JP4496572B2

JP4496572B2 - Continuous heat treatment method for steel strip

Info

Publication number: JP4496572B2
Application number: JP30943999A
Authority: JP
Inventors: 幸一浜田; 良之綛田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: JP2001131645A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼帯の連続熱処理を行う際に、鋼帯の酸化物や鉄粉がハースロール表面に付着・堆積して発生するビルドアップに起因した鋼帯裏面への押込疵の発生を防止する連続熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続焼鈍炉などの連続熱処理炉では多数のハースロールが用いられる。これらのハースロールは高温の酸化性あるいは還元性の雰囲気中で長時間連続して鋼帯の搬送に使用される。そのため、ハースロール表面には、鋼帯表面の酸化物や鉄粉などが付着・堆積してビルドアップといわれる付着物が形成される。
【０００３】
ビルドアップがハースロール表面に生成すると、被熱処理材である鋼帯が搬送される際に、ビルドアップが鋼帯の裏面（ハースロールと接触する側の面を裏面、接触しない側の面を表面とする）に押し込まれ、鋼帯裏面にはビルドアップの転写した押込疵（以下、ハースロール疵と称す）が発生する。このハースロール疵は鋼帯製品の表面品質を著しく低下させるとともに、ハースロール疵が発生したときには、ハースロールの手入れのため操業の停止が余儀なくされることもある。
【０００４】
そこで、ビルドアップの発生を防止するため、ハースロール材質やロール表面粗度などの観点から種々の対策が提案されている。
【０００５】
例えば、特開平６−３２２４３５号公報には、表面にセラミック溶射層、サーメット溶射層ならびに金属系溶射層を形成し、耐摩耗性、耐ビルドアップ性に優れた溶射ハースロールが開示されている。また、特開平１０−１６８５２７号公報には、表面に溶射またはめっきを施し、更に表面粗度を１．０μｍ以下としたハースロールが開示されている。
【０００６】
また、鋼帯を浮上支持する機構を備え、鋼帯とハースロールとを非接触状態にして通板させるいわゆるフロータ方式のハースロールを用いてハースロール疵の発生を防止する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−３２２４３５号公報や特開平１０−１６８５２７号公報に開示された方法では、溶射層の脱落、あるいは溶射材料と酸化物や鉄粉との反応によりピックアップが生じ、ハースロール疵の発生の抑制効果が不安定であるといった問題や、炉内に設けられた多数のハースロールに溶射を施す必要があるため溶射コストが嵩むといった問題がある。更に特開平１０−１６８５２７号公報に開示された方法ではロール粗度管理が必要となりロール交換頻度が必然的に高くなりロールコストが嵩むといった欠点がある。
【０００８】
また、フロータ方式のハースロールでは、鋼帯はハースロールと非接触で搬送されるため、ロール表面に溶射処理を施す必要はないが、高価なフロータ装置を必要とするため、設備費が嵩むといった問題や、大幅な設備改造を必要とするため、既存の設備への適用が難しいといった問題がある。
【０００９】
本発明の課題は、上記従来の問題を解決し、既存設備への適用が容易で、かつ低コストで安定してビルドアップに起因したハースロール疵の発生を抑制することができる鋼帯の連続熱処理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】
本発明者らは、上記課題を解決するため、ハースロールと鋼帯とが接触した際にハースロールと鋼帯との間に生じる面圧（以下、ハースロール面圧またはロール面圧という）に注視し、種々の実験および検討を重ねた。なお、鋼帯の厚さを板厚という。
【００１１】
図１は、ハースロール疵の発生状況を説明する模式図である。符号１１はハースロール、１２は鋼帯、１３はビルドアップ、Ｐはロール面圧、Ｔ１、Ｔ２は張力である。なお、以下、張力Ｔ１とＴ２の平均値（（Ｔ１＋Ｔ２）／２）を炉内張力という。
【００１２】
図１に示すように、鋼帯１２は所定の張力Ｔ１、Ｔ２を受けハースロール１１に案内されて搬送されており、ハースロール１１と鋼帯１２との接触面では半径方向の力、すなわちロール面圧Ｐが発生する。ハースロール１１の表面にビルドアップ１３が生成すると、これらのビルドアップはロール面圧により鋼帯１２の裏面に押し込まれ、鋼帯裏面に凹状のハースロール疵を発生させる。
【００１３】
図２は、ハースロール疵の発生に及ぼすロール面圧と板厚の関係を示すグラフである。同図において、図中の線より上の部分はハースロール疵が発生する領域で、下の部分はハースロール疵が発生しない領域を示す。
【００１４】
図３は、ハースロール疵の発生に及ぼす炉内張力と板厚の関係を示すグラフである。同図において、図中の線より上の部分はハースロール疵が発生する領域で、下の部分はハースロール疵が発生しない領域を示す。
【００１５】
図２および図３から、以下の知見を得た。
（ａ）ロール面圧が限界値（以下、ロール限界面圧という）以上になると、ビルドアップが転写してハースロール疵が発生する。
【００１６】
（ｂ）ロール限界面圧は鋼帯厚（以下、板厚ともいう）で整理できる。すなわち、ロール限界面圧Ｐｃ（ＭＰａ）は以下の式で表すことができる。
【００１７】
【数２】

