JP3759201B2 - 条鋼材のガイド方法及びガイド装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、条鋼材のガイド方法およびガイド装置に関し、特に、３ロール方式や４ロール方式などの多ロール圧延機により条鋼材を圧延するに際して、ロール入口側で種々のサイズの条鋼材を保持しロール孔型に安定して誘導することを可能としたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、条鋼材をサイジング圧延する方法として、１スタンド毎に使用する圧延ロールの数により、２ロール法、３ロール法、および４ロール法がある。各方法とも、素材条鋼材を対をなす圧延ロールにより、圧下方向を変えながら複数パスで圧延している。得られる製品条鋼の断面形状は、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り、各断面の最大径ｄ1 と最小径ｄ2 との間に差（偏径差＝ｄ1 −ｄ2 ）を有している。いずれの方法も、ロール圧下量が限界を越えて大きくなると、条鋼材がロール間隙から噛み出して製品不良がでるが、噛み出し限界となるまでの圧下量が大きい方がサイジング可能範囲は広くなる。
【０００３】
ところで、前記各サイジング圧延方法のうち４ロール法は、図９に示すように、二個一対の４個の圧延ロール１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄで直交する二方向から素材条鋼Ｗを圧下する４ロール圧延機を第１スタンドＰ１，第２スタンドＰ２と二台直列に配置し、両圧延機の間で圧下方向を４５°ずらして条鋼Ｗをサイジング圧延する方法で、幅寸法変化（幅広がり変形量）が２ロール法圧延に比べて小さく、同一ロールで高精度の製品が製造可能であることから、最近特に注目されている。
【０００４】
このようにして条鋼材を圧延する場合に、被圧延条鋼材を圧延ロール孔型に正しい姿勢で案内するために、ロール入側に条鋼材の誘導装置であるガイド装置が設置される。従来のガイド装置としては、図１０に示すようなローラ式ガイド装置Ｇがある。このものは、断面略コ字型のガイド本体１の開口部分の両側に、支点ピン２，２’を介してリーフスプリング（板ばね）からなるローラホルダ３，３’が上下対称的に装着されており、各ローラホルダ３，３’の先端部にそれぞれガイドローラｇ１，ｇ２のローラ面を対向させて回転自在に取り付けられている。ローラホルダ３，３’自体を構成しているリーフスプリングのばね定数は通常１０００ｋｇｆ／ｍｍ以上とされている。
【０００５】
この条鋼材のガイド装置Ｇを例えば２ロール圧延機の圧延ロール１Ａ，１Ｂのロール入側に取り付け、条鋼材をガイドローラｇ１，ｇ２の間に進入させて、リーフスプリングからなるローラホルダ３，３’の弾性力でガイドローラｇ１，ｇ２を条鋼材に押しつけて転がり接触させつつ圧延ロール孔型に誘導する。条鋼材には径寸法の異なるものが種々あるから、進入させる条鋼材寸法に応じてガイドローラｇ１，ｇ２のローラ間隙を調整する必要がある。そのローラ間隙の調整は、例えば圧延機の運転を一時停止し、各ローラホルダ３，３’毎に支点ピン２，２’を挟んで軸方向の両側に配設してある上限設定用調整ねじ５および下限設定用調整ねじ６を手動で締めこんだり締め戻すことで行われる。上限設定用調整ねじ５をガイド本体１に当接させればガイドローラｇ１，ｇ２のローラ間隙はそれ以上には広がらない。また下限設定用調整ねじ６をガイド本体１に当接させればガイドローラｇ１，ｇ２のローラ間隙はそれ以上には狭くならない。
【０００６】
ローラ間隙が狭すぎると、条鋼材はガイドローラｇ１，ｇ２間を通過することができないからいわゆるミスロールとなる。反対にローラ間隙が広すぎるときには、条鋼材を保持する力がゼロとなってしまい、その結果、圧下により条鋼材が捩じれたり、寸法精度が極度に劣化したり、ミスロールになったりとさまざまのトラブルを誘発する。
【０００７】
前記リーフスプリングを用いたローラ式ガイド装置Ｇを、４ロール圧延機のロール入側に取り付けて用いることもできる。ただし、４ロール圧延機は、図１１に示したように（図１１は、圧延ロールのカリバ半径が２５ｍｍの場合である）、圧延された製品条鋼材の真円度が２ロール法や３ロール法に比べて良好であるから、同一の圧延ロールを使用してロール間隙を変えるだけで、わざわざロール交換をすることなく広い範囲で異なるサイズの条鋼材を圧延できるという利点を有しており、この利点を活用するべく、圧延ロール間隙の変更に対応してガイド装置のガイドローラ間隙調整をしなくて済むことが望ましい。
【０００８】
その場合、従来は、条鋼材の先端がガイドローラの間隙を通過した後に、そのローラ間隙を油圧機構などを用いて調整するようにした高価な遠隔調整装置を使用している。
なお、２ロール圧延機用のローラ式ガイド装置として、ローラホールダ間に引張力を付与する弾性部材とローラ間隙調整機構を備えたものが実開平１−１０９３０９号公報に開示されている。
【０００９】
また、多ロール圧延機用のローラ式ガイド装置として、図１２（ａ）に示すように、４ロール圧延機の場合に４個一対のガイドローラｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４により条鋼材Ｗを外周方向から保持して圧延ロール孔型に誘導するものや、図１２（ｂ）に示すように、３ロール圧延機の場合に３個一対のガイドローラｇ１，ｇ２，ｇ３により条鋼材Ｗを外周方向から保持して圧延ロール孔型に誘導するもの等が知られている。
【００１０】
これらのローラ式ガイド装置にあっては、ガイドローラｇ１〜ｇ４で保持する条鋼材Ｗの面は、２ロール式，３ロール式，４ロール式のいずれの場合も、前パスにおいて圧下された面ａ（以下、圧下面と呼ぶ）である。その理由は、圧下面ａはロールカリバで造形されるため常に一定した形状であるのに対して、ロールに圧下されない面ｂ（以下、自由面と呼ぶ）の方は、圧延される条鋼材Ｗの鋼種や圧延温度などの条件次第で形状が変化するから効果的な保持ができないと考えられていたからである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来の条鋼材のガイド装置Ｇは、ローラホルダ３，３’自体を構成しているリーフスプリングのばね定数が１０００ｋｇｆ／ｍｍ以上と大きいので、以下のような問題点がある。
▲１▼条鋼材の径寸法に合わせてガイドローラ４，４’の間隙を変化させるのに、人手で調節する装置の場合は圧延機の運転を一時停止させなければならず、条鋼材の径寸法の変更回数が多いと条鋼の生産能率が大幅に低下する。
【００１２】
▲２▼遠隔調整装置付きの装置の場合は、ガイドローラ４，４’の間隙調整のために圧延機の運転を一々停止させる必要はないが、装置が複雑高価でありコスト高になる。
▲３▼ガイドローラ４，４’の間隙調整は非常に微妙であるから、そのような強力なばねの弾性力に抗して行う調整は容易ではなく、誤調整により先に述べたようないろいろのトラブルが誘発され易い。
【００１３】
▲４▼特に、４ロール圧延機の場合、図１２（ａ）に示したような４個一対のガイドローラｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４により条鋼材を保持して圧延ロール孔型に誘導するものは、ガイド装置の構造が一層複雑になってしまい、高価であるばかりか、装置が大型でかつ重くならざるを得ないために取り扱いにくく、メンテナンス性が悪い。
【００１４】
また、実開平１−１０９３０９号公報に開示のものは、圧延機出側の振動による“振れ耳”と称する断続的な径不良発生を防止するために、０．９２〜２．９５ｋｇｆ／ｍｍのばね定数を有するばねが好ましいとされており、この範囲の定数では高寸法精度を目的とした製造には適応できない。つまり、このような非常に小さいばね定数のばねでは、一対のガイドローラを引っ張るのに十分な引張力を有するとはいえない。且つその一対のガイドローラの最小間隙を調整するための閉限用の調整ねじは備えているが、それらガイドローラの最大間隙を調整するための開限用の調整ねじは備えていないため、構造的にも高寸法精度を得るための圧延は困難である。更に、後述するように、圧延素材を所定の押さえ力で弾性保持するには、ばね定数が小さい程、より大きな伸びが必要となり構造的に大きくなってしまう。
