JPH068463B2 - Heat treatment method for strip - Google Patents
Heat treatment method for stripInfo
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- JPH068463B2 JPH068463B2 JP61001305A JP130586A JPH068463B2 JP H068463 B2 JPH068463 B2 JP H068463B2 JP 61001305 A JP61001305 A JP 61001305A JP 130586 A JP130586 A JP 130586A JP H068463 B2 JPH068463 B2 JP H068463B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は連続焼鈍設備におけるストリップの熱処理方法
に関する。The present invention relates to a heat treatment method for strips in continuous annealing equipment.
＜従来の技術＞ 連続焼鈍設備における冷却ロールのよるストリップの冷
却方法として種々提案されているが、その１例として、
特開昭58-96824号公報にはロール径がある関係を満たす
冷却ロールにてストリップを冷却する方法が開示されて
いる。この発明は、ストリップの冷却ロールに関し、そ
のロール径をロール１本で冷却するストリップの温度降
下量に基づいて決定したものである。即ち、ロール１本
での冷却量が20℃以下の場合、冷却効率が悪く、冷却ロ
ールの本数が増大することから実機適用が難しくなると
している。またロール１本での冷却量が150℃以上の場
合には、ストリップに冷却ムラが生じ易く、良好なスト
リップとなし難いとしている。<Prior Art> Various methods have been proposed as a method for cooling a strip with a cooling roll in a continuous annealing facility.
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 58-96824 discloses a method of cooling a strip with a cooling roll satisfying a certain relationship with the roll diameter. The present invention relates to a strip cooling roll, the roll diameter of which is determined based on the temperature drop amount of the strip cooled by one roll. That is, when the cooling amount per roll is 20 ° C. or less, the cooling efficiency is poor and the number of cooling rolls increases, so that it is difficult to apply it to an actual machine. Further, when the amount of cooling with one roll is 150 ° C. or higher, uneven cooling is likely to occur in the strip, and it is difficult to obtain a good strip.
これらの認識に立ち、特開昭58-96824においては伝熱モ
デルを作成し、下式(1)(2)に示すストップ放熱量Ｑｓと
ストリップロール間伝熱量Ｑｒを等値をした上で式(3)
に代入し、ロール外径Ｄ、熱通過量Ｋ、板厚ｔ及びライ
ン速度Ｌｓの関係を式(4)のように規定している。On the basis of these recognitions, in JP-A-58-96824, a heat transfer model is created, and the stop heat radiation amount Q s and the heat transfer amount between strip rolls Q r shown in the following equations (1) and (2) are equalized. With formula (3)
And the relationship between the roll outer diameter D, the heat passage amount K, the plate thickness t, and the line speed L s is defined as in equation (4).
Ｑｓ＝ＷｌｔγＣｐΔＴｓ…(1) Ｑｒ＝ＡｓＫΔＴｍｔ／3600…(2) 20＜ΔＴｓ＜150(℃)…(3) ＜発明が解決しようとする問題点＞ 本発明者らは先願発明者と同様にロールによりストリッ
プを加熱ないし冷却する方法について、数百回に及ぶ実
験を繰り返したところ、特願昭58-96824号に開示される
条件ではまだ不十分であることが判った。例えば、冷却
後ストリップに温度むらを生ずるもの、あるいは冷却中
にストリップが著しく変形して座屈し、しわ状の歪、い
わゆるクーリングバックルを生ずるものがあった。Q s = WltγC p ΔT s (1) Q r = A s K ΔT mt / 3600 (2) 20 <ΔT s <150 (° C) (3) <Problems to be Solved by the Invention> The inventors of the present invention repeated a few hundred experiments on a method of heating or cooling a strip with a roll as in the case of the prior applicants, and found that Japanese Patent Application No. 58-96824. It turns out that the conditions disclosed in the issue are still insufficient. For example, some strips have a temperature unevenness after cooling, or some strips are deformed and buckled significantly during cooling, resulting in wrinkle-like distortion, so-called cooling buckle.
本発明者らは、これらの原因について、数百に及ぶロー
ルによる加熱，冷却の実験データを詳細に解析した結
果、ロールとストリップの接触状体がストリップ冷却
（あるいは加熱）後の温度むらに大きく影響を及ぼすこ
と、ロール自体の自重，流通されている熱媒の重量，ス
トリップテンション等によるたわみ及び高温のストリッ
プに接触することによるロールの熱歪に大きく支配され
ていることが判明した。As a result of detailed analysis of experimental data of heating and cooling by hundreds of rolls for these causes, the present inventors have found that the contact state between the roll and the strip has a large temperature unevenness after the strip cooling (or heating). It was found that the influence was exerted, the roll's own weight, the weight of the circulating heat medium, the deflection due to strip tension, etc., and the thermal strain of the roll due to contact with the hot strip were largely controlled.
