JPH0515927A - 金属板のレベリング方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】金属板を加熱した状態でレベリングする。 【構成】レベラのワークロール 2-1および2-4 を電極と
してその間の金属板Ｓに通電して加熱し、レベリングを
行う。電極とするワークロールはレベラ内の任意の２本
以上を選べる。また、レベラ外にピンチロールをおい
て、これを電極としてもよい。レベリングの前後に金属
板を加熱して熱処理を施すこともできる。 【効果】金属板は電極となるロール間でジュール熱によ
って加熱される。金属板は変形抵抗の小さい高温状態で
レベリングされるから矯正の効果が大きい。温度制御が
容易で、設備としても比較的簡単でコンパクトである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、比較的板厚の厚い熱
延鋼板、冷延鋼板等の金属板をレベリングする装置に関
し、特に、金属板に直接通電して加熱し、レベリング、
またはレベリングと熱処理を行う方法およびその方法を
実施するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延された金属板の形状矯正装置として
ローラレベラおよびテンションレベラが広く使用されて
いる。ローラレベラは上下に千鳥状に配置したロールの
間に金属板を通してこれに繰り返し曲げを与えて形状矯
正を行うものであり、テンションレベラは金属板に張力
を付与した状態で同じく繰り返し曲げを与えて形状を矯
正するものである。以下、これらを単にレベラと記す。

【０００３】金属板の形状（反り、耳波、中伸び等）を
レベラにより矯正する際、矯正効果を高めるために、大
きな張力や圧下量を金属板に付与してレベリングする方
法がある。しかし、大きな張力や圧下量を金属板に付与
するには大型のレベラが必要になり、広い設備スペース
が必要であるのみでなく、設備コストおよび操業コスト
が増大する。

【０００４】矯正効果を高めるための他の方法として、
金属板の温度を上げ、変形抵抗を下げてレベリングする
方法がある。例えば、「塑性と加工」第29巻第 333号の
1010〜1015頁には、『厚板用新方式レベラの開発』と題
する研究報告が掲載されており、その記載の中に金属板
の温度を高くしてレベリングする方法が紹介されてい
る。この研究報告には、金属板に付与する張力が低くて
も、金属板の温度が高い程金属板の伸びが増大すること
が示されている。従って、このように金属板の温度を上
げてレベリングすれば、低い張力で操業できるレベラ、
即ち、狭いスペースと低い設備コストで運転できるレベ
ラを使用できる。

【０００５】金属板を加熱した状態でレベリングするた
めに、熱延ラインにおいて金属板を巻取る前にレベリン
グする方法、若しくはオフラインのバッチ式加熱炉で金
属板を再加熱してレベリングする方法が考えられる。し
かし、熱延ラインの金属板には、板幅方向で中央部と板
端部に温度差が存在する。このような温度差がある金属
板をレベリングすると、金属板は見掛け上平坦になる
が、その金属板をシャーにより切断したりまたはプレス
により打ち抜いた後に残留応力が解放され、切断された
りまたは打ち抜かれた部材に反りが発生するという問題
がある。一方、オフラインで金属板を加熱するには、新
たな加熱炉等の設備が必要となる上に、レベリングする
までに金属板の温度が低下して十分な矯正効果が得られ
ないという問題がある。オンラインで誘導加熱によって
金属板を加熱する方法も考えられるが、誘導加熱装置は
複雑で高価である上に加熱の効率が悪い。また、この加
熱装置を出てからレベラのワークロールに達するまでに
温度が下がるという問題もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年の省力化、自動化
において、素材としての金属板には見掛け上の平坦度の
みならず、残留応力までもが極小であることが要求され
ている。残留応力があると、金属板を切断、打ち抜き等
の加工をしたときに残留応力が解放されて反りが発生す
る。このような部材を使用すると、製品の製造ラインで
搬送トラブルが生じたり、溶接時に隙間が生じて溶接不
良の発生、溶接工数の増大等の原因となる。熱延ライン
で熱延材の温度を利用してレベリングした場合には、上
述の残留応力による問題が発生し、一方、オフラインで
加熱してレベリングする場合には、前記のように設備ス
ペースや設備コストの問題が生じるのみならず、レベリ
ングに適した温度に維持するのが難しいという問題があ
る。本発明の目的は、オフラインの加熱炉を使用するこ
となく、レベリングのライン上で金属板を適正な任意の
温度に均一に加熱し、矯正効果の高いレベリングを行う
方法、および装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ローラレベ
ラ、テンションレベラ等のワークロール（レベラロー
ル）或いはレベラの外に設けたピンチロールを電極とし
て、矯正しようとする金属板に直接通電すれば、比較的
簡単に効率のよい加熱ができ、しかも正確な温度管理も
可能になるという知見を基にしてなされたものである。

