WO2020196293A1 - 熱延コイルの製造装置及び製造方法 - Google Patents

熱延コイルの製造装置及び製造方法 Download PDF

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mandrel
coil
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透 明石
誠治 有墨
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method for manufacturing a coil by winding a hot-rolled steel sheet with a mandrel in a hot-rolling process.
  • the hot-rolled steel sheet after finish rolling is cooled to a predetermined temperature by a cooling device while being conveyed from the finish rolling mill to the coiler by a runout table, and then wound on a coiler (mandrel). It is manufactured as a coil (hot-rolled coil).
  • the coil manufactured as described above is once wound at a predetermined winding temperature and then transported to the coil yard, cooled to room temperature, and then shipped to the user or transported to the next process.
  • the flatness of the hot-rolled steel sheet may be poor.
  • the hot-rolled steel sheet has poor passability and meanders, and processing and rolling cause problems such as drawing, so it is necessary to correct the shape.
  • the shape (flatness) of the hot-rolled steel sheet is not known in the state of the coil, the coil with a flatness designation that cannot be shipped with poor flatness at present can be used in the finishing process regardless of whether the shape is good or bad.
  • Patent Document 1 describes a stress component that converts the residual stress of a hot-rolled steel sheet (metal plate) into a wavy shape during buckling, and hot after buckling.
  • a method of predicting the shape of a hot-rolled steel sheet by using a stress component that is separated from the stress component remaining in the rolled steel sheet and converted into a wavy shape is disclosed. Further, in this shape prediction method, the wavy shape of the hot-rolled steel sheet generated after finish rolling is corrected by, for example, the tension acting on the hot-rolled steel sheet when it is wound by a coiler, so that it is finally wound.
  • the temperature distribution in the width direction of the hot-rolled steel sheet at the time of removal is generated as residual stress. Further, based on the prediction result of the shape predicted in this way, the flatness of the hot-rolled steel sheet can be improved by controlling the temperature distribution in the width direction with, for example, an edge heater or an edge mask.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is intended to improve the flatness of the hot-rolled steel sheet in the coil when the hot-rolled steel sheet is wound by a mandrel in the hot-rolling process to manufacture a coil.
  • the purpose is intended to improve the flatness of the hot-rolled steel sheet in the coil when the hot-rolled steel sheet is wound by a mandrel in the hot-rolling process to manufacture a coil.
  • the flatness deterioration is a temperature factor. It has become clear that the two factors of winding tightness are combined to occur.
  • the first temperature factor is that thermal strain occurs due to the non-uniform temperature distribution in the width direction of the hot-rolled steel sheet immediately before being wound by the coiler (mandrel), and this thermal strain becomes the elongation strain difference (residual strain). Is.
  • the second winding tightening factor is that the tension acting on the hot-rolled steel sheet when it is wound by a coiler (mandrel) is unevenly distributed in the width direction, for example, due to the crown generated on the hot-rolled steel sheet after finish rolling. Furthermore, the inner peripheral portion of the coil is plastically deformed due to winding tightening in a non-uniform tension distribution to generate plastic strain, and this plastic strain is a factor that causes an elongation strain difference (residual strain).
  • the first temperature factor is, for example, the shape prediction method disclosed in Patent Document 1 described above, but it has been considered as a factor of flatness deterioration from the past, and countermeasures have been taken. It is something that is.
  • the second winding tightening factor is a new finding by the present inventors that deformation due to winding caused by the cold rolling process also occurs in the hot rolling process.
  • the present inventors further studied the deterioration of flatness due to the winding tightening factor, and found that the compressive stress acting on the mandrel of the coiler is also in the width direction due to the non-uniform tension distribution acting on the hot-rolled steel sheet in the inner peripheral portion of the coil. It was found that the mandrel was unevenly distributed and the amount of diameter reduction of the mandrel became non-uniform in the width direction. Specifically, the amount of diameter reduction at the center of the mandrel in the width direction is large, and the amount of diameter reduction at the end in the width direction is small. Then, the hot-rolled steel sheet wound around the deformed mandrel has a difference in circumference in the width direction, and the flatness of the hot-rolled steel sheet deteriorates.
  • the present invention has been made based on such findings, and is an apparatus for manufacturing a coil by winding a hot-rolled steel sheet by a mandrel in a hot-rolling step, and the mandrel is a shaft in an axial side view. It is characterized in that the central portion in the direction has a convex shape protruding from both ends.
  • the mandrel is preliminarily expected to have this non-uniform diameter reduction amount. Since the shape is convex, the mandrel after winding can have a uniform diameter in the width direction. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a difference in peripheral length in the width direction of the hot-rolled steel sheet wound around the mandrel, and improve the flatness of the hot-rolled steel sheet.
  • the peripheral length difference which is the difference between the peripheral length of the central portion and the peripheral length at a position separated from the central portion by a predetermined distance, is the peripheral length with respect to the peripheral length of the central portion.
  • the ratio of the differences may be 0.0002 to 0.012. Further, the ratio of the circumference difference to the circumference of the central portion may be 0.002 to 0.008.
  • the convex shape may be a trapezoidal shape or a shape of a multi-order function.
  • the present invention from another viewpoint is a method for manufacturing a hot-rolled coil using the manufacturing apparatus, in which a hot-rolled steel sheet of 700 ° C. or higher is wound by the mandrel during untransformation or transformation, or after transformation is completed. It is characterized by taking and manufacturing a coil.
  • the mandrel after winding tightening can have a uniform diameter in the width direction. it can. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a difference in peripheral length in the width direction of the hot-rolled steel sheet wound around the mandrel, and improve the flatness of the hot-rolled steel sheet.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of the hot rolling mill 1 after the finishing rolling mill 2.
  • the hot rolling equipment 1 includes a finishing rolling mill 2 that continuously rolls a steel plate H discharged from a heating furnace (not shown) and rolled by a rough rolling mill (not shown) to a predetermined thickness, and a steel plate after finish rolling.
  • a cooling device 3 for cooling H (hereinafter, hot-rolled steel sheet H) to a predetermined temperature and a coiler 4 for winding the cooled hot-rolled steel sheet H are provided in this order in the transport direction of the hot-rolled steel sheet H.
  • a run-out table 5 for transporting the hot-rolled steel sheet H is provided between the finish rolling mill 2 and the coiler 4. Then, the hot-rolled steel sheet H rolled by the finish rolling mill 2 is cooled by the cooling device 3 during transportation on the runout table 5, and then wound up by the coiler 4 to be manufactured as a coil C.
  • a plate thickness meter 6 for measuring the plate thickness of the hot-rolled steel plate H rolled by the finish-rolling machine 2 is provided between the finish rolling mill 2 and the cooling device 3 of the hot-rolling facility 1.
