JPH0622721B2 - 丸棒鋼の圧延方法及び圧延ロ−ラ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、丸棒鋼の圧延方法及びその圧延方法に使用す
る圧延ローラ装置に関するものである。

（従来の技術及びその問題点） 圧延ロールによって丸棒を製造する場合、通常矩形断面
のビレットを複数回圧延して第３図に示すように楕円断
面材料２にした後、一対の円形孔型ロール１、１′によ
り仕上圧延して円形断面材料３を得ている。ここで、円
形断面材料３においてロール軸４、４′と直角方向の断
面寸法Ｈを天地寸法と称し、ロール軸４、４′の方向の
断面寸法Ｂを幅寸法と称している。

一般に仕上円形孔型においては、第４図に示すようにフ
ランジ側に逃げ角θをとり、この範囲は仕上半径Ｒより
も大きな半径、たとえば２Ｒとしている。このように逃
げ部（以下「肩部」と呼ぶ）を設けるのは、実操業にお
いて、圧延材の温度むらや圧延材の圧延方向に作用する
張力（以下「スタンド間張力」と呼ぶ）の変化によって
幅寸法Ｂが圧延材長手方向に大幅に変動して幅部の噛み
出しが発生するのを防くためである。

従って、真円度の高い精密圧延を実現するためには、幅
寸法Ｂの変動要因を除去してこの逃げ角θもゼロにする
のが理想であるが、これは後述するように非常に困難で
ある。円形断面材料の天地寸法Ｈと幅寸法Ｂの長手方向
における寸法変動を調べると第５図に示すように、天地
寸法Ｈの変動は小さいが幅寸法Ｂの変動が大きくこれが
真円度の低下の主因となっている。

そこで、寸法精度を向上させる方法として前記幅寸法Ｂ
の変動要因を除去すべく、圧延条件を均一とすることが
考えられる。そのためには、加熱炉の温度を全長にわた
って制御し、均熱時間を長くするなどして加熱むらを防
ぎ、かつ圧延中のスタンド間張力を検出して各スタンド
の回転数を制御する必要があるが、これは非常に高価な
設備コスト、燃料コストが要求される上に技術的にも非
常に高度な制御システムが必要となる。

次に、仕上圧延機の出側に２ロール型の回動自在な非駆
動ローラを設置し、このローラによって軽圧下のサイジ
ングを施して寸法調整をしようとする試みがある。

前述したように、通常の圧延では噛み出しを防ぐため
に、寸法変動の大きい幅部をマイナス気味（未充満傾
向）に圧延しているが、この場合は、この部分をサイジ
ングできるように、逆に積極的に幅部に充満傾向を持た
せて所期寸法より大きめに圧延しておき、仕上圧延ロー
ル軸の方向と垂直な方向に軸支された２ロール型のサイ
ジングローラにより、この幅部等が所期寸法になるよう
に軽圧下を加えてサイジングしようとするものである
（特公昭４２−３２８５号公報、特開昭５５−１０３５
９号公報等）。

しかしながら、この場合にもサイジングによりローラの
非接触部へわずかながら盛り上がりが生じ、±０．１mm
以下の精密圧延を行うにあたっては、問題となってい
た。しかも、このローラ開度の調整には熟練を要する上
に、例えば特開昭５５−１０３５９号公報における第１
２図でわかる通り、ギャップ調整をレバーアームで行っ
ており、構造上部材の遊びの生ずる部分が多くなり剛性
を高くできない為、一旦圧延して材料寸法を測定した後
微調整せざるを得ず、そのため加熱温度の時系列的な変
化に追従できず、よって生産性の低下から免れ得ず、精
密圧延の合格率も高くできなかった。

その他、上記サンジング時の幅拡りした部分を解消する
ために、同一タイプのサイジングローラをさらに後方に
直交配置し、前段のサイジングローラでの盛り上がり
を、後段のサイジングローラによりサイジングする方法
もある（特開昭５５−１０３５９号公報、特開昭５５−
１２６３０２号公報等）。

