(57)【要約】【課題】安定してシートバーの巻き取りを行うことができるシートバー巻き取り装置及びシートバー巻き取り方法を提供する。【解決手段】本発明に係るシートバー巻き取り装置は、コイルを支持しながら回転する２本以上のクレイドルロールが設けられコイルボックスを有する。このコイルボックスは、下流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率が、上流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率より大きい。【選択図】図１
2014161906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートバーをコイル状に巻き取るシートバー巻き取り装置であって、
コイルを支持しながら回転する２本以上のクレイドルロールを有し、
下流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率は、上流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率より大きいことを特徴とするシートバー巻取り装置。
【請求項２】
前記シートバーの尾端が、前記シートバー巻取り装置の上流に設けられた粗圧延機を抜けた後における、前記下流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率は、前記上流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率より大きいことを特徴とする請求項１に記載のシートバー巻取り装置。
【請求項３】
前記下流側クレイドルロールのリード率は、前記上流側クレイドルロールのリード率より０％超２０％以下大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のシートバー巻き取り装置。
【請求項４】
シートバーをコイル状に巻き取るシートバー巻き取り方法において、
２本以上のクレイドルロールによって、コイルを支持しながら回転させ、
下流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率を、上流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率より大きくすることを特徴とするシートバー巻取り方法。
【請求項５】
前記シートバーの尾端が、前記シートバー巻取り装置の上流に設けられた粗圧延機を抜けた後における、前記下流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率を、前記上流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率より大きくすることを特徴とする請求項４に記載のシートバー巻取り方法。
【請求項６】
前記下流側クレイドルロールのリード率を、前記上流側クレイドルロールのリード率より０％超２０％以下大きくすることを特徴とする請求項４又は５に記載のシートバー巻き取り方法。
【請求項７】
請求項４乃至６のうちいずれかに記載のシートバー巻取り方法を用いた鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延ラインにおけるコイルボックスにおいて、シートバーを巻き取るシートバー巻き取り装置及びシートバー巻き取り方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱間圧延ラインにおいては、加熱炉から抽出されたスラブが、粗圧延機で圧延されてシートバーとされる。シートバーは、コイルボックスでコイル状に巻き取られ、長手方向の温度差が緩和された後、巻き戻されて仕上圧延されることがある。
【０００３】
以下では、シートバーのうち、コイル状に巻き取られた部分を単に「コイル」と呼び、コイルの上流側の巻き取られていない部分を「シートバー」と呼ぶ。
【０００４】
コイルボックスでは、コイルを２本のクレイドルロールで支持しながら回転させることで、シートバーを巻き取る。コイルの上流側のシートバーには、コイルに巻き取り不良が発生しないよう、バックテンションを与える。
【０００５】
具体的には、クレイドルロールの周速度を、コイルの周速度に対して高めに設定する。これにより、クレイドルロールの回転によって、シートバーを下流側に引っ張る。一方、シートバーの上流側は、シートバーの自重により、シートバーと搬送ロールとの間に摩擦が発生する。この摩擦力により、シートバーが上流側に引っ張られる。これにより、シートバーは、上流及び下流の両側から引っ張られ、シートバーに張力（バックテンション）がかかる。これにより、シートバーにテンションをかけることで、テレスコープ巻きを防止することができる。
