(57)【要約】【課題】熱間圧延後の高強度厚肉熱延鋼板をスプリングバックによる巻きほぐれを抑えて、巻き取り状態がタイトに、かつ、安定的な巻き取りができる巻き取り設備および巻き取り方法を提供する。【解決手段】ピンチロール(コイラーピンチロール)直前および／またはピンチロール(コイラーピンチロール)と第１ラッパーロールとの間に配備された冷却手段により、高強度厚肉熱延鋼板の上面側のみを、該熱延鋼板の長手方向の反り（Ｌ反り）変形の発生を拘束した状態で、冷却して巻き取る。巻き取り設備は、ピンチロール(コイラーピンチロール)直前および／またはピンチロール(コイラーピンチロール)と第１ラッパーロールとの間に配備された冷却手段を備える。【選択図】図１
2010162595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延後の高強度厚肉熱延鋼板をコイル状に巻き取るための設備であって、該熱延鋼板の上面側のみを冷却するための冷却装置、少なくとも１基以上のピンチロールおよび巻き取り装置を備え、該巻き取り装置はピンチロール(コイラーピンチロール)、複数のラッパーロールおよびマンドレルを有し、該冷却装置および該少なくとも１基以上のピンチロールは巻き取り装置のピンチロール(コイラーピンチロール)の直前に配置されていることを特徴とする、高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り設備。
【請求項２】
熱間圧延後の高強度厚肉熱延鋼板をコイル状に巻き取るための設備であって、該熱延鋼板の上面側のみを冷却するための冷却装置および巻き取り装置を備え、該巻き取り装置はピンチロール(コイラーピンチロール)、複数のラッパーロールおよびマンドレルを有し、該冷却装置はピンチロール(コイラーピンチロール)と巻き取り装置の第１ラッパーロールとの間に配置されていることを特徴とする、高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り設備。
【請求項３】
熱間圧延後の高強度厚肉熱延鋼板をコイル状に巻き取るための設備であって、該熱延鋼板の上面側のみを冷却するための冷却装置、少なくとも１基以上のピンチロールおよび巻き取り装置を備え、該巻き取り装置はピンチロール(コイラーピンチロール)、複数のラッパーロールおよびマンドレルを有し、該冷却装置は巻き取り装置のピンチロール(コイラーピンチロール)の直前およびピンチロール(コイラーピンチロール)と巻き取り装置の第１ラッパーロールとの間に配置され、該少なくとも１基以上のピンチロールは巻き取り装置のピンチロール(コイラーピンチロール)の直前に配置されていることを特徴とする、高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り設備。
【請求項４】
請求項１に記載された高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り設備を使用する巻き取り方法であって、該高強度厚肉鋼板の先端部が巻き取り装置のマンドレルに巻きついた後、少なくとも１基以上のピンチロールと巻き取り装置のピンチロール(コイラーピンチロール)との間にて、該熱延鋼板のＬ反りを拘束しつつ、該熱延鋼板の上面側のみを冷却装置により冷却して巻き取ることを特徴とする、高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り方法。
【請求項５】
請求項２に記載された高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り設備を使用する巻き取り方法であって、該高強度厚肉鋼板の先端部が巻き取り装置のマンドレルに巻きついた後、巻き取り装置のピンチロール(コイラーピンチロール)と第１ラッパーロールとの間にて、該熱延鋼板のＬ反りを拘束しつつ、該熱延鋼板の上面側のみを冷却装置により冷却して巻き取ることを特徴とする、高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り方法。
【請求項６】
