KR20190042674A - 금속 스트립 코일 및 그 제조 방법 - Google Patents

금속 스트립 코일 및 그 제조 방법 Download PDF

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타쿠야 오카모토
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Abstract

코일 단부의 형상 불량을 억제할 수 있는 금속 스트립 코일을 제공한다. 금속 스트립이 권심에 권회되어 이루어지는 금속 스트립 코일로서, 상기 금속 스트립은 상기 권심의 일단측으로부터 타단측을 향해서 권회되고, 상기 타단부에 있어서 되접고, 상기 권심의 상기 타단측으로부터 일단측을 향해서 권회되고, 상기 일단부에 있어서 되접고, 이것을 복수회 반복하여 권회되어 있고, 상기 되접음에 있어서 상기 금속 스트립은 상기 권심의 축 방향에 대하여 수직인 방향으로 권회된 되접음부를 갖고, 상기 금속 스트립 코일의 측면에서 봤을 때에 있어서, 상기 되접음부는 원호 형상으로 되어 있고, 또한 상기 되접음부는 내주로부터 외주를 향해서 다단 형상으로 형성되어 있고, 상기 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선이 상기 내주로부터 외주를 향해서 다단 형상으로 형성된 상기 원호 형상의 되접음부의 순서로 단계적으로 일방향으로 회전하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 코일.

Description

금속 스트립 코일 및 그 제조 방법
본 발명은 권심에 권회된 금속 스트립으로 구성되는 금속 스트립 코일 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉간 압연 공정을 마친 강대는 소망의 폭으로 절단되는 스트립 피킹 슬릿 공정을 거쳐 금속 스트립으로 되어 릴에 권회된 금속 스트립 코일이 되며, 다음 공정에 공급된다. 이 금속 스트립 코일의 형상에 대해서는 금속 스트립과 같은 폭 치수로 원반 형상으로 권취되어 제작되는 팬케이크 코일과, 소정 치수의 복수의 금속 스트립을 용접하여 하나의 긴 금속 스트립으로 한 후, 실패 형상으로 권취하여 제작되는 오실레이트 권취(나선 권취, 스파이럴 권취, 트래버스 권취, 치즈 권취라고도 함) 코일이 종래부터 이용되고 있다.
오실레이트 권취 코일은 팬케이크 코일과 비교해서 하나의 코일에 대하여 긴 금속 스트립을 권취하는 것이 가능하기 때문에, 다음 공정에서의 코일 교환수를 적게 해서 생산성을 향상시킨다는 이점이 있다. 이 오실레이트 권취 코일에 관해서는, 예를 들면 하기에 나타내는 바와 같은 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1에는 금속 스트립의 권취 붕괴나 스트립의 손상을 억제하기 위해 1왕복당 보빈의 회전 수의 소수 부분의 값을 조정하는 스트립의 권취 방법에 대해 기재되어 있다.
일본 특허 공개 평 3-133878호 공보
상술한 오실레이트 권취 코일은 금속 스트립 불출부 또는 릴을 코일의 중심 축 방향으로 왕복 이동시키고, 미리 설정한 코일 폭 단부에서 금속 스트립을 반전시키면서 권취하여 제조하지만, 이 금속 스트립의 반전에 의해 금속 스트립 코일의 양 단부는 부풀어오름이 발생되기 쉬워 최종적인 금속 스트립 코일 형상이 악화되는 원인이 된다. 특허문헌 1의 발명은 금속 스트립의 권취 붕괴나 손상의 억제 효과에 대해서 기재되어 있지만, 코일의 단부 부풀어오름에 의한 형상 열화의 억제에 대해서는 언급되어 있지 않아 검토의 여지가 남아있다.
그래서, 본 발명의 목적은 양 단부의 부풀어오름을 억제하고, 감아올림 형상이 양호한 금속 스트립 코일 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명의 일 형태는 금속 스트립이 권심에 권회되어 이루어지는 금속 스트립 코일로서,
상기 금속 스트립은 상기 권심의 일단측으로부터 타단측을 향해서 상기 권심의 축 방향에 대하여 경사진 권취 각도를 갖고 권회되고, 상기 타단부에 있어서 되접고, 상기 권심의 상기 타단측으로부터 일단측을 향해서 상기 권심의 축 방향에 대하여 경사진 권취 각도를 갖고 권회되고, 상기 일단부에 있어서 되접고, 이것을 복수회 반복해서 권회되어 있고,
상기 되접음에 있어서, 상기 금속 스트립은 상기 권심의 축 방향에 대하여 수직인 방향으로 권회된 되접음부를 갖고,
상기 금속 스트립 코일의 측면에서 봤을 때에 있어서, 상기 되접음부에는 원호 형상으로 되어 있고, 또한 상기 되접음부는 내주로부터 외주를 향해서 다단 형상으로 형성되어 있고, 상기 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선이 상기 내주로부터 외주를 향해서 다단 형상으로 형성된 상기 원호 형상의 되접음부의 순서로 단계적으로 일방향으로 회전하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 금속 스트립 코일의 측면에서 봤을 때에 있어서, a단째(a는 자연수)에 있어서의 상기 되접음부의 상기 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선과 (a+1)단째에 있어서의 상기 되접음부의 상기 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선이 이루는 각도로 정의하는 되접음부간 각도(°)는 360의 약수로 나타내어지는 각도 이외의 각도이다.