しかし、この場合も２ロール型のサイジングローラとす
る限り幅方向への幅拡りが存在し、超精密圧延に対して
は抜本的な解決とならない。加えて、装置が煩雑となる
為、その調整にも倍以上の時間を要し、実操業にあたっ
ては生産性が極めて低くなる。

（本発明成立に至る過程） 上記知見に基き、このように２方向からサイジングを行
う限り幅方向への幅拡りが存在するので、±０．１０mm
以下乃至は±０．０５mm以下といった超精密圧延を狙う
ことができないことが判明した。この幅拡りの問題を回
避するたには、全面均一拘束とすることが望ましい。

そこで、まず本発明者等はサイジングローラの代わり
にコニカルダイスを置くことを考え、その実験を行っ
た。この場合、全周が均一に拘束され、真円度が高くな
ると考えたのである。

しかしながら１％程度の外径圧下においてさえ３０φmm
以下の丸鋼の熱間サイジングではダイス入口に材料がつ
っかけることがまま発生し、材料が座屈した。勿論、ダ
イスは仕上ロール出口に極力近接させた。その上、コニ
カルダイスの場合、このような熱間押出しでは、潤滑、
冷却が施しにくいので、焼付き、ダイスの熱膨張を回避
し難いという問題もあった。

次に、一般に圧延において幅拡りが少ないとされてい
る多方ローラによるサイジングの適用を考えた。

前述したように、幅拡りの見地から見れば極力全周均一
拘束とすることが望ましく、そのためには、ローラの数
を多くすればするほど良いのであるが、その反面、隣接
するローラの間の自由面が多くなって、その部分の拘束
ができなくなること、及び、構造上隣接するローラ軸ネ
ックの支持部同士が干渉し易くなることにより、自ら決
まるローラ数の上限が存在する。

〔３方サイジングの場合〕 そこで、まず本発明者等は３ロール型サイジングローラ
について検討した。

ところが、仕上圧延機が２方圧延機の場合、第６図に一
点鎖線で示すように幅部、肩部に充満傾向を持たせて仕
上圧延して、続いてサイジングを施そうとした場合、サ
イジングによる寸法調整が必要な幅部、肩部とサイジン
グローラの隣接ローラ間の自由面が重なって幾何学的な
関係をうまく組み合わせることができない。

〔４方サイジングの場合〕 次に、４ロール型のサイジングローラによるサイジング
について検討した。

この場合、３ロール型と違い、仕上圧延の幅部、肩部に
ローラを位置させることができ、この状態でサイジング
できる。そこで、４ロール型のサイジングローラを仕上
圧延機出側に設置し、その効果を調査したところ、４ロ
ール型とすることにより幅拡りがなく、±０．０５mmの
外径精度が得られることが判明した。

〔５方サイジング以上の場合〕 ５ロール型、６ロール型の場合、３ロール型の場合と同
様に、隣接するローラ間の自由面が仕上圧延機出型でサ
イジングすべき幅部、肩部の位置に重なるため、全周サ
イジングできない。また、７ロール型以上の場合、それ
がさらに顕著になる上、ハウジング構造が大型化せざる
を得ない等の問題がある。また、ローラ数は上記検討よ
り、４ロール型にて十分その精密圧延効果を達成できる
ので、これ以上ローラ数を増やすことは無意味でもあ
る。

以上の検討より、２方ロール仕上圧延機出側に設置する
サイジングローラは４ロール型とすることにより、極め
て顕著な効果を奏し、±０．０５mmといった超精密圧延
が実現できることが判明した。

本発明は上記した従来の問題を解決すべく本発明者等が
種々実験、研究を行なうことによって成されたものであ
り、寸法精度の高いすなわち真円度の高い丸棒鋼を圧延
する方法及びその方法に使用する圧延ローラ装置を提供
せんとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の第１は、丸棒鋼を製造する連続圧延機の最終圧
延ロール出側に、最終圧延ロールの軸と直角方向に軸支
された相対向する一対のアイドルローラと、これらアイ
ドルローラと直角方向に軸支された相対向する一対のア
イドルローラを同一平面内に収設した圧延ローラ装置を
配置せしめ、該圧延ローラ装置により前記最終圧延ロー
ルの所期寸法孔型の肩部及び幅部に充満傾向をもつよう
に圧延した丸棒鋼の前記充満傾向部を矯正することを要
旨とする丸棒鋼の圧延方法である。