本発明はロールシェルの強度上の制約及びロールシェル
の熱歪上の制約の２つの要件を考慮することにより、ス
トリップの加熱、冷却むら及びこれらに起因するストリ
ップの変形を防止することのできるストリップの熱処理
方法を提供することを目的とする。The present invention can prevent the heating and cooling unevenness of the strip and the resulting deformation of the strip by considering two requirements, that is, the constraint on the strength of the roll shell and the constraint on the thermal strain of the roll shell. An object of the present invention is to provide a heat treatment method.
＜問題点を解決するための手段＞ 斯かる目的を達成するための本発明の構成は内部に熱媒
を流通せしめた加熱あるいは冷却ロールにストリップを
接触させて加熱あるいは冷却する方法において、次式の
関係をすべて満たすロール外径Ｄ，ロールシェル厚δＲ
のロールを使用することを特徴とする連続焼鈍設備にお
けるストリップの熱処理方法。<Means for Solving Problems> The structure of the present invention for achieving the object is a method of heating or cooling by contacting a strip with a heating or cooling roll in which a heating medium is circulated, and the following formula is used. Satisfying all the above relationships, roll outer diameter D, roll shell thickness δ R
A heat treatment method for strips in a continuous annealing equipment, characterized in that the rolls are used.
σｙ/10.5＞σ＝16Ｄ（Ｇ１ｌ1＋Ｇ２ｌ2＋Ｇ３Ｗ） ・Ｌ／｛π（Ｄ４−▲Ｄ4 i▼）｝ δＲ＝（Ｄ−Ｄｉ）／２ ＜作 用＞ 第１図に示されるように、ロール１の内部には熱媒２が
流通し、その外周面にはストリップ３が巻き掛けられる
ので、ロール１にはロール自重２Ｇ１ｌ１，熱媒重量２
Ｇ２ｌ２及びストリップテンション２Ｇ３Ｗが作用す
る。ロール１はその両端を軸受４により支えられている
ので、単純はりとみなすことができる。そこで、ロール
自重２Ｇ１ｌ１，熱媒重量２Ｇ２ｌ２，及びストリップ
テンション２Ｇ３Ｗが、軸受４間におけるオール１に均
一に分布するとして、ロール１に生ずる最大曲げ応力σ
は下式(5)のように求められる。σy / 10.5> σ = 16D (G 1 l 1 + G 2 l 2 + G 3 W) L / {π (D 4 − ▲ D 4 i ▼)} δ R = (D−D i ) / 2 <Operation> As shown in FIG. 1, since the heat medium 2 flows inside the roll 1 and the strip 3 is wound around the outer peripheral surface thereof, the roll 1 has its own weight 2G 1 l 1 , Heat medium weight 2
G 2 12 and strip tension 2G 3 W act. Since both ends of the roll 1 are supported by the bearings 4, the roll 1 can be regarded as a simple beam. Therefore, assuming that the roll weight 2G 1 l 1 , the heat medium weight 2G 2 l 2 , and the strip tension 2G 3 W are evenly distributed in all 1s between the bearings 4, the maximum bending stress σ generated in the roll 1 is obtained.
Is calculated by the following equation (5).
σ＝16Ｄ（Ｇ１ｌ1＋Ｇ２ｌ2＋Ｇ３Ｗ）Ｌ／｛π（Ｄ４
−▲Ｄ4 i▼）｝……(5) 式(5)で求められる最大曲げ応力σがロールシェルの降
伏応力σｙより小さければ、上述した３つの外力により
ロール１が破損しないわけであるが、これだけでは不十
分である。外力によりロール１が大きくたわんでしまう
と、ロール１とストリップ２の接触状態が悪くなり、ス
トリップ２に温度むらを生ずることとなるからである。
そこで、実験データを解析したところ、ロール１とスト
リップ２とが沿って良く接触するには、下式(6)に示す
ように最大曲げ応力σがロールシェルの降伏応力σｙの
10.5分の１より小さくする必要があることが判った。
尚、10.5は実験定数である。σ = 16D (G 1 l 1 + G 2 l 2 + G 3 W) L / {π (D 4
-▲ D 4 i ▼)} (5) If the maximum bending stress σ obtained by the equation (5) is smaller than the yield stress σ y of the roll shell, the roll 1 will not be damaged by the above-mentioned three external forces. But this is not enough. If the roll 1 is largely deflected by an external force, the contact state between the roll 1 and the strip 2 is deteriorated, and the strip 2 is uneven in temperature.