바람직하게는, 상기 되접음부간 각도는 15°를 초과하고 345° 미만이다.
바람직하게는, 금속 스트립 코일의 측면에서 봤을 때에 있어서, a단째(a는 자연수)에 있어서의 상기 되접음부의 상기 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선과 (a+1)~(a+4)단째에 있어서의 상기 되접음부의 상기 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선의 각도가 6°보다 큰 각도이다.
바람직하게는, 상기 권심의 일단측으로부터 타단측, 및 상기 타단측으로부터 일단측을 향해서 권회되어 있는 금속 스트립에 있어서 인접하는 금속 스트립의 일단이 겹쳐져 있는 오버랩부를 갖는다.
바람직하게는, 금속 스트립의 오버랩부의 폭은 금속 스트립의 폭의 10% 이상이다.
본 발명의 다른 일 형태는 금속 스트립 코일의 제조 방법에 있어서,
금속 스트립 코일의 되접음부간 각도를 하기 계산식(1), (2)로부터 도출하고,
얻어지는 되접음부간 각도가 0° 또는 360°를 제외하는 각도가 되도록 금속 스트립 간격, 금속 스트립 폭, 금속 스트립 코일 폭을 조정하는 금속 스트립 코일의 제조 방법이다.
식(1) : (Woc+d)/(Ws+d)=(E+F)
식(2) : φ=γ+360°×F
(Woc : 금속 스트립 코일 폭, d : 금속 스트립 간격, Ws : 금속 스트립 폭,
E : 식(1)의 풀이값의 정수부, F : 식(1)의 풀이값의 소수부, φ : 되접음부간 각도, γ : 측면 되접음부 각도)
바람직하게는, 상기 되접음부간 각도(°)는 360의 약수로 나타내어지는 각도 이외의 각도가 되도록 금속 스트립 간격, 금속 스트립 폭, 금속 스트립 코일 폭을 조정하여 금속 스트립을 권취한다.
바람직하게는, 상기 금속 스트립을 권심에 권회할 때, 권취 종료시의 장력을 권취 개시시의 장력의 20~90%로 한다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 오실레이트 권취에 의해 제작된 금속 스트립 코일의 단부 부풀어오름을 억제하여 감아올림 형상이 양호한 금속 스트립 코일을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 금속 스트립 코일을 제조하기 위해 사용하는 설비 구성의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 금속 스트립 코일을 설명하기 위한 정면 모식도 및 측면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 되접음부를 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 오버랩부를 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명예의 금속 스트립 코일의 되접음부의 위치를 나타내는 권심 회전 방향에서의 절대 각도 측정도이다.
도 6은 다른 본 발명예의 금속 스트립 코일의 되접음부의 위치를 나타내는 권심 회전 방향의 절대 각도 측정도이다.
이하에, 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 기재에 한정해서 해석되는 것은 아니다. 본 실시형태의 대상이 되는 금속 스트립의 조성은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 일반적으로 칼날용 강대에 적용되고 있는 고탄소의 스테인리스 강의 조성을 갖는 것이면 좋고, 예를 들면 질량%로 0.3~1.5%의 C, 10~18%의 Cr, 1% 이하(0%를 포함하지 않음)의 Si, 1.5% 이하(0%를 포함하지 않음)의 Mn을 필수로서 함유하고, 필요에 따라 3% 이하(0%를 포함함)의 Mo을 함유하는 Fe기의 합금이다.
도 2(a)에 본 실시형태의 금속 스트립 코일의 권취 상태를 나타내는 정면 모식도, 도 2(b)에 본 발명의 금속 스트립 코일을 도 2(a)의 Y 화살표 선 방향에서 본 측면 모식도를 나타낸다. 도 2(a), 도 2(b)에 나타내는 본 실시형태의 금속 스트립 코일은 권심(9)에 금속 스트립(7a, 7b)을 금속 스트립간에 간격(d)을 비우면서 나선 형상으로 권취(오실레이트 권취)함으로써 제작된다. 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 권심의 일단측(A)으로부터 타단측(B)을 향해서 권취 각도(α)(권심의 축 방향과 수직인 방향에 대하여 경사진 권취 각도)로 권취되는 금속 스트립(7a)은 타단부(B)에 도달했을 때에 되접는다. 이 되접음에 있어서, 금속 스트립은 권심의 축 방향에 대하여 수직인 방향으로 권회된 되접음부(8)를 형성한다. 그리고, 코일의 타단측(B)으로부터 일단측(A)을 향해서 권취 각도(β)(권심의 축 방향과 수직인 방향에 대하여 경사진 권취 각도)로 권취되고, 이것을 반복함으로써 본 실시형태의 금속 스트립 코일이 형성된다. 또한, 본 실시형태에서는 코일의 권심에 종이관을 적용하고 있지만, 측판을 갖는 릴을 사용해도 좋고, 재질도 고무제나 금속제의 권심을 적용하는 것도 가능하다.
