JPS60131925A - 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】 〔発明の分野〕 本発明は、竪型連続焼鈍装置に関し、さらに詳しく述べ
ると、帯状金属材料の熱処理に用いられる竪形連続焼鈍
炉内の高温処理域に位置するハースロールに該帯状金属
材料の蛇行と座屈とを防止するために、円筒ロールの近
傍にこれと一定の関係位置をもつ円筒ロールを配設した
旧設した連続焼鈍装置に関する。

〔発明の背景〕

連続焼鈍炉は上流側から加熱、均熱、冷却の各帯域で構
成されており、帯状金属材料はこれらの帯域を順次通過
しながら目的に応じた適正な熱処理を施される。

竪型連続焼鈍炉では多数のハースロールが炉内の−Ｌ部
と下部に平行に配設されており、帯状金属材料はこのハ
ースロールに導かれて鉛直方向を一ヒ下しつつ炉内の各
帯域を通過する。

このような装置における操業上の問題として、帯状金属
材料が幅方向へ蛇行する問題と帯状金属材料内に座屈を
生じる問題とがある。

上記の帯状金属材料の蛇行を防止する手段として従来、
いわゆるベルト車における蛇行防止と同一の原理を応用
した中高のクラウンを有するハースロール形状を採用す
ることによってこの問題を回避している。

例えば、ハースロールのドラムの形状をテーバ伺の形状
、すなわちドラムの中央部を円筒形にし、両端に円錐形
の先細りテーパを設けたもの、またはハースロール外周
面をビール樽状に円弧状のクラウンを付したものを用い
る。

このような形状のハースロールは帯状金属材料の蛇行を
防止する機能を有するが、上記テーバの傾き角が大きい
場合、上記クラウンの曲率が大きすぎる場合、あるいは
帯状金属材料の長毛方向張力が増大した場合には、帯状
金属材料面内に不均一張力が生じ、その結果、帯状金属
材料内に圧縮応力を誘起する。この圧縮応力によって帯
状金属材料内に座屈が発生するという新たな問題を引き
起こす。

この座屈により、帯状金属材料の製品としての価値が失
われるばかりか、甚しい場合にはこれが原因となって帯
状金属材料が焼鈍炉内で破断し、大きなトラブルを引き
起こすことがある。

座屈が生じないようにハースロールのテーパ量やクラウ
ン量を減少させたり、帯状金属材料の長毛方向張力を減
少させたりすると、ハースロールの持つ帯状金属材料の
蛇行を防止する機能が失われ、帯状金属材料をｉ「シく
移送できなくなり、甚しい場合には帯状金属材料がハー
スロールから外れてその両端部が炉壁をこするという大
きなトラブルを引き起こすことがある。

ハースロールの形状と帯状金属材料の寸法、形状や張力
の組み合わせが適切であれば、蛇行も座屈も生じない領
域が存在する。しかし、ハースロールの形状は炉の建設
時に定められており、一方、連続焼鈍される帯状金属材
料の板幅、板厚等の寸法、材質、高温強度、熱処理条件
等は千差万別であるので、ハースロールの形状をすべて
の場合に蛇行と座屈とを生じないように設計することは
不可能であり、別の対策を必要とする。

本発明者らは上記事情に鑑み、種々研究の結果、帯状金
属材料のハスロールへの封着直前および直後の適正な位
置に円筒ロールを付設しこれに帯状金属材料を接触させ
れば、帯状金属材料に蛇行しないように大きな長毛方向
張力を与えても問題とする座屈が発生せず、帯状金属材
料の蛇行、座屈双方の防止に極めて鳴動であることを見
出し、すでに特願昭５７−１８８２５７号等により、ハ
ースロールに対して蛇行防止と座屈防止機能を有する装
置を提供してきた。

本発明はこの解決手段をさらに発展させたものである。

〔発明の目的と要約〕 本発明の目的は円筒ロールを付設した前記装置の最適な
配設位置を実験により定量化し、帯状金属材料に蛇行し
ないように大きな長毛方向張力を与えた場合にも帯状金
属材料内に座屈が発生せず、帯状金属材料の蛇行と座屈
とを同時に防止することのできる焼鈍装置を提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は、帯状金属材料の連続焼鈍処理を、
極めて広範囲な条件おいて行うことができる焼鈍装置を
提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、高温領域
にあるハースロールに近接した位置において帯状金属材
料に生じる変形を矯正する円筒形ロールを最も効果的な
位置に設け、帯状金属材料の蛇行と帯状金属材料内に生
じる座屈を同時に防１トすることができる。

