JP2003205302A

JP2003205302A - 棒鋼・線材の熱間圧延方法

Info

Publication number: JP2003205302A
Application number: JP2002004903A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kushida; 仁串田; Masao Toyama; 雅雄外山; Fujio Koizumi; 富士雄小泉; Katsuhiko Ozaki; 勝彦尾崎; Mikako Takeda; 実佳子武田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-07-22
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: JP3872346B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スケール押し込み疵、しわ疵はもとより被圧
延材の表面に発生する表面疵を低減し得る棒鋼・線材の
熱間圧延方法を提供する。【解決手段】ビレットを、少なくとも仕上列では孔型
ロール列を有する圧延設備を用いて棒鋼・線材に熱間圧
延する方法において、加熱後の角ビレットをその４頂角
を４方向から圧下して略八角形状又は略円形状に成形し
た後に、孔型ロール列で圧延する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、棒鋼・線材の熱間
圧延方法に関し、詳細には、ビレットを、少なくとも仕
上列では孔型ロール列を有する圧延設備を用いて棒鋼・
線材に熱間圧延する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】棒鋼、
線材の熱間圧延製品は、通常、加熱炉で加熱されたビレ
ットを粗列から仕上列までの孔型ロール列を有する圧延
設備により圧延して製造されている。このようにして製
造された棒鋼、線材の熱間圧延製品では、表面疵が大き
な問題となる。表面疵の要因としては、加熱炉で生成し
た１次スケール、及び圧延中に生じる２次スケールを圧
延中に押し込むことによって発生するスケール押し込み
疵と、圧延中の圧延ロールによって生じる、被圧延材断
面内の周方向圧縮ひずみによるしわ疵がある。

【０００３】前者のスケール押し込み疵を改善する手段
として、例えば特開昭５８−１１０１１７号公報には、
鋼材が上下ロールにより変形される際に、これら上下ロ
ール間において両側から鋼材に対し、高圧水もしくは圧
縮空気またはこれら双方を吹き付けスケールを除去する
鋼材のデスケーリング方法が提案されている。

【０００４】この鋼材のデスケーリング方法は、その実
施例からすると、それまでの圧延機入側のデスケーラー
に加えて上記の構成を採用することで、圧延機入側のデ
スケーラーと上下ロール間の両側に配設されたデスケー
ラーの吹付け圧を同様の低い圧にして鋼材表面のスケー
ルを容易に除去できるというものである。しかし、この
方法はスケール除去のみであり後述する変形によって発
生するしわ疵への効果は期待できない。また、このよう
に高圧水等を用いてスケールを除去する方法では、スケ
ール除去効果は期待できても、細かいスケールや高圧
水、圧縮空気などが飛散し作業環境が悪い。また、これ
を改善するための吸引装置などが必要となる。

【０００５】一方、特開平４−３５６３０２号公報に
は、素材断面を平ロール（フラット）によって減面圧延
した後、孔型ロールによって成型圧延する条鋼圧延方法
において、平ロール圧延の最終パスで減面率１０％以上
の圧下を行いながら、被圧延材の４つのコーナーに５度
〜４０度の鈍角面を形成する条鋼圧延方法が提案されて
いる。そして、この条鋼圧延方法によれば、フラットパ
スで圧延した後に、減面率１０％以上で、被圧延材の４
つのコーナーに５度〜４０度の鈍角面を形成する圧延
（ボックスパス）を入れているので、引き続く孔型ロー
ル圧延で被圧延材の回転が防止され、且つこの孔型ロー
ル圧延での折込み疵の発生が防止できるというものであ
る。

【０００６】そこで、本発明者等は、上記提案の条鋼圧
延方法で採用している、被圧延材のコーナー部が鋭角に
なることを解消するボックスパスに注目し、このボック
スパスを採用することで、しわ疵の防止も図れるのでは
ないかと考え調査、検討を行った。しかし、被圧延材の
コーナー部に９５〜１３０度の鈍角面を有するように形
成しても全体としては４角形状であるため、その後、前
記４角形状から角→オーバルパスを行っても、しわ疵の
発生原因である断面内の局部的な圧縮ひずみを低減し得
ることが期待できないことが判明した。また、粗列にフ
ラットパスを用いると、被圧延材とロールが面で接触す
る割合が大きくなるため、圧延中のスケール剥離性が悪
くなり、スケール押し込み疵が発生しやすくなる。

