JPS6248732B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金属ストリツプの板幅方向温度分
布制御方法に関し、とくに連続熱処理炉などにお
いて金属ストリツプ（以下単にストリツプとい
う）に加熱または冷却などの熱処理を施す際に、
該ストリツプの板幅方向にわたる温度分布を効果
的にコントロールしようとするものである。

連続熱処理炉などにおいて、ストリツプを加熱
したり、また加熱したのちに冷却する方法とし
て、ストリツプを並列配置とし、ロール自体を冷
却または加熱した複数のロールに交互に巻がけ走
行させるすなわちロール群間をかけ回すことによ
る方法が知られている。この方法は、ストリツプ
の表面性状に問題がないことや安価に処理できる
という大きな利点はあるものの、ロールとの接触
状態如何ではストリツプに形状不良が生じ易いと
いう欠点があつた。つまりロールとストリツプと
の接触が不均一になると、ストリツプの幅方向に
わたる温度分布が不均一になつて熱応力が生じ、
これに基因してストリツプが変形していたのであ
る。

上記の欠点を解決するものとして、ロールによ
る熱処理に加え、加熱または冷却用ガスの同時吹
付けを併せて行う方法が提案された。

この方法は、第１図に示したように、ストリツ
プ１を複数のロール２に順次にかけ回しつつ、該
ロール２に対向して配置したガス噴射装置３から
加熱または冷却したガスをストリツプ１の板幅方
向にわたつて一様に吹付けることにより、形状不
良を生じることなく所定の熱処理を施そうという
ものである。

しかしながら上記の方法では、ある程度の効果
は期待できてもまだ十分とはいい難く、形状不良
の発生を完全に防止することはできなかつたので
ある。しかもこの方法は、加熱または冷却ガスを
常時吹き付けておく必要があるため、ブロアの電
力消費量が極めて大きくコストが嵩むところにも
問題を残していた。

この発明は、上記の問題を克服してロール群に
よるストリツプの加熱または冷却システムを確立
すべく鋭意研究を重ねた結果開発されたもので、
ストリツプとロールとの接触にむらが生じてスト
リツプの幅方向の温度分布が不均一になつたとし
ても、必要最少限のガス使用量で上記温度分布を
均一に修正して、形状不良の発生を効果的に防止
することができる金属ストリツプの板幅方向温度
分布制御方法を提案するものである。

すなわちこの発明は、金属ストリツプを、加熱
または冷却した複数のロールに順次にかけ回しつ
つ、該ロールに対向して配置したガス噴射装置か
ら該ストリツプに対し熱風または冷風を吹付けて
金属ストリツプの加熱または冷却を行うに当り、
金属ストリツプの加熱または冷却は主として上記
ロール群で行うものとし、該ロール群の入側、ロ
ール間および出側のうち少くとも一ケ所で該スト
リツプの板幅方向にわたる温度分布を常時監視し
ておき、板幅方向における温度差が許容限度を超
えた場合に、該ストリツプの板幅方向にわたりガ
ス風量の調節が自在としたガス噴射装置から、該
温度差を減じる向きに板幅方向にわたつて風量を
調節した熱風または冷風を該ストリツプに吹き付
けることをもつて、形状不良発生に対する解決手
段とするものである。

この発明で、板幅方向における温度差の許容限
度としては、20℃が適切である。また板幅方向に
わたるガス風量を調節するには、ロールに対向し
て設置したガス噴射装置の噴射ノズルをストリツ
プの幅方向に分割し、各分割ノズルに風量調節弁
を取り付ければよい。

以下この発明を具体的に説明する。

第２図に、ストリツプの平均板温Ｔとそのとき
の板幅方向の温度差ΔＴとが、ストリツプの形状
不良発生に及ぼす影響について調べた結果を示
す。図中、形状が良好な場合は〇印で、やや不良
の場合は△印で、そして不良の場合は×印でそれ
ぞれ示したが、形状がやや不良とはストリツプに
多少の反りが生じたりした程度、また形状不良と
は大きな耳波や腹のびが生じたり、ストリツプに
絞りが発生した場合のことを指す。

なお実験は、板厚が0.5〜1.2mm、板幅が800〜
1200mmの多数の鋼帯を、0.5〜3.0Kg／mm²の張力下
に冷却ロール群にかけ回し、冷却処理が終了した
時点でストリツプの平均板温Ｔと板幅方向温度差
ΔＴを測定すると共に、ストリツプ形状を目視で
観察したものである。

