JPH1071425A

JPH1071425A - 金属帯板の巻き取り方法

Info

Publication number: JPH1071425A
Application number: JP14125697A
Authority: JP
Inventors: Naosuke Yanagi; 修介柳; Yasushi Maeda; 恭志前田; Shigeo Hattori; 重夫服部; Haruhiro Ibata; 治廣井端; Yoshiaki Kikawa; 佳明木川; Yuichiro Sugimoto; 有一郎杉本; Mamoru Sawada; 護澤田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】金属帯板のプロフィル形状に着目して、巻き
取り張力を適切に設定することで、コイル内周側の耳波
や中伸びを抑制し、また、安定操業に必要な巻き取り張
力を確保しながら、同時にコイル内周側に平坦度変化が
生じない金属帯板の巻き取り方法を提供する。【解決手段】金属帯板に対して所定の巻き取り張力を
付与しながら巻き取ってコイルにするテンションリール
を用いた金属帯板の巻き取り方法であって、巻き取り張
力は、金属帯板の板厚、金属帯板の板幅、コイルの外径
及び金属帯板の断面の凸形状の程度とから決定されるよ
うにしたことを特徴としたものである。また、巻き取り
張力及び金属帯板の断面の凸形状の程度を含む断面形状
からコイル外径を規定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯の巻き取り
方法、更に詳しくは、テンションリールによって金属帯
に巻き取り張力を付与しながら巻き取る際の巻き取り張
力の設定及びコイル外径の上限値の設定に特徴のある金
属帯板の巻き取り方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、テンションリールによって金
属帯板を巻き取り方法は存在していた。この場合、巻き
取り張力は、通常板厚，板幅より決定される。このよう
に板厚，板幅により巻き取り張力を決定する理由は、以
下のような現象に対応するためである。第１に、巻き取
り張力が不足してコイルがルーズ巻きとなった場合に
は、テレスコ等のコイル巻き形状の発生、コイル抜き取
り、静置時の自重によるコイル内周変形の発生、あるい
は巻き取り力によるコイル内周の座屈変形（特に板厚が
薄い場合）の発生、次工程ライン入側アンコイラーでの
コイル巻締まりによるスリップ疵の発生等が生じるから
である。第２に、巻き取り張力が過大な場合には、マン
ドレルやスプールの変形発生、あるいは板クラウンによ
る中伸びの発生等が生じるからである。

【０００３】さらに、前述のように単に板厚，板幅で巻
き取り張力を一義的に決めることなく、座屈やつぶれ等
のコイル内周部の変形の抑制を目的として、内周部を低
張力で巻き取る方法（特開平６−７１３３７号公報）が
提案されている。また、コイル内周部の変形の抑制とコ
イル耐荷重の確保のために、板厚、板幅に加えてコイル
内・外径より、巻き取り張力を決定する方法（特開平６
−２７７７５３号公報）などが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年薄板ユ
ーザーがパネル用等の用途によって特に厳しい平坦度が
求めるようになってきた。このような用途の材料に対し
ては、出荷前に、レベラー矯正等による平坦度矯正を行
う。しかし、矯正により平坦度厳格材とした材料につい
て、ユーザーでコイルを展開すると平坦度が悪化してい
る（コイル内周側が耳波となる）ことがしばしばあり、
著しい場合には、他用途への転用やスクラップダウンを
余儀なくされるという問題があった。

【０００５】前述した従来技術における巻き取り張力の
設定方法は、コイル内周部の変形の抑制、あるいはコイ
ル耐荷重の確保を目的としており、巻き取り時の平坦度
変化の抑制には、必ずしも効果的な設定方法ではない。
また、板クラウンによる中伸び発生の抑制には、巻き取
り張力を下げることが必要であると考えられる。しかし
ながら、巻き取り張力をむやみに下げると、コイル内径
の楕円形状等の内周部の変形を引き起こす恐れがあり、
適切な張力設定の考えが十分確立されているとは言えな
かった。

【０００６】このような平坦度変化は、金属帯板を巻き
取る際に、従来の通念では解釈できない何らかの要因に
よってコイル内周側に平坦度変化が起きることがあるた
めであると想定された。

【０００７】そこで、第１本発明は、従来技術では対応
しえない巻き取り時のコイル内周側の耳波などという平
坦度変化の抑制を可能とする金属帯板の巻き取り方法を
提供することを目的とする。

【０００８】また、低張力で金属帯板を巻き取る場合、
従来技術で指摘されている内径部の楕円変形に加え、実
操業面では、板面上に防錆油等の油剤が塗布されており
滑りやすくなっている場合がある。この場合には、巻き
取り最中にコイル内にスリップが生じたり、或いは、コ
イル端の位置合わせの目的で行われるコイルの軸方向揺
動の際に、軸方向のズレが生じることがある。そこで、
通常は安定操業に必要な巻き取り張力が、材料の板厚、
板幅、油剤の塗布状況により定められている。したがっ
て、実操業上の巻き取り張力が、内径部の前記楕円変形
を防止するための適切な巻き取り張力を上回る場合に
は、必然的に内周部に平坦度変化が生じてしまうという
問題点があった。