【００１５】
従来の条鋼材ガイド装置には、以上のようなばね定数に関する問題点の他に、更に多ロール圧延における保持の安定性という問題がある。
即ち、一般に、従来のガイド装置ではガイドローラで保持する条鋼材Ｗの面は、２ロール圧延であると多ロール圧延であるとを問わず、前パスにおいて圧下された圧下面ａとされていた。しかしながら、多ロール圧延になるほど、被圧延材である条鋼材Ｗの断面形状は、最大寸法と最小寸法との差が小さくなって保持しにくくなる傾向がある。このため、直列に配列されている圧延機間でガイド装置に保持されている被圧延材料が捩じれてしまい、所定の寸法・形状への圧延ができずに不良品を発生させたり、ミスロールで圧延停止という事態を招いたり、あるいはその防止のためにわざわざ大がかりで高価な設備が必要になるという問題点があった。
【００１６】
この点をより具体的に説明すると、従来、２ロール圧延の場合にローラ式ガイド装置が使われるのは、条鋼材Ｗの断面形状が図１３に示すようなオーバル形状か若しくはダイヤ形状（菱形）の場合が殆どで、共に最大寸法と最小寸法との差が大きい。これを、２個のガイドロールｇ１，ｇ２で挟持し、条鋼材Ｗにかかる捩じれ力Ｃをローラ軸ｙ１，ｙ２にかかるラジアル荷重Ｐ１，Ｐ２で受けて保持するので、腕の長さｌを十分に確保することが可能であり、それゆえ、２個一対のガイドロールを備えたガイド装置でも十分に条鋼材Ｗの捩じれを防ぐことができた。
【００１７】
しかし、３ロール圧延，４ロール圧延とロール数が増えるにしたがって圧延された条鋼材Ｗの断面寸法は、図１２に示すように均一化されてくる。よって、多ロール圧延になるほど、条鋼材Ｗにかかる捩じれ力Ｃを受けるべくガイドロールにかかるラジアル荷重の腕の長さｌが幾何学的に短くなってしまい保持力が低下する。保持力が低下すれば、条鋼材Ｗの表面とガイドロール表面とが滑り始めて、例えば図１４に示すように、ガイドロールｇ１〜ｇ４は破線の位置から実線の位置へと押し広げられ条鋼材Ｗが回転するようになる。
【００１８】
そこで本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その一の目的とするところは、ガイドローラに進入してくる条鋼材の径寸法変化に対応して、ガイドローラのローラ間隙を自動調整できる構造の簡単な条鋼材のガイド装置およびガイド方法を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、多ロール圧延においてもガイドロールに保持された条鋼材が幾何学的に滑りを発生させることがない条鋼材のガイド方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特に４ロール圧延機に相応しい条鋼材のガイド方法及びガイド装置の開発について検討を重ねる過程で、４ロール圧延機で圧延した場合は２ロール法等によるものに比べて条鋼材の真円度が良好であることから、例えば第２スタンド（第２パス目）における条鋼材の入側ガイドでは条鋼材に対する保持力（ガイドローラの押さえ力）が比較的弱くても良好な結果が得られることを見いだし本発明の前記一の目的を達成する発明をなすに至った。
【００２０】
前記一の目的を達成するべく、請求項１の条鋼材のガイド方法の発明は、４ロール方式の多ロール圧延機により条鋼材を圧延する際にロール入口ガイド装置のガイドローラにより条鋼材を保持してロール孔型に誘導する条鋼材のガイド方法において、前記ガイドローラは保持面の中心部に逃がし溝が形成され、当該ガイドローラにより条鋼材を前パス圧延時の自由面方向となる４方向から１００〜５００ｋｇの押さえ力で弾性保持し、進入してくる条鋼材の径寸法に応じて前記ガイドローラ間隙を自動的に変化させることを特徴とするものである。
【００２１】
ここで、請求項１におけるロール入口ガイド装置の相対する一対のガイドローラをばね長さ調整手段を備えたばねで閉方向に付勢し、該ばね長さ調整手段により前記ばねの張力を調整して条鋼材の弾性保持力を請求項１の押さえ力の範囲内で調整するものとすることができる（請求項２）。
また、請求項１または請求項２におけるロール入口ガイド装置はガイドローラのローラ間隙の上限を規制する上限設定手段と下限を規制する下限設定手段とを備え、当該上限設定手段と下限設定手段とにより前記ガイドローラのローラ間隙寸法の範囲を条鋼材の径寸法に合わせて調製するものとすることができる（請求項３）。
【００２３】
請求項４の本発明の条鋼材のガイド装置は、４ロール方式の多ロール圧延機により条鋼材を圧延する際にロール入口側で条鋼材を保持してロール孔型に誘導する条鋼材のガイド装置において、前記条鋼材を挟持する保持面の中心部に逃がし溝を形成したガイドローラと、ほぼ中央部が支軸を介して揺動自在にガイド本体に支持されると共に一端側に前記ガイドローラを開閉自在に保持し、当該ガイドローラによって条鋼材を前パス圧延時の自由面方向となる４方向から保持するように４組配置されたローラホルダと、該ローラホルダを閉方向に付勢するばねとを備え、前記ばねのばね定数が５〜１００ｋｇｆ／ｍｍに設定されていることを特徴とするものである。
【００２４】
ここで、請求項５のローラホルダは、前記支軸を挟んで前記ばねと同じ側にローラホルダ最小開度を設定する閉限設定用調整ねじを備えると共に、前記ばねとは反対側にローラホルダの最大開度を設定する開限設定用調整ねじを備えているものとすることができる（請求項６）。
【００２５】
また、請求項５または請求項６に記載のばねは、該ばねの端部に係止するばね座と、該ばね座に螺合したばね調整ねじとを有するねじ取付・調整装置を備えているものとすることができる（請求項７）。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１，図２は、この発明の一実施形態例を示すもので、図１は条鋼材のガイド装置の半断面で示す平面図、図２は図１のII−II線半断面で示す側面図である。先ず、装置構成を説明すると、この実施形態例のガイド装置１０は、断面略コ字型のガイド本体１１の開口部分の上下に、支点ピン１２，１２’を介して、ローラホルダ１３，１３’が上下対称に揺動自在に支承されている。
【００２７】
各ローラホルダ１３，１３’の先端部には、それぞれガイドローラ１４，１４’がローラ面１４ａを対向させて支軸Ｓ，ベアリングＢｅを介し回転自在に取り付けられている。これら両ガイドローラ１４，１４’のローラ間隙Ｌは、ローラホルダ１３，１３’が支点ピン１２，１２’を軸に上下揺動（シーソ運動）することで、最大時間隔Ｌmax から最少時間隔Ｌmin の範囲で変化可能である。各ローラホルダ１３，１３’には、支点ピン１２，１２’を挟んで前後両側に、上限（開限）設定用調整ねじ１５と下限（閉限）設定用調整ねじ１６とが螺着されている。上限設定用調整ねじ１５を手動で操作して、ねじ先端１５ａとこれが当接するガイド本体１１との距離を調整することで、両ガイドローラ１４，１４’の開き時のローラ間隙Ｌを、最大時間隔Ｌmax の範囲内で調整できる。また、同様に下限設定用調整ねじ１６を操作して、ねじ先端１５ａとこれが当接するガイド本体１１との距離を調整することで、両ガイドローラ１４，１４’の閉じ時のローラ間隙Ｌを、最小時間隔Ｌmin の範囲内で調整できる。上限設定用調整ねじ１５の先端１５ａがガイド本体１１に当接すれば、ガイドローラ１４，１４’のローラ間隙はそれ以上には広がらない。また下限設定用調整ねじ１６の先端１６ａがガイド本体１１に当接すれば、両ガイドローラ１４，１４’のローラ間隙はそれ以上には狭くならない。
【００２８】
