JP7347667B2

JP7347667B2 - 線材製造方法

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Publication number: JP7347667B2
Application number: JP2022522768A
Authority: JP
Inventors: 健吾後藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2023-09-20
Anticipated expiration: 2041-12-08
Also published as: CN116568418A; JPWO2022124343A1; WO2022124343A1

Description

本発明は、素材を圧延して線材を製造する線材製造方法に関する。

鉄鋼からなるビレット等の素材を圧延して線材を製造する場合には、例えば、下記特許文献１，２に記載された方法等が知られている。具体的には、圧延機で圧延された線材の張力を維持するように対をなすピンチロールで挟みながら、回転するレイングヘッドの螺旋状のガイド管に線材を送給し、コンベア上へループ状に送出する。線材は、コンベアにより、円柱状をなす集束装置まで搬送され、集束装置でコイル状に集束される。

特開２００４－０７４２２８号公報特開２００４－３５８５１５号公報

前述のように線材を製造する場合、線材を弛ませることなく一定の張力で走行させるため、圧延機の圧延ロールと、ピンチロールと、レイングヘッドとの回転駆動を同期させている。また、レイングヘッドは、線材の終端がピンチロールを通り抜けてしまうと、線材の走行移動に伴う慣性力及び自身の回転力だけで線材を送出する必要がある。さらに、圧延速度は、素材のサイズが大きいほど、すなわち、製造する線材の径が大きいほど遅くなる。

このため、線材の径が大きい、すなわち、圧延速度（走行速度）が遅く、レイングヘッドの周速度が遅い場合、線材の終端がピンチロールを通り抜けた後、線材がレイングヘッドのガイド管からすべて送出されずにガイド管の中に留まってしまうことがあった。

また、例えば、圧延機の性能から、圧延速度（走行速度）を速くすると、振動が生じるため、品質の低下を招くおそれがある。このため、圧延速度（走行速度）を遅くせざるを得ない場合でも、上述したような問題を生じてしまう。

このようなことから、本発明は、レイングヘッドのガイド管から線材をすべて送出することが確実にできる線材製造方法を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、本発明に係る線材製造方法は、素材を圧延して線材とし、圧延速度に応じて設定された回転速度で回転するレイングヘッドの螺旋状のガイド管に上記線材を送給してループ状に送出することにより、上記線材をコイル状に巻き取る線材製造方法において、上記素材を基準速度未満の圧延速度で圧延して上記線材を製造するとき、上記線材の終端が前記レイングヘッドの上記ガイド管へ進入する前に、上記レイングヘッドの回転速度を上記基準速度に応じて設定された回転速度以上となるように、速めることを特徴とする。

本発明に係る線材製造方法は、素材を基準速度未満の圧延速度で圧延して線材を製造するとき、線材の終端がレイングヘッドのガイド管へ進入する前に、上記レイングヘッドの回転速度を基準速度に応じて設定された回転速度以上となるように速めるようにする。これにより、線材の慣性力が大きくなると共に、レイングヘッドによる線材の送出力も大きくなるので、線材をレイングヘッドのガイド管の中に留まらせることなくガイド管からすべて送出することが確実にできる。

本発明の一実施形態に係る線材製造方法を利用する線材製造装置の主な実施形態の概略構成図である。

本発明に係る線材製造方法の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。

〈主な実施形態〉
本発明の一実施形態に係る線材製造方法の主な実施形態を図１に基づいて説明する。

図１に示すように、線材製造装置１００は、鉄鋼からなるビレット等の素材１を圧延して線材２とする圧延機１１０を備えている。圧延機１１０は、対をなす圧延ロール１１１，１１２を複数組直列に備えている。圧延機１１０の線材２の送出方向下流側には、対をなすピンチロール１２１，１２２が配設されている。

ピンチロール１２１，１２２の線材２の送出方向下流側には、線材２をループ状に送出するレイングヘッド１３０が配設されている。レイングヘッド１３０は、螺旋状をなすガイド管（図示省略）を備えており、回転することにより、ガイド管の基端側へ送入された線材２をガイド管の先端側からループ状に送出することができるようになっている。

