JP2000301210A - 形材製造用スリッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 スチールミル用のスリッタであって、所
定の表面形状を有し、間隔を開けて設けられた一対のロ
ーラを具えている。深い溝の付いたスチールワークピー
スは、間隔を開けて設けられたローラのギャップを通過
して、ワークピースの（溝間の）各形材が、僅かな角度
だけねじれる。各形材は同じ方向にねじられるので、ワ
ークピースが各溝に沿って破断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホットスチールビ
レット又はバーをスチールミルで連続的に圧延して多数
の形材を製造する方法及び装置に関する。多数の分割さ
れた基本ストリップを製造する一般的な工程は“スリッ
ティング”と呼ばれている。

【０００２】

【従来の技術】スチールビレット又は鋼片ブルームをス
チールミルで変形して最終製品（例えばロッド又はワイ
ヤ）に仕上げるのは、時間がかかる作業であり、高価な
設備を使用するため費用がかかる。

【０００３】一般的に、ビレットは変形されて各パスで
より長くなって加工製品になる。このビレットの変形で
伸長が生じるため、バー又はロッドは、ビレット加工品
全体が変形ローラを通過する必要がなく独立して加工し
うる長さであり、また変形ローラの両側にある巻き取り
装置に保管できるより短い長さに切られる。

【０００４】変形ローリングミルの変形段階を通過する
べきスチール製品の量を減らすために、オペレータは、
一次変形工程において所定数（通常１０回）のパスを通
過させた後に、変形したビレットを多数の並行な形材に
スリッティングする方法を模索していた。加工製品は、
加工製品が最終的に一の連続片に仕上げられるのとは対
照的に、平行仕上げ作業において（通常）２片に切断さ
れる。

【０００５】１９８３年７月１０日発行の米国特許番号
第２８１，１８４号では、連続的な圧延ステップによっ
て、共通の中心面と反対の方向にビレットを一連の形材
に分割している。隣接する形材が十分にずれて、各形材
がその隣接する形材に小さな縦方向のウエブによって連
結されるときに、このビレット形材は中心面に押し戻さ
れて隣接する形材間の縦ウェブが折れて分割された形材
ができる。

【０００６】１９０８年４月２１日発行の米国特許番号
第８８５，５０８号では、ビレットに深い並行な溝をつ
けるために、ホットスチールビレットをミルのいくつか
のパスを通過させている。チャネルの内側に横たわるビ
レットの形材は、ローリング工程の間に異なるレートで
変形され、隣接する形材の間で出口速度を変えてこのチ
ャネルによってできた形材の間に存在するウエブを破断
して、予め連結されているチャネル間に分割された形材
ができる。

【０００７】米国特許番号第４，２０４，４１６号で
は、ローラ表面から突出しているＶ字形状のリングを有
する対向ローラ間をビレットを通過させることによっ
て、ビレットを角形断面を有する複数の連結された形材
に変形する工程が記載されている。ただしここでは、Ｖ
形状のローラによって形材の側面がローリング軸に対し
て約４５°の角度をなすように形成される。適宜の変形
によって、様々な角形の形材がシフトされて隣接する形
材間のウェブを変形して、形材を分割する。

【０００８】米国特許番号第４，３５７，８１９号は、
変形した「ドッグボーン」−「ピーナッツ」の圧延工程
によって、３つの分割した形材を製造する方法を開示し
ている。

【０００９】１９９７年５月６日発行の米国特許番号第
５，６２６，０４４号は、形材をスリッティングする前
に断面が不均一な形材を製造する方法について説明して
いる。いくつかの形材（例えば一番外側の形材）は、分
割された後にさらに移動しなければならないため、これ
らの形材はいくらか引き伸ばされる傾向にある。これら
の形材（分割された後最大距離を移動しなければならな
い形材）はロールされて断面積が少し大きくなる。これ
らの形材にはより強い張力がかかり、引き延ばし工程の
間に断面が変形する傾向にある。次いで、この分割され
た形材は、出口速度はほとんど変わることなく分割後に
同じミルスタンドで同時にロールされる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】現在、一般に使用され
ているスリッティング工程を用いた公知の変形方法で
は、通常、一次変形ミルにおいて所定の数のパス（通常
１０）で、スチールビレットを“リブ付き正方形”（fl
uted square）に変形する必要がある。

