JPH11222629A - 鋼帯の通電加熱時の蛇行防止方法および蛇行防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、鋼帯の連続熱処ラインで通電加熱
中の鋼帯の蛇行を防止でき、通電特性を安定確保して、
欠陥のない品質の良好な鋼帯を低コストで安定確保でき
る蛇行防止法および蛇行防止装置を提供する。 【解決手段】 鋼帯の連続熱処理ラインに、押さえロー
ルと対をなす通電ロールを前後に配置して通板中の鋼帯
を加熱する通電加熱方法において、鋼帯を導く案内ロー
ラーと入側通電ロール間に、通板中の鋼帯を押し込むデ
フレクターロールを配置し、このデフレクターロールの
押付位置を調整することにより、デフレクターロールの
入側での鋼帯の巻付角度と出側での鋼帯の巻付角度を、
ライン加減速時デフレクターと鋼帯間でスリップを発生
させない角度に調整して通板しながら通電加熱すること
を特徴とする鋼帯の通電加熱時の蛇行防止方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は鋼帯の連続熱処理ラ
インで加熱手段として通電加熱を用いる場合において、
通電加熱中における鋼帯の蛇行を防止する方法および装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、鋼帯の連続熱処理ラインで
は、加熱手段として通電加熱装置が用いられている。こ
の通電加熱装置として、例えば、特開平１−１４２０３
２号公報に開示されたものがある。この通電加熱装置
は、概念的には図６に示すように、押さえロール４ａと
対をなす入側通電ロール３ａと、押さえロール４ｂと対
をなす出側通電ロール３ｂを前後に一定間隔をおいて配
置し、案内ロール２で導かれた鋼帯１を入側通電ロール
３ａと出側通電ロール３ｂ間で挟持して、電源５から入
側通電ロール３ａと出側通電ロール３ｂを介して鋼帯１
に通電し、ジュール熱により鋼帯１を加熱するように構
成された、ピンチロールタイプの通電加熱装置である。

【０００３】ピンチロールタイプの通電加熱装置におい
ては、鋼帯１を押さえロールで通電ロールに押し付けて
挟持することによって鋼帯１と通電ロールとの密着性を
高め、通電特性を確保するようにしているが、鋼帯１の
幅方向における平坦度が必ずしも一定ではない。そのた
め、鋼帯１の表面と通電ロール３ａ，３ｂの表面の接触
が不均一になり、スパークが発生して鋼帯１や通電ロー
ル３ａ，３ｂの表面が損傷し鋼帯１にロールマークなど
の表面疵が発生したり、形状の不均一やその他の外乱も
作用して蛇行が発生し、鋼帯１に絞りなどの形状不良も
生じて鋼帯１の品質が低下することが知られている。そ
のため、鋼帯１と通電ロール３ａ，３ｂとの接触状態を
改善する方法や、通電加熱中の鋼帯の蛇行防止方法が種
々提案されている。

【０００４】例えば、通電加熱中の鋼帯の蛇行防止方法
としては、通電ロールスタンドに、ＣＰＣ機構を設置し
て、図７に示すように鋼帯１の形状に合わせて、鋼帯１
に対する通電ロール３ａ，３ｂの向き、角度θを微調整
する方法、あるいは、入側通電ロール３ａと出側通電ロ
ール３ｂ間の張力を上げる方法などがある。

【０００５】また、特開平６−３０６４５２号公報に開
示されているように、あらかじめ鋼帯の通過する位置を
検出し、ＣＰＣ機構で鋼帯の幅方向中心が通電ロールの
設定位置を通過させることにより鋼帯１の蛇行を防止す
る方法もある。

【０００６】しかし、前記したＣＰＣ機構を用いて通電
ロールの向きや角度θを微調整する方法では、通電ロー
ルを組み込むスタンドに、高価なＣＰＣ機構の設置が必
要であり、設備コストの増大を伴う。

