JPS61162225A - ２層クラツド金属板の反り矯正方法 - 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】 「産業上の利用分野］ 本発明は、２層クラッド金属板の反り矯正方法に関する
。

［従来の技術］ 従来、合せ材がステンレス鋼、キュプロニッケル等、母
相が炭素鋼からなる２層クラツド鋼板等の２層クラッド
金属板を製造する場合、両肘の線膨張率に差があるため
、熱間レベラーによる矯正後の両材間の熱収縮量に差を
生じ、室温まで冷却した後に収縮量の大きな部材を内側
にして反りが発生する問題点が生じていた。

これに対し、本発明者らは特開昭５９−４２Ｉ２２に示
す２層クラツド鋼板の反り矯正方法を開発し、成果を得
てきた。

すなわち、この特開昭５９−４２１２２に係る方法は、
熱間矯正以前あるいは途中において熱収縮量の大きい鋼
板側を強制冷却することにより、熱酸ｌｌ１ｆ量の小さ
い鋼板側との間に温度差を生じさせ、冷却後と同じ量の
反りを予め具現する状態とし、この状態のものを熱間レ
ベラー等によって平坦に矯正することにより室温冷却後
の鋼板の反りを防１１−可能とする方法である。

この方法によれば、熱間矯正直後の鋼板に均熱化に伴な
う逆方向の反りを発生させることになるが、その後冷却
中の熱収縮量差によりこの反りが減少していき、常温時
には略フラットな状態を得ることができるのである。そ
のため、冷却後の冷間矯正における負担の軽減、更には
冷間矯正工程の省略等の効果をあげることが可能である
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、実際に矯正を行う２層クラツド鋼板は、
単一種類のものではなく、板厚、板幅、クラツド比（−
合ぜ材厚／板厚）、合せ材の材質がそれぞれに多様に異
なっている。そのため、特開昭５９−４２１２２に係る
方法の実施において、銅板の表裏面に単に温度差を生じ
させて矯正する場合には、反りが全くなくなるものも存
在するものの、反り矯正量が不足して反りが残るものや
反り矯正量が大きすぎて逆方向の反りの発生するものが
存在する等の問題が生じる。

本発明は、各種２層クラッド金属板を常温で確実に平坦
となるように矯正可能とすることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の第１は、母材と合せ材から成る２層クラッド金
属板の反り矯正方法において、２層クラッド金属板の熱
間矯正前あるいは熱間矯正中に熱収縮量の大きい金属側
を水冷装置によって強制冷却するに際し、該金属板の常
温時における最終反り量を零とするのに必要な表裏面の
温度差を演算し、熱間矯正装置の内部に設けた金属板の
表裏面の温度を測定する上下の温度計の指示結果が上記
温度差の演算結果に合致するように水冷装置の水流密度
と矯正装置の通板速度を制御するようにしたものである
。

また、本発明の第２は、母材と合せ材とから成る２層ク
ラッド金属板の反り矯正方法において、２層クラッド金
属板の熱間矯正前あるいは熱間矯正中に熱収縮量の大き
い金属側を水冷装置によって強制冷却するに際し、該金
属板の常温時における最終反り量を零とするのに必要な
表裏面の温度差を演算し、熱間矯正装置の内部に設けた
金属板の表裏面の温度を測定する上下の温度計の指示結
果が」−記温度差の演算結果に合致するように水冷装置
の水流密度と矯正装置の通板速度を制御するとともに、
熱間矯正装置の出側で得られる均一復熱後の板情報から
該金属板の常温時における最終反り量を予測し、この予
測値を用いて次材に対する矯正に必要な金属板の表裏面
の温度差の演算を修正するようにしたものである。

［作　用］ 本発明によれば、２Ｒクラツド金属板の熱収縮１−の大
きい金属側を必要かつ適正状態に強制冷却することとな
り、各種２層クラ・ンド金属板を常温で確実に平坦とな
るように矯正することが可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明の実施に用いられる反り矯正装置１０を
示す制御系統図である。

２層クラッド鋼板１１は、母材と合せ材とから成り、た
とえば線１彰張率の比較的小なる炭素鋼を母材とし、線
膨張率の比較的大なるステンレス鋼を合せ材としている
。鋼板１１は、圧延機で圧延され、熱間矯正装置１２に
おいて熱間矯正を施されたー、テーブルローラーによっ
て後工程に搬送される。

