JP6455716B2 - Ring rolling machine and ring rolling method - Google Patents
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Description
本発明は、リング圧延機及びリング圧延方法に関するものである。 The present invention relates to a ring rolling mill and a ring rolling method.
環状のタービンディスク等に用いられる部品は、例えば、Ｎｉ基超耐熱合金製の素材をリング圧延機（リングローリングミル、リングミルとも称される）でニアネットシェイプの形状に熱間加工がなされている。
これらのリング圧延機を用いた環状製品の製造方法として、主ロールやマンドレルロールの形状を加工して、ニアネットシェイプのリング圧延材を得る種々の提案がなされている。例えば、特開２０１３−１６９５６３号公報（特許文献１）には、リングローリング加工した製品における内部空隙（ボイド）の発生を抑制することができるリングローリング加工方法の発明が提案されている。また、例えば、特開２０１１−２５５４１０号公報（特許文献２）には、合金素体を鍛造して円板状の鍛造体を作製する鍛造工程と、前記鍛造体に貫通孔を形成してなる環状中間体をリング圧延して環状成形体を作製するリング圧延工程とを備える環状成形体の製造方法がある。この特許文献２では、リング圧延工程では、環状中間体の表面近傍に塑性ひずみを０．０３以上付与する圧延を少なくとも１５回以上行って前記環状成形体とするとともに、表面近傍の内側に位置する製品領域の結晶粒度をＡＳＴＭ結晶粒度番号で８以上とするものである。
For example, parts used for an annular turbine disk or the like are hot-worked into a near net shape shape with a ring rolling mill (also called a ring rolling mill or ring mill) made of a Ni-based superalloy. .
As a method for producing an annular product using these ring rolling mills, various proposals have been made for processing the shape of a main roll or a mandrel roll to obtain a near-net-shaped ring rolled material. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2013-169563 (Patent Document 1) proposes an invention of a ring rolling method capable of suppressing the generation of internal voids (voids) in a ring rolled product. Further, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-255410 (Patent Document 2), a forging process in which an alloy body is forged to produce a disk-shaped forged body, and a through hole is formed in the forged body. There is a method of manufacturing an annular molded body including a ring rolling step of ring-rolling an annular intermediate body to produce an annular molded body. In Patent Document 2, in the ring rolling step, rolling that imparts a plastic strain of 0.03 or more to the vicinity of the surface of the annular intermediate body is performed at least 15 times to obtain the annular formed body, and is positioned inside the vicinity of the surface. The crystal grain size in the product area is 8 or more in ASTM grain size number.
ところで、Ｎｉ基超耐熱合金やＴｉ合金等の難加工性材料をリング圧延機で所定の形状にリング圧延を行う場合、主ロールやマンドレルロールに接触するリング圧延素材は温度が徐々に低下する。このリング圧延素材の温度低下を抑制するため、例えば、実開昭５５−６６０２９０号公報（特許文献３）では、リング圧延素材を火炎（バーナ）により加熱する発明がある。また、特開昭６４−２２４３１号公報（特許文献４）では加熱装置を用いてリング圧延素材を加熱する発明がある。 By the way, when ring-rolling a difficult-to-work material such as a Ni-base super heat-resistant alloy or Ti alloy into a predetermined shape with a ring rolling mill, the temperature of the ring-rolled material in contact with the main roll or mandrel roll gradually decreases. In order to suppress the temperature drop of the ring-rolled material, for example, Japanese Utility Model Publication No. 55-660290 (Patent Document 3) has an invention in which the ring-rolled material is heated by a flame (burner). Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-22431 (Patent Document 4) has an invention in which a ring rolling material is heated using a heating device.
前述した特許文献３や特許文献４は、リング圧延素材を加熱するものであるが、極めて厳しい工程管理が求められる、例えば、航空機や発電用の部品では、加熱装置だけでリング圧延素材を加熱しても、主ロールやマンドレルロールに接触する場所から徐々に温度低下が生じることになる。特に、最近では、航空機や発電用の部品の大型化が要求されており、リング圧延中のリング圧延素材の温度低下を抑制する別な方法が求められる。
ところで、前述のように、リング圧延中のリング圧延素材の温度低下抑制については、リング圧延素材自体を加熱する方法は提案されているものの、温度低下の要因となる圧延ロールには、何等、温度低下を抑制する提案は見られない。特に体積の大きな主ロールに接触する側のリング圧延素材の温度低下抑制の新たな提案が求められている。
本発明の目的は、リング圧延中のリング圧延素材の温度低下を抑制することが可能なリング圧延機及びリング圧延方法を提供することである。
In Patent Document 3 and Patent Document 4 described above, the ring rolling material is heated, but extremely strict process control is required. For example, in parts for aircraft and power generation, the ring rolling material is heated only by a heating device. However, the temperature gradually decreases from the place where it comes into contact with the main roll or the mandrel roll. In particular, recently, there is a demand for larger aircraft and power generation parts, and another method for suppressing the temperature drop of the ring rolling material during ring rolling is required.