【００１１】リブ付き正方形は、一般に「ドッグボー
ン」形状と呼ばれる形状に延ばされ、この「ドッグボー
ン」形状は２つの圧延ステップにおいて「ピーナッツ」
形状に変形される。

【００１２】ピーナッツ形状のスチール製品は、ピーナ
ッツの二つの実質的な円形部分を互いに保持する狭いウ
ェブがあるために、それ自体がスリッティングする。

【００１３】従って、一のピーナッツ形状の製品は、２
つの別々のストランド（または形材）に切断される。こ
のストランドは、並行して行われる変形工程において加
工され最終製品となる。

【００１４】スチールミルのオペレータは、ほとんど、
製品の断面を同じように変形するためには、圧延変形よ
りもスリッティング工程を利用するほうが効果的である
ことに同意している。

【００１５】しかし従来技術によるスリッティングに問
題がないわけではない。上述した工程は、並行して行わ
れる加工工程によって加工される２つの製品を製造する
だけである。分割された並行してできる製品の形材の数
を増やそうとすると、ホットスチール製品を成形するに
あたって材料が逆流するので、問題が生じる。この逆流
は、実質的に４つ又は５つの並行してできる形材に切断
されるべきホットスチール製品の複雑な形状をつくるた
めに、ホットスチール製品を圧延方向以外の方向に強制
的に流すことによって生じる。また、最終的に切断され
た製品の温度分布にむらがあるために、最終製品の形状
を仕上げるのに必要な圧延が困難となり、その結果欠陥
製品ができることになる。

【００１６】「ドッグボーン」−「ピーナッツ」スリッ
ティング工程自体は、切断した製品形材をうまく製造す
るには、ホットスチール製品４つのローリングスタンド
及び（通常）８つの別々のミルガイドを通過させること
が必要である。８つのガイドのうちの一つでもうまく作
動しないと、切断した製品の製造が妨げられる。これら
の工程の親密度は、ガイド装置が作動しなければならな
い環境と相対するものであることがわかっている。

【００１７】「ドッグボーン」−「ピーナッツ」製造工
程以外の方法がスチールミルオペレータによって採用さ
れているが、これは成功の度合が一定でない。

【００１８】時々、実際のスリッティング工程に先だっ
て断面が異なる複数の形材がひとつのワークピースに形
成される際に、ワークピースの様々な形材が受ける促進
力は、形材を互いに保持しているウェブに早すぎる破断
を生じさせるのに十分であり、あるいは製品が傷ついて
いなければ、圧延ミルから出るときに極度に湾曲される
ことになる。このような工程により生じる問題は、結果
として低品質の最終製品を、時にはスクラップの山を築
くことになる。

【００１９】くさび形状のカッタを用いたスリッティン
グは、最終品に好ましくない反りが生じることになり
（米国特許番号第４，３７０，９１０号参照）、後に続
くロールが困難になる形材を生産することになる。同様
に、いくつかの圧延工程は、圧延方向以外の方向に切断
されている形材のウェブにおいて材料の逆流を引き起こ
す。このウェブにおける好ましくない材料の逆流によ
り、物質的性質が幾分損われた製品ができることにな
る。

【００２０】更に、スチールミルのオペレータは、スリ
ッタ−ローラへ通過させる前にホットスチール製品をね
じるという洗練された方法を開発した。ホットスチール
製品をねじるには、従来の設備を使用する必要がある
が、この設備は摩耗しやすく、またミルを通過する製品
に実行される工程の性質により破損しやすい。また、ス
リッティング工程は、製品を真っ直ぐにするため、他の
圧延付属品を追加する必要がある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の工程は、１０の
変形段階におけるビレット又はバーの変形最終工程で始
まる。１１番スタンドを通過することにより、方形断面
を有するバーができる。この方形断面の寸法は、製造す
るストランドの数によって変化する。４つのストランド
を製造するためには、幅がバーの高さのおよそ１０〜１
１倍になる。数が異なるストランドを製造するために
は、その他の寸法構成が必要となる。