  • the plate thickness gauge 6 can measure the plate thickness distribution in the width direction of the hot-rolled steel plate H and measure the crown of the hot-rolled steel plate H.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of the coiler 4.
  • the example of FIG. 2 shows a state in which the winding operation of the coiler 4 is started.
  • the coiler 4 has a pinch roll 10, a chute 11, a mandrel 12, and a wrapper roll 13.
  • the hot-rolled steel plate H is bent in the direction of the mandrel 12 with a pinch roll 10 and passed through the chute 11.
  • the wrapper roll 13 is closed (contacting with the mandrel 12) until the tip of the hot-rolled steel sheet H reaches the mandrel 12, and while rotating at a speed several percent higher than the speed of the steel sheet. I'm waiting. Then, when the hot-rolled steel sheet H reaches the mandrel 12 and the wrapper roll 13, the hot-rolled steel sheet H is wound while being sandwiched between the mandrel 12 and the wrapper roll 13.
  • the diameter of the mandrel 12 can be increased or decreased by the cylinder portion 24 as described later, and when the hot-rolled steel plate H is wound by a predetermined number of turns in the coil C, the mandrel 12 starts to expand, and the expanding force and the coil When the tightening force of C is balanced, the expansion of the diameter is stopped, the wrapper roll 13 is opened, and the coil C is separated from the coil C.
  • FIG. 3 and 4 are explanatory views showing an outline of the configuration of the mandrel 12.
  • the mandrel 12 is of a segment type and has a mandrel segment 20, a wedge 21, a slide rod 22, and a wedge shaft 23.
  • the slide rod 22 and the wedge shaft 23 constitute the cylinder portion 24.
  • the mandrel 12 has a gap A between the segment brim portion 25 and the wedge jaw portion 26, and when rotated, the gap A disappears due to centrifugal force and swells.
  • the segment-wedge section 27 includes one set of the mandrel segment 20 and the wedge 21, and the mandrel 12 is composed of four sets of the segment-wedge section 27.
  • the present invention improves the flatness of a hot-rolled steel sheet in a coil manufactured by the hot-rolling facility having the above configuration.
  • the winding temperature of the hot-rolled steel sheet varies depending on the material, but is in the range of about 100 to 800 ° C., and the coil manufactured by the hot-rolling equipment is transported to the coil yard, cooled to room temperature, and then unwound. Be taken.
  • the flatness to be improved in the present invention is the flatness of the hot-rolled steel sheet obtained by unwinding the coil (more specifically, the flatness of the hot-rolled steel sheet due to the winding tightening factor as described later).
  • ear wave A wavy out-of-plane deformation called ear wave occurs at the widthwise end of the hot-rolled steel sheet.
  • the deterioration of flatness that occurs in many hot-rolled steel sheets is an ear wave, and the present invention intends to improve this ear wave.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a definition of steepness representing the degree of ear waves.
  • the steepness ⁇ is expressed as a percentage by dividing the wave height H at the widthwise end of the hot-rolled steel sheet by the wave pitch L and further multiplying by 100.
  • the steepness ⁇ is expressed by the following equation (1) using the elongation strain difference ⁇ .
  • the definition of steepness also applies to medium waves generated in the central part of the hot-rolled steel sheet in the width direction.
  • the present inventors diligently studied and elucidated the mechanism of flatness deterioration of the hot-rolled steel sheet after the hot-rolling process. That is, the deterioration of flatness is caused by the temperature factor that causes thermal strain due to the non-uniform temperature distribution in the width direction of the hot-rolled steel sheet and the winding tightening due to the non-uniform tension distribution in the width direction that occurs when winding the coiler. It has been clarified that two factors, a winding tightening factor that undergoes plastic deformation, occur in combination. Hereinafter, these two factors will be described.
  • the deterioration of flatness due to the first temperature factor will be described.
  • the hot-rolled steel sheet immediately before being wound by the coiler undergoes thermal strain due to the non-uniform temperature distribution in the width direction. This thermal strain becomes an elongation strain difference (residual strain), resulting in deterioration of flatness (deterioration of shape) of the hot-rolled steel sheet.
  • a hot-rolled steel sheet in a state where tension is applied by a coiler immediately before winding is passed through with an infinite radius of curvature in the plate-passing direction until just before the lower pinch roll, but tension is applied to the lower pinch roll when passing.
  • tension is applied to the lower pinch roll when passing.
  • bending deformation is forcibly applied at the lower pinch roll radius, and after passing, it is corrected by making the radius of curvature in the through plate direction infinite again.
  • the temperature distribution in the width direction of the hot-rolled steel sheet at the time of winding is lowered to room temperature at the time of unwinding the coil, a difference in elongation and strain occurs in the hot-rolled steel sheet, and the flatness deteriorates.
  • FIGS. 6 and 7 the mechanism of flatness deterioration due to the winding tightening factor will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7. Specifically, the flatness deteriorates due to the following phenomena (A) to (D).
  • reference numeral T indicates tensile stress
  • S indicates compressive stress.
  • FIG. 7 (a) shows the compressive stress (zero) acting on the widthwise end of the mandrel, and (b) shows the compressive stress (arrow in the figure) acting between the widthwise end and the center. ), And (c) indicates the compressive stress (arrow in the figure) acting on the central portion in the width direction.
  • the general hot-rolled steel sheet H has a crown such that the central portion in the width direction is convex.
  • a crown such that the central portion in the width direction is convex.
  • another hot-rolled steel sheet H having a crown is further wound around the hot-rolled steel sheet H having such a crown, the central portion of the inner hot-rolled steel sheet H and the center of the outer hot-rolled steel sheet H The parts come into contact. Therefore, a larger compressive stress S acts on the inner peripheral portion of the coil C at the central portion in the width direction than at the end portion.
  • the mandrel 12 waits for the hot-rolled steel sheet H to be conveyed with a standby diameter, and when the hot-rolled steel sheet H is wound by a predetermined number of turns, it is further expanded (over-expanded). It will be. Then, when the pushing force of the cylinder portion 24 for expanding the mandrel 12 and the surface pressure from the coil C are balanced, the expansion is stopped and the mandrel 12 maintains a constant diameter.
  • the winding tightening force becomes excessive due to the influence of the tension at the time of winding the hot-rolled steel sheet H, the thickness of the hot-rolled steel sheet H, the frictional force between the hot-rolled steel sheets H, and the like, and the cylinder portion.
  • the pushing force of 24 is lost, and the diameter of the mandrel 12 gradually decreases from the time when the winding is completed. Due to such a reduction in the diameter of the mandrel 12, the hot-rolled steel plate H at the inner peripheral portion of the coil C has no choice but to bear the compression winding force that the mandrel 12 should originally receive.