By the way, as described above, although the method of heating the ring rolled material itself has been proposed for suppressing the temperature decrease of the ring rolled material during the ring rolling, the temperature of the rolling roll that causes the temperature decrease is There is no suggestion to suppress the decline. In particular, there is a need for a new proposal for suppressing the temperature drop of the ring-rolled material on the side in contact with the large volume main roll.
The objective of this invention is providing the ring rolling mill and ring rolling method which can suppress the temperature fall of the ring rolling raw material during ring rolling.
本発明者は、前述した課題に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明は、少なくとも主ロールとマンドレルロールとからなる一対の圧延ロールと、少なくとも一対のアキシャルロールとを備え、リング状の圧延素材を熱間圧延するためのリング圧延機において、
前記主ロールは、少なくとも、外周面に圧延面を有するリング状の成形部と、該成形部の内周側に配置され、回転駆動力を受ける軸部とを有し、前記圧延面と前記軸部との間に、熱間圧延中の圧延素材の温度低下を抑制する前記成形部よりも熱伝導率が低い温度低下抑制部分を有し、前記温度低下抑制部分は、熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以下の金属材料でなり、前記金属材料がリング状であるリング圧延機である。
好ましくは、前記金属材料がＮｉ基超耐熱合金である。
または、前記温度低下抑制部分は、熱伝導率が０．２４Ｗ／ｍＫ以下の複数の棒状の無機材料でなり、前記複数の棒状の無機材料が前記軸部の周りを一周するように並べて配置されていることを特徴とするリング圧延機である。
The present inventor has been made in view of the above-described problems.
That is, the present invention comprises a pair of rolling rolls consisting of at least a main roll and a mandrel roll, and at least a pair of axial rolls, in a ring rolling mill for hot rolling a ring-shaped rolled material,
The main roll has at least a ring-shaped formed portion having a rolled surface on the outer peripheral surface, and a shaft portion that is disposed on the inner peripheral side of the formed portion and receives a rotational driving force, and the rolled surface and the shaft between the parts, than the shaped portion suppresses the temperature drop of the rolling material during hot rolling have a lower temperature drop suppressing portion thermal conductivity, the temperature drop suppressing portion has a thermal conductivity of 7. The ring rolling machine is made of a metal material of 5 W / mK or less, and the metal material has a ring shape .
Preferably, before Symbol metallic material is a Ni-base superalloy.
Alternatively, the temperature decrease suppressing portion is made of a plurality of rod-shaped inorganic materials having a thermal conductivity of 0.24 W / mK or less, and the plurality of rod- shaped inorganic materials are arranged side by side so as to make a round around the shaft portion. It is a ring rolling machine characterized by having .
また、本発明は、少なくとも主ロールとマンドレルロールとからなる一対の圧延ロールと、少なくとも一対のアキシャルロールとを有するリング圧延機を用いて、リング状の圧延素材の径を広げつつ、前記圧延素材の高さを押圧加工して、リング状の圧延素材を熱間圧延するリング圧延方法において、
前記主ロールは、少なくとも、圧延面を有する成形部と、軸部とを有し、前記圧延面と前記軸部との間に、熱間圧延中の圧延素材の温度低下を抑制する温度低下抑制部分を有し、前記温度低下抑制部分は、熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以下の金属材料でなり、前記金属材料がリング状であるリング圧延方法である。
好ましくは、前記金属材料がＮｉ基超耐熱合金である。
また、本発明では、前記温度低下抑制部分に、熱伝導率が０．２４Ｗ／ｍＫ以下の複数の棒状の無機材料でなり、前記複数の棒状の無機材料が前記軸部の周りを一周するように並べて配置されていることを特徴とするリング圧延方法である。
Further, the present invention provides a rolling material using a ring rolling mill having at least a pair of rolling rolls composed of a main roll and a mandrel roll, and at least a pair of axial rolls, while expanding the diameter of the ring-shaped rolling material. In the ring rolling method of hot-rolling a ring-shaped rolled material by pressing the height of
The main roll has at least a forming part having a rolling surface and a shaft part, and suppresses a temperature decrease between the rolling surface and the shaft part to suppress a temperature decrease of the rolling material during hot rolling. have a portion, the temperature drop suppressing portion has a thermal conductivity becomes in the following metallic material 7.5 W / mK, the metal material is a ring rolling method is ring-shaped.
Preferably, before Symbol metallic material is a Ni-base superalloy.
In the present invention, the temperature decrease suppressing portion is made of a plurality of rod-shaped inorganic materials having a thermal conductivity of 0.24 W / mK or less, and the plurality of rod-shaped inorganic materials make a round around the shaft portion. It is a ring rolling method characterized by being arranged side by side .
