JP2001038410A

JP2001038410A - 細径線材の製造装置

Info

Publication number: JP2001038410A
Application number: JP11215272A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Imamura; 陽一今村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】スタンド中心間距離が圧延材の平均径の５０
倍超でも安定して圧延することができる細径線材の製造
装置を提供する。【解決手段】円形孔型を構成する４個一体の孔型ロー
ルを備える複数のスタンドを、隣り合うスタンドの円形
孔型の溝底方向を互いに略４５°変えてパスライン方向
に連接した連続圧延機を用いて直径が２ｍｍ以下の細径
線材を製造する。各スタンドの孔型ロール周面には中心
角が５２°以上の真円形成部を形成し、隣り合うスタン
ドのパスライン方向におけるスタンド中心間距離が隣り
合うスタンド間を通る線材の平均直径の１００倍以下に
設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、細径線材を製造す
る装置に関する。詳しくは、本発明は、極細径の線材を
安定して圧延することができる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、直径が６ｍｍ以下のステンレス
鋼やチタンなどの金属製の細径線材は、まず、複数のス
タンドからなる熱間圧延機で素材となるビレットから外
径９〜６ｍｍ程度の素線材に圧延した後、その素線材を
孔ダイス抽伸法で伸線し、その外径を次第に小さくする
方法で製造される。

【０００３】しかし、孔ダイス抽伸法では、伸線時に素
線材の先端部を細くする口絞りが必要であり、また、孔
ダイスと材料との焼き付きを防止するために材料に応じ
た潤滑処理が必要になる。更に、伸線時の張力が過大に
なると材料が破断するので１パスの圧下率に制限があり
所望の線径を得るのに数パスの伸線が必要になるなど、
作業性や生産性の面で欠点を有する。

【０００４】これら孔ダイス抽伸法の抱える問題点を解
決して細径線材を製造する手段としては、本出願人が先
に出願した特開平６−５０１号公報に開示した装置があ
る。この装置は、円形孔型を構成する４個一体の孔型ロ
ールを有する複数台のスタンドを、パスライン方向に隣
り合うスタンドの円形孔型の溝底位置がパスライン周り
に互いに略４５°傾転するようにタンデムに設けたもの
であり、この装置を用いた伸線加工によれば、孔ダイス
抽伸に比べ、中間焼鈍なしで加工可能な断面減少率を高
めることができるので、中間焼鈍回数を省略または減少
することができる。また、上記装置はスタンド間の中心
距離（Ｌ）を、そのスタンド間を通過する線材の平均直
径（ｄ）の５０倍以下（Ｌ／ｄ≦５０）として線材の倒
れを防止している。

【０００５】しかしながら、この方法では、例えば線径
が１ｍｍ前後の極細径線となると、倒れ防止のためスタ
ンド間中心距離を５０ｍｍ以下に抑える必要がある。こ
れを実現するにはロール径やスタンド自体を小さくする
必要があるが、それに伴いロール軸やベアリングの小型
化が必須となり、ベアリングの寿命が短くなる問題や、
スタンド強度が低下しミスロールなどで破損し易いとい
う問題がある。また、既存の装置で極細線の圧延が必要
となった場合、スタンド間の中心距離を変更する必要が
あり、その改造費用が大きくなるという問題もある。し
たがって、従来の技術では極細径線を安定して製造する
ことが困難であった。

【０００６】以上のことから、外径１ｍｍ程度の極細径
線においてスタンド間中心距離を１００ｍｍ程度にして
も倒れを防止して安定した圧延が可能な圧延技術の確立
が望まれていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みなされたもので、スタンド中心間距離が圧延材の
平均径の５０倍超でも安定して圧延することができる細
径線材の製造装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために種々の実験を重ね、円形孔型を構成する
４個一体の孔型ロールを有する複数台のスタンドをパス
ライン方向にタンデムに配置し、孔型ロールに設けた真
円形成部の中心角を従来の４５°程度から５２°以上と
大きくすることにより、スタンド中心間距離をそのスタ
ンドを通る線径の１００倍程度としても被圧延材の倒れ
が生じることなく圧延することができることを知見し
た。

【０００９】本発明は、上記知見に基づくもので、その
要旨は以下の通りである。（１）素線材を連続圧延機により圧延して直径が６ｍｍ
以下の細径線材を製造する装置において、前記連続圧延
機は円形孔型を構成する４個一体の孔型ロールを備える
複数のスタンドを、隣り合うスタンドの円形孔型の溝底
方向を互いに略４５°変えてパスライン方向に連接して
なり、また、各スタンドの孔型ロール周面はロール軸長
方向中央部に５２°以上の中心角を有する真円形成部を
備えることを特徴とする細径線材の製造装置。

