JPH078397B2

JPH078397B2 - 熱間圧延用プレス金型

Info

Publication number: JPH078397B2
Application number: JP8693187A
Authority: JP
Inventors: 浩一松山; 英幸二階堂
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Priority date: 1987-04-10
Filing date: 1987-04-10
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPS63252634A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は熱間スラブを連続的に幅圧下するための熱間圧
延用プレス金型に関するものである。

（従来の技術）従来熱間圧延用プレス金型（以下単に金型という）とし
ては工具鋼等を用いた一体金型が使用される。

金型の寿命（可使用時間）を大ならしめるため金型表面
に13Crのような耐熱性材料を肉盛りし、又は第６図に示
すように２段に重ねた金型を上下にシフトした交互に使
用する方法、或は各工程毎に複数対の同一金型を設けて
交互に使用する方法が提案されている。（特開昭55-866
37号公報参照）（発明が解決しようとする問題点）幅圧下工程において金型の加熱、冷却が繰返され、これ
に伴って発生する熱応力により金型表面に熱疲労亀裂が
発生する。この亀裂が発生する迄の時間及びき裂の進行
の速度によって金型の寿命が支配される。

上述したように金型の表面に、繰返し熱応力を受けても
熱疲労き裂の発生し難い材料を肉盛りし或は複数対の金
型を交互に使用して熱応力を減少させることにより金型
の寿命を大ならしめることができる。

しかしながら、これらの従来技術では、加熱、冷却が繰
返される金型表面部分と、ほぼ一定温度に保たれた金型
背面部分との間に生ずる熱応力の発生自体は防止されて
いないので、長時間金型を使用すると金型表面に逐にき
裂（クラック）が発生するに到る。

第７図に示すように矢印の方向に間歇的に送り込まれる
スラブ１は支持台２で支持された一対の金型3,3を開閉
することによって幅圧下されるが、クラックは第８図に
示すような円で囲んだ金型３のスラブ入側の角部に集中
的に発生する傾向を有し、その長さは厚さ方向に60〜70
mmに、又開口量は１〜2mmに達し（第９図参照）、金型
が使用不可能となる。

本発明はこのような従来技術の問題点を解消し、装置を
大型化することなく金型表面における熱応力を減少させ
てクラックの発生を防止し且つその進展速度を低下させ
金型の寿命を大ならしめることを目的とするものであ
る。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、スラブ搬送方向に沿う平行面と、その入側に傾斜面
を有し、周期的に開閉する一対の金型間に熱間スラブを
送り込んで所定の幅に幅圧下する熱間圧延用プレス金型
において、最大圧下量の圧下を行ったときにスラブ側面
と接する金型の平行面と入側傾斜面との双方の表面に規
則的な間隔で加工されたスリットを形成したことを特徴
とする熱間圧延用プレス金型である。

（作用）金型表面の熱膨張、熱収縮によって生ずる熱歪をスリッ
トの開閉によって吸収することにより金型表面近傍の熱
応力を緩和し、クラックの発生を防止し且つ発生したク
ラックの金型内部への進展速度を低下させる。

（実施例）本発明の実施例を第１〜４図に就づいて説明する。

３は鋳鋼、工具鋼等の耐熱材料よりなる金型で長手方向
（矢印で示すスラブの進行方向）の中央にはスラブ１に
平行な平行面４が、又スラブ１の入側には入側傾斜面５
が、スラブ１の出側には出側傾斜面６が、平行面４に連
続して設けられている。金型３の平行面４、入側傾斜面
５には高さ方向と斜交した格子状にスリット７が刻設さ
れている。スリットは放電加工や丸のこ刃加工により形
成することができる。

なお、水平及び垂直なスリットを格子状に設けることも
できるが、高さ方向と斜交した格子状とするのが特に望
ましい。例えば、スラブ長手方向に平行なスリットと直
交するスリットで格子状に加圧した場合、特にスラブ長
手方向のスリットは、金型の圧下により形成された圧こ
ん（筋状の小突起）が次の圧下でも残り、逆に増幅され
ることもある。これに反して、高さ方向と斜交する格子
状にした場合、最初の圧下で発生した圧こんは次の圧下
で再度スリットと合致することはほとんどないため増幅
されることがない。

又スリット７は第４図に示すように、金型３が厚さＳの
スラブ１の上端面８、及び下端面９に接する境界部10か
ら10mm以上離れた、金型３の中央部11のみに設ける。

この中央部11の高さをＨとするとＨ≦Ｓ−２×10 とするものであり、スラブ１の上端面８、下端面９から
夫々10mm以内の部分に接する金型表面にはスリットは形
成されていない。

このように金型３の中央部分にのみスリットを刻設する
ことにより次のような効果の得られることが判明した。

金型３に刻設されたスリット７はスラブ面に転写され、
スラブに傷を発生させることがあるが、上記のようにス
リット７を金型３の中央部11にのみ設け、スラブ１の上
端面８、下端面９近傍の少なくとも10mmの範囲にはスリ
ット７が転写されないようにすることにより、スリット
７の転写によって生ずることがあるべきスラブの傷の影
響を完全に取除くことができ、しかも、金型３の、スリ
ット７の形成されていない部分のき裂の発生をも有効に
防止しうることが見出された。

