JP2900973B2 - 棒鋼のサイジング圧延方法 - Google Patents

棒鋼のサイジング圧延方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、4ロール圧延機により
棒鋼や線材をサイジング圧延する方法に関し、特に、4
ロール法の特長である高い寸法精度を保持しながら、同
一ロールによるサイジング可能範囲を広くすることので
きる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】丸棒鋼のサイジング圧延方法に関して
は、高い寸法精度を得ることのできる方法として、4ロ
ール圧延機を使用する4ロール法が提案されている。こ
の方法では、例えば、図7(a)に示すように、2ロー
ル圧延機等の圧延機列により断面がほぼ円形に形成され
た素材10を、図7(b),(c)に示すように、前記
圧延機列の下流側に圧下方向を45°ずらして直列に配
置した二台の4ロール圧延機により圧延する。
【0003】そして、第一スタンドおよび第二スタンド
の各ロール11a〜11d,12a〜12dのロール隙
1 ,d2 (d1 =d2 )を素材10の直径D0 より狭
く設定し、例えば、第一スタンドでは上下左右方向から
素材10を圧下し、第二スタンドでは第一スタンドで圧
下されない45°ずれた面を圧下することにより、断面
の直径がロール隙d1 =d2 にほぼ等しい丸棒鋼が得ら
れる。
【0004】このような4ロール法により得られた丸棒
鋼は、2ロール法により得られたものと比べて寸法精度
は高いが、同一ロールによるサイジング可能範囲は狭い
ものであった。そこで、本発明者等は、4ロール法の特
長である高い寸法精度を保持しながら、同一ロールによ
るサイジング可能範囲を広くすることのできる方法とし
て、図1に示すように、第一スタンドP1の4ロール圧
延機1をなすロール対1A,1Bの軸の中心線をロール
対1C,1Dの端面に平行な面に投影した第一基準線O
1 と、ロール対1C,1Dの中心同士を前記面において
結んだ第二基準線O2 との距離Lを、0より大きく、上
流側に位置するロール対1C,1Dにおける投影接触長
d の五倍以下に保持する方法を提案した(特願平4−
220065号明細書参照)。
【0005】この方法では、前記距離Lと幅広がり率
〔((圧延後の素材の幅−圧延前の素材の幅)/圧延前
の素材の幅)×100〕との関係を示す図8のグラフか
ら分かるように、前記距離Lが大きくなるほど2ロール
法に近くなるため幅広がり率は大きくなるが、図9のグ
ラフから分かるように、幅広がり率の悪化度合いが急激
に大きくなるL/ld =5を上限とすることにより、幅
広がり率を小さく抑えて寸法精度を高く保持している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記本発明者等による
方法では、図9のグラフから分かるように、前記距離L
と投影接触長ld との関係を0<L/ld ≦5の範囲に
限定することにより、幅広がり率は例えば0.4%未満
と低く抑えられるが、幅広がり率の値には0<L/ld
≦5で0.4%程度のばらつきがある。そして、幅拡が
り率が小さいほど寸法精度が高くなるため、前記方法に
は未だ改良の余地があった。
【0007】本発明は、このような点に着目してなされ
たものであり、4ロールによる棒鋼のサイジング圧延方
法において、同一ロールによるサイジング可能範囲をよ
り大きくできるとともに、得られる棒鋼の寸法精度をさ
らに高くすることのできる方法を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における棒鋼のサイジング圧延方法は、二対
四個のロールで直交する二方向から素材を圧下する4ロ
ール圧延機を二台、両圧延機の間で圧下方向を45°ず
らして直列に配置してなる圧延機列により棒鋼をサイジ
ング圧延する方法において、前記二台の圧延機のうち上
流側に配置された第一スタンドの4ロール圧延機におけ
る、一方の対をなすロールの軸の中心線を他方の対をな
すロールの端面に平行な面に投影した第一基準線と、他
方の対をなすロールの中心同士を前記面において結んだ
第二基準線との距離を、0より大きく、当該第一スタン
ドの両ロール対のうち上流側に位置するロール対におけ
る投影接触長の五倍以下に保持するとともに、前記両圧
延機のスタンド間張力を0.10〜0.30kgf/m
2 としたことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、前記距離Lと投影接触長ld
