JP3671722B2 - Hot slab sizing press method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱間スラブのサイジングプレス方法に関し、特に熱間圧延用素材である熱間鋼スラブを金型によって前記スラブの幅方向から鍛造する熱間スラブのサイジングプレス方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱延鋼板は、通常、熱間スラブから圧延などにより製造されている。近年、熱間スラブに対し、材料入り側方向にテーパ部を持つ金型によって幅方向から熱間スラブに鍛造を加えるサイジングプレス技術が開発されている。この技術で、実用のものは最大で350mm程度の幅圧下が可能であると報告されている。
【0003】
図8は、熱間スラブのサイジングプレスに使用される一般的な金型の一部の平面図を示す。なお、金型は熱間スラブを挟むように左右にそれぞれ配置された一対の金型からなるが、図8では便宜上片側の金型のみを示している。
金型1の側面は、材料送り方向と平行な平行部2と、材料の進行方向に対して入側に傾斜したテーパ部3と、平行部2及びテーパ部3間の遷移領域4からなる主加工面となっている。ここで、前記平行部2に対する前記テーパ部3の角度θは、10〜15度が多く使われている。
【0004】
次に、こうした金型を用いて熱間スラブの定常部をサイジングプレスする方法について図9(A)〜(C)を参照して説明する。この方法は、金型を熱間スラブの板幅方向間隙を周期的に変化させて、熱間スラブの板幅方向から鍛造する方法である。
【0005】
まず、図9(A)に示すように金型1a,1bを熱間スラブ5の進行方向に対し垂直方向に配置した後、熱間スラブ5を金型側に送る(nパス目 プレス前)。次に、図9(B)に示すように金型1a及び金型1bにより熱間スラブ5をプレスする(nパス目 プレス中)。つづいて、図9(C)に示すように熱間スラブ5から金型1a及び金型1bを離した後、熱間スラブ5を所定量送る((n+1)パス目 プレス前)。なお、図9(B)中、Wは熱間スラブ5のプレス前の幅を、wはプレス後の幅をそれぞれ示す。
【0006】
また、図9の方法以外に、フライングタイプのように材料がプレス中も連続的に長手方向に移動しており、材料との相対速度を小さくするため金型が長手方向に移動するものもある。
【0007】
しかし、上述した鍛造方法では、プレス時にスリップが発生することがあり、操業上問題となっている。つまり、図10(A)に示すようにプレス前の状態からプレスする際、図10(B)に示すように熱間スラブ5が圧下されず後退するという現象が生じていた。ところで、スリップが発生すると、熱間スラブ5が規定の送り量分の加工を受けないことになるため、プレス回数を増やさざるを得ず、操業能率が低下する。また、熱間スラブ5の表面にはスリップの痕が残るため、製品の表面品質を低下させる原因ともなる。
【0008】
実開平5−5201号には、スラブ側面に接する金型表面に溝や突起、穴加工を施すなどして摩擦係数を増加させ、スリップを抑制するプレス用金型について開示されている。しかし、この考案の場合、金型の加工に費用がかかったり、溝が磨耗すれば金型が使えなくなるため金型の交換頻度が高くなるといった問題があった。また、材料側面に金型表面の溝や突起が転写するため、疵の原因となりやすいという問題があった。
【0009】
特開平9−122706号には、プレス荷重や搬送ロールの送り量からスリップを検出し、スリップが発生したときに規定の送り量となるように材料の搬送をやり直すサイジングプレスのスリップ検出方法が開示されている。また、特開平2−52106号、特開昭62−124057号及び特開平6−210316号には、プレス中は搬送ロールの押し込み力をなくす、あるいは小さくすることでスリップ時のダメージを最小限にとどめようとする搬送方法、装置について開示されている。
【0010】
しかし、これらの発明の場合、スリップすれば、材料表面に対し何らかのダメージは避けられず、やはり理想的には金型表面に特殊な加工を施さずにスリップが発生しないプレス方法が必要である。
【0011】
また、操業の点から見れば、サイジングプレスが早く終わればそれだけ生産能率が向上するとともに、サイジングプレス中の材料の温度降下が防止できるため、スラブ加熱の熱量の節約や製品品質の向上が図れる。また、サイジングプレスのプレス回転数が一定であれば、材料送り量が大きいほどプレス回数が少なくて済み、効率的である。しかし、送り量が大きければ、プレス荷重も大きくなるのは当然である。