JPH071066A - Manufacture of member having cross-sectional odd shape and its device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To manufacture a member having cross-sectional odd shape with high efficiency and low consumption of energy with a simple equipment by which a material is pressed using a specific grooved roll permitting width deformation but restraining longitudinal extension of the material. CONSTITUTION:An upper roll 3B is soroban-shaped ball with gentle inclination having projecting and recessing parts 8 on both conical side surfaces in near axial direction arranged with equal angle each other. A lower roll 4B is provided with parallel projecting and recessing parts 9 on its surface in the axial direction. The material to be rolled is heated to a temperature in which it is easily hot rolled in a heating furnace and bitten between the upper and lower rolls to be rolled. When the material is rolled, the width deformation of material is permitted but slip of the material and rolls is prevented and the longitudinal moving of the part of material in the vicinity of its surface is restrained by projecting and recessing parts 8 and 9 on the upper and lower rolls in the axial direction. Thus waving of material is little since longitudinal extension is restrained. Further, number of rolling is decreased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、金属材料から圧延、ス
ピニング加工などで、異形断面材すなわち通常の板材や
線材と異なる形状の断面をもつ製品を得るための方法お
よび装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for obtaining a product having a different cross-section material, that is, a cross-section having a shape different from that of a normal plate material or wire material, by rolling or spinning from a metal material.

【０００２】この明細書において、「圧延」の語は、ス
ピニング加工と呼ばれるリング状体の圧延を包含する意
味に用いる。[0002] In this specification, the term "rolling" is used to include rolling of a ring-shaped body called spinning.

【０００３】[0003]

【従来の技術】たとえば両縁から中央に向って深くなる
浅い溝を有する条鋼を圧延により製造する場合、従来
は、図１に示すような圧延ロールを使用して熱間孔型圧
延を行なっている。 すなわち、強制回転駆動されてい
る傾斜のゆるいソロバン玉の形状の上ロール（３Ａ）
と、両側にフランジ（４１，４２）をそなえた下ロール
（４Ａ）との間に被圧延材（１）をかみ込ませ、上下両
ロールのプロフィールによって規定される横断面を形成
する。2. Description of the Related Art For example, in the case of manufacturing a bar steel having a shallow groove that is deepened from both edges toward the center by rolling, conventionally, hot rolling was performed by using a rolling roll as shown in FIG. There is. That is, the upper roll (3A) in the shape of an abacus ball with a gentle inclination that is driven to rotate by force.
And the lower roll (4A) having the flanges (41, 42) on both sides, the rolled material (1) is bitten into it to form a cross section defined by the profiles of the upper and lower rolls.

【０００４】図１の孔型圧延においては、材料の幅方向
の位置によって変形量が異なる。中央の薄肉部は圧下変
形が大きく、両側の厚肉部は圧下変形がゼロである。
このため、薄肉部が材料の長さ方向に大きく伸びて、長
さ方向に波打った被圧延材ができてしまう。 これを避
けるには、一度に多大の圧下変形を行なわず圧下率３〜
１０％程度の変形を積み重ね、必要に応じてその途中で
被圧延材の再加熱を行なう。In the hole rolling of FIG. 1, the amount of deformation differs depending on the position of the material in the width direction. The thin portion at the center has large rolling deformation, and the thick portions on both sides have zero rolling deformation.
For this reason, the thin portion greatly extends in the length direction of the material, and a rolled material undulating in the length direction is formed. In order to avoid this, a large rolling reduction is not performed at a time and the rolling reduction rate is 3 ~.
Deformation of about 10% is accumulated, and if necessary, the material to be rolled is reheated.

【０００５】このような圧延では、まず異なるプロフィ
ールをもった孔型ロールを多数用意する必要がある。
しかも、異形断面材の製品は、たとえば耐熱鋼を材料と
するタービン翼、チタン製の海水水門スクリーン、チタ
ン含金製の航空機サッシなど多品種少量生産が多く、ロ
ールの費用が製造コストを著しく高くしてしまうという
悩みがある。In such rolling, it is first necessary to prepare a large number of hole type rolls having different profiles.
Moreover, products with irregular cross-sections are often produced in small quantities in a wide variety of products such as turbine blades made of heat-resistant steel, titanium seawater sluice screens, titanium-containing aircraft sashes, etc., and roll costs are extremely high. I have a worry that I will do it.