【００１０】（２）上記連続圧延機の隣り合うスタンド
のパスライン方向におけるスタンド中心間距離が隣り合
うスタンド間を通る線材の平均直径の１００倍以下であ
ることを特徴とする上記（１）項に記載の細径線材の製
造装置。

【００１１】（３）上記細径線材の直径が２ｍｍ以下で
あることを特徴とする上記（１）項または（２）項に記
載の細径線材の製造装置。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に用いる連続圧延機は、パ
スラインの周りに４個の孔型ロールを配して構成した複
数のスタンドを、隣り合うスタンドの円形孔型の溝底方
向を互いに略４５°変えて、タンデムに配置したもので
ある。

【００１３】図１は本発明に用いる連続圧延機を構成す
るスタンドの要部の模式的正面図であり、同図（ａ）は
入側から第１番目のスタンド、同図（ｂ）は第２番目の
スタンドを示す。符号１はスタンド、２はハウジング、
３は穴、４ａは孔型ロール、４ｂはロール軸、５は孔型
形成溝、６は円形孔型、７は傘歯車、８は入力軸を示
す。

【００１４】図２は、本発明に係るスタンドの配列の一
部でスタンド中心間距離を示す模式図である。符号４は
孔型ロール、９は線材、Ｌはスタンド中心間距離で、図
１と同じ要素は同一の符号で示す。

【００１５】図１（ａ）、（ｂ）に示すように、各スタ
ンド１には、正面視で八角形状をなすハウジング２の中
央部に開設された縦横十文字の穴３が設けられ、その穴
には４個の孔型ロール４ａ、４ａ、４ａ、４ａがそのロ
ール軸４ｂ、４ｂ、４ｂ、４ｂを穴の壁面に形成した軸
受穴に挿入して設けられる。４個の孔型ロールの周面に
は、ロール軸長方向中央部に孔型形成溝５が形成され、
この孔型形成溝によりハウジング２の中心位置に円形孔
型６が形成され、この円形孔型内を線材が通過して圧延
される。１個の孔型ロール４ａのロール軸４ｂの一端側
は入力軸８となっていて駆動機構（図示無し）に連結さ
れおり、この孔型ロールが駆動される。他の３個の孔型
ロール４ａ、４ａ、４ａは、その側面に取り付けられ相
互に歯合する傘歯車７にてそれぞれに駆動力が伝達され
駆動される。

【００１６】また、連続圧延機では、隣接するスタンド
が図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、第１スタ
ンドと第２スタンド、すなわち隣接するスタンドではそ
の円形孔型の溝底方向を互いに４５°変えて配置され、
前段スタンドで圧下を受けない材料部分が後続スタンド
の円形孔型の溝底部分で圧下を受けるようにされてい
る。すなわち、孔型ロールは奇数スタンドでは図１
（ａ）、偶数スタンドでは図１（ｂ）の状態に順次配置
されており、その円形孔型の大きさは、前段スタンドか
ら後段スタンドに向かうに従って、順次小さくされ、こ
れにより素線材の直径を順次縮小して所定の直径に仕上
げるようになっている。図示例では、円形孔型の溝底方
向を互いに４５°変えているが、４５°でなくてもよ
い。但し、倒れ防止の観点から、４５°±２°程度にす
るのが望ましい。

【００１７】更に、各スタンドは、図２に示すように、
隣接するスタンドの中心間距離（Ｌ）が当該スタンド間
を通過する線材の平均外径（ｄ）の１００倍以下になる
ように配置されるのが望ましい。ここで、中心間距離
（Ｌ）とは、円形孔型間の距離を指す。また、平均外径
（ｄ）とは、線材の断面積から逆算される平均値をい
う。

【００１８】中心間距離が材料外径の１００倍より大き
くなると、被圧延材が軸心周りに回転して倒れが発生し
やすく、製品の寸法精度の悪化やロール隙間からの噛み
出しによる表面疵の発生を招く。

【００１９】図３は、本発明で用いる孔型ロールの形状
を示す模式図である。符号５ａは真円形成部、５ｂは逃
げ部、ｒは曲率半径、図１と同じ要素は同一の符号で示
す。

【００２０】図３に示すように、孔型ロール４ａ、４
ａ、４ａ、４ａの各周面は、ロール軸長方向中央部に真
円形成部５ａとその両側に逃げ部５ｂを備え、真円形成
部は、その溝底位置における円形孔型の直径ｄｍ（以
下、溝底部径ともいう）の１／２に実質的に等しい曲率
半径ｒを有する。実質的に等しいとは、得られる製品形
状に問題なければ、上記曲率半径はｄｍの１／２に合致
しなくてもよいことを意味する。通常、上記曲率半径ｒ
はｄｍ／２の９８％〜１０２％程度とされる。

