JPH03118906A - 恒温圧延方法及び恒温圧延装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超合金、金属間化合物等の難加工性材料を所
定温度で圧延するための恒温圧延装置と恒温圧延方法と
に関する。

（従来の技術） ＩＮｌｏｏのような超合金や、センダスト、Ｔｉ−Ａｆ
のような金属間化合物など、室温での延性が乏しく塑性
加工が困難な材料を圧延するためには、加工が可能な高
温域に保持して圧延することが考えられる。

しかし、被圧延材のみを加熱する従来の熱間圧延では、
ロールの温度が低いため、被圧延材の温度も低下し、割
れを生じる。この対策として次のものが提案されている
。

■　第１４図及び第１５図に示す如く、加熱炉４５内に
圧延スタンド全体を設け、圧延ロール４６を含む圧延用
治具を被圧延材４７と共に加熱し、所定温度条件の雰囲
気内において圧延を行う　（特開昭６３−１９４８０５
号公報参照）。

■　圧延ロールによる被圧延材の温度低下を防止するた
め北、圧延ロールを加熱すれば良いのであるが、従来の
圧延機で圧延ロールを加熱すると、圧延ロールを支持す
るベアリングに焼付きが発生し、圧延不可能となる。そ
こで、この欠点を解消するため、第１６図に示すごとく
、圧延機を、敷金４０と、該敷金４０上を往復転動する
口−ル４１と、この圧延ロール４１を敷金４０上に押圧
する加圧装置４２と、敷金４０とロール４１を一定温度
以上に昇温する加熱装置４３とから構成する。

そして、加熱装置４３内の恒温雰囲気下で、一定温度以
上に加熱した難塑性加工金属製の被圧延材４４を、敷金
４０とロール４１との間で熱間圧延する（特公昭６２−
５３２４１号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の恒温圧延技術においては、被圧延材と圧延ロ
ール等の圧延用治具とは同温度まで加熱されていた。

そのため、圧延用治具も耐熱性材料により形成する必要
があるが、加熱温度が高いほどに耐熱性材料の選定が困
難かつ高価なものとなり、特に金属間化合物の圧延が可
能な１１００″Ｃを超える高温域で長時間連続的に使用
できるロール材料は殆どない。

また、再結晶温度以上でありさえすれば、歪速度を小さ
くすれば難加工材でも変形抵抗が低下して延性が向上す
ることから、圧延用治具の保全性を考慮し、加熱温度を
低目に設定して低歪速度で圧延することも行われるが、
それだけ生産性が低下するという問題がある。

本発明は上記問題点を解決することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明方法の特徴とするところは、加熱された被圧延材
を加熱された圧延用治具　により恒温雰囲気の下で圧延
するに際し、被圧延材の加熱温度を圧延用治具の加熱温
度よりも高くする点にある。

本発明装置の特徴とするところは、被圧延材と圧延用治
具とを加熱すると共に高温雰囲気の下に保持する手段を
備えた恒温圧延装置において、被圧延材と圧延用治具と
を個別に加熱制御可能な加熱手段を備えている点にある
。

（発明の作用及び効果） 本発明方法によれば、被圧延材と圧延ロール等の圧延用
治具とを同温度に加熱するのではなく、圧延用治具より
も被圧延材を高温とするので、圧延用治具の強度を低下
させることなく被圧延材の変形抵抗を小さくでき、圧延
用治具の材料選定が容易でコストが低減でき、かつ、高
歪速度で圧延できるので生産性の向上が図れる。

本発明装置は本発明方法を実施するのに直接使用されて
上記効果を奏するものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第４図及び第５図に示す恒温圧延装置において、■は圧
延スタンドであり、このスタンド１は、ベース２と、こ
のベース２の四隅に立設された支柱３と、この支柱３の
頂部を連結するトップ４とを備えている。

上記圧延スタンド１の、ベース２、支柱３及びトップ４
に囲まれた空間に、チャンバー５が設けられている。こ
のチャンバー５は上部チャンバー５ａと下部チャンバー
５ｂとから形成されている。下部チャンバー５ｂは上方
開口の容器状で、ベース２上に載置されると共に、四本
の支柱３に当接することで圧延方向（第４図における左
右方向）の移動が規制されている。

上部チャンバー５ａは、下部チャンバー５ｂの上部にベ
ローズ６を介して上下動自在に設けられてチャンバー５
内に閉空間を形成し、また、圧延方向に対しては支柱３
により移動が規制されている。

また、上部チャンバー５ａは、トップ４に設けられた圧
下装置７の圧下軸８により上下動される。すなわち、上
下チャンバー５ａ、５ｂをベローズ６を介して接合する
ことで、圧下軸８をチャンバー５の外部に設けることが
でき、スタンド１を断熱構造にする必要がないものとさ
れている。

