JPH0317561B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、棒鋼・線材のフラツトロール圧延
法に関するものである。 方形断面の素材から、角ないし丸形断面の棒
鋼・線材などの製品を、圧延により製造しようと
する場合、これまでは専ら孔型ロールパス圧延が
採用されて来た。すなわち第１図にそのパススケ
ジユールの代表例を示すように、方形断面の素材
ｗにダイヤ孔型ｄおよびスクエア孔型ｓによる孔
型圧延を１回または２回以上にわたつて加えた
上、成形パスについてはほぼ同様な孔型圧延によ
つて角鋼製品ｐを、またオーバル孔型ｏとラウン
ド孔型ｒとを交互に用いる孔型圧延によつて丸鋼
製品p′を得るのが通例であつた。 これに対し上記のような素材につき、断面減少
を主目的とする上流側の圧延パスをフラツトロー
ルで圧延し、製品所定の形状を与える成形パスに
ついてだけは孔型ロール圧延パスに依存するよう
にしたいわゆるフラツトロール圧延が最近提案さ
れた。 第２図にその基本的なパススケジユールを示
し、ｕで上流側パス、ｍで成形直前パスを示しこ
れらは何れもフラツトロールを用い、成形パスｆ
についてのみ、孔型ロール圧延を行う。 孔型ロールに代えてフラツトロールによる圧延
を行う場合には、当然乍らロールカリバーの旋削
加工は不要なだけでなく、ロール表面の荒れや摩
耗も少いため、ロール寿命が長くなつてロールコ
ストは低く、しかも圧延する製品の形状・寸法が
変わつても、従来のようにロール替または孔型替
をする必要がないので、圧延停止時間も短かくし
て済むなどのあまた利点がある反面、以下に示す
欠点がある。 (1) フラツトロールパスは孔型ロールパスのよう
に、幅方向への変形に対する孔型の拘束がない
ので、圧延方向への伸びが孔型ロールパスに比
べて小さい。ここに孔型ロールパスと同等な伸
びを得ようとすると圧下を大きくするを要する
ところ扁平度が過大となるために次のフラツト
ロールパスで、第３図に示すように倒れａ／Ｈ
が扁平度B₀／H₀に応じて大きくなり、圧延の
続行が不可能となること。 (2) また、フラツトロールパスでは大きな圧下を
行なうと、ロールに接触しない自由面の形状が
凸形となるが、第４図に示すように、凸形の程
度ｂ／H₀が過大になるとこれまた倒れａ／Ｈ
が大きくなる原因となり以降のフラツトロール
パスの続行を妨げること。 (3) 現有設備において、孔型ロールパスをフラツ
トロールパスに切替えようとしてもすでにのべ
た理由により同じ伸び効果が得られ難いために
パス回数が多くなつて生産性が劣化し、また連
続圧延にあつては圧延機スタンドの増設を要す
ること。 以上のような問題に関して、フラツトロールパ
スによる圧延挙動につきあまた実験を行い検討を
加えた結果によると、フラツトロールパスによる
伸び率はロール径に著しく依存し、これについて
の実験結果の一例を第５図に示した。 この場合、20mm角の素材に種々なロール径のフ
ラツトロールにより何れも８mmの圧下（圧下率40
％）を加えたときの伸び率λをロール径Ｄ（mm）
に応じてプロツトしたものである。第５図から細
径のフラツトロール程、高い伸び率λが得られて
いる。もちろん伸び率λは圧延後における材料長
さの圧延前のそれに対する比率である。 かような実際の伸び率につき、ロール圧下によ
る材料の幅拡がりなしにすべて圧延方向に伸長す
ると仮定したときの理想上の伸び率λ′に対する割
合いをもつて伸び効率ηを定義することとして、
この伸び効率が通常の孔型ロールパスと同等以上
となるロール圧延条件について実験を進め、フラ
ツトロール径Ｄ（mm）のロール〓Ｈ（mm）に対する
比Ｄ／Ｈと該ロール径Ｄとに関し、第６図に破線
αの曲線の下方に斜線を施して示した領域内を占