【０００８】本発明のレベリング方法は『レベラのワー
クロールまたは／およびレベラ外のピンチロールを電極
として金属板に通電して加熱し、レベリング、レベリン
グ前後の熱処理またはその両方を行うこと』を特徴とす
る。

【０００９】この方法を実施するための装置の構成は、
電極として使用するロールの選択によって様々であるの
で、以下、図面を参照しながら説明する。

【００１０】(1) レベラ内に電極となる少なくとも２本
のワークロールを有するレベリング装置（図１）。

【００１１】図１において、Ｓは形状矯正をしようとす
る金属板で、矢印の方向に送られながらレベラ１で矯正
される。レベラ１は、多数のワークロール2-1 、2-2 、
2-3・・・2-ｎを備え、金属板Ｓはその間で繰り返し曲
げを受けて形状矯正される。

【００１２】なお、図示していないが、金属板Ｓに張力
を付与するテンションロールをレベラの前後においても
よい。

【００１３】図１の装置では、レベラ内のワークロール
2-1 と2-4を電源３につないで電極としている。この場
合は、中間のワークロール2-2 および2-3 はスタンドか
ら絶縁しておく必要がある。電源３は交流でも直流でも
よい。この状態で、金属板Ｓには直接通電が行われ、ワ
ークロール2-1 と2-4 の間でジュール熱を発生して昇温
する。電極とするワークロールは図示のものに限らな
い。レベラ内の任意の２本を電極対として一対以上のロ
ールを選ぶことができる。

【００１４】(2) レベラの入側の前にあって電極となる
ピンチロールと、レベラ内にあって電極となる少なくと
も１本のワークロールを有するレベリング装置 (図２)
。

【００１５】図２の装置は、レベラの入側の前（上流
側）に電極となるピンチロール４を置いたものである。
このピンチロールと対になる電極は、ここでは2-4 を例
にしたが、レベラ内の任意のワークロールでよい。ま
た、これらの電極ロール対に加えて、図中に破線で示す
ように、レベラ内の別の２本以上のワークロールを電極
として金属板の付加的な加熱を行ってもよい。

【００１６】(3) レベラの入側の前にあって電極となる
少なくとも１対のピンチロールを有するレベリング装置
（図３）。

【００１７】図３の装置は、レベラの入側の前（上流
側）に電極となる１対のピンチロール4-1 と4-2 を置い
たものである。この装置では金属板Ｓはこれらのピンチ
ロールの間で通電加熱される。ピンチロール4-2 はレベ
ラ１にできるだけ接近させて設置するのが望ましい。こ
こで金属板Ｓを十分に加熱しておけば、レベリングは高
温で行うことができる。なお、レベラのワークロールと
接触した金属板は抜熱されて温度が下がるから、それを
補うために破線で示すようにワークロールの中の、例え
ば 2-4と2-8 を電極としてその間で再度金属板の通電加
熱を行ってもよい。

【００１８】(4) レベラ内にあって電極となる少なくと
も１本のワークロールと、レベラ出側の後にあって電極
となるピンチロールを有するレベリング装置 (図４) 。

