JP5724435B2 - 鋼帯の巻きずれ防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続焼鈍ライン等の鋼帯連続処理ラインにおいて、鋼帯をテンションリールに巻き取る際に発生する巻きずれを防止する方法に関する。

連続焼鈍ライン等の鋼帯連続処理ラインにおいては、鋼帯をコイルに巻き取る設備として、通常、図１に示すように、第１テンンションリール１１と第２テンンションリール２１の２機のテンンションリールを備えている。なお、図１において、１２は第１テンンションリール用デフレクターロール（第１デフレクターロール）、１３は第１デフレクターロール１２に対向する第１テンンションリール用ピンチロール（第１ピンチロール）、２２は第２テンンションリール用デフレクターロール（第２デフレクターロール）、２３は第２デフレクターロール２２に対向する第２テンンションリール用ピンチロール（第２ピンチロール）である。

そして、例えば、第１テンンションリール１１での鋼帯１の巻き取り長が製品長に達した場合、シャー２によって鋼帯１を切断し、使用するテンションリールを第２テンンションリール２１に切り替えることで、連続的に鋼帯１の巻き取りを実施している。

その際に、鋼帯１の巻きずれを防止する方法として、ＥＰＣ（Ｅｄｇｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：幅端部位置制御）を使用している。このＥＰＣは、鋼帯１の幅端部をセンサー（図１では、第１テンンションリール用センサー１４、第２テンンションリール用センサー２４）によって把握し、その情報に基づいて、テンションリール（図１では、第１テンンションリール１１、第２テンンションリール２１）のマンドレルを幅方向に移動させることで巻きずれを防止するものである。

しかし、ＥＰＣは、鋼帯１に充分な張力が掛かっている場合は有効であるが、シャー２で切断後の鋼帯１における張力は０となるため、センサー１４、２４の位置に至るまでに鋼帯１の形状により蛇行が発生した場合、ＥＰＣのみでは充分に巻きずれの防止ができなくなる。このため、コイルの外巻きに巻きずれが発生する。

そこで、このようなシャーで切断後に発生する巻きずれを防止する技術として、これまで以下のようなものが提案されている。

すなわち、特許文献１には、シャーとデフレクターロールの間に傾動式シュータと鋼帯尾端の拘束装置を設置し、シャーでの切断直前から拘束装置で鋼帯尾端を拘束することで巻きずれを防止しようとする技術が提案されている。

また、特許文献２には、シャーとデフレクターロールの間に一対の小径縦ロールを鋼帯幅方向に移動可能に設置し、シャーでの切断で張力が無くなった鋼帯を小径縦ロールでガイドすることで巻きずれを防止しようとする技術が提案されている。

特開２００７−１７５７１３号公報 特開２００６−２８１２４８号公報

日本鉄鋼協会編、「第３版 鉄鋼便覧 第ＩＩＩ巻（１） 圧延基礎・鋼板」、昭和５５年５月１５日、ｐ３９４〜３９５

しかしながら、特許文献１、２に記載の技術は、鋼帯を拘束する拘束装置や小径縦ロールを設置する費用や制御システムが必要であり、煩雑である。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、連続焼鈍ライン等の鋼帯連続処理ラインにおいて、鋼帯をテンションリールに巻き取る際に、シャーで切断後の鋼帯の巻きずれを簡便かつ的確に防止することができる鋼帯の巻きずれ防止方法を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］鋼帯をテンションリールに巻き取るに際して、テンションリールの上流側に設置されるデフレクターロールに対向するピンチロールとして、ロール幅中央部とロール幅端部にそれぞれ平坦部を備えたロールを用い、そのロール幅中央の平坦部の半径（Ｒｃ）とロール幅端部の平坦部の半径（Ｒｅ）との差（ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒｅ）を、鋼帯の耳伸び量およびハイスポット量の最大値を超える値とするとともに、ロール幅中央部の平坦部の幅を、当該ピンチロールを通過する最小幅の鋼帯における耳伸びの発生領域に掛からない幅とすることを特徴とする鋼帯の巻きずれ防止方法。

本発明においては、連続焼鈍ライン等の鋼帯連続処理ラインで鋼帯をテンションリールに巻き取る際に、シャーで切断後の鋼帯の巻きずれを簡便かつ的確に防止することができる。

