JP3321353B2

JP3321353B2 - 棒鋼・線材の圧延方法およびそれに用いる圧延設備

Info

Publication number: JP3321353B2
Application number: JP01721096A
Authority: JP
Inventors: 憲男国田; 隆宏小宮; 秀範金堂; 了武田
Original assignee: JFE Steel Corp; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-01-06
Filing date: 1996-01-06
Publication date: 2002-09-03
Anticipated expiration: 2016-01-06
Also published as: JPH09192703A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は棒鋼・線材の圧延方
法およびそれに用いる圧延設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の棒鋼・線材圧延設備の一例
を示している。 101は加熱炉、 102は粗圧延機列、 103
は中間圧延機列、 104は仕上圧延機列であり、各圧延機
列102,103,104 はいずれも２ロールミルを水平・垂直に
交互配置した多段の２ロール圧延機列である。この圧延
機列のスタンド数はビレットの大きさにもよるが、一般
的には10数台である（図示では20台）。ところで近年、
仕上げ圧延に２ロールミルを用いず、４ロールミルを２
台並べて設置した仕上圧延機を用い、１パス目のスタン
ドと２パス目のスタンドで仕上げ寸法に精密圧延するフ
リーサイズ精密圧延が提案されている（例えば、特開平
５−３８５０１号および特開平６−６３６０１号）。こ
こで用いられる４ロールミルで構成される仕上圧延機
は、第１スタンドが一対の水平ロールと他の一対の垂直
ロールからなる竪横スタンドであり、第２スタンドが前
記竪横スタンドに対しロールが45度傾斜した傾斜スタン
ドである。

【０００３】図８のような圧延ラインにおいて棒鋼・線
材の仕上げ寸法は様々であり、例えば直径16mm〜85mmの
範囲内で数種類あり、代表的な仕上げ寸法を例示する
と、同図に示す19mm，30mm，48mm，65mm，85mm等であ
る。そこで、製品径が小径のとき（例えば、19mmや30m
m）は圧延量（減面量）が多いので、全スタンドを用い
て圧延して最終スタンドから製品を取出し、製品径が大
径のとき（例えば、48mm，65mm，85mm）は圧延量（減面
量）が少ないので、後段スタンドをライン外に抜き出し
中間のスタンドから製品を取出すことになる。したがっ
て、製品径が大径のときは、４ロールミルで構成する仕
上圧延機105 を、 No.13スタンドのベッド上（前方定位
置）に引込み引出し装置で移動して、その位置にある駆
動装置に連結し、製品径が小径のときは、仕上圧延機10
6 を No.17スタンドのベッド上（後方定位置）に引込み
引出し装置で移動し、その位置にある駆動装置に連結し
て、既述のごときフリーサイズ精密圧延を行うのであ
る。したがって、仕上圧延機105,106 を前方定位置・後
方定位置間で移動する引込み引出し装置が必要となる。

【０００４】そして、前方定位置および後方定位置のそ
れぞれに設置される仕上圧延機105,106 に対して前方定
位置用と後方定位置用のロール駆動装置が設けられる
が、これらは互いに駆動速度が異なっていなければなら
ない。なぜならば、圧延設備全体の生産量は決っている
ので、圧延するサイズが異なると圧延速度も変ってく
る。すなわち、大径材の圧延は使用スタンドが少なくて
すむので圧延速度は低く、小径材の圧延は使用スタンド
が多くなるので圧延速度は高くならざるを得ないからで
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のごとく、従来の
圧延設備では、数種類のサイズの棒鋼・線材を圧延しよ
うとすれば、標準的な圧延ラインにおいても仕上圧延機
引込用の引込み引出し装置と定位置の２ケ所に設置した
ロール駆動装置とを必要とするので、設備コストが高い
ものであった。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑み、棒鋼・線材の
圧延ラインにおいて設備費を低減できる圧延方法および
圧延設備を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の圧延方
法は、２ロール圧延機を90度位相で多段に連続配置した
２ロール圧延機列で棒鋼・線材の素材を順次圧延して減
面していき、前記２ロール圧延機列の最後段の定位置に
配置された２台以上の４ロール圧延機で素材を仕上げ圧
延する方法であり、製品径が小径のときは、２ロール圧
延機列の全スタンドと前記４ロール圧延機を高速で運転
し、製品径が大径のときは、２ロール圧延機列の任意の
後段のスタンドをライン外に抜き出し、それより前段の
スタンドと前記４ロール圧延機を低速で運転することを
特徴とする。上記の圧延方法において、前記２台以上の
４ロール圧延機による仕上げ圧延は、１パス目の圧延方
向に対し２パス目の圧延方向をパスラインを中心に45度
傾斜させて行われる。