〔発明の詳細な説明〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図、第２図は帯状金属の蛇行を防止するためのハー
スロールの形状を例示したものである。

第１図はテーパ付ハースロール、第２図はラウンドクラ
ウンロールである。

連続焼鈍装置は第４図にその縦断面図を略示したように
、帯状金属材料２を加熱帯４、均熱帯５、冷却帯を順次
通過させながら熱処理するもので、ハースロールｌは炉
の一ヒ部と下部に平行に設置されている。帯状金属材料
２は、これらのハースロール１に案内されて上記炉の各
部を順次通過する。

第１図に示したテーパ付ハースロールのテーパの傾き角
θや第２図に示したラウンドクラウンロールの曲率ｌ／
ρが過大になると、帯状金属材料の蛇行を防止する機能
は増大するが、帯状金属材料面内に不均一な圧縮応力が
生じ、帯状金属材料内に座屈を生じる。このような座屈
を生じさせることなく、同時に蛇行も防止することは、
若し、ハースロールの形状と、帯状金属材料の寸法、形
状や張力との組み合わせが適切な範囲内にあれば可能で
ある。

第３図はこのことを模式的に示した図である。

図の左下側斜線部は蛇行発生域を示し、右上方の斜線を
施した区域は座屈発生域である。この両区域の間に両者
の発生しない領域が存在する。すなわち同一張力下では
、蛇行、座屈双方を防止するハースロールのテーパの傾
き角度θや曲率ｌ／ρにある限定された適正値の張力域
が存在する。しかし、一般に連続焼鈍炉においては、帯
状金属材料の（Ｊ−法（板厚、板幅）、材質（高温強度
、熱外Ｊ１Ｐ条件）が大幅に変化するので、第３図に示
した適正区域はそれらに応じて変動する。

・方、ハースロールの形状は設＠建設時に定められてお
り、またこのロールを取り替えることは大変な作業とな
り非常に長い時間を要する。従って、上記操業条件の変
化に追従させて都度取替え作業を行うことは極めて困難
である。

本発明は竪形連続焼鈍炉内の高温処理域に位置するハー
スロールへの近傍に、該ハースロール軸と実質的に平行
に、かつ前記ハースロールに巻付く帯状金属材料に圧着
させて、円筒形のロールを旧設した連続焼鈍装置におい
て、当該ハースロールとこれに近接して付設した前記円
筒ロールとを一定の関係位置に配設したことを特徴とす
る連続焼鈍装置であって、帯状金属材料の蛇行と帯状金
属材料内に生じる座屈を同時に防止する。

第４図、第５図に竪型連続焼鈍炉の高温熱処理域である
加熱帯４と均熱帯５の一部におけるハースロールｌ、円
筒ロール６および帯状金属材料２の位置関係を略示した
。第４図、第５図は加熱帯４の後端部の上ロール２木と
均熱帯５の前端部の上ロール２木とに近接する位置に円
筒ロール６を設置〃シた実施例を示すものである。第４
１に、第５図では、帯状金属材料２がハースロールｌに
巻き伺く直前に帯状金属材料２を押し込むように、すな
わちハースロールｌに接する面の裏面か円筒ロール６と
接するように配置したものである。

第５図に示す本発明の実施例において帯状金属材料２が
ハースロール１に巻き付く直前に同材料に発生するしわ
７の外観形状を第１１図に示し。

そのＡ−Ａ矢視を第１２図に示す。

従来の焼鈍装置において帯状金属材料２がハースロール
ｌに巻き付く直前に材料に発生するしわ７の外観形状を
第１３図に示す。第１４図はそのＢ−Ｂ矢視図である。

第１３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相当する部分で発生する幅
方向の圧縮応力により、／＼−スロールに巻き付〈以前
に、帯状金属材料に大きなしわ７が発生する。帯状金属
材料はその状態で／＼−スロールに巻き付き、問題の座
屈しわとなるのである。

しかし本発明の円筒ロール６を用いた第１１図、第１２
図の場合、従来の第１３図、第１４図に比べ、円筒ロー
ル６で帯状金属材料２を平担化する効果により、しわの
形状はゆるやかであり、従って座屈しわが発生しにくい
。以上が円筒ロール６による帯状金属材料２に生じる座
屈しわ防止の原理である。

