JPH064894B2 - 鋼帯の蛇行矯正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼帯および金属帯の連続焼鈍において、鋼帯
が連続焼鈍炉の操作側、駆動側へと左右に蛇行した時
に、ロール幅中央を真直ぐに鋼帯を通過せしめるための
蛇行矯正方法に関する。

〔従来の技術〕 金属帯、特に、鋼帯においては冷間圧延後の焼きなまし
に連続焼鈍を用いることが、一般的になって来ている。
連続焼鈍炉は入出側設備と中央部に炉を持つ巨大なライ
ンで、多数のロールより構成されている。

このラインで、焼鈍中の鋼帯が操作側、駆動側（左右）
にずれる（蛇行する）と、通板の安定性がなくなるだけ
でなく、鋼帯が炉の壁に衝突して鋼帯にきずをつけた
り、ひどい場合は鋼帯が破断するという事故につなが
る。この蛇行は連続焼鈍炉へ入る鋼帯に片波の形状不良
のように、鋼帯幅方向ではっきりした左右非対象な原因
がある場合に発生するだけでなく、左右非対称な要因が
多少でも隠されていれば、狭い幅の鋼帯を通板する時
や、通板速度を高くした場合、通板張力を下げた場合、
ロールの凸クラウンを小さくした場合などには、発生し
易くなるものである。

現状の連続焼鈍ライン内のロールとして、蛇行の自己矯
正効果をもつ幅中央に膨らみをつけた凸クラウンロール
を用いているのは、周知の事実である。

これは、第２図に示すようにテーパーのあるロール２に
鋼帯１を巻きつけていくと、板がロールの太い側に登っ
ていく現象を利用したもので、ロール径の大きい側が先
に進行しようとするため、この現象が発生する。

なお、第２図において、γはテーパー角度、Ｒはロール
半径、θはロール回転角度、Δуは移動量を示す。

凸ロールの場合は、近似的に幅中央でテーパーロールを
あわせた形になっているので、両側の板端部の板が幅中
央に寄ろうとし、それが、押し合った状態で平衡状態を
保つことになる。この押し合う力、すなわち、復元力
は、ロールと板の摩擦力、すなわち、摩擦係数と張力に
よる面圧に比例すると考えられる。なんらかの原因で蛇
行すると、テーパー部分にある左右の板幅が変化する。
左右のテーパー部に乗った鋼帯の摩擦力は蛇行した側の
面積の方が大きいため、もとに戻る復元力を発生させ
る。このため、十分に大きい凸クラウンロールさえ採用
できれば連続焼鈍炉での蛇行矯正装置は不要になる。

しかし、実際には、大きい凸クラウンロールを連続焼鈍
炉に使用すると、ヒートバックルと呼ばれる絞りこみ疵
が発生するため、この凸クラウンの大きさは厳しく制限
されている。実用に供されている連続焼鈍炉では、ヒー
トバックルが発生しない限界まで、凸クラウンの大きさ
を下げており、凸クラウンロールによる強い蛇行防止効
果はあまり期待出来ない状態である。このため、鋼帯の
形状が乱れて来ると左右非対称の力が発生し、すぐに蛇
行につながる不都合を生じている。

そこで、連続焼鈍炉では、炉の入出側、もしくは、炉内
に鋼帯が中央を通るように蛇行を矯正する機構を備えて
いる。現状、実用的に用いられている蛇行矯正装置はロ
ールを左右、または、前後に傾けるロール傾動方式であ
るが、後でのべる理由により、炉内の蛇行矯正装置は、
殆ど使用できない。

ロール傾動による蛇行矯正原理はロールを傾けることに
よって、鋼帯の進行方向とロール回転軸が直角で無くな
る（鋼帯進行方向とロール表面速度方向が平行で無くな
り、角度を持つ）ため生じる糸巻き効果、つまり、鋼帯
と回転軸のなす角度が直角より小さくなった方に鋼帯が
移動しながら巻き付いて行く効果を利用している。

ロール傾動方式の蛇行矯正能力は大きいが、蛇行修正中
は鋼帯の左右の張力差が大きくなり、極端な場合、左右
のどちらかが浮きあがり、片方だけがロールに接するよ
うになったりするため、連続焼鈍炉内のように鋼帯が高
温のため軟化している所では、鋼帯にきずがはいりやす
く、実用上、高温の炉内では使用できない。