めるフラツトロール圧延条件の下に高い伸び効率
が得られることが知見された。この領域をβであ
らわすとほぼ次式 Ｄ／Ｈ≦100／Ｈ＋５ により示される。 この領域βは折線近似であらわすと、 Ｈ≧60mmのときＤ／Ｈ≦５、 60mm＞Ｈ≧20mmのときＤ／Ｈ≦12.5−Ｈ／８、 20mm＞Ｈ≧10mmのときは、Ｄ／Ｈ≦20−Ｈ／２、 そしてＨ＜10mmのときＤ／Ｈ≦35−2H により、より容易に計算される。 ここに比Ｄ／Ｈの値からわかるように、ロール
径Ｄは、従来用いられて来たフラツトロールがほ
ぼ360mmφ以上であつたのに比べてはるかに小径
とするを要するので、必要なロール剛性を補うた
めに、圧延反力を支持するバツクアツプロールを
併用することが実施上のぞましいが、いわゆる多
段ロール圧延機における知織に従えば容易に実施
できる。 このようにして従来の孔型ロール圧延と同等な
高い伸び効率のもとで、圧延のために加えた全エ
ネルギーのうち材料の伸び変形すなわち断面縮小
に費される有効エネルギーの比率が高く、幅拡が
り変形のための無駄なエネルギーの比率は小さい
ので、省エネルギーの観点でも有用であり、こう
して幅拡がりの有効な抑制によつて安定なフラツ
トロール圧延を遂行できるわけである。 また一般に上述フラツトロールパスでも、在来
の孔型ロールパスにおけるとほぼ同様に被圧延材
をロール隙へ正確に誘導すべく、入口ガイドが用
いられている。第７図にその一例を示すように、
被圧延材ｗを入口ガイド１の案内プレート２，
２′の間から誘導ロール３，３′で保持しつつフラ
ツトロール４，４′のロール隙に導いて圧延を行
うのである。 ここで被圧延材ｗが誘導ローラ３，３′で保持
されている第７図ａの間には被圧延材ｗに横倒れ
は発生しないが、同図ｂで示すように被圧延材ｗ
の尾端が誘導ローラ３，３′から離れるや否やそ
の保持は失われて該尾端に横倒れが発生し、第８
図のように尾端ｃが菱形断面となり易く、該圧延
材の扁平度B₀／H₀、凸形ｂ／H₀が大きい程、甚
しくなつて所定の減面加工を受け難くなる。この
ため、成形パスを経た製品の尾端、形状の一例に
ついて第９図に示すように、孔型ロール圧延にお
いてかみ出しｅが尾端ｃに発生し、この部分は不
良品として切捨てなければならなくなり、またか
ようなかみ出しｅの発生状況がさらに著しくなる
と第１０図に示すように孔型面を外れた小さな間
隙の両側ロール周面での圧延作用を生じるため、
異常に大きな圧延負荷がかかつて圧延停止となつ
たり、設備を破壊したりするおそれもあり、この
ほか横倒れが大きくなると、断面寸法が所定の寸
法より大きくなるのでロールの入口および出口の
ガイドを通過できず、圧延停止となつたり、ガイ
ドを破壊したりするうれいもある。 かようなフラツトロールパスに特有な問題点を
有利に解決すべく、フラツトロールの入口ガイド
に、圧延が完了するフラツトロールのロール隙出
口に至るまで被圧延材をサポートしてその尾端ｃ
に生じ勝ちな横倒れを少なくし、上述した高い伸
び効率のもとにおける生産性の改善が被圧延材の
尾端に発生するクロツプ切捨てに基く歩留り低下
に由来して阻害されるうれいを除くようにしたフ
ラツト圧延用入口ガイドをここに提案する。 第１１図、第１２図は上記改良を施した入口ガ
イドの基本的構成を示す説明図であり、案内プレ
ート２，２′、誘導ローラ３，３′をそなえる点で
第７図に示したところと同様であるが誘導ローラ
３，３′とフラツトロール４，４′間で被圧延材ｗ
をフラツトロールの軸方向に挟んでサポートする
ようにフラツトロールのロール隙を通して少なく
とも圧延による材料の変形が完了する該ロール隙
の出口点δに至る間にのびる嘴状保持部５，５′
をそなえるものとする。こゝに一対の誘導ローラ
３，３′を用いる場合を図示したが、圧延スピー