請求項３に記載された高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り設備を使用する巻き取り方法であって、該高強度厚肉鋼板の先端部が巻き取り装置のマンドレルに巻きついた後、少なくとも１基以上のピンチロールと巻き取り装置のピンチロール(コイラーピンチロール)との間および巻き取り装置のピンチロール(コイラーピンチロール)と第１ラッパーロールとの間にて、該熱延鋼板のＬ反りを拘束しつつ、該熱延鋼板の上面側のみを冷却装置により冷却して巻き取ることを特徴とする、高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り方法。
【請求項７】
冷却装置の冷却水量またはこれと通板速度(巻き取り速度)を高強度厚肉熱延鋼板の強度、板厚、板幅、温度から決定し、この決定された冷却水量または冷却水量と通板速度(巻き取り速度)に基づいて巻き取りを行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度厚肉熱延鋼板、特に高強度パイプの素材となる高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り設備および巻き取り方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、主としてパイプラインでの原油や天然ガス等の資源の輸送効率化を目的に、API規格にしてＸ７０〜１００といった大径厚肉高強度パイプ材の需要が高まっている。これらの資源を効率的に輸送するため、パイプ内部には高い内圧がかけられており、かつ寒冷地での使用や地震による地殻変動なども考慮し、高靭性、高強度といった特性がパイプ材にとって非常に重要となっている。これらのパイプラインにて使用されるパイプは肉厚が１５〜２５ｍｍ程度、外径は２０インチ程度以上と大径であり、従来は高強度パイプとしては長手方向に縦長形状である厚鋼板の短辺側を円形に成形した後、突合せ部を長手方向に溶接してパイプとする電縫管が多用されている。通常、厚鋼板は熱間スラブを１基、あるいは２基の圧延機を有する厚板ミルでの多パス圧延にて略矩形形状に製造されるものであり、その製品長は最大でも３０ｍ程度である。
【０００３】
これに対し、近年、厚鋼板を薄板圧延用の熱間圧延（ホットストリップミル）ラインにて圧延してコイル状に巻き取って熱延鋼板コイルとした後、コイルを巻きほどいて所定の長さに切断した後に電縫管に成形する他、熱延鋼板を長手方向にらせん状に成形すると同時に板幅端部の突合せ部を溶接しながらパイプに製造するスパイラル鋼管の需要が高まっている。熱延鋼板コイルは、最大４５トン程度までの製造が可能であり、例えば２０ｍｍ厚み、板幅１９００ｍｍ程度であれば熱延鋼板の長さは１５１ｍ程度となり、直径２８インチのスパイラル鋼管に成形したときのパイプ長は約１２８ｍとなる。このように、パイプ成形前の母材をホットストリップミルで製造し、熱延鋼板コイルとすることにより、厚板ミルで製造される厚鋼板から製造する場合に比べ、連続して長いパイプの製造が可能となることから生産性の向上も期待できる。
【０００４】
ところで、熱間圧延ラインのホットストリップミルの仕上圧延機を通過した後の熱延鋼板（ホットストリップあるいは単にストリップトいうことがある）１は、通常、図５に示すような巻き取り装置（コイラー）により巻き取られる。すなわち、熱延鋼板の先端部は、ピンチロール３により下方に進行してエプロン２とスロートガイド４との間に導かれ、さらに、マンドレルの周辺に配置された複数のラッパーロール５（５ａ〜５ｄ）、円弧状のストリップガイド６およびマンドレル７の３点支持状態により順次曲げられ、回転するマンドレルに巻き付けられる。次いで巻き取りが進行し、最終的に熱延鋼板はコイル状に巻き取られ、熱延コイルを形成する。巻き取りが完了すると、マンドレルが縮径して、コイルを引き出せるようになっている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−８０３１３号公報
【０００６】
