JP4264284B2

JP4264284B2 - Sizing press mold

Info

Publication number: JP4264284B2
Application number: JP2003105476A
Authority: JP
Inventors: 裕一石森
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JP2004306119A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱間スラブ等を幅方向にプレスするサイジングプレス装置に使用されるサイジングプレス用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、熱延スラブを幅方向にプレスするサイジングプレス装置におけるプレス動作を模式的に示したものである。まず、サイジングプレス用金型１（プレス金型１という）を外側に移動させて開き、熱延スラブ２が矢印の方向に送り出される。次に、熱延スラブ２の送り出しを停止して、プレス金型１を内側に移動させて圧下すると、熱延スラブ２の幅サイズが小さくなる。これを繰り返すことにより、熱延スラブ２の全体が幅方向にプレスされる。
【０００３】
プレス金型１が熱延スラブ２に接触する際、熱延スラブ２は約１０００℃という高温であるため、プレス金型１の表面の温度が急激に上昇する。その後、プレス金型１を開き、熱延スラブ２から離すと、プレス金型１の表面は放冷されて温度が低下する。これを繰り返すと、プレス金型１の表面は、加熱による熱膨張と放冷による熱収縮を繰り返し受ける。
【０００４】
この熱膨張と熱収縮は、プレス金型１の熱延スラブ２との接触部の近傍で生じ、その周囲は拘束されている。そのため、プレス金型１の熱延スラブ２との接触部の近傍には、熱応力が繰り返し発生し、熱疲労を受けることになる。この熱疲労により、図２に示すように、プレス金型１の熱延スラブ２と接触する部分の近傍にはヒートクラック３が発生し、進展して欠け落ち４が発生する。この欠け落ち４が発生すると、熱延スラブ２に欠け落ち４が転写されて疵になるため、使用期間が制限されてしまう。
【０００５】
このような問題に対して、サイジングプレス用金型のヒートクラックを抑制し、寿命を延長するために材質の改善が進められており、特許文献１には、黒鉛の面積率と粒径を定めた鋳鉄材料からなるサイジングプレス用金型が開示されている。しかし、材質のヒートクラックに対する耐性（耐ヒートクラック性という）を改善するだけでは、工業的に有益なレベルの寿命の延長は達成できていない。
【０００６】
一方、サイジングプレス用金型の構造による耐ヒートクラック性の改善も進められており、特許文献２には、内部に断熱部材を設けたサイジングプレス用金型を加熱し、温度分布を一様にして、ヒートクラックを抑制する技術が開示されている。また、特許文献３には、端部の表面に凹部を設けたサイジングプレス用金型が開示されている。
【０００７】
しかし、このような構造の改善によっても、サイジングプレス用金型のヒートクラックの発生、進展による欠け落ちを防止することはできず、寿命を、工業的に有益なほど充分に延長することができていない。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１９４４７８号
【特許文献２】
特開２０００−２０２５６１号
【特許文献３】
特開平７−１０８３３８号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、スラブを幅方向に熱間加工するサイジングプレス装置において、スラブと接触する部分のヒートクラックの生成、進展を長期間に渡り抑制し、長寿命化が可能なサイジングプレス用金型を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１１】
（１）表面にスリットを有するサイジングプレス用金型において、スリットのアスペクト比が３以上であり、前記スリットの前記サイジングプレス用金型内部側の端部にスリットの幅よりも大きい空洞部を有することを特徴とするサイジングプレス用金型。
【００１２】
ここで、アスペクト比は、スリットの深さと幅の比である。
【００１３】
（２）表面に互いに平行な複数のスリットを有し、前記スリットとスラブの送り方向との角度が０〜９０°であることを特徴とする（１）記載のサイジングプレス用金型。
【００１４】
（３）スリットを格子状に配置したことを特徴とする（１）又は（２）の何れか１項に記載のサイジングプレス用金型。
【００１５】
（４）スリットの間隔が５〜２００ｍｍであることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載のサイジングプレス用金型。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のサイジングプレス用金型は、図３に示すように、表面にスリットを設け、サイジングプレス用金型内部においてスリットの端部に空洞を設けたものである。スリット５の深さ８の幅７に対する比、即ちアスペクト比を大きくすることが必要である。このような、間口の細いスリット５を設けることにより、プレス金型１に生じる熱応力を緩和して、熱疲労によるクラックの発生を防止することができる。
【００１７】
また、スリット５は金型内の端部に、応力集中の発生を防止するため、スリット５の幅７より大きい空洞部６を設ける。この空洞部６は、如何なる形状でも良いが、矩形である場合は、角部の曲率が１Ｒ以上であることが好ましく、断面が円形又は楕円であることが好ましい。空洞部の形状が円形の場合、曲率は応力集中を防止する観点から、スリット５の幅より大きいことが好ましい。
【００１８】
スリット５のアスペクト比は、大きいほど熱応力の抑制に効果的であり、最低でも、３以上であることが好ましい。一方、スリット５のアスペクト比は１０００以下が好ましい。これはアスペクト比が１０００超になると、深さに対する幅が狭いため、スリット５を挟んで相対する壁同士が金型の表面近傍で接触し、応力を生じ易くなるためである。
【００１９】
また、スリット５の幅７が、プレス金型１の温度上昇による熱膨張量よりも狭いと、熱応力が発生して効果が小さくなる。そのため、スリット５の幅７を０．１〜５ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、スリット５の深さ８は、プレス金型１の厚みから、３〜３００ｍｍ程度である。
【００２０】
図３は、スリット５を送り方向に平行に配置した態様を示しているが、図４に示したように送り方向に垂直に配置しても良い。また、図５に示したように、スリット５の送り方向に対する角度９は、０〜９０°の任意の角度で良い。図３〜５に示したように、スリット５は複数設けることが好ましく、スリット５が互いに平行であることが好ましい。なお、平行とは、加工時の誤差を許容するものである。更に間隔を一定とすることが一層好ましい。
【００２１】
また、図６に示したように、スリット５を格子状に配置すると、プレス金型１の熱応力をより低減することができるため好ましい。この格子状の形状は、図７に示したように平行四辺形状でも良く、長方形状、正方形状、菱形状であることが好ましい。
【００２２】
スリット５の間隔は、小さいほど熱応力低減効果は大きいが、必要以上に小さいと加工費用が増加したり、熱延スラブ圧下の際にかかる面圧に耐えられず変形する。そのため、スリット５の間隔は、５ｍｍ以上であることが望ましい。一方、スリット５の間隔が大きく過ぎると、熱応力緩和の効果が少なくなるため、２００ｍｍ以下とすることが好ましい。スリット５の間隔は、一定であることが好ましいが、５〜２００ｍｍの範囲内でプレス金型１の形状に応じて適宜変更しても構わない。
【００２３】
なお、プレス金型１の材質は、合金ダクタイル鋳鉄、ハイクロム鋳鉄等の鋳鉄、鋳鋼、耐熱鋳鋼、鍛鋼でも良く、鋳鉄の表面にステンレス溶接肉盛を行っても良い。スリット５の加工、スリットの先端の空洞部の加工は、機械加工、電解加工で行っても良い。ワイヤー放電加工は、スリット加工と同時にスリットの先端の空洞部を加工することができるため、好ましい加工方法である。
【００２４】
【実施例】
図６に模式的に示したサイジングプレス用金型を、球状黒鉛可鍛鋳鉄を用いて製造した。サイジングプレス用金型のスラブの送り方向の長さは、５００〜２０００ｍｍとし、中央にテーパーを設けた。サイジングプレス用金型のスラブと接触する面において、スラブの送り方向と直交する方向の長さは１００〜８００ｍｍとした。
【００２５】
サイジングプレス用金型のスラブと接触する面には、スリットをスラブの送り方向と平行及び垂直に２０ｍｍ間隔で設け、格子状とした。このスリットの幅は１ｍｍであり、スリット先端の空洞部を含む深さは２０ｍｍであり、アスペクト比は２０である。先端部の空洞は円形であり、曲率半径は３ｍｍとした。スリットの加工、スリットの先端の空洞部の加工は、ワイヤー放電加工によって行った。
【００２６】