【００２２】１２番スタンドでは、バーの幅は入口にお
ける幅より若干大きくなる。これはこの１２番ミルスタ
ンドを通過する間に、バーに一連の対向する縦溝が形成
されるためである。

【００２３】１３番ミルスタンドを通過することによっ
て、バーに圧延方向に延びる複数の区分ができ、各形材
が深い溝によって隣接する形材からさらに独立したもの
になる。ただし、これらの形材は狭いウェブによって連
結された状態にある。

【００２４】１４番ミルスタンドでは、各形材に「ねじ
り」が加わり形材を分割する。各形材はこのミルスタン
ドを通過する間に同じ回転方向にわずかにねじられる。
各形材の隣接する端部は、１４番ロールスタンドのロー
ルにおいて形成される縦溝によって各形材に引き起こさ
れるねじれ動作によって相互にずれる。

【００２５】延伸した長円形形状を有する分割された形
材は、１５番ロールスタンドに入る前に、直角にねじら
れる。この１５番スタンドで丸断面又は他の所望の形状
の断面ができる。

【００２６】１１番ミルスタンドでなされたバーの分割
は、本願装置によって完遂され、ホットスチール製品の
６つに分割されたウェブができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は、４回の変形圧延工程で溝
付方形（fluted square）材を変形して円形断面を有す
る一対のロッド又はワイヤにする連続圧延工程を示す。
「溝付方形」スチールビレット１０は、標準的な形状を
有しており、最新型のビレット変形ミルの１２番ミルス
タンドから出ていく状態が示されている。部材１０は、
ねじり運搬ガイド１２を通過するときに約４５°ねじれ
て、符号１４で示す方向になる。新しい方向をとってね
じれガイド１２から出ていくねじれた「溝付方形」部材
１４は、符号１６で示すローラ入口ガイドを通過する。
このローラ入口ガイド１６は、部材１４の方向を正確に
維持し、連続して「ドッグ−ボーン」形状部材２０にす
る１３番ミルスタンド１８を通過させる。ドッグ−ボー
ン型部材２０は、次いで定位運搬ガイド２２を通過す
る。このガイド２２は、ドッグボーン２０がミルスタン
ド１８から誤って出ていかないようにするためものであ
る。定位ガイド２２を通過した後、ドッグボーン部材２
０は、ドッグボーン２０を１４番ミルスタンド２６へ通
す従来の４つのローラ入口ガイドである入口ガイド２４
に入る。ここで、ミルスタンド２６から「ピーナッツ」
部材２８が出てくる。この段階で、「ピーナッツ」２８
を構成している非常に狭いウェブで互いに連結されてい
る２つのほぼ円形の断面を有する部材が、スリッタガイ
ド３０を通過して、前記小さな連結ウェブを破断し、２
つに分割されたほぼ円形の形材３２及び３４ができる。
個々の部材３２及び３４は分割され、各部材は定位入口
ガイド３６を通過する。

【００２８】各分割された形材３２及び３４は、１５番
ミルスタンド４０において変形されて長円形断面の部材
３８になる。各長円形部材３８はねじり運搬ガイド４２
を通過して、９０°ねじられる。ねじられた部材３８
は、長円形部材を１６番ミルスタンド４６へ渡す４つの
ローラ入口ガイド４４に送られる。

【００２９】ミルスタンド４６では、前もって長円形断
面にされた部材３８が丸いロッド又はワイヤ４８にな
る。

【００３０】この工程は、４つのミルスタンドと８つの
ミルガイドを具えており、８つのミルガイドの内の２つ
は「ねじり」ガイドである。

【００３１】このような従来技術によるスリッティング
工程には、多くの不都合な点がある。完成品（ワイヤ又
はロッド）にするには、２つのストランドの最終製品に
するために１６のミルスタンドを必要とする。