ドが比較的遅い粗スタンドでは、二対の誘導ロー
ラを用いて材料保持の強化を計ることがのぞまし
く、また出側にもローラつきガイドを併用するの
がより好ましい。 もとより被圧延材ｗはこのフラツトロール圧延
によつてロール軸方向に幅拡がり変形をする。す
なわち第１２図で示すように被圧延材ｗの変形は
圧延開始から終了の間に幅拡がりによつてロール
軸方向に流線的に推移するが、その形状は圧延条
件からおおまかに予測することができ、従つて嘴
状保持部５，５′の内面形状は第１２図のように
被圧延材ｗのロール軸方向の変形推移にはぼ対応
する逃げ面６，６′を有するものとし、その被圧
延材ｗとの遊隙ｋが最適になるように設定する。
すなわち、遊隙ｋが１mm以下になると被圧延材ｗ
の側面で逃げ面６，６′に接触するおそれがあり、
そのため被圧延材ｗの表面にかき疵が発生しやす
くなり、一方遊隙ｋは５mm以上にも大きくなると
保持効果が殆ど失われて事実上、横倒れの防止に
役立たなくなる。それ故に遊隙ｋは１〜５mmとす
るのが好ましい。かくして被圧延材の全長にわた
つて横倒れがなく、安定したフラツトロールパス
圧延の操業ができる。 加えて嘴状保持部５，５′は被圧延材ｗの先端
における確実なかみ込み案内にも役立つので、誘
導ローラ３，３′のみの案内に依存したときしば
しば第１３図に示すように被圧延材ｗのかみ出し
端が回転して次の圧延機に誘導できず、圧延トラ
ブルとなつていた不利を生じることもなくなる。 第１４図ａ，ｂに、上述入口ガイド１の具体的
な実施構造を、水平軸フラツトロール４，４′に
適用する場合の例について要部の断面をあらわす
平面図と側面図とを示し、第１５図で外観をあら
わし、また第１６図は分解斜視図である。図中
２，２′は、内面テーパつき二つ合わせの案内プ
レート、７，７′は案内プレート２，２′を抱持す
るとともに、そのテーパ内面の先端から被圧延材
ｗの側面に対する支持を肩代りする誘導ローラ
３，３′をそなえる一対のホルダであり、そして
８は、案内プレート２，２′とホルダ７，７′との
組立体を納めて誘導ローラ３，３′の間隙調整可
能な固定を司る箱型ガイドである。 なお図中９は、箱型ガイド８の側壁を貫通して
ホルダ７，７′をそのねじ孔９′にねじこみ固定す
るホルダの抑止用ボルト、１０は箱型ガイド８の
側壁にねじ込んでホルダ７，７′の相互間隙の設
定に供する調整用押ねじ、また１１はホルダ７，
７′にねじ込み、箱型ガイド８の反力受け１２に
よる支持により、誘導ローラ３，３′のローラ間
隙の設定を司る調整用押ねじであり、そして１
３，１４はそれぞれ箱型ガイド８の頂壁にねじ込
んで、案内ガイド２，２′およびホルダ７，７′の
固定を司る押ねじ、また１５は誘導ローラのピン
軸、１６はベアリングである。 図示例においてフラツトロール４，４′のロー
ル隙内でその出口点に至る間にのびる嘴状の保持
部５，５′は、ホルダ７，７′の端部で一体をなす
場合を示したが、別部材を溶接により、またねじ
止めなどの手段で取付けてもよい。 以上述べたところに従うフラツトロール圧延入
口ガイド１を用いて150mm□ 断面の素材に、12パ
スのフラツトロール圧延を加え、ついで６パスの
孔型ロール圧延を行つて16mmφの丸鋼に仕上げ、
一方、誘導ローラ３，３′をそなえるが、嘴状の
保持部５，５′をもたない在来の入口ガイドを用
いて同様な圧延加工を加えた各場合における被圧
延材尾端における横倒れ状況を比較したところ、
とくに嘴状保持部５，５′の逃げ面６，６′の被圧
延材に対する隙間ｋを３〜５mmにしたとき、各パ
スとも被圧延材尾端における第１７図ａに示す横
倒れ角度は、5°以内に納まり引続く孔型圧延にも
何らの支障はなかつたが、比較圧延では第１７図
ｂに示すように甚しい尾端横倒れを生じて試験数
