(57)【要約】【課題】先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部の溶接部の周辺での絞りや破断などのトラブルの発生を抑制する。【解決手段】先行金属帯の尾端部１Ａと後行金属帯の先端部１Ｂの溶接部２の周辺に、先行金属帯と後行金属帯との平坦度の相違によって生じる張力分布の差を小さくするように、金属帯の幅端部に切り込み６を付与する。【選択図】図１
2007167910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部を溶接して通板する連続プロセスラインでの通板方法において、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部の溶接部の周辺に、先行金属帯と後行金属帯との平坦度の相違によって生じる張力分布の差を小さくするように、金属帯の幅端部に切り込みを付与することを特徴とする連続プロセスラインにおける金属帯の通板方法。
【請求項２】
先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部を溶接して通板する連続プロセスラインでの通板方法において、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部の溶接部の周辺に、金属帯の幅端部に切り込みを付与し、該切り込みの大きさを、長手方向に３００ｍｍ以上、幅方向に金属帯の幅の１／４０以上とし、かつ切り込みのコーナー部を曲率半径２０ｍｍ以上の曲率となるように切断加工して付与することを特徴とする連続プロセスラインにおける金属帯の通板方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金属帯の通板方法を用いることを特徴とする金属帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼帯の製造ラインのような金属帯の連続プロセスラインにおいて、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部を溶接して通板する連続プロセスラインにおける金属帯の通板方法に関し、特に、冷間圧延後の鋼帯を連続焼鈍ラインに通板するに際し、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部の溶接部周辺での破断や絞りなどのトラブルの発生を抑制するための、溶接部周辺の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、需要家の望む金属帯製品の寸法は、厚さにして２ｍｍ以下の薄物、幅にして１２００ｍｍ以上の広幅のものが、次第に比率として増える趨勢にあるが、このような薄物で広幅の金属製品では、図８に示すような、（ａ）耳伸び、（ｂ）腹伸び等の金属帯製品の形状となりやすい。図８中、１が金属帯を指す。
【０００３】
金属帯の形状不良の程度を示す指標としては、耳伸びや腹伸びの場合、急峻度と呼ばれるものを使う。急峻度λは、図８（ａ）（ｂ）に示す金属帯１を真横から見た場合に、図９に示されるように、耳伸びや腹伸びによる板厚方向の波の周期をＬ、波の高さをｄとした場合に、
λ＝ｄ÷Ｌ×１００  （％）    ・・・    （１）
と表され、耳伸びの場合に符号「＋」、腹伸びの場合に符号「−」を付して区別する。
【０００４】
金属製品の製造において、ある製造ラインに金属帯を通板するには、先行金属帯の後端部と後行金属帯の先端部を溶接し、連続処理することも多いが、先行金属帯の後端部と後行金属帯の先端部には、その製造ラインで処理する当該製造工程よりも一つ前の製造工程で金属帯が処理される際に金属帯の先端部と後端部にだけ張力が作用しない等の、一つ前の製造工程での製造原理の特性上、形状不良が発生している場合が多く、図１０に示すように、形状の不良な先行金属帯１Ａの後端部と、形状が平坦な後行金属帯１Ｂの先端部を、形状が不良なまま溶接して、例えば図１１に示す連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）２００のような連続処理ラインに通板すると、その製造ラインにそれら金属帯１を連続して通板中に、溶接部の破断を引き起こす場合があり、溶接部以外で蛇行による絞りや破断等の通板トラブルが発生する場合にも増して、稼働率が低下する危険性が高くなる。形状不良部分が、先行金属帯１Ａの後端部と後行金属帯１Ｂの先端部で逆転しても、同様である。