  • the mandrel segment 20 since the mandrel segment 20 is in a cantilever state, the mandrel segment 20 is deformed (dotted line in the figure) and uniformly receives the compressive stress S in the radial direction. become unable. Further, as shown in FIG. 7, since the compressive stress S generated in the radial direction has a smaller end portion than the central portion in the width direction, the amount of deflection of the mandrel segment 20 also becomes smaller at the end portion than the central portion in the width direction. As a result, as shown in FIG. 9, apparently, the mandrel 12 has a geometrical circumference difference in the width direction, and the diameter of the mandrel 12 is smaller at the central portion in the width direction than at the end portion.
  • the hot-rolled steel plate H is wound into a coil around the mandrel 12 in such a deformed state. Since such winding is performed in a hot state, compression plastic deformation, deformation due to transformation plasticity, and creep deformation occur in the central portion in the width direction, and the shape is frozen. In this way, the flatness of the hot-rolled steel sheet H deteriorates (ear wave).
  • ⁇ Method for improving flatness in this embodiment> The above is the mechanism of deterioration of flatness of hot-rolled steel sheet, and the present inventors have found that deterioration of flatness occurs by combining a temperature factor and a winding factor.
  • the deterioration of flatness due to temperature factors has been known conventionally, and countermeasures have been taken.
  • the flatness of the hot-rolled steel sheet is controlled by using an edge heater installed in front of the finishing rolling mill or an edge mask installed in the cooling device so that the temperature distribution in the width direction becomes uniform. Can be improved. Therefore, in the present invention, the flatness of the hot-rolled steel sheet, which is deteriorated by the winding tightening factor, is improved.
  • the mandrel has a difference in circumference in the width direction. Therefore, the present inventors decided to reduce the difference in circumference due to the winding tightening factor by giving the mandrel a convex profile in advance. Then, by reducing the difference in the peripheral length of the mandrel in this way, the flatness of the hot-rolled steel sheet is improved in the inner peripheral portion of the coil wound around the mandrel. Specifically, by making the mandrel convex, a medium wave is intentionally generated in the center of the hot-rolled steel sheet in the width direction, thereby improving the ear wave and improving the flatness of the hot-rolled steel sheet. ..
  • the inner peripheral portion of the coil is a range of 200 m from the tip of the hot-rolled steel sheet, and is a range in which the flatness of the hot-rolled steel sheet has deteriorated in the past.
  • experience shows that the shape of the hot-rolled steel sheet wound around the coil becomes flat in the range of 200 m or more from this tip. It is presumed that this is because when the tip of the hot-rolled steel sheet reaches the mandrel, tension is generated in the hot-rolled steel sheet and the shape is corrected.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of the mandrel according to the present embodiment.
  • the mandrel has a convex shape in which the central portion in the width direction protrudes from both ends in the lateral view in the axial direction.
  • FIG. 10 illustrates the parameter reference radius r c , the evaluation radius r e , and the radius difference ⁇ r that determine the profile of the convex shape.
  • Reference radius r c is the radius in the width direction central portion (reference position).
  • the evaluation radius r e is a radius at a position (evaluation position) 500 mm from the central portion.
  • the convex shape is a trapezoidal shape, and in the side view, the position from the central portion to the position of 250 mm is flat, and the diameter is reduced from the position of 250 mm to the end portion.
  • the position separated from the central portion in the present invention by a predetermined distance, that is, the evaluation position is a position separated from the central portion by 500 mm.
  • the convex shape is not limited to the trapezoidal shape, and may be, for example, a quadratic function shape, a three-dimensional function shape, or a four-dimensional function shape.
  • the horizontal axis of FIG. 11 indicates the position from the central portion in the width direction.
  • the vertical axis, with respect to the radius difference [Delta] r, is the ratio of the difference between the radius r and evaluation radius r e (r-r e) at a predetermined position from the widthwise central portion, in particular (r-r e) / It is a dimensionless radius difference calculated by ⁇ r.
  • the present inventors conducted experiments in determining the specific profile of this convex shape.
  • a flat hot-rolled steel sheet having a plate thickness of 3 mm and a plate width of 1200 mm and having no crown was wound into a coil by a mandrel.
  • the tension at the time of winding was set to 20 MP, and the number of turns was set to 100.
  • the convex shape of the mandrel is made into a trapezoidal shape, and the peripheral length difference ratio ⁇ r / r c is varied in the range of 0.0002 ⁇ r / r c ⁇ 0.08 to make the steepness at the representative point of the hot-rolled steel sheet. The degree was measured.
  • the circumference difference ratio of the mandrel is the difference between the circumference of the reference position (center in the width direction) and the circumference of the evaluation position (500 mm position) divided by the circumference of the reference position. Since the length and radius are in a proportional relationship, it is calculated by ⁇ r / r c . It can also be said that the peripheral length difference ratio of the mandrel is the ratio of the elongation strain difference of the hot-rolled steel sheet.
  • FIG. 12 is a graph showing the steepness of the medium wave of the hot-rolled steel sheet with respect to the peripheral length difference ratio.
  • the horizontal axis of FIG. 12 shows the circumference difference ratio.
  • the vertical axis shows the steepness of the medium wave generated in the hot-rolled steel sheet at the innermost circumference of the coil. It can be seen that the steepness of the medium wave increases from 0.8% to 16% as the circumference difference ratio changes from 0.0002 to 0.08. Therefore, by increasing the peripheral length difference ratio of the mandrel, the medium wave generated in the hot-rolled steel sheet can be increased, and as a result, the ear wave can be improved and the flatness of the hot-rolled steel sheet can be improved. it can.
  • FIG. 13 is a graph showing the steepness of the ear wave of the hot-rolled steel sheet with respect to the peripheral length difference ratio.
  • the horizontal axis of FIG. 13 shows the circumference difference ratio.
  • the vertical axis shows the steepness of the ear wave generated in the hot-rolled steel sheet at the innermost circumference of the coil.
  • the steepness of the ear wave generated in the hot-rolled steel sheet is 3% from the past results.
  • the steepness of the ear wave when the circumference difference ratio is 0 (zero) is shown at 3%.
  • the steepness that can be said that the hot-rolled steel sheet is sufficiently flattened as a product is 2% or less.
  • the peripheral length ratio difference ⁇ r / r c is 0.0002 ⁇ r / r c ⁇ 0.012 (shaded in the figure) from the graph of FIG. It is better to make it a part).
  • the circumference difference ratio of 0.0002 corresponds to the ear wave steepness of 2%
  • the circumference difference ratio of 0.012 corresponds to the ear wave steepness of -2%.
  • the length ratio difference ⁇ r / r c may be 0.001 ⁇ r / r c ⁇ 0.010, and more preferably 0 in order to set the steepness in the range of ⁇ 1.5% to 1.5%. It may be .002 ⁇ r / r c ⁇ 0.008.
