(57)【要約】【課題】高強度厚肉熱延鋼板を、コイラー装置により、巻き緩みや浮き上がりを低減した状態でコイルに巻き取り、該コイラー装置からコイルを支障なく抜き出し、かつスプリンバック変形を低減した状態にして、次工程にコイルを搬出することができる巻き取り・搬出方法を提供することを課題とする。【解決手段】巻き取り終了時にマンドレルを縮径することなく、コイルを巻き緩みのない状態に保持して拘束した状態でコイル最外周部の尾端部付近を接合する処理を施した後に、コイルをコイラー装置から抜き出し、１本あるいは複数本のバンドによりコイルを結束し、次いで、すみやかにコイル外周部を冷却装置により冷却処理を施す。【選択図】図１
2010253482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強度厚肉熱延鋼板をコイルにコイラー装置により巻き取り、該コイラー装置よりコイルを搬出する高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り・搬出方法であって、巻き取り終了時にマンドレルを縮径することなく、コイルを巻き緩みのない状態に保持して拘束した状態でコイル最外周部の尾端部付近を接合する処理を施した後に、コイルをコイラー装置から抜き出し、１本あるいは複数本のバンドによりコイルを結束し、次いで、すみやかにコイル外周部を冷却装置により冷却処理を施すことを特徴とする、高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り・搬出方法。
【請求項２】
前記のコイル最外周部の尾端部付近の接合する処理が、コイルの最外層１巻き目と２巻き目の接触面近傍の板幅端の一部、あるいは最外層１巻き目よりｎ巻き目(ｎ＞２)までにわたり、ｉ巻き目とｉ+１巻き目（ｉ+１≦ｎ）の接触面近傍の板幅端の一部を溶接にて固定することである、請求項１に記載の高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り・搬出方法。
【請求項３】
前記の冷却処理の後に、前記の接合処理を施されたコイル最外周部の尾端部付近の接合部を機械的に除去することを特徴とする、請求項１に記載の高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り・搬出方法。
【請求項４】
前記の冷却処理の後に、コイルの最外層１巻き目と２巻き目の接触面近傍の板幅端の一部に前記の接合処理が施された接合部、あるいは最外層１巻き目よりｎ巻き目(ｎ＞２)までにわたり、ｉ巻き目とｉ+１巻き目（ｉ+１≦ｎ）の接触面近傍の板幅端の一部に前記の接合処理が施された接合部を機械的に除去することを特徴とする、請求項２に記載の高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り・搬出方法。    
【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をコイルにコイラー装置により巻き取り、該コイラー装置よりコイルを搬出する高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り・搬出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、主として大陸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ＵＯＥ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延鋼板製造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ロール成形し中高周波溶接した電縫管や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を突合せて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熱延鋼板コイルとすることにより、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、熱延鋼板製造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ということがある）１は、通常、図６に示すような巻き取り装置によりコイルに巻き取られる。すなわち、熱延鋼板の先端部１ａ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。
【０００５】
