JPS6237699B2 - - Google Patents
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- JPS6237699B2 JPS6237699B2 JP57216949A JP21694982A JPS6237699B2 JP S6237699 B2 JPS6237699 B2 JP S6237699B2 JP 57216949 A JP57216949 A JP 57216949A JP 21694982 A JP21694982 A JP 21694982A JP S6237699 B2 JPS6237699 B2 JP S6237699B2
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- JP
- Japan
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- cooling
- strip
- roll
- contact
- temperature
- Prior art date
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
- C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
- C21D9/573—Continuous furnaces for strip or wire with cooling
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は冷却ロールによる金属ストリツプの
冷却方法に関する。
冷却方法に関する。
冷却ロールによる金属ストリツプの冷却は連続
焼鈍設備等において冷却速度が大きく、しかもス
トリツプの表面性状を害さない冷却方法として採
用されている。
焼鈍設備等において冷却速度が大きく、しかもス
トリツプの表面性状を害さない冷却方法として採
用されている。
この冷却方法としては、冷却ロール内部に冷却
水等の冷却媒体を通してロール表面を冷却し、こ
のロール表面に金属ストリツプを接触させて冷却
しようとするものである。
水等の冷却媒体を通してロール表面を冷却し、こ
のロール表面に金属ストリツプを接触させて冷却
しようとするものである。
第１図イはこの冷却ロールによる冷却法の模式
図であり、通常複数本の冷却ロール１を並べて、
これに金属ストリツプＸを順次接触させる方法を
採つている。また冷却の制御は冷却ロール１を上
下方向に移動させて、冷却ロール１表面と金属ス
トリツプＸとの接触長を変えることにより行つて
いる。その結果第１図ロのストリツプＸ展開図に
示すように、ストリツプＸ上には冷却ロール１に
接触する接触部αと非接触部βとが交互に生ずる
ことになる。
図であり、通常複数本の冷却ロール１を並べて、
これに金属ストリツプＸを順次接触させる方法を
採つている。また冷却の制御は冷却ロール１を上
下方向に移動させて、冷却ロール１表面と金属ス
トリツプＸとの接触長を変えることにより行つて
いる。その結果第１図ロのストリツプＸ展開図に
示すように、ストリツプＸ上には冷却ロール１に
接触する接触部αと非接触部βとが交互に生ずる
ことになる。
ところで、このような冷却ロールによる冷却に
おいては、冷却ロール１間の非接触部βにおいて
金属ストリツプに座屈が発生しやすく、甚しい場
合にはこの座屈から“絞り”と称するライン方向
の縦ジワが生ずる欠点があつた。本発明者らはこ
の座屈や絞りの発生原因を追究した結果、次のよ
うな知見に至つた。
おいては、冷却ロール１間の非接触部βにおいて
金属ストリツプに座屈が発生しやすく、甚しい場
合にはこの座屈から“絞り”と称するライン方向
の縦ジワが生ずる欠点があつた。本発明者らはこ
の座屈や絞りの発生原因を追究した結果、次のよ
うな知見に至つた。
第１図ハは、ストリツプの冷却曲線がストリツ
プ巾方向に同一であると仮定して熱応力（２次元
平面応力）の解析を行つた結果であり、これから
わかるように、ストリツプの板巾方向応力はロー
ル接触開始点で圧縮のピークと、ロール接触終了
点で引張りのピークができ、各ロールにつきこの
圧縮と引張りの繰返しとなる。
プ巾方向に同一であると仮定して熱応力（２次元
平面応力）の解析を行つた結果であり、これから
わかるように、ストリツプの板巾方向応力はロー
ル接触開始点で圧縮のピークと、ロール接触終了
点で引張りのピークができ、各ロールにつきこの
圧縮と引張りの繰返しとなる。
さらに、ロール冷却においては、ストリツプと
