JPS613601A - 円形泰面金属材の製造方法 - Google Patents

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、傾斜圧延機を用いて丸棒鋼等の円形断面金属
材を製造する方法に関する。

［従来の技術］ 従来、丸棒鋼等の円形断面金属材の製造は、カリバーロ
ールによる圧延工程を経て行なうのが一般的である。し
かし、この場合には設備費が非常に高くつくという欠点
があった。そこで、最近では比較的安価に設備できる傾
斜圧延機を用いて圧延する方法が数多く提案され、実用
に供されている。

その一つに、本出願人の出願に係る特開昭５９〜４９０
２号の公報に記載された発明（以下、先願発明という）
がある。先願発明は、第８図（パスライン搬入側から圧
延ロールを正視した略示図）及び第９図に示す如く、パ
スラインＸ−Ｘの周りに臨んで３個又は４個（図面は３
個の場合を示す）の］−ン型圧延ロール２，２．２を各
ロール２の小径側々而２Ｃがパスライン搬入、側に位置
するように配設した傾斜圧延１１１を用いて、搬入され
て来た圧延材Ｆ１３の外径をロール２，２．２で絞り圧
延して内部に空洞部（前記公報モは「ポロシティ」と称
している）のない円形断面金属材の製品４を得るもの〉 であった。前ン傾斜圧延機１を構成する各ロール２は、
第４図乃至第７図に示す如く、パスライン搬出側Ｆのロ
ール＠２Ｉ）を固定ハウジング１にチョック５を介して
支持すると共に、パスライン搬入側Ｅのロール軸２ａを
回転ハウジング８にチョック６を介して支持しである。

各チョック５．６は、圧下手段ｄ、、、１ｏの作動によ
りパスラインＸ−Ｘの半径方向に沿ってパスラインＸ−
Ｘへ接近又は離反できるように構成されている。前記回
転ハウジング８は、パスラインＸ−×を回動中心とし、
固定ハウジング７の案内面７ａ（第４図参照）に案内さ
れ、回動操作手段１１により矢符Ｈ，１方向へ正逆回動
できるように構成されている。そして、傾斜圧延機１は
、圧延材料３の材質、外径、材料温度及び減面率等の条
件が与えられると、各ロール２のゴージ部２ｄ（第９図
参照）の外径り、各ロール２の後述する交叉角Ｔ及び傾
斜角βが選定され、該選定に対応する各チョック５，６
の位置及び回転ハウジング８の回動位置が所定位置に設
定される。このように設定された各ロール２の軸線Ｙ−
Ｙは、第９図に示す如く、該軸線Ｙ−Ｙ上の所定ロール
設定中心Ｏ（ロール２のゴージ部２ｄを含む仮想平面と
軸１’ｍ−Ｙとの交点）及びパスラインＸ−×を含む仮
想平面へと直交しかつパスラインｘ−×を含む仮想平面
Ｂと軸線Ｙ−Ｙとがなす角、換言すれば軸線Ｙ−Ｙと仮
想平面Ｂ上への該軸線Ｙ−Ｙの投影延長線ｙ’−ｙ’と
がなす角が所定交叉角γで交叉すると共にパスラインＸ
−Ｘと甫記仮想平面Ｂ上への該軸線Ｙ−Ｙの投影延長＄
１Ｙ〆−Ｙ′とがなす角が所定′傾斜角βで傾斜する。

交叉角γ及び傾斜角βは、 Ｏ°　　く　　　γ　　　く　１５　。

３°〈　β　〈２０゜ ５６〈γ＋β〈３０゜ の条件を満足するように設定される。

■発明が解決しようとする問題点］ ところが、先願発明の製造方法では、鋼種及び圧延材判
澗度等の圧延条件に対応するように前記チョック５．６
の位置及び回転ハウジング８の回動位置を適正に初期設
定した後は、同一ロットの材料を圧延する間で変更され
ることはなかった。このため、従来の製造方法にあって
は、下記の如き欠点があった。

ω　几延中に長尺の圧延材１Ｆ８Ｉ３の温度が低下する
ため、圧延材Ｉｔ　３のｔ（喘寄りの変形抵抗が圧延の
進１１に伴ない次第に大きくなるから、１すられＩＪ半
半一４１品４外径がミル剛性により次第に太きくなり、
全長に口って外径寸法を高精度に維持することが出来な
かった。

◎　高温の圧延材料３から熱的影響を受ける０−ル２が
圧延進行に伴なって徐々に昇温しで拡径するため、得た
半製品４の後端部寄りの外径が次第に小さくなり、全長
に亘って外径寸法を高精度に維持することが出来なかっ
た。

