JP2003211219A - 冷間圧延鋼帯の巻取り方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スリーブの単価が安価でそのハンドリングを容
易に行うことができる、冷間圧延鋼帯の巻取りに先立っ
て、スリーブを鋼帯巻取り時の最高到達温度を考慮した
所定温度に加熱してスリーブにかかる応力を小さくし、
これによりスリーブの塑性変形量を少なくするとともに
コイル内巻き部の耳伸びを防止する冷間圧延鋼帯の巻取
り方法を提供する。 【解決手段】冷間圧延鋼帯の巻取り方法において、冷間
圧延鋼帯２０の巻取りに先立って、スリーブ１１を８０
℃以上２００℃以下の所定温度に加熱し、スリーブ１１
が前記所定温度に達した状態で冷間圧延鋼帯２０の巻取
りを開始する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、冷間圧延鋼帯の巻取り
方法、特に、冷間圧延鋼帯の巻取りに先立って、スリー
ブを、冷間圧延鋼帯を巻き取る際の鋼帯の最高到達温度
を考慮した所定温度に加熱してスリーブにかかる応力を
小さくし、これによりスリーブの塑性変形量を少なくす
るとともにコイル内巻き部の耳伸びを防止する冷間圧延
鋼帯の巻取り方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、鋼帯の冷間圧延ラインにおける
冷間圧延機の出側においては、冷間圧延機で圧延された
冷間圧延鋼帯を巻取装置で巻き取るようになっている。
ここで、冷間圧延中の摩擦発熱等により鋼帯温度は上昇
し、冷間圧延鋼帯を巻き取る際の鋼帯の最高到達温度
は、一般的に約１２０℃となっている。巻取装置は、回
動可能に設けられたマンドレルと、マンドレルの周囲に
装着され冷間圧延鋼帯を巻き取るスリーブとを備えてい
る。そして、巻取装置に巻き取られたコイルは、マンド
レルが縮径することによりスリーブとともにマンドレル
から外され、次のライン（例えば、連続焼鈍ライン）の
ペイオフリールにスリーブとともに装着され、払い出さ
れるようになっている。このスリーブは、コイルが払い
出された後、再度冷間圧延機出側の巻取装置のマンドレ
ルに装着され、反覆使用されるようになっている。 【０００３】ここで、前記スリーブを使用していない場
合には、コイルをマンドレルから取り外す際において、
マンドレルが縮径してもコイルがマンドレルから抜けな
いといういわゆるキンクの問題が発生する。このキンク
を防止するため（コイルの縮径を抑制するため）、スリ
ーブが使用されている。図３にスリーブ１０１の変形過
程を示す。スリーブ１０１は、鋼材、例えば降伏応力が
４９０Ｍｐａ〜６９０Ｍｐａ程度の高張力鋼を中空円筒
形に溶接したもので、使用前の常温（例えば、１５℃）
の状態では、図３（Ａ）に示すように、幅方向において
内径が一定の中空円筒形状を有する。そして、コイル１
０２を巻きつけた後の冷間圧延鋼帯からの伝熱により約
１２０℃まで温度上昇した状態では、コイル１０２の巻
き締まりによる応力及びスリーブ１０１の熱膨張による
応力の総和の作用によってスリーブ１０１は内側に変形
しようとするが、コイル１０２の内側にはマンドレル
（図示せず）が存在するため、その内径は、図３（Ｂ）
に示すように変化しない。そして、コイル１０２をスリ
ーブ１０１とともにマンドレルから取り外し、コイル１
０２をスリーブ１０１から払い出すと、図３（Ｃ）に示
すように、スリーブ１０１にかかった応力によりスリー
ブ１０１は、その内径が幅方向中央に向かって次第に小
さくなる鼓形に塑性変形する。この塑性変形は、スリー
ブ１０１を反覆使用することにより、顕著に発生する。 【０００４】図４には、例えば、スリーブの材質として
降伏応力が４９０Ｍｐａ〜６９０Ｍｐａ程度の高張力鋼
を用い、内径が約４１７ｍｍ、外径が約４４１ｍｍ、幅
が約１０５０ｍｍのスリーブについての内径の変化が示
されている。図４を参照すると、スリーブの内径は、コ
イルの巻き付け時（１２０℃）のマンドレルから抜いた
状態においては、熱膨張による応力と巻き締まりによる
応力の総和がスリーブにかかることから、スリーブ幅方
向において熱膨張による応力によって生じる最大ひずみ
０．１１％と巻き締まりによる応力によって生じる最大
ひずみ０．２６％とを和した０．３７％の最大ひずみが
スリーブに生じている。そして、コイル払い出し後のス
リーブの塑性変形量（使用前のスリーブ内径に対してス
リーブ内径が塑性変形した量）は、スリーブ幅方向にお
いて最大０．１６％となり、縮径している。 【０００５】スリーブにこのような塑性変形が発生する
