JPH081241A

JPH081241A - 金属帯の矯正装置

Info

Publication number: JPH081241A
Application number: JP13606094A
Authority: JP
Inventors: Mitsutoshi Uchida; 光俊内田; Yoshiyuki Kaseda; 良之綛田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1996-01-09
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JP2861812B2

Abstract

(57)【要約】【目的】表面疵を発生させない矯正装置の提供。【構成】レベラ(2) の上流側に、金属帯(S) がロール
の外周に屈曲して接触する通電ロール(1-1) が配置され
た金属帯の矯正装置。上記に記載の１つの通電ロール(1-1) と、レベラの
ワークロールよりも直径が大きく通電ロールとなるバッ
クアップロール(10)がワークロールに配置された金属帯
の矯正装置。上記の矯正装置の上流側の通電ロールの前段、およびレ
ベラの後段に金属帯の形状測定器(9) と、金属帯の速度
計(12)を配置し、この形状測定器の出力、または／およ
び速度計の出力に応じた電流を出力する電流制御装置を
備える方が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属帯を矯正する装
置に関し、特に金属帯を直接通電加熱してレベラによっ
て矯正を行うための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレベラで金属帯の形状矯正を行う
ためには、金属帯に作用させる張力を大きくしたり、ロ
ール押し込み量を大きくする必要がある。しかし、大き
な張力、大きなロール押し込み量等を付与した場合、ロ
ールの撓みによって金属帯に新たな形状不良を発生させ
たり、幅方向に不均一な残留応力を発生させる場合があ
った。ロールの撓みを防止するには、レベラを大型化す
ることが必要になり、広い設備スペースを必要とするば
かりでなく、設備コストや操業コストが増大する。

【０００３】レベラの矯正効果を高める手段として、金
属帯の温度を高め、その変形抵抗を低くして矯正する方
法がある。例えば、「塑性と加工」第29巻第 333号、p.
1010〜1015には「厚板用新方式レベラの開発」と題する
論文が報告されており、鋼板の温度と矯正効果の関係が
紹介されている。この報文には鋼板に付与する張力が小
さくとも、鋼板の温度を高めるほど鋼板の伸びが増大す
ることが示され、鋼板温度が高いほど矯正能力が高くな
ることが示唆されている。

【０００４】しかし、大気中で金属帯の温度を高くする
とテンパーカラーが発生し、品質を低下させ好ましくな
い。この場合、矯正に必要な金属帯の最高加熱温度は、
テンパーカラーが発生する限界温度によって制約され、
大気中では通常 250〜300 ℃である。しかし、この温度
で矯正するには加熱炉をレベラの直近に設置する必要が
あるが、加熱炉では大型の設備が必要になるうえ、熱慣
性が大きいため、インラインでの温度制御の応答が悪
く、スペース的にも設置は難しい。炉をレベラから遠い
位置に設置した場合には、金属帯を最高温度まで加熱し
ても、炉から出してレベラのワークロールに達するまで
に温度が下がり、加熱による矯正効果を充分に発揮させ
ることができない。逆に、レベラでの目標温度を得るた
めに目標温度よりも高く加熱すると、金属帯にテンパー
カラーが発生する。

【０００５】一方、誘導加熱装置はレベラの直近に設置
することが可能であるが、装置が複雑で高価である上に
加熱の効率が悪く、しかも、板幅方向に均一に加熱する
ことが困難である。

【０００６】この問題点を解消する方法として、金属帯
に直接通電して加熱する方法が有効である。例えば、特
開平５−15927 号公報には、レベラのワークロールやレ
ベラ外のピンチロールを通電ロールとして、鋼板を通電
加熱してレベリングを行う方法と、それを実施する装置
が開示されている。また、ソ連発明者証361205号には、
レベラのワークロールを電極として、上下のロール間で
長尺材を通電加熱して矯正する方法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平５−15927 号公
報に開示されたようにピンチロールを電極とする場合、
金属帯はピンチロールと線接触するので、接触面積が小
さく、大電流を流したとき、ピンチロールと金属帯の間
でスパークが発生することがあり、金属帯を傷つける。
これを防止するためピンチ力（押圧力）を高めると、金
属帯は後段ピンチロールの直近で最高温度になるため圧
延されてしまい、板厚が変動する。また、通電ロールと
なるピンチロールのロールも加熱されるため、長時間の
使用ではロールの温度が上昇し、金属帯と焼き付きを発
生させたり、熱膨張によるサーマルクラウンによって変
形し、金属帯との間に部分的に隙間ができスパークを発
生させ、金属帯を傷つける、という問題がある。

