(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に熱間圧延されて仕上圧延機から出た金属帯を、所定長さで、巻取りコイラー直前のピンチロールとシャー入側直前のピンチロールとで挟持してシャーにより切断し、切断された先行材および後行材を、ラインに沿って直列に配置された複数個のコイラーで交互に巻き取る連続熱間圧延金属帯の巻取り方法において、
前記切断時には、シャー入側直前のピンチロールの圧下力を、下記の（Ａ）式で表される所定値Ｐに等しいかこれより大きな値に設定するとともに、シャー入側直前のピンチロールの上側ロールのトルクを下記の（Ｂ1 ）式で表される所定値Ｑu に等しいか略等しい値に、下側ロールのトルクを下記の（Ｂ2 ）式で表される所定値Ｑb に等しいか略等しい値に、それぞれ設定することを特徴とする連続熱間圧延金属帯の巻取り方法。
Ｐ＝Ｔ／μ0   ‥‥（Ａ）
Ｑu ＝ｒu ・Ｔ／２  ‥‥（Ｂ1 ）
Ｑb ＝ｒb ・Ｔ／２  ‥‥（Ｂ2 ）
（ただし、Ｔは、切断直前に、巻取りコイラーと仕上圧延機との間で金属帯に付与されていた張力であり、μ0 は、シャー入側直前のピンチロールと金属帯との間の動摩擦係数であり、ｒu は、前記上側ロールのロール半径であり、ｒb は、前記下側ロールのロール半径である。）
【請求項２】
連続的に熱間圧延されて仕上圧延機から出た金属帯を、所定長さで、巻取りコイラー直前のピンチロールとシャー入側直前のピンチロールとで挟持してシャーにより切断し、切断された先行材および後行材を、ラインに沿って直列に配置された複数個のコイラーで交互に巻き取る連続熱間圧延金属帯の巻取り方法において、
前記切断時には、シャー入側直前のピンチロールの圧下力を、下記の（Ａ）式で表される所定値Ｐに等しいかこれより大きな値に設定するとともに、仕上圧延機の出側に配置された通板テーブルによる金属帯の送り速度を、仕上圧延機の出側直後での金属帯の移動速度より遅く設定することを特徴とする連続熱間圧延金属帯の巻取り方法。
Ｐ＝Ｔ／μ0   ‥‥（Ａ）
（ただし、Ｔは、切断直前に、巻取りコイラーと仕上圧延機との間で金属帯に付与されていた張力であり、μ0 は、シャー入側直前のピンチロールと金属帯との間の動摩擦係数である。）
【請求項３】
連続的に熱間圧延されて仕上圧延機から出た金属帯を、所定長さで、巻取りコイラー直前のピンチロールとシャー入側直前のピンチロールとで挟持してシャーにより切断し、切断された先行材および後行材を、ラインに沿って直列に配置された複数個のコイラーで交互に巻き取る連続熱間圧延金属帯の巻取り方法において、
前記切断時には、シャー入側直前のピンチロールの圧下力を、下記の（Ａ）式で表される所定値Ｐに等しいかこれより大きな値に設定するとともに、シャー入側直前のピンチロールの上側ロールのトルクを下記の（Ｂ1 ）式で表される所定値Ｑu に等しいか略等しい値に、下側ロールのトルクを下記の（Ｂ2 ）式で表される所定値Ｑb に等しいか略等しい値に、それぞれ設定し、さらに、仕上圧延機の出側に配置された通板テーブルによる金属帯の送り速度を、仕上圧延機の出側直後での金属帯の移動速度より遅く設定することを特徴とする連続熱間圧延金属帯の巻取り方法。
Ｐ＝Ｔ／μ0   ‥‥（Ａ）
Ｑu ＝ｒu ・Ｔ／２  ‥‥（Ｂ1 ）
Ｑb ＝ｒb ・Ｔ／２  ‥‥（Ｂ2 ）
