JP4092822B2 - 線材のサイジング圧延方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、4ロール圧延機で線材をサイジング圧延する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
4ロール圧延機を使用したサイジング圧延方法(同一の圧延ロールを用いロール間隙を変更することで、径の異なる棒材・線材を製造する圧延方法)の従来例としては、例えば特公平3−6841号公報に記載されたものがある。
この方法では、圧下方向を相互に45度傾けた2台の4ロール圧延機を、圧延ラインに沿って直列に配列している。圧延ロールとしては、外周面に、円弧状の真円形成部と適当な逃がし部とからなる溝を有するものを使用している。また、前記公報には、寸法差の許容限界内で、同一ロールによるサイジング圧延が可能な製品のサイズ範囲(以下、「サイズフリー範囲」と称する)を大きくするためには、溝の真円形成部の中心角はなるべく小さく、逃がし量(逃がし部と真円形成部とがなす角度)は疵発生のない範囲でできるだけ大きくすることが望ましいと記載されている。
【0003】
これに対して、本出願人は、先に、実際の4ロール圧延で問題となる噛み出しや倒れを考慮して、これらの問題が生じないようにしながらサイズフリー範囲を広くできるサイジング圧延装置を提案した(特開平9−225502号公報参照)。この提案では、4ロール圧延機を直列に3台以上設置して、各圧延ロールの溝の真円形成部の中心角を、第1パスで15度以上とし、最終パスで45度以上とし、その中間のパス(第2パス)で30度以上に設定している。
【0004】
ここで、噛み出しとは、図5に示すように、被圧延材7が4つの圧延ロール50の外周面で囲まれた空間(孔型)からはみ出すことである。圧延時に被圧延材7の中心が孔型の中心を通らないと、噛み出しが生じ易い。噛み出し量が大きいと、噛み出し部75が次のパスで孔型内に畳み込まれて折れ込み疵となる。
また、倒れとは、図6に示すように、パス間で被圧延材7が回転することである。倒れの度合は、圧延ロール50の幅方向中心位置を示すラインL1 と、このパスで圧延ロール50の幅方向中心位置にあるべき被圧延材7の位置を示すラインL2 とのなす角(倒れ角)γで表される。倒れ量が大きいと、表面疵や折れ込み疵が生じて不良品となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平9−225502号公報に記載のサイジング圧延装置では、特に径が小さい線材(例えば直径が7.0mm以下のもの)の場合に、第2パスで倒れが発生し易い傾向にあり、これに伴って第3パスで折り込み疵が生じる恐れがあることが分かった。
【0006】
本発明の課題は、4ロール圧延機を直列に3台以上設置して行うサイジング圧延方法において、特に、径が小さい線材の場合でも、広いサイズフリー範囲を確保しながら、良好な表面性状が得られるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、外周面に円弧状の真円形成部と逃がし部とからなる溝を有する2対4個の圧延ロールを備えた4ロール圧延機で、線材をサイジング圧延する方法において、4ロール圧延機を直列に3台以上設置して、各圧延ロールの真円形成部の中心角を、最終の3パスについては、第1パスで15度未満に、第2パスで30度以上に、第3パスで45度以上に設定するとともに、第2パスの入側にローラガイドを設置して、このローラガイドの案内ローラーにより、被圧延材の第1パスで圧下されない面(自由面)を保持・案内しながら、当該被圧延材を第2パスに誘導することを特徴とする線材のサイジング圧延方法を提供する。
【0008】
この方法によれば、最終3パスの第1パスで圧延ロールの真円形成部の中心角を15度未満とするとともに、第2パスの入側に設置したローラガイドの案内ローラーで、被圧延材の自由面を保持・案内することにより、第1パスで圧延ロールの真円形成部の中心角を15度以上とした場合よりも、前記ローラガイドの案内ローラーによる被圧延材の保持・案内性能が高くなって、第2パスで倒れが発生し難くなる。また、これに加えて、圧延ロールの真円形成部の中心角を最終3パスの第2パスで30度以上とし、最終パスで45度以上に設定することにより、得られる製品の表面性状を良好にすることができる。