文献(「材料とプロセス」,Vo19,NO.2,p288)によれば、12度のテーパ角の金型を用いた場合には、送り量(図9参照)は送り量400mm程度が適当であり、装置耐荷重の面からも送り量をこれ以上増加できない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、こうした事情を考慮してなされたもので、熱間スラブと金型の接触開始面を、テーパ部と平行部間の遷移領域及び平行部の一部として鍛造することにより、特別な金型加工することなく、プレス時にスリップが発生するのを回避しえるとともに、送り量を大きくしてもプレス荷重が増加せず効率的なプレスが可能な熱間スラブのサイジングプレス方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱間スラブの進行方向に対し入側方向に傾斜したテーパ部と該テーパ部と連続し前記進行方向と平行な平行部からなる主加工面を持つ金型を用いて前記熱間スラブを幅方向から鍛造するサイジングプレス方法において、前記熱間スラブと金型の接触開始面が、前記テーパ部と平行部間の遷移領域及び前記平行部の一部であり、前記金型の主加工面のうち少なくとも熱間スラブとの接触面に潤滑剤を塗布することを特徴とする熱間スラブのサイジングプレス方法である。
【0014】
本発明において、前記金型の主加工面のうち少なくとも熱間スラブとの接触面に潤滑剤を塗布するのは、金型の平行部から接触する場合には摩擦係数を低減させてもスリップが発生しないため、潤滑剤を用いることにより荷重低減を図ることが非常に効果的であることに基づく。ここで、潤滑剤としては、例えば黒鉛や二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤を鉱物油(グリース)と混合したもの、鉱物油単独等、摩擦係数を低下させる作用を持つ熱間潤滑剤であれば種類を問わない。潤滑剤を塗布する箇所は、上記のように金型の主加工面のうち少なくとも熱間スラブとの接触面に施せばよいが、金型の長手方向及び/又は幅方向の一部でも全体にわたって施してもよい。なお、金型表面の溝加工等で摩擦係数を変化させることは、金型表面が材料に転写し疵の原因となり得るため望ましくない。
【0015】
また、潤滑剤の塗布方法としては、例えば金型のテーパ部については、材料を鍛造して一旦金型のギャップを開き、次パスの鍛造に向けて規定量だけ材料を移動させている(送っている)時に、材料の入側方向から金型のテーパ部に向けてノズルで潤滑剤を噴射することにより行う。一方、金型の平行部については、材料の出側方向から同様にして塗布する。同様に、金型の幅方向の端部から潤滑剤を噴射することにより、金型のテーパ部、平行部の両方に潤滑剤を塗布することが可能である。
【0016】
本発明において、鍛造された材料は入出側方向に伸びるため、金型の平行部はプレス時の送り量以上の長さを持つことが望ましい。また、本発明は、熱間スラブ先端から定常部を経て後端までのプレスのうち、特に定常部に用いるとスリップが防止でき効果的である。
【0017】
本発明において、金型のテーパ部のテーパ角は16度以上30度以下であることが好ましい。ここで、テーパ角が16度未満では、後述するように圧下量が大きい場合(あるいは材料の送り量が小さい場合)、スリップする頻度が高くなる。また、テーパ角が30度を超えると、材料がプレス中に金型から離脱する現象が発生する。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、プレス時の材料のスリップ発生について調査を行った。その結果、スリップは金型と材料(熱間スラブ)の接触開始時に発生し、ある程度圧下が進んだ状態ではスリップは発生しないことがわかった。ここで、サイジングプレスでは、圧下量や送り、金型のテーパ角度により、金型と材料の接触箇所は金型の略平行部(本発明では、金型の平行部と、遷移領域中の傾斜角5度以内の部分を合わせて略平行部と呼ぶ)であったり、テーパ部であったりする。
【0019】
図1は、金型1a,1bの接触開始面がテーパ部であるときの、接触開始時点で金型1a,1bに働く力を模式的に示すものである。図1において、Pは金型1a,1bを熱間スラブ5に押し付ける外力を、Nは熱間スラブ5から金型1a,1bに働く反力を、fは熱間スラブ5と金型1a,1b間に働く摩擦力を示す。図1において、金型1a,1bがスリップせずに鍛造を続けるためには、摩擦力fが圧下力のテーパ方向の分力P‖と等しくなければならない。そして、分力P‖が最大静止摩擦力μNを超えると、金型1a,1bと熱間スラブ5はスリップし始める。従って、スリップしない条件を熱間スラブ5と金型1a,1b間の摩擦係数μ及び角度θを用いて表すと、μ≧tanθとなる。なお、図1において、Wは熱間スラブ5のプレス前の幅を、wは熱間スラブ5のプレス後の幅を示す。
【0020】
熱間鍛造では、鍛造面の荒れのため材料と金型の接触状態が悪く、また鍛造面にスケールが発生するため材料と金型間の摩擦係数μは低いものとなる。従って、接触開始面が金型のテーパ部である場合は、スリップ発生頻度が高くなることになる。
【0021】
ところで、テーパ部の角度が15度以下であり、圧下量が大きい場合あるいは材料の送り量が小さい場合には、一旦金型のテーパ部で鍛造した材料面を次周期の鍛造でも金型のテーパ部から接触させることが頻繁に発生するため、スリップする頻度が高くなる。
【0022】