【００３２】スリッティング工程に必要とされる２つの
ガイドは、「ねじり」ガイドであり、このねじりガイド
は、摩耗しやすく、その機能を実行するのにふさわしく
ない環境におかれている。

【００３３】この従来のスリッティング方法でうまく製
造することができる分割された形材は２個のみである。
更に多くの分割を試みようとしても、分割された形材の
温度が均等でないため分割された形材をロールするのが
困難である。従来技術にこの問題が示されている（米国
特許番号第４，３７０，９１０号参照）。

【００３４】図２は、方形形状のバー１００から４つの
形材を製造するための好適な工程を示す図である。製造
する各分割された形材について、高さ対幅の寸法比はお
よそ１：３である。例えば、４本のストランドを製造す
るためには、この比は１対１１又は１対１２である。１
１番ミルスタンドからちょうど出てきたところのバー１
００が示されており、ローラ１０２及び１０４によって
変形されている。バー１００の幅対高さの比はおよそ１
１：１である。バー１００は、標準形状を有しており、
比較的容易にロールすることができ、１１番ミルスタン
ドから出てくるバーに出口ガイドは不要である。

【００３５】１２番ミルスタンドにおいて、バー１００
には４つの形材１０６、１０８、１１０、１１２をつく
るための溝が付けられ、凹部１１４、１１６、１１８、
１２０、１２２及び１２４によって分割される。これら
の凹部は、内部にギャップのある開口が形成されている
ローラ１２６及び１２８にバー１００を保持することに
よってできる。チャネル１１４〜１２４が形成されてい
ても、形材１０６、１０８、１１０、１１２の間で出口
速度に有意な差は生じないので、溝付きバー１００は１
２番ミルスタンドから一直線に出てくる。このため、溝
付きビレット１００がミルスタンド１２から出てくる時
に隣接する形材を湾曲させ分割するような傾向は事実上
存在しない。

【００３６】溝付きビレット１００は、１２番ミルスタ
ンドから１３番ミルスタンドへ移動して、１３番ミルス
タンドで、延伸した長円形断面を有する複数の形材１３
０、１３２、１３４及び１３６ができる。この形材は各
々、非常に狭いウェブ１３８、１４０及び１４２によっ
て隣接する形材に連結されている。この形材１３０〜１
３６の形状は、ローラ１４４及び１４６によって形成さ
れる。このローラは対向して突出しているリングを有し
ており、このリングが共働して４つの連結したままの形
材１３０〜１３６ができる。

【００３７】形材１３０〜１３６の製造は、いろいろな
理由で非常に重要である。ホットスチール製品の特別な
流れは、最小の圧延エネルギーで４つの形材１３０〜１
３６を製造する。各形材における金属の流れは、どの部
分でも（すなわち、長円形状の形材の端部から中央部ま
で）ほぼ同じように多く、また同時に圧延方向において
もほぼ同じである。この流れは、形材１３０〜１３６の
出口速度にも大差を生じさせないので、ビレット１００
の連結した形材が早まって分割されることがない。完全
な溝付きビレット１００の湾曲は最小化され、このた
め、このローリング段階においては実際に出口ガイドを
必要としない。

【００３８】仕切られてはいるが連結されたままのビレ
ット１００は、１３番ミルスタンドから１４番ミルスタ
ンドへ移動する。１４番ミルスタンドでは、一般的に４
つのロール入口ガイドを使用して溝付きビレット１００
を１４番ミルスタンドへと案内する。１４番ミルスタン
ドにおいて、「鋸刃」形状の外形を有する一対のローラ
１４８と１５０が、ほぼ分割されている形材１３０、１
３２、１３４及び１３６に係合する。ローラ１４８と１
５０には、一連の傾斜歯１５２、１５４、１５６、１５
８と１６０、１６２、１６４、１６６がそれぞれ設けら
れている。これらの各歯には、隣接する傾斜面１６８、
１７０、１７２、１７４と、１７６、１７８、１８０、
１８２とが一体的に設けられている。ロール１４８、１
５０はオフセットしているので、傾斜表面１６８と１７
６が共働して係合し、形材１３０を反時計回りにねじ
る。同時に、ロール１４８と１５０の面１７０及び１７
８もそれぞれ係合して、形材１３２がその間を通過する
間に反時計回りに形材１３２をねじる。ここで形材１３
０と１３２は分割され、形材１３４と１３６も同様に分
割される。