【０００６】同様な問題は、図２に示すような回転しご
きスピニング方式による異形断面リングの製造に関して
もみられる。 図２において、フランジ（６１）を有し
回転駆動されているマンドレル（６Ａ）にリング（２）
の内側を接触させ、リングの外側にはこれに部分的に接
触して回転可能なスピニングロール（５Ａ）を設けて、
マンドレル（６Ａ）とスピニングロール（５Ａ）の間で
リング（２）を圧延しながら後者を幅方向に矢印のよう
に強制的に移行させることによって、図２において右か
ら左へ順次リングの厚さを減少させて行く。 （７）
は、リングを熱間加工温度に維持するための誘導加熱コ
イルである。A similar problem is encountered with the production of profiled rings by the rotary ironing spinning method as shown in FIG. In FIG. 2, a ring (2) is attached to a mandrel (6A) that has a flange (61) and is driven to rotate.
The inside of the ring is brought into contact, and the outside of the ring is provided with a spinning roll (5A) which is partially brought into contact therewith and is rotatable,
By rolling the ring (2) between the mandrel (6A) and the spinning roll (5A) while forcing the latter in the width direction as indicated by the arrow, the ring thickness is sequentially increased from right to left in FIG. To decrease. (7)
Is an induction heating coil for maintaining the ring at the hot working temperature.

【０００７】このような加工においては、１パスあたり
の圧下率は材料の延性範囲内であればよく、加工性のよ
い材料ならば冷間加工の場合で約６０％、熱間加工では
約１５％まで圧下しても、リングの圧下部分は周方向に
伸びず幅方向にだけ伸び、形状精度のよい異形断面リン
グが得られる。 ところが、難加工材の熱間加工におい
ては圧下率が１５％を下回り、パス回数を高めなければ
ならないため加工時間が長くなり、その間の温度低下を
防ぐために行なう誘導加熱に要する電力も膨大になる。In such processing, the rolling reduction per pass may be within the ductility range of the material, and if the material has good workability, it is about 60% in cold working and about 15 in hot working. Even when the pressure is reduced to%, the pressure-reduced portion of the ring does not extend in the circumferential direction but only in the width direction, and a deformed cross-section ring with good shape accuracy is obtained. However, in the hot working of the difficult-to-machine material, the reduction ratio is less than 15%, and the number of passes must be increased, so that the working time becomes long and the electric power required for the induction heating for preventing the temperature drop during that time becomes enormous. .

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、異形
断面材の圧延に伴っていた上記の問題に対処し、従来よ
り少い工程により簡単な設備を使用して高能率に、かつ
低減されたエネルギー消費をもって異形断面材を製造す
ることのできる技術を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems associated with the rolling of deformed cross-section materials, and to reduce the number of steps more efficiently than before by using simple equipment to achieve high efficiency and reduction. It is an object of the present invention to provide a technique capable of manufacturing a modified cross-section material with the required energy consumption.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の異形断面材の製
造方法は、異形断面材を圧延により製造する方法におい
て、異形断面プロフィールをもつ圧延ロールの表面に、
軸方向に並ぶ平行な、または互いにほぼ等角度で配置さ
れた多数の凹凸を有する溝付ロールの組を使用し、被圧
延材の幅方向の変形は許容するが長さ方向の伸びを抑制
した条件下に圧延を行なうことを特徴とする。A method for producing a modified cross-section material according to the present invention is a method for producing a modified cross-section material by rolling, in which the surface of a rolling roll having a modified cross-section profile is
A set of grooved rolls with a large number of concavities and convexities arranged in parallel in the axial direction or arranged at substantially equal angles to each other was used to allow deformation in the width direction of the material to be rolled but suppress elongation in the length direction. It is characterized by rolling under the conditions.