そして、通常、熱延コイルの巻き取り終了時には、図５に示すように熱延鋼板の尾端部１ｂ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ている。次いで、巻き取り中はコイル下方にて待機しているコイルカー（図５には示されていない）を上昇させてコイル尾端部１ｂに該コイルカーに備えられているクレードルロール８を接触させ、コイルの自重で尾端部１ｂの巻き緩みを抑えこんだ状態としてからマンドレル７やラッパーロール５ａ〜５ｄを開放し、そのままコイルカーのクレードルロール８に搭載した状態にてコイルカーを下降させて、コイラー装置からコイルを抜き出している。そして、コイラー装置から抜き出された熱延コイルは、搬送中の巻き緩みを防止するために、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搬送されて、１本、あるいは複数本の帯状鋼帯（バンド）で最外周部を環状に固定される。
【０００６】
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緩みが顕著となる。
【０００７】
図７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、スプリングバックの発生により、コイル外周部で巻き緩みが生じている。コイルの巻き緩みが大きい場合にはコイルが浮き上がり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、バンド掛け後、搬送時にバンドが切れるなどの問題点があった。また、コイルが問題なく常温まで冷えた場合でも、次工程であるパイプ成形ラインにて結束バンドを切った瞬間にスプリングバックで尾端部がはじける現象が発生し、ひどい場合にはアンコイル（巻き戻し）設備を破損するなどの問題があり、何らかの対策技術の確立が必要であった。
【０００８】
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。
【０００９】
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に開示されている上記の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緩みが発生しやすく、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、巻き緩みがひどい場合にはコイルカー（コイル台車）に搭載した状態にてコイラー（巻き取り装置）から抜き出す際にコイルが浮き上がってコイルカーから転げ落ちるほどである。
【００１０】
このため、高強度厚肉鋼板の圧延が可能である強力圧延機を具備した熱延鋼板製造ラインにおいても、巻き取り装置でのコイルの巻き取り、抜き出しや搬送の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−８０３１３号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】日本塑性加工学会「曲げ加工―高精度化への挑戦―」コロナ社，                  １９９５年１月１０日，ｐ．２８                              なお、非特許文献１については後述する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記のような事情を鑑みてなされたものであり、高強度厚肉熱延鋼板を、コイラー装置により、巻き緩みや浮き上がりを低減した状態でコイルに巻き取り、該コイラー装置からコイルを支障なく抜き出し、かつスプリンバック変形を低減した状態にして、次工程にコイルを搬出することができる巻き取り・搬出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するために以下の手段を採用する。
［１］高強度厚肉熱延鋼板をコイルにコイラー装置により巻き取り、該コイラー装置よ
りコイルを搬出する高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り・搬出方法であって、巻き取
り終了時にマンドレルを縮径することなく、コイルを巻き緩みのない状態に保持
して拘束した状態でコイル最外周部の尾端部付近を接合する処理を施した後に、
コイルをコイラー装置から抜き出し、１本あるいは複数本のバンドによりコイル
を結束し、次いで、すみやかにコイル外周部を冷却装置により冷却処理を施すこ
とを特徴とする、高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り・搬出方法。
［２］前記のコイル最外周部の尾端部付近の接合する処理が、コイルの最外層１巻き目
と２巻き目の接触面近傍の板幅端の一部、あるいは最外層１巻き目よりｎ巻き目(
