(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼鈍設備に供給される帯状体を入側から出側へと案内する如く焼鈍設備に配設されたロール群を有する帯状体の連続焼鈍設備において、該ロール群中の少なくとも１本のロールのロール入側（押しつけロールで押しつけられている時は押しつけロール出側）での帯状体の単位張力をσ１、ロール出側（押しつけロールで押しつけられている時は押しつけロール入側）での帯状体の単位張力をσ２、帯状体の厚みをｈ、該ロールの直径をＤ、該ロール表面と帯状体の摩擦係数をμとするとき、帯状体の厚さ、単位張力等の取りうる範囲内の各条件毎の、数１式（Ｉ）で求まるロール接触面の単位摩擦力ｆが７５０ｐａ（パスカル）となるような直径Ｄ、摩擦係数μのロールのうち、いずれの条件についても数１式（Ｉ）で表されるロール接触面の単位摩擦力ｆが７５０ｐａ（パスカル）以上［ただし、ロール面圧ｐ＝ｈ（σ１＋σ２）／Ｄが１０ｋｐａ未満］となるような直径Ｄ、摩擦係数μのロールを備えたことを特徴とする帯状体の連続焼鈍設備。
【数１】
0003629127.tif 000002
【請求項２】
前記ロール群中の少なくとも1本のロールがブライドルロールまたはハースロールであることを特徴とする請求項１記載の帯状体の連続焼鈍設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に冷間圧延後の帯状体の連続焼鈍設備に関し、高品質な焼鈍製品の安定した生産を図るものである。尚、ここで帯状体とは、連続焼鈍後必要に応じて錫メッキ、亜鉛メッキ、表面塗覆装等を施し、最終的には缶類、鋼製家具、自動車、電気製品の製造等に使われるものを言う。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、連続焼鈍設備における冷延鋼帯の張力は、ウォークやフラッタリング防止の目的からは大きい程良く、高温部でのヒートバックル防止や板幅の減少防止の目的からは小さい程良い。また、冷延磁性鋼帯の焼鈍においては、磁性劣化防止の目的からもこの張力は小さい程良い。
【０００３】
この相反する要求のため、通常の操業では帯状体が高温となる加熱炉や均熱炉では帯状体の張力を小さくし、炉外及び帯状体の温度が比較的低い冷却帯や過時効帯では張力を大きくする対策がとられている。
【０００４】
このような張力分布は、ハースロールの速度を細かく調整、制御することにより得られる。更に、張力をある点で急激に変化させたいときは、ブライドルロールを設けるのが一般的である。
【０００５】
図２は、この一例を示す冷延鋼帯の連続焼鈍設備の側面図であり、炉内にブライドルロール２が設けられている。各炉４〜８内に供給される帯状体１を入側から出側へと案内するように各炉４〜７内に配置されたハースロール３からなるロール群と、加熱炉４、均熱炉５を通過した帯状体１が高速度のガス噴流にさらされる急冷炉６に入る直前にブライドルロール２とが設けられており、帯状体１の張力はブライドルロール２通過後に大きな値となって、後続の急冷炉６、過時効炉７、最終冷却炉８を通過する。
【０００６】
このような目的のために設けられたブライドルロール２及びハースロール３は、当然帯状体１を確実に拘束し、スリップを生じてはならない。しかしながら、現実には、特に帯状体１の厚みが薄くなると、このブライドルロール２及びハースロール３はしばしばスリップを起こし、本来の機能を発揮しない事実が見出された。
【０００７】
この改善策としては、再公表特許公報ＷＯ０９３／２４６６４号に開示された、ロールの面圧を１０ｋｐａ（キロパスカル）とする対策がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