【０００９】そこで、第２本発明は、安定操業に必要な
巻き取り張力を確保しながら、同時にコイル内周側の平
坦度変化が生じない金属帯板の巻き取り方法を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、モデルに
よるシミュレーション計算と実機テストを繰り返しなが
ら、金属帯板のプロフィル形状が、コイル内周側の耳波
や中伸びの如き平坦度変化を抑制するうえで重要である
という知見を得て本発明を完成したものである。まず、
耳波や中伸びの現象について、コイル内周部では、鼓状
の圧縮変形のため板幅中央部が長手方向に縮むため、耳
波状の平坦度変化が現れ、一方、巻き取り張力の板幅方
向分布が一定となって以降は、板幅中央部に張力が片寄
って作用するため、中伸び状の平坦度変化が現れるとい
う知見を得た。そして、このような平坦度変化に最も影
響を及ぼす因子は、金属帯板の断面の凸形状の程度と巻
き取り張力であるということを発見して第１本発明を完
成した。

【００１１】すなわち、第１本発明のうちで請求項１記
載の発明は、金属帯板に対して所定の巻き取り張力を付
与しながら巻き取ってコイルにするテンションリールを
用いた金属帯板の巻き取り方法であって、前記巻き取り
張力を、前記金属帯板の板厚、前記金属帯の板幅、前記
コイルの外径及び前記金属帯板の断面の凸形状の程度と
から決定することを特徴としたものである。また請求項
２記載の発明は、金属帯板に対して所定の巻き取り張力
を付与しながら巻き取ってコイルにするテンションリー
ルを用いた金属帯板の巻き取り方法であって、前記金属
帯板の断面の凸形状の程度に着目し、両端近傍部分だけ
が薄くなる台形から板幅中央から両端部分にかけて徐々
に薄くなる山形に近くなるほど、巻き取り張力を小さく
することを特徴としたものである。

【００１２】請求項１又は２記載のようにすることによ
って、金属帯板断面の凸形状（プロフィル形状）に着目
して巻き取り張力を適切に設定できるようになる。その
ために、巻き取り張力が小さすぎるために生ずる楕円状
等の内周部の変形が引き起こさなくなる。また、巻き取
り張力が大きすぎるために生ずるコイル内周部に耳波が
生じさせなくなる。これによって、金属帯板の平坦度変
化を抑制することができるようになる。

【００１３】また請求項３記載の発明は、金属帯板に対
して所定の巻き取り張力を付与しながら巻き取ってコイ
ルにするテンションリールを用いた金属帯板の巻き取り
方法であって、前記金属帯の断面の凸形状を考慮して巻
き取り張力の幅方向分布を求める段階と、巻き取られた
コイル部分に作用する外圧分布を求める段階と、コイル
内の周方向応力または周方向歪み分布を求める段階と、
前記周方向応力または周方向歪みが耳波を生じさせない
所定値以下になるように前記巻き取り張力を決定すると
ともに、更にこの巻き取り張力が中伸びを生じさない所
定値以下になるように決定する段階とを含むことを特徴
としたものである。ここで、巻き取られたコイル部分に
作用する外圧とは、コイルに巻き取られる金属帯板の巻
取張力がコイル部分の外周から略均等に及ぼす外圧のこ
とをいう。

【００１４】このようなシミュレーション方法によっ
て、実機と対応した現象を計算で予測することができ、
所定のプロフィル形状に対応した適切な巻き取り張力を
算出できる。

【００１５】また請求項４記載の発明は、請求項１又は
２又は３記載の発明の構成に、前記凸形状を凸部の幅方
向の傾斜程度を表すクラウン指数、又はこのクラウン指
数と相関を有する係数で評価することを特徴としたもの
である。また請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明の構成に、前記凸形状と前記クラウン指数とを下記の
関係式を有することを特徴としたものである。ｔ（ｚ）＝ｔ₀〔１−α（｜ｚ｜／ｈ）ⁿ〕ここで、２ｈは板幅、ｚは板幅中央からの距離、ｔ₀は
板幅中央における板厚、αはクラウン率、ｎはクラウン
指数である。

【００１６】金属帯板断面の凸形状（プロフィル形状）
を評価するのに、クラウン指数又はこれと相関関係を有
する指数を用いる。そのために、金属帯板のプロフィル
形状の評価が確実に行われるようになる。

