JPH068463B2 - ストリツプの熱処理方法 - Google Patents

ストリツプの熱処理方法

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JPH068463B2
JPH068463B2 JP61001305A JP130586A JPH068463B2 JP H068463 B2 JPH068463 B2 JP H068463B2 JP 61001305 A JP61001305 A JP 61001305A JP 130586 A JP130586 A JP 130586A JP H068463 B2 JPH068463 B2 JP H068463B2
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祐弘 飯田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Kawasaki Steel Corp
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/562—Details
    • C21D9/563—Rolls; Drums; Roll arrangements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は連続焼鈍設備におけるストリップの熱処理方法
に関する。
<従来の技術> 連続焼鈍設備における冷却ロールのよるストリップの冷
却方法として種々提案されているが、その1例として、
特開昭58-96824号公報にはロール径がある関係を満たす
冷却ロールにてストリップを冷却する方法が開示されて
いる。この発明は、ストリップの冷却ロールに関し、そ
のロール径をロール1本で冷却するストリップの温度降
下量に基づいて決定したものである。即ち、ロール1本
での冷却量が20℃以下の場合、冷却効率が悪く、冷却ロ
ールの本数が増大することから実機適用が難しくなると
している。またロール1本での冷却量が150℃以上の場
合には、ストリップに冷却ムラが生じ易く、良好なスト
リップとなし難いとしている。
これらの認識に立ち、特開昭58-96824においては伝熱モ
デルを作成し、下式(1)(2)に示すストップ放熱量Qsと
ストリップロール間伝熱量Qrを等値をした上で式(3)
に代入し、ロール外径D、熱通過量K、板厚t及びライ
ン速度Lsの関係を式(4)のように規定している。
Qs=WltγCpΔTs…(1) Qr=AsKΔTmt/3600…(2) 20<ΔTs<150(℃)…(3) <発明が解決しようとする問題点> 本発明者らは先願発明者と同様にロールによりストリッ
プを加熱ないし冷却する方法について、数百回に及ぶ実
験を繰り返したところ、特願昭58-96824号に開示される
条件ではまだ不十分であることが判った。例えば、冷却
後ストリップに温度むらを生ずるもの、あるいは冷却中
にストリップが著しく変形して座屈し、しわ状の歪、い
わゆるクーリングバックルを生ずるものがあった。
本発明者らは、これらの原因について、数百に及ぶロー
ルによる加熱,冷却の実験データを詳細に解析した結
果、ロールとストリップの接触状体がストリップ冷却
(あるいは加熱)後の温度むらに大きく影響を及ぼすこ
と、ロール自体の自重,流通されている熱媒の重量,ス
トリップテンション等によるたわみ及び高温のストリッ
プに接触することによるロールの熱歪に大きく支配され
ていることが判明した。
本発明はロールシェルの強度上の制約及びロールシェル
の熱歪上の制約の2つの要件を考慮することにより、ス
トリップの加熱、冷却むら及びこれらに起因するストリ
ップの変形を防止することのできるストリップの熱処理
方法を提供することを目的とする。
<問題点を解決するための手段> 斯かる目的を達成するための本発明の構成は内部に熱媒
を流通せしめた加熱あるいは冷却ロールにストリップを
接触させて加熱あるいは冷却する方法において、次式の
関係をすべて満たすロール外径D,ロールシェル厚δR
のロールを使用することを特徴とする連続焼鈍設備にお
けるストリップの熱処理方法。
σy/10.5>σ=16D(G1l1+G2l2+G3W) ・L/{π(D4−▲D4 i▼)} δR=(D−Di)/2 <作 用> 第1図に示されるように、ロール1の内部には熱媒2が
流通し、その外周面にはストリップ3が巻き掛けられる
ので、ロール1にはロール自重2G1l1,熱媒重量2
G2l2及びストリップテンション2G3Wが作用す
る。ロール1はその両端を軸受4により支えられている
ので、単純はりとみなすことができる。そこで、ロール
自重2G1l1,熱媒重量2G2l2,及びストリップ
テンション2G3Wが、軸受4間におけるオール1に均
一に分布するとして、ロール1に生ずる最大曲げ応力σ
は下式(5)のように求められる。
σ=16D(G1l1+G2l2+G3W)L/{π(D4
−▲D4 i▼)}……(5) 式(5)で求められる最大曲げ応力σがロールシェルの降
伏応力σyより小さければ、上述した3つの外力により
ロール1が破損しないわけであるが、これだけでは不十
分である。外力によりロール1が大きくたわんでしまう
と、ロール1とストリップ2の接触状態が悪くなり、ス
トリップ2に温度むらを生ずることとなるからである。
そこで、実験データを解析したところ、ロール1とスト
リップ2とが沿って良く接触するには、下式(6)に示す
ように最大曲げ応力σがロールシェルの降伏応力σyの
10.5分の1より小さくする必要があることが判った。
尚、10.5は実験定数である。
σy/10.5>σ ……(6) また、式(5)(6)によりロール外径D,ロール内径Diが
求められるので、ロールシェル厚δRは下式(7)に従っ
て求められる。
δR=(D−Di)/2 ……(7) 次に、第2図を参照してロールシェルの熱歪上の制約に
ついて説明する。第2図(a)に示されるように、ストリ
ップ3を冷却する場合、ストリップ3に接触する部分1a
のロールシェル温度Tδ ( δ )は下式(8)に示すように、
冷媒2の温度TRより高く、ストリップ3の温度Tsよ
り低い。
Ts>Tδ ( δ )>TR ……(8) 一方、ストリップ3が接触していない部分1bのロールシ
ェル温度Tδ’はロール外面がほぼ断熱状態に近いた
め、冷媒3の温度TRにほぼ等しい。
Tδ’≒TR ……(9) この結果、ストリップ3が接触する部分1bのロールシェ
ルが膨張し、ストリップが接触していない部分1bとの間
で引き合いが起こり、第2図(b)に示すようにロール1
の外表面に波形の凹凸が生ずる。このため、ストリップ
3にロール1と接触する部分としない部分が生じ、冷却
むらが発生することとなる。簡易的に表現すれば、冷却
熱流により生ずるロールシェルの温度の算術的平均温度
を代表温度とすれば下式がなり立つ。
但し、qはストリップ熱媒間の熱流束(kcal/m2h)、 λRはロールシェルの熱伝導率(kcal/mh℃)、 ΔDはストリップ冷却部とストリップが接触していない
部分のロール径差(m)である。
本発明者らの行った実験結果によれば、ストリップ幅1.