【００３９】ローラ１４８及び１５０は２つの「鋸刃形
状」面が係合するように位置しており、その間に平行四
辺形状の凹部１８４、１８６、１８８及び１９０を形成
している。

【００４０】凹部１８４は、傾斜側面１６８、１７６
と、直立側面１５４、１５５とで形成されている。

【００４１】ローラ１４８及び１５０の鋸刃状プロファ
イルは、実際は、各ローラ上のフルストロ円錐形状（fr
ustro-conical configuration）の、研磨工程に必須の
突出リングである。これらのローラは、フルストロ円錐
リングを分離するシリンダ面を有する。これらの形状
は、実際に製造するのは困難ではない。

【００４２】ロール１４８と１５０の間に平行四辺形状
の凹部を形成するのは、ロールの位置であり、この凹部
は、形材１３０、１３２、１３４及び１３６を効率よく
分割する。例えば、凹部１８４形材を形成するロール１
４８と１５０の２つの傾斜面１６８と１７０は、１４番
ミルスタンドを通過する間に、形材１３０と１３２を漸
次分割し、１４番ミルスタンドから出ていくときに、わ
ずかにねじれた形材１３０ができる。

【００４３】長円形状の各形材１３０〜１３６は、ガイ
ドのない１４番ミルスタンドを出るときに、直角にねじ
れる。形材１３０〜１３６は、ローラ１９２と１９４を
有する１５番ミルスタンドに送られる。ローラ１９２と
１９４は、４つの円形のオープニング１９６、１９８、
２００及び２０２を具えている。ここで形材１３０〜１
３６は円形断面を得る。

【００４４】スリッティング工程は、各分割された形材
について正確かつ緻密であり、各形材は、スリッティン
グ工程間に各形材によって実質的に変形されることなく
切断される。これによって、各形材は同じようにねじれ
て同じ出口速度ででてくることになり、ループコントロ
ールおよびワークピースの湾曲に伴う問題は回避され
る。

【００４５】ストランドの分割は、早まったストランド
分割あるいは材料の逆流が生じることなく達成される。

【００４６】本発明による工程は、「ねじる」又は「ま
っすぐにする」ためのガイドを必要としない。使用され
ているガイドのほとんどは、マルチローラエントリガイ
ド型のものである。

【００４７】本発明は、スチール製品の様々な分割スト
ランドの製造に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、従来技術を使用して、ブルーム又は
ビレットをスリッティングして円形断面を有する形材を
スリッティングするスチールミル装置を示す図である。

【図２】 図２は、元のビレットから製造された平スラ
ブから円形断面を有する複数の形材を製造する本発明の
ローリング工程を示す図である。

【符号の説明】

１０ スチールビレット １２ ねじり運搬ガイド １４ 方向 １６ ローラ入口ガイド １８ １３番ミルスタンド ２０ ドッグ−ボーン型部材 ２２ 定位運搬ガイド ２４ ローラ入口ガイド ２６ １４番ミルスタンド ２８ ピーナッツ部材 ３０ スリッタガイド ３２，３４ 円形の形材 ３６ 定位入口ガイド ３８ 長円形断面の部材 ４０ １５番ミルスタンド ４２ ねじり運搬ガイド ４４ ローラ入口ガイド ４６ １６番ミルスタンド １００ バー １０２，１０４ ローラ １０６，１０８，１１０，１１２ 形材 １１４，１１６，１１８，１２０，１２２，１２４
凹部 １２６，１２８ ローラ １３０，１３２，１３４，１３６ 形材 １３８，１４０，１４２ ウェブ １４４，１４６ ローラ １４８，１５０ ロール １５２，１５４，１５５，１５６，１５８，１６０，１
６２，１６４，１６６直立側面 １５２，１５４，１５６，１５８，１６０，１６２，１
６４，１６６ 傾斜歯 １６８，１７０，１７２，１７４，１７６，１７８，１
８０，１８２ 傾斜面 １８４，１８６，１８８，１９０ 凹部 １９２，１９４ ローラ １９６，１９８，２００，２０２ オープニング

