JP2857279B2 - 長尺鋼材を連続的に熱間圧延する方法 - Google Patents

長尺鋼材を連続的に熱間圧延する方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に長尺鋼材の圧延に
関し、特に、線材および棒鋼を連続的に熱間圧延する方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８に図示したような従来の鋼材ロッド
圧延機においては、複数のロールスタンドＳ１〜Ｓ２７
を圧延ラインに沿って整列させることにより、炉１０な
どの供給源から供給されたビレットを連続的に圧延す
る。ロールスタンドは、典型的には荒加工群１２と中間
群１４と仕上群１６とを含む連続した群として配置され
る。荒加工群および中間群のロールスタンドは一般に個
々に駆動されると共に水平および垂直のワーキングロー
ルが交互に配置され、また或る場合には水平もしくは垂
直のワーキングロール構成のいずれかを達成するよう調
整しうるハウジングが設けられる。
【０００３】仕上群１６のロールスタンドは一般に互い
に機械的に接続されると共に共通駆動部に接続されて、
「ブロック」と称する配置を与える（図８にて参照符号
１８で図示されている）。米国再発行特許第２８１０７
号明細書および米国特許第４５３７０５５号明細書は、
金属工業全体で周知されかつ広く使用されているブロッ
クの例を示している。ミル圧延工程は一般に楕円−円形
パス配列に基づくと共に、ロールスタンドの間にガイド
を配置して鋼材を１つのロールパスから次のロールパス
まで圧延ラインに沿って指向させる。
【０００４】上記種類の近代的圧延機は種々異なった増
大する顧客の要求を満たす能力を持たねばならず、広範
囲の鋼材寸法を供給しうる能力が少なくとも重要であ
る。たとえば、線材圧延機は直径約３．５〜２５．５ｍ
ｍの範囲の円形ロッドを供給できることが望ましい。
【０００５】１つの製品寸法から他の製品寸法に変更す
る際には、操作員が圧延装置に必要な調整を加えるため
に、圧延機を停止しなければならない。この種の調整
は、ワーキングロールおよびガイドの交換や、選択され
たスタンドを圧延ラインから外したり或いはそのワーキ
ングロールを外したりして選択されたスタンドを操作不
能の状態にする作業（いわゆる「ダミー化」と称する作
業）を含む。
【０００６】このような停止の持続時間および頻度は全
体的な圧延機の利用度に対し重大なマイナス作用を与え
る。たとえば、図８に示した従来の圧延機においては、
最小寸法として直径５．５ｍｍの円形を有する鋼材の圧
延から最小寸法として６．０ｍｍの円形を有する他の鋼
材の圧延に比較的小さな範囲で変更する場合にも、中間
圧延機１４のスタンドＳ１２〜Ｓ１９のワーキングロー
ルおよびブロック１８のスタンドＳ２０〜Ｓ２７のワー
キングロールの全部を交換しなければならない。さら
に、全部ではないにせよ、スタンドＳ１２〜Ｓ２７の間
の大部分のガイドも交換しなければならない。これらの
作業を完了するのに相当な時間を必要とし、生産時間お
よび圧延機の所有者に対する利益の顕著な損失をもたら
していた。
【０００７】このため、圧延機の操作員は製品寸法に大
きい変化を頻繁に加えることを嫌い、寧ろ同一群内の同
一もしくは近縁寸法を長時間にわたり圧延することを好
む。これは製品貯蔵の要求と在庫コストとを増大させる
だけでなく、顧客の要求を満たすべくしばしば必要とさ
れる融通性を与えることができない。広範な種類のワー
キングロールおよびガイドを在庫する必要性は在庫コス
トをさらに悪化させる。
【０００８】さらに冷間引抜公差に達する程度の極度の
精密公差まで鋼材を「寸法決定（サイジング）し」、す
なわち仕上圧延することも増々要求されている。サイジ
ングにより達成される公差は、たとえば「ピーリング」
または「ブローチング」のような高価な機械加工操作を
さらに加える必要なしに、鋼材を「圧延されたまま」使
用することを可能にする。たとえばベアリングケージ、
自動車の弁バネなどの製作には、この種の高公差製品が
必要とされる。さらに、処理される鋼材の種類および鋼
材の最終目的用途に応じ、顧客はさらに仕上圧延をＡ３
温度またはその近辺の温度で行なうことを必要とする
