JP2589028B2 - 丸棒鋼のサイジング圧延方法 - Google Patents

丸棒鋼のサイジング圧延方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、4ロール圧延機により
断面丸型の棒材や線材をサイジング圧延する方法に関
し、特に、4ロール式の特長である高い寸法精度を保持
しながら、同一ロールによるサイジング可能範囲を広く
することのできる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の丸棒鋼のサイジング圧延方法に
は、1スタンドにおいて使用するロール対の数により、
2ロール法、3ロール法、および4ロール法がある。各
方法においては、例えば図7〜9に示すように、素材1
3を、周面に所定断面形状の溝12a〜14cを備えた
対をなすロール12A〜14Cにより、圧下方向を変え
ながら複数パスで圧延している。
【0003】図7〜9に示す各方法により、同一素材1
3に対してサイジング圧延を行い、各方法の性能を比較
する実験を行った。ここで、素材13の直径rを50mm
とし、最終パスに使用した各ロールの溝14a,14
b,14c形状は、図10(a)〜(c)に示すよう
に、溝半径をR1 =R2 =R3 =25mm、溝の中心角を
θ 1 =90°、θ2 =60°、θ3 =45°とした。
【0004】得られる丸棒鋼の断面は、図11に示すよ
うに、2ロール法ではやや四角形に近い円に、3ロール
法ではやや六角形に近い円に、および4ロール法ではや
や八角形に近い円になるが、各断面の最大径d1 と最小
径d2 との差(偏径差)と圧下量との関係を調べた。ま
た、圧下量が大きくなって被圧延材がロール間隙からか
み出すと製品として不良となるが、図12に示すよう
な、隣接するロール(例えば14D,14E)における
溝の直線部14d,14eが交わる点tを、かみ出し限
界すなわち圧延可能限界として、かみ出し限界となるま
での圧下量も調べた。これらの結果を図13にグラフで
示す。図13において、かみ出し限界は↓で示した。
【0005】図13から分かるように、同じ圧下量では
4ロール法が寸法精度良くサイジングされるが、かみ出
し限界となるまでの圧下量が少ない(すなわち、すぐに
かみ出しが生じてしまう)ためサイジング可能な範囲が
狭くなる。逆に2ロール法では寸法精度は悪いが、かみ
出し限界となるまでかなりの量だけ圧下できることか
ら、サイジング可能範囲が最も広くなる。
【0006】さらに、各方法により得られた丸棒鋼の幅
拡がり率と圧下率との関係を図14に示す。幅拡がり率
は、〔(圧延後の素材の幅−圧延前の素材の幅)/圧延
前の素材の幅〕×100で表される。図14の結果から
分かるように、同じ圧下率における幅拡がり率は、2ロ
ール法が最も大きく、3ロール法、4ロール法の順に小
さくなる。
【0007】そして、圧下による幅拡がりが大きいと、
同じ圧下量で圧延しても、被圧延材の鋼種や温度,速度
等の圧延条件により幅変化量のバラツキが大きくなるた
め、製品の寸法精度が悪くなる。すなわち、この点にお
いても4ロール法が寸法精度上有利である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述の結果から考える
と、従来の丸棒鋼のサイジング圧延方法では、寸法精度
がさほど要求されないもののみを製造する場合には、2
ロール法を採用して同一ロールでのサイジング可能範囲
を大きくとることが有利であり、高い寸法精度が要求さ
れるものを製造する場合には4ロール法を採用すること
になる。しかしながら、4ロール法では、同一ロールに
よるサイジング可能範囲が狭いためにロール交換を頻繁
に行う必要がある。ロール交換の際には圧延を停止する
必要があるため、ロール交換回数が多いと作業効率が大
幅に低下することになる。
【0009】本発明は、このような不具合を解決するた
めのものであり、4ロール法の特長である高い寸法精度
を保持しながら、同一ロールによるサイジング可能範囲
を広くすることのできる方法を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、二対四個のロールで直交する二方向から
素材を圧下する4ロール圧延機を二台、両圧延機の間で
圧下方向を45°ずらして直列に配置してなる圧延機列
により丸棒鋼をサイジング圧延する方法において、前記
二台の圧延機のうち上流側に配置された第一スタンドの
4ロール圧延機における、一方の対をなすロールの軸の
中心線を他方の対をなすロールの端面に平行な面に投影
した第一基準線と、他方の対をなすロールの中心同士を
前記面において結んだ第二基準線との距離を、0より大
