JPH0679743B2 - 連続熱間引張矯正装置 - Google Patents

連続熱間引張矯正装置

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JPH0679743B2
JPH0679743B2 JP61314728A JP31472886A JPH0679743B2 JP H0679743 B2 JPH0679743 B2 JP H0679743B2 JP 61314728 A JP61314728 A JP 61314728A JP 31472886 A JP31472886 A JP 31472886A JP H0679743 B2 JPH0679743 B2 JP H0679743B2
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忠三 須藤
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弘詩 平島
哲也 桑山
満 増田
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はチタン合金線材などの線材の曲がりを矯正する
装置に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に通常の鋼線等を矯正するには、繰り返し曲げ矯正
の原理を応用した、いわゆるローラレベラやスピンナ矯
正機が多用されている。しかし、チタン合金線材などの
弾性限が高くかつ弾性率の低い材料を真直に矯正しよう
とする場合にはローラレベラ等を使用しても塑性変形量
が不足するため良好な矯正効果は得られない。
このため、チタン合金線材等を矯正する方法として、従
来、線材に単純に引張り伸びを与えるストレッチレベラ
が用いられている。この場合、伸ばし加工は温間または
熱間で行うが、これは延伸後に線材に残留応力が残らな
いようにするためである。
上記ストレッチレベラは第5図に示すように線材11の両
端をつかみ装置101,101に固定し、つかみ装置101,101よ
り内側に通電用電極102,102を接触させて電源100により
通電することにより、電極102,102によりはさまれた部
分Lの線材11を均一に加熱する。その後、つかみ装置10
1,101を移動させて線材11を延伸して矯正し、次いで冷
却し、つかみを外し、線材を切断して直棒を得るもので
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記従来技術には以下の欠点がある。
(1)矯正作用を受けるのは電極102,102にはさまれた
部分Lのみであり、電極102,102の外側の線材部分は矯
正を受けず製品にならないため歩留りが低い。
(2)歩留りを向上するため矯正長さを大きくすると、
自重のため線材にたるみが生じ、曲がりを生ずる。すな
わち原理的にあまり長尺の製品はできない。
(3)間欠運転となるため生産性が低い。
(4)コイル製品ができない。
これに対し、連続運転できる矯正装置も提案されている
(実開昭55-82144号)。しかし、この実開昭55-82144号
に記載の技術も次の欠点を有する。
張力を単にピンチローラでの摩擦力で与えているが、
これでは与えられる張力が小さすぎる。
冷間で矯正を行っているが、これでは残留応力が消え
ず真直性は低い。
以上の理由から、この例は非常に軟質材かつ細い線材に
のみ適用可能なものであり、本発明の意図する高弾性
限,低弾性率の線材には全く使用できないものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するための本発明装置は、弾性限が高
くかつ弾性率が低い線材を矯正する装置であって; ライン方向に間隔を置いて配設され、かつ線材が巻き付
けられる入側ドラムおよび出側ドラムと、 これらの各ドラムの円周上に少なくとも1個設けられ線
材に対して圧下力を与えて線材とドラムとの摩擦力を高
めるピンチローラと、 前記入側ドラムと出側ドラムとの間に上流側から下流側
にかけて順次設けられたラインアジャスタ、線材を加熱
する加熱装置、および線材を冷却する冷却装置とを備
え、 前記ラインアジャスタは線材の曲りを機械的に矯正して
続く加熱装置のラインセンターと一致させる手段である
ことを特徴とする連続熱間引張矯正装置。
〔作用〕
本発明では少なくとも1つのピンチロールを配置した回
転ドラムに線材を巻付け、ピンチロールで圧下しつつ回
転ドラム間に加熱装置と冷却装置を設けて、線材を延伸
して矯正する。したがって充分な張力が得られるので、
チタン合金線材等の弾性限が高く、弾性率の低い線材で
も十分な矯正が可能である。
また、矯正は上記回転ドラムへ線材を連続的に供給する
ことにより行われるから、歩留りが向上する。
さらに、この種の線材はコイル状に巻かれているため
に、第6図に示すように曲げくせ(巻きくせ)を有す