そして、一般に、コイラーにて熱延鋼板１の先端部をマンドレルに巻き取る（すなわち先端部の巻き付き）にあたっては、ピンチロール３、ラッパーロール５およびマンドレル７の周速は、熱延鋼板１の搬送速度に対して、適当なリード率をもたせた値、すなわち、熱延鋼板1の搬送速度よりも速い速度に制御している。そして、熱延鋼板１の先端部の巻き付き完了の時点でリード率はクリアされ、リード率は零となり、以降、マンドレルは熱延鋼板１の搬送速度と実質的（冷却による熱収縮や張力による幅縮みなどの影響を除けばという意味）に同期した周速に制御される。リード率をもたせるのは、以下のように、熱延鋼板１の先端部に緩みが生じ、波打ってマンドレルに巻き取られるのを防止するためである。
なお、以下において、ピンチロール３をコイラーピンチロール、ラッパーロール５ａを第１ラッパーロールということがある。
【０００７】
コイラー内にて、熱延鋼板１の先端部に緩みが生じ、波打って巻き取られたような場合、以降の巻き取りが継続できなくなるか、運良く巻き取れても、以降の巻きが、波打って巻き取られた巻きの外方に重なることにより、巻きが太くなり、コイラーのハウジングからはみ出す大きさになってしまう結果、詰まって抜き出せなくなってしまい、ひとたびそのような事態になると、コイラーの各部が受ける損傷は大きく、復旧までに何時間もの多大な時間を要することとなる。
【０００８】
このような事態になるのを防止するため、コイラーにて熱延鋼板１の先端部を巻き取るにあたっては、熱延鋼板１の緩みを最小限にする目的で、熱延鋼板１の先端部１ａがマンドレル７に巻き付きを開始してから巻き付き完了までの間、ピンチロール３、ラッパーロール５およびマンドレル７の周速にはリード率をもたせ、熱延鋼板１を引張りながら巻き取りを行うことで、熱延鋼板１の先端部に緩みが生じ、波打ってマンドレルに巻き取られるのを防止しているのである。
【０００９】
リード率は、熱延鋼板１の厚さや硬さ（強度）などに応じて定められるが、通常、熱延鋼板１の搬送速度に対し、１０〜３０％のリード率をもたせた値、すなわち、熱延鋼板1の搬送速度よりも１０〜３０％速い速度にピンチロール３、ラッパーロール５およびマンドレル７は制御されている。そして、マンドレル７、ラッパーロール５のリード率はピンチロール３のリード率以上としている。
【００１０】
熱延鋼板１の先端部の巻き付き完了後は、マンドレル７は、熱延鋼板１の搬送速度、すなわち、仕上圧延機の最終圧延機の出側における熱延鋼板１の搬送速度と実質的に同期しながら回転して、ピンチロール３との間で、所望の張力に近づける張力制御を行いながら、尾端まで巻き取りを行っている。この先端部の巻き付きが完了した後は、ラッパーロール５ａ〜５ｄをコイルから退避させ、ピンチロール３とマンドレル７間の張力のみで緩み無く巻き取りを行っている。
なお、巻き付きの完了時点は、後述するように熱延鋼板の強度等によって異なるが、先端部が３〜５巻き程度に巻かれた時点に設定されている。
【００１１】
さらに巻き取りが進行し、熱延鋼板１の尾端部１ｂがピンチロール３を抜けた後は、熱延鋼板１には張力が作用しないことから、一般的な熱延鋼板の巻き取り作業では、退避させておいたラッパーロール５ａ〜５ｄのうち少なくとも１つ以上のラッパーロールをコイル外周部に押圧し、コイル尾端部１ｂの緩みを抑制している。なお、熱延鋼板の尾端部がコイラーの手前２０ｍに来ると、巻き取り終了に向けて、熱延鋼板の搬送速度（巻き取り速度）は減速される。
【００１２】
そして、通常、熱延コイルの巻き取り終了時には、図４に示すように熱延鋼板の尾端部がコイル下側に位置するようにマンドレルの回転を停止した後、巻き取り中はコイル下方にて待機しているコイル台車を上昇させてコイル尾端部に該台車上のクレードルロール８に接触させ、コイルの自重で尾端部の巻きほぐれを抑えこんだ状態としてからマンドレルやラッパーロールを開放し、そのままコイル台車に搭載した状態にてコイラーから抜き出している。そして、コイラーから抜き出された熱延コイルは、搬送中の巻きほぐれを防止するために、コイラーに隣接して設置されているバンディング装置にて１本、あるいは複数本の帯状鋼帯で最外周部を環状に固定される。
【００１３】
