JPH06134502A - 丸棒・線材の圧延方法およびそれに用いる圧延装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い仕上精度が得られ、広いフリーサイズ領
域を備えた実用的なサイズフリー圧延方法、およびそれ
を達成する圧延装置を提供する。 【構成】 素材を90°位相で連続配置された複数段の２
ロールミルで順次圧延して減面し、次いで前記２ロ―ル
ミルの圧延方向に対し45°傾斜した４方向から２段の２
ロ―ルミル又は４ロ―ルミルで圧延して、径偏差を減少
させる。最終仕上り形状が略８角形となり、径偏差が小
さくなるので２ロールミルの圧下量を大きくとれ、積極
的なサイズフリー圧延が可能となる。それにより、保有
ロール数を削減し、段取変え時間を削減することがで
き、２ロールミルの特性である構造が簡単であり、設備
コストが低く、ロール交換や芯出し等のメンテナンスが
容易で、仕上精度を左右するミル剛性が高いという利点
を生かすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は丸棒・線材の圧延方法お
よびそれに用いる圧延装置に関する。さらに詳しくは、
断面円形の鋼材などに熱間または冷間で複数段のロール
圧延を施して線径を減少させ、所望の寸法の丸棒または
線材をうるための圧延技術に関する。

【０００２】また、本発明は同一のロールを用いて圧下
量を調整することにより、被圧延材の仕上径を無段階で
変更できるようにした、いわゆるサイズフリー圧延技術
に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来の丸棒・線材の圧延方法では、製品
サイズ毎に専用の穴形ロールを準備しておき、わずかな
径変更に対してもロールを組み替えて圧延している。こ
のため製品のサイズピッチに対応したロールユニットを
多数準備しておく必要があり、大量のロールと広い保管
スペースとを要し、さらに段取換えによるロスタイムか
ら生産性の低下を来すことになるという問題があった。
また、保有する穴形から外れたサイズの製品に対して
は、新たにロールを準備する必要がある。そのため従来
より、同一の穴形のロールを用いると共にロールの圧下
位置を無段階で変更して、製品径を無段階で変更する、
いわゆるサイズフリー圧延が提案されている。

【０００４】このサイズフリー圧延の方法は、用いられ
るロールミルの型式によって、次のような長所短所が見
られる。一般に用いられている同一平面内に上下一対の
ロールを配する２ロールミルは、構造が簡単であり、設
備コストが低く、ロール交換や芯出し等のメンテナンス
が容易で、仕上精度を左右するミル剛性が高いという利
点を有する。しかし、その反面、２ロールミルで圧延さ
れた製品形状は、図８に示すように略４角形となり、圧
下量を変化させると径偏差Ｅ（目的とする真円の直径d
との出入り量）が急速に大きくなる。そのため径偏差Ｅ
が許容値（通常圧延で±0.3mm 、精密圧延で±0.1mm ）
の範囲におさまる線径変更範囲、すなわちサイズフリー
領域がきわめて狭くなる。たとえば図７（径偏差と圧延
出側径の関係図）の符号L2で示すように基準径を25mmと
すると、サイズフリー領域は25〜24.65mm であり、実質
的にサイズフリー領域がほとんど得られないという欠点
がある。

【０００５】これらの問題を解決するため、圧下機構を
備えた３ロールミルまたは４ロールミルを用いた圧延装
置が提案されている。前記３ロールミルは、放射状に12
0 ゜間隔で設けた３個のロールを１基のスタンドに組込
み、各スタンドの位相を60゜ずつずらして複数段タンデ
ムに配置したものである。また４ロールミルは同一平面
内に配置した上下左右の４個のロールから構成され、45
゜ずつずらして複数段タンデムに配置したものである。
上記のロールミルは３角形または４角形に圧延したもの
をさらに角をつぶすように60゜または45゜ずらせて圧延
するので、径偏差が小さくなる利点がある。たとえば製
品径25mmを基準とする穴形（径偏差Ｏ）のロールで圧延
する場合、許容径偏差を0.1mm とすると、製品径のサイ
ズフリー領域は、３ロールで図７の符号L3で示すように
25〜24.23mm 、４ロールで図７の符号L4で示すように25
〜23.6mmとなり、前記２ロールの場合よりもサイズフリ
ー領域が広くとれる。その意味では、サイズフリ―圧延
に有利なようであるが、しかし、径偏差の面からサイズ
フリーが許容されてとしても、４ロールミルは圧下して
いくとロールのエッジ部から45゜の位置に材料が噛み出
してしまい、噛み出しの点から圧下量に制限を受け、実
際にはサイズフリー圧延に適していない。