る。この線材に対して大きな張力を加えると、見掛け上
線材は真直になるが、その反作用として第7図に示すよ
うに曲げモーメントが残留することになる。この線材を
部分的に加熱すると、その部分は軟らかくなっているた
め、残留曲げモーメントによって塑性変形を生じ、第8
図のように折れたようになる。その結果、パスラインが
真直でなくなり、加熱点で線材が鋭く曲がることにな
る。この曲りくせにより、線材には新たな曲げくせがつ
き、真直性が低下するものである。
本発明者らは、このように現象を防止するために、加熱
予定点での残留曲げモーメントを除去すればよいことを
知見したものである。この残留曲げモーメントの除去手
段として、本発明に係るラインアジャスタが設けられ、
軽い曲げを与えて、線材の3次元曲りを機械的に矯正し
て、続く延伸点としての加熱装置のラインセンターと一
致させるようにしたものである。
一方、本発明では、加熱装置によって加熱後でかつ出側
ドラムに巻取前において、当該線材を冷却する。この冷
却装置は、本発明が弾性限が高くかつ弾性率が低い線材
の矯正を目的としており、大きい張力をかけることが必
要なために、出側ドラムに巻き取ることを必須としてい
るために、その出側ドラムにおける新たな曲げくせの発
生を防止して真直性を高めるために、巻取り前に線材を
冷却して材料の弾性限を高くしておくものである。
〔発明の具体的構成〕
以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。まず本発
明装置の一具体例のアウトラインを第1図により説明す
る。矯正しようとする線材11は入口ピンチローラ1を介
して、レベラ2、補助加熱誘導コイル3及びレベラ4に
よって予備矯正される。次いで入側ドラム5に線材11を
巻付けピンチローラ5′により圧下する。その後、線材
11はラインアジャスタ6によりパスラインを調整されつ
つ、主誘導加熱コイル7により加熱された後、空冷ノズ
ル8から噴出される空気により冷却され、出側ドラム9
に巻付けられる。出側ドラム9は入側ドラム5よりも回
転速度を大きくするとともに、ドラム9と線材11の間の
摩擦力と、それを補強するためのピンチローラ9′の圧
下力により線材11は延伸される。かくしてピンチローラ
10を経て矯正後の製品である線材が得られる。
次に本発明装置を構成する各部分の装置をさらに詳しく
以下に分説する。
本発明におけるドラム装置、すなわち入側ドラム5、出
側ドラム9は線材11を延伸させる張力を発生させる装置
として、回転ドラムに線材11を巻付け、ドラムと線材の
間の摩擦力を利用したものである。その際、入側ドラム
5より出側ドラム9の回転速度を若干高くすることによ
り線材を延伸させる。本ドラム装置は所期の目的を達成
するため以下の如く構成されなければならない。
(1)ドラムに巻付ける線材の巻数は多いほど張力負担
能力が高く望ましいが、反面この部分は製品にならない
ので歩留りが低下する。これの解決法として、ドラム5,
9円周上にピンチローラ5′,9′を1個または2個以上
配置し、その圧下力によってドラムと線材11の間の摩擦
力を高めた。圧下力とピンチローラ数を必要とする張力
に応じて適切に設定することにより、巻数を最小限度の
1巻きにすることができる。なお、この装置においてピ
ンチロール面には線材径に対応する溝を切り、線材にか
かる面圧を下げるのが望ましい。また摩擦力が不足する
場合はピンチロール5′,9′に駆動トルクを与え張力を
増加させる方法も有効である。
(2)一般に線材を送給するために用いられるドラムに
おいては、線材はドラム円周方向に移動すると同時にド
ラム軸方向に1回転当り線径分移動する。この軸方向移
動を円滑にするため、ドラム面には順次直径が減少する
ように軸方向にテーパを付与している。その場合、ドラ
ム周速が軸方向の位置によって異なるため、線材との間
ですべりがわずかに発生する。しかし、本発明のピンチ
ロール5′,9′付きのドラム5,9の場合は、ドラム面内
で上記すべりが発生したのでは線材の塑性伸びが不安定
となって十分な矯正効果が得られないため、テーパ角度
は0とする必要がある。したがってドラム軸方向への線
材移動が難しくなるため、この意味からも巻き数は最小
限にする。
(3)矯正作業は入側ドラム5と出側ドラム9との間で
行われるから、出側ドラム9での巻取りにおいて線材が
塑性変形を生じないようにドラム径を次式によって選定
する。
ここでD:ドラム径、d:線材、E:弾性係数、бy:巻取り
温度における線材の降伏応力、бL:加熱温度における
線材の変形抵抗である。
もしこの条件が満足されないと、矯正された線材がドラ
ムに巻付けられたとき再び曲げぐせがつき、真直度が低
下する。
次に本発明では入側ドラム5と出側ドラムの間に加熱装
置、すなわち主誘導加熱コイル7が設置される。上記ド
ラム5,9によって張力が加えられた状態でこの加熱コイ
ル7によって加熱されると線材が延伸し同時に矯正され
る。ドラム5,9が回転すると線材は次々と供給され矯正