レイングヘッド１３０の線材２の送出方向下流側には、線材２をループ状のまま搬送するコンベア１４０の搬送方向上流側が連絡している。コンベア１４０の搬送方向下流側には、コンベア１４０からの線材２をコイル状に集束させる円柱状の集束装置１５０が配設されている。なお、図１中、１０１は、熱塊検出器（ＨＭＤ）である。ＨＭＤ１０１は、圧延機１１０の素材１の受入口近傍に配設され、素材１の終端が通過したことを検知することができるようになっている。

このような本実施形態に係る線材製造装置１００を使用して素材１から線材２を製造する線材製造方法を次に説明する。

素材１を圧延機１１０に送給して、圧延ロール１１１，１１２で目的とする径サイズに圧延し、線材２として送出する。ピンチロール１２１，１２２は、圧延機１１０から送出された線材２の張力を維持しながら、回転するレイングヘッド１３０のガイド管の基端側へ線材２を送入する。

レイングヘッド１３０は、ガイド管に送入された線材２を先端側からコンベア１４０上へループ状に送出する。コンベア１４０は、線材２をループ状のまま集束装置１５０にまで搬送して受け渡す。集束装置１５０は、線材２をコイル状に巻き取って集束させる。これにより、素材１から目的とする径サイズの線材２を得ることができる。

レイングヘッド１３０の回転速度は、圧延機１１０の圧延速度に応じて設定される。圧延速度が速くなると、単位時間あたりにレイングヘッド１３０に送給されレイングヘッド１３０から送出される線材の長さが長くなる。このため、レイングヘッドの回転速度が同じであれば、レイングヘッド１３０により形成される線材のループの径は、大きくなる。ループの径は、集束装置１５０で集束されたことにより形成された線材コイルの径と略等しくなる。製造しようとするコイル径は予め決められているので、圧延速度が速い場合には、レイングヘッド１３０の回転速度を早くするという操業が行われる。つまり、レイングヘッド１３０の回転速度は、圧延速度に応じて設定される。

また、圧延機１１０の圧延速度は、一般に圧延後の線材の径が大きい程、遅くなる。ここで、圧延機１１０の圧延速度とは、圧延機１１０のうち最下流の圧延ロール１１１，１１２の出側における線材の速度を意味し、ひいてはこれがレイングヘッド１３０への線材の送給速度となる。圧延後の線材の径が大きい程、圧延速度が遅くなるのは、圧延機１１０への圧延用素材の送給速度および径が一定であるとすると、圧延後の線材の径が小さい程、すなわち、圧延による減面率が大きい程、圧延機出側の線材の速度が大きくなるためである。

本実施形態では、線材２の径が大きい、すなわち、圧延速度（走行速度）が遅く、基準速度Ｖｓ未満の場合、線材製造装置１００は、ＨＭＤ１０１が素材１の終端を検出すると、ＨＭＤ１０１の検出結果に基づき、以下のようにする。すなわち、線材製造装置１００は、線材２の終端がレイングヘッド１３０のガイド管へ進入する直前に基準速度Ｖｓ以上となるように、レイングヘッド１３０の回転速度を速める。

これにより、線材２は、レイングヘッド１３０のガイド管の中に留まることなくガイド管からすべて送出されるようになる。この理由を以下に説明する。

レイングヘッド１３０は、線材２の終端がピンチロール１２１，１２２を通り抜けてしまうと、線材２の走行移動に伴う慣性力及び自身の回転力だけで線材２を送出する必要がある。このため、従来は、圧延速度（走行速度）が遅く、レイングヘッドの回転速度が遅い場合、線材２の終端がピンチロールを通り抜けた後、線材２がレイングヘッドの螺旋状のガイド管からすべて送出されずにガイド管の中に留まってしまうことがあった。