と、マンドレルに対する着脱操作が困難となるのみなら
ず、塑性変形が生じたスリーブを使用したコイルの内巻
き部に大きな耳伸びが発生し、コイル取り外し後のライ
ンにおいてトラブルの原因となっていた。この対策とし
て、従来、スリーブ材質の降伏応力点を上昇させて弾性
変形領域を拡大したり、あるいは、スリーブ板厚を増加
させてスリーブにかかる応力を減少させる、といった対
策を採ってきた。 【０００６】しかしながら、スリーブの材質を変更する
と、スリーブ単価が非常に高くなるという問題があっ
た。一方、スリーブの板厚を増加させると、スリーブの
重量が増加するため、スリーブのハンドリングが困難に
なり、新たな設備投資が必要になるなどの問題があっ
た。これら問題を解決するため、例えば、特開平７−２
３８３２３号公報には、高耐力構造用低合金鋼からなる
中空円筒体の外側表面を加熱し、ついで急冷することに
より内側面に周方向の引張残留応力を導入する、鋼板巻
取り用ワインダーリングの製造方法が開示されている。 【０００７】この製造方法によれば、鋼板の締付け力に
よる内側周面の圧縮応力が、予め導入されている内側表
面の引張残留応力により相殺軽滅され、その効果として
鋼板の締付け力に起因する永久変形を抑制緩和すること
ができる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の特開平７−２３８３２３号公報に開示された鋼板巻
取り用ワインダーリングの製造方法にあっては、ワイン
ダーリング（スリーブ）の塑性変形量を抑制することが
できるものの、ワインダーリングの製造に際し、高耐力
構造用低合金鋼からなる中空円筒体に所要の機械特性を
付与するための調質熱処理を常法に従って施したうえ、
さらに引張残留応力を導入するための熱処理を施す必要
があり、ワインダーリングの製造コストが高価となり、
ワインダーリング単価が非常に高くなるという問題が未
だに残存していた。 【０００９】従って、本発明は上述の問題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、スリーブの単価が安価で
そのハンドリングを容易に行うことができる、冷間圧延
鋼帯の巻取りに先立って、スリーブを鋼帯巻取り時の最
高到達温度を考慮した所定温度に加熱してスリーブにか
かる応力を小さくし、これによりスリーブの塑性変形量
を少なくするとともにコイル内巻き部の耳伸びを防止す
る冷間圧延鋼帯の巻取り方法を提供することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る冷間圧延鋼帯の巻取り方法は、冷間圧
延機の出側において、前記冷間圧延機で圧延された冷間
圧延鋼帯を、マンドレルと、該マンドレルに装着され前
記冷間圧延鋼帯を巻き取るスリーブとを備えた巻取装置
で巻き取る冷間圧延鋼帯の巻取り方法において、前記冷
間圧延鋼帯の巻取りに先立って、前記スリーブを８０℃
以上２００℃以下の所定温度に加熱し、前記スリーブが
前記所定温度に達した状態で前記冷間圧延鋼帯の巻取り
を開始することを特徴としている。 【００１１】この巻取り方法によれば、冷間圧延鋼帯の
巻取りに先立って、スリーブを８０℃以上２００℃以下
の所定温度に加熱し、スリーブが前記所定温度に達した
状態で冷間圧延鋼帯の巻取りを開始するので、冷間圧延
鋼帯の巻取り前において、スリーブが８０℃以上２００
℃以下の所定温度に加熱される。冷間圧延鋼帯を巻き取
る際の鋼帯の最高到達温度は、約１２０℃であるため、
冷間圧延鋼帯を巻取る際には、スリーブに対してはスリ
ーブの熱膨張による応力が緩和され、コイルの巻き締ま
りによる応力のみがスリーブに作用し、スリーブにかか
る応力が小さくなる。このため、コイルを払い出した際
に生じるスリーブの塑性変形量が少なくなる。スリーブ
の塑性変形量を少なくするために、スリーブの製造に際
して、引張残留応力を導入するための熱処理を施す必要
はなく、スリーブの製造コストを安価なものとすること
ができる。 【００１２】なお、スリーブの加熱温度を８０℃以上の
所定温度としたのは、８０℃よりも低い温度では、スリ
ーブの熱膨張によるひずみ分に相当する応力の緩和量が
不十分となるからである。一方、スリーブの加熱温度を
２００℃以下の所定温度としたのは、２００℃よりも高
い温度では、冷間圧延鋼帯に付着した圧延油がやけてし
まい、鋼帯巻取り後のラインにおいて脱脂をするときに
脱脂不良となるからである。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は、本発明に係る冷間圧延鋼帯の巻