θ　各圧延材料間に温度バラツキや鋼種の差異があった
場合には、各圧延材料間の変形抵抗やロール外径の変化
量は一層大きく、そのため半製品の外径寸法の変化が更
に拡大されるという欠点があった。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、上記欠点に鑑み、前述の先願発明を改良する
ためのものであって、パスライン周りに臨んで配設され
た３個又は４個のコーン型圧延ロールは、各ロールの小
仔側々面がパスライン搬入側に位置され、各ロールの軸
Ｓは、該軸線上の所定ロール設定中心及びパスラインを
含む仮想平面Ａ上と直交しかつパスラインを含む仮想平
面８上への該＠梓の投影延長線とパスラインとがなす角
が所定傾斜角で傾斜すると共に前記仮想平面Ｂと該軸線
とがなす角が所定交叉角で交叉するように工９定されて
いる交叉型傾斜圧延ぼを用い、圧延材ｒ１の外径を絞り
圧延して円形断面金属材を得る円形断面金属材の製造方
法において、前記各ロールの表面とパスラインどの最短
距陛が材料温度変動等により拡大する傾向を示すときに
は、一方側のロール軸受けを保持する回転ハウジングを
、パスライン周方向に沿って回動接線方向が前記仮想平
面Ｂへ指向する正方向へ所定角度回動してロール表面と
パスラインとの最短距離を所定寸法に維持させ、逆に前
記各ロールの表面とパスラインとの最短距離がロール温
度変動等により縮小する傾向を示すときには、回転ハウ
ジングをパスライン周方向に沿って負方向へ所定角度回
動してロール表面とパスラインとのｍ短距離を所定寸法
に維持させつつ１延することで、圧延後の製品の外径寸
法ｆｌ’１ｌｌｌを署しく向−トさせることができる円
形断面金属の製造方法を提供するものである。

［実施例］ 以下、本発明を具体的な制御例１乃至３のフローチャー
トを示す第１図を参照して説明する。なお、本発明を適
用する傾斜圧延機は、第４図乃至第７図に示す如く先願
発明の場合と同じであり、各０−ル２の交叉角γ及び傾
斜角βの設定範囲は、前述した通りである。

（制御例１） この制御例１は、予め圧延材料でもって各ロットごとの
圧延材料の全長に亘る外径寸法変化を測　　　一定し、
これをパターン化してこのパターンに基づいて実圧延に
おけるロール２のゴージ部２ｄの表面からパスラインＸ
−Ｘまでの最短距離（以下、ロール間隔という）を逐次
調整し、圧延材料の外径寸法制御を行うものである。

即ち、第４図及び第５図に示す如く、各圧延ロール２の
チョック５．６を所定位置に固定させ、回転ハウジング
８を回動中立位置から矢符Ｈ，１方向へ正逆回動させた
ときの、回転ハウジング８の回動角変化量とロール間隔
の変化ＩＩ（第３図参照）との関係を予め求めておく。

次に、傾斜圧延機１の各チョック５，６及び回転ハウジ
ング８の設定位置を初期設定位置の状態にしたまま圧延
材料を圧延して半製品を得る。そして、半製品の外径を
長手方向全長に口って測定し、測定外径値と目標外径値
との１法変化吊を長手位置との関係において求めパター
ンを作成する。

このパターンは、実際の操業ラインに組込まれた傾斜圧
延Ｉ１１の制御部へ入力され、そして、実圧延する場合
には、傾斜圧延機１の各チョック５゜６及び回転ハウジ
ング８を初期設定した後、実圧延の進行状況に応して１
配パターンの寸法変化量を読み取り、これに基づいて目
標値圧延を実現するに必要なロール間隔とするための回
転ハウジング８の回ｆｌｕを決定する。回動ハウジング
８の回動量に基づいて回動操作手段１１を操作し、回転
ハウジング８を回動させる。

