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JP7736051B2 - Metal strip winding segment, mandrel, winding device, process line, metal strip winding method, and high-tensile steel sheet manufacturing method - Google Patents
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JP7736051B2 - Metal strip winding segment, mandrel, winding device, process line, metal strip winding method, and high-tensile steel sheet manufacturing method - Google Patents

Metal strip winding segment, mandrel, winding device, process line, metal strip winding method, and high-tensile steel sheet manufacturing method

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JP7736051B2 JP2023172441A JP2023172441A JP7736051B2 JP 7736051 B2 JP7736051 B2 JP 7736051B2 JP 2023172441 A JP2023172441 A JP 2023172441A JP 2023172441 A JP2023172441 A JP 2023172441A JP 7736051 B2 JP7736051 B2 JP 7736051B2
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Description

本発明は、高張力鋼板等の金属帯をコイル状に巻き取る金属帯巻き取り用セグメント、マンドレル、巻き取り装置、プロセスライン、金属帯の巻き取り方法及び高張力鋼板の製造方法に関する。 The present invention relates to a metal strip winding segment, a mandrel, a winding device, a process line, a metal strip winding method, and a method for manufacturing high-tensile steel sheets, for winding metal strips such as high-tensile steel sheets into coils.

近年、自動車の車体軽量化及び衝突安全性向上の観点から、高張力鋼板は、自動車骨格としての需要が高まっている。高張力鋼板等の金属帯の製造は、製品の機械的特性を得るため、連続焼鈍設備における熱処理が行われる。そして、熱処理後の金属帯は、巻き取り装置におけるリールにて巻き取られてコイル状とされる。 In recent years, there has been growing demand for high-tensile steel sheets for use in automobile frames in order to reduce the weight of automobile bodies and improve collision safety. The production of metal strips, such as high-tensile steel sheets, involves heat treatment in continuous annealing equipment to obtain the product's mechanical properties. After heat treatment, the metal strip is then wound onto a reel in a winding device to form a coil.

巻き取り装置は、巻き取りのために回転するマンドレルシャフト、マンドレルシャフトの周囲に設けられる鋼製のセグメント、セグメントの外側に装着されるスリーブを有する。 The winding device has a mandrel shaft that rotates for winding, steel segments that are arranged around the mandrel shaft, and sleeves that are attached to the outside of the segments.

引張強さ1180MPa以上の高張力鋼板は、熱処理後の巻き取り時の張力が不足している場合、コイル状とされた後で内径潰れが発生しやすい。そして、内径潰れを抑制する方法として、巻き取り時の金属帯の張力を増加する方法が提案されている(特許文献1)。 High-tensile steel sheets with a tensile strength of 1,180 MPa or more are prone to inner diameter collapse after being coiled if the tension applied during winding after heat treatment is insufficient. To prevent inner diameter collapse, a method has been proposed for increasing the tension applied to the metal strip during winding (Patent Document 1).

特開平11-267746号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-267746

しかしながら、特許文献1に記載された方法(巻き取り時の金属帯の張力を増加する)では、時折、セグメントとスリーブとの間でスリップが発生し、巻き取り不良が発生する。そして、巻き取り不良の発生により、巻き直し作業や製品歩留の低下等の問題が発生する。 However, the method described in Patent Document 1 (increasing the tension of the metal strip during winding) occasionally causes slippage between the segment and the sleeve, resulting in winding defects. These winding defects then lead to problems such as the need for rewinding work and reduced product yield.

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたもので、金属帯の巻き取りの際に、セグメントとスリーブとの間のスリップの発生を抑制し、金属帯の巻き取り不良、巻き直し作業、製品歩留の低下の抑制が可能な金属帯巻き取り用セグメント、マンドレル、巻き取り装置、プロセスライン、金属帯の巻き取り方法及び高張力鋼板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a metal strip winding segment, mandrel, winding device, process line, metal strip winding method, and high-tensile steel sheet manufacturing method that can suppress slippage between the segment and sleeve when winding a metal strip, thereby preventing poor metal strip winding, the need for rewinding, and reduced product yield.