（ただし、Ｔは、切断直前に、巻取りコイラーと仕上圧延機との間で金属帯に付与されていた張力であり、μ0 は、シャー入側直前のピンチロールと金属帯との間の動摩擦係数であり、ｒu は、前記上側ロールのロール半径であり、ｒb は、前記下側ロールのロール半径である。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に熱間圧延されて仕上圧延機から出た金属帯を、所定長さでシャーにより切断し、切断された先行材および後行材を、ラインに沿って直列に配置された複数個のコイラーで交互に巻き取る連続熱間圧延金属帯の巻取り方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼帯の熱間圧延はスラブ毎にバッチ式で行われて１本のコイルに巻き取られていたが、近年になって、スラブを粗圧延したシートバーを接合し、これを連続的に仕上圧延する連続熱間圧延が行われつつある。この連続熱間圧延では、仕上圧延後の鋼帯を接合位置でシャーにより切断し、切断された先行材および後行材を、ラインに沿って配置された複数個のコイラーで交互に複数のコイルに巻き取ることが行われる。
【０００３】
このような連続熱間圧延においては、巻取りコイラーと仕上圧延機との間で鋼帯に張力を付与することにより、安定的な通板および巻取りを行っている。そして、図４に示すように、仕上圧延機２から出た鋼帯Ｓを、巻取りコイラー直前のピンチロール５とシャー入側直前のピンチロール４とで挟持して、シャー３により切断している。
【０００４】
したがって、シャー３による切断直前までは、仕上圧延機２と巻取りコイラーとの間にある鋼帯Ｓが張力により弾性限界内で伸ばされているが、シャー３により切断されると、この張力が失われて、後行材Ｓ1 に仕上圧延機２側に戻る力が生じる。これに伴い、通板テーブル７上の後行材Ｓ1 にウエービングが生じることがあり、酷い場合には後行材Ｓ1 に２枚折れ（通板方向に沿って重なる折れ）が生じてそのままピンチロール４に噛み込む場合があり、そのまま巻き取られると巻取り中に鋼帯が破断して、通板事故が生じる恐れがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、シャーによる切断時に、シャーにより切断された後行材にウエービングを生じさせないか、生じても、シャー入側直前に配置されたピンチロールの入側直前には存在させないようにすることにより、前記ピンチロールの入側直前で鋼帯に２枚折れが生じないようにすることのできる方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、連続的に熱間圧延されて仕上圧延機から出た金属帯を、所定長さで、巻取りコイラー直前のピンチロールとシャー入側直前のピンチロールとで挟持してシャーにより切断し、切断された先行材および後行材を、ラインに沿って直列に配置された複数個のコイラーで交互に巻き取る連続熱間圧延金属帯の巻取り方法において、下記の構成(1) および(2) を備えたことを特徴とする連続熱間圧延金属帯の巻取り方法を提供する。
(1) 前記切断時には、シャー入側直前のピンチロールの圧下力を、下記の（Ａ）式で表される所定値Ｐに等しいかこれより大きな値に設定する。
(2) 前記切断時には、シャー入側直前のピンチロールの上側ロールのトルクを下記の（Ｂ1 ）式で表される所定値Ｑu に等しいか略等しい値に、下側ロールのトルクを下記の（Ｂ2 ）式で表される所定値Ｑb に等しいか略等しい値に、それぞれ設定する。
【０００７】
Ｐ＝Ｔ／μ0   ‥‥（Ａ）
Ｑu ＝ｒu ・Ｔ／２  ‥‥（Ｂ1 ）
Ｑb ＝ｒb ・Ｔ／２  ‥‥（Ｂ2 ）
（ただし、Ｔは、切断直前に、巻取りコイラーと仕上圧延機との間で金属帯に付与されていた張力であり、μ0 は、シャー入側直前のピンチロールと金属帯との間の動摩擦係数であり、ｒu は、前記上側ロールのロール半径であり、ｒb は、前記下側ロールのロール半径である。）