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隣接する形材が狭いウェブで連結されて
   いる予め溝を付けたホットスチールバー間に形成される
   複数のスチール形材を同時に分割する方法において：前
   記溝付きバーをミルスタンドの一対の共働ローラ間を通
   過させる工程を具え、前記ローラが形材が当該ローラ間
   を通過する時に各形材にわずかにねじれを生じる所定の
   形状を有し、各形材が同じ角度方向にねじれて各狭いウ
   ェブが破断して、複数の分割された形材を製造すること
   を特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記溝
   付き形材が延伸長円形状の断面を有することを特徴とす
   る方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の方法において、前記ロ
   ーラが、前記ローラの間にギャップを形成する傾斜した
   鋸刃形状のプロファイルを具えており、前記ギャップが
   傾斜のある平行四辺形の形状を有する前記鋸刃形状プロ
   ファイルによって形成される一連の凹部を有しており、
   前記鋸刃形状プロファイルの歯が、前記溝付きバーの溝
   の間隔に等しいインターバルをおいて配設されているこ
   とを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の方法において、前記ね
   じられた分割形材が、順次ミルを通過して、前記延伸長
   円形材から円形の断面形状をつくることを特徴とする方
   法。
5. 【請求項５】 スリッティングによってホットスチール
   バーを複数の分割ストランドに分割するミルスタンドを
   複数具えるスチール圧延ミルにおいて：前記バーを形材
   に分割するために前記バーの上側面と下側面に対向溝を
   つける一対の対向ローラを具える第１のミルスタンド
   と、 前記溝を深くして、前記形材を断面延伸長円形状の形材
   にする、ギャッププロファイルを有する一対の対向ロー
   ラを具える第２のミルスタンドと、 複数の傾斜した平行四辺形のギャッププロファイルを有
   する一対の対向ローラを具える第３のミルスタンドと、
   を具え；前記ギャッププロファイルにより、前記バーの
   前記形材が同じ回転方向にねじれ、各形材を深められた
   各溝で分割されることを特徴とするスチール圧延ミル。
6. 【請求項６】 ホットスチールバーを複数の並行な形材
   に分割する方法において：所定の温度と寸法のホットス
   チールバーを第１のミルスタンドに供給して、前記バー
   の上側面と下側面に複数の並行する対向溝を形成し；第
   ２のミルスタンドに供給して、前記バーの前記溝を深め
   ると同時に前記形材を延伸した長円形状に形成し；所定
   のプロファイルを有する一対のローラを具える第３のミ
   ルスタンドに供給して、前記バーがこのローラ間を通過
   する時に前記バーの各形材を若干の角度でねじり、各形
   材が同じ角度方向にねじれて前記延伸した長円形形材を
   分割し；第４のミルスタンドに供給して、前記複数の延
   伸した長円形材を所望の形状に形成する；ことを特徴と
   する方法。
7. 【請求項７】 所定の形状を有するスチールバーをスリ
   ッティングするミルスタンドにおいて、細長いシリンダ
   形状の所定の表面形状を有する一対の対向ローラを具
   え、前記細長いシリンダは、前記シリンダ状表面から突
   出しており、等間隔に設けられた、一連のほぼ同じフル
   ストロ円錐リングを有しており、 前記ローラは前記ミルスタンドにローラ間にギャップを
   形成するように設けられ、当該ギャップが前記一対のロ
   ーラの一連の同一形状の平行四辺形リングを形成するも
   のであることを特徴とするミルスタンド。