上記課題を解決する本発明の要旨構成は以下のとおりである。
[1]金属帯の巻き取りの際に回転するマンドレルシャフトの周囲に設けられ、前記金属帯に接触するスリーブが外側に装着される金属帯巻き取り用セグメントであって、前記スリーブとの接触面の算術平均粗さRaが3.2μm以上12.5μm以下である、金属帯巻き取り用セグメント。
[2][1]に記載の金属帯巻き取り用セグメントと、前記マンドレルシャフトとを有する、マンドレル。
[3][2]に記載のマンドレルを有する、巻き取り装置。
[4][3]に記載の巻き取り装置を有する、プロセスライン。
[5][3]に記載の巻き取り装置を用いて前記金属帯の巻き取りを行う、金属帯の巻き取り方法。
[6][5]に記載の金属帯の巻き取り方法により高張力鋼板の巻き取りを行うことで高張力鋼板の製造を行う、高張力鋼板の製造方法。
The gist and configuration of the present invention to solve the above problems are as follows.
[1] A metal strip winding segment that is provided around a mandrel shaft that rotates when winding a metal strip, and has a sleeve attached to the outside that contacts the metal strip, wherein the arithmetic mean roughness Ra of the contact surface with the sleeve is 3.2 μm or more and 12.5 μm or less.
[2] A mandrel comprising the metal strip winding segment according to [1] and the mandrel shaft.
[3] A winding device having the mandrel according to [2].
[4] A process line having the winding device according to [3].
[5] A method for winding a metal strip, comprising winding the metal strip using the winding device described in [3].
[6] A method for manufacturing a high-tensile steel plate by winding a high-tensile steel plate using the metal strip winding method described in [5].

本発明によれば、金属帯の巻き取りの際にセグメントとスリーブと間のスリップの発生が抑制され、金属帯の巻き取り不良、巻き直し作業、製品歩留の低下の抑制が可能となる。 This invention reduces slippage between the segment and sleeve when winding the metal strip, making it possible to prevent poor winding of the metal strip, the need for rewinding, and reduced product yield.

巻き取り装置の一例を示す斜視模式図である。FIG. 2 is a perspective schematic view showing an example of a winding device. マンドレル及びスリーブの一例を示す側面模式図である。FIG. 2 is a schematic side view showing an example of a mandrel and a sleeve.

以下、本発明の実施形態を通じて本発明を説明する。ここで、図1を参照して、本発明の一実施形態である巻き取り装置10の構成について説明する。図1は、巻き取り装置10の斜視模式図を示す。 The present invention will be described below through an embodiment of the present invention. Here, the configuration of a winding device 10, which is one embodiment of the present invention, will be described with reference to Figure 1. Figure 1 shows a schematic perspective view of the winding device 10.

図1に示す通り、巻き取り装置10は、連続焼鈍設備における熱処理のためのプロセスラインに設けられる。巻き取り装置10は、マンドレル3と、ピンチロール4と、張力調整装置7とを有する。金属帯Sは、マンドレル3の回転に伴い、通板方向(図中矢印A)に沿って搬送される。金属帯Sは、マンドレル3の周囲に巻回されて、コイル状になる。金属帯Sは、通板方向Aに沿った搬送の際、途中に設けられたピンチロール4を介して、巻回されるマンドレル3に向けて搬送される方向を変更する。 As shown in Figure 1, the winding device 10 is installed in a process line for heat treatment in a continuous annealing facility. The winding device 10 has a mandrel 3, pinch rolls 4, and a tension adjustment device 7. The metal strip S is transported in the sheet threading direction (arrow A in the figure) as the mandrel 3 rotates. The metal strip S is wound around the mandrel 3 to form a coil. As the metal strip S is transported in the sheet threading direction A, the direction of transport is changed toward the mandrel 3 where it is wound via the pinch rolls 4 installed midway.