도 2(a), 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 상술한 금속 스트립의 되접음 부분에서는 권심의 축 방향에 대하여 수직인 방향으로 권회된 되접음부(8)(권취 각도(α 및 β)가 0°로 되어 있는 개소)가 금속 스트립 코일의 양 단부에 형성된다(도 2(a), 도 2(b)에서는 타단부(B)측의 되접음부만 도시함). 그리고, 다른 층에 형성된 복수의 되접음부가 내주로부터 외주를 향해서 다단 형상으로 배치되어 있다. 여기서, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 되접음부(8)는 원호 형상으로 되어 있고, 이 각도(γ)는 되접음부(8)의 원호 형상의 호의 중심각(이후, 측면 되접음부 각도라고도 기재함)이다. 권취가 진행되어 금속 스트립 코일의 외경이 증가되고 있었을 때에 상술한 되접음부(8)가 중복되어 가면, 그 부분이 부풀어올라 최종적인 코일 형상이 악화되는 요인이 된다. 그래서, 본 발명의 중요한 특징은 도 3에 나타내는 바와 같이, 되접음부의 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선이 내주로부터 외주를 향해서 다단 형상으로 형성된 원호 형상의 되접음부의 순서로 단계적으로 일 방향으로 회전하도록 형성되어 있는 것이다. 이와 같이, 되접음부(8)의 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선(이후, 단지 「되접음부 중심선」이라고도 기재함)을 상하의 되접음부에 의해 중복되지 않도록 일 방향으로 회전하도록 순차적으로 어긋나게 함으로써, 되접음부 중심선이 상하의 되접음부에서 중복되어 있지 않게 된다. 즉, 본 발명의 금속 스트립 코일에 있어서, (a+1)단째(a는 자연수)에 있어서의 되접음부의 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선은 a단째에 있어서의 되접음부의 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선과 중복되지 않도록 권취 방향측, 또는 권취 방향과 역방향측의 위치에 순차적으로 형성되고, 단계적으로 회전하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 「순차」란 금속 스트립 코일의 전층에 있어서, 후술하는 되접음부간 각도 및 되접음부 각도가 어긋나 있는 방향이 도중에서 변동되지 않고 일정하다는 것을 나타낸다.
도 3을 이용하여, 본 발명의 특징을 구체적으로 설명한다. 도 3은 도 2(b)와 같은 시야의 금속 스트립 코일의 측면 모식도이다. 이 도 3에 있어서, 소정 a단째(a는 임의의 자연수)의 되접음부를 8a라고 하고, (a+1)단째의 되접음부를 8b라고 하고, (a+2)단째의 되접음부를 8c라고 해서 나타낸다. 각각의 되접음부(8a, 8b, 8c)의 측면 되접음부 각도를 γ1, γ2, γ3으로 해서 나타낸다. 본 실시형태의 금속 스트립 코일은 되접음부(8b)가 바로 아래의 되접음부(8a)보다 반시계 방향으로 어긋나 형성되고, 마찬가지로 되접음부(8c)도 바로 아래의 되접음부(8b)보다 반시계 방향으로 어긋나 형성되어 있다. 그리고, a단째에 있어서의 되접음부 중심선(G1)과, (a+1)단째에 있어서의 되접음부 중심선(G2)과, (a+2)단째에 있어서의 되접음부 중심선(G3)이 겹치지 않도록 서로 이격되어(회전하도록 해서) 형성되어 있다. 이와 같이, 되접음부(8)를 형성함으로써 권취가 진행되어도 금속 스트립 코일의 단부의 부풀어오름을 억제할 수 있어 양호한 감아올림 형상을 얻는 것이 가능하다. 또한, 본 명세서에서는 Y 화살표 선 방향에서의 측면에서 봤을 때에 있어서의 단부 되접음부에 대해서 설명하고 있지만, 타방의 측면에서 봤을 때에 있어서의 단부 되접음부도 상기와 같은 특징을 갖는다.
