JP2509104B2 - 棒線材のサイジング圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は棒線材の製品フリーサイ
ズ造り分け圧延に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、２ロール法、３ロール法はある
が、基本的には製品径に合わせてロール組替で対応して
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記圧延法でいくつか
のフリーサイズ圧延法が提案されているが、特願昭６３
−４３７０２号と特願昭６１−４０３２３号の方法を除
けばフリーサイズ範囲は狭い。

【０００４】特願昭６３−４３７０２号と特願昭６１−
４０３２３号の方法のカリバー形状は曲線と直線を組み
合わせた形状であるため、特殊なロール旋削装置が必要
である。

【０００５】本発明は、フリーサイズ範囲が広く、単一
曲線のカリバー形状にて成形精度のよいサイジング圧延
方法、さらに、１つのロールのサイジング範囲を広くと
ることでロール組替え頻度を少なくすることが可能な圧
延方法を提供する。

【０００６】なお、成形精度の定義は、一般にそれぞれ
の径で成形断面の最大径及び最小径と狙い径の差の狙い
径に対する割合で示す精度と、偏径差と称する同一成形
断面の最大径と最小径の差で示す精度がある。ＪＩＳで
は、径１６ｍｍ未満において許容差は±０．４ｍｍ、径
１６ｍｍ以上２８ｍｍ未満では許容差±０．５ｍｍ、２
８ｍｍ以上では許容差は径の±１．８％、偏径差はすべ
ての径に対して同一断面において径の全許容差に対して
７０％以下と規定している。ここでは、同一断面内での
精度について展開するので、偏径差で規定されている精
度を基準とする。また、実操業においては設備、操業の
バラツキが考えられるので、限界精度を±１．０％とす
る。これは、１．８（許容差）×０．７（偏径差）×
０．８（設備、操業バラツキ）に相当する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、３本の
ロールの軸線延長が垂直面内で形成する正三角形の傾き
を６０°違えて配置した２台の３ロール圧延機による圧
延において、圧延１パス目のカリバー円弧半径を素材の
円形の半径または円形に近い長円形の長径と短径の平均
半径に対し１２０％ないし６００％、圧延２パス目のカ
リバー半径を前述定義の素材半径と同一ないし１１０％
の範囲とし、ロールの圧下を１パス目圧延機、２パス目
圧延機それぞれ独立に操作して素材直径ないし素材直径
の最大８５％の範囲内でサイジングすることを特徴とす
る棒線材のサイジング圧延方法である。

【０００８】

【作用】一般に、圧延による圧下量は 数１ によって
決定される。

【０００９】

【数１】圧下量＝設定ロール開度−設備ミルスプリング
−被圧延材弾性復元

【００１０】設定ロール開度は非圧延時におけるロール
の隙、設備ミルスプリングは圧延状態において発生する
圧延反力によってロール、圧延機スタンド等が弾性的に
変形しその結果としてロール開度が広げる量、被圧延材
弾性復元は圧延機を抜けた後、弾性によって被圧延材の
厚みが増す量を示す。

【００１１】実際の操業においては所定の圧下量を得る
ため、設備ミルスプリングと被圧延材の弾性復元を見越
したロール開度に設定する必要がある。

【００１２】以後、前述の定義の圧下量（以後実質圧下
量と規定）にて説明する。

【００１３】本発明は、連続した２機のそれぞれに単一
曲線の円弧カリバーをもつ３ロール圧延機を用いる寸法
精度のよい圧延方法である。

【００１４】図１は１パス目、２パス目のロール配置を
示す図である。それぞれのパスにおけるロールは、ロー
ル圧下軸が平面上で１２０°位相を違え、かつ圧延機中
心で交わる位置に配置する。１パス目と２パス目のロー
ルはそれぞれのロール軸線延長が垂直面内に形成する正
三角形の傾きを６０°違えて配置する。１は１パス目の
ロール、２は２パス目のロール、３は被圧延材を示す。