しかしながら、本発明で特に対象としているラインパイプ素材に代表される高強度厚肉熱延鋼板では、鋼板の断面積が大きく、かつ強度が非常に高いことから、タイトに巻き取るための張力を付与することが非常に困難となる。また、一般的に高強度材では曲げ加工後のスプリングバックが非常に大きく、コイル巻き取り完了後、コイルの下方で待機しているクレードルロール８を上昇させてコイルに押圧した後、コイル抜き出しのためにラッパーロール５ａ〜５ｄを退避し、コイル回転中心となっていたマンドレルを縮径すると、コイルのマンドレル７やラッパーロール５ａ〜５ｄで固定されていた弾性歪成分が開放されてスプリングバックが発生し、コイル外周部の巻きほぐれ（巻き緩み）が顕著となる。
【００１４】
図６に高強度厚肉材の巻き取り後、コイル抜き出し時での巻き姿の例を示すが、コイルの巻きほぐれが大きい場合にはコイラーからの抜き出しができない、コイルカーでの搬送時のコイル振動が顕著となって姿勢が不安定となる、また、バンドがけ後、搬送時にバンドが切れるなどの問題点があった。
【００１５】
このように、高強度厚肉鋼板の巻き取りには多くの課題があるが、例えば特許文献１には、厚肉鋼板の最先端部はピンチロールやラッパーロール等によって曲げることが困難であるため、最先端部の巻き付き性がよくないが、これを改善するため、内巻き３周程度までにマンドレル外径を拡大し、マンドレルと鋼板の密着性を高めてスリップを防止し、コイルの巻き取り形状の劣化を抑える方法が提案されている(例えば、特許文献１)。
【００１６】
高強度厚肉熱延鋼板を、上述した従来の巻き取り方法でコイル状に巻き取る場合、先端部は例えば特許文献１に開示されている技術等により対応が可能であるが、鋼板の先端部以外の部分、とりわけコイル外周側となるストリップ尾端部とその近傍では、スプリングバックによる巻きほぐれが発生しやすく、上述のごとくコイルの取り出し・搬送等の取り扱いに障害を招きやすくなり、巻きほぐれがひどい場合にはコイル台車に搭載した状態にてコイラーから抜き出す際にコイルが浮き上がって台車から転げ落ちるほどである。
【００１７】
前述したごとく、通常、熱延コイラーでのストリップの巻き取りでは、図４に示すように、尾端部１ｂがコイル下側の位置にて停止するようにマンドレルの回転制御を行っており、コイルの自重にて尾端部のスプリングバック変形を抑圧しているが、高強度厚肉鋼板を巻き取る際にはコイルの自重だけでは尾端部のスプリングバック変形を十分に抑制できない状況となっている。
このように、高強度厚肉熱延鋼板の巻き取りでは、コイルの外周部の巻きほぐれにより、コイラーからの抜き出し時やその後のバンディング装置に移送するまでの間に不安定な状態になりやすく、何らかの対策技術の確立が必要であった。
【００１８】
このため、高強度材の圧延が可能である強力圧延機を具備した熱間圧延（ホットストリップミル）ラインにおいても、コイラーでの巻き取り可否が高強度厚肉熱延鋼板の製造可否を決定しているといっても過言ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
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、熱間圧延ラインにおける高強度厚肉熱延鋼板をスプリングバックによる巻きほぐれを抑えて、巻き取り状態がタイトに、かつ、安定的な巻き取りができる巻き取り設備および巻き取り方法を提供することを課題とするものである。
なお、本発明では高強度の定義はＡＰＩ規格にてＸ６５以上、厚肉熱延鋼板は製品厚にて１５ｍｍ以上のものを対象としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであり、上記の課題を解決するために以下の手段を採用する。
（１）熱間圧延後の高強度厚肉熱延鋼板をコイル状に巻き取るための設備であって、該
熱延鋼板の上面側のみを冷却するための冷却装置、少なくとも１基以上のピンチ
ロールおよび巻き取り装置を備え、該巻き取り装置はピンチロール(コイラーピン
チロール)、複数のラッパーロールおよびマンドレルを有し、該冷却装置および該
少なくとも１基以上のピンチロールは巻き取り装置のピンチロール(コイラーピ
ンチロール)の直前に配置されていることを特徴とする、高強度厚肉熱延鋼板の巻
き取り設備。