ローラホルダ１３，１３’には、ガイドローラ１４，１４’を挟んで両サイドにそれぞればね長さ調整手段としてのネジ取付・調整装置２０が上下で対向させて配設されている。その上下対向のネジ取付・調整装置２０間に引っ張りコイルばね２１，２１’が左右一対に張設されている。この引っ張りコイルばね２１，２１’のばね定数は５〜１００ｋｇｆ／ｍｍの範囲に選定してある。また、ネジ取付・調整装置２０のばね座２０ａをばね力調整ねじ２０ｂにより進退させてばねセット長を変更することにより、ばねの張力を調整することができる。これによってガイドローラ１４，１４’による条鋼材の保持力（押さえ力）が１００〜５００ｋｇに設定される。
【００２９】
次に作用を述べる。
上記ガイド装置１０を、４ロール法による条鋼材の圧延に適用した場合、条鋼材Ｗのガイドにあたって従来の２ロール圧延法の場合のように１０００ｋｇという強力な保持力は必要でなく、１００〜５００ｋｇで十分である。保持力が１００ｋｇ未満では弱すぎて良好な保持ができず、偏径差が０．２以上と大きくなり、製品として適さない。一方、保持力が５００ｋｇを越えるとガイド装置が必要以上に大型化し重量も大きくなって取り扱いが容易でなくなり、かつ不経済になる。
【００３０】
上記１００〜５００ｋｇの保持力を得るために、ガイド装置１０のローラホルダ１３，１３’を閉方向に付勢する引っ張りコイルばね２１，２１’を用いたことにより、条鋼材Ｗの径寸法が圧延中に変化しても、引っ張りコイルばね２１，２１’の伸び縮みによりガイドローラ１４，１４’が自動的に追従する。したがってガイドローラ間隙を保持力の強力な従来のもののように強制的に他動で調整する必要はない。
【００３１】
ガイド装置１０のローラホルダ１３，１３’を閉方向に付勢する引っ張りコイルばね２１，２１’のばね定数は５〜１００ｋｇｆ／ｍｍでよく、好ましくは５〜５０ｋｇｆ／ｍｍである。ばね定数５ｋｇｆ／ｍｍ未満では１００ｋｇの保持力が確保できない。一方、ばね定数が１００ｋｇｆ／ｍｍを越えると、ローラホルダ１３，１３’による条鋼材Ｗの保持力が５００ｋｇを越えてしまう。圧延開始前に予めガイド装置１０のガイドローラ間隙を条鋼材Ｗの径寸法に合わせて人手で容易に調整でき、かつ条鋼材寸法が圧延中に変化しても保持力を大きく変化させずに安定させるためには、ばね定数はできるだけ小さい方がよいので、５〜５０ｋｇｆ／ｍｍが妥当である。
【００３２】
本発明によれば、先ず、圧延される種々の径寸法の条鋼材Ｗのうちの最少径寸法より若干小さい寸法に、予めガイド装置１０のガイドローラ間隙の下限値を下限設定手段である下限設定用調製ねじ１６で設定する。次に、この下限設定状態で、ローラホルダ１３，１３’を閉方向に付勢するばね２１，２１’のセット長さを、ネジ取付・調整装置２０のばね力調整ねじ２０ｂの操作で、ガイドローラ１４，１４’での保持力１００ｋｇ以上となるように設定する。
【００３３】
こうして、圧延を開始すると、以後、ガイド装置１０は、条鋼材Ｗをその全長にわたり１００ｋｇ以上の保持力で押さえて保持しつつ圧延ロールのロール孔型に正確に誘導する。
その圧延中に条鋼材の径寸法が大きくなっても、ガイドローラ１４，１４’は引っ張りコイルばね２１，２１’のばね力により所定の保持力を保ちながら条鋼材Ｗの径に合わせて自動的に開く。したがって、従来のように圧延を中止し、手間をかけてガイドローラ間隙を調整する必要はない。
【００３４】
本発明によれば、圧延される条鋼材Ｗの最大寸法に対しても、ローラホルダ１３，１３’を閉方向に付勢する引っ張りコイルばね２１，２１’による保持力は５００ｋｇを越えることはなく、したがって保持力が強すぎた場合のように条鋼材Ｗがガイドローラに突き当たってローラ表面に疵をつけたり、あるいはガイドローラの抵抗が大きすぎて条鋼材が通過できないという現象は防止され、条鋼材の円滑な誘導が確保される。
【００３５】
なお、４ロール圧延におけるガイド方法としては、４個のガイドローラにより４方向からガイドを行うのが確実であるが、ガイド機構の簡略化のためには、ガイド性能は若干劣るが２個のガイドローラにより２方向からガイドを行っても良い。
本実施形態例の条鋼材のガイド方法及びガイド装置による条鋼材圧延の効果を、以下の実験例により説明する。
【００３６】
（実験例）
上記のガイド装置１０を、図３に斜線部分で示すように、４ロール圧延機を第１スタンドＰ１，第２スタンドＰ２と二台直列に配置して素材条鋼Ｗを圧下する４ロール圧延機ラインに取り付けて圧延実験を行った。なお、この場合の第１スタンドＰ１の４ロール圧延機は電動モータ駆動，第２スタンドＰ２の４ロール圧延機は油圧モータ駆動のものである。この実験例では、ガイド装置１０は第２パス目すなわち第２スタンドＰ２の４ロール圧延機の入側に設置した。
【００３７】
図４に、種々の径寸法の条鋼材について従来のガイド装置Ｇを用いて圧延した場合と、本発明のガイド装置１０を用いて圧延した場合に得られた製品条鋼材の偏径差（最大径−最少径）を比較して示す。この結果から明らかなように、本発明の場合は従来に比し偏径差が約１／２未満になり、寸法不良の発生がなくなると共に、高寸法精度の製品の製造が可能になった。
【００３８】
なお、上記実施形態例では、ガイド装置１０を第２パス目の圧延機に設置した場合を説明したが、条件次第で第１パス目の圧延機に設定しても良い。
続いて、本発明の請求項４記載の発明に係る、ガイドロールに保持された条鋼材に滑りを発生させない条鋼材のガイド方法の実施形態を図面を参照して説明する。
【００３９】
図５は、多ロール圧延機（４ロール圧延機）により圧延される条鋼材Ｗを、ガイド装置の４個のガイドロールｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４で保持している状態を示しており、従来のような条鋼材Ｗの前パス時の圧下面からの保持ではなく、自由面から保持している。この場合の各ガイドロールｇ１〜ｇ４の保持面ｇの形状は、図６に示す前パス圧延ロール１Ａのカリバの直線状の逃がし部ｊに合致させてある。即ち、４ロール圧延機の第１パス圧延ロール１Ａのカリバにおける半径Ｒ，中心角αの円弧状面に接するサイドの直線状（平面状）逃がし部ｊと、これに隣接する圧延ロール１Ｃのカリバの同じ直線状逃がし部ｊと、その両逃がし部ｊの間の角度θとに一致させて、ガイドロールｇ１〜ｇ４の保持面ｇが形成されている。
【００４０】
また、各ガイドロールｇ１〜ｇ４の保持面ｇの中心部（即ち第１パスで圧延された条鋼材Ｗの自由面ｂに対向する部分）には逃がし溝ｆが形成されている。
このように形成されているため、前記第１パスの圧延ロール１Ａと対向する図外の圧延ロール（１Ｂ）との間の距離である前パスのロール隙ｈが変化しても、ガイドロールｇ１〜ｇ４の保持面ｇの角度θは不変であり、換言すれば、前パスで圧延される条鋼材Ｗの自由面ｂ間の寸法ｅ（自由面幅）が変化しても、ガイドロールの保持面ｇとの関係は変わらずに一定に保たれる。
【００４１】
図５のような形状の保持面ｇを有する本発明のガイドロールｇ１〜ｇ４を備えたロール入口側ガイド装置で条鋼材Ｗを保持すれば、従来のように条鋼材Ｗとガイドロールｇ１〜ｇ４とが保持面で滑ることがないので、小さな保持力（押さえ力）で確実な保持ができる。その理由は、先に説明したように従来は条鋼材Ｗの捩じれ力をガイドロールのロール軸のラジアル荷重で受けるのに対し、本発明ではローラ軸のスラスト荷重でも分担するためである。これによりガイドロール及びそのロール軸が受ける荷重は小さくなり、確実に条鋼材Ｗの捩じれを止めることができるばかりでなく、設備も小規模にすることが可能である。
【００４２】
図５のガイドロールｇ１〜ｇ４を有するガイド装置を、４ロール圧延機を２段直列配置した圧延ラインの第２パス圧延機の入側に設置して条鋼材Ｗの圧延比較実験を行った結果を、図７，図８示した。図７は従来の４ロール圧延用のガイド装置を用いた場合の捩じれ角度（図１４参照）と保持力との関係を上記図５に示す本発明のガイド装置のそれと比較したものであり、図８は捩じれによる径不良品発生率を、本発明による条鋼材の保持方法と従来の保持方法と比較して圧延サイズ別に表したものである。
【００４３】