【０００８】ソ連発明者証361205号に開示されたように
レベラのワークロールを通電ロールとする場合、通常、
ワークロールの直径は30mm程度と小さく、ロールの電気
抵抗が大きくなって、ロールの端から電流を流したので
は主に金属帯の端部を流れるため、金属帯を幅方向に均
一に加熱することができない。

【０００９】本発明の目的は、直接通電加熱で矯正する
とき、金属帯と通電ロールとの間にスパークを発生させ
ることなく、金属帯を幅方向に均一に加熱することがで
きる矯正装置を提供するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、直接通電
加熱で矯正するとき、金属帯と通電ロールとの間にスパ
ークを発生させることなく、金属帯の加熱温度を均一に
するには、金属帯と通電ロールとの接触面積を大きくす
ること、通電ロールを変形させないことが必要であると
の認識にたち、本発明を完成するに至った。

【００１１】本発明の要旨は、図１または図２に示す下
記のおよびの矯正装置にある。

【００１２】レベラ(2) の上流側に、金属帯(S) がロ
ールの外周に屈曲して接触する通電ロール(1-1) が配置
されている金属帯の矯正装置。（図１参照）上記に記載の１つの通電ロール(1-1) と、レベラ
(2) のワークロール(2-1)よりも直径が大きいロールで
あって、通電ロールとレベラのバックアップロールを兼
ねるロール(10)が配置されている金属帯の矯正装置。
（図２参照）上記の矯正装置は、上流側の通電ロールの前段とレベラ
の後段に金属帯の形状測定器(9) と、金属帯の速度計(1
2)とが配置され、この形状測定器の出力、または／およ
び通板速度に応じた電流を出力する電流制御装置(11)を
備える方が好ましい。

【００１３】

【作用】

Ｉ．通電加熱による矯正の効果について：レベラで矯正
する場合、金属帯に与えるべき必要塑性伸び量は、金属
帯の降伏強さ（ 0.2％耐力）に依存するが、通常 0.2〜
0.5 ％である。

【００１４】図７はステンレス鋼(SUS304)の 0.2％耐力
と温度との関係を示す図であり、同図に示すように加熱
矯正中には、温度上昇に伴い金属帯の 0.2％耐力が低下
する。従って、常温では大きな張力を必要とする矯正と
同等な効果を、加熱することにより小さな張力のもとで
得られる。また、形状矯正される材料の材質などが異な
った場合でも、加熱温度を変えるのみで、ロール押し込
み量、入出側張力、圧下力などを変えることなく、塑性
伸びを変化させることができ、効率的な矯正を行うこと
もできる。

【００１５】通電ロール間の金属帯には、流れる電流の
二乗と金属帯の電気抵抗に比例するジュール熱が発生す
る。このジュール熱によって金属帯は急速に加熱される
が、供給する電流量を調整することで金属帯の温度を自
由に変え、かつ正確に温度制御ができるので、金属帯の
厚さ、形状不良、通板速度および材質等に応じ最適な温
度で矯正することができる。

【００１６】従って、軽度の形状矯正のときには通電加
熱を行わず、著しい形状不良箇所や溶接などの接合部で
は通電加熱によって瞬間的に温度を上げて、連続的に矯
正することもできる。

【００１７】テンパーカラーの発生を防止するために、
最高加熱温度が制限されるような場合でも、レベラの１
段目のワークロールを通電ロールとすることにより、最
高加熱温度ぎりぎりでの矯正が可能である。

【００１８】II．通電ロールについて：本発明の矯正装
置の通電ロールは、金属帯と面接触して電気的に接続す
るように構成されたもので、通電ロールの前後に押さえ
ロールを配置する構造、ブライドルロール形式またはレ
ベラのワークロールを通電ロールとするものである。

【００１９】図５は、通電ロールが金属帯と電気的に面
接触する状態を示す図であり、通電ロール１-1の直径、
通電ロールと押さえロール１-2との間隔（ロールピッ
チ）、押さえロールの押し込み量および張力によって接
触弧長が定まる。ここで電気的に「面接触する」とは、
通電した際にスパークが発生しない程度に面接触するこ
とを意味し、例えば後述する図６に示すように、全投入
電流を前記接触弧長に対応する接触面積で除した値（給
電電流密度）が 300Ａ／mm²以下となる面積で接触する
ことをいう。