ロールとの接触が一般に不均一になりやすく。周
囲よりも冷却された部分は熱収縮が大きいから、
その分だけライン張力が強くなり、ますます接触
状態が強く、かつ冷却速度が他の周囲にくらべ速
くなるので、ライン張力の不均一が助長される。
従つてこのライン張力の不均一が増大した場合、
ライン方向応力の増大する部分と、減少する部分
ができ、このライン方向応力の減少する部分では
非常に座屈しやすくなり、ストリツプ上にライン
方向の縦縞が生じ、ロールにたたみ込まれて“絞
り”になるわけである。
ロールとの接触が一般に不均一になりやすく。周
囲よりも冷却された部分は熱収縮が大きいから、
その分だけライン張力が強くなり、ますます接触
状態が強く、かつ冷却速度が他の周囲にくらべ速
くなるので、ライン張力の不均一が助長される。
従つてこのライン張力の不均一が増大した場合、
ライン方向応力の増大する部分と、減少する部分
ができ、このライン方向応力の減少する部分では
非常に座屈しやすくなり、ストリツプ上にライン
方向の縦縞が生じ、ロールにたたみ込まれて“絞
り”になるわけである。
本発明者等は、このような理論的な熱応力解析
と、実ラインにおける実験を経て各冷却ロール入
側部分においてはストリツプ板巾の中央部でライ
ン方向の引張り応力も減少し、このためストリツ
プのセンター部は冷却ロールとの接触状態が悪
く、ストリツプの巾方向での温度分布は中央高の
傾向となること、および冷却ロール入側が最もス
トリツプ板巾方向の座屈による縦縞が生じやすく
“絞り”等の形状不良を起こす危険部位であるこ
とを見出したものである。
と、実ラインにおける実験を経て各冷却ロール入
側部分においてはストリツプ板巾の中央部でライ
ン方向の引張り応力も減少し、このためストリツ
プのセンター部は冷却ロールとの接触状態が悪
く、ストリツプの巾方向での温度分布は中央高の
傾向となること、および冷却ロール入側が最もス
トリツプ板巾方向の座屈による縦縞が生じやすく
“絞り”等の形状不良を起こす危険部位であるこ
とを見出したものである。
このようにロール接触冷却においては、きわめ
て座屈が起こりやすい応力状態が発生するため、
従来から冷却ロールにクラウンをつける等してロ
ール接触を均一化する方法や、急冷により発生す
る巾方向圧縮応力を減少させる方法などが考えら
れてきたが、ロール・クラウンは固定であるため
ストリツプの応力状態またはストリツプの巾方向
温度分布の制御性に欠ける欠点があり、またクラ
ウン量を可変とするロールは設備的に大がかりな
ものとなり高価でもあるという難点があつた。
て座屈が起こりやすい応力状態が発生するため、
従来から冷却ロールにクラウンをつける等してロ
ール接触を均一化する方法や、急冷により発生す
る巾方向圧縮応力を減少させる方法などが考えら
れてきたが、ロール・クラウンは固定であるため
ストリツプの応力状態またはストリツプの巾方向
温度分布の制御性に欠ける欠点があり、またクラ
ウン量を可変とするロールは設備的に大がかりな
ものとなり高価でもあるという難点があつた。
本発明は上記した点に鑑み、熱応力の発生の根
本原理に立ち返つてなされたもので、“絞り”等
の形状不良を防止することが出来、かつストリツ
プの巾方向温度を均一にし得る冷却方法を提供し
ようとするものである。
本原理に立ち返つてなされたもので、“絞り”等
の形状不良を防止することが出来、かつストリツ
プの巾方向温度を均一にし得る冷却方法を提供し
ようとするものである。
冷却ロールで発生する最も危険な応力、つまり
冷却ロール入側のストリツプ板巾方向圧縮応力の
発生、及びライン方向引張り応力の減少の程度
は、冷却によつて生ずるストリツプ内のライン方
向温度勾配の変化程度（つまり微分値）に比例し
て大きい。これは本発明者等による熱応力の理論
解析の結果明らかとなつたことである。
冷却ロール入側のストリツプ板巾方向圧縮応力の
発生、及びライン方向引張り応力の減少の程度
は、冷却によつて生ずるストリツプ内のライン方
向温度勾配の変化程度（つまり微分値）に比例し
て大きい。これは本発明者等による熱応力の理論
解析の結果明らかとなつたことである。
第２図はロール冷却の実ラインにおけるストリ
ツプ長手方向の温度（ストリツプ巾方向に平均し
たもの）分布の一例を示すものであり、イは冷却
ロール１とストリツプＸの接触状態を示す模式
図、ロはイに対応したストリツプ長手方向位置と
ストリツプの板巾方向平均温度である。
ツプ長手方向の温度（ストリツプ巾方向に平均し
たもの）分布の一例を示すものであり、イは冷却
ロール１とストリツプＸの接触状態を示す模式