また、発明者らの実験では、金型のテーパ部が5度程度の傾斜まではスリップは発生しなかった。これは、圧下力の入側方向の分力が小さいためと推測される。しかし、テーパ部の傾斜が5度以下であると、熱間スラブと金型の長手方向の接触長さが非常に大きくなり、荷重増加や鍛造と垂直方向(図の場合は板厚方向)の変形の増加を招くため実用的でない。
【0023】
一方、図1に対し、図2のように金型と熱間スラブ5の接触開始面が金型の平行部であるときは、圧下力のテーパ部方向の分力が働かないため、スリップは発生しない。また、発明者らの実験結果により、金型の平行部が5度程度の傾斜をもっていてもスリップが発生しないため、平行部からテーパ部への遷移領域中、傾斜角が5度以内の部分から接触を開始してもスリップは発生しない。従って、本発明では、上記したように、金型の平行部と、遷移領域中の傾斜角5度以内の部分を合わせて略平行部と呼ぶ。
【0024】
なお、この条件は、金型のテーパ部での材料接触長さよりも送り量が大きいときでも同様である。また、図2による方法は、熱間スラブ先端から定常部を経て後端までのプレスのうち、特に定常部に用いるとスリップが防止でき効果的である。更に、金型の平行部から接触する場合には摩擦係数を低減させてもスリップが発生しないため、潤滑剤を金型の主加工面に塗布して荷重低減を図る等すると非常に効果的である。
【0025】
次に、本発明者らは、金型のテーパ部の角度を変化させたときのプレス荷重変化について、鉛を用いたラボ実験により調査した。図3は、テーパ角12度、20度の金型を用い、板厚32mm×板幅150mm×長さ300mmの材料を用い、30mmの圧下量としたときの定常部プレス荷重の場合の特性図を示す。なお、図3では、横軸に金型と材料の接触長をとっているが、同一の送り量で金型のテーパ角が大きければ材料との接触長が短くなるため、送り量を調整して接触長をほぼ一致させている。従って、金型のテーパ角が大きいほど送り量も大きくしている。
【0026】
その結果、材料と金型の接触長が等しければ、テーパ角度に関係なくプレス荷重はほぼ一致することが分かった。また、本発明者らは、同様の実験を材料板幅80〜220mm(板厚は32mmで一定)、金型のテーパ角度8〜45度、圧下量最大50mmまでの範囲で実施し、同様の結果を得た。
【0027】
このようなことから、金型のテーパ角度が大きいほど、送り量を大きくして効率的にプレスを行うことが可能となる。図4は、図3の時に実験材料全長をプレスするのにかかった回数を示すが、金型のテーパ角が大きく送り量が大きい20度の方がプレス回数は少なくなっている。但し、金型角度が30度以上であると、材料がプレス中に金型から離脱する現象が発生し好ましくないことが分かった(金型のテーパ角度の上限)。
【0028】
しかし、金型のテーパ角度が大きくなった時には、送り量が小さいと前述の様にテーパ部分で材料と接触を開始しスリップするため好ましくない。そこで、荷重(=接触長)が従来のサイジングプレス(金型のテーパ角度12度+送り400mm)と等しくなり、かつ金型の平行部が接触を開始するために必要な最小テーパ角の時にスリップしないための最小送り量を算出した。図5は、その結果を示すものである。
【0029】
図5より、プレス時のスリップを防止しつつ、かつ従来並みの荷重でプレスを行うには、図5に示すスリップ限界テーパ角以上の角度をもつ金型を用い、その金型の最小送り量以上の送り量でプレスを行えばよいことが明らかである。現在、実際に用いられているサイジングプレスの圧下量は最大350mm程度であるから、テーパ角度16度以上の金型を用い、スリップの発生しない送り量、例えば金型のテーパ角度16度の時は送り量を600mm以上とすればよい。この送り量でプレスを行えば、プレス時間は従来(送り量400mm)の約2/3となり、効率は約50%アップする。但し、スリップしない最小送り量は金型のテーパ角度によってきまるため、ここでは規定しない。
【0030】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
本実施例では、図8に示すように入り側のテーパ部が1段の金型を用いた場合を示す。図6は、この1段の金型を用いた場合の、金型テーパ角と送り量と圧下量との関係を示す。図6において、(イ)は圧下量が50mmの場合を、(ロ)は圧下量が100mmの場合を、(ハ)は圧下量が150mmの場合をそれぞれ示す。図6の矢印の範囲(曲線の上側の範囲)であれば、プレス時にスリップが発生することなくプレスが行えたが、図の範囲外(図6の曲線の下側)では、スリップが発生することがあり、必ずしも安定してプレスはできなかった。また、送り量、圧下量が一定で金型角度のみを変更した場合を考えると、金型角度の増加にしたがってプレス荷重は減少するから、図6の範囲でプレスを行うことによってプレス荷重の低減という効果もある。
【0031】
