JPH0466226A - テンションレベラにおける畳じわの大きさの予測方法および運転条件の決定方法 - 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、熱延帯鋼等の金属帯板を矯正するために使用
するテンションレベラに関するもので、さらに詳しくは
、テンシ町ンレベラで金属帯板の形状を矯正する際に、
帯板表面に発生する凹凸状の欠陥を防止する技術に関す
るものである。

〈従来の技術〉 従来から熱延鋼板等の金属帯ＩＮ（以下帯板という）の
形状矯正や、酸洗に先立つ脱スケール等のためにテンシ
ョンレベラが使用されている。

このテンションレベラは、帯板の上下においてその進行
方向に順次配：ｗした複数の矯正ロールに前記帯板を巻
付けて曲げ歪を付与するとともに、テンションレベラ前
後のプライドルロール等により帯板の進行速度を制ｉｎ
すると同時に帯板に張力をかけて所要の伸び歪を付与す
ることにより、帯板の幅方向や長手方向の形状不良を矯
正するものである。

ところが、このようなテンションレベラを用いて帯板を
矯正する場合、矯正後の帯板表面に凹凸状の欠陥が残る
ことがある。

従来、この凹凸状欠陥はチャタ−マークまたは腰折れと
呼ばれ、その発生原因について解析した文献も発表され
ている０例えば「塑性と加工Ｖｏｌ。

１０　Ｎ［１１０７（１９６９−１２）　ｐ　８８５〜
９１１、テンシゴンレベラの実験と解析」によれば、チ
ャタ−マークの発生原因は操業中の振動（張力振動）に
起因した仮の形状の差異によるものであるとし、操業条
件の改善により防止できる考えている。

また、チャタ−マークの発生原因を張力振動や開開５８
−１５１９１８号、同５９−７６６２２号、同５９−１
３７１２１号、同６０−１２１０２０号、同６１−３８
７１３号公報等の技術が開示されている。

さらに、「塑性と加工Ｖｏ１．１４　Ｎ［Ｌ１５４　（
１９７３４１）ｐ９０４〜９１１およびＶｏｌ、　２０
　ＮＣＬ２１８　（１９７９−３）ｐ　１９２〜１９９
、テンシリンレベラによって生じるチャタ−マークに関
する実験」によれば、ロール巻掛は途中において既にチ
ャタ−マークの山となるうねりが発生しており、またロ
ール巻掛は出口部における逆曲げの不安定現象があるた
めにチャタ−マークが発生し、あるいは強調されてくる
としている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、帯板表面に発生する凹凸状欠陥のピッチ等は必
ずしも通板速度や張力変動周期には依存せず、張力振動
やＩＩ械振動を極力抑制して矯正を行ってもやはり帯板
表面に凹凸状の欠陥（以下畳じわと称する）が残存する
ことがある。

この畳じわは、近年の如く帯板の表面品質を厳しく要求
される場合大きな問題となり、前掲各号公開公報に開示
された技術では解決し得ないものであった。

そこで、特に熱延鋼板を酸洗のまま出荷するような場合
、厳しい品質要求を満足させるためにテンシリンレベラ
を使用せずに酸洗前、あるいは酸洗後にスキンバスミル
を用いて形状矯正を行っており、通常の処理工程に対し
て余分な工程が追加され、生産工程の増大、納期の遅延
など種々な問題が生じていた。

また、板の逆曲げによる不安定現象からチャタ−マーク
が発生することが解析されているが、この場合にも畳じ
わのピッチや深さが定量的に把握されておらず、従って
テンションレベラの運転条件の設定が行えるまでには至
っていない。

本発明は、畳じわの発生過程をモデル解析し、発生する
畳じわの大きさを定量的に把握することにより、前記従
来の技術のｖＪＢを解決し、テンシダンレベラを有効に
使用することができる技術を提供することを目的とする
。

くＲ題を解決するための手段〉 本発明は、テンシジンレベラにおける畳しわの大きさの
予測方法について、帯板が矯正ロールにより一旦曲げら
れ、次いで曲げ戻されて圧縮降伏する範囲を矯正ロール
間の帯板長さに相当する長さの棒とみなすとともに、前
記曲げ戻されたときに圧縮降伏しない範囲を弾性床とみ
なし、前記棒が弾性床上で帯板長手方向に置かれた状態
で圧縮座屈を起こす現象を想定してモデル化し、かつ帯
板の板厚、降伏応力または耐力、降伏伸び、ユニット張
力、矯正ロール聞書板長さ、矯正ロール半径、インター
メツシュとを用いるモデル式から帯板に生じる畳じわの
ピッチおよびまたは深さを予測することにより、さらに
、テンションレベラの運転条件の決定方法として、前記
予測した畳じわのピッチおよびまたは深さが所定の値以
下になるように矯正ロールのインターメツシュと帯板の
ユニット張力または塑性伸び率の値を決定することによ
り、前記従来の技術の課題を解決した。