【００１５】図２は１パス目の圧延方法を示す図であ
る。各ロールは圧下方向に移動するため、相隣合うロー
ルとの間に必ず開放部が存在する。１パス目と２パス目
のロール配置は６０°位相が違っているため、１パス目
で圧下されない部分は必ず２パス目で圧下される。１パ
ス目はＯ₁₁、Ｏ₁₂、Ｏ₁₃を中心にもつ円弧で囲まれたカ
リバー６により造形が行われる。ここで、Ｏ₁₁、Ｏ₁₂、
Ｏ₁₃は素材中心Ｏから圧下方向にｅ₁ ＋ｒ₁ 偏芯した位
置である（ｅ₁ ：１パス目のカリバー半径−素材半径、
ｒ₁ ：実質圧下量）。素材は必ずしも真円である必要は
なく、素材の長径がロール開放部を避けた位置で圧延す
る長円形であればよい。この場合、素材の長径と短径の
平均半径を素材半径とする。１パスの造形上のポイント
は隙間ａの存在で、隙間ａがなければ前述した設備構造
上ロール開放部と重なり、噛出しが発生し、２パス目で
圧下した際に折れ込みキズとなるので、必ず考慮する必
要がある。隙間ａを存在させる条件は後述する。なお図
中４は素材、５はサイジング狙いを示す。

【００１６】図３は２パス目の圧延方法を示す図であ
る。２パス目は上記Ｏ₂₁、Ｏ₂₂、Ｏ₂₃を中心にもつ円弧
で囲まれたカリバー７により造形が行われる。ここで、
Ｏ₂₁、Ｏ₂₂、Ｏ₂₃は素材中心Ｏから圧下方向にｅ₂ ＋ｒ
₂ 偏芯した位置である（ｅ₂ ：２パス目のカリバー半径
−素材半径、ｒ₂ ：実質圧下量）。前述したとおり、２
パス目は１パス目で成形されない部分を成形する。造形
上のポイントは開放部ｂの存在で、開放部ｂがなければ
前述した設備構造上噛出しが発生し、最終工程であれば
突起となり、また中間工程であれば後工程で圧延した際
に折れ込みキズとなるので、考慮する必要がある。開放
部ｂを存在させるための条件は後述する。８は１パス目
造形形状を示す。

【００１７】図４は１パス目の噛出し限界を説明する図
である。Ｏ₁₂、Ｏ₁₃は１２０°位相ずれとなっているた
め、Ｏ₁₁を中心としたカリバー円弧により検討すれば十
分である。

【００１８】図４のように各点を決める。Ａはカリバー
円弧上にあり、Ｏ₁₁Ｏから１２０°なす直線上の点とす
る。ＢはＯＡと素材想像円との交点、ＣはＯ₁₁を中心と
するカリバー円弧と素材想像円の交点とする。ＡＢをＳ
Ｒ₁ 、弧ＢＣをＳＬ₁ 、∠ＯＯ₁₁Ａ＝α₁ 、∠ＯＡＯ₁₁
＝γ₁ 、∠ＣＯＡ＝β₁ と置く。ＳＲ₁ 、ＳＬ₁ によっ
て噛出し限界を判定する。噛出し限界は 数２ で表さ
れる。