本発明の実施形態における鋼帯の巻き取り設備を示す図である。 鋼帯の断面プロフィルを比較した図である。 本発明の実施形態１におけるピンチロールを示す図である。 耳伸び量の測定方法を示す図である。 ハイスポット量の測定方法を示す図である。 本発明の実施形態２におけるピンチロールを示す図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［実施形態１］
まず、本発明の実施形態１において対象とする鋼帯の巻き取り設備は、前述の図１に示したものである。すなわち、連続焼鈍ライン等の鋼帯連続処理ラインに設置されて、第１テンンションリール１１と第２テンンションリール２１の２機のテンンションリールを備えており、第１テンンションリール用に、第１デフレクターロール１２と、第１デフレクターロール１２に対向する第１ピンチロール１３を有し、第２テンンションリール用に、第２デフレクターロール２２と、第２デフレクターロール２２に対向する第２ピンチロール２３を有している。

そして、例えば、第１テンンションリール１１での鋼帯１の巻き取り長が製品長に達した場合、シャー２によって鋼帯１を切断し、使用するテンションリールを第２テンンションリール２１に切り替えることで、連続的に鋼帯１の巻き取りを実施している。

その際に、シャー２で切断前の鋼帯１の巻きずれを防止するために、ＥＰＣ（Ｅｄｇｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：幅端部位置制御）を行い、鋼帯１の幅端部をセンサー（第１センサー１４、第２センサー２４）によって把握し、その情報に基づいて、テンションリール（第１テンンションリール１１、第２テンンションリール２１）のマンドレルを幅方向に移動させるようにしている。

その上で、この実施形態１においては、シャー２で切断後の鋼帯１の巻きずれを防止するために、ピンチロール（第１ピンチロール１３、第２ピンチロール２３）として、ロール幅中央部とロール幅端部にそれぞれ平坦部を備えた凸型ロールを用い、その凸型ロールのロール幅中央部の平坦部の半径（Ｒｃ）とロール幅端部の平坦部の半径（Ｒｅ）との差（ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒｅ）を、鋼帯の耳伸び量およびハイスポット量の最大値を超える値とするとともに、ロール幅中央部の平坦部の幅（ロール幅方向長さ）を、当該ピンチロールを通過する最小幅の鋼帯における耳伸びの発生領域に掛からない幅とするようにしている。

その詳細を以下に述べる。

図２に鋼帯の断面形状（板厚差）を示すが、巻きずれが発生しなかったコイルでは、図２（ａ）に示すように、鋼帯の両幅端部が鋼帯幅中央部と比較して均等に延びている断面形状であるのに対して、巻きずれが発生したコイルでは、図２（ｂ）に示すように、耳伸びが生じた断面形状、または、図２（ｃ）に示すように、ハイスポット（鋼帯幅方向の局所的な板厚のふくらみ）が生じた断面形状になっている。

これに対して、従来、ピンチロール（第１ピンチロール１３、第２ピンチロール２３）としては、幅方向全長が平坦なロールを使用しているため、シャー２で切断後に鋼帯１の張力が０となった場合、巻きずれが発生したコイルでは、前記のような鋼帯１の幅端部の形状不良部（耳伸び部、ハイスポット部）に作用するピンチロール１３、２３からの押付圧が変化することで、鋼帯１が蛇行し、巻きずれが発生すると考えられた。

そこで、本発明者らは、上記のようにして発生する巻きずれを解消するためには、ピンチロール１３、２３として、鋼帯幅端部に接触しないロールを使用すれば、鋼帯幅端部の形状の影響を受けずに巻き取りを行うことができ、巻きずれの発生を防止するが可能であると考えた。

そして、上記の考え方に基づいて、この実施形態１においては、ピンチロール１３、２３として、図３に示すような凸型ロール３０Ａを使用するようにした。

その際に、凸型ロール３０Ａのロール幅中央部の平坦部３１の半径Ｒｃとロール幅端部の平坦部３２の半径Ｒｅの差（ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒｅ）については、鋼帯１の蛇行に影響すると考えられる耳伸び量およびハイスポット量に基づいて決定するようにした。