【０００８】請求項２の発明の圧延設備は、２ロール圧
延機を90度位相で多段に連続配置した２ロール圧延機列
と、該２ロール圧延機列の最後段の定位置に設置した２
台以上の４ロール圧延機とからなり、前記２台以上の４
ロール圧延機の駆動ロールは圧延速度を変更するための
歯車変速機を介してロール駆動装置に接続されているこ
とを特徴とする。上記の圧延設備において、前記２台以
上の４ロール圧延機は、１パス目の４ロール圧延機に対
し２パス目の４ロール圧延機をパスラインを中心に45度
傾斜して配置される。請求項３の発明の圧延設備は、請
求項２の発明において、前記歯車変速機が、互いに平行
に配置された入力軸および出力軸と、互いに噛み合わさ
れた、入力軸に軸受を介して回転自在に保持された入力
側小径ギヤと出力軸に固定された出力側大径ギヤからな
る低速歯車列と、互いに噛み合わされた、入力軸に軸受
を介して回転自在に保持された入力側大径ギヤと出力軸
に固定された出力側小径ギヤからなる高速歯車列と、前
記入力軸を、入力側小径ギヤまたは入力側大径ギヤに選
択的に結合するスプライン式噛合機構とからなることを
特徴とする。

【０００９】請求項１，２の発明の圧延方法および圧延
設備によれば、２ロール圧延機列により棒鋼・線材の素
材を順次圧延して減面していき、ビレットから製品径直
前の段階まで圧延し、最後に２台以上の４ロール圧延機
により仕上げ圧延して製品が作られる。製品の外径が小
径のときは２ロール圧延機列の全スタンドにより製品径
直前まで圧延し、その後前記４ロール圧延機によって仕
上げ圧延するが、この場合、使用する圧延機のスタンド
数が多いので高速圧延し、４ロール圧延機は歯車変速機
によって変速比を高速にし高速運転する。製品の外径が
大径のときは、２ロール圧延機列の任意の後段スタンド
をライン外に抜き出し、全スタンドの一部である前段の
スタンドによって製品径直前まで圧延し、その後は前者
の場合と同様に圧延ライン後段の４ロール圧延機で仕上
圧延をする。また、この場合、使用する圧延機のスタン
ド数が少ないので低速で圧延し、４ロール圧延機は歯車
変速機によって変速比を低速にし低速運転する。要する
に請求項１，２の発明によれば、２台以上の４ロール圧
延機は、２ロール圧延機列の最後段の定位置に設置する
ものだけでよく、従来技術のように２ロール圧延機列の
中間に設置する必要がない。このため、４ロール圧延機
の引込み引出し装置やロール駆動装置の台数が少なくて
すみ、設備費を低減できる。

【００１０】そして、本発明の好ましい態様によれば、
ロール圧下量を調整して同一ロール孔径のロールにより
数サイズの円形断面の仕上げ材に圧延するので、数サイ
ズの仕上げ材を１セットの仕上圧延機（２台以上の４ロ
ール圧延機）で圧延でき、圧延機そのものの台数も少な
くてすみ、ひいては圧延ライン周辺の保管スペースが少
なくなり、また、引込み引出し装置も小型化できるとい
う利点を生ずる。

【００１１】請求項３の発明によれば、前記歯車変速機
によって、スプライン式噛合機構により容易かつ円滑に
変速ができ、しかも大きな動力を伝えることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面
に基づき説明する。図１は本発明の概念図を示してお
り、101 は加熱炉、102 は粗圧延機列、103は中間圧延
機列、104 は仕上圧延機列である。各圧延機列102,103,
104 はいずれも２ロール圧延機を90度位相で水平・垂直
に交互配置しており、２ロール圧延機列 100を構成して
いる。なお、図１は一辺が 150mmの角ビレットｂを、製
品径が19mm，30mm，48mm，65mm，85mmに圧延するそれぞ
れの場合に使用するスタンドとパス形状を示す説明図で
あるが、２ロール圧延機列100 のスタンド数（図示は20
スタンド）はビレットｂの大きさにより増減するもので
ある。

