JPH11179422A - 薄鋼帯の形状制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄鋼帯をテンションリールによって巻き取る
際に生じる中伸び、耳波といった形状不良の発生を容易
且つ確実に防止することができる。 【解決手段】 圧延された薄鋼帯３をテンションリール
２によって巻き取る際に、テンションリール２にスプー
ル１を嵌め込み、薄鋼帯３が凸状クラウンを有する場合
には、スプール１として、その外周面が薄鋼帯３の進行
方向と直交する方向に沿って凹状に形成された凹状クラ
ウンスプールを使用し、一方、薄鋼帯３が凹状クラウン
を有する場合には、スプール１として、その外周面が薄
鋼帯３の進行方向と直交する方向に沿って凸状に形成さ
れた凸状クラウンスプールを使用する。

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、薄鋼帯の形状制
御方法、特に、薄鋼帯をテンションリールによって巻き
取る際に生じる中伸び、耳波といった形状不良の発生を
容易且つ確実に防止することができる、薄鋼帯の形状制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷間圧延されたコイルは、調質
圧延機あるいはテンションレベラー機等の矯正工程を経
た後、製品となる。これは冷間圧延ままの形状では厳格
な製品形状要求に応えられないためであり、特に、薄物
材でこの傾向が強い。圧延工程で生じる形状不良の原因
は、大きく分けて２つある。１つは、ワークロールの撓
みによる板幅方向の伸びの不均一さによるものであり、
他の１つは、テンションリールによる巻取り時の薄鋼帯
の有するクラウンの影響及び巻取り張力の影響によるも
のである。前者は、ワークロールの撓みを制御する方法
が近年、積極的に開発されて改善されてきているが、後
者は、前述した後工程での形状矯正にたよっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法では、調質圧延機の設置あるいはテンションレベ
ラー機の設置等、設備コストがかかり、合理化の上で好
ましくない。更に、形状不良レベルが大きければ、後工
程の通板が不可能になることもある。

【０００４】テンションリール巻取り時に形状を崩す原
因を以下に説明する。図４に示すように、薄鋼板には、
概ね凸状のクラウンがついており、板幅方向中央部の板
厚（ｔ_c ）が板幅方向端部（ｔ_e ）に比べて、１から３
％程度厚い。このような凸状のクラウンを有する薄鋼板
を巻き取った場合、巻き取られたコイルは、図５に示す
ように、クラウンの影響によって板幅方向中央部の直径
（Ｌ_c ）が板幅方向端部（Ｌ_e ）に比べて大きくなる。
このために、コイルには、板幅方向中央部が板幅方向端
部に引っ張られて内部応力が生じる。この内部応力と巻
取り張力との和が薄鋼板の降伏応力を超えた場合に薄鋼
板は塑性変形して、板幅方向中央部が板幅方向端部に比
べて伸びた薄鋼板となり、いわゆる中伸び形状となる。
このようなメカニズムで形状不良を発生させることか
ら、クラウンが大きい場合、高張力で巻き取った場合、
または、巻取り長さ（コイル巻数、仕上がりコイル外
径）が大きい場合には、劣悪な中伸び形状となる。

【０００５】なお、一部の薄鋼板は、凹状のクラウンを
有している。つまり、板幅方向端部（Ｌ_e ）が板幅方向
中央部の直径（Ｌ_c ）に比べて厚い。このような形状の
薄鋼板を巻き取った場合、巻き取られたコイルは、板幅
方向端部の直径（Ｌ_e ）が板幅方向中央部の直径
（Ｌ_c ）に比べて大きくなる。このために、コイルに
は、板幅方向端部が板幅方向中央部に引っ張られて内部
応力が生じる。この内部応力と巻取り張力との和が薄鋼
板の降伏応力を超えた場合に薄鋼板は塑性変形して、板
幅方向端部が板幅方向中央部に比べて伸びた薄鋼板とな
り、いわゆる耳波形状となる。

【０００６】上述した形状不良を解決する１つの方法と
して、薄鋼帯のクラウンを低減することが考えられる。
これは近年、熱延を中心としたプロフィル制御方法が開
発されたことによってある程度、改善されてきているも
のの、クラウンを解消するには至っていない。また、他
の方法として巻取り張力の低減を図ることも考えられる
が、薄物材を圧延するには、加工性を確保するために高
張力が必要となる上、クロスバックルと呼ばれる、特に
薄鋼帯に発生しやすい表面の折れを防止するためにも、
高張力が必要となるために、実際的に低張力で圧延する
ことは非常に困難となる。更に、別の方法として、コイ
ルを多分割することによって、薄鋼帯の巻取り長さを少
なく抑える方法もあるが、生産能力の低下及びコイル先
後端の切捨て発生による歩留り低下を招くために生産性
が非常に悪くなる。