【０００６】さらに、上記の３ロールミルや４ロールミ
ルは、構造が極めて複雑であり、これらを複数基設置す
ると設備コストが高くなり、しかもロール交換や芯出し
のメンテナンス性が悪いという問題がある。以上のごと
く、２ロールミル、３ロールミル、そして４ロールミル
のいずれを使ってもこれまで実用的なサイズフリー圧延
はできなかったのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情の
鑑み、構造が簡単で設備コストが低く、メンテナンス性
にすぐれ、しかも高い仕上精度が得られ、広いフリーサ
イズ領域を備えた実用的なサイズフリー圧延方法、およ
びそれを達成する圧延装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の丸棒・線材の圧
延方法は、素材を90°位相で連続配置された複数段の２
ロールミルで順次圧延して減面し、次いで前記２ロ―ル
ミルの圧延方向に対し45°傾斜した４方向からロ―ルミ
ルで圧延して成形し、径偏差を許容値以下に減少させる
ことを特徴とする。

【０００９】第１発明の圧延装置は、90°位相で連続配
置された複数段の２ロールミルからなる２ロールミル群
と、前記２ロールミル群の下流側に、直前段の２ロール
ミルに対し45°傾けた２ロールミルと、該２ロールミル
に対してさらに90°傾けた２ロールミルとを備えた仕上
げロールミル群とを有し、少なくとも出側の４スタンド
のミルにロール圧下装置が設けられていることを特徴と
する。第２発明の圧延装置は、90°位相で連続配置され
た複数段の２ロールミルからなる２ロールミル群と、前
記２ロールミル群の下流側に、直前段の２ロールミルに
対し45°傾けた４ロールミルとからなり、少なくとも出
側の３スタンドのミルにロール圧下装置が設けられてい
ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】交互に90°ずつ傾けた複数段の２ロールミルを
通過した製品は断面が略四角となり、断面の45°方向に
径偏差が発生する。本発明では前段の２ロールミルに対
して45°傾けた４方向から更に圧延するので、製品の最
終仕上り形状が略８角形となる。この場合の径偏差は４
ロールミルを多数配列したラインで圧延したものとほぼ
同一の小さなものとなる。このように、径偏差が最終的
には成形されて許容値以下に治められると、径偏差から
の圧下の制限は受けず、一方、２ロールミルは、４ロー
ルミルとは異なりロールエッジ部における材料の噛み出
し位置が90°になるため、本来広い圧下量がとれるの
で、積極的なサイズフリー圧延が可能となる。したがっ
て、保有ロール数を削減し、段取変え時間を削減するこ
とができる。しかも、２ロールミルの特性である構造が
簡単であり、設備コストが低く、ロール交換や芯出し等
のメンテナンスが容易で、仕上精度を左右するミル剛性
が高いという利点を生かすことができる。

【００１１】

【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明の圧延方
法および圧延装置を説明する。 （第１実施例）図１は第１発明の実施例（第１実施例）
にかかわる圧延装置とその工程の説明図、図２は図１の
圧延装置で圧延された最終４工程の製品断面図、図３は
最終４工程で用いるロール穴形を示す拡大断面図であ
る。