【００１０】上記の圧延により得られる圧延材は、表面
にロールの溝が転写されていて、通常そのままでは最終
的な用途に不向きであるから、多くの場合、溝付ロール
の組による圧延に続いて、異形断面プロフィールをもつ
が表面平滑な仕上げロールの組による仕上げ圧延を行な
って、在来のものと同様な平滑表面を得る工程を包含す
ることが必要であろう。Since the rolled material obtained by the above rolling has the groove of the roll transferred to the surface and is usually unsuitable for the final use as it is, in many cases, the rolling using the group of grooved rolls is not succeeded. Thus, it may be necessary to include a finish rolling with a set of finishing rolls having an irregular cross-sectional profile but a smooth surface to obtain a smooth surface similar to the conventional one.

【００１１】このようなことも配慮して構成される本発
明の装置は、異形断面材を圧延により製造する装置にお
いて、異形断面プロフィールをもつ圧延ロールの表面
に、軸方向に並ぶ平行な、または互いにほぼ等角度で配
置された多数の凹凸を有する溝付ロールの組をそなえ、
かつこの溝付ロールの組で圧延された被圧延材を仕上げ
圧延するための、異形断面プロフィールをもつ平滑ロー
ルの組をそなえたことを特徴とする。The apparatus of the present invention constructed in consideration of such matters is also an apparatus for manufacturing a modified cross-section material by rolling, which is parallel to the axial direction on the surface of a rolling roll having a modified cross-section profile, or With a set of grooved rolls having a large number of irregularities arranged at substantially equal angles to each other,
In addition, the present invention is characterized in that it is provided with a set of smooth rolls having a modified cross-sectional profile for finish rolling the material to be rolled rolled by the set of grooved rolls.

【００１２】[0012]

【作用】図１の孔型圧延ロールに対応する圧延設備に本
発明を適用したものが、図３および図４に示す装置であ
る。 上ロール（３Ｂ）は、図３にみるように、傾斜の
ゆるいソロバン玉の形状で、両側の円錐形表面をほぼ軸
方向に走り互いに等角度で配置された凹凸（８）を有
し、下ロール（４Ｂ）は図３および図４にみるように、
表面を軸方向に走る平行な凹凸（９）を有する。 図４
に示した凹凸はロール表面にＵ字の溝を設けたものであ
るが、溝の形状は任意であり、溝に代えて、または溝と
ともに突条を設けてもよいことはもちろんである。The apparatus shown in FIGS. 3 and 4 is one in which the present invention is applied to the rolling equipment corresponding to the hole rolling roll of FIG. As shown in FIG. 3, the upper roll (3B) is in the shape of a gently sloping abacus ball, has concavities and convexities (8) that run substantially concentrically on the conical surfaces on both sides, and are arranged at equal angles to each other. The roll (4B), as seen in FIGS. 3 and 4,
It has parallel irregularities (9) running axially on the surface. Figure 4
Although the unevenness shown in (1) is provided with a U-shaped groove on the roll surface, the shape of the groove is arbitrary, and it goes without saying that a ridge may be provided instead of the groove or together with the groove.

【００１３】圧延される素材は、加熱炉で熱間加工に適
した温度に加熱されて、上下ロール間にかみ込まれ圧延
される。 圧延に当って、上下ロールの軸方向の凹凸
が、素材の幅方向の変形は許容するが、素材とロールと
の滑りを防げるとともに素材の表面近くの部分の長手方
向への移動を制約し、結果として長手方向への伸びを抑
制するから、被圧延材が波打つことが少くなる。The material to be rolled is heated in a heating furnace to a temperature suitable for hot working and is rolled between the upper and lower rolls. Upon rolling, the unevenness of the upper and lower rolls in the axial direction allows deformation of the material in the width direction, but prevents slippage between the material and the roll and restricts movement of parts near the surface of the material in the longitudinal direction, As a result, since the elongation in the longitudinal direction is suppressed, the rolled material is less likely to wavy.