도 3에 있어서는, 각각의 되접음부(8a~8c)와 중심축(O)에 의해 그려지는 부채꼴형 영역이 옆에서 서로 완전히 중복되지 않도록 형성되어 있지만, 되접음부 중심선이 중복되지 않으면 되접음부를 중복시킬 수도 있다. 또한, 되접음부를 중복시킨다는 것은 도 3의 측면에서 봤을 때에 있어서는 되접음부와 중심축(O)에 의해 그려지는 부채꼴형 영역을 중복시키는 것을 의미한다. 이 중복 영역의 원호 길이에 대해서는 금속 스트립 코일의 측면에서 봤을 때에 있어서, 측면 되접음부 각도가 일정하게 되어 내주측의 되접음부(8)의 원호 길이가 외주측의 되접음부(8)의 원호 길이의 70% 미만인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 50% 이하, 더욱 바람직하게는 30% 이하이다. 또한, 본 실시형태에서는 측면 되접음부 각도의 변화량은 ±5% 이내인 것이 바람직하다.
본 실시형태의 금속 스트립 코일은 측면에서 봤을 때에 있어서, a단째에 있어서의 되접음부의 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선과 (a+1)단째에 있어서의 되접음부의 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선이 이루는 각도로 정의하는 되접음부간 각도는 15°의 배수를 제외한 각도인 것이 바람직하다. 도 3으로부터, a단째의 되접음부 중심선(G1)과 (a+1)단째의 되접음부 중심선(G2)이 이루는 각도(φ1)가 a단째와 (a+1)단째 사이의 되접음부간 각도이다. 마찬가지로, (a+1)단째의 되접음부 중심선(G2)과 (a+2)단째의 되접음부 중심선(G3)이 이루는 각도(φ2)가 (a+1)단째와 (a+2)단째 사이의 되접음부간 각도이다. 이 되접음부간 각도가 360의 약수로 나타내어지는 각도이면, 권취가 진행되었을 때에 되접음부의 위치가 코일 형상의 열화를 일으키는 요인이 되기 때문이다(예를 들면, 180°는 2층마다 60°는 6층마다 되접음부의 위치가 반복된다). 상기 각도를 제외함으로써 권층이 증가해도 되접음부의 중복이 적어지기 때문에 금속 스트립 코일의 단부 부풀어오름을 억제하여 보다 양호한 감김 형상의 금속 스트립 코일을 얻는 것이 가능하다. 이 되접음부간 각도는 360로부터 이러한 약수를 뺀 숫자로 나타내어지는 각도도 제외하는 것이 보다 바람직하다. 여기서, 되접음부간 각도의 권층마다에 있어서의 변화량은 ±3° 이내인 것이 바람직하고, ±1° 이내인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위 내이면 금속 스트립 코일의 제조시에 각도의 미세 조정을 행하지 않고, 작업성 좋게 본 발명의 금속 스트립 코일을 얻는 것이 가능하다.
본 실시형태의 되접음부간 각도는 0°~15° 및 345°~360°의 각도를 제외한 것이 보다 바람직하다. 상기 각도 범위를 제외함으로써, 각각의 되접음부(8a~8c)와 중심축(O)에 의해 그려지는 부채꼴형 영역을 충분히 멀리 해서 형성시킬 수 있고, 금속 스트립 코일의 형상 열화를 더욱 억제하는 효과가 기대될 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 코일 단부의 부풀어오름을 보다 확실하게 억제하고 싶은 경우에는 금속 스트립 코일의 측면에서 봤을 때에 있어서, a단째의 되접음부 중심선과 (a+1)~(a+4)단째에 있어서의 각각의 되접음부 중심선의 각도가 6°보다 큰 각도인 것이 보다 바람직하다. 또한, a단째의 되접음부 중심선과 (a+1)~(a+7)단째에 있어서의 각각의 되접음부 중심선의 각도가 6°보다 큰 각도인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 각 권층에 있어서의 되접음부와 중심축(O)에 의해 그려지는 부채꼴형 영역의 중복을 억제하여, 더욱 양호한 감김 형상의 금속 스트립 코일을 제조할 수 있다.
본 실시형태의 측면 되접음부 각도는 10°~180°인 것이 바람직하다. 측면 되접음부 각도가 10° 미만인 경우, 권취 각도의 급격한 변화에 의한 금속 스트립의 파손이나 감김 형상의 악화가 발생하기 쉬워진다고 생각된다. 측면 되접음부 각도가 180° 초과인 경우, 되접음부의 중복에 의한 감김 형상의 열화가 증가하는 경향이 있다. 보다 바람직한 측면 되접음부 각도의 하한은 20°이다. 또한, 보다 바람직한 측면 되접음부 각도의 상한은 120°, 더욱 바람직한 측면 되접음부 각도의 상한은 90°이다.