【００１９】図４の装置は、レベラ出側の後（下流側）
に電極となるピンチロール４を置き、他方の電極として
レベラ内の任意のワークロールを使用するものである。
図４では、出側に最も近いワークロール2-ｎを電極とし
ているが、こうするとレベリング自体は通常の冷間レベ
リングになり、レベリングが済んだ金属板に通電加熱し
て熱処理を施すことになる。なお、熱処理というのは、
ここでは主に金属板の残留応力除去と冶金学的特性改善
のための加熱を意味する。

【００２０】図４の装置でも、電極とするワークロール
を2-ｎに代えてもっと上流側のワークロールにすれば、
レベリングも高温で行うことができる。また、必要があ
れば、破線で示すように、レベラ内のワークロール（例
えば 2-4と2-8)を電極として金属板をレベラ内で通電加
熱することもできる。

【００２１】(5) レベラの出側の後にあって電極となる
少なくとも１対のピンチロールを有するレベリング装置
(図５) 。

【００２２】図５の装置は、図３の装置とは逆にレベラ
の出側の後（下流側）に電極となる１対のピンチロール
4-1 と4-2 を置いたものである。これらのピンチロール
はレベリングが済んだ金属板Ｓの熱処理のための通電加
熱に使用される。ただし、ここでも破線で示すように、
レベラ内のワークロール（例えば 2-4と2-8)を電極とし
て金属板をレベラ内で通電加熱し、レベリングを高温で
行うこともできる。

【００２３】(6) レベラの入側の前および出側の後に電
極となるピンチロールを有するレベリング装置 (図６)
。

【００２４】図６に示すように、レベラ１の前後に電極
となるピンチロール4-1 と4-2 を置いた装置である。こ
の装置では金属板は両ピンチロール間で通電加熱される
からレベリングは終始高い温度で行われることになる。
しかし、レベラのワークロールの全てをスタンドから絶
縁しなければならないという設備上からはやや好ましく
ない面がある。

【００２５】(7) レベラの入側の前および出側の後に電
極となるピンチロールを有し、さらにこれらのピンチロ
ールと対の電極となるレベラ内のワークロールを有する
金属板のレベリング装置。〔図７〕 図７は、レベラ１の前後に電極となるピンチロール4-1
と4-2 を置き、これらとレベラのワークロール（例えば
2-1と2-ｎ）を対にして通電加熱するものである。この
装置ではレベリングを高温で行い、かつレベリング前後
の熱処理も効果的に行うことができる。

【００２６】

【作用】本発明のレベリング方法は、金属板に接するロ
ールを電極として金属板に直接通電しこれを加熱するの
が特徴である。図１〜７に示したようにレベラ内のワー
クロールを電極にする場合は、加熱装置を置くためのス
ペースを必要としない。

【００２７】また、レベラ外にピンチロールを置く場合
でも、そのロールは金属板の幅方向に均一に接触するよ
うにこれを挟むだけでよいのであるから、直径が 100〜
200mm程度の小径ロールでよく、設備としてはごく簡単
で小型のもので足りる。オフラインで加熱炉を設置する
ことや矯正ライン内に誘導加熱装置を置くのに較べれ
ば、設備作製のコストははるかに低く、省スペースの面
でも有利である。レベラのワークロールを電極の一つと
する場合は、そのワークロールに到達する時点で金属板
の温度が最高値に達するから、加熱炉方式の場合のよう
に搬送過程での冷却を考慮して余分に加熱しておく必要
もない。

【００２８】一般に回転するロール等の電気的絶縁は困
難なものであるが、例えば図７の装置ではピンチロール
4-1および4-2 を絶縁し、レベラのワークロールはその
まま(非絶縁状態で) 使用することが可能である。ピン
チロールは前述のように簡単な非駆動方式のものでよい
から、その絶縁は容易である。なお、ロールへの給電は
銅製のブラシ等を使用して行うことができる。