  • the present inventors are not limited to the trapezoidal shape as in this experiment, and even if the convex shape is the shape of another quadratic function, the shape of the three-dimensional function, or the shape of the four-dimensional function, the circumference ratio difference ⁇ r It has been confirmed that when / r c is 0.0002 ⁇ r / r c ⁇ 0.012, the same effect as the above effect can be enjoyed.
  • the factors for deterioration of flatness include temperature factors in addition to the winding tightening factor.
  • the deterioration of flatness due to these temperature factors is improved by using, for example, an edge heater or an edge mask. It is assumed that it has been done.
  • the flatness of the hot-rolled steel sheet can be improved, and further, when the peripheral length ratio difference ⁇ r / r c is 0.0002 ⁇ r / r c ⁇ 0.012.
  • the flatness of the hot-rolled steel sheet can be further improved by setting it in the range of -2% to 2%. Then, the flatness can be improved to a level where it is not necessary to transport the coil to the rectification process to correct the shape, and as a result, the manufacturing cost can be reduced and the manufacturing period can be stabilized and shortened. Can be done.
  • the flatness improving method in the present invention described above is particularly useful when the hot-rolled steel sheet wound by the mandrel is untransformed or undergoing transformation.
  • the shape of the hot-rolled steel sheet does not deteriorate more than at the time of winding.
  • the hot-rolled steel sheet wound around the mandrel is undeformed or undergoing transformation, the hot-rolled steel sheet may be further deformed.
  • the mandrel is formed into a convex shape in advance as in the present invention, the flatness of the hot-rolled steel sheet can be improved even if the hot-rolled steel sheet is untransformed or undergoing transformation.
  • the hot-rolled steel sheet may be wound at a high temperature of 700 ° C. or higher after the transformation is completed, the hot-rolled steel sheet may be deformed due to the creep phenomenon. Therefore, the method for improving flatness of the present invention is also useful when a creep phenomenon occurs during such high-temperature winding.
  • the dimensions of the hot-rolled steel sheet to which the flatness improving method of the present invention is applied are not particularly limited.
  • heat having a plate thickness of 1.4 mm to 6.0 mm and a plate width of 600 mm to 1800 mm. It is useful for inter-rolled steel sheets.
  • the present invention is useful when a hot-rolled steel sheet is wound by a mandrel in a hot-rolling process to manufacture a coil.
  • Hot rolling equipment Finishing rolling mill 3
  • Cooler 4 Cooler 5
  • Runout table 6 Plate thickness total 10
  • Pinch roll 11 Shoot 12 Mandrel 13
  • Wrapper roll 20 Mandrel segment 21
  • Wedge 22 Slide rod 23
  • Cylinder part 25 Segment brim part 26

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Winding, Rewinding, Material Storage Devices (AREA)

Abstract