【００２０】レベラのワークロールを、後述する図３に
示すように通電ロールとすることもできる。しかし、大
容量の装置の場合には図２に示すように、ワークロール
よりも直径の大きいロールであって、通電ロールとレベ
ラのバックアップロールを兼ねるロールを配置して、こ
のロールを介して電流を流すこともできる。

【００２１】III ．矯正装置について：直接通電加熱を
用いた本発明の矯正装置には、例えば、次に示すような
態様の装置がある。

【００２２】１．押さえロールを持った通電ロールを有
する矯正装置：図１は、レベラの前段に一対の押さえロ
ールを持った通電ロールを配置した矯正ラインを示す図
であり、１-1は押さえロール１-2を持った通電ロール、
２はレベラ、３は電源、５はペイオフリール、６はテン
ションリール、７は張力計、８は温度計、９は形状測定
器、12は速度計、Ｓは金属帯である。

【００２３】金属帯Ｓは、通電ロール１-1の前に設けら
れた押さえロール１-2によって屈曲させられ、通電ロー
ルと面接触させられる。2 つの通電ロールの間は加熱温
度を高めるために大きくし、後段の通電ロールとレベラ
の１段ワークロールとの間は、温度低下を防ぐため可能
なかぎり近接させる方が好ましい。

【００２４】この加熱装置によれば、金属帯は押さえロ
ールによって通電ロールに屈曲して接触させられ、面接
触することになるので通電時にスパークの発生を防止す
ることができる。また、既存のレベラ設備の前段に付加
するだけで矯正能力を上げることができる。

【００２５】２．押さえロールを持った通電ロールと、
レベラのワークロールのバックアップロールと通電ロー
ルを兼ねたロールを有する矯正装置：図２は、押さえロ
ールを持った通電ロールと、レベラのワークロールのバ
ックアップロールと通電ロールを兼ねたロールを有する
加熱装置を備えた矯正ラインを示す図である。１-1は押
さえロール１-2を持った通電ロール、２-1はたとえば直
径30mmのレベラのワークロール、10はワークロール２-1
を回転支持しながら通電するバックアップロール（たと
えば直径80mm）、９は金属帯の形状測定器、11は電流制
御装置である。

【００２６】レベラのワークロールを、後述する図３に
示すように通電ロールとすることもできる。この場合
は、ワークロールの直径が小さいので、ロール両端から
電気を流したのでは、電流密度にむらが生じ、金属帯を
幅方向に均一に昇温することができないこともある。そ
こで図２に示すように、ワークロール２-1よりも直径の
大きいロールであって、通電ロールとレベラのバックア
ップロールを兼ねたロール10を配置して、このロールを
介して電流を流すことによって、均一に金属帯を昇温さ
せることができる。

【００２７】図２ではレベラの１段目ワークロールを通
電ロール兼バックアップロールで支えることとしたが、
２段目以降のワークロールを支えてもよい。

【００２８】３．通電ロールとなるブライドルロール
と、レベラ内に通電ロールとなるワークロールを配置し
た矯正装置：図３は、レベラの前段に通電ロールとなる
ブライドルロールと、レベラ内に通電ロールとなるワー
クロールを配置した矯正装置を示す図である。４はブラ
イドルロールである。同図に示すようにブライドルロー
ル４を通電ロールとしたので、金属帯との接触面積が押
さえロールを有する通電ロールよりも大きくなり、安定
した通電加熱が可能となる。

【００２９】図３ではレベラの１段目のワークロールを
通電ロールとしたが、２段目以降のロールを通電ロール
としてもよい。

【００３０】４．通電ロールとなるブライドルロール
と、押さえロールを持った通電ロールを配置した矯正装
置：図４は、レベラの前段に通電ロールとなるブライド
ルロールと、押さえロールを持った通電ロールを配置し
た矯正装置を示す図である。これは絶縁などに問題があ
り、レベラのワークロールを通電ロールとして使用でき
ない場合、レベラの前段に通電ロールとなるブライドル
ロール４と押さえロール１-2を有する通電ロール１-1を
設けることで通電するようにしたものである。

【００３１】

【実施例】本発明を実施例により更に詳しく説明する。
なお、本発明の評価は、スパークが発生しないこと、均
一加熱ができること、形状矯正ができることについて行
った。