取り方法が適用される冷間圧延ラインの概略構成図であ
る。図１における冷間圧延ライン１において、冷間圧延
機２で圧延された冷間圧延鋼帯２０は、デフレクタロー
ル３、テンションメータ４、ピンチロール５、出側シャ
ー６、及びデフレクタロール７を経由して巻取装置９に
よりコイル２１状に巻き取られるる。なお、符号８は、
デフレクタロール７によって向きが変えられる冷間圧延
鋼帯２０をガイドするためのガイドである。 【００１４】ここで、巻取装置９は、回動可能に設けら
れたマンドレル１０と、マンドレル１０の周囲に装着さ
れ、冷間圧延鋼帯２０を巻き取るスリーブ１１と、冷間
圧延鋼帯２０の先端部をスリーブ１１との間で巻取りの
ガイドを行いながら初期巻取りの数巻を保持する押えロ
ール１２とを備えている。そして、巻取装置９に巻き取
られたコイル２１は、マンドレル１０が縮径することに
よりスリーブ１１とともにマンドレル１０から外され、
次のライン（例えば、連続焼鈍ライン）のペイオフリー
ルにスリーブ１１とともに装着され、払い出されるよう
になっている。このスリーブ１１は、コイル２１が払い
出された後、再度マンドレル１０に装着され、反覆使用
されるようになっている。 【００１５】ここで、巻取装置９による冷間圧延鋼帯２
０の巻取りについて詳細に説明すると、冷間圧延鋼帯２
０の巻取りに際しては、冷間圧延鋼帯２０の巻取りに先
立って、スリーブ１１を８０℃以上２００℃以下の所定
温度に加熱し、スリーブ１１が前記所定温度に達した状
態で冷間圧延鋼帯２０の巻取りを開始するようにしてい
る。具体的には、鋼材、例えば降伏応力が４９０Ｍｐａ
〜６９０Ｍｐａ程度の高張力鋼を中空円筒形に溶接して
製造されたスリーブ１１を、予め８０℃以上２００℃以
下の所定温度に加熱してから、マンドレル１０に装着
し、その後スリーブ１１の温度を前記所定温度に維持し
た状態で冷間圧延鋼帯２０の巻取りを開始するか、ある
いは、前記スリーブ１１を常温の状態でマンドレル１０
に装着し、その後スリーブ１１を８０℃以上２００℃以
下の所定温度に加熱し、スリーブ１１が前記所定温度に
達した状態で冷間圧延鋼帯２０の巻取りを開始するよう
にする。なお、スリーブ１１の加熱方法としては、例え
ば輻射熱による加熱や蒸気による加熱等とすればよい。 【００１６】この巻取り方法によれば、冷間圧延鋼帯２
０の巻取り前において、スリーブ１１が８０℃以上２０
０℃以下の所定温度に加熱される。冷間圧延鋼帯２０を
巻き取る際の鋼帯２０の最高到達温度は、約１２０℃で
あるため、冷間圧延鋼帯２０を巻取る際には、スリーブ
１１に対しては従来スリーブ１１が巻き取る冷間圧延鋼
帯２０により加熱されることによって生じていたスリー
ブ１１の熱膨張による応力が緩和され、コイル２０の巻
き締まりによる応力のみがスリーブ１１に作用し、スリ
ーブ１１にかかる応力が小さくなる。このため、コイル
２０を払い出した際に生じるスリーブ１１の塑性変形量
が少なくなる。このため、マンドレル１０に対するスリ
ーブ１１の着脱操作を容易に行えるとともに、コイル２
１の内巻き部に大きな耳伸びが発生するのを防止するこ
とができる。 【００１７】従って、スリーブ１１の塑性変形量を少な
くするために、スリーブ１１の製造に際して、例えば前
述のような引張残留応力を導入するための熱処理を施す
必要はなく、スリーブ１１の製造コストを安価なものと
することができる。また、スリーブ１１の板厚を必要以
上に厚くする必要はないため、スリーブ１１のハンドリ
ングを容易に行うことができる。なお、スリーブ１１の
加熱温度を８０℃以上の所定温度としたのは、８０℃よ
りも低い温度では、スリーブ１１の熱膨張による応力の
緩和量が不十分となるからである。より好ましくはスリ
ーブ１１の加熱温度は１００℃以上とする。一方、スリ
ーブ１１の加熱温度を２００℃以下の所定温度としたの
は、２００℃よりも高い温度では、冷間圧延鋼帯２０に
付着した圧延油がやけてしまい、鋼帯巻取り後のライン
において脱脂をするときに脱脂不良となるからである。
但し、冷間圧延鋼帯２０を巻き取る際の鋼帯２０の最高
到達温度は、約１２０℃であるため、スリーブ１１の加
熱温度は、鋼帯２０の最高到達温度近傍の１３０℃以下
とすることが好ましい。 【００１８】 【実施例】本発明の効果を検証するべく、スリーブの材
質として降伏応力が４９０Ｍｐａ〜６９０Ｍｐａ程度の
高張力鋼を用い、内径が約４１７ｍｍ、外径が約４４１
ｍｍ、幅が約１０５０ｍｍのスリーブについて、予め１