【００１３】本発明における、製品径の小径、大径の区
分は相対的なもので、以下の例では、製品径19mmと30mm
が小径に区分され、製品径48mm，65mm，85mmが大径に区
分されているが、ビレットｂの大きさや製品径の種類、
大きさ等により、小径と大径のいずれに区分されるかは
適宜変動するものである。ともあれ、図示の例では、製
品径が小径（19mm，30mm）の場合は、２ロール圧延機列
100の全スタンド(No.16スタンドまで）が使用され、製
品径が大径の場合、48mmのものはNo.10 スタンドまでが
使用され、 No.11〜No.16 スタンドはライン外に抜き出
してローラテーブルと置換し、65mmと85mmのものはNo.8
スタンドまでが使用され、No.9〜No.16スタンドはライ
ン外に抜き出してローラテーブルと置換して圧延ライン
が構成される。そして、２台の４ロール圧延機S1，S2か
らなる仕上圧延機１はNo.17 スタンドのベッド上が定位
置となっている。No.17 スタンドのベッド上に仕上げ圧
延機１を載せる引込み引出し装置は任意であり、クレー
ンで吊って移動させるものでもよく、通常のハウジング
交換のようにレール上にスライド可能に載せ、油圧シリ
ンダ等でスライドさせるものでもよい。なお、本実施形
態では４ロール圧延機は２台であるが、３台以上であっ
てもよい。

【００１４】そして、小径の製品（19mm，30mm）は２ロ
ール圧延機列100 の全スタンドと４ロール圧延機S1，S1
によって高速で圧延され、大径の製品（48mm，65mm，85
mm）は２ロール圧延機列100 の前段スタンド(No.10スタ
ンドまで、またはNo.8スタンドまで）と４ロール圧延機
S1，S2を用いて低速圧延し、２ロール圧延機列100 の後
段スタンド(No.11〜No.16 スタンドまたはNo.9〜No.16
スタンド）を休止させるのである。このように、本発明
の圧延方法では、４ロール圧延機S1，S2からなる仕上圧
延機１は圧延ライン最後段の定位置に設置するものしか
用いないので、駆動装置が１ケ所に設置される１セット
のもので足り、図８の従来技術のように２セット使用す
るものに比べ、設備費が低減できるのである。

【００１５】上記の仕上圧延機１は、１パス目の４ロー
ル圧延機に対し２パス目の４ロール圧延機をパスライン
を中心に45度傾斜して配置するのが好ましい。そして、
ロール圧下量を調整して同一ロール孔径のロールにより
数サイズの仕上げ材を圧延するようにすると、少ない圧
延ロールで多数のサイズの棒鋼・線材を圧延しながら、
真円度を従来の圧延方法と同等に維持することができ
る。したがって、例えば19〜85mmの範囲の棒鋼の仕上げ
を１台の仕上げ圧延機で仕上げることができる。ただ
し、ある範囲のサイズの圧延が終ると、ロール孔型径を
次回のより大きなサイズの圧延のために改削する必要が
ある。

【００１６】なお、上記仕上圧延機１では大径の製品、
小径の製品に対応して変速装置を切換えて圧延速度を得
ているが、電動モータの回転数制御を併用すると製品径
に対応した最適な圧延速度が得られるのでいっそう好適
となる。