【０００５】
図１１において、２１０はコイル巻戻装置、２２０は溶接機、２３０は焼鈍炉、２４０は冷却帯、２５０は水冷設備、２６０はコイル巻取装置である。
【０００６】
そこで、従来は、各製造ラインの入側、出側のセクションにレベラ（図１２参照）、調質圧延機（スキンパスミル）（図１３参照）等の形状矯正装置を設置したり、あるいはその製造ラインとは別に、形状矯正専用のラインを設置したりして、形状不良部分を矯正する方法がとられていた。
【０００７】
これらの例としては例えば、非特許文献１に記載されている高張力下で金属帯の形状矯正を行うテンションレベラや、特許文献１に記載されている低張力でも金属帯の形状矯正が可能な調質圧延機等が挙げられる。
【０００８】
また、本出願人は、特許文献２に記載の、凹凸状金属板挟圧用ロール、金属板の形状矯正方法およびそれを用いた金属板の溶接方法ならびに連続処理ラインを提案している。
【０００９】
【非特許文献１】「矯正加工  −板、管、棒、線を真直ぐにする方法−」（社団法人  日本塑性加工学会：１９９２：株式会社  コロナ社）
【特許文献１】特開昭５５−１４１７２号公報
【特許文献２】特開平２００５−１３１６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように金属帯製品の薄物化、広幅化に伴い、形状矯正の重要性は増す一方であるが、形状矯正専用ラインを設置して金属帯の形状矯正を行うことは、投資が膨大になる上に製造工程数が増加するため、製品納期の短縮に不利になる。
【００１１】
そこで、図１２にその一例を示すように、連続処理が可能な製造ラインの途中に、例えば非特許文献１に記載のようなテンションレベラ１００を設置し、インラインで金属帯の形状矯正を行うのが効率的ということになるのであるが、それには、レベリングユニット１２０とともに、必要な高張力を確保するために入側、出側ブライドルロール１００、１３０も設置しなければならず、大きな設置スペースが必要になる。図１２において、１２１は伸長ユニット、１２２はＣ反り矯正ユニット、１２３はＬ返り矯正ユニットである。
【００１２】
一方、同様に連続処理が可能な製造ラインの途中に、図１３にその一例を示すように、特許文献１に記載のような調質圧延機１５０を設置し、ダルロール１５２（ブライトロール１５４の場合もある）を用いてインラインで金属帯１の形状矯正を行う場合には、形状検出器２０を調質圧延機１５０の入側に設置する等して、矯正前の金属帯の形状に応じて矯正荷重を調整する等、複雑な制御を行う必要が生じてくる。このほか、矯正荷重に耐えうる大きなハウジング１５１を設置するスペースがやはり必要になるという問題が生じる場合もある。
【００１３】
又、特許文献２の発明においては、絞りや破断等の通板トラブルに至らないまでも、金属帯の幅方向の一部分で局所的に凹凸転写が増大したり、金属帯の幅方向流れによって微小な折れ重なりが生じて、長手方向に伸びる細い筋状模様が発生するといった問題がごく稀に発生した。凹凸転写が増大したり、筋模様が発生すると、金属帯の製品品質上の問題となるだけでなく、次工程において筋模様が起点となっての絞りや破断を誘発するなどの問題を引き起こす。
【００１４】
このように、従来の金属帯の形状矯正用の設備は、大きな機械設備あるいは更にその付帯設備を必要とするため、大きな設置スペースを必要とする。その上、設備そのものも大がかりとなるため、設備の設置コストが高くなる。特に、既設の製造ラインの入側あるいは出側のセクションに従来の金属帯の形状矯正用の設備を設置しようとする場合には、設置スペースの問題から設置が不可能になる場合も少なくない。また、金属帯の製品品質上の問題が生じることもある。
【００１５】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、大がかりな設備や、矯正前の金属帯の形状に応じた矯正荷重の調整等を必要とせず、金属帯の蛇行による絞りや破断等の通板トラブルの発生を抑制できる、連続プロセスラインにおける金属帯の通板方法であって、簡便な設備で溶接部周辺での安定的な通板を可能とする金属帯の通板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】
【００１６】