また、本発明の範囲内のプレス条件で潤滑剤を前記金型の主加工面のうち、平行部、テーパ部、主加工面全体に施して摩擦係数を低減させたときの荷重低減効果を調べたところ、平行部、テーパ部及び主加工面全体における荷重低減率はそれぞれ10%、20%、30%であった。このときも、スリップは発生せず、プレスの安定性を保ちながら潤滑剤による荷重低減を行うことが可能である。
【0032】
また、金型角度を20度とした場合及び12度とした場合の変形形状を調べたところ、接触長が等しい条件A(図3参照)でのドッグボーン形状を比較しても図7のようにほとんど差がなく、幅圧下効率を保ちながら、従来と同等の荷重でスリップなく大送り量のため効率的にサイジングプレスを行うことが可能である。なお、図7中、曲線(イ)はテーパ角12度の場合、曲線(ロ)はテーパ角20度の場合を示す。
【0033】
なお、上記実施例では、入り側のテーパ部が1段の金型の場合について述べたが、これに限らず、例えば図11に示すように入り側のテーパ部が2段の傾斜を持つように多段の傾斜をもつ金型にも適用できる。
【0034】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明による熱間スラブのサイジングプレス方法によれば、熱間スラブと金型の接触開始面を、テーパ部と平行部間の遷移領域及び平行部の一部として鍛造することにより、特別な金型加工することなく、プレス時にスリップが発生するのを回避できる。従って、スリップ発生による操業上の問題を回避できる。また、同一圧下量、同一送り量で金型のテーパ角度を本発明範囲外から徐々に増加させることを考えると、本発明は金型のテーパ角度が大きくなる方向であるから、プレス荷重の低減にもなる。更に、金型表面に特殊な加工を施す必要がないため、金型加工費が安価となるし、スリップ発生時に必要な複雑な制御を行わなくてもよい。
また、金型の主加工面の一部又は全体に潤滑剤を塗布して、主加工面の一部又は全体の摩擦係数を低下させてもスリップが発生しないため、プレスの安定性を保ちながら荷重低減を行うことが可能となる。更に、金型角度16度〜30度の金型を用い、スリップしない送り量とすることで従来に比べサイジングプレスの効率を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】金型のテーパ部が材料と接触開始する時の説明図。
【図2】本発明による鍛造方法の説明図。
【図3】金型のテーパ角度を20度、12度とした時のプレス荷重と金型接触長さとの関係を示す特性図。
【図4】金型のテーパ角度を20度、12度とした時のプレス回数と金型接触長さとの関係を示す特性図。
【図5】材料への圧下量とスリップ限界テーパ角、必要最小送り量との関係を示す特性図。
【図6】金型のテーパ角と送り量と圧下量との関係を示す特性図。
【図7】金型のテーパ角が12度、20度の時の材料の厚みと材料幅方向の位置との関係を示す特性図。
【図8】熱間スラブの鍛造に使用される一般的な金型形状の平面図。
【図9】従来の鍛造方法を工程順に示す説明図。
【図10】従来の鍛造方法によるスリップ発生の説明図。
【図11】2段テーパ金型の説明図。
【符号の説明】
1、1a、1b…金型、
2…平行部、
3…遷移領域、
4…テーパ部、
5…熱間スラブ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot slab sizing press method, and more particularly to a hot slab sizing press method in which a hot steel slab, which is a material for hot rolling, is forged from the width direction of the slab by a die.
[0002]
[Prior art]
Hot-rolled steel sheets are usually manufactured from hot slabs by rolling or the like. In recent years, a sizing press technique for forging a hot slab from the width direction using a die having a tapered portion in the material-containing side direction has been developed for the hot slab. With this technique, it is reported that a practical product can be reduced in width by about 350 mm at the maximum.
[0003]