上記の実験結果によれば、形状不良の発生に関
して板厚、板幅および張力などはさほど大きな影
響はなく、第２図に示したように平均板温Ｔと板
幅方向の温度差ΔＴとの関係で整理されることが
明らかになつた。

なお上記した冷却処理の他、ロール群による加
熱処理も板温400℃程度まで行つたが、形状不良
の発生状況は、冷却処理の場合とほぼ同様であつ
た。

さて第２図において、平均板温Ｔが高いほど小
さな温度差ΔＴで形状不良が発生している。これ
は、形状不良の発生原因が幅方向の温度分布の不
均一に基因した熱応力であり、この熱応力が材質
の降伏応力を超えるとストリツプが塑性変形を起
こすのであるが、ストリツプが高温になると降伏
応力が低下する結果、小さな温度差でも形状不良
が生じるものと考えられる。

また第２図に示したところにおいて、形状不良
の生じ易い領域は、次式、 ΔＴ＞90−１／１０Ｔ で表わされる。

つまり、ΔＴがこの限界よりも小さければ、形
状不良は起こりにくく、逆にこの限界を越えると
起こり易いことが明らかにされたわけである。

従つてストリツプの板幅方向の温度制御は、Δ
Ｔ≦90−1/10Ｔの範囲で、ΔＴを零にするように
行うことが肝要であり、ΔＴ＞90−1/10Ｔの範囲
で制御しようとしてもすでに形状不良が生じてい
る可能性が高いのである。

次にこの発明を、連続熱処理炉の冷却システム
に適用し、ストリツプの板幅方向にわたる温度分
布を均一に制御冷却する場合について具体的に説
明する。

第３図に、この発明に従う制御系統を、冷却装
置と共に示す。

図中番号４〜９はいずれも内部冷却機構をそな
える冷却ロール、１０は中間ロール、そして１１
〜１６はそれぞれ冷却ロール４〜９に対向して配
置したガス噴射装置であり、冷却帯に導入された
ストリツプ１７は、冷却ロール４〜９を順次にか
け回される間に、冷却ロール４〜９およびガス噴
射装置１１〜１６により冷却処理を施されるわけ
である。

ここにガス噴射装置１１〜１６は、たとえば第
４図、第５図に示したように、ガスジエツトを噴
出するチヤンバ内を幅方向にたとえば５分割する
と共に各噴出口にダンパ４７を設けて、このダン
パの開度を制御演算装置４８からの指令によつて
調節することにより、板幅方向にわたるガス風量
を任意に制御できるようになつている。

ここでかような連続熱処理炉におけるラインス
ピードの決定要領について説明しておく。

通常の冷却操業においては、ストリツプの板厚
ｔ、板幅ｗ、急冷帯入側板温T₁、同出側板温T₂
および冷却速度CRなどの操業条件が計算機１８
に伝送され、これらに基いて冷却帯の能力範囲内
での最大ライン速度が計算される。一方冷却帯以
外の各セクシヨンにおいても同様に最大ライン速
度の計算が行われ、これらの値と、ラインから制
限されるライン速度の上限値とを勘案して最終的
なライン速度ｖが決定される。かようにして決定
されたライン速度は、計算機１８から設定信号２
２としてライン速度調節機２３へ伝送され、かく
してストリツプ１７はそのライン速度ｖで運転さ
れることとなるのである。

また番号１９，２０および２１は、板幅方向の
板温制御演算装置であり、入側板温計４４、中間
板温計４５および出側板温計４６で測定した板幅
方向の板温プロフイルを検知できるようになつて
いる。

さてこの発明に従うストリツプの板幅方向の温
度制御は、次のようにして行う。

まず計算機１８で、板厚ｔ、板幅ｗ、急冷帯入
側板温T₁、同出側板温T₂、冷却速度CRおよびラ
イン速度ｖから、ガスジエツトの風量あるいはプ
レナム圧力を計算し、ガス噴射装置１１〜１６に
風量あるいはプレナム圧力の指令を出す。

一方、板温計４４〜４６では、板幅方向の板厚
プロフイルを常時測定しておき、板幅方向の温度
差ΔＴおよび平均板温Ｔならびに板厚ｔ、板幅
ｗ、ライン速度に応じて、ガス噴射装置１１〜１
６の幅方向の制御を行うことになる。

すなわち板温計４４から板幅方向の温度差ΔＴ
が制御演算装置１９に伝送されると、該演算装置
１９ではストリツプの板厚ｔ、板幅ｗおよびライ
ン速度ｖに基いて、ガス噴射装置１１および１２
の板幅方向のダンパ開度を、ストリツプの板幅方
向の温度分布が均一になるように決定するのであ
る。