第６図〜第９図に、ハースロール１の前後で帯状金属材
料が円筒ロール６と接触する場合の各種のロール間相対
位置関係を示した。

第６図はハースロールｌへ帯状金属材料２が巻きつく」
１流側直前に、ハースロールｌと円筒ロール６に対して
帯状金属材料の同一面が接するように円筒ロール６を設
置した実施態様を示している。

第７図は巻付き直前直後すなわち上流側および下流側の
両方に円筒ロール６を設置したものである。

第８図はハースロールｌへ帯状金属材料２が巻きつく上
流側直前に、帯状金属材料のハースロールｌが接触する
面と異なる面に円筒ロール６が接するように円筒ロール
６を設置した実施態様である。

第９図は第８図の実施態様に加えて、巻付き直後すなわ
ち下流側にも円筒ロール６を設置した例である。

第１０図は比較のために円筒ロール６を用いない従来の
態様を示したものである。

帯状金属材料がハースロールｌに巻きつくとき、帯状金
属材料のハースロールの上流側にある部分と下流側にあ
る部分とのいづれ側が座屈を発生し易いかに関しては、
−上流側の方が低い張力で座屈が発生することが知られ
ている。従って、帯状金属材料の座屈発生防止のために
まず肝要なことは、第６図、第８図に示したように帯状
金属材料２のハースロールへの巻付き部の上流側に円筒
ロール６を配置して帯状金属材料に生じるしわを矯正す
ることである。さらに板厚が薄く、降伏応力が小さい材
料、すなわち耐座屈剛性の弱い材料に対しては、第７図
、第９図に示すようにハースロール出側にも、しわ矯正
用の円筒ロール６を（Ｊｆせて配置することが望ましい
。

円筒ロール６を帯状金属材料２のいづれの而に当接させ
るのが有利であるかについては次の通りである。

円筒ロール６を帯状金属材料を押し込むように配置した
第８図、第９図の場合と、帯状金属材料２を押し出すよ
うに円筒ロール６を配置した第６図、第７図の場合にお
ける座屈発生の難易に関しては、はとんど差が認められ
ない。このことは後の実験例でも明らかにされる。いず
れの場合も第１０図に示した従来の態様の場合に比べ、
より高い張力まで座屈が発生しない。しかし、材料の蛇
行防１にに着目した場合、第８図、第９図に示したよう
に、帯状金属材料２を押し込むように円筒ロール６を配
置した態様の方が、第６図、第７図のに示す帯状金属材
料２を押し出すように構成した実施態様に比べ、帯状金
属材料の蛇行防止には有利である。これは帯状金属材料
２のハースロール１への巻き付き角度が大きくとれるた
め、ハースロールの蛇行防止機能が大きくなるからであ
る。　次にハースロール１に対する円筒ｏ　−Ｊｌ／　
６の相対位置の変化によって、座屈がどの程度の張力で
発生するかについて説明する。

実験によって調査した結果をまず第８図の場合、すなわ
ち、円筒ロール６をハースロール１の巻付位置−上流側
に配置し、かつこれを帯状金属材料のハースロールが接
触する面と異なる面に当接させた場合について以下に説
明する。

第１５図はハースロール１に対する円筒ロール６の関係
位置を変化させ、材料張力を増加させた時、座屈が発生
し始める限界張力Ｔｃｒを示したものである。

本実験は、ハースロールの外径り、を６００ｍｍ、円筒
ロールの外径ＤＡを３００ｍｍとして行ったものである
。第１５図の横軸にはハースロールｌの中心軸と円筒ロ
ール６の中心軸との水平方向距離文Ｈをハースロール外
径ＤＨで除して無次元化した値をとった。木平方向距離
文Ｈが小さいほど円筒ロール６で帯状金属材料２を押し
込む程度が大となる。逆に見Ｈ／ＤＨが０．７５以トに
なると円筒ロール６と帯状金属材ｔ゛１２とは離れ、円
筒ロールが帯状金属材料を平担化する効果は失われ、従
来の態様と同じ状態になる。第１５図の縦軸はハースロ
ール１の中心軸と円筒ロール６の中心軸との鉛直方向比
＃　ｌ　ｖをハースロールの外径り、で除した値である
。第１５図のグラフ中に円の中に示した数字は座屈が発
生し始める限界張力Ｔａｒ　（ｋ　ｇ　／ｍｍ’）であ
る・第１５図中の左側の斜線を施した領域は、円筒ロー
ル６と帯状金属材料２とが接触していない従・末のまま
の状態における限界張力Ｔａｒであり、０、２５　ｋ　
ｇ　／　ｍ　ｍ’以上の材料張力で座屈が発生する。水
平方向距離９．Ｈが減少するとともに、すなわちハース
ロールｌと円筒ロール６との水平距離が近づくとともに
限界張力Ｔｃｒは増大し、座屈が発生する張力は高くな
り、座屈が発生し難くなる。