ｎ＞２)までにわたり、ｉ巻き目とｉ+１巻き目（ｉ+１≦ｎ）の接触面近傍の板幅
端の一部を溶接にて固定することである、請求項１に記載の高強度厚肉熱延鋼板
の巻き取り・搬出方法。
［３］前記の冷却処理の後に、前記の接合処理を施されたコイル最外周部の尾端部付近
の接合部を機械的に除去することを特徴とする、［１］に記載の高強度厚肉熱延鋼
板の巻き取り・搬出方法。
［４］前記の冷却処理の後に、コイルの最外層１巻き目と２巻き目の接触面近傍の板幅
端の一部に前記の接合処理が施された接合部、あるいは最外層１巻き目よりｎ巻
き目(ｎ＞２)までにわたり、ｉ巻き目とｉ+１巻き目（ｉ+１≦ｎ）の接触面近傍
の板幅端の一部に前記の接合処理が施された接合部を機械的に除去することを
特徴とする、［２］に記載の高強度厚肉熱延鋼板の巻き取り・搬出方法。
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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、巻き取り終了後にスプリンバック変形の発生しやすい高強度厚肉鋼板を、コイラー装置による巻き取り終了時にマンドレルを縮径することなく、コイルを巻き緩みのない状態に保持して拘束した状態でコイル最外周部の尾端部付近を接合する処理を施した後に、コイルをコイラー装置から抜き出し、１本あるいは複数本のバンドによりコイルを結束し、次いで、すみやかにコイル外周部を冷却装置により冷却処理を施すことにより、コイルを巻き緩みや浮き上がりのないものにして、該コイラー装置から支障なく抜き出し、かつスプリンバック変形を低減した状態にして、次工程にコイルを搬出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による熱延鋼板の巻き取り装置と溶接状況の説明図
【図２】本発明によるコイル冷却方法の実施形態を示す図
【図３】本発明によるコイル冷却方法の別の実施形態を示す図
【図４】本発明による溶接部除去方法の実施形態を示す図
【図５】コイル浮き上がり無しの状態を示す図
【図６】熱延鋼板の巻き取り装置の説明図
【図７】コイル浮き上がり、外周巻き緩みの状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明者らは、この高強度厚肉熱延鋼板コイルのスプリングバックによる諸問題を解決するための技術について鋭意検討を重ねた結果、巻き取り直後の熱延鋼板の外周部を急激に冷却して熱収縮させ、コイル外周部に円周方向の引張応力を発生させることによってスプリングバックを低減しえることを見出し、本発明を完成した。
【００１８】
ここで、本発明における熱延鋼板の巻き取り装置（コイラー装置）による巻き取りを図６に基づいて詳述する。この巻き取りは基本的には、通常の熱延鋼板のそれと同じである。
コイラー装置により熱延鋼板１の先端部を巻き取るにあたっては、ピンチロール３、マンドレル７、ラッパーロール５などの各ロールの周速は、熱延鋼板１の厚さや硬さ（強度）などに応じて、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、１０〜３０％速い速度に制御している。この際、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。
【００１９】
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、以降、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。
なお、図６ではラッパーロールの数は４基としているが、３基のものもあり、熱延鋼板のコイラー装置では一般的には３〜４基である。
【００２０】
コイラー装置内にて熱延鋼板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、運良く先端部の巻き取りに成功したとしても、以降の巻き部が波打って巻き取られている部分の外側に重なるため、巻きが太くなってハウジングとの間で詰まりが発生して抜き出せなくなり、ひとたびそのような事態になると、コイラー装置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。
【００２１】
いずれにせよ、このような事態になるのを防止するため、コイラー装置により熱延鋼板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の最先端部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、マンドレル７、ラッパーロール５などの各ロール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ないようにして、波打って巻き取られるのを防止している。