【００１４】図２の回転しごきスピニング加工に本発明
を適用すると、図５に示す装置になる。 スピニングロ
ール（５Ｂ）は、図にみるように、図３の孔型圧延の上
ロールを半分にしたような形状を有し、互いに等角度で
配置された溝（８）を有している。 マンドレル（６
Ｂ）は片側にフランジ（６１）をそなえ、軸方向の平行
な溝（９）を有している。 マンドレルは回転駆動さ
れ、スピニングロールはそれに従動回転しながら、矢印
方向に送られる。When the present invention is applied to the rotary ironing spinning process shown in FIG. 2, the device shown in FIG. 5 is obtained. As shown in the figure, the spinning roll (5B) has a shape similar to that of the upper roll of the hole-rolling shown in FIG. 3, and has grooves (8) arranged at equal angles to each other. Mandrel (6
B) has a flange (61) on one side and has parallel grooves (9) in the axial direction. The mandrel is driven to rotate, and the spinning roll is driven to rotate and fed in the direction of the arrow.

【００１５】この装置においては、素材（２）は加熱部
で適宜の温度に加熱した後、マンドレルとスピニングロ
ールに挟み、その幅方向の一部分を圧延する。 一回転
して全長を圧延した後、スピニングロールを一定の速度
で矢印方向に送り、さらに圧延を続ける。 この操作を
必要なだけ繰り返し、所望の幅だけを所定の厚さに圧延
して、異形断面リングを得る。In this apparatus, the material (2) is heated to an appropriate temperature in the heating section, sandwiched between a mandrel and a spinning roll, and a part of the material in the width direction is rolled. After one rotation to roll the entire length, the spinning roll is fed at a constant speed in the direction of the arrow to continue rolling. This operation is repeated as many times as necessary, and only a desired width is rolled to a predetermined thickness to obtain a modified cross section ring.

【００１６】前述した図３および図４に示す条鋼の圧延
と同様に、スピニングロールおよびマンドレルに設けた
軸方向の凹凸が、素材の幅方向の変形は許容するが長手
方向の伸びを抑制した条件下に圧延され、寸法精度の高
いリング圧延が実現する。Similar to the above-described rolling of the steel strip shown in FIGS. 3 and 4, the axial irregularities provided on the spinning roll and the mandrel allow deformation in the width direction of the material but suppress elongation in the longitudinal direction. It is rolled down to realize ring rolling with high dimensional accuracy.

【００１７】[0017]

【実施例】【Example】

〔実施例１〕図３および図４に示す装置を用いて、ＳＵ
Ｓ３０４鋼を圧延した。 上ロールは、直径２５０mm、
胴長２５mmで円錐面の傾斜角１５°であり、下ロールは
直径２５０mm、両側フランジ間距離４８mmである。 両
ロールとも、表面に深さ０．３mm、幅０．６mmの半円形
の溝を間隔０．６mm（上ロールにおいては小径端で）で
設けた。 圧延する素材は、板厚１５mm、幅４０mm、長
さ２ｍである。[Embodiment 1] Using the apparatus shown in FIGS.
S304 steel was rolled. The upper roll has a diameter of 250 mm,
The body length is 25 mm, the conical surface has a tilt angle of 15 °, the lower roll has a diameter of 250 mm, and the distance between both flanges is 48 mm. Both rolls were provided with semi-circular grooves having a depth of 0.3 mm and a width of 0.6 mm on the surface at intervals of 0.6 mm (in the upper roll, at the small diameter end). The material to be rolled has a plate thickness of 15 mm, a width of 40 mm and a length of 2 m.

【００１８】素材を１１００℃に加熱して圧延した。
両ロール間の距離を変えて圧下率を変化させ、板の中央
に波形のうねりを生じて必要な平坦度を保てなくなる限
界を求めた。 比較のため、同じ寸法の平滑ロールを用
いた圧延も行なった。 結果は表１のとおりである。The material was heated to 1100 ° C. and rolled.
The rolling reduction was changed by changing the distance between the two rolls, and a limit was found where the required flatness could not be maintained due to the corrugation of the corrugation in the center of the plate. For comparison, rolling was also performed using a smooth roll having the same size. The results are shown in Table 1.

