JPS63123545A

JPS63123545A - 異径棒材の製造方法

Info

Publication number: JPS63123545A
Application number: JP26918886A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Nakasuji; 中筋　和行; Koichi Kuroda; 浩一黒田; Chihiro Hayashi; 千博林
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-11-12
Filing date: 1986-11-12
Publication date: 1988-05-27
Also published as: JPH0581322B2

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、円柱状の素材を加工して外径が軸長方向位置
で異なる異径棒鋼等の異径棒材を製造する方法に関する
。

〔従来技術〕

異径棒鋼は、軸長方向位置で外径が異なるものであり、
従来、丸鋼片を熱間鍛造により外径を軸長方向位置で変
えて、外表面を段付状に成形してこれを所定寸法に切削
することにより製造していた。

この方法による場合には、熱間鍛造時、ハンマによる間
欠的な打撃作業にて騒音が発生するという難点がある。

この難点を解消して異径棒鋼を製造する方法としては、
へりカルロール加工法がある。この方法は、第９図に示
す如くパスライン周りに配した３個のロール３１．３１
．３１の間に円柱状の素材３５の先端部を噛込ませ、先
端部をチャック３４にて挟持したのち素材３５を引抜く
と共に、ロールとパスラインとの距離を素材３５の軸長
方向位置に応じて変更して異径棒鋼３６を製造する方法
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記方法による場合は、ロール３１を支
持する軸３１ａが片持型式であるため（第９図参照）、
加工中に軸３１ａ等が撓み、異径棒鋼の寸法精度が悪く
、またチャック３４にて引抜くため素材３５の引抜可能
長さが設備上定まり、長尺の異径棒鋼３６を製造できな
いという問題点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、異径
棒材を寸法精度よく、また長さに拘わらずに製造できる
方法を提供することを目的とする。

Ｃ問題点を解決するだめの手段〕本発明は、素材を加工することにより素材を自ら軸長方
向に進ませ得、またロールを両持型式にて支持し、ロー
ルとパスラインとの距離を油圧機構により調整する傾斜
圧延機を用い、これによる素材の加工の際に上記距離を
調整する。

即ち、本発明に係る異径棒材の製造方法は、円柱状の素
材を加工して外径が軸長方向位置で異なる異径棒材を製
造する方法において、パスライン周りに臨んで３個又は
４個のロールを有し、各ロールの軸をロールの両側で支
持してあり、ロールとパスラインとの距離を油圧により
調整できるようになした傾斜圧延機を用い、前記素材の
加工の際、前記距離を調整して異径棒材を製造すること
を特徴とする。

〔作用〕

本発明にあっては、素材が両持型式の傾斜したロールに
て圧延されて縮径され、また圧延により進んでいき、そ
の圧延中に油圧制御にてロールとパスラインとの距離が
調整され、異径棒材となる。

このため、騒音の発生を抑制して寸法精度に優れた＋Ａ
径径行材長さに拘わらずに製造できる。

〔実施例〕

以下本発明を、Ｈ［ｌｉｌのロールを用いる場合につい
て図面に基づき具体的に説明する。第１図は本発明の実
施状態をブロック図と共に示す傾斜圧延機の側面断面図
（第２図の［−Ｉ線による矢視図）、第２図、第３図は
その正面図及び背面図、第４図はロール近傍を示す側面
図（図中ロール１．２は第５図のｒＶ−ｒＶ線による断
面図としている）、第５図は第４図のＶ−Ｖ線による正
面図、第６図は（ＩＪｉ斜角βを示す側面図であり、図
中ＩＯは円柱状の素材を示す。素材１０は、図示しない
加熱炉にて所定温度に加熱されたのら、図示しない移送
装置にて軸長方向（白抜矢符方向）に螺進移送されつつ
、高加工度圧延が可能な交叉型の傾斜圧延ｔａ２０にて
その軸長方向位置に応じて圧下量を段階的に変更して圧
延されて縮径され、これにより異径棒鋼１１となり、そ
の後、図示しない冷却装置にて冷却されて更に下流側へ
送られる。