【００１７】また、発明者らは、平坦度変化に最も影響
を及ぼす因子は、金属帯板の断面の凸形状の程度と巻き
取り張力であるという知見を更に進め、実験、解析結果
を基に、平坦度の発生条件を規定し、コイルサイズの上
限値を決定する方法を得て第２本発明を完成するに至っ
た。

【００１８】すなわち、第２本発明のうちで請求項６記
載の発明は、金属帯板に対して所定の巻き取り張力を付
与しながら巻き取りコイルにするテンションリールを用
いた金属帯板の巻き取り方法であって、前記巻き取り張
力及び前記金属帯板の断面の凸形状の程度からコイル外
径の上限値を規定し、前記金属帯板を巻き取る際の前記
コイル外径を、前記上限値より小さくすることを特徴と
する。また、請求項７記載の発明は、請求項６におい
て、前記金属帯板の断面の凸形状の程度が、両端近傍部
分だけが薄くなる台形から板幅中央から両端部分にかけ
て徐々に薄くなる山形に近くなるほど、前記上限値を下
げる。また、請求項８記載の発明は、請求項６又は７に
おいて、前記凸形状の程度は、凸部の幅方向の傾斜程度
を表すクラウン指数で評価する。

【００１９】これらにより、巻き取り張力と金属帯板断
面の凸形状（プロフィル形状）とからコイル外径の上限
を規定し、この上限より小さなコイル外径で巻き取りを
停止するため、安定操業に必要なある程度の巻き取り張
力を設定した場合であっても、コイル内周部に平坦度変
化を生じさせない。

【００２０】

【発明の実施の形態】巻き取り張力を規定する第１本発
明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１は巻き取
り過程解析のアルゴリズムを示す図であり、図２はプロ
フィル形状の測定例を示す図であり、図３はクラウン指
数とプロフィル形状との関係を示す図である。以下、図
１を用いて金属帯板巻き取りの際の平坦度を解析する手
順を説明する。

【００２１】最初に、コイル内の応力・歪み分布を計算
するためのアルゴリズムと、金属帯板のプロフィル形状
の数値化とを説明する。図１は、巻き取り過程解析のア
ルゴリズムを示す図である。巻き取り過程の解析には、
金属帯板の巻き取り時に発生する応力、歪みを計算する
ことができる巻き取りモデルを用いる。この巻き取りモ
デルは、本発明者たちによって作成されたもので、応
力、歪みを計算する際には板のプロフィル形状、テンシ
ョンリールの剛性、巻き取り張力の板幅方向分布、コイ
ル内の板の間に生じる隙間を考慮するようになってい
る。

【００２２】巻き取り過程解析の手順は、まずフローの
最初に巻き数を１に設定する（Ｓ１）。つぎに、クラウ
ン指数ｎやクラウン率α等の板クラウン、板形状、巻き
太り形状を考慮して、巻き取り張力の幅方向分布を計算
する（Ｓ２）。その後、すきまの形成の判定のために、
張力が負になる領域の存在の有無を調べる（Ｓ３）。負
の領域が存在していると（Ｓ３，ＹＥＳ）、巻取張力分
布を修正して（Ｓ４）、ステップＳ２に戻る。負の領域
が存在していないことが確認されると（Ｓ３，ＮＯ）、
巻き取られたコイル部と巻き芯部（マンドレル＋ゴムス
リーブ）を一体の円筒とみなし、円筒に作用する外圧分
布を計算する（Ｓ５）。計算式は図示の通りである。そ
して、巻き芯の剛性を肉厚τの円筒に換算して、コイル
部と巻き芯部を合わせた円筒の変形を解析する（Ｓ
６）。円筒の軸対称変形の解析後は、コイル内の応力・
歪み分布を計算する（Ｓ７）。そして、コイルの巻き数
ｎが全巻き数Ｎより小さいかを判定する（Ｓ８）。ｎが
Ｎより小さいと（Ｓ８，ＹＥＳ）、巻き数ｎを一つ増や
し（Ｓ９）、Ｓ２〜Ｓ７の計算手順を繰り返す。ｎがＮ
に等しくなると（Ｓ８，Ｎ０）、フローを終える。

【００２３】次に、図２に示すように金属帯板のプロフ
ィル形状を実際に測定をした。すると、金属帯板のプロ
フィル形状は、凸形状となっており、本発明者たちは、
凸形状を持つこのプロフィル形状を以下の指数式で表現
するようにした。ｔ（ｚ）＝ｔ₀〔１−α（｜ｚ｜／ｈ）ⁿ〕ここで、２ｈは板幅、ｚは板幅中央からの距離、ｔ₀は
板幅中央における板厚、αはクラウン率、ｎはクラウン
指数である。

【００２４】図３では、クラウン率αを１％とした上記
の指数式を利用して、クラウン指数ｎの値とプロフィル
形状の関係を示す。プロフィル形状の変化は、クラウン
指数を小さくするようにすると、徐々に両端部の板厚だ
けを減少する。すなわち、クラウン指数ｎが小さくなる
と、プロフィル形状は台形型から板幅中央を頂上とした
山型へと変化する。