また、本発明の第２は、丸棒鋼を製造する連続圧延機の
最終圧延ロール出側に、配置される圧延ローラ装置にお
いて、相対向すべく軸支された２個一対の回動自在なロ
ーラと、これらローラの軸と直角方向に同じく相対向す
べく軸支された２個一対の回動自在なローラを同一平面
内に収設したハウジングに、前記４個のローラを夫々同
一距離接離移動せしめる機構を配設したことを要旨とす
る圧延ローラ装置である。

ところで本発明に係る圧延ローラ装置は、 ｉ）ハウジング剛性が高いこと、 ii）圧下調整が簡便で、設定寸法が０．０１mmのオーダ
ーで調整できること、 iii）コンパクトな製造にして、仕上圧延機に近接せし
め得ること、 という条件を満足する必要がある。その理由は、前述の
通り、２ロール型のサイジングローラでは、一般的にロ
ーラ間隙の調整をレバーアームの開度による調整と、ロ
ーラ軸の偏心軸の回転による微調整を組みあわせて行な
っている。しかし、このような構造ではレバーアーム部
分の剛性に限界がある上、ギャップ調整に熟練を要し、
ひいては、実際に圧延してみて鋼寸法を測定し、再微調
整する必要があった。

一方、４ロール型にする場合、偏心調整機構は前記のよ
うなレバーアーム式にすることができない。そこで、３
方ロール圧延機で用いられているような、偏心カセット
でロール軸ネックを軸支する形式を用いなければならな
いのであるが、この構造をそのまま流用したのでは、ハ
ウジングが大型化し、ローラ径も大きくせざるを得な
い。そうすると、サイジングローラを仕上圧延ロール出
口に近接させることができなくなり、かつ、ローラ径が
大きくなければ圧延部での接触面積も大きくなるのでロ
ーラでの通過抵抗が大きくなる。また、細いサイズでは
材料が座屈する可能性が生じる上、材料が仕上圧延機の
圧延終了後、材料の慣性力だけでサイジングローラを通
過できなくなる。そのため前方にピンチローラを置い
て、材料を引張り出す必要が生じ、設備が煩雑となる
上、その際のハンドリング疵が発生し易くなる等の問題
があった。

以上の理由より、極力コンパクトで剛性の高い製造を採
用する必要があるのである。

なお、本発明に係るローラ装置は丸棒鋼の精密仕上げ以
外に、圧下を加えて成形加工し、成品径を変更する方法
にも使用することができる。

（実施例） 以下本発明を第１図及び第２図に示す一実施例に基づい
て説明する。

第１図は本発明に係る圧延ローラ装置の構造を一部断面
して示す図面である。

図中１１〜１４は連続圧延機の最終圧延ロールの所期寸
法孔型の肩部及び幅部に充満傾向をもつように圧延され
た丸棒鋼の前記充満傾向部を矯正するためのローラであ
り、例えば１１と１２のローラ、及び１３と１４のロー
ラが夫々対を成して対向状に軸支されている。すなわ
ち、ローラ１１、１２とローラ１３、１４の軸は９０度
の角度を存して一体物のハウジング１５内で同一平面と
なるように収設されているのである。

１６は前記ローラ１１〜１４の軸であり、本実施例では
ローラ１１〜１４は軸１６にキー着された偏心スリーブ
１７に、例えば円錐ころ軸受２１を介して軸１６に対し
て回動自在に取付けられている。しかして、軸１６を所
要角度回動させれば偏心スリーブ１７はこの軸１６と共
に同角度回動し、この偏心スリーブ１７の回動によって
ローラ１１〜１４は軸１６と直交する方向すなわちハウ
ジング１５の中心に対して接離移動するのである。

１８はローラ１１〜１４を挟むように前記軸１６に夫々
キー着された傘歯車であり、前記ハウジング１５に玉軸
受１９を介して軸１６と一体的に回動自在な如く取付け
られている。しかして、これら傘歯車１８は前記ローラ
１１〜１４の軸１６全てにキー着されて互いに隣接する
傘歯車１８同士が噛合するように構成されており、従っ
てどれか一つ、例えばローラ１１の軸１６を回動させる
だけで全ての軸１６がハウジング１５の中心方向回りに
回動し、前記偏心スリーブ１７の作用でハウジング１５
の中心に対してローラ１１〜１４が接離移動するのであ
る。

