JPH10280052A - 連続熱処理装置における金属帯の絞り防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハースロールに熱電対等の測温器具を埋め込
むことや、エッジヒータ等の特殊な加熱装置が不要な金
属帯の絞り防止方法を提供する。 【解決手段】 連続熱処理装置における金属帯の絞り防
止方法において、ハースロールの周囲の雰囲気温度Ｔｇ
（℃）を、金属帯の板幅Ｗ、厚さｔ、および金属帯の温
度Ｔ（℃）により表される下記の不等式を満たす温度に
制御することを特徴とする連続熱処理装置における金属
帯の絞り防止方法。 Ｔｇ≧Ｔ−２５０＋０．０２×Ｗ／ｔ （図中、Δ
Ｔ＝Ｔ−Ｔｇ） また、金属帯が炭素量が０．０１重量％以下の鋼帯の場
合は、下記の不等式を満たす温度に制御する。 Ｔｇ≧Ｔ−２００＋０．０２×Ｗ／ｔ

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、連続熱処理装置
における金属帯の絞り防止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属帯を冷間圧延した後においては、圧
延組織を再結晶させて加工性を高めるために焼鈍を行
う。この焼鈍は、コイルに巻いた金属帯をペイオフリー
ルにより巻き戻し、次いで連続焼鈍炉を通過させ、炉出
口側に配置したテンションリールで巻き取るという連続
焼鈍法が広く行われている。

【０００３】このような連続焼鈍炉の内部においては、
金属帯はハースロールにより周回されつつ、炉内を上下
方向に交互に搬送される。ここで、金属帯の走行位置が
幅方向の正規の位置を外れないよう、ハースロールは全
体が同一径の円筒状ではなく、ロールクラウンが形成さ
れている。このロールクラウンの形状は、中央部が円筒
状（フラット部）で、ロールの端に向かってロール径が
徐々に小さくなるテーパを有する形状である。

【０００４】ハースロールにロールクラウンが形成され
ていることにより、金属帯のテーパ部に接触している部
分には、板幅中央部に向かう力（復元力）が作用するこ
とが知られている。金属帯が幅方向のどちらかにずれる
と、ずれた側のテーパ部に接触する部分が他方より大き
くなり、復元力も他方より大きくなる。従って、金属帯
には全体としてロールの中央部に戻る力が作用し、金属
帯は正規の位置に戻る。この効果は、金属帯の板幅に占
めるテーパ部の割合やテーパの傾斜が大きい程、即ちロ
ールクラウンが大きい程、効果的である。

【０００５】しかし、ロールクラウンが大き過ぎると、
金属帯が受ける復元力が大きくなり過ぎるため、板幅中
央部における板幅方向の圧縮力が大きくなる。その結
果、金属帯が座屈して折れ曲がったり、さらには折り重
なったりするトラブル（以下、絞りと呼ぶ）が発生す
る。従って、ロールクラウンを、必要以上に大きく設定
することは得策ではなく、通常は操業経験等に基づき適
切なクラウン形状が採用されている。

【０００６】このように、ハースロールにロールクラウ
ンを形成することは、金属帯の走行を安定させるために
必要であるが、これにより金属帯の絞りが発生し易くな
ることも事実である。そこで、ロールクラウンにより金
属帯の走行安定を図りつつ、金属帯の絞りを防止する方
法が、いくつか提案されている。

【０００７】特開昭６３−１５３３１号公報には、連続
焼鈍炉のハースロールのヒートクラウンをモデル式で算
出して、このヒートクラウンが所定の範囲に入るよう連
続焼鈍炉を運転する方法が提案されている。この技術で
は、炉温、ライン速度、ハースロールの中央部と両端部
の実測温度、その他の測定値から、ヒートクラウンを推
定計算しつつ、操業条件（炉温、ライン速度等）を制御
している。

【０００８】特開平３−２０４１７号公報には、連続焼
鈍炉の冷却帯のヘルパーロールのエッジ部を、エッジヒ
ータ等の加熱装置で加熱して適切なロールクラウンを得
る方法が提案されている。ヘルパーロールの端部は、冷
却雰囲気により金属帯との接触部より低温となり、正規
の形状よりロールクラウンが大きくなる（テーパの傾斜
が急になる）ので、クーリングバックル（絞り）が発生
する危険性も大きくなる。