熱間矯正装置１２は、ホ・ントレベラーロール１３を有
するとともに、ホットレベラーロール１３の上ローラー
間に冷却ヘッダー１４を配置している。冷却へツタ−１
４は、鋼板１１の−１−面側に位置する線膨張率の大な
る金属すなわちステンレス鋼から成る合せ打倒に対向し
、ホラＩ・レペラーロール１３による鋼板１１の熱間矯
正中に、鋼板１１の上記合せ打倒を矯正冷却し、母材と
合せ材の間に常温における鋼板１１の反りを抑制するに
必要な温度差を付与可能としている。

なお、合せ打倒な下面にして矯正する場合は、冷却ヘッ
ダーは当然、下ローラー間に配置する。

反り矯正装置ｌＯは、温度差演算装置１５を有している
。温度差演算装置１５は、ラインコンピュータ１６に入
力されている鋼板１１の寸法、母材および合せ材の材質
に基づいて伝達される母材および合せ社内金属の線膨張
率の差Δα、両金属の平均線膨張率Ｋ、クラツド比（合
せ材の厚／板の全厚）ａ、などの板情報また入側温度計
１７によって測定ｙれる熱間矯正装置１２の入側におけ
る鋼板１１の温度ＴＯを用い、たとえば後述する（１）
式、より具体的には（２）式によって、鋼板１１の常温
時における最終反り量を零とするのに必要な表裏面の温
度差ΔＴを演算する。

ここで、上記温度差演算装置１５が一■−記温度差ΔＴ
を演算する演算式について説明すれば以下の通りである
。すなわち、第２図（Ａ）〜（Ｄ）は、ステンレスクラ
ツド鋼板を２層クラッド金属板の代表例として選定し、
板厚２０ｍｍ、板幅３，０００ｍｍの炭素鋼からなる母
材金属とステンレス鋼からなる合せ材金属の両金属の線
膨張率の差△α、両金属の平均線膨張率＆、クラツド比
（合せ材の厚／板の全厚）ａ、熱間矯正入側温度ＴＯの
４つの条件のうち、他の条件を基準条件にして、１つの
条件を変えた材料に対して、両金属の表裏面の温度差△
Ｔを水冷装置で変更して、第１図に示す装置で熱間矯正
した結果を示している。なお、基準条件は△α−０，４
Ｘｌ０（１１０Ｃ）、　ａ＝］、、６　Ｘｌ０−’（１
／’Ｃ）、　　ａ＝０．３　、　Ｔｏ　＝４００°Ｃで
ある。図中、「×ｊ印は、常温時に反り（線膨張率の大
きい金属を内側にした反り）が存在していることを示し
、「＋」印は、常温時に逆反り（線１膨張率の大きい金
属を外側にした反り）が存在していることを示し、「０
」印は、常温時に略フラットになったことを示している
。第２図から認められるように、常温時の最終反り量を
零にするためには、熱間矯正時に付与する表裏面の温度
差△Ｔを、たとえば上記の因子のみで構成した下記（１
）式で示される関数で与える必要がある。

△Ｔ＝Ｊ（△α、囚、ａ、Ｔｏ）　　　　・・・（１）
△α：両金属の線膨張率の差、 Ｋ：両金属の平均線膨張率 ａ：クラツド比（合せ材の厚／板の全厚）ＴＯ：熱間矯
正入側温度 第２図（Ａ）〜（Ｄ）から例えば（１）式の関数を推定
してみると、 △Ｔ＝に、　　△α（温度差は、両金属の線膨張率差に
比例） ＝　ｋ２　１　／　ｃｘ　（温度差は、両金属の平均線
膨張率に逆反例） ＝に３ａ（１−ａ）（温度差は、クラツド比の２次関数
で示される） ＝　ｋ＋　　Ｔ　ｏ　　（温度差は熱間矯正入側温度に
比例） （ｋ、　　〜に４．は比例定数）となっているので、１
つの式で示すと下記（２）式となる。

ΔＴ＝　ｋｏ　＊−＝ａ　ａ　（１−ａ）　＊　Ｔｏ　
　−（２）≠ ここで、室温における銅板を略フラットにするためのｋ
Ｏは、第２図よりｒ　４−６４の値となる。

但し、本方法の効果の存在する範囲すなわち、全く本方
法を用いなかった時の最終反り量より反りを小さくでき
る範囲のｋｏは、［１〜ｉｌｌの値であって良い。なお
、上記（２）式は、あくまでも名因子により構成した１
つの式であり、この穴以外にも他の因子を含んで構成さ
れる式により温度差を制御する方法は、本発明方法の範
囲内に含まれる。