２０℃にスリーブを加熱した状態でコイルを巻き取る場
合（実施例）と、予めスリーブを加熱しない状態でコイ
ルを巻き取る場合（比較例）とにおけるスリーブの内径
の変化を測定した。この結果を図２に示す。 【００１９】図２を参照すると、実施例のスリーブの内
径は、コイルの巻き付け時（１２０℃）においては（マ
ンドレルから抜いた状態においては）、熱膨張による応
力が緩和され、巻き締まりによる応力のみがスリーブに
かかることから、コイル幅方向において巻き締まりによ
る応力による最大ひずみ０．２６％がスリーブに生じて
いる。一方、比較例のスリーブの内径は、コイルの巻き
付け時（１２０℃）においては（マンドレルから抜いた
状態においては）、熱膨張による応力と巻き締まりによ
る応力との総和がスリーブにかかることから、コイル幅
方向において熱膨張による応力による最大ひずみ０．１
１％と巻き締まりによる応力による最大ひずみ０．２６
％とを和した０．３７％の最大ひずみがスリーブに生じ
ている。 【００２０】従って、実施例にあっては、コイルの巻き
付け時（１２０℃）におけるスリーブの最大ひずみは比
較例に対して０．１１％だけ小さい。このため、コイル
払い出し後のスリーブの塑性変形量を少なくすることが
できる。 【００２１】 【発明の効果】本発明に係る冷間圧延鋼帯の巻取り方法
によれば、冷間圧延鋼帯を巻き取る際の鋼帯の最高到達
温度は約１２０℃に達するが、冷間圧延鋼帯の巻取りに
先立って、スリーブを８０℃以上２００℃以下の所定温
度に加熱し、前記スリーブが前記所定温度に達した状態
で前記冷間圧延鋼帯の巻取りを開始するので、冷間圧延
鋼帯の巻取り前において、スリーブが８０℃以上２００
℃以下の所定温度に加熱され、鋼帯からの伝熱により従
来生じていたスリーブの熱膨張による応力は緩和され、
コイルの巻き締まりによる応力のみがスリーブに作用
し、スリーブにかかる応力が小さくなる。このため、コ
イルを払い出した際に生じるスリーブの塑性変形量が少
なくなり、マンドレルに対するスリーブの着脱操作を容
易に行えるとともに、コイルの内巻き部に大きな耳伸び
が発生するのを防止することができる。従って、スリー
ブの塑性変形量を少なくするために、スリーブの製造に
際して、引張残留応力を導入するための熱処理を施す必
要はなく、スリーブの製造コストを安価なものとするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る冷間圧延鋼帯の巻取り方法が適用
される冷間圧延ラインの概略構成図である。 【図２】予め１２０℃にスリーブを加熱した状態でコイ
ルを巻き取る場合（実施例）と、予めスリーブを加熱し
ない状態でコイルを巻き取る場合（比較例）とにおける
スリーブ内径の変化の測定結果を示すグラフである。 【図３】スリーブの変形過程を示す概略説明図である。 【図４】スリーブの材質として降伏応力が４９０Ｍｐａ
〜６９０Ｍｐａ程度の高張力鋼を用い、内径が約４１７
ｍｍ、外径が約４４１ｍｍ、幅が約１０５０ｍｍのスリ
ーブについての内径の変化の測定結果を示すグラフであ
る。 【符号の説明】 １ 冷間圧延ライン ２ 冷間圧延機 ３ デフレクタロール ４ テンションメータ ５ ピンチロール ６ 出側シャー ７ デフレクタロール ８ ガイド ９ 巻取装置 １０ マンドレル １１ スリーブ １２ 押えロール ２０ 冷間圧延鋼帯 ２１ コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木島 秀夫 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 今村 元己 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 Ｆターム(参考） 3F055 AA09 BA25 EA02 4E002 BD03 BD08 4E026 BA04 FA11

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】冷間圧延機の出側において、前記冷間圧延
   機で圧延された冷間圧延鋼帯を、マンドレルと、該マン
   ドレルに装着され前記冷間圧延鋼帯を巻き取るスリーブ
   とを備えた巻取装置で巻き取る冷間圧延鋼帯の巻取り方
   法において、 前記冷間圧延鋼帯の巻取りに先立って、前記スリーブを
   ８０℃以上２００℃以下の所定温度に加熱し、前記スリ
   ーブが前記所定温度に達した状態で前記冷間圧延鋼帯の
   巻取りを開始することを特徴とする冷間圧延鋼帯の巻取
   り方法。