JP2000301202A

JP2000301202A - 丸棒鋼製品の圧延方法およびブロック圧延機

Info

Publication number: JP2000301202A
Application number: JP11105474A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kuboki; 孝久保木; Koichi Kuroda; 浩一黒田; Kihachi Ikebe; 喜八池部; Eiji Honda; 英二本田; Ryuji Tashiro; 龍次田代
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-10-31
Anticipated expiration: 2019-04-13
Also published as: JP3386001B2

Abstract

(57)【要約】【課題】入側１サイズから複数サイズの製品を作り分け
る際、圧延ロール交換を必ずしも必要とせず、交換時で
も段取り替え時間が少なくて済むだでなく、必要に応じ
て精密圧延とサイズフリー圧延が可能な丸棒鋼製品の圧
延方法とその方法に用いて好適なブロック圧延機を提供
する。【解決手段】第１パスの基準減面率をＲ_1B（％）および
実際の減面率をＲ₁＝（Ｒ_1B±Ｘ）（％）としたとき、
を目標製品径に応じてＸを２％超え１０％以下の範囲内
で調整するとともに、実際の減面率Ｒ₁ の増減に応じて
第２パス入側のガイドローラ間隔を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、丸棒鋼製品の仕上
圧延方法に係わり、より詳しくは、仕上圧延機入側１サ
イズに対して、広範囲の製品サイズを作り分ける方法と
この方法に用いて好適なブロック圧延機に関する。

【０００２】

【従来の技術】断面形状が円形の金属材料、例えば各種
の金属材料を母材とする線材や棒材などは、圧延などの
「１次加工」によって所望の寸法（直径）に仕上げられ
た後、さらに、所謂「２、３次加工」が施されて所望の
形状を有する種々多様の最終的な産業用製品に仕上げら
れる。このため、「１次加工」においても仕上げ圧延後
の断面円形の金属材料に対しても様々な寸法の需要があ
る。

【０００３】上記の需要に応えるための従来の一般的な
仕上げ圧延方法としては、次の方法がある。図１０は、
その方法に用いられるブロック圧延機の一例を示す模式
的側面図で、以下の特徴を有している。

【０００４】(a) 圧下方向を９０゜位相させて連続配置
した偶数個の２ロールスタンド＃１〜＃ｎからなってい
る。

【０００５】(b) 各スタンド＃１〜＃ｎの圧延ロール１
ａ〜１ｎは、図示は省略したが、歯車伝達装置などを介
して単一のモータで回転駆動されるようになっている。

【０００６】(c) 歯車伝達装置のギヤ比は、第１スタン
ド＃１から順に一定の比で圧延ロールの外周速が増速さ
れるように設定されている。

【０００７】なお、増速比γは、一般的に、１．１５〜
１．３５に設定され、各パスでの標準減面率Ｒ_B（％）
は下記の式で定義される。例えば、増速比γが１．２
５の場合の標準減面率Ｒ_B は２０％になる。

【０００８】Ｒ_B ＝（１−１／γ）×１００（％）・・・・ (d) 奇数番目のスタンドにはオーバル孔型の圧延ロー
ル、偶数番目のスタンドにはラウンド孔型の圧延ロール
が配設されている。

【０００９】(e) 製品は、それぞれのラウンド孔型を有
する偶数番目のスタンドにて途中仕上げを行えば異なる
外径の製品が得られるので、同一の入側寸法に対して得
られる仕上げ寸法の種類は全スタンド数の半数になる。

【００１０】ここで、オーバル孔型とは、図１１の
（ａ）に示すように、楕円形の孔型で、溝幅ｂが天地寸
法ｈの１．５倍以上の孔型を指す。また、ラウンド孔型
とは、図１１の（ｂ）に示すように、溝底が真円円弧
で、その両側の角度θの領域が真円円弧の曲率半径より
も大きい曲率の円弧の逃がし部からなる孔型で、溝幅ｂ
が天地寸法ｈの１．５倍未満の孔型を指す。

【００１１】以下、図１２を参照してその具体例につい
て説明する。図１２に示す例は、スタンド数ｎが８つの
場合であり、下流側（図中の右方）の圧延ロールを２セ
ットずつ取り外すことによって仕上げ寸法を変更するこ
とができる。例えば、仕上圧延機の入側寸法（外径）が
２０ｍｍの場合、製品の外径を、同図（ａ）では８．２
ｍｍ、同図（ｂ）では１０．２ｍｍ、同図（ｃ）では１
２．８ｍｍ、同図（ｄ）で１６．０ｍｍに仕上げること
ができる。

【００１２】しかし、この方式には、仕上げ寸法を変更
する際の段取り替えに長時間を要することと、中間サイ
ズの製品の圧延ができないという問題がある。

【００１３】上記の問題点は、図１３に示すような仕上
げ圧延機を用いれば、一応解消される。その理由は、歯
車伝達装置１３の中に組み込まれた歯車の数が多く、そ
のギア比の組合せが多いためである。例えば、図に示す
ように、モータ１２との連結部である駆動ギアチェンジ
部１１ａ、第１圧延ロール１ａと第２圧延ロール１ｂ間
のギアチェンジ部１１ｂ、および第３圧延ロール１ｃと
第４圧延ロール１ｄ間のギアチェンジ部１１ｃの１軸当
たりの歯車枚数がいずれも４枚１セットで、そのギア比
の組合せがそれぞれ４通りの場合では、設定し得るギヤ
比の組合せは４の３乗の６４通りになる。このため、ギ
ヤ比に応じた減面率の設定が６４通りに設定できるの
で、入側寸法１サイズに対して６４サイズの製品に作り
分けることが可能である。