切断前において、シャー入側直前のピンチロールは、仕上圧延機側から搬送されてくる金属帯に駆動されて、金属帯をコイラー側へ送り出す方向に回転しているが、切断により後行材には仕上圧延機側へ戻る力Ｆが生じる。この力Ｆに対抗して後行材をコイラー側へ送り出すためには、前記ピンチロールで後行材を押さえ付ける必要がある。
【０００８】
ここで、ピンチロールと切断された鋼帯の後行材との間に生じる運動摩擦力ｆはｆ＝μ0 ・Ｐで表されるが、Ｐ＝Ｔ／μ0 と設定することで、理論的には、切断直前の張力Ｔと同じ大きさの摩擦力が、切断した瞬間に、後行材とピンチロールとの間に生じる。これにより、後行材はピンチロールにスリップすることなく押さえ付けられながら、切断により生じる力Ｆに対抗してコイラー側へ送り出されるため、ウエービングの発生度合いを小さくすることができる。
【０００９】
なお、切断時の前記圧下力は大きいほど前記効果は大きくなるが、圧下力が大きすぎると後行材が蛇行しやすくなり、コイラーで巻き取る際に巻き不良が生じる原因となるため、このような巻き不良が生じない値を上限値とする。
【００１１】
また、前記構成(2) により、切断直後に、シャー入側直前のピンチロールで挟持された後行材は、切断直前の張力と同じまたはほぼ同じ力で引っ張られるため、ウエービングが発生しないようにすることができる。
請求項２に係る発明は、連続的に熱間圧延されて仕上圧延機から出た金属帯を、所定長さで、巻取りコイラー直前のピンチロールとシャー入側直前のピンチロールとで挟持してシャーにより切断し、切断された先行材および後行材を、ラインに沿って直列に配置された複数個のコイラーで交互に巻き取る連続熱間圧延金属帯の巻取り方法において、前記構成(1) と下記の構成(3) を備えたことを特徴とする連続熱間圧延金属帯の巻取り方法を提供する。
(3) 前記切断時には、仕上圧延機の出側に配置された通板テーブルによる金属帯の送り速度を、仕上圧延機の出側直後での金属帯の移動速度より遅く設定する。
【００１２】
請求項３に係る発明は、連続的に熱間圧延されて仕上圧延機から出た金属帯を、所定長さで、巻取りコイラー直前のピンチロールとシャー入側直前のピンチロールとで挟持してシャーにより切断し、切断された先行材および後行材を、ラインに沿って直列に配置された複数個のコイラーで交互に巻き取る連続熱間圧延金属帯の巻取り方法において、前記構成(1) 〜(3) を備えたことを特徴とする連続熱間圧延金属帯の巻取り方法を提供する。
【００１４】
ここで、切断時の通板テーブル上の金属帯の挙動を、弾性帯の縦振動現象として解析する。
板の縦波の振動方程式は下記の（１）式で表され、
【００１５】
【数１】
0003774957.tif 000002
（１）式中、Ｃe （力の伝播速度）は金属帯内の音速であり、下記の（２）式で表される。
【００１６】
【数２】
0003774957.tif 000003
（２）式中、Ｅは金属帯のヤング率、ρは金属帯の密度である。
切断時の通板テーブル上の金属帯は、図１に示すような、一端固定（仕上圧延機２）、他端自由（シャー３）のモデルで表すことができ、この境界条件において前記（１）式を解くと、固定端を始点とする位置ｘでの変位ｕx は、下記の（３）式で表され、位置ｘでの応力σx は下記の（４）式で表される。
【００１７】
【数３】
0003774957.tif 000004
【００１８】
【数４】
0003774957.tif 000005
（３），（４）式中、ｌは固定端−自由端距離でここでは１６０ｍ、ｔは時間、Ａn は積分定数であり、ω（固有振動数）は下記の（５）式で表される。
【００１９】
【数５】
0003774957.tif 000006