なお、第２図（Ａ）〜（Ｄ）は、２層クラッド金属板の
代表例としてのステンレスクラツド鋼板についてのもの
であるが、本発明者によれば、この第２図（Ａ）〜（Ｄ
）の傾向は、広く一般の２層クラッド金属板において成
立するものであることが認められている。

ところで、上記（１）式、より具体的には（２）式が演
算した温度差ΔＴを鋼板１１に伺′ｊ可能とするための
具体的操作は、鋼板１１に対して水冷時間、熱伝達係数
を調整することとなる。

すなわち、第３図は水冷時間が」−記温度差ΔＴに及ぼ
す影響を示す線図、第４図は熱伝達係数が上記温度差Δ
Ｔに及ぼす影響を示す線図である。第３図によれば、鋼
板１１の冷却中における表裏面の温度差は時間が経過す
るにしたがって拡大しており、水冷時間によって表裏面
の温度差を制御可能であることが認められる。また、第
４図によれば、熱伝達係数を増加することにより表裏面
の温度差の増大速度が増し、より短い時間で大きな温度
差を付与することが可能となり、この熱伝達係数によっ
ても表裏面の温度差を制御可能であることが認められる
。ところで、現実の上記熱間矯正装置１２において、」
−記水冷時間、熱伝達係数を調整するためには、次の２
項目を制御する必要がある。

（ａ）矯正装置１２の通板速度を変化させて、鋼板１１
トの各点が冷却領域に存在する時間を変えることによっ
て水冷時間を制御する。

（ｂ）水冷領域の面積を考慮しながら水量を調節して水
流密度を変化させる、すなわち鋼板Ｈの各点が単位時間
、単位面積当りに接する本縫を変えることによって熱伝
達係数を制御する。すなわち、上記２項［１（通板速度
、水流密度）の制御が表裏面の温度差ΔＴを調整する手
段として具体的に実行しやすいものである。なお、Ｌ記
２項目以外にも、たとえば冷却時間に関しては第６図に
示すようにより長い矯正装置を製作し、ノズルをオン−
オフして冷却領域長さを変えて冷却時間を変更すること
も可能である。また、熱伝達係数に関しては、ノズル先
端の孔の大きさや冷却方法自体を変化させること（ミス
］・冷却からスプレー冷却、スプレー冷却からラミナー
冷却）も同様に可能であるが、−に記２項目に比べて大
幅な設備変更が必要となる。また、水温を調整したり、
鋼板１１の熱収縮量の小さい金属側を強制加熱すること
も可能であるが、この場合にも大幅な設備変更が必要と
なる。

そこで、この反り矯正装置ｌＯは、前記温度差演算装置
１５が前述のようにして演算した表裏面の温度差ΔＴを
水流密度・通板速度設定装置１８に伝達し、該温度差Δ
Ｔを鋼板１１に付与可能とするに必要な冷却へラダー１
４の水流密度すなわち水量Ｑと、熱間矯正装置１２の通
板速度Ｖを設定可能としている。すなわち、水流密度・
通板速度設定装置１８は、各種寸法、材質、クラツド比
の銅板１１について、」二記水量Ｑ、通板速度Ｖとの関
係を予め数式もしくは図式等の形式で保有しており、各
鋼板１１の表裏面に所定の温度差へＴを与えるに必要な
水ｍｌ　Ｑ、通板速度Ｖを設定可能とする。

これにより、反り矯正装置ｌＯは、上記水流密度・通板
速度設定装置１８の設定結果に基づき、水量制御装置１
９を作動させて冷却へ・ラダー１４の水量を調整し、速
度制御装置２０を作動させて矯正装置１２の通板速度を
調整する。