（いわゆる「熱加工圧延（thermomechanical rollin
g）」として分類される工程）。再結晶化温度未満で圧
延された熱加工圧延鋼材は扁平な微細結晶粒組織を保持
して、引張強度を増大させると同時に後の熱処理（たと
えば球状化アニーリング）に要する時間を短縮させる。
【０００９】従来のサイジング加工においては、仕上群
１８の最終スタンドから出る鋼材をいわゆる「サイジン
グ（sizing）」スタンドにてさらに圧延にかける。サイ
ジングスタンドは、円形−円形パス配列によって比較的
小さな減面加工を行なうようになっており、所望の精度
公差を達成する。より大径のバー製品のサイジングに関
する最近の技術が、米国特許第４９０７４３８号明細書
に開示されている。この米国特許によれば、サイジング
スタンドをバー圧延機の仕上部門の供給端部から下流の
位置にブロック型で設ける。サイジングスタンドは、
８．７〜１３．５％の程度の比較的小さな減面加工を行
うのに適した一定のスタンド間駆動速度比と円形−円形
パス配列とを有する。サイジング圧延機のロールスタン
ドにおける溝形状および／またはロール部品を変更する
ことにより、また、中間および／または仕上圧延部門に
て選択された上流のロールスタンドをダミー化させるこ
とにより、理論的には仕上製品寸法の範囲を増大させる
ことができ、これにより操作効率および圧延機利用度を
向上させることができる。
【００１０】しかしながら、経験が示すところでは、こ
のような向上は、鋼材の断面全体における粒子が約２Ａ
ＳＴＭより大きい結晶粒度（ＡＳＴＭ・Ｅ１１２−８４
により測定）だけ寸法変化するような或る種の鋼材にお
ける二重微細構造の発生により相殺され、或る場合には
完全に範囲外となることがある。一般に「異常結晶粒成
長」と称するこの現象は、中炭素鋼および肌焼鋼材で特
に顕著である。
【００１１】鋼材の断面にて約２ＡＳＴＭより大きい結
晶粒度の変動は、この鋼材を後の冷間引抜操作にかける
際、破裂および表面引裂をもたらしうることが一般に認
められている。さらに、このような結晶粒度変化は貧弱
なアニーリング特性をもたらし、これは次いで冷間変形
過程に悪影響を及ぼす。
【００１２】今回、通常の圧延に際し生ずる最後の大き
な減面加工とサイジング工程に際し生ずる僅かな減面加
工との間に存在する時間間隔の結果として、異常結晶粒
成長が生じることを突き止めた。
【００１３】より詳細には荒加工群、中間群および仕上
群のロールスタンドにて、鋼材は１５〜３０％程度の比
較的高レベルの順次の減面加工を受ける。このような各
減面加工は、実質的に均一な微粒子分布をもたらすのに
充分な増加したエネルギーレベルを鋼材にもたらす。時
間、温度および化学組成に応じ、順次の各減面加工の
後、変形により生じた内部エネルギーは、即座に回復、
再結晶化および結晶粒成長により逸散し始める。順次の
顕著な各減面加工に際し、増加した内部エネルギー状態
が再確立されて再び微細構造を再形成する。したがっ
て、鋼材が圧延機中を通過して急速に比較的高レベルの
順次の減面加工を受ける際、これは実質的に均一な微結
晶粒の微細構造を保持する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最後の
大きな減面加工の後、結晶粒成長が再び開始する。結晶
粒成長が持続する程度は、時間と温度と圧延される鋼材
の化学組成とに直接依存する。引続きサイジングスタン
ドで受ける比較的僅かな減面加工は、鋼材の全体的な微
細構造に影響を与えるには不充分である。何故なら、鋼
材表面における粒子のみが変形するからである。
【００１５】したがって、サイジングが最後の大きな減
面加工の直後に充分に生じなければ、サイジングの際の
局部的な表面粒子変形を伴う介在する減少しない結晶粒
成長は許容しえない二重結晶粒微細構造をもたらすと共
に、結晶粒度は鋼材の断面全体で顕著に変化する。
【００１６】この現象をさらに図９および図１０で示
す。図９は、鋼材等級１０４０の１２．５ｍｍロッドの
断面における選択された位置における結晶粒組織の顕微
鏡写真（×１５０）であって、サイジング前の均一な結
晶粒組織を示す。図１０は、２回の円形サイジングパス
において７．６％の減面加工を受けた後の同じロッドの
同倍率の顕微鏡写真である。得られた二重微細構造は極