【０００６】
しかしながら、シートバー尾端部においては、コイル状に巻き取られていないシートバーの部分の長さが次第に短くなり、シートバーと搬送ロールとの摩擦が小さくなる。そのため、シートバーを上流側に引っ張る力が弱くなり、バックテンションが作用しなくなる。その結果、シートバー尾端部においては、巻き取られたコイル状のシートバーが、テレスコープ状になるおそれがある。
【０００７】
テレスコープ状のシートバーを巻き戻すと、シートバーが圧延ラインに対してオフセンタ状態になり、シートバーがドライブ側またはオペレータ側に蛇行する。シートバーが蛇行すると、仕上圧延機での絞りなどの通板トラブルを誘発する。テレスコープ巻きがひどくなると、巻取り後にコイルが転回して、ラインが停止することもある。
【０００８】
コイルボックスではないが、特許文献１には、テレスコープ巻き防止を考慮したコイル回転装置が知られている。特許文献１では、下流側のクレイドルロールを駆動ロールとし、上流側のクレイドルロールをアイドルロールにすることで、テレスコープ巻きを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公昭５３−５８５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、一般的なコイルボックスでは、シートバーを巻き取るためのクレイドルロールが、コイルやシートバーを後工程に送り出す搬送ロールとしても使用される。そのため、特許文献１に開示された技術をコイルボックスに適用した場合、すなわち、コイルボックスの上流側クレイドルロールをアイドル化させる場合には、アイドル時に上流側クレイドルロールを駆動機構と切り離す必要があり、設備改造を要する。また、特許文献１に開示された方法では、シートバー尾端部において、依然としてバックテンションを付与することができず、テレスコープ巻きが発生する恐れがある。
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、安定的にシートバーを巻き取るシートバー巻き取り装置及びシートバー巻き取り方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記のような目的を達成するためになされたものであり、以下のような特徴を有している。
［１］シートバーをコイル状に巻き取るシートバー巻き取り装置であって、
コイルを支持しながら回転する２本以上のクレイドルロールを有し、
下流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率は、上流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率より大きいことを特徴とするシートバー巻取り装置。
［２］前記シートバーの尾端が、前記シートバー巻取り装置の上流に設けられた粗圧延機を抜けた後における、前記下流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率は、前記上流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率より大きいことを特徴とする［１］に記載のシートバー巻取り装置。
［３］前記下流側クレイドルロールのリード率は、前記上流側クレイドルロールのリード率より０％超２０％以下大きいことを特徴とする［１］又は［２］に記載のシートバー巻き取り装置。
［４］シートバーをコイル状に巻き取るシートバー巻き取り方法において、
２本以上のクレイドルロールによって、コイルを支持しながら回転させ、
前記下流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率を、前記上流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率より大きくすることを特徴とするシートバー巻取り方法。
［５］前記シートバーの尾端が、前記シートバー巻取り装置の上流に設けられた粗圧延機を抜けた後における、前記下流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率を、前記上流側クレイドルロールの前記コイルに対するリード率より大きくすることを特徴とする［４］に記載のシートバー巻取り方法。
［６］前記下流側クレイドルロールのリード率を、前記上流側クレイドルロールのリード率より０％超２０％以下大きくすることを特徴とする［４］又は［５］に記載のシートバー巻き取り方法。
