JPH08157951A - 薄鋼板の連続高温熱処理方法 - Google Patents

薄鋼板の連続高温熱処理方法

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JPH08157951A
JPH08157951A JP30067194A JP30067194A JPH08157951A JP H08157951 A JPH08157951 A JP H08157951A JP 30067194 A JP30067194 A JP 30067194A JP 30067194 A JP30067194 A JP 30067194A JP H08157951 A JPH08157951 A JP H08157951A
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JP
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conductor roll
steel plate
steel sheet
roll
steel
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JP30067194A
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Akira Ishihara
明 石原
Shinobu Jitsumatsu
偲 実松
Akihiro Enomoto
明弘 榎本
Motoi Nishimura
基 西村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、通電加熱法の利点を生かしつつ、
薄鋼板を600℃以上の高温で、絞り、スパーク等の品
質欠陥を防止し、生産性の高い鋼板の連続熱処理方法を
提供することを目的とする。 【構成】 コンダクターロールと鋼板を巻きつける配置
とし、巻きつけ部を通電域とし、コンダクターロールの
表層材をカーボン又はカーボンに硬質材料をコーティン
グしたものとし、600℃以上に鋼板を加熱する。この
場合、張力、線電流密度を所定の式によって表される条
件を満足するように設定してスパークを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属帯の600℃以上
の高温における薄鋼板の連続熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】冷延鋼板等の鋼板を展開して連続熱処理
するための加熱方法としては、特公昭60−26818
号公報に記載されているように、金属帯に通電ロールを
介して直接通電し、金属帯自体のジュール熱により加熱
する方法がある。また、特公平1−142032号公
報、特開平1−187789号公報に記載されているよ
うに、環状トランスを貫通する金属帯の前後に通電ロー
ルを設け、両通電ロールを導電性部材により閉回路を構
成し、環状トランスに外部電源から交流電流を通電する
ことにより上記閉回路を二次コイルとして誘導電流を発
生させ、この誘導電流によるジュール熱で金属帯を加熱
する方法がある。
【0003】金属帯に直接電流を通し、ジュール熱で加
熱する方法は、直下型無酸化加熱、輻射管加熱、間接電
気加熱等による加熱に比べて単位時間当たりの加熱能力
が高く、設備をコンパクトにすることができ、また加熱
帯の雰囲気保持が容易である等の利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】直接通電により冷延鋼
板等の金属帯を連続熱処理するための加熱方法におい
て、一定板厚部で所定の温度になるよう電流の設定を行
うため、通板処理速度が変化する場合は鋼板と通電ロー
ル間の接触部分での単位幅あたりの電流密度が変化し、
高速通板時は高電流密度、低速通板時は低電流密度とな
る。
【0005】一方、通電用のコンダクターロールとして
は、メッキ設備、電解洗浄設備等においてスチール製、
またはNiメッキ、Crメッキを施したものが用いられ
ている。この場合、コンダクターロールに付随して鋼板
をコンダクターロールとの間で挟むためのスナバーロー
ルを設ける場合もあり、また設けない場合もある。ま
た、実開昭61−206668号公報には金属帯を通電
加熱する装置として、金属帯を鋼板をコンダクターロー
ルとの間で挟むためのスナバーロールを設けたり、ピン
チロールの片側をコンダクターロールとしたものが記載
されている。
【0006】しかし、薄鋼板を600℃以上の高温で連
続処理する場合は、鋼板が蛇行した場合に、高温域で鋼
板の耐座屈強度が低下することにより、スナバーロール
又はピンチロールを使用するとコンダクターロールとス
ナバーロールの間で鋼板が平坦に挿入されず、絞りと呼
ばれる欠陥が発生して品質を損なうとともに、絞りが大
きい場合には鋼板の破断にいたるという問題がある。ピ
ンチロールを用いても同様である。一方、スナバーロー
ルないしピンチロールを使用しない場合には、特に高速
通板において、高温域で鋼板の電気抵抗が上昇するこ
と、及び高温熱処理には高電流密度の通電が必要なこと
から、鋼板とコンダクターロールの間でスパークが発生
する。スパークは、コンダクターロール、鋼板の双方に
損傷を発生させ、品質低下の原因となる。