めて明瞭である。
【００１７】圧延工程が変化すると共に圧延機の仕上部
門および中間部門におけるスタンドをダミー化してサイ
ジングスタンドに順次大径の鋼材を供給する際、仕上ス
タンドにおける最後の顕著な減面加工とサイジングスタ
ンドにおけるサイジング加工の開始との間の時間間隔は
増大し、これにより異常結晶粒成長の問題を悪化させて
いた。
【００１８】また、サイジングスタンドの円形パスで一
層大きい減面加工を行なうことにより、二重微細構造を
除去すべく幾つかの試みが行なわれた。しかしながら、
この作業はより均一な微細構造をもたらすが、公差の点
で劣るという損失を伴うと共に、ロール溝部の交換なし
に広範囲の製品寸法を圧延する圧延機の能力（一般に
「フリーサイズ圧延」と称するもの）を顕著に低下させ
るという問題があった。
【００１９】従来のサイジングスタンドにおける一定の
スタンド間駆動速度比は、サイジングと他の操作（たと
えば熱加工圧延）とを組合せる可能性を著しく制約して
いた。
【００２０】そこで、本発明の主たる目的は、広範囲の
製品寸法をサイジングすると共に最終製品に二重微細構
造をもたらすような異常結晶粒成長を回避する方法を提
供することにある。
【００２１】本発明の他の目的は、広範囲の製品寸法に
わたり最終製品において異常結晶粒成長を生じさせるこ
となく、サイジングと他の操作（たとえば低温熱加工圧
延）とを組み合せることを可能にする方法を提供するこ
とにある。
【００２２】本発明のさらに他の目的は、１つの製品寸
法から他の寸法まで変化させる際に圧延機の圧延工程お
よび操作に要する変化を最小化させ、これにより圧延機
の利用度を高めることが可能な方法を提供することにあ
る。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に基づく発明は、長尺鋼材を少なくとも３つ
の連続する後仕上ロールパスに通過させて連続的に熱間
圧延する方法において、少なくとも第２および第３の後
仕上ロールパスはそこを通過する鋼材に対して円形断面
形状を付与し、前記後仕上ロールパスは合計減面率が少
なくとも１４％となるように鋼材の断面積を順次に小さ
く減少させると共に前記後仕上ロールパス全体の合計減
面率の２０％以下を最後の後仕上ロールパスで生ぜし
め、前記後仕上ロールパスにおいて、鋼材の断面の結晶
粒度が２ＡＳＴＭより大きく変化しないように最初の後
仕上ロールパスでの圧延と最後の後仕上ロールパスでの
圧延との間の時間間隔を設定することを特徴とする。な
お、前記後仕上ロールパスで受ける前記合計減面率は１
４〜３２％の範囲であることが好ましい。
【００２４】また、前記鋼材を４つの連続する後仕上ロ
ールパスに通過させ、第１の後仕上ロールパスはそこを
通過する鋼材に対して楕円断面形状を付与し、その他の
後仕上ロールパスはそこを通過する鋼材に対して円形断
面形状を付与するようにするとよい。この場合、前記合
計減面率の５８％以下を最後の２つの後仕上ロールパス
で生ぜしめ、また、４つの後仕上ロールパスにおける合
計減面率が２４〜４９％の範囲とすることが好ましい。
さらに、４つの後仕上ロールパスにおける合計減面率の
少なくとも４２％を最初の後仕上ロールパスで生ぜし
め、また、合計減面率の３９％未満を最後の２つの後仕
上ロールパスで生ぜしめることが好ましい。
【００２５】前記後仕上ロールパスは、共通の駆動部に
機械的に相互接続されると共に、異なる断面を有する鋼
材の圧延に応じて前記後仕上ロールパス間の少なくとも
１つの駆動速度比を変化させるようにするとよい。さら
に、前記鋼材は第１の後仕上ロールパスに入る前に冷却
されることが好ましい。
【００２６】すなわち、本発明によれば、圧延機の仕上
スタンドの下流にロールスタンドの「後仕上」ブロック
を配設してなる。ウォーターボックスのような冷却装置
を仕上ブロックの最終スタンドと後仕上ブロックとの間
に設置することが好ましい。後仕上ブロックは少なくと
も２つの減面加工スタンドと、それに続く少なくとも２
つのサイジングスタンドとを備える。減面加工スタンド
は楕円−円形パス配列を有し、サイジングスタンドは円
形−円形パス配列を有することが好ましい。後仕上ブロ
ックのロールスタンドは互いに機械的に相互連続される
