JPS5827002B2 - 円形断面圧延材の仕上圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来、円形断面を有する鋼材等の圧延において成品寸法
精度をよくするためには鋼材等の圧延中のテンションを
除去することが必要とされるが、その除去方法として次
のようなものが知られている。

第１は圧延機間にループを形成させる方法、第２にはテ
ンションを検出し大きな力が圧延材にかからないように
ロールの回転数を自動制御する方法である。

しかし、これらの方法は基本的には、自動制御上の応答
速度及び安定性の点で限界があるため、一定以上に成品
寸法精度は向上しない。

その精度は成品によっても異るが大略±０．２から０．
４ｍ程度である。

又設備費も莫大となるほか、工場のスペースも広く必要
とする等の不都合があった。

また、これらの成品寸法精度に起因して二次加工工程が
必要なものが発生した。

つ捷り棒鋼や線材で引き抜き等を行なっているものもか
なりある。

又、一方、従来の円形断面圧延材の圧延方法では圧下量
が大きく、相互のスタンド間のロール中心距離が大きい
ために軽圧下をとろうとしても圧延材がねじれて、成品
寸法精度は良くならない。

又、モルガンブロックミルに代表される各種ブロックミ
ルは鋼材の中間圧延及び仕上げ圧延に用いられるが、そ
の主目的が□ルの高速化とミル自体のコンパクト化にあ
るため、オーバル孔型の軸比が小さくなく、圧下量が大
きくなり、得られる成品寸法精度は約±０．２Ｍ程度で
ある。

又、円形孔型前には圧延材のねじれ防止のために入口ロ
ーラーガイドも必要とされている。

本発明はこれらの難点を有利に解決したものであり、成
品寸法精度の高い、円形断面圧延材の仕上圧延方法を提
供するものである。

以下にその特徴とするところを６つ述べる。

即ちねじれを発生させないで軽圧下圧延を実現するため
、 捷ず第１は、鋼材等の圧延において、第１スタンドロー
ルを水平、第２スタンドロールも水平、第３スタンドロ
ールを垂直とするか又は垂直−垂直−水平のような圧下
方向の組合せとなる互いに近接した圧延機系列を用いる
ことである。

第２は、第１スタンド及び第２スタンドのロールには圧
延材との接触長さが長くなるようなオーバル孔型を刻設
し、第３スタンドのロールには円形の孔型を刻設したこ
とである。

第３は、このような仕上圧延機列の第１スタンドに導入
する素材断面形状をオーバル断面形状とし、その寸法範
囲を次の通りとした。

成品寸法が５７１ｇｌ１以上４０ｗｌ１未満の場合には
長径１．０７ Ｄ＋ ０．５Ｎから１．１８ Ｄ＋ ０
．４屡短径１．０１ Ｄ＋ ０．２ｖｍから１．０５
Ｄ＋ ０．４ｍとし成品寸法が４０Ｍ以上２００ｗｎ以
下の場合には長径１．０４ Ｄ＋ １．５鞭から１．１
０Ｄ＋３．５履短径１．０１ Ｄ＋ ０．２Ｆａから１
．０２ Ｄ＋ １．５ｗ１とする。

但し、ここで上記の寸法範囲を示す式中のＤは後述する
ように仕上孔型に釦いて、ロール隙中心線と直角に孔型
の中心を通る直線が孔型のプロフィルと交わる２点間の
距離である。

第４は、第１スタンド及び第２スタンドで圧延されたオ
ーバル又はこれに類似する断面形状の圧延材の寸法範囲
は次の通りである。

成品寸法が５ｍ以上から４０嗣未満１ではその長径を１
．０７１２Ｄ＋０．５２■から１．１８６５ Ｄ＋０．
４５Ｍとし、 その短径を０．９８５ Ｄ−０，１ｍから０１９９８Ｄ
とする。

又、成品の寸法が４０ｗ１以上から２００ｍ４ではその
長径を１．０４１２Ｄ＋ １．５２Ｍから１．１０３５
Ｄ＋３．６５原とし、 その短径を０．９８５Ｄ１１ｍから０．９９８Ｄｍとす
る。