【００２９】電極となるロールの間の金属板には、流れ
る電流の二乗と金属板の抵抗との積に比例するジュール
熱が発生する。このジュール熱により金属板は急速に昇
温する。その温度は供給する電流を調整することによっ
て自在に、かつ正確に制御できるから、金属板の材質等
に応じて最適の温度を選んでレベリングや熱処理を行う
ことができる。金属板の板幅方向での温度の不均一も殆
ど生じない。

【００３０】本発明の通電加熱式レベリングではレベリ
ング後の金属板に発生する残留応力は極めて小さい。さ
らに、図４〜図７のような装置ではレベリング後の金属
板を加熱してその残留応力を殆ど除去することが可能で
ある。

【００３１】本発明の方法は、炭素鋼、低合金鋼、ステ
ンレス鋼等の鋼板、チタン板、チタン合金板など、通電
したときに抵抗発熱しやすいあらゆる種類の金属板のレ
ベリングに適用できる。

【００３２】

【実施例】図８に示す５本のワークロールを持つ試験用
のレベラを使用して本発明方法を実施した。

【００３３】図８において、金属板Ｓは入側ピンチロー
ル５と出側ピンチロール６により駆動されて矢印の方向
に進行しつつ、ワークロール 2-1〜2-5 によりレベリン
グされる。実施例ではワークロール2-1 と2-5 を電源３
に接続して電極とした。ワークロール 2-1〜2-4はハウ
ジング４と電気的に絶縁されている。出側のレベラロー
ル2-5 は絶縁していない。金属板Ｓをレベラに通してワ
ークロールに接触させると同時に通電すれば、ワークロ
ール2-1 と2-5 の間で金属板Ｓに電流が流れ、ジュール
熱により加熱される。

【００３４】図９は、レベリングされる前の金属板の状
態を形状不良を誇張して示した図である。レベリングの
効果を確認する指標として耳波の山高さＨを測定した。
図８の通電加熱式レベラを使用して、ステンレス鋼板
（JISSUS 304)をレベリングした。レベラの主な仕様と
矯正条件は次のとおりである。

【００３５】 A.レベラ レベラワークロール本数・・・・５本 レベラワークロール径Ｄ・・・・30 mm レベラワークロールピッチ・・・40 mm 駆動方式・・・・・・・・ピンチロール駆動 B.金属板（被矯正材） 材質・・・・・・・・・・JIS SUS 304 寸法・・・・・・・・・・板厚１mm×板幅 150 mm 形状（レベリング前）・・山高さＨの平均値＝ 5mmの耳
波 C.矯正条件 加熱方式・・・・・・・・レベラワークロ
ール間加熱 通電ロール間距離Ｌ・・・120 mm 電源・・・・・・・・・・60Hz、5V、2000 A 加熱温度・・・・・・・・ワークロール2-5 の前で 650
℃ 通板速度・・・・・・・・0.5 m/min 圧下量・・・・・・・・・板厚分を圧下 比較のために被矯正材を加熱せずに室温のまま上記仕様
のレベラでレベリングする試験、および同じく被矯正材
をオフラインの加熱炉で 700℃に加熱した直後に上記仕
様のレベラでレベリングする試験も実施した。その結果
を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１から明らかなように、本発明の通電加
熱方法でレベリングした場合には、矯正が 650〜620 ℃
の高温で変形抵抗の小さい状態で行われたため金属板は
ほぼ平坦になった。しかし、室温でレベリングした場合
には、ステンレス鋼の変形抵抗が大きいので殆ど矯正さ
れていない。

【００３８】オフラインの加熱炉で加熱した後にレベリ
ングした場合も十分に矯正されていない。この場合に
は、 700℃にまで加熱したにも拘わらず搬送用ロールお
よびレベラのワークロールによる抜熱で金属板の温度が
低下し、加熱してレベリングする効果が十分に達せられ
ていない。