一方、連続焼鈍でつくる材質、寸法が多様化するにつれ
て、軟質化、薄物化、広幅化の要求が進んでいる。この
ような材料を焼鈍するには、高温の炉内で発生するヒー
トバックルと呼ばれる鋼帯のきず防止の観点から、凸の
ロールクラウンの低下、低い通板張力などが要求され、
益々蛇行し易い方向になってきており、今迄以上に、高
温の炉内でも使用できる蛇行防止策が必要となってい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、連続焼鈍炉において鋼帯の蛇行矯正装置能力
が高く、且つ高温の軟らかい鋼帯に適用しても、疵が発
生させない方法で蛇行を矯正しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、連続焼鈍炉において、ハースロールに隣接し
てガスを吹き出すノズルを鋼帯の幅方向両端に具備せし
め、少くとも鋼帯がロール端に寄った側のノズルから、
他方の端部のノズルよりもガスの吹き込み量を多くする
ように鋼帯とロールの接触部分へガスを吹き込み、鋼帯
の蛇行を矯正することを特徴とする鋼帯の蛇行矯正方法
を要旨とするものである。

本発明では、ロール傾動による蛇行修正機能と異なり、
ロール自体は平行のままとし、ガスをロールと鋼帯の間
に幅方向で分布を持たせて吹き込む（鋼帯の片側のみに
ガスを吹き込むか、両側に吹き込む時は、左右でガスを
吹き込み量を変える）ことにより、ロールと鋼帯の接触
状態を幅方向で左右非対称にすることで、蛇行を矯正す
るものである。

ロールと鋼帯の間に吹き込まれたガスは、鋼帯端や、吹
き込み部分から大部分が逃げるとともに、一部のガスは
鋼帯ロールの間から、ロール出側へと逃げると考えられ
るが、ガスの吹き込みが左右で非対称のため、鋼帯を幅
方向に動かす力が発生する。

まず、鋼帯端から逃げるガスの反作用により、ガスを吹
き込み側から、吹き込みの無い方へ鋼帯を押す力が発生
する。

次ぎに、ガス吹き込み圧によって、鋼帯が少し持ち上が
るため、吹き込み側の張力が大きくなり、左右の張力差
が発生し、これが、鋼帯に回転モーメントを与える。吹
き込み圧で鋼帯が持ち上がれば、ロールと鋼帯が接触を
開始する位置は左右で変わる効果もある。

薄い空気膜がロールと鋼帯の間にできれば、鋼帯とロー
ルの摩擦係数が減少する可能性があり、凸クラウンロー
ルでは自己蛇行矯正効果から、幅方向での張力分布が一
様の場合は、ガスを吹き込んだ方に鋼帯を動かす力が働
く可能性がある。

これら以外の力もあると考えられるが、理論的には、ど
の力が大きく、左右のどの方向に鋼帯がどれぐらいの早
さで動くのか、予測するのは難しい。しかし、蛇行矯正
装置としては、左右の非対称を利用し、再現性があって
首尾一貫して鋼帯を幅方向で移動することさえ分かれば
十分である。そこで、実施例に示した実験装置で、本発
明の蛇行矯正能力を調査した。

結果は、蛇行矯正個所のロール駆動の有無、ロールが凸
クラウンか、フラットか、吹き込むガス圧が大か小かに
よらず、いつも、ガスを吹き込んだのと反対側へ移動す
ることが確かめられた。

すなわち、鋼帯幅方向にガスの引き込み装置を備え、鋼
帯が蛇行して中心線から外れた場合、鋼帯がロール端に
寄った側より、ガスを鋼帯とロールの接触部分に吹き込
むことで、蛇行を矯正し鋼帯を幅中心に保つことが出来
る。

このガス温度は、蛇行矯正を炉外で行う場合、および、
鋼帯が冷えて良い所では、室温でよいが、高温の炉内で
は、鋼帯の温度分布を乱さないようにする必要がある。
また、炉内の鋼帯の蛇行を矯正する際は酸化しないガス
組成、例えば雰囲気ガス（窒素ガス，水素ガス等）にす
るのも当然必要なことであるが酸化を考慮しないところ
では空気、燃焼排ガス等のガスを用いてもよい。又ガス
を吹き込むノズルは複数個もうけるものであるがスリッ
ト状にしたノズル等であれば１個だけでもよい。

ガスの量は一定でもよいが、蛇行をはやく矯正するに
は、ガス量を増やせばよい。

〔発明の実施例〕

厚さ0.6mmで板幅１４００mmの加工用の軟質鋼帯の連続
焼鈍において、ハースロール径８００mm、ロール胴長さ
２０００mmからなる連続焼鈍設備において、均熱帯での
蛇行矯正を本発明による方法で実施した。（第１図） 均熱帯のハースロール６は、幅の中央部の６００mm幅が
円筒ロールで、そこから、左右のロール胴端まで７００
mmの間で直径で0.5mm径小さくなるテーパーロールとし
たいわゆる凸クラウンロールである。ロールはすべて駆
動しており、通板速度は１２０ｍ／minである。