［７］［４］乃至［６］のうちいずれかに記載のシートバー巻取り方法を用いた鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るシートバー巻き取り装置及びシートバー巻き取り方法によれば、安定してシートバーの巻き取りを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るシートバー巻取り装置の構成を示す図である。
【図２】クレイドルロールからコイルに作用する力を示した図である。
【図３】ラグ率と摩擦係数との関係を示す図である。
【図４】クレイドルロールからコイルに働くスラスト力を示す図である。
【図５】クレイドルロールからコイルに働く力を示す図である。
【図６】リード率と係数μ(λ)/λの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るシートバー巻き取り装置及びシートバー巻き取り方法について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係るシートバー巻取り装置の構成を示す図である。鋼板の製造設備である熱間圧延設備では、粗圧延されたシートバーを、コイルボックス１で巻き取り、長手方向の温度差を緩和した後、巻き戻して仕上圧延することがある。以下では、シートバーのうち、コイル状に巻き取られた部分を「コイル」と呼び、コイルの上流側の巻き取られていない部分を「シートバー」と呼ぶ。
【００１７】
コイルボックス１には、２本のクレイドルロール２、３が設けられている。なお、クレイドルロールは、２本以上設けられていてもよい。コイル４は、上流側クレイドルロール２と下流側クレイドルロール３の２本クレイドルロールで支持されている。上流側クレイドルロール２と下流側クレイドルロール３は、同じ方向に回転することで、コイル４を回転させ、シートバー５をコイル状に巻き取っていく。
【００１８】
クレイドルロール２、３の周速度は、コイル４の周速度に対して高めに設定されている。換言すれば、クレイドルロール２、３は、コイル４の周速度に対して所定のリード率を有している。これにより、クレイドルロール２、３の回転によって、シートバー５を下流側に引っ張る。一方、シートバー５の上流側は、シートバー５の自重により、シートバー５と搬送ロール６との間に摩擦が発生している。この摩擦力により、シートバーが上流側に引っ張られる。これにより、シートバー５は、上流及び下流の両側から引っ張られ、張力（バックテンション）がかかる。
【００１９】
しかしながら、シートバー尾端部においては、コイル状に巻き取られていないシートバー部分の長さが次第に短くなり、シートバー５と搬送ロール６との摩擦が小さくなる。そのため、シートバー５を上流側に引っ張る力が弱くなり、バックテンションが作用しなくなる。そこで、本実施の形態に係るシートバー巻き取り装置では、下流側クレイドルロール３のリード率λ１を、上流側クレイドルロール２のリード率λ２より大きくなるよう設定し、上流側クレイドルロール２と下流側クレイドルロール３との間にバックテンションを作用させている。
【００２０】
なお、シートバーの尾端が、シートバー巻取り装置の上流に設けられた粗圧延機を抜けた後において、下流側クレイドルロール３のリード率λ１を、上流側クレイドルロール２のリード率λ２より大きくなるよう設定してもよい。シートバー５の上流側が、粗圧延機によって圧延されている間では、シートバー５において順次圧延される部分が、粗圧延機によって順次固定される。そのため、コイルボックス１がシートバー５を巻き取ることで、粗圧延機とコイルボックス１の間のシートバー５にバックテンションがかかる。
【００２１】
一方、シートバーの尾端が、シートバー巻取り装置の上流に設けられた粗圧延機を抜けた後では、シートバー５の上流側が粗圧延機と接触しないため、シートバー５の上流側が粗圧延機によって圧延されている間に比べて、バックテンションが小さくなり、巻きズレが発生しやすくなる。そこで、シートバー巻取り装置の上流に設けられた粗圧延機を抜けた後、下流側クレイドルロール３のリード率λ１を、上流側クレイドルロール２のリード率λ２より大きく設定し、上流側クレイドルロール２と下流側クレイドルロール３との間にバックテンションを作用させることで、巻きズレを低減又は防止することができる。
【００２２】
ここで、リード率とは、コイルの周速度に対するクレイドルロールの周速度を示しており、下流側クレイドルロール３のリード率λ１及び上流側クレイドルロール２のリード率λ２は、下式によって表される。
【００２３】
【数１】
2014161906.tif 000003
【００２４】
上式において、ｖ１は、下流側クレイドルロール３の周速度であり、ｖ２は、上流側クレイドルロール２の周速度である。また、ｖは、コイルの周速度である。
【００２５】