【０００９】そこで、ロール端部をエッジヒータで加熱
して、ロールクラウンのテーパの傾斜を緩和して正規の
形状に近づけ、絞りを防止するというものである。この
場合、実施例としては、ロールの幅方向中央部と端部に
温度センサを取り付けることにより（同公報添付の図で
みると５個）、ロールの幅方向の温度分布を制御する方
法が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術はそれぞれ次のような問題点がある。

【００１１】特開昭６３−１５３３１号公報記載の技術
は、ハースロールの中央部と両端部の温度を実測する必
要がある。しかしながら、ハースロールに熱電対等の測
温器具を埋め込むのは、実験ではともかく、通常作業で
は測温器具の強度や精度の両方の面で、信頼性が高いと
は言えない。

【００１２】その結果、このような測温結果を用いて炉
温やライン速度を制御するのは、金属帯に所定の温度履
歴を与えるという熱処理本来の目的から考えて、不適切
と言わざるを得ない。また、このような測温機器を組み
込んだハースロールは、メンテナンスを他のハースロー
ルとは別に行う必要がある。従って、作業コストが増加
するという問題もある。

【００１３】特開平３−２０４１７号公報記載の技術
は、エッジヒータ等の加熱装置を設置する必要があり、
設備コストが増加する。このような加熱装置を設置する
場合は、金属帯の板幅により加熱する範囲を変化させる
必要がある。従って、加熱装置はヒータを板幅方向に移
動する必要があり、複雑な構造となる。これに対して、
ヒータを板幅方向に区分して金属帯の端部の位置に応じ
て制御すれば、ヒータを板幅方向に移動する必要はなく
なるが、この制御も容易とは言えない。

【００１４】また、この従来技術では、ロールに温度セ
ンサを取り付ける必要があるので、特開昭６３−１５３
３１号公報記載の技術と同様、測温器具の強度や精度等
の信頼性の問題、およびメンテナンス上の問題がある。

【００１５】この発明は、上述のような従来技術の問題
点を解消するためになされたものであり、ハースロール
に熱電対等の測温器具を埋め込むことや、エッジヒータ
等の特殊な加熱装置を設置することが不要な連続熱処理
装置における金属帯の絞り防止方法を提供する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、連続
熱処理装置における金属帯の絞り防止方法において、ハ
ースロールの周囲の雰囲気温度Ｔｇ（℃）を、金属帯の
板幅Ｗ、厚さｔ、および金属帯の温度Ｔ（℃）により表
される下記の不等式を満たす温度に制御することを特徴
とする連続熱処理装置における金属帯の絞り防止方法で
ある。Ｔｇ≧Ｔ−２５０＋０．０２×Ｗ／ｔ

【００１７】まず、金属帯の板幅が大きくなる程、金属
帯とハースロールのテーパ部との接触する部分が大きく
なり、ロールクラウンの効果（正規の位置への復元力）
が現れ易くなる。その結果、金属帯の絞りが起こりやす
くなるが、これは、金属帯の板厚が厚い場合は起こりに
くく、金属帯の板厚が薄くなるのに伴い起こりやすくな
る。そこで、金属帯の絞りに影響を及ぼす因子として、
板幅Ｗと板厚ｔの比（寸法比Ｗ／ｔ）について検討し
た。その結果、寸法比Ｗ／ｔが大きいほど金属帯の絞り
が起こりやすい傾向があることがわかった。

【００１８】しかし、金属帯の絞りの発生は、寸法比Ｗ
／ｔだけでは必ずしも説明できない。そこで、絞りが起
こった際のハースロールの周囲の雰囲気温度Ｔｇと金属
帯の温度Ｔの差（温度差）ΔＴに着目した。この温度差
ΔＴが大きいと、寸法比Ｗ／ｔが小さくても金属帯の絞
りが起こりやすい傾向が見られた。これとは逆に、温度
差ΔＴが小さければ、多少寸法比Ｗ／ｔが大きくても金
属帯の絞りは起こりにくいことがわかった。

【００１９】この温度差が大きいと、ハースロールの端
部と中央部の温度差も大きくなる。これは、ハースロー
ルの温度は、幅方向中央部の金属帯と接触している部分
は接触熱伝達により板温と同等であるが、ハースロール
の端部は雰囲気温度に近い温度に冷却されることによ
る。従って、ハースロールの端部は中央部より熱収縮が
大きくなり、ロールクラウンのテーパ部の径が減少し、
ロールクラウンが過大となる。その結果、ロールクラウ
ンの本来の効果（正規の位置への復元力）が過大とな
り、金属帯の絞りが助長される。