【００３２】図８は、矯正される前の金属帯の形状不良
を誇張して示した図であり、矯正の効果を確認する指標
として耳波の山高さＨを測定した。

【００３３】〔実施例１〕前述の図１に示す矯正ライン
で、ステンレス鋼板を用い、図５に示す金属帯（鋼板）
の板厚、通電ロールの直径、ロールピッチおよび押さえ
ロールの押し込み量を、表１に示すように変化させ、矯
正試験を行った。なお、投入電流を１kAから6.5kA まで
階段的に変え、通電間隔（通電ロールの中心間距離）を
500mmとし、通板速度１m/s で走行させた。

【００３４】

【表１】

【００３５】レベラ２は、非駆動方式であり、直径が30
mm、バレル長さが 300mmのワークロール２-1を、20mmの
間隔で５本平行に並べたものである。レベラでのロール
押し込み量を１mm、入側張力を６kgf/mm² とした。

【００３６】通電ロールは、直径が30mmと100mm の２種
類、バレル長さが 400mmであり、押さえロールは、直径
を 200mm、バレル長さを 400mmとした。

【００３７】被矯正材は、板厚が0.45mmと1.00mm、板幅
が 100mmのステンレス鋼(SUS 304)コイルであり、矯正
前の形状は図８に示す耳波の山高さＨの平均値が５mmの
ものを使用した。

【００３８】図６は、上記の試験によって得られたスパ
ークの発生に及ぼす通電電流密度と投入電流との関係を
示す図である。材料温度が 300℃になったとき、スパー
クの発生の有無を観察し、スパークが発生しなかったも
のを○、スパークが発生したものを●として図６に示し
た。同図から明らかなように、いずれも通電電流密度を
300Ａ／mm²以下とするとスパークの発生がなく、安定
した通電が行われている。

【００３９】表１に示す試験No.5の条件で、レベラ入側
の鋼板温度を室温、 100℃、 200℃および 300℃に保持
して矯正した場合の結果を表２に示す。矯正温度が高い
ほど矯正後の耳波の山高さは小さくなり、矯正能力が高
くなっている。

【００４０】

【表２】

【００４１】〔実施例２〕前述の図２に示すような矯正
ライン（通電間隔 500mm）を用い、レベラ２の１段目ワ
ークロール２-1の通電ロール兼バックアップロール10を
解放して、ワークロール２-1に直接通電できるようにし
て、実施例１表１のNo.5で示す通電ロールを用い、４kA
の電流で通電加熱した。

【００４２】１段目ワークロール上の金属帯は、２段目
ワークロールによって押し込まれているので、ワークロ
ールに屈曲して接触し、面接触することになるので、実
施例１と同様な効果が得られる。しかし、金属帯の中央
部を 300℃に加熱したとき、サーマルクラウンにより、
スパークが発生した。

【００４３】図９は、上記の通電加熱中に得られた金属
帯の温度分布を示す図である。同図に「ワークロールの
みで通電」として示すように、金属帯の両端の温度は中
央部に比べて約70℃高くなっている。

【００４４】これを図２に示すように、通電ロール兼バ
ックアップロール10（直径80mm）を介してワークロール
２-1（直径30mm）にて通電して（通電間隔 500mm）矯正
を行った。その結果、スパークの発生はなく、図９に
「バックアップロールを介してワークロールで通電」と
して示すように、金属帯の両端と中央部との温度差も僅
少であった。

【００４５】〔実施例３〕上記図２に示す矯正ライン
（具体的な構造は、実施例２と同じ）を用い、予め耳波
山高さを３段階に変化させたステンレス鋼板（ SUS 30
4、板厚１mm、板幅 150mm、長さ25ｍ）を１m/s で走行
させた。形状測定器９で得られた耳波の山高さと、温度
計８の出力を電流制御装置11に入力して、耳波の山高さ
に応じて電流を制御しながら矯正を行った。

【００４６】図10は、上記の試験で得た矯正前後の耳波
の山高さと矯正中の投入電流の変化を示す図である。形
状測定器および温度計の出力によって投入電流を(a) の
ように制御すると、金属帯は「投入電流を(a) のように
制御した場合の矯正後の耳波山高さ」として示される曲
線のように、効果的に形状矯正されていることがわか
る。

【００４７】比較として投入電流を 5.0kAに一定とした
場合についても試験を行い、結果を図10に示した。投入
電流を一定にしたのでは、「投入電流を 5.0kAに制御し
た場合の矯正後の耳波山高さ」として示される曲線のよ
うに、矯正前の耳波高さのレベルを下げることのみに止
まり、完全な平坦修正が期待できない。