【０００７】本発明は、上述の如き事情を改善するため
になしたものであって、その目的は、スケール押し込み
疵、しわ疵はもとより被圧延材の表面に発生する表面疵
を低減し得る棒鋼・線材の熱間圧延方法を提供するもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る棒鋼・線材の熱間圧延方法は、ビ
レットを、粗列から仕上列までの孔型ロール列を有する
圧延設備を用いて棒鋼・線材に熱間圧延する方法におい
て、加熱後の角ビレットをその４頂角を４方向から圧下
して略八角形状又は略円形状に成形した後に、孔型ロー
ル列で圧延するものである。

【０００９】上記棒鋼・線材の熱間圧延方法では、加熱
後の角ビレットをその４頂角を４方向から圧下して略八
角形状又は略円形状に成形するので、スケールが十分に
除去できる。また、その後に孔型ロール列で圧延するの
で、スケール押し込み疵などの表面疵の少ない圧延が行
え、表面疵の少ない棒鋼・線材を製造することができ
る。

【００１０】請求項２に係る棒鋼・線材の熱間圧延方法
は、上記請求項１の発明において、粗列から仕上列まで
の孔型ロール列を、オーバル孔型と丸孔型とを備える孔
型ロール列とするものである。このように好ましい孔型
ロール列としてオーバル孔型と丸孔型とを備える孔型ロ
ール列を採用するのは、既に加熱後の角ビレットはその
４頂角を４方向から圧下して略八角形状又は略円形状に
成形されており、次のような高級鋼の場合に採用されて
いる丸→オーバルパス圧延と同様の作用効果が、上記請
求項１の発明の作用効果に加えて期待されるためであ
る。

【００１１】すなわち、従来より高級鋼の場合には中間
列以降で一般的に丸→オーバル→丸パスを繰り返す丸→
オーバルパス圧延が採用されている。その理由は、図１
に示すように、角→オーバルパス圧延では丸→オーバル
パス圧延と異なり、被圧延材（角）の頂角からロールに
接触していくため、自由面でしわ疵の原因となる大きな
周方向圧縮ひずみが働き、かつ圧下部のスケールも剥離
できないため、スケール押し込み疵も生成しやすい。こ
れに対して、丸→オーバルパス圧延は大きな周方向圧縮
ひずみも作用せず、かつ表面が均一に変形されるパスで
あり、粗列までに生成した表面疵を浅くしていく効果が
あるとされているためである。

【００１２】請求項３に係る棒鋼・線材の熱間圧延方法
は、上記請求項１又は２の発明において、加熱後の角ビ
レットを、最長径Ｄと最短径ｄの比（Ｄ／ｄ）が１〜
１．２の範囲内の略八角形状又は略円形状に成形するも
のである。このような形状にすることで、上記請求項１
又は２のスケール押し込み疵やしわ疵を軽減する作用効
果をより効果的に得ることができる。

【００１３】また、請求項４に係る棒鋼・線材の熱間圧
延方法は、ビレットを、粗列から仕上列までの圧延設備
を用いて棒鋼・線材に熱間圧延する方法において、加熱
後のビレットを角断面形状に圧延し、その角断面形状の
中間材を引き続いてその４頂角を４方向から圧下して略
八角形状又は略円形状に成形し、その後、オーバル孔型
と丸孔型とを備える中間及び仕上列の孔型ロール列で圧
延するものである。なお、この方法における角断面形状
までの圧延は、粗列又は中間列の途中まででもよく特に
限定するものではないが、粗列から仕上列までの圧延設
備を孔型ロール列を有する圧延設備とし、角断面形状ま
での圧延を、角孔型ロールを備える粗列で圧延すること
がスケール剥離の面から好ましい。

【００１４】従来、棒鋼・線材の熱間圧延では、ビレッ
トは角ビレットが一般的である。従って、粗列圧延では
角ビレットを出発材として、菱→角→菱パスを繰り返す
菱角パス圧延、ボックスパスを繰り返すボックスパス圧
延、あるいはフラットパスを繰り返すフラットパス圧延
を行い、断面角形状の中間材に成形するとともに、引き
続いてその中間材を中間列以降でオーバル→丸→オーバ
ルパスを繰り返す丸→オーバル圧延を行って、棒鋼・線
材の熱間圧延が行われている。