そして、初期条件〔ｔ＝０のときｕ0 （ｘ＝０での単位長さ当たりの変位）＝２ｋｇ／ｍｍ2 〕を（３），（４）式に代入して積分定数Ａn を求めた。この積分定数Ａn を用い、（３），（４）式から、時間ｔ＝０，０．０２３，０．０４６，０．０５０，０．０６８〔秒〕での、各位置Ｘにおける変位ｕx および応力σx を求めた。その結果を図２に示す。
【００２０】
この結果から分かるように、初期張力は自由端から失われて、固定端から圧縮応力が生じている。そして、この圧縮応力が座屈限界を超える大きさとなった時に、通板テーブル上の金属帯にウエービングが生じると推定される。また、この圧縮応力は固定端から自由端へと伝搬する。すなわち、ウエービングは、固定端である仕上圧延機２側の部分に先ず発生して、自由端であるシャー３側の部分に伝搬していく。
【００２１】
そして、請求項２および３の方法では、切断時には、通板テーブルによる金属帯の送り速度が、圧延機の出側直後での金属帯の移動速度より遅くなっているため、通板テーブル上の金属帯に圧延機側の向きの力がかかる。これにより、仕上圧延機側の部分に生じたウエービングがシャー側へ伝搬する速度を遅らせることができる。
【００２２】
したがって、切断された後行材の先端部分をウエービングが生じていない状態でコイラーに巻き取ることができる。そして、先端部分が巻き取られた後には、巻取りコイラー直前のピンチロールと仕上圧延機との間に張力が発生するため、仕上圧延機側に生じていたウエービングも解消される。
【００２３】
なお、一般に、通板テーブルによる金属帯の送り速度は、仕上圧延機の出側直後での金属帯の移動速度と同じに設定され、仕上圧延機から出てきた金属帯がスムーズに（圧延機の出側直後での金属帯の移動速度で）搬送されるようにしてあり、この方法においても通常時（切断直前まで）はそのようにしておく。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図３は、本発明の方法が適用される連続熱間圧延ラインの巻取り側設備列を示す概略構成図である。
【００２５】
この設備列は、粗圧延されたシートバーＳ0 が導入されて、先行材の尾端と後行材の先端を接合する接合装置１と、接合されたシートバーを仕上圧延する圧延機（仕上圧延機）２と、仕上圧延後の鋼帯（金属帯）Ｓを所定長さで切断するシャー３と、シャー３の入側直前に配置されたピンチロール４と、ラインに沿って直列に配置されたNo.1コイラーＫ1 およびNo.2コイラーＫ2 と、No.1コイラーＫ1 の入側直前に配置されたピンチロール５と、No.2コイラーＫ2 の入側直前に配置されたピンチロール６とで構成されている。この設備列により、連続的に仕上圧延された鋼帯Ｓは、シャー３で所定長さに切断されながら、No.1コイラーＫ1 およびNo.2コイラーＫ2 で交互に複数のコイルに巻き取られる。
【００２６】
また、下流側の圧延機２の出側には、通板テーブル７が配置されている。この通板テーブル７は、多数のローラ７ａをラインに沿って配置したローラテーブルであり、全てのローラ７ａを同じ回転速度で回転させて、通常は、この通板テーブル７による鋼帯Ｓの送り速度を、圧延機２の出側直後での鋼帯Ｓの移動速度と同じに設定することにより、圧延機２から出てきた鋼帯Ｓがスムーズに搬送されるようにしてある。
【００２７】
このような連続熱間圧延においては、巻取り対象となっているコイラー（ここではNo.1コイラーＫ1 ）と圧延機２との間の鋼帯Ｓに所定の張力が付与されて、安定的な通板および巻取りを行っている。この張力はコイラーの巻取りトルクを所定値に設定することにより維持されており、ピンチロール４の圧下力は、通常時には、圧延機２側から搬送されてくる鋼帯Ｓをシャー３にスムーズに導入させるために適切な値に設定されている。また、ピンチロール４にはトルクが付与されず、圧延機２側から搬送されてくる鋼帯Ｓに駆動されて、鋼帯Ｓをコイラー側へ送り出す方向に回転している。