図７の結果から、本発明の場合は従来に比べて遙に低い保持力で保持しても条鋼材Ｗの捩じれは発生しにくいことが明らかである。
また、図８に結果から、本発明によれば、広い圧延サイズにわたり、捩じれによる不良品の発生を従来より極めて大幅に低減できることが明らかである。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１の条鋼材のガイド方法によれば、４ロール方式の多ロール圧延機により条鋼材を圧延する際に、ロール入口ガイド装置の保持面の中心部に逃がし溝が形成されたガイドローラにより前パス圧延時の自由面方向となる４方向から条鋼材を１００〜５００ｋｇの押さえ力で弾性保持するため、進入してくる条鋼材径寸法に応じてそれらガイドロールの間隙を自動的に調整することができ、そのため、同一圧延ロールのロール間隙の調整のみで多種の径寸法の条鋼材製品を製造するのに適した４ロール圧延機で、４ロール圧延の特徴を活かして圧延を停止することなく種々のサイズの条鋼材を連続的に製造できるという効果を奏する。しかも、ロール入口ガイド装置のガイドローラにより条鋼材を前パス圧延時の自由面方向となる４方向から保持してロール孔型に誘導するから、条鋼材がガイドロールの保持面で滑ることがなくなり、その結果小さな保持力で確実に条鋼材の捩じれを止めることができ、高寸法精度の製品の製造を可能にし、また、ミスロールの発生を減少させ、且つ設備も小規模にできるという効果を奏する。
さらに、ガイドロールの保持面に逃がし溝が形成されているので、前パス圧延時の条鋼材の自由面間の寸法が変化しても、ガイドロールの保持面との関係は変わらずに一定に保つことができるという効果を奏する。
【００４５】
また、本発明の請求項２の条鋼材のガイド方法は、前記ガイドローラを閉方向に付勢するばねの張力を、ばね長さ調整手段により調整して条鋼材の弾性保持力を上記の押さえ力の範囲内で調整するため、条鋼材の保持力調整が容易であり、条鋼材の径寸法の変化に応じて常に最適の保持力を維持しつつ条鋼材の円滑な誘導が確保できるという効果を奏する。
【００４６】
また、本発明の請求項３の条鋼材のガイド方法は、前記ロール入口ガイド装置に設けた上限設定手段と下限設定手段とによりガイドローラのローラ間隙寸法の範囲を条鋼材の径寸法に合わせて規制するものとしたため、得られた製品条鋼材の偏径差（最大径−最小径）を従来より大幅に縮小できて、寸法不良の発生が防止できると共に高寸法精度の製品の製造が可能になるとう効果を奏する。
【００４７】
本発明の請求項４の条鋼材のガイド方法によれば、ロール入口ガイド装置のガイドローラにより条鋼材をその自由面方向から保持してロール孔型に誘導するから、条鋼材がガイドロールの保持面で滑ることがなくなり、その結果小さな保持力で確実に条鋼材の捩じれを止めることができ、高寸法精度の製品の製造を可能にし、また、ミスロールの発生を減少させ、且つ設備も小規模にできるという効果を奏する。
【００４８】
本発明の請求項４の条鋼材のガイド装置によれば、４ロール方式の多ロール圧延機において条鋼材をロール孔型に誘導保持すべく、条鋼材を挟持する保持面の中心部に逃がし溝を形成した一対のガイドローラを支軸を介してシーソ運動する４組のローラホルダの一端部に開閉自在に保持して、そのローラホルダをばねで閉方向に付勢する構成とし、ばねのバネ定数を５〜１００ｋｇｆ／ｍｍに設定したので、請求項１の条鋼材のガイド方法を好適に実現できる装置を、構造簡単で小型軽量にでき、そのため狭い空間でも使用できると共に、メインテナンスが楽でかつ安価に提供できるという効果が得られる。しかも、ガイドロールの保持面に逃がし溝が形成されているので、前パス圧延時の条鋼材の自由面間の寸法が変化しても、ガイドロールの保持面との関係は変わらずに一定に保つことができるという効果を奏する。
【００４９】
また、本発明の請求項６の条鋼材のガイド装置によれば、前記ローラホルダには、前記支軸を挟んで前記ばねと同じ側にローラホルダの閉限設定用調整ねじを、前記ばねとは反対側にローラホルダの開限設定用調整ねじを備えており、その調整ねじにより、ガイドローラのローラ間隙寸法の範囲を条鋼材の径寸法に合わせて規制する請求項３の条鋼材のガイド方法を好適に実現することができる。
【００５１】
また、本発明の請求項７の条鋼材のガイド装置によれば、前記ばねには、ばねの端部に係止するばね座とばね座に螺合した調整ねじとを有するねじ取付・調整装置を設けることにより、ばね長さを調整してばね張力を簡単に調整することができ、これによってガイドローラによる条鋼材の保持力を上記１００〜５００ｋｇの範囲内に容易に調整することが可能である。
【００５２】
更には、本発明の条鋼材のガイド装置にあっては、圧延される条鋼材の全長にわたり連続してガイドすることができるから、条鋼材のサイズ変更毎に圧延の停止・再開を繰り返す従来の場合のような、先端部寸法不良による歩留り損失がないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の条鋼材のガイド装置の一実施形態例の半断面で示す平面図である。
【図２】図１のII−II線半断面で示す側面図である。
【図３】本発明の条鋼材のガイド装置を装着した４ロール圧延機の外形図である。
【図４】本発明の効果の一例を説明するグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態例の要部を示す正面図である。
【図６】図５を説明するための圧延機の圧延ロール形状の部分拡大図である。
【図７】本発明の効果を説明する被圧延材の捩じれ角度と保持力との相関図である。
【図８】本発明の効果を説明する圧延サイズ別の径不良品発生率の比較図である。
【図９】４ロール圧延機のロール構成を示す概要図で、（ａ）はロール配置の側面図、（ｂ）は同正面図である。
【図１０】（ａ）は従来の条鋼材のガイド装置の平面図、（ｂ）は同じく側面図である。
【図１１】各種の条鋼材の圧延法による径偏差を比較したグラフである。
【図１２】従来の多ロール圧延機における条鋼材のガイド方法の例を示す正面図である。
【図１３】従来の２ロール圧延機における条鋼材のガイド方法の例を示す正面図である。
【図１４】従来の多ロール圧延機におけるガイド方法で発生する条鋼材の捩じれを説明する正面図である。
【符号の説明】
Ｗ 条鋼材
１０ ガイド装置
１１ ガイド本体
１２ 支軸（支点ピン）
１２’ 支軸（支点ピン）
１３ ローラホルダ
１３’ ローラホルダ
１４ ガイドローラ
１４’ ガイドローラ
１５ 上限設定手段（開限設定用調整ねじ）
１６ 下限設定手段（閉限設定用調整ねじ）
２０ ばね長さ調整手段（ねじ取付・調整装置）
２０ａ ばね座
２０ｂ ばね調整ねじ
２１ ばね
２１’ ばね
ｇ１ ガイドローラ
ｇ２ ガイドローラ
ｇ３ ガイドローラ
ｇ４ ガイドローラ
ｆ 逃がし溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、条鋼材のガイド方法およびガイド装置に関し、特に、３ロール方式や４ロール方式などの多ロール圧延機により条鋼材を圧延するに際して、ロール入口側で種々のサイズの条鋼材を保持しロール孔型に安定して誘導することを可能としたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、条鋼材をサイジング圧延する方法として、１スタンド毎に使用する圧延ロールの数により、２ロール法、３ロール法、および４ロール法がある。各方法とも、素材条鋼材を対をなす圧延ロールにより、圧下方向を変えながら複数パスで圧延している。得られる製品条鋼の断面形状は、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り、各断面の最大径ｄ1 と最小径ｄ2 との間に差（偏径差＝ｄ1 −ｄ2 ）を有している。いずれの方法も、ロール圧下量が限界を越えて大きくなると、条鋼材がロール間隙から噛み出して製品不良がでるが、噛み出し限界となるまでの圧下量が大きい方がサイジング可能範囲は広くなる。