【0009】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の線材のサイジング圧延方法において、第1パスの圧延ロールの逃がし部は直線状に形成され、この直線は真円形成部をなす円弧の両端に対する接線であり、第2パスの入側に設置するローラガイドの案内ローラーの外周面には、被圧延材を保持・案内するV溝が形成され、このV溝の角度を、第1パスの隣接する圧延ロール間で逃がし部をなす直線同士がなす角度と同じにすることを特徴とする。
【0010】
請求項3に係る発明は、2対4個の圧延ロールを備えた4ロール圧延機で線材をサイジング圧延する方法において、4ロール圧延機を直列に3台以上設置して、最終3パスの第1パスでは、外周面に溝のないフラットロールを圧延ロールとして用い、第2パス以降では、外周面に円弧状の真円形成部と逃がし部とからなる溝を有するロールを圧延ロールとして用い、圧延ロールの真円形成部の中心角を、第2パスでは30度以上に、第3パスでは45度以上に設定するとともに、第2パスの入側にローラガイドを設置して、このローラガイドの案内ローラーにより、被圧延材の第1パスで圧下されない面(自由面)を保持・案内しながら、当該被圧延材を第2パスに誘導することを特徴とする線材のサイジング圧延方法を提供する。
【0011】
4ロール圧延機では、被圧延材の断面に対する1つの圧延ロールの受持角度は90度であるため、各圧延ロールの外周面に円弧状の溝が形成されている場合、その円弧の中心角は90度以下となる。そして、この圧延ロールは、この円弧の中心角が0度の場合に、外周面に溝のないフラットロールとなる。したがって、請求項3の方法は、請求項1の方法で、第1パスにおける圧延ロールの真円形成部の中心角(θ1 )を0度とした場合に相当する。
【0012】
すなわち、請求項1の方法では、第1パスにおいても、圧延ロールの溝が真円形成部と逃がし部とで形成されていることが前提となっているため、θ1 =0であるフラットロールを第1パスの圧延ロールとした方法は、請求項1の方法に含まれないと解釈される。しかしながら、実際には、0<θ1 <15度の場合よりもθ1 =0の場合の方が、上述した第2パスで倒れを発生し難くする効果が高いため、この請求項3を請求項1とは独立に設けた。
【0013】
請求項4に係る発明は、請求項3記載の線材のサイジング圧延方法において、第2パスの入側に設置するローラガイドの案内ローラーの外周面には、被圧延材を保持・案内するV溝が形成され、このV溝の角度を90度にすることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に相当するサイジング圧延方法を説明する図であって、(a)は第1パスAの圧延ロールを、(b)は第2パスBの入側に設置したローラガイドの案内ローラーを、(c)は第2パスBの圧延ロールを、(d)は第3パスCの圧延ロールをそれぞれ示す。
【0015】
この実施形態では、3台の4ロール圧延機がパスラインに沿って直列に設置されている。各4ロール圧延機には、それぞれ2対4個の圧延ロール4,5,6が放射状に配置されている。各圧延ロール4〜6の外周面には、幅方向中央部の円弧状の真円形成部4a,5a,6aと、その左右の逃がし部4b,5b,6bとからなる溝が形成されている。
【0016】
各圧延ロール4〜6の溝の形状を図2に示す。各圧延ロール4〜6において、溝の逃がし部4b〜6bは直線状に形成され、この直線は、真円形成部4a〜6aをなす円弧の両端に対する接線41となっている。すなわち、この溝では、逃がし部4b〜6bの逃がし量が90度になっている。また、この溝の真円形成部4a〜6aをなす円弧の半径Rは、各パスに導入される時点での被圧延材7の半径とほぼ同一になるように設定されている。すなわち、被圧延材7は、第1パスAに導入される前に、断面が略円形に圧延されている。
【0017】
第1パスA用の4ロール圧延機では、図1(a)に示すように、2対の圧延ロール4の圧下方向を、それぞれ鉛直方向および水平方向に設定している。また、各圧延ロール4の溝をなす真円形成部4aの中心角θ1 を、15度未満に設定している。
第2パスの入側には、図1(b)に示すように、4つの案内ローラー14で被圧延材7を保持するローラガイドが設置してある。このローラガイドの案内ローラー14により、被圧延材7の第1パスで圧下されない面(自由面)71を保持しながら、この被圧延材7を第2パスへ誘導する。
【0018】
図3に示すように、この案内ローラー14の外周面にはV溝14aが形成され、このV溝14aの面が被圧延材7の保持・案内面となっている。このV溝14aの底部(案内ローラー14の回転軸方向中心部)には、逃がし溝14bが設けてある。なお、V溝14aの深さHは、被圧延材の径に応じて適切な寸法に設定する。