【００１９】

【数２】最大実質圧下量で ＳＲ_１＞０、ＳＬ_１＞０

【００２０】まず、ＳＲ₁ を計算可能な式に置き換え
る。ＳＲ₁は 数３ の形で表される。

【００２１】

【数３】ＳＲ₁ ＝ＯＡ−ＯＢ …（１）

【００２２】正弦定理より 数４ となる。

【００２３】

【数４】 Ｏ₁₁Ｏ／ｓｉｎγ₁ ＝ＯＡ／ｓｉｎα₁ ＝Ｏ₁₁Ａ／ｓｉｎ（２／３π）

【００２４】故に 数５ となる。

【００２５】

【数５】 ｓｉｎγ₁ ＝Ｏ₁₁Ｏ／Ｏ₁₁Ａ・ｓｉｎ（２／３π）

【００２６】Ｏ₁₁Ｏはｒ₁ ＋ｅ₁ 、Ｏ₁₁Ａはカリバー半
径と既知であるから、γ₁ は一義的に決まる。α₁ ＝１
／３π−γ₁ であるから、 数６ となる。

【００２７】

【数６】 ＯＡ＝Ｏ₁₁Ａ／ｓｉｎ（２／３π）・ｓｉｎ（１／３π−γ₁ ）…（２）

【００２８】また、 数７ であるから、ＳＲ₁ は計算
可能である。

【００２９】

【数７】ＯＢ＝Ｄ／２（Ｄ：素材直径） …（３）

【００３０】次に、ＳＬ₁ を計算可能な式に置き換え
る。ＳＬ₁はＳＬ₁ ＝ＯＣ・β₁ の形で表される。

【００３１】第２余弦定理より 数８ となる。

【００３２】

【数８】 ｃｏｓ（β₁ ＋２／３π） ＝（ＯＣ² ＋ＯＯ₁₁ ² −Ｏ₁₁Ｃ² ）／２／ＯＣ／ＯＯ₁₁

【００３３】ＯＣはＤ／２、ＯＯ₁₁はｒ₁ ＋ｅ₁ 、Ｏ₁₁
Ｃはカリバー半径と既知であるから、ＳＬ₁ は計算可能
である。

【００３４】図５は２パス目の噛出し限界を説明する図
である。１パス後の形状とＯＯ₁₁の交点をＦ、Ｏ₂₂を中
心とする２パス目のカリバー円弧とＯＯ₁₁の交点をＥと
し、１パス後の形状とＯ₂₂を中心とする２パス目のカリ
バーの交点をＧとする。また、ＥＦ＝ＳＲ₂ 、弧ＦＧ＝
ＳＬ₂ 、∠ＯＯ₂₂Ｅ＝α₂ 、∠Ｏ₂₂ＥＯ＝γ₂ 、∠ＯＯ
₁₁Ｇ＝δ₂ 、∠ＯＯ₁₁Ｅ＝ζ₂ と置く。ＳＲ₂ 、ＳＬ₂
によって噛出し限界を判定する。噛出し判定は 数９
で表される。

【００３５】

【数９】最大実質圧下量で ＳＲ₂ ＞０、ＳＬ₂ ＞０

【００３６】まず、ＳＲ₂ を計算可能な式に置き換え
る。ＳＲ₂は 数１０ の形で表される。

【００３７】

【数１０】ＳＲ₂ ＝ＯＥ−ＯＦ …（４）

【００３８】正弦定理より 数１１ となる。

【００３９】

【数１１】 ＯＯ₂₂／ｓｉｎγ₂ ＝ＯＥ／ｓｉｎα₂ ＝ＥＯ₂₂／ｓｉｎ（２／３π）

【００４０】故に、 数１２ となる。

【００４１】

【数１２】 ｓｉｎγ₂ ＝ＯＯ₂₂／ＥＯ₂₂・ｓｉｎ（２／３π）

【００４２】ＯＯ₂₂はｒ₂ ＋ｅ₂ 、ＥＯ₂₂は２パス目カ
リバーのカリバー半径と既知であるから、γ₂ は一義的
に決まる。α₂ ＝１／３π−γ₂ であるから、 数１３
となる。

【００４３】

【数１３】 ＯＥ＝ＥＯ₂₂／ｓｉｎ（２／３π）・ｓｉｎ（１／３π−γ₂ ）…（５）

【００４４】また、 数１４ であるから、ＳＲ₂ は計
算可能である。

【００４５】

【数１４】ＯＦ＝ｋｒ₁ …（６）

【００４６】次に、ＳＬ₂ を計算可能な式に置き換え
る。ＳＬ₂は 数１５ の形で表される。

【００４７】

【数１５】ＳＬ₂ ＝Ｏ₁₁Ｇ・δ₂

【００４８】第２余弦定理より 数１６〜１８となる。

【００４９】

【数１６】 Ｏ₁₁Ｏ₂₂ ² ＝ＯＯ₁₁ ² ＋ＯＯ₂₂ ² −２・ＯＯ₁₁・ＯＯ₂₂・ｃｏｓ（１／３π）

【００５０】

【数１７】 ｃｏｓζ₂ ＝（ＯＯ₁₁ ² ＋Ｏ₁₁Ｏ₂₂ ² −ＯＯ₂₂ ² ）／２／ＯＯ₁₁／Ｏ₁₁Ｏ₂₂

【００５１】

【数１８】 ｃｏｓ（δ₂ ＋ζ₂ ） ＝（Ｏ₁₁Ｇ² ＋Ｏ₁₁Ｏ₂₂ ² −ＧＯ₂₂ ² ）／２／Ｏ₁₁Ｇ／Ｏ₁₁Ｏ₂₂

【００５２】ＯＯ₁₁はｒ₁ ＋ｅ₁ 、ＯＯ₂₂はｒ₂ ＋ｅ₂
と既知であるから、Ｏ₁₁Ｏ₂₂が決まる。これにより、ζ
₂ とδ₂ ＋ζ₂ が決まるので、δ₂ が求められる。Ｏ₁₁
Ｇは１パス目のカリバー半径であるので、ＳＬ₂ は計算
可能である。