この目的を達成するための第一の本発明は、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部を溶接して通板する連続プロセスラインでの通板方法において、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部の溶接部の周辺に、先行金属帯と後行金属帯との平坦度の相違によって生じる張力分布の差を小さくするように、金属帯の幅端部に切り込みを付与することを特徴とする連続プロセスラインにおける金属帯の通板方法である。
【００１７】
そして、第二の発明は、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部を溶接して通板する連続プロセスラインでの通板方法において、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部の溶接部の周辺に、金属帯の幅端部に切り込みを付与し、該切り込みの大きさを、長手方向に３００ｍｍ以上、幅方向に金属帯の幅の１／４０以上とし、かつ切り込みのコーナー部を曲率半径２０ｍｍ以上の曲率となるように切断加工して付与することを特徴とする連続プロセスラインにおける金属帯の通板方法である。
【００１８】
さらに、第三の発明は、第一または第二の発明の金属帯の通板方法を用いることを特徴とする金属帯の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、大がかりな形状矯正設備を要せずとも金属帯の溶接部周辺での安定的な通板が可能であり、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部の溶接部の周辺での絞りや破断等の通板トラブルの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
（第一の本発明の実施の形態）
金属帯の溶接部周辺での破断、絞りは、先行金属帯と後行金属帯の形状が異なることによって幅方向の張力分布に差が生じて発生するものである。この原理を図２に従ってより詳細に説明する。
【００２２】
図２において、１Ａは先行金属帯、１Ｂは後行金属帯であり、２は先行金属帯と後行金属帯との溶接部である。また、３Ａは先行金属帯の溶接部周辺、３Ｂは後行金属帯の溶接部周辺を示しており、３Ａでの張力分布は４Ａ、３Ｂでの張力分布は４Ｂである。図２は、先行金属帯１Ａが耳伸び形状、後行金属帯１Ｂが腹伸び形状の例であるが、耳伸び形状での長手方向張力分布は４Ａのように幅中央部の張力が大きい分布となり、腹伸び形状では４Ｂのように幅端部の張力が大きい分布となっている。
【００２３】
金属帯の長手方向に張力分布が作用すると、長手方向に弾性伸びが生じるとともに、直角方向となる幅方向にも弾性縮みが発生する。長手方向の弾性伸びに対する幅方向の弾性縮みの関係はポアソン比と呼ばれ、金属材料の場合には０．３程度である。したがって、先行金属帯では溶接部周辺３Ａにおいて、幅中央部で長手方向に大きな張力が作用すると同時に幅方向にも縮もうとする応力が発生する。後行金属帯では溶接部周辺３Ｂにおいて、幅中央部での長手方向張力は小さいので、幅方向にも縮もうとする応力は発生しない。そのため、溶接部２において、先行金属帯の幅方向縮みに引きずられるような形で、後行金属帯の幅中央部で金属帯が折れ重なってしまい、５のような絞りや破断等の通板トラブルを引き起こすわけである。
【００２４】
ここでは、先行金属帯が耳伸び形状、後行金属帯が腹伸び形状の例について説明したが、この例に限らず、形状が異なる先行金属帯と後行金属帯を溶接して通板した場合には、同様な問題が発生する。
【００２５】
そこで、本発明では、図１に示すように、先行金属帯１Ａの尾端部と後行金属帯１Ｂの先端部の溶接部周辺３Ａ、３Ｂでの幅端部に切り込み６を付与するものである。ここで、図１は図２と同様に先行金属帯１Ａが耳伸び形状、後行金属帯１Ｂが腹伸び形状の例であるが、いずれの張力分布の場合もほぼ均一な分布となっている。このような張力分布であれば、図２で説明したような幅中央でのいずれかの金属帯が縮むような応力が作用することはなくなり、絞りや破断等の通板トラブルの発生を抑制できる。
【００２６】
切り込みの大きさを、長手方向に３００ｍｍ未満とすると、次に述べる実施例の内容の通り、絞りや破断等の通板トラブルが発生するのを完全には防止できないため、３００ｍｍ以上とするのが好ましい。上限は特に制限する理由はないが、次の実施例に登場するせん断機等の仕様の現実性から、１０００ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００２７】