そこで、本実施形態においては、圧延速度（走行速度）が遅く、基準速度Ｖｓ未満の場合、すなわち、線材２がレイングヘッド１３０のガイド管からすべて送出されずにガイド管の中に留まってしまうおそれがある場合に、上述の方法をとるものである。すなわち、線材２の終端がレイングヘッド１３０のガイド管へ進入する直前に基準速度Ｖｓ以上となるように、レイングヘッド１３０の回転速度を速めるようにするものである。

これにより、線材２は、終端がピンチロール１２１，１２２を通り抜けた後でも慣性力が大きく、レイングヘッド１３０による送出力も大きくなるので、レイングヘッド１３０のガイド管の中に留まることなくガイド管からすべて送出される。

したがって、本実施形態によれば、大きい径の線材２を製造する場合であっても、レイングヘッド１３０のガイド管から線材２をすべて送出することが確実にできる。

なお、基準速度Ｖｓは、レイングヘッド１３０のガイド管の長さや螺旋形状の径サイズ、圧延機１１０及びピンチロール１２１，１２２とレイングヘッド１３０との間の長さ等、線材製造装置１００の各種諸元に基づいて実験を行うことにより、製造装置ごとに設定され得る値である。

本実施形態では、線材２の終端がレイングヘッド１３０のガイド管へ進入する直前に基準速度Ｖｓ以上となるように、レイングヘッド１３０の回転速度を速めているが、この回転速度を速めるタイミングは、直前でなくとも、線材２の終端がレイングヘッド１３０のガイド管へ進入する前であればよい。線材２の終端が圧延機１１０を通過していない時点で、レイングヘッド１３０の回転速度を速める場合、線材製造装置１００は、線材２を弛ませることなく一定の張力で走行させるため、圧延機１１０の圧延速度と、ピンチロール１２１，１２２の周速度と、レイングヘッド１３０の回転駆動とを同期させている。このため、線材製造装置１００の上記諸元によっては、線材２が圧延機１１０の圧延ロール１１１，１１２で圧延されているときに、レイングヘッド１３０の回転速度を速める場合には、これと同期して圧延速度やピンチロールの周速度も速める。線材２の終端が圧延機１１０を通過していない時点で、レイングヘッド１３０の回転速度と同期して圧延速度やピンチロールの周速度も速めることで、線材２の終端の走行速度も速くなり、レイングヘッド１３０のガイド管への進入速度も速くなる。このため、線材２の終端がガイド管の中に留まってしまうことを防止する効果がより大きくなる。この場合、圧延中に圧延ロール１１１，１１２の圧延速度を速めるようになってしまい、線材２の品質の低下を招いてしまう可能性がある。

しかしながら、線材２の、圧延ロール１１１，１１２の圧延速度を速めて圧延した部分は、それほど長くなく、通常のトリミングで切断される長さと大きく変わらない程度であるので、トリミングで除去することができ、特に問題を生じることはない。
なお、線材２の終端が圧延機１１０とピンチロール１２１,１２２のとの間にある時点で、レイングヘッド１３０の回転速度を速める場合は、ピンチロール１２１,１２２の周速度をレイングヘッド１３０の回転速度と同期させて速めればよい。この場合でも、線材２の終端の走行速度、ひいては線材２の終端のガイド管への進入速度を速めることはできる。但し、この場合、線材２の走行速度を速める駆動力となるのは、ピンチロール１２１,１２２と線材との摩擦力だけとなり、ピンチロール１２１,１２２と線材２との間でスリップが発生したりすると、線材２の走行速度が期待したほどには上昇しない可能性もある。また、ピンチロール１２１,１２２は圧延機１１０よりもレイングヘッド１３０に近い側に位置しているため、ピンチロール１２１,１２２とレイングヘッド１３０との間の距離によっては、レイングヘッド１３０のガイド管に線材２の終端が到達するまでの時間が短く、線材２の終端を速めるための時間を十分に確保できないこともあり得る。