FIG. 8 shows a plan view of a part of a general mold used for a hot slab sizing press. In addition, although a metal mold | die consists of a pair of metal mold | die each arrange | positioned so that a hot slab may be pinched | interposed, only the metal mold | die of one side is shown for convenience.
The side surface of the
[0004]
Next, a method for sizing and pressing the steady portion of the hot slab using such a mold will be described with reference to FIGS. In this method, the mold is forged from the plate width direction of the hot slab by periodically changing the gap in the plate width direction of the hot slab.
[0005]
First, as shown in FIG. 9 (A), after the
[0006]
In addition to the method of FIG. 9, there is a material that moves continuously in the longitudinal direction during pressing, as in the flying type, and the mold moves in the longitudinal direction to reduce the relative speed with the material. .
[0007]
However, in the forging method described above, slip may occur during pressing, which is an operational problem. That is, when pressing from the state before pressing as shown in FIG. 10 (A), a phenomenon has occurred in which the
[0008]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-5201 discloses a press die that suppresses slip by increasing the coefficient of friction by forming grooves, protrusions and holes on the surface of the die in contact with the side surface of the slab. However, in the case of this device, there is a problem that the machining of the mold is expensive, and if the groove is worn, the mold cannot be used, so that the frequency of replacing the mold increases. In addition, since grooves and protrusions on the mold surface are transferred to the side surfaces of the material, there is a problem that it is liable to cause wrinkles.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-122706 discloses a slip detection method for a sizing press that detects slip from a press load and a feed amount of a transport roll and transports the material again so that a specified feed amount is obtained when the slip occurs. Has been. In JP-A-2-52106, JP-A-62-124057 and JP-A-6-210316, damage during slipping is minimized by eliminating or reducing the pushing force of the transport roll during pressing. A conveying method and an apparatus to be stopped are disclosed.