【００１２】図１の圧延装置は２ロールミルスタンドＳ
1 〜Ｓn を交互に90°位相でｎ段配列した２ロールミル
群Ａと、更にその下流側に、直前段スタンドＳn に対し
45°傾けた２ロールスタンドＳn+1 および更にそれに対
して90°傾けた２ロールスタンドＳn+2 の２基からなる
仕上げロールミル群Ｂとから構成されている。２ロール
ミル群Ａの各スタンドのうち奇数番目のスタンドＳ1,Ｓ
3,…Ｓn-1 はそれぞれ一対のロールを上下に配列した水
平配置のスタンドである。そして一対のロールの周囲の
溝形で構成される輪郭、すなわちロール穴形は略楕円形
であり、いわゆるオーバル形となっている。また偶数番
目のスタンドＳ2 、Ｓ4 …Ｓnはそれぞれ一対のロール
を左右に配列した垂直配置のスタンドである。そしてロ
ール孔形は略円形であり、いわゆるラウンド形になって
いる。

【００１３】これらのロールミルは、丸棒ないし線材な
どの材料１を圧延工程が進むにつれて繰り返し減面して
細くするように、穴形は次第に小さくなっている。２ロ
―ルミル群Ａにおける出側の２基のスタンドＳn-1 、Ｓ
n は最終成形のため、ラウンドカリバーロ―ルを用いて
仕上げ圧延を行う。ラウンドカリバーは図３に示すよう
に、中心部の90°以上の範囲Ｒ0 が真円領域で、その両
側の領域Ｒ1,Ｒ2 はサイドリリーフ域となっているロ―
ルである。そして、前記２ロールミル群Ａの最終のスタ
ンドＳn-1 、Ｓn には、ロール圧下装置が組み込まれて
いる。その圧下装置としては、たとえば圧下スクリュウ
と偏心スリーブ等を用いた公知の機構で実現することが
できる。

【００１４】前記仕上げのロールミル群Ｂの各ロールは
２ロールミル群Ａの最終２スタンドＳn-1 、Ｓn のロー
ルと同じ穴形のロ―ルが用いられる。そして、１段目の
スタンドＳn+1 は直前のスタンドすなわち２ロールミル
群Ａの最終のスタンドＳn に対し、パスラインPLまわり
に45°ずらせた角度で配置され、２段目のスタンドＳn+
2 は１段目のスタンドＳn+1 に対し90°ずらせた角度位
置で配置されている。この仕上げロールミル群Ｂの各ス
タンドＳn+1 、Ｓn+2 にも、ロール圧下装置が設けられ
ている。

【００１５】次に上記圧延装置によるサイズフリー圧延
方法を説明する。まず、材料１を２ロールミル群Ａで順
次圧延し、減面していく。そして、２ロールミル群Ａの
最終２工程のスタンドＳn-1 、Ｓn と、仕上げロールミ
ル群Ｂの２工程のスタンドＳn+1 、Ｓn+2 のロールの圧
下量を所望の製品径に合わせて調節する。それにより図
１の前段工程でしだいに減面されてきた製品が、図２に
示すように、サイジングされる。すなわち、２ロールミ
ル群Ａの最終段から１段前のスタンドＳn-1 で製品がオ
ーバル状に成形され（図２（ａ）参照）、ついで左右の
突出部２、３が最終スタンドＳn で減面されて略四角形
となる（図２（ｂ）参照）。この状態では45°の角度位
置に偏肉部４，５，６，７があり、それぞれＥの径偏差
が生じている。

【００１６】さらに仕上げロールミル群Ｂの１段目のス
タンドＳn+1 による圧延で、左上と右上の偏肉部４，６
が減面され（図２（ｃ）参照）、最後に２段目のスタン
ドＳn+2 により右上と左下の偏肉部７，５が減面される
（図２（ｄ）参照）。これにより製品は略８角形とな
り、22.5°の８個所の位置に径偏差ｅが残る。しかしこ
の径偏差ｅは２ロールミル群Ａの仕上がり製品の径偏差
Ｅ（図８参照）に対し、約１／４の小さな値となる。し
たがってこの径偏差ｅが許容範囲に収まるように径を変
更できる領域、すなわちサイズフリー領域が広くなる。
これにより、本発明では、２ロ―ルスタンドを用いて高
精度で実用的なサイズフリ―圧延ができることとなる。