切り込みの大きさを、幅方向に金属帯の幅の１／４０未満とすると、次に述べる実施例の内容の通り、絞りや破断等の通板トラブルが発生するのを完全には防止できないため、１／４０以上とするのが好ましい。一方、切り込みの大きさを、幅方向にあまりに大きくしすぎると、張力により金属帯が破断してしまうため、１／４以下とするのが好ましい。
【００２８】
切り込みの曲率半径を２０ｍｍ未満とすると、次に述べる実施例の内容の通り、絞りや破断等の通板トラブルが発生するのを完全には防止できないため、２０ｍｍ以上とするのが好ましい。上限は特に制限する理由はないが、次の実施例に登場するせん断機等の仕様の現実性から、５００ｍｍ以下とするのが好ましい。
【実施例１】
【００２９】
本発明を、図１２に示すような連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）での先行金属帯と後行金属帯を接合しての通板に適用した実施例を図３に示す。図３において、先行金属帯と後行金属帯は溶接機２２０で溶接されるが、本発明ではこの溶接部周辺において切り込み付与装置２７０によって切り込みを付与するものである。
【００３０】
実験の供試材は、後出表１に示すような数種類の板厚、板幅の低炭素冷延鋼板（帯）であり、先行鋼帯と後行鋼帯をシーム溶接する連続ラインで実施した。金属帯の形状は、接触式の分割ロードセルにより測定した急峻度で、幅中央を基準として耳伸び形状のときをプラス、腹伸び形状のときをマイナスで表示した。
【００３１】
溶接部周辺の幅端部に切り込みを付与するための切り込み付与装置２７０として、図４のようなせん断機を使用した。図４において、１は金属帯であり、図面の横方向が金属帯の幅方向を、縦方向が厚み方向となっている。１１はパンチ、１２はダイス、１３はストッパーであり、ダイス１２上に置かれた金属帯１をストッパー１３で挟みながら押えつけ、パンチ１１を降下させて切断し、切り込みを入れる方法である。
【００３２】
図５は、切り込みを付与した金属帯の例であり、Ｌは切り込み長さ、Ｄは切り込み深さ、Ｒは切り込みコーナー部の曲率半径とする。
【００３３】
本発明例として、切り込み長さＬを４００ｍｍ、切り込み深さＤを８０ｍｍ、コーナー部の半径Ｒを１００ｍｍとしたものを用意した。
【００３４】
比較例として、切り込みを付与しないものを用意した。
【００３５】
上記連続焼鈍ラインにおいて、切り込み付与装置２７０により先行金属帯と後行金属帯の溶接部周辺に切り込みを付与し、通板させた結果を表１に示す。ここで、絞り、破断は、各条件において通板実験を１０回行ったときの絞りまたは破断が発生した割合を調査し、発生率が０％なら〇、１％より多く１０％までなら△、１０％以上であれば×とした。
【００３６】
【表１】
2007167910.tif 000003
【００３７】
表１において、本発明例である実験Ｎｏ．２−１〜７では、絞りまたは破断は発生しなかった。したがって、本発明例では、安定した連続焼鈍ラインの通板が可能である。
【００３８】
比較例である実験Ｎｏ．１−１〜２では、絞りまたは破断が発生してしまっている。
【００３９】
以上の結果から、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部の溶接部の周辺に、金属帯の幅端部に切り込みを付与し、通板させることによって、連続ラインでの絞り、破断等の通板トラブルの発生を抑制することが可能となる。
【００４０】
なお本発明では、溶接部周辺の板端部に切り込みを付与する方法は、図４のようなせん断機（プレスシャー式）でなくともよく、円形刃を回転させながら切り込みを付与するロールシャー式など、金属帯の切断ができるものであれば、いかなるものでもよいことはいうまでもない。
【００４１】
（第二の本発明の実施の形態）
第一の発明における切り込みの大きさと絞り、破断等の通板トラブルの発生との関係について鋭意検討した結果、切り込みの大きさに好適な範囲があることを見出した。
【００４２】
図６は、切り込みの長手方向の大きさＬ、切り込みの幅方向深さＤと破断、絞り等の通板トラブルの発生率について、様々な条件について調査した結果である。切り込みの幅方向深さは、金属帯の幅に対する相対的な意味合いが強いので、金属帯の幅に対する割合（％）で整理した。ここで、絞り、破断は、各条件において通板実験を１０回行ったときの絞りまたは破断が発生した割合を調査し、発生率が０％なら〇、１％より多く１０％までなら△、１０％以上であれば×とした。
【００４３】