このような断面の圧延材に圧延するオーバル又はこれに
類似する孔型は更に次のような特徴を持たなければなら
ない。

即ち、第５の特徴として、第１スタンド及び第２スタン
ドに配置されるオーバル又はそれに類似する形状の孔型
の寸法範囲は次の通りとする。

即ち、成品の寸法が５ｗｌ１以上から４０ｍ未満１では
その巾寸法を １．１４１２Ｄ＋２．０２層から１−２５６５Ｄ＋１゜
９５贋とし、 短径を０．９８５ Ｄ −０，１ｍから０．９９８Ｄｆ
ｉとする。

又、成品の寸法が４０Ｍ以上から２００ｗｌ１４では、
その巾寸法を１．０９１２Ｄ＋４．０２ｖｔ；ｔｔｔか
ら１．１５３５Ｄ＋６゜１５Ｗｔでとし、短径を０．９
８５Ｄｍから０．９９８ＤＩｗとする。

第６に、本発明に於ける特徴は相互のスタンド間のロー
ル中心距離が極めて小さいことである。

即ち、 第１スタンドと第２スタンド間のロール中心距離は ５．６Ｄ＋４００綴 以下とし、 第２スタンドと第３スタンド間のロール中心距離は、 ４．６ Ｄ＋ ３２０ｖｔｙｔｔ 以下とする。

特に下限はないが装置の構造、許される範囲でできるだ
け狭い方がよい。

以下に本発明の前記の特徴について詳しく説明する。

本記述にち・いては円形断面の成品の寸法を５１１ｇ１
ｌ以−ヒから４０７１ａ未満１でと４０Ｗ以上から２０
０ｍ−１でとに分けて表示している。

その理由は成品寸法の大きさによって巾拡りやガイドに
よる圧延材の保持等の特性が変わることがよく知られて
いるからである。

ここで成品の寸法の定義は次の通りである。

即ち、成品の寸法とは第１図に示すように。

第３スタンドに配置する円形又はこれに類似する孔型で
成品形状を整える場合の孔型寸法であり、円形又はこれ
に類似する形状の孔型の中心点０を通り、かつ、ロール
隙ｄの中心線ｉに直角な直線が孔型のプロフィールと交
わる２点間の距離りである。

さて、本発明で使用する素材断面はオーバル又はこれに
類似する断面形状で、公知の方法でつくられる。

ここでオーバルに類似する形状とは、第２図に示すよう
なロール隙中心と直角な直線に半径の中心を持つ唯一つ
のＲで描かれる円弧を上下にもつ形状。

第３図に示すような孔型の中心に半径の中心を持つ円弧
とこの円弧Ｒ１に内接する円弧Ｒ２を左右に持つ形状。

又第４図に示すようなヘキサボン。

第５図に示すようなオフタボナルをいう。以下全てオー
バル形状と呼ぶ。

さて、本発明で使用する素材断面は公知の方法でつくら
れる。

即ち、ループコントロール方式又は各種ブロックミルに
よって渣た、場合によっては制御なしの圧延方式でつく
られる。

この素材断面形状の長径と短径及びその軸比は各々後述
の範囲のものとする。

ここで第１スタンドに入る前の素材断面形状の長径と短
径及びその軸比の定義は次の通りである。

即ち、第６図に示すように素材が第１スタンドに噛込め
、素材断面の向きが第１スタンドの孔型に対し相対的に
定まった場合に第１スタンドのロール隙の中心線ｉと一
致する方向の素材断面の長さをａ。

とじ、これと直角に交わる方向の素材断面の長さをす。

とすると、この長さａ。を長径、ｂｏを短径といい、ａ
□ ／ｂｏを素材断面の軸比とする。

その軸比の範囲は成品の寸法が５駅以上から４０７１ａ
未満１では１．０３〜１．２１とし、成品の寸法が４０
Ｍ以上から２００ｍ１では１．０２から１．１７としな
ければならない。