（２）熱間圧延後の高強度厚肉熱延鋼板をコイル状に巻き取るための設備であって、該
熱延鋼板の上面側のみを冷却するための冷却装置および巻き取り装置を備え、該
巻き取り装置はピンチロール(コイラーピンチロール)、複数のラッパーロールお
よびマンドレルを有し、該冷却装置はピンチロール(コイラーピンチロール)と巻
き取り装置の第１ラッパーロールとの間に配置されていることを特徴とする、高
強度厚肉熱延鋼板の巻き取り設備。
（３）熱間圧延後の高強度厚肉熱延鋼板をコイル状に巻き取るための設備であって、該
熱延鋼板の上面側のみを冷却するための冷却装置、少なくとも１基以上のピンチ
ロールおよび巻き取り装置を備え、該巻き取り装置はピンチロール(コイラーピン
チロール)、複数のラッパーロールおよびマンドレルを有し、該冷却装置は巻き取
り装置のピンチロール(コイラーピンチロール)の直前およびピンチロール(コイ
ラーピンチロール)と巻き取り装置の第１ラッパーロールとの間に配置され、該少
なくとも１基以上のピンチロールは巻き取り装置のピンチロール(コイラーピン
チロール)の直前に配置されていることを特徴とする、高強度厚肉熱延鋼板の巻き
取り設備。
（４）（１）に記載された高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り設備を使用する巻き取り方法で
あって、該高強度厚肉鋼板の先端部が巻き取り装置のマンドレルに巻きついた後
、少なくとも１基以上のピンチロールと巻き取り装置のピンチロール(コイラーピ
ンチロール)との間にて、該熱延鋼板のＬ反りを拘束しつつ、該熱延鋼板の上面側
のみを冷却装置により冷却して巻き取ることを特徴とする、高強度厚肉熱延鋼板
の巻き取り方法。
（５）（２）に記載された高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り設備を使用する巻き取り方法で
あって、該高強度厚肉鋼板の先端部が巻き取り装置のマンドレルに巻きついた後
、巻き取り装置のピンチロール(コイラーピンチロール)と第１ラッパーロールと
の間にて、該熱延鋼板のＬ反りを拘束しつつ、該熱延鋼板の上面側のみを冷却装
置により冷却して巻き取ることを特徴とする、高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り方
法。
（６）（３）に記載された高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り設備を使用する巻き取り方法で
あって、該高強度厚肉鋼板の先端部が巻き取り装置のマンドレルに巻きついた後
、少なくとも１基以上のピンチロールと巻き取り装置のピンチロール(コイラーピ
ンチロール)との間および巻き取り装置のピンチロール(コイラーピンチロール)
と第１ラッパーロールとの間にて、該熱延鋼板のＬ反りを拘束しつつ、該熱延鋼
板の上面側のみを冷却装置により冷却して巻き取ることを特徴とする、高強度厚
肉熱延鋼板の巻き取り方法。
（７）冷却装置の冷却水量またはこれと通板速度(巻き取り速度)を高強度厚肉熱延鋼板
の強度、板厚、板幅、温度から決定し、この決定された冷却水量または冷却水量
と通板速度(巻き取り速度)に基づいて巻き取りを行うことを特徴とする（４）〜
（６）のいずれか１項に記載の高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、熱間圧延後の高強度厚肉熱延鋼板の巻き取りにおいて、ピンチロール(コイラーピンチロール)直前および／またはピンチロール(コイラーピンチロール)と第１ラッパーロールとの間に配備された冷却手段により、熱延鋼板の上面側のみを、該熱延鋼板の長手方向の反り（Ｌ反り）変形の発生を拘束した状態で、冷却して巻き取るため、巻き取ったコイルに巻き締まり作用が発生し、高強度厚肉熱延鋼板をタイトにかつ安定的に巻き取り、スプリングバックによる巻きほぐれを抑えることできる。その結果、巻き取り時および巻き取り後のコイルの取り出し・搬送等の取り扱いに生じる障害を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による熱延鋼板の巻き取り設備を示す図である。
