JPH03133511A - 棒鋼・線材のフラットロール圧延入口ガイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、棒鋼・線材のフラットロール圧延入口ガイ
ドに関するものである。

（従来の技術） 方形断面の素材から、角ないし丸形断面の棒鋼・線材な
どの製品を、圧延により製造しようとする場合、これま
では専ら孔型ロールパス圧延が採用されて来た。すなわ
ち第１図にそのパススケジュールの代表例を示すように
、方形断面の素材Ｗにダイヤ孔型ｄおよびスクエア孔型
Ｓによる、孔型圧延を１回または２回以上にわたって加
えた上、成形パスについてはほぼ同様な孔型圧延によっ
て角鋼製品ｐを、またオーバル孔型０とラウンド孔型ｒ
とを交互に用いる孔型圧延によって丸鋼製品ｐ′を得る
のが通例であった。

これに対し上記のような素材につき、断面減少を主目的
とする上流側の圧延パスをフラットロールで圧延し、製
品所定の形状を与える成形パスについてだけは孔型ロー
ル圧延パスに依存するようにしたいわゆるフラットロー
ル圧延が最近提案された。

第２図にその基本的なパススケジュールを示し、Ｕで上
流側パス、ｍで成形直前パスを示しこれらは何れもフラ
ットロールを用い、成形パスｆについてのみ、孔型ロー
ル圧延を行う。

孔型ロールに代えてフラットロールによる圧延を行う場
合には、当然下らロールカリバーの旋削加工は不要なだ
けでなく、ロール表面の荒れや摩耗も少ないため、ロー
ル寿命が長くなってロールコストは低く、しかも圧延す
る製品の形状・寸法が変わっても、従来のようにロール
替または孔型付をする必要がないので、圧延停止時間も
短くて済むなどのあまた利点がある反面、以下に示す欠
点がある。

（１）フラットロールパスは孔型ロールパスのように、
幅方向への変形に対する孔型の拘束がないので、圧延方
向への伸びが孔型ロールパスに比べて小さい。ここに孔
型ロールパスと同等な伸びを得ようとすると圧下を大き
くするを要するところ扁平度が過大となるために次のフ
ラットロールパスで、第３図に示すように倒れａ　／　
Ｈが扁平度Ｂｏ／Ｈｏに応じて大きくなり、圧延の続行
が不可能となること。

（２）また、フラットロールパスでは大きな圧下を行な
うと、ロールに接触しない自由面の形状が凸形となるが
、第４図に示すように、凸形の程度ｂ／Ｈｏが過大にな
るとこれまた倒れａ／Ｈか大きくなる原因となり以降の
フラットロールパスの続行を妨げること。

（３）現有設備において、孔型ロールパスをフラットロ
ールパスに切替えようとしてもすでにのべた理由により
同じ伸び効果が得られ難いためにパス回数が多くなって
生産性が劣化し、また連続圧延にあっては圧延機スタン
ドの増設を要すること。

以上のような問題に関して、フラットロールパスによる
圧延挙動につきあまた実験を行い検討を加えた結果によ
ると、フラットロールパスによる伸び率はロール径に著
しく依存し、これについての実験結果の一例を第５図に
示した。

この場合２０ｍｍ角の素材に、種々なロール径のフラッ
トロールにより、何れも８ｍｍの圧下（圧下率４０％）
を加えたときの伸び率λをロール径りに応じてプロット
したものである。第５図から細径のフラットロールを用
いる程高い伸び率λが得られている。もちろんこの伸び
率λは、圧延後における材料長さの圧延前のそれに対す
る比率である。

かような実際の伸び率につき、ロール圧下による材料の
幅拡がりなしにすべて圧延方向に伸長すると仮定したと
きの、理想上の伸び率λ′に対する割合いをもって伸び
効率ηを定義することとして、この伸び効率が、通常の
孔型ロールパスと同等以上となるロール圧延条件につい
て実験を進めたところ、フラットロール径Ｄ　（ｍｍ）
のロール隙Ｈ（Ｉｌ＋ｍ）に対する比Ｄ／Ｈと該ロール
径りとに関し、第６図に破線αの曲線の下方に斜線を施
して示した領域内を占めるフラットロール圧延条件の下
に高い伸び効率が得られることが知見された。

この領域をβであられすと、はぼ次式 により示される。

なおこの領域βは折線近似であられすと、Ｈ≧６０ｍｍ
のときＤ／Ｈ≦５、 目 そしてＨ＜１０ｍｍのときＤ／Ｈ≦３５−２８により、
より容易に計算を行うことができる。