図中ｊは想定される圧延材の巾広り量を示す。

また、この素材の寸法の範囲を次のように限定しなけれ
ばならない。

即ち、成品の寸法が５藺以上から４０駅未満１ではその
長径ａ。

を１．０７Ｄ＋０．５Ｍから１．１８Ｄ＋０．４ｍとし
、その短径す。

を１．０１Ｄ＋０．２藺から１．０５Ｄ＋０．４駅の範
囲とする。

又、成品の寸法が４０藺以上から２００ｍ−１ではその
長径ａ□を１．０４Ｄ＋１．５Ｍから１、１０ Ｄ＋
３．５Ｍとし、短径す。

を１．ｏＩＤ＋０．２駅から１．０２Ｄ＋１．５ｍの範
囲としなければならない。

これらの範囲を設けた理由は上記のように素材がオーバ
ル形状であるため第１スタンド及び第２スタンドに於い
て入口ローラーガイド等の圧延材の姿勢保持用ガイドな
しで正常の姿勢でねじれないで圧延でき、かつ、仕上孔
型１での圧下量を小さく維持できるとともに第１スタン
ド及び第２スタンドで微量の圧下をかけることにより、
従来方式のガイドに較べて圧延材とロールの密着度が非
常によくなるので、最終スタンドの圧延材のねじれを防
止することができる。

従って、本範囲の上限以上のものを使用すれは圧下量が
大きくなるので微妙な圧延材の塑性流れの不均一を生じ
易く、圧延中ねじれ易くなり、又巾拡りが大きくなり、
成品寸法精度が悪くなる。

又、この範囲の下限以下のものを使用すれば、素材断面
形状の軸比が小さくなるために、第１スタンド及び第２
スタンドで第３スタンドのねじりモーメントを防ぐこと
はできなくなり、圧延材はねじれ易くなり、成品寸法精
度は悪くなる。

次に第２スタンドの孔型に求められる条件を述べる。

１ず、第２スタンドにはオーバル孔型を配置しなければ
ならない。

その理由は、第３スタンドの孔型は円型またはこれに類
似する孔型であるため、第２スタンドの孔型はオーバル
孔型でなければならないことは公知のことである。

従って第２スタンドで圧延された圧延材の断面形状は、
卦のずと制限される。

即ち、第３スタンドで成品寸法を良くするためには、軽
圧下が必要であるし、また一方、第２スタンドの孔型は
第３スタンドに対して圧延材を保持するための入口ガイ
ドの機能が果されなければならない。

そのために第２スタンドで圧延された圧延材断面形状は
次の様に限定される。

即ち、オーバル断面形状の圧延材の軸比の範囲は次の通
りとする。

即ち、成品の寸法が４０１１ｇ１未満１ではその軸比を
１．０９から１．３１とし、成品の寸法が４０１１ｍ以
上から２００１では１．０５からｌ、２１としなければ
ならない。

なお、ここで圧延材断面の軸比の定義は次の通りである
。

即ち第７図に示すように第２スタンドで圧延された圧延
材断面の寸法でロール隙中心線に平行な方向の圧延材断
面の長さ寸法をＢ２とし、断面の中心を通りこれと直角
方向の圧延材断面寸法をｂ２とするとａ２／ｂを圧延材
の軸比とする。

なふ・、後述する第１スタンドについてもこの定義は同
じとする。

又、圧延材の寸法範囲は次の通りとする。

成品寸法が５１１ｇ１１以上から４０Ｍ未満の場合には
長径１．０７１２Ｄ＋ ０．５２履から１．１８６５Ｄ
＋０．４５Ｍ短径 ０．９８５Ｄ−０，１ｍから０．９
９８Ｄｍ成品寸法が４０７ｉａ以上から２００Ｗｔでは
長径１．０４１２ Ｄ＋１．５２ｍから１．１０３５Ｄ
＋３．６５ｍ短径 ０．９８５Ｄｍから０．９９８ＤＷ
とする。

圧延材の断面は以上の様に限定されるが、圧延材がよじ
れないで圧延するためには、さらに次の様な配慮が必要
である。

即ち、第８図に示す様に第２スタンドの孔型の接触長さ
ｌをなるべく長くすることが重要である。

微量圧下を行うために第２スタンドにかみこむ圧延材断
面の形状寸法及び第２スタンドの孔型高さを大きく変え
られないので接触長さｌを長くするには第２スタンドの
孔型の曲率を大きくせざるをえない。