8mまでの範囲で、下式(12)が満たされなければ、最終
製品品質に悪影響を及ぼす冷却むら、ストリップの変形
が発生することが確認されている。
ΔD<3×10-3(m)……(12) そこで式(12)に式(11),(10)を代入すると次の様にな
る。
これをDについて解く。
<実 施 例> φ750,φ1500mmのロールを用い、シェル厚を変えて、
0.5t〜1.0tのストリップをライン速度200〜400mpm,ロ
ール接触角20〜120゜で実験した結果を第2図に示す。ス
トリップは700〜550℃でロールと接触を開始し、650〜2
50℃でロールから離れている。第2図に示すよう、本発
明の条件を満たさない範囲では、ストリップは平滑にな
り得ず、エッジ部のひえ残り、クーリングバックルを生
じている。
尚、本発明では、ロールシェルの強度上の制約に基づ
き、ロールの自重、熱媒の重量及びストリップテンショ
ンを考慮するものであるが、ロールシェル厚δRがロー
ル内外径Di,Dに比べて十分小さい場合には、次の様
に近似することができる。
σy/10.5>16D(G1l1+G2l2+G3W)・L/
{π(D4−▲D4 i▼)} ……(8) ここで式(7)より ▲D4 i▼=(D−2δR)4 =D4+16D2▲δ2 R▼+16▲δ4 R▼+8D2▲δ2 R▼−
8D3δR-24D▲δ3 R▼ =D−8D3δR+24D2▲δ2 R▼-24D▲δ3 R▼+16▲
δ4 R▼ ≒D4−8D3δR(∵▲δ2 R▼,δ3 R▼,δ4 R▼の項
を無視した)…(9) (9)式を(8)式にして σy/10.5>16D(G1l1+G2l2+G3W)・L/
8D3δRπ このように式(8)を式(9)のように近似することにより、
容易に本発明を実施することができる。
<発明の効果> 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明
のストリップの熱処理方法は、ロールシェルの強度上の
制約及びロールシェルの熱歪上の制約の2つの要件を考
慮したロールを使用してストリップを加熱ないし冷却す
るので、実操業条件に近い状態でストリップの加熱、冷
却むらあるいはこれに起因するストリップの変形を防止
することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図はロールシェルに加わる外力とその分布を示す説
明図、第2図(a)はロールシェルの温度分布を示す説明
図、第2図(b)はロール外表面の熱変形を示す説明図、
第3図は本発明者らの行った実験の結果を示すグラフで
ある。 図 面 中、 1はロール、 2は熱媒、 3はストリップ、 4は軸受である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部に熱媒を流通せしめた加熱あるいは冷
    却ロールにストリップを接触させて加熱あるいは冷却す
    る方法において、次式の関係をすべて満たすロール外径
    D,ロールシェル厚δRのロールを使用することを特徴
    とする連続焼鈍設備におけるストリップの熱処理方法。 但し、D はロール外径(m)、 Diはロール内径(m)、 G1はロールバレル単位長の重量(kg/m)、 G2はロールバレル単位長の熱媒重量(kg/m)、 G3はストリップ単位幅当りの張力(kg/m)、 K はストリップ熱媒間の熱通過率(kcal/m2h℃)、 Lはロールベアリング間の2分の1の距離(m)、 l1はロールバレル長の2分の1の距離(m)、 l2はロール内燃媒充填部バレル方向長の2分の1の距
    離(m) tはストリップ厚さ(m)、 Tsiはロールに接触直前のストリップ温度(℃)、 Tsoはロールと熱交換した後ロールから離脱直後のスト
    リップ温度(℃)、 TRは熱媒温度(℃)、 λRはロールシェルの熱伝導率(kcal/mh℃)、 W はストリップ幅(m)、 αiは熱媒とロール内面の間の熱伝達率(kcal/m2h)、 βはロールシェルの線膨張率(1/℃)、 δRはロールシェル厚さ(m)、 πは円周率、 σはロールに発生する応力(kg/m2)、 σyはロールシェルの降伏応力(kg/m2)である。
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