本発明によれば、リング圧延中のリング圧延素材の温度低下を抑制することが可能である。 According to the present invention, it is possible to suppress a temperature drop of a ring rolling material during ring rolling.
先ず、本発明で規定する主ロールについて図を用いて説明する。尚、主ロールは、回転し、その回転する力を圧延素材に伝え、圧延素材を回転させる駆動力を伝達するものであり、以下、駆動ロールとも言う。図２は駆動ロール１の断面模式図である。図２に示す駆動ロールは図１に示す主ロール２１に適用されるものである。主ロールはマンドレルロールやアキシャルロールと比較してその体積が大きく、リング圧延機を用いたリング圧延中の圧延素材の温度を低下させる大きな要因となるものである。
本発明で規定する主ロールの構造は、少なくとも、圧延面２を有する成形部３と、成形部３とは別部材の軸部４とを有する。なお、図２に示すように、各型毎の重量低減のためのスリーブの機能を有し、軸部４と成形部３の間にリング状の入れ子部５を具備しても差し支えない。そして、前記成形部３の軸部４側に熱間圧延中の圧延素材の温度低下抑制部分６を具備する。
温度低下抑制部分６は、熱伝導率が低い領域である。そのため、少なくとも、圧延面２を構成する成形部の金属材料よりも熱伝導率が低い部分である。つまり、主ロール１の圧延面２の軸部側内部に熱伝導率が低い部分を形成して、リング圧延中の圧延素材が有する熱を主ロール１で抜熱するのを抑制する、断熱層として機能させるものである。
そのため、温度低下抑制部分６は、リング圧延中の圧延素材と主ロールとが接触する時間の長い場所、例えば、圧延面の中央部付近の内部に温度低下抑制部分６を形成することで断熱効果を向上させることができる。
First, the main roll prescribed | regulated by this invention is demonstrated using figures. The main roll rotates, transmits the rotating force to the rolling material, and transmits a driving force for rotating the rolling material. Hereinafter, the main roll is also referred to as a driving roll. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the drive roll 1. The drive roll shown in FIG. 2 is applied to the main roll 21 shown in FIG. The main roll has a larger volume than a mandrel roll or an axial roll, and is a major factor for lowering the temperature of the rolling material during ring rolling using a ring rolling mill.
The structure of the main roll prescribed | regulated by this invention has the shaping | molding part 3 which has the rolling surface 2 at least, and the axial part 4 which is a member different from the shaping | molding part 3. FIG. In addition, as shown in FIG. 2, it has the function of the sleeve for weight reduction for every type | mold, and may provide the ring-shaped nest | insert part 5 between the axial part 4 and the shaping | molding part 3. And the shaft part 4 side of the said shaping | molding part 3 comprises the temperature fall suppression part 6 of the rolling raw material in hot rolling.
The temperature decrease suppressing portion 6 is a region having a low thermal conductivity. Therefore, at least the portion having a lower thermal conductivity than the metal material of the forming part constituting the rolling surface 2. That is, a heat insulating layer that forms a portion having low thermal conductivity inside the shaft side of the rolling surface 2 of the main roll 1 and suppresses the main roll 1 from extracting heat from the rolling material during ring rolling. It is to function as.
Therefore, the temperature reduction suppression part 6 forms the temperature reduction suppression part 6 in the place where the rolling raw material in the ring rolling and the main roll are in contact with each other for a long time, for example, in the vicinity of the center part of the rolling surface. Can be improved.
具体的な温度低下抑制部分６としては、例えば、温度低下抑制部分６を中空として空気層を形成し、リング圧延中の圧延素材の抜熱を抑制する方法がある。空気層を温度低下抑制部分６とする場合は、例えば、成形部３と軸部４（または入れ子部が有る場合は入れ子部５）との間に加工溝を機械加工で形成するのが簡便な方法である。
加工溝の形成は、例えば、図３（ａ）に断面模式図で示すように、成形部３または軸部４（または入れ子部が有る場合は入れ子部５）の一方側に溝加工を行う方法、図３（ｂ）で示すように、成形部３および軸部４（または入れ子部が有る場合は入れ子部５）の両方側に溝加工を行う方法、図３（ｃ）で示すように、成形部３および軸部４（または入れ子部が有る場合は入れ子部５）の両方側に複数の溝加工を行う方法、図３（ｄ）で示すように、成形部３および軸部４（または入れ子部が有る場合は入れ子部５）の両方側に複数の溝加工を千鳥状に形成する方法、図３（ｅ）で示すように、成形部３または軸部４（または入れ子部が有る場合は入れ子部５）の一方側に複数の溝加工を行う方法等が挙げられる。勿論、これらの方法を組合わせても差し支えない。
また、図３（ａ）〜（ｅ）では、断面が矩形の形状の溝としているが、例えば、断面が半円形状やＶ字の溝であっても良い。また、主ロールは回転しているため、形成する加工溝は成形部３または軸部４（または入れ子部が有る場合は入れ子部５）の外周面を一周するように形成することで高い断熱効果を発揮することができる。
As a specific temperature drop suppression portion 6, for example, there is a method in which the temperature drop suppression portion 6 is hollow to form an air layer to suppress heat removal of the rolling material during ring rolling. When the air layer is used as the temperature lowering suppressing portion 6, for example, it is easy to form a machining groove between the molding portion 3 and the shaft portion 4 (or the nesting portion 5 if there is a nesting portion) by machining. Is the method.