【０００７】また、張力を上げる方法では、特に鋼帯１
が電磁鋼帯の場合には、張力を上昇することにより磁性
特性が損なわれるため、付与する張力範囲が小さく、従
ってこの方法では蛇行を十分に防止することは難しい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の問題点を解消するものであって、鋼帯の連続熱処
理ラインにおいて、通電加熱中の鋼帯の蛇行を防止でき
る、安価な蛇行防止方法と蛇行防止装置を提供するもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、以下の構成を要旨とする。 (１) 鋼帯の連続熱処理ラインに、押さえロールと対を
なす通電ロールを前後に配置し、通板中の鋼帯を加熱す
る通電加熱方法において、鋼帯を導く案内ローラーと入
側通電ロール間に、通板中の鋼帯を押し込むデフレクタ
ーロールを配置し、このデフレクターロールの押付位置
を調整することにより、デフレクターロールと入側通電
ロールでの入側での鋼帯の巻付角度と出側での鋼帯の巻
付角度を、ライン加減速時デフレクターと鋼帯間でスリ
ップを発生させない角度に調整して通板しながら通電加
熱することを特徴とする鋼帯の通電加熱時の蛇行防止方
法。

【００１０】(２) (１) において、デフレクターロー
ルを回そうとするトルクと、加減速抵抗トルクとベアリ
ング抵抗トルクの和との関係が、 デフレクターロールを回そうとするトルク＞加減速抵抗
トルクとベアリング抵抗トルクの和 の条件を満足するように、デフレクターロールによる押
付方向と鋼帯の交点を分岐点とする入側の鋼帯巻付角度
（β）、出側での鋼帯巻付角度（θ）を決定するること
を特徴とする鋼帯ロールの通電加熱時の蛇行防止方法。

【００１１】(３) 鋼帯の連続熱処理ラインにおいて、
押さえロールと対をなす通電ロールを前後に配置して鋼
帯を加熱する通電加熱装置において、入側通電ロールと
その前方に設けた案内ロールとの間に、通板する鋼帯に
対する巻付角度を調整する位置調整機構を備えたデフレ
クターロールを配設したことを特徴とする鋼帯の通電加
熱時の蛇行防止装置。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明者等は、鋼帯の連続熱処理
ラインに、ピンチロールタイプの通電加熱装置を配置し
て、オンラインで鋼帯の熱処理を行う場合において、高
価なＣＰＣ機構を用いたり、張力付与などで鋼帯の品質
を低下させない、簡易で、かつ低コストで蛇行を防止す
る手段について検討を行った。

【００１３】その結果、入側通電ロールの直前で鋼帯幅
方向に拘束力を付与することにより、鋼帯の蛇行を防止
できることに着目し、入側通電ロールとその手前の案内
ロールとの間に、鋼帯に対して押込力を付与する位置調
整可能な簡易なデフレクターロールを介在させ、このデ
フレクターロールの入側での鋼帯巻付角度と出側での鋼
帯巻付角度を所定の角度にすることにより、鋼帯の蛇行
を確実に防止でき、また、鋼帯をより近い距離でデフレ
クターロールと入側通電ロールに巻き付けるため、鋼帯
の座屈抗力を高め鋼帯に絞りなどの発生も防止できるこ
とを確認するに至った。

【００１４】本発明者等の実験によれば、通板中の鋼帯
の蛇行は、鋼帯がライン加減速時にライン方向でスリッ
プした場合に、幅方向にもスリップしてウオークするこ
とにより発生することが判明している。

【００１５】そこで、本発明者等は、ライン加減速時に
スリップが発生しないようにすれば、蛇行の発生を防止
できるとの認識に立ち、案内ロール２と入側通電ロール
３ａ間にデフレクターロール８を図５に示すように配置
した場合において、ライン加減速時に鋼帯との間でスリ
ップを発生させない条件について検討した。

