(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に複数並んだロールを回転させてロール上の鋼帯を移動させながら熱処理を行う水平型熱処理炉において、鋼帯の移動方向でロール速度が鋼帯速度に対して大きくなる場合と小さくなる場合を交互に繰り返すようにすることを特徴とする水平型熱処理炉における鋼帯の蛇行・絞り防止方法。
【請求項２】
前記ロール速度と前記鋼帯速度の差の絶対値を１ｍ／ｍｉｎ以上とすることを特徴とする請求項１に記載の水平型熱処理炉における鋼帯の蛇行・絞り防止方法。
【請求項３】
近傍の複数のロール同士でロールブロックを構成し、同じロールブロック内のロールは同一速度で回転し、ロールブロックごとのロール速度が鋼帯速度に対して大きくなる場合と小さくなる場合を交互に繰り返すことを特徴とする請求項１または２に記載の水平型熱処理炉における鋼帯の蛇行・絞り防止方法。
【請求項４】
水平型熱処理炉の出口から少なくとも２ブロックのロール速度が請求項３の条件を満たし、残りのブロックのロール速度を鋼帯速度と略同一とすることを特徴とする請求項３に記載の水平型熱処理炉における鋼帯の蛇行・絞り防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平方向に複数並んだロールを回転させてロール上の鋼帯を移動させながら熱処理を行う水平型熱処理炉において、鋼帯の蛇行や絞りの発生を防止する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に一例を示すような、水平方向に複数並んだロール１１を回転させてロール１１上の鋼帯１を移動させながら鋼帯１の熱処理を行う水平型熱処理炉１０においては、鋼帯１の板厚が薄く、炉長が長く、鋼帯１の炉内での張力（炉内張力）が低い場合には、鋼帯１に蛇行や絞りが発生しやすい。
【０００３】
従来から、このような水平型熱処理炉１０では、図１に示すように、入出側にステアリング装置１２を設けることで蛇行や絞りを防止しているが、鋼帯１の板厚が薄く、炉長が長く、炉内張力が低い場合には、炉入出側のステアリング装置１２のみでは、蛇行や絞りを防止することは不十分であった。
【０００４】
そこで、特許文献１には、炉内のロールと金属帯との間の摩擦係数を０．２以下と低減することで、炉内での金属帯の蛇行を防止するようにした水平型熱処理炉が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、炉内のロールの周速度を金属帯の速度より大きくすることで、炉内での金属帯の蛇行を防止する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−０１１３４０号公報
【特許文献２】特開平９−３２４２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示されている水平型熱処理炉では、ロールと金属帯との間の摩擦係数を管理するため、ロール材質、金属帯の材質に制約が生じ、ロール製造コストも増大する。また、摩擦係数はロール表面や金属帯表面の状態によって操業中に経時変化するため、ロール交換タイミング等の操業管理が困難であり、操業を不安定にする要因となる。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている方法では、炉内のロールの周速度を金属帯の速度よりも大きくするため、ロールと金属帯との摩擦力だけ炉入出側の張力の差が生じる。炉長が長くなると、炉内にある金属帯の自重が増大し、ロールの本数も増えるため、これらの摩擦力が増大して、入出側の張力の差も大きくなり、炉内張力を低く保持することが困難となる。
【０００９】
以上のとおり、特許文献１、２に開示されているような、従来の蛇行・絞り防止技術を用いて、水平型熱処理炉での金属帯（鋼帯など）の蛇行や絞りを防止しようとすると、摩擦係数の経時変化によって鋼帯の炉内通板が不安定になる問題や、鋼帯の炉内張力が過剰に増大する問題などがあった。
