JP2005138146A - Bar material with surface-working applied and its production method - Google Patents

Bar material with surface-working applied and its production method Download PDF

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彰 村瀬
Hideki Nakamura
秀樹 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently producing a bar material having good surface state. <P>SOLUTION: A billet heated with a heating furnace 10 is subjected to a hot-rolling by a rolling mill 12 to obtain a rod blank. This rod blank is wound in a coil-state with a laying device 14 and successively, the rod blank is passed through a shaving device 16. The surface layer on the rod blank is peeled off and then, the rod blank 24 is wound in the coil-state and conveyed to a blasting device 18. In the blasting device 18, the blasting treatment is applied to the rod blank and successively, the rod blank is passed through a drawing machine 20. In the drawing machine 20, the rod blank is made to a linear-state with the drawing and the straightening with rollers and dies to obtain a bar blank and this bar blank is cut off to a prescribed length with a cutter 22. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、棒材及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a bar and a method for manufacturing the same.

棒鋼の製造方法として、熱間圧延による方法が広く知られている。この製造方法では、まず精錬、造塊、分塊圧延等の工程を経て得られたビレットが加熱炉によって加熱される。次に、このビレットに、多段の圧延機によって熱間圧延が施される。熱間圧延によってビレットは細径化し、且つ長尺化する。こうして、素材が得られる。この素材が所定長さに切断されることで、棒鋼が得られる。   As a method for manufacturing a steel bar, a method using hot rolling is widely known. In this manufacturing method, first, a billet obtained through processes such as refining, ingot making, and ingot rolling is heated by a heating furnace. Next, the billet is hot-rolled by a multi-stage rolling mill. The billet is reduced in diameter and lengthened by hot rolling. In this way, a material is obtained. A steel bar is obtained by cutting this material into a predetermined length.

棒鋼の表面には、ビレット段階での疵に起因した疵や、圧延工程で生じた疵がある。さらに、熱間圧延により、棒鋼の表面には酸化皮膜が生じる。棒鋼の用途には、疵や酸化皮膜が敬遠されるものもある。疵及び酸化皮膜除去の目的で、棒鋼にターニング又はピーリングが施されることがある。棒鋼は長尺なので、主としてピーリングが採用される。   On the surface of the steel bar, there are defects caused by defects at the billet stage and defects generated in the rolling process. Furthermore, an oxide film is formed on the surface of the steel bar by hot rolling. In some applications of steel bars, iron and oxide films are avoided. The steel bar may be turned or peeled for the purpose of removing glazing and oxide film. Since steel bars are long, peeling is mainly used.

図5(a)はピーリング工程の様子が示された正面図であり、図5(b)は図5(a)のB−B線に沿った断面図である。図5(b)において、棒鋼2は左から右へと進行する。棒鋼2の外周面には、複数(この例では4枚)のバイト4が当接している。バイト4が矢印Rで示されるように回転する。この回転により、棒鋼の表層が切削される。切削により、疵及び酸化皮膜が除去される。   FIG. 5A is a front view showing the state of the peeling process, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5A. In FIG.5 (b), the steel bar 2 advances from the left to the right. A plurality (four in this example) of cutting tools 4 are in contact with the outer peripheral surface of the steel bar 2. The bit 4 rotates as indicated by the arrow R. By this rotation, the surface layer of the steel bar is cut. The soot and the oxide film are removed by cutting.

一般的に、ピーリング処理には長時間を要する。特に、棒材が細径になるほど、ピーリングの生産性は急激に低くなる。直径が20mm以下の棒材のピーリングでは、生産性がきわめて低い。本発明の目的は、表面状態のよい棒材が効率よく得られる製造方法の提供にある。   Generally, the peeling process takes a long time. In particular, the peeling productivity decreases sharply as the bar becomes thinner. In the peeling of a bar material having a diameter of 20 mm or less, productivity is extremely low. An object of the present invention is to provide a production method capable of efficiently obtaining a bar having a good surface condition.