【００１６】その結果、ライン加減速時に鋼帯１との間
でスリップを発生させないためには、下記（１）式で求
められるデフレクターロール８を回そうとするトルク Ｄ／２×μR ×［Ｔ² （ｃｏｓθ−ｃｏｓβ）² ＋｛Ｗ−Ｔ（ｓｉｎθ ＋ｓｉｎβ）｝² ］^1/2 ・・・・・・・・・・・・・（１） ここで、 Ｄ ：デフレクターロールの直径（ｍ） μR ：鋼帯とロールの摩擦係数 Ｔ ：鋼帯張力（ｋｇ） Ｗ ：デフレクターロール重量（ｋｇ） θ ：巻付角度（出側） β ：巻付角度（入側） と、下記（２）式で求められる加減速抵抗トルクと
（３）式で求められるベアリング抵抗トルクの和 （ＧＤ² ／４ｇ）×（α／３０Ｄ）・・・・・・・・（２） （ｄ／２）×μB ［Ｔ² （ｃｏｓθ＋ｃｏｓβ）² ＋｛Ｗ−Ｔ（ｓｉｎθ ＋ｓｉｎβ）｝² ］^1/2 ・・・・・・・・・・・・・（３） ここで、 Ｄ ：デフレクターロールの直径（ｍ） ＧＤ² ：デフレクターロールのＧＤ² （Ｋｇｆ・ｍ² ） ｇ ：重力加速度（９．８ｍ／ｓ² ） Ｔ ：鋼帯張力（ｋｇ） Ｗ ：デフレクターロール重量（ｋｇ） θ ：巻付角度（出側） β ：巻付角度（入側） ｄ ：ベアリング直径（ｍ） μB ：ベアリングとの摩擦係数 α ：加減速度レート（ｍｐｍ／ｓ） との関係が、 デフレクターロールを回そうとするトルク＞加減速抵抗トルクとベアリング 抵抗トルクの和・・・・・・・・・・・・・・・・・（４） の関係を満足するように、デフレクターロールによる押
付方向と鋼帯の交点を分岐点とする入側の鋼帯巻付角度
β、出側での鋼帯巻付角度θを決定することによって、
蛇行の発生につながるスリップの発生を防止できること
を確認するに至った。

【００１７】この（４）式は、図５のようなロール配置
の場合では、デフレクターロール８は、入側通電ロール
３ａと案内ロール２間（距離Ｌ）において、入側通電ロ
ール３ａに近い位置（ａ＞ｂ）に配設し、出側の鋼帯巻
付角度θを、入側の鋼帯巻付角度βより大きくして出側
での鋼帯拘束力を大きくすればスリップの発生をより確
実に防止できることを示している。

【００１８】このデフレクターロールは、鋼帯に対する
押込量（距離）ｙを小さくして十分な鋼帯巻付角度β，
θを確保できることから大径のものがよいと言えるが、
張力を大きくしなければならないし、設備規模も大きく
なるので、このような問題を生じない範囲内で設定する
ことが好ましい。通常の場合、案内ロールの径と通電ロ
ールの径の間の径の範囲内で設定するが、比重の小さい
材料で形成した場合には、通電ロールの径より若干大き
くしてもよい。

【００１９】このデフレクターロールでの出側の鋼帯巻
付角度θ、入側の鋼帯巻付角度βは、鋼帯のサイズ、形
状特性、張力、各ロールの直径、摩擦係数等によって差
が出るため、蛇行防止をさらに確実にするために、予
め、実績に基づき、鋼帯のサイズ、形状特性、張力、各
ロール（案内ロール、デフレクターロール、通電ロー
ル）の直径、摩擦係数等に応じて設定すればよい。

【００２０】デフレクターロールの押込量、張力を適度
に押さえて蛇行の発生を十分に防止することを前提とす
れば、出側の鋼帯巻付角度θは３０〜９０度、入側の鋼
帯巻付角度βは１５〜７０度程度に設定することが好ま
しい。

【００２１】このデフレクターロールでの鋼帯巻付角度
θ，βは、案内ロールと入側通電ロール間において、デ
フレクターロールの径を固定した場合には、押込位置、
押込角度、押込量を調整することによって調整すること
ができる。

【００２２】したがって、このデフレクターロールは、
このような調整ができる機構をすべて備えたものである
ことが好ましいが、対象が特定される場合には、案内ロ
ールと入側通電ロールとデフレクターロールの位置関係
を固定してデフレクターロールを単純構造することも考
慮する。