【００２０】そこで、絞りに対して寸法比Ｗ／ｔと温度
差ΔＴがそれぞれどのように影響しているか調べた。そ
の結果、後述のように、金属帯の絞りが起こるのは、温
度差ΔＴが寸法比Ｗ／ｔにより決まる範囲を超えた場合
であることがわかった。従って、金属帯の絞りを防止す
るには温度差ΔＴをこの範囲内とすればよい。これを式
で表すと、後述のように、 ΔＴ≦２５０−０．０２×Ｗ／ｔ （１） となり、ハースロールの周囲の雰囲気温度Ｔｇは、次の
不等式を満たすよう制御すればよいことになる。 Ｔｇ≧Ｔ−２５０＋０．０２×Ｗ／ｔ （２）

【００２１】請求項２の発明は、連続熱処理装置におけ
る金属帯の絞り防止方法において、金属帯が炭素量が
０．０１重量％以下の鋼帯の場合は、ハースロールの周
囲の雰囲気温度Ｔｇ（℃）を、鋼帯の板幅Ｗ、厚さｔ、
および金属帯の温度Ｔ（℃）により表される下記の不等
式を満たす温度に制御することを特徴とする連続熱処理
装置における金属帯の絞り防止方法である。 Ｔｇ≧Ｔ−２００＋０．０２×Ｗ／ｔ

【００２２】金属帯が鋼帯の場合、炭素量が０．０１重
量％以下の極低炭素領域になると、熱間での耐力が低下
し座屈し易くなる。そこで、このような極低炭素の鋼帯
について、絞りに及ぼす前述の温度差の影響について調
査した。その結果、後述のように、極低炭素の鋼帯にお
いては絞りが起こる温度差ΔＴの範囲が、通常の低炭素
鋼（炭素量０．０１重量％超）より５０℃小さくなるこ
とがわかった。

【００２３】従って、不等式（１）の右辺の定数は請求
項１の場合の２５０℃から２００℃に変わり、次のよう
になる。 ΔＴ≦２００−０．０２×Ｗ／ｔ （３）

【００２４】ハースロールの周囲の雰囲気温度Ｔｇにつ
いては、次の不等式を満たすよう制御すればよいことに
なる。 Ｔｇ≧Ｔ−２００＋０．０２×Ｗ／ｔ （４）

【００２５】

【発明の実施の形態】この発明の対象とする金属帯の連
続熱処理装置としては、冷延鋼板やブリキ原板用の連続
焼鈍炉があり、その他、一般に竪型炉とよばれる炉であ
れば、いずれも適用可能である。

【００２６】一般に、ハースロールの周囲の雰囲気温度
は、熱電対等で測定すればよい。金属帯の温度は、放射
温度計等により実測してもよいが、金属帯が低温になる
につれ温度測定が困難となるので、従来の測温試験等か
ら推定した方が、むしろ正確な場合もある。

【００２７】このようにして、上記板幅板厚比に対し
て、温度差が発明の範囲内となるように、冷却ゾーンの
雰囲気温度を制御する。具体的には、雰囲気ガスの冷却
装置を制御して、雰囲気温度を制御すればよい。あるい
は、ライン速度を調節して、温度差を所定範囲内に制御
してもよい。

【００２８】最も好ましくは、ハースロール近傍に加熱
装置を備えることにより、板温とハースロールの周囲の
雰囲気温度の差を、所定範囲内に抑えることができる。
この効果を確実にするためには、ハースロール近傍を冷
却ゾーンから隔離し、ハースロールの周囲の雰囲気温度
に及ぼす冷却ゾーンの雰囲気温度の影響を、小さくする
ことが望ましい。

【００２９】以下、発明の効果を、発明の範囲外の場合
と比較することにより説明する。図１は、金属帯の絞り
に及ぼす寸法比と温度差の影響を示す図である。図の横
軸は金属帯の板幅Ｗと板厚ｔの寸法比Ｗ／ｔ、縦軸はハ
ースロールの周囲の板温Ｔと雰囲気温度Ｔｇの温度差Δ
Ｔ（Ｔ−Ｔｇ）である。金属帯としては、通常の低炭素
鋼（Ｃ＞０．０１％）の鋼帯を用いた。