されて出て行くので連続的な矯正作業が可能である。
加熱の方式は、短時間で加熱できるものなら特に限定し
ないが、昇温能力が高く、非接触に加熱できて線材にき
ずが発生しにくく、温度制御も容易であるという点で高
周波誘導加熱が好適である。
本発明における冷却は出側ドラム9での巻取り温度をで
きるだけ下げるのに必要である。すなわち上式からドラ
ム径を小さく設計するには巻取り温度を下げてбyを大
きくするのが有利である。ただし、急激な冷却は熱応力
を線材に発生させて真直度を低下させるので具体的には
強制空冷または自然空冷が好適である。
次に本発明で用いるラインアジャスタについて述べる。
本発明装置ではコイル状の線材を処理するのが1つの目
的である。コイル状の線材には当然曲げぐせが強くつい
ている。このため矯正ラインの全装置のパスラインセン
タを第2図に示すように、案内ロール12、12で規制する
ことにより静的一致させてあっても、実際に運転中の線
材の径路は一直線にならない。すなわち第2図に示すよ
うに、線材は曲げぐせのため主誘導加熱コイル7に対し
て曲がりながら進入し、加熱により真直になり直線状で
出て行くから、延伸点(加熱により延伸が開始する点)
では曲率が不連続になり、これが原因で良好な真直性が
得られない。したがってパスラインは静的な状態ではな
く、実際に線材が走行する状態で動的に調整する必要が
あり、このために用いるのがラインアジャスタ装置であ
る。
この装置の作用は、上記延伸点において線材の走行の方
向が一致するように、進入側において軽い曲げを線材に
与えるものである。一般に矯正前の線材の曲がりは3次
元的であり、パスラインの調整も垂直面内および水平面
内の両方で行う必要がある。
この装置の具体例として、本発明者らは第3図に示す4
ロールベンディング装置を考案した。図中、各ロールに
は線材に合わせた溝が形成されている。第3図(a),
(b)においては線材11を固定ロール14と圧下ロール13
の間に通し、圧下ロール13を図示しないロールチョック
により矢印方向に移動させて垂直面内の線材の反りを補
正する。また、同様に第3図(c),(d)においては
線材11を固定ロール15と移動ロール16の間にはさみ、上
記ロールチョックにより移動ロール16を矢印方向に移動
させて線材の水平面内の反りを補正してパスラインを調
整する。
以上の装置が本発明による矯正の骨子となるものであ
る。次に上記装置を運転するために必要な前後装置を説
明する。
(1)ペイオフ 線材コイルを乗せ、矯正装置に線材を繰出す装置で、通
常伸線機等で用いられているもので問題ない。例えば回
転台にコイルを乗せ、水平に線材を繰出す方式がある。
(2)ローラレベラ(第1図,2) ペイオフから供給される線材の極端な曲がりを多少軽減
すると同時にパスラインを安定させる。ただし矯正効果
は殆んど期待されない。
(3)入側ピンチローラ(第1図,1) ドラムでの線材のすべりを抑え、線材の送給性を安定化
するために、矯正張力に対抗して入側に駆動型ピンチロ
ーラを設置し、ドラムに対して後方張力を与えるのが望
ましい。ただしこの装置は矯正張力が低いときは省略し
ても差支えない。
(4)出側ピンチローラ(第1図,10) 出側ドラムでの線材の送給性を安定化するもので、目的
および構造は入側ピンチローラと全く同様であるが、そ
の他に次に述べる切断装置またはコイル巻取り装置から
の張力変動を遮断する目的を持っている。
(5)切断装置 最終の製品が直棒状の場合、出側ドラムから送られてき
た線材を一定の長さに切断するための装置である。具体
的には計尺装置と、計尺データに基づいて線材を切断す
る装置とから成る。線材の送給を妨害しないために、切
断装置は線材の移動速度に同調しながら切るいわゆるフ
ライングカッタが望ましい。
(6)コイル巻取り装置 最終の製品がコイル状の場合、上記切断装置に代えてコ
イル巻取り装置を設置する。巻取りの直径は曲げによっ
て塑性変形を生じないように十分大きくなければならな
いことは当然である。
(7)予備矯正装置 矯正作業の基本的な効果は以上の装置群により十分得ら
れるが、素材である線材コイルの曲がりはかなり大きい
ため1回の矯正作業で得られる真直度には自づから限界
がある。そこで特に高い真直度が必要な場合は第4図に
示すような予備矯正装置を使用する。
同図中、入側ドラム5とローラレベラ2との間の点線で
囲んだ部分が予備矯正装置17であり、加熱コイル3と補
助ローラレベラ2′とからなる。この作用は加熱により
材料を軟化させ補助ローラレベラ2′により高温でロー
ラ矯正を行うものである。入口側のローラレベラ2の引
抜力がライン張力として作用するため矯正に幾分効果が
ある。さらに線材コイル11に潤滑剤や汚れが付着してい
る場合は、それらは加熱によって消失し、線材表面が酸
化することによってドラムとの摩擦力が高まり送給性が
高まる。なお、加熱は短時間に行えるように誘導加熱が