【００２２】
そして、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、ピンチロール３（３ａ、３ｂ）との間で、所望の張力に近づける張力制御を行いながら巻き取りを行っている。
【００２３】
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程度に来ると、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。
【００２４】
通常、板厚が薄い、あるいは強度が低い材料では、すでに触れたように、図５に示されるように、２本のクレードルロール８上のコイル尾端部１ｂはコイル１の自重によって発生する曲げモーメントにてスプリングバックが抑制され、マンドレル７を縮径後、コイルカー９にてコイルの抜き出しが可能となっている。
【００２５】
これに対し、近年、需要が高まっている高強度厚肉ラインパイプ素材のごとく、板厚が厚く、かつ強度の高い鋼板のコイルでは、前述したように、コイル自重による曲げモーメントではスプリングバックを抑制できない事態が発生する。
【００２６】
一般に、曲げ加工では、曲げの外側では引張応力、曲げの内側では圧縮応力が作用し、加工力を除去、すなわち除荷過程において、板厚断面内の曲げモーメントが０近傍になる位置まで弾性的に曲率が変化するスプリングバック変形が生ずる。そして、このスプリングバック変形を低減するためには、曲げ加工後に長手方向に引張歪、あるいは圧縮歪を加えた後に除荷することによって、曲げモーメントが０になるまでの変形量を小さくできることが知られている（非特許文献１）。
【００２７】
例えば、曲げ加工によって板厚中心部近傍以外が塑性変形している状態の鋼板に長手方向の引張歪を加えた場合、引張によって全板厚に渡ってほぼ均一な引張応力が作用することから、曲げ加工によって曲げの内側に作用していた圧縮応力に引張変形による引張応力が重畳し、曲げの内側の圧縮応力値が低減する。曲げの外側はもともと引張側に塑性変形しているので、若干の加工硬化分だけ引張応力が増加するのみであり、このような状態では、単純な曲げ加工と比較し、除荷時の弾性変形によるスプリングバックが小さくできるものである。
【００２８】
本発明は、この原理を高強度熱延鋼板コイルの巻き取りに応用したものであり、曲げ加工後に外力を加えるのではなく、コイル外周部を冷却して熱収縮させることによりコイル外周部の熱延鋼板に大きな引張応力を与えるものである。これは、コイル外周部から冷却した場合、コイル外周側ほど温度低下が大きく、かつ温度低下した熱延鋼板は温度低下量に応じて熱収縮をおこすが、温度低下の少ないコイル内部の熱収縮量は小さいことから、大きく熱収縮するコイル外周部では伸び歪が発生することになる。  
【００２９】
例えば、巻き取り時の温度５００℃、降伏応力σｙが４５０ＭＰａ、ヤング率Ｅが１６０ＧＰａの材料で、板厚２５.４ｍｍ、コイル外径φ１６００ｍｍの高強度熱延鋼板コイルの場合、最外周での曲げ歪ε1は下記（１）式により約±０.０１６となる。
ε１＝±ｈ／２ρ    ・・・（１）
（１）式にいてｈは熱延鋼板の板厚、ρはコイル外周での曲率半径である。また、最外周の熱延鋼板の曲げの外表面側が引張歪、内表面側が圧縮歪であり、下記（２）式で計算される弾塑性境界歪ε0は約０．００２８であり、板厚中心部近傍をのぞいて塑性状態となっている。
ε０＝±σｙ／Ｅ    ・・・（２）
【００３０】
一般的に、鋼の熱膨張係数は１．２×１０-5（／℃）程度であることから、例えば冷却により鋼板温度を１００℃低下させることにより０.００１２の熱収縮歪、また２００℃低下させれば０.００２４の熱収縮歪が発生する。これは、（２）式で計算された弾塑性境界歪ε0とほぼ同等であり、実際には熱収縮の小さい内部の抵抗にて収縮変形が拘束されるため、温度低下の大きい外周側の鋼板には大きな引張応力が発生し、その大きさは降伏応力にも達する。そして、巻き取り時の曲げ変形によって発生した板厚方向の応力分布に冷却による引張応力が加わるため、曲げの内表面側に作用していた圧縮応力も引張側に推移する。曲げの外表面側は、もともと曲げにより降伏応力以上の引張応力が作用しており、冷却による伸び変形での加工硬化により引張応力が若干増加するのみである。
【００３１】
コイル外周部の冷却は、熱延鋼板の先端部から尾端部までを巻き取った後、コイラー装置内で実施することが望ましいが、コイラー設備内に外周部の強冷却設備を設置するためには、ラッパーロール５ａ〜５ｄやストリップガイド６等との設備的な干渉を十分に考慮した設計とする必要があること、また、コイラー装置内で冷却している時間は次コイルの巻取りが行えないため生産性を落とすこと、等の課題を有している。