【００５３】図６〜図８は任意点における成形後の材料
径の求め方を説明するための図である。

【００５４】図６は１、２パス圧延成形後の形状を示し
たものである。成形後の形状は１パス目で成形されるＯ
₁₁、Ｏ₁₂、Ｏ₁₃を中心とする半径ｒ₁ ＋ｅ₁ の円と２パ
ス目で成形されるＯ₂₁、Ｏ₂₂、Ｏ₂₃を中心とする半径ｒ
₂ ＋ｅ₂ の円で囲まれた形状となる。１パス目と２パス
目の圧下方向は素材中心に対して６０°の位相違いがあ
るため、成形形状は幾何学的には、それぞれ直線Ｏ₁₁Ｏ
₂₁、直線Ｏ₁₂Ｏ₂₂、直線Ｏ₁₃Ｏ₂₃に関して対称となる。
成形後の形状上の任意の１点Ｋ₁ を与え、Ｋ₁ より素材
中心を通る直線と成形後の形状と交わる他の点をＫ₂ と
する。外径Ｋ₁ Ｋ₂ とサイジング狙い径によって精度を
検証できる。

【００５５】図７は成形後の任意点と素材中心までの距
離の求め方について示す図である。前述した任意の位置
Ｋ₁ についてＯＫ₁ の大きさを求める。ここではＫ₁ は
図示のＯ₁₁を中心とした円弧上にあるものと仮定する。
カリバー中心のＯ₁₁と素材中心Ｏの延長線上にＹ₁ をと
り、ＯＹ₁ と任意の点Ｋ₁ との間でなす角∠Ｙ₁ ＯＫ₁
をθと置く。いままで述べてきた通り、ＯＯ₁₁＝ｒ₁ ＋
ｅ₁ （ｒ₁ ：実質圧下量、ｅ₁ ：１パス目のカリバー半
径−素材半径）、Ｏ₁₁Ｋ₁ ＝ｋＲ₁ （ｋＲ₁ ：１パス目
カリバー半径）を示す。正弦定理より、 数１９ とな
る。