と共に共通の駆動部に接続される。駆動機構にクラッチ
または他の均等な手段を用いて、少なくとも減面加工ス
タンドにおけるスタンド間の駆動速度比および好ましく
はさらにその他のサイジングスタンドの幾つか或いは全
部の間の駆動速度比を変化させることが好ましい。仕上
スタンドに先立ってすべてのロールスタンドにつき一定
の圧延工程が行なわれる。すなわち、仕上群には、ほぼ
一定の断面積と形状とを有する鋼材が供給される。この
鋼材を仕上群に通過させると共に、所望の最終製品の寸
法に応じて仕上ロ−ルスタンドでは圧延を全く行なわな
いか、或いは、若干もしくは全部の仕上ロールスタンド
で圧延を行なう。次いで、仕上群の最後のロールスタン
ドを出た鋼材は、水冷ボックスを介して後仕上ブロック
まで移動し続ける。後仕上ブロックにおけるロールスタ
ンドのスタンド間駆動速度比は、加工される鋼材に応じ
て適当に調節される。
【００２７】
【作用】上記のように構成された本発明の方法におい
て、後仕上ブロックの少なくとも３つのロールパスで受
ける合計減面率は少なくとも１４％となっているので、
二重微細構造の発生をもたらす異常結晶粒成長を回避し
て実質的に均一な微粒子分布をもたらすのに充分な増大
したエネルギーレベルを鋼材に与えるようになってい
る。
【００２８】また、本発明によれば、後仕上ロールパス
全体の合計減面率の２０％以下の僅かな減面加工が最後
の後仕上ロールパスでなされるようになっており、この
ような僅かな減面加工によってサイジングの精度を最適
化することができ、従って、最終製品を高精度の公差で
加工することができる。
【００２９】また、本発明によれば、後仕上ブロックに
おいて、楕円−円形パス配列の減面加工ロールパスで受
ける大きい減面加工と円形−円形パス配列のサイジング
ロールパスで受ける僅かな減面加工との間の時間間隔
を、加工される鋼材の種類に応じて結晶粒度が２ＡＳＴ
Ｍより大きく変化せず、好ましくは、１ＡＳＴＭ未満で
変化するように設定して、異常結晶粒成長の発生を回避
させている。
【００３０】
【実施例】図１および図２を参照して、本発明に基づく
好ましい実施例を説明する。この実施例において、従来
のロッド圧延装置で典型的に見られる仕上ブロック１８
の下流に後仕上ブロック２０が配置されている。この後
仕上ブロック２０は、好ましくは楕円−円形パス配列を
規定する少なくとも２つの比較的大きな減面加工を行う
ロールスタンドＳ２８，Ｓ２９を備え、次いで、円形−
円形パス配列を規定する追加の比較的小さな減面加工を
行うサイジングロールスタンドＳ３０，Ｓ３１を備え
る。
【００３１】特に図２に示すように、仕上ブロック１８
と後仕上ブロック２０との間に、１個もしくはそれ以上
のウォーターボックスまたは他の同様な冷却装置１９を
配設することが好ましい。さらに、１個もしくはそれ以
上のウォーターボックス２１を後仕上ブロック２０とそ
の下流に設置したレイイングヘッド２３との間に設け
る。このレイイングヘッド２３はロッドを一連のリング
状に形成し、これらリングを冷却コンベア２５上に送
り、ここでさらに制御された冷却にかける。図２のグラ
フにおけるプロット実線は、処理される鋼材のバルク温
度の変化を示す。ここで用いる「バルク温度」とは、鋼
材の表面と芯との間の平均断面温度を意味する。
【００３２】さらに図３に示すように、ロールスタンド
Ｓ２８およびＳ２９は減面加工部門１８ａに内蔵されて
おり、この部門１８ａはトラック２２上に装着されてリ
ニア作動機２４ａにより圧延ラインに対し接近または離
間する方向に移動可能となっている。同様に、ロールス
タンドＳ３０およびＳ３１はサイジング加工部門１８ｂ
に内蔵されており、この部門１８ｂはトラック２２上に
装着されて他のリニア作動機２４ｂにより移動可能とな
っている。連続するロールスタンドＳ２８〜Ｓ３１に
は、それぞれ溝付ワーキングロール対２８，２９，３０
および３１が取り付けられている。
【００３３】図４に最も良く示されているように、ロー
ルスタンドＳ２８のワーキングロール２８はロール軸３
２の端部に片持方式で装着される。ロール軸３２はベア
リング３４の間で回転可能に軸支されている。ロール軸
３２のギヤ３６は、相互に噛合している中間駆動ギヤ３
８と噛合し、この中間駆動ギヤ３８は、同様にベアリン