傾斜圧延機２０はパスライン周りに臨んで３個のコーン
形ロール１，２．３を有しく第２ＴｙＪ参照）、各ロー
ル１．　２．　３の軸１ｅ、　２ｅ、　３ｅは各ロール
１゜２．３を挟んで夫々の入側及び出側が入側チョック
２３．２３．２３及び出側チョック２４．２４．２４に
て回転可能に支持されており、その入側チョック２３゜
２３、２３及び出側チョック２４．２４．２４は夫々の
基端側に先端を取付けた支持棒２３ａ、・・・及び２４
ａ、・・・の基端部を、回転ハウジング２１．固定ハウ
ジング２２に形成した穴部（図示せず）に摺動可能に挿
入して設けられている（第２図、第３図参照）。つまり
ロール１，２．３は両持型式となっている。

３個夫々の入側チョック２３．出側チョック２４の基端
には各油圧シリンダ２５．２６のシリンダロッドが取付
けられており、油圧シリンダ２５．２６のシリンダチュ
ーブは夫々回転ハウジング２１．固定ハウジング２２に
固設されている。入側チョック２３とパスラインとの距
離及び出側チョック２４とパスラインとの距離は夫々油
圧シリンダ２５．２６により調整される。従って、ロー
ルとパスラインとの距離の調整は、ロールの両軸端を支
持している入側および出側チョックとパスラインとの距
離の調整によって行われるのである。

回転ハウジング２１には油圧シリンダ２７のシリンダロ
ッドが取付けられており、油圧シリンダ２７のシリンダ
チューブは固定ハウジング２２に固定されている。回転
ハウジング２１は油圧シリンダ２７により固定ハウジン
グ２２に対して回転せしめられる。

油圧シリンダ２５．２６．２７には夫々これに供給され
る圧油の流量、圧力を制御する圧延制御装置４０が設け
られている。圧延制御装置４０は素材１０の寸法、異径
棒鋼１１の寸法等を入力する入力設定器４１を備えてお
り、入力設定器４１に入力設定された信号は／ｉ１算制
御装置４２へ与えられる。演算制御装置４２は入力信号
に基づきロール毎に設けた３組の油圧シリンダ２５．２
６及び回転ハウジング回転用の油圧シリンダ２７へ供給
する圧油の圧力、流量につむ）ての制御量を求めて、そ
の制御信号を３組の油圧シリンダ２５．２６及びもう１
つの油圧シリンダ２７に対して各別に備えている減算器
４３．・・・を介してサーボアンプ４４．・・・へ与え
るようになっている。サーボアンプ４４．・・・は、圧
油が通流する図示しない配管の中途に設けたサーボ弁４
５．・・・の開度を調整し、圧油を３組の油圧シリンダ
２５．２６及びもう１つの油圧シリ、ンダ２７へ供給す
る。

各サーボ弁４５．・・・には速度変位計４６．・・・が
設けられており、速度変位計４６．・・・は油量を測定
し、その測定信号をサーボアンプ４４．・・・へ与えて
圧油の流量が制御される。

また、油圧シリンダ２５．２６．２７には圧力センサ４
７、・・・が取付けられており、圧力センサ４７．・・
・は油圧シリンダ内の圧油圧力を測定し、その測定信号
を圧力アンプ４８を介して減算器４３へ与えて圧力制御
がなされる。更に、油圧シリンダ２５．２６にて作動さ
れる入側、出側チョック２３．２４及び油圧シリンダ２
７のシリンダロッドには夫々位置センサ４９が取付けら
れており、位置センサ４９．・・・は入側。

出側チョック２３．２４及びシリンダロッドの進出。

工大量を測定し、測定信号を演算制御装置４２へ与える
。演算制御装置４２は、位置センサ４９．・・・からの
入力信号とシリンダロッドの進出、工大量の設定値とが
異なる場合には一致するように補償信号をサーボアンプ
４４．・・・へ与えて油圧シリンダ２５゜２６を制御す
る。