【００４８】また、レベラは検査ラインの前段に設けら
れることが多く、通板速度が変動することが多いので、
通板速度を変動させた試験を行った。

【００４９】図11は、矯正中に通板速度を変化させた場
合の投入電流と金属帯の温度を示す図である。通板速度
が(Z) 点で低くなった場合、投入電流を(X) のように一
定にすると、金属帯は過剰に加熱され(x) に示すように
温度が上がり、テンパーカラーが発生し、ついに破断す
る。しかし、投入電流を(Y) のように通板速度に応じて
低下させるよう制御すると、(y) のように温度を一定に
保つことができる。

【００５０】これらの結果から、板厚、材質、平坦形状
等の異なる金属帯が連続して矯正ラインに入ってきた場
合でも電流制御装置を働かせば、常に一定の形状に矯正
することが可能である。また、矯正の途中で通板速度が
変化した場合でもテンパーカラーや破断の発生を防ぐこ
とができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明の矯正装置は、金属帯と通電ロー
ルとは面接触の状態で接触するためスパークの発生がな
く、金属帯に疵を付けることがない。また、レベラのワ
ークロールをバックアップロールを介して給電すること
により、金属帯の幅方向に均一な電流を流し、均一に加
熱を行うことができる。

【００５２】レベラの１段目ワークロールで通電加熱す
ると温度の応答性が速くなり、金属帯の形状変動や溶接
接合部があったり、材質の異なる金属帯が連続にレベラ
に入ってきた場合でも、加熱温度を変えるだけで形状矯
正が可能となる。また、電流制御装置を用いると、形状
不良の程度に応じた通電加熱が可能となり、常に一定の
形状に矯正すること、通板速度に変動があっても一様な
温度に加熱することができ、テンパーカラーの発生や、
破断が防止できる。

【００５３】また、レベラの押し込み量、張力を一定と
して、加熱電流を変えるのみで適正な形状矯正も可能と
なる。

【００５４】本発明の装置は、通電を停止させれば通常
のレベラとして用いることができるため、軽度の形状不
良材では通電を停止させ、重度の場合のみ通電加熱を行
い矯正することにより、ランニングコストを低減し、効
率的に軽度から重度の形状不良を矯正できる。

【００５５】本発明の矯正装置は、新たに設置すること
ができるだけでなく、既存の矯正装置の改造によって構
成することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】押さえロールを有する一対の通電ロールが配置
された矯正ラインを示す図である。

【図２】押さえロールを有する通電ロールと、通電ロー
ルとバックアップロールを兼ねたロールとが配置された
矯正ラインを示す図である。

【図３】ブライドルロールとレベラのワークロールを通
電ロールとする矯正装置を示す図である。

【図４】ブライドルロールの通電ロールと押さえロール
を有する通電ロールとが配置された矯正装置を示す図で
ある。

【図５】通電ロールが金属帯と面接触する状態を示す図
である。

【図６】面接触する状態で通電加熱した場合の投入電流
と通電電流密度との関係を示す図である。

【図７】ステンレス鋼を加熱した時の温度と 0.2％耐力
との関係を示す図である。

【図８】金属帯の形状不良を示す図である。

【図９】ワークロールに通電した場合とバックアップロ
ールを介して通電した場合との金属帯の温度分布を示す
図である。

【図１０】通電電流を制御した場合の金属帯の温度と耳
波山高さを示す図である。

【図１１】通板速度が変化した場合の金属帯温度の変化
を示す図である。

【符号の説明】

１-1．通電ロール１-2．押さえロール
２．レベラ２-1．ワークロール３．電源
４．ブライドルロール５．ペイオフリール６．テンションリール
７．張力計８．温度計９．形状測定器 1
0．バックアップロール 11．電流制御装置 12．速度計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レベラの上流側に、金属帯がロールの外周
に屈曲して接触する通電ロールが配置されていることを
特徴とする金属帯の矯正装置。
【請求項２】レベラの上流側に配置され金属帯がロール
の外周に屈曲して接触する通電ロールと、レベラのワー
クロールよりも直径の大きいロールであって、通電ロー
ルとレベラのバックアップロールを兼ねるロールが配置
されていることを特徴とする金属帯の矯正装置。
【請求項３】上流の通電ロールの前段、およびレベラの
後段に金属帯の形状測定器と、金属帯の速度計が配置さ
れ、形状測定器の出力または／および通板速度に応じた
電流を出力する電流制御装置を備える請求項１または２
に記載の金属帯の矯正装置。