JPS5941427A - 金属ストリツプのロ−ル冷却装置 - Google Patents

金属ストリツプのロ−ル冷却装置

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JPS5941427A
JPS5941427A JP57150734A JP15073482A JPS5941427A JP S5941427 A JPS5941427 A JP S5941427A JP 57150734 A JP57150734 A JP 57150734A JP 15073482 A JP15073482 A JP 15073482A JP S5941427 A JPS5941427 A JP S5941427A
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JP
Japan
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cooling
roll
strip
cooling roll
diameter
Prior art date
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Pending
Application number
JP57150734A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Kuroda
裕之 黒田
Yoshiaki Kawazoko
河底 良明
Tomihisa Takahata
高畑 富久
Shuzo Fukuda
福田 脩三
Keiichi Aramaki
荒牧 敬一
Shigehiro Takushima
重宏 多久島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
Priority to JP57150734A priority Critical patent/JPS5941427A/ja
Publication of JPS5941427A publication Critical patent/JPS5941427A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573Continuous furnaces for strip or wire with cooling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属ストリップのロール冷却装置に関する。
連続焼鈍炉等における金属ストリップの冷却法の一つと
してロール冷却法がある。
この冷却法は、冷却ロールにストリップを直接接触させ
て冷却する方法であシ、冷却速度が比較的速く、過時効
処理が短時間で済み、急速冷却後の後処理(酸洗等)も
不要である等の利点を有している。
この冷却法における冷力】ロールはその内部に冷却水循
環機構を持ち、冷却水を循環させてストリップに接触す
るロール表面を冷却する構成となっており、この冷却ロ
ールを複数配置して冷却装置を構成している。
このようなロール冷却において従来よシ問題となってい
るのは、冷却過程で生ずる熱応力のために形状がくずれ
やすいこと、また冷却ロール間で生ずる座屈である。
そして甚だしい場合にはこの座屈から”絞シ” と称す
るライン方向の縦シワが生じ、ライン内でのストリップ
の破断などにもつながシ重人な問題となっていた。
このようなストリップの形状上の問題および製品品質を
特徴とする請から、従来、種々の考案がなされ、例えば
本願出願人による特願昭56 206075号や実願昭
56−150123号等がある。
これらはそれ自体有効であシ、かつ現実的にも実用され
ている方法ではあるが、例えば前者では水冷ロールのク
ラウンを可変とするため大規模な液圧装置を付加する必
要があ夛、また後者では水冷ロール表面の表面粗さを厳
密に管理する必要があり、保守上の繁雑さがあることは
否めない。
本発明はこのような冷却ロールによる接触冷却の場合化
ずる熱応力の発生原理に立ちかえシ、理論および実験の
両面から得られた結果をもとKなされたもので、ロール
冷却における金属ストリップの熱応力を緩和し、これに
よシ座屈および絞シの発生と形状不良を抑制したもので
ある。
第1図(イHC5本の冷却ロールによるロール冷却装置
の概略図を、第1図(ロ)に7トリツプ(X)を平面状
に伸展させた図を示す。
ストリップ(X)は各冷却ロール(#1〜#5)に順次
接触しながら冷却されていく。(A)(CXE)(G)
(I)は冷却ロール(1)の入側、即ちストリップ(X
)が冷却ロール(1)に接触する点を示している。また
(BXDXFXHXJ)は冷却ロール(1)の出側、即
ちストリップ(X)が冷却ロール(1)と非接触になる
点を示している。
(1)との接触部(AB、CD、EF、GH,IJ)で
は冷却速度が大きく、非接触部(BC,DE、FG。
HI)では小さくなっておシ、鋼ストリップ(X)は階
段状に冷却されていく。この冷却速度が大から小、小か
ら大へ変る点は上記した冷却ロール(2)との接触点(
A)〜(J)に一致し、−ここではこれらを冷却速度変
曲点と称する。そして更に冷却速度が小→犬に変る点(
即ち冷却ロールの入側AICII:IGIII)をα変
曲点、冷却速度が大→小に変る点(即ち冷却ロールの出
側B、D、F、H,J)をβ変曲点と称するものとする