본 실시형태의 금속 스트립 코일은 권심의 일단측으로부터 타단측, 및 상기 타단측으로부터 일단측을 향해서 권회되어 있는 금속 스트립의 권심의 축 방향으로 인접하는 금속 스트립 어느 단부가 겹쳐져 있는 오버랩부를 갖는 것이 바람직하다. 이것은 광폭의 금속 스트립(예를 들면, 10㎜ 이상)을 오실레이트 권취할 때에 특히 유효하다. 도 4는 금속 스트립 코일의 되접음부를 도 2(a)의 X 화살표 선 방향에서 본 모식도이다. 도 4(a), 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 금속 스트립의 폭이 넓어지면 금속 스트립의 간격(d)을 비우기 위해 금속 스트립의 권취 각도를 크게하지 않으면 안되기 때문에 부상 높이(h)가 커진다. 이 과대한 부상 높이는 금속 스트립의 손상이나 코일 형상의 악화로 이어지기 때문에 바람직하지 않다. 도 4(c)와 같이 금속 스트립의 단부가 겹쳐져 있는 오버랩부(20)를 형성함으로써, 금속 스트립의 권취 각도를 작게 함으로써 과도한 부상 높이를 억제하고, 광폭의 금속 스트립이라도 양호한 형상의 코일을 얻을 수 있다. 상술한 효과를 확실하게 얻기 위해, 오버랩부의 폭은 금속 스트립의 폭의 10% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 오버랩부가 너무 크면, 금속 스트립 코일에 간극이 많이 발생하여 불량이 될 가능성이 있기 때문에 오버랩 폭은 금속 스트립의 폭의 80% 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태의 금속 스트립 코일에 적용하는 권심 지름은 용도에 따라 다양한 크기의 것을 적용해도 좋다. 예를 들면, 보다 다량의 금속 스트립을 권취하고 싶은 경우, 본 실시형태에서는 권심 지름을 300㎜ 이상으로 설정하는 것이 효과적이다. 종래에는, 예를 들면 300㎜ 정도의 권심 지름을 갖는 권심으로 광폭의 금속 스트립을 권취할 때에, 권취 각도의 급격한 변화에 의해 금속 스트립에 꺾임이 발생하기 쉬운 경향이 있었다. 이 꺾임 불량의 억제에는 권심 지름을 크게 하는 것이 효과적이지만, 권취 가능한 금속 스트립의 총량이 적어져서 생산성이 저하되는 문제가 염려된다. 본 실시형태의 금속 스트립 코일은 상술한 오버랩 폭의 조정에 의해 금속 스트립의 꺾임이 억제될 수 있기 때문에 광폭의 금속 스트립이라도, 예를 들면 300㎜와 같은 권심 지름을 갖는 권심에 안정적으로 권취하는 것이 가능하다. 보다 바람직한 권심 지름의 하한은 330㎜이다. 또한, 권심 지름의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 지나치게 너무 크면 금속 스트립의 권취량이 감소하기 때문에, 예를 들면 600㎜로 해도 좋다.
계속해서, 본 발명에 의한 금속 스트립 코일의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 1에 본 실시형태에서 이용하는 장치 구성의 일례를 나타낸다. 냉간 압연 공정 후에 재단된 금속 스트립은 팬케이크 코일 형상으로 권취되고, 권출기(1)에 설치된다. 이어서, 권출기로부터 권출된 금속 스트립은 댄서(4)에 의해 장력 제어된 후, 암부(5)를 통해서 권취기에 설치된 권심(9) 등에 나선 형상으로 권취되고, 본 실시형태의 금속 스트립 코일(6)이 된다. 하나의 팬케이크 코일로부터 금속 스트립이 권출 종료되면 다음의 팬케이크 코일로부터 금속 스트립을 권출하고, 금속 스트립의 길이 방향에 있어서의 단부끼리를 레이저 용접기(3)에 의해 용접하여 긴 금속 스트립으로 한다. 본 실시형태에서는 암부를 왕복 운동시킴으로써 오실레이트 권취 코일을 제작하고 있지만, 암부를 고정하여 권심(9)을 왕복 운동시켜 오실레이트 권취 코일을 제작해도 좋다.
본 실시형태의 금속 스트립 코일의 되접음부간 각도는 하기 계산식(1), (2)로부터 구할 수 있다.