【００２３】以下に本発明を、熱処理ラインで本発明を
適用した場合の設備配置例を示す図１〜図４に基づいて
具体的に説明する。図１において、１は鋼帯であり、案
内ロール２、デフレクターロール３を経て通電加熱装置
に導入される。この通電加熱装置は、入側通電ロール３
ａと押さえロール４ａ、通電ロール３ｂと押さえロール
４ｂ、この２つの通電ロール間に接続された、例えば、
交流電源５からなり、通電ロール３ａと通電ロール３ｂ
間に通板される鋼帯１に、電源５から通電ロール３ａと
通電ロール３ｂを介して通電することによって、鋼帯１
を順次加熱して冷却工程や巻取工程などの次工程に送り
だすように構成されている。

【００２４】本発明では、前記の案内ロール２と入側通
電ロール３ａ間において、通板中の鋼帯１を押し込むデ
フレクターロール８を、架台９に油圧シリンダー１０を
介して上下位置を可変に配設し、その位置を調整するこ
とによって案内ロール２からの鋼帯１を、所定の巻付角
度θ，βで巻き付けて入側通電ロール３ａの上側周面と
押さえロール４ａ間と出側通電ロール３ｂの上側周面と
押さえロール４ｂ間に導入し、入側通電ロール３ａと出
側通電ロール３ｂ間において通電加熱する。

【００２５】このようなピンチロールタイプの通電加熱
装置において通電加熱される鋼帯１は、その形状によっ
ては通板中に蛇行しようとするが、ここでは、案内ロー
ル２と入側通電ロール３ａ間において、入側通電ロール
３ａに近いところにデフレクターロール８が配設されて
おり、鋼帯１がデフレクターロール８に所定の巻付角度
θ，βで巻き付けられ幅方向に拘束されているため、ス
リップすることがなく蛇行の発生が防止される。

【００２６】特に、ここでは、案内ロール２と入側通電
ロール３ａ間において入側通電ロール３ａに近いところ
にデフレクターロール８が配設されているため、入側通
電ロール３ａと押さえロール３ｂによるピンチ効果との
相乗効果によって、鋼帯１の幅方向の拘束の強化と共に
座屈抗力が上がり、鋼帯絞りが起り難くなる。すなわ
ち、上記のようにして、鋼帯１のデフレクターロール８
入側の巻付角度βと出側での巻付角度θを設定すること
によって蛇行の発生を防止できる。

【００２７】デフレクターロール８は、通板中、当初設
定位置に固定するが、必要あれば、通板状況に応じて、
垂直（斜めを含む）方向または水平（斜めを含む）方向
に移動可能な構造にすることができる。

【００２８】また、入側通電ロール３ａと案内ロール２
は例えば図３に示すように、垂直線上または図４に示す
ように、傾斜線上で軸心が一致するように配置してもよ
く、この場合も、デフレクターロール８は、その入側で
の巻付角度βと出側での巻付角度θが所定の角度になる
よう案内ロール２と入側通電ロール３ａ間に配設する。

【００２９】なお、デフレクターロール８の構造、配置
等は、上記の例に限定されるものではなく、対象の鋼帯
のサイズ、設備配置、設置スペース等の条件に応じて、
請求項の範囲内で設計変更されるものである。

【００３０】

【実施例１】図１〜４に示すように、案内ロール２と通
電加熱装置の入側通電ロール３ａ間にデフレクターロー
ル８を配設し、冷間圧延して得られた幅１０００mm、厚
み０．２２mmの鋼帯を通電加熱装置に通板し、８００〜
８８０℃に通電加熱して連続熱処理（焼鈍）実験を行っ
た。なお、ここでは通板速度は６１ｍ/min、張力は１Kg
f/mm² とした。

【００３１】この実験では、デフレクターロール８の入
側での鋼帯巻付角度β、出側での鋼帯巻付角度θを変化
させ、通電加熱装置の出側での鋼帯１の蛇行量の変化と
熱処理（焼鈍）後の鋼帯の品質を調査した。実験条件と
実験結果を比較例の場合と共に以下に説明する。

【００３２】 （実験条件） 通電加熱装置 通電ロール径 ：３００mmφ 押さえロール径：３００mmφ デフレクターロール径：２５０mm 案内ロール径 ：２００mm ロール軸間距離 案内ロールと入側通電ロール間 ：８１０mm 入側通電ロールとデフレクターロール間：３００〜５００mm 案内ロールとデフレクターロール間 ：５１０〜３１０mm