Therefore, when the experimental data was analyzed, it was found that the maximum bending stress σ was equal to the yield stress σ y of the roll shell as shown in the following formula (6) so that the roll 1 and the strip 2 were in good contact with each other.
It turns out that it needs to be smaller than 10.5.
In addition, 10.5 is an experimental constant.
σｙ／10.5＞σ ……(6) また、式(5)(6)によりロール外径Ｄ，ロール内径Ｄｉが
求められるので、ロールシェル厚δＲは下式(7)に従っ
て求められる。σ y /10.5>σ (6) Further, since the roll outer diameter D and the roll inner diameter D i are obtained from the equations (5) and (6), the roll shell thickness δ R is obtained according to the following equation (7).
δＲ＝（Ｄ−Ｄｉ）／２ ……(7) 次に、第２図を参照してロールシェルの熱歪上の制約に
ついて説明する。第２図(a)に示されるように、ストリ
ップ３を冷却する場合、ストリップ３に接触する部分1a
のロールシェル温度Ｔδ ( δ )は下式(8)に示すように、
冷媒２の温度ＴＲより高く、ストリップ３の温度Ｔｓよ
り低い。δ R = (D−D i ) / 2 (7) Next, the constraint on the thermal strain of the roll shell will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2 (a), when cooling the strip 3, a portion 1a contacting the strip 3
The roll shell temperature T δ ( δ ) of is, as shown in the following formula (8),
It is higher than the temperature T R of the refrigerant 2 and lower than the temperature T s of the strip 3.
Ｔｓ＞Ｔδ ( δ )＞ＴＲ ……(8) 一方、ストリップ３が接触していない部分1bのロールシ
ェル温度Ｔδ’はロール外面がほぼ断熱状態に近いた
め、冷媒３の温度ＴＲにほぼ等しい。T s > T δ ( δ ) > T R (8) On the other hand, the roll shell temperature T δ ′ of the portion 1b where the strip 3 is not in contact is the temperature T of the refrigerant 3 because the roll outer surface is almost adiabatic. It is almost equal to R.
Ｔδ’≒ＴＲ ……(9) この結果、ストリップ３が接触する部分1bのロールシェ
ルが膨張し、ストリップが接触していない部分1bとの間
で引き合いが起こり、第２図(b)に示すようにロール１
の外表面に波形の凹凸が生ずる。このため、ストリップ
３にロール１と接触する部分としない部分が生じ、冷却
むらが発生することとなる。簡易的に表現すれば、冷却
熱流により生ずるロールシェルの温度の算術的平均温度
を代表温度とすれば下式がなり立つ。 T δ '≒ T R ...... ( 9) As a result, the roll shell expands the portion 1b of the strip 3 are in contact, inquiries occurs between the portion 1b in which the strip is not in contact, FIG. 2 (b) Roll 1 as shown in
Wavy irregularities occur on the outer surface of the. For this reason, a portion of the strip 3 that comes into contact with the roll 1 and a portion that does not come into contact with the roll 1 are produced, and uneven cooling occurs. In simple terms, the following formula is established when the arithmetic mean temperature of the roll shell temperature generated by the cooling heat flow is taken as the representative temperature.
但し、ｑはストリップ熱媒間の熱流束(kcal/m2h)、 λＲはロールシェルの熱伝導率(kcal/mh℃)、 ΔＤはストリップ冷却部とストリップが接触していない
部分のロール径差（ｍ）である。 Where q is the heat flux between the strip heating media (kcal / m 2 h), λ R is the thermal conductivity of the roll shell (kcal / mh ° C), and ΔD is the roll where the strip cooling part and the strip are not in contact. The difference in diameter (m).
本発明者らの行った実験結果によれば、ストリップ幅1.
8ｍまでの範囲で、下式(12)が満たされなければ、最終
製品品質に悪影響を及ぼす冷却むら、ストリップの変形
が発生することが確認されている。According to the results of experiments conducted by the present inventors, the strip width is 1.
It has been confirmed that in the range of up to 8 m, if the following formula (12) is not satisfied, deformation of the strip will occur due to uneven cooling, which adversely affects the quality of the final product.
ΔＤ＜３×10-3（ｍ）……(12) そこで式(12)に式(11),(10)を代入すると次の様にな
る。ΔD <3 × 10 -3 (m) (12) Then, substituting equations (11) and (10) into equation (12) yields the following.