第1図に)は、第1図(ハ)の冷却曲線が板巾方向に同
一であると仮定して熱応力(2次元平面応力)の解析を
行った結果でアカ、熱応力の有限要素法(Finite
 element method )  による数値計
算結果である。
なお、上記第1図の計算条件を下記に示す。
冷却ロール径:1400nmm 冷却ロール数=5ヶ 接触部長さく Al=ts)  :  1000 tm
一定総接触長: 5Xtt=50.00m 非接触部長さく Lx”L4) :  775 wa一
定ライン・ユニット張力 :IKg/−♂ストリップ巾
= 1000W+ ス)リップ厚:1.01rm ライン・スピード:  19 B mpm’(3,3m
pa)冷却開始温度:600℃ 冷却停止温度:400℃ (注) 冷却ロールとストリップとの接触部の冷却速度
は125℃1secで一定、非接触部も周囲気体との対
流および周囲との放射!l:j7冷却されておυ13℃
/secで一定とした。
上記の条件は極めてモデル的なものであるが、現実の2
インの状態とかけ離れたものでは決してなく、たとえば
冷却−ロール個々に通水されている水量や水の入口温度
等によっても冷却ロール個々の冷却能力はかなシの範囲
で変わるものでちゃ、十分検討のための条件としてみな
して良い。この第1図(ロ)に示す数値計算結果によれ
ば板巾方向の応力に着目した場合、前記冷却速度のα変
曲点で板巾方向中心部に大きな圧縮が、またβ変曲点で
板巾方向中心部に大きな引張シが発生している。
これが極めて特徴的なことであυ、巾方向の応力に関し
ては他の部分には特に大きな圧縮応力、引張シ応力は認
められない。
一方、連続焼鈍炉のロール冷却の現場においては従来よ
シロール中心部が冷えにくいこと、絞りは板巾の中央部
に最も多く出ること等が経験的に知られておシ、このよ
うな経験則と上記実験結果から考えて、ストリップの冷
却ムシ及び形状不良の直接的原因は、第1図(C−)に
示す冷却速度のα変曲点(冷却ロール入側A 、C+ 
1!: + G + Iの各点)にピーク点をもつ圧縮
応力であることが予想される。
本発明者らは上記した知見に基づき、種々実験研究を重
ねた結果、冷却ロールの径を小さくすることによシ上記
した圧縮応力が大幅に減少することを知得した。
この理由はまず第1にロール径を小さくすることによシ
冷却ロールと金属ストリップとの接触長(即ち、BC、
DE 、 FG 、 HI )が短くなル、その結果α
変曲点とβ変曲点が近接するためであると考えられる。
即ちこの現象は、α変曲点では圧縮応力、β変曲点では
丁度反対方向の引張応力が働くから、この両変曲点を近
づけて行くことにょシ相互干渉が生じて、互いに他を減
殺し、無応力冷却の状況に近づく結果であると推察され
る。
第2にロール径を小さくした場合、冷却ロール間隔を近
接させることができ、〜その結果冷却ロールと金属スト
リップとの非接触長(即ち〜BC、DE・FG、HI)
が短くなり、同様にα変曲点とβ変曲点が近接するため
である。
第3に冷却ロールを小径とした場合、接触によるストリ
ップの冷却速度が小さくなシ、その結果発生する熱応力
も小さくなるためである。これは冷却ロールはロール内
面を冷却水で冷却されているから、ロールのシェルの円
周方向の一部分のみをとシ出して着目した場合、その部
分は、高温のストリップに接して熱せられ、ストリップ
との接触が無くなると、冷却水によって冷されるだけに
なる。つまシ、冷却ロールの回転にともなって、ストリ
ップによる加熱過程と、冷却水による冷却のみの過程と
のくシ返しが行なわれているわけであるが、ロール径が
大きいほど、一般にこの冷却のみの過程の時間が長いか
ら、ロールシェルは充分に冷やされてからストリップに
接すること・になる。つまり、冷却ロールのシェルの平
均温度はロール径が大きいほど低いので、ストリップに
対する冷却能力もロール径が大きいほど大きいわけであ
る。そして一般に、ストリップに生ずる温度勾配が大き
いほど発生する熱応力も大きいから小径ロールとした場
合温度勾配が小さくなシその結果発生する熱応力も小さ
くなる。
以上の理由から冷却ロールの径を極力小さくすれば圧縮
応力が減少し、座屈や形状不良或いは絞シの発生を抑制
し得ることがわかる。
しかし、小径ロールを使用すると所要ロール本数がふえ
て長大なロール列を必要とし、■設備の製作保守に困難
を生ずる、■ス) IJツブ温度が当該金属の再結晶温
度を下廻る範で本発明においては、冷却ロール帯の上流
側の一部の冷却ロールを小径の冷却ロールとし、更に冷
却ロール帯の前後に夫々張力緊張装置を設けることによ
り冷却ロールを小径とすることによる上記問題点を抑制
しつつ形状不良、座屈、絞シの減少を実現したものであ
る。
第2図に本発明を連続焼鈍炉に適用した場合のロール冷
却装置の一実施例を示す。
ストリップ(X)は加熱炉・均熱炉(図示せず)で70
0℃程度に加熱された後、ロール冷却装置α0に導入さ
れる。ロール冷却装置α1は冷却口”−ル帯αやとこれ
の上流側に設けられた後方張力緊張装置(6)と下流側
に設けられた前方張力緊張装置01とから構成されてい
る。
冷却ロール帯αηの上流側は小径の冷却ロール帯(ll
a)となっておシ、これに続いてこの実施例では中径ロ
ール帯(llb)、大径ロール帯(lie)となってい
る。各ロール帯(11a)(11b)(11c)は夫々
4個のロールから構成されている。小径ロール帯(ll
a)のロール径は400mm121〜800ttrml
とするのが望ましく、また大径ロール帯(llc)のロ