ここに比Ｄ／Ｈの値かられかるように、ロール径りは、
従来用いられて来たフラットロールがほぼ３６０　ｍｍ
φ以上であったのに比し、はるかに小径にしなければな
らないので、必要なロ°−ル剛性を補うためには、圧延
反力を支持するバックアップロールの併用が実施上のぞ
まれるにしても、いわゆる多段ロール圧延機における知
識に従えば容易に実施できるのはいうまでもない。

このようにして従来の孔型ロール圧延におけると同等な
高い伸び効率のもとでは、圧延のために加えた全エネル
ギーのうち材料の伸び変形すなわち断面縮小に費やされ
る有効エネルギーの比率が高く、省エネルギーの観点で
有用であり、こうして安定なフラットロール圧延の遂行
に資することができるわけである。

さて上述したフラットロールパスにあっては在来の孔型
ロールパスにおけるとほぼ同様に被圧延材をロール隙へ
正確に誘導すべく、入口ガイドが用いられている。

第７図にその一例を示すように、被圧延材Ｗを入口ガイ
ド１の案内プレート２，２′の間から誘導ローラ３，３
′で保持しつつフラットロール４゜４′のロール隙に導
いて圧延を行うのである。

ここで被圧延材Ｗが誘導ローラ３，３′で保持されてい
る第７図（ａ）の間には被圧延材Ｗに横倒れは発生しな
いが、同図（ｂ）で示すように被圧延材Ｗの尾端が誘導
ローラ３，３′から離れるや否やその保持は失われて該
尾端に横倒れが発生して、第８図のように尾端Ｃが菱形
断面となり易く、該圧延材の扁平度Ｂｏ／Ｈｏ、凸形ｂ
／Ｈｏが大きい程、甚しくなって、所定の減面加工を受
は難（する。

このため、成形パスを経た製品の尾端形状の一例につい
て第９図に示すように、孔型ロール圧延においてかみ出
しｅが尾端Ｃに発生し、この部分は不良品として切捨て
なければならなくなり、またかようなかみ出しｅの発生
状況がさらに著しくなると第１０図に示すように孔型面
を外れた小さな間隙の両側ロール周面での圧延作用を生
じるため、異常に大きな圧延負荷がかかって圧延停止と
なったり、設備を破壊したりするおそれもあり、このほ
か横倒れが大きくなると、断面寸法が所定の寸法より大
きくなるのでロールの入口および出口のガイドを通過で
きず、圧延停止となったり、ガイドを破壊したりするう
れいもある。

（発明か解決しようとする問題点） かようなフラットロールパスに特有な問題点を有利に解
決すべく、フラットロールの入口ガイドに、圧延が完了
するフラットロールのロール隙出口に至るまで被圧延材
をサポートしてその尾端Ｃに生じ勝ちな横倒れを少なく
し、上述した高い伸び効率のもとにおける生産性の改善
が被圧延材の尾端に発生するクロップ切捨てに基く歩留
り低下に由来して阻害されろうれいを除くようにしたフ
ラットロール圧延入口ガイドを提案することがこの発明
の目的である。

（問題点を解決するための手段） この発明はフラットロールのロール隙に向けて被圧延材
の側面を誘導する、内面テーパつき二つ合わせ案内プレ
ート２，２′と、 これら案内プレートを抱持するとともにそのテーパ内面
の先端から被圧延材の側面に対する支持を肩代りする誘
導ローラ３，３′をそなえる一対のホルダ７．７′およ
び 案内プレートとホルダとの組立体を納めて誘導ローラを
その間隙調整可能に固定する箱型ガイド８と から成り、ホルダ７．７′が、被圧延材を圧下するフラ
ットロールのロール隙内でその少な（とも該ロール隙の
出口点に至る間にのび、誘導ローラ３．３′による案内
作用の及ばぬ被圧延材端部の捩れ抑止を司る嘴状の保持
部５，５′を一体に備える、棒鋼・線材のフラットロー
ル圧延入口ガイドである。

ここに嘴状保持部５，５′が被圧延材に面してそのフラ
ットロールによる圧下に伴う幅拡がりに応じた逃げ面６
，６′をそなえること、さらに嘴状保持部５，５′の逃
げ面６，６′が被圧延材の側面との間に１〜５ｍｍの遊
隙を形成することが実施上のぞましい。