【００１８】
（ｃ）ロール面圧をロール限界面圧以下になるように鋼帯に作用する炉内張力を制御することによりハースロールの疵を防止することができる。
【００１９】
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨は以下の通りである。
（１）連続熱処理炉において鋼帯をハースロールに巻き付けて搬送しながら熱処理を行う際に、前記ハースロールの入側および出側における前記鋼帯の張力の測定値に基づいて前記鋼帯の炉内張力を求め、該炉内張力に基づいて求めた前記ハースロールに作用する面圧（Ｐ）が下記式を満足するように鋼帯の炉内張力を制御してハースロール疵の発生を抑制することを特徴とする鋼帯の連続熱処理方法。
【００２０】
【数３】

【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図４は、本発明の実施の形態を説明する連続熱処理炉の模式図である。符号２１はハースロール、２２は鋼帯、２３は加熱帯、２４は均熱帯、２５は冷却帯を示す。
【００２２】
図４に示すように、連続熱処理炉は、加熱帯２３、均熱帯２４および冷却帯２５からなる複数の処理帯を有し、それぞれの処理帯には複数のハースロール２１が設けられる。鋼帯２２は張力を受けハースロール２１に巻き付けられて搬送される。
【００２３】
図示例では、連続熱処理炉として、加熱帯、均熱帯および冷却帯からなる熱処理炉を示すが、本発明はこれに限定されるものでなく、公知の熱処理炉でよい。また、炉内のハースロール全部が対象となりえる。
【００２４】
ハースロールは、連続熱処理炉に設けられ、鋼帯を搬送するためのロールであり、公知のハースロールを用いることができる。例えば、ロール径が７００〜９００ｍｍで、セラミックス、耐熱合金やサーメットなどを表面に溶射したロールとすることができる。
【００２５】
図５は、図４の要部でハースロールに作用するロール面圧と鋼帯に作用する炉内張力を示す模式図である。図５において、張力Ｔ１とＴ２はそれぞれハースロール入側および出側の鋼帯に作用する張力であり、炉内張力ＴはＴ１とＴ２の平均値すなわち（Ｔ１＋Ｔ２）／２で定義される。
【００２６】
図５において、本発明の方法は、ハースロール２１に作用する面圧（Ｐ）が下記式を満足するように鋼帯の炉内張力Ｔを制御してハースロール疵の発生を抑制することを特徴とする。
【００２７】
【数４】

【００２８】
ロール面圧が（１）式を満足するように鋼帯の炉内張力Ｔを制御することにより、図２に示すように、ビルドアップの転写によるハースロール疵の発生を抑制することができる。
【００２９】
なお、炉内張力Ｔはハースロール半径をＲとすると、近似的にＴ・ｔ＝Ｒ・Ｐで表されるので、具体的には、下記の（２）式を満足するように炉内張力Ｔを設定すればよい。
【００３０】
【数５】

【００３１】
次に、炉内張力の設定方法を説明する。
炉内の各ハースロールに設けた張力計で各ハースロールの入側および出側の鋼板に作用する張力の平均値である炉内張力Ｔを測定する。この炉内張力が上記（２）式を満足するように、各ハースロールのトルクの調節を行う。
【００３２】
【実施例】
図４に示す構成の連続熱処理炉を使用し、各処理帯に設けた各ハースロールのトルクを調整して、（２）式を満足するように各ハースロール前後の鋼帯に作用する炉内張力を設定して熱処理を行った。鋼帯は、幅：１０００ｍｍ厚：０．４〜３．２ｍｍの低炭素鋼板を用いた。ハースロールは、直径が１０００ｍｍの溶射ロールを用いた。熱処理温度は８００℃で、鋼帯の搬送速度は２００ｍｐｍとした。表１にハースロールの仕様を示す。比較例として、（２）式を満足しない過大な炉内張力を付与した試験も実施した。
【００３３】
【表１】