本発明に係る棒材製造方法は、
(1)この線素材の表層がシェービングダイスで削られるシェービング工程
及び
(2)この線素材が直線状に矯正される矯正工程
を含む。
The bar manufacturing method according to the present invention is:
(1) A shaving process in which the surface layer of the wire material is shaved with a shaving die, and (2) a correction process in which the wire material is straightened.

好ましくは、矯正工程における矯正は、抽伸機によって達成される。抽伸機が用いられることで、真円度に優れた棒材が得られる。   Preferably, the correction in the correction process is achieved by a drawing machine. By using a drawing machine, a bar having excellent roundness can be obtained.

好ましくは、棒材製造方法は、シェービング工程と矯正工程との間にブラスト工程を備える。ブラスト工程では、線素材の表面粗さがショットブラストによって高められる。この線素材が用いられることにより、抽伸機による加工が円滑に行われる。   Preferably, the bar manufacturing method includes a blasting step between the shaving step and the straightening step. In the blasting process, the surface roughness of the wire material is increased by shot blasting. By using this wire material, processing by a drawing machine is performed smoothly.

この製造方法は、シェービング工程の前段階における線素材がコイル状に巻かれている場合にも適している。   This manufacturing method is also suitable when the wire material in the pre-stage of the shaving process is wound in a coil shape.

本発明に係る製造方法では、シェービングにより線素材の表面状態が調整される。この線素材が直線状に矯正されることで、品質に優れた棒材が得られる。   In the manufacturing method according to the present invention, the surface state of the wire material is adjusted by shaving. By correcting the wire material into a straight line, a bar with excellent quality can be obtained.

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with appropriate reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る棒材製造方法に用いられるラインが示された概念図である。このラインは、加熱炉10、圧延機12、レーイング装置14、シェービング装置16、ブラスト装置18、抽伸機20及びカッター22を備えている。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing lines used in a bar manufacturing method according to an embodiment of the present invention. This line includes a heating furnace 10, a rolling mill 12, a laying device 14, a shaving device 16, a blasting device 18, a drawing machine 20 and a cutter 22.

図2は、図1のラインが用いられた棒材製造方法が示されたフロー図である。この製造方法では、まず精錬、造塊、分塊圧延等の工程を経てビレットが準備される(STP1)。このビレットは、一般的には円柱状である。次に、ビレットが加熱炉10に投入されて加熱される(STP2)。次に、ビレットが圧延機12に搬送され、このビレットに熱間圧延が施される(STP3)。通常は、ビレットに対して粗列圧延、中間列圧延及び仕上列圧延が順次施される。この多段の熱間圧延によりビレットが段階的に細径化し、かつ段階的に長尺化する。こうして、線素材が得られる。線素材は、レーイング装置14によってコイル状に巻かれる(STP4)。   FIG. 2 is a flowchart showing a method of manufacturing a bar using the line of FIG. In this manufacturing method, billets are first prepared through steps such as refining, ingot making, and ingot rolling (STP1). This billet is generally cylindrical. Next, the billet is put into the heating furnace 10 and heated (STP2). Next, the billet is conveyed to the rolling mill 12, and the billet is hot-rolled (STP3). Usually, rough row rolling, intermediate row rolling and finish row rolling are sequentially performed on the billet. By this multi-stage hot rolling, the billet is gradually reduced in diameter and lengthened in stages. In this way, a line material is obtained. The wire material is wound into a coil by the laying device 14 (STP4).