なお、下流側クレイドルロール３のリード率λ１は、上流側クレイドルロール２のリード率λ２に対し、０％超２０％以下程度大きくすることが好ましい。下流側クレイドルロール３のリード率λ１を上流側クレイドルロール２のリード率λ２に対し、０％超２０％以下程度大きくすることで、良好にテレスコープ巻きを低減することができる。２０％以下とすれば、鋼板に疵が発生することがなく、また、ロールの磨耗を低減させることができる。なお、このような効果を更に顕著とするためには、下流側クレイドルロール３のリード率λ１を上流側クレイドルロール２のリード率λ２に対し、５％〜１０％程度大きくすることが好ましい。
【００２６】
このように、下流側クレイドルロール２のリード率λ１を、上流側クレイドルロール３のリード率λ２より大きくすることで、コイル４の蛇行を低減し、安定的に巻き取りを行うことができる。以下に、その理由を説明する。
【００２７】
図２は、クレイドルロールからコイルに作用する力を示した図である。上流側クレイドルロール２からは、コイル４との接点からコイル４の回転中心に向って、垂直抗力Ｎ２が働いている。同様に、下流側クレイドルロール３からは、コイル４との接点からコイル４の回転中心に向って、垂直抗力Ｎ１が働いている。ここで、下流側クレイドルロール３の垂直抗力Ｎ１は、上流側クレイドルロール２の垂直抗力Ｎ２よりも大きい。これは、バックテンションおよびクレイドルロールの摩擦力により、コイル４が上流側クレイドルロール２より下流側クレイドルロール３に強く押し付けられるため、下流側クレイドルロール３の垂直抗力Ｎ１が上流側クレイドルロール２の垂直抗力Ｎ２より大きくなるためである。垂直抗力Ｎ２よりも垂直抗力Ｎ１の方が、シートバー５の張力方向と平行となるため、垂直抗力Ｎ１が大きくなると考えてもよい。
【００２８】
ここで、クレイドルロール２、３とコイルとの摩擦係数をμとする。下流側クレイドルロール３からコイル４へは摩擦力Ｆ１、上流側クレイドルロール２からコイル４へは摩擦力Ｆ２が働く。
【００２９】
【数２】
2014161906.tif 000004
【００３０】
摩擦係数μ(λ１)は、リード率λ１を引数とする関数であり、例えば、以下の式によって表すことができる。
【００３１】
【数３】
2014161906.tif 000005
【００３２】
ここで、μ０は動摩擦係数（定数）、λ０は限界スリップ率（定数）である。鋼対鋼の接触状態では、一般的に、μ０≒0.2〜0.3、λ０≒0.01程度の値となる。図３は、μ０＝0.25、λ０＝0.01のときのリード率と摩擦係数との関係を示す図である。リード率が限界スリップ率より大きいと、摩擦係数は動摩擦係数と同じになる。
【００３３】
図４は、クレイドルロールからコイルに働くスラスト力を示す図である。コイル４の巻きズレを発生させる１つの原因は、クレイドルロールからコイル４の軸方向に働くスラスト力が発生することにある。ここで、スラスト方向をｙとし、上流側クレイドルロール２からコイル４に働くスラスト力をＦｙ2、下流側クレイドルロール３からコイル４に働くスラスト力をＦｙ1とする。クレイドルロールのスラスト力Ｆｙ１、Ｆｙ２は、以下のように求めることができる。
【００３４】
図５は、クレイドルロールからコイルに働く力を示す図である。ｘ軸は、コイル４に蛇行が生じていないときのコイル４の巻き取り方向を示している。図５では、コイル４が巻き取り方向に対して傾いて巻き取られているものとし、そのときのクレイドルロールとコイル４が接する点におけるコイル４の傾き角度をδ［ｒａｄ］とする。また、原点におけるコイル４の周速度をｖ［ｍ／ｓ］とする。なお、上流側クレイドルロール２とコイル４の接点におけるコイル４の傾き角度と、上流側クレイドルロール２とコイル４の接点におけるコイル４の傾き角度は、いずれもδであると仮定する。
【００３５】
クレイドルロールからコイル４へは、摩擦力Ｆが働いている。この摩擦力Ｆのスラスト軸方向の成分Ｆｙは、以下の式によって示すことができる。
【００３６】
【数４】
2014161906.tif 000006
【００３７】
これを、上流側クレイドルロール２及び下流側クレイドルロール３のそれぞれについて考えると、下流側クレイドルロール３からコイル４へ働く摩擦力Ｆ１のスラスト軸方向の成分Ｆｙ１と、上流側クレイドルロール２からコイル４へ働く摩擦力Ｆ２のスラスト軸方向の成分Ｆｙ２は、以下の式によって表すことができる。
【００３８】
【数５】
2014161906.tif 000007
【００３９】
そして、式（７）及び（８）に、式（３）及び（４）をそれぞれ代入すると、以下の式となる。
【００４０】
【数６】
2014161906.tif 000008
【００４１】
図６は、リード率と、摩擦力Ｆのスラスト軸方向の成分Ｆの変動係数であるμ(λ)/λとの関係を示す図である。図６に示すように、リード率が零（クレイドルロールの周速度とコイルの周速度が一致している）のとき、係数μ(λ)/λが極大となる。このことは、リード率が零のときに、摩擦スラスト力が潜在的に大きくなる可能性があり、これによってテレスコープ巻きや転回が発生する可能性が高くなることを意味している。