ール径はストリップ(X)の板厚の約1000倍以上と
するのが望ましい。
ここで小径ロール帯(lla)を上流側に設けることと
したのは、一般にストリップの高温側の方がストリップ
の降伏強度が低いから、座屈の成長が大きく、形状不良
や絞シ発生の危険が多いため、ストリップ高温側、即ち
上流側に小径ロール帯を設けた方がこれら座屈等の防止
効果が大きいためである。またストリップ低温側で小径
の冷却ロールを用いると上記したようにストリップの材
質を害する危険があるためである。
張力緊張装置(2)01は従来のものと同様な構成とな
っており、夫々3個のロールから成っている。この張力
緊張装置(12に)によシストリップ(X)の張力を付
与して、形状不良、座屈、絞シを防止することができる
以上のような構成のロール冷却装置00において、スト
リップCX)は後方張力緊張装置0オと前方張力緊張装
置(ト)とにより張力をうけつつ、冷却ロール帯αpを
通過し、て500〜900℃から150〜450℃に冷
却される。この際上流側の冷却ロール帯O)は小径ロー
ル帯(lla)となっているため、ここではストリップ
(X)の圧縮応力は減少する。そのだめ形状不良、座屈
等が抑制される。また小径ロール帯(lla)は冷却ロ
ール帯01)の一部だけであるためロール列が長大とな
ることはなく、また小径ロール帯(11a)ではストリ
ップ(X)は高温であるため、ストリップの材質を害す
ることがなく、良好な急速冷却が可能となる。
以上説明したように本発明のロール冷却装置によれば、
金属ス) IJツブを形状不良や座屈或いは絞シを発生
させることなく急速冷却することができる。またロール
列が長大となることもなく、金属ストリップの材質劣化
を生ずることもない等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はロール冷却における温度勾配、板巾方向応力の
説明図、第2図は本発明によるロール冷却装置の一実施
例を示す正面図である。 CLq・・・ロール冷却装置、αl)・・・冷却ロール
帯、αつ・・・後方張力緊張装置、a葎・・・前方張力
緊張装置。 特許出願人  日本鋼管株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 冷却ロール帯の上流側と下流側に夫々後方張力緊張装置
    と前方張力緊張装置とを設け、冷却ロール帯の上流側を
    小径の冷却ロール帯としたことを特徴とする金属ストリ
    ップのロール冷却装置。
JP57150734A 1982-09-01 1982-09-01 金属ストリツプのロ−ル冷却装置 Pending JPS5941427A (ja)

Priority Applications (1)

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JP57150734A JPS5941427A (ja) 1982-09-01 1982-09-01 金属ストリツプのロ−ル冷却装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP57150734A JPS5941427A (ja) 1982-09-01 1982-09-01 金属ストリツプのロ−ル冷却装置

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Publication Number Publication Date
JPS5941427A true JPS5941427A (ja) 1984-03-07

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ID=15503242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57150734A Pending JPS5941427A (ja) 1982-09-01 1982-09-01 金属ストリツプのロ−ル冷却装置

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JP (1) JPS5941427A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0382666A (ja) * 1989-08-24 1991-04-08 Sumitomo Metal Ind Ltd 緩和曲線における鉄道車両の制御方法
JPH0382665A (ja) * 1989-08-24 1991-04-08 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄道車両の空気ばね制御方法
JPH03148370A (ja) * 1989-11-01 1991-06-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄道車両の空気ばね制御方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58213833A (ja) * 1982-06-03 1983-12-12 Nippon Kokan Kk <Nkk> 連続焼鈍炉

Patent Citations (1)

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