グ４２の間で回転可能に軸支された中間駆動軸４０に支
持されている。中間駆動軸の一方にはさらにベベルギヤ
４４が装着されており、入力軸４８のベベルギヤ４６と
噛合している。ベベルギヤ４４，４６はワーキングロー
ル軸の傾斜に順応する。図示していないが、ワーキング
ロール間における分離を調節する手段を設けることが理
解されよう。
【００３４】ロールスタンドＳ２９のワーキングロール
２９は、同一の参照符号に「’」を付した構成部品によ
り同様に駆動される。図示していないが、サイジングロ
ールスタンドＳ３０およびＳ３１も同様な部品で同様に
構成され、入力軸５２，５２’を介して各ワーキングロ
ール対３０、３１を駆動する。
【００３５】ロールスタンドＳ２８〜Ｓ３１を互いに機
械的に相互接続すると共に一連のギヤボックス５６〜６
２により共通駆動モータ５４に接続する。図５に最も良
く示されているように、ギヤボックス６０は３本の平行
な回転シャフト６４，６６および６８を備える。シャフ
ト６４は、拡大した中間シャフトセクション７０により
軸方向に分離された２つの自由に回転可能なギヤＧ１，
Ｇ２を支持する。ギヤＧ１，Ｇ２の対向する面には、参
照符号７２で示すように凹部が形成されており、クラッ
チ部材Ｃ１の外歯と交互に係合する内歯を収容してい
る。クラッチ部材Ｃ１は、キーまたはスプラインなど
（図示せず）により拡大直径の中間シャフトセクション
７０に回転自在に固定され、フォーク７４などによりそ
の外歯がギヤＧ１，Ｇ２の内歯の一方または他方と係合
する２つの操作位置の間で軸方向に移動可能となってい
る。
【００３６】ギヤＧ１，Ｇ２は、回転可能にシャフト６
６に支持されたギヤＧ３，Ｇ４と噛合する外歯を備え
る。さらに、ギヤＧ３，Ｇ４は、シャフト６８に対して
自由に回転可能なギヤＧ５，Ｇ６と噛合している。さら
に、ギヤＧ５，Ｇ６も拡大直径のシャフトセクションに
より軸方向に分離されている。軸方向に移動自在なクラ
ッチ部材Ｃ２は、シャフト６８をギヤＧ５，Ｇ６の一方
もしくは他方に回転自在に係合させるよう作用する。
【００３７】シャフト６４，６８は、カップリング７６
を介してロールスタンドＳ２８，Ｓ２９の入力軸４８，
４８’に接続される。同様に、シャフト６６はカップリ
ング７６を介してギヤボックス５８のシャフト７８に接
続される。
【００３８】ギヤボックス５８は、ギヤボックス６０に
内蔵されたものと同様な部品を備える。すなわち、ギヤ
ボックス５８は平行シャフト７８，８０および８２を備
える。シャフト７８および８２は、軸方向離間して自由
に回転可能なギヤＧ７，Ｇ８およびＧ１１，Ｇ１２をそ
れぞれ支持して、シャフト８０に回転自在に固定された
ギヤＧ９，Ｇ１０と噛合させる。クラッチ部材Ｃ３は、
シャフト７８とギヤＧ７，Ｇ８の一方もしくは他方との
間の駆動関係を交互に確立する。同様に、クラッチ部材
Ｃ４は、シャフト８２とギヤＧ１１，Ｇ１２との間の交
互の駆動接続を確立する。
【００３９】シャフト８２は、カップリング７６を介し
てギヤボックス６２のシャフト８４に接続される。ギヤ
Ｇ１３，Ｇ１４は、シャフト８４に回転自在に固定され
て、それぞれシャフト８６の自由に回転可能なギヤＧ１
５，Ｇ１６と噛合する。ギヤＧ１５，Ｇ１６は、軸方向
に移動自在なクラッチ部材Ｃ５によりシャフト８６と交
互に係合する。シャフト８４，８６は、カップリング７
６を介してロールスタンドＳ３０，Ｓ３１の入力軸５
２，５２’に接続される。
【００４０】ギヤボックス５８のシャフト８０は、カッ
プリング７６を介してギヤボックス５６のシャフト８８
に接続される。この場合も、シャフト８８は、自由に回
転可能なギヤＧ１７，Ｇ１８を支持し、これらは軸方向
に移動自在なクラッチ部材Ｃ６によりシャフト８８と交
互に係合する。ギヤＧ１７，Ｇ１８は、シャフト９０に
回転自在に固定されたギヤＧ１９，Ｇ２０と噛合し、シ
ャフト９０は、カップリング７６を介してモータ５４の
出力軸に接続される。
【００４１】上記ギヤおよびクラッチの配置により、ス
タンドＳ２８〜Ｓ３１のロールパスにおいて広範囲の減
面加工を行うために種々異なる駆動部配列および関連の
スタンド間速度比を発生させることができる。表Ｉは、
各種の可能な駆動部配列を示しているが、これに限定さ
れるものではない。