For example, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 3A, the processing groove is formed by performing groove processing on one side of the molding portion 3 or the shaft portion 4 (or the nesting portion 5 when there is a nesting portion). 3 (b), as shown in FIG. 3 (c), a method of performing groove processing on both sides of the molded portion 3 and the shaft portion 4 (or the nested portion 5 if there is a nested portion), A method of performing a plurality of groove processing on both sides of the molding part 3 and the shaft part 4 (or the nesting part 5 if there is a nesting part), as shown in FIG. 3 (d), the molding part 3 and the shaft part 4 (or When there is a nesting part, a method of forming a plurality of grooves in a staggered manner on both sides of the nesting part 5), as shown in FIG. 3 (e), when the molding part 3 or the shaft part 4 (or the nesting part is present) Is a method of machining a plurality of grooves on one side of the nesting portion 5). Of course, these methods may be combined.
3A to 3E, the cross section is a rectangular groove. However, the cross section may be a semicircular or V-shaped groove. In addition, since the main roll is rotating, the processed groove to be formed is formed so as to make a round around the outer peripheral surface of the molding part 3 or the shaft part 4 (or the nesting part 5 if there is a nesting part), thereby providing a high heat insulating effect. Can be demonstrated.
前述した温度低下抑制部分６については、より好ましくは熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以下の金属材料とすると良い。前述の空気層を形成した場合、主ロールの強度が低下する場合がある。一方で、金属材料で温度低下抑制部分を形成すると、主ロール内部を中実とすることができるため、主ロールの強度低下のおそれがない。
また、主ロール１の圧延面２を有する成形部３の材質はＪＩＳ−ＳＫＤ６１が一般的であり、その熱伝導率はおおよそ３０Ｗ／ｍＫである。そのため、熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以下の金属材料を温度低下抑制部分６として用いるのが好ましい。これは、熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以下の金属材料であれば、十分に断熱層として機能できるからである。
また、金属材料を用いると、主ロールが中実となっているため、温度低下抑制部分６の形成位置を圧延面近傍まで近づけることも可能となる。上述したように、主ロールは体積が大きいためにリング圧延機を用いたリング圧延中の圧延素材がの温度を低下させるものである。そのため、断熱効果を有する温度低下抑制部分６を圧延面近傍にまで近づけると、リング圧延中の圧延素材からの抜熱が主ロール全体に及ぶことなく、圧延面近傍で抜熱を抑制することができる。
About the temperature fall suppression part 6 mentioned above, it is more preferable to use a metal material having a thermal conductivity of 7.5 W / mK or less. When the air layer described above is formed, the strength of the main roll may decrease. On the other hand, since the inside of the main roll can be made solid when the temperature decrease suppressing portion is formed of a metal material, there is no fear of a decrease in strength of the main roll.
Moreover, the material of the shaping | molding part 3 which has the rolling surface 2 of the main roll 1 is common, and the thermal conductivity is about 30 W / mK about JIS-SKD61. Therefore, it is preferable to use a metal material having a thermal conductivity of 7.5 W / mK or less as the temperature decrease suppressing portion 6. This is because a metal material having a thermal conductivity of 7.5 W / mK or less can sufficiently function as a heat insulating layer.
Further, when a metal material is used, since the main roll is solid, the formation position of the temperature decrease suppressing portion 6 can be brought close to the vicinity of the rolling surface. As described above, since the main roll has a large volume, the temperature of the rolling material during the ring rolling using the ring rolling machine is lowered. Therefore, when the temperature decrease suppressing portion 6 having a heat insulating effect is brought close to the vicinity of the rolling surface, the heat removal from the rolling material during ring rolling does not reach the entire main roll, and the heat removal can be suppressed near the rolling surface. it can.