식(1) : (Woc+d)/(Ws+d)=(E+F)
식(2) : φ=γ+360°×F
여기서, Woc는 금속 스트립 코일 폭, d는 금속 스트립 간격, Ws는 금속 스트립 폭, E는 식(1)의 풀이값의 정수부, F는 식(1)의 풀이값의 소수부, φ는 되접음부간 각도, γ는 측면 되접음부 각도를 나타낸다. 이들 파라미터를 조정함으로써, 본 실시형태의 금속 스트립 코일에 적합한 되접음부간 각도를 얻을 수 있다. 본 실시형태의 제조 방법에서는 상기 계산식을 이용하여 도출한 되접음부간 각도가 0° 또는 360°를 제외하는 각도가 되도록 금속 스트립 간격, 금속 스트립 폭, 금속 스트립 코일 폭을 조정한다. 상기 식을 이용함으로써 소망의 되접음부간 각도를 얻기 위해 필요한 각 파라미터를 용이하게 도출할 수 있다. 바람직하게는, 되접음부간 각도(°)는 360의 약수로 나타내어지는 각도 이외의 각도가 되도록 금속 스트립 간격, 금속 스트립 폭, 금속 스트립 코일 폭을 조정한다. 금속 스트립 폭(Ws)의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 지나치게 광폭이면 금속 스트립이 손상하지 않도록 안정적으로 권취를 행하기 위해서는 코일 대경화 등을 강구할 필요가 있으며, 생산성이나 효율성이 저하되는 경향이 있기 때문에 40㎜로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 금속 스트립 폭(Ws)의 하한도 특별히 한정하지 않지만, 상술한 금속 스트립 단부의 오버랩부의 효과를 확실하게 발휘시키기 위해 10㎜로 설정해도 좋다.
측면 되접음부 각도를 조정하기 위해서는 왕복 운동시키고 있는 암부가 소정의 금속 스트립 코일 폭 단부에 도달했을 때에, 암부의 왕복 운동을 일정 시간 정지시킴으로써 조정하는 것이 가능하다. 예를 들면, 금속 스트립 코일의 권취시의 회전수를 60rpm으로 설정했을 때에, 측면 되접음부의 각도를 45°로 조정하고 싶은 경우에는 암부가 금속 스트립 코일 폭 단부에 도달했을 때에 암부의 왕복 운동을 0.125초 정지시킴으로써, 측면 되접음부를 45°로 조정하는 것이 가능하다. 또한, 오버랩 폭은 금속 스트립이 권심을 일주하는 동안의 암부의 평행 이동량(권심의 축에 평행한 방향으로의 이동량)으로 조정할 수 있다. 예를 들면, 금속 스트립 폭이 20㎜, 오버랩 폭을 5㎜로 조정하고 싶은 경우, 금속 스트립이 권심을 일주하는 동안의 암부 평행 이동량을 15㎜로 조정하면 좋다.
본 실시형태의 금속 스트립 코일의 제조 방법은 금속 스트립을 권심에 권회할 때에, 권취 종료시의 장력을 권취 개시시의 장력의 20~90%로 하는 것이 바람직하다. 또한, 금속 스트립을 권취할 때에 권취 개시로부터 권취 종료까지 권취 장력을 서서히 감소시키는 것이 바람직하다. 상기와 같이, 권취 장력을 제어함으로써 금속 코일의 내부 응력을 조정하고, 텔레스코프 등의 형상 불량의 발생을 억제할 수 있기 때문에 다량의 금속 스트립을 안정적으로 권취하는 것이 가능하다. 바람직한 권취 종료시의 장력의 상한은 권취 개시시의 70%이다. 더욱 바람직한 권취 종료시의 장력의 상한은 권취 개시시의 50%이다. 여기서, 「서서히 감소」란, 상술한 권취 개시로부터 권취 종료까지 사이에 권취 장력이 도중에서 상승이나 급격하게 저하되는 일없이 직선적 또는 곡선적으로 감소하는 것을 나타낸다. 또는, 일부분에 권취 장력이 감소하지 않고, 일정 장력인 구간을 형성(단계적)할 수도 있다. 또한, 실시형태의 권취 장력을 제어하기 위해서는 금속 스트립을 권취하는 릴을 회전 속도 제어나 마찰 저항 제어기구 등에 의한 장력 제어를 행해도 좋고, 텐션 패드나 브라이들 롤 등 기존의 장력 제어 장치를 권취 릴 앞에 장착하여 장력 제어를 행해도 좋다.