また、反り矯正装置１０は、熱間矯正装置１２の内部に
配置されている−［二温度計２１、下温度計２２のそれ
ぞれによって測足した鋼板１１の上面温度ＴＵ、および
ド面温度ＴＤを水１＆雀度・通板速度設定装置１８に伝
達している。水１＆密度・通板速度設定装置１８は、こ
のようにして実測された鋼板１１の現実の表裏面温度差
（ＴＵ−ＴＤ）が前記温度差演算装置１５による演算温
度差ΔＴに合致するように、水量制御装置１９による冷
却ヘッダー１４の水量制御、速度制御装置２０による熱
間矯正装置１２の通板速度制御をフィード八・ンク制御
可能としている。

ところで、」−記反り矯正装置１０にあっては、鋼板１
１に対する矯正作業の終了後に、鋼板１１の室温におけ
る最終反り量を測定し、それによってＬ記制御を適応修
正することにより、後続材に対してより正確な制御を施
すことが可能である。

しかしながら、現実には、クラツド鋼板１１が常温にな
るまで待っていては、−］−記適応修正に時間がかかり
すぎ妥当でない。他方、本発明者によれば、熱間矯正装
置１２の出側における２層クラツド鋼板１１の均一復熱
直後の板温度、反り量と最終反り量との間には、一定の
関係があることが認められている。第５図は、板厚２０
ｍｍ、板幅３．０００ｍｍ　、クラッド北３０％のステ
ンレスクラツド鋼板の均−復熱後の反りと板材平均温度
との関係を示している。この第５図から明らかなように
、温度変化と反り変化の勾配は、同じ材料に対して同一
であり、均一復熱直後の反りと温度が測定できれば、最
終反り量が推定可能となる。

そこで、この反り矯正装置ｌＯは、熱間矯正装置１２の
出側に出側温度計２３と反り計２４を配置し、表裏面で
灼熱化してなる鋼板１１の温度Ｔｍとその時の反り量Δ
ｙＩ１１を最終反り演算装置２５に伝達可能としている
。最終反り演算装置２５は、上記温度Ｔｍ、反り量Δｙ
ｍ及びラインコンピュータからの板情報（板厚、板幅、
クラツド比、雨林の材質等）から最終反り量Δｙｒを演
算し、その演算結果を温度差演算装置１５に伝達可能と
している。温度差演算装置１５は、この最終反り量Δｙ
ｆを零とするように、前記温度差ΔＴの演ηを適応修正
可能としている。これにより、反り矯正装置１０は、最
も適正な反り矯正を行い、最終反り量を常にほぼ零とす
ることが可能となる。

ここで、上記温度差演算装置１５による前記温度差ΔＴ
の演算の修正は、たとえば以下のようにして行われる。

温度差ΔＴが零のとき（末男法を用いなかったとき）の
演算最終反り量をｙｏとし、最終反り量を零にするよう
に実際に設定した温度差ＴＲに対して最終反り量がｙＲ
だったとする。すなわち、温度差ＴＲに対する演算反り
改善量（計算−１−の改善量）はｙｏ、温度差ＴＲに対
する実績反り改善量はｙｏ−ｙＲとなるから、下記（１
）式の補正係数ｋＴを算出し、次材に対する演算温度差
ΔＴをｋＴ倍すれば、より適正な矯正を行うことが可能
となる。

ｋＴ　＝ｙｏ　／　（ｙｏ　−ｙＲ）　　　−（１）な
お、本発明の実施において、上記最終反り演算装置２５
による前記温度差ΔＴの適応修正は必ずしも行なわなく
てよい。

本発明によれば、板厚、クラツド比（＝合せ材厚／板厚
）、合せ材の材質、矯正開始温度等が異なる場合でも冷
却後に反りがなく、平坦な２層クラツド鋼板を得ること
ができる。このため、全ての２層クラツド鋼板について
冷却後に実施する冷間矯正工程を省略することが可能と
なった。

なお、本発明は、原理的に熱膨張率の異なる異種金属の
あらゆる組み合せの２層クラッド金属板に適用し得るこ
とは明らかであり、クラツド鋼板に限定されるものでは
ないことは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の第１は、母材と合せ材から成る
２層クラッド金属板の反り矯正方法において、２層クラ
ッド金属板の熱間矯正前あるいは熱間矯正中に熱収縮量
の大きい金属側を水冷装置によって強制冷却するに際し
、該金属板の常温時における最終反り量を零とするのに
必要な表裏面の温度差を演算し、熱間矯正装置の内部に
設けた金属板の表裏面の温度を測定する」１下の温度計
の指示結果が」１記温度差の演算結果に合致するように
水冷装置の水流密度と矯正装置の通板速度を制御するよ
うにしたものである。