これにより、各ロットごとのパターン化された圧延材料
の外径寸法変化が修正されることになり圧延材料を目標
とする外径寸法の範囲内に圧延することができる。

第３図は、本発明の制御例１に基づいて圧延した場合と
、先願発明に係る圧延方法で圧延した場合とを比較する
ため、両圧延方法によって得られた半製品の外径寸法を
併記して表示したものである。外径寸法の測定は、各半
製品の圧延方向１１ｎごとのにマイクロメータを使用し
て行なった。この場合の圧延条件は、 八　バススケジュール ■　圧延前の材料長さ　：　　　５，２ｍ■　　圧　　
延　　Ｉｔ　　　　　　　　：　　　７０ｍｍφ→３０
＋ａｍφ（減面率　８１．６％） ■　ロール交叉角γ　　：　　５゜ ■　ロール傾斜角β　　：１５゜ ■　圧延材料材質　　　：　　５４５Ｃ■　ロール回転
数　　　：　　１５０ＰＰＭ（圧延速度０．３７　ｍ　
／ｓ　） ■　加熱温度　　　　　：　　１２００℃Ｂ）　ロール
条件 ■　ゴージ部ロール径　：　１８０　＋ｕφ■　ロール
材質　　　　：３０Ｍ４．４５である。

第２図は、−Ｆ記圧延条件下における回転ハウジング８
の回動角変化量とロール間隔の変化−との関係を示すも
のである。なお、回転ハウジング８を回動させることに
伴なう前記交叉角γ及び傾斜角βの変化量への影響は、
回転ハウジング８の回動角１°に対して交叉角γが０．
１６°であると共に傾斜角βが０．２７°であり非常に
小さい。第３図から明らかな如く、従来の場合の半製品
４の外径寸法は、その後端側につれて大きくなり、目標
値である３０．０　　Ｉｎｎから０．２　　ｍｍも外れ
ている。これに対して、本発明の制御例１によって圧延
した場合の外径寸法変化は、目標値である３０．０　　
ｍｍを境にして±　０．０５　Ｉｎｎの範囲内におさま
っている。

このことからも、本発明の制御例１による圧延方法は、
半！Ｉｊ品４の外径１法精度を格段に侵ねたものどする
ことが明らかである。、従って、本発明によって１！Ｖ
られだ円形断面金属は、後工稈で行われ。

るｌ”！ｌ’１品４の什十加工（例えば、切削加工）に
おいて、その加工すべき量が少なく、加工が容易である
と共に歩留の向上が図れるものである。

（制御例２） この制御例２は、オンラインで行なうものであり、傾斜
圧延ｌ１１のパスライン搬出側Ｆで直接圧延された半製
品４の外径寸法を測定し、この測定値に基づいてロール
間隔を調節するものである。

即ち、接触式あるいは非接触式（例えば、光電式寸法測
定器）の外径寸法測定機を用いて実際の操業ラインに配
設された傾斜圧延機１の搬出側Ｆで圧延後の半製品４の
外径寸法を測定する。そして、例えばこの測定値が目標
値からズした場合には、そのズレ量をもって該ズレを修
正すべく回転ハウジング８の回動量を決定する。しかる
後は、前述の制御例１の場合と同様に、回動操作手段１
１を操作して、回転ハウジング８を上記回動量の分だけ
回動させ、ロール間隔を調整する。このようにして圧延
された半製品４の外径寸法は、目標値を境にして制御さ
れることになり、圧延材ＦＩ３の温度変化′及び圧延材
料間の温度変化等に起因して光電ずる外径寸法変化を極
力少なくでき、優れた寸法精僚が１９られる。

要するに、この制御例２は、制御例１の場合において予
めパターン化された各ロフトごとの外径寸法の変化を、
実圧延の圧延機搬出側で測定して倹知するものであり、
その他の制御方法は制御例１の場合と同□じである。こ
の制御例２は、実圧延におい所謂フィードバック制御す
るという点で、制御例１の場合よりも、各圧延材料の個
々の性質に即応した圧延ができ、より優れた寸法精度が
得られるものである。

（制御例３） この制御例３は、前述の制御例２と同様にオンラインで
行われるものであり、圧延材料の温度から材料の変形抵
抗値を推定し、更にこの推定値からミル剛性との関係で
寸法変化を予測してロール間隔を調整せんとするもので
ある。

更に詳述すると、先ず実際の操業ラインに配設された傾
斜圧延機１の搬入側Ｅ及び搬出側Ｆで材ｒ１現度を測定
する。温ｒ！Ｉ？ｌ１１定は、赤外線熱像計測装置や放
射線温度計等の非接触式の測定装置で行えばよい。この
測定値に基づいて圧延材料３の変形抵抗値を推定する。

変形抵抗値の推定は、各ロフトごとの材料温度と変形抵
抗値の関係が既知であるので、この既知資料に基づいて
行えばよい。

圧延材料３の変形抵抗値が推定されれば、既知のミル剛
性係数との関係で、圧延後の半製品４の外径寸法変化量
を予測する。そして、この予測値から外径寸法の変化を
修正すべく回転ハウジング８の回動量を決定する。