【００１５】このように線材・棒鋼の圧延では被圧延材
の断面形状を様々な形に成形しながら圧延していくた
め、パススケジュールによっては、断面内の一部分で、
周方向の圧縮ひずみが大きい部位ができ、この部分がし
わ疵となる。本発明者等の実験によると、しわ疵は粗列
から発生しており、粗列出側での角形状のコーナー近傍
が最も疵発生頻度が高く、更に粗列出側の角→オーバル
パスで表面圧縮ひずみが最大となり、粗列で発生した表
面疵を更に深くすることが明らかとなった。これ以降
の、中間列以降の丸→オーバル→丸パスでは表面はほぼ
均一に変形し、粗列から中間列１スタンド目のオーバル
パスで発生、助長された表面疵を浅くしていく。

【００１６】上記粗列のパス圧延においては、ボックス
パス圧延とフラットパス圧延は、被圧延材とロールが面
で接触するためスケール剥離性が悪く、圧延中にスケー
ルを押し込むことでしわ疵を発生させやすいパスであ
る。これに対して、菱角パス圧延は、被圧延材とロール
が凸型に接触し、スケール剥離性が比較的良好であるた
め高級鋼の圧延に使われる。このようにスケール剥離
性、圧延安定性の最も良い粗列のパスは、菱角パス圧延
であり、このパススケジュールを更に改善するのは困難
である。そこで、本発明者等は、最も表面圧縮ひずみが
大きくなるために表面疵を発生させやすく、かつ粗列の
疵を増加させるパスである、粗列出側の角→オーバルパ
ス圧延を改善することに取り組み、上記請求項４に記載
の発明を完成させたものである。

【００１７】従って、請求項４の棒鋼・線材の熱間圧延
方法では、加熱後のビレットを角断面形状に圧延し、そ
の角断面形状の中間材を引き続いてその４頂角を４方向
から圧下して略八角形状又は略円形状に成形し、その
後、オーバル孔型と丸孔型とを備える中間及び仕上列の
孔型ロール列で圧延するので、スケール押し込み疵、し
わ疵などの表面疵の少ない圧延が行え、表面疵の少ない
棒鋼・線材を製造することができる。なお、この方法
は、角→オーバルパス圧延でのしわ疵を改善するもので
あり、角断面形状になるまでの圧延ロールの孔形は特に
問わない（フラットパスでもよい）が、スケール押し込
み疵を効果的に改善するためにはスケール剥離が期待で
きる、角孔形ロールによる菱角パス圧延とすることが好
ましい。

【００１８】請求項５に係る棒鋼・線材の熱間圧延方法
は、上記請求項４の発明において、粗列で角断面形状に
圧延した後の中間材を、最長径Ｄと最短径ｄの比（Ｄ／
ｄ）が１〜１．２の範囲内の略八角形状又は略円形状に
成形するものである。このような形状にすることで、上
記請求項４のスケール押し込み疵やしわ疵を軽減する作
用効果をより効果的に得ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図２乃至４は、本発明に係る角ビレ
ット又は角断面形状の中間材の４頂角を４方向から圧下
して略八角形状又は略円形状に成形する圧下ロールの孔
型を示す模式図である。

【００２０】図２に示す圧下ロール１は、ロール軸方向
断面形状が鼓形でロール面２，３が中央部で９０度を成
すように形成されている。この圧下ロール１の対を対向
して設け、２方向から加圧することで、角断面形状の被
圧延材４を４方向から圧下することができる。この圧下
により、被圧延材４は断面形状が図２ｂに示すように略
八角形状又は略円形状に成形される。なお、図２ｂにお
ける断面の最長径Ｄと最短径ｄの比（Ｄ／ｄ）は約１．
１である。

【００２１】上記成形を、加熱後の角ビレットに対して
行った場合には、その成形でスケールが十分に除去で
き、またその後に孔型ロール列で圧延することで、スケ
ール押し込み疵などの表面疵の少ない圧延が行え、表面
疵の少ない棒鋼・線材を製造することができる。また、
上記成形を、加熱後のビレットを角孔型ロールを備える
粗列で角断面形状に圧延した後の中間材に対して行った
場合には、その後にオーバル孔型と丸孔型とを備える中
間及び仕上列の孔型ロール列で圧延することで、スケー
ル押し込み疵、しわ疵などの表面疵の少ない圧延が行
え、表面疵の少ない棒鋼・線材を製造することができ
る。

【００２２】図３に示す圧下ロール５は、ロール面６が
平坦なフラットロールである。この圧下ロール５の対を
対向して２組設け、４方向から加圧することで、角断面
形状の被圧延材４を４方向から圧下することができる。
この圧下により、被圧延材４は断面形状が図３ｂに示す
ように略八角形状又は略円形状に成形される。なお、図
３ｂにおける断面の最長径Ｄと最短径ｄの比（Ｄ／ｄ）
は約１．１である。