との関係が0<L/ld ≦5の範囲である場合に、前記
両圧延機のスタンド間張力を0.10〜0.30kgf
/mm2 とすることにより、幅広がり率を0に近づける
ことができる。すなわち、前記両圧延機のスタンド間張
力とL/ld =1のときの幅広がり率との関係を図4に
グラフで示すが、このグラフから分かるように、スタン
ド間張力が0.10〜0.30kgf/mm2 であれ
ば、±0.2%の(すなわち0.4%の幅で)幅広がり
が抑えられるため、図9に示すような、幅広がり率の0
<L/ld ≦5におけるばらつき0.4%が相殺されて
幅広がり率が0に近いものとなり、寸法精度が高くな
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1は本発明の構成を説明するための概略側面図で
あり、図2は図1の第一スタンドにおける孔型部分を示
す拡大図であり、(a)は図1のA1 −A1 線断面図に
(b)はA2 −A2 線断面図に相当する。また、図3は
図1の第二スタンドにおける孔型部分を示す拡大図であ
り、図1のB−B線断面に相当する。
【0011】2ロール圧延機が圧下方向を90°づつず
らして複数台直列に配置された一般的な圧延機列の下流
に、図1に示すように、二台の4ロール圧延機1,2を
パスラインPに沿って直列に配置した。このうち上流側
の第一スタンドP1に配置された4ロール圧延機1は、
二対四個のロール1A,1B,1C,1Dからなり、被
圧延材3は、一方の対をなすロール1A,1Bにより水
平方向から、他方の対をなすロール1C,1Dにより鉛
直方向から圧下される。
【0012】そして、前記各ロール対は、ロール1A
(1B)の中心線をロール1C(1D)の端面に平行な
面(例えば図1の紙面上)に投影した第一基準線O
1 と、ロール1C,1Dの中心C1 ,C2 同士を前記面
において結んだ第二基準線O2 との間に距離L=40m
mを保持して配置してある。そのため、この4ロール圧
延機1は、4ロール圧延機でありながら、図2(a)に
示すような、一対のロール1C,1Dからなる2ロール
圧延機21と、図2(b)に示すような、一対のロール
1A,1Bからなる2ロール圧延機22とが、Lだけず
れた位置に配置されたものと考えることができる。
【0013】そして、図2(a)の第一パスにおいて前
記第二基準線O2 で示される圧下方向(鉛直方向)に圧
延された被圧延材3が、図2(b)の第二パスにおい
て、前記第一基準線O1 と直交する線O3 (すなわち、
θ1 =90°)で示される圧下方向(水平方向)に圧延
された後に下流側の第二スタンドP2に向かう。第二ス
タンドP2に配置された4ロール圧延機2は、二対四個
のロール2A,2B,2C,2Dからなる通常の4ロー
ル圧延機(すなわち前記距離L=0)であり、図3から
分かるように、一方の対をなすロール2A,2Dによる
圧下方向を示す線O4 と第一スタンドP1のロール1
C,1Dによる圧下方向を示す線(第二基準線)O2
がなす角度θ2 、および他方の対をなすロール2B,2
Cによる圧下方向を示す線O5 と第一スタンドP1のロ
ール1A,1Bによる圧下方向を示す線O3 とがなす角
度θ3 をすべて45°に設定してある。
【0014】このように構成された圧延機列の前段であ
る2ロール圧延機列において断面がほぼ円形に圧延され
た直径55.5mmの素材を、後段である二台の4ロー
ル圧延機により、第一スタンドP1と第二スタンドP2
との間の被圧延材に0.1〜0.3kg/mm2 の張力
をかけながら、同一孔型を用いてロール隙を変化させる
ことにより直径50〜55mmの丸棒鋼をサイジング圧
延した。
【0015】図5は使用したロールの孔型の形状を示す
概要図であり、ロール溝をなす円弧の中心角θc =45
°、曲率半径R=27.27mm(冷間目標直径54m
mで真円となる)とし、円弧の両側に直線の逃がしを形
成した。また、第一スタンドおよび第二スタンドで同じ
ロールを用い、寸法S(隣合うロールの溝の肩部間隔の
1/2)を第一スタンドでは0.9mmに、第二スタン
ドでは1.6mmに設定した。なお、ロールのピッチ直
径DP =400mmである。
【0016】また、スタンド間張力は、第一スタンドP
1の4ロール圧延機1を構成するロール1A〜1Dの回
転速度V1 を、第二スタンドP2の4ロール圧延機2を
構成するロール2A〜2Dの回転速度V2 より所定量だ
け大きくすることにより与えた。なお、スタンド間張力
の制御については、各スタンドのロールを回転するモー
タに負荷される電流値が、ロールを回転する力とそれを