スリット７は入側傾斜面５、平行面４の全長l₁,l₂に亘
って設けることもできるが、入側傾斜面５、平行面４の
境界線12に近い次式で与えられる長さＸ及びＹの範囲に
設ければ十分であり、大きな効果を得ることができる。
第１図において、 θ：金型の平行部と入側傾斜部のなす角度 △Wmax:この金型で行う最大幅圧下量（両側）（mm） δ：金型の振幅（金型の開閉ストロークに相当） α：スラブ長手方向スリット加工範囲のゆとり（50mm程
度） β：スラブ幅方向のスリット加工範囲のゆとり（20mm程
度）とする。

スラブは金型の開工程で金型間に送り込まれ、次の閉工
程で金型の入側傾斜面５と平行面４で幅圧下される。こ
の場合の左右両金型の最小間隔は幅圧下後のスラブ幅に
相当する。

ここで、金型の入側傾斜面５におけるスリット加工範囲
のスラブ幅方向の長さはに相当し、従って入側傾斜面５に沿う長さＸはとなる。

一方、一回のスラブ最大進み量Ｌはとなり、従って、平行面４におけるスリットの加工範囲
の長さＹはとなる。

一方、金型にスリットを設けなければ金型表面は加熱、
冷却の繰返しによる熱応力のために、まず微小なき裂が
発生し、使用時間の増加に伴い、このき裂は増進する。
このき裂はある程度進展すれば熱応力の及ばない深さに
達し、それからは生長が減速する。しかしこの場合のき
裂は不規則に発生し、しかも深さ方向への生長も不規則
であり、その底部同志間で接続されるものが発生し、欠
落が始まる。このようになれば次々と欠落が続発し、早
期に使用に耐えなくなる。

スリットを刻設した場合、まず金型表面の熱応力はスリ
ットにより吸収される。即ち、格子状のスリットの区画
毎の小区分内での熱応力に影響されるだけで、この状態
ではき裂は発生しない。更にスリットが規則的に形成さ
れているため、各格子状の区画は条件が一様となり、隣
接するスリット同志の底部が破壊されて欠落することが
ない。

尚、スリット底部を起点にしてき裂が発生しても熱応力
の影響が少なく、それ以降の進展速度は非常に遅いもの
であり、しかも規則的に設けられたスリット底部を起点
としているため、深さ方向に不規則に生長しても欠落に
至るまでには相当の長時間を要する。

尚、第５図は培風館が昭和51年６月30日に発行した石川
誠著破壊力学と材料強度講座２「き裂の弾性解析と応力
拡大係数」中の168頁図4.47に示されているものであ
る。

上記式は半無限板に関するものであり、実際の金型とは
一致しないものであるが、き裂の進展を調査するために
応用したものである。FIを小さくするほどき裂進展の抑
制に効果はあるが、そのためにはa/wが大でなければな
らない。換言すればａを大きく、Ｗを小さくすればよい
が、a/Wを大きくすれば機械的強度が低下することは自
明である。これらの点につき検討したところ、a/W
１、Ｗ＝10mm程度が良いことを見出した。

尚、Ｗ＝10mmとすることによりスリット先端からの伝ぱ
速度を10^-4程度とすることができ、スリット底部からク
ラックが発生進展する拡大伝ぱ速度を、金型寿命に実害
を与えない程度に小さくしうることを見出した。

尚、スリットの段面形状は、開口量ｂ（第２図参照）0.
2〜0.5mm程度のＶ字状とするのが望ましいが、スリット
底部にアールを持たせることも可能である。

（発明の効果）上記したように、本発明の熱間圧延用プレス金型によれ
ば、金属の表面にスリット加工を施し、断面を凹凸状に
したことにより、熱応力は緩和され、クラックの発生は
制御できる。

もし、クラックが発生しても、クラックは応力が低下し
た領域では進展が停止し、欠け落ちに発展することがな
い。

更に、金型への入熱と抜熱は金型表面から行われてい
る。

したがって、金型表層部の温度変化は従来と変らない
が、熱応力についてスリットに囲まれた部分（区画）内
で単独にバランスする（隣接する区画から影響されてい
ない）ので、スリットにより緩和され大幅に低下する。
したがって区画内にクラックは発生しない。その結果、
金型の寿命（可使用時間）を大幅に延長することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱間圧延用プレス金型の一実施例
の斜視図、第２図は金型の厚さ方向、第３図は金型の高
さ方向における夫々をスリットと直交した方向に切断し
た状態を示す説明図、第４図は金型とスラブの位置関係
を示す説明断面図、第５図は金型に設けたスリットの深
さとスリットの拡大伝ぱ速度を定める定数との関係を示
すグラフ、第６図は従来の金型の斜視図、第７図は従来
の金型の使用方法を示す斜視図、第８図は従来の金型に
発生するクラックの発生状況を示す斜視図、第９図はそ
の円形部分の断面説明図である。ここに１はスラブ、２は支持台、３は金型、４は平行
面、５は入側傾斜面、６は出側傾斜面、７はスリット、
８はスラブ上端面、９はスラブの下端面、10は境界部、
11は金型中央部、12は境界線を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スラブ搬送方向に沿う平行面と、その入側
に傾斜面を有し、周期的に開閉する一対の金型間に熱間
スラブを送り込んで所定の幅に幅圧下する熱間圧延用ブ
レス金型において、最大圧下量の圧下を行ったときにス
ラブ側面と接する金型の平行面と入側傾斜面との双方の
表面に規則的な間隔で加工されたスリットを形成したこ
とを特徴とする熱間圧延用プレス金型。
【請求項２】スリットはスラブ高さ方向と斜交した格子
状に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の熱間圧延用プレス金型。
【請求項３】スリットは、スラブ上下端面に接する金型
境界部から10mm以上離れた金型中央部のみに設けられて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
記載の熱間圧延用プレス金型。