【００１４】また、偏径差の小さい製品を得るために、
最終のスタンドユニット１５に組み込まれた第３圧延ロ
ール１ｃと第４圧延ロール１ｄの両方をラウンド孔型と
し、このスタンドユニット１５をサイジングパスに用い
る場合には、精密圧延に用いた圧延ロールを交換するこ
となく、その圧下位置を無段階に調整することによって
仕上げ寸法を無段階に変更できるので、いわゆるサイズ
フリー圧延も可能である。さらに、スタンドユニット１
４と１５が着脱自在であるために、圧延ロールを交換す
る場合でも、その段取り替え時間が短くて済む。

【００１５】しかし、この方法は、設定可能なギヤ比の
組合せを多くするために、ギヤチェンジ部１１ａ〜１１
ｃを含めた歯車伝達装置１３の構造が複雑となり、設備
が高価になる。また、サイズ変更に応じたギヤチェンジ
部１１ａ〜１１ｃのギヤポジションの変更が煩雑で、作
業性が悪いという欠点がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、例え
ば、設定可能なギヤ比の組合せが１〜８通りと少なく、
歯車伝達装置の構造が簡素な圧延機であるにもかかわら
ず、入側寸法１サイズに対して複数サイズの製品を作り
分けることが可能であり、しかも圧延ロール交換時の段
取り替え時間が少なくて済むだけでなく、必要に応じて
精密圧延とサイズフリー圧延が可能な丸棒鋼製品の圧延
方法とその方法に用いて好適なブロック圧延機と圧延設
備列を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
（１）の丸棒鋼製品の圧延方法と、下記（２）のブロッ
ク圧延機にある。

【００１８】（１）入側にガイドローラを備える２ロー
ルスタンドの圧下方向を９０゜位相させて連続的に４ス
タンド以上を配置したブロック圧延機を用いて丸棒鋼製
品を圧延する方法において、第１パスの基準減面率をＲ
_1B（％）および実際の減面率をＲ₁ ＝（Ｒ_1B±Ｘ）
（％）としたとき、目標製品径に応じてＸを２％超え１
０％以下の範囲内で調整するとともに、実際の減面率Ｒ
₁ の増減に応じて第２パス入側のガイドローラ間隔を調
整する丸棒鋼製品の圧延方法。

【００１９】（２）入側にガイドローラを備える２ロー
ルスタンドの圧下方向を９０゜位相させて４スタンドが
連続的に配置されたブロック圧延機であって、隣り合う
奇数番目と偶数番目の圧延ロールがギア比一定の歯車で
連結され、これらの歯車がギア比の組み合わせが１また
は２通りのギアチェンジ部を介して単一の駆動用のモー
タに連結されており、少なくとも第３スタンドと第４ス
タンドの圧延ロールが共通のスタンドに固定的に配置さ
れたスタンドユニットになっており、このスタンドユニ
ットが孔径の異なる孔型を有する圧延ロールが組み込ま
れた別のスタンドユニットに交換可能とされているブロ
ック圧延機。

【００２０】上記（１）の本発明の方法においては、目
標製品径に応じて最終スタンドまたは最終２スタンドの
圧延ロールを、孔径が異なる孔型を有する圧延ロールに
スタンドごと交換するのが好ましい。この場合、圧延ロ
ールの交換に要する段取り替え時間の短縮化が図れ、特
に最終２スタンドを交換する場合にはより広範囲なサイ
ズフリー圧延と精密圧延が可能である。また、素材の外
径に応じて、第１スタンドと第２スタンドの圧延ロール
を孔径が異なる孔型を有する圧延ロールにスタンドごと
交換するようにしてもよい。

【００２１】上記（２）のブロック圧延機は、隣り合う
奇数番目と偶数番目の圧延ロールを連結するギア比一定
の歯車をスタンドユニット側に配置し、その歯車をギア
比一定ではあるが異なるギア比の歯車にするのが好まし
く、この場合にはより広範囲なサイズフリー圧延を行う
際に必要なギア比変更が段取り替えと同時にできる。ま
た、交換すべき別のスタンドユニットに組み込まれた第
３スタンドと第４スタンドの圧延ロールをサイジングパ
ス用とし、この両スタンドの圧延ロールを近接配置する
のが好ましく、この場合には両スタンド間における材料
旋回（倒れ）が抑制されるので精密圧延を行うことがで
きる。

【００２２】さらに、第１スタンドと第２スタンドの圧
延ロールについても共通のスタンドに固定的に配置され
たスタンドユニットとし、このスタンドユニットを孔径
が異なる孔型を有する圧延ロールが組み込まれた別のス
タンドユニットに交換可能なようにするのが好ましく、
この場合には素材の外径変更に迅速に対応することが可
能である。

【００２３】なお、本発明において用いる上記のブロッ
ク圧延機とは、上記の（１）に記載したように、単一の
モータを有し、隣り合う２つのスタンドの圧延ロールの
軸心間距離が、例えば１０００ｍｍ以下と短く、しかも
相い隣合う奇数番目と偶数番目の圧延ロールの回転数比
がギヤ比一定の歯車で連結されていて不変の圧延機のこ
とをいう。

【００２４】また、基準減面率とは、ブロック圧延機の
第１スタンドと第２スタンド間の増速比から、前述した
式によって計算される減面率のことをいう。

【００２５】上記の本発明は、次に述べる知見に基づい
て完成させた。

【００２６】本発明者らは、上記の目的を達成するため
に、次に述べる実験を行った。すなわち、その実験は、
図１４に示すように、１つのモータ１２で駆動され、各
スタンド間の増速比が一定の４スタンド＃１〜＃４から
なる仕上圧延機による圧延方式（以下、コモンドライブ
タイプという）と、図１５に示すように、各スタンド＃
１〜＃４の圧延ロール１ａ〜１ｄがそれぞれのモータ１
２、…で駆動され、各スタンド間にルーパ２３、…が配
置された仕上圧延機による圧延で、各スタンド間の張力
が零になるように各モータ１２、…の回転数を制御する
圧延方式（以下、インディヴィジュアルタイプという）
との比較圧延である。