３個のロール１，２．３は中央部にゴージ部１ａ。

２ａ、　３ａを備え（第４図参照）、このゴージ部を境
にして素材１０の入側は軸端に向けて漸次直径を縮小さ
れた入側傾斜部１ｂ、　２ｂ、　３ｂを備え、また、出
側端に向けては直径を漸次拡大されたリーリング部１ｃ
、　２ｃ、　３ｃを備え、続いて、直径を漸次縮小され
た出側傾斜部１ｄ、　２ｄ、　３ｄを備えている。尚、
リーリング部１ｃ、　２ｃ、　３ｃではパスラインとの
距離をゴージ部とパスラインとの距離に一致させている
。

このような形状のロール１，２．３はいずれもその入口
傾斜部１ｂ　２ｂ、　３ｂを素材１０の移動方向上流側
に位置させた状態とし、また軸心線Ｙ−Ｙと、ゴージ部
１ａ、　２ａ、　３ａを含む平面との交点Ｏ（以下ロー
ル設定中心という）を、素材１０のパスラインＸ−Ｘと
直交する同一平面上にてバスラインＸ−Ｘ周りに略等間
隔に位置せしめるべく配設されている。そして各ロール
１，２．３の軸心線Ｙ−Ｙはロール設定中心回りに、素
材ＩＯのパスラインＸ−Ｘとの関係において第１図に示
すように前方の軸端がパスラインＸ−Ｘに向けて接近す
るよう交叉角Ｔだけ交叉（傾斜）せしめられ、且つ第５
図。

第６図に示すように前方の軸端が素材ｌＯの周方向の同
じ側に向けて傾斜角βだけ傾斜せしめられている。

交叉角γ及び傾斜角βは夫々３個の油圧シリンダ２５．
２６．２７のシリンダロッドの進出退入により調整され
、特に交叉角Ｔは主として油圧シリンダ２５及び２６に
より、また傾斜角βは主として油圧シリンダ２７により
夫々調整される。

但し、β、γは圧延上、次に定めた範囲内とする。

０°くγ〈１５゜３　°〈β〈２０゜５°〈Ｔ＋β＜２５゜上記β、γの値は素材１０及び異径棒＆Ｈ１１の寸法に
基づいて定まり、両者の関係は前記演算制御装置４２に
テーブルとして設定されており、演算制御装置４２は素
材１０及び異径棒鋼１１の寸法が入力されるとテーブル
よりβ、γを読出せるようになっている。

ロール１．２．３は図示しない駆動源に連繋されており
、第５図に矢符で示す如く同方向に回転駆動され、これ
らのロール間に噛み込まれた熱間の素材１０はその軸心
縁周りに回転駆動されつつ軸長方向に移動される、即ち
螺進移動せしめられる。

ロール１の軸１ｅにはタコジェネレータ５０が取付けら
れており、タコジェネレータ５０にて検出された長さ信
号は演算制御装置４２へ与えられて圧延長さが測定され
る。

ロール１，２．３の上、下流側夫々の異径棒鋼１１の移
動域に側温視野を臨ませて放射温度計等の光学式温度計
５１．５２が設けられており、温度計５１゜５２は夫々
素材１０の温度、異径棒鋼１１の温度を測定し、１１定
信号を圧延制御装置４０の演算制御装置４２へ出力する
。

演算制御装置４２はロール入側、出側の各温度が入力さ
れると、これに基づき素材１０の変形抵抗を推定し、そ
の推定値と予めこれに設定されている有限要素法等によ
り解析的に求められたミル剛性曲線とに基づき、外径寸
法変化量を予測し、そのときの位置センサ４９からの入
力信号、つまりそのときの入側、出側チョック２３．２
４の進退量に関する信号を基準とした進退変更量を算出
し、その算出値に応した制御信号を各サーボアンプ４４
．・・・へ出力する。