【００３３】(１) 図１において、水平方向に平行配置
した入側通電ロール３ａと案内ロール２の中間に配設し
たデフレクターロール８の上下位置を変えて鋼帯１の押
込量（図５のｙ）を調整し、デフレクターロール８での
鋼帯巻付角度を、前記（４）式の条件を満足するよう
に、入側での巻付角度βを１５〜４０度、出側での巻付
角度θを３０〜５０度の範囲にした本発明の実験例で
は、ライン加減速時にスリップの発生がなく、通電加熱
装置の出側での蛇行量は、±１％以下で極めて高い蛇行
防止効果が得られ、通電加熱による熱処理後の鋼帯に、
絞りなどの形状不良や、表面疵の発生は認められず品質
上に全く問題はなかった。

【００３４】また、設備コスト面では、従来のＣＰＣ機
構を別設したり、通電ロールにＣＰＣ機構を組み込ん
で、蛇行を検出して蛇行量に応じて蛇行修正した従来例
に比較して、蛇行対策費を１／３〜１／５に節減するこ
とができた。

【００３５】(２) デフレクターロール８による押付量
を小さくし、デフレクターロール８での鋼帯巻付角度
を、入側での巻付角度βを０〜１５度、出側での巻付角
度θを０〜２０度にし、前記（４）式の条件を満足する
実験例では、ラインの加減速時に軽度のスリップの発生
が認められ、通電加熱装置の出側での蛇行量は、±５％
で、通電加熱による熱処理後の鋼帯に、極く軽度ではあ
るが、絞りによる形状不良や表面疵の発生が認められ
た。

【００３６】(３) デフレクターロール８を入側通電ロ
ール３ａから遠ざけ、デフレクターロール８での鋼帯巻
付角度を、入側での巻付角度βを０〜２０度、出側での
巻付角度θを０〜１５度にした前記（４）式の条件を満
足しない比較例では、ラインの加減速時にスリップの発
生が認められ、通電加熱装置の出側での蛇行量は、±１
０％で、通電加熱による熱処理後の鋼帯に、軽度である
が絞りによる形状不良や表面疵の発生が認められた。

【００３７】

【実施例２】雰囲気調整可能な加熱室内に、図１に示す
ように、案内ロール２と通電加熱装置の入側通電ロール
３ａ間にデフレクターロール８を配設し、冷間圧延して
得られた幅１２００mm、厚み１mmの方向性電磁鋼帯を通
電加熱装置に通板し、６５０〜７００℃に通電加熱し
て、引き続き、脱炭と一次再結晶させるための熱処理実
験を行った。なお、ここでは通板速度は６１ｍ/min、張
力は１Kgf/mm² とした。脱炭焼鈍後は通常の方法で処理
した。

【００３８】この実験では、デフレクターロール８の入
側での鋼帯巻付角度βと出側での鋼帯巻付角度θを変化
させ、通電加熱装置の出側での鋼帯１の蛇行量と熱処理
（焼鈍）後の鋼帯の品質を調査した。実験条件と実験結
果を比較例の場合と共に以下に説明する。なお、通電加
熱装置、デフレクターロール、案内ロール、ロール間距
離等の条件は前記実施例１の場合と概ね同じにした。

【００３９】(１) 水平方向に平行配置した入側通電ロ
ール３ａと案内ロール２間にデフレクターロール８を配
置し、デフレクターロールの入側での鋼帯巻付角度βを
１５〜４０度、出側での鋼帯巻付角度θを３０〜５０度
にした前記（４）式の条件を満足する本発明の実験例で
は、ライン加減速時にスリップの発生はなく、通電加熱
装置の出側での蛇行量は、±１％で極めて高い蛇行防止
効果が得られ、表面および形状欠陥のない良好な電磁鋼
帯を得ることができた。

【００４０】(２) デフレクターロール８による押付量
を小さくし、デフレクターロール８での鋼帯巻付角度
を、入側での巻付角度βを０〜１５度、出側での巻付角
度θを０〜２０度にし、前記（４）式の条件を満足する
実験例では、ラインの加減速時に軽度のスリップの発生
が認められ、通電加熱装置の出側での蛇行量は、±５％
で、通電加熱による熱処理後の鋼帯に、極く軽度ではあ
るが、絞りによる形状不良や表面疵の発生が認められ
た。