【００１７】そして、本発明では、全スタンドを２ロ―
ルにすることにより、ハウジング、ロ―ルの互換性を有
すると共に、３ロ―ル、４ロ―ルに比べてミル剛性が高
く取れるために製品精度が高くなる。また、ロ―ル交換
等の保守性も３ロ―ルミルや４ロ―ルミルに比べて高く
なるという利点を奏する。

【００１８】なお上記実施例では、２ロールミル群Ａは
水平スタンドと垂直スタンドとを交互に組合わせている
が、これらを水平面に対してそれぞれ45°ずつ傾けて90
°ずつ交互に配置してもよく、この場合、仕上げロール
ミル群Ｂの各スタンドＳn+1、Ｓn+2 は水平および垂直
配置とすればよい。また、各スタンドは、通常は１台の
フレームに設置し、駆動系の共通化を計るが、２台以上
のフレームに分散して設置してもよい。さらに、上記の
圧延方法では、圧下量の変更を２ロールミル群Ａの最終
２工程から行なっているが、これをロール交換により、
あるいはすべてのスタンドに圧下装置を設けておくこと
により、全スタンドで圧下量の変更を分散させて行なう
と共に、最終の４スタンドＳn-1 、Ｓn 、Ｓn+1 、Ｓn+
2 で仕上げ圧延を行うようにしてもよい。

【００１９】（第２実施例）つぎに図４〜６を参照して
第２発明の実施例（第２実施例）を説明する。図４は第
２実施例にかかわる圧延装置とその工程説明図、図５は
図４の圧延装置で圧延された最終３工程の製品断面図、
図６（ａ）および図６（ｂ）はそれぞれ最終３工程で用
いるロール穴形の拡大断面図である。

【００２０】本実施例の圧延装置は、２ロールミル群Ａ
は第１実施例と同様であり、これに続いて設置された１
台の４ロールミルのスタンドＳn+1 から構成されてい
る。そして、最終段スタンドの４ロ―ルミルは直前段の
２ロールミルに対して45°傾けて配置されている。本実
施例の２ロールミル群Ａの最終スタンドＳn-1 、Ｓn に
用いるロールの穴形は、図６（ａ）に示すように第１実
施例の場合（図３参照）と実質的に同様のラウンドカリ
バ―ロ―ルである。また仕上げ用４ロールミルの穴形は
図６（ｂ）に示すように、それぞれ45°以上の真円域Ｒ
3 とその両側のサイドリリーフ域Ｒ4,Ｒ5 を備えたもの
である。

【００２１】本実施例においても、材料１を２ロ―ルミ
ル群Ａで順次圧延して、断面を減面し、最終工程で成形
される。すなわち、２ロールミル群Ａの最終段から１段
前のスタンドＳn-1 で製品がオーバル状に成形され（図
５（ａ）参照））、ついで左右の偏肉部２、３が最終ス
タンドＳn で減面されて略四角形となる（図５（ｂ）参
照）。この状態では45°の角度位置に偏肉部４，５，
６，７があり、それぞれＥの径偏差が生じている。さら
に仕上げロールミルである４ロ―ルミルスタンドＳn+1
による圧延で、４カ所の偏肉部４，５，６，７を一挙に
減面し、これにより製品を略８角形とする。

【００２２】なお、４ロ―ルミルは、２ロ―ルミルと比
べて同一ロ―ルサイズでは剛性が低くなり圧延精度に及
ぼす影響が大きいので、最終３工程中の２ロ―ルミルス
タンドＳn-1,Ｓn で圧下力をかけた最終成形圧延を行な
い、最終スタンドの４ロ―ルミルＳn+1 で前段圧延で残
った僅かな偏肉部分を軽圧下することにより４ロ―ルミ
ルの低剛性の影響を受けることなく高精度の製品を得る
ようにするのが好ましい。