【図２】本発明による熱間曲げでの温度-歪関係を示す図である。
【図３】通常の熱間曲げでの温度-歪関係を示す図である。
【図４】巻きほぐれのないコイルを示す図である。
【図５】巻き取り装置を示す図である。
【図６】巻きほぐれのあるコイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明者らは、この高強度熱延鋼板コイルのスプリングバックによる巻き緩み（巻きほぐれ）を抑制するための技術について鋭意検討を重ねた結果、高温状態の熱延鋼板に冷却を施すことによって発生する熱歪を有効利用することを着想した。
【００２４】
まず、図３は曲げ変形における温度と歪の関係を模式的に示した図であり、初期状態の温度Ｔ０では熱膨張による熱歪ε０の状態である（説明を簡単にするため、クリープ歪等は無視する）。なお、図中の○シンボルはコイル状態での外周面側、△シンボルは内周面側の状態を示している。ちなみに、本発明で想定しているコイラーでの巻き取り温度は６００℃程度以下であり、この温度域では鋼の熱膨張係数αは約１．２×１０−５（/℃）でほぼ一定である。温度Ｔ０にて曲げ変形を加えた場合、曲げの外周面側では引張歪εm、曲げの内周面側では圧縮歪−εmが加わり、そのままコイル全体を均一に冷却した場合には温度低下量に比例して熱歪が低減することから、いずれの温度域でも曲げの外周面側では引張歪εｍ、曲げの内周面側では圧縮歪−εmが残存した状態となる。この状態では、曲げの外力を除荷する、すなわちコイラーによる巻取りでは前記したようにラッパーロール、マンドレルを開放、縮径することにより、引張歪、圧縮歪を低減する方向に弾性歪成分が開放され、スプリングバック現象にてコイルの巻きほぐれが発生する。
【００２５】
本発明者等は、このスプリングバック現象を低減するため、曲げ変形を加える前に、曲げ変形と同方向の変形を加えることを着想した。図２に、本発明による温度と歪の関係を示す。具体的には、熱延鋼板の長手方向の反り（Ｌ反り）変形の発生を拘束した状態、例えば熱延鋼板の長手方向に複数組のピンチロールを設置して熱延鋼板を挟持し、その状態にて熱延鋼板の上面のみに冷却水による冷却を施した場合、冷却された側の表層では温度低下量ΔＴに略比例して熱収縮歪が発生するが、長手方向の反り変形が拘束された状態では収縮変形できず、結局、熱延鋼板の冷却面側には引張歪εcが発生することとなる。
【００２６】
ここで、この時の熱延鋼板の冷却水の冷却は、コイル状に巻き取られる際の外周面側、すなわち冷却テーブル上での上面側のみとする。この状態にて、コイラーピンチロール３にて巻き取り装置方向への曲げ変形、あるいは巻き取り装置（コイラー）でのマンドレルトルクによって熱延鋼板にコイル状に曲げ変形を加えた場合、その曲げ曲率に応じ、熱延鋼板の曲げの外周側面には引張歪εm、内周側面には圧縮歪−εmが加わる。曲げの外周面側では、結局、冷却歪を拘束することによって発生した引張歪εcと、曲げ変形によって発生した引張歪εmの和であるεｃ＋εmの引張歪状態となっており、曲げの内周面側は−εmの圧縮歪の状態であることから、コイルの巻き変形と同方向の変形が発生し、コイルの巻き締り作用が発生することとなる。本発明によって発生する巻き締り作用は、コイルの巻き緩み防止の観点から強いほど好ましく、かつ熱歪によって塑性変形を発生させておくことが必要である。
【００２７】
そして、この作用は急速冷却による熱延鋼板内部の板厚方向の温度分布の傾斜と温度影響範囲に依存することから、対象とする熱延鋼板の鋼種、板厚、温度、板幅に応じて上面の冷却水量と冷却長を制御することが好ましい。また、熱延鋼板の巻き取り速度を調整し、必要な冷却量を確保してもよい。
【００２８】
熱延鋼板の巻き取り装置にて上記作用を有効とさせるためには、本発明での熱延鋼板の上面側の冷却はコイラーピンチロール３の直前、あるいは巻き取り装置（コイラー）での曲げ変形直前(第１ラッパーロール直前近傍)で実施することが望ましい。これは、本作用が熱延鋼板の上面側が温度低下した状態にてコイルの巻き変形と同じ方向の歪を加えることを特徴としていることから、コイラーピンチロールでの曲げ変形、コイラー装置での曲げ変形を有効に利用できるためである。そのため、本発明においては、熱延鋼板の上面のみの冷却装置は、コイラーピンチロール３の直前、あるいはコイラーピンチロール３と第１ラッパーロールの間、あるいはその両箇所に配置される。