【００５６】

【数１９】 Ｏ₁₁Ｋ₁ ／ｓｉｎ（π−θ）＝ＯＯ₁₁／ｓｉｎ（∠ＯＫ₁ Ｏ₁₁）

【００５７】故に 数２０ となる。

【００５８】

【数２０】 ｓｉｎ（∠ＯＫ₁ Ｏ₁₁）＝ＯＯ₁₁／Ｏ₁₁Ｋ₁ ・ｓｉｎ（π−θ） ＝（ｒ₁ ＋ｅ₁ ）／ｋｒ₁ ・ｓｉｎθ

【００５９】よって、∠ＯＫ₁ Ｏ₁₁はθの関数として表
される。

【００６０】また、 数２１ である。故に 数２２
となる。

【００６１】

【数２１】 ＯＫ₁ ／ｓｉｎ（∠ＯＯ₁₁Ｋ₁ ）＝Ｏ₁₁Ｋ₁ ／ｓｉｎ（π−θ）

【００６２】

【数２２】 ＯＫ₁ ＝Ｏ₁₁Ｋ₁ ・ｓｉｎ（∠ＯＯ₁₁Ｋ₁ ）／ｓｉｎ（π−θ） ＝ｋｒ₁ ・ｓｉｎ（θ−∠ＯＫ₁ Ｏ₁₁）／ｓｉｎθ

【００６３】∠ＯＫ₁ Ｏ₁₁はθの関数であるから、ＯＫ
₁ はθによって決まる。

【００６４】ＯＫ₂ も直線ＯＫ₂ のカリバー中心と素材
中心とのなす角が定義できれば、同様の方法で求められ
る。

【００６５】図８は任意的における直径とみなせるＫ₁
Ｋ₂ の求め方について説明する。前述した通り、Ｋ₁ Ｋ
₂ ＝ＯＫ₁ ＋ＯＫ₂ で表される。ＯＫ₁ 、ＯＫ₂ を成形
後の位置関係で説明すると図の通りとなる。素材中心Ｏ
を通り、１パス目のカリバー中心Ｏ₁₁と２パス目のカリ
バー中心Ｏ₂₁を図のようにＹ₁ 、Ｙ₁ ’とし、Ｙ
₁ Ｙ₁ ’を素材中心廻りに６０°回転させた直線をＹ₂
Ｙ₂ ’とする。Ｏ₁₁をＯ廻りに−１２０°回転させた点
はＯ₁₂、Ｏ₂₁をＯ廻りに−１２０°回転させた点はＯ₂₂
となり、直線Ｙ₂ Ｙ₂ ’に乗る。成形後の形状は、直線
Ｙ₁ Ｙ₁ ’及び直線Ｙ₂ Ｙ₂ ’に関して対称となるので
図のように直線Ｙ₁ Ｙ₁ ’、直線Ｙ₂ Ｙ₂ ’に挟まれる
領域を考慮すれば、全体を考慮したことになる。Ｙ₁ Ｏ
Ｙ₂ に挟まれる平面上で成形後の形状はＯ₁₁を中心とし
半径ｋｒ₁ の円弧とＯ₂₂を中心とし半径ｋｒ₂ （２パス
目のカリバー半径）の円弧のうち、中心から近い円弧と
なる。２つの円弧の交点をＺ₁ とすると、図中Ｚ₁ より
ＯＹ₁ 側はＯ₁₁を中心とする１パス目のカリバー形状
が、また、Ｚ₁ よりＯＹ₂ 側はＯ₂₂を中心とする２パス
目のカリバー形状が成形後の形状となる。ここで、Ｋ₁
のうち、１パス目のカリバー上の点をＫ₁ 、２パス目の
カリバー上の点をＫ₁ ’に置き直す。一方、Ｙ₁ ’ＯＹ
₂ ’に挟まれる平面上についても、１パス目のカリバー
と２パス目のカリバーが作る円弧上の点となる。２つの
円弧の交点をＺ₂ とすると、図中Ｚ₂ よりＯＹ₂ 側はＯ
₂₁を中心とする半径ｋｒ₂ の２パス目のカリバー形状
が、また、Ｚ₂ よりＯＹ₂ ’側はＯ₁₂を中心とする半径
ｋｒ₁ の１パス目のカリバー形状が成形後の形状とな
る。ここで、Ｋ₂ のうち、２パス目のカリバー上の点を
Ｋ₂ 、１パス目のカリバー上の点をＫ₂ ’と置き直す。
∠Ｙ₁ ＯＫ₁ ＝θ、∠Ｙ₁ ＯＫ₁ ’＝θ’と置くと、Ｏ
Ｋ₁ 、ＯＫ₁ ’、ＯＫ₂ 、ＯＫ₂ は以下の通り 数２３
〜２６と表される。

【００６６】

【数２３】 ＯＫ₁ ＝ｋｒ₁ ・ｓｉｎ（θ−∠ＯＫ₁ Ｏ₁₁）／ｓｉｎθ （ここでｓｉｎ（∠ＯＫ₁ Ｏ₁₁）＝（ｒ₁ ＋ｅ₁ ）／ｋｒ₁ ・ｓｉｎθ）

【００６７】∠Ｙ₂ ＯＫ₁ ’＝１／３π−θ’であるか
ら、 数２４ となる。

【００６８】

【数２４】 ＯＫ₁ ’ ＝ｋｒ₂ ・ｓｉｎ｛（１／３π−θ’）−∠ＯＫ₁ Ｏ₂₂｝／ｓｉｎ（１／３π −θ’） （ここでｓｉｎ（∠ＯＫ₁ Ｏ₂₂）＝（ｒ₂ ＋ｅ₂ ）／ｋｒ₂ ・ｓｉｎ（１ ／３π−θ’）