このように構成された傾斜圧延機を用いて実施される本
発明方法を以下に説明する。

まず、第７図に示す異径棒鋼の各寸法、つまり大径部の
外径：　Ｉ）ｏ、大径部の長さ：Ｌｏ、小径部の外径：
Ｄｌ、小径部の長さ：Ｌ１．大径部から小径部へ縮径す
る傾斜面の軸心とのなす角度：α、。

小径部から大径部へ拡径する傾斜面の軸心とのなす角度
：α２．小径部及び大径部の数並びに素材１０の外径、
長さ等を入力設定器４１より演算制御装置４２へ入力す
る。

演算制御装置４２は入力信号゛を記憶すると共に、その
入力信号とこれに予め設定している前記テーブルとに基
づき小径部を圧延するときのβ、γの設定値を読出し、
その制御信号を全てのサーボアンプ４４．・・・へ与え
て油圧シリンダ２５．２６．２７の各シリンダロッドの
進退量を調整する。これによりβ及びγは設定値となり
、またパスラインとロールとの距離はＤ１／２となる。

斯かる操作が終了すると、ロール１．２．３を回転させ
ると共に、素材１０を送給させる。これにより、素材１
０は圧延されて外径がＤｌの小径部が形成される。

演算制御装置４２はタコジェネレータ５０からの信号に
基づき大径部の圧延長さがＬｌとなると、その後に所定
長さ圧延したときに入側、出側チョック２３．２４を共
に圧延長さに応じた比例関係で同量退入させていく。こ
れにより角度がα２の傾斜面が形成される。ただし、チ
ョック移動量は（Ｄ。

−ＤＩ　）／２には一致しない。ここで、その理由につ
いて説明する。

本来ミルの設定は、入・出側チョックの開度および入・
出側ハウジングの相対的な回転角度とで行われ、所定の
ロール傾斜角、交叉角およびゴージ部での設定外径が得
られる。しかし３個の設定値を同時に制御するのは繁雑
であり、実用的でない。ここでは、入・出側チｇ７りを
同時同量移動させる前提で述べている。従って、この場
合、チョックを入・出側で同量（１）だけ移動してもゴ
ージ部で設定される外径は２を変化するわけではない。

その１例を第８図に示す。

第８図は横軸に基準位置からのチョックの開方向移動量
をとり、縦軸に異径棒鋼の外径増加量とＩＩＦｉ斜角β
の変化量と交叉角γの変化量とをとって、４者間の関係
を示した図である。この図より理解される如く、ある設
定値からチョックを開方向に移動させるとβ及びγが夫
々破線、−点鎖線にて示すように増加し、例えば、チョ
ックをｌＯ鶴パスラインから遠ざけてチョック開度を入
・出側でそれぞれ２０１大きくしても外径増加量（実線
）は２０龍とはならず、それよりも僅かに小さい外径と
なる。このため、Ｄ、−’Ｄ、に変更する場合には、チ
ョックの移動量は（Ｄｏ　−ＤＩ　）／２＋Δｔ（Δｔ
：正の変数）とする必要がある。ただし、Δｔは基準設
定外径Ｄ１、ロール傾斜角・交叉角およびゴージ部とチ
ョックとの相対位置関係などの関数で決定される。

そして叙上の理由により位置センサ４９からの信号に基
づきチョックの移動量が（Ｄｏ　　ＤＩ　）／２＋ΔＬ
に達した時点で一定に維持する。これにより外径がＤｏ
の大径部が形成される。

然る後、タコジェネレータ５０からの信号に基づき大径
部の圧延長さがＬＤとなると、演算制御装置４２はその
後に所定長さ圧延したときにパスラインとロールとの距
離がり、／２となるように入側。