[0010]
However, in the case of these inventions, if a slip occurs, some damage to the material surface is unavoidable, and ideally, a pressing method that does not cause a slip without performing special processing on the mold surface is necessary.
[0011]
Moreover, from the point of view of operation, the production efficiency improves as soon as the sizing press is completed, and the temperature drop of the material during the sizing press can be prevented, so that the heat amount of slab heating can be saved and the product quality can be improved. Further, if the pressing speed of the sizing press is constant, the larger the material feed amount, the fewer the number of pressings and the more efficient. However, if the feed amount is large, the press load naturally increases. According to the literature (“Materials and Processes”, Vo19, No. 2, p288), when a die with a taper angle of 12 degrees is used, the feed amount (see FIG. 9) is appropriate to be about 400 mm. Yes, the feed rate cannot be increased any more in terms of the load capacity of the device.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in consideration of such circumstances, and by forging the contact start surface of the hot slab and the mold as a transition region between the tapered portion and the parallel portion and a part of the parallel portion, Provided is a hot slab sizing press method capable of avoiding the occurrence of slips during pressing without mold processing, and enabling efficient pressing without increasing the press load even when the feed amount is increased. For the purpose.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention uses the mold having a taper portion inclined in the entry side direction with respect to the traveling direction of the hot slab, and a die having a main working surface that is continuous with the taper portion and parallel to the traveling direction. In the sizing press method for forging a slab from the width direction, a contact start surface between the hot slab and the mold is a transition region between the tapered part and the parallel part and a part of the parallel part , and the main part of the mold A hot slab sizing press method characterized in that a lubricant is applied to at least a contact surface with a hot slab among processed surfaces .
[0014]
In the present invention, to apply the lubricant to the contact surface with at least hot slab in the main processing surface of the mold, also reduce the coefficient of friction when contacted by the parallel portion of the die slip Since it does not occur, it is based on the fact that it is very effective to reduce the load by using a lubricant. Here, as the lubricant, for example, a hot lubricant having a function of reducing a friction coefficient, such as a mixture of a solid lubricant such as graphite, molybdenum disulfide, and graphite with mineral oil (grease), or a mineral oil alone. Any type is acceptable. The location where the lubricant is applied may be applied to at least the contact surface with the hot slab among the main processed surfaces of the mold as described above. You may give it. It is not desirable to change the friction coefficient by grooving or the like on the mold surface because the mold surface can be transferred to the material and cause wrinkles.
[0015]
As a method of applying the lubricant, for example, for the taper portion of the mold, the material is forged, the gap of the mold is once opened, and the material is moved by a specified amount toward the forging of the next pass (feeding). In this case, the lubricant is sprayed from the entrance direction of the material toward the taper portion of the mold with a nozzle. On the other hand, about the parallel part of a metal mold | die, it apply | coats similarly from the exit direction of material. Similarly, it is possible to apply the lubricant to both the tapered portion and the parallel portion of the mold by injecting the lubricant from the end in the width direction of the mold.
[0016]
In the present invention, since the forged material extends in the input / output direction, it is desirable that the parallel portion of the mold has a length equal to or longer than the feed amount during pressing. In addition, the present invention is effective in preventing slippage, particularly when used in the steady portion of the press from the hot slab tip to the rear end through the steady portion.
[0017]
In the present invention, the taper angle of the taper portion of the mold is preferably 16 degrees or more and 30 degrees or less. Here, when the taper angle is less than 16 degrees, as described later, when the reduction amount is large (or when the material feed amount is small), the frequency of slipping increases. Further, when the taper angle exceeds 30 degrees, a phenomenon that the material is detached from the mold during pressing occurs.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present inventors investigated the occurrence of material slip during pressing. As a result, it was found that slip occurred at the start of contact between the mold and the material (hot slab), and that slip did not occur when the reduction was advanced to some extent. Here, in the sizing press, due to the reduction amount, feed, and taper angle of the mold, the contact point between the mold and the material is a substantially parallel part of the mold (in the present invention, the parallel part of the mold and the inclination in the transition region). A portion within an angle of 5 degrees is referred to as a substantially parallel portion) or a tapered portion.