【０００７】従って、この発明の目的は、薄鋼帯をテン
ションリールによって巻き取る際に生じる中伸び、耳波
と呼ばれる形状不良の発生を容易且つ確実に防止するこ
とができる、薄鋼帯の形状制御方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、圧延された
薄鋼帯をテンションリールによって巻き取る際に、前記
テンションリールにスプールを嵌め込み、前記薄鋼帯が
凸状クラウンを有する場合には、前記スプールとして、
その外周面が前記薄鋼帯の進行方向と直交する方向に沿
って凹状に形成された凹状クラウンスプールを使用し、
一方、前記薄鋼帯が凹状クラウンを有する場合には、前
記スプールとして、その外周面が前記薄鋼帯の進行方向
と直交する方向に沿って凸状に形成され凸状クラウンス
プールを使用し、前記凹状クラウンスプールによる前記
薄鋼帯の加工量（ａ）は、下記（１）式 ａ≧Ｒ＋ｎ・ｔ_c −｛Ｒ＋ｎ（１−Ｃ）・ｔ_c ｝・ｅｘｐ｛（σ_y −Ｆ）／Ｅ ｝ ---（１） を満足し、前記凸状クラウンスプールによる前記薄鋼帯
の加工量（ｂ）は、下記（２）式 ｂ≧Ｒ＋ｎ（１−Ｃ）・ｔ_c −（Ｒ＋ｎ・ｔ_c ）・ｅｘｐ｛（σ_y −Ｆ）／Ｅ ｝ ---（２） 但し、上記（１）及び（２）式において、 ａ：前記凹状クラウンスプールの軸方向中央部の最薄肉
部と軸方向端部の最厚肉部との肉厚差、 ｂ：前記凸状クラウンスプールの軸方向中央部の最厚肉
部と軸方向端部の最薄肉部との肉厚差、 Ｒ：前記スプールの外径、 ｎ：前記薄鋼帯の巻取り数、 ｔ_c ：前記薄鋼帯の板幅方向中央部の板厚、 Ｃ：（ｔ_c −ｔ_e ）／ｔ_c で表されるクラウン比率（但
し、ｔ_e ：前記薄鋼帯の板幅方向端部の板厚）、 σ_y ：前記薄鋼帯の降伏応力、 Ｆ：前記薄鋼帯の巻取り張力、 Ｅ：前記薄鋼帯のヤング率、 を満足することに特徴を有するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明を更に説明する。一般的
に薄物材の圧延においては、テンションリールの保護及
びコイル潰れの防止を目的として、図６に示すようなス
プール１と呼ばれる鋼製円筒（軸方向の肉厚が均一なス
トレートスプール）を、図１に示すように、テンション
リール２に嵌め込み、このスプール１の上に薄鋼帯３を
巻き取っていたが、本願発明者等は、薄鋼帯が有するク
ラウンとは逆のクラウン形状を有するスプールを使用す
れば、テンションリールによって生じる形状不良を抑制
することができるといった知見を得た。

【００１０】更に、スプールに付与するクラウンの形状
であるが、薄鋼帯が凸状クラウンを有する場合には、ス
プールには、図２に示すように、凹状クラウンを付与す
る必要がある。そして、この場合、板厚が最も薄い板幅
方向端部に対応するスプール外径を基準にして、板厚の
最も厚い板幅方向中央部の加工量を（ａ）とする必要が
ある。この加工量（ａ）は、前述したように、形状不良
の発生要因、即ち、薄鋼帯のクラウンの大きさ、即ち、
クラウン比率（Ｃ）（但し、Ｃ＝（ｔ_c −ｔ_e）／
ｔ_c 、ここで、ｔ_c ：薄鋼帯の板幅方向中央部の板厚、
ｔ_e ：薄鋼帯の板幅方向端部の板厚）、巻取り張力
（Ｆ）、スプールの外径（Ｒ）、薄鋼帯の巻取り数
（ｎ）、薄鋼帯の降伏応力（σ_y ）及び薄鋼帯のヤング
率（Ｅ）に左右されるために、これらの条件によって個
別に決定する必要がある。

【００１１】同様に、薄鋼帯が凹状クラウンを有する場
合、スプールには、図３に示すように、凸状クラウンを
付与する必要がある。そして、この場合、板厚の最も薄
い板幅方向中央部に対応するスプール外径を基準にし
て、板厚の最も厚い板幅方向端部の加工量を（ｂ）とす
る必要がある。本願発明者等は、この加工量（ａ）及び
（ｂ）を以下の条件式（１）、（２）によって表して、
最適化を図った。

【００１２】凹状クラウンスプールの場合： ａ≧Ｒ＋ｎ・ｔ_c −｛Ｒ＋ｎ（１−Ｃ）・ｔ_c ｝・ｅｘｐ｛（σ_y −Ｆ）／Ｅ ｝ ---（１） 凸状クラウンスプールの場合： ｂ≧Ｒ＋ｎ（１−Ｃ）・ｔ_c −（Ｒ＋ｎ・ｔ_c ）・ｅｘｐ｛（σ_y −Ｆ）／Ｅ ｝ ---（２）