このスリットを設けたサイジングプレス用金型（本発明金型という）をサイジングプレス装置に組み込み、圧下率２０〜３０％、開閉間隔３０〜５０ｓとして、１００日間操業した。操業開始から、５日後、１０日後、２０日後、４０日後、６０日後、１００日後の亀裂の発生有無を目視で調査した。表１に示すように、本発明金型は操業後１００日を経過しても、亀裂が発生せず、継続して使用可能であった。
【００２７】
これに対し、本発明金型と同じ材質、サイズでスリットを設けないサイジングプレス金型（比較金型という）も本発明金型と同条件で操業した。結果を表１に示すが、比較金型では、操業開始から５日後に亀裂が確認され、２０日後には欠け落ちが発生したため、操業を中止した。
【００２８】
【発明の効果】
本発明により、サイジングプレス用金型の交換の回数を減らすことができるため、大幅にメンテナンスコストを抑制でき、交換時の熱延ラインの休止時間を短縮することができるなど、産業上の貢献が極めて大きい。
【００２９】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】サイジングプレス用金型の動作を説明する斜視図である。
【図２】サイジングプレス用金型のヒートクラックを説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明によるサイジングプレス用金型の一例を説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は、一部拡大図を含む（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】本発明によるサイジングプレス用金型の他の例を説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図であり、（ｃ）は一部拡大図を含む（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。
【図５】本発明によるサイジングプレス用金型の他の例を説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図、（ｃ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。
【図６】本発明によるサイジングプレス用金型の他の例を説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ断面図、（ｃ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【図７】本発明によるサイジングプレス用金型の他の例を説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ断面図、（ｃ）は（ａ）のＫ−Ｋ断面図である。
【符号の説明】
１…サイジングプレス用金型
２…熱延スラブ
３…ヒートクラック
４…欠け落ち
５…スリット
６…空洞部
７…スリットの幅
８…スリットの深さ
９…スリットと送り方向との角度（θ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sizing press die used in a sizing press device that presses a hot slab or the like in the width direction.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 schematically shows a pressing operation in a sizing press apparatus that presses a hot-rolled slab in the width direction. First, a sizing press mold 1 (referred to as a press mold 1) is moved outward and opened, and the hot-rolled slab 2 is fed in the direction of the arrow. Next, when the feeding of the hot-rolled slab 2 is stopped and the press die 1 is moved inward to reduce the width, the width size of the hot-rolled slab 2 is reduced. By repeating this, the entire hot-rolled slab 2 is pressed in the width direction.
[0003]
When the press mold 1 comes into contact with the hot-rolled slab 2, the temperature of the surface of the press mold 1 is rapidly increased because the hot-rolled slab 2 has a high temperature of about 1000 ° C. Thereafter, when the press die 1 is opened and separated from the hot-rolled slab 2, the surface of the press die 1 is allowed to cool and the temperature decreases. When this is repeated, the surface of the press die 1 is repeatedly subjected to thermal expansion due to heating and thermal contraction due to cooling.
[0004]
This thermal expansion and contraction occurs in the vicinity of the contact portion of the press die 1 with the hot-rolled slab 2 and its periphery is constrained. Therefore, thermal stress is repeatedly generated near the contact portion of the press die 1 with the hot-rolled slab 2 and is subject to thermal fatigue. Due to this thermal fatigue, as shown in FIG. 2, a heat crack 3 is generated in the vicinity of the portion of the press die 1 that contacts the hot-rolled slab 2, and it progresses to generate a chipping 4. When this chipping 4 occurs, the chipping 4 is transferred to the hot-rolled slab 2 and becomes wrinkles, so that the use period is limited.
[0005]
With respect to such problems, improvement of the material has been promoted in order to suppress heat cracking of the sizing press mold and extend the life. Patent Document 1 defines the area ratio and particle size of graphite. A sizing press mold made of a cast iron material is disclosed. However, merely improving the resistance to heat cracking of the material (referred to as heat cracking resistance) cannot achieve an industrially useful level of life extension.
[0006]