さて第１１図、第１２図は上記改良を施した入口ガイド
の基本的構成を示す説明図であり、案内プレ−ト２，２
’、誘導ローラ３，３′をそなえる点で第７図に示した
ところと同様であるが、誘導ローラ３，３′とフラット
ロール４，４′間で被圧延材Ｗをフラットロールの軸方
向に挟んでサポートするようにフラットロールのロール
隙を通して少なくとも圧延による材料の変形が完了する
該ロール隙の出口点δに至る間にのびる嘴状保持部５゜
５′をそなえるものとする。

ここに一対の誘導ローラ３，３′を用いた例で図示した
が圧延スピードが比較的遅い粗スタンドでは二対の誘導
ローラを用いて材料保持の強化を図ることがのぞましく
、また出側にもローラ付ガイドを併用することがより好
ましい。

もとより被圧延材Ｗはこのフラットロール圧延によって
、ロール軸方向に幅拡がり変形をする。

すなわち第１２図で示すように、被圧延材Ｗの変形は圧
延のためのかみ込み開始から終了の間に幅拡がりによっ
てロール軸方向に流線的に推移するが、その形状は圧延
条件からおおまかに予測することができ、従って嘴状保
持部５．５′の内面形状は第１２図のように被圧延材Ｗ
のロール軸方向の変形推移にほぼ対応する逃げ面６，６
′を有するものとし、その被圧延材Ｗとの遊隙ｋが最適
になるように設定する。すなわち、遊隙ｋが１ｍｍ以下
になると被圧延材Ｗの側面で逃げ面６，６′に接触する
おそれがあり、そのため被圧延材Ｗの表面にかき疵が発
生しやすくなり、一方遊隙には５ｍｍ以上にも大きくな
ると保持効果が殆ど失われて事実上、横倒れの防止に役
立たなくなる。それ故に遊隙には１〜５市とするのが好
ましい。かくして被圧延材の全長にわたって横倒れがな
く、安定したフラットロールパス圧延の操業ができる。

加えて嘴状保持部５，５′は被圧延材Ｗの先端における
確実なかみ込み案内にも役立つので、誘導ローラ３，３
′のみの案内に依存したときしばしば第１３図に示すよ
うに被圧延材Ｗのかみ出し端が回転して次の圧延機に誘
導できず、圧延トラブルとなっていた不利を生じること
もなくなる。

第１４図（ａ）　（ｂ）に、上述入口ガイドｌの具体的
な実施構造を、水平軸フラットロール４，４′に適用す
る場合の例について要部の断面をあられす平面図と側面
図とを示し、第１５図で外観をあられし、また第１６図
は分解斜視図である。

図中２，２′は、内面テーパつき二つ合わせの案内プレ
ート、７，７′は案内プレート２，２′を抱持するとと
もに、そのテーパ内面の先端から被圧延材Ｗの側面に対
する支持を肩代わりする誘導ローラ３，３′をそなえる
一対のホルダであり、そして８は、案内プレート２，２
′とホルダ７゜７′との組立体を納めて誘導ローラ３，
３′の間隙調整可能な固定を司る箱型ガイドである。

なお図中９は、箱型ガイド８の側壁を貫通してホルダ７
．７′をそのねじ孔９′にねじこみ固定するホルダの抑
止用ボルト、１０は箱型ガイド８の側壁にねじ込んでホ
ルダ７．７′の相互間隙の設定に供する調整用押ねじ、
また１１はホルダ７．７′にねじ込み、箱型ガイド８の
反力受け１２（第１５図、第１６図参照）による支持に
より、誘導ローラ３゜３′のローラ間隙の設定を司る調
整用押しねじであり、そして１３．１４はそれぞれ箱型
ガイド８の頂壁にねじ込んで、案内ガイド２，２′およ
びホルダ７．７′の固定を司る押ねじ、また第１６図に
おいて１５は誘導ローラのピン軸、１６はベアリングで
ある。

図示例においてフラットロール４，４′のロール隙内で
その出口点に至る間にのびる嘴状の保持部５，５′は、
ホルダ７．７′の端部で一体をなす場合を示したが、別
部材を溶接により、またねじ止などの手段で取付けても
よい。