熱間圧延工程においてマンドレルにより熱間圧延鋼板を巻き取ってコイルを製造するに際し、コイルにおける熱間圧延鋼板の平坦度を向上させる。マンドレルは軸方向の側面視において、軸方向の中央部が両端部より突出した凸形状を有している。マンドレルの中央部の周長と、当該中央部から所定距離離れた位置での周長との差である周長差について、中央部の周長に対する周長差の比は０．０００２～０．０１２であるのが好ましい。凸形状は、台形形状又は多次関数の形状であってもよい。

Description

熱延コイルの製造装置及び製造方法
（関連出願の相互参照）
　本願は、２０１９年３月２２日に日本国に出願された特願２０１９－０５４４６９号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　本発明は、熱間圧延工程においてマンドレルにより熱間圧延鋼板を巻き取ってコイルを製造する製造装置及び製造方法に関する。
　熱間圧延工程において仕上げ圧延後の熱間圧延鋼板は、仕上圧延機からコイラーまでをランアウトテーブルによって搬送される間に、冷却装置によって所定の温度まで冷却された後、コイラー（マンドレル）に巻き取られてコイル（熱延コイル）として製造される。
　上述のように製造されるコイルは、一旦所定の巻き取り温度で巻き取られた後にコイルヤードに搬送され、常温に冷却された後、ユーザーに出荷、あるいは次工程へ搬送される。この時、出荷あるいは次工程に搬送されるコイルを加工するために巻き解くと、熱間圧延鋼板の平坦度が悪い場合がある。かかる場合、熱間圧延鋼板の通板性が悪く蛇行したり、加工や圧延が絞り等の問題を起こすため、その形状を矯正する必要がある。しかしながら、コイルの状態では熱間圧延鋼板の形状（平坦度）が分からないため、現状では平坦度不良のまま出荷ができない平坦度指定があるコイルは形状が良くても悪くても精整工程に搬送して矯正しているが、この場合コストが掛かる。そこで、形状の悪い熱間圧延鋼板だけを精整工程に搬送するため、コイルとして巻き取られた状態の熱間圧延鋼板の平坦度を予め基準値以内の平坦度に作り込むことが求められている。また、このように精整工程における形状矯正通板を削減する技術を構築することは、特にホットファイナル化をターゲットとしたコンベンショナルミル、ミニミル、薄スラブプロセスにおいて重要な技術である。
　熱間圧延鋼板の形状を予測する方法として、例えば特許文献１には、熱間圧延鋼板（金属板）の残留応力を、座屈時に波形状として変換する応力成分と、座屈後も熱間圧延鋼板に残留する応力成分とに分離し、波形状に変換する応力成分を用いて熱間圧延鋼板の形状を予測する方法が開示されている。また、この形状予測方法では、仕上げ圧延後に生じた熱間圧延鋼板の波形状は、例えばコイラーに巻き取られる際に熱間圧延鋼板に作用する張力などによって矯正されるため、最終的には巻き取り時における熱間圧延鋼板の幅方向温度分布が残留応力として発生するとしている。さらに、このように予測される形状の予測結果に基づいて、例えばエッジヒータやエッジマスクで幅方向温度分布を制御することで、熱間圧延鋼板の平坦度を向上させることが図られている。
特許第４２６２１４２号公報
　しかしながら、本発明者らが熱間圧延工程後の鋼板形状について詳細に調べたところ、特許文献１に開示されたように、熱間圧延鋼板の温度分布に起因する残留応力（伸びひずみ差）を用いて形状を予測しただけでは、解明できない平坦度悪化があることが分かった。そして、この形状予測結果に基づいて幅方向温度分布を制御するだけでは、熱間圧延鋼板の平坦度を十分に向上させることができないことも分かった。したがって、熱間圧延鋼板の平坦度を向上させるには改善の余地がある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱間圧延工程においてマンドレルにより熱間圧延鋼板を巻き取ってコイルを製造するに際し、コイルにおける熱間圧延鋼板の平坦度を向上させることを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明者らが鋭意検討を行った結果、熱間圧延工程後の熱間圧延鋼板の平坦度悪化のメカニズムが解明され、具体的に平坦度悪化は、温度要因と巻き締まり要因の２つの要因が組み合わさって発生することが明らかになった。１つ目の温度要因は、コイラー（マンドレル）に巻き取られる直前の熱間圧延鋼板における幅方向の不均一温度分布によって熱ひずみが生じ、この熱ひずみが伸びひずみ差（残留ひずみ）となる要因である。２つ目の巻き締まり要因は、例えば仕上げ圧延後の熱間圧延鋼板に生じるクラウンによって、コイラー（マンドレル）に巻き取られる際に熱間圧延鋼板に作用する張力が幅方向に不均一に分布し、さらに不均一張力分布での巻き締まりによってコイルの内周部が塑性変形して塑性ひずみが生じ、この塑性ひずみが伸びひずみ差（残留ひずみ）となる要因である。
　２つの要因のうち、１つ目の温度要因は、例えば上述した特許文献１に開示された形状予測方法が一例であるが、従来より平坦度悪化の要因として考慮され、その対策が講じられているものである。一方、２つ目の巻き締まり要因は、冷延プロセスで生じる巻き締まりによる変形が熱延プロセスでも生じることを本発明者らが新たに見出したものである。
　そして、本発明者らは巻き締まり要因による平坦度悪化についてさらに鋭意検討したところ、コイル内周部において熱間圧延鋼板に作用する不均一張力分布により、コイラーのマンドレルに作用する圧縮応力も幅方向に不均一に分布し、当該マンドレルの径縮小量が幅方向に不均一になることを見出した。具体的には、マンドレルの幅方向中央部の径縮小量は大きく、幅方向端部の径縮小量は小さくなる。そし、このように変形したマンドレルに巻き取られる熱間圧延鋼板には幅方向に周長差が生じ、当該熱間圧延鋼板の平坦度が悪化する。
　本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、熱間圧延工程においてマンドレルにより熱間圧延鋼板を巻き取ってコイルを製造する装置であって、前記マンドレルは軸方向の側面視において、軸方向の中央部が両端部より突出した凸形状を有することを特徴としている。
　上述したようにマンドレルで熱間圧延鋼板を巻き取る際、当該マンドレルの径縮小量が幅方向に不均一になった場合でも、本発明では、この不均一な径縮小量を見込んで、予めマンドレルを凸形状としているので、巻き締まり後のマンドレルを幅方向に均一な径にすることができる。したがって、マンドレルに巻き取られる熱間圧延鋼板に幅方向の周長差が生じるのを抑制して、熱間圧延鋼板の平坦度を向上させることができる。
　前記熱延コイルの製造装置において、前記中央部の周長と、当該中央部から所定距離離れた位置での周長との差である周長差について、前記中央部の周長に対する前記周長差の比が０．０００２～０．０１２であってもよい。また、前記中央部の周長に対する前記周長差の比が０．００２～０．００８であってもよい。
　また、前記熱延コイルの製造装置において、前記凸形状は、台形形状又は多次関数の形状であってもよい。
　さらに、別な観点による本発明は、前記製造装置を用いた熱延コイルの製造方法であって、未変態若しくは変態中、又は変態完了後で７００℃以上の熱間圧延鋼板を前記マンドレルにより巻き取ってコイルを製造することを特徴としている。