帯状体１の張力の比較的大きい連続焼鈍設備では、ブライドルロール２及びハースロール３のロール面圧を１０ｋｐａ（キロパスカル）以上とし、帯状体１を確実に拘束すればスリップは解消する。しかし、帯状体１の張力の低い連続焼鈍設備でのスリップは改善出来ず、ブライドルロール２及びハースロール３はしばしばスリップを起こし、本来の機能を発揮しないことが新たに見出された。
【０００９】
本発明は、かかる問題点を解決し、ブライドルロール及びハースロールの機能を充分に発揮して焼鈍炉の安定操業が可能な帯状体の連続焼鈍設備の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、発明者らは、ブライドルロール及びハースロールの面圧、並びに、ロール表面と帯状体との摩擦係数とスリップの関係を調査し、創意工夫を重ねた結果、下記（１）、（２）の本発明により前記問題点を解決し、ブライドルロール及びハースロールの機能を充分に発揮して焼鈍炉の安定操業を可能にした。
【００１１】
（１）  焼鈍設備に供給される帯状体を入側から出側へと案内する如く焼鈍設備に配設されたロール群を有する帯状体の連続焼鈍設備において、該ロール群中の少なくとも１本のロールのロール入側（押しつけロールで押しつけられている時は押しつけロール出側）での帯状体の単位張力をσ１、ロール出側（押しつけロールで押しつけられている時は押しつけロール入側）での帯状体の単位張力をσ２、帯状体の厚みをｈ、該ロールの直径をＤ、該ロール表面と帯状体の摩擦係数をμとするとき、帯状体の厚さ、単位張力等の取りうる範囲内の各条件毎の、数１式（Ｉ）で求まるロール接触面の単位摩擦力ｆが７５０ｐａ（パスカル）となるような直径Ｄ、摩擦係数μのロールのうち、いずれの条件についても数２式（Ｉ）で表されるロール接触面の単位摩擦力ｆが７５０ｐａ（パスカル）以上［ただし、ロール面圧ｐ＝ｈ（σ１＋σ２）／Ｄが１０ｋｐａ未満］となるような直径Ｄ、摩擦係数μのロールを備えたことを特徴とする帯状体の連続焼鈍設備。
【００１２】
【数２】
ｆ＝μｈ（σ１＋σ２）／Ｄ            （Ｉ）
【００１３】
（２）  前記ロール群中の少なくとも１本のロールがブライドルロールまたはハースロールであることを特徴とする前記（１）の帯状体の連続焼鈍設備。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２０】
本発明者は、様々の帯状体を使用し、その帯状体の張力を様々に変え、種々の材質、ロール径のブライドルロールにおけるスリップの発生限界を調査することから始めた。
【００２１】
工学的には、図４に示すようにブライドルロール２ａ〜ｃの入側張力をＴ１、出側張力をＴ２、帯状体１のブライドルロール２ａ〜ｃへの巻き付き角をθ（＝θ１＋θ２＋θ３）、ロール２ａ〜ｃ表面と帯状体１の摩擦係数をμとすると、スリップを発生させない最大張力Ｔ２は数３式（ＩＩ）で表される。
【００２２】
【数３】
Ｔ２＝Ｔ１・ｅｘｐ（μθ）              （ＩＩ）
【００２３】
また、図５に押しつけロール１１ａ、ｃで押しつけられているブライドルロール２ａ〜ｃの例を示す。このとき、Ｔ１は入側のブライドルロール２ａの押しつけロール１１ａ出側での張力、Ｔ２は出側のブライドルロール２ｃの押しつけロール１１ｃ入側での張力となる。ブライドルロール２ａ〜ｃの入・出側のうちの片方が押しつけロールで押しつけられている場合も同様である。
【００２４】