【００２９】
この冷却装置は、例えば冷却水が噴射されるノズルを多数並べたものでよいが、冷却装置をコイラーピンチロール３と第１ラッパーロールの間に設ける場合は、スロートガイド４に多数の孔を設けて冷却水を熱延鋼板に向けて噴射してもよい。
【００３０】
また、本発明では上面冷却された側の表面に引張歪を与えるため、上面のみの冷却によって発生しようとする長手方向の反り変形を拘束することが重要であり、コイラーピンチロール直前に設置した冷却装置では、反り防止用に長手方向にピンチロールを少なくとも１基設置し、短ピッチで複数基設置することが好ましい。また、コイラーピンチロールとラッパーロール間では、熱延鋼板の定常部では張力を負荷した状態にて巻き取りが行われており、上面側のみの冷却による反り変形が抑制されている。
【００３１】
なお、本発明はスプリングバックによるコイル巻き緩みの防止技術を提供するものであり、本発明による上面冷却は熱延鋼板の先端部近傍には適用する必要は無く、熱延鋼板長手方向の中間部以降に適用することによって十分な効果が得られるものである。また、本発明では規定していないが、熱延鋼板の最尾端部がコイラーピンチロール３を通過した後は張力が負荷できないが、この最尾端部については、例えばスロートガイド４の間隔を狭めることにより反り変形の抑制が可能である。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例について説明する。
対象とした材料はＡＰＩ規格Ｘ８０グレードであり、厚み２５０ｍｍ、幅１８５０ｍｍ、長さ９０９０ｍｍの寸法のスラブ（重量３３トン）を熱間圧延ラインの粗圧延工程、仕上圧延工程を経て厚み２０ｍｍ、あるいは２５.４ｍｍに仕上げ、冷却テーブル上にて５２０℃まで冷却したのちに巻き取り装置にて巻き取った。
【００３３】
本発明の巻き取り設備および巻き取り装置は図１および図５に示したものであり、ラッパーロール５ａ〜５ｄの直径はφ４４０ｍｍ(ここでラッパーロール５ａが第１ラッパーロールである)、マンドレル７の外径はφ７５０ｍｍであり、図３のごとく緩み無く巻いた状態でのコイル外径はφ１８５８ｍｍのコイルである。最終仕上圧延機出側、すなわち冷却テーブル上での熱延鋼板速度は１５０ｍｐｍであり、熱延鋼板先端部１ａは１５０ｍｐｍの速度にてコイラーに進入し巻き付きが開始される。この際、マンドレル７、ラッパーロール５ａ〜５ｄの速度は、熱延鋼板１の速度に対して所定のリード率にて巻取りが開始されるように、熱延鋼板先端部が最終仕上圧延機を抜けたタイミングあたりから加速をはじめている。そして、巻き付き開始時のマンドレル７のリード率は１５％とし、ラッパーロール５ａ〜５ｄのリード率は２５％に設定した。
【００３４】
そして、巻き付き開始後、マンドレル７とラッパーロール５ａ〜５ｄの減速を開始し、５回転に設定した巻付き完了時点においてマンドレル７とラッパーロール５ａ〜５ｄの速度が熱延鋼板１の通板速度に同期するように１５０ｍｐｍまで減速した。本実施例では、熱延鋼板１の全長は約８９.５ｍであり、巻き取り開始から巻取り終了までに要する時間は約３６秒である。
【００３５】
前述したごとく、本発明による上面のみの冷却は熱延鋼板の先端部近傍には適用する必要は無く、熱延鋼板長手方向の中間部以降に適用することによって十分な効果が得られるものであり、巻き取り開始より２０秒後から冷却装置９、冷却装置１０による冷却を開始した。なお、本実施例では冷却装置９の長さは１０ｍ、冷却装置１０の長さは２.５ｍであり、冷却開始までは反り拘束ピンチロール用の１１の上ロールは熱延鋼板上方で待機させ、冷却開始と同時に熱延鋼板を挟持するように所定の圧力にて圧下を加えた。また、冷却装置１０は、既存のスロートガイドと一体型とした。
【００３６】
事前の温度計算にて上面側の冷却による表面温度低下量ΔＴが０、1００、２００、３００、４００℃となるように必要な冷却水量を算出して流量制御を実施したが、所望の温度低下量が実現できないと判断した場合には、適宜、冷却開始直前に通板速度の調整を行った。