【００４２】
逆に言えば、リード率を大きくすれば、摩擦スラスト力を潜在的に小さくすることができ、テレスコープ巻きや転回の発生を抑止することができる。
【００４３】
ここで、上述の通り、下流側クレイドルロール３の垂直効力Ｎ１は、上流側クレイドルロール２の垂直効力Ｎ２よりも大きい。
【００４４】
そのため、上流側クレイドルロール２と下流側クレイドルロール３を同じリード率とした場合、下流側クレイドルロール３からコイル４へ働く摩擦力Ｆ１のスラスト軸方向の成分Ｆｙ１は、上流側クレイドルロール２からコイル４へ働く摩擦力Ｆ２のスラスト軸方向の成分Ｆｙ２よりも大きい。
【００４５】
そこで、本発明では、下流側クレイドルロール３のリード率λ１を、上流側クレイドルロール２のリード率λ２より大きくなるよう設定する。換言すれば、下流側クレイドルロール３の周速度ｖ１を、上流側クレイドルロール２の周速度ｖ２より大きくする。
【００４６】
これにより、下流側クレイドルロール３からコイル４へ働く摩擦力Ｆ１のスラスト軸方向の成分Ｆｙ１と、上流側クレイドルロール２からコイル４へ働く摩擦力Ｆ２のスラスト軸方向の成分Ｆｙ２を同程度とし、シートバー５の巻き取り不良を低減させることができる。これにより、シートバー５を安定的にコイル状に巻き取ることができる。
【００４７】
また、本発明を、エンドレス圧延プロセスにおける連続仕上圧延機の前段のコイルボックス１に適用すると、以下のような効果も得られる。連続仕上圧延機の前段では、コイルボックス１で巻き取られた複数のコイル４の先端と尾端が、溶接機によって順次接続される。溶接機によって接続された鋼帯は、連続的な被圧延材として連続仕上圧延機に供給され、圧延処理が行われる。ここで、コイルに巻きズレがある場合には、コイルを巻き戻して連続仕上圧延機に供給すると、シートバーが圧延ラインに対してオフセンタ状態になり、シートバーがドライブ側またはオペレータ側に蛇行する。シートバーが蛇行すると、仕上圧延機での絞りなどの通板トラブルを誘発する。また、巻きズレがひどくなると、巻取り後にコイルが転回することもある。このようにコイルが転回した場合には、溶接機やエンドレス仕上圧延機を含む圧延ラインを停止しなければならないこともある。
【００４８】
このような問題に対し、本発明をエンドレス圧延プロセスにおける連続仕上圧延機の前段のコイルボックス１に適用すれば、巻きズレの発生を低減若しくは防止することができ、エンドレス圧延プロセスの通板トラブルや、圧延ラインの停止を防止できる。これにより、鋼板の生産性を向上させることができる。
【実施例】
【００４９】
従来の操業条件と、本発明を適用した操業条件を用いて、シートバー５の巻き取りを行った。
【００５０】
従来の操業条件では、上流側及び下流側クレイドルロール２、３のコイル４に対するリード率をいずれも１７％とした。具体的には、コイル４の周速度を２５０ｍｐｍに設定し、上流側及び下流側クレイドルロール２、３の周速度は、いずれも２９３ｍｐｍとした。
【００５１】
シートバー５の尾端部では、バックテンションが減少してコイル４の周速度が加速し、コイル４の周速度がクレイドルロール２、３の周速度とほぼ同じ２９３ｍｐｍとなった。そして、シートバー５の尾端部では、テレスコープ巻きが発生した。
【００５２】
一方、本発明を適用した操業条件では、下流側クレイドルロール３のリード率を１７％、上流側クレイドルロール２のリード率を１０％とした。具体的には、コイル４の周速度は、２５０ｍｐｍに設定した。下流側クレイドルロール３の周速度は２９３ｍｐｍ、上流側クレイドルロール２の周速度は２７５ｍｐｍに設定した。
【００５３】
シートバー５の尾端部では、コイル４の周速度が加速し、コイル４の周速度と上流側クレイドルロール２の周速度がほぼ同じ２７５ｍｐｍとなった。しかしながら、本発明を適用した操業条件では、テレスコープ巻きが発生しなかった。これは、テレスコープ巻きを発生させるクレイドルロールのスラスト方向の摩擦力が、従来の操業条件と比較して２８％低減したためである。
【００５４】
この結果から、本発明が、テレスコープ巻きを発生させるクレイドルロールのスラスト方向の摩擦力を低減させることで、安定的にシートバーの巻き取りを行えることがわかった。
【符号の説明】
【００５５】
１  コイルボックス
２  上流側クレイドルロール
３  下流側クレイドルロール
４  コイル
５  シートバー
６  搬送ロール
【図１】
2014161906.tif 000009
【図２】
2014161906.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014161906.tif 000013
【図６】
2014161906.tif 000014