前述した熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以下の金属材料による断熱効果をより確実にするには、熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以下の金属材料の形状をリング状として、成形部３または軸部４（または入れ子部が有る場合は入れ子部５）の外周面を一周するように形成することで高い断熱効果を発揮することができる。
また、熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以下の、リング状の金属材料の断面形状としては、前述の空気層と同様で差し支えない。勿論、図２で示す入れ子部５を熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以下の金属材料としても良く、本発明で言う「リング状」とは、環状のものを言い、断面形状や大きさには拘らないものとする。
なお、熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以下の金属材料としては、チタン合金等があるが、中でも例えば、７１８合金等のＮｉ基超耐熱合金が良い。Ｎｉ基超耐熱合金は比較的入手が容易であり、強度も高く好適である。
In order to further ensure the heat insulation effect of the metal material having a thermal conductivity of 7.5 W / mK or less, the shape of the metal material having a thermal conductivity of 7.5 W / mK or less is made ring-shaped, A high heat insulating effect can be exhibited by forming the shaft portion 4 (or the nesting portion 5 when there is a nesting portion) around the outer peripheral surface.
Further, the cross-sectional shape of the ring-shaped metal material having a thermal conductivity of 7.5 W / mK or less may be the same as the above-described air layer. Of course, the nesting portion 5 shown in FIG. 2 may be made of a metal material having a thermal conductivity of 7.5 W / mK or less, and the “ring shape” in the present invention means an annular shape having a cross-sectional shape and size. Shall not be concerned.
Note that examples of the metal material having a thermal conductivity of 7.5 W / mK or less include a titanium alloy, among which a Ni-based superalloy such as a 718 alloy is preferable. Ni-base superalloys are suitable because they are relatively easily available and have high strength.
また、本発明では、上記の構造の他、図４に示すような構造としても良い。図４に示す構造においても、少なくとも、圧延面２を有する成形部３と、軸部４とを有する。なお、入れ子部５を具備しても差し支えない。そして、前記成形部３の軸部４側に熱間圧延中の圧延素材の温度低下抑制部分６を具備する。この図４に示す構造では、回転軸に垂直な方向から見た断面図に示すように、成形部３の入れ子部材側の内周面側に凹凸を設けて、スプライン状とし、入れ子部５と成形部３とで回転軸に平行な方向にのびる温度低下抑制部分６が設けられている。勿論、入れ子部５側に凹凸部を設けても良いし、入れ子部と成形部の両方に凹凸部を設けて温度低下抑制部分６としても良い。好ましくは、図４に示す構造であり、成形部３側に凹凸部を設ける構造である。この構造によると、圧延面２に近い位置に温度低下抑制部分６を形成することができるため、リング圧延中の圧延素材が有する熱を主ロール１で抜熱するのを抑制する、断熱層としての効果を向上させることができる。
また、本発明では、図４の構造であっても、前述と同様に温度低下抑制部分６に前述と同様の金属材料や無機材料を具備させても良い。なお、図４の構造の場合は、スプライン状に温度低下抑制部分６が設けられているため、図２で示す構造よりも強度が高く、例えば、より断熱効果の高い、ガラス質、鉱物質、粘土質、炭素質の無機材料を使用することができる。無機材料を用いた場合、その形状は、図４で示すスプライン状に温度低下抑制部分６に挿入可能なように棒状とするのが好ましく、熱伝導率が０．２４Ｗ／ｍＫ以下のものであれば、より確実に温度低下抑制効果を発揮できる。
Moreover, in this invention, it is good also as a structure as shown in FIG. 4 other than said structure. The structure shown in FIG. 4 also includes at least a forming part 3 having a rolling surface 2 and a shaft part 4. Note that the nesting portion 5 may be provided. And the shaft part 4 side of the said shaping | molding part 3 comprises the temperature fall suppression part 6 of the rolling raw material in hot rolling. In the structure shown in FIG. 4, as shown in a cross-sectional view seen from the direction perpendicular to the rotation axis, the projection 3 is provided with irregularities on the inner peripheral surface side on the nesting member side of the molding portion 3 to form a spline, A temperature drop suppressing portion 6 extending in a direction parallel to the rotation axis is provided with the molding portion 3. Of course, an uneven portion may be provided on the nesting portion 5 side, or an uneven portion may be provided on both the nesting portion and the molded portion to form the temperature decrease suppressing portion 6. The structure shown in FIG. 4 is preferable, and an uneven portion is provided on the molding portion 3 side. According to this structure, since the temperature drop suppression portion 6 can be formed at a position close to the rolling surface 2, as a heat insulating layer that suppresses heat removal from the main roll 1 from the rolling material during ring rolling. The effect can be improved.
Further, in the present invention, even in the structure of FIG. 4, the temperature drop suppressing portion 6 may be provided with the same metal material or inorganic material as described above, as described above. In the case of the structure of FIG. 4, since the temperature drop suppressing portion 6 is provided in a spline shape, the strength is higher than the structure shown in FIG. 2, for example, a glassy material, a mineral, Clay and carbonaceous inorganic materials can be used. When an inorganic material is used, the shape thereof is preferably a rod shape so that it can be inserted into the temperature drop suppression portion 6 in the form of a spline as shown in FIG. 4 and has a thermal conductivity of 0.24 W / mK or less. If this is the case, the effect of suppressing the temperature decrease can be exhibited more reliably.