【００２３】図４に示す圧下ロール７は、ロール面８が
丸み（円弧）を有する鼓形ロールである。この圧下ロー
ル７の対を対向して２組設け、４方向から加圧すること
で、角断面形状の被圧延材４を４方向から圧下すること
ができる。この圧下により、被圧延材４は断面形状が図
４ｂに示すように略八角形状又は略円形状に成形され
る。なお、図４ｂにおける断面の最長径Ｄと最短径ｄの
比（Ｄ／ｄ）は約１．０である。

【００２４】上記図３、図４に示す圧下ロール５、７に
よる成形であっても、図２に示す圧下ロール１による成
形の場合と同様の作用効果を享受することができる。す
なわち、上記成形を、加熱後の角ビレットに対して行っ
た場合には、その成形でスケールが十分に除去でき、ま
たその後に孔型ロール列で圧延することで、スケール押
し込み疵などの表面疵の少ない圧延が行え、表面疵の少
ない棒鋼・線材を製造することができる。また、上記成
形を、加熱後のビレットを角断面形状に圧延した後の中
間材に対して行った場合には、その後にオーバル孔型と
丸孔型とを備える中間及び仕上列の孔型ロール列で圧延
することで、スケール押し込み疵、しわ疵などの表面疵
の少ない圧延が行え、表面疵の少ない棒鋼・線材を製造
することができる。

【００２５】

【実施例】［実施例１］この例は、請求項１の発明に係
る場合の例である。１５０角ビレット（ＳＣＭ４３５）を常法通りに加熱
し、加熱後のビレットを、上述の図２乃至４に示す形状
の圧下ロールにより略八角形状又は略円形状に成形した
後に表１に示す圧延条件でφ１２．０ｍｍの丸棒材に圧
延した。また、比較のため１５０角ビレット（ＳＣＭ４
３５）を常法通りに加熱した後、常法通りの圧延条件
（表１のＮｏ．１）でφ１２．０ｍｍの丸棒材に圧延し
た。なお、表１のＮｏ．２は図２、Ｎｏ．３は図３、Ｎ
ｏ．４は図４の圧下ロールでの成形に対応する。また、
本例での加熱時のビレット抽出温度は１０００℃、最終
圧延速度は３０ｍ／秒である。

【００２６】

【表１】

【００２７】上記圧延で得た丸棒材（φ１２．０ｍｍ）
の表面疵を光学顕微鏡（倍率：４００倍）を用いて調査
した。その調査結果による最大表面疵深さの分布を図５
に示す。なお、図５のａは表１のＮｏ．１（比較例）、
ｂはＮｏ．２（本発明例）、ｃはＮｏ．３（本発明
例）、ｄはＮｏ．４（本発明例）にそれぞれ対応する。

【００２８】図５から明らかなように、本発明例ではい
ずれも、比較例では発生しているこれまで有害な表面疵
とされている３０μｍ以上の深さの表面疵が無くなり、
最大でも１０μｍ程度である。なお、本発明例における
残るものは疵深さが５μｍ未満のものであって、図５ｂ
及びｃでは７３％、ｄでは７５％がその５μｍ未満のも
ので、良好な結果であった。

【００２９】［実施例２］この例は、請求項４の発明に
係る場合の例である。１５０角ビレット（ＳＣＭ４３５）を常法通りに加熱
し、加熱後のビレットを粗列において表２に示す圧延条
件で菱角パス圧延を行い５０ｍｍの断面角形状の中間材
に圧延するとともに、引き続いてその中間材を、上述の
図２乃至４に示す形状の圧下ロールにより略八角形状又
は略円形状に成形した後に、表２に示す中間列以降の丸
→オーバルパス圧延を行ってφ１５．０ｍｍの丸棒材に
圧延した。また、比較のため１５０角ビレット（ＳＣＭ
４３５）を常法通りに加熱した後、常法通りの圧延条件
（表２のＮｏ．１）でφ１５．０ｍｍの丸棒材に圧延し
た。なお、表２のＮｏ．２は図２、Ｎｏ．３は図３、Ｎ
ｏ．４は図４の圧下ロールでの成形に対応する。また、
本例での加熱時のビレット抽出温度は１０００℃、最終
圧延速度は３０ｍ／秒である。