【００３４】
熱処理後の鋼帯を巻き戻して鋼帯裏面におけるハースロール疵の発生状況を調査した。表２にハースロール疵の発生状況を、疵発生無し：○、疵発生有り：×、で示す。
【００３５】
【表２】

【００３６】
表２に示すように、試験Ｎｏ．１〜１０、１７〜２１、２５〜２９の本発明例では、ハースロールの疵の発生は無く表面性状は良好であった。なお、通板も問題なかった。
【００３７】
一方、試験Ｎｏ．１２、１５、１６、２２、２４、３０、３２の比較例ではハースロール疵が発生し、表面性状は不良であった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼帯の連続熱処理を行う際に、鋼帯とハースロールとの面圧を適正に制御することにより、ハースロール表面に生成したビルドアップに起因した鋼帯裏面への押し込み転写疵、すなわちハースロール疵を防止することが可能となり鋼帯品質が向上する。また、大幅な設備改造を行う必要がないので既存設備への適用が容易であり、低コストで安定した操業が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハースロール疵の発生状況を説明する模式図である。
【図２】ハースロール疵の発生に及ぼすロール面圧と板厚の関係を示すグラフである。
【図３】ハースロール疵の発生に及ぼす炉内張力と板厚の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態を説明する連続熱処理炉の模式図である。
【図５】図４の要部でハースロールに作用するロール面圧と炉内張力を示す模式図である。
【符号の説明】
１１、２１：ハースロール、
１２、２２：鋼帯、
１３：ビルドアップ、
Ｐ：ロール面圧、
Ｔ：炉内張力、
２３：加熱帯、
２４：均熱帯、
２５：冷却帯。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention prevents the occurrence of indentation on the back of the steel strip due to build-up that occurs when the steel strip oxide or iron powder adheres and accumulates on the hearth roll surface during continuous heat treatment of the steel strip. The present invention relates to a continuous heat treatment method.
[0002]
[Prior art]
Many hearth rolls are used in a continuous heat treatment furnace such as a continuous annealing furnace. These hearth rolls are used for conveying a steel strip continuously for a long time in a high-temperature oxidizing or reducing atmosphere. For this reason, deposits called build-up are formed on the surface of the hearth roll by depositing and depositing oxides and iron powders on the surface of the steel strip.
[0003]
When buildup is generated on the surface of the hearth roll, when the steel strip, which is a material to be heat treated, is transported, the back of the steel strip (the surface on the side in contact with the hearth roll is the back surface, the surface on the non-contact side is the surface ), And an indentation ridge (hereinafter referred to as a hearth roll crease) with build-up transferred is generated on the back surface of the steel strip. This hearth roll drastically deteriorates the surface quality of the steel strip product, and when the hearth roll flaw occurs, the operation may be forced to stop for the care of the hearth roll.
[0004]
Therefore, various measures have been proposed from the viewpoint of the hearth roll material and the roll surface roughness in order to prevent the build-up from occurring.
[0005]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-322435 discloses a sprayed hearth roll having a ceramic sprayed layer, a cermet sprayed layer, and a metal-based sprayed layer formed on the surface and excellent in wear resistance and buildup resistance. Japanese Patent Laid-Open No. 10-168527 discloses a hearth roll in which the surface is sprayed or plated and the surface roughness is 1.0 μm or less.
[0006]
In addition, a method for preventing the occurrence of hearth roll wrinkles by using a so-called floater type hearth roll having a mechanism for levitating and supporting a steel strip and passing the steel strip and a hearth roll in a non-contact state is proposed. .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the methods disclosed in JP-A-6-322435 and JP-A-10-168527, pick-up occurs due to the dropping of the sprayed layer or the reaction between the sprayed material and the oxide or iron powder. There is a problem that the effect of suppressing the generation is unstable, and there is a problem that the thermal spraying cost increases because it is necessary to spray a large number of hearth rolls provided in the furnace. Furthermore, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-168527 has a drawback that roll roughness management is required, and the roll replacement frequency is inevitably increased, resulting in an increase in roll cost.
[0008]
In addition, in the floater-type hearth roll, the steel strip is transported in a non-contact manner with the hearth roll, so there is no need to spray the roll surface, but an expensive floater device is required, which increases equipment costs. There is a problem that it is difficult to apply to existing equipment because it requires major equipment modifications.
[0009]
The subject of the present invention is a continuous steel strip that solves the above-mentioned conventional problems, is easy to apply to existing facilities, and can stably suppress the occurrence of hearth rolls due to build-up at low cost. It is to provide a heat treatment method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have developed a surface pressure generated between the hearth roll and the steel strip when the hearth roll contacts the steel strip (hereinafter referred to as a hearth roll surface pressure or a roll surface pressure). Attention was paid to various experiments and studies. The thickness of the steel strip is referred to as the plate thickness.
[0011]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the occurrence of hearth rolls. Reference numeral 11 is a hearth roll, 12 is a steel strip, 13 is a build-up, P is a roll surface pressure, and T1 and T2 are tensions. Hereinafter, the average value of the tensions T1 and T2 ((T1 + T2) / 2) is referred to as furnace tension.
[0012]
As shown in FIG. 1, the steel strip 12 receives predetermined tensions T1 and T2 and is conveyed by being guided by the hearth roll 11, and a radial force on the contact surface between the hearth roll 11 and the steel strip 12, that is, a roll A surface pressure P is generated. When the buildup 13 is generated on the surface of the hearth roll 11, these buildups are pushed into the back surface of the steel strip 12 by roll surface pressure, and a concave hearth roll is generated on the back surface of the steel strip.
[0013]
FIG. 2 is a graph showing the relationship between roll surface pressure and plate thickness that affects the generation of hearth roll wrinkles. In the figure, the part above the line in the figure is a region where a hearth roll is generated, and the lower part is a region where no hearth roll is generated.
[0014]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the in-furnace tension and the plate thickness affecting the generation of hearth rolls. In the figure, the part above the line in the figure is a region where a hearth roll is generated, and the lower part is a region where no hearth roll is generated.
[0015]
The following findings were obtained from FIG. 2 and FIG.
(A) When the roll surface pressure becomes equal to or greater than a limit value (hereinafter referred to as roll limit surface pressure), the build-up is transferred and a hearth roll is generated.
[0016]
(B) Roll limit surface pressure can be arranged by steel strip thickness (hereinafter also referred to as plate thickness). That is, the roll limit surface pressure Pc (MPa) can be expressed by the following formula.
[0017]
[Expression 2]