【０００３】
ところで、前記各サイジング圧延方法のうち４ロール法は、図９に示すように、二個一対の４個の圧延ロール１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄで直交する二方向から素材条鋼Ｗを圧下する４ロール圧延機を第１スタンドＰ１，第２スタンドＰ２と二台直列に配置し、両圧延機の間で圧下方向を４５°ずらして条鋼Ｗをサイジング圧延する方法で、幅寸法変化（幅広がり変形量）が２ロール法圧延に比べて小さく、同一ロールで高精度の製品が製造可能であることから、最近特に注目されている。
【０００４】
このようにして条鋼材を圧延する場合に、被圧延条鋼材を圧延ロール孔型に正しい姿勢で案内するために、ロール入側に条鋼材の誘導装置であるガイド装置が設置される。従来のガイド装置としては、図１０に示すようなローラ式ガイド装置Ｇがある。このものは、断面略コ字型のガイド本体１の開口部分の両側に、支点ピン２，２’を介してリーフスプリング（板ばね）からなるローラホルダ３，３’が上下対称的に装着されており、各ローラホルダ３，３’の先端部にそれぞれガイドローラｇ１，ｇ２のローラ面を対向させて回転自在に取り付けられている。ローラホルダ３，３’自体を構成しているリーフスプリングのばね定数は通常１０００ｋｇｆ／ｍｍ以上とされている。
【０００５】
この条鋼材のガイド装置Ｇを例えば２ロール圧延機の圧延ロール１Ａ，１Ｂのロール入側に取り付け、条鋼材をガイドローラｇ１，ｇ２の間に進入させて、リーフスプリングからなるローラホルダ３，３’の弾性力でガイドローラｇ１，ｇ２を条鋼材に押しつけて転がり接触させつつ圧延ロール孔型に誘導する。条鋼材には径寸法の異なるものが種々あるから、進入させる条鋼材寸法に応じてガイドローラｇ１，ｇ２のローラ間隙を調整する必要がある。そのローラ間隙の調整は、例えば圧延機の運転を一時停止し、各ローラホルダ３，３’毎に支点ピン２，２’を挟んで軸方向の両側に配設してある上限設定用調整ねじ５および下限設定用調整ねじ６を手動で締めこんだり締め戻すことで行われる。上限設定用調整ねじ５をガイド本体１に当接させればガイドローラｇ１，ｇ２のローラ間隙はそれ以上には広がらない。また下限設定用調整ねじ６をガイド本体１に当接させればガイドローラｇ１，ｇ２のローラ間隙はそれ以上には狭くならない。
【０００６】
ローラ間隙が狭すぎると、条鋼材はガイドローラｇ１，ｇ２間を通過することができないからいわゆるミスロールとなる。反対にローラ間隙が広すぎるときには、条鋼材を保持する力がゼロとなってしまい、その結果、圧下により条鋼材が捩じれたり、寸法精度が極度に劣化したり、ミスロールになったりとさまざまのトラブルを誘発する。
【０００７】
前記リーフスプリングを用いたローラ式ガイド装置Ｇを、４ロール圧延機のロール入側に取り付けて用いることもできる。ただし、４ロール圧延機は、図１１に示したように（図１１は、圧延ロールのカリバ半径が２５ｍｍの場合である）、圧延された製品条鋼材の真円度が２ロール法や３ロール法に比べて良好であるから、同一の圧延ロールを使用してロール間隙を変えるだけで、わざわざロール交換をすることなく広い範囲で異なるサイズの条鋼材を圧延できるという利点を有しており、この利点を活用するべく、圧延ロール間隙の変更に対応してガイド装置のガイドローラ間隙調整をしなくて済むことが望ましい。
【０００８】
その場合、従来は、条鋼材の先端がガイドローラの間隙を通過した後に、そのローラ間隙を油圧機構などを用いて調整するようにした高価な遠隔調整装置を使用している。
なお、２ロール圧延機用のローラ式ガイド装置として、ローラホールダ間に引張力を付与する弾性部材とローラ間隙調整機構を備えたものが実開平１−１０９３０９号公報に開示されている。
【０００９】
また、多ロール圧延機用のローラ式ガイド装置として、図１２（ａ）に示すように、４ロール圧延機の場合に４個一対のガイドローラｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４により条鋼材Ｗを外周方向から保持して圧延ロール孔型に誘導するものや、図１２（ｂ）に示すように、３ロール圧延機の場合に３個一対のガイドローラｇ１，ｇ２，ｇ３により条鋼材Ｗを外周方向から保持して圧延ロール孔型に誘導するもの等が知られている。
【００１０】
これらのローラ式ガイド装置にあっては、ガイドローラｇ１〜ｇ４で保持する条鋼材Ｗの面は、２ロール式，３ロール式，４ロール式のいずれの場合も、前パスにおいて圧下された面ａ（以下、圧下面と呼ぶ）である。その理由は、圧下面ａはロールカリバで造形されるため常に一定した形状であるのに対して、ロールに圧下されない面ｂ（以下、自由面と呼ぶ）の方は、圧延される条鋼材Ｗの鋼種や圧延温度などの条件次第で形状が変化するから効果的な保持ができないと考えられていたからである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来の条鋼材のガイド装置Ｇは、ローラホルダ３，３’自体を構成しているリーフスプリングのばね定数が１０００ｋｇｆ／ｍｍ以上と大きいので、以下のような問題点がある。
▲１▼条鋼材の径寸法に合わせてガイドローラ４，４’の間隙を変化させるのに、人手で調節する装置の場合は圧延機の運転を一時停止させなければならず、条鋼材の径寸法の変更回数が多いと条鋼の生産能率が大幅に低下する。
【００１２】
▲２▼遠隔調整装置付きの装置の場合は、ガイドローラ４，４’の間隙調整のために圧延機の運転を一々停止させる必要はないが、装置が複雑高価でありコスト高になる。
▲３▼ガイドローラ４，４’の間隙調整は非常に微妙であるから、そのような強力なばねの弾性力に抗して行う調整は容易ではなく、誤調整により先に述べたようないろいろのトラブルが誘発され易い。
【００１３】
▲４▼特に、４ロール圧延機の場合、図１２（ａ）に示したような４個一対のガイドローラｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４により条鋼材を保持して圧延ロール孔型に誘導するものは、ガイド装置の構造が一層複雑になってしまい、高価であるばかりか、装置が大型でかつ重くならざるを得ないために取り扱いにくく、メンテナンス性が悪い。
【００１４】
また、実開平１−１０９３０９号公報に開示のものは、圧延機出側の振動による“振れ耳”と称する断続的な径不良発生を防止するために、０．９２〜２．９５ｋｇｆ／ｍｍのばね定数を有するばねが好ましいとされており、この範囲の定数では高寸法精度を目的とした製造には適応できない。つまり、このような非常に小さいばね定数のばねでは、一対のガイドローラを引っ張るのに十分な引張力を有するとはいえない。且つその一対のガイドローラの最小間隙を調整するための閉限用の調整ねじは備えているが、それらガイドローラの最大間隙を調整するための開限用の調整ねじは備えていないため、構造的にも高寸法精度を得るための圧延は困難である。更に、後述するように、圧延素材を所定の押さえ力で弾性保持するには、ばね定数が小さい程、より大きな伸びが必要となり構造的に大きくなってしまう。
【００１５】
従来の条鋼材ガイド装置には、以上のようなばね定数に関する問題点の他に、更に多ロール圧延における保持の安定性という問題がある。
即ち、一般に、従来のガイド装置ではガイドローラで保持する条鋼材Ｗの面は、２ロール圧延であると多ロール圧延であるとを問わず、前パスにおいて圧下された圧下面ａとされていた。しかしながら、多ロール圧延になるほど、被圧延材である条鋼材Ｗの断面形状は、最大寸法と最小寸法との差が小さくなって保持しにくくなる傾向がある。このため、直列に配列されている圧延機間でガイド装置に保持されている被圧延材料が捩じれてしまい、所定の寸法・形状への圧延ができずに不良品を発生させたり、ミスロールで圧延停止という事態を招いたり、あるいはその防止のためにわざわざ大がかりで高価な設備が必要になるという問題点があった。
【００１６】