次に線素材は、シェービング装置16へと搬送される。図3は、シェービング装置16の一部が線素材24と共に示された部分断面図である。シェービング装置16は、ダイス26を備えている。ダイス26は筒状であり、その上流端内周面に切削刃28を備えている。切削刃28は、リング状である。線素材24は、図3の左から右へと進行する。線素材24がダイス26を通されることで、線素材24にシェービングが施される(STP5)。シェービングでは、切削刃28により線素材24の表層が剥ぎ取られる。シェービングにより、線素材24の表面疵及び酸化皮膜(黒皮)が除去される。シェービングにより、線素材24は細径化する。シェービング工程の後、線素材24はコイル状に巻かれる(STP6)。   Next, the wire material is conveyed to the shaving device 16. FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a part of the shaving device 16 together with the wire material 24. The shaving device 16 includes a die 26. The die 26 has a cylindrical shape and includes a cutting blade 28 on the inner peripheral surface of the upstream end thereof. The cutting blade 28 has a ring shape. The wire material 24 advances from the left to the right in FIG. When the wire material 24 is passed through the die 26, the wire material 24 is shaved (STP5). In shaving, the surface layer of the wire material 24 is peeled off by the cutting blade 28. The surface wrinkles and oxide film (black skin) of the wire material 24 are removed by shaving. The diameter of the wire material 24 is reduced by shaving. After the shaving process, the wire material 24 is wound into a coil (STP6).

シェービング工程における線素材24の速度は、通常は60m/minから120m/minである。シェービング工程における線素材24の直径減少量は、通常は0.1mmから0.7mmである。シェービング工程における減面率Paは、通常は3%から25%である。減面率Paは、シェービング前の線素材24の断面積がS1とされシェービング後の線素材24の断面積がS2とされたとき、下記の数式によって算出される。
Pa=((S1−S2)/S1)・100
The speed of the wire material 24 in the shaving process is normally 60 m / min to 120 m / min. The diameter reduction amount of the wire material 24 in the shaving process is usually 0.1 mm to 0.7 mm. The area reduction rate Pa in the shaving process is usually 3% to 25%. The area reduction rate Pa is calculated by the following equation when the cross-sectional area of the wire material 24 before shaving is S1 and the cross-sectional area of the wire material 24 after shaving is S2.
Pa = ((S1-S2) / S1) .100

次に線素材24は、ブラスト装置18へと搬送される。ブラスト装置18では、線素材24にショットブラスト処理が施される(STP7)。ショットブラストにより、線素材24の表面粗さが高められる。このブラスト工程は、後の矯正工程の円滑の目的で行われる。ブラスト工程がなくとも矯正工程が円滑に行われうる場合は、ブラスト工程が省略されてもよい。   Next, the wire material 24 is conveyed to the blasting device 18. In the blasting device 18, a shot blasting process is performed on the wire material 24 (STP7). The surface roughness of the wire material 24 is increased by shot blasting. This blasting process is performed for the purpose of smooth subsequent correction processes. If the correction process can be performed smoothly without the blasting process, the blasting process may be omitted.

次に線素材24は、抽伸機20へと搬送される。図4は、抽伸機20の一部が線素材24と共に示された部分断面図である。抽伸機20は、多段のローラ30とダイス32とを備えている。ローラ30は、線素材24を挟んで交互に位置している。ダイス32は、円筒状である。ダイス32の内径は、上流から下流に向かって徐々に減少している。線素材24は、引かれることで図4の左から右へと進行する。抽伸機20に通される前の線素材24は、コイル状に巻かれているので、湾曲している。線素材24はまず、多段のローラ30を通過する(STP8)。これにより線素材24が塑性変形を起こし、ある程度直線状となる。次に線素材24は、ダイス32を通過する(STP9)。ダイス32を通過する前の線素材24の外径は、ダイス32の最小内径よりも大きい。ダイス32を通過することで、線素材24はさらに塑性変形を起こす。塑性変形により、真円度に優れた棒素材34が得られる。棒素材34の外径は、ダイス32の最小内径とほぼ同等である。ローラ30を通過すること(STP8)及びダイス32を通過すること(STP9)で、線素材24が直線状に矯正される。   Next, the wire material 24 is conveyed to the drawing machine 20. FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a part of the drawing machine 20 together with the wire material 24. The drawing machine 20 includes a multistage roller 30 and a die 32. The rollers 30 are alternately positioned with the wire material 24 in between. The die 32 is cylindrical. The inner diameter of the die 32 gradually decreases from upstream to downstream. The wire material 24 advances from the left to the right in FIG. 4 by being drawn. Since the wire material 24 before passing through the drawing machine 20 is wound in a coil shape, it is curved. The wire material 24 first passes through the multistage roller 30 (STP8). As a result, the wire material 24 undergoes plastic deformation and becomes linear to some extent. Next, the wire material 24 passes through the die 32 (STP9). The outer diameter of the wire material 24 before passing through the die 32 is larger than the minimum inner diameter of the die 32. By passing through the die 32, the wire material 24 further undergoes plastic deformation. By the plastic deformation, a rod material 34 having excellent roundness can be obtained. The outer diameter of the bar material 34 is substantially equal to the minimum inner diameter of the die 32. The wire material 24 is straightened by passing through the roller 30 (STP8) and passing through the die 32 (STP9).