[0018]
(C) Hearth roll wrinkles can be prevented by controlling the in-furnace tension acting on the steel strip so that the roll surface pressure is equal to or less than the roll limit surface pressure.
[0019]
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
(1) When performing heat treatment while winding a steel strip around a hearth roll in a continuous heat treatment furnace, the furnace of the steel strip based on measured values of the tension of the steel strip on the inlet side and the outlet side of the hearth roll The internal tension is obtained and the furnace pressure of the steel strip is controlled so that the surface pressure (P) acting on the hearth roll obtained based on the furnace tension satisfies the following formula, thereby suppressing the occurrence of hearth rolls. A method for continuous heat treatment of a steel strip.
[0020]
[Equation 3]

[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 4 is a schematic view of a continuous heat treatment furnace illustrating an embodiment of the present invention. Reference numeral 21 denotes a hearth roll, 22 denotes a steel strip, 23 denotes a heating zone, 24 denotes a soaking zone, and 25 denotes a cooling zone.
[0022]
As shown in FIG. 4, the continuous heat treatment furnace has a plurality of treatment zones including a heating zone 23, a soaking zone 24, and a cooling zone 25, and a plurality of hearth rolls 21 are provided in each treatment zone. The steel strip 22 receives tension and is wound around the hearth roll 21 and conveyed.
[0023]
In the illustrated example, a heat treatment furnace including a heating zone, a soaking zone, and a cooling zone is shown as the continuous heat treatment furnace, but the present invention is not limited to this, and a known heat treatment furnace may be used. Also, all hearth rolls in the furnace can be targeted.
[0024]
The hearth roll is provided in a continuous heat treatment furnace and is a roll for conveying a steel strip, and a known hearth roll can be used. For example, a roll having a roll diameter of 700 to 900 mm and thermally sprayed ceramics, heat-resistant alloy, cermet, or the like can be used.
[0025]
FIG. 5 is a schematic diagram showing the roll surface pressure acting on the hearth roll and the furnace tension acting on the steel strip in the main part of FIG. In FIG. 5, tensions T1 and T2 are tensions acting on the steel strips on the entrance side and the exit side of the hearth roll, respectively, and the in-furnace tension T is defined as an average value of T1 and T2, that is, (T1 + T2) / 2.
[0026]
In FIG. 5, the method of the present invention controls the furnace tension T of the steel strip so that the surface pressure (P) acting on the hearth roll 21 satisfies the following formula to suppress the occurrence of hearth roll flaws. Features.
[0027]
[Expression 4]