また、本発明の第２は、母材と合せ材とから成る２層ク
ラッド金属板の反り矯正方法において、２層クラッド金
属板の熱間矯正前あるいは熱間矯正中に熱収縮量の大き
い金属側を水冷装置によって強制冷却するに際し、該金
属板の常温時における最終反り量を零とするのに必要な
表裏面の温度差を演算し、熱間矯正装置の内部に設けた
金属板の表裏面の温度を測定する上下の温度計の指示結
果が一］二記温度差の演算結果に合致するように水冷装
置の水流密度と矯正装置の通板速度を制御するとともに
、熱間矯正装置の出側で得られる均−復熱後の板情報か
ら該金属板の常温時における最終反り量を予測し、この
予測値を用いて次材に対する矯正に必要な金属板の表裏
面の温度差の演算を修正するようにしたものである。

したがって、各種２層クラッド金属板を常温で確実に平
坦となるように矯正することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられる反り矯正装置を示す
制御系統図、第２図（Ａ）は両金属の線膨張率差と表裏
面の温度差と最終反りとの関係を示す線図、第２図（Ｂ
）は両金属の平均線膨張率と表裏面の温度差と最終反り
との関係を示す線図、第２図（Ｃ）はクラツド比と表裏
面の温度差と最終反りとの関係を示す線図、第２図（Ｄ
）は熱間矯正装置入側温度と表裏面の温度差と最終反り
との関係を示す線図、第３図は水冷時間と表裏面温度差
との関係を示す線図、第４図は熱伝達係数と表裏面温度
差との関係を示す線図、第５図は板材の平均温度と反り
量との関係を示す線図、第６図は他の反り矯正装置を示
す模式図である。 １０・・・反り矯正装置、１１・・・２層クラツド鋼板
、１２・・・熱間矯正装置、１４・・・冷却ヘッダー、
１５・・・温度差演算装置、１７・・・入側温度計、１
８・・・水流密度ｅ通板速度設定装置、１９・・・水量
制御装置、２０・・・速度制御装置、２１・・・上温度
計、２２・・・下温度計、２３・・・出側温度計、２４
・・・反り計、２５・・・最終反り演算装置。 代理人　　弁理１−　　塩　川　修　Ｗ１第２図（Ａ） 舌 両金鳳の線膨張−Ｖ犬△ａ Ｘ　１０’　（１〆０） 第２図（Ｂ） ａ囁 ×１σ”　（＋／−Ｃ） 第２図　（Ｃ） π− クラツド比（合せ材０季４の全摩）ｏ・第２図（Ｄ） 扁 熱闇矢慕正入イ則湛廖Ｔ　（’Ｃ） 第３図 第４図 日前間を吐） 第５図 第　６　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）母材と合せ材から成る２層クラッド金属板の反り
   矯正方法において、２層クラッド金属板の熱間矯正前あ
   るいは熱間矯正中に熱収縮量の大きい金属側を水冷装置
   によって強制冷却するに際し、該金属板の常温時におけ
   る最終反り量を零とするのに必要な表裏面の温度差を演
   算し、熱間矯正装置の内部に設けた金属板の表裏面の温
   度を測定する上下の温度計の指示結果が上記温度差の演
   算結果に合致するように水冷装置の水流密度と矯正装置
   の通板速度を制御することを特徴とする２層クラッド金
   属板の反り矯正方法。
2. （２）母材と合せ材から成る２層クラッド金属板の反り
   矯正方法において、２層クラッド金属板の熱間矯正前あ
   るいは熱間矯正中に熱収縮量の大きい金属側を水冷装置
   によって強制冷却するに際し、該金属板の常温時におけ
   る最終反り量を零とするのに必要な表裏面の温度差を演
   算し、熱間矯正装置の内部に設けた金属板の表裏面の温
   度を測定する上下の温度計の指示結果が上記温度差の演
   算結果に合致するように水冷装置の水流密度と矯正装置
   の通板速度を制御するとともに、熱間矯正装置の出側で
   得られる均一復熱後の板情報から該金属板の常温時にお
   ける最終反り量を予測し、この予測値を用いて次材に対
   する矯正に必要な金属板の表裏面の温度差の演算を修正
   することを特徴とする２層クラッド金属板の反り矯正方
   法。