【００３９】なお、本発明の通電加熱式レベリングの際
の金属板の板幅方向の温度偏差は、板幅中央とエッジと
で７℃以下であった。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、金属板に直接通電して加熱
し、レベリングする新しいレベリング方法およびそれを
実施するための装置を提供するものである。このレベリ
ング方法では、レベリングする直前またはレベリングと
同時に最適の加熱パターンで均一に急速加熱できるの
で、搬送用ロールおよびレベラロールによる抜熱が極め
て少なく、金属板の変形抵抗を効果的に下げることがで
きる。従って、このレベリング方法での矯正能力は極め
て高く、熱処理も同時に実施できるのでレベリング後の
金属板の残留応力も小さい。さらに、オフラインの加熱
炉等で加熱した後にレベリングする方法に比較して、加
熱温度の制御が容易で、熱損失が少なく、エネルギーの
節約になるとともにレベリング作業の円滑化と金属板の
形状品質の向上が図れる。本発明の装置はコンパクトで
大きなスペースを必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】レベラ内の２本のワークロールを電極とする本
発明のレベリング装置の側面図である。

【図２】レベラの入側の前のピンチロールと、レベラ内
の１本のワークロールを電極とする本発明のレベリング
装置の側面図である。

【図３】レベラの入側の前に電極となる１対のピンチロ
ールを有する本発明のレベリング装置の側面図である。

【図４】レベラ内の１本のワークロールと、レベラ出側
の後のピンチロールを電極とする本発明のレベリング装
置の側面図である。

【図５】レベラの出側の後にあって電極となる１対のピ
ンチロールを有する本発明のレベリング装置の側面図で
ある。

【図６】レベラの入側の前および出側の後に電極となる
ピンチロールを有する本発明のレベリング装置の側面図
である。

【図７】レベラの入側の前および出側の後に電極となる
ピンチロールを有し、さらにこられのピンチロールと対
の電極となるレベラ内のワークロールを有する本発明の
レベリング装置の側面図である。

【図８】本発明の実施例で使用したレベラの試験機の側
面図である。

【図９】金属板の形状不良（耳波）を説明する図であ
る。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レベラのワークロールまたは／およびレベ
   ラ外のピンチロールを電極として金属板に通電して加熱
   し、レベリング、レベリング前後の熱処理またはその両
   方を行うことを特徴とする金属板のレベリング方法。
2. 【請求項２】レベラ内に電極となる少なくとも２本のワ
   ークロールを有し、その間で金属板に通電加熱してレベ
   リングを行う金属板のレベリング装置。
3. 【請求項３】レベラの入側の前にあって電極となるピン
   チロールと、レベラ内にあって電極となる少なくとも１
   本のワークロールを有し、その間で金属板に通電加熱し
   てレベリングを行う金属板のレベリング装置。
4. 【請求項４】レベラの入側の前にあって電極となる少な
   くとも１対のピンチロールを有し、その間で通電加熱し
   た金属板をレベラでレベリングする金属板のレベリング
   装置。
5. 【請求項５】レベラ内にあって電極となる少なくとも１
   本のワークロールと、レベラ出側の後にあって電極とな
   るピンチロールを有しその間で金属板に通電加熱してレ
   ベリングまたは／および熱処理を行う金属板のレベリン
   グ装置。
6. 【請求項６】レベラの出側の後にあって電極となる少な
   くとも１対のピンチロールを有し、その間でレベラでレ
   ベリングした後の金属板を通電加熱して熱処理するレベ
   リング装置。
7. 【請求項７】レベラの入側の前および出側の後に電極と
   なるピンチロールを有し、こられのピンチロール間で金
   属板に通電加熱してレベリングを行う金属板のレベリン
   グ装置。
8. 【請求項８】レベラの入側の前および出側の後に電極と
   なるピンチロールを有し、さらにこられのピンチロール
   と対の電極となるレベラ内のワークロールを有する金属
   板のレベリング装置。