きく、前記両ロール対のうち上流側に位置するロール対
における投影接触長の五倍以下に保持したことを特徴と
する丸棒鋼のサイジング圧延方法を提供する。
【0011】なお、前記距離の最も好適な範囲は、30
mm〜投影接触長の二倍である。
【0012】
【作用】前記距離をLとすると、L=0であれば従来の
4ロール法と同じになるが、本発明の方法では、L>0
とすることにより、対をなす二つのロールで圧下される
被圧延材の位置が各対間でずれるため、Lの値を適切に
設定することにより従来の4ロール法と2ロール法との
両方の良い点が合わされた作用が発揮される。すなわ
ち、2ロール法の利点により従来の4ロール法と比較し
て同一ロールによるサイジング可能範囲が大きくなり、
4ロール法の利点により従来の2ロール法と比較して寸
法精度が高くなる。
【0013】ここで、前記距離Lが大きすぎると、従来
の4ロール法から離れて従来の2ロール法に近いものと
なる。本発明の方法でLを変えた実験を多数行い、得ら
れた丸棒鋼の幅拡がり率を測定した。そして、この幅拡
がり率と、上流側に位置するロール対における投影接触
長ld に対するLの比(L/ld )との関係を調べた。
その結果を図4にグラフで示す。この結果から分かるよ
うに、L/ld が5を超えると幅拡がり率の悪化程度が
激しくなる。したがって、Lの値は0より大きく投影接
触長ld の五倍以下に保持する必要がある。
【0014】すなわち、図4のグラフで、本発明の範囲
であるL/ld ≦5の領域E1 においては、被圧延材を
先にかみ込む上流側の一対のロールと後でかみ込む下流
側の一対のロールとが比較的近い位置で被圧延材を圧下
するため拘束力が大きく、従来の4ロール法の特徴が生
かされて幅拡がり率を小さく抑えることができる。本発
明の範囲外であるL/ld >5の領域E 2においては、
前後のロール対間の距離が大きすぎて前記拘束力が低減
し、従来の2ロール法の特徴から幅拡がり率が大きくな
る。
【0015】一方、本発明の方法による、圧延可能な圧
下量(前述のかみ出し限界に達するまでの圧下量)とL
との関係を調べた結果を図5にグラフで示す。実線a1
はロール孔型の曲率半径〔図10(c)におけるR3
を25mmに、破線a2 はR3を15mmにした時の結果を
示している。図5における直線b1 ,b2 は比較のため
に行った実験で分かった、従来の3ロール法による圧延
可能な圧下量を示す線であり、それぞれ前記a1 ,a2
と同じ曲率半径のロール孔型を使用した時の結果に対応
する。図5により、L≧30mmとすれば、本発明の方法
で、従来の3ロール法と同程度以上のサイジング可能範
囲とすることができることがわかる。
【0016】また、距離Lは、要求される製品の寸法保
証レベルや目標とする圧延能率等の条件を考慮して前記
範囲の中で適性な値に決定されるが、本発明者らによる
多数の実機圧延結果から、距離Lの最も好適な範囲は3
0mm〜投影接触長の二倍であることが判明している。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1は本発明の構成を説明するための概要図であ
り、図2は図1のA−A線断面における孔型部分を示す
拡大図であり、図3は図1のB−B線断面における孔型
部分を示す拡大図である。
【0018】図1に示すように、パスラインPに直列に
二台の4ロール圧延機1,2を配置した。このうち上流
側の第一スタンドP1に配置された4ロール圧延機1
は、二対四個のロール1A,1B,1C,1Dからな
り、被圧延材3は、一方の対をなすロール1C,1Dに
より図1における上下方向から、他方の対をなすロール
1A,1Bにより図1における左右方向から圧下され
る。
【0019】そして、各ロール対は、ロール1A(1
B)の中心線をロール1C(1D)の端面に平行な面
(例えばこの紙面上)に投影した第一基準線O1 と、ロ
ール1C,1Dの中心C1 ,C2 同士を前記面において
結んだ第二基準線O2 との間に距離Lを保持して配置し
てある。そのため、この4ロール圧延機1は、4ロール
圧延機でありながら、図2(a)に示すような、一対の
ロール1C,1Dからなる2ロール圧延機21と、図2
(b)に示すような、一対のロール1A,1Bからなる
2ロール圧延機22とが、Lだけずれた位置に配置され
てなると考えることができる。
【0020】そして、図2(a)の第一パスにおいて前
記第二基準線O2 で示される圧下方向に圧延された被圧
延材3が、図2(b)の第二パスにおいて、前記線O2
と直交する線O3 (すなわち、θ1 =90°)で示され
る圧下方向に圧延された後に下流側の第二スタンドP2
に向かう。第二スタンドP2に配置された4ロール圧延
機2は、二対四個のロール2A,2B,2C,2Dから