【００３２】
このため、本発明はこれらの課題を解決するために、コイル外周部の冷却をコイラー装置から抜き出した後に行う方法を提供するものである。コイラー装置からコイルを抜き出すためには、ラッパーロール５とマンドレル６による固定条件を解除した際に発生するスプリングバック変形を機械的に固定しておくことが必要となる。
【００３３】
通常、コイルをコイラー装置から抜き出した後に生じるコイル外周部の巻き緩みの拘束は、バンディング装置にて１本、あるいは複数本の薄鋼帯のバンドをコイル最外周部に環状に渡し、重ねた２枚のバンドをシール部にて固定することにより実施しているが、ラッパーロール５やストリップガイド６等との設備的な干渉から、この機構をコイラー装置内に組み込むことは困難である。
【００３４】
このため、本発明者らはコイラー装置からコイルを抜き出すための手段として、コイラー装置周辺に溶接ノズルを設置し、コイル最外周部の尾端部付近において、最外層１巻き目と２巻き目の接触面近傍の板幅端の一部、あるいは最外層よりｎ巻き目（ｎ＞２）までのi巻き目とi+1巻き目（ｉ＋１≦２）の接触面近傍の板幅端の一部を仮溶接することによりコイル尾端部を固定してスプリングバックによる巻き緩みの発生を未然に押さえることとした。
【００３５】
すなわち、コイラー装置での巻き取りが終了して、マンドレルの回転が停止した時点では、コイルはラッパーロール５ａ〜５ｄといまだ縮径していないマンドレルにより拘束されているので、コイルは巻き緩みのないタイトに巻かれた状態あり、スプリングバック変形による巻き緩みや浮き上がりは発生していない。コイルがこのような状態にあるときに、上記の溶接を施してコイル尾端部を固定するのである。そして、この後にコイルをコイラー装置から抜き出し冷却設備に搬送して冷却処理を施す。
【００３６】
図１に本発明による実機形態の例を示す。
図１は、コイラー装置にて熱延鋼板の先端部から尾端部までをコイル状に巻き取った後、縮径していないマンドレル７とラッパーロール５ａ〜５ｄ、ストリップガイド６にてコイルを固定し、クレードルロール８をコイル下方より上昇させてコイルに押圧した後、コイル最外周部の尾端部付近において、最外層１巻き目と２巻き目の接触面近傍の板幅端の一部の溶接を実施している図である。
【００３７】
本実施形態では、図示していない画像処理装置などを用いて最外層１巻き目と２巻き目の接触面位置を検知して溶接位置を決定し、ロボットアーム１１に取り付けられた溶接ノズル１２を当該位置にセットした後、制御装置１０からの信号によりコイル円周方向に数十ｍｍの長さにわたってノズルを移動させながらガス溶接するものである。
なお、使用するガスはアセチレン、プロパンなど、一般的に鉄鋼材料のガス溶接に使用されるものを用いればよい。本実施形態では、熱延鋼板の尾端部がコイル下方位置となるようにして溶接を実施しているが、熱延鋼板の尾端部位置は下方位置に限定する必要はなく、溶接設備と他設備との干渉等を考慮してその位置を選択すればよい。
また、コイルの巻き緩みを安定的に固定するためには、溶接装置をコイル両端位置に設置し、板幅両端のほぼ同じ位置にて溶接を実施することが望ましい。
【００３８】
本実施形態はロボット使用による自動化を念頭においたものであるが、もちろん人手による溶接作業でもよい。
なお、熱延鋼板をラインパイプに成形する工程では、成形前に板端を十数ｍｍ程度トリミングまたは研削除去することから、本発明による溶接部がラインパイプ製品に影響することは少ない。
【００３９】
上記の溶接は尾端部の巻き緩みを防止するための仮止めであることから、通常は最外層１巻き目と２巻き目の接触面近傍の板幅端部の一部を溶接すればよく、その長さは５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度でよい。また、更なる熱延鋼板の強度、板厚の増加のニーズにより、必要に応じて最外層１巻き目よりｎ巻き目（ｎ＞２）までにわたり、ｉ巻き目とｉ+１巻き目（ｉ+１≦ｎ）の接触面近傍の板幅端の一部を溶接して、溶接箇所を適宜増加して固定してもよい。
【００４０】
溶接終了後、溶接ノズルを退避させ、ラッパーロール５、ストリップガイド６を開放し、マンドレルを縮径して、通常のコイル抜き出し作業を実施し、コイラー装置に隣接したバンディング装置にて１本、あるいは複数本のバンドをコイル最外周部を環状に装着してコイルを結束する。そして、コイルの温度が低下しないうちに、すみやかにコイルを冷却設備まで搬送し、コイル外周部を所定の温度まで冷却する。
【００４１】