【００２５】次に、上述したプロフィル指数を用い、図
１のシミュレーションによって計算した結果を図４乃至
図６により説明する。図４は巻き取り張力の幅方向分布
を示す図であり、図５はコイル最内周の周方向歪みの幅
方向分布を示す図であり、図６は巻き取り半径と巻き取
り張力との関係を示す図である。なお、計算に用いた条
件は表１に示される通りである。

【００２６】

【表１】

【００２７】巻き取り張力は、図４に示すように、板幅
中央部付近でもっとも大きく、板幅両端部に向かうほ
ど、巻き取り張力は徐々に減少していき、板幅両端部で
はゼロとなる。これにより、巻き取り張力は、板幅中央
部付近に片寄って作用することがわかる。

【００２８】コイル最内周の周方向歪みは、図５に示す
ように、強い圧縮変形を受け図４と同様に板幅中央部付
近でもっとも大きく、板幅両端部に向かうほど、周方向
歪みは徐々に減少していき、板幅両端部ではゼロとな
る。これにより、コイル内周部は周方向に圧縮変形を受
けることがわかる。また、圧縮変形は板幅中央部付近で
大きいために、コイル内周部は鼓状に変形することがわ
かる。

【００２９】巻き取り半径と巻き取り張力の関係は、図
６に示すように、通常のクラウン率（高々１％程度）を
もつ材料の場合、巻き取り半径が小さい（巻き取り長さ
が短い）段階で、板端部に作用する張力はゼロとなり、
コイル内において板と板の間に隙間が形成されるように
なる。

【００３０】以上の解析結果から、巻き取り時の平坦度
変化の発生メカニズムは、次のように推察される。すな
わち、図２２に示されるように、コイル内周部では、鼓
状の圧縮変形のため板幅中央部が長手方向に縮むため、
耳波状の平坦度変化が現れ、一方、巻き取り張力の板幅
方向分布が一定となって以降は、板幅中央部に張力が片
寄って作用するため、中伸び状の平坦度変化が現れる。

【００３１】次に図７から図９を用いて、前述した巻き
取りモデルを用いて金属帯板の平坦度変化に影響を及ぼ
す因子を説明する。図７は巻き取り張力の影響を示す図
であり、図８はクラウン率の影響を示す図であり、図９
はクラウン指数の影響を示す図である。なお、図におい
て、左側に位置する図ａはスプール周方向歪の幅方向分
布を示し、右側に位置する図ｂは巻き取り張力の幅方向
分布を示している。

【００３２】巻き取り張力を変化させた場合では、図７
ａに示すように、スプール周方向歪みの幅方向不均一は
巻き取り張力を大きくするほど、板幅中央部付近で著し
く現れ、この部分は強い圧縮変形を受ける。板に作用す
る張力の変化は、図７ｂに示すように、スプール周方向
歪みの幅方向不均一と同様巻き取り張力を大きくするほ
ど、板幅中央部付近で著しく現れる。これにより、巻き
取り張力が大きいほど、板幅中央部付近に作用する巻き
取り張力が大きくなると共に、コイル内周部の鼓状の変
形も顕著になる。

【００３３】クラウン率を変化させた場合では、図８
ａ，図８ｂに示すように、スプール周方向歪みの幅方向
分布と巻き取り張力の幅方向分布に対するクラウン率の
影響は見られない。これによって、クラウン率の大小
は、巻き取り張力の片寄りやコイル内周部の変形にほと
んど影響を及ぼさないことが理解できる。

【００３４】クラウン指数を変化させた場合では、図９
ａに示すように、スプール周方向歪みの集中する領域は
クラウン指数を小さくするほど、板幅中央部付近から板
幅中央部へと移動する。板に作用する張力の集中する領
域は、図９ｂに示すように、スプール周方向歪みの変化
と同様クラウン指数を小さくするほど、板幅中央部付近
から板幅中央部へと移動する。これに伴い、クラウン指
数が小さいほど、巻き取り張力の板幅中央部付近への片
寄りが顕著となると共に、コイル内周の板幅中央部付近
に発生する圧縮歪みも大きくなる。

【００３５】図７から図９から、平坦度変化に影響する
因子は、巻き取り張力とクラウン指数であると考えられ
る。これにより、クラウン指数の決定により巻き取り張
力の大きさが決まるようになる。

【００３６】以上の巻き取りモデルを用いた数値解析に
より判明した平坦度変化のメカニズムの検証と、平坦度
の発生条件の定量化を目的として、表２に示す条件で実
機を用いて巻き取り張力と平坦度変化の発生の関係を調
べた。なお、その他の条件は表１に示すものと同じとし
た。