しかしその曲率が大きくなると孔型は円形に近づいてく
るので、第３スタンドに対する入口ガイドの機能が低下
する。

つ捷り適度な長さｌ、すなわちオーバル孔型の孔型中の
範囲が存在する。

その範囲は以下の通りである。

成品の寸法が５Ｍ以上から４０７Ｎ１未満１ではその孔
型の巾寸法を１．１４２Ｄ＋２．０２Ｍから１．２５６
５ Ｄ＋ １．９５ｍｔでとし、短径を０．９８５Ｄ−
０，１ｍから０．９９８Ｄとする。

又、成品寸法が４０１１１１１以上から２００Ｍ以下１
では、その巾寸法は、１．０９１２Ｄ＋４．０２１１ｍ
から１．１５３５Ｄ＋６．１５Ｎ渣でとし、短径を０．
９８５ＤＩｍから０．９９８ＤＷとする。

なお、ここでオーバル孔型の巾の定義は次の通りである
。

即ち、第９図に示すようにオーバル孔型のプロフィルと
ロール隙を構成するロール表面と交わる２点間の長さｄ
を孔型中という。

又孔型の中心を通りこれと直角方向の直線が孔型のプロ
フィルと交わる２点間の距離Ｂ２を短径という。

なお、後述する第１スタンドについてもこの定義は同じ
とし、孔型中をＡ１、短径をＢ１とする。

さて、次に第１スタンドの孔型について述べる。

第１スタンドの孔型と第２スタンドの孔型の関係では第
２スタンドの孔型で若干圧下がかかる程度とする。

そのため第１スタンドの孔型の短径を第２スタンドのそ
れより若干太き目にする。

しかも孔型中をほぼ同じ寸法にすれば、第２スタンドで
均一の圧下がかかり、第２スタンドの圧延材のねじれを
防止できる。

又、第１スタンドには第２スタンドと見る作用が存在す
る。

それは第１スタンドで圧延材を所定の姿勢に保ち、第２
スタンドでの噛込姿勢を安定させることである。

第２スタンドだけでは、第３スタンドは対してねじれを
防止できず、必ず第１スタンドを必要とし、第１スタン
ドと第２スタンドで２点支持することにより第３スタン
ドの圧延材のねじれを防止できるのである。

更に相互のスタンド間のロール中心距離について述べる
。

圧延材のネジレを防止するためには、その距離の範囲を
次の様に限定しなければならない。

即ち、第１と第２スタンド間のロール中心距離を５．６
Ｄ＋４００Ｗ以下とし、第２と第３スタンド間のロール
中心距離を４．６Ｄ＋３２０ｍとする。

−古本法の様な圧延法では、第１スタンド、第２スタン
ド、第３スタンド共微量圧下であるため、ロール寸法を
小さくできるので前求の条件を容易にみたす様に相互の
スタンド間のロール中心距離を小さくすることができる
のである。

一方距離の下限はないが装置の構造上許される限り、狭
い方がよい。

さて、以上に述べた条件を全て満足し、公知の一般連続
圧延孔型設計方法を組合せれば軽圧下を実現し、圧延材
をねじれずに圧延でき、圧延後の圧延材の寸法精度は成
品寸法によっても異るが、±０．１．０〜０．２ＯＮに
入れることができる。

軽圧下であれば孔型の中に於ける中波りの絶対値が小さ
くなるために中波りの推定値に対する絶対誤差が小さく
なる。

従って孔型中の鋼材の断面積を精度よく推定できるシ、
又テンションやコンプレッションが作用した場合の中波
りの変化量の絶対値も少なくおさえられる。

更にこれに加えて先進率も小さくなり先進率も小さくな
るので体積速度の一致が容易になりテンションやコンプ
レッションヲ極めて小さく維持できる。

本発明の効果は次の通りである。

（１）この様な方法で圧延された成品はその精度が極め
て高く引抜き等の２次加工々程を省略できるものもあり
、付加価値の極めて高い成品となる。

（２）この圧延装置を設置すれば、従来のように粗・中
間での複雑な速度制御が不必要になり設備費が安く抑え
られる。

（３）この装置を仕上げに配置することにより、ループ
等を形成するためのスペースも必要なくなり、ミルライ
ンは短くできるし、又工場操業上の制御関係の電力費も
節約できる。