図、ロはイに対応したストリツプ長手方向位置と
ストリツプの板巾方向平均温度である。
図中、Ａ，Ｃ，Ｅの部分は、冷却ロール１と接
触していない部分で、この部分のストリツプ長手
方向温度勾配は通常約10℃／ｍ（板厚0.8mm、ラ
イン・スピード75mpmの場合）程度である。ま
たＢ，Ｄの部分は冷却ロール１と接触している部
分で、冷却ロール１のロールシエルが銅の場合、
約170〜200℃／ｍと、この部分の板長手方向の温
度勾配は大きい。
触していない部分で、この部分のストリツプ長手
方向温度勾配は通常約10℃／ｍ（板厚0.8mm、ラ
イン・スピード75mpmの場合）程度である。ま
たＢ，Ｄの部分は冷却ロール１と接触している部
分で、冷却ロール１のロールシエルが銅の場合、
約170〜200℃／ｍと、この部分の板長手方向の温
度勾配は大きい。
このように、ロール冷却で得られるストリツプ
長手方向の温度分布（または温度履歴）は、ほぼ
折れ線で近似できるものであり、“絞り”等のス
トリツプの形状を悪化させる原因となる冷却ロー
ル入側の接触開始点ａ，ｃに生ずる板巾方向の圧
縮応力は、この２本の折れ線の勾配の差に比例す
る。つまり冷却ロール１と接触している部分の温
度勾配をα１℃／ｍ、接触していない部分の温度
勾配をα２℃／ｍとすると｜α１―α２｜にほぼ
比例した熱応力が現われる。
長手方向の温度分布（または温度履歴）は、ほぼ
折れ線で近似できるものであり、“絞り”等のス
トリツプの形状を悪化させる原因となる冷却ロー
ル入側の接触開始点ａ，ｃに生ずる板巾方向の圧
縮応力は、この２本の折れ線の勾配の差に比例す
る。つまり冷却ロール１と接触している部分の温
度勾配をα１℃／ｍ、接触していない部分の温度
勾配をα２℃／ｍとすると｜α１―α２｜にほぼ
比例した熱応力が現われる。
したがつて、この接触開始点ａ或はｃにおける
折れ線の勾配差を小さくしてやれば、ストリツプ
の板巾方向の圧縮応力は小さくなり、その結果、
座屈や絞りを防止できる。
折れ線の勾配差を小さくしてやれば、ストリツプ
の板巾方向の圧縮応力は小さくなり、その結果、
座屈や絞りを防止できる。
本発明はこの事実に着目したもので、冷却ロー
ル１の接触開始点ａ或はｃの前で、冷却ロール１
より遅い冷却速度でストリツプＸを冷却するよう
にしたものである。
ル１の接触開始点ａ或はｃの前で、冷却ロール１
より遅い冷却速度でストリツプＸを冷却するよう
にしたものである。
第３図イは本発明方法を説明する概略模式図、
ロはストリツプＸ長手方向の温度分布を示すもの
である。
ロはストリツプＸ長手方向の温度分布を示すもの
である。
第３図イにおいて、２はヘツダ、３はノズルチ
ツプであり、本実施例では工業的に良く使われる
フラツト・スプレイ・ノズルを用いている。この
冷却装置によりストリツプＸの接触開始点ａ，ｃ
の直前を積極的に冷却する。この冷却速度は冷却
ロール１による冷却速度よりも遅く、非接触部の
自然冷却による冷却速度よりも速くする。また接
触開始点ａ，ｂ前の１ｍ以内の距離内で該冷却を
行う。
ツプであり、本実施例では工業的に良く使われる
フラツト・スプレイ・ノズルを用いている。この
冷却装置によりストリツプＸの接触開始点ａ，ｃ
の直前を積極的に冷却する。この冷却速度は冷却
ロール１による冷却速度よりも遅く、非接触部の
自然冷却による冷却速度よりも速くする。また接
触開始点ａ，ｂ前の１ｍ以内の距離内で該冷却を
行う。
つまりｅ〜ａ，ｆ〜ｃの区間を接触部と非接触
部の中間的な温度勾配で冷却することによりスト
リツプ温度のライン方向勾配の変化程度を従来よ
りも緩和することができる。その結果ストリツプ
温度勾配の差にほぼ比例する冷却ロール入側の巾
方向圧縮応力を小さくすることができ、座屈や絞
りの発生を防止できる。
部の中間的な温度勾配で冷却することによりスト
リツプ温度のライン方向勾配の変化程度を従来よ
りも緩和することができる。その結果ストリツプ
温度勾配の差にほぼ比例する冷却ロール入側の巾
方向圧縮応力を小さくすることができ、座屈や絞
りの発生を防止できる。
次に実施例を示す。
実施例
冷却ロールを本数として５本（図では２本）を
用い、冷却開始温度650℃、冷却ロール・ゾーン
の出側温度380℃（つまり冷却停止温度）とし
た。ノズルとして広角小流量のフラツト・スプレ
イ・ノズル或は広角のミスト・ジエツト・ノズル
を用い、冷却媒体として水を用いたが、フラツ
ト・スプレイ・ノズルの場合、スプレイの広がり
角度約100゜、吐出圧（ヘツダー圧）2.0Kg／cm2．
Ｇ，流量約6.1／minのフラツト・スプレイ・