【００３７】

【表２】

【００３８】その結果、巻き取り張力を８kgf/mm²，４
kgf/mm²としたとき、コイル最内周部に耳波の平坦度変
化が現れ、巻き取り張力２kgf/mm²としたときには、最
内周部に平坦度変化は現れなかった。また、巻き取り張
力を４kgf/mm²としたとき、最内周部を除くコイルのほ
ぼ全長にわたって、わずかな中伸びの平坦度変化が見ら
れた。おな、巻き取り張力を８kgf/mm²，２kgf/mm²と
したときには、中伸びの平坦度変化は見られなかった。
これより、ある特定の巻き取り張力条件下で、耳波の平
坦度変化はコイル内周部に現れ、中伸びの平坦度変化は
内周部を除くほぼコイル全長にわたって現れることが確
かめられ、解析モデルの妥当性が確認された。

【００３９】そこで、本解析モデルをもとに、耳波・中
伸びの平坦度変化の発生条件を定量的に見積もった。そ
の結果を図１０及び図１１に示す。図１０は板幅中央部
における周方向歪みの半径方向分布と耳波発生位置示す
図であり、図１１は板幅中央部における巻き取り張力と
中伸び発生位置を示す図である。

【００４０】図１０に示すように、点線及び実線で示さ
れているのは、変化する巻き取り張力において、巻き取
りモデルにより計算された周方向歪みの半径方向分布の
結果である。なお、太い点線は巻き取り張力を８ｋｇｆ
／ｍｍ²、細い点線は巻き取り張力を４ｋｇｆ／ｍ
ｍ²、実線は巻き取り張力を２ｋｇｆ／ｍｍ²とした場
合の結果を示す。実際の巻き取り機によって測定された
耳波高さは、×，△，○印で示され、×印は耳波高さ３
ｍｍ以上、△印は耳波高さ３ｍｍ以下、○印は耳波発生
なしを示している。

【００４１】図１０より、耳波が発生し始める圧縮歪み
（引っ張りを正、圧縮を負にとる）の大きさε_s（耳波
発生歪み）と耳波不良に至る圧縮歪みの大きさε_c（耳
波不良歪み）を求めると、それぞれ、下記のようにな
る。 ε_s＝３００×１０^-6 ε_c＝７００×１０^-6 そこで、周方向圧縮歪みの大きさεが、ε＜ε_sを安全
域、ε_s＜ε＜ε_cを耳波発生可能領域、ε＞ε_cを耳
波不良域とすることができる。

【００４２】図１０と同様にして、図１１に示すよう
に、点線及び実線は、巻き取り張力の大きさを示してい
る。また、△印は耳波高さ１ｍｍ〜２ｍｍの中伸びを示
し、○印は中伸び発生なしを示している。図より、中伸
びの発生しうる張力σ_s（中伸び発生可能張力）を下記
の値とする。 σ_s＝６ｋｇｆ／ｍｍ² そして、板厚中央部に作用する巻き取り張力σが、σ＜
σ_sを安全域、σ＞σ _sを中伸び発生可能域とすること
ができる。

【００４３】

【実施例】

〔第１実施例〕以下に、本発明の第１の実施例として、
板のプロフィル形状とコイル外径から巻き取り張力を決
定する方法を説明する。前述の巻き取りモデルを用いる
と、クラウン率α，クラウン指数ｎ，コイル外径Ｒ、お
よび、巻き取り張力σ_Tを与えると、コイル最内周の板
幅中央部における周方向歪みε_maxと、すき間が形成さ
れ始めて以降に板幅中央部に作用する巻き取り張力σ
_maxを計算することができる。

【００４４】このような計算によって、求めたグラフを
図１２と図１３に示す。図１２は巻き取り張力と板幅中
央部の周方向歪みとの関係を示す図であり、図１３は巻
き取り張力と板幅中央部の張力との関係を示す図であ
り、図１４は、クラウン指数と巻幅中央部の巻き取り張
力との関係を示す図である。

【００４５】クラウン指数ｎをパラメータとして計算さ
れた板幅中央部の周方向歪みは、図１２に示すように、
クラウン指数ｎの変化と共に示される。板幅中央部の周
方向歪みは、巻き取り張力の大きさに比例している。ま
た、クラウン指数ｎを小さくするほど、巻き取り張力に
対応する周方向歪みは大きくなる。そのために、ある一
定の巻き取り張力では、クラウン指数ｎを小さくするほ
ど、板幅中央部の周方向歪みは、大きくなることを意味
している。点線は、耳波不良歪みε_C（７００×１
０^-6）を示し、この値以上になると板に耳波を発生させ
てしまう。