On the other hand, improvement of heat crack resistance by the structure of a sizing press mold is also being promoted. In Patent Document 2, a sizing press mold provided with a heat insulating member is heated to make the temperature distribution uniform. Thus, a technique for suppressing heat cracks is disclosed. Patent Document 3 discloses a sizing press mold in which a concave portion is provided on the surface of an end portion.
[0007]
However, even with such an improvement in structure, heat cracks in the sizing press mold cannot be prevented from being generated and chipped off due to progress, and the life can be extended sufficiently to be industrially beneficial. Not.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2002-194478 A [Patent Document 2]
JP 2000-202611 A [Patent Document 3]
JP-A-7-108338
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a sizing press die that hot-processes a slab in the width direction and suppresses the generation and progress of heat cracks in a portion in contact with the slab over a long period of time, thereby extending the service life. It is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is as follows.
[0011]
(1) In a sizing press mold having a slit on the surface, the slit has an aspect ratio of 3 or more, and has a hollow portion larger than the width of the slit at the end of the sizing press mold inside the slit. A sizing press mold characterized by this.
[0012]
Here, the aspect ratio is the ratio of the depth and width of the slit.
[0013]
(2) have a plurality of parallel slits with each other on the surface, the angle between the feeding direction before Symbol slit and slab characterized in that it is a 0 to 90 ° (1) sizing press die according.
[0014]
(3) The die for sizing press according to any one of (1) and (2), wherein the slits are arranged in a lattice pattern.
[0015]
(4) The die for a sizing press according to any one of (1) to (3), wherein the interval between the slits is 5 to 200 mm.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 3, the sizing press mold of the present invention is provided with a slit on the surface and a cavity at the end of the slit inside the sizing press mold. It is necessary to increase the ratio of the depth 8 of the slit 5 to the width 7, that is, the aspect ratio. By providing such a slit 5 having a narrow frontage, it is possible to relieve the thermal stress generated in the press die 1 and prevent the occurrence of cracks due to thermal fatigue.
[0017]
The slit 5 is provided with a cavity 6 larger than the width 7 of the slit 5 in order to prevent stress concentration from occurring at the end in the mold. The hollow portion 6 may have any shape, but when it is rectangular, the curvature of the corner is preferably 1R or more, and the cross section is preferably circular or elliptical. When the shape of the cavity is circular, the curvature is preferably larger than the width of the slit 5 from the viewpoint of preventing stress concentration.
[0018]
The larger the aspect ratio of the slit 5, the more effective is the suppression of thermal stress, and it is preferably at least 3 or more. On the other hand, the aspect ratio of the slit 5 is preferably 1000 or less. This is because when the aspect ratio exceeds 1000, the width with respect to the depth is narrow, so that the walls facing each other across the slit 5 come into contact with each other in the vicinity of the surface of the mold, and stress is easily generated.
[0019]
On the other hand, if the width 7 of the slit 5 is narrower than the amount of thermal expansion due to the temperature rise of the press die 1, thermal stress is generated and the effect is reduced. Therefore, it is preferable that the width 7 of the slit 5 is in the range of 0.1 to 5 mm. The depth 8 of the slit 5 is about 3 to 300 mm from the thickness of the press die 1.
[0020]
