JPS5980734A - 連続焼鈍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、竪形連続焼鈍炉の高温処理域のハースロール
に近接する位置に円筒ロールを付設し、帯状金属材料の
幅方向のしわ形状を矯正するようにした連続焼鈍装置に
関するものである。

連続焼鈍炉は上流側から加熱、均熱、冷却の６帯で構成
され、帯状金属材料はこれらの帯域を順次通過しながら
適正な熱処理を施される。

このような装置における操業上の問題として、帯状金属
材料の蛇行と幅方向の座屈とがある。

帯状金属材料の蛇行を防止するためしこ炉内の６帯に蛇
行防止用のステアリングロールが１〜２本設置されてい
るが、それだけでは十分蛇行が防止されないため第２図
（ａ）に示すような先細りテーパを設けた／＼−スロー
ルや（ｂ）　ｔこ示すような曲線クラウンを付した／＼
−スロールを川（Ｘ、ベルト車における蛇行防止と同じ
原理側こより、個々のハースロールに帯状金属材料の蛇
行を防止する機能を持たせている。

しかしハースロールの上記テーノぐ量やクラウン量が大
きかったり、または炉内の輻射熱によってハースロール
の中央部分が相対的に熱膨張したり、あるいは帯状金属
材料の長手方向張力が増大すると帯状金属材料内に不均
一張力によって誘起された圧縮応力が生じ、この応力に
よって材料に座屈が生ずる。

テーパ付ハースロール１では第３図に示すように帯状金
属材料がハースロールのテーパの肩部に当る部分に座屈
３を生じ、製品としての価値が失なわれるばかりか、甚
だしい場合にはこれが原因となって帯状金属材料が破断
し大きなトラブルを引き起こすことがある。

ハースロール形状を座屈を回避するような形状とすれば
帯状金属材料が蛇行し易くなるという関係にあるので、
両者を同時に防止する技術の確立が望まれてい）。

一方、昨今の冷延鋼材の需要動向は寸法、強度とも極め
て多岐に亘っており、全ての材料に対して蛇行と座屈と
を同時に防止することは従来技術ではますます困難な状
況に立ち至っている。

従って本発明の目的は広範囲な操業条件下において北記
座屈現象を有効に防止することのできる新規な装置を提
供することである。

木発明者らはハースロールの形状、帯状金属材料の幅お
よび厚さを種々に変更した実験により、問題の座屈現象
の発生メカニズムを解明した。その結果、座屈現象が帯
状金属材料のハースロールへの巻付直前および直後に発
生しており、この部分に形状修正用の円筒状ロールを付
設することが帯状金属材料の座屈防止に極めて有効であ
ることを見出し、この知見により本発明を完成した。

本発明は前記目的を達するため次の特徴を有する。

すなわち竪形連続焼鈍炉内の高温処理域における帯状金
属材料のハースロールへの巻付直前部、または巻付直前
直後両部に前記ハースロール軸と平行に円筒形のロール
を付設し前記帯状金属材料の幅方向のしわ形状を矯正す
ることを特徴とする連続焼鈍装置である。

以下図面にしたがって詳細に説明する。

第１図は本発明に係る竪形連続焼鈍炉の加熱帯１１、均
熱帯１２など高温処理域におけるハースロールｌと帯状
金属材料２とを略示するもので、加熱帯１１の後端部の
上ロール３木と均熱帯１２の前端部上ロール３木に円筒
ロール４を付設した本発明の実施例を示したものである
。

第４図（ａ）〜（ｅ）に本発明による円筒ロール４をハ
ースロール１に付設する場合の各種の実施例を示した。

第４図（ｆ）は従来のものである。

本発明では帯状金属材料２は／＼−スロールｌに巻き付
く場合に、その直前または直前直後に設置された円筒ロ
ール４に接触する。

第４図（ａ）に示す本発明の実施例において、帯状金属
材料がハースロールに巻き付く直前に材料に発生するし
わの外観形状を第５図に示し、そのＡ−Ａ矢視を第６図
に示す。また第４図（ｆ）に示す従来の焼鈍装置におい
て帯状金属材料がハースロールに巻き付く直前に材料に
発生するしわ５の外観形状を第７図に示し、第８図はそ
のＢ−Ｂ矢視図である。第７図、第８図から明らかなよ
うに帯状金属材料の長手方向に張力が加わると、ハース
ロールのテーパ肩部に当る部分で発生する幅方向の圧縮
応力により、ノ＼−スロールに巻き付く以前に帯状金属
材料に大きなしわを生じ、このままの形でハースロール
に巻き付く。若ししわがハースロール面上で解消しなけ
れば、帯状金属材料はハースロールにより曲げ、曲げ戻
し変形を受は第３図で示したような周期的な折れを伴っ
た座屈を生ずるはずであり、実操業でもまさにそのよう
な形態が得られることは既に経験済みである。このよう
に従来の焼鈍装置では張力によって生じるしわに対して
何等改善策を施していないので、座屈を生じる危険領域
が極めて広かったのである。