실시예
이하의 실시예에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
표 1에 나타내는 조성을 갖는 폭 22㎜, 두께 0.1㎜의 마텐자이트계 스테인리스 강의 금속 스트립을 준비하고, 외경 350㎜의 종이관에 나선 형상으로 권회하여 외경 600m, 코일 폭 160㎜의 금속 스트립 코일을 제작했다. 또한, 코일을 제작할 때에 권취 종료시의 장력을 권취 개시시의 장력의 약 20%~50%가 되도록 조정했다. 측면 되접음부 각도는 45°로 조정했다. 표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 금속 스트립 코일은 금속 스트립 간격을 -9.4㎜(본 발명예 1), -11.8㎜(본 발명예 2)의 2종류를 제작했다. 이 금속 스트립 간격은 식(1) : (Woc+d)/(Ws+d)=(E+F), 식(2): φ=γ+360°×F(Woc : 금속 스트립 코일 폭, d : 금속 스트립 간격, Ws : 금속 스트립 폭, E : 식(1)의 풀이값의 정수부, F : 식(1)의 풀이값의 소수부, φ : 되접음부간 각도, γ : 측면 되접음부 각도)를 이용하여 되접음부간 각도가 0° 또는 360°가 되지 않도록 조정했다. 또한, 상기 금속 스트립 간격의 「-」란 금속 스트립의 일단이 도 4(c)에 나타내는 바와 같이 오버랩되어 있는 것을 나타내고 있으며, 예를 들면 -9.4㎜란 오버랩 폭이 9.4㎜인 것을 나타낸다. 관찰 결과를 표 2, 도 5에 나타낸다. 또한, 표 2의 되접음부간 각도는 각 권층에 있어서의 각도를 나타내고, 종이관의 회전 방향을 기준으로 해서 측정하고 있다. 도 5는 금속 스트립 코일의 1단째(1층째)로부터 14단째(14층째)까지의 되접음부의 위치를 측정한 그래프이며, 세로축의 「되접음부 위치 각도」란 1단째의 되접음부 위치를 기준으로 해서 (a+1)단째(a는 임의의 자연수)의 되접음부가 어느 위치에 존재하는지를 각도로 나타낸 것이며, 코일을 측면에서 봤을 때의 1단째의 되접음부 중심선과 (a+1)단째(a는 임의의 자연수)를 지나는 직선이 이루는 각(종이관 회전 방향의 절대각)이다. 도 5(a)는 No. 1, 도 5(b)는 No. 2의 관찰 결과를 나타낸다. 이들은 1단째부터 순서대로 되접음부가 일 방향으로 이동하고 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 사전의 실험에 의해 금속 스트립 간격을 조정하여 되접음부간 각도를 360°로 조정했다(되접음부가 전체 권층에 걸쳐 중복되어 있음) 금속 스트립 코일은 코일 단부에 큰 부풀어오름이 발생하고 있는 것을 확인했다.
Figure pct00001
Figure pct00002
표 2로부터, 본 발명예인 No. 1의 금속 스트립 코일은 코일 폭 방향 중앙부와 양 단부의 높이의 차가 거의 0㎜이고, 부풀어오름이 없이 매우 양호한 감아올림 형상인 것이 확인될 수 있었다. 본 발명예 2의 금속 스트립 코일은 코일 양 단부가 폭 방향 중앙부로부터 약간 감아올려진 형상으로 되어 있었지만, 되접음부가 전체 권층에 걸쳐 중복되어 있는 금속 스트립 코일보다는 부풀어오름이 작은 것이 확인되었다. 이것은 도 5에 나타내는 바와 같이, No. 1의 금속 스트립 코일은 14층 중 1층도 같은 위치에 중복되어 있지 않지만, No. 2의 코일은 4층마다 한 번 측면 되접음부 위치 각도가 중복되어 있기 때문이다.
(실시예 2)
이어서, 오버랩 폭의 효과를 확인했다. 표 1에 나타내는 조성을 갖는 폭 22㎜, 두께 0.1㎜의 마텐자이트계 스테인리스 강의 금속 스트립을 외경 350㎜의 종이관에 금속 스트립을 간격 +1㎜로 설정하고, 나선 형상으로 권회하여 금속 스트립 코일(No.3)을 제작하고, 감아올림 형상을 관찰했다. 금속 스트립 코일의 기타 제조 조건은 실시예 1의 No. 1과 같다. 또한, 금속 스트립 간격의 「+1㎜」란 인접하는 금속 스트립이 오버랩되어 있지 않고, 1㎜의 간격이 비어있는 것을 나타낸다. 확인의 결과, No. 3의 코일에는 권취 각도의 증대에 의한 꺾임이 발생하고 있으며, No. 1의 금속 스트립 코일보다 감김 형상이 약간 떨어지는 결과가 되었다. 한편, 외경 550㎜의 종이관에 No. 3의 금속 스트립 코일과 같은 제조 조건에서 제작한 No. 4의 금속 스트립 코일은 No. 1보다 권취량이 적어 생산성이 떨어지지만, 코일 단부에 있어서의 부풀어오름을 억제할 수 있는 것이 확인될 수 있었다.