ダイス32を通過する前の線素材24には、潤滑油が塗布される。この潤滑油は、線素材24とダイス32との摩擦抵抗低減に寄与する。前述のように、ブラスト処理(STP7)によって線素材24の表面粗さが高められているので、線素材24はその表面に多くの潤滑油を伴った状態でダイス32へと浸入する。これにより、線素材24とダイス32との焼け付きが防止される。   Lubricating oil is applied to the wire material 24 before passing through the die 32. This lubricating oil contributes to reducing the frictional resistance between the wire material 24 and the die 32. As described above, since the surface roughness of the wire material 24 is increased by the blasting process (STP7), the wire material 24 enters the die 32 with a lot of lubricating oil on the surface thereof. Thereby, the burn-in between the wire material 24 and the die 32 is prevented.

ダイス32を通過する工程における棒素材34の引き抜き速度は、通常は10m/minから75m/minである。ダイス32を通過する工程における減面率Pbは、通常は3%から25%である。減面率Pbは、ダイス32を通過する前の線素材24の断面積がS3とされダイス32を通過した後の棒素材34の断面積がS4とされたとき、下記の数式によって算出される。
Pb=((S3−S4)/S3)・100
The drawing speed of the rod material 34 in the process of passing through the die 32 is usually 10 m / min to 75 m / min. The area reduction rate Pb in the process of passing through the die 32 is usually 3% to 25%. The area reduction rate Pb is calculated by the following equation when the cross-sectional area of the wire material 24 before passing through the die 32 is S3 and the cross-sectional area of the rod material 34 after passing through the die 32 is S4. .
Pb = ((S3-S4) / S3) .100

矯正によって得られた棒素材34は、カッター22で所定長さに切断される(STP10)。こうして、棒材(典型的には棒鋼)が得られる。この棒鋼はシェービング工程(STP5)を経て得られるので、この棒鋼では表面疵が少ない。一般に、シェービングの速度はピーリングの速度よりも速い。シェービングが採用されることにより、疵の少ない棒鋼が効率よく得られる。本発明に係る製造方法の最大の特徴は、シェービングに適した線素材24がまず形成され、この線素材が棒状に矯正される点にある。   The rod material 34 obtained by the correction is cut into a predetermined length by the cutter 22 (STP10). In this way, a bar (typically a bar) is obtained. Since this bar is obtained through a shaving process (STP5), this bar has less surface flaws. Generally, the shaving speed is faster than the peeling speed. By adopting shaving, steel bars with less wrinkles can be obtained efficiently. The greatest feature of the manufacturing method according to the present invention is that a wire material 24 suitable for shaving is first formed, and this wire material is corrected to a rod shape.