【００４６】板幅中央部の周方向歪みと同様に、図１３
に示すように、クラウン指数ｎをパラメータとして計算
された板幅中央部の張力は、巻き取り張力の大きさに比
例している。また、クラウン指数ｎを小さくするほど、
巻き取り張力に対応する板幅中央部の張力は大きくな
る。そのために、ある一定の巻き取り張力では、クラウ
ン指数ｎを小さくするほど、板幅中央部に作用する張力
は、大きくなることを意味している。点線は、中伸び発
生可能張力σ_S（６ｋｇｆ／ｍｍ²）を示し、この値以
上になると中央部で中伸びを発生させてしまう。

【００４７】クラウン指数ｎと耳波不良歪み及び中伸び
発生可能張力から、耳波不良を発生させる巻き取り張力
（耳波不良張力）σ_T1及び中伸びを発生させる巻き取り
張力（中伸び発生張力）σ_T2が決まる。金属帯板のクラ
ウン指数を決定すると、図１４に示すように、耳波不良
を発生させる耳波不良張力σ_T1及び中伸びを発生させる
中伸び発生張力σ_T2が決まる。この時、耳波不良張力σ
_T1はコイル重量を考慮したものになっている。この耳波
不良張力σ_T1及び中伸び発生張力σ_T2は、クラウン指数
ｎを小さくなるにつれて、小さくなる。これにより、ク
ラウン指数ｎが小さいときには、巻き取り張力を小さく
するように設定する。具体的には耳波不良の発生だけを
抑制するのであれば、巻き取り張力は、耳波不良張力σ
_T1以下に抑えるようにし、中伸びの発生だけを抑制する
のであれば、中伸び発生張力σ_T2以下におさえるように
設定される。また、耳波不良と中伸びの発生の両方を抑
えるのであれば、耳波不良張力σ_T1と中伸び発生張力σ
_T2の以下なるように巻き取り張力は、設定される。な
お、○，□，◇印はそれぞれコイル重量５，１０，１５
トンの際の耳波不良張力σ_T1を示し、▲印は中伸び発生
張力σ_T2を示している。

【００４８】つぎに、巻き取り張力の具体的決定手順を
説明する。図２のようなプロフィル形状が与えられた場
合、図１４を用いて、巻き取り張力を定めることができ
る。まず、プロフィル形状からプロフィル指数ｎを求め
る。そして、求められたｎに対して、中伸び発生を好ま
ないユーザーに対しては巻き取り張力をσ_T2以下にし、
耳波不良を好まないユーザーに対しては巻き取り張力σ
_T1以下にし、中伸び発生と耳波不良の両方を好まないユ
ーザーに対しては巻き取り張力σ_T1，σ_T2の小さい方よ
りさらに小さい値に設定する。

【００４９】〔第２実施例〕次に、板幅の３点の板厚計
測から巻き取り張力を決定する方法を説明する。図１５
は、ＣＣ７５／ＴＣ２５と耳波不良張力及び中伸び発生
張力との関係を示す図である。熱延工程の際における金
属帯板の板厚は、通常において板幅中央部，板幅中央部
から２５ｍｍ，７５ｍｍの３点で管理されている。この
板厚を管理する３点を利用して巻き取り張力を設定する
ようにする。すなわち、金属帯板の板幅中央部ｔ₀に対
して、板幅中央部ｔ₀から２５ｍｍ，７５ｍｍの位置の
それぞれの板幅との差をそれぞれＴＣ２５，ＣＣ７５と
定義する。このＴＣ２５，ＣＣ７５は、本発明者たちに
よって形成された指数式で表される場合、クラウン指数
と以下のような関係式がある。ＣＣ７５／ＴＣ２５＝〔（ｈ−７５）／（ｈ−２５）〕ⁿ・・・式ここで、２ｈは板幅、ｎはクラウン指数である。これに
より、ＣＣ７５／ＴＣ２５を求めると、クラウン指数を
求めたのと同じになる。まず、板幅の３点から板厚を計
測する。その後、計測された板厚からＣＣ７５／ＴＣ２
５を求める。ＣＣ７５／ＴＣ２５の値を大きくするとク
ラウン指数は大きくなる。式を用いて、ＣＣ７５とＴ
Ｃ２５の比のＣＣ７５／ＴＣ２５と耳波不良張力σ_T1、
中伸び発生張力σ_T2の関係を求めた結果が図１５であ
る。ＣＣ７５とＴＣ２５が与えられた場合、図１５を用
いて、中伸び発生を好まないユーザーに対しては巻き取
り張力をσ_T2以下にし、耳波不良を好まないユーザーに
対しては巻き取り張力σ_T1以下にし、中伸び発生と耳波
不良の両方を好まないユーザーに対しては巻き取り張力
σ_T1，σ_T2の小さい方よりさらに小さい値に設定する。