【００６９】∠Ｙ₁ ’ＯＫ₂ ＝θであるから、 数２５
となる。

【００７０】

【数２５】 ＯＫ₂ ＝ｋｒ₂ ・ｓｉｎ（θ−∠ＯＫ₂ Ｏ₂₁）／ｓｉｎθ （ここでｓｉｎ（∠ＯＫ₂ Ｏ₂₁）＝（ｒ₂ ＋ｅ₂ ）／ｋｒ₂ ・ｓｉｎθ）

【００７１】∠Ｙ₂ ’ＯＫ₂ ’＝１／３π−θ’である
から、 数２６ となる。

【００７２】

【数２６】 ＯＫ₂ ’ ＝ｋｒ₁ ・ｓｉｎ｛（１／３π−θ’）−ＯＫ₂ ’Ｏ₁₂｝／ｓｉｎ（１／３π −θ’） （ここでｓｉｎ（∠ＯＫ₂ ’Ｏ₁₂）＝（ｒ₁ ＋ｅ₁ ）／ｋｒ₁ ・ｓｉｎ（ １／３π−θ’）

【００７３】図の仮定より０°≦θ≦θ’≦６０°であ
るから、前述した対称性より全周について説明できる。

【００７４】成形後の外径は任意点として与えたＫ₁ 、
Ｋ₁ ’に対して、ＯＫ₁ ＋ＯＫ₂ とＯＫ₁ ＋ＯＫ₂ ’の
小となる値、ＯＫ₁ ’＋ＯＫ₂ とＯＫ₁ ’＋ＯＫ₂ ’の
小となる値となる。

【００７５】以上の計算式を成形後の外径の限界精度を
決める要因を検証する式とする。

【００７６】なお、計算にあたっては、２パス目の実質
圧下量をパラメータにとって造形後の平均径がサイジン
グ径となるような収束計算を行うものとする。

【００７７】検討の条件としてサイジング量とカリバー
径範囲を与える必要がある。サイジング量として特願昭
６３−４３７０２号の最大サイジング量と同レベルの１
５％とし、径範囲は棒鋼製造の範囲を２０ｍｍから１０
０ｍｍとして、可能であれば、製造範囲に合わせて５倍
程度を目安として考える。また、精度限界は前述したと
おり、±１％とする。

【００７８】第１に、図４のＳＲ₁ の条件より１パス目
の造形における必要条件を求める。すなわち、式
（１）、（２）、（３）より図９にて１パス目の噛出し
限界を求める。径圧下率１５％において、縦軸にＳ
Ｒ₁ 、横軸にカリバー径比（１パス目カリバー半径／素
材半径）を取り、１パス目の半径換算実質圧下量をパラ
メータとする。できるだけカリバー径範囲を大きくとれ
る条件を選定する観点から、図９より１パス目のカリバ
ー径比は１．２以上、実質圧下量が半径換算サイジング
の８７％以下がその条件とするのが妥当と考える。

【００７９】次に、図５のＳＲ₂ の条件より２パス目の
造形における必要条件を求める。すなわち、式（４）、
（５）、（６）より図１０にて２パス目の噛出し限界を
求める。径圧下率０．５％において、縦軸にＳＲ₂ 、横
軸にカリバー径比（２パス目カリバー半径／素材半径）
を取る。１パス目の実質圧下量を前述の検討結果の半径
換算サイジング量の８７％にて検討する。図１０より２
パス目のカリバー径比は１．０以上が必要である。

【００８０】第３に、大圧下時の精度限界より造形上の
制約条件を求める。図１１は縦軸に精度、横軸に１パス
目の実質圧下量を取り、１パス目のカリバー径比１２０
％とその５倍である６００％の２水準でサイジング狙い
径に対する最大径及び最小径の偏差の割合を検討するた
めの図である。ここで、径圧下率は１５％、精度の計算
は前述の精度計算式で行った。図１１より、限界精度以
内が確保できる条件は、カリバー径比１２０％および６
００％の水準において、１パス目の実質圧下量が半径換
算サイジング量の７５％以上となる。

【００８１】第４に、軽圧下時の精度限界より造形上の
制約条件を求める。図１２及び図１３は縦軸に精度、横
軸に２パス目のカリバー径比（２パス目カリバー半径／
素材半径）を取り、径圧下率０．５％の時のサイジング
狙い径に対する最大径及び最小径の偏差の割合を検討す
るための図である。図１２は１パス目の半径換算実質圧
下量７５％、図１３は１パス目の半径換算実質圧下量８
７％、図１２、図１３とも１パス目のカリバー径比が１
２０％、６００％の２水準において、精度を検討したも
のである。両図より、２パス目のカリバー径比１２０％
以上で１パス目のカリバー径比６００％において、最小
径が限界精度を越えることがわかる。図１２、図１３よ
り２パス目のカリバー径比は１１０％以下が造形上の条
件となる。