同様に、板温計４５の測定結果は、制御演算装
置２０を介してガス噴射装置１３，１４のダンパ
開度を、また板温計４６の測定結果は、制御演算
装置２１を介してガス噴射装置１５，１６のダン
パ開度をそれぞれ変更して、幅方向にわたる風量
分布を調節することになるわけである。

かくして板温計４４〜４６での測定結果に基
き、ガス噴射装置１１〜１６それぞれから噴射さ
れる冷却ガスの幅方向にわたる風量分布を、スト
リツプの板幅方向の温度分布が均一になるように
適切に調節することにより、形状不良の発生を未
然に防止できるのである。

ところでロールによる冷却は、コスト的に極め
て安価であるのに対し、ガス噴射冷却は熱効率が
悪いこともあつて多大の電力を消費し、高価につ
く。従つて操業全期間にわたつて冷却ガスの吹付
けを行うことは、多大の電気量を必要とし、コス
トの面で好ましくない。この点、上述した風量調
節による温度分布制御を行うべき許容限度を設
け、板幅方向の温度差ΔＴがこの許容限度を超え
ない場合は、ロールのみによる冷却処理を行い、
該許容限度を超えた場合にはじめてガス噴射装置
による風量制御を行つて板幅方向の温度分布制御
を行うようにすることができれば、非常に有利な
わけである。

そこで発明者らは、上記の点についても研究を
行つたところ、第６図に示したように、板幅方向
の温度差ΔＴが20℃以下の場合は、形状不良の発
生する危険性はほとんどないことを突止めた。な
お第６図に示した結果は、板厚0.5〜1.2mm、板幅
800〜1200mmの冷延鋼板を、約700℃から約400℃
まで冷却した場合についてのものである。

これらのことから、ロール冷却とガス冷却とを
組み合わせて冷却処理を行う場合、形状不良の発
生するおそれのないΔＴ≦20（℃）ではロール冷
却を主体に行い、ΔＴが20℃を超えた場合にのみ
風量制御によるガス冷却を行うようにすること
が、コストの面でとりわけ有利である。

第７図に、ロール冷却のみによる場合、常時幅
方向の風量制御を行つた場合、およびΔＴが20℃
を超えたときのみ風量制御を行つた場合における
形状不良発生率とトン当りの冷却費用とについて
調べた結果を示す。

この発明に従つて、ΔＴ＞20（℃）となつたと
きにのみ風量制御によるガス噴射を併用した場合
は、形状不良の発生は全くなく、しかもガス噴射
による経費の増加はきわめて少い。

以上実施例として、この発明を冷却処理に適用
した場合について主に説明したが、加熱処理に適
用した場合にも同等の効果が得られることが確め
られている。

かくしてこの発明によれば、従来、ロール群を
使用して金属ストリツプの加熱または冷却を行う
場合に懸念された、形状不良の発生を、さほどの
コスト上昇を伴うことなしに完全に防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法に従うロールおよびガス噴射に
よる熱処理要領の説明図、第２図はストリツプの
形状不良の発生状況を、ストリツプの平均板温Ｔ
と板幅方向温度差ΔＴとの関係で示したグラフ、
第３図はこの発明に従う制御系統図、第４図およ
び第５図はそれぞれこの発明の実施に用いて好適
なチヤンバの斜視図、第６図はこの発明に従い風
量制御ガス噴射を行うべき制御域を示したグラ
フ、第７図は従来法および発明法における形状不
良発生率およびトン当りの冷却費用をそれぞれ比
較して示したグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属ストリツプを、加熱または冷却した複数
   のロールに順次にかけ回しつつ、該ロールに対向
   して配置したガス噴射装置から該ストリツプに対
   し熱風または冷風を吹き付けて金属ストリツプの
   加熱または冷却を行うに当り、 金属ストリツプの加熱または冷却は主として上
   記ロール群で行うものとし、該ロール群の入側、
   ロール間および出側のうち少くとも一ケ所で該ス
   トリツプの板幅方向にわたる温度分布を常時監視
   しておき、板幅方向における温度差が20℃を超え
   た場合に、該ストリツプの板幅方向にわたりガス
   風量の調節を自在としたガス噴射装置から、該温
   度差を減じる向きに板幅方向にわたつて風量を調
   節した熱風または冷風を該ストリツプに吹き付け
   ることを特徴とする金属ストリツプの板幅方向温
   度分布制御方法。