【００１０】
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、水平型熱処理炉において、鋼帯の板厚が薄く、炉長が長く、炉内張力が低い場合でも、鋼帯の蛇行や絞りの発生を安定して防止することができる鋼帯の蛇行・絞り防止方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１２】
［１］水平方向に複数並んだロールを回転させてロール上の鋼帯を移動させながら熱処理を行う水平型熱処理炉において、鋼帯の移動方向でロール速度が鋼帯速度に対して大きくなる場合と小さくなる場合を交互に繰り返すようにすることを特徴とする水平型熱処理炉における鋼帯の蛇行・絞り防止方法。
【００１３】
［２］前記ロール速度と前記鋼帯速度の差の絶対値を１ｍ／ｍｉｎ以上とすることを特徴とする前記［１］に記載の水平型熱処理炉における鋼帯の蛇行・絞り防止方法。
【００１４】
［３］近傍の複数のロール同士でロールブロックを構成し、同じロールブロック内のロールは同一速度で回転し、ロールブロックごとのロール速度が鋼帯速度に対して大きくなる場合と小さくなる場合を交互に繰り返すことを特徴とする前記［１］または［２］に記載の水平型熱処理炉における鋼帯の蛇行・絞り防止方法。
【００１５】
［４］水平型熱処理炉の出口から少なくとも２ブロックのロール速度が前記［３］の条件を満たし、残りのブロックのロール速度を鋼帯速度と略同一とすることを特徴とする前記［３］に記載の水平型熱処理炉における鋼帯の蛇行・絞り防止方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、水平型熱処理炉において、鋼帯の板厚が薄く、炉長が長く、炉内張力が低い場合でも、鋼帯の蛇行や絞りの発生を安定して防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】水平型熱処理炉の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における基本的な考え方を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
この実施形態においては、図１に示した水平型熱処理炉１０を対象としており、この水平型熱処理炉１０は、水平方向に複数並んだロール１１を回転させてロール１１上の鋼帯１を移動させながら鋼帯１の熱処理を行うようになっている。
【００２０】
そして、図２は、この水平型熱処理炉１０における、ロール１１の周速度（ロール速度）Ｖｒおよび鋼帯１の移動速度（鋼帯速度）Ｖｓと、ロール１１と鋼帯１との間に作用する摩擦力Ｆの関係をベクトルを用いて示した平面図である。
【００２１】
ここで、図２は、鋼帯１が蛇行してロール１１に対して斜めに移動する場合であり、鋼帯１に作用する摩擦力ベクトルＦの方向は、ロール速度ベクトルＶｒと鋼帯速度ベクトルＶｓの差ベクトルの方向となる。この摩擦力ベクトルＦをロール軸に垂直な方向（ライン進行方向）とロール軸方向に分解し、それぞれロール軸に垂直な方向を摩擦ライン力Ｆｘ、ロール軸方向を摩擦スラスト力Ｆｙとする。摩擦スラスト力Ｆｙは蛇行や絞りの原動力となるため、蛇行や絞りを防止するには、この摩擦スラスト力Ｆｙを低減する必要がある。
【００２２】
ロール１１の一本当たりの鋼帯１に作用する摩擦ライン力Ｆｘと摩擦スラスト力Ｆｙは、それぞれ以下の（１）式、（２）式となる。
【００２３】
Ｆｘ＝μ・Ｎ・ｓｉｇｎ（λ）  ・・・・・・・・・（１）
Ｆｙ＝−μ・Ｎ・θ／｜λ｜    ・・・・・・・・・（２）