く作　用〉 第１図〜第５図により本発明の詳細な説明する。

本発明者等はテンシジンレベラにおいて帯板が曲げ矯正
を受ける際の挙動をモデル化して調査した。

第１図はテンシジンレベラの構成例を示し、帯板Ｓの上
下に２本のサポートロールＳＲ，、ＳＲｘと２本の矯正
ロールＷＲ，、ＷＲ，が帯Ｆｉ、Ｓの進行方向（矢印Ｆ
）に沿って順次配置され、帯Ｆｉｓは所要のインターメ
ツシュＩＭで両矯正ロールＷＲ，，ＷＲ，に巻付けられ
て曲げ歪を付与され、さらに図示外のプライドルロール
によりその進行速度を制御されると同時に張力がかけら
れて所定の伸び歪が付与されている。

この状態をさらに詳しく第２図に示す、すなわち第２図
において帯板Ｓは入側の矯正ロールＷＲ＋により曲げら
れ、次の矯正ロールＷＲ，との間で曲げ戻される。

この場合の条件は、帯板Ｓの曲げ加工曲率半径ρ、イン
ターメツシュＩＭ、両矯正ロールＷＲ，、ＷＲ，間の帯
板長さｌ、ｖｉ正ロール半径Ｒである。

そして帯板Ｓの表面には節状の凹凸、すなわち畳じわが
発生している。

ここで、畳じわの発生機構として矯正ロールに帯板が巻
付いている過程で、曲げ引張りの塑性変形を受けた矯正
ロールとの非接触側の帯板表面（外側表面）が、矯正ロ
ールと接触する側の表面がロールと離れた時点で曲げ戻
しく逆曲げ）を受けて圧縮変形をするために生じる塑性
不安定挙動、つまり帯板表面の座屈変形に外ならないと
仮定した。

そして、第３図に示すように模式的な解析を行った。ま
ず第２図に示すＡ部のように曲げられた帯板の外側表面
ＳＦは、引張降伏して第３図（ａ）に示す如く塑性伸び
を生じている。次にこの部分が矯正ロールを離れた時点
で曲げ戻しを受けて第３図軸）に示す如（圧縮降伏を起
こし、この降伏応力が座屈限界を紹えると第３図（Ｃ）
に示すように凹凸状の畳じわとなり、第２図のＢ部の如
く凹部が発生し、これが帯板長さｌ内でピッチＬのいく
つかの節の如き状態となる。

そこで、この座Ｉｔ１現象が生じる範囲を矯正ロール間
の帯板長さｌに相当する長さの棒と考えるとともに、そ
の厚さを圧縮降伏する範囲とみなし、その他の部分を弾
性床とみなした。

このような想定のもとで、前記棒を弾性床上にその長さ
方向が帯板の長手方向に向くように密着状態で置いたも
のとしてモデル解析を行った。

第４図（ロ）に帯板が曲げられたときの塑性歪の分布状
態を示し、引張降伏による塑性歪ε、が帯板の外側表面
に存在することがわかる。ε６は内側表面の圧縮降伏に
よる塑性歪であるが掻く小さい。

また第４図（ハ）は、帯板が曲げ戻されたときの塑性歪
の分布状態を示したものである。

図において、η×Ｌ／２の範囲が前記棒の厚さとみなし
た圧縮降伏の範囲であり、その他の部分が弾性床とみな
した範囲である。そしてＶは帯板の塑性率で、 ここで、σ、：ユニット張力 σｙ　：降伏応力 ρ　：加工曲率半径 ε、二弾性伸び量＝σ、／Ｅ Ｅ　：ヤング率 このように想定したモデルは第５図の如くなり、この圧
縮を受ける棒が座屈するときの単位幅当たりの圧縮荷重
Ｐは、 Ｐ譲σ、×η×ｔ／２　　　　　　・−・・−・・・（
２）となる。

この場合、座屈は単純圧縮の変形モードにおけるエネル
ギΔＵ、と、弾性床上での曲げ変形モードのエルルギΔ
Ｕｈおよび弾性床の変形エネルギΔＵ、の和が等しくな
ったときに発生する。