次に、本発明のリング圧延方法について説明する。
上述した主ロール１を具備するリング圧延機を用いてリング圧延が行われる。その際使用するリング圧延機としては、例えば、図１に示すように、少なくとも主ロール２１とマンドレルロール２２とからなる一対の圧延ロールと、少なくとも一対のアキシャルロール２３とを有する構成のものを用いることができる。なお、リング圧延機には、ガイドロール（抱きロール）、定寸ロールが設けられていても良い。
図１に示すリング圧延機においては、所定の回転速度で回転可能な主ロール２１と軸周りに従動回転できるマンドレルロール２２とが、リング圧延素材１１の径方向外周面と内周面とに対向配置され、また、このリング圧延機は、リング圧延用素材１１の高さ方向の上面および下面に対向配置された２つのアキシャルロール２３を備えている。圧延中のリング圧延素材１１の芯ずれを低減するために、主ロール２１の両脇に従動回転できるガイドロールを配置し、且つリング圧延用素材１１の外周部を支持しながら圧延すると、より安定した圧延が可能となる。
Next, the ring rolling method of the present invention will be described.
Ring rolling is performed using a ring rolling mill provided with the main roll 1 described above. As the ring rolling mill used at that time, for example, as shown in FIG. 1, one having a configuration having at least a pair of rolling rolls including at least a main roll 21 and a mandrel roll 22 and at least a pair of axial rolls 23 is used. be able to. The ring rolling mill may be provided with guide rolls (holding rolls) and fixed-size rolls.
In the ring rolling mill shown in FIG. 1, a main roll 21 that can be rotated at a predetermined rotational speed and a mandrel roll 22 that can be driven to rotate around an axis are opposed to the radially outer peripheral surface and inner peripheral surface of the ring rolled material 11. The ring rolling mill is provided with two axial rolls 23 arranged to face the upper surface and the lower surface in the height direction of the ring rolling material 11. In order to reduce the misalignment of the ring-rolled material 11 during rolling, a guide roll that can be driven and rotated on both sides of the main roll 21 is disposed, and rolling while supporting the outer peripheral portion of the ring-rolling material 11 is more stable. Rolling becomes possible.
主ロール２１は図１に示すように中央部から上端及び下端方向に向けて直径が漸増する形状に形成されている。このような主ロール２１は、圧延中、リング圧延素材１１の外周面に接触させた状態で駆動することによって、リング圧延素材１１を回転させるものとなっている。マンドレルロール２２には同様に中央部から上端及び下端方向に向けて直径が漸増する形状に形成されている。さらに、マンドレルロール２２は、軸周りに自由に回転できる構造であり、且つ主ロール２１の回転軸と略平行に配置されている。
圧延は、マンドレルロール２２の外周面をリング圧延素材１１の内周面に接触させた状態で行われる。リング圧延中に、主ロール２１とマンドレルロール２２との間におけるロール間距離を徐々に狭めることによって、リング圧延素材１１の径方向内周面および外周面間の部分が肉厚方向に圧下される。これにより、リング圧延素材１１の径を広げることができる。
上下アキシャルロール２３は、２０〜４５°の頂角を有する円錐形状または円錐台形状に形成されており、さらに、上下アキシャルロール２３は、リング圧延素材１１を高さ方向に押圧加工して高さ方向の寸法を調整するため、それぞれリング圧延素材１１の略中心に先端を向けるように配置されている。なお、圧延中において、上下アキシャルロール２３は、リング圧延素材１１の回転数に合わせて駆動回転するものになっているが、従動回転するものになっていてもよい。
As shown in FIG. 1, the main roll 21 is formed in a shape in which the diameter gradually increases from the center toward the upper end and the lower end. Such a main roll 21 rotates the ring rolling raw material 11 by driving in the state which contacted the outer peripheral surface of the ring rolling raw material 11 during rolling. Similarly, the mandrel roll 22 is formed in a shape in which the diameter gradually increases from the center toward the upper end and the lower end. Further, the mandrel roll 22 has a structure that can freely rotate around the axis, and is disposed substantially parallel to the rotation axis of the main roll 21.
Rolling is performed in a state where the outer peripheral surface of the mandrel roll 22 is in contact with the inner peripheral surface of the ring rolled material 11. During ring rolling, by gradually reducing the distance between the rolls between the main roll 21 and the mandrel roll 22, the portion between the radial inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the ring rolled material 11 is rolled down in the thickness direction. . Thereby, the diameter of the ring rolling raw material 11 can be expanded.