[0028]
By controlling the in-furnace tension T of the steel strip so that the roll surface pressure satisfies the expression (1), as shown in FIG. 2, it is possible to suppress the occurrence of hearth rolls due to build-up transfer.
[0029]
The in-furnace tension T is approximately expressed by T · t = R · P, where R is the hearth roll radius. Specifically, the in-furnace tension so as to satisfy the following equation (2): T may be set.
[0030]
[Equation 5]

[0031]
Next, a method for setting the furnace tension will be described.
The in-furnace tension T, which is the average value of the tension acting on the steel plates on the entry side and the exit side of each hearth roll, is measured with a tensiometer provided on each hearth roll in the furnace. The torque of each hearth roll is adjusted so that the in-furnace tension satisfies the above equation (2).
[0032]
【Example】
Using the continuous heat treatment furnace configured as shown in FIG. 4, adjusting the torque of each hearth roll provided in each treatment zone, and in the furnace acting on the steel strip before and after each hearth roll so as to satisfy the formula (2) Heat treatment was performed with the tension set. As the steel strip, a low carbon steel plate having a width of 1000 mm and a thickness of 0.4 to 3.2 mm was used. As the hearth roll, a thermal spray roll having a diameter of 1000 mm was used. The heat treatment temperature was 800 ° C., and the steel strip conveyance speed was 200 mpm. Table 1 shows the hearth roll specifications. As a comparative example, a test in which an excessive in-furnace tension that does not satisfy the formula (2) was applied was also conducted.
[0033]
[Table 1]

[0034]
The steel strip after the heat treatment was unwound to investigate the occurrence of hearth rolls on the back of the steel strip. Table 2 shows the occurrence of Haas roll wrinkles with no wrinkle occurrence: ○ and wrinkle occurrence: x.
[0035]
[Table 2]

[0036]
As shown in Table 2, test no. In the present invention examples of 1 to 10, 17 to 21, 25 to 29, there was no generation of wrinkles on the hearth roll and the surface properties were good. There was no problem with the threading.
[0037]
On the other hand, test no. In the comparative examples of 12, 15, 16, 22, 24, 30, and 32, Haas roll wrinkles occurred and the surface properties were poor.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, when performing the continuous heat treatment of the steel strip, by appropriately controlling the surface pressure between the steel strip and the hearth roll, it is pushed into the back surface of the steel strip due to the buildup generated on the surface of the hearth roll. It is possible to prevent transfer defects, that is, hearth roll defects, and the steel strip quality is improved. In addition, since it is not necessary to make major equipment modifications, it can be easily applied to existing equipment, and stable operation can be realized at low cost.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the occurrence of hearth rolls.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between roll surface pressure and plate thickness on the occurrence of hearth roll wrinkles.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the in-furnace tension and the plate thickness affecting the generation of hearth rolls.
FIG. 4 is a schematic view of a continuous heat treatment furnace illustrating an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram showing roll surface pressure and furnace tension acting on a hearth roll in the main part of FIG. 4; FIG.
[Explanation of symbols]
11, 21: Hearth Roll,
12, 22: steel strip,
13: Build up,
P: Roll surface pressure,
T: furnace tension,
23: heating zone,
24: Soaking
25: Cooling zone.

Claims

When the heat treatment is performed while conveying by winding a steel strip in hearth rolls in a continuous heat treatment furnace, the furnace tension of the steel strip based on a measurement of the tension of the steel strip at the entry side and exit side of the hearth rolls And suppressing the occurrence of hearth roll soot by controlling the in-furnace tension of the steel strip so that the surface pressure (P) acting on the hearth roll obtained based on the in-furnace tension satisfies the following formula: A continuous heat treatment method for steel strips.
P ≦ α ・ t + β
However, P: Roll surface pressure (MPa),
t: plate thickness (mm),
α = −0.072 (MPa / mm) (t ≦ 1.5 mm),
α = −0.001 (MPa / mm) (t> 1.5 mm),
β = 0.126 (MPa) (t ≦ 1.5 mm),
β = 0.020 (MPa) (t> 1.5 mm).