FIG. 3 shows a mode in which the slits 5 are arranged in parallel to the feeding direction, but they may be arranged perpendicular to the feeding direction as shown in FIG. Moreover, as shown in FIG. 5, the angle 9 with respect to the feed direction of the slit 5 may be an arbitrary angle of 0 to 90 °. As shown in FIGS. 3 to 5, a plurality of slits 5 are preferably provided, and the slits 5 are preferably parallel to each other. Note that “parallel” allows an error during processing. Further, it is more preferable to keep the interval constant.
[0021]
Moreover, as shown in FIG. 6, it is preferable to arrange the slits 5 in a lattice shape because the thermal stress of the press die 1 can be further reduced. The lattice shape may be a parallelogram shape as shown in FIG. 7, and is preferably a rectangular shape, a square shape, or a rhombus shape.
[0022]
The smaller the gap between the slits 5, the greater the effect of reducing thermal stress. However, if the gap is smaller than necessary, the processing cost increases or the surface pressure applied during hot rolling slab pressure reduction cannot be resisted. For this reason, the interval between the slits 5 is desirably 5 mm or more. On the other hand, if the interval between the slits 5 is too large, the effect of relaxing the thermal stress is reduced. The interval between the slits 5 is preferably constant, but may be appropriately changed according to the shape of the press die 1 within a range of 5 to 200 mm.
[0023]
The material of the press die 1 may be cast iron such as alloy ductile cast iron or high chrome cast iron, cast steel, heat-resistant cast steel, or forged steel. Stainless steel weld overlay may be performed on the cast iron surface. Processing of the slit 5 and processing of the cavity at the tip of the slit may be performed by machining or electrolytic processing. Wire electrical discharge machining is a preferred machining method because the cavity at the tip of the slit can be machined simultaneously with the slit machining.
[0024]
【Example】
A die for sizing press schematically shown in FIG. 6 was manufactured using spheroidal graphite malleable cast iron. The length in the feed direction of the slab of the sizing press mold was 500 to 2000 mm, and a taper was provided at the center. On the surface of the sizing press mold that comes into contact with the slab, the length in the direction orthogonal to the slab feed direction was 100 to 800 mm.
[0025]
On the surface of the sizing press mold that comes into contact with the slab, slits were provided at intervals of 20 mm in parallel and perpendicular to the slab feed direction to form a lattice shape. The width of this slit is 1 mm, the depth including the cavity at the tip of the slit is 20 mm, and the aspect ratio is 20. The tip cavity was circular and the radius of curvature was 3 mm. The slit machining and the cavity at the tip of the slit were machined by wire electric discharge machining.
[0026]
The sizing press mold provided with the slit (referred to as the present invention mold) was incorporated into a sizing press apparatus and operated for 100 days at a rolling reduction of 20-30% and an opening / closing interval of 30-50 s. From the start of operation, the presence or absence of cracks was visually observed after 5 days, 10 days, 20 days, 40 days, 60 days, and 100 days. As shown in Table 1, the mold according to the present invention was not cracked even after 100 days from the operation, and could be used continuously.
[0027]
In contrast, a sizing press mold (referred to as a comparative mold) having the same material and size as the mold of the present invention and having no slits was also operated under the same conditions as the mold of the present invention. The results are shown in Table 1. In the comparative mold, cracks were confirmed 5 days after the start of operation, and chipping occurred after 20 days, so the operation was stopped.
[0028]
【The invention's effect】
The present invention makes it possible to reduce the number of sizing press die replacements, greatly reducing maintenance costs, and shortening the downtime of hot-rolling lines during replacement. Very big.
[0029]
[Table 1]