切り込みの大きさが長手方向に長くなるほど、絞り、破断の発生率は低下し、図６に示すように、３００ｍｍ以上であれば、いずれの条件においても発生率がゼロであることがわかる。切り込み深さが幅方向に深くなるほど、絞り、破断の発生率は低下し、金属帯の幅に対して１／４０（２．５％）以上であれば、いずれの条件においても発生率がゼロになることがわかる。
【００４４】
また、切り込みのコーナー部が鋭利であると、まれにコーナー部を起点として破断が発生することがある。そこで、コーナー部に曲率を持たせた切り込みを付与することが望ましいが、図７に示すようにコーナー部の曲率半径Ｒと破断の発生率を調べたところ、曲率半径Ｒとして２０ｍｍ以上の曲率を付与すると、破断発生はゼロとなる。
【００４５】
以上の結果から、該切り込みの大きさを、長手方向に３００ｍｍ以上、幅方向に金属帯の幅の１／４０以上とし、かつ切り込みのコーナー部を曲率半径２０ｍｍ以上の曲率となるように切断加工して付与することが好適な範囲であることがわかる。
【実施例２】
【００４６】
本発明を、実施例１と同様の連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）での先行金属帯と後行金属帯を接合しての通板に適用した実施例を示す。
【００４７】
本実施例では、表２のように切り込みの形状を変更した。
【００４８】
【表２】
2007167910.tif 000004
【００４９】
表２において、本発明例である実験Ｎｏ．２−１〜７では、絞りまたは破断は発生しなかった。したがって、本発明例では、安定した連続焼鈍ラインの通板が可能である。
【００５０】
比較例である実験Ｎｏ．１−１〜２では、絞りまたは破断がわずかに発生してしまっている。
【００５１】
以上の結果から、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部の溶接部の周辺に、金属帯の幅端部に切り込みを付与し、更に該切り込みの大きさを、長手方向に３００ｍｍ以上、幅方向に金属帯の幅の１／４０以上とし、かつ切り込みのコーナー部を曲率半径２０ｍｍ以上の曲率となるように切断加工して付与することにより、より確実に連続ラインでの絞りや破断等の通板トラブルの発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第一の本発明の実施の形態の一例を示す図
【図２】従来の溶接部周辺での絞り、破断等の通板トラブルの発生原因を説明する図
【図３】本発明の実施例における連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）を模式的に示す図
【図４】本発明の実施例で用いたせん断機の例を示す図
【図５】本発明における溶接部周辺での切り込みの例を示す図
【図６】第二の発明における切り込み長さと深さの好適な条件範囲を示す図
【図７】第二の発明におけるコーナー部の曲率半径の好適な条件範囲を示す図
【図８】（ａ）耳伸び、（ｂ）腹伸び、等の金属帯製品の形状を図解して示す図
【図９】急峻度の定義を図解して示す図
【図１０】先行金属帯の後端の形状が不良であった場合に、後行金属帯の先端と溶接したようすを図解して示す図
【図１１】従来からある連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）を模式的に示す図
【図１２】従来からあるテンションレベラを用いた金属帯の形状矯正に関する技術を図解して示す図
【図１３】従来からある調質圧延機を用いた金属帯の形状矯正に関する技術を図解して示す図
【符号の説明】
【００５３】
１…金属帯
１Ａ…先行金属帯の尾端部
１Ｂ…後行金属帯の先端部
２…溶接部
３Ａ…先行金属帯の溶接部周辺
３Ｂ…後行金属帯の溶接部周辺
４Ａ…３Ａでの張力分布
４Ｂ…３Ｂでの張力分布
６…切り込み
【図１】
2007167910.tif 000005
【図２】
2007167910.tif 000006
【図３】
2007167910.tif 000007
【図４】
2007167910.tif 000008
【図５】
2007167910.tif 000009
【図６】
2007167910.tif 000010
【図７】
2007167910.tif 000011
【図８】
2007167910.tif 000012
【図９】
2007167910.tif 000013
【図１０】
2007167910.tif 000014
【図１１】
2007167910.tif 000015
【図１２】
2007167910.tif 000016
【図１３】
2007167910.tif 000017