金属帯Sの搬送中においては、マンドレル3(マンドレルシャフト1)の回転速度を増減させることで、金属板Sの張力(t)が増減する。つまり、マンドレル3(マンドレルシャフト1)の回転速度を増加させることで、金属帯Sの張力を増加させることができる。このため、張力調整装置7は、回転速度を制御するための制御信号をマンドレル3(マンドレルシャフト1)に送信し、巻き取りの際の金属帯Sの張力を調整する。 While the metal strip S is being transported, the tension (t) of the metal sheet S increases or decreases by increasing or decreasing the rotational speed of the mandrel 3 (mandrel shaft 1). In other words, the tension of the metal strip S can be increased by increasing the rotational speed of the mandrel 3 (mandrel shaft 1). For this reason, the tension adjustment device 7 sends a control signal to the mandrel 3 (mandrel shaft 1) to control the rotational speed, and adjusts the tension of the metal strip S during winding.

次に、図2を用いて、マンドレル3の構成を説明する。図2に示す通り、マンドレル3は、マンドレルシャフト1と、セグメント2とを有する。セグメント2は、マンドレルシャフト1の周囲に設けられている。マンドレルシャフト1は、モーター等の回転駆動源(図示省略)からの回転駆動力を受けて回転する。セグメント2は、複数に分割された構造となっており、拡大や縮小が可能である。セグメント2は、金属帯Sの巻き取り時には、拡大することによりスリーブ5を相対的に固定し、金属帯Sの巻き取り後のスリーブ5の引き抜きの際には、縮小することが可能である。セグメント2は、本発明における金属帯巻き取り用セグメントに相当する。 Next, the configuration of the mandrel 3 will be described using Figure 2. As shown in Figure 2, the mandrel 3 has a mandrel shaft 1 and segments 2. The segments 2 are arranged around the mandrel shaft 1. The mandrel shaft 1 rotates upon receiving a rotational driving force from a rotational driving source (not shown) such as a motor. The segments 2 are divided into multiple segments and can expand and contract. When winding the metal strip S, the segments 2 expand to relatively fix the sleeve 5, and can contract when the sleeve 5 is pulled out after winding the metal strip S. The segments 2 correspond to the metal strip winding segments in this invention.

スリーブ5は、セグメント2の外側に装着される。スリーブ5は、ゴム等の弾性部材で構成される。スリーブ5は、厚さの異なる複数の種類を有する。このため、スリーブ5を取り換えることで、巻き取り後の金属帯Sのコイルの内径を変更できる。 The sleeve 5 is attached to the outside of the segment 2. The sleeve 5 is made of an elastic material such as rubber. There are several types of sleeve 5 with different thicknesses. Therefore, by replacing the sleeve 5, the inner diameter of the coil of metal strip S after winding can be changed.

金属帯Sの巻き取りの際には、マンドレルシャフト1の回転に伴い、セグメント2及びスリーブ5も同時に回転し、金属帯Sをスリーブ5の外側に巻回してコイル状にまとめる。セグメント2は、スリーブ5と接触する接触面に、ショットブラスト加工(ショットピーニング加工)や放電加工によって算術平均粗さRaが3.2μm以上となる加工が施されている。このため、セグメント2とスリーブ5との間の摩擦力を高め、セグメント2とスリーブ5との間でスリップの発生を抑制できる。算術平均粗さRaは4.0μm以上であればより好ましい。算術平均粗さRaは、値が大きいほどスリップの発生を抑制できるが、金属帯Sの巻き取り後に、セグメント2からスリーブ5を引き出す際にて支障を生じない程度の大きさが好ましい。例えば、算術平均粗さRaを12.5μm以下とすることで、円滑にセグメント2からスリーブ5を引き出すことができる。算術平均粗さRaは10.0μm以下であればより好ましい。 When the metal strip S is wound, the segments 2 and sleeve 5 rotate simultaneously as the mandrel shaft 1 rotates, wrapping the metal strip S around the outside of the sleeve 5 and forming a coil. The contact surface of the segments 2 that comes into contact with the sleeve 5 is processed using shot blasting (shot peening) or electrical discharge machining to achieve an arithmetic mean roughness Ra of 3.2 μm or greater. This increases the friction between the segments 2 and the sleeve 5 and reduces slippage between the segments 2 and the sleeve 5. An arithmetic mean roughness Ra of 4.0 μm or greater is preferable. While a higher arithmetic mean roughness Ra can more effectively reduce slippage, a value large enough to prevent interference when unwinding the sleeve 5 from the segments 2 after winding the metal strip S is preferred. For example, an arithmetic mean roughness Ra of 12.5 μm or less allows for smooth unwinding of the sleeve 5 from the segments 2. An arithmetic mean roughness Ra of 10.0 μm or less is more preferable.