、出側チョック２３．２４を共に圧延長さに応じた比例
関係で同量進出させていく。これにより角度がα１の傾
斜面が形成される。

そして、位置センサ４９からの信号に基づきパスライン
とロールとの距離がＤ１／２に達するとり。

／２に一定に維持し、以後、同様の制御を小径部及び大
径部の数に応じて繰り返す。

上記実施例では初期基準設定値を小径部とした場合につ
き説明したが、本発明は基準設定を大径側にしてもよい
し、あるいはその中間の任意の位置にしてもよい。

このようにして製造された異径棒鋼１１は、両持型式の
ロール１．２．３を使用していることにより軸１ｅ、　
２ｇ、　３ｅに撓みが殆どないため、また後述する理由
により油圧による圧下制御を行っているため、寸法１８
度に優れる。

上述の油圧圧下制御を行う理由は、従来の電動機と減速
歯車と圧下スクリューとを組合せた構成の電動圧下方式
ではその慣性モーメントが大であり、また圧下スクリュ
ーの動力伝達効率が低いために制御の応答速度が劣るの
で、これを解決するためである。

なお、上記実施例ではロールを３個備えた傾斜圧延機に
て製造しているが、本発明はこれに限らずロールを４個
備えた傾斜圧延機にて製造しても同様な異径棒鋼等の異
径鋼材を製造できる。

〔数値例〕

外径５０ｓ−φの素材を用いて小径部を３ｗＩ所、大径
部を４箇所有し、Ｄｏ：４０ｍφ、Ｄ１　：２０ｎ＋φ
。

Ｌｏ：３０１腫、　　Ｌ＋　　　：　　　２００ｍ曹、
　　α　１　及びα２　　：　４５゜の異径棒鋼を本発
明方法により製造した場合の数値例を示す。大径部の製
造条件としてはロール開度：４０龍φ、Ｔ：　３°、β
：１５°、ロール回転数（圧延速度）　　：　１００１
００ｒｐ、１６ｍ／秒）であり、小径部のそれはロール
開度：２ｏ龍φ、ｒ：２．８°、β：１３°であり、そ
の時のチョック移動量は１０．５ｍとした。その他の条
件としては、ロールのゴージ部の外径：　１２０龍φ、
ロールの材質：　ＳＣＭ４４５．素材１０ノ加熱温度：
１２００’ｌ：、素材１０（７）材質：　５４５（、テ
あった。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明による場合には両持型式のロー
ルを３乃至４個有し、油圧により圧下制御を行う傾斜圧
延機を用いるので、素材が圧延されることにより進み、
これにより寸法精度のよい異径棒材を長さに拘わらず製
造できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施状態を示す側面断面図（第２図の
１−１線による矢視図）、第２図、第３図はその正面図
及び背面図、第４図はロール近傍を示す側面図、第５図
は第４図のＶ−Ｖ線による正面図、第６図は傾斜角βを
示す側面図、第７図は異径棒鋼を製造する上での寸法説
明図、第８図はチョックの移動量と異径棒鋼の小径部・
大径部の外径変化發等との関係説明図、第９図は従来技
術の説明図である。１、　２．　３−０−ル　Ｉｅ、２ｅ、３ｅ・・・軸　
１０−・・素材１１・・・異径棒鋼　２３・・・入側チ
ョック　２４川出側チヨツク　２５，２６．２７・・・
油圧シリンダ特　許　出願人　　住友金属工業株式会社
代理人　弁理士　　河　　野　　登　　夫纂　５　目第　Ｇｌｌ？４’７ｔｌチａ−１′７Ｉ）間方自】捗智量（ｍｍ）第　１　圓

Claims

【特許請求の範囲】１、円柱状の素材を加工して外径が軸長方向位置で異な
る異径棒材を製造する方法において、パスライン周りに
臨んで３個又は４個のロールを有し、各ロールの軸をロールの両側で支持してあ
り、ロールとパスラインとの距離を油圧により調整でき
るようになした傾斜圧延機を用い、前記素材の加工の際、前記距離を調整して異径棒材を製造することを特徴とする異径棒材の製造方
法。