【００８２】造形上の制約条件を整理すると以下のとお
りとなる。

【００８３】１パス目条件は、噛出し制約よりカリバー
径比１２０％以上かつ実質圧下率が半径換算サイジング
量の８７％以下、操業上の十分条件からカリバー径比６
００％以下、精度条件から実質圧下率は半径換算サイジ
ング量の７５％以上である。

【００８４】２パス目条件は、噛出し制約よりカリバー
径比１００％以上、１パス目の条件における精度条件か
らカリバー径比１１０％以下である。

【００８５】この条件において図１４の範囲内で噛出し
なく、精度限界に収まっているか確認する。図中は２
パスカリバー径を素材径に固定して１パスの実質圧下率
と１パスロール径を変化させたケース、図中は２パス
カリバー径を素材径の１１０％に固定して１パスの半径
換算実質圧下率と１パスロール径を変化させたケース、
図中、、、は１パスカリバー径と２パスカリバ
ー径を固定して１パス圧下率を変化させたケースで、そ
れぞれの１パスカリバー径の素材径に対する比、２パス
カリバー径の素材に対する比はが１２０％、１００
％、が１２０％、１１０％、が６００％、１００
％、が６００％、１１０％である。上記からのケ
ースで、径圧下率は１５％と０．５％とする。につい
て確認した計算結果を表１、２に、について確認した
計算結果を表３、４に、からについて確認した計算
結果を表５、６に示す。表１〜６の結果と図９から図１
３まで噛出し条件と精度条件を決定してきた手段から図
１４の矩形内の１、２パスの素材に対するカリバー径比
と１パスの実質圧下量が半径換算したサイジング量の７
５％から８７％の範囲で噛出しがなく、精度のよいサイ
ジング圧延が可能であるといえる。

【００８６】

【実施例】第１は、表１、２と表３、４よりわかるが、
軽圧下では素材径に対する２パスロールカリバー径比が
その精度を決定し、１パス目素材に対するカリバー径比
の影響はほとんどない。

【００８７】第２は、２パス目の半径換算実質圧下率
は、１、２パスの同一の素材に対するカリバー径比にお
いては１パス目の半径換算実質圧下率によって受ける影
響がきわめて小さい。

【００８８】第３は、精度に関して、高圧下時は半径換
算実質圧下率が大きいほうが、軽圧下時は半径換算実質
圧下率が小さいほうが精度がよい。

【００８９】実施例の条件を上記特性を考慮して実際の
操業パターンを以下のとおり与える。素材寸法の変動を
考慮して、素材半径に対する１パスロールのカリバー半
径比の最小を１３０％とし、同様に２パス目の素材半径
に対するカリバー半径比を１０１％、径圧下率０％から
７．５％の１パス目の実質圧下量を半径換算サイジング
量の８０％、７．５％から１５％のそれを８５％とす
る。

【００９０】また、１パスロールを固定、２パスロール
のみ組替えを行うケースを想定して１パス目の素材半径
に対するロールカリバー半径比を２００％、４００％、
６００％の水準とする。他の条件は１パスのカリバー半
径比１３０％と同じとする。以上４水準に対する代表サ
イジング量を素材直径の０．５％、５％、１０％、１５
％とし、精度についてこの計算結果を図１５に示す。２
パス目の圧下量については図１６に示す。この結果は前
述の圧延特性について、さらに、第４の特性として２パ
ス目の圧下量及び成形精度は１パス目のカリバー半径の
与える影響は軽微であることを説明している。

【００９１】以降述べる実施例は４つの圧延特性を活用
したものである。

【００９２】実施例１は仕上げ圧延工程の最終段に１ブ
ロックの３ロール式圧延機群を用いる場合である。ブロ
ックとは２パス直列配置した３ロール式圧延機をいう。

【００９３】図１７は固定圧下量を持つ一連の圧延機列
の最終段に１ブロックの当該３ロール式圧延機を配置
し、最終段でフリーサイズのサイジング圧延を行う工程
を示したものである。操業上は当該３ロールブロックの
１パス目のロールカリバー径はロール肌あれ、摩耗の許
す範囲で固定し、サイジング径に応じて２パス目のカリ
バー径を組替えれば十分である。