ノズル１ケを、ノズルとストリツプの距離約510
mmにて各冷却ロール入側に取付けた。
用い、冷却開始温度650℃、冷却ロール・ゾーン
の出側温度380℃（つまり冷却停止温度）とし
た。ノズルとして広角小流量のフラツト・スプレ
イ・ノズル或は広角のミスト・ジエツト・ノズル
を用い、冷却媒体として水を用いたが、フラツ
ト・スプレイ・ノズルの場合、スプレイの広がり
角度約100゜、吐出圧（ヘツダー圧）2.0Kg／cm2．
Ｇ，流量約6.1／minのフラツト・スプレイ・
ノズル１ケを、ノズルとストリツプの距離約510
mmにて各冷却ロール入側に取付けた。
この時、ストリツプの長手方向約50mm、板巾方
向約1200mmがスプレイの直射部となり、ストリツ
プの測温値から求めたこの武分の平均熱伝導率
は、被冷却材の表面温度が500℃の場合、約
1000Kcal／m2．hr.℃となつた。
向約1200mmがスプレイの直射部となり、ストリツ
プの測温値から求めたこの武分の平均熱伝導率
は、被冷却材の表面温度が500℃の場合、約
1000Kcal／m2．hr.℃となつた。
冷却ロール（本例の場合、ロールのシエルは
銅）との接触面上の平均的熱伝達率（正確には総
括熱貫流率）は約2000〜2500Kcal／m2．hr.℃で
あるので、第３図ロに示したような温度勾配の変
化程度の緩和が十分に達成され、従来、形状をく
ずし、不安定な通板状態ぜあつた0.6mm以下の板
厚のストリツプが極めて良形状で通板でき、その
効果には顕著なものがあつた。
銅）との接触面上の平均的熱伝達率（正確には総
括熱貫流率）は約2000〜2500Kcal／m2．hr.℃で
あるので、第３図ロに示したような温度勾配の変
化程度の緩和が十分に達成され、従来、形状をく
ずし、不安定な通板状態ぜあつた0.6mm以下の板
厚のストリツプが極めて良形状で通板でき、その
効果には顕著なものがあつた。
またストリツプへ到達するスプレイの濡れパタ
ーン及び液滴の流量密度の分布は、第４図イ，ロ
に示すように、若干、板中央部が強冷となるよう
にした。このようにすることにより、先に述べた
板巾中央部が冷えにくく高温のまま残に、結果的
に材料余りの状態になつて板巾方向圧縮応力が生
じやすくなつていた状態をも解消できるもので、
形状安定化がより確実となり、ひいては製品々質
の均一化も達成できた。なお第４図イ中γはスプ
レイの直射部を示す。
ーン及び液滴の流量密度の分布は、第４図イ，ロ
に示すように、若干、板中央部が強冷となるよう
にした。このようにすることにより、先に述べた
板巾中央部が冷えにくく高温のまま残に、結果的
に材料余りの状態になつて板巾方向圧縮応力が生
じやすくなつていた状態をも解消できるもので、
形状安定化がより確実となり、ひいては製品々質
の均一化も達成できた。なお第４図イ中γはスプ
レイの直射部を示す。
また本実施例以外にミスト・ジエツト・ノズル
を用いて冷却を行つた。その際のデータは水流量
4.0／min、水吐出圧1.0Kg／cm2．Ｇ，空気流量
110Nm3／hr，空気吐出圧0.8Kg／cm2．Ｇであつた
が、この時は平均熱伝達率として900Kcal／m2．
hr.℃が得られ、フラツト・スプレイの場合と同
様な効果が得られた。
を用いて冷却を行つた。その際のデータは水流量
4.0／min、水吐出圧1.0Kg／cm2．Ｇ，空気流量
110Nm3／hr，空気吐出圧0.8Kg／cm2．Ｇであつた
が、この時は平均熱伝達率として900Kcal／m2．
hr.℃が得られ、フラツト・スプレイの場合と同
様な効果が得られた。
なお上記実施例では、冷却媒体として水を用い
たが、水以外の種々の液状媒体を用いても良く、
または空気、窒素ガスN2等の衝風冷却でも勿論
良い。
たが、水以外の種々の液状媒体を用いても良く、
または空気、窒素ガスN2等の衝風冷却でも勿論
良い。
本発明による冷却法は以上述べたように冷却ロ
ールの入側部におけるストリツプの冷却曲線の急
激な変化の程度を、中間的な冷却手段を設けるこ
とにより緩和し、温度勾配の変化程度に比例して
生ずる熱応力を小さくするため、ストリツプの形
状不良や絞りを防止することができる。
ールの入側部におけるストリツプの冷却曲線の急
激な変化の程度を、中間的な冷却手段を設けるこ
とにより緩和し、温度勾配の変化程度に比例して
生ずる熱応力を小さくするため、ストリツプの形
状不良や絞りを防止することができる。
また上記実施例においては更に冷却ロールによ
る冷却で生ずるストリツプのセンター部温度が下
がりにくい傾向及び材料余りの傾向を、中間的冷
却において板センター部を板エツジ部より強冷す