【００１３】

【実施例】次に、この発明を実施例によって更に説明す
る。凸状クラウンを有する薄鋼帯を、凹状クラウンスプ
ールを取り付けたテンションリールによって巻き取り、
このときの急峻度（λ）と巻取り数との関係を、ストレ
ートスプールを取り付けた場合と比較して調べた。この
結果を図８に示す。このとき使用した凹状クラウンスプ
ールは、加工量ａ＝４ｍｍのものであり、巻取り数ｎ
は、０から３０００とした。なお、急峻度（λ）とは、
薄鋼帯の中伸び形状の評価であり、図７に示すように、
λ＝（ｃ／ｈ）×１００（％）で表されるものである。
ここで、ｃは、薄鋼帯３の湾曲頂点間の距離であり、そ
して、ｈは、湾曲高さである。これ以外の条件について
は、図８に記載した。

【００１４】図８から明らかなように、凹状クラウンス
プールを使用すると、ストレートスプールの場合と比較
して、急峻度（λ）が大幅に低下した。即ち、中伸びが
発生せず、良好な形状が得られたことが分かった。

【００１５】次に、凹状クラウンを有する薄鋼帯を、凸
状クラウンスプールを取り付けたテンションリールによ
って巻き取り、このときの急峻度（λ）と巻取り数との
関係を、ストレートスプールを取り付けた場合と比較し
て調べた。この結果を図９に示す。このとき使用した凸
状クラウンスプールは、加工量ｂ＝４ｍｍのものであ
り、巻取り数ｎは、０から３０００とした。これ以外の
条件については、図９に記載した。

【００１６】図９から明らかなように、凸状クラウンス
プールを使用すると、ストレートスプールの場合と比較
して、急峻度（λ）が大幅に低下した。即ち、耳波が発
生せず、良好な形状が得られたことが分かった。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、薄鋼帯のクラウン形状に合わせて、テンションリー
ルに凹状又は凸状クラウンスプールを嵌め込むことによ
り、薄鋼帯をテンションリールによって巻き取る際に生
じる中伸び、耳波といった形状不良の発生を容易且つ確
実に防止することができるといった有用な効果がもたら
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】スプールを有する圧延機の概要を示す図であ
る。

【図２】凹状クラウンスプールを示す斜視図である。

【図３】凸状クラウンスプールを示す斜視図である。

【図４】薄鋼帯のクラウンを示す図である。

【図５】凸状クラウンを有する薄鋼帯のコイルを示す斜
視図である。

【図６】ストレートスプールを示す斜視図である。

【図７】形状評価法を示す図である。

【図８】凹状クラウンスプールを使用した場合の急峻度
と巻取り数との関係を示すグラフである。

【図９】凸状クラウンスプールを使用した場合の急峻度
と巻取り数との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１：スプール ２：テンションリール ３：薄鋼帯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 大介 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延された薄鋼帯をテンションリールに
   よって巻き取る際に、前記テンションリールにスプール
   を嵌め込み、前記薄鋼帯が凸状クラウンを有する場合に
   は、前記スプールとして、その外周面が前記薄鋼帯の進
   行方向と直交する方向に沿って凹状に形成された凹状ク
   ラウンスプールを使用し、一方、前記薄鋼帯が凹状クラ
   ウンを有する場合には、前記スプールとして、その外周
   面が前記薄鋼帯の進行方向と直交する方向に沿って凸状
   に形成され凸状クラウンスプールを使用し、前記凹状ク
   ラウンスプールによる前記薄鋼帯の加工量（ａ）は、下
   記（１）式 ａ≧Ｒ＋ｎ・ｔ_c −｛Ｒ＋ｎ（１−Ｃ）・ｔ_c ｝・ｅｘｐ｛（σ_y −Ｆ）／Ｅ ｝ ---（１） を満足し、前記凸状クラウンスプールによる前記薄鋼帯
   の加工量（ｂ）は、下記（２）式 ｂ≧Ｒ＋ｎ（１−Ｃ）・ｔ_c −（Ｒ＋ｎ・ｔ_c ）・ｅｘｐ｛（σ_y −Ｆ）／Ｅ ｝ ---（２） 但し、上記（１）及び（２）式において、 ａ：前記凹状クラウンスプールの軸方向中央部の最薄肉
   部と軸方向端部の最厚肉部との肉厚差、 ｂ：前記凸状クラウンスプールの軸方向中央部の最厚肉
   部と軸方向端部の最薄肉部との肉厚差、 Ｒ：前記スプールの外径、 ｎ：前記薄鋼帯の巻取り数、 ｔ_c ：前記薄鋼帯の板幅方向中央部の板厚、 Ｃ：（ｔ_c −ｔ_e ）／ｔ_c で表されるクラウン比率（但
   し、ｔ_e ：前記薄鋼帯の板幅方向端部の板厚）、 σ_y ：前記薄鋼帯の降伏応力、 Ｆ：前記薄鋼帯の巻取り張力、 Ｅ：前記薄鋼帯のヤング率、 を満足することを特徴とする、薄鋼帯の形状制御方法。