【００１９】 表 １ 圧下率（％） ４ ６ ８ 10 12 14 16 18 20 平滑ロール ○ ○ × × × 溝付ロール ○ ○ ○ ○ ○ ○ × × × ○は波形のうねり発生なく好調に圧延できたことを、ま
た×は波が生じて製品が不合格であることを示す。Table 1 Reduction ratio (%) 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Smooth roll ○ ○ × × × Grooved roll ○ ○ ○ ○ ○ ○ × × × ○ was able to be rolled satisfactorily without waviness. Also, a cross indicates that a wave has occurred and the product has failed.

【００２０】〔実施例２〕図５に示す装置を用いて、チ
タン合金（６％Ａｌ−４％Ｖ−Ｔｉ）のスピニング加工
を行なった。 スピニングロールは直径２５０mm、胴長
５０mmで傾斜角３０°のもの、マンドレルは直径３００
mm、胴長４００mmのものを用いた。 両者とも、表面に
深さ０．２mm、幅０．４mmの半円形の溝を間隔０．４mm
で設けた。圧延の対象は、厚さ２０mm、幅７０mmで外径
４５０mmのリング状体である。Example 2 A titanium alloy (6% Al-4% V-Ti) was subjected to spinning using the apparatus shown in FIG. The spinning roll has a diameter of 250 mm, a body length of 50 mm, and an inclination angle of 30 °. The mandrel has a diameter of 300.
mm, body length 400 mm was used. Both of them have a semi-circular groove with a depth of 0.2 mm and a width of 0.4 mm on the surface with an interval of 0.4 mm.
Set up in. The object to be rolled is a ring-shaped body having a thickness of 20 mm, a width of 70 mm and an outer diameter of 450 mm.

【００２１】素材を１０５０℃に加熱してスピニング加
工した。 １パスあたりの送りを２mmとして種々の圧下
率を与え、５パスまで圧延したときにリングの帯の幅方
向の反りが生じるか否かをしらべた。 これは、圧下さ
れた部分に長さ方向（リングの周方向）の伸びが生じる
と、その部分が未圧下の部分より長くなるため、帯に反
りが生じる現象を利用するものである。The material was heated to 1050 ° C. and spun. The feed per pass was set to 2 mm, various reduction ratios were given, and it was investigated whether or not warpage in the width direction of the ring band occurred when rolling up to 5 passes. This utilizes a phenomenon in which when the pressed portion expands in the lengthwise direction (circumferential direction of the ring), that portion becomes longer than the unpressed portion, so that the band warps.

【００２２】ここでも、平滑なロールによる加工を同じ
条件で行なって比較した。 結果を表２に示す。In this case as well, processing was carried out using a smooth roll under the same conditions, and comparison was made. The results are shown in Table 2.

【００２３】 表 ２ 圧下率（％） 10 15 20 25 30 35 40 45 平滑ロール ○ ○ × × × 溝付ロール ○ ○ ○ ○ ○ ○ × × ○はリングの帯に幅方向の反りが実質上生じなかったこ
とを、×は生じたことを示す。Table 2 Reduction ratio (%) 10 15 20 25 30 35 40 45 Smooth roll ○ ○ × × × Grooved roll ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × × ○ is substantially warped in the width direction of the ring band. Not present, × indicates that it occurred.

【００２４】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、異形断面材の圧延にお
いて、１回の圧延で高い圧下率を実現できるから、異な
るプロフィールの圧延ロールを多数用意して段階的に圧
延を進める必要がなく、設備および工程が簡単になる。
これは、異形断面材の製造コスト低減に役立つ。According to the present invention, it is possible to realize a high reduction rate in one rolling when rolling a modified cross-section material, so that it is not necessary to prepare a large number of rolling rolls having different profiles and carry out rolling stepwise. Simplifies equipment and processes.
This helps reduce the manufacturing cost of the profiled cross section.