ここで、耳伸び量とは、耳伸びにより生じた耳波の波高さをいう。すなわち、非特許文献１に記載されているように、図４における波高さｈである。また、ハイスポット量とは、図２（ｃ）に示したように、鋼帯幅方向の局所的な板厚のふくらみ量Ｈをいう。すなわち、非特許文献１に記載されているように、図５に示した鋼帯の板厚分布において、板厚のふくらみの頂点の板厚Ｘと板厚のふくらみの裾野の板厚Ｙ、Ｚとの差である。つまり、Ｈ＝Ｘ−（Ｙ＋Ｚ）／２である。

そして、この鋼帯巻き取り設備で処理する鋼帯の耳伸び量の分布とハイスポット量の分布から下記の（１）式によって半径差ΔＲを決定した。

ΔＲ＝α（ＭＡＸ（耳伸び量ｈの最大値、ハイスポット量Ｈの最大値））・・・（１）
ここで、αは補正係数であり、１＜α≦３とした。また、ＭＡＸ（耳伸び量ｈの最大値、ハイスポット量Ｈの最大値）では、引数である耳伸び量ｈの最大値とハイスポット量Ｈの最大値のうちの最大値を求める。

耳伸び量ｈの最大値およびハイスポット量Ｈの最大値は、所定期間、鋼帯の巻き取り設備で処理する鋼帯の耳伸び量ｈとハイスポット量Ｈの分布を調査して求めることができる。所定期間としては、鋼帯の耳伸び量ｈとハイスポット量Ｈの標準的な分布を求めることができる期間とすればよい。

例えば、４ヶ月間、鋼帯の巻き取り設備で処理する鋼帯の耳伸び量ｈとハイスポット量Ｈの分布を調査した結果、耳伸び量ｈの最大値は２．４ｍｍであり、ハイスポット量Ｈの最大値は４８μｍであったので、（１）式に基づいて半径差ΔＲを５ｍｍとした。ちなみに、ここでは、α＝２．１にしている。

なお、補正係数αを３以下としているのは、半径差ΔＲが大きくなり過ぎると、ロール強度上あまり好ましくないからである。

また、凸型ロール３０Ａのロール幅中央部の平坦部３１の幅（鋼帯１との接触長さ）Ｌについては、ピンチロール１３、２３を通過する最小幅の鋼帯における耳伸びの発生領域に掛からない幅とした。なお、耳伸びは鋼帯端近傍に認められ、ハイスポットは鋼帯幅方向中央部寄りにも認められるものの、鋼帯幅端近傍に多く認められるため、上記のように耳伸びの発生領域に掛からない幅とすることで、過半数の、概ね７割以上のハイスポットが発生する発生領域にも掛からない幅とすることができる。

すなわち、最小幅Ｗｍｉｎの鋼帯において、耳伸びが発生する領域が当該鋼帯の最幅端からＷｅまでの領域だとすると、最小幅の鋼帯の幅端が通過する位置と平坦部３１の端部の位置との距離ΔＬが、ΔＬ≧Ｗｅを満足すればよいので、ロール幅中央部の平坦部３１の幅Ｌを下記の（２）式によって決定した。

Ｌ≦Ｗｍｉｎ−２Ｗｅ ・・・（２）

ただし、平坦部３１の幅Ｌが狭くなり過ぎると、通過する鋼帯をピンチする力が弱くなるので、ピンチロール１３、２３を通過する鋼帯の最大幅Ｗｍａｘに対して、下記の（３）式を満たすようにした。

Ｌ≧Ｗｍａｘ／５ ・・・（３）

なお、最小幅Ｗｍｉｎの鋼帯における耳伸びの発生領域、すなわち当該鋼帯の最幅端からＷｅまでの領域は、耳伸び量ｈとハイスポット量Ｈの分布を調査するのと同様に、所定期間、最小幅Ｗｍｉｎの鋼帯における耳伸びの発生領域の分布を調査して求めることができる。

例えば、鋼帯最小幅Ｗｍｉｎ＝７００ｍｍ、鋼帯最大幅Ｗｍａｘ＝１７００ｍｍ、耳伸びの発生領域Ｗｅ＝５０ｍｍであるとすると、平坦部３１の幅Ｌは（２）式、（３）式に基づいて、３４０ｍｍ≦Ｌ≦５００ｍｍとなる。