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view for explaining the operation of a sizing press mold.
FIGS. 2A and 2B are views for explaining heat cracks in a sizing press mold, wherein FIG. 2A is a perspective view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating an example of a sizing press mold according to the present invention, in which FIG. 3A is a side view, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. (c) is CC sectional drawing of (a).
FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining another example of a sizing press mold according to the present invention, FIG. 4A is a side view, FIG. 4B is a sectional view taken along the line DD in FIG. 4A, and FIG. It is EE sectional drawing of (a) containing a partial enlarged view.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining another example of a sizing press mold according to the present invention, FIG. 5A is a side view, FIG. 5B is a sectional view taken along line FF in FIG. 5A, and FIG. It is GG sectional drawing of).
6A and 6B are diagrams for explaining another example of a sizing press mold according to the present invention, in which FIG. 6A is a side view, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line HH in FIG. It is II sectional drawing of).
7A and 7B are views for explaining another example of a sizing press mold according to the present invention, in which FIG. 7A is a side view, FIG. 7B is a sectional view taken along line JJ in FIG. It is KK sectional drawing of).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mold for sizing press 2 ... Hot-rolled slab 3 ... Heat crack 4 ... Chip-off 5 ... Slit 6 ... Cavity 7 ... Slit width 8 ... Slit depth 9 ... Angle ((theta)) between a slit and a feed direction

Claims

In a sizing press mold having a slit on the surface, the slit has an aspect ratio of 3 or more, and has a hollow portion larger than the width of the slit at the end of the slit on the inside of the sizing press mold. Die for sizing press.
Here, the aspect ratio is the ratio of the depth and width of the slit.

The die for a sizing press according to claim 1, wherein a plurality of slits parallel to each other are provided on a surface, and an angle between the slit and a feeding direction of the slab is 0 to 90 °.

The sizing press mold according to claim 1, wherein the slits are arranged in a lattice pattern.

The die for a sizing press according to any one of claims 1 to 3, wherein an interval between the slits is 5 to 200 mm.