（４）従来程度の成品寸法精度のものを水沫によって作
るならば、極めて容易にできるので寸法計装設備等は不
要になる。

又１本の圧延材の両端の寸法が従来よりはかなりよくな
り、切捨て量が減少し歩留が向上する。

（５）又、この圧延装置は小形なので、新設のミルライ
ンに計画的に初めから設置することが容易なだけでなく
、既存のミルにも設置が容易にできる。

以下、本発明を図面について更に詳しく説明する。

第１０図イ、口、ハ、二、ホは本発明の実施態様を示す
説明図、第１１図は圧延機の構成例を示す平面図、第１
２図は実際の圧延機を示しイは上記平面図、口は側面図
である。

第１０図は本発明の実施態様を示すもので、第６図イに
示す素材１を第１の模型スタンドのロール２，３により
形成される孔型の巾がＡ１短径がＢ１ なるオーバル孔
型４により圧延しく第１０図口）続いて同じく第２の水
平スタンドのロール５゜６により形成される孔型の巾が
Ａ２、短径がＢ２のオーバ＃ＪＩＪ！７により圧延しく
第１０図ハ）、次いで第３の垂直スタンドのロール８，
９により形成される円形又は、それに類似する孔型１０
により圧延する（第１０図二）ものである。

その結果、極めて寸法精度のよい（成品寸法にもよるが
真円度が±ｏ、ｉから０．２０Ｗ以内）の成品１１（第
１０図示）を得ることができる。

第１１図は第１０図に示した孔型配列の本発明に係る圧
延機の構成の概略を示す平面図であり、第１〜第３スタ
ンドをユニット化１２した例を示す。

１３はミルモーター １４は変速ギヤ、１５はパスライ
ン、１６は第１水平スタンド、１７は第２水平スタンド
、１８は垂直スタンドである。

本発明に用いる装置の具体例が第１２図である。

モーター１３により得られる回転力は減速機１４を介し
て所定の回転数が第１スタンド１６、第２スタンド１７
、第３スタンド１８のロールに伝達されてこれらのロー
ルを回転する。

上記例は第１スタンド１６が水平、第２スタンド１７が
水平、第３スタンド１８が垂直の場合について示したも
のであるが、垂直−垂直−水平の配列としても全く同様
の結果が得られることは明らかである。

次に本発明の実施例をあげ具体的に示す。

実施例 １ 機械構造用炭素鋼（８４５Ｃ）の１１．０＃〆丸棒を圧
延するに際し、第１１図に示す圧延機配列により圧延し
た。

素材方法訃よび各孔型寸法は、次のと釦りであった。

素材 ａ。

Ｏ 第１スタンドＡ。

１ 第２スタンドＡ２ ＝１ ＝１ ＝１ ＝１ ＝１ （単位、ｙｔｍ ） ２．６５＋０．３ １．６ ±０．３ ５．４５ ０．９８ ５．４ 第２スタンドＢ２＝１０．８ 第３スタンド Ｄ＝１１．１３ なお、圧延温度は９００℃、圧延速度は２０′／Ｓｅｏ
であった。

その結果、成品寸法精度１１．０±０．１鞭の丸棒成品
が得られた。

実施例 ２゜ 機械構造用炭素鋼（８１５０）の７０７１ａ〆丸棒を圧
延するに際し、第１０図に示す圧延機配列により圧延し
た。

素材寸法および各孔型寸法は次のとおりであった。

（単位藺） 素材 ａ。

＝７４．６０±０．３ｂｏ＝７１．５０±０．３ 第１スタンドＡ１＝７５．１５ Ｂ１＝６９．８６ 第２スタンドＡ２＝７５．６４ Ｂ２＝６９．５４ 第３スタンド Ｄ＝７１．０５ なむ、圧延温度は８００℃、圧延速度は１．７′／Ｓｅ
Ｃであった。