【００２７】その結果、下記Ａ〜Ｄのことが判明した。

【００２８】Ａ．入側材料寸法と出側材料断面積の関係インディヴィジュアルタイプでは、入側材料２１の寸法
が多少、具体的には外径比で１０％程度変化しても、出
側材料２２の断面積はほとんど変化しない。これに対し
て、コモンドライブタイプでは、入側材料２１の寸法変
化に応じて出側材料２２の断面積が変化する。また、コ
モンドライブタイプの場合、入側材料２１の寸法を小さ
くすると、スタンド間張力が引張側に移行し、出側材料
２２の断面積が小さくなり、逆に、入側材料２１の寸法
を大きくすると、スタンド間張力が圧縮側に移行し、出
側材料２２の断面積が大きくなる。

【００２９】Ｂ．第１パス減面率と出側材料断面積の関
係インディヴィジュアルタイプでは、第１パス（＃１）の
圧下量を多少、具体的には外径比で１０％程度減面率を
変化させても、出側材料２２の断面積はほとんど変化し
ない。これに対して、コモンドライブタイプでは、第１
パスの圧下量を操作して減面率を変化させると、これに
応じて出側材料２２の断面積が変化する。また、コモン
ドライブタイプの場合、第１パスの減面率を大きくする
と、スタンド間張力が引張側に移行し、出側材料２２の
断面積が小さくなり、逆に、第１パスの減面率を小さく
すると、スタンド間張力が圧縮側に移行し、出側材料２
２の断面積が大きくなる。

【００３０】Ｃ．ギヤ比と出側材料断面積の関係コモンドライブタイプでは、歯車伝達装置のギヤ比の異
なる仕上圧延機を用いて圧延を実施したところ、スタン
ド間の増速比が大きいほど出側材料２２の断面積が小さ
くなり、逆に、スタンド間の増速比が小さいほど出側材
料２２の断面積が大きくなる。これは、各スタンドの減
面率が前述の式によって決まるためである。

【００３１】Ｄ．第１パスと最終パス（＃４）を除く中
間パス（＃２と＃３）の減面率と出側材料断面積の関係コモンドライブタイプでは、中間パス（＃２と＃３）の
減面率を多少、具体的には外径比で１０％程度減面率を
変化させると、スタンド間張力が大きく変化するもの
の、出側材料２２の断面積はほとんど変化しない。ま
た、コモンドライブタイプの場合、上記Ａの特性を利用
すると、第１パスで出側材料２２の断面積を制御し、こ
の過程で生じたスタンド間張力のアンバランスを中間パ
スの減面率を変えることにより取り除くことができる。

【００３２】ところで、前述した従来方法のうちの後者
の方法は、上記Ａ〜Ｄ中のＣに記載したコモンドライブ
タイプの特性Ｃそのものを利用した方法であり、この方
法によれば、前述したように、歯車伝達装置１３（前述
の図１３参照）内のギヤ比の組合せが６４通りの場合に
は減面率の設定が６４通り可能で、入側寸法１サイズか
ら６４サイズの製品を作り分けることができるが、設備
が高価で、しかもサイズ変更に応じたギヤポジションの
変更が煩雑で作業性が悪いという欠点がある。

【００３３】そこで、本発明では、上記Ａ〜Ｄ中のＢに
記載したコモンドライブタイプの特性に注目し、この特
性Ｂを積極的に利用、具体的には第１パスでの減面率を
積極的に変更することによって入側寸法１サイズから複
数サイズの製品に作り分けるための次の２つの実験を試
みた。

【００３４】すなわち、第１の実験は、各スタンドの入
側にガイドローラ２ａ〜２ｄ（後述の図１〜図３参照）
を備え、スタンド間の増速比が１．２５の４スタンドブ
ロック圧延機を用い、第１パスの基準減面率が２０％に
なるように第１スタンドの圧延ロール間隔を調整する一
方、図１６の（ａ）に示すように、第２パス入側のガイ
ドローラ２ｂが第１パス後の材料３にフィットするよう
にその間隔を調整して一定に保持した状態で、第１パス
の圧延ロール間隔を変化させることにより第１パスの減
面率を増減させて圧延を行う実験である。

【００３５】その結果、入側寸法１サイズから複数サイ
ズの製品に作り分けるのに十分な上記の特性Ｂの効果を
得るためには、第１パスの減面率を基準減面率よりも±
２％超える量だけ増減する必要がある。しかし、第１パ
スの減面率を基準減面率よりも２％以上大きくすると、
図１６の（ｂ）に示すように、第２パス入側のガイドロ
ーラ２ｂの間隔よりも材料３の方が小さくなり、第２パ
スの圧延で材料倒れが生じ、製品に疵が発生するように
なった。また、第１パスの減面率を基準減面率よりも２
％以上小さくすると、図１６の（ｃ）に示すように、第
２パス入側のガイドローラ２ｂ間で材料３が過充満して
製品にガイドローラ２ｂとの接触で生じたと思われる疵
が発生したり、著しい場合はガイドローラ２ｂ自体が破
損することがあった。

【００３６】したがって、入側寸法１サイズから複数サ
イズの製品に作り分けためには、第１パスの減面率を基
準減面率よりも±２％超増減するとともに、第２パス入
側のガイドローラ２ｂの間隔を調整する必要があること
が判明した。

【００３７】第２の実験は、第１の実験に用いたのと同
じブロック圧延機を用い、第１〜第４パスの減面率が２
０％になるよう各パスの圧延ロール間隔を設定してこれ
を基準条件とし、この基準条件から、第１パス減面率を
変更する時は、第１パス出側の材料３の形状に応じて第
２パス入側のガイドローラ間隔を調整するともに、第２
と第３パスの減面率が常に２０％一定となるようにその
圧延ロール間隔を調整した状態で圧延を行う実験であ
る。