第１５図中における従来の限界張力Ｔｃｒは、０．２５
　ｋ　ｇ／ｍｍ’であるが、実用上はそれの１．５倍す
なわち０．３７５　ｋ　ｇ／ｍｒｒｒ以」−ノ張力で帯
状金属材料を連続焼鈍装置の高温域を通板させることが
可能であれば、帯状金属材料の蛇行矯正もスムースに行
われる。

従って第１５図の実験結果より、 交Ｖ／ＤＨ≦３．６　・・・・・・（１）ｉＨ／ＤＨ≦
０．６５　−・・・−（２ａ）の位置に円筒ロールを設
置すればよい。ただし、補助ロール６の外径Ｄ／ｌが変
化すると、水平方向距離立Ｈが一定であっても、実際に
は帯状金属材料の押込み量（０，５（ＤＡ＋ＤＨ）−文
Ｈ）が変化するため、この押込量の最小量を確保し、か
つ、円筒ロール直径ＤＡを考慮すれば、上記（２ａ）式
は次式のようにに書き直される。

文Ｈ／ＤＨ ≦０．４１　＋０．５ＤＡ／Ｄ）（・・・（２）次に第
６図の場合についての実験結果を第１６図に示した。第
１６図の横軸、縦軸とも第１５図と同様である。第１６
図の場合にはハースロールｌと円筒ロール６との水平方
向距離文Ｈが大きいほど、円筒ロール６が帯状金属材１
Ｆ４２を押し出すことになり、また文Ｈ／ＤＨが０．２
５以下になると円筒ロール６と帯状金属材料２とは離れ
、もはや円筒ロールによる座屈防止効果は無い。第１６
図中の右側の傾斜を施した部分は上記の円筒ロール６と
帯状金属材料２とが接触してない領域であり、従来方法
における限界張力Ｔｃｒの範囲である。第１６図の左上
の胴線部分が座屈の発生しにくい限界張力ＴＣｒの高い
領域であり、に記（１）、（２）式と同様にＤＡ／ＤＨ
を用いて無次元化したこの領域を表すと次式のようにな
る。

文Ｖ／ＤＨ≦３．６　・・・・・・（１）ｆＬＨ／ＤＨ
≧０．５９−０．５ＤＡ／ＤＨ・・・（３） し実施例］ 次に本発明の効果を実機で確認した結果につし）で説明
する。第４図に示す加熱帯４の出側上／＼−スロール１
および均熱帯５の入側上／＼−スロールｌそれぞれ２本
のそれぞれの直−ヒ流、すなわち、帯状金属材料２のノ
＼−スロールｌへの巻付直前部に、それぞれ円筒ロール
６を付設した。

円筒ロール６とノ＼−スロール１との関係位置は第１５
図に木印で示される。すなわち 文Ｈ／ＤＨ＝ｏ、６゜ 文Ｖ／［）Ｈ−４，２ である。

ハースロール１はテーパ付ロールとし、中央の平行部幅
：４６０ｍｍ、 両側のテーパ：ｔａｎｉｌＪ＝Ｏ，０００９（ただしθ
はテーパ傾斜角） 外径（ＤＨ）：６００ｍｍφ である。また円筒ロール６は円筒形とし、外径（ＤＡ）
：３００ｍｍφ である。

帯状金属材料体極低炭素鋼を用い、 板厚：０．７ｍｍ 板幅：１３２０ｍｍ 均熱帯温度：８１０’Ｃ 通板速度：２００ｍ／分 で熱処理した。

また工業用テレビ３を第５図に示すように帯状金属材料
の各ハースロールｌの直下流部を観察する位置に設置し
、帯状金属材料２の蛇行および発生する座屈挙動を調査
した。