なり、一方の対をなすロール2A,2Dによる圧下方向
4 と第一スタンドP1の圧下方向O2 とのなす角度θ
2 、および他方の対をなすロール1B,1Cによる圧下
方向O5 と第一スタンドP1の圧下方向O3 とのなす角
度θ3 とを共に45°にしてある。
【0021】このように構成された圧延機列により、本
発明の方法で、断面ほぼ円形の各種素材を、以下に示す
条件によりサイジング圧延した。 圧延条件 鋼種 S45C 圧延温度 850〜900℃ 素材径(mm) 21,33,44,55 ロール径 380mm ロール孔型〔図10(c)参照〕 中心角θ13=45° 曲率半径R3 (mm) 10.0,16.0,21.5,2
7.0 圧下量(mm) 1.0〜5.0 距離L 40〜60mm (L/ld 1.5〜4.4) 各径の素材に対して、1.0〜5.0mm圧下したことに
より、それぞれ表1に示したように、従来の4ロール法
と比較して同一ロール孔型により広範囲の径の製品が得
られた。
【0022】
【表1】
【0023】また、得られた各丸棒鋼について偏径差を
測定し、偏径差と製品径との関係を図6にグラフで示し
た。図6において、破線TはJISに定められた公差を
示す。図6から分かるように、本発明の方法により、J
ISに定められた公差より二倍以上の高い寸法精度でサ
イジング圧延ができることがわかる。
【0024】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、4ロール圧延機を構成する二対のロール間に前記距
離Lを保持して、Lの値を適切な範囲に設定することに
より、従来の2ロール法と4ロール法との利点が合わさ
れた作用が発揮されて、高い寸法精度を保持しながら、
同一ロールによるサイジング可能範囲を広くすることが
できる。
【0025】その結果、引き抜きやピーリング等の二次
加工をする必要がない寸法精度のよい製品を幅広いサイ
ズ範囲に圧延することができるとともに、ロール交換回
数が減少することで圧延停止時間が大幅に短縮され、作
業効率が上昇するという効果ももたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を説明するための概要図である。
【図2】図1のA−A線断面における孔型部分を示す拡
大図である。
【図3】図1のB−B線断面における孔型部分を示す拡
大図である。
【図4】幅拡がり率と上流側に位置するロール対におけ
る投影接触長ld に対するLの比(L/ld )との関係
を示すグラフである。
【図5】本発明の方法による、圧延可能な圧下量とLと
の関係を示すグラフである。
【図6】本発明の実施例により得られた丸棒鋼の偏径差
と製品径との関係を示すグラフである。
【図7】従来の2ロール法の一例を示す概要図である。
【図8】従来の3ロール法の一例を示す概要図である。
【図9】従来の4ロール法の一例を示す概要図である。
【図10】実験に使用したロールの溝形状を示す概要図
である。
【図11】偏径差を説明するための概要図である。
【図12】実験において設定したかみ出し限界を示す概
要図である。
【図13】従来例における偏径差と圧下量との関係を示
すグラフである。
【図14】従来例における幅拡がり率と圧下率との関係
を示すグラフである。
【符号の説明】
1 4ロール圧延機 1A〜1D ロール 2 4ロール圧延機 2A〜2D ロール O1 第一基準線 O2 第二基準線 P1 第一スタンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−38501(JP,A) 特開 平1−289502(JP,A) 特開 昭56−91904(JP,A) 特公 平3−6841(JP,B2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二対四個のロールで直交する二方向から
    素材を圧下する4ロール圧延機を二台、両圧延機の間で
    圧下方向を45°ずらして直列に配置してなる圧延機列
    により丸棒鋼をサイジング圧延する方法において、前記
    二台の圧延機のうち上流側に配置された第一スタンドの
    4ロール圧延機における、一方の対をなすロールの軸の
    中心線を他方の対をなすロールの端面に平行な面に投影
    した第一基準線と、他方の対をなすロールの中心同士を
    前記面において結んだ第二基準線との距離を、0より大
    きく、前記両ロール対のうち上流側に位置するロール対
    における投影接触長の五倍以下に保持したことを特徴と
    する丸棒鋼のサイジング圧延方法。
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