【００３８】なお、上記の実験において、第２と第３パ
スの減面率を常に２０％一定としたのは、前述のコモン
ドライブの特性Ｃにより生じるスタンド間張力のアンバ
ランスを取り除くためである。

【００３９】その結果、第１パスの減面率を、材料３が
炭素鋼の場合では基準減面率よりも１０％超、すなわち
３０％超、幅広がりの大きいステンレス鋼やチタン合金
では基準減面率よりも７％超、すなわち２７％超にする
と、第１パスで材料噛出しが発生し、製品にかぶれ疵が
発生した。また、材料３の材質にかかわらず、第１パス
の減面率を、基準減面率よりも１０％超小さい１０％未
満にすると、第２パスで材料噛出しが発生し、上記と同
様に、製品にかぶれ疵が発生した。

【００４０】したがって、第１パスの減面率は、基準減
面率に対して±１０％以下の範囲内にする必要のあるこ
とが判明した。

【００４１】すなわち、第１パスの基準減面率をＲ
_1B（％）および実際の減面率をＲ₁ ＝（Ｒ_1B±Ｘ）
（％）としたとき、実際の減面率Ｒ₁ を目標製品径に応
じてＸを２％超え１０％以下の範囲内で調整するととも
に、実際の減面率Ｒ₁ の増減に応じて第２パス入側のガ
イドローラ２ｂの間隔を調整すれば、入側寸法１サイズ
から複数サイズの製品に作り分けることが可能であるこ
とを知見した。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の方法について、図
１〜７を参照して詳細に説明する。

【００４３】図１は、本発明の方法に用いるブロック圧
延機の基本的な構成例を示す模式図であり、４つ（５つ
以上でもよい）の２ロールスタンド＃１〜＃４が圧下方
向を相互に９０゜ずらせて連続的に配置されており、各
スタンドの入側にはガイドローラ２ａ〜２ｄが配置され
ている。

【００４４】上記ブロック圧延機を構成する各スタンド
の圧延ロール１ａ〜１ｄの孔型は、図１に示すように、
原則として、奇数番目のスタンドがオーバル孔型、偶数
番目のスタンドがラウンド孔型とされている。また、各
ガイドローラ２ａ〜２ｄは、例えば、図１に示すよう
に、上下または左右方向から材料３を拘束し、材料３の
軸心をパスラインＬに一致させるようになっている、ま
た、そのローラ間隔は、材料３の寸法に応じて調整自在
とされている。

【００４５】上記のように構成されたブロック圧延機を
用い、入側寸法が同じ素材から複数種の外径の製品を製
造する。その際、本発明の方法においては、スタンド＃
１の圧延ロール１ａによる第１パスの基準減面率をＲ_1B
（％）および実際の減面率をＲ₁ ＝（Ｒ_1B±Ｘ）（％）
としたとき、第１パスの実際の減面率Ｒ₁ を目標製品径
に応じてＸを２％超え１０％以下の範囲内で調整すると
ともに、実際の減面率Ｒ₁ の増減に応じてスタンド＃２
（第２パス）の入側に配置されたガイドローラ２ｂの間
隔を調整する必要がある。その理由は、前述した通りで
ある。

【００４６】第２パス以降のスタンドの圧延ロール１
ｂ、１ｃおよび１ｄは、予め定められた一定の減面率に
なるように、そのロールの間隔が第１パス後の材料３の
径に応じて調整される。また、最終の仕上げスタンド＃
４の圧延ロール１ｄは、目標とする製品径が得られるよ
うにそのロール間隔が設定される。

【００４７】その際、目標とする製品径が小さく、最終
の仕上げスタンド＃４の圧延ロール１ｄで目標とする製
品が得られない場合には、図２に示すように、最終の仕
上げスタンド４ａが、孔径が小さい孔型を有する圧延ロ
ールが組み込まれた仕上げスタンド４ｂに交換される。
この時、スタンドごと交換するのでなく、圧延ロールの
みを交換するようにしてもよいが、交換に長時間かかる
ので、スタンドごと交換するのが好ましい。

【００４８】また更に、目標とする製品径がより小さ
く、最終とその前の２つのスタンドに予め組み込まれた
圧延ロール１ｄと１ｃとでは目標とする製品が得られな
い場合には、図３に示すように、孔径がより小さい孔型
を有する２スタンド分の圧延ロールが組み込まれたスタ
ンドユニット５ａ、または孔径がさらにより小さい孔型
を有する２スタンド分の圧延ロールが組み込まれたスタ
ンドユニット５ｂに交換される。この場合も上記と同様
に、スタンドユニットごと交換するのでなく、圧延ロー
ルのみを交換するようにしてもよいが、交換に長時間か
かるので、スタンドユニットごと交換するのが好まし
い。

【００４９】なお、第２パスを行うスタンド＃２の入側
に配置されたガイドローラ２ｂのローラ間隔調整は、遠
隔操作で行ってもよいし、油圧を用いて材料３にガイド
ローラを自動的に一定面圧で押しつけるようにしてもよ
い。

【００５０】図４〜図６は、本発明の方法を実施する際
に用いて好適な４スタンドからなるブロック圧延機の具
体的な構成例を示す図で、いずれのブロック圧延機も、
前述の図１５に示す従来のブロック圧延機とは異なって
いる。すなわち、第１スタンド＃１の圧延ロール１ａと
第２スタンド＃２の圧延ロール１ｂは、交換不要なよう
にベーススタンドに固定的に配置されており、最終の第
４スタンド＃４とその前の第３スタンド＃３の２つの圧
延ロール１ｃと１ｄのみが共通のスタンドに組み込まれ
たスタンドユニットになっていてこのスタンドユニット
ごと自在継手１８を介して交換自在に構成されている。