Δυ、−ΔＵｂ＋Ｕｆ　　　　　　　−・−・−・−（
３）そこで、棒の変形を次式で仮定しこれらのエネルギ
を求める。

Ｐｇ” 棒の曲げエネルギΔＵ。

ここでれは棒の長さｌにおける節の数すなわちｎｍ１ｔ
／Ｌ。

（ｉ）　　棒の圧縮エネルギΔＵ１ （３）式で示されるような変形を受けている棒の長さｌ
の縮み量Δｌは、 ｆｆ１３ ここで、■：捧の断面二次モーメント 量：棒の曲げモーメント Ｇ１ｆｔ　　弾性床の変形エネルギΔＵ。

弾性床のバネ定数をβとすると、 となるため圧縮エネルギΔＵ、は、 ΔＵ１ ＝Ｐ　・　Δ１ （３）〜■式より座屈発生時の荷重Ｐは、寞ｇＥＩ Ｐ寓 ｌ寞 （Σ１菖　ａ　、ｌ　） ・−−−−−−・−−（８） さらに、座屈を起こす臨界荷重Ｐｃｒは、ａ１〜ａｍの
うち１つが０でな（他を０としたときの値として求めら
れる。

・−・・・−・・・・−・　（９） ここでｎの値を求める。ｎがｎ−ｎからｎ−ｎ＋１に移
るときの値をβがとる場合、次式〇Ｉが成立する。

π’Ｅｌ 従ってβの値が決まればｎの値が求まる。テンションレ
ベラの場合、すでに降伏している状態で座屈すると考え
られるから、Ｅ→ＥＰ、またβ２ＥＰ　　（ＥＰ　　：
座屈時臨界ヤング率）と考えるとＯＵ）式は次のように
なる。

＝ｎ”（ｎ”＋１）”・−−−−−−・−・００π４■ η２　　ｔま ただし、！＝ ９に の００式を解くことにより、ｎすなわち畳じわのピッチ
Ｌを求めることができる。

次に００式で与えられたｎから棒のたわみ、ずなわち畳
じわの深さδを求める。

これは非弾性梁の表裏面の歪差Δεが与えられれば次式
〇２１により得ることができる。

π！　　　ｈ この場合のΔεは、 η　°− Δε＝ ρ として与えられ、従って畳じわの深さδは、η　　ｔ π鵞　　　　　ｔ　　π２　　ρ η　０− 以上のように本発明では００式から畳じわのピッチＬを
、また０り式から深さδを定量的に予測することが可能
となる。

そして、この予測した畳じわのピッチＬおよび深さδが
、テンションレベラで矯正する帯板に要求される表面品
質を満足するようにテンションレベラの運転条件を決定
する。

すなわち、前記畳しわのピッチし、深さδが所定値以下
になるように矯正ロールのインターメツシュＩＭと、帯
板のユニット張力σｉ１またはこのユニット張力σ、の
代わりに塑性伸び率ε、を得るようプライドルロールの
速度を設定して矯正することにより、表面品質の優れた
帯板を得ることができる。

〈実施例〉 以下に示す帯板について、００．０り式に示すモデル式
により発生する畳じわのピッチＬと深さδを求めた。

対　　象　　帯　　板 低炭素鋼（熱延鋼板） 板　　　　厚　　　　ｔ　＝４．５■ ヤ　ン　グ　率　Ｅ　＝２．　Ｉ　Ｘ　１０請ｋｇｆ／
ｍｊ降伏応力σｙ　＝３０ｋｇｆ／ｍｊ テンションレベラ 矯正ロール半径＝４０閣 矯正ロール間隔Ｆ、Ｐ−９０閣 その結果を第６図に示す、第６図（ａ）は上記条件で求
めた畳じわの深さδとインターメツシュＩＭとの関係で
あり、また第６図（ｂ）は同様に畳じわのピッチＬとの
関係である。そして、上記対象帯板をインターメツシュ
を変化させて矯正し、その後に実測した畳じわの深さδ
とピッチＬをプロットして示す、ただし、この場合塑性
伸び率ε、を０．５％および２．０％の２水準にして矯
正を行ったものでＯ印がε。＝０．５％の場合、×印が
ε。−２，０％の場合であるが、いずれも予測値とよく
合致していることがわかる。

さらに、上記対象帯板の品質上の要求から次のように諸
元の範囲を制限した。

（ｉｌ　　十分な形状矯正能力を有すること、このため
に塑性伸び率ε、を０．３％以上とする。

１ｉｉ１　　材料の品質を損なわないこと、このために
塑性伸び率ε、を１．１％以下に制限する。

Ｇｉ９　　十分な脱スケール能力を有すること、このた
めにｌＯ−以上のインターメツシュＩＭが必要である。

そして、この対象帯板の場合量じわの深さδは２．９ｎ
以下、そのピッチＬは２．３閣以下でなければならない
条件があった。

このような制約を受けた場合のテンシジンレベラの運転
条件を第７図に示す、第７図（ａ）は上記条件における
畳じわの深さとインターメツシュとの関係で、第７図（
ハ）は同様に畳じわピッチとインターメツシュとの関係
であるが、いずれも斜線部分が上記条件を満足する範囲
である。