以上の構成により、巻き取り装置10を用いて、金属帯Sの巻き取りを行う金属帯Sの巻き取り方法を行ってよい。また、巻き取り装置10を用いた金属帯Sの巻き取り方法の実施において、金属帯Sとして高張力鋼板を適用してもよい。そして、金属帯Sの巻き取り方法により、高張力鋼板の巻き取りを行うことで高張力鋼板の製造を行う高張力鋼板の製造方法を行ってもよい。 With the above configuration, the winding device 10 may be used to perform a method for winding a metal strip S. Furthermore, when implementing the method for winding a metal strip S using the winding device 10, a high-tensile steel plate may be used as the metal strip S. Furthermore, the method for winding a metal strip S may be used to perform a method for manufacturing a high-tensile steel plate by winding the high-tensile steel plate.

次に、図1に示す巻き取り装置10を用い、引張り強さTSが1180MPa以上である板厚1.8~2.3mmの金属帯Sを巻き取り処理した結果を、表1に示す。表1において、本発明例1~6は、セグメント2の算術平均粗さRaを3.2μm以上12.5μm以下として実施した結果を示し、比較例1~6は、セグメント2の算術平均粗さRaを0.8μm、2.0μm、13.0μmとして実施した結果を示す。金属帯Sの巻き取り時において、張力(t)は、マンドレルシャフト1を回転させているモーターのトルクとコイルの外径とに基づき算出した。張力(t)の調整(制御)は、金属板Sの搬送速度(ライン速度)やコイル径に対応させるように、マンドレルシャフト1を回転させているモーターの磁束を制御して行った。 Next, Table 1 shows the results of winding a metal strip S having a thickness of 1.8 to 2.3 mm and a tensile strength TS of 1180 MPa or more using the winding device 10 shown in Figure 1. In Table 1, Examples 1 to 6 of the present invention show results when the arithmetic mean roughness Ra of segment 2 was set to 3.2 μm or more and 12.5 μm or less, while Comparative Examples 1 to 6 show results when the arithmetic mean roughness Ra of segment 2 was set to 0.8 μm, 2.0 μm, and 13.0 μm. When winding the metal strip S, the tension (t) was calculated based on the torque of the motor rotating the mandrel shaft 1 and the outer diameter of the coil. The tension (t) was adjusted (controlled) by controlling the magnetic flux of the motor rotating the mandrel shaft 1 to correspond to the conveying speed (line speed) of the metal sheet S and the coil diameter.