ここで、μはロール周方向の摩擦係数であり、ロール軸方向の摩擦係数も同様とした。Ｎはロール１１の一本当たりに掛かる鋼帯１の自重であり、θはライン進行方向と鋼帯１の進行方向との角度であり、λはロール１１と鋼帯１との間の滑り率で、下記の（３）式で示される値である。また、ｓｉｇｎ（λ）は滑り率λのシグナム関数（λ＞０でｓｉｇｎ（λ）＝＋１、λ＝０でｓｉｇｎ（λ）＝０、λ＜０でｓｉｇｎ（λ）＝−１）である。
【００２４】
λ＝（Ｖｒ−Ｖｓ）／Ｖｓ    ・・・・・・・・・・・（３）
ここで、滑り率λが正の値の場合は、ロール速度Ｖｒは鋼帯速度Ｖｓより速く（Ｖｒ＞Ｖｓ）、滑り率λが負の値の場合は、ロール速度Ｖｒは鋼帯速度Ｖｓより遅い（Ｖｒ＜Ｖｓ）。
【００２５】
そして、上記の（２）式から、滑り率λの絶対値｜λ｜が大きくなるほど、摩擦スラスト力Ｆｙの絶対値は小さくなる。従って、滑り率λの絶対値｜λ｜を大きくすれば、摩擦スラスト力Ｆｙの絶対値を小さくできて、蛇行や絞りを防止できるわけである。
【００２６】
そこで、滑り率λの絶対値｜λ｜を大きくするためには、上記の（３）式から、速度差Ｖｒ−Ｖｓの絶対値を大きくすればよい。ただし、滑り率λの絶対値｜λ｜が大きくなり過ぎると、鋼帯１に擦り傷性欠陥などが発生するという問題が出てくる。
【００２７】
本発明者らの検討では、速度差Ｖｒ−Ｖｓの絶対値を１ｍ／ｍｉｎ以上（Ｖｒ−Ｖｓ≦−１ｍ／ｍｉｎ、または、Ｖｒ−Ｖｓ≧１ｍ／ｍｉｎ）、滑り率λの絶対値を２０％以下（−０．２≦λ≦０．２）とするのが好ましく、速度差Ｖｒ−Ｖｓの絶対値を２ｍ／ｍｉｎ以上（Ｖｒ−Ｖｓ≦−２ｍ／ｍｉｎ、または、Ｖｒ−Ｖｓ≧２ｍ／ｍｉｎ）、滑り率λの絶対値を１０％以下（−０．１≦λ≦０．１）とするのがさらに好ましい。
【００２８】
速度差Ｖｒ−Ｖｓの絶対値が１ｍ／ｍｉｎ未満では、ロール１１と鋼帯１との速度差が小さいため、摩擦スラスト力Ｆｙの低減度合いが小さくて、充分に蛇行・絞りを防止できない場合がある。また、滑り率λの絶対値が２０％を超えると、鋼帯１に擦り傷性欠陥、ロール摩耗による寿命低下、炉内キャンバーなどが発生して問題となる場合がある。
【００２９】
さらに、本発明者らは、摩擦スラスト力Ｆｙの低減のために滑り率λの絶対値を増加させた場合、炉内張力が過大にならない方法について検討した。
【００３０】
いま、炉出側張力は、炉入側での張力に、炉内の全ロールによる摩擦ライン力Ｆｘを合算した値を取る。従来は、特許文献２に示されるように、鋼帯速度に関係なく、ロール群同士の周速度を制御して、張力を大きくすることにより安定した通板を可能にできた。しかし、張力を低減すると蛇行や絞りが発生して問題であり、板厚の薄い鋼帯では、炉出側張力が過大になって、炉内での鋼帯１の破断や耳割れなどが問題となり、本質的な解決策を取ることができなかった。
【００３１】
そこで、本発明者らは、それぞれのロール１１の回転速度（周速度）を調整することによって、滑り率λの符号をライン進行方向で交互に変えることを着想した。
【００３２】
すなわち、上記の（３）式で表される滑り率λが正（＋）の場合は、ロール速度Ｖｒは鋼帯速度Ｖｓより速く、滑り率λが負（−）の場合は、ロール速度Ｖｒは鋼帯速度Ｖｓより遅い。これをロールごとに交互に繰り返すと、（１）式の摩擦ライン力Ｆｘの正負の符号も、滑り率λの正負の符号によって交互に変わる。その結果、炉内のロール全体でみると、正の摩擦ライン力と負の摩擦ライン力が相殺される結果、摩擦ライン力Ｆｘを合算した値である炉内張力は低く保てるわけである。
【００３３】
しかも、前述したとおり、滑り率λの絶対値を大きくできるため、鋼帯１の蛇行や絞りを炉内張力を低くしたままで防止することができる。
【００３４】
なお、滑り率λはロール一本ごとに交互に正負を繰り返してもよいが、近傍の２本以上のロール同士でロールブロック（ロール群）を形成して、そのロールブロック（ロール群）内のロールは同一速度とし、ロールブロック（ロール群）ごとに滑り率λの正負を交互に繰り返してもよい。
【００３５】