この場合、畳じわ深さに関してはインターメツシュは１
３．５閣まで許容されるが、畳じわピッチに対しては１
１閣が限度となる。しかし、脱スケール能力を重視した
場合インターメツシュは少し大きくした方がよいので１
２請とし、張力を厳しく管理して塑性伸び率ε。を０．
５〜１．０％の範囲になるようにした。

このように、テンシロンレベラの運転条件を決定して熱
延鋼板の矯正を行ったところ、形状矯正効果も、脱スケ
ール状況も良好で、しかも綱板表面の品質も問題となる
ことはなかった。

従って、わざわざスキンパスミルを用いる別工程の処理
は全く不用となった。

〈発明の効果〉 本発明はこのように、帯板をテンションレベラを用いて
矯正する際に発生する畳じわのピッチや深さを定量的に
予測することができ、さらにこの予測値が所定の範囲に
入るよう、テンシ町ンレベラの運転条件を決定すること
ができるため、帯板表面の品質を高度に維持することが
可能となり、熱延綱板の脱スケールを行う場合はわざわ
ざ別のスキンパスミルによる処理工程を設けな（てもよ
く、生産コストの低減、納期の短縮等、経済上の効果は
まことに大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はテンシランレベラの構成例、第２図は矯正ロー
ラによる帯板の曲げおよび曲げ戻しの説明図、第３図は
本発明における模式解析の説明図、第４図は帯板に発生
する塑性歪分布の説明図で、（ａ）は曲げ時点、ｂ）は
曲げ戻し時点である。 第５図は本発明のモデルを示す図であり、第６図は本発
明による畳じわの大きさの予測値と実測値の比較を示す
図で、（ａ）はインターメツシュと畳じわの深さとの関
係、（ｂＪはインターメツシュと畳じわのピッチとの関
係を示す図で、第７図はテンシ５ンレベラの運転条件決
定方法の実施例で、（ａ）はインターメツシュと畳じわ
の深さとの関係、（ｂ）はインターメツシュと畳じわの
ピッチとの関係を示す図である。 インターメツシュＩＭ（Ｉｌｍ） （ｂ’） インターメツシュＩＭ（ｍ） （ａ） インターメツシュＩＭ（■） 図 （ｂ） インターメツシュＩＭ（ｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）テンションレベラにおける畳じわの大きさの予測
   方法であって、帯板が矯正ロールにより一旦曲げられ、
   次いで曲げ戻されて圧縮降伏する範囲を矯正ロール間の
   帯板長さに相当する長さの棒とみなすとともに、前記曲
   げ戻されたときに圧縮降伏しない範囲を弾性床とみなし
   、前記棒が弾性床上で帯板長手方向に置かれた状態で圧
   縮座屈を起こす現象を想定してモデル化し、かつ帯板の
   板厚、降伏応力または耐力、降伏伸び、ユニット張力、
   矯正ロール間帯板長さ、矯正ロール半径、インターメッ
   シュとを用いるモデル式から帯板に生じる畳じわのピッ
   チおよびまたは深さを予測することを特徴とするテンシ
   ョンレベラにおける畳じわの大きさの予測方法。
2. （２）テンションレベラにおける運転条件の決定方法で
   あって、帯板が矯正ロールにより一旦曲げられ、次いで
   曲げ戻されて圧縮降伏する範囲を矯正ロール間の帯板長
   さに相当する長さの棒とみなすとともに、前記曲げ戻さ
   れたときに圧縮降伏しない範囲を弾性床とみなし、前記
   棒が弾性床上で帯板長手方向に置かれた状態で圧縮座屈
   を起こす現象を想定してモデル化し、かつ帯板の板厚、
   降伏応力または耐力、降伏伸び、ユニット張力、矯正ロ
   ール間帯板長さ、矯正ロール半径、インターメッシュと
   を用いるモデル式から帯板に生じる畳じわのピッチおよ
   びまたは深さを予測し、この予測した畳じわのピッチお
   よびまたは深さが所定の値以下になるように矯正ロール
   のインターメッシュと帯板のユニット張力または塑性伸
   び率の値を決定することを特徴とするテンションレベラ
   における運転条件の決定方法。