【0007】本発明は、通電加熱法の利点を生かしつ
つ、薄鋼板を600℃以上の高温で、絞り、スパーク等
の品質欠陥を防止し、生産性の高い鋼板の連続熱処理方
法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は次の通り
である。鋼板をコンダクターロールを設置した通電加熱
装置で加熱するに際し、コンダクターロールの表層材を
カーボン又はカーボン上にチタン化合物等硬質材料を溶
射又はメッキしたものとし、鋼板をコンダクターロール
に巻付けて、巻付部を通電域とし、通電時の鋼板の単位
幅当たりの線電流密度Iを下記(1)式として600℃
以上に加熱することを特徴とする薄鋼板の連続高温熱処
理方法。 ln(I)≦0.94×ln(P/E)+14.8 (1) ここで、Iは鋼板の幅当たりの線電流密度(A/mm)、
Pは鋼板張力によって付与される鋼板とコンダクターロ
ールの接触面圧、Eは接触部の等価ヤング率で、コンダ
クターロール表層材のヤング率E1 及びポアソン比
ν1 、鋼板のヤング率E2 及びポアソン比ν2 によって
次式によって与えられる。なお、P/Eの次元は無次元
である。 1/E=(1−ν1 2 )/E1 +(1−ν2 2 )/E2
【0009】まず、通電域をコンダクターロールへの鋼
板の巻きつけ部とする理由は、上述したように鋼板の絞
りを防止するためである。冷延鋼板は通常、室温では3
00MPa 以上の降伏応力を有するのに対し、高温では降
伏応力が大幅に低下し、50MPa 以下となる。特に、熱
処理の対象となる圧延加工後の鋼板においては、600
℃以上の高温では再結晶がおこり、急激に降伏応力が低
下する。これにともなって、鋼板の耐座屈性能も大幅に
低下し、特に板厚の小さい薄鋼板では絞りが発生しやす
くなる。そこで、鋼板温度600℃以上の領域のコンダ
クターロールはスナバーロール、ピンチロール等によら
ず、巻きつけによって鋼板とコンダクターロールの接触
を維持する。
【0010】この場合、鋼板の張力によって鋼板とコン
ダクターロールの接触力は変化し、十分な接触がえられ
ない場合にはスパークが発生することになるが、発明者
らは、スパークの発生が鋼板とコンダクターロールの接
触面圧及びコンダクターロールのヤング率に強く影響さ
れることを実験により見いだした。このような影響が存
在する理由は次のように考えられる。まず、スパークの
発生しやすさは、鋼板とコンダクターロールの間の接触
抵抗に依存するから、接触面圧が大きいほどスパークは
起こりにくい。またヤング率については、ヤング率が小
さいほど、コンダクターロールの表面弾性変形が生じ
て、同じ接触面圧でも、鋼板表面とコンダクターロール
表面の正味の接触面積が増加し、接触抵抗が減少するた
め、スパークが起こりにくくなる。
【0011】図1に、上記を裏付ける実験結果を示す。
図1はコンダクターロールと鋼板を巻きつけにより、接
触角60°で接触させてスパーク発生限界を調査したも
のであるが、接触面圧/等価ヤング率の増加により、ス
パークなしに通電できる線電流密度が増加することがわ
かる。図1より、実験によるスパーク防止条件として、
上述した(1)式が得られる。
【0012】なお、巻きつけ部を、例えば大幅に増加さ
せるとスパークなしに通電できる線電流密度が増加する
のではないかと考えられるが、本発明の実験においては
大きな影響は認められなかった。この理由は、巻きつけ
部に流れる電流は均一ではなく、鋼板の電流が流れる側
の接触領域の電流に対して、反対側の電流は小さく、接
触部の電流密度が均一でないこに起因していると考えら
れる。
【0013】更に、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。本発明の全体装置構成を示す実施例
を図2に示す。図2において鋼板1は鋼板巻戻装置7、
入側ループ装置8、ブライドル5、通電加熱装置2、冷
却装置9、ブライドル6、出側ループ装置10、鋼板巻
取装置11の順で通過する。鋼板1は通電加熱装置2に
おいて、コンダクターロール3,4の間で通電によって
加熱される。ブライドル5及びブライドル6は、コンダ
クターロール3,4におけるスパークの発生を防止しう
る張力を鋼板に付与する。本構成例においては、冷却装
置は通板ロール12及び冷却ガス噴射装置13で構成さ
れている。ブライドル6は通電加熱装置2に連続して設
置されておらず、冷却装置9の次に設置しているが、通
電加熱装置2に連続して設置し、冷却装置内の鋼板張力
を維持する装置を別に設置することも可能である。また
ブライドル5は通電加熱装置に連続しているが、この間
にガス予熱装置等を別に設けることも可能である。
【0014】図3は本発明において使用する通電加熱装
置の構成を示している。図3において、鋼板1を環状ト
ランス15内を貫通させ、環状トランス15の入側及び
出側で、各々コンダクターロール3、コンダクターロー
ル4に鋼板を巻きつけ、コンダクターロール3及び4を
導電性部材14で接続し、鋼板1、コンダクターロール
3、導電性部材14、及びコンダクターロール4で閉回
路を構成する。環状トランス15には外部より交流電流
を通し、前記閉回路に誘導電流を発生させ、鋼板1にお
いて発生するジュール熱により鋼板1を加熱する。
【0015】図3に示した通電加熱装置は環状トランス