　本発明によれば、巻き締まり要因によるマンドレルの幅方向に不均一な径縮小量を見込んで、予めマンドレルを凸形状としているので、巻き締まり後のマンドレルを幅方向に均一な径にすることができる。したがって、マンドレルに巻き取られる熱間圧延鋼板に幅方向の周長差が生じるのを抑制して、熱間圧延鋼板の平坦度を向上させることができる。
熱間圧延設備の仕上圧延機以降の構成の概略を示す説明図である。 コイラーの構成の概略を示す説明図である。 マンドレルの構成の概略を示す、軸方向の断面視における説明図である。 マンドレルの構成の概略を示す、軸に直交する方向の断面視における説明図である。 耳波の程度を表す急峻度の定義を示す説明図である。 巻き締まり要因による平坦度悪化のメカニズムを説明する概念図である。 巻き締まり要因による平坦度悪化のメカニズムを説明する概念図であり、（ａ）はマンドレルの幅方向端部に作用する圧縮応力（ゼロ）を示し、（ｂ）は幅方向端部と中央部の間に作用する圧縮応力（図中の矢印）を示し、（ｃ）は幅方向中央部に作用する圧縮応力（図中の矢印）を示している。 圧縮応力によりマンドレルセグメントが変形する様子を示す説明図である。 圧縮応力によりマンドレルが変形した様子を示す説明図である。 本実施形態にかかるマンドレルの構成の概略を示す説明図である。 本実施形態にかかるマンドレルの凸形状を示す説明図である。 周長差比に対する熱間圧延鋼板の中波の急峻度を示すグラフである。 周長差比に対する熱間圧延鋼板の耳波の急峻度を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜熱間圧延設備＞
　まず、本発明に係る熱間圧延設備の構成について説明する。図１は、熱間圧延設備１の仕上圧延機２以降の構成の概略を示す説明図である。
　熱間圧延設備１には、加熱炉（図示せず）から排出され粗圧延機（図示せず）で圧延された鋼板Ｈを所定の厚みに連続圧延する仕上圧延機２、仕上げ圧延後の鋼板Ｈ（以下、熱間圧延鋼板Ｈ）を所定温度まで冷却する冷却装置３、冷却された熱間圧延鋼板Ｈを巻き取るコイラー４が、熱間圧延鋼板Ｈの搬送方向にこの順で設けられている。仕上圧延機２とコイラー４との間には、熱間圧延鋼板Ｈを搬送するランアウトテーブル５が設けられている。そして、仕上圧延機２で圧延された熱間圧延鋼板Ｈは、ランアウトテーブル５上で搬送中に冷却装置３によって冷却された後、コイラー４に巻き取られてコイルＣとして製造される。
　なお、熱間圧延設備１の仕上圧延機２と冷却装置３の間には、仕上圧延機２で圧延された熱間圧延鋼板Ｈの板厚を測定する板厚計６が設けられている。板厚計６は、熱間圧延鋼板Ｈの幅方向の板厚分布を測定し、当該熱間圧延鋼板Ｈのクラウンを測定することができる。
　図２は、コイラー４の構成の概略を示す説明図である。なお、図２の例は、コイラー４での巻き取り操業開始の状態を示している。コイラー４は、ピンチロール１０、シュート１１、マンドレル１２、及びラッパーロール１３を有している。
　コイラー４では、熱間圧延鋼板Ｈをピンチロール１０でマンドレル１２の方向にベンディングし、シュート１１を通過させる。ここで、熱間圧延鋼板Ｈの先端がマンドレル１２に到達する前までは、ラッパーロール１３は閉となっており（マンドレル１２と接触）、互いに鋼板速度より数％増速した速度で回転しながら待機している。そして、熱間圧延鋼板Ｈがマンドレル１２とラッパーロール１３に到達すると、これらマンドレル１２とラッパーロール１３で熱間圧延鋼板Ｈを挟み込みながら巻き取る。マンドレル１２は後述するようにシリンダー部２４によってその径を拡大及び縮小することが可能で、コイルＣにおいて熱間圧延鋼板Ｈが所定の巻き数だけ巻き取られると拡大を始め、拡大する力とコイルＣが巻き締まる力が釣り合うところで径の拡大を停止し、ラッパーロール１３は開となりコイルＣから離れていく。
　図３及び図４は、マンドレル１２の構成の概略を示す説明図である。図３に示すようにマンドレル１２は、セグメント式のものであり、マンドレルセグメント２０、ウェッジ２１、スライドロッド２２、及びウェッジシャフト２３を有している。これら構成部材のうち、スライドロッド２２とウェッジシャフト２３でシリンダー部２４を構成している。このシリンダー部２４でウェッジ２１を摺動させることによって、ウェッジシャフト２３に付けた勾配に沿ってマンドレルセグメント２０が半径方向に拡大方向又は縮小方向に摺動する仕組みになっている。
　また、図４に示すようにマンドレル１２は、セグメントツバ部２５とウェッジアゴ部２６の間に隙間Ａを持っており、回転すると遠心力で隙間Ａが無くなり膨らむ機構となっている。なお、セグメント－ウェッジ部２７は、マンドレルセグメント２０とウェッジ２１の一組を備え、４組のセグメント－ウェッジ部２７でマンドレル１２を構成している。
＜平坦度悪化のメカニズム＞
　本発明は、以上の構成の熱間圧延設備で製造されるコイルにおいて、熱間圧延鋼板の平坦度を向上させるものである。熱間圧延鋼板の巻き取り温度は、材質によって異なるがおよそ１００～８００℃までの範囲であり、熱間圧延設備で製造されたコイルはコイルヤードに搬送され、常温まで冷却された後、巻き解かれる。本発明で向上させる平坦度は、このコイルを巻き解いた熱間圧延鋼板の平坦度（より詳細には、後述するように巻き締まり要因による熱間圧延鋼板の平坦度）であって、かかる場合、熱間圧延鋼板の幅方向端部には耳波と呼ばれる波状の面外変形が生じている。ここで、多くの熱間圧延鋼板において起きる平坦度悪化は耳波であり、本発明は、この耳波を改善することを意図している。
　なお、図５は、耳波の程度を表す急峻度の定義を示す説明図である。急峻度λは、熱間圧延鋼板の幅方向端部の波高さＨを波のピッチＬで割り、さらに１００倍して、パーセント表示で表す。また、急峻度λは、伸びひずみ差Δεを用いて下記式（１）で表される。なお、この急峻度の定義は、熱間圧延鋼板の幅方向中央部に生じる中波にも適用される。
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　そして、本発明者らが鋭意検討を行い、熱間圧延工程後の熱間圧延鋼板の平坦度悪化のメカニズムを解明した。すなわち、平坦度悪化は、熱間圧延鋼板における幅方向の不均一温度分布で熱ひずみが生じる温度要因と、コイラー巻き取り時に生じる幅方向の不均一張力分布での巻き締まりによってコイル内周部が塑性変形する巻き締まり要因との、２つの要因が組み合わさって発生することが明らかになった。以下、これら２つの要因について説明する。
（温度要因）
　１つ目の温度要因による平坦度悪化について説明する。コイラーに巻き取られる直前の熱間圧延鋼板には、幅方向の不均一温度分布によって熱ひずみが生じる。この熱ひずみが伸びひずみ差（残留ひずみ）となって、熱間圧延鋼板の平坦度悪化（形状悪化）となる。