そして、上部チャンバー５８の内壁に上部断熱材９ａが
下部チャンバー５ｂの内壁に下部断熱材９ｂがそれぞれ
張り付けられている。この断熱材９ａ、９ｂは５ｉＪ４
か゛ら成る。

その上部断熱材９ａの内側に超合金ｌＮ１００から成る
上部ロール支持台１０ａが固定されている。

第６図に示すように、この上部ロール支持台１０ａの下
面に断面円形のロール支持溝１１が形成され、この溝１
１にセラミックＳｉＣから成るすべり軸受１２が嵌合さ
れ、咳軸受１２に上部圧延ロール１３ａの胴部が、その
軸長方向はぼ全長にわたって回動自在に支持されている
。なお、すべり軸受１２は複数の円弧状部分に分割され
て熱膨張差による破損が防止され、セラミック、グラフ
ァイト等の非金属耐熱材とすることで、金属系圧延ロー
ルとの焼付が防止されている。

前記上部圧延ロール１３ａはモリブデン合金ＴＺＭから
成り、第７図に示す如く、その先端に形成された円錐突
部１４が、上部ロール支持台１０ａに嵌合したスラスト
受け１５に支持されている。

前記上部圧延ロール１３ａの駆動軸１６は、ロール支持
台１０ａを貫通し、かつ、下部チャンバー５ｂの壁面を
貫通して外部に突出し、駆動装置１７に連結されている
。

また、下部断熱材９ｂにもｌＮ１００製の下部ロール支
持台１０ｂが固定され、この下部ロール支持台１０ｂの
ロール支持溝１１にすべり軸受１２を介してＴＺＭ製の
下部圧延ロール１３ｂが回転自在に支持されている。こ
の下部圧延ロール１３ｂの支持構造は、上記上部圧延ロ
ール１３ａの支持構造と同じであり、また、下部圧延ロ
ール１３ｂの駆動軸（図示省略）も駆動装置１７に連結
されている。

そして、下部チャンバー５ｂと下部断熱材９ｂとには、
被圧延材２７の通過用の前後スリン）１９．２０が形成
されている。これら各スリシト１９．２０を覆うように
前後筒体２１．２２が下部チャンバーに連結され、各筒
体２１，２２はそれぞれ前後雰囲気制御装置２３．２４
に連結されている。また、チャンバー５の上下圧延ロー
ル１３ａ、　１３ｂ間に連通ずるチャンバ雰囲気制御装
置２５が設けられている。これら制御装置２３，２４．
２５は、各筒体２１，２２及びチャンバー５内を真空ま
たは不活性ガス雰囲気に保持するものである。

そして、第１図、第２図に示すように、上部ロール支持
台１０ａと下部ロール支持台１０ｂとには第１加熱装置
Ｉ８が内蔵されている。この第１加熱装置１８．は、主
に上下圧延ロール１３ａ、　１３ｂを加熱するもので、
上下圧延ロール１３ａ、１３ｂを囲むように複数の棒状
ヒータを上下ロール支持台１０ａ、　１０ｂに挿入する
ことで形成されている。

また、上下ロール支持台１０ａ、１０ｂの上下間には、
第２加熱装置５０が備えられている。この第２加熱装置
５０は偏平な角筒状ヒータであって、その内部を通過す
る被圧延材２７を加熱する。また、この第２加熱装置５
０と上下圧延ロール１３ａ、１３ｂとの間は、この間で
被圧延材２７が冷却されないように、充分に近接した閉
空間とされている。

そして、第１加熱装置１８と第２加熱装置５０とは個別
に制御され、本実施例では第１加熱装置１８は上下圧延
ロール１３ａ、１３ｂの温度が１１００°Ｃになるよう
出力調節され、第２加熱装置は１１００°Ｃ１１２００
°Ｃ１１３００°Ｃの３段階に出力調節される。

上記恒温圧延装置により、Ｔｉ−３５ｗ％八ｉ製へ厚さ
３　ｍｍの被圧延材２７を厚さ２胴まで圧延する実験を
行った。この際、上下圧延ロール１３ａ、　１３ｂの温
度は１１００’Ｃとし、第２加熱装置５０の温度は１１
００°Ｃ１１２００°Ｃ，１３００°Ｃの３段階とし、
上下圧延ロール１３ａ、　１３ｂ及び第２加熱装置５０
に埋め込んだ熱電対により設定温度となったことを確認
後に、予しめ設定した圧延速度で加工を行った。圧延ロ
ールの温度を１１００’Ｃとしたのは、圧延ロール材質
のＴＺＭの強度が１１００°Ｃを超えると低下するから
である。

圧延終了後に冷却した被圧延材及び圧延ロールを取り出
し、目視により被圧延材の割れの有無を観察し、粗さ計
により圧延ロールのへこみが１μｍ以上であるか否かを
測定した。