阻止する力との差に等価であるため、例えば前記電流値
の制御によりトルク制御を行うことで、スタンド間張力
のフィードバック制御を行うことができる。
【0017】前記以外の圧延条件は以下の通りである。 鋼種 S45C 圧延温度 850〜900℃ ロール隙 第一スタンド 目標直径+0.4mm 第二スタンド 目標直径 L/ld 1.2〜4.0 得られた各丸棒鋼について偏径差を測定し、偏径差と製
品直径との関係を図6にグラフで示した。このグラフか
ら分かるように、同一ロールによるサイジング圧延によ
り、製品直径が50〜55mmという従来にない広い範
囲で、偏径差が0.4mm以下である真円度の高い丸棒
材を得ることができた。
【0018】本発明の方法では適正なスタンド間張力に
なるように制御しているため、被圧延材に座屈やミスロ
ール等が生じ難くなる効果もある。
【0019】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、4ロール圧延機を構成する二対のロール間に前記距
離Lを保持して、Lの値を適切な範囲に設定すること
と、第一スタンドと第二スタンドとの間に所定量のスタ
ンド間張力を与えることにより、高い寸法精度と、同一
ロールによる広いサイジング可能範囲とを同時に達成す
ることができる。また、被圧延材に座屈やミスロール等
が生じ難くなる。
【0020】その結果、引き抜きやピーリング等の二次
加工をする必要がない寸法精度のよい製品を、幅広いサ
イズ範囲にわたりロール交換回数を行わずに圧延するこ
とができるため、圧延停止時間が大幅に短縮され、圧延
トラブルも生じにくいことから作業効率が向上するとい
う効果ももたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を説明するための概略側面図であ
る。
【図2】図1の第一スタンドにおける孔型部分を示す拡
大図であり、(a)は図1のA 1 −A1 線断面図に
(b)はA2 −A2 線断面図に相当する。
【図3】図1の第二スタンドにおける孔型部分を示す拡
大図であり、図1のB−B線断面に相当する。
【図4】スタンド間張力とL/ld =1のときの幅広が
り率との関係を示すグラフである。
【図5】実施例において使用したロールの孔型の形状を
示す概要図である。
【図6】実施例において得られた丸棒鋼の偏径差と製品
直径との関係を示すグラフである。
【図7】従来の4ロール法の一例を示す概要図である。
【図8】距離Lと幅拡がり率との関係を示すグラフであ
る。
【図9】幅拡がり率と上流側に位置するロール対におけ
る投影接触長ld に対するLの比(L/ld )との関係
を示すグラフである。
【符号の説明】
1 4ロール圧延機 1A〜1D ロール 2 4ロール圧延機 2A〜2D ロール O1 第一基準線 O2 第二基準線 P1 第一スタンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 俊夫 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 国田 憲男 愛媛県新居浜市惣開町5番2号 住友重 機械工業株式会社新居浜製造所内 (72)発明者 丹下 武志 愛媛県新居浜市惣開町5番2号 住友重 機械工業株式会社新居浜製造所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21B 1/16,1/18 B21B 13/12 B21B 27/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二対四個のロールで直交する二方向から
    素材を圧下する4ロール圧延機を二台、両圧延機の間で
    圧下方向を45°ずらして直列に配置してなる圧延機列
    により棒鋼をサイジング圧延する方法において、 前記二台の圧延機のうち上流側に配置された第一スタン
    ドの4ロール圧延機における、一方の対をなすロールの
    軸の中心線を他方の対をなすロールの端面に平行な面に
    投影した第一基準線と、他方の対をなすロールの中心同
    士を前記面において結んだ第二基準線との距離を、0よ
    り大きく、当該第一スタンドの両ロール対のうち上流側
    に位置するロール対における投影接触長の五倍以下に保
    持するとともに、前記両圧延機のスタンド間張力を0.
    10〜0.30kgf/mm2 としたことを特徴とする
    棒鋼のサイジング圧延方法。
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