この製造方法は、表面疵が生じやすい鋼種からなる棒材に適している。具体的には、この製造方法は、オーステナイト系ステンレス鋼及び軸受け鋼からなる棒鋼に適している。特にこの製造方法は、ピーリングの採用が困難である細径の棒鋼に適している。具体的には、この製造方法は、直径が20mm以下である棒鋼の製造に適している。   This manufacturing method is suitable for a bar made of a steel type that easily causes surface flaws. Specifically, this manufacturing method is suitable for steel bars made of austenitic stainless steel and bearing steel. In particular, this manufacturing method is suitable for small-diameter steel bars for which it is difficult to employ peeling. Specifically, this manufacturing method is suitable for manufacturing a steel bar having a diameter of 20 mm or less.

ブラスト工程(STP7)に代えて、又はブラスト工程と共に、酸洗工程が採用されてもよい。酸洗によっても、線素材24の表面粗さが向上する。酸洗は、矯正工程の円滑に寄与する。シェービング工程(STP5)の円滑の目的で、シェービング工程前の線素材24にブラスト処理が施されてもよい。   Instead of the blasting process (STP7) or together with the blasting process, a pickling process may be employed. The surface roughness of the wire material 24 is also improved by pickling. Pickling contributes smoothly to the correction process. For smooth purposes of the shaving process (STP5), the wire material 24 before the shaving process may be subjected to a blasting process.

抽伸機20に代えて、直線機によって線素材24の矯正が行われてもよい。直線機は、抽伸機20よりも多数のローラを備えており、ダイス32を備えていない。線素材24が多数のローラを通過することで、直線状の棒素材が得られうる。但し、棒材の断面の真円度の観点からは、ダイス32を備えた抽伸機20が用いられることが好ましい。   Instead of the drawing machine 20, the wire material 24 may be corrected by a straight line machine. The straight line machine has more rollers than the drawing machine 20 and does not have the die 32. A linear rod material can be obtained by passing the wire material 24 through many rollers. However, from the viewpoint of roundness of the cross section of the bar, it is preferable to use the drawing machine 20 provided with the die 32.

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。   Hereinafter, the effects of the present invention will be clarified by examples. However, the present invention should not be construed in a limited manner based on the description of the examples.

[実施例1]
オーステナイト系ステンレス鋼(SUS304)のビレットに多段の熱間圧延を施し、コイル状の線素材を得た。この線素材の直径は13.00mmであり、全長は721mであった。この線素材に、100m/minの速度でシェービングを施した。シェービングにより、線素材の直径が12.75mmとなった。この線素材に、20m/minの速度で、抽伸機による抽伸及び矯正を施した。抽伸及び矯正により、直径が11.40mmである棒鋼を得た。この棒鋼の表面状態を目視観察したところ、疵が少なく良好であった。この棒鋼の真円度も良好であった。上記シェービングには約7.2分を要しており、矯正には約36.1分を要している。これらの合計は、約43.3分である。これは、このサイズの棒鋼を得るためのピーリングに要する時間である約90.1分よりもはるかに短い。この製造方法は、生産性に優れている。
[Example 1]
A billet of austenitic stainless steel (SUS304) was subjected to multi-stage hot rolling to obtain a coiled wire material. This wire material had a diameter of 13.00 mm and a total length of 721 m. This wire material was shaved at a speed of 100 m / min. The diameter of the wire material was 12.75 mm by shaving. This wire material was drawn and corrected by a drawing machine at a speed of 20 m / min. A steel bar having a diameter of 11.40 mm was obtained by drawing and straightening. When the surface state of this steel bar was visually observed, it was good with few wrinkles. The roundness of this steel bar was also good. The shaving takes about 7.2 minutes and the correction takes about 36.1 minutes. The sum of these is about 43.3 minutes. This is much less than about 90.1 minutes, which is the time required for peeling to obtain a bar of this size. This manufacturing method is excellent in productivity.