【００２８】
そして、鋼帯Ｓをシャー３により切断する直前に、ピンチロール４の圧下力を所定値Ｐまで増大する。また、ピンチロール４の各ロールに駆動トルクを付与し、上側ロール４１のトルクを所定値Ｑu とし、下側ロール４２のトルクを所定値Ｑb とする。さらに、通板テーブル７による鋼帯Ｓの送り速度が、圧延機２の出側直後での鋼帯Ｓの移動速度より遅くなるように、ローラ７ａの回転速度を設定する。
【００２９】
前記所定値Ｐは、切断直前に巻取りコイラーＫ1 と圧延機２との間の鋼帯Ｓにかかっている張力をＴとし、鋼帯Ｓとピンチロール４との間の動摩擦係数をμ0 として、Ｐ＝Ｔ／μ0 となる値とする。
【００３０】
ここで、ピンチロール４と切断された鋼帯の後行材Ｓ1 との間に生じる運動摩擦力ｆはｆ＝μ0 ・Ｐで表されるが、Ｐ＝Ｔ／μ0 と設定することで、理論的には、切断直前の張力Ｔと同じ大きさの摩擦力が、切断した瞬間に、後行材とピンチロールとの間に生じる。これにより、後行材Ｓ1 はピンチロール４にスリップすることなく押さえ付けられながら、切断により生じる力Ｆに対抗してコイラー側へ送り出される。
【００３１】
前記所定値Ｑu は、前記張力Ｔと上側ロール４１のロール半径ｒu とにより、Ｑu ＝ｒu ・Ｔ／２で表される値、前記所定値Ｑb は、前記張力Ｔと下側ロール４２のロール半径ｒb とにより、Ｑb ＝ｒb ・Ｔ／２で表される値とする。これにより、切断直後に、ピンチロール４で挟持された後行材Ｓ1 は、切断直前の張力Ｔと同じ力で引っ張られるため、ピンチロール４より上流側の部分にウエービングが発生しないようにすることができる。なお、上下各面に同じ張力Ｔ／２が作用するため変形などの問題は生じない。
【００３２】
また、通板テーブル７による鋼帯Ｓの送り速度が、圧延機２の出側直後での鋼帯Ｓの移動速度より遅いため、通板テーブル７上の鋼帯Ｓに圧延機２側の向きの力がかかる。これにより、ピンチロール４より上流側の鋼帯Ｓにウエービングが発生した場合でも、圧延機２側に留めて、ピンチロール４側へ伝搬する速度を遅らせることができる。
【００３３】
したがって、ピンチロール４の入側直前で鋼帯Ｓに２枚折れが生じることなく、コイラーＫ1 ，Ｋ2 による巻取りが安定的に行われる。
なお、前記実施形態では、鋼帯Ｓをシャー３により切断する直前に、(1) ピンチロール４の圧下力を所定値Ｐまで増大すること、(2) ピンチロール４の各ロールに駆動トルクを付与すること、(3) 通板テーブル７による鋼帯Ｓの送り速度を圧延機２の出側直後での鋼帯Ｓの移動速度より遅くすることを全て行っているが、少なくとも二つ、例えば(1) と(2) 、あるいは(1) と(3) を行ってもよい。
【００３４】
この場合には、ピンチロール４と圧延機２との間に十分な張力は作用しないため、▲１▼〜▲３▼を同時に行った場合と比べてウエービングが生じる可能性が高くなるが、その場合でも、鋼種や板厚によっては、後行材Ｓ1 の先端部分をウエービングが生じていない状態でコイラーに巻き取ることができる。そして、先端部分が巻き取られた後には、ピンチロール４と圧延機２との間に張力が発生するため、圧延機２側に生じていたウエービングも解消される。
【００３５】
また、通板テーブル７による鋼帯Ｓの送り速度Ｖ1 を、圧延機２の出側直後での鋼帯Ｓの移動速度Ｖ2 よりどの程度遅くすることが好ましいかは、鋼種や板厚などによって異なるが、例えば、Ｖ1 ＝（０．９５〜０．９７）Ｖ2 とすることが好ましい。
【００３６】
【実施例】
図３の設備列により、連続熱間圧延および圧延された鋼帯の巻取り・切断を実際に行った。鋼帯の切断時の２枚折れ発生防止対策としては、下記の表１に示す設定を行った。また、圧延後の板厚が１〜２．０ｍｍの場合と、２．１〜５ｍｍの場合に分けて、２枚折れ発生（平均値）率を計算した。その結果を、表１に併せて示す。