【００９４】実施例２は図１８に示す仕上げ圧延工程に
複数ブロック用いる場合である。実施例１では前段が固
定配置なので当該３ロール圧延機ブロックの入側径すな
わち素材径が決まり、サイジング径が素材径から離れれ
ば離れるほど精度が悪くなる傾向がある。したがって、
非常な精度を要求する圧延には向かない。これを解決す
る方法として、最終段の入り側を造り込む３ロール圧延
機ブロックを用いる。ロール組替え方法は実施例１と同
様、２パス目の組替えを行えば十分である。

【００９５】実施例１、２において前段工程を２ロール
式圧延機群としたが、円形断面を供給できる圧延機であ
ればよいので、２ロール式圧延機にこだわるものでな
い。

【００９６】

【表１】

【００９７】

【表２】

【００９８】

【表３】

【００９９】

【表４】

【０１００】

【表５】

【０１０１】

【表６】

【０１０２】

【発明の効果】本方法は単一の円弧のカリバー形状のた
め、ロール研削が容易で、かつ、ブロック内の前段すな
わち１パス目のカリバー半径は入側径に対する使用範囲
が広いことから、後段すなわち２パス目のロールを組替
えるだけでフリーサイズ対応が可能である。１パス目の
ロールが計画休止間の寿命が確保できれば、従来２ロー
ル法のＨ、Ｖ両方のロール組替えと比べて、サイズ替え
時の作業量が約２分の１となるので、生産能率向上、作
業負荷の低減に効果が大きい。

【０１０３】本発明は、今後ますますフリーサイズ造り
分けの要求が高まっていくことに対応する技術の１つで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロール配置を示す図である。

【図２】１パス目の圧延方法を示す図である。

【図３】２パス目の圧延方法を示す図である。

【図４】１パス目の噛み出し限界を示す図である。

【図５】２パス目の噛み出し限界を示す図である。

【図６】１、２パス圧延後の形状を示す図である。

【図７】成形後の任意点と素材中心までの距離を示す図
である。

【図８】任意点における外径を示す図である。

【図９】押し込み量を変化させたときの１パス目カリバ
ー径とＳＲ₁ との関係を示す図である。

【図１０】２パス目カリバー径とＳＲ₂ の関係を示す図
である。

【図１１】１パス目カリバー径を変化させたときの１パ
ス目半径換算実質圧下量と成形後の精度との関係を示す
図である。

【図１２】１パス目の半径換算実質圧下量をサイジング
量の７５％とし、１パス目カリバー径を変化させたとき
の２パス目カリバー径と成形後の精度との関係を示す図
である。

【図１３】１パス目の半径換算実質圧下量をサイジング
量の８７％とし、１パス目カリバー径を変化させたとき
の２パス目カリバー径と成形後の精度との関係を示す図
である。

【図１４】造形範囲を示す図である。

【図１５】１パス目カリバー径を変化させたときの径圧
下率と成形後の精度との関係を示す図である。

【図１６】１パス目カリバー径を変化させたときの径圧
下率と成形後の精度との関係を示す図である。

【図１７】仕上圧延最終工程に３ロールブロックを１基
配置した例を示す図である。

【図１８】図１７と同じ全体工程で仕上圧延最終工程に
３ロールブロックを複数基配置した例を示す図である。

【符号の説明】

１ １パス目のロール ２ ２パス目のロール ３ 被圧延材 ４ 素材 ５ サイジング狙い ６ カリバー ７ カリバー ８ １パス目造形形状

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３本のロールの軸線延長が垂直面内で形
   成する正三角形の傾きを６０°違えて配置した２台の３
   ロール圧延機による圧延において、圧延１パス目のカリ
   バー円弧半径を素材の円形の半径または円形に近い長円
   形の長径と短径の平均半径に対し１２０％ないし６００
   ％、圧延２パス目のカリバー半径を前述定義の素材半径
   と同一ないし１１０％の範囲とし、ロールの圧下を１パ
   ス目圧延機、２パス目圧延機それぞれ独立に操作して素
   材直径ないし素材直径の最大８５％の範囲内でサイジン
   グすることを特徴とする棒線材のサイジング圧延方法。
2. 【請求項２】 圧延パス毎に各ロールは同一量の圧下量
   をとり、ロール圧下に関しては、圧延１パス目の圧下量
   を半径換算したサイジング量の７５％ないし８７％とな
   る圧下範囲に設定することを特徴とする請求項１記載の
   圧延方法。