【００４２】
【表１】 仕上ブロック１８の仕上スタンドに、１８．２ｍｍの直
径を有する鋼材の第１処理セクション（すなわち、仕上
ブロック１８に入る前の鋼材）を供給すると仮定する。
さらに、仕上スタンドＳ２０〜Ｓ２７の圧延工程は、表
ＩＩに示した減面率で順次に減面加工するように設計さ
れていると仮定する。
【００４３】
【表２】 表Ｉの駆動部配列から選択すると共に仕上ブロック１８
の仕上スタンドを介して選択的に圧延しかつ／または仕
上ブロック１８の仕上スタンドを選択的にダミー化する
ことによって、後仕上ブロック２０に種々異なる寸法の
第２処理セクショク（すなわち、仕上ブロック１８を出
て後仕上ブロック２０において更に圧延される前の鋼
材）を供給することができ、例えば、表ＩＩＩに示すよ
うな減面率および最終製品寸法を得ることができる。
【００４４】
【表３】 表ＩＩＩに示されるように、サイジングスタンドＳ３
０，Ｓ３１の円形−円形パス配列における合計減面率は
一般に僅かであって、多くの場合、許容しうる均一な結
晶粒組織を確立するための最小値である１４％未満であ
る（表ＩＶのＥ欄参照）。
【００４５】
【表４】
【数１】 E = [1-(1-C/100)x(1-D/100)]x100 F = [1-(1-B/100)x(1-C/100)x(1-D/100)]x100 G = [1-(1-A/100)x(1-B/100)x(1-C/100)x(1-D/100)]x100 しかしながら、これらの直前にはスタンドＳ２８および
Ｓ２９の楕円−円形パス配列において約２０〜５０％程
度の顕著に大きい合計減面率が存在する。これは、順次
に大きい仕上鋼材寸法を達成すべく仕上ブロック１８で
ダミー化された仕上スタンドの個数とは無関係である。
【００４６】表ＩＶに示した減面率の比較を参照する
と、スタンドＳ３０，Ｓ３１の円形−円形パスにおい
て、合計して２〜１２％の比較的僅かな減面加工がなさ
れていることが理解されよう（欄Ｅ）。このような僅か
な減面加工は、サイジングの精度を最適化すると共に、
ロールおよび／または溝の形状を変化させることなくサ
イジングしうる鋼材の範囲を拡大させる。
【００４７】スタンドＳ３０，Ｓ３１で受ける僅かな減
面加工は、二重微細構造の発生をもたらす異常結晶粒成
長を回避するのに要する増大した内部エネルギーレベル
を確立するのにそれ自身では不充分である。しかしなが
ら、このエネルギーレベルは直前に位置する減面加工ス
タンドＳ２８，Ｓ２９の楕円−円形パスで生ずる顕著に
大きい減面加工により充分確立される（欄Ａおよび欄
Ｂ）。
【００４８】この目的を確実に達成するには、二重微細
構造の発生をもたらす異常結晶粒成長を回避して実質的
に均一な微粒子分布をもたらすために必要な最小値であ
る約１４％の減面率をスタンドＳ２９，Ｓ３０およびＳ
３１の順次の円形パスにおける順次の小さい減面加工の
合計として達成し、最後のスタンドＳ３１における減面
率はこれら３つのスタンドにおける合計減面率の約２０
％以下（表ＩＶの欄Ｄ／Ｆ）としなければならない。
【００４９】典型的には、最後の３つのスタンドＳ２
９，Ｓ３０，Ｓ３１で行なわれる合計減面率は約１４〜
３２％の範囲であり（欄Ｆ）、その５８％以下がスタン
ドＳ３０、Ｓ３１で生ずる（欄Ｅ／Ｆ）。第１スタンド
Ｓ２８の楕円パスで生ずる減面率は後仕上ブロック２０
の全能力に有意に加算されて、後仕上ブロック２０の４
つのスタンドＳ２８〜Ｓ３１における合計減面率を約２
４〜４９％の範囲まで上昇させる（欄Ｇ）。ここで、ス
タンドＳ２８の楕円パスにおける減面率は、４つのスタ
ンドＳ２８〜Ｓ３１の全体の合計減面率の少なくとも約
４２％となり（欄Ａ／Ｇ）、最後の２つスタンドＳ３
０，Ｓ３１の合計減面率は４つのスタンドＳ２８〜Ｓ３
１の全体の合計減面率の約３９％未満に相当する（欄Ｅ
／Ｇ）。
【００５０】したがって、減面加工スタンドＳ２８およ
びＳ２９の楕円−円形パス配列とサイジングスタンドＳ
３０およびＳ３１の円形−円形パス配列とにおいて生ず
る合計減面率は、微粒子のほぼ均一な分布をもたらすに
充分な増加したエネルギーレベルを鋼材にもたらすこと
が判るであろう。この作用は、ウォーターボックス１９
を用いて後仕上ブロック２０に入る前のロッドの温度を
低下させることにより、さらに増大させることができ