【００４１】(３) デフレクターロール８の位置を入側
通電ロール３ａから遠ざけ、デフレクターロール８の入
側での鋼帯巻付角度βを０〜２０度と大きくし、出側で
の鋼帯巻付角度θを０〜１５度と小さくした前記（４）
式の条件を満足しない比較例では、ラインの加減速時に
スリップの発生が認められ、通電加熱装置の出側での蛇
行量は、±１０％で、通電加熱による熱処理後の鋼帯
に、絞りによる形状不良や表面疵の発生が認められた。
そこで、張力を１０％大きくして、蛇行の発生を防止し
た。その結果、所定の磁性特性（磁束密度、鉄損値）が
得られなかった。

【００４２】

【発明の効果】本発明においては、鋼帯の熱処理ライン
に配設した通電加熱装置の入側通電ロールと案内ロール
間にデフレクターロールを配設して、このデフレクター
ロールに鋼帯を巻き付け、このデフレクターロールの入
側と出側での巻付角度を所定の範囲にして通板させるこ
とにより、鋼帯の幅方向の拘束性を確保して、通電加熱
中の鋼帯の蛇行を安価にかつ確実に防止することがで
き、通電特性を安定確保して、欠陥のない品質の良好な
鋼帯を低コストで安定確保することができる。本発明
は、特に蛇行防止のために張力を上げられない電磁鋼帯
の脱炭焼鈍工程で適用する通電加熱時の蛇行防止方法と
して好適なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する装置例を示す側面概念説明
図。

【図２】本発明のデフレクターロールの構造例を示す正
面概念説明図。

【図３】本発明を実施する他の装置例を示す側面概念説
明図。

【図４】本発明を実施する他の装置例を示す側面概念説
明図。

【図５】本発明の蛇行装置列におけるデフレクターロー
ル配置説明図。

【図６】従来例の通電加熱装置例を示す側面概念説明
図。

【図７】従来例の通電加熱装置における蛇行防止（修
正）装置例を示す側面概念説明図。

【符号の説明】

１ 鋼帯（電磁鋼帯） ２ 案内ロール ３ａ 入側通電ロール ３ｂ 出側通電ロール ４ａ，４ｂ 押さえロール ５ 電源 ８ デフレクターロール ９ 架台 １０ 油圧シリンダー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼帯の連続熱処理ラインに、押さえロー
   ルと対をなす通電ロールを前後に配置して通板中の鋼帯
   を加熱する通電加熱方法において、鋼帯を導く案内ロー
   ラーと入側通電ロール間に、通板中の鋼帯を押し込むデ
   フレクターロールを配置し、このデフレクターロールの
   押付位置を調整することにより、デフレクターロールの
   入側での鋼帯の巻付角度と出側での鋼帯の巻付角度を、
   ライン加減速時デフレクターと鋼帯間でスリップを発生
   させない角度に調整して通板しながら通電加熱すること
   を特徴とする鋼帯の通電加熱時の蛇行防止方法。
2. 【請求項２】 デフレクターロールを回そうとするトル
   クと、加減速抵抗トルクとベアリング抵抗トルクの和と
   の関係が、 デフレクターロールを回そうとするトルク＞加減速抵抗
   トルクとベアリング抵抗トルクの和 の条件を満足するように、デフレクターロールによる押
   付方向と鋼帯の交点を分岐点とする入側の鋼帯巻付角度
   （β）、出側での鋼帯巻付角度（θ）を決定することを
   特徴とする請求項１記載の鋼帯ロールの通電加熱時の蛇
   行防止方法。
3. 【請求項３】 鋼帯の連続熱処理ラインにおいて、押さ
   えロールと対をなす通電ロールを前後に配置して鋼帯を
   加熱する通電加熱装置において、入側通電ロールとその
   前方に設けた案内ロールとの間に、通板する鋼帯に対す
   る巻付角度を調整する位置調整機構を備えたデフレクタ
   ーロールを配設したことを特徴とする、鋼帯の通電加熱
   時の蛇行防止装置。