いずれの場合にも、換言すれば、張力倍率Ｔ２／Ｔ１はパラメータμによって一義的に決まり、張力の絶対値には関係しない。しかし、現実のブライドルロールにおいては、この張力倍率は同じでも、張力の絶対値が小さくなるとスリップを生じやすくなる。即ち、摩擦係数μは張力の影響をうけると考えられる。
【００２５】
尚、ブライドルロールの本数に制限はなく、１本でもよい。本数は式（ＩＩ）を逆算したθから決まる。
【００２６】
実際の連続焼鈍炉にて、径、摩擦係数μの異なるハースロールやブライドルロールについて、Ｄをブライドルロール径、Ｗを帯状体の幅とすると、そのスリップ発生限界は、数４式（ＩＩＩ）で定義される面圧と摩擦係数μの積であるロール接触面の単位摩擦力ｆ（数５式（ＩＶ））で定義されていることが判った。
【００２７】
【数４】
ｐ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／（ＤＷ）            （ＩＩＩ）
【００２８】
【数５】
ｆ＝ｐμ＝μ（Ｔ１＋Ｔ２）／（ＤＷ）    （ＩＶ）
【００２９】
尚、図１に示すデータは、滑らかな鋼製のブライドルロール、ハースロール、及び、ゴム製、不織布製のブライドルロールからなるロールと冷延鋼帯、冷延珪素鋼帯からなる帯状体のものであり、ライン速度５０〜６００ｍｐｍの条件において得られたものである。また、摩擦係数は、ロールと帯状体のそれぞれの組み合わせにおけるスリップ限界においての測定値である。
【００３０】
重要な事実として、図１から明らかなように、ロール接触面の単位摩擦力ｆ＝７５０ｐａ（パスカル）付近に遷移点がある（以下この遷移点におけるロール接触面の単位摩擦力ｆをロール接触面の限界単位摩擦力ｆｃと呼ぶこととする）。ロール接触面の単位摩擦力ｆがｆｃ以上の領域ではブライドルロール及びハースロールは帯状体を正常に拘束した状態にあり、ｆｃ以下の領域ではスリップ状態、即ち摩擦は動摩擦状態にある。ブライドルロール及びハースロールを正常に機能させるためには、このロール接触面の単位摩擦力ｆがｆｃ以上となるようにそのロール材質（表面）及び径を定めなければならない。また、図１からロール材質（表面）を最適化することにより、ロール面圧が１０ｋｐａ（パスカル）未満でも、ブライドルロール及びハースロールが帯状体を正常に拘束することは可能であることが判る。
【００３１】
尚、ハースロールは一般的に帯状体の張力を変化させることなく搬送することを目的とする。しかし、図１から判るようにロール接触面の単位摩擦力ｆ＝７５０ｐａ（パスカル）以下では動摩擦状態となっており、ハースロール前後の僅少な張力差によっても滑りを発生している。張力差がほとんど無いのに滑ると言う現象は一見不思議であるが、ハースロールを駆動するモーターの制御装置は帯状体の真の速度を知る手段を一般的に持たないためロール周速を指令値（ブライドルロールに同じ）に制御するためこのような現象が起こる。また、ロール周速も高温の炉内で熱膨張したハースロール径が正確に分からないため指令通りにならないことがこの現象を助長する。このような滑りの存在は帯状体への疵の発生、或いは永続的な滑りによりハースロール表面へのビルドアップ（鉄分のイボ状の固着、これも帯状体の疵原因となる。）の発生となるが、本発明によりロール接触面の限界単位摩擦力以上となるような適正なロールの材質（表面）及び径を選定して、この問題を解決することが出来る。
【００３２】
通常の操業は、帯状体の単位張力σが一定となるように行われるので、張力Ｔ＝σｈＷの関係を用いて式（ＩＶ）を書き直すと数６式（Ｖ）のようになる。
【００３３】
【数６】
ｆ＝μｈ（σ１＋σ２）／Ｄ              （Ｖ）
【００３４】