（作　用） 以上述べたところに従うフラットロール圧延入口ガイド
■を用いて１５０　ｍｍ　　断面の素材に、１２パスの
フラットロール圧延を加え、ついで６パスの孔型ロール
圧延を行って１６ｎ＋ｍφの丸鋼に仕上げる際、比較の
ために誘導ローラ３，３′をそなえるのみで、嘴状の保
持部５，５′をもたない在来の入口ガイトを用いて同様
な圧延加工を加えた場合における、被圧延材尾端におけ
る横倒れ状況をこの発明に従うときと対比したところ、
特に嘴状保持部５，５′をそなえるとき（その逃げ面６
，６′の被圧延材に対する隙間には３〜５ｍｍ）は、各
パスとも被圧延材尾端における第１７図（ａ）に示す横
倒れ角度は、５°以内に納まり引続く孔型圧延にも何ら
の支障はなかったが、比較圧延では第１７図（ｂ）に示
すように甚だしい尾端横倒れを生じて試駒数の約−が、
次の圧延機の人口ガイドを通過できず、圧延トラブルと
なりまた残り一については１、６　ｍｍφにまで圧延は
できたにしても第１８図に対比したように尾端かみ出し
長さはこの発明による場合と比べて５倍以上も長くなり
、歩留りの甚だしい低下が余儀なくされることが経験さ
れた。

（実施例） かようなフラットロール圧延入口ガイドを用いることが
、歩留り改善の面でとくに肝要な小径サイズの棒鋼・線
材のフラットロール圧延を実施した例について、説明す
る。

すなわち１１ｍｍφの丸鋼を製造する仕上連続ミルにこ
の発明を適用した事例について、第１９図に示すように
６台の水平、垂直交互配置としたタンデム圧延機を用い
その上流４パスに、バックアップロールを有する４重ロ
ール式圧延機１７．１８．１９゜２０、そして下流２パ
スに２重ロール式圧延機２１゜２２を配置し、第２０図
にパススケジュールを示した圧下配分で、１８ｍｍ　　
の素材から順次に圧延加工を行った。

これに対する従来の全孔型ロール圧延の場合、そのパス
スケジュールを第２１図に示すような、オーバル−ラウ
ンド交互圧延で１８ｍｍ　　の素材から１１ｍｍφの丸
鋼製品まで６パスで圧延することはできるがすでにのべ
た不利を伴い、一方、これまでのフラット圧延に関する
知識に従う２重ロール式圧延機を用いてやはり上流４パ
スにフラットロール圧延を適用して全孔型圧延と同様に
１８ｍｍ　　の素材からｌｌｎ＋ｍφの丸鋼に仕上げよ
うとすると、第２２図に示すように各フラットロールパ
スにおいて被圧延材が過度に扁平化し、不安定な圧延と
なる。

これは２重ロール式圧延機では強度上、ロール径が３６
０　ｍｍφ程度に大きいため、Ｄ／Ｈ比の値も大きくな
るためすでにのべたように伸び効率の悪化が甚だしく、
換言すると各パスで無駄な幅拡がりが大きいためである
。

次表１は、大径（３６０ｍｍφ）のフラットロールを用
いる比較パススケジュールの下では、孔型ロール圧延に
比して伸び効率を同等程度とした小径（１００ｍｍφ）
のフラットロールを用いる実施例のパススケジュールに
よるような、高い伸び効率が得られないことを示してい
る。

小径のフラットロールを用いるパススケジュールでは必
要なときバックアップロールによりロール強度を保証す
ることで、フラットロールパスのロール径を約１００　
ｍｍ程度にも細くすることの故に、Ｄ／Ｈが比較法より
もはるかに小さく、その結果、高い伸び効率が結果され
て幅拡がりはわずかなので、第２０図のように各フラッ
トロールパスとも、被圧延材があまり扁平にはならない
、安定した圧延ができるわけである。

なおこの例は、１１ｍｍφ丸鋼製品の製造過程のうち仕
上連続ミルにおけるこの発明の方法の適用に関してのべ
たが、最終的な製品の断面形状を整える成形パス以外の
上流パスは、一般に断面減少を目的とするので、かよう
な上流パスに当る圧延段階に、この発明が有利に適合し
、また連続ミルには限らず、リバースミルなどの単独ミ
ルに適用してもよく、また４重ロール式圧延機は多段ロ
ール式圧延機の代表例であって、バックアップ手段の如
何は問うところでない。