【００３０】この図は、連続焼鈍炉の操業条件等をまと
めて得られたものである。まず、金属帯の絞りが起こっ
た場合について、金属帯の板幅と板厚の比を求めた。絞
り部の近くに雰囲気温度の測温装置がある場合は、その
測温記録と板温（従来の測温試験等から推定）とから、
温度差ΔＴを求めた。

【００３１】絞り部の近くに測温装置がない場合は、絞
り部と同一の冷却ゾーン内の測温装置を用いて、温度差
ΔＴを求めた。また、絞りが起こらなかった場合につい
ては、温度差ΔＴが最大と考えられる箇所を調査対象と
して、データを収集した。

【００３２】図１より、金属帯の絞りの発生は、すべて
図中の直線の右上、即ち、温度差ΔＴあるいは寸法比Ｗ
／ｔが大きい領域に限られていることがわかる。この直
線を式で表すと、 ΔＴ＝２５０−０．０２×Ｗ／ｔ （５） となる。

【００３３】金属帯の絞りを防止するには、この図１の
直線よりも左下の領域で熱処理を行えばよい。これを式
で表すと、温度差ΔＴ（℃）および寸法比Ｗ／ｔが、前
掲の不等式（１）を満たすよう制御すればよいことにな
る。 ΔＴ≦２５０−０．０２×Ｗ／ｔ （１）

【００３４】これより、ハースロールの周囲の雰囲気温
度Ｔｇ（℃）については、前掲の不等式（２）を満たす
よう制御すればよいことがわかる。 Ｔｇ≧Ｔ−２５０＋０．０２×Ｗ／ｔ （２）

【００３５】図２は、炭素量が０．０１重量％以下の鋼
帯における、鋼帯の絞りに及ぼす寸法比と温度差の影響
を示す図である。図の横軸と縦軸は図１に同じである。
データ収集方法についても、図１の場合に同じである。

【００３６】この図２で寸法比と温度差の影響について
見ると、絞りの発生はここでもすべて図中の直線の右
上、即ち、温度差ΔＴあるいは寸法比Ｗ／ｔが大きい領
域に限られていることがわかる。この直線を式で表す
と、 ΔＴ＝２００−０．０２×Ｗ／ｔ （６） となる。

【００３７】これより、図１の場合と同様、温度差ΔＴ
（℃）および寸法比Ｗ／ｔが、前掲の不等式（３）を満
たすよう制御すればよいことになる。 ΔＴ≦２００−０．０２×Ｗ／ｔ （３）

【００３８】従って、ハースロールの周囲の雰囲気温度
Ｔｇ（℃）については、前掲の不等式（４）を満たすよ
う制御すればよい。 Ｔｇ≧Ｔ−２００＋０．０２×Ｗ／ｔ （４）

【００３９】

【発明の効果】この発明では、金属帯の板幅と板厚の比
およびハースロールの周囲の雰囲気温度と金属帯の温度
の差に着目し、これらの因子と金属帯の絞りの関係を解
明することにより、金属帯の絞りを防止する方法を確立
した。この発明により、ハースロールに熱電対等の測温
器具を埋め込むことや、エッジヒータ等の特殊な加熱装
置を設置することなく、連続熱処理装置における金属帯
の絞りを防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属帯の絞りに及ぼす寸法比と温度差の影響を
示す図である。

【図２】炭素量が０．０１重量％以下の鋼帯の絞りに及
ぼす寸法比と温度差の影響を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続熱処理装置における金属帯の絞り防
   止方法において、ハースロールの周囲の雰囲気温度Ｔｇ
   （℃）を、金属帯の板幅Ｗ、厚さｔ、および金属帯の温
   度Ｔ（℃）により表される下記の不等式を満たす温度に
   制御することを特徴とする連続熱処理装置における金属
   帯の絞り防止方法。 Ｔｇ≧Ｔ−２５０＋０．０２×Ｗ／ｔ
2. 【請求項２】 連続熱処理装置における金属帯の絞り防
   止方法において、金属帯が炭素量が０．０１重量％以下
   の鋼帯の場合は、ハースロールの周囲の雰囲気温度Ｔｇ
   （℃）を、鋼帯の板幅Ｗ、厚さｔ、および金属帯の温度
   Ｔ（℃）により表される下記の不等式を満たす温度に制
   御することを特徴とする連続熱処理装置における金属帯
   の絞り防止方法。 Ｔｇ≧Ｔ−２００＋０．０２×Ｗ／ｔ