本発明によるコイル冷却作用は、コイル外周部とコイル内部との温度差が大きいほど効果が大きいことから、コイルの温度が高い状態にて外周部の冷却を実施することが望ましい。このため、コイル冷却帯はコイラー設備に隣接、あるいはコイルヤード内に設置することが望ましい。この際、スプリングバック低減のために必要な引張歪、すなわち外周部の冷却による温度降下量は、前記（１）式、（２）式等の関係より熱延鋼板の強度、板厚、コイル外径、目標巻き取り温度（すなわち巻き取り時の強度）等の影響を大きくうけることから、実験や解析によりこれらのパラメータによるスプリングバック低減条件を予め決定しておけばよい。
【００４２】
また、本発明で対象としているラインパイプ用素材の高強度熱延鋼板は、厚みが１５ｍｍ以上と非常に厚いことから、コイル外周部とコイル内部との温度差を拡大させるために大流量の冷却水を使用した強冷却を実施し、かつコイル外周部を均一に冷やすことが望ましい。
【００４３】
図２および図３に本発明による実施形態の例を示すが、図２は回転可能なマンドレル
７′にコイルをセットし、コイルを回転させながら冷却ノズル１４にて外周部を冷却するものである。また、図３はコイルをコイルカー９にセットした状態にて、冷却ノズル１４にてコイル外周部の冷却を実施するものであり、本実施形態例ではコイルカー９にも冷却ノズル１４を設置し、コイル下方領域の冷却も実施している。本発明によるコイル外周部の冷却処理では、前述したスプリングバック低減効果の他、巻き締まりによる巻き緩み低減効果も有しており、両者の相乗効果によって大きなコイルの巻き緩み防止効果が得られるものである。なお、図２、図３において１３はバンドである。このバンドは上記のコイル外周部の冷却後はスプリングバックが低減されているので、コイルが搬送される次工程（ここではパイプの成形ライン）で後述する溶接部の除去に前後して取り外すか、あるいは次工程に搬送される前に取り外されるものである。
【００４４】
次工程のパイプ成形ラインでは、コイルを巻きほどいて払い出すため仮溶接部を除去しておく必要があるが、冷却帯にて外周部の冷却処理を施されたコイルでは、スプリングバックが大きく低減されているため仮溶接部が不要となる。このため、本発明の請求項３ではこの溶接部分をグラインダー等の機械的手段により除去作業を行うことを規定している。図４にこの除去作業の実施形態の一例を示す。本実施形態は、カップ砥石型のグラインダー１５を用いて溶接部を研削除去している例である。
【００４５】
また、生産性の観点からロボットを用いた自動化を念頭においた実施形態例であるが、もちろん人手による作業でもよい。また、この溶接部の除去作業は、コイル冷却処理の直後に実施する、あるいは次工程でのコイル払い出し工程前に実施してもよく、本発明では特に規定するものではない。
なお、本実施態様では、次工程としてラインパイプを成形する工程を挙げたが、これに限られるものではない。
【実施例】
【００４６】
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１６〜２５.４ｍｍに仕上げ、冷却テーブル上にて５２０℃まで冷却したのちにコイラー装置にて巻き取った。
本発明で使用したコイラー装置は図１に示したものであり、ラッパーロール５ａ〜５ｄの直径はφ４４０ｍｍ、マンドレル７の外径はφ７５０ｍｍであり、図５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。
【００４７】
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。
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。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。この時、ラッパーロール５ａ〜５ｄとストリップガイドはコイル外周部を押圧させ、マンドレルは縮径していない。
そして、コイル下方で待機させていたコイルカー９に設けられ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。
【００４８】
この後の処理は、本発明Ｎｏ．１〜４と比較例Ｎｏ．５〜８とは異なる。
本発明Ｎｏ．１〜４については、図示しない画像処理装置にてコイル下方位置での最外層１巻き目と２巻き目の接触面位置を検知した。この検知情報は、ロボットアーム制御装置１０に伝送された後にアームの運動条件が演算され、その指令によりロボットアームの運動が制御される。そして、アーム先端に取り付けられている着火済みの溶接ノズルを円周方向に毎秒５ｍｍの速度で移動させながら、最外層１巻き目と２巻き目の接触面を８０ｍｍ程度の長さにわたって溶接を行った。
なお、本溶接システムはコイル両側近辺のほぼ同じ位置に２基設置され、両板幅端のほぼ同じ位置にて溶接作業を行った。
【００４９】