【００５１】また、第１スタンド＃１の圧延ロール１ａ
と第２スタンド＃２の圧延ロール１ｂ、および第３スタ
ンド＃３の圧延ロール１ｃと第４スタンド＃４の圧延ロ
ール１ｄは、１軸当たり１枚１セットで、そのギア比の
組合せがそれぞれ１通りのギア連結部１６ｂおよび１６
ｃにより連結されており、単一の駆動用のモータ１２と
の連結が、１軸当たり１枚１セットまたは２枚１セット
の歯車で連結されていてそのギア比の組合せが１または
２通りと極めて簡単な駆動ギアチェンジ部１６ａ（図４
と図６）または１６０ａ（図５）からなる歯車伝達機構
で接続されている。

【００５２】そして、図５と図６に示すブロック圧延機
は、第３スタンド＃３の圧延ロール１ｃと第４スタンド
＃４の圧延ロール１ｄを連結するギア比一定のギア連結
部１６ｃがスタンドユニット５０ａの側に設けられてい
る。このように、ギア連結部１６ｃをスタンドユニット
５０ａの側に配置する場合には、孔径が小さい孔型を有
する圧延用の第３スタンド＃３の圧延ロール１０ｃと第
４スタンド＃４の圧延ロール１０ｄを、ギア比は一定で
あるが上記とは異なるギア比のギア連結部２６ｃで連結
されたスタンドユニット５０ｂと交換でき、より広範囲
なサイズフリー圧延が可能である。

【００５３】また、孔径がさらに小さい孔型を有する圧
延用の第３スタンド＃３の圧延ロール１００ｃとサイジ
ングパス用の第４スタンド＃４の圧延ロール１００ｄ
を、さらに異なるギア比のギア連結部３６ｃで連結され
たスタンドユニット５０ｃと交換できるようにもなって
おり、この場合には精密圧延を行うことが可能である。

【００５４】なお、スタンドユニット５０ｃの第４スタ
ンド＃４の圧延ロール１００ｄは、図に示すように、第
３スタンド＃３の圧延ロール１００ｃに対して近接配置
されていて両スタンド間における材料旋回（倒れ）が抑
制できるようになっており、これによってサイジング効
果を高め得るようになっている。ここで、第３スタンド
と第４スタンドの圧延ロールの間隔は、仕上げるべき製
品径の５０倍以下、より好ましくは３０倍以下にするの
がよい。

【００５５】図７は、本発明の方法を実施する際に用い
てより好適な４スタンドからなるブロック圧延機の具体
的な構成例を示す図である。このブロック圧延機は、図
に示すように、第３スタンド＃３と第４スタンド＃４の
２つの圧延ロール１ｃと１ｄだけでなく、第１スタンド
＃１と第２スタンド＃２の２つの圧延ロール１ａと１ｂ
も共通のスタンドに組み込まれた上記と同様のスタンド
ユニット６０ａになっている。

【００５６】そして、このスタンドユニット６０ａご
と、孔径が異なる孔型（通常は上記の圧延ロール１ａ、
１ｂの孔型径よりも大きくされる）を有する第１スタン
ド＃１用の圧延ロール１０ａと第１スタンド＃１用の１
０ｂとが組み込まれたスタンドユニット６０ｂと交換自
在なように自在継手１８を介して歯車伝達装置１３に接
続されている。

【００５７】ここで、スタンドユニット６０ａをスタン
ドユニット６０ｂと交換した場合、図に示すように、第
３スタンド＃３と第４スタンド＃４のスタンドユニット
５０ａをスタンドユニット６０ａと交換してもよい。ま
た、スタンドユニット６０ａは、スタンドユニット６０
ｂに代えてスタンドユニット５０ａまたはスタンドユニ
ット５０ｂと交換するとともに、第３スタンド＃３と第
４スタンド＃４には、前者の場合はスタンドユニット５
０ｂ、後者の場合はスタンドユニット５０ｃをセットす
るようにしてもよい。

【００５８】なお、図７に示すブロック圧延機は、圧延
ロール１ａと１ｂおよび１０ａと１０ｂを連結するギア
連結部１６ｂおよび２６ｂがスタンドユニットの側に設
けられているが、このギア連結部１６ｂおよび２６ｂ
は、図４に示したブロック圧延機のように、歯車伝達装
置１３の側に設けてもよい。

【００５９】このように、第１スタンド＃１と第２スタ
ンド＃２をもスタンドユニットにした場合には、素材の
外径変更に迅速に対応することが可能である。また、素
材の外径によっては、上記したように、第３スタンド＃
３と第４スタンド＃４用のスタンドユニット５０ａ、５
０ｂなどが共用でき、スタンドユニットの保有数が少な
く済むという利点がある。

【００６０】なお、上記スタンドユニットの交換は、例
えば、ミルラインの側方にミルラインと平行な方向へ往
復移動自在な台車を設ける一方、この台車上にミルライ
ンに対して接離動自在なスタンドユニットの供受機能を
備えた稼働台を配置し、この稼働台上に交換すべきスタ
ンドユニットを搭載することで、その交換を迅速に行う
ことができる。

【００６１】上記のように構成されたブロック圧延機を
用いる場合には、スタンドユニット５ａまたは５０ａを
５ｂまたは５０ｂ、さらには５ｃまたは５０ｃに交換す
るのに加え、図４と図６に示すブロック圧延機では駆動
ギアチェンジ部１６ａの極めて簡単な切り替え操作のみ
で各スタンドの圧延ロール回転数比を変えることがで
き、第１パスの実際の減面率Ｒ₁ を前述した範囲内で増
減することとの相乗作用によって、入側１サイズの素材
から、従来のブロック圧延機に匹敵する広い範囲の寸法
を有する寸法精度の高い製品を製造することが可能にな
る。