材料張力Ｔは０．２ｋｇ／ｍｔｎ’から徐々に増加させ
、座屈の発生する限界張力Ｔｃｒをめた。

結果を第１７図に示す。

第１７図の下側の斜線を施した領域は材料が蛇行する領
域であり、Ｔ≦０．２ｋｇ／ｍｒｎ’で蛇行が発生する
。

従って材料の蛇行を防止するためにはＴ　＞　Ｏ，２〜
０．２５ｋｇ／ｍｒｎ’での操業が必要となる。帯状金
属材料に加える張力Ｔを増加させると、蛇行は生じなく
なるが、材料に座屈が発生するようになる。座屈の生じ
ない条件を第１７図中に白抜き（○）で、座屈が生じる
条件をＸ印でそれぞれ示す。円筒ローラを設置しない場
合、座屈も蛇行も生じない張力域は ０．２　ｋｇ／ｍｒｒｙ’＜Ｔ＜０．２５ｋｇ／ｍｍ’
と極めて狭く、非常に厳しい操業条件を強いられるのに
対し、本発明の場合、座屈も蛇行も生じない張力範囲は ０．２　ｋｇ／ｍｒｎ’＜Ｔ＜０．４４ｋｇ／ｍｒｎ’
となり、操業条件が大幅に緩和されることが明確である
。

【図面の簡単な説明】 第１図、第２図はハースロールの外観を示す正面図、第
３図はハースロールのテーパ角度や曲率が材料の蛇行、
座屈に及ぼす影響を模式的に示したグラフ、第４図、第
５図本発明の実施例の竪型連続焼鈍装置を設置した連続
焼鈍炉の模式側面断面図、第６図〜第９図はハースロー
ルと円筒ロールの組み合わせ配置を例示する本発明の実
施態様の側面図、第１０図は従来の態様を示す側面図、
第１１図は第８図の実施態様における帯状金属材料に生
じるしわの外観を示す止面図、第１２図はその帯状金属
材料の横断面図（’Ａ−Ａ矢視図）、第１３図は従来の
態様における帯状金属材料に生じるしわの外観を示す正
面図、第１４図はその帯状金属材料の横断面図（Ｂ−Ｂ
矢視図）、第１５図は第８図に示すハースロールと円筒
ロールとの組み合わせ時における適正な円筒ロール位置
を示すグラフ、第１６図は第６図に示したハースロール
と円筒ローラ１との組み合わせ時における適正な円筒ロ
ール位置を示すグラフ、第１７図は従来の１出様および
本発明の実施例の適正材料張力範囲を示すグラフである
。 ■・・・ハースロール、２・・・帯状金属材料、３・・
・工業用テレヒカメラ、４・・・加熱帯、５・・・均熱
帯。 ６・・・円筒ロール、７・・・しわ 出願人　川崎製鉄株式会社 代　理　人　弁理士　小　杉　佳　男 弁理士　齋　藤　和　則 第１図 第２図 第５図 第６図　第７図 第８図　第９図 第１０図 第１１図 第１３図 第１２図 ス ノ ノ ？飄ミイグＮ 第１５図 ”ｒ　ＤＨ＝６００史０Ａ＝３００９使用第１６図 Ｄ）−１＝ω０史ＤＡ＝３００＋使狙 絹小Ｈ 第１７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　竪形連続焼鈍炉内の高温処理域に位置するハースロ
   ールの近傍に、該ハースロール軸ト実質的にＶ行に、か
   つ前記ハースロールに巻伺く帯状金属材料に圧着させて
   、円筒形のロールを旧設した連続焼鈍装置において、当
   該ハースロールとこれに近接して旧設した前記円筒ロー
   ルとを一定の関係位置に配設したことを特徴とする連続
   焼鈍装置。 ２　当該ハースロールとこれに近接して旧設したロール
   とか帯状金属材料の異なる面に当接する場合、その関係
   位置が 見Ｖ／ＤＨ≦３．６ ＭＨ／ＤＨ≦Ｏ，４１＋　０．５　Ｄ　Ａ　／　Ｄ　Ｈ
   （ここに、 文Ｖ：ハースロール軸心と円筒ロール軸心との鉛直方向
   距離 ９、Ｈ：ハースロール軸心と円筒ロール軸心との水平方
   向距離 ＤＨ：ハースロールの外径 ＤＨ：円筒ロールの外径　とする） である特許請求の範囲第１項に記載の連続焼鈍装置。 ３　当該ハースロールとこれに近接して付設したロール
   とが帯状金属材料の同一面に当接する場合、その関係位
   置が 文Ｖ／ＤＨ≦３．６ 文Ｈ／ＤＨ≧Ｏ，５９−０，５Ｄ　Ａ　／　Ｄ　Ｈ（こ
   こに、 文■：ハースロール軸心と円筒ロール軸心との鉛直方向
   距離 ＩＨ：ハースロール軸心と円筒ロール軸心との水平方向
   距離 ＤＨ：ハースロールの外径 ＤＨ二同円筒ロール外径　とする） である特許請求の範囲第１項に記載の連続焼鈍装置。