これに対して本発明の実施例では第５図、第６図から明
らかなように、円筒ロール４の作用により、ハースロー
ルに巻き付く直前の帯状金属材料はしわが矯正され、断
面が平担となり、座屈が解消される。

上述したのはハースロール１人側で生じる座屈に関して
であったが、ハースロール１出側においても同様にしわ
が生じる。第９図は／＼−スロール１出側に生じたしわ
の外観を示すものである。

ハースロールｌ出側で生じたしわ５はそのままの形で次
のハースロールに至り、そこで曲げ、曲げ戻し変形を受
け、前述の折れを伴った第３図に示す座屈３となる。従
ってノ＼−スロール１出側での帯状金属材料のしわ矯正
も座屈防止に対して必要となる。

ハースロール１前後での座屈発生の難易に関しては巻付
前側の方が低い張力で座屈が発生する。

従って、まず肝要なことは第４図（ａ）、（Ｃ）のよう
にハースロール入側に円筒ロール４を配置してしわを矯
正することであるが、板厚が薄く、降伏応力が小さい、
すなわちハースロールになじみ易く耐座屈剛性の弱い材
料に対しては、第３図（ｂ）、（ｄ）、（８）に示すよ
うにハースロール出側にもしわｆｉｉＥ用の円筒ロール
４を配置する必要がある。

テーパやクラウン付きのハースロールによる蛇行防止の
原理はベルト車の原理と同様であって、ロールに最初接
触した帯状金属材料が、ロールとの摩擦によりロールに
接触した状態でロールと共に回転しようとするため、外
径の大きいロール中心側に移動する作用によるものであ
る。　従来の焼鈍装置の場合、この蛇行修正機能による
帯状金属材料の横方向の移動に対してはハースロールと
ハースロールとの間にこれを妨げる要因が全くないため
、迅速に蛇行が修正される。

しかし、本発明になる円筒ロール４をハースロール１に
付設した焼鈍装置では、円筒ロール４と帯状金属材料と
の摩擦力によって帯状金属材料の横方向移動が妨げられ
蛇行修正機能が損われるおそれがある。この点について
は円筒ロール４と帯状金属材料との接触角度を極力小さ
くすることによって、円筒ロール４と帯状金属材料間の
接触面積ならびに法線方向圧力を小さくし、しゎ矯正効
果を減することなく帯状金属材料の横移動も容易にし、
蛇行矯正ができる。すなわち帯状金属材料の円筒ロール
４との接触角度をロール中心角で２０度以内とすれば、
蛇行矯正機能を大きく妨げることなく、しわ矯正効果を
得ることができる。

また円筒ロールの表面粗度Ｒａを小さくし表面を滑らか
にし、ハースロールの表面粗度Ｒａを粗くするのも蛇行
に対して有効である。例えば円筒ロールではＲａ≦ｌｐ
ｍ、ハースロールでハＲａ＝４〜５ｋｍとする。

さらに第４図（ｅ）に示すように円筒ロールを配設すれ
ば、従来とほとんど変らない蛇行矯正能が発揮できる。

第４図（ｅ）は帯状金属材料を両面から挟みつけて材料
の面外変形を矯正する機能のみを有する一対の円筒ロー
ル４．４をハースロールの前後にそれぞれ付設したもの
である。この場合帯状金属材料を挟みつける円筒ロール
４．４の間隙は帯状金属材料板厚の１．０〜１．２倍で
良い。

本発明の円筒ロールによる材料表面のすりきすを防ぐた
めには円筒ロールの回転が材料速度と一致するように例
えばＶ　Ｖ　Ｖ　Ｆ　（ｖａｒｉａｂｌｅ　ｖｏｌｔａ
ｇｅｖａｒｉａｂｌｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）制御等に
より制御する必要がある。