実験は、炉内の鋼帯端位置が観測できる工業用テレビ
（ＩＴＶ）９にて、蛇行を検出し、その蛇行検出に基づ
いて、雰囲気ガス８を吹き込むことにした。雰囲気ガス
８は、該当個所の炉内ガスをそのまま使用し、温度低下
によって、鋼帯の温度分布を乱さないよう考慮した。

雰囲気ガスのノズル７は、１５００mmの鋼帯幅で、両側
５００mmの端の部分だけに設置した。ガスノズル７は１
０mmの間隔を置いて複数個設け、３mmの穴をあけ、ガス
圧を0.1〜1.5気圧の範囲で変更して、ガスの流量を変更
できるようにした。

実験１（第３図）は、ＩＴＶによる蛇行量と鋼帯の進行
量との関係を示すもので、鋼帯の蛇行が駆動側に４０mm
発生した所（第３図のＡ点）で、蛇行した方の駆動側か
ら雰囲気ガスを各ノズルあたり、４０／min流した結
果、蛇行が矯正され、元の中心線に戻っている結果が得
られた。また、第３図のＢ点の所で、ガス流量をノズル
あたり、６０／minにした所、蛇行矯正がききすぎ
て、今度は、操作側に大きく蛇行した。第３図のＣ点
で、雰囲気ガスの吹き込みを止めた所、この実験を開始
したときの蛇行程度と同じ速度で、駆動側への蛇行が始
まった。

実験２（第４図）は、蛇行していない状態で、第４図の
Ａ点より、操業側のガス圧力を1.5気圧として雰囲気ガ
スを流した結果で、駆動側への鋼帯の移動が測定され
た。

この実施例に示すように、確かに、本発明の方法で蛇行
が自由に制御できることが示された。

本実施例では、蛇行をＩＴＶ検出して、人手で雰囲気ガ
スの吹き込みを変更したが、これを自動検出、自動制御
にするのは、容易なことである。

本実施例は蛇行修正機能を、鋼帯の温度７５０℃で実施
したが、疵の発生、ヒートバックルの発生もなく、自由
に鋼帯を左右に動かすことが出来た。従来のロール傾動
方式の７５０℃での蛇行矯正は、疵が鋼帯にはいるた
め、炉入側での蛇行矯正のみが可能で、本発明のように
直接炉内での蛇行矯正は不可能であった。

〔発明の効果〕

（１）連続焼鈍炉内の高温の状態で、自由に蛇行を制御
できるため、炉内ロールに蛇行は発生し易いが、ヒート
バックル発生の恐れの少ないフラットロール、および、
クラウンの小さいロールを用いることができる。このた
め、連続焼鈍ラインの製造可能範囲を、薄物、広幅、か
つ、軟質側へ拡大できる。

（２）本発明による蛇行矯正は、鋼帯とロールの接触部
分へガスを吹き込む方法のため、鋼帯にきずを付ける可
能性が低く、従来のロール傾動方式では、問題の多かっ
た高温での蛇行矯正が可能になった。

（３）ロールの近くに置くものはガスノズルだけであ
り、雰囲気ガスを流すポンプ以外に、動く部分がないの
で、高温の炉内での信頼性が高い。

（４）ガスの吹き込み開閉で制御するので、応答性が早
い。

（５）本発明は蛇行修正が必要な時だけ、ガスを使えば
よいので、ロールきずとかヒートバックル防止を狙って
ガスで鋼帯を前面的に支える機構の通板方法にくらべれ
ば、ランニングコスト上、非常に有利である。また、蛇
行修正機構は全部のロールに必要なわけでなく、設備費
が少なくてすむ利点を持つ。

（６）本発明による蛇行矯正は、連続焼鈍炉に限らず、
通常の鋼帯を扱う設備に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の説明図、第２図はテーパーロ
ールによる鋼帯の求心作用を求めた実験で、鋼帯とロー
ルが滑らないようにした時の、ロールの回転と鋼帯がロ
ールの太い側に移動する関係を示す図、第３図および第
４図は、蛇行の矯正の実験結果を示す図で、横軸は鋼帯
の移動距離、縦軸は鋼帯の蛇行量をそれぞれ示す。 図中の記号は、 １：鋼帯 ２：テーパーロール、半径：Ｒ（mm） ６：ハースロール ７：蛇行修正用ノズル ８：雰囲気ガス（炉内温度と同等にする）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続焼鈍炉において、ハースロールに隣接
   してガスを吹き出すノズルを鋼帯の幅方向両端に具備せ
   しめ、少くとも鋼帯がロール端に寄った側のノズルか
   ら、他方の端部のノズルよりもガスの吹き込み量を多く
   するように鋼帯とロールの接触部分へガスを吹き込み、
   鋼帯の蛇行を矯正することを特徴とする鋼帯の蛇行矯正
   方法。