15に外部より交流電流を通して誘導電流を発生させる
方式であるが、環状トランスに替えて上記閉回路内に電
源を設置して、鋼板に通電させる方式も可能である。
【0016】図4は図3等に示される加熱装置に用いる
コンダクターロールの構成例である。本実施例では、鋼
板と接触するコンダクターロールの表層材はカーボンス
リーブ17で構成している。このカーボンスリーブ17
は取り付け用リング18を介してシャフト16に取り付
けられる。カーボンスリーブ17の表層にチタン、タン
グステン、またはその化合物を溶射またはメッキしても
よい。このような溶射またはメッキを行う理由は、鋼板
とカーボンの直接接触によるカーボンの摩耗を防止し、
コンダクターロールの寿命を長くするためである。
【0017】
【実施例】図4に示したコンダクターロールを使用し
て、板厚0.3mm、板幅900mmの冷間圧延後の鋼板に
ついて、カーボンコンダクターロールを用いて図3の構
成の設備で、通板速度400m/分で30℃から750
℃に加熱した。カーボンコンダクターロールのヤング率
は、10000MPa 、鋼板のヤング率は750℃におい
て150000MPa であり、カーボンコンダクターロー
ルのポアソン比は0.1、鋼板のポアソン比は0.3、
コンダクターロール径は300mmである。鋼板断面当た
りの張力は30MPa で、線電流密度20A/mmで加熱し
たところ、スパークはなく、良好な形状で加熱すること
ができた。一方、この状態で線電流密度を40A/mmに
上げるとスパークが発生した。この場合、接触面圧は、
(鋼板断面当たりの張力)×(板厚)/(コンダクター
ロール半径)で与えられるので、0.06MPa となる。
【0018】なお、通常薄鋼板の連続高温熱処理装置で
は、通板張力は10MPa 程度であり、前後にブライドル
を設置することによって、鋼板に張力を付与した。ま
た、張力を10MPa まで低下させたところ、15A/mm
でもスパークが発生し、鋼板を通板速度100m/分以
上で750℃まで加熱することはできなかった。
【0019】
【発明の効果】本発明の高温熱処理方法により、スパー
ク、絞り等の品質欠陥を防止しつつ、通電加熱を行なう
ことができ、高品質で生産性の高い鋼板の熱処理が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スパークの発生限界を示す。
【図2】本発明を用いた焼鈍ラインの全体構成を示す実
施例図。
【図3】本発明の通電加熱装置の構成例図。
【図4】コンダクターロールの構成例図。
【符号の説明】
1 鋼板 2 通電加熱装置 3 入側コンダクターロール 4 出側コンダクターロール 5 入側ブライドル 6 出側ブライドル 7 鋼板巻戻装置 8 入側ループ装置 9 冷却装置 10 出側ループ装置 11 鋼板巻取装置 12 通板ロール 13 冷却ガス噴射装置 14 導電性部材 15 環状トランス 16 シャフト 17 カーボンスリーブ 18 取り付け用リング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 基 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板をコンダクターロールを設置した通
    電加熱装置で加熱するに際し、コンダクターロールの表
    層材をカーボン又はカーボン上にチタン化合物等硬質材
    料を溶射又はメッキしたものとし、鋼板をコンダクター
    ロールに巻付けて、巻付部を通電域とし、通電時の鋼板
    の単位幅当たりの線電流密度Iを ln(I)≦0.94×ln(P/E)+14.8 但し 1/E=(1−ν1 2 )/E1 +(1−ν2 2
    /E2 として600℃以上に加熱することを特徴とする薄鋼板
    の連続高温熱処理方法。 P:鋼板張力によって付与される鋼板とコンダクターロ
    ールの接触面圧 E:接触部の等価ヤング率 E1 :コンダクターロールのヤング率 E2 :鋼板のヤング率 ν1 :コンダクターロールのポアソン比 ν2 :鋼板のポアソン比
JP30067194A 1994-12-05 1994-12-05 薄鋼板の連続高温熱処理方法 Withdrawn JPH08157951A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009097426A3 (en) * 2008-01-29 2009-11-05 Honda Motor Co., Ltd. Steel sheet heat treatment/stamp system and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009097426A3 (en) * 2008-01-29 2009-11-05 Honda Motor Co., Ltd. Steel sheet heat treatment/stamp system and method
US8653399B2 (en) 2008-01-29 2014-02-18 Honda Motor Co., Ltd Steel sheet heat treatment/stamp system and method

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