この点をより具体的に説明すると、従来、２ロール圧延の場合にローラ式ガイド装置が使われるのは、条鋼材Ｗの断面形状が図１３に示すようなオーバル形状か若しくはダイヤ形状（菱形）の場合が殆どで、共に最大寸法と最小寸法との差が大きい。これを、２個のガイドロールｇ１，ｇ２で挟持し、条鋼材Ｗにかかる捩じれ力Ｃをローラ軸ｙ１，ｙ２にかかるラジアル荷重Ｐ１，Ｐ２で受けて保持するので、腕の長さｌを十分に確保することが可能であり、それゆえ、２個一対のガイドロールを備えたガイド装置でも十分に条鋼材Ｗの捩じれを防ぐことができた。
【００１７】
しかし、３ロール圧延，４ロール圧延とロール数が増えるにしたがって圧延された条鋼材Ｗの断面寸法は、図１２に示すように均一化されてくる。よって、多ロール圧延になるほど、条鋼材Ｗにかかる捩じれ力Ｃを受けるべくガイドロールにかかるラジアル荷重の腕の長さｌが幾何学的に短くなってしまい保持力が低下する。保持力が低下すれば、条鋼材Ｗの表面とガイドロール表面とが滑り始めて、例えば図１４に示すように、ガイドロールｇ１〜ｇ４は破線の位置から実線の位置へと押し広げられ条鋼材Ｗが回転するようになる。
【００１８】
そこで本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その一の目的とするところは、ガイドローラに進入してくる条鋼材の径寸法変化に対応して、ガイドローラのローラ間隙を自動調整できる構造の簡単な条鋼材のガイド装置およびガイド方法を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、多ロール圧延においてもガイドロールに保持された条鋼材が幾何学的に滑りを発生させることがない条鋼材のガイド方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特に４ロール圧延機に相応しい条鋼材のガイド方法及びガイド装置の開発について検討を重ねる過程で、４ロール圧延機で圧延した場合は２ロール法等によるものに比べて条鋼材の真円度が良好であることから、例えば第２スタンド（第２パス目）における条鋼材の入側ガイドでは条鋼材に対する保持力（ガイドローラの押さえ力）が比較的弱くても良好な結果が得られることを見いだし本発明の前記一の目的を達成する発明をなすに至った。
【００２０】
前記一の目的を達成するべく、請求項１の条鋼材のガイド方法の発明は、４ロール方式の多ロール圧延機により条鋼材を圧延する際にロール入口ガイド装置のガイドローラにより条鋼材を保持してロール孔型に誘導する条鋼材のガイド方法において、前記ガイドローラは保持面の中心部に逃がし溝が形成され、当該ガイドローラにより条鋼材を前パス圧延時の自由面方向となる４方向から１００〜５００ｋｇの押さえ力で弾性保持し、進入してくる条鋼材の径寸法に応じて前記ガイドローラ間隙を自動的に変化させることを特徴とするものである。
【００２１】
ここで、請求項１におけるロール入口ガイド装置の相対する一対のガイドローラをばね長さ調整手段を備えたばねで閉方向に付勢し、該ばね長さ調整手段により前記ばねの張力を調整して条鋼材の弾性保持力を請求項１の押さえ力の範囲内で調整するものとすることができる（請求項２）。
また、請求項１または請求項２におけるロール入口ガイド装置はガイドローラのローラ間隙の上限を規制する上限設定手段と下限を規制する下限設定手段とを備え、当該上限設定手段と下限設定手段とにより前記ガイドローラのローラ間隙寸法の範囲を条鋼材の径寸法に合わせて調製するものとすることができる（請求項３）。
【００２３】
請求項４の本発明の条鋼材のガイド装置は、４ロール方式の多ロール圧延機により条鋼材を圧延する際にロール入口側で条鋼材を保持してロール孔型に誘導する条鋼材のガイド装置において、前記条鋼材を挟持する保持面の中心部に逃がし溝を形成したガイドローラと、ほぼ中央部が支軸を介して揺動自在にガイド本体に支持されると共に一端側に前記ガイドローラを開閉自在に保持し、当該ガイドローラによって条鋼材を前パス圧延時の自由面方向となる４方向から保持するように４組配置されたローラホルダと、該ローラホルダを閉方向に付勢するばねとを備え、前記ばねのばね定数が５〜１００ｋｇｆ／ｍｍに設定されていることを特徴とするものである。
【００２４】
ここで、請求項５のローラホルダは、前記支軸を挟んで前記ばねと同じ側にローラホルダ最小開度を設定する閉限設定用調整ねじを備えると共に、前記ばねとは反対側にローラホルダの最大開度を設定する開限設定用調整ねじを備えているものとすることができる（請求項６）。
【００２５】
また、請求項５または請求項６に記載のばねは、該ばねの端部に係止するばね座と、該ばね座に螺合したばね調整ねじとを有するねじ取付・調整装置を備えているものとすることができる（請求項７）。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１，図２は、この発明の一実施形態例を示すもので、図１は条鋼材のガイド装置の半断面で示す平面図、図２は図１のII−II線半断面で示す側面図である。先ず、装置構成を説明すると、この実施形態例のガイド装置１０は、断面略コ字型のガイド本体１１の開口部分の上下に、支点ピン１２，１２’を介して、ローラホルダ１３，１３’が上下対称に揺動自在に支承されている。
【００２７】
各ローラホルダ１３，１３’の先端部には、それぞれガイドローラ１４，１４’がローラ面１４ａを対向させて支軸Ｓ，ベアリングＢｅを介し回転自在に取り付けられている。これら両ガイドローラ１４，１４’のローラ間隙Ｌは、ローラホルダ１３，１３’が支点ピン１２，１２’を軸に上下揺動（シーソ運動）することで、最大時間隔Ｌmax から最少時間隔Ｌmin の範囲で変化可能である。各ローラホルダ１３，１３’には、支点ピン１２，１２’を挟んで前後両側に、上限（開限）設定用調整ねじ１５と下限（閉限）設定用調整ねじ１６とが螺着されている。上限設定用調整ねじ１５を手動で操作して、ねじ先端１５ａとこれが当接するガイド本体１１との距離を調整することで、両ガイドローラ１４，１４’の開き時のローラ間隙Ｌを、最大時間隔Ｌmax の範囲内で調整できる。また、同様に下限設定用調整ねじ１６を操作して、ねじ先端１５ａとこれが当接するガイド本体１１との距離を調整することで、両ガイドローラ１４，１４’の閉じ時のローラ間隙Ｌを、最小時間隔Ｌmin の範囲内で調整できる。上限設定用調整ねじ１５の先端１５ａがガイド本体１１に当接すれば、ガイドローラ１４，１４’のローラ間隙はそれ以上には広がらない。また下限設定用調整ねじ１６の先端１６ａがガイド本体１１に当接すれば、両ガイドローラ１４，１４’のローラ間隙はそれ以上には狭くならない。
【００２８】
ローラホルダ１３，１３’には、ガイドローラ１４，１４’を挟んで両サイドにそれぞればね長さ調整手段としてのネジ取付・調整装置２０が上下で対向させて配設されている。その上下対向のネジ取付・調整装置２０間に引っ張りコイルばね２１，２１’が左右一対に張設されている。この引っ張りコイルばね２１，２１’のばね定数は５〜１００ｋｇｆ／ｍｍの範囲に選定してある。また、ネジ取付・調整装置２０のばね座２０ａをばね力調整ねじ２０ｂにより進退させてばねセット長を変更することにより、ばねの張力を調整することができる。これによってガイドローラ１４，１４’による条鋼材の保持力（押さえ力）が１００〜５００ｋｇに設定される。
【００２９】
次に作用を述べる。
上記ガイド装置１０を、４ロール法による条鋼材の圧延に適用した場合、条鋼材Ｗのガイドにあたって従来の２ロール圧延法の場合のように１０００ｋｇという強力な保持力は必要でなく、１００〜５００ｋｇで十分である。保持力が１００ｋｇ未満では弱すぎて良好な保持ができず、偏径差が０．２以上と大きくなり、製品として適さない。一方、保持力が５００ｋｇを越えるとガイド装置が必要以上に大型化し重量も大きくなって取り扱いが容易でなくなり、かつ不経済になる。
【００３０】