その結果、成品寸法精度７０φ±０．１３ｍの丸棒成品
が得られた。

なか、本発明は鋼材の圧延に際して如上の効果を有する
ものであるが、これ以外の断面寸法のもの釦よび他り金
属、銅、鉛、アルミ等についても適用可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明にわける成品寸法の定義の説明図、第２
図、第３図、第４図、第５図は断面オーバルの形状説明
図、第６図は素材断面形状の説明図、第７図はオーバル
渣たばこれに類似する圧延材の説明図、第８図はオーバ
ル孔型の接触長さの説明図、第９図はオーバル又はこれ
に類似する孔型の巾を示す説明図、第１０図イ、口、ハ
、二、ホは本発明の実施態様を示す説明図、第１１図は
圧延機の構成例を石す平面図、第１２図イ、口は実際の
圧延機の上部平面及び側面図である１・・・・・・ｉ材
、２．３・・・・・・ロール、４・・・・・・オーバル
孔型、５，６・・・・・・ロール、７・・・・・・オー
バル孔型、８．９・・・・・・ロール、１０・・・・・
・孔型、１１・・・・・・成品、１２・・・・・・圧延
機、１３・・・・・・ミルモーター １４・・・・・・
変速ギヤ、１５・・・・・・パスライン、１６・・・・
・・第１水平スタンド、１７・・・・・・第２水平スタ
ンド、１８・・・・・・梨型スタンド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼材仕上と圧延にむいて３台のスタンドを用い、素
   材の入側から順に第１，２．３スタンドとして各々のロ
   ールを水平−水平−垂直か又は垂直垂直−水平とし、第
   １及び第２スタンドロールはオーバル孔型、第３スタン
   ドロールは円形孔型を刻設し、更に下記条件を満足させ
   ることを特徴とする円形断面圧延材の仕上圧延方法。 （ａ） 第１スタンドに導入する素材のオーバル断面
   寸法を、最終仕上り成品の直径りを ５区りく４０厳とするときは 長径１．０７ Ｄ＋ ０．５Ｗ〜１．１８ Ｄ＋ ０．
   ４ｍ短径１．０１Ｄ十０．２ｍ〜１．０５Ｄ＋０．４ｇ
   ｍ４０１ｍ１＜Ｄ＜２００１１ｍとするときは長径１．
   ０４ Ｄ＋１．５Ｍ〜１．１０ Ｄ＋３．５Ｍ短径１．
   ０１ Ｄ十０．２ｍ〜１．０２ Ｄ＋ １．５Ｒとする
   。 （ｂ） 第１スタンドと第２スタンドで圧延された圧
   延材の寸法を ５ ｍ＜： Ｄ＜ ４０ ｙｔｍとするときは長径１．
   ０７１２Ｄ＋０．５２敲 〜１．１８６５Ｄ＋０．４５ｍ 短径０．９８５Ｄ−０，１ｍ〜０．９９８ＤＷ４０ ｍ
   ＜ｌ：Ｄ＜：２００ ｙｔｍとするときは長径１．０４
   １２Ｄ＋１．５２ｍ 〜１．１０３５Ｄ＋ ３．６５ｍ 短径０．９８５Ｄｉｇ！〜０．９９８ＤＨとする。 （Ｃ） 第１スタンドと第２スタンドのオーバル孔型
   の寸法は ５１１ｍ＜Ｄ〈４０１１１ＩＩｌとするときは巾寸法１
   ．１４１２Ｄ＋２．０２Ｍ 〜１．２５６５ Ｄ＋ １．９５ｍ 短径０．９８５Ｄ−０，１Ｗ〜０．９９８Ｄ藺４０Ｗζ
   Ｄ＜２００ｇ１１２とするときは巾寸法１．０９１２Ｄ
   ＋４．０２１１ＩＩｌ〜１．１５３５Ｄ＋６．１５Ｍ 短径０．９８５ Ｄｍ〜０．９９８ Ｄｍとする。 （ｄ） 相互のスタンド間のロール中心距離を第１ス
   タンドと第２スタンドについては ５．６Ｄ＋４００Ｗ以下 第２スタンドと第３スタンドについては ４．６ Ｄ＋ ３２０ｗ以下 とする。