るようにして解消しているため更に効果的であ
る。
る冷却で生ずるストリツプのセンター部温度が下
がりにくい傾向及び材料余りの傾向を、中間的冷
却において板センター部を板エツジ部より強冷す
るようにして解消しているため更に効果的であ
る。
以上説明したように本発明の冷却方法によれ
ば、ストリツプの形状不良が絞りを有効に防止で
きる効果がある。
ば、ストリツプの形状不良が絞りを有効に防止で
きる効果がある。
第１図は冷却ロールによる冷却方法の説明図、
第２図は冷却ロールによる冷却方法におけるスト
リツプの温度推移を示す説明図、第３図は本発明
方法によるストリツプの温度推移を示す説明図、
第４図はスプレイの濡れパターン及び流量密度の
分布の説明図である。 図中、１は冷却ロール、２はヘツダ、３はノズ
ルチツプを各示す。
第２図は冷却ロールによる冷却方法におけるスト
リツプの温度推移を示す説明図、第３図は本発明
方法によるストリツプの温度推移を示す説明図、
第４図はスプレイの濡れパターン及び流量密度の
分布の説明図である。 図中、１は冷却ロール、２はヘツダ、３はノズ
ルチツプを各示す。
Claims (1)
- １ 少なくとも１つの冷却ロールの金属ストリツ
プとの接触開始点前１ｍ以内の距離内で、該金属
ストリツプを該冷却ロールによる冷却より緩慢に
冷却することを特徴とする冷却ロールによる金属
ストリツプの冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21694982A JPS59107031A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 冷却ロ−ルによる金属ストリツプの冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21694982A JPS59107031A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 冷却ロ−ルによる金属ストリツプの冷却方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107031A JPS59107031A (ja) | 1984-06-21 |
| JPS6237699B2 true JPS6237699B2 (ja) | 1987-08-13 |
Family
ID=16696445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21694982A Granted JPS59107031A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 冷却ロ−ルによる金属ストリツプの冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107031A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2802552B1 (fr) * | 1999-12-17 | 2002-03-29 | Stein Heurtey | Procede et dispositif de reduction des plis de bande dans une zone de refroidissement rapide de ligne de traitement thermique |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5610973B2 (ja) * | 1973-12-13 | 1981-03-11 | ||
| JPS51104417A (ja) * | 1975-03-12 | 1976-09-16 | Nippon Steel Corp | Renzokushodonho |
| JPS5794529A (en) * | 1980-12-03 | 1982-06-12 | Nippon Steel Corp | Method for cooling metallic strip |
-
1982
- 1982-12-13 JP JP21694982A patent/JPS59107031A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59107031A (ja) | 1984-06-21 |
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