【００２３】ともあれ、本方法によれば、22.5°の８個
所の位置に径偏差ｅが残るだけとなり、この径偏差ｅは
２ロールミル群Ａの仕上がり製品の径偏差Ｅ（図８参
照）に対し、約１／４の小さな値となるので、第１実施
例と同様にサイズフリ―圧延が行なえることとなる。

【００２４】なお、本実施例のように、仕上げ工程のみ
を４ロールミルで行なう圧延装置は、全工程を４ロール
ミルでサイズフリー圧延をする場合に比して、構造が複
雑な４ロールミルが１基で済むという利点がある。そし
て、４ロールミルは圧延により幅広がりが発生しないた
め（むしろ幅狭まり傾向）、45°傾けた４ロールミルＳ
n+1 を出た後の材料１の径偏差は４ロールミルタンデム
圧延に、より近いものとなる。

【００２５】また、本実施例においても、２ロールミル
群を45°傾けて配置し、仕上げロールミルを垂直および
水平に配置してもよい。さらに上記した圧延方法では圧
下量の変更を２ロールミル群Ａの最終２工程から行なっ
ているが、これをロール交換により、あるいはすべての
スタンドに圧下装置を設けておくことにより、全スタン
ドで圧下量の変更を分散させて行なうと共に、最終の３
スタンドＳn-1 、Ｓn、Ｓn+1 で仕上げ圧延を行うよう
にしてもよい。。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、構造が簡単で設備コス
トが低く、メンテナンス性にすぐれ、しかも高い仕上精
度が得られ、広いフリーサイズ領域を備えた実用的なサ
イズフリー圧延を行なうことができる。そのため、保有
ロール数を削減し、段取変え時間を削減することができ
る。しかも、基本的には２ロールミルで構成しているの
で、その特性である構造が簡単であり、設備コストが低
く、ロール交換や芯出し等のメンテナンスが容易で、仕
上精度を左右するミル剛性が高いという利点を生かすこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例にかかわる圧延装置とその工程の説
明図である。

【図２】図１の圧延装置で圧延された最終４工程の製品
断面図である。

【図３】図１の最終４工程図で用いるロール穴形を示す
拡大図である。

【図４】第２実施例にかかわる圧延装置とその工程の説
明図である。

【図５】図４の圧延装置で圧延された最終３工程の製品
断面図である。

【図６】図４の最終３工程で用いるロ―ル穴形の拡大断
面図である。

【図７】２ロールミル圧延、３ロールミル圧延および４
ロールミル圧延における圧延出側径と径偏差の関係図で
ある。

【図８】２ロ―ルミル圧延による径偏差の発生状態を示
す説明図である。

【符号の説明】

PL パスライン Ａ ２ロールミル群 Ｂ
仕上げロールミル群 Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ，Ｓn-1 、Ｓn 、Ｓn+1 、Ｓn+2 ロ
ールミルスタンド １ 材料

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】素材を90°位相で連続配置された複数段の
   ２ロールミルで順次圧延して減面し、次いで前記２ロ―
   ルミルの圧延方向に対し45°傾斜した４方向からロ―ル
   ミルで圧延して成形し、径偏差を許容値以下に減少させ
   ることを特徴とする丸棒・線材の圧延方法。
2. 【請求項２】90°位相で連続配置された複数段の２ロー
   ルミルからなる２ロールミル群と、前記２ロールミル群
   の下流側に、直前段の２ロールミルに対し45°傾けた２
   ロールミルと、該２ロールミルに対してさらに90°傾け
   た２ロールミルとを備えた仕上げロールミル群とを有
   し、少なくとも出側の４スタンドのミルにロール圧下装
   置が設けられていることを特徴とする請求項１記載の方
   法に用いられる丸棒・線材の圧延装置。
3. 【請求項３】90°位相で連続配置された複数段の２ロー
   ルミルからなる２ロールミル群と、前記２ロールミル群
   の下流側に、直前段の２ロールミルに対し45°傾けて配
   置した４ロールミルとからなり、少なくとも出側の３ス
   タンドのミルにロール圧下装置が設けられていることを
   特徴とする請求項１記載の方法に用いられる丸棒・線材
   の圧延装置。