このようにして、半製品４の外径寸法変化を修正すべく
回転ハウジング８の回動量が決定されれば、回動操作手
段１１を操作してロール間隔を調整すればよい。これに
より、材料の温度変化、材料間の温度変化並びにロール
温度の変化などに起因して介設する圧延後の半製品４の
外径寸法が大きく変化すという従来の欠点を解決するこ
とができ、寸法精度に優れた圧延が可能である。

（その他の制御例に関する説明） 本発明の円形断面金属材の製造方法は、上述の制御例１
乃至３に限定されるものでｔｉｔ　ｔ、ｘい。例えば、
制御例２と３を組合せて圧延後の半製品の外径寸法を測
定すると同時に、圧延材料の温度を測定し、この温度変
化に基づいてロール間隔を調節することも勿論可能であ
る。この場合は、実測した外径寸法変化が目標値よりズ
した場合には、このス１ノ吊をもって上記温度変化に基
づくロール間隔の調整量を修正するこ、とができ、より
優れた寸法制御が可能である。

なお、以上は圧延機として、回転ハウジング８がパスラ
イン搬入側に、固定ハウジング１がパスライン搬出側に
配されたものを用いた場合につい、２の向きをかえない
限りにおいで、回転ハウジング８をパスライン搬出側に
、固定ハウジング７をパスライン搬入側に配した圧延機
を用いる場合にあっても同様に実施しうるものであるこ
とはいうまでもない。

［発明の効果］ 以ｌ−詳述の如く、本発明によれば、個々の圧延材料の
温度変化、圧延材料相互間の濃度変化並びにロール温度
の変化などに起因して発生する圧延後の半製品の外径寸
法の変化を防止することができ、非常に優れた寸法制御
が行える。このため、圧延後に行われる仕上工程におい
て、その加工量が少なく、作業性の向上が図れる。また
歩留りの向上が得られるものであることはいうまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく制御例１乃至３のフローチャー
トを示す図面、第２図は制御例１における回転ハウジン
グの回動角変化量とロール間隔の変化量との関係を示す
図面、第３図は制御例１と従来の圧延方法に基づいて圧
延した場合の半製品の外径寸法を比較した図面、第４図
乃至第９図は本出願人が先に出願した発明に係る傾斜圧
延機を示すもので、第４図は傾斜圧延機の半断面正面図
、第５図は第４図のＶ−ｖ線断面図、第６図は傾斜圧延
機の右側面図、第７図は傾斜圧延機の棲面図、第８図は
圧延材料とコーン型ロールの関係を示す一部切欠き正面
図、第９図はコーン型ロールの交叉角及び傾斜角を説明
するための図面である。 １・・・傾斜圧延ｔａ２・・・ロール　　３・・・圧延
材料β・・・傾斜角　　　　γ・・・交叉角Ｘ−Ｘ・・
・パスライン　　Ｙ−Ｙ・・・ロール軸線特許出願人　
　住友金属工業株式会社 代　理　人　　弁理士　　内１）敏彦 ｕｓＩＬ／１ 第８図 ａ５９し３ −ワー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パスライン周りに臨んで配設された３個又は４個の
   コーン型圧延ロールは、各ロールの小径側々面がパスラ
   イン搬入側に位置され、各ロールの軸線は、該軸線上の
   所定ロール設定中心及びパスラインを含む仮想平面Ａ上
   と直交しかつパスラインを含む仮想平面Ｂ上への該軸線
   の投影延長線とパスラインとがなす角が所定傾斜角で傾
   斜すると共に前記仮想平面Ｂと該軸線とがなす角が所定
   交叉角で交叉するように設定されている交叉型傾斜圧延
   機を用い、圧延材料の外径を絞り圧延して円形断面金属
   材を得る円形断面金属材の製造方法において、前記各ロ
   ールの表面とパスラインとの最短距離が材料温度変動等
   により拡大する傾向を示すときには、一方側のロール軸
   受けを保持する回転ハウジングを、パスライン周方向に
   沿って回動接線方向が前記仮想平面Ｂへ指向する正方向
   へ所定角度回動してロール表面とパスラインとの最短距
   離を所定寸法に維持させ、逆に前記各ロールの表面とパ
   スラインとの最短距離がロール温度変動等により縮小す
   る傾向を示すときには、回転ハウジングをパスライン周
   方向に沿って負方向へ所定角度回動してロール表面とパ
   スラインとの最短距離を所定寸法に維持させつつ圧延す
   ることを特徴とする円形断面金属材の製造方法。