ブライドルロール又はハースロールの表面仕上げ状況（粗度等）が使用により経時変化するものについては、使用限度内の下限値（ロール交換前）の数値で設計する必要がある。
【００３５】
ライン速度、ロール表面と帯状体の摩擦係数が大きく異なれば、図１により定まるロール接触面の限界単位摩擦力ｆｃは変わる可能性があるが、ブライドルロールまたはハースロールをロール接触面の限界単位摩擦力以上となるように定めるという基本的な考え方に変わりはない。
【００３６】
尚、ロール接触面の限界単位摩擦力ｆｃを、スリップを発生させない限界値とするような摩擦係数、径のロールを選ぶという考え方は、上述のようにブライドルロールのみならず全てのハースロールにも適用できるものである。
【００３７】
ラジアントチューブを備えた加熱炉のように、設備の制約上ハースロール径を小さく出来ない場合は、品質障害を生じない範囲で、ロール表面の摩擦係数を高くすることが有効である。
【００３８】
また、止むなく適当な摩擦係数のロールがない場合には、該ハースロールの帯状体の搬送に必要なトルク以上の過剰な駆動力を加えないようハースロールの駆動系の設計及び調整に配慮する、例えば、炉共通の速度指令に対して、一定値（数ｍｐｍ）以上の速度誤差を生じないようリミットをかける、または適正な垂下特性をもたせる等も有効である。
【００３９】
尚、本発明は、冷延鋼帯、冷延珪素鋼帯の焼鈍設備に限定されるものではなく、あらゆる帯状体の処理設備について適用される。
【００４０】
【実施例】
以下に実施例を示す。
【００４１】
【実施例１】
本発明による冷延鋼帯の連続焼鈍設備の炉内のブライドルロールの設計例を以下に示す。
【００４２】
ブライドルロール入側における帯状体の単位張力σ１＝０．７ｋｇ／ｍｍ2、 出側の単位張力σ２＝１．２ｋｇ／ｍｍ2、帯状体の厚みｈ＝０．２５ｍｍとし た。各ロールは製品品質上鋼製の滑らかに仕上げられたものであり、また帯状体も滑らかに仕上げられた冷延鋼帯であり、各ロール表面と帯状体の摩擦係数は測定実績である０．０９とした。式（ＩＩ）及び設備レイアウトよりロール数＝３本、各ロールにおける巻き付け角＝１８０度とし、各ロールにおける張力倍率は一定値＝σ２／σ１＝１．２とした。式（Ｖ）にロール接触面の限界単位摩擦力ｆｃ＝７５０ｐａを代入して、それぞれのロール径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を求めると、Ｄ１＝４６０ｍｍ、Ｄ２＝５５０ｍｍ、Ｄ３＝６６０ｍｍとなる。
【００４３】
実際には、それぞれのロール径が異なるのは製作上も保守上も面倒であるので、安全側をみてすべてのロール径を４６０ｍｍ以下とする。
【００４４】
【実施例２】
本発明による冷延鋼帯の連続焼鈍設備の炉内のハースロールの設計例を以下に示す。スリップ発生防止の条件は実施例１のブライドルロールと同じである。
【００４５】
ハースロールではその前後の帯状体の単位張力は一般に同一（σ１＝σ２）であり、σ１＝σ２＝０．７ｋｇ／ｍｍ2、ｈ＝０．２５ｍｍとした。各ロールは 鋼製の滑らかに仕上げられたものであり、また帯状体も滑らかに仕上げられた冷延鋼帯であり、各ロール表面と帯状体の摩擦係数を測定実績である０．０９とした。式（Ｖ）に代入して単位摩擦力ｆｃ＝７５０ｐａを適用することが出来る。式（Ｖ）にロール接触面の限界単位摩擦力ｆｃ＝７５０ｐａを代入して、ロール径Ｄを求めると、４２０ｍｍ以下となる。
【００４６】
【実施例３】
本発明による方向性冷延珪素鋼帯の連続脱炭焼鈍設備の炉〜出側ルーパー間のブライドルロールの設計の一例を以下に示す。図３に本発明を適用する方向性珪素鋼帯の連続脱炭焼鈍設備の炉前後の図面を示す。
【００４７】