これによって、凸型ロール３０Ａが鋼帯１の幅端部に接触しないようになり、鋼帯１の幅端部の形状の影響を受けずに巻き取りを行うことができ、巻きずれの発生を防止することが可能になった。

このようにして、この実施形態１においては、連続焼鈍ライン等の鋼帯連続処理ラインで鋼帯１をテンションリール１１、２１に巻き取る際に、特許文献１、２に記載の技術のような、鋼帯を拘束する拘束装置や小径縦ロールを設置することなく、シャー２で切断後の鋼帯１の巻きずれを簡便かつ的確に防止することができる。

［実施形態２］
この実施形態２においては、基本的な構成は上記の実施形態１と同じであるが、ピンチロール１３、２３として、図３に示した凸型ロール３０Ａに替えて、図６に示すような台形状ロール３０Ｂを使用するようにしている。

すなわち、図６に示すように、台形状ロール３０Ｂは、最小幅の鋼帯が通過する位置と平坦部３１の端部の位置との距離ΔＬの部分３３がテーパ形状になっている。

最小幅の鋼帯における耳伸び量の最大値やハイスポット量の最大値が発生する位置が、鋼帯の最幅端の近傍である場合は、ピンチロール１３、２３を台形状ロール３０Ｂとすることによって、鋼帯１の幅端部に接触しないようにしながら、テーパ部３３によって鋼帯１のセンタリング性を高めることができる。

これによって、この実施形態２においても、連続焼鈍ライン等の鋼帯連続処理ラインで鋼帯１をテンションリール１１、２１に巻き取る際に、特許文献１、２に記載の技術のような、鋼帯を拘束する拘束装置や小径縦ロールを設置することなく、シャー２で切断後の鋼帯１の巻きずれを簡便かつ的確に防止することができる。

本発明の実施例１として、図１に示したような鋼帯連続処理ラインにおいて、鋼帯１をテンションリール１１、２１に巻き取る作業を行った。

その際に、本発明例では、上記の本発明の実施形態２に基づいて、ピンチロール（第１ピンチロール１３、第２ピンチロール２３）として、図６に示した台形状ロール３０Ｂを使用した。

その際に、鋼帯最小幅Ｗｍｉｎ＝７００ｍｍ、鋼帯最大幅Ｗｍａｘ＝１７００ｍｍ、耳伸びの発生領域Ｗｅ＝５０ｍｍであったので、台形状ロール３０Ｂにおける半径差ΔＲ＝５．０ｍｍ、ロール幅中央部の平坦部３１の幅Ｌ＝５００ｍｍとした。

これに対して、従来例では、ピンチロール（第１ピンチロール１３、第２ピンチロール２３）として、幅方向全長が平坦なロールを使用した。

その結果、従来例では、処理量のうち約１．５０％が巻きずれによって一次不適合となり、次工程での巻き直しが発生したが、本発明例では、巻きずれによる一次不適合が約０．９４％に低減した。

これによって、本発明の有効性が確認された。

１ 鋼帯
２ シャー
１１ 第１テンンションリール
１２ 第１デフレクターロール
１３ 第１ピンチロール
１４ 第１センサー
２１ 第２テンンションリール
２２ 第２デフレクターロール
２３ 第２ピンチロール
２４ 第２センサー
３０Ａ 凸型ロール
３０Ｂ 台形状ロール
３１ 凸型ロールおよび台形状ロールのロール幅中央部の平坦部
３２ 凸型ロールおよび台形状ロールのロール幅端部の平坦部
３３ 台形状ロールのテーパ部

Claims (1)

1. 鋼帯をテンションリールに巻き取るに際して、テンションリールの上流側に設置されるデフレクターロールに対向するピンチロールとして、ロール幅中央部とロール幅端部にそれぞれ平坦部を備えたロールを用い、そのロール幅中央の平坦部の半径（Ｒｃ）とロール幅端部の平坦部の半径（Ｒｅ）との差（ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒｅ）を、鋼帯の耳伸び量およびハイスポット量の最大値を超える値とするとともに、ロール幅中央部の平坦部の幅を、当該ピンチロールを通過する最小幅の鋼帯における耳伸びの発生領域に掛からない幅とし、前記ロール幅中央部の平端部以外ではピンチロールが鋼帯と接触しないことを特徴とする鋼帯の巻きずれ防止方法。