[0019]
FIG. 1 schematically shows the forces acting on the
[0020]
In hot forging, the contact state between the material and the mold is poor because of the roughened forged surface, and scale is generated on the forged surface, so the friction coefficient μ between the material and the die is low. Therefore, when the contact start surface is a taper portion of the mold, the slip occurrence frequency is increased.
[0021]
By the way, when the angle of the taper portion is 15 degrees or less and the reduction amount is large or the feed amount of the material is small, the taper portion of the die is temporarily formed by forging the material surface once forged by the taper portion of the die. Since contact frequently occurs from the part, the frequency of slipping increases.
[0022]
Further, in the experiments by the inventors, slip did not occur until the taper portion of the mold was inclined by about 5 degrees. This is presumed to be because the component force in the incoming direction of the rolling force is small. However, if the inclination of the taper portion is 5 degrees or less, the contact length in the longitudinal direction between the hot slab and the mold becomes very large, and the vertical direction (in the case of the plate thickness direction) of the load increase or forging is increased. This is not practical because it increases deformation.
[0023]
On the other hand, when the contact start surface of the mold and the
[0024]
This condition is the same even when the feed amount is larger than the material contact length at the taper portion of the mold. Further, the method according to FIG. 2 is effective in preventing slipping, particularly when used in the steady portion of the press from the hot slab tip to the rear end through the steady portion. Furthermore, when contacting from the parallel part of the mold, slip does not occur even if the friction coefficient is reduced, so it is very effective to reduce the load by applying a lubricant to the main machining surface of the mold. is there.
[0025]
Next, the present inventors investigated a change in press load when the angle of the taper portion of the mold was changed by a laboratory experiment using lead. FIG. 3 is a characteristic diagram in the case of a steady portion press load when using a die having a taper angle of 12 degrees and 20 degrees, using a material having a plate thickness of 32 mm × plate width of 150 mm × length of 300 mm and a reduction amount of 30 mm. Indicates. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the contact length between the mold and the material. However, if the taper angle of the mold is large with the same feed amount, the contact length with the material is shortened. The contact lengths are almost the same. Accordingly, the feed amount is increased as the taper angle of the mold is increased.
[0026]
As a result, it was found that if the contact length between the material and the mold is equal, the press loads are almost the same regardless of the taper angle. In addition, the inventors conducted a similar experiment in the range of a material plate width of 80 to 220 mm (plate thickness is constant at 32 mm), a taper angle of the mold of 8 to 45 degrees, and a reduction amount of up to 50 mm. The result was obtained.
[0027]
For this reason, the larger the taper angle of the mold, the larger the feed amount and the more efficient the pressing. FIG. 4 shows the number of times it took to press the entire length of the experimental material at the time of FIG. 3, but the number of presses is smaller when the taper angle of the mold is large and the feed amount is 20 degrees. However, it has been found that if the mold angle is 30 degrees or more, the phenomenon that the material is detached from the mold during pressing occurs, which is not preferable (upper limit of the taper angle of the mold).
[0028]
However, when the taper angle of the mold becomes large, if the feed amount is small, contact with the material starts at the taper portion and slips as described above, which is not preferable. Therefore, when the load (= contact length) is equal to that of the conventional sizing press (
[0029]
As shown in FIG. 5, in order to prevent the slip at the time of pressing and perform the press with the same load as before, a mold having an angle larger than the slip limit taper angle shown in FIG. 5 is used and the minimum feed amount of the mold is used. It is clear that pressing may be performed with the above feed amount. Currently, the sizing press that is actually used has a reduction amount of about 350 mm at the maximum. Therefore, when a die having a taper angle of 16 degrees or more is used and a feed amount in which a slip does not occur, for example, when the die taper angle is 16 degrees, The feeding amount may be 600 mm or more. If the press is performed with this feed amount, the press time becomes about 2/3 of the conventional (feed amount of 400 mm), and the efficiency increases by about 50%. However, the minimum feed amount that does not slip depends on the taper angle of the mold and is not specified here.