る。減面加工スタンドＳ２８，Ｓ２９における比較的大
きな減面加工とサイジングスタンドＳ３０，Ｓ３１にお
ける比較的小さなサイジング加工との間の時間間隔は極
めて短い。たとえば、表ＩＩＩに示した製品寸法の範囲
およびロールパス配列によれば、スタンドＳ２９とスタ
ンドＳ３０における圧延の時間間隔は約５〜２５ミリ秒
の範囲であると思われ、最後の３つのスタンドＳ２９〜
Ｓ３１による圧延は約１０．４〜１６．０ミリ秒以下で
ある。かくして、サイジングは異常結晶粒成長が発生す
る前に充分行なわれ、これにより実質的に均一な微結晶
粒の微細構造を有する最終製品が得られ、すなわち鋼材
の断面にわたる結晶粒度が２ＡＳＴＭより大きく変化し
ない微細構造が得られる。
【００５１】図６および図７は、サイジング加工と関連
して一層大きな減面率を得る利点を示している。図６
は、サイジングする前の鋼材等級１０３５の１１．０ｍ
ｍロッドの断面における選択された位置における結晶粒
組織を示す顕微鏡写真（×１５０）である。図７は、約
１６．６％の高い減面率のレベルで２つのパス配列でサ
イジングされた後の同一鋼材における同倍率の顕微鏡写
真である。
【００５２】減面加工スタンドＳ２８およびＳ２９の楕
円−円形パス配列は、通常の温度での熱加工圧延および
より低温の熱加工圧延の両者に順応することができ、し
たがって両種類の鋼材をサイジングすることができる。
【００５３】なお、表ＩＩＩに示した最終製品寸法の範
囲に限定されるものではない。たとえば、中間群１４ま
でさらにスタンドをダミー化することにより、或いは、
圧延工程を再調整して仕上群１６により小さい処理セク
ションを有する鋼材を供給することにより、最終製品の
寸法範囲を拡大させて３．５ｍｍ程度の小さい寸法だけ
でなく２５．５ｍｍ以上の大きい寸法にも順応させるこ
とができる。同様に、スタンドＳ２８およびＳ２９の楕
円−円形パス配列で行なわれる減面率を大きくして１６
〜５０％の範囲とすることもできる。
【００５４】図面には、片持ち式ワーキングロールを用
いた後仕上ブロック２０を示しているが、ストラドル式
ロール（すなわち、ベアリングにより両側で支持された
ロール）を用いうることもできる。
【００５５】
【発明の効果】上記のように構成された本発明の方法に
おいて、後仕上ブロックの少なくとも３つのロールパス
で受ける合計減面率は少なくとも１４％となっているの
で、二重微細構造の発生をもたらす異常結晶粒成長を回
避して実質的に均一な微粒子分布をもたらすのに充分な
増大したエネルギーレベルを鋼材に与えることができ
る。
【００５６】また、本発明によれば、後仕上ロールパス
全体の合計減面率の２０％以下の僅かな減面加工が最後
の後仕上ロールパスでなされるようになっており、この
ような僅かな減面加工によってサイジングの精度を最適
化することができ、従って、最終製品を高精度の公差で
加工することができる。
【００５７】また、本発明によれば、後仕上ブロックに
おいて、楕円−円形パス配列の減面加工ロールパスで受
ける大きい減面加工と円形−円形パス配列のサイジング
ロールパスで受ける僅かな減面加工との間の時間間隔
を、加工される鋼材の種類に応じて結晶粒度が２ＡＳＴ
Ｍより大きく変化せず、好ましくは、１ＡＳＴＭ未満で
変化するように設定しているので、実質的に均一な微結
晶粒の微細構造を有する最終製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による仕上ブロックと後仕上ブロックの
配置を示す概略図である。
【図２】本発明による仕上ブロックと後仕上ブロックと
を含む圧延機の配列において処理される鋼材のバルク温
度の変化を示すグラフである。
【図３】本発明による後仕上ブロックおよびその関連駆
動部品を示す平面図である。
【図４】後仕上ブロックのスタンドＳ２８およびＳ２９
のための内部駆動装置の概略図である。
【図５】後仕上ブロックのスタンドＳ２８〜Ｓ３１のた
めの外部駆動装置の概略図である。
【図６】本発明により円形−円形ロールパスにおいてサ
イジング加工を行なう前の鋼材の結晶粒組織を示す顕微
鏡写真図である。
【図７】本発明により円形−円形ロールパスにおいてサ
イジング加工を行った後の鋼材の結晶粒組織を示す顕微