【００２１】図３において、円形孔型の中心点に対する
真円形成部のなす角度、すなわち中心角θr は５２°以
上である。真円形成部の中心角が５２°以上の孔型ロー
ルを用いると、隣接するスタンド間で真円形成部の重な
りが大きくなり倒れが抑制される。中心角が過小だと、
円形孔型による被圧延材の周方向における拘束が少なく
なり倒れが発生し易い。中心角の上限は特に限定しない
が、中心角が過大となると、円形孔型の形状が真円に近
づくため、ロール隙間への材料の噛み出しが生じ表面疵
が発生し易い。また、これを抑制するため１スタンド当
たりの圧下率を小さくすると同じ総圧下率を得るために
必要なスタンド数が増加し、設備コストが嵩むことにな
る。従って、中心角は６５°以下とするのが望ましい。

【００２２】なお、噛み出し防止の観点から、図２にお
いて、溝底部径をｄｍ、溝縁部径をｄｈとしたときのｄ
ｈ／ｄｍ（以下、この値を孔型楕円率ともいう）は１．
０２以上とするのが望ましい。逃げ部の形状は、図２で
は、真円形成部の曲線を延長した直線状としたが、円弧
状であってもよい。

【００２３】

【実施例】本発明の製造装置を用いて細径線材を製造し
た例について説明する。

【００２４】（実施例１）外径２ｍｍのＳＵＳ３０４の
素線材を供試材として、図１（ａ）、（ｂ）に示す基本
構成のスタンド中心間距離が８０ｍｍで隣接する各スタ
ンドの円形孔型の溝底方向を互いに４５°変えてタンデ
ムに配置した１０台のスタンドからなる連続圧延機を用
い、１パス当たりの断面減少率を９．５％として冷間圧
延を実施し、外径１．２ｍｍの極細径線材を製造した。
各スタンドに設けた孔型ロールの中心角（θr ）と孔型
楕円率（ｄｈ／ｄｍ）、ならびに各パスの圧延条件（各
パスの線材径（ｄ）、Ｌ／ｄ）をそれぞれ表１、表２に
示す。なお、表１に示す各ケースでは、中心角は全スタ
ンドで同一とした。その他の圧延条件は以下の通りであ
る。ロール材質：ＳＫＤ１１、潤滑油：ソリブル油。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】中心角が本発明の範囲を満足する表１に示
すケースＡ、Ｂ、Ｃの孔型ロールによる圧延では、被圧
延材が倒れることなく所定寸法の極細径線材が得られ
た。また、特にケースＡ、Ｂの場合は、噛み出しの発生
もなく表面品質も良好であった。但し、ケースＣでは、
噛み出し気味の圧延となり、製品表面に筋状痕が発生し
た。

【００２８】一方、比較例として、中心角を４５°とし
て同様の製造試験を行ったところ、表２に示す５パス目
で被圧延材の倒れと噛み出しが発生し、極細径線材の圧
延に失敗した。

【００２９】（実施例２）実施例１の試験で得られた外
径１．２ｍｍの線材を供試材として、実施例１で用いた
連続圧延機の内の８台のスタンドで、１パス当たりの断
面減少率を９．５％として冷間圧延を実施し、外径０．
８ｍｍの極細径線材を製造した。各スタンドに設けた孔
型ロールの中心角と孔型楕円率は表１と同様である。各
パスの線材径、Ｌ／ｄを表３に示す。なお、その他の条
件は実施例１と同様である。

【００３０】

【表３】

【００３１】中心角が本発明の範囲を満足する表１に示
すケースＡ、Ｂ、Ｃの孔型ロールによる圧延では、被圧
延材が倒れることなく所定寸法の極細径線材が得られ
た。また、噛み出しの発生もなく表面品質も良好であっ
た。

【００３２】一方、比較例１として、中心角を４５°と
して同様の製造試験を行ったところ、表３に示す１パス
目で被圧延材の倒れと噛み出しが発生し、極細径線材の
圧延に失敗した。

【００３３】更に、比較例２として、スタンド中心間距
離を１００ｍｍとし、表１に示すケースＡの孔型ロール
による同様の製造試験をおこなったところ、４パス目の
Ｌ／ｄが１００より大きくなった時に線材の倒れが発生
し圧延に失敗した。

【００３４】（実施例３）外径３ｍｍのＪＩＳ２種純チ
タンの素線材を供試材として、図１（ａ）、（ｂ）に示
す基本構成のスタンド中心間距離が１３０ｍｍで隣接す
る各スタンドの円形孔型の溝底方向を互いに４５°変え
てタンデムに配置した１３台のスタンドからなる連続圧
延機を用い、１パス当たりの断面減少率を９．５％とし
て冷間圧延を実施し、外径１．６ｍｍの極細径線材を製
造した。各スタンドに設けた孔型ロールの中心角（θr
）と孔型楕円率（ｄｈ／ｄｍ）は表１と同様である。
各パスの線材径、Ｌ／ｄを表４に示す、なお、その他の
条件は実施例１と同様である。