これをＤについて解く。 Solve this for D.
＜実 施 例＞ φ750，φ1500mmのロールを用い、シェル厚を変えて、
0.5t〜1.0tのストリップをライン速度200〜400mpm，ロ
ール接触角20〜120゜で実験した結果を第２図に示す。ス
トリップは700〜550℃でロールと接触を開始し、650〜2
50℃でロールから離れている。第２図に示すよう、本発
明の条件を満たさない範囲では、ストリップは平滑にな
り得ず、エッジ部のひえ残り、クーリングバックルを生
じている。 <Examples> Using rolls of φ750 and φ1500 mm, changing the shell thickness,
Fig. 2 shows the results of an experiment conducted on a 0.5t to 1.0t strip at a line speed of 200 to 400mpm and a roll contact angle of 20 to 120 °. The strip starts contacting the roll at 700-550 ° C, then 650-2
Separated from the roll at 50 ° C. As shown in FIG. 2, in the range where the conditions of the present invention are not satisfied, the strip cannot be made smooth, and an edge portion remains on the edge and a cooling buckle is generated.
尚、本発明では、ロールシェルの強度上の制約に基づ
き、ロールの自重、熱媒の重量及びストリップテンショ
ンを考慮するものであるが、ロールシェル厚δＲがロー
ル内外径Ｄｉ，Ｄに比べて十分小さい場合には、次の様
に近似することができる。In the present invention, the weight of the roll, the weight of the heat medium and the strip tension are taken into consideration based on the constraint on the strength of the roll shell, but the roll shell thickness δ R is smaller than the roll inner and outer diameters D i , D. If it is sufficiently small, it can be approximated as follows.
σｙ/10.5＞16Ｄ（Ｇ１ｌ1＋Ｇ２ｌ2＋Ｇ３Ｗ）・Ｌ／
｛π（Ｄ４−▲Ｄ4 i▼）｝ ……(8) ここで式(7)より ▲Ｄ4 i▼＝（Ｄ−２δＲ）４ ＝Ｄ４+16Ｄ２▲δ2 R▼+16▲δ4 R▼＋８Ｄ２▲δ2 R▼−
８Ｄ３δＲ-24Ｄ▲δ3 R▼ ＝Ｄ−８Ｄ３δＲ+24Ｄ２▲δ2 R▼-24Ｄ▲δ3 R▼+16▲
δ4 R▼ ≒Ｄ４−８Ｄ３δＲ（∵▲δ2 R▼，δ3 R▼，δ4 R▼の項
を無視した）…(9) (9)式を(8)式にして σｙ/10.5＞16Ｄ（Ｇ１ｌ1＋Ｇ２ｌ2＋Ｇ３Ｗ）・Ｌ／
８Ｄ３δＲπ このように式(8)を式(9)のように近似することにより、
容易に本発明を実施することができる。σ y / 10.5> 16D (G 1 l 1 + G 2 l 2 + G 3 W) ・ L /
{Π (D 4 − ▲ D 4 i ▼)} (8) Here, from equation (7), ▲ D 4 i ▼ = (D−2δ R ) 4 = D 4 + 16D 2 ▲ δ 2 R ▼ + 16 ▲ δ 4 R ▼ + 8D 2 ▲ δ 2 R ▼-
8D 3 δ R -24D ▲ δ 3 R ▼ = D-8D 3 δ R + 24D 2 ▲ δ 2 R ▼ -24D ▲ δ 3 R ▼ + 16 ▲
δ 4 R ▼ ≒ D 4 -8D 3 δ R (Ignoring the terms ∵ ▲ δ 2 R ▼, δ 3 R ▼, δ 4 R ▼) (9) (9) Eq. σ y / 10.5> 16D (G 1 l 1 + G 2 l 2 + G 3 W) ・ L /
8D 3 δ R π Thus, by approximating equation (8) as equation (9),
The present invention can be easily implemented.
＜発明の効果＞ 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明
のストリップの熱処理方法は、ロールシェルの強度上の
制約及びロールシェルの熱歪上の制約の２つの要件を考
慮したロールを使用してストリップを加熱ないし冷却す
るので、実操業条件に近い状態でストリップの加熱、冷
却むらあるいはこれに起因するストリップの変形を防止
することができる。<Effects of the Invention> As described specifically above with reference to the examples, in the heat treatment method for a strip of the present invention, two requirements, that is, the constraint on the strength of the roll shell and the constraint on the thermal strain of the roll shell are taken into consideration. Since the strip is heated or cooled by using the above roll, it is possible to prevent uneven heating or cooling of the strip or deformation of the strip due to the uneven heating or cooling of the strip in a state close to actual operating conditions.