【００６２】また、図７に示すブロック圧延機を用いる
場合には、素材の外径変更に迅速に対応することができ
るので、生産性が向上するほかスタンドユニットの保有
数低減が図れる。

【００６３】

【実施例】以下、実施例によって本発明の効果を実証す
る。

【００６４】《実施例１》通常の方法で溶製、分塊圧延
して作製したＪＩＳＧ４０５１に規定されるＳ４５
Ｃ製のビレットを、通常の方法によって前段の粗圧延機
と中間圧延機で圧延し、外径２０ｍｍの素材を準備し
た。また、ブロック圧延機としては、図１に示す圧延機
で、スタンド間の増速比が１．２５の４スタンドブロッ
ク圧延機を準備した。

【００６５】そして、下記の条件で仕上げ圧延を行い、
偏径差が０．２０ｍｍ以下で、かつ疵のない製品が仕上
げ圧延可能な製品径の範囲を調査し、その結果を表１と
図７に示した。

【００６６】圧延条件：第１パスの減面率Ｒ₁ を基準減
面率Ｒ_1B２０％の±１２％の範囲、すなわち、８〜３２
％の範囲で変更し、第１パス出側の材料３の形状に応じ
て第２パス入側のガイドローラ２ｂの間隔を調整する一
方、第２パスと第３パスの減面率が常時２０％になるよ
うにその圧延ロール間隔を調整しながら圧延する。

【００６７】この時、第１パスと第３パスの圧延ロール
はオーバル孔型、第２パスと第４パスの圧延ロールはラ
ウンド孔型とし、第２パスのラウンド孔型は逃がし部が
大きく、縦横比ｂ／ｈ（図５の（ｂ）参照）が１．４
０、第４パスのラウンド孔型は逃がし部が小さく、縦横
比ｂ／ｈが１．０５になるものを用いた。

【００６８】また、第１〜第３パスの各圧延ロールは、
圧延条件により交換することなく、第４パスの圧延ロー
ルのみを製品寸法に応じた孔径で縦横比ｂ／ｈが１．０
５のラウンド孔型を有する圧延ロールに変更した。

【００６９】なお、第２パスと第３パスの減面率を２０
％に合わせたのは、前述のコモンドライブの特性Ｃによ
るスタンド間張力のアンバランスを取り除くためであ
る。

【００７０】

【表１】

【００７１】表１と図８に示す結果からわかるように、
第１パスの減面率Ｒ₁ を８％にした場合には、外径１
３．７３ｍｍの製品が得られたが、偏径差が０．２１ｍ
ｍであり、しかも第２パスの圧延時に発生したと思われ
る疵が確認された。また、第１パスの減面率Ｒ₁ を３２
％にした場合には、外径１１．８０ｍｍの製品が得られ
たが、偏径差が０．２２ｍｍであり、第１パスの圧延時
に発生したと思われる疵が確認された。

【００７２】これに対し、第１パスの減面率Ｒ₁ を本発
明で規定する範囲内の１０〜１５％および２５〜３０％
にした場合、前者では偏径差が０．１６〜０．１７ｍｍ
で、かつ疵のない外径１３．５８〜１３．１９ｍｍの製
品、後者では偏径差が０．１５〜０．１７ｍｍで、かつ
疵のない外径１２．３９〜１１．９７ｍｍの製品が得ら
れた。

【００７３】上記の結果は、本発明の方法によれば、許
容偏径差が０．２０ｍｍ以下で、かつ疵のない外径１
１．９７〜１３．５８ｍｍの範囲内の製品を、第４パス
用に保有している圧延ロール数の数分だけ、入側１サイ
ズ（２０ｍｍ）の素材から段階的に作り分けることがで
きることを意味している。

【００７４】なお、表１中、第１パスの減面率Ｒ₁ を２
０％にした例はＸ＝０で従来例であり、この場合には許
容偏径差０．２０ｍｍ以下の製品として外径が１２．８
０ｍｍの１種類しか製造できないことを意味している。

【００７５】《実施例２》上記の実施例１は、製品寸法
に応じて第４パスの圧延ロールのみを交換したため、そ
の段取替えに２０分を要した。そこで、本実施例では、
圧延ロール交換に要する段取替え時間を省略するため
に、第４パスの圧延ロールを、逃がし部が大きく、縦横
比ｂ／ｈが１．４０のラウンド孔型を有するものにし
た。

【００７６】そして、製品径がかわっても第４パスの圧
延ロールを交換しなかった以外は実施例１の条件と同じ
条件で仕上げ圧延を行い、偏径差が１．０ｍｍ以下で、
かつ疵のない製品が仕上げ圧延可能な製品径の範囲を調
査し、その結果を表２と図９に示した。

【００７７】

【表２】

【００７８】表２と図９に示す結果からわかるように、
第１パスの減面率Ｒ₁ を８％にした場合には、外径１
３．７３ｍｍの製品が得られ、その偏径差は０．８０ｍ
ｍであったが、第２パスの圧延時に発生したと思われる
疵が確認された。また、第１パスの減面率Ｒ₁ を３２％
にした場合には、外径１１．８０ｍｍの製品が得られた
が、偏径差が１．２ｍｍで、しかも第１パスの圧延時に
発生したと思われる疵が確認された。

【００７９】これに対し、第１パス減面率Ｒ₁ を本発明
で規定する範囲内の１０〜１５％および２５〜３０％に
した場合、前者では偏径差が０．３２〜０．６２ｍｍ
で、かつ疵のない外径１３．５８〜１３．１９ｍｍの製
品、後者では偏径差が０．３６〜０．８３ｍｍで、かつ
疵のない外径１２．３９〜１１．９７ｍｍの製品が得ら
れた。