ここで、断面形状や平坦度が悪い鋼帯は、板幅方向の非対称性に起因して、炉内でキャンバーが発生し、成長する。鋼帯とロールを同じ速度にした場合、摩擦スラスト力が大きいためキャンバーの発生を抑止できる効果があるので、水平型熱処理炉の上流側（入口側）でキャンバーの発生を拘束するために鋼帯とロールを同じ速度とし、水平型熱処理炉の下流側（出口側）では絞り・蛇行の起因となる摩擦スラスト力を低くするために鋼帯とロールに速度差をつけた操業を行うとよい。
【００３６】
具体的には、上述したように、近傍の複数のロール同士でロールブロックを構成し、同じロールブロック内のロールは同一速度で回転し、ロールブロックごとのロール速度が鋼帯速度に対して大きくなる場合と小さくなる場合を交互に繰り返すようにする際に、水平型熱処理炉の出口から少なくとも２ブロックのロール速度がロールブロックごとに鋼帯速度に対して大きくなる場合と小さくなる場合を交互に繰り返すようにし、残りのブロックのロール速度を鋼帯速度と略同一とするとよい。
【００３７】
ここで、上述のロール速度を鋼帯速度と略同一とするとは、ロール速度Ｖｒと鋼帯速度Ｖｓが、０．９９×Ｖｓ≦Ｖｒ≦１．０１×Ｖｓの関係となっている場合とすることができる。
【００３８】
このようにして、この実施形態では、水平型熱処理炉１０において、鋼帯１の板厚が薄く、炉長が長く、炉内張力が低い場合でも、鋼帯１の蛇行や絞りの発生を安定して防止することができる。
【実施例１】
【００３９】
本発明の実施例として、炉長が３００ｍで、１ｍピッチでロールが配置され、１２００℃まで加熱する水平型熱処理炉において、炉入側張力を４．９〜１０．１Ｎ／ｍｍ２とし、炉出側張力を４．９〜９．８Ｎ／ｍｍ２の範囲の低張力条件で、板厚０．２３ｍｍ、板幅１ｍの鋼帯を通板した。
【００４０】
その際に、本発明に基づいて鋼帯を通板した場合を本発明例とし、本発明に基づかないで鋼帯を通板した場合を比較例とした。
【００４１】
鋼帯を通板条件（鋼帯速度Ｖｓ、ロール速度Ｖｒ等）と、実施結果（鋼帯の蛇行の有無、鋼帯の絞り破断の有無）を表１に示す。
【００４２】
【表１】
0005724683.tif 000002
【００４３】
本発明例であるＮｏ．１〜Ｎｏ．２では、滑り率λの絶対値を２％（速度差Ｖｒ−Ｖｓの絶対値を４ｍ／ｍｉｎ）または３％（速度差Ｖｒ−Ｖｓの絶対値を６ｍ／ｍｉｎ）に設定するとともに、ロールごとに滑り率λの正負が交互になるように設定した。
【００４４】
また、本発明例であるＮｏ．３〜Ｎｏ．６では、滑り率λの絶対値を２％（速度差Ｖｒ−Ｖｓの絶対値を４ｍ／ｍｉｎ）または３％（速度差Ｖｒ−Ｖｓの絶対値を６ｍ／ｍｉｎ）に設定するとともに、ロールブロックごとに滑り率λの正負が交互になるように設定した。
【００４５】
これらの本発明例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）では、炉出側張力が４．９〜９．８Ｎ／ｍｍ２と低張力を保持したまま、蛇行や絞りを発生させずに通板することができた。
【００４６】
これらに対して、比較例であるＮｏ．７、Ｎｏ．８では、全てのロールで滑り率λを＋２％（速度差Ｖｒ−Ｖｓ＝４ｍ／ｍｉｎ）または＋３％（速度差Ｖｒ−Ｖｓ＝６ｍ／ｍｉｎ）に設定した。その結果、蛇行や絞りの発生は防止することができたが、炉入側張力が１４．１〜１９．０Ｎ／ｍｍ２と著しく増大し、炉内で鋼帯の破断が発生し、操業不能となった。
【００４７】
また、比較例であるＮｏ．９では、炉出側張力を９．８Ｎ／ｍｍ２と低下させるために、全てのロールで滑り率λを−２％（速度差Ｖｒ−Ｖｓ＝−４ｍ／ｍｉｎ）と小さくしたが、蛇行や絞りが発生して操業不能となった。
【符号の説明】
【００４８】
１  鋼帯
１０  水平型熱処理炉
１１  ロール
１２  ステアリング装置
【図１】
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【図２】
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