【００３５】

【表４】

【００３６】中心角が本発明の範囲を満足する表１に示
すケースＡ、Ｂ、Ｃの孔型ロールによる圧延では、被圧
延材が倒れることなく所定寸法の極細径線材が得られ
た。また、特にケースＡ、Ｂの場合は、噛み出しの発生
もなく表面品質も良好であった。但し、ケースＣでは、
噛み出し気味の圧延となり、製品表面に筋状痕が発生し
た。

【００３７】一方、比較例として、中心角を４５°とし
て同様の製造試験を行ったところ、表４に示す４パス目
で被圧延材の倒れと噛み出しが発生し、極細径線材の圧
延に失敗した。

【００３８】（実施例４）実施例３の試験で得られた外
径１．６ｍｍの線材を供試材として、実施例３で用いた
連続圧延機の内の４台のスタンドで、１パス当たりの断
面減少率を９．５％として冷間圧延を実施し、外径１．
３ｍｍの極細径線材を製造した。各スタンドに設けた孔
型ロールの中心角と孔型楕円率は表１と同様である。各
パスの線材径、Ｌ／ｄを表５に示す。なお、その他の条
件は実施例３と同様である。

【００３９】

【表５】

【００４０】中心角が本発明の範囲を満足する表１に示
すケースＡ、Ｂ、Ｃの孔型ロールによる圧延では、被圧
延材が倒れることなく所定寸法の極細径線材が得られ
た。また、噛み出しの発生もなく表面品質も良好であっ
た。

【００４１】一方、比較例１として、中心角を４５°と
して同様の製造試験を行ったところ、表５に示す１パス
目で被圧延材の倒れと噛み出しが発生し、極細径線材の
圧延に失敗した。

【００４２】更に、比較例２として、スタンド中心間距
離を１５０ｍｍとし、表１に示すケースＡの孔型ロール
による同様の製造試験をおこなったところ、２パス目の
Ｌ／ｄが１００より大きくなった時に線材の倒れが発生
し、圧延に失敗した。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、隣接するスタンドのパ
スライン方向におけるスタンド中心間距離がそこを通る
線材の平均直径の１００倍以下の範囲で倒れを生じるこ
となく圧延が可能となる。その結果、外径２ｍｍ以下の
極細径線の圧延を安定して行うことができる。また、ス
タンド間距離を従来より広げ、スタンドを大型化するこ
とができるため、スタンドの強度が向上しミスロール圧
延時のスタンドの破損を防ぐことができる。更に、軸や
ベアリングが大型化することでその寿命や剛性が向上
し、長時間精度の良い圧延が可能となる。更にまた、ス
タンド間距離変更の大幅な設備改造なしに、既存の連続
圧延機で細径線の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる連続圧延機を構成するスタンド
の要部の模式的正面図であり、同図（ａ）は入側から第
１番目のスタンド、同図（ｂ）は第２番目のスタンドを
示す。

【図２】本発明に係るスタンドの配列の一部でスタンド
中心間距離を示す模式図である。

【図３】本発明で用いる孔型ロールの形状を示す模式図
である。

【符号の説明】

１：スタンド、２：ハウジング、３：穴、４、４ａ：孔
型ロール、５：孔型形成溝、６：円形孔型、７：傘歯
車、８：入力軸、９：線材、Ｌ：スタンド中心間距離、
５ａ：真円形成部、５ｂ：逃げ部、θr ：中心角、ｒ：
曲率半径、ｄ：線材の平均外径、ｄｍ：溝底部径、ｄ
ｈ：溝縁部径。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素線材を連続圧延機により圧延して直径
が６ｍｍ以下の細径線材を製造する装置において、前記
連続圧延機は円形孔型を構成する４個一体の孔型ロール
を備える複数のスタンドを、隣り合うスタンドの円形孔
型の溝底方向を互いに略４５°変えてパスライン方向に
連接してなり、また、各スタンドの孔型ロール周面はロ
ール軸長方向中央部に５２°以上の中心角を有する真円
形成部を備えることを特徴とする細径線材の製造装置。
【請求項２】上記連続圧延機の隣り合うスタンドのパ
スライン方向におけるスタンド中心間距離が隣り合うス
タンド間を通る線材の平均直径の１００倍以下であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の細径線材の製造装置。
【請求項３】上記細径線材の直径が２ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の細径線材の
製造装置。