The upper and lower axial rolls 23 are formed in a conical shape or a truncated cone shape having an apex angle of 20 to 45 °, and the upper and lower axial rolls 23 are formed by pressing the ring rolled material 11 in the height direction. In order to adjust the dimension in the direction, the ring rolling material 11 is arranged so that the tip is directed to the approximate center. During rolling, the upper and lower axial rolls 23 are driven and rotated in accordance with the number of rotations of the ring rolling material 11, but may be driven and rotated.
圧延手順としては、所定の温度に加熱したリング圧延素材１１の内径穴にマンドレルロール２２を通しておき、主ロール２１とマンドレルロール２２との間隔が徐々に狭まるように、マンドレルロール２２を径方向外方に徐々に移動させて、両者の距離がリング圧延用素材１１の初期状態の肉厚と一致した状態になると、主ロール２１の表面とリング圧延用素材１１の外周面との摩擦によってリング圧延用素材１１に回転が付与されることとなる。このとき、マンドレルロール２２は、リング圧延用素材１１の回転に追従するように従動回転する。
その後、マンドレルロール２２を径方向外方（外周側）に徐々に移動させることによって、主ロール２１とマンドレルロール２２との間隔が徐々に狭まって、リング圧延素材１１が肉厚方向に圧下され、リング圧延素材１１の周方向に沿って連続的に塑性変形が与えられることになる。
As a rolling procedure, the mandrel roll 22 is passed through the inner diameter hole of the ring rolled material 11 heated to a predetermined temperature, and the mandrel roll 22 is moved radially outward so that the distance between the main roll 21 and the mandrel roll 22 is gradually narrowed. And the distance between the two becomes equal to the initial thickness of the ring rolling material 11, the ring rolling due to friction between the surface of the main roll 21 and the outer peripheral surface of the ring rolling material 11. The material 11 is given rotation. At this time, the mandrel roll 22 is driven to rotate to follow the rotation of the ring rolling material 11.
Thereafter, by gradually moving the mandrel roll 22 radially outward (outer peripheral side), the interval between the main roll 21 and the mandrel roll 22 is gradually narrowed, and the ring rolled material 11 is rolled down in the thickness direction, Plastic deformation is continuously given along the circumferential direction of the ring rolled material 11.
このリング圧延中において、本発明の主ロールを用いると、体積が大きな主ロールでありながら、温度低下抑制部分によってリング圧延素材１１が有する熱の抜熱を防ぐことができるため、リング圧延用素材１１の温度低下を効果的に抑制することが可能となる。
なお、リング圧延中のリング圧延素材が徐々に温度低下を生じた場合は、加熱装置２４を用いてリング圧延素材を加熱しても良い。その場合、リング圧延中のリング圧延素材は稀に形状が不安定になることから、加熱装置としては、リング圧延素材と加熱装置との間に有る程度の距離が保てて、確実にリング圧延素材を加熱することができる火炎による加熱装置２４とするのが良い。
また、リング圧延中のリング圧延素材に火炎による加熱を行う場合は、例えば、主ロールの圧延面に接触する全面を加熱する必要はない。これは、温度低下が生じる場所が主ロールの圧延面に接触するリング圧延素材の厚さ（高さ）方向の中央部付近である場合が多く、図１に示すように、温度低下を生じやすい部分に限定した加熱を行うことが好ましい。そのため、火炎を噴射する加熱装置２４と、リング圧延中の圧延素材１１との間に遮蔽板２５を設けて所定の部分を加熱することで、温度低下を防止すると良い。
以上説明する本発明の圧延ロールを用いることにより、リング圧延時にリング圧延素材の温度低下をより確実に抑制することが可能となる。
During the ring rolling, when the main roll of the present invention is used, the heat removal of the ring rolled material 11 can be prevented by the temperature decrease suppressing portion while the volume is a large main roll. 11 can be effectively suppressed.
In addition, when the temperature of the ring rolled material during the ring rolling gradually decreases, the ring rolled material may be heated using the heating device 24. In that case, since the shape of the ring rolled material during ring rolling rarely becomes unstable, the heating device can maintain a certain distance between the ring rolled material and the heating device to ensure ring rolling. It is preferable to use a heating device 24 using a flame capable of heating the material.
Moreover, when performing the heating by a flame to the ring rolling raw material in ring rolling, it is not necessary to heat the whole surface which contacts the rolling surface of a main roll, for example. This is often the case where the temperature drop occurs in the vicinity of the central portion in the thickness (height) direction of the ring rolled material that contacts the rolling surface of the main roll, and as shown in FIG. It is preferable to perform heating limited to the part. Therefore, it is good to prevent a temperature drop by providing the shielding board 25 between the heating apparatus 24 which injects a flame, and the rolling raw material 11 in ring rolling, and heating a predetermined part.
By using the rolling roll of the present invention described above, it is possible to more reliably suppress the temperature drop of the ring rolled material during ring rolling.