[0030]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In this embodiment, as shown in FIG. 8, a case where a die having a one-stage taper portion is used is shown. FIG. 6 shows the relationship between the die taper angle, the feed amount, and the reduction amount when this one-stage die is used. In FIG. 6, (A) shows the case where the reduction amount is 50 mm, (B) shows the case where the reduction amount is 100 mm, and (C) shows the case where the reduction amount is 150 mm. In the range indicated by the arrow in FIG. 6 (the upper range of the curve), the press could be performed without causing a slip at the time of pressing, but the slip occurred outside the range shown in the figure (the lower side of the curve in FIG. 6). In some cases, the press was not always stable. In addition, considering the case where only the mold angle is changed while the feed amount and the reduction amount are constant, the press load decreases as the mold angle increases. Therefore, the press load can be reduced by performing pressing within the range shown in FIG. There is also an effect.
[0031]
Further, the load reducing effect when the friction coefficient is reduced by applying the lubricant to the parallel processing portion, the taper portion and the entire main processing surface of the main processing surface of the mold under the press conditions within the scope of the present invention is investigated. As a result, the load reduction ratios in the parallel portion, the tapered portion, and the entire main machining surface were 10%, 20%, and 30%, respectively. Also at this time, slip does not occur, and it is possible to reduce the load by the lubricant while maintaining the stability of the press.
[0032]
Further, when the deformation shape when the mold angle is 20 degrees and 12 degrees is examined, the dogbone shape under the condition A (see FIG. 3) with the same contact length is compared as shown in FIG. Therefore, it is possible to efficiently perform a sizing press because of a large feed amount without slipping with a load equivalent to the conventional one while maintaining the width reduction efficiency. In FIG. 7, curve (A) shows a case where the taper angle is 12 degrees, and curve (B) shows a case where the taper angle is 20 degrees.
[0033]
In the above-described embodiment, the case where the taper portion on the entry side is a single-stage mold has been described. However, the present invention is not limited to this. It can also be applied to molds with multiple steps.
[0034]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the sizing press method of a hot slab according to the present invention, the contact start surface of the hot slab and the mold is forged as a transition region between the tapered portion and the parallel portion and a part of the parallel portion. Thus, it is possible to avoid the occurrence of slip at the time of pressing without processing a special mold. Therefore, operational problems due to the occurrence of slip can be avoided. In addition, considering that the taper angle of the mold is gradually increased from outside the scope of the present invention with the same reduction amount and the same feed amount, the present invention is a direction in which the taper angle of the mold is increased, so that the press load is reduced. It also becomes. Furthermore, since it is not necessary to perform special processing on the mold surface, the mold processing cost is reduced, and the complicated control required when slipping does not have to be performed.
In addition, slipping does not occur even if the lubricant is applied to a part or the whole of the main machining surface of the mold to reduce the friction coefficient of a part or the whole of the main machining surface, so that the stability of the press is maintained. It is possible to reduce the load. Furthermore, the efficiency of the sizing press can be drastically improved by using a mold having a mold angle of 16 degrees to 30 degrees and using a feed amount that does not slip.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram when a taper portion of a mold starts to contact a material.
FIG. 2 is an explanatory view of a forging method according to the present invention.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the press load and the mold contact length when the taper angle of the mold is 20 degrees and 12 degrees.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of presses and the mold contact length when the taper angle of the mold is 20 degrees and 12 degrees.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a reduction amount to a material, a slip limit taper angle, and a necessary minimum feed amount.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the taper angle of the mold, the feed amount, and the reduction amount.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the thickness of the material and the position in the material width direction when the taper angle of the mold is 12 degrees and 20 degrees.
FIG. 8 is a plan view of a general mold shape used for forging a hot slab.
FIG. 9 is an explanatory view showing a conventional forging method in the order of steps.
FIG. 10 is an explanatory diagram of slip generation by a conventional forging method.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a two-stage taper mold.
[Explanation of symbols]
1, 1a, 1b ... mold,
2 ... Parallel part,
3 ... transition region,
4 ... Tapered part,
5 ... Hot slab.
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