【0019】
そして、この案内ローラー14のV溝14aの角度αを、図2の角度βと同じにしてある。この角度βは、図2に示すように、第1パスの隣接する圧延ロール4間で、逃がし部4bをなす直線(前述の接線41)同士がなす角度である。そして、この角度βと、圧延ロールの真円形成部4a〜6aの中心角θとは、β=θ+90°の関係になっており、θが小さくなるほどβも小さくなる。
【0020】
また、この案内ローラー14は、被圧延材7の第1パスで圧下されない面(自由面)71がV溝14aの底部で保持されるように配置されている。
したがって、第1パスの角度βと同じに設定される案内ローラー14のV溝14aの角度αは、第1パスの圧延ロール4の真円形成部4aの中心角θ1 が15度未満と小さく設定されることによって小さくなるため、径が小さい場合でも被圧延材7がしっかりと保持される。その結果、第2パスで被圧延材7に倒れが生じ難くなる。
【0021】
このローラガイドとしては、案内ローラー14のV溝14aの角度αが前記角度βと同じになっており、被圧延材7の第1パスで圧下されない面(自由面)71を保持・案内するように構成されていれば、その他の構成はどのようなものであってもよい。このようなローラガイドの一例としては、特開平8−229609号公報に記載されたものが挙げられる。
【0022】
第2パス(最終パスの手前のパス)用の4ロール圧延機では、図1(c)に示すように、2対の圧延ロール5の圧下方向を、それぞれ水平方向から45度傾いた方向に設定している。また、各圧延ロールの溝をなす真円形成部5aの中心角θ2 を、30度以上に設定している。
第3パス(最終パス)用の4ロール圧延機では、図1(d)に示すように、2対の圧延ロール6の圧下方向を、それぞれ鉛直方向および水平方向に設定している。また、各圧延ロールの溝をなす真円形成部6aの中心角θ3 を、45度以上に設定している。
【0023】
次に、上述の圧延設備により以下の条件で圧延を行い、製品の直径(第3パスを出た後の線材の直径)と第2パスでの倒れ発生率との関係を調べた。
第1パスの圧延ロール4については、真円形成部4aの中心角θ1 を0°,12°,15°,18°と変えた。すなわち、中心角θ1 =0°の場合には、圧延ロール4としてフラットロールを使用した。また、中心角θ1 の変化に対応させて、案内ローラー14のV溝14aの角度α(=θ1 +90°)をそれぞれ90°,102°,105°,108°にした。
【0024】
第2パスの圧延ロール5の真円形成部5aの中心角θ2 は30°で一定に、第3パスの圧延ロール6の真円形成部6aの中心角θ3 は45°で一定にした。第1パスに導入する被圧延材7としては、これより手前に同じパスラインに沿って直列に配置した複数の2ロール圧延機により圧延された、略円形の線材を使用した。
【0025】
また、倒れ発生率は、図6に示す倒れ角γが5°以上となった場合を「倒れ発生」と判断して算出した。その結果を図4にグラフで示す。
このグラフから分かるように、第1パスの圧延ロール4の真円形成部4aの中心角θ1 を15°未満とすることにより、製品の直径が7mm以下で第2パスでの倒れ発生率を低くすることができる。特に、中心角θ1 が12°以下であるとその効果が高いことが分かる。
【0026】
したがって、上述の圧延設備を用い、第1パスの圧延ロール4の真円形成部4aの中心角θ1 を15°未満とし、案内ローラー14のV溝14aの角度αを中心角θ1 に対応させて105°未満とし、第2パスの圧延ロール5の真円形成部5aの中心角θ2 を30°とし、第3パスの圧延ロール6の真円形成部6aの中心角θ3 を45°とすることにより、得られる製品の表面性状を良好にすることができる。
【0027】
また、圧延ロールの溝をなす真円形成部の中心角が小さいほど、サイジング圧延によるサイズフリー範囲を広くできるため、第1パスの圧延ロール4の真円形成部4aの中心角θ1 を15°未満とすることにより、この中心角θ1 が15°以上の場合よりもサイズフリー範囲を広くすることができる。
なお、この実施形態では、ローラガイドとして、2組4つの案内ローラー14で被圧延材7の自由面71を保持・案内するものを使用しているが、1組2つの案内ローラーで被圧延材7の自由面を保持・案内するものであってもよい。
【0028】