【００１７】ところで、上記のように圧延速度を可変と
する場合、変速装置が必要となる。そこで、つぎに歯車
変速機を備えた仕上圧延機１を図面に基づき説明する。
図２は仕上圧延機１とそのロール駆動装置の平面図、図
３はそのパスライン方向からみた正面図である。図２〜
３において、仕上圧延機１は１パス目の４ロール圧延機
S1と２パス目の４ロール圧延機S2とから構成されてお
り、１パス目の４ロール圧延機S1は竪横スタンドで、２
パス目の４ロール圧延機S2は傾斜スタンドである。前記
竪横スタンドS1は一対の水平ロールと他の一対の垂直ロ
ールからなり、水平ロールが駆動軸３を備えた駆動ロー
ルで、垂直ロールがアイドラロールである。また、前記
傾斜スタンドS2は、ロール軸が前記竪横スタンドS1に対
し45度傾斜しており、一対の傾斜ロールが駆動軸４を有
する駆動ロールであり、他の一対の傾斜ロールがアイド
ラロールである。前記竪横スタンドS1の駆動軸３は減速
機5A、伝動軸6A、歯車変速機7A、伝動軸8Aを介して駆動
用モータM1に接続され、前記傾斜スタンドS2の駆動軸４
は動力伝達方向を斜め、垂直、水平と変えるための歯車
箱９、減速機5B、伝動軸6B、歯車変速機7B、伝動軸8Bを
介して駆動用モータM2に接続されている。前記歯車変速
機7A，7Bは駆動用モータM1，M2の回転数を変速して４ロ
ール圧延機S1，S2に伝える変速機である。

【００１８】つぎに、上記歯車変速機7Aを説明する。図
４は歯車変速機7Aの平面図、図５はシフターの説明図で
ある。図４において、11は入力軸で、軸受12，13によっ
て機枠10に回転自在に支持されている。この入力軸11の
中央部には外歯形の中央スプライン歯14が形成され、そ
の両側は軸受部15，16となっており、図中右端の17は継
手部である。この継手部17は適宜のカップリングによっ
て伝動軸8A（図２参照）に連結される。入力軸11の左側
軸受部15には入力側小径ギヤ18が軸受を介して回転自在
に保持されており、右側軸受部16には入力側大径ギヤ19
が軸受を介して回転自在に保持されている。また、前記
入力軸11と平行に出力軸31が軸受32，33で機枠10に回転
自在に支持されており、この出力軸31には図中左側に出
力側大径ギヤ38が、図中右側に出力側小径ギヤ39がそれ
ぞれ固定され、図中左端は継手部37となっている。この
継手部37は、適宜のカップリングによって伝動軸6A（図
２参照）に連結される。そして、出力側大径ギヤ38は入
力側の小径ギヤ18と噛み合い（低速歯車列）、出力側小
径ギヤ39は入力側の大径ギヤ19と噛み合っている（高速
歯車列）。

【００１９】上記の高速歯車列と低速歯車列との間で変
速操作するため、つぎのようなスプライン噛合機構が設
けられている。前記入力側小径ギヤ18の右側面には外歯
形の第１スプライン歯18ａが一体に形成され、前記入力
側大径ギヤ19の左側面には外歯形の第２スプライン歯19
ａが一体に形成されており、これらのスプライン歯18
ａ，19ａは入力軸11の中央スプライン歯14とピッチ円直
径や歯形が同一である。

【００２０】前記中央スプライン歯14の外周には内歯形
のスプライン歯を形成したスプラインボス21がスライド
自在に嵌っており（中央位置）、このスプラインボス21
は図中左側に摺動して中央スプライン歯14と第１スプラ
イン歯18ａに同時に噛み合った状態（低速位置）、およ
び右側に摺動して中央スプライン歯14と第２スプライン
歯19ａに同時に噛み合った状態（高速位置）を選択的に
とることができる。このスプラインボス21の外周には図
５に示すように、シフター22が係合しており、支軸23、
リンク24を介して、図４に示すシフトシリンダ25に連結
されている。このシフトシリンダ25を伸縮させることに
より、シフター22を作動させて、スプラインボス21の噛
み合い位置を任意に変更することができる。なお、前記
シフトシリンダ25を用いるかどうかは任意であり、他の
動力手段で切換操作してもよく、動力手段を用いず手動
操作するようにしてもよい。

【００２１】したがって、図６に示すように、スプライ
ンボス21を中央スプライン歯14と入力側小径ギヤ18の第
１スプライン歯18ａに同時に噛み合う低速位置にする
と、伝動軸8Aから入力軸11に伝えられた回転トルクは、
中央スプライン歯14、入力側小径ギヤ18、出力側大径ギ
ヤ38と伝達されて出力軸31から伝動軸6Aに伝えられる。
また、図７に示すように、スプラインボス21を中央スプ
ライン歯14と入力側大径ギヤ19の第２スプライン歯19ａ
に同時に噛み合う高速位置にすると、伝動軸8Aから入力
軸11に伝えられた回転トルクは、中央スプライン歯14、
入力側大径ギヤ19、出力側小径ギヤ39と伝達されて出力
軸31から伝動軸6Aに伝えられる。もちろん、前者（図
６）の場合は低速になり、後者（図７）の場合は高速に
なる。したがって、製品径が小径の場合は、図７のよう
に高速に切換え、製品径が大径の場合は図６のように低
速に切換えるとよい。