【図面の簡単な説明】 第１図はロールシェルに加わる外力とその分布を示す説
明図、第２図(a)はロールシェルの温度分布を示す説明
図、第２図(b)はロール外表面の熱変形を示す説明図、
第３図は本発明者らの行った実験の結果を示すグラフで
ある。 図 面 中、 １はロール、 ２は熱媒、 ３はストリップ、 ４は軸受である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view showing the external force applied to the roll shell and its distribution, FIG. 2 (a) is an explanatory view showing the temperature distribution of the roll shell, and FIG. 2 (b) is the outside of the roll. Explanatory diagram showing thermal deformation of the surface,
FIG. 3 is a graph showing the results of experiments conducted by the inventors. In the drawing, 1 is a roll, 2 is a heat medium, 3 is a strip, and 4 is a bearing.
Claims (1)
却ロールにストリップを接触させて加熱あるいは冷却す
る方法において、次式の関係をすべて満たすロール外径
Ｄ，ロールシェル厚δＲのロールを使用することを特徴
とする連続焼鈍設備におけるストリップの熱処理方法。 但し、Ｄ はロール外径（ｍ）、 Ｄｉはロール内径（ｍ）、 Ｇ１はロールバレル単位長の重量(kg/m)、 Ｇ２はロールバレル単位長の熱媒重量(kg/m)、 Ｇ３はストリップ単位幅当りの張力(kg/m)、 Ｋ はストリップ熱媒間の熱通過率(kcal/m2h℃)、 Ｌはロールベアリング間の２分の１の距離（ｍ）、 ｌ1はロールバレル長の２分の１の距離（ｍ）、 ｌ2はロール内燃媒充填部バレル方向長の２分の１の距
離（ｍ） ｔはストリップ厚さ（ｍ）、 Ｔsiはロールに接触直前のストリップ温度(℃)、 Ｔsoはロールと熱交換した後ロールから離脱直後のスト
リップ温度(℃)、 ＴＲは熱媒温度(℃)、 λＲはロールシェルの熱伝導率(kcal/mh℃)、 Ｗ はストリップ幅（ｍ）、 αｉは熱媒とロール内面の間の熱伝達率(kcal/m2h)、 βはロールシェルの線膨張率(1/℃)、 δＲはロールシェル厚さ（ｍ）、 πは円周率、 σはロールに発生する応力(kg/m2)、 σｙはロールシェルの降伏応力(kg/m2)である。1. A method of heating or cooling by contacting a strip with a heating or cooling roll in which a heating medium is circulated inside, wherein a roll having a roll outer diameter D and a roll shell thickness δ R satisfying all of the following expressions is used. A heat treatment method for strips in continuous annealing equipment, characterized by being used. Where D is the roll outer diameter (m), D i is the roll inner diameter (m), G 1 is the weight of the roll barrel unit length (kg / m), and G 2 is the heat medium weight of the roll barrel unit length (kg / m). ), G 3 is the tension per strip unit width (kg / m), K is the heat transfer coefficient between strip heating media (kcal / m 2 h ° C), L is the distance between roll bearings (1/2) (m ), L 1 is a distance (m) that is half the length of the roll barrel, l 2 is a distance (m) that is half the length of the roll internal combustion medium charging portion in the barrel direction, t is the strip thickness (m), T si strip temperature just before contacting the roll (℃), T so the strip temperature (℃) immediately after withdrawal from the roll after rolling and heat exchanger, T R is the heat medium temperature (℃), the lambda R of the roll shell heat Conductivity (kcal / mh ° C), W is strip width (m), α i is heat transfer coefficient between heat medium and roll inner surface (kcal / m 2 h), β is roll shell linear expansion coefficient (1 / ℃), δ R is the thickness of the roll shell (m), π is the circular constant, σ is the stress generated in the roll (kg / m 2 ), and σ y is the yield stress of the roll shell (kg / m 2 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61001305A JPH068463B2 (en) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | Heat treatment method for strip |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61001305A JPH068463B2 (en) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | Heat treatment method for strip |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62161924A JPS62161924A (en) | 1987-07-17 |
| JPH068463B2 true JPH068463B2 (en) | 1994-02-02 |
Family
ID=11497772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61001305A Expired - Fee Related JPH068463B2 (en) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | Heat treatment method for strip |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068463B2 (en) |
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-
1986
- 1986-01-09 JP JP61001305A patent/JPH068463B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62161924A (en) | 1987-07-17 |
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