の約1/3が、次の圧延機の入口ガイドを通過でき
ず、圧延トラブルとなりまた残り2/3については
16mmφにまで圧延はできたにしても第１８図に対
比したように尾端かみ出し長さはこの発明による
場合と比べて５倍以上も長くなり、歩留りの甚し
い低下が余儀なくされることが経験された。 次にかようなフラツトロール圧延用入口ガイド
を用いることが、歩留り改善の面でとくに肝要な
小径サイズの棒鋼・線材のフラツトロール圧延に
この発明の方法を実施した例について、説明す
る。すなわち11mmφの丸鋼を製造する仕上連続ミ
ルにこの発明の方法を適用した事例について、第
１９図に示すように６台の水平、垂直交互配置と
したタンデム圧延機を用いその上流４パスに、バ
ツクアツプロールを有する４重ロール式圧延機１
７，１８，１９，２０、そして下流２パスに２重
ロール式圧延機２１，２２を配置し、第２０図に
パススケジユールを示した圧下配分で、18mm□ の
素材から順次に圧延加工を行つた。 これに対する従来の全孔型ロール圧延の場合、
そのパススケジユールを第２１図に示すような、
オーバル−ラウンド交互圧延で18mm□ の素材から
11mmφの丸鋼製品まで６パスで圧延することはで
きるがすでにのべた不利を伴い、一方、これまで
のフラツト圧延に関する知識に従う２重ロール式
圧延機を用いてやはり上流４パスにフラツトロー
ル圧延を適用して全孔型圧延と同様に18mm□ の素
材から11mmφの丸鋼に仕上げようとすると、第２
２図に示すように各フラツトロールパスにおいて
被圧延材が過度に扁平化し、不安定な圧延とな
る。これは２重ロール式圧延機では強度上、ロー
ル径が360mmφ程度に大きいため、Ｄ／Ｈ比の値
も大きくなるためすでにのべたように伸び効率の
悪化が甚しく、換言すると各パスで無駄な幅拡が
りが大きいためである。第２２図に示したフラツ
トロールパス比較法のパススケジユールを、第２
０図に示したこの発明の方法によるそれと対比し
て、伸び効率における著差を次の表１に示した。

【表】 この発明の方法では、必要なときバツクアツプ
ロールによりロール強度を保証することで、フラ
ツトロールパスのロール径を約100mm程度にも小
さくすることの故にＤ／Ｈが比較法よりもはるか
に小さくなり、その結果、高い伸び効率、すなわ
ち幅拡がりは小さいので、第２０図のように各フ
ラツトロールパスとも、被圧延材があまり偏平に
ならず、安定した圧延ができるわけである。 なおこの例は、11mmφ丸鋼製品の製造過程のう
ち仕上連続ミルにおけるこの発明の方法の適用に
関してのべたが、最終的な製品の断面形状を整え
る成形パス以外の上流パスは、一般に断面減少を
目的とするので、かような上流パスに当る圧延段
階に、この発明が有利に適合し、また連続ミルに
は限らず、リバースミルなどの単独ミルに適用し
てもよく、また４重ロール式圧延機は多段ロール
式圧延機の代表例であつて、バツクアツプ手段の
如何は問うところでない。 以上のべたようにしてこの発明の方法は、棒
鋼・線材のフラツトロール圧延を高い伸び効率の
もとに安定に遂行するのに有用で、生産性改善へ
の寄与も著しい。 ここに上記フラツトロール圧延に使用するフラ
ツトロール圧延入口ガイドとして、とくにフラツ
トロールパスによるロール〓の出口点に至る間に
被圧延材の確実な保持を司るものとしたことによ
つて、被圧延材端部に生じ勝ちな、フラツトロー
ル圧延に特有なトラブルを有効に排除して、圧延
エネルギーの有効利用と、製品歩留りの著大な改
善に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来法による棒鋼・線材の孔
型ロール、およびフラツトロール各圧延のパスス
ケジユール図、第３図は、フラツトロール圧延に