上記１００〜５００ｋｇの保持力を得るために、ガイド装置１０のローラホルダ１３，１３’を閉方向に付勢する引っ張りコイルばね２１，２１’を用いたことにより、条鋼材Ｗの径寸法が圧延中に変化しても、引っ張りコイルばね２１，２１’の伸び縮みによりガイドローラ１４，１４’が自動的に追従する。したがってガイドローラ間隙を保持力の強力な従来のもののように強制的に他動で調整する必要はない。
【００３１】
ガイド装置１０のローラホルダ１３，１３’を閉方向に付勢する引っ張りコイルばね２１，２１’のばね定数は５〜１００ｋｇｆ／ｍｍでよく、好ましくは５〜５０ｋｇｆ／ｍｍである。ばね定数５ｋｇｆ／ｍｍ未満では１００ｋｇの保持力が確保できない。一方、ばね定数が１００ｋｇｆ／ｍｍを越えると、ローラホルダ１３，１３’による条鋼材Ｗの保持力が５００ｋｇを越えてしまう。圧延開始前に予めガイド装置１０のガイドローラ間隙を条鋼材Ｗの径寸法に合わせて人手で容易に調整でき、かつ条鋼材寸法が圧延中に変化しても保持力を大きく変化させずに安定させるためには、ばね定数はできるだけ小さい方がよいので、５〜５０ｋｇｆ／ｍｍが妥当である。
【００３２】
本発明によれば、先ず、圧延される種々の径寸法の条鋼材Ｗのうちの最少径寸法より若干小さい寸法に、予めガイド装置１０のガイドローラ間隙の下限値を下限設定手段である下限設定用調製ねじ１６で設定する。次に、この下限設定状態で、ローラホルダ１３，１３’を閉方向に付勢するばね２１，２１’のセット長さを、ネジ取付・調整装置２０のばね力調整ねじ２０ｂの操作で、ガイドローラ１４，１４’での保持力１００ｋｇ以上となるように設定する。
【００３３】
こうして、圧延を開始すると、以後、ガイド装置１０は、条鋼材Ｗをその全長にわたり１００ｋｇ以上の保持力で押さえて保持しつつ圧延ロールのロール孔型に正確に誘導する。
その圧延中に条鋼材の径寸法が大きくなっても、ガイドローラ１４，１４’は引っ張りコイルばね２１，２１’のばね力により所定の保持力を保ちながら条鋼材Ｗの径に合わせて自動的に開く。したがって、従来のように圧延を中止し、手間をかけてガイドローラ間隙を調整する必要はない。
【００３４】
本発明によれば、圧延される条鋼材Ｗの最大寸法に対しても、ローラホルダ１３，１３’を閉方向に付勢する引っ張りコイルばね２１，２１’による保持力は５００ｋｇを越えることはなく、したがって保持力が強すぎた場合のように条鋼材Ｗがガイドローラに突き当たってローラ表面に疵をつけたり、あるいはガイドローラの抵抗が大きすぎて条鋼材が通過できないという現象は防止され、条鋼材の円滑な誘導が確保される。
【００３５】
なお、４ロール圧延におけるガイド方法としては、４個のガイドローラにより４方向からガイドを行うのが確実であるが、ガイド機構の簡略化のためには、ガイド性能は若干劣るが２個のガイドローラにより２方向からガイドを行っても良い。
本実施形態例の条鋼材のガイド方法及びガイド装置による条鋼材圧延の効果を、以下の実験例により説明する。
【００３６】
（実験例）
上記のガイド装置１０を、図３に斜線部分で示すように、４ロール圧延機を第１スタンドＰ１，第２スタンドＰ２と二台直列に配置して素材条鋼Ｗを圧下する４ロール圧延機ラインに取り付けて圧延実験を行った。なお、この場合の第１スタンドＰ１の４ロール圧延機は電動モータ駆動，第２スタンドＰ２の４ロール圧延機は油圧モータ駆動のものである。この実験例では、ガイド装置１０は第２パス目すなわち第２スタンドＰ２の４ロール圧延機の入側に設置した。
【００３７】
図４に、種々の径寸法の条鋼材について従来のガイド装置Ｇを用いて圧延した場合と、本発明のガイド装置１０を用いて圧延した場合に得られた製品条鋼材の偏径差（最大径−最少径）を比較して示す。この結果から明らかなように、本発明の場合は従来に比し偏径差が約１／２未満になり、寸法不良の発生がなくなると共に、高寸法精度の製品の製造が可能になった。
【００３８】
なお、上記実施形態例では、ガイド装置１０を第２パス目の圧延機に設置した場合を説明したが、条件次第で第１パス目の圧延機に設定しても良い。
続いて、本発明の請求項４記載の発明に係る、ガイドロールに保持された条鋼材に滑りを発生させない条鋼材のガイド方法の実施形態を図面を参照して説明する。
【００３９】
図５は、多ロール圧延機（４ロール圧延機）により圧延される条鋼材Ｗを、ガイド装置の４個のガイドロールｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４で保持している状態を示しており、従来のような条鋼材Ｗの前パス時の圧下面からの保持ではなく、自由面から保持している。この場合の各ガイドロールｇ１〜ｇ４の保持面ｇの形状は、図６に示す前パス圧延ロール１Ａのカリバの直線状の逃がし部ｊに合致させてある。即ち、４ロール圧延機の第１パス圧延ロール１Ａのカリバにおける半径Ｒ，中心角αの円弧状面に接するサイドの直線状（平面状）逃がし部ｊと、これに隣接する圧延ロール１Ｃのカリバの同じ直線状逃がし部ｊと、その両逃がし部ｊの間の角度θとに一致させて、ガイドロールｇ１〜ｇ４の保持面ｇが形成されている。
【００４０】
また、各ガイドロールｇ１〜ｇ４の保持面ｇの中心部（即ち第１パスで圧延された条鋼材Ｗの自由面ｂに対向する部分）には逃がし溝ｆが形成されている。
このように形成されているため、前記第１パスの圧延ロール１Ａと対向する図外の圧延ロール（１Ｂ）との間の距離である前パスのロール隙ｈが変化しても、ガイドロールｇ１〜ｇ４の保持面ｇの角度θは不変であり、換言すれば、前パスで圧延される条鋼材Ｗの自由面ｂ間の寸法ｅ（自由面幅）が変化しても、ガイドロールの保持面ｇとの関係は変わらずに一定に保たれる。
【００４１】
図５のような形状の保持面ｇを有する本発明のガイドロールｇ１〜ｇ４を備えたロール入口側ガイド装置で条鋼材Ｗを保持すれば、従来のように条鋼材Ｗとガイドロールｇ１〜ｇ４とが保持面で滑ることがないので、小さな保持力（押さえ力）で確実な保持ができる。その理由は、先に説明したように従来は条鋼材Ｗの捩じれ力をガイドロールのロール軸のラジアル荷重で受けるのに対し、本発明ではローラ軸のスラスト荷重でも分担するためである。これによりガイドロール及びそのロール軸が受ける荷重は小さくなり、確実に条鋼材Ｗの捩じれを止めることができるばかりでなく、設備も小規模にすることが可能である。
【００４２】
図５のガイドロールｇ１〜ｇ４を有するガイド装置を、４ロール圧延機を２段直列配置した圧延ラインの第２パス圧延機の入側に設置して条鋼材Ｗの圧延比較実験を行った結果を、図７，図８示した。図７は従来の４ロール圧延用のガイド装置を用いた場合の捩じれ角度（図１４参照）と保持力との関係を上記図５に示す本発明のガイド装置のそれと比較したものであり、図８は捩じれによる径不良品発生率を、本発明による条鋼材の保持方法と従来の保持方法と比較して圧延サイズ別に表したものである。
【００４３】
図７の結果から、本発明の場合は従来に比べて遙に低い保持力で保持しても条鋼材Ｗの捩じれは発生しにくいことが明らかである。
また、図８に結果から、本発明によれば、広い圧延サイズにわたり、捩じれによる不良品の発生を従来より極めて大幅に低減できることが明らかである。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１の条鋼材のガイド方法によれば、４ロール方式の多ロール圧延機により条鋼材を圧延する際に、ロール入口ガイド装置の保持面の中心部に逃がし溝が形成されたガイドローラにより前パス圧延時の自由面方向となる４方向から条鋼材を１００〜５００ｋｇの押さえ力で弾性保持するため、進入してくる条鋼材径寸法に応じてそれらガイドロールの間隙を自動的に調整することができ、そのため、同一圧延ロールのロール間隙の調整のみで多種の径寸法の条鋼材製品を製造するのに適した４ロール圧延機で、４ロール圧延の特徴を活かして圧延を停止することなく種々のサイズの条鋼材を連続的に製造できるという効果を奏する。しかも、ロール入口ガイド装置のガイドローラにより条鋼材を前パス圧延時の自由面方向となる４方向から保持してロール孔型に誘導するから、条鋼材がガイドロールの保持面で滑ることがなくなり、その結果小さな保持力で確実に条鋼材の捩じれを止めることができ、高寸法精度の製品の製造を可能にし、また、ミスロールの発生を減少させ、且つ設備も小規模にできるという効果を奏する。