【００３７】
そして、熱延鋼板１の尾端部１ｂがコイラー手前２０ｍ程度の位置から減速を開始し、熱延鋼板１の尾端部１ｂがコイル下側となる位置にて回転を停止した。そして、コイル下方で待機させていたクレードルロール８を上昇させ、コイル下面に押圧して上下位置を固定した後、ラッパーロール５ａ〜５ｄをコイルより退避させ、コイル抜き取りのためにマンドレル７を縮径した。
【００３８】
この際、巻き取り条件によっては、スプリングバックによりコイルの巻きほぐれが発生して大きく上下左右に振動するため、ビデオカメラによりによりこのコイルの動きを撮影し、その上下方向と左右方向の動きの詳細解析を行った。コイル内周部分は、スプリングバックにて広がることができないため形状がほとんど変化しないことから、コイルの動きは内周部の中心点の上下方向の最大移動量をコイル浮き上がり量と定義して評価を行った。
表１に結果を示す。
【００３９】
【表１】
2010162595.tif 000003
【００４０】
表１に結果を示すが、「コイル浮上り」欄の○、△、×の印はコイル浮き上がり量の程度を示しており、○印は３ｍｍ以下、△印は３ｍｍ超〜５ｍｍ以下、×印は５ｍｍ超であることをそれぞれ示している。コイル浮き上がり量が５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下にすることにより、巻きほぐれを低減した状態となり、コイルの取り出し・搬送等の取り扱いが支障なく行えるようになる。
表１によれば、板厚２５.４ｍｍでは、上面側の表面温度低下量を３００℃以上とした本発明Ｎｏ．１〜２では、コイル浮き上がり量が３ｍｍ以下と良好であった。同低下量が２００℃の本発明Ｎｏ．３は、コイル浮き上がり量が３ｍｍを超えるものの、５ｍｍ以内に収まっている。同低下量が１００℃の比較例Ｎｏ．４はコイル浮き上がり量が５ｍｍを超え、コイル浮き上がり低減が不十分である。そして、同低下量が０℃、すなわち上面側の冷却が行われていない比較例Ｎｏ．５は、コイル浮き上がり量がＮｏ．４よりさらに大きくなり、５ｍｍを大きく超えている。板厚２５．４ｍｍの場合、上面側の表面温度低下量を３００℃以上とすることによりコイル浮き上がり量を３ｍｍ以下とすることができ、同低下量が１００℃以下ではコイル浮き上がり量は５ｍｍを超え、十分に小さくすることはできないことが分かる。
また、板厚２０ｍｍでは、上面側の表面温度低下量を２００℃以上としたＮｏ．６〜８は、コイル浮き上がり量が３ｍｍ以下と良好であった。同低下量が１００℃の本発明Ｎｏ．９は、コイル浮き上がり量が３ｍｍを超えるものの、５ｍｍ以内に収まっている。そして、同低下量が０℃、すなわち上面側の冷却が行われていない比較例Ｎｏ．１０はコイル浮き上がり量が５ｍｍを超え、コイル浮き上がり低減が不十分である。板厚２０ｍｍの場合、上面側の表面温度低下量を２００℃以上とすることにより、コイル浮き上がり量を３ｍｍ以下とすることができ、同低下量が１００℃でも浮き上がり量を５ｍｍ以下とすることができることが分かる。
このように、上面側の表面温度低下量を所定の値以上にすることにより、コイル浮き上がり量を十分に小さくすることができ、本発明による巻きほぐれ防止効果が確認できた。
なお、表１において、「冷却水量制御」の○は冷却水量制御を行ったことを、×は同制御を行わなかったこと（行う必要がなかったこと）を、また、「通板速度制御」の○は通板速度制御を行ったことを、×は同制御を行わなかったこと（行う必要がなかったこと）を、それぞれ意味している。
【符号の説明】
【００４１】
１  熱延鋼板コイル
２  エプロン
３ａ、ｂ  ピンチロール
４  スロートガイド
５ａ  Ｎｏ．１ラッパーロール
５ｂ  Ｎｏ．２ラッパーロール
５ｃ  Ｎｏ．３ラッパーロール
５ｄ  Ｎｏ．４ラッパーロール
６  ストリップガイド
７  マンドレル
８  クレードルロール
９  冷却装置A
１０  冷却装置B
１１  反り拘束ピンチロール
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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