　温度要因による平坦度悪化は、従来より知られているものであり、例えば上述した特許文献１や公知文献（２００４年９月　日本鉄鋼協会　第１４８回秋季講演大会「熱延鋼板冷却後の平坦度予測手法の検討」明石ら）などに開示されている。すなわち、仕上圧延機で仕上げ圧延された熱間圧延鋼板がランアウトテーブル上で搬送中に冷却装置によって冷却される際、幅方向の不均一温度分布によって伸びひずみ差が生じる。しかしこの伸びひずみ差は、熱間圧延鋼板が下ピンチロールを通過する前後で次のような矯正作用により、ほぼ伸びひずみ差は０となる。例えば巻き取り直前のコイラーによる張力が付与された状態の熱間圧延鋼板は下ピンチロール直前までは通板方向曲率半径無限大で通板されるが、通過する際下ピンチロールに張力が付与されながら巻き付く（面接触する）ため、強制的に下ピンチロール半径で曲げ変形が加わり、通過後はまた通板方向曲率半径無限大となることで矯正される。そして、その巻き取り時における熱間圧延鋼板の幅方向温度分布が、コイルの巻き解き時において常温に下げられる際に、熱間圧延鋼板に伸びひずみ差が生じ、平坦度が悪化する。
（巻き締まり要因）
　２つ目の巻き締まり要因による平坦度悪化について説明する。例えば仕上げ圧延後の熱間圧延鋼板に生じるクラウンによって、コイラーに巻き取られる際に熱間圧延鋼板に作用する張力が幅方向に不均一に分布するが、この不均一張力分布での巻き締まりによってコイルの内周部が塑性変形して塑性ひずみが生じる。この塑性ひずみが伸びひずみ差（残留ひずみ）となって、熱間圧延鋼板の平坦度悪化（形状悪化）となる。
　次に、巻き締まり要因による平坦度悪化のメカニズムについて、図６及び図７を用いて詳細に説明する。具体的には、下記（Ａ）～（Ｄ）の現象により平坦度悪化が生じる。なお、図６及び図７において、符号Ｔは引張応力を示し、Ｓは圧縮応力を示している。また、図７において、（ａ）はマンドレルの幅方向端部に作用する圧縮応力（ゼロ）を示し、（ｂ）は幅方向端部と中央部の間に作用する圧縮応力（図中の矢印）を示し、（ｃ）は幅方向中央部に作用する圧縮応力（図中の矢印）を示している。
　（Ａ）まず、コイラー４で熱間圧延鋼板Ｈを一定張力で巻き取ると、図６及び図７に示すようにコイルＣの表面における熱間圧延鋼板Ｈには引張応力Ｔが作用するが、マンドレル１２近傍のコイルＣの内周部における熱間圧延鋼板Ｈには圧縮応力Ｓが作用する。
　（Ｂ）また、一般的な熱間圧延鋼板Ｈは、幅方向中央部が凸型となるようなクラウンを有している。このようなクラウンを有する熱間圧延鋼板Ｈに、さらにクラウンを有する別の熱間圧延鋼板Ｈが巻き重ねられると、内側の熱間圧延鋼板Ｈの中央部と外側の熱間圧延鋼板Ｈの中央部が接触する。このため、コイルＣの内周部において幅方向中央部には端部に比べ、より大きな圧縮応力Ｓが作用する。
　（Ｃ）実操業では、マンドレル１２は待機径で熱間圧延鋼板Ｈが搬送されるのを待っており、所定の巻き数だけ熱間圧延鋼板Ｈが巻き付くと、さらに拡大（過拡大）させることになる。そして、マンドレル１２を拡大しようとするシリンダー部２４の押し力と、コイルＣからの面圧とが釣り合った時点でその拡大は止まり、マンドレル１２は一定径を保持することになる。しかしながら、実際には、熱間圧延鋼板Ｈの巻き取り時の張力、熱間圧延鋼板Ｈの板厚、熱間圧延鋼板Ｈ間の摩擦力等の影響で巻き締まり力が過大になり、シリンダー部２４の押し力が負けて、マンドレル１２の径は巻き締まりが完了した時点から徐々に縮小していく。このようなマンドレル１２の径縮小によって、本来マンドレル１２が受けるべき圧縮の巻き締まり力を、コイルＣの内周部の熱間圧延鋼板Ｈが受け持たざるを得ない状況となる。
　（Ｄ）以上のような現象が重なると、コイルＣの内周部において、特に幅方向中央部で通板方向（円周方向）の圧縮応力Ｓが大きくなり、その結果としてマンドレル１２の表面に作用する径方向の圧縮応力Ｓが大きくなる。図４に示したようにマンドレル１２は４つのマンドレルセグメント２０（セグメント－ウェッジ部２７）を有するが、図７に示すようにこれらマンドレルセグメント２０に均等に径方向の圧縮応力Ｓが作用する。そうすると、図８に示すようにマンドレルセグメント２０が片持ち梁の状態になっているため、当該マンドレルセグメント２０が変形して（図中の点線）、径方向の圧縮応力Ｓを均一に受けることができなくなる。さらに図７に示すように径方向に発生した圧縮応力Ｓは幅方向中央部に比べて端部が小さくなるので、マンドレルセグメント２０のたわみ量も幅方向中央部に比べて端部が小さくなる。その結果、図９に示すように見かけ上、マンドレル１２には幅方向に幾何学的な周長差が発生し、そのマンドレル１２の径は幅方向中央部が端部よりも小さくなる。そして、このように変形した状態のマンドレル１２に熱間圧延鋼板Ｈがコイル状に巻き取られる。かかる巻き取りは熱間状態での操業であることから、幅方向中央部に圧縮塑性変形、変態塑性による変形やクリープ変形が発生して形状が凍結される。こうして、熱間圧延鋼板Ｈに平坦度悪化（耳波）が発生する。
＜本実施形態における平坦度向上方法＞
　以上が熱間圧延鋼板の平坦度悪化のメカニズムであり、本発明者らは、平坦度悪化が、温度要因と巻き締まり要因が組み合わさって発生することを見出した。ここで、上述したように温度要因による平坦度悪化は、従来より知られているものであり、その対策も講じられている。具体的には、例えば仕上圧延機前に設置したエッジヒータや、冷却装置に設置したエッジマスクを用いて、幅方向温度分布が均一になるように制御することで、熱間圧延鋼板の平坦度を向上させることが可能となる。そこで、本発明では、巻き締まり要因によって悪化する熱間圧延鋼板の平坦度を向上させる。
　上述したように巻き締まり要因により、マンドレルには幅方向に周長差が生じる。そこで、本発明者らは、予めマンドレルに凸形状のプロフィールを付与することで、巻き締まり要因による周長差を低減することとした。そして、このようにマンドレルの周長差を低減することで、当該マンドレルに巻き取られたコイルの内周部において、熱間圧延鋼板の平坦度を向上させる。具体的には、マンドレルを凸形状にすることで、熱間圧延鋼板の幅方向中央部にあえて中波を発生させ、これにより耳波を改善して、熱間圧延鋼板の平坦度を向上させる。なお、コイルの内周部とは、熱間圧延鋼板の先端から２００ｍの範囲であり、従来熱間圧延鋼板の平坦度が悪化していた範囲である。実操業では経験上、この先端から２００ｍ以降の範囲においては、コイルに巻き取られた熱間圧延鋼板の形状は平坦になる。これは、熱間圧延鋼板の先端がマンドレルに到達すると当該熱間圧延鋼板に張力が発生し、形状が矯正されるためであると推察される。
　図１０は、本実施形態にかかるマンドレルの構成の概略を示す説明図である。マンドレルは軸方向の側面視において、幅方向中央部が両端部より突出した凸形状を有する。また、図１０には、この凸形状のプロフィールを決定するパラメータ基準半径ｒｃ、評価半径ｒｅ、半径差Δｒを図示している。基準半径ｒｃは、幅方向中央部（基準位置）における半径である。評価半径ｒｅは、中央部から５００ｍｍの位置（評価位置）における半径である。半径差Δｒは、基準半径ｒｃと評価半径ｒｅ差（Δｒ＝ｒｃ－ｒｅ）である。そして、図１０の例では凸形状は台形形状であり、側面視において、中央部から２５０ｍｍの位置までが平坦であり、その２５０ｍｍの位置から端部にかけて径が縮小していている。なお、本発明における中央部から所定距離離れた位置、すなわち評価位置は、中央部から５００ｍｍ離れた位置である。
　なお、図１１に示すように凸形状は台形形状に限定されず、例えば２次関数の形状、３次元関数の形状、４次元関数の形状であってもよい。図１１の横軸は幅方向中央部からの位置を示している。縦軸は、半径差Δｒに対する、幅方向中央部からの所定位置における半径ｒと評価半径ｒｅとの差（ｒ－ｒｅ）の比であり、具体的には（ｒ－ｒｅ）／Δｒで算出される無次元半径差である。