【００３０】

【表２】

【００３１】上記圧延で得た丸棒材（φ１５．０ｍｍ）
の表面疵を光学顕微鏡（倍率：４００倍）を用いて調査
した。その調査結果による最大表面疵深さの分布を図６
に示す。なお、図６のａは表２のＮｏ．１（比較例）、
ｂはＮｏ．２（本発明例）、ｃはＮｏ．３（本発明
例）、ｄはＮｏ．４（本発明例）にそれぞれ対応する。

【００３２】図６から明らかなように、本発明例ではい
ずれも、比較例では発生しているこれまで有害な表面疵
とされている３０μｍ以上の深さの表面疵が無くなり、
最大でも１０μｍ程度である。なお、本発明例における
残るものは疵深さが５μｍ未満のものであって、図６ｂ
及びｃでは４５％、ｄでは４９％がその５μｍ未満のも
ので、良好な結果であった。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る棒鋼
・線材の熱間圧延方法によれば、スケール押し込み疵、
しわ疵はもとより被圧延材の表面に発生する表面疵を低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】角→オーバルパス圧延と丸→オーバルパス圧延
とで、オーバルパスの際の被圧延材の断面形状が相違す
ることによる、被圧延材のロールへの接触の違いを説明
するための模式図であって、ａは角→オーバルパス圧
延、ｂは丸→オーバルパス圧延の場合である。

【図２】本発明に係る角ビレット又は角断面形状の中間
材の４頂角を４方向から圧下して略八角形状又は略円形
状に成形する圧下ロールの孔型を示す模式図であって、
ａは圧下前のロールと被圧延材、ｂは圧下中のロールと
被圧延材である。

【図３】本発明に係る角ビレット又は角断面形状の中間
材の４頂角を４方向から圧下して略八角形状又は略円形
状に成形する圧下ロールの孔型を示す模式図であって、
ａは圧下前のロールと被圧延材、ｂは圧下中のロールと
被圧延材である。

【図４】本発明に係る角ビレット又は角断面形状の中間
材の４頂角を４方向から圧下して略八角形状又は略円形
状に成形する圧下ロールの孔型を示す模式図であって、
ａは圧下前のロールと被圧延材、ｂは圧下中のロールと
被圧延材である。

【図５】本発明（請求項１）に係る棒鋼・線材の熱間圧
延方法により得られた丸棒材における最大表面疵深さの
分布を示すグラフ図であって、ａは比較例、ｂ乃至ｄは
本発明例である。

【図６】本発明（請求項４）に係る棒鋼・線材の熱間圧
延方法により得られた丸棒材における最大表面疵深さの
分布を示すグラフ図であって、ａは比較例、ｂ乃至ｄは
本発明例である。

【符号の説明】

１，５，７：圧下ロール２，３，６，８：
ロール面４：被圧延材Ｄ：最長径
ｄ：最短径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小泉富士雄兵庫県神戸市灘区灘浜東町２番地株式会社神戸製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者尾崎勝彦兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者武田実佳子兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内Ｆターム(参考） 4E002 AC12 AC14 BA01 BB01 BC01 CB03 4E016 AA04 AA05 BA01 BA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビレットを、粗列から仕上列までの孔型
ロール列を有する圧延設備を用いて棒鋼・線材に熱間圧
延する方法において、加熱後の角ビレットをその４頂角
を４方向から圧下して略八角形状又は略円形状に成形し
た後に、孔型ロール列で圧延することを特徴とする、棒
鋼・線材の熱間圧延方法。
【請求項２】粗列から仕上列までの孔型ロール列が、
オーバル孔型と丸孔型とを備える孔型ロール列である請
求項１に記載の棒鋼・線材の熱間圧延方法。
【請求項３】加熱後の角ビレットを、最長径Ｄと最短
径ｄの比（Ｄ／ｄ）が１〜１．２の範囲内の略八角形状
又は略円形状に成形してなる請求項１又は２に記載の棒
鋼・線材の熱間圧延方法。
【請求項４】ビレットを、粗列から仕上列までの圧延
設備を用いて棒鋼・線材に熱間圧延する方法において、
加熱後のビレットを角断面形状に圧延し、その角断面形
状の中間材を引き続いてその４頂角を４方向から圧下し
て略八角形状又は略円形状に成形し、その後、オーバル
孔型と丸孔型とを備える中間及び仕上列の孔型ロール列
で圧延することを特徴とする、棒鋼・線材の熱間圧延方
法。
【請求項５】粗列で角断面形状に圧延した後の中間材
を、最長径Ｄと最短径ｄの比（Ｄ／ｄ）が１〜１．２の
範囲内の略八角形状又は略円形状に成形してなる請求項
４に記載の棒鋼・線材の熱間圧延方法。