より横倒れが生じる要因の影響を示すグラフ、第
４図は同じく自由面に凸形が生じる要因をあらわ
すグラフであり、第５図はロール径が伸び率に及
ぼす影響を示す線図、そして第６図はフラツトロ
ール圧延で、孔型ロール圧延と同等の伸び効率を
得る条件を整理して示した線図であり、第７図
ａ，ｂは従来の孔型ロール、フラツトロール圧延
に用いられた入口ガイドにおける被圧延材の誘導
のありさまを示す説明図、第８図は被圧延材の尾
端に生じる圧延不良の説明図、第９図は、この圧
延不良に基く製品欠かんの説明図、また第１０図
は孔型ロール圧延に及ぼす悪影響を示す断面図、
そして第１１図はこの発明で用いる入口ガイドの
基本構成を示す、ロール軸と直交する断面図、第
１２図は同じくロール軸と平行な断面図であり、
また第１３図は被圧延材の圧延先端で生じる捩れ
の説明図であつて第１４図ａ，ｂはこの発明で用
いる入口ガイドの具体的な実施構造を示す要部断
面の平面図と側面図、第１５図は外観斜視図、第
１６図は分解斜視図、そして第１７図ａ，ｂは被
圧延材尾端の倒れの度合を比較した断面図、第１
８図は尾端かみ出し長さの比較グラフであり、第
１９図はこの発明に従うフラツトロール圧延法を
実施する圧延機配列の一例を示す平面図、第２０
図はこの発明によるフラツトロール圧延法のパス
スケジユール図、第２１図、第２２図は従来法に
よる孔型圧延およびフラツトロール圧延における
比較パススケジユール図である。 ２，２′……案内プレート、３，３′……誘導ロ
ール、５，５′……嘴状の保持部、６，６′……逃
げ面、７，７′……ホルダ、８……箱型ガイド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 方形断面の素材を減面加工する多段パスを経
   て、角ないし丸形断面の製品所定の形状を与える
   成形パスに至る、圧延段階のうちの減面加工段階
   で、フラツトロールパスによる圧延過程を、その
   フラツトロールパスのロール〓に向けて上記素材
   を誘導する圧延入口ガイドに通して繰返す、フラ
   ツトロール圧延に際して、 フラツトロールパスのロール〓に向けて素材の
   側面誘導を司る内面テーパつき二つ合わせ案内プ
   レート、該案内プレートを抱持しかつそのテーパ
   内面の先端から該側面に対する支持を肩代わりす
   る誘導ローラをそなえさらに該ロール〓内の少な
   くとも出口端に至る間にのびる嘴状の保持部を有
   するホルダ及び案内プレートとホルダとの組立体
   を納めてそれらの保持固定可能な箱形ガイドとか
   らなる圧延入口ガイドと フラツトロールパスによる圧下率25〜40％の圧
   延条件の下で、該パスのロール〓Ｈ（mm）に応じ
   てそれに対するロール径Ｄ（mm）の比Ｄ／Ｈの値
   が、 Ｄ／Ｈ≦100／Ｈ＋５ であらわれる外径のロールと を、フラツトロールパスによる圧延過程で用いる
   ことにより、高い延び効率圧延を行うことを特徴
   とする、棒鋼・線材のフラツトロール圧延法。 ２ フラツトロールパスが、それによる圧延反力
   の支持を司るバツクアツプロールをそなえる多段
   ロール圧延機によるものである特許請求の範囲第
   １項に記載した、フラツトロール圧延法。 ３ フラツトロールパスが、そのロール〓Ｈ（mm）
   に応じて、 Ｈ≧60mmのとき、これに対するロール径Ｄ（mm）
   の比 Ｄ／Ｈ≦５、 60mm＞Ｈ≧20mmのとき同じく Ｄ／Ｈ≦12.5−Ｈ／８、 20mm＞Ｈ≧10mmのとき同じく Ｄ／Ｈ≦20−Ｈ／２、 Ｈ＜10mmのとき、同じく Ｄ／Ｈ≦35−2H の関係を満たす外径のロールを用いる特許請求の
   範囲第１項又は第２項に記載したフラツトロール
   圧延法。