　本発明者らは、この凸形状の具体的なプロフィールを決定するにあたり、実験を行った。本実験では、板厚が３ｍｍ、板幅が１２００ｍｍであって、クラウンのないフラットな熱間圧延鋼板を、マンドレルによりコイル状に巻き取った。この際、巻き取り時の張力は２０ＭＰとし、巻き数は１００巻きとした。そして、マンドレルの凸形状を台形形状とし、その周長差比であるΔｒ／ｒｃを０．０００２＜Δｒ／ｒｃ＜０．０８の範囲で変動させて熱間圧延鋼板の代表点における急峻度を測定した。マンドレルの周長差比は、基準位置（幅方向中央部）の周長と評価位置（５００ｍｍ位置）の周長の差を、基準位置の周長を除したものであり、具体的には周長と半径が比例関係にあることからΔｒ／ｒｃで算出する。また、マンドレルの周長差比は、熱間圧延鋼板の伸びひずみ差の比であるともいえる。
　図１２は、周長差比に対する熱間圧延鋼板の中波の急峻度を示すグラフである。図１２の横軸は、周長差比を示している。縦軸は、コイルの最内周において熱間圧延鋼板に生じる中波の急峻度を示している。周長差比が０．０００２から０．０８に変化するに従い、中波の急峻度が０．８％から１６％に増加することが分かる。したがって、マンドレルの周長差比を大きくすると、熱間圧延鋼板に発生する中波を大きくすることができ、結果的に耳波を改善して、熱間圧延鋼板の平坦度を向上させることができる。
　図１３は、周長差比に対する熱間圧延鋼板の耳波の急峻度を示すグラフである。図１３の横軸は、周長差比を示している。縦軸は、コイルの最内周において熱間圧延鋼板に生じる耳波の急峻度を示している。ここで、従来のように周長差比が０（ゼロ）の場合、これまでの実績から、熱間圧延鋼板に生じる耳波の急峻度は３％となる。図１３においても、周長差比が０（ゼロ）の場合の耳波急峻度は３％に示されている。一方、製品として熱間圧延鋼板が十分に平坦化されているといえる急峻度は２％以下となる。そこで、急峻度を－２％から２％となる範囲にするため、図１３のグラフより周長比差Δｒ／ｒｃは、０．０００２＜Δｒ／ｒｃ＜０．０１２（図中の網掛部分）にするのが良い。なお、周長差比０．０００２は耳波急峻度２％に対応し、周長差比０．０１２は耳波急峻度－２％に対応している。
　また、製品として熱間圧延鋼板がより平坦化されていることが望ましいとの観点から、例えば急峻度を－１．８％から１．８％となる範囲にするため、図１３のグラフより周長比差Δｒ／ｒｃは、０．００１＜Δｒ／ｒｃ＜０．０１０としても良く、より好ましくは、急峻度を－１．５％から１．５％となる範囲にするため、０．００２＜Δｒ／ｒｃ＜０．００８としても良い。
　さらに本発明者らは、凸形状は本実験のように台形形状に限らず、他の２次関数の形状、３次元関数の形状、４次元関数の形状であっても、周長比差Δｒ／ｒｃを０．０００２＜Δｒ／ｒｃ＜０．０１２とすると、上記効果と同様の効果を享受できることを確認している。
　なお、上述したように平坦度悪化の要因には、巻き締まり要因の他に温度要因もあるが、本実験においては、この温度要因による平坦度悪化は、例えばエッジヒータやエッジマスクを用いて改善されていることを前提としている。
　以上のように、マンドレルを凸形状にすると、熱間圧延鋼板の平坦度を向上させることができ、さらに周長比差Δｒ／ｒｃを０．０００２＜Δｒ／ｒｃ＜０．０１２とすると、熱間圧延鋼板の平坦度を－２％から２％の範囲内にして、より向上させることができる。そして、コイルを精整工程に搬送して形状を矯正する必要がないレベルにまで平坦度を向上させることでき、その結果、製造コストを低廉化できるとともに、製造期間を安定化して短縮化することができる。また、精整工程で熱間圧延鋼板の表面に発生する疵を抑制して、製品の歩留まりを向上させることも可能となる。
＜対象とする熱間圧延鋼板＞
　上述した本発明における平坦度向上方法は、マンドレルによって巻き取られる熱間圧延鋼板が未変態又は変態中の場合に特に有用である。例えば変態が終了した後に熱間圧延鋼板を巻き取ると、当該熱間圧延鋼板の形状は巻き取り時以上に悪化することはない。一方、マンドレルに巻き取られる熱間圧延鋼板が未変態又は変態中であれば、当該熱間圧延鋼板はさらに変形する可能性がある。この点、本発明のように、予めマンドレルを凸形状にしておくと、熱間圧延鋼板が未変態又は変態中であっても、当該熱間圧延鋼板の平坦度を向上させることができる。
　また、例えば変態完了後で７００℃以上の高温で熱間圧延鋼板を巻き取ると、クリープ現象により、当該熱間圧延鋼板が変形する場合がある。したがって、本発明の平坦度向上方法は、このような高温巻き取り時にクリープ現象が生じる場合にも有用である。
　また、本発明の平坦度向上方法を適用する熱間圧延鋼板の寸法は特に限定されるものではないが、例えば、板厚が１．４ｍｍ～６．０ｍｍ、板幅が６００ｍｍ～１８００ｍｍである熱間圧延鋼板に有用である。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　本発明は、熱間圧延工程においてマンドレルにより熱間圧延鋼板を巻き取ってコイルを製造する際に有用である。
１　　　熱間圧延設備
２　　　仕上圧延機
３　　　冷却装置
４　　　コイラー
５　　　ランアウトテーブル
６　　　板厚計
１０　　ピンチロール
１１　　シュート
１２　　マンドレル
１３　　ラッパーロール
２０　　マンドレルセグメント
２１　　ウェッジ
２２　　スライドロッド
２３　　ウェッジシャフト
２４　　シリンダー部
２５　　セグメントツバ部
２６　　ウェッジアゴ部
２７　　セグメント－ウェッジ部
Ｃ　　　コイル
Ｈ　　　熱間圧延鋼板
 

Claims (5)

  1. 熱間圧延工程においてマンドレルにより熱間圧延鋼板を巻き取ってコイルを製造する装置であって、
    　前記マンドレルは軸方向の側面視において、軸方向の中央部が両端部より突出した凸形状を有することを特徴とする、熱延コイルの製造装置。
  2. 前記中央部の周長と、当該中央部から所定距離離れた位置での周長との差である周長差について、
    　前記中央部の周長に対する前記周長差の比が０．０００２～０．０１２であることを特徴とする、請求項１に記載の熱延コイルの製造装置。
  3. 前記中央部の周長に対する前記周長差の比が０．００２～０．００８であることを特徴とする、請求項２に記載の熱延コイルの製造装置。
  4. 前記凸形状は、台形形状又は多次関数の形状であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱延コイルの製造装置。
  5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の製造装置を用いた熱延コイルの製造方法であって、
    　未変態若しくは変態中、又は変態完了後で７００℃以上の熱間圧延鋼板を前記マンドレルにより巻き取ってコイルを製造することを特徴とする、熱延コイルの製造方法。
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