望ましい。補助ローラレベラはローラを5〜10個程度直
線上に配置し、繰返し曲げをかける方式が簡便でよい
が、温度低下を防止するため、ローラにセラミックコー
ティング等の断熱コーティングを施すと効果的である。
〔実施例〕
以下に実施例を説明する。
(実施例1) 下記(1)〜(3)の条件で連続的に矯正を行った。
(1)装置仕様 ドラム径=1600mmφ,ドラムピンチローラ=個数4,圧下
力800kg, 加熱=400kHz誘導加熱, 冷却=自然放冷 ラインアジャスタ=ロール数4,ロール径50φ 入側レベラ=水平5ロール,垂直5ロール,ロール径80
φ 入側ピンチローラ=圧下力800kg 出側ピンチローラ=圧下力1200kg ラインアジャスタ〜延伸開始点距離=40mm (2)運転条件 出側ドラム/入側ドラム速度=1.02 入側ドラム速度=1m/分 加熱温度=700℃ 出側ドラム巻取温度=180℃ (3)材料 Ti6Al4V合金線材(伸線材)6.4mmφ,コイル径1200φ 矯正後の線材の真直度を測定した結果、300mm長さあた
り0.09〜0.24mmの真直度が得られ良好であった。
(実施例2) 実施例1の条件に加えて、予備矯正装置を設置した。運
転条件等は実施例1と同じである。
(1)加熱装置=400kHz誘導加熱,温度520℃ (2)補助ローラレベラ=水平5ロール,垂直5ロール
型,ローラ径35mmφ,アルミナセラミックコーティング 上記の条件で矯正した結果、予備矯正後300mm長さあた
りの真直度8mm、さらに本矯正後0.03〜0.05mmの真直度
を得た。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明においては線材を2つのドラムに巻
付けそのドラム間に加熱装置を設けることにより連続的
に矯正するものであるから、生産性が高く、歩留向上を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の連続矯正装置の概念図、第2図は線材
走行時のパスラインを表す図、第3図は4ロールベンダ
によるライン調整を表わす図((a),(b)は夫々、
下反り、上反りコイルの補正、(c),(d)は夫々左
反り、右反りコイルの補正を表わす図)、第4図は予備
矯正装置の図、第5図は従来の矯正装置(通電加熱方
式)を表す図、第6図〜第8図は曲げくせおよび残留曲
げモーメントの説明図である。 1……入口ピンチローラ、2……ローラレベラ、2′…
…補助ローラレベラ、3……加熱コイル、4……ローラ
レベラ、5……入側ドラム、5′……ピンチローラ、6
……ラインアジャスタ、7……主誘導加熱コイル、8…
…空冷ノズル、9……出側ドラム、9′……ピンチロー
ラ、10……出口ピンチローラ、11……線材、12……案内
ロール、13……圧下ロール、14,15……固定ロール、16
……移動ロール、17……予備矯正装置、100……電源、1
01……つかみ装置、102……通電用電極、L……通電用
電極間にはさまれた線材部分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑山 哲也 大阪府大阪市東区北浜5丁目15番地 住友 金属工業株式会社内 (72)発明者 増田 満 大阪府大阪市東区北浜5丁目15番地 住友 金属工業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭60−103575(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】弾性限が高くかつ弾性率が低い線材を矯正
    する装置であって; ライン方向に間隔を置いて配設され、かつ線材が巻き付
    けられる入側ドラムおよび出側ドラムと、 これらの各ドラムの円周上に少なくとも1個設けられ線
    材に対して圧下力を与えて線材とドラムとの摩擦力を高
    めるピンチローラと、 前記入側ドラムと出側ドラムとの間に上流側から下流側
    にかけて順次設けられたラインアジャスタ、線材を加熱
    する加熱装置、および線材を冷却する冷却装置とを備
    え、 前記ラインアジャスタは線材の曲りを機械的に矯正して
    続く加熱装置のラインセンターと一致させる手段である
    ことを特徴とする連続熱間引張矯正装置。
  2. 【請求項2】入側ドラムより上流側にコイル供給装置、
    出側ドラムより下流側に製品切断装置またはコイル巻取
    り装置を配置してなる上記第1項記載の装置。
  3. 【請求項3】入側ドラムの上流側に加熱装置およびレベ
    ラ装置を備えた予備矯正を備えたことを特徴とする上記
    第1項記載の装置。
JP61314728A 1986-12-24 1986-12-24 連続熱間引張矯正装置 Expired - Lifetime JPH0679743B2 (ja)

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