溶接作業が終了した後、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を縮径してコイラー装置よりコイルを抜き出し、クレードルロール８に搭載してコイルカー９により搬送して隣接するバンディング装置にて薄鋼帯のバンドによりコイルを結束するバンディング処理を行った。
そして、コンベアーにてコイルヤード入口近辺に設置したコイル水冷ヤードまで搬送し、図３に示したコイル水冷装置にてコイル外周部の強冷却を実施した。
【００５０】
なお、事前のＦＥＭ解析により、本条件においてスプリングバックを抑制するためには、コイル最外周での温度低下量、すなわち巻き取り時の温度と強冷却後の温度との差を約３５０℃程度とすることが必要との結果となり、本発明でのコイル外周冷却による温度低下量を３５０℃とした。なお、本冷却温度を実現するためのコイル冷却時間は約６０ｓｅｃであった。
【００５１】
コイルの水冷処理が終了した後、コンベアーにてコイル冷却ヤード出口に設置した溶接部除去装置（図４）まで搬送し、溶接部を完全に除去した。その後、コイルヤードにてコイルを常温まで冷却した後、スパイラルパイプ工場まで搬送してバンドを取り外してスパイラルパイプの成形に供した。
これに対して、比較例Ｎｏ．５〜８については本発明Ｎｏ．１〜４では施された上記の溶接およびコイル水冷装置による冷却は行っていない。したがって、比較例Ｎｏ．５〜８は、コイラー装置にて通常の巻き取りおよびコイラー装置からの抜き出し作業を実施した。そして、抜き出しが可能であったものは、そのままスパイラルパイプ成形工程に供した（なお、バンドはこの工程で取り外された）。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
表１に本実施例での評価結果を示す。
・熱延でのコイラー装置からの抜き出しについて（表１における「熱延コイラー抜き出し」）
比較例では、板厚１６ｍｍのＮｏ．８では、コイルの自重によりスプリングバックを押さえ込めている結果、問題なくコイラーからの抜き出しが可能であった（○評価）。板厚が２２ｍｍ以上のＮｏ．５およびＮｏ．６では、コイル抜き出し時のスプリングバックが大きく、マンドレルを縮径した瞬間にコイルが大きく浮き上がり、コイル内径部がマンドレルと強接触してしまった結果、コイルを抜き取ることができず、コイル外周部のガス切断処置を実施した（×評価）。また、板厚１９ｍｍのＮｏ．７では、コイルの浮き上がりによりコイラーからの抜き出しが困難であったが、操業経験よりマンドレルの拡縮を複数回実施したところ、最終的にコイルが熱延コイラー（コイラー装置）から抜き出すことができた。
【００５４】
これに対し、本発明Ｎｏ．１〜４では、コイル外周尾端部を溶接していることから、いずれもコイルのスプリングバックによる浮き上がりは発生せず、コイルの抜き出しが可能であった。
【００５５】
・パイプ成形工程でのコイル尾端部跳ね上がりについて（表１における「パイプ成形工
程尾端部跳上り」）
熱延にてコイラーから抜き出し可能であった本発明Ｎｏ．１〜４および比較例Ｎｏ．７、８のコイルをスパイラルパイプ成形工程に供し、アンコイラーにセットした状態にてバンドを切断した直後のスプリングバックによるコイル尾端部の跳ね上がり挙動を観察した。  コイル水冷装置による冷却を実施した本発明Ｎｏ．１〜４では、尾端部の跳ね上がりはほとんど見られず、いずれも○評価であった。これに対し、比較例では、板厚１９ｍｍのＮｏ．７では、尾端部が大きく跳ね上がるとともに、最外周から３巻き目までに大きな巻き緩みが発生した（×評価）。また、板厚１６ｍｍのＮｏ．８では、若干の尾端部の跳ね上がりは発生したものの、外周部の巻き緩みは発生しなかった（△評価）。
【００５６】
本発明Ｎｏ．１〜４では、高強度厚肉熱延鋼板を、コイラー装置により、巻き緩みや浮き上がりを低減した状態でコイルに巻き取り、該コイラー装置からコイルを支障なく抜き出すことができ、かつスプリンバック変形を低減した状態にして、次工程のパイプ成形にコイルを搬出できることが確認できた。
【符号の説明】
【００５７】
１：熱延鋼板コイル
２：エプロン
３ａ、３ｂ：ピンチロール
４：スロートガイド
５ａ〜５ｄ：ラッパーロール
６：ストリップガイド
７、７′：マンドレル
８：クレードルロール
９：コイルカー
１０、１０′：ロボットアーム制御装置
１１、１１′：ロボットアーム
１２：溶接ノズル
１３：バンド
１４：冷却ノズル
１５：グラインダー
【図１】
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【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７】
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