表1に示す通り、比較例1~4において、巻き取り張力を4.3~6.0tにすると共にセグメント2の算術平均粗さRaを0.8μm、2.0μmとした場合には、スリップが発生した。また、比較例5~6において、巻き取り張力を4.3~6.0tにすると共にセグメント2の算術平均粗さRaを13.0μmとした場合には、スリップの発生は回避できたものの、セグメント2からのスリーブ5の引き出しの際に不具合が発生した。 As shown in Table 1, in Comparative Examples 1 to 4, when the winding tension was set to 4.3 to 6.0 t and the arithmetic mean roughness Ra of segment 2 was set to 0.8 μm or 2.0 μm, slippage occurred. Furthermore, in Comparative Examples 5 and 6, when the winding tension was set to 4.3 to 6.0 t and the arithmetic mean roughness Ra of segment 2 was set to 13.0 μm, slippage was avoided, but problems occurred when pulling out sleeve 5 from segment 2.

一方、本発明例1~6の結果から把握される通り、巻き取り張力を4.3~6.0tにすると共にセグメント2の算術平均粗さRaを3.2μm、5.0μm、12.5μmとした場合には、スリップの発生を回避すると共に、セグメント2からスリーブ5を引き出す際における不具合も回避できた。つまり、金属帯Sの巻き取りの際に、金属帯Sの張力については4.0(t)を超える値とし、かつ、セグメント2の算術平均粗さRaについては3.2μm以上12.5μm以下とすることで、スリップの発生が抑制されたことが確認できた。 On the other hand, as can be seen from the results of invention examples 1 to 6, when the winding tension was set to 4.3 to 6.0 t and the arithmetic mean roughness Ra of segment 2 was set to 3.2 μm, 5.0 μm, or 12.5 μm, slippage was avoided and problems when pulling out sleeve 5 from segment 2 were also avoided. In other words, it was confirmed that slippage was suppressed by setting the tension of metal strip S to a value exceeding 4.0 (t) when winding metal strip S and setting the arithmetic mean roughness Ra of segment 2 to 3.2 μm or more and 12.5 μm or less.

1 マンドレルシャフト
2 セグメント
3 マンドレル
4 ピンチロール
5 スリーブ
7 張力調整装置
10 巻き取り装置
A 通板方向
REFERENCE SIGNS LIST 1 Mandrel shaft 2 Segment 3 Mandrel 4 Pinch roll 5 Sleeve 7 Tension adjusting device 10 Winding device A Strip threading direction

Claims (6)

引張り強さが1180MPa以上である高張力鋼板の巻き取りの際に回転するマンドレルシャフトの周囲に設けられ、前記高張力鋼板に接触するゴムスリーブが外側に装着される高張力鋼板巻き取り用セグメントであって、
前記ゴムスリーブとの接触面の算術平均粗さRaが3.2μm以上12.5μm以下である、高張力鋼板巻き取り用セグメント。
A segment for winding a high-tensile steel plate, the segment being provided around a mandrel shaft that rotates when winding a high-tensile steel plate having a tensile strength of 1180 MPa or more , and having a rubber sleeve attached to the outside that comes into contact with the high-tensile steel plate,
The segment for winding high-tensile steel sheet has an arithmetic mean roughness Ra of the contact surface with the rubber sleeve of 3.2 μm or more and 12.5 μm or less.
請求項1に記載の高張力鋼板巻き取り用セグメントと、前記マンドレルシャフトとを有する、マンドレル。 A mandrel comprising the high-tensile steel sheet winding segment according to claim 1 and the mandrel shaft. 請求項2に記載のマンドレルを有する、巻き取り装置。 A winding device having the mandrel described in claim 2. 請求項3に記載の巻き取り装置を有する、プロセスライン。 A process line having the winding device described in claim 3. 請求項3に記載の巻き取り装置を用いて前記高張力鋼板の巻き取りを行う、高張力鋼板の巻き取り方法。 A method for winding a high-tensile steel plate , comprising winding the high-tensile steel plate using the winding device according to claim 3. 請求項5に記載の高張力鋼板の巻き取り方法により高張力鋼板の巻き取りを行うことで高張力鋼板の製造を行う、高張力鋼板の製造方法。 A method for producing a high-tensile steel plate , comprising winding a high-tensile steel plate by the method for winding a high-tensile steel plate according to claim 5.
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