【００５０】

【発明の実施の形態】つぎに、コイル外径を規定する第
２本発明の実施の形態を、理論解析結果、平坦度変化の
発生機構、実機実験結果、平坦度変化の発生条件の順に
図示例と共に説明する。まず、理論解析により、コイル
変形を調べ、平坦度変化の発生機構を推察した（図１６
参照）。つぎに、実際のリコイラーラインを用いてコイ
ル巻き取り実験を実施し、推察された平坦度変化の発生
機構を検証するとともに、解析モデルの妥当性を確認し
た（図１７参照）。

【００５１】図１６は、テンションリールによりクラウ
ンのある板を巻き取る際に、コイル内周部に発生する周
方向歪みの板厚幅方向分布の計算結果を示す。なお、応
力・歪みは、引っ張りを正として、圧縮を負として表示
される。図に示されるように、コイル内周部は、周方向
に圧縮変形を受ける。圧縮歪みは板厚の厚い板幅中央部
で大きくなるとともに、巻き取り張力が大きくなるほ
ど、圧縮歪みも大きくなる。これより、コイルが大にな
ると塑性歪みをおこし、結果的に耳波状の平坦度変化と
なって現れると推察される。

【００５２】これを確かめるために、実機リコイラーラ
インを用いて、コイル巻き取り実験を実施した。図１７
は、コイル内周部の歪みの実測結果を示す。コイル内周
部は、解析結果から予想されるのと同様な変形を呈する
とともに、発生する圧縮歪みの大きさも、解析からよく
推定できていることがわかる。

【００５３】図１８は、巻き取り張力とコイル内周部に
発生した耳波の波高さの関係の実測結果を示し、図１９
は、巻き取り張力と耳波不良の発生した長さ（コイルの
最内周からはかる）の関係の実測結果を示す。これらの
図から、巻き取り張力が大きくなるほど、耳波の程度が
甚だしくなるとともに、耳波の発生する長さが長くなる
ことがわかる。

【００５４】また、板幅中央部における周方向歪みの半
径方向分布の計算結果の上に、実験における耳波発生位
置をプロットした結果が、先に説明した図１０に示され
る。図１０より、周方向の圧縮歪みが７００×１０^-6を
越えると、耳波不良に至ることがわかる。従って、コイ
ル巻き取りにおいては、内周部の圧縮歪みが７００×１
０^-6を越えないようにすることが必要である。

【００５５】また、図２０に、板クラウン形状、巻き取
り張力を固定した場合について、コイル外半径とコイル
最内周の板幅中央部における周方向歪みの関係を、開発
した解析手法を用いて計算した結果を示す。図に示され
るように、コイル外半径が大きくなると周方向の圧縮歪
みが大きくなり、耳波発生限の７００×１０^-6を越え
る。すなわち、プロフィル形状、巻き取り張力ごとに、
耳波が発生し始めるコイル外半径（コイル外半径の上
限）を定めることができる。

【００５６】

【実施例】以下に、第２本発明の実施例として、板のプ
ロフィル形状、安定操業に必要な巻き取り張力より、コ
イルサイズの上限を決定する具体的方法を述べる。

【００５７】図２１に、巻き取り張力を４、５、６kgf/
mm²とした場合について、クラウン指数とコイル外半径
の上限の関係を求めた結果を示す。図を参照することに
より、耳波発生を回避するためのコイル外半径の上限値
を求めることができ、コイル外半径を上限値内とするこ
とで、巻き取り時に平坦度変化のないコイルをユーザー
に提供することが可能になる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１，２，３記載の発明は、金属帯板のプロフィル形状
に着目して巻き取り張力を適切に設定できるようにす
る。そのために、巻き取り張力が小さすぎるために生ず
る楕円状等の内周部の変形が引き起こさなくなる。ま
た、巻き取り張力が大きすぎるために生ずるコイル内周
部に耳波が生じさせなくなる。これによって、金属帯板
の平坦度変化を抑制することができるようになる。

【００５９】また、請求項４，５記載の発明は、請求項
１記載の効果に加えて、金属帯板のプロフィル形状を評
価するのに、クラウン指数又はこれと相関関係を有する
指数を用いる。そのために、金属帯板のプロフィル形状
の評価が確実に行われるようになる。

【００６０】以上のように、第２本発明にかかる請求項
６〜８によると、巻き取り張力及び金属帯板の断面の凸
形状の程度から、コイルサイズの上限値を定めることに
より、安定操業に必要な巻き取り張力を確保しながら、
同時に内周部の平坦度変化の生じないコイルを提供する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】巻き取り過程解析のアルゴリズムを示す図であ
る。