ブライドルロール入側における帯状体の単位張力σ１＝０．５ｋｇ／ｍｍ2、 出側の単位張力σ２＝１．１ｋｇ／ｍｍ2、帯状体の厚みｈ＝０．２３ｍｍとし た。各ロールはゴム製であり、その表面はロール交換前の経時変化により滑らかにされたものである。また、帯状体は脱炭焼鈍板であり、その表面は酸化されている。各ロールと帯状体表面の摩擦係数は測定実績である０．１０５とした。式（ＩＩ）及び設備レイアウトよりロール数＝２本、各ロールにおける巻き付け角＝２２０度とし、各ロールにおける張力倍率は一定値＝σ２／σ１＝１．５とした。式（Ｖ）にロール接触面の限界単位摩擦力ｆｃ＝７５０ｐａを代入して、それぞれのロール径Ｄ１、Ｄ２を求めると、Ｄ１＝４００ｍｍ、Ｄ２＝６００ｍｍとなる。
【００４８】
実際には、それぞれのロール径が異なるのは製作上も保守上も面倒であるので、安全側をみてすべてのロール径を４００ｍｍ以下とする。
【００４９】
【実施例４】
本発明による方向性珪素鋼帯の連続脱炭焼鈍設備の炉〜出側ルーパー間のブライドルロールの設計の別の一例を以下に示す。
【００５０】
ブライドルロール入側における帯状体の単位張力σ１＝０．３ｋｇ／ｍｍ2、 出側の単位張力σ２＝１．５ｋｇ／ｍｍ2、帯状体の厚みｈ＝０．１５ｍｍとし た。各ロールは不織布の積層構造であり、その表面は長期時間使用後も粗い。また、帯状体は脱炭焼鈍板であり、その表面は酸化されている。各ロールと帯状体表面の摩擦係数は測定実績である０．２８とした。式（ＩＩ）及び設備レイアウトよりロール数＝２本、各ロールにおける巻き付け角＝２２０度とし、各ロールにおける張力倍率は一定値＝σ２／σ１＝２．２とした。式（Ｖ）にロール接触面の限界単位摩擦力ｆｃ＝７５０ｐａを代入して、それぞれのロール径Ｄ１、Ｄ２を求めると、Ｄ１＝５３０ｍｍ、Ｄ２＝１１８０ｍｍとなる。
【００５１】
実際には、それぞれのロール径が異なるのは製作上も保守上も面倒であるので、安全側をみてすべてのロール径を５３０ｍｍ以下とする。
【００５２】
【発明の効果】
本発明により、連続焼鈍設備に設けられたブライドルロール及びハースロールにその本来の機能である帯状体の張力増幅作用を確実に発揮させることが出来、帯状体の連続焼鈍設備の高度安定操業が達成出来る。また、帯状体とロールのスリップによる疵発生という重大な欠陥も防止することが出来、工業上の価値は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブライドルロール及びハースロールのロール面圧及び摩擦係数とスリップの関係を求めた実測値を示す図である。
【図２】冷延鋼帯の連続焼鈍設備の炉内ブライドルロール及びハースロールの配置例を示す略側面図である。
【図３】冷延珪素鋼帯の連続脱炭焼鈍設備のブライドルロール及びハースロールの配置例を示す略側面図である。
【図４】ブライドルロールへの帯状体の巻き付け角と張力との関係の一般例を示す図である。
【図５】ブライドルロールへの帯状体の巻き付け角と張力との関係の別の例を示す図である。
【符号の説明】
１  帯状体
２、２ａ、２ｂ、２ｃ  ブライドルロール
３  ハースロール
４  加熱炉
５  均熱炉
６  急冷炉
７  過時効炉
８  最終冷却炉
１１ａ、１１ｃ  押しつけロール
θ、θ１、θ２、θ３  帯状体のロールへの巻き付け角
Ｔ１、Ｔ２  帯状体張力
【図１】
0003629127.tif 000003
【図２】
0003629127.tif 000004
【図３】
0003629127.tif 000005
【図４】
0003629127.tif 000006
【図５】
0003629127.tif 000007