【００２５】圧延の段階を少くできることは、同時に圧
延に要する時間が短縮されることを意味するから、熱間
または温間の圧延においては中途に行なう再加熱を不要
にし、または回数を減らすことを可能にする。 これ
は、加熱に要するエネルギーの節約をもたらし、さらに
コスト低下に寄与する。The fact that the number of rolling steps can be reduced means that the time required for rolling is shortened at the same time. Therefore, in hot or warm rolling, it is necessary to eliminate the need for intermediate reheating or reduce the number of times. to enable. This saves energy required for heating and further contributes to cost reduction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 異形断面材の圧延技術の一例を説明するため
の、装置主要部の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an apparatus for explaining an example of a rolling technique of a deformed cross-section material.

【図２】 異形材の圧延技術の別の例を説明するため
の、図１と同様な断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view similar to FIG. 1 for explaining another example of the rolling technique of the profile material.

【図３】 本発明に従う異形断面材の圧延技術を図１の
装置に適用した場合の図。FIG. 3 is a view showing a case where the rolling technique for deformed cross-section material according to the present invention is applied to the apparatus of FIG. 1.

【図４】 図３に示した下ロールの拡大横断面図。4 is an enlarged cross-sectional view of the lower roll shown in FIG.

【図５】 本発明に従う異形断面材の圧延技術を、図２
の装置に適用した場合の図。FIG. 5 shows a rolling technique for a modified cross-section material according to the present invention.
Figure when applied to the device of.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 帯状素材 ２ リング状素材 ３Ａ，３Ｂ 上ロール ４Ａ，４Ｂ 下ロール ４１，４２ フラ
ンジ ５Ａ，５Ｂ スピニングロール ６Ａ，６Ｂ マンドレル ６１ フランジ ７ 誘導加熱コイル ８，９ 溝1 band material 2 ring material 3A, 3B upper roll 4A, 4B lower roll 41, 42 flange 5A, 5B spinning roll 6A, 6B mandrel 61 flange 7 induction heating coil 8, 9 groove

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 異形断面材を圧延により製造する方法に
おいて、対をなす圧延ロールの一方または両方の表面
に、軸方向に並ぶ平行な、または互いにほぼ等角度で配
置された多数の凹凸を有する溝付ロールの組を使用し、
被圧延材の幅方向の変形は許容するが長さ方向の伸びを
抑制した条件下に圧延を行なうことを特徴とする異形断
面材の製造方法。1. A method for producing a modified cross-section material by rolling, comprising a plurality of irregularities arranged on one or both surfaces of a pair of rolling rolls in parallel in an axial direction or arranged at substantially equal angles to each other. Using a set of grooved rolls,
A method for producing a deformed cross-section material, which comprises rolling under a condition in which deformation of the material to be rolled in the width direction is allowed but elongation in the length direction is suppressed. 【請求項２】 溝付ロールの組による圧延に続いて、異
形断面プロフィールをもつが表面平滑な仕上げロールの
組による仕上げ圧延を行なう工程を包含する請求項１の
製造方法。2. The method according to claim 1, further comprising the step of finishing rolling with a set of finishing rolls having a modified cross-sectional profile but having a smooth surface, following the rolling with the set of grooved rolls. 【請求項３】 異形断面材を圧延により製造する装置に
おいて、対をなす圧延ロールの一方または両方の表面
に、軸方向に並ぶ平行な、または互いにほぼ等角度で配
置された多数の凹凸を有する溝付ロールの組をそなえ、
かつこの溝付ロールの組で圧延された被圧延材を仕上げ
圧延するための、異形断面プロフィールをもつ平滑ロー
ルの組をそなえたことを特徴とする異形断面材の製造装
置。3. An apparatus for producing a modified cross-section material by rolling, wherein one or both surfaces of a pair of rolling rolls have a large number of concavities and convexities arranged in parallel in the axial direction or arranged at substantially equal angles to each other. With a set of grooved rolls,
An apparatus for producing a modified cross-section material, comprising a set of smooth rolls having a modified cross-section profile for finish-rolling a material to be rolled rolled by the set of grooved rolls.