【００２２】上記の歯車変速機7Aは図２に示す竪横スタ
ンドS1用であったが、傾斜スタンドS2用の歯車変速機7B
にも実質的に同様の構成を採用することができる。ただ
し、図２に示すように歯車変速機7Bの入力軸8Bと出力軸
6B間の芯間距離が大きいときは、間にアイドルギヤ40を
入れてトルク伝達するのが好ましい。すなわち、入力側
の大径ギヤ19と出力側の小径ギヤ39との間にアイドルギ
ヤ40を入れ、入力側の小径ギヤ18と出力側の大径ギヤ38
との間にもアイドルギヤ40を入れるのである。この場合
でも、入力軸上のスプライン式噛合機構やシフト機構は
図４と実質同一に構成することができる。上記の歯車変
速機7A，7Bによれば、大きな駆動トルクを確実に伝達す
ると共に、容易に変速できるので、圧延機の圧延速度変
速用として好ましいものである。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、圧延ライン中の４ロー
ル圧延機からなる仕上圧延機の引込み引出し装置および
ロール駆動装置は１セットで足りるので、設備費を大き
く低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧延方法の概念図である。

【図２】仕上圧延機１とその歯車変速機の平面図であ
る。

【図３】図２の圧延設備をパスライン方向からみた正面
図である。

【図４】歯車変速機7Aの平面図である。

【図５】シフト機構の説明図である。

【図６】歯車変速機7Aの低速切換状態の平面図である。

【図７】歯車変速機7Aの高速切換状態の平面図である。

【図８】従来の圧延方法の概念図である。

【符号の説明】

１仕上圧延機 S1 竪横スタンド S2
傾斜スタンド 7A 歯車変速機 7B 歯車変速機 11
入力軸 14 中央スプライン歯 18 入力側小径ギヤ 19
入力側大径ギヤ 21 スプラインボス 22 シフター 25
シフトシリンダ 31 出力軸 38 出力側大径ギヤ 39
出力側小径ギヤ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＢ２１Ｂ 37/00 ＢＢＧ (72)発明者金堂秀範岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者武田了岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (56)参考文献特開平７−323304（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 1/00 - 1/46 B21B 13/12 B21B 35/12 B21B 37/00 - 37/78

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２ロール圧延機を90度位相で多段に連続配
置した２ロール圧延機列で棒鋼・線材の素材を順次圧延
して減面していき、前記２ロール圧延機列の最後段の定
位置に配置された２台以上の４ロール圧延機で素材を仕
上げ圧延する方法であり、製品径が小径のときは、２ロール圧延機列の全スタンド
と前記４ロール圧延機を高速で運転し、製品径が大径のときは、２ロール圧延機列の任意の後段
のスタンドをライン外に抜き出し、それより前段のスタ
ンドと前記４ロール圧延機を低速で運転することを特徴
とする棒鋼・線材の圧延方法。
【請求項２】２ロール圧延機を90度位相で多段に連続配
置した２ロール圧延機列と、該２ロール圧延機列の最後
段の定位置に設置した２台以上の４ロール圧延機とから
なり、前記２台の４ロール圧延機の駆動ロールは圧延速
度を変更するための歯車変速機を介してロール駆動装置
に接続されていることを特徴とする棒鋼・線材の圧延設
備。
【請求項３】前記歯車変速機が、互いに平行に配置された入力軸および出力軸と、互いに噛み合わされた、入力軸に軸受を介して回転自在
に保持された入力側小径ギヤと出力軸に固定された出力
側大径ギヤからなる低速歯車列と、互いに噛み合わされ
た、入力軸に軸受を介して回転自在に保持された入力側
大径ギヤと出力軸に固定された出力側小径ギヤからなる
高速歯車列と、前記入力軸を、入力側小径ギヤまたは入力側大径ギヤに
選択的に結合するスプライン式噛合機構とからなること
を特徴とする請求項２記載の棒鋼・線材の圧延設備。