一方、上述のように線材２の終端が圧延機１１０を通過していない時点で、レイングヘッド１３０の回転速度と同期して圧延速度やピンチロールの周速度も速める場合は、圧延機１１０とピンチロール１２１,１２２との両方が線材２の走行速度を速める駆動源となるので、確実に線材２の終端の走行速度を速めることができる、さらに、圧延機１１０はピンチロール１２１,１２２よりも上流側にあるので、線材２の終端が圧延機１１０を通過していない時点で、圧延機及びピンチロールの速度を速めれば、線材２の終端がレイングヘッド１３０に到達するまでの時間、すなわち、加速時間をより長く確保できるので、線材２の終端のガイド管への進入時点でのレイングヘッドの回転速度、及び、線材２の終端のガイド管への進入速度をより速くすることができる。よって、線材２の終端が圧延機１１０を通過していない時点で、レイングヘッド１３０の回転速度と同期して圧延速度及びピンチロールの周速度も速めることが好ましい。

〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、線材２の径が大きくて、圧延速度（走行速度）が遅くなる場合について説明したが、本発明はこれに限らない。他の実施形態として、例えば、圧延機１１０の性能から、圧延速度（走行速度）を速くすると、振動を生じて、品質の低下を招くおそれがあり、圧延速度（走行速度）を遅くせざるを得ない場合であっても、前述した実施形態の場合と同様にして適用することができる。

また、前述した実施形態においては、圧延機１１０とレイングヘッド１３０との間にピンチロール１２１，１２２を配設した線材製造装置１００の場合について説明したが、本発明はこれに限らない。他の実施形態として、例えば、線材製造装置の各種諸元によっては、ピンチロール１２１，１２２を省略して、圧延機１１０から線材２をレイングヘッド１３０へ直接送出するようにすることも可能である。

また、前述した実施形態においては、圧延機１１０の素材１の受入口近傍にＨＭＤ１０１を配設して素材１の終端の通過を検知できるようにした線材製造装置１００の場合について説明したが、本発明はこれに限らない。他の実施形態として、例えば、線材製造装置の各種諸元によっては、圧延機１１０とピンチロール１２１，１２２との間にＨＭＤ１０１を配設して線材２の終端が通過したことを検知できるようにすることも可能である。

さらに、他の実施形態として、例えば、ＨＭＤ１０１に代えて、線材２の終端を検知できる他の検知手段を適用することも当然にして可能である。

くわえて、他の実施形態として、例えば、ＨＭＤ１０１等の検知手段を省略し、素材１及び線材２の大きさや、圧延速度等の各種製造条件に基づいて、レイングヘッド１３０の回転速度を速めるタイミングを予め求めておいて対応するようにすることも可能である。

本発明に係る線材製造方法は、大きい径の線材を製造する場合であっても、レイングヘッドのガイド管から線材をすべて送出することができるので、鉄鋼産業等において、極めて有益に利用することができる。

１素材
２線材
１００線材製造装置
１０１熱塊検出器（ＨＭＤ）
１１０圧延機
１１１，１１２圧延ロール
１２１，１２２ピンチロール
１３０レイングヘッド
１４０コンベア
１５０集束装置

Claims

素材を圧延して線材とし、圧延速度に応じて設定された回転速度で回転するレイングヘッドの螺旋状のガイド管に前記線材を送給してループ状に送出することにより、前記線材をコイル状に巻き取る線材製造方法において、
前記素材を基準速度未満の圧延速度で圧延して前記線材を製造するとき、前記線材の終端が前記レイングヘッドの前記ガイド管へ進入する前であって、前記線材の終端が圧延機を通過した後に、前記レイングヘッドの回転速度を前記基準速度に応じて設定された回転速度以上となるように速める
ことを特徴とする線材製造方法。
請求項１に記載の線材製造方法において、
前記レイングヘッドの入側に配設されるピンチロールの周速度を前記レイングヘッドの回転速度と同期させている
ことを特徴とする線材製造方法。