(실시예 3)
계속해서, 되접음부의 중복 영역에 관한 영향을 확인했다. 실시예 1의 No. 1의 제조 조건을 베이스로, 금속 스트립 코일 폭을 변화시켜 각 권층에 있어서의 되접음부간 각도를 118°로 조정한 No. 4의 금속 스트립 코일을 제작했다. 금속 스트립 코일의 기타 제조 조건은 실시예 1의 No. 1과 마찬가지이다. 도 6에 No. 4의 금속 스트립 코일의 1단째로부터 14단째까지의 되접음부의 위치를 측정한 그래프를 나타낸다. 도면에 나타내는 바와 같이, No. 4의 되접음부 위치 각도는 권층마다 중복되지 않도록 형성되어 있지만, a단째와 a+3단째(예를 들면, 2단째와 5단째, 3단째와 6단째, 4단째와 7단째)의 각도 차가 약 5°였다. 이것에 의해, No. 3의 금속 스트립 코일은 코일 측면에 실용 상 문제없는 정도의 단차 상 어긋남이 발생하고 있으며, No. 1의 금속 스트립 코일보다 감김 형상이 약간 떨어졌지만, 코일 단부에 있어서의 부풀어오름이 억제될 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
1 : 7a, 7b. 금속 스트립 2 : 팬케이크 코일
3 : 용접기 4 : 댄서
5 : 암부 6 : 금속 스트립 코일
8, 8a, 8b, 8c : 되접음부 9 : 권심
20a, 20b, 20c : 권층 25a, 25b, 25c : 오버랩부
d : 금속 스트립 간격 g1, g2, g3 : 되접음부의 중앙부
h : 부상 높이 O : 금속 스트립 코일 중심축
α, β : 권취 각도 γ, γ1, γ2, γ3 : 측면 되접음부 각도
φ, φ1, φ2, φ3 : 되접음부간 각도

Claims (9)

  1. 금속 스트립이 권심에 권회되어 이루어지는 금속 스트립 코일로서,
    상기 금속 스트립은 상기 권심의 일단측으로부터 타단측을 향해서 상기 권심의 축 방향에 대하여 경사진 권취 각도를 갖고 권회되고, 상기 타단부에 있어서 되접고, 상기 권심의 상기 타단측으로부터 일단측을 향해서 상기 권심의 축 방향에 대하여 경사진 권취 각도를 갖고 권회되고, 상기 일단부에 있어서 되접고, 이것을 복수회 반복하여 권회되어 있고,
    상기 되접음에 있어서, 상기 금속 스트립은 상기 권심의 축 방향에 대하여 수직인 방향으로 권회된 되접음부를 갖고,
    상기 금속 스트립 코일의 측면에서 봤을 때에 있어서, 상기 되접음부는 원호 형상으로 되어 있고, 또한 상기 되접음부는 내주로부터 외주를 향해서 다단 형상으로 형성되어 있고, 상기 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선이 상기 내주로부터 외주를 향해서 다단 형상으로 형성된 상기 원호 형상의 되접음부의 순서로 단계적으로 일방향으로 회전하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 코일.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 스트립 코일의 측면에서 봤을 때에 있어서, a단째(a는 자연수)에 있어서의 상기 되접음부의 상기 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선과, (a+1)단째에 있어서의 상기 되접음부의 상기 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선이 이루는 각도로 정의하는 되접음부간 각도(°)는 360의 약수로 나타내어지는 각도 이외의 각도인 것을 특징으로 하는 금속 스트립 코일.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 되접음부간 각도는 15°를 초과하고 345° 미만인 것을 특징으로 하는 금속 스트립 코일.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 스트립 코일의 측면에서 봤을 때에 있어서, a단째(a는 자연수)에 있어서의 상기 되접음부의 상기 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선과, (a+1)~(a+4)단째에 있어서의 각각의 상기 되접음부의 상기 원호 형상의 호의 중점과 호의 중심을 연결하는 선의 각도가 6°보다 큰 각도인 것을 특징으로 하는 금속 스트립 코일.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권심의 일단측으로부터 타단측, 및 상기 타단측으로부터 일단측을 향해서 권회되어 있는 금속 스트립에 있어서, 인접하는 금속 스트립의 일단이 겹쳐져 있는 오버랩부를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 코일.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속 스트립의 오버랩부의 폭은 상기 금속 스트립의 폭의 10% 이상인 것을 특징으로 하는 금속 스트립 코일.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 금속 스트립 코일의 제조 방법으로서,
    금속 스트립 코일의 되접음부간 각도를 하기 계산식(1), (2)로부터 도출하고,
    얻어지는 되접음부간 각도가 0° 또는 360°를 제외하는 각도로 되도록 금속 스트립 간격, 금속 스트립 폭, 금속 스트립 코일 폭을 조정하여 금속 스트립을 권취하는 금속 스트립 코일의 제조 방법.
    식(1) : (Woc+d)/(Ws+d)=(E+F)
    식(2) : φ=γ+360°×F
    (Woc : 금속 스트립 코일 폭, d : 금속 스트립 간격, Ws : 금속 스트립 폭, E : 식(1)의 풀이값의 정수부, F : 식(1)의 풀이값의 소수부, φ : 되접음부간 각도, γ : 측면 되접음부 각도)
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 되접음부간 각도(°)는 360의 약수로 나타내어지는 각도 이외의 각도로 되도록 금속 스트립 간격, 금속 스트립 폭, 금속 스트립 코일 폭을 조정하여 금속 스트립을 권취하는 금속 스트립 코일의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 금속 스트립을 권심에 권회할 때, 권취 종료시의 장력을 권취 개시시의 장력의 20~90%로 하는 금속 스트립 코일의 제조 방법.
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