以上のべたようにして棒鋼・線材のフラットロール圧延
を高い伸び効率のもとに安定に遂行することによる生産
性改善への寄与は著しく、とくにこのフラットロール圧
延にあってはフラットロール圧延入口ガイドとしてとく
にフラットロールパスによるロール隙の出口点に至る間
に被圧延材の確実な保持を司ることによって、被圧延材
端部に生じ勝ちな、フラットロール圧延に特有なトラブ
ルを有効に排除して、圧延エネルギーの有効利用と、製
品歩留りの著大な改善に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来法による棒鋼・線材の孔型ロール
、およびフラットロール各圧延のパススケジュール図、 第３図は、フラットロール圧延により横倒れが生じる要
因の影響を示すグラフ、 第４図は同じく自由面に凸形が生じる要因をあられすグ
ラフであり、 第５図はロール径が伸び率に及ぼす影響を示す線図、そ
して 第６図はフラットロール圧延で、孔型ロール圧延と同等
の伸び効率を得る条件を整理して示した線図であり、 第７図（ａ）　（ｂ）は従来の孔型ロール、フラットロ
ール圧延に用いられた入口ガイドにおける被圧延材の誘
導のありさまを示す説明図、 第８図はフラットロール圧延で被圧延材の尾端に生じる
圧延不良の説明図、 第９図は、この圧延不良に基く製品欠かんの説明図、ま
た 第１０図は孔型ロール圧延に及ぼす悪影響を示す断面図
、そして 第１１図はこの発明によるフラットロール圧延人ロガイ
ドの基本構成を示す、ロール軸と直交する断面図、 第１２図は同じくロール軸と並行な断面図であり、また 第１３図は被圧延材の圧延先端で生じる捩れの説明図で
あって 第１４図（ａ）　、　（ｂ）はこの発明に従う入口ガイ
ドの具体的な実施構造を示す要部断面の平面図側面図、 第１５図は外観斜視図、 第１６図は分解斜視図、そして 第１７図（ａ）　、　（ｂ）は被圧延材尾端の倒れの度
合いを比較した断面図、 第１８図は尾端かみ出し長さの比較グラフであり、第１
９図はフラットロール圧延のための圧延機配列の一例を
示す平面図、 第２０図は小径ロールによるフラットロール圧延法のパ
ススケジュール図、 第２１図、第２２図は従来法による孔型圧延および大径
のフラットロール圧延における比較パススケジュール図
である。 ２．２′・・・案内プレート ３．３′・・・誘導ロール　５，５′・・・嘴状の保持
部６．６′・・・逃げ面　　　７，７′・・・ホルダ８
・・・箱型ガイド 弗１凶 第４図 第２区 ０　６＋７２ａｏａ　　ａ６６ａｏａ　　ａｔ。 −輪。 第３図 第５図 σ−ル任Ｄｑｍ 晒。 −／−／　（ｍ）１ン 第７図 第８図 第−１４図 （ａ） （ｂ） 第１Ｏ図 第１７図 （ａ） （ｂ・ 第１８図 第１９図 図面の浄書（内容に変更なしン 第２０図 第２１図 手　　続　　補　　正　　書（方式） ％式％ １、事件の表示 平成２年特許願第６４４２７号 ２、発明の名称 棒鋼・線材のフラットロール圧延入口ガイド３、補正を
する者 事件との関係　　特許出願人 ７日 （１２５）川崎製鉄株式会社 ４、代理人 ６、補正の対象 図 面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フラットロールのロール隙に向けて被圧延材の側面
   を誘導する、内面テーパつき二つ合わせ案内プレート２
   、２′と、 これら案内プレートを抱持するとともにそのテーパ内面
   の先端から被圧延材の側面に対する支持を肩代りする誘
   導ローラ３、３′をそなえる一対のホルダ７、７′およ
   び 案内プレートとホルダとの組立体を納めて誘導ローラを
   その間隙調整可能に固定する箱型ガイド８と から成り、ホルダ７、７′が、被圧延材を圧下するフラ
   ットロールのロール隙内でその少なくとも該ロール隙の
   出口点に至る間にのび、誘導ローラ３、３′による案内
   作用の及ばぬ被圧延材端部の捩れ抑止を司る嘴状の保持
   部５、５′を一体に備える、棒鋼・線材のフラットロー
   ル圧延入口ガイド。 ２、嘴状保持部５、５’が、被圧延材に面してそのフラ
   ットロールによる圧下に伴う幅拡がりに応じた逃げ面６
   、６′をそなえる特許請求の範囲第１項に記載のガイド
   。 ３、嘴状保持部５、５′の逃げ面６、６′が被圧延材の
   側面との間に１〜５ｍｍの遊隙を形成する特許請求の範
   囲第２項に記載のガイド。