１ 主ロール（駆動ロール）
２ 圧延面
３ 成形部
４ 軸部
５ 入れ子部
６ 温度低下抑制部分
１１ リング圧延素材
２１ 主ロール
２２ マンドレルロール
２３ アキシャルロール
２４ 加熱装置
２５ 遮蔽板
1 Main roll (drive roll)
2 Rolling surface 3 Forming part 4 Shaft part 5 Nesting part 6 Temperature drop suppression part 11 Ring rolling material 21 Main roll 22 Mandrel roll 23 Axial roll 24 Heating device 25 Shielding plate
Claims (6)
前記主ロールは、少なくとも、外周面に圧延面を有するリング状の成形部と、該成形部の内周側に配置され、回転駆動力を受ける軸部とを有し、前記圧延面と前記軸部との間に、熱間圧延中の圧延素材の温度低下を抑制する前記成形部よりも熱伝導率が低い温度低下抑制部分を有し、
前記温度低下抑制部分は、熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以下の金属材料でなり、前記金属材料がリング状であることを特徴とするリング圧延機。 At least a pair of rolling rolls consisting of a main roll and a mandrel roll, and a pair of axial rolls, in a ring rolling mill for hot rolling a ring-shaped rolling material,
The main roll has at least a ring-shaped formed portion having a rolled surface on the outer peripheral surface, and a shaft portion that is disposed on the inner peripheral side of the formed portion and receives a rotational driving force, and the rolled surface and the shaft between the parts, the thermal conductivity than suppressing the forming section the temperature drop of the rolling stock in hot rolling to have a lower temperature drop suppressing portion,
The temperature reduction suppressing portion is made of a metal material having a thermal conductivity of 7.5 W / mK or less, and the metal material is in a ring shape .
前記主ロールは、少なくとも、外周面に圧延面を有するリング状の成形部と、該成形部の内周側に配置され、回転駆動力を受ける軸部とを有し、前記圧延面と前記軸部との間に、熱間圧延中の圧延素材の温度低下を抑制する前記成形部よりも熱伝導率が低い温度低下抑制部分を有し、 The main roll has at least a ring-shaped formed portion having a rolled surface on the outer peripheral surface, and a shaft portion that is disposed on the inner peripheral side of the formed portion and receives a rotational driving force, and the rolled surface and the shaft Between the part, having a temperature decrease suppression part having a lower thermal conductivity than the molded part that suppresses the temperature decrease of the rolled material during hot rolling,
前記温度低下抑制部分は、熱伝導率が０．２４Ｗ／ｍＫ以下の複数の棒状の無機材料でなり、前記複数の棒状の無機材料が前記軸部の周りを一周するように並べて配置されていることを特徴とするリング圧延機。 The temperature lowering suppression portion is made of a plurality of rod-shaped inorganic materials having a thermal conductivity of 0.24 W / mK or less, and the plurality of rod-shaped inorganic materials are arranged side by side so as to make a round around the shaft portion. A ring rolling machine characterized by that.
前記主ロールは、少なくとも、圧延面を有する成形部と、軸部とを有し、前記圧延面と前記軸部との間に、熱間圧延中の圧延素材の温度低下を抑制する温度低下抑制部分を有し、
前記温度低下抑制部分は、熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以下の金属材料でなり、前記金属材料がリング状であることを特徴とするリング圧延方法。 Using a ring rolling mill having at least a pair of rolling rolls consisting of a main roll and a mandrel roll and at least a pair of axial rolls, the height of the rolling material is pressed while expanding the diameter of the ring-shaped rolling material. In the ring rolling method for hot rolling a ring-shaped rolled material,
The main roll has at least a forming part having a rolling surface and a shaft part, and suppresses a temperature decrease between the rolling surface and the shaft part to suppress a temperature decrease of the rolling material during hot rolling. have a part,
The temperature reduction suppressing portion is made of a metal material having a thermal conductivity of 7.5 W / mK or less, and the metal material is in a ring shape .
前記主ロールは、少なくとも、圧延面を有する成形部と、軸部とを有し、前記圧延面と前記軸部との間に、熱間圧延中の圧延素材の温度低下を抑制する温度低下抑制部分を有し、 The main roll has at least a forming part having a rolling surface and a shaft part, and suppresses a temperature decrease between the rolling surface and the shaft part to suppress a temperature decrease of the rolling material during hot rolling. Has a part,
前記温度低下抑制部分は、熱伝導率が０．２４Ｗ／ｍＫ以下の複数の棒状の無機材料でなり、前記複数の棒状の無機材料が前記軸部の周りを一周するように並べて配置されていることを特徴とするリング圧延方法。 The temperature lowering suppression portion is made of a plurality of rod-shaped inorganic materials having a thermal conductivity of 0.24 W / mK or less, and the plurality of rod-shaped inorganic materials are arranged side by side so as to make a round around the shaft portion. A ring rolling method characterized by that.
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