[実施例2]
軸受鋼(SUJ2)のビレットに多段の熱間圧延を施し、コイル状の線素材を得た。この線素材の直径は13.00mmであり、全長は721mであった。この線素材に、100m/minの速度でシェービングを施した。シェービングにより、線素材の直径が12.70mmとなった。この線素材に、40m/minの速度で、抽伸機による抽伸及び矯正を施した。抽伸及び矯正により、直径が11.36mmである棒鋼を得た。この棒鋼の表面状態を目視観察したところ、疵が少なく良好であった。この棒鋼の真円度も良好であった。上記シェービングには約7.2分を要しており、矯正には約18.0分を要している。これらの合計は、約25.2分である。これは、このサイズの棒鋼を得るためのピーリングに要する時間である約90.1分よりもはるかに短い。この製造方法は、生産性に優れている。
[Example 2]
The billet of bearing steel (SUJ2) was subjected to multi-stage hot rolling to obtain a coiled wire material. This wire material had a diameter of 13.00 mm and a total length of 721 m. This wire material was shaved at a speed of 100 m / min. The diameter of the wire material became 12.70 mm by shaving. This wire material was drawn and corrected by a drawing machine at a speed of 40 m / min. A steel bar having a diameter of 11.36 mm was obtained by drawing and straightening. When the surface state of this steel bar was visually observed, it was good with few wrinkles. The roundness of this steel bar was also good. The shaving takes about 7.2 minutes and the correction takes about 18.0 minutes. The sum of these is about 25.2 minutes. This is much less than about 90.1 minutes, which is the time required for peeling to obtain a bar of this size. This manufacturing method is excellent in productivity.

本発明に係る製造方法は、種々の材質の棒材に適用されうる。   The manufacturing method according to the present invention can be applied to bars made of various materials.

図1は、本発明の一実施形態に係る棒材製造方法に用いられるラインが示された概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing lines used in a bar manufacturing method according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1のラインが用いられた棒材製造方法が示されたフロー図である。FIG. 2 is a flowchart showing a method of manufacturing a bar using the line of FIG. 図3は、図1のラインのシェービング装置の一部が線素材と共に示された部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a part of the shaving device of the line in FIG. 1 together with the wire material. 図4は、図1のラインの抽伸機の一部が線素材と共に示された部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a part of the drawing machine of the line of FIG. 1 together with the wire material. 図5(a)は従来のピーリング工程の様子が示された正面図であり、図5(b)は図5(a)のB−B線に沿った断面図である。FIG. 5A is a front view showing a state of a conventional peeling process, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5A.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・加熱炉
12・・・圧延機
14・・・レーイング装置
16・・・シェービング装置
18・・・ブラスト装置
20・・・抽伸機
22・・・カッター
24・・・線素材
26・・・ダイス
28・・・切削刃
30・・・ローラ
32・・・ダイス
34・・・棒素材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Heating furnace 12 ... Rolling mill 14 ... Laying device 16 ... Shaving device 18 ... Blasting device 20 ... Drawing machine 22 ... Cutter 24 ... Wire material 26 ... -Die 28 ... Cutting blade 30 ... Roller 32 ... Die 34 ... Bar material

Claims (5)

線素材の表層がシェービングダイスで削られるシェービング工程と、この線素材が直線状に矯正される矯正工程とを含む棒材製造方法。 A bar manufacturing method including a shaving process in which a surface layer of a wire material is shaved with a shaving die, and a straightening process in which the wire material is straightened. 上記矯正工程における矯正が抽伸機によって達成される請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the correction in the correction process is achieved by a drawing machine. 上記シェービング工程と矯正工程との間に、線素材の表面にショットブラスト処理が施される工程をさらに含む請求項1又は2に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1 or 2, further comprising a step of performing shot blasting on the surface of the wire material between the shaving step and the correction step. 上記シェービング工程の前段階における線素材がコイル状に巻かれている請求項1から3のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method in any one of Claim 1 to 3 with which the wire raw material in the front stage of the said shaving process is wound by the coil shape. 上記請求項1から4のいずれかに記載の製造方法によって製造された棒材。
The bar manufactured by the manufacturing method in any one of the said Claim 1 to 4.
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