【００３７】
ここでいう「２枚折れ発生率」とは、各方法毎に、総巻取りコイル数に対して、２枚折れが生じた回数の比率を百分率で示した値である。
＜２枚折れ発生防止対策＞
▲１▼鋼帯の切断時に、ピンチロール４の圧下力をＴ／μ0 まで増大する。
【００３８】
▲２▼鋼帯の切断時に、ピンチロール４の上側ロール４１のトルクを（ｒu ・Ｔ／２）に、下側ロール４２のトルクを（ｒb ・Ｔ／２）にする。
▲３▼鋼帯の切断時に、通板テーブル７による鋼帯Ｓの送り速度を、圧延機２の出側直後での鋼帯Ｓの移動速度の９６％とする。
【００３９】
【表１】
0003774957.tif 000007
これらの結果から分かるように、▲１▼〜▲３▼の全ての対策を施したNo.6では、２枚折れ発生率が“０”となった。また、▲１▼と▲２▼または▲３▼との組合せ（No.4，No.5）によっても、２枚折れ発生率は２０％以下となり、効果は高いことが分かった。また、板厚が厚い場合には、▲３▼の対策のみでも２枚折れ発生率を２０％と小さくできることが分かった。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の方法によれば、シャーによる切断時に、後行材は、シャー入側直前のピンチロールにスリップすることなく押さえ付けられながら、切断により生じる力（仕上圧延機側向きの力）に対抗してコイラー側へ送り出される。
【００４１】
また、切断直後に、シャー入側直前のピンチロールで挟持された後行材が、切断直前の張力と同じまたはほぼ同じ力で引っ張られるため、ウエービングが発生しないようにすることができる。これにより、前記ピンチロールの入側直前で鋼帯に２枚折れが発生する確率を著しく低くすることができるため、コイラーによる巻取りが安定的に行われる。
【００４２】
請求項２および３の方法によれば、シャーによる切断時に、後行材にウエービングが生じても、このウエービングが先端部分まで伝搬されないうちに、先端部分をコイラーに巻き付けることができ、その後は後行材に張力が作用する。これにより、前記ピンチロールの入側直前で鋼帯に２枚折れが発生する確率を低くすることができるため、コイラーによる巻取りの安定性が向上する。
【００４３】
特に請求項３の方法では、請求項１の方法によっても発生が避けられなかったウエービングを、シャー入側直前のピンチロールに到達させないようにすることができる。これにより、前記ピンチロールの入側直前で鋼帯に２枚折れが発生する確率を著しく低くすることができるため、コイラーによる巻取りが安定的に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】切断時の金属帯の挙動解析のモデルを示す概要図である。
【図２】図１のモデルによる金属帯の変位と応力分布の時系列計算結果を示すグラフである。
【図３】本発明の方法が適用される連続熱間圧延ラインの巻取り側設備列を示す概略構成図である。
【図４】従来の連続熱間圧延ラインにおける、鋼帯の切断時の状態を示す概要図である。
【符号の説明】
２  圧延機（仕上圧延機）
３  シャー
４  ピンチロール（シャー入側直前のピンチロール）
５  ピンチロール（巻取りコイラー直前のピンチロール）
６  ピンチロール（巻取りコイラー直前のピンチロール）
７  通板テーブル
Ｋ1   No.1コイラー
Ｋ2   No.2コイラー
Ｓ  鋼帯（金属帯）
Ｓ1   後行材
【図１】
0003774957.tif 000008
【図２】
0003774957.tif 000009
【図３】
0003774957.tif 000010
【図４】
0003774957.tif 000011