【図２】プロフィル形状の測定例を示す図である。

【図３】クラウン指数とプロフィル形状との関係を示す
図である。

【図４】巻き取り張力の変化を示す図である。

【図５】コイル最内周の周方向歪みを示す図である。

【図６】巻き取り半径と巻き取り張力との関係を示す図
である。

【図７】巻き取り張力の影響を示す図である。

【図８】クラウン率の影響を示す図である。

【図９】クラウン指数の影響を示す図である。

【図１０】板幅中央部における周方向歪みの半径方向分
布と耳波発生位置を示す図である。

【図１１】板幅中央部における巻き取り張力と中伸び発
生位置を示す図である。

【図１２】巻き取り張力と板幅中央部の周方向歪みとの
関係を示す図である。

【図１３】巻き取り張力と板幅中央部の張力との関係を
示す図である。

【図１４】クラウン指数と耳波不良張力及び中伸び発生
張力との関係を示す図である。

【図１５】ＣＣ７５／ＴＣ２５と耳波不良張力及び中伸
び発生張力との関係を示す図である。

【図１６】コイル内周部に発生する周方向歪みの板厚幅
方向分布の計算結果を示す図である。

【図１７】コイル内周部に発生する周方向歪みの板厚幅
方向分布の実測結果を示す図である。

【図１８】巻き取り張力とコイル内周部に発生した耳波
の波高さの関係を示す図である。

【図１９】巻き取り張力と耳波不良の発生した長さの関
係の実測結果を示す図である。

【図２０】コイル外半径とコイル最内周の板幅中央部に
おける周方向歪みの関係を示す図である。

【図２１】各巻き取り張力におけるクラウン指数とコイ
ル外半径の上限の関係を示す図である。

【図２２】平坦度変化の発生機構を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井端治廣兵庫県加古川市金沢町１番地株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者木川佳明兵庫県加古川市金沢町１番地株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者杉本有一郎兵庫県加古川市金沢町１番地株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者澤田護兵庫県加古川市金沢町１番地株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属帯板に対して所定の巻き取り張力を
付与しながら巻き取りコイルにするテンションリールを
用いた金属帯板の巻き取り方法であって、前記巻き取り張力を、前記金属帯板の板厚、前記金属帯
の板幅、前記コイルの外径及び前記金属帯板の断面の凸
形状の程度とから決定することを特徴とする金属帯板の
巻き取り方法。
【請求項２】金属帯板に対して所定の巻き取り張力を
付与しながら巻き取りコイルにするテンションリールを
用いた金属帯板の巻き取り方法であって、前記金属帯板の断面の凸形状の程度に着目し、両端近傍
部分だけが薄くなる台形から板幅中央から両端部分にか
けて徐々に薄くなる山形に近くなるほど、巻き取り張力
を小さくすることを特徴とする金属帯の巻き取り方法。
【請求項３】金属帯板に対して所定の巻き取り張力を
付与しながら巻き取りコイルにするテンションリールを
用いた金属帯板の巻き取り方法であって、前記金属帯の断面の凸形状を考慮して巻き取り張力の幅
方向分布を求める段階と、巻き取られたコイル部分に作用する外圧分布を求める段
階と、コイル内の周方向応力または周方向歪み分布を求める段
階と、前記周方向応力または周方向歪みが耳波を生じさせない
所定値以下になるように前記巻き取り張力を決定すると
ともに、更にこの巻き取り張力が中伸びを生じさない所
定値以下になるように決定する段階とを含むことを特徴
とする金属帯の巻き取り方法。
【請求項４】前記凸形状は、凸部の幅方向の傾斜程度
を表すクラウン指数、又はこのクラウン指数と相関を有
する係数で評価する請求項１又は２又は３記載の金属帯
板の巻き取り方法。
【請求項５】前記凸形状と前記クラウン指数とが、下
記の関係式を有する請求項４記載の金属帯板の巻き取り
方法。ｔ（ｚ）＝ｔ₀〔１−α（｜ｚ｜／ｈ）ⁿ〕ここで、２ｈは板幅、ｚは板幅中央からの距離、ｔ₀は
板幅中央における板厚、αはクラウン率、ｎはクラウン
指数である。
【請求項６】金属帯板に対して所定の巻き取り張力を
付与しながら巻き取りコイルにするテンションリールを
用いた金属帯板の巻き取り方法であって、前記巻き取り張力及び前記金属帯板の断面の凸形状の程
度を含む断面形状からコイル外径の上限値を規定し、前
記金属帯板を巻き取る際の前記コイル外径を、前記上限
値より小さくすることを特徴とする金属帯板の巻き取り
方法。
【請求項７】前記金属帯板の断面の凸形状の程度が、両
端近傍部分だけが薄くなる台形から板幅中央から両端部
分にかけて徐々に薄くなる山形に近くなるほど、前記上
限値を下げる請求項６記載の金属帯の巻き取り方法。
【請求項８】前記凸形状の程度は、凸部の幅方向の傾
斜程度を表すクラウン指数で評価する請求項６又は７記
載の金属帯板の巻き取り方法。