次に円筒ロールの直径については、該ロール直径が小さ
いほど円筒ロールに巻きついた材料表面に大きな長手方
向の応力が生じ、この応力が一定値を超えると第１Ｏ図
に示すような応力−ひずみ関係の場合、幅方向に折れが
生じる。しかし炉内において最も座屈を生じやすい加熱
、均熱帯では材料温度は７００〜８５０℃になっており
この条件での応力−ひすみ関係は第１１図のように折れ
が生じにくいものとなっている。なお安全を期すために
は （板厚）／（円筒ロール直径）くεＣ の条件を満足するようロール直径を大きくするか、第４
図（ｅ）の方法が推奨される。ここでεＣは板表面のひ
ずみである。

上式のεＣを例えば０．００２とすれば板厚０．３ｍｍ
の場合最小円筒ロール直径は１５０ｍｍとなる。第３図
（ｅ）の方法ではロールの曲げ剛性が満足されれば、直
径１５０ｍｍ以下でもよい。また円筒ロール４の設置位
置は該ロールが材料と接する位置がハースロールと帯状
金属材料との巻付開始点または巻付終了点から帯状金属
材料の板幅の２倍以内の距離に設置するのが望ましい。

これは、不均一張力により帯状金属材料の板幅方向の圧
縮応力が顕著となる範囲である。

次に本発明の効果を具体例をあげて説明する。

竪形連続焼鈍炉の加熱帯の１部ハースロール３木と均熱
帯の上部ハースロール３本とに第４図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｅ）に示すように円筒ロールを付設した。ハ
ースロールは中央の平行部＠　４６０　ｍ　ｍ　、両側
のテーパはｔａｎθ＝０．０００９（ただしθはテーパ
傾斜角）、付設円筒ロールは外径３００ｍｍφの円筒形
とし、板厚０、７　ｍ　ｍ、板幅１２８０ｍｍの極低炭
素鋼（ｃ＝０、００３％）を通板速度２００ｍ／分で熱
処理し、その結果を第１表、第１２図、第１３図に示す
。

第１表 （註）　■従来法とほとんど同じ Ｏはどんと問題なし Δ蛇行矯正時間がやや遅れるが 操業に問題なし 第１２図、第１３図にはそれぞれ第１表の実施Ｎｏ、ご
との材料の座屈の有無と材料平均張力との関係をハース
ロール前およびハースロール後に区分して示した。

実施Ｎｏ、１（従来の焼鈍炉）では材料の平均張力が０
．４Ｋｇ／ｍｒｎ’でハースロール前で座屈が発生する
。

本発明になる円筒ロールを付設した実施Ｎｏ。

２〜５はいずれのものも、座屈が生じ始める張力は大き
くなる。特にハースロールの巻付直前直後両部に円部ロ
ールを配した実施Ｎｏ、３ではハースロール前後とも従
来方式の２倍以上の張力でも座屈が発生しない。またハ
ースロール°直前に円筒ロールを設置した実施Ｎｏ、２
．Ｎｏ、４でも従来の１．６〜１．７倍の張力でも座屈
しない。第１表の蛇行特性に着目すると、従来方式に比
べ、ハースロールの直前と直後に円筒ロールを設置した
実施Ｎｏ、３では蛇行制御機能は若干低下するが、操業
上問題はなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は竪形連続焼鈍炉の加熱部、均熱部の模式図、第
２図はハースロールの外観を示す正面図、第３図はハー
スロール肩部で発生する座屈の外観を示す背面図、第４
図は本発明による円筒ロールの組合せ配置を例示する側
面図、第５図は本発明によるしわの外観を示す正面図、
第６図は第５図の帯状金属材料の横断面図、第７図は従
来のしわの外観を示す正面図、第８図は第７図の帯状金
属材料の横断面図、第９図はハースロール後面で発生す
る座屈の外観を示す背面図、第１０図、第１１図はそれ
ぞれ常温と連続焼鈍炉内温度とにおける材料の応力−ひ
すみ関係を示すグラフ、第１２図、第１３図はそれぞれ
ハースロール直前と直後の座屈発生限界張力を示すグラ
フである。 １・・・ハースロール、２・・・帯状金属材料、３・・
・座屈、４・・・円筒ロール、５・・・しわ特許出願人
　　川崎製鉄株式会社 代理人　　弁理士　　　小杉佳男 第１図 第４因 （０）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）（Ｃ）（ｄ） （ｅ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｆ）第
５図　　　　　第。図 第９図 ■ 第１０図　　　　　第１１図 第１２図 被布−ＮＯ 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　竪形連続焼鈍炉内の高温処理域における帯状金属材
   料のハースロールへの巻付直前部、または巻付直前直後
   両部に前記ハースロール軸と平行に円筒形のロールを付
   設し前記帯状金属材料の幅方向のしわ形状を矯正するこ
   とを特徴とする連続焼鈍装置。