第３図に上記実験結果を示す。図中縦軸は第２加熱装置
５０の設定温度（”Ｃ）、横軸は圧延歪速度（１／５ｅ
ｃ）であり、被圧延材に割れがなくかつ圧延ロールのへ
こみが１μｍ未満であれば○印とし、それ以外はＸ印と
した。

上記実験結果より、第２加熱装置５ｏの温度を上げて被
圧延材の変形抵抗を低減させて高速加工を行っても、圧
延ロールの温度を一定以下にすれば圧延ロールの強度を
保持できることがわかる。

なお、被圧延材や圧延ロールの材質や加熱温度は上記実
施例に限定されず、その材質に応じて加熱温度を適宜設
定すれば良い。また、加熱手段も上記実施例に限定され
ず、要は被圧延材と圧延用治具とを個別に加熱制御可能
なものにより、被圧延材を圧延用治具より高温に加熱す
れば良い。

さらに、恒温圧延装置も上記実施例に限らず、従来例で
示した恒温圧延装置に本実施例を適用してもよいが、上
記実施例の恒温圧延装置によれば、圧延ロールの胴部を
チャンバー内部で支持しているので、圧延スタンドの内
部にチャンバーを設けて圧延スタンド自体は室温で使用
でき、従来のものより設備が小型化できる。また、従来
のように敷金とロールとの間で圧延する場合、被圧延材
の強度が高いと圧延ロールと敷金との間にすべりが生じ
て圧延不可能となるが、上記実施例のものではその虞れ
はない。さらに、圧延ロールの胴部のほぼ全域で圧延荷
重を支持しているので、両端を支持する場合のような曲
げが作用せず、圧延ロールに作用するのは圧縮応力とな
り、圧延ロールの材質として引張強度の低いものを選択
できる。

第８図乃至第１３図は、上記実施例とは異なった恒温圧
延装置に本発明を適用したものである。

上記実施例との相違は、まず、ロールを６段構造とし、
上下ワークロール１３ａ、　１３ｂを夫々２本の上部バ
ックアップロール２８ａ、２８ａと、下部バックアップ
ロール２８ｂ、２８ｂでバックアップしている。

上下バックアップロール２８ａ　、　２８ｂは、第１１
図及び第１３図のようにすべり軸受１２により、その胴
部のほぼ全長が支持されている。ワークロール１３はス
ラスト軸受１５で両端部が支持されている。

また、上下ロール支持台１０ａ、　１０ｂの間には上下
カイトレール２６が配置され、このガイドレール２６に
より被圧延材２７を圧延方向に案内する。そして、この
ガイドレール２６に棒状ヒータが内蔵されることによっ
て第２加熱装置５０が構成されている。

他は上記実施例と同様で同一符号で示す。

なお、上記各実施例では上下圧延ロール１３ａ、１３ｂ
を正逆回転させることにより、被圧延材２７を往復動さ
せて圧延することができる。また、上記各実施例では圧
延ロール１３ａ、１３ｂと被圧延材２７との間に用いる
固形潤滑剤を、各ロール１３ａ　１３ｂそれぞれとすべ
り軸受１２との間にも用いることができる。また、上記
各実施例は板状材料の圧延を例示しているが、前後に巻
取、巻戻し装置と冷却装置とを設け、コイル状材料を圧
延することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は恒温圧延装置の要部の断面図、第２図は第１図の■−
■線断面図、第３図は実験結果を示す図、第４図は恒温
圧延装置の全体断面図、第５図は同平面図、第６図はロ
ール支持台とロールの断面図、第７図は第６図の■−■
綿断面断面図８図は本発明の第２実施例に係る恒温圧延
装置の全体平面図、第９図は第６図のＩＸ−ＩＸ線断面
図、第１０図は第８図のＸ−Ｘ線断面図、第１１図はロ
ール支持台とロールの断面図、第１２図は第１１図のＸ
ＩＩ−ｘｎ線断面図、第１３図は第１１図のＸＩ［Ｉ　
−ＸＩ［［線断面図、第１４図は従来例の断面図、第１
５図は従来例の平面図、第１６図は他の従来例の平面図
である。 １３・・・圧延ロール、１８・・・第１加熱装置、２７
・・・被圧延材、５０・・・第２加熱装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱された被圧延材を加熱された圧延用治具によ
   り恒温雰囲気の下で圧延するに際し、被圧延材の加熱温
   度を圧延用治具の加熱温度よりも高くすることを特徴と
   する恒温圧延方法。
2. （２）被圧延材と圧延用治具とを加熱すると共に高温雰
   囲気の下に保持する手段を備えた恒温圧延装置において
   、被圧延材と圧延用治具とを個別に加熱制御可能な加熱
   手段を備えている恒温圧延装置。