また、この実施形態では、3台の4ロール圧延機を使用して、隣合う4ロール圧延機の圧下方向を相互に45度傾けているが、本発明の方法はこれに限定されない。しかしながら、複数台設置された4ロール圧延機の圧下方向を相互に45度傾けた構成とすることにより、一つ前のパスにおける非圧延部分を中心に圧延が行われて、得られる線材の偏径差を小さく抑えることができるため、本発明の方法でも、3台以上設置された4ロール圧延機の圧下方向を、この実施形態のように相互に45度傾けた構成とすることが好ましい。
【0029】
また、この実施形態では3台の4ロール圧延機を使用しているが、本発明の方法はこれに限定されず、4台以上の4ロール圧延機を使用してもよい。その場合には、最終の3パスの4ロール圧延機についてのみ、圧延ロールの真円形成部の中心角等を本発明の方法に応じて設定し、最終の3パスより上流側の4ロール圧延機については適宜設定すればよい。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法によれば、4ロール圧延機を直列に3台以上設置して行うサイジング圧延方法において、直径が7.0mm以下の線材の場合でも、広いサイズフリー範囲を確保しながら表面性状を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に相当するサイジング圧延方法を説明する図であって、(a)は第1パスAの圧延ロールを、(b)は第2パスBの入側に設置したローラガイドの案内ローラーを、(c)は第2パスBの圧延ロールを、(d)は第3パスCの圧延ロールをそれぞれ示す。
【図2】実施形態で使用した圧延ロールの溝の形状を説明する図である。
【図3】実施形態で使用した、ローラガイドの案内ローラーの外周面に形成されたV溝の形状を示す図である。
【図4】実施形態の方法により、製品の直径と第2パスでの倒れ発生率との関係を調べたグラフである。
【図5】従来の方法で問題となる噛み出しを説明する図である。
【図6】従来の方法で問題となる倒れを説明する図である。
【符号の説明】
4 第1パスの圧延ロール
5 第2パスの圧延ロール
6 第3パスの圧延ロール
4a,5a,6a
溝の真円形成部
4b,5b,6b
溝の逃がし部
7 被圧延材
71 自由面
14 案内ローラー
14a V溝
14b 逃がし溝
41 真円形成部をなす円弧の両端に対する接線
α V溝の角度
β 逃がし部をなす直線同士がなす角度
A 第1パス
B 第2パス
C 第3パス
θ1 第1パスでの圧延ロールの真円形成部の中心角
θ2 第2パスでの圧延ロールの真円形成部の中心角
θ3 第3パスでの圧延ロールの真円形成部の中心角
Claims (4)
- 外周面に円弧状の真円形成部と逃がし部とからなる溝を有する2対4個の圧延ロールを備えた4ロール圧延機で、線材をサイジング圧延する方法において、
4ロール圧延機を直列に3台以上設置して、各圧延ロールの真円形成部の中心角を、最終の3パスについては、第1パスで15度未満に、第2パスで30度以上に、第3パスで45度以上に設定するとともに、
第2パスの入側にローラガイドを設置して、このローラガイドの案内ローラーにより、被圧延材の第1パスで圧下されない面(自由面)を保持・案内しながら、当該被圧延材を第2パスに誘導することを特徴とする線材のサイジング圧延方法。 - 第1パスの圧延ロールの逃がし部は直線状に形成され、この直線は真円形成部をなす円弧の両端に対する接線であり、第2パスの入側に設置するローラガイドの案内ローラーの外周面には、被圧延材を保持・案内するV溝が形成され、このV溝の角度を、第1パスの隣接する圧延ロール間で逃がし部をなす直線同士がなす角度と同じにすることを特徴とする請求項1記載の線材のサイジング圧延方法。
- 2対4個の圧延ロールを備えた4ロール圧延機で線材をサイジング圧延する方法において、
4ロール圧延機を直列に3台以上設置して、最終3パスの第1パスでは、外周面に溝のないフラットロールを圧延ロールとして用い、第2パス以降では、外周面に円弧状の真円形成部と逃がし部とからなる溝を有するロールを圧延ロールとして用い、圧延ロールの真円形成部の中心角を、第2パスでは30度以上に、第3パスでは45度以上に設定するとともに、
第2パスの入側にローラガイドを設置して、このローラガイドの案内ローラーにより、被圧延材の第1パスで圧下されない面(自由面)を保持・案内しながら、当該被圧延材を第2パスに誘導することを特徴とする線材のサイジング圧延方法。 - 第2パスの入側に設置するローラガイドの案内ローラーの外周面には、被圧延材を保持・案内するV溝が形成され、このV溝の角度を90度にすることを特徴とする請求項3記載の線材のサイジング圧延方法。
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