鏡写真図である。
【図８】従来のロッド圧延機における連続したロールス
タンド配列を示す概略図である。
【図９】従来の圧延機におけるサイジング加工前の鋼材
の結晶粒組織の顕微鏡写真図である。
【図１０】従来の圧延機におけるサイジング加工後の鋼
材の結晶粒組織の顕微鏡写真図である。
【符号の説明】
１０ 炉 １２ 荒加工群 １４ 中間群 １６ 仕上群 １８ 仕上ブロック ２０ 後仕上ブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テレンス エム． ショーア アメリカ合衆国 01541 マサチューセ ッツ州 プリンストン マウンテイン ロード 185 (72)発明者 ハロルド イー． ウッドロウ アメリカ合衆国 01532 マサチューセ ッツ州 ノースボロー グリート スト リート 100 (72)発明者 メリチェア プッチョヴスキー アメリカ合衆国 01571 マサチューセ ッツ州 ダッドレイ ソウミル ロード 35

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長尺鋼材を少なくとも３つの連続する後
    仕上ロールパスに通過させて連続的に熱間圧延する方法
    において、 少なくとも第２および第３の後仕上ロールパスはそこを
    通過する鋼材に対して円形断面形状を付与し、 前記後仕上ロールパスは合計減面率が少なくとも１４％
    となるように鋼材の断面積を順次に小さく減少させると
    共に前記後仕上ロールパス全体の合計減面率の２０％以
    下を最後の後仕上ロールパスで生ぜしめ、 前記後仕上ロールパスにおいて、鋼材の断面にわたる結
    晶粒度が２ＡＳＴＭより大きく変化しないように最初の
    後仕上ロールパスでの圧延と最後の後仕上ロールパスで
    の圧延との間の時間間隔を設定することを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項２】 前記後仕上ロールパスで受ける合計減面
    率が１４〜３２％の範囲であることを特徴とする請求項
    １に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記鋼材を４つの連続する後仕上ロール
    パスに通過させ、第１の後仕上ロールパスはそこを通過
    する鋼材に対して楕円断面形状を付与し、その他の後仕
    上ロールパスはそこを通過する鋼材に対して円形断面形
    状を付与することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記合計減面率の５８％以下を最後の２
    つの後仕上ロールパスで生ぜしめることを特徴とする請
    求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記合計減面率が２４〜４９％の範囲で
    あることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記合計減面率の少なくとも４２％を最
    初の後仕上ロールパスで生ぜしめることを特徴とする請
    求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記合計減面率の３９％未満を最後の２
    つの後仕上ロールパスで生ぜしめることを特徴とする請
    求項３に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記後仕上ロールパスは、共通の駆動部
    に機械的に相互接続されると共に、異なる断面を有する
    鋼材の圧延に応じて前記後仕上ロールパス間の少なくと
    も１つの駆動速度比を変化させるようにしたことを特徴
    とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の方
    法。
  9. 【請求項９】 前記鋼材は、最初の後仕上ロールパスに
    入る前に冷却されることを特徴とする請求項１ないし請
    求項８のいずれかに記載の方法。
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