【００８０】上記の結果は、本発明の方法によれば、許
容偏径差が１．０ｍｍ以下で、かつ疵のない製品であれ
ば、第４パスの圧延ロールを交換ぜすにその間隔を目標
製品径に応じて変更するだけで、１１．９７〜１３．５
８ｍｍの範囲内の異なる外径を有する製品を、入側１サ
イズ（２０ｍｍ）の素材から無段階に作り分けることが
できることを意味している。

【００８１】また、実施例１の場合と同様に、許容偏径
差が０．２ｍｍ以下というような高い寸法精度と疵のな
い製品に作り分けるためには、実施例１のように、目標
製品径に応じて第４パスの圧延ロールを交換するのが好
ましいことも意味している。

【００８２】なお、表２中、第１パスの減面率Ｒ₁ を２
０％にした例はＸ＝０で従来例であり、この場合には許
容偏径差１．０ｍｍ以下の製品として外径が１２．８０
ｍｍの１種類しか製造できないことを意味している。

【００８３】《実施例３》前述したように、実施例１で
は、第４パスの圧延ロール交換に２０分を要したので、
この段取り換え時間を短縮するために、製品径に応じ
て、孔径のみが異なるラウンド孔型を有する圧延ロール
が組み込まれたスタンドを複数準備し、第４パスの圧延
ロールをスタンドごど交換しながら実施例１と同様の条
件で圧延を行った。

【００８４】その結果、圧延ロール交換に要する段取り
換え時間が１０分で済み、実施例１に比べて１０分短縮
され、その分だけ生産性が向上した。また、疵のない製
品の作り分け可能な寸法範囲と偏径差は、実施例１と同
じであった。

【００８５】《実施例４》実施例１で用いたのと同じ素
材と、図４に示す４スタンドブロック圧延機を準備し
た。

【００８６】準備した４スランドブロック圧延機は、第
１圧延ロール１ａと第２圧延ロール１ｂ間のギア連結部
１６ｂと、第３圧延ロール１ｃと第４圧延ロール１ｄ間
のギア連結部１６ｃとのギア比を異なる値に設定し、第
１と第２のスタンド間、第２と第３のスタンド間および
第３と第４のスタンド間の増速比が、表３に示すケース
１（最終２パスを通常圧延用に使用）とケース２（最終
２パスをサイジング圧延用に使用）になるように調整し
た。

【００８７】

【表３】

【００８８】そして、ケース１とケース２の２通りの条
件のもとに、第１パスの減面率Ｒ₁を実施例１と同じ１
０〜３０％の範囲で種々変化させるとともに、第１パス
出側の材料３の形状に応じて第２パス入側のガイドロー
ラ２ｂの間隔を調整しながら圧延を行い、仕上げ圧延可
能な製品サイズの範囲を実施例１と同じ方法によって調
査した。

【００８９】その際、各パスには表４に示す孔型を有す
る圧延ロールを用い、第２パス〜第４パスの減面率は、
設定したスタンド間の増速比（ケース１とケース２）に
応じて表４に示す値になるように、各パスの圧延ロール
間隔を調整した。

【００９０】

【表４】

【００９１】また、第１パスと第２パスの圧延ロール
は、圧延条件が変わっても交換せず、第３パスと第４パ
スの圧延ロールのみを、製品径に応じて孔径のみが異な
るラウンド孔型を有する圧延ロールが組み込まれたスタ
ンドユニット５ｂ、５ｃ…に交換した。

【００９２】その結果、表５に示す結果が得られた。

【００９３】

【表５】

【００９４】具体的に説明すると、最終２スタンドを通
常圧延用に使用したケース１では、偏径差が０．２０ｍ
ｍ以下で、かつ疵のない外径１１．９７〜１３．５８ｍ
ｍの製品を製造することができた。これは、ケース１の
場合には、前記の外径範囲内であれば、保有しているス
タンドユニット５ａ、５ｂ、５ｃ…の数、すなわち、第
４パスの圧延ロール保有数に応じたピッチで異なる外径
を有する製品を作り分けることができることを意味して
いる。

【００９５】一方、最終２スタンドをサイジング圧延用
に使用したケース２では、偏径差が０．２０ｍｍ以下
で、かつ疵のない外径１４．２０〜１６．１２ｍｍの製
品を製造することができた。これは、ケース２の場合に
は、サイズフリー圧延が可能となり、前記の外径範囲内
であれば、保有しているスタンドユニット５ａ、５ｂ、
５ｃ…のみで、任意な外径を有する製品を無段階に作り
分けることができることを意味している。

【００９６】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、歯車伝達装
置が簡素で、その切り替え操作が簡単に行える仕上圧延
機を用いて入側１サイズの素材から従来方法によった場
合に匹敵する複数のサイズの製品を、高い寸法精度で高
能率に製造することができる。したがって、仕上圧延機
の上流側に設けられた粗圧延機と中間圧延機による圧延
サイズ数が少なく済み、当該粗圧延機と中間圧延機に必
要な圧延ロール保有数の削減が図れ、所謂圧延ロールの
シリーズ統合が可能になる。

【００９７】また、本発明のブロック圧延機は、歯車伝
達装置が簡素であり、最終の２スタンドのみが別のスタ
ンドユニットになっており、このスタンドユニットのみ
を、孔径が異なるか、または／および一定ではあるが異
なるギア比の歯車で連結された第３と第４の圧延ロール
が組み込まれたスタンドユニットに交換可能であるの
で、段取り換えが短時間に行え、生産性が向上する。さ
らに、このスタンドユニットをサイジング圧延用に用い
る場合には、簡単な操作で外径の異なる製品を無段階に
作り分けることが可能でなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧延方法を説明するための図である。