さらに、ガイドロールの保持面に逃がし溝が形成されているので、前パス圧延時の条鋼材の自由面間の寸法が変化しても、ガイドロールの保持面との関係は変わらずに一定に保つことができるという効果を奏する。
【００４５】
また、本発明の請求項２の条鋼材のガイド方法は、前記ガイドローラを閉方向に付勢するばねの張力を、ばね長さ調整手段により調整して条鋼材の弾性保持力を上記の押さえ力の範囲内で調整するため、条鋼材の保持力調整が容易であり、条鋼材の径寸法の変化に応じて常に最適の保持力を維持しつつ条鋼材の円滑な誘導が確保できるという効果を奏する。
【００４６】
また、本発明の請求項３の条鋼材のガイド方法は、前記ロール入口ガイド装置に設けた上限設定手段と下限設定手段とによりガイドローラのローラ間隙寸法の範囲を条鋼材の径寸法に合わせて規制するものとしたため、得られた製品条鋼材の偏径差（最大径−最小径）を従来より大幅に縮小できて、寸法不良の発生が防止できると共に高寸法精度の製品の製造が可能になるとう効果を奏する。
【００４７】
本発明の請求項４の条鋼材のガイド方法によれば、ロール入口ガイド装置のガイドローラにより条鋼材をその自由面方向から保持してロール孔型に誘導するから、条鋼材がガイドロールの保持面で滑ることがなくなり、その結果小さな保持力で確実に条鋼材の捩じれを止めることができ、高寸法精度の製品の製造を可能にし、また、ミスロールの発生を減少させ、且つ設備も小規模にできるという効果を奏する。
【００４８】
本発明の請求項４の条鋼材のガイド装置によれば、４ロール方式の多ロール圧延機において条鋼材をロール孔型に誘導保持すべく、条鋼材を挟持する保持面の中心部に逃がし溝を形成した一対のガイドローラを支軸を介してシーソ運動する４組のローラホルダの一端部に開閉自在に保持して、そのローラホルダをばねで閉方向に付勢する構成とし、ばねのバネ定数を５〜１００ｋｇｆ／ｍｍに設定したので、請求項１の条鋼材のガイド方法を好適に実現できる装置を、構造簡単で小型軽量にでき、そのため狭い空間でも使用できると共に、メインテナンスが楽でかつ安価に提供できるという効果が得られる。しかも、ガイドロールの保持面に逃がし溝が形成されているので、前パス圧延時の条鋼材の自由面間の寸法が変化しても、ガイドロールの保持面との関係は変わらずに一定に保つことができるという効果を奏する。
【００４９】
また、本発明の請求項６の条鋼材のガイド装置によれば、前記ローラホルダには、前記支軸を挟んで前記ばねと同じ側にローラホルダの閉限設定用調整ねじを、前記ばねとは反対側にローラホルダの開限設定用調整ねじを備えており、その調整ねじにより、ガイドローラのローラ間隙寸法の範囲を条鋼材の径寸法に合わせて規制する請求項３の条鋼材のガイド方法を好適に実現することができる。
【００５１】
また、本発明の請求項７の条鋼材のガイド装置によれば、前記ばねには、ばねの端部に係止するばね座とばね座に螺合した調整ねじとを有するねじ取付・調整装置を設けることにより、ばね長さを調整してばね張力を簡単に調整することができ、これによってガイドローラによる条鋼材の保持力を上記１００〜５００ｋｇの範囲内に容易に調整することが可能である。
【００５２】
更には、本発明の条鋼材のガイド装置にあっては、圧延される条鋼材の全長にわたり連続してガイドすることができるから、条鋼材のサイズ変更毎に圧延の停止・再開を繰り返す従来の場合のような、先端部寸法不良による歩留り損失がないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の条鋼材のガイド装置の一実施形態例の半断面で示す平面図である。
【図２】図１のII−II線半断面で示す側面図である。
【図３】本発明の条鋼材のガイド装置を装着した４ロール圧延機の外形図である。
【図４】本発明の効果の一例を説明するグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態例の要部を示す正面図である。
【図６】図５を説明するための圧延機の圧延ロール形状の部分拡大図である。
【図７】本発明の効果を説明する被圧延材の捩じれ角度と保持力との相関図である。
【図８】本発明の効果を説明する圧延サイズ別の径不良品発生率の比較図である。
【図９】４ロール圧延機のロール構成を示す概要図で、（ａ）はロール配置の側面図、（ｂ）は同正面図である。
【図１０】（ａ）は従来の条鋼材のガイド装置の平面図、（ｂ）は同じく側面図である。
【図１１】各種の条鋼材の圧延法による径偏差を比較したグラフである。
【図１２】従来の多ロール圧延機における条鋼材のガイド方法の例を示す正面図である。
【図１３】従来の２ロール圧延機における条鋼材のガイド方法の例を示す正面図である。
【図１４】従来の多ロール圧延機におけるガイド方法で発生する条鋼材の捩じれを説明する正面図である。
【符号の説明】
Ｗ 条鋼材
１０ ガイド装置
１１ ガイド本体
１２ 支軸（支点ピン）
１２’ 支軸（支点ピン）
１３ ローラホルダ
１３’ ローラホルダ
１４ ガイドローラ
１４’ ガイドローラ
１５ 上限設定手段（開限設定用調整ねじ）
１６ 下限設定手段（閉限設定用調整ねじ）
２０ ばね長さ調整手段（ねじ取付・調整装置）
２０ａ ばね座
２０ｂ ばね調整ねじ
２１ ばね
２１’ ばね
ｇ１ ガイドローラ
ｇ２ ガイドローラ
ｇ３ ガイドローラ
ｇ４ ガイドローラ
ｆ 逃がし溝
Claims (6)
- ４ロール方式の多ロール圧延機により条鋼材を圧延する際にロール入口ガイド装置のガイドローラにより条鋼材を保持してロール孔型に誘導する条鋼材のガイド方法において、前記ガイドローラは保持面の中心部に逃がし溝が形成され、当該ガイドローラにより条鋼材を前パス圧延時の自由面方向となる４方向から１００〜５００ｋｇの押さえ力で弾性保持し、進入してくる条鋼材の径寸法に応じて前記ガイドローラ間隙を自動的に変化させることを特徴とする条鋼材のガイド方法。
- 前記ロール入口ガイド装置のガイドローラをばね長さ調整手段を備えたばねで閉方向に付勢し、該ばね長さ調整手段により前記ばねの張力を調整して条鋼材の弾性保持力を請求項１の押さえ力の範囲内で調整することを特徴とする請求項１記載の条鋼材のガイド方法。
- 前記ロール入口ガイド装置はガイドローラのローラ間隙の上限を規制する上限設定手段と下限を規制する下限設定手段とを備え、当該上限設定手段と下限設定手段とにより前記ガイドローラのローラ間隙寸法の範囲を条鋼材の径寸法に合わせて調整することを特徴とする請求項１または２記載の条鋼材のガイド方法。
- ４ロール方式の多ロール圧延機により条鋼材を圧延する際にロール入口側で条鋼材を保持してロール孔型に誘導する条鋼材のガイド装置において、前記条鋼材を挟持する保持面の中心部に逃がし溝を形成したガイドローラと、ほぼ中央部が支軸を介して揺動自在にガイド本体に支持されると共に一端側に前記ガイドローラを開閉自在に保持し、当該ガイドローラによって条鋼材を前パス圧延時の自由面方向となる４方向から保持するように４組配置されたローラホルダと、該ローラホルダを閉方向に付勢するばねとを備え、前記ばねのばね定数が５〜１００ｋｇｆ／ｍｍに設定されていることを特徴とする条鋼材のガイド装置。
- 前記ローラホルダは、前記支軸を挟んで前記ばねと同じ側にローラホルダ最小開度を設定する閉限設定用調整ねじを備えると共に、前記ばねとは反対側にローラホルダの最大開度を設定する開限設定用調整ねじを備えていることを特徴とする請求項４記載の条鋼材のガイド装置。
- 前記ばねは、該ばねの端部に係止するばね座と、該ばね座に螺合したばね調整ねじとを有するねじ取付・調整装置を備えていることを特徴とする請求項４または５記載の条鋼材のガイド装置。
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