【図２】本発明の別の圧延方法を説明するための図であ
る。

【図３】本発明のさらに別の圧延方法を説明するための
図である。

【図４】本発明の圧延方法に用いて好適な４スタンドブ
ロック圧延機の一例を示す図である。

【図５】本発明の圧延方法に用いて好適な４スタンドブ
ロック圧延機の他の一例を示す図である。

【図６】本発明の圧延方法に用いて好適な４スタンドブ
ロック圧延機のさらに他の一例を示す図である。

【図７】本発明の圧延方法に用いてより好適な４スタン
ドブロック圧延機の一例を示す図である。

【図８】実施例１の結果を示す図である。

【図９】実施例２の結果を示す図である。

【図１０】従来の一般的な圧延機を示す図である。

【図１１】圧延ロールの孔型形状を示す図で、同図
（ａ）はオーバル孔型、同図（ｂ）はラウンド孔型、を
示す図である。

【図１２】従来の一般的な圧延機による作り分け方法を
説明するための図である。

【図１３】従来の４スタンドブロック圧延機を示す図で
ある。

【図１４】コモンドライブタイプの特性調査に用いたブ
ロック圧延機を示す図である。

【図１５】インディビジュアルタイプの特性調査に用い
た圧延機を示す図である。

【図１６】第２スタンドの入側ガイドローラと材料との
関係を示す図で、同図（ａ）は適正な状態、同図（ｂ）
はガイドローラ間隔よりも材料３の方が小さい不適切な
状態、同図（ｃ）ガイドローラ間よりも材料３の方が大
きい不適切な状態、を示す図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｎ：（圧延）圧延ロール、２ａ〜２ｄ：ガイドローラ、３：第１パス出側の材料、４ａ：最終の仕上げスタンド、４ｂ：交換用の最終の仕上げスタンド、５ａ、５０ａ：最終２スタンドのスタンドユニット、５ｂ、５０ｂ：通常圧延用最終２スタンドのスタンドユ
ニット、５ｃ、５０ｃ：サイジング圧延用最終２スタンドのスタ
ンドユニット、６０ａ、６０ｂ：前段２スタンドのスタンドユニット、１０ａ：交換用の第１圧延ロール、１０ｂ：交換用の第２圧延ロール、１０ｃ、１００ｃ：交換用の第３圧延ロール、１０ｄ、１００ｄ：交換用の第４圧延ロール、１２：モータ、１３：歯車伝達装置、１６ａ：駆動ギアチェンジ部１６ｂ、２６ｂ：第１圧延ロールと第２圧延ロールのギ
ア連結部１６ｃ、２６ｃ、３６ｃ：第３圧延ロールと第４圧延ロ
ールのギア連結部１８：自在継手

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池部喜八福岡県北九州市小倉北区許斐町１番地住友金属工業株式会社小倉製鉄所内 (72)発明者本田英二福岡県北九州市小倉北区許斐町１番地住友金属工業株式会社小倉製鉄所内 (72)発明者田代龍次福岡県北九州市小倉北区許斐町１番地住友金属工業株式会社小倉製鉄所内Ｆターム(参考） 4E002 AC12 AC14 BA01 BB01 BB05 BB08 BB16 BC05 CA19 CB09 4E024 AA11 BB01 DD19 EE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入側にガイドローラを備える２ロールスタ
ンドの圧下方向を９０゜位相させて連続的に４スタンド
以上を配置したブロック圧延機を用いて丸棒鋼製品を圧
延する方法において、第１パスの基準減面率をＲ
_1B（％）および実際の減面率をＲ₁＝（Ｒ_1B±Ｘ）
（％）としたとき、目標製品径に応じてＸを２％超え１
０％以下の範囲内で調整するとともに、実際の減面率Ｒ
₁の増減に応じて第２パス入側のガイドローラ間隔を調
整することを特徴とする丸棒鋼製品の圧延方法。
【請求項２】目標製品径に応じて最終スタンドまたは最
終スタンドとその前のスタンドの圧延ロールを、孔径が
異なる孔型を有する圧延ロールにスタンドごと交換する
ことを特徴とする請求項１に記載の丸棒鋼製品の圧延方
法。
【請求項３】素材の外径に応じて、第１スタンドと第２
スタンドの圧延ロールを、孔径が異なる孔型を有する圧
延ロールにスタンドごと交換することを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の丸棒鋼製品の圧延方法。
【請求項４】入側にガイドローラを備える２ロールスタ
ンドの圧下方向を９０゜位相させて４スタンドが連続的
に配置されたブロック圧延機であって、隣り合う奇数番
目と偶数番目の圧延ロールがギア比一定の歯車で連結さ
れ、これらの歯車がギア比の組み合わせが１または２通
りのギアチェンジ部を介して単一の駆動用のモータに連
結されており、少なくとも第３スタンドと第４スタンド
の両圧延ロールが共通のスタンドに固定的に配置された
スタンドユニットになっており、このスタンドユニット
が孔径の異なる孔型を有する圧延ロールが組み込まれた
別のスタンドユニットに交換可能とされていることを特
徴とするブロック圧延機。
【請求項５】隣り合う奇数番目と偶数番目の圧延ロール
を連結するギア比一定の歯車がスタンドユニット側に設
けられていることを特徴とする請求項４に記載のブロッ
ク圧延機。
【請求項６】交換すべき別のスタンドユニットに組み込
まれたギア比一定の歯車が、ギア比一定ではあるが異な
るギア比の歯車であることを特徴とする請求項５に記載
のブロック圧延機。
【請求項７】交換すべき別のスタンドユニットに組み込
まれた第３スタンドと第４スタンドの圧延ロールがサイ
ジングパス用であり、この両スタンドの圧延ロールが近
接配置されていることを特徴とする請求項４〜６のいず
れかに記載のブロック圧延機。