すなわち各軸１６に対する偏心スリーブ１７の取付け位
置を同じように調整することにより、一本の軸１６を回
動させれば、同一寸法宛各ローラ１１〜１４がハウジン
グ１５の中心に対して接離移動するのである。

なお、前記軸１６のうちいずれか一つ（本実施例ではロ
ーラ１１の軸）を延長せしめてハウジング１５の外方へ
延出せしめ、ハウジング１５の外側からローラ１１〜１
４の位置、すなわち矯正量を調整できるようにしてお
く。図中２０は各ローラ１１〜１４の両側面とハウジン
グ１５間に介設されたスラスト軸受であり、矯正精度を
向上させる為のものである。

本実施例では図示省略したが、前記ローラ１１の軸１６
のハウジング１５からの延出部に目盛を設けて矯正量が
確認できるようにしてもよく、また本発明圧延ローラ装
置の入側にガイドを設置して最終圧延ローラからの丸棒
鋼の案内を円滑に行なえるようにしてもよいことは勿論
である。更にローラ１１〜１４の位置調整は、本実施例
の場合第１図に示す如く偏心スリーブ１７を軸部中央に
嵌合する方法を採用したが、これは軸自体をネック部と
ローラ嵌合部を偏心させて加工してもよい。ただしロー
ラ軸ネック部、ローラ軸連結部は偏心させない。これ
は、寸法調整の際、連結部の噛合面のずれが生じ、寸法
精度の低下が生ずるからである。

すなわち、本発明に係る圧延ローラ装置は上記したよう
な構成であり、その特徴は下記の如くである。

ｉ）ローラ１１〜１４は円錐ころ軸受２１を介して、軸
１６に嵌合されており、ローラ１１〜１４の回転は軸１
６に対し自由である。

ii）軸１６は、そのネック部を玉軸受１９を介してハウ
ジング１５に挟持されており、その両端でそれぞれ互い
に傘歯車１８等で連結されている。

iii）軸１６は偏心スリーブ１７等によりパスラインに
対し軸対称な偏心量を与え、１つの軸１６を回動させる
ことにより、４つの軸１６の偏心量を同時に調節でき
る。

iv）ハウジング１５は軸１６のネック支持部を精度良く
加工したものを裏表２枚作成し、軸１６のネックを挟持
し、ボルトにより適所締付ける。

なお、各ハウジングは一体物とすることが、寸法精度、
剛性の点で望ましい。

ｖ）ローラ１１〜１４の側面は、ハウジング１５にスラ
スト軸受２０等を介して摺動可能に保持される。

すなわち、本発明のような構成を採用することによっ
て、コンパクトかつ高剛性、かつ調整容易な圧延ローラ
装置が実現できるのである。

本発明方法は上記した構成の圧延ローラ装置を使用する
ものであり、該圧延ローラ装置を連続圧延機の最終圧延
ロール出側に配置して、最終圧延ロールの所期寸法孔型
の肩部及び幅部に充満傾向をもつように圧延した丸棒鋼
の前記充満傾向部を矯正するのである。

次に本発明の具体例について説明する。

のビレットを１６スタンドで４０φに仕上げる連続圧延
機群の仕上圧延ロールに近接して、第１図に示す４ロー
ル型の圧延ローラ装置を設置し、その矯正効果を検討し
た。実験条件は以下の通りである。

・材質：Ｓ４８Ｃ ・加熱温度：１１００℃（連続圧延機群装入前） ・連続圧延機群：ＨＶ圧延機直交配置 １〜１０スタンドはダイヤース スクウエア孔型系列 １１〜１６スタンドはオーバル ラウンド孔型系列 ・ローラ：ローラ径 １２０φ（溝底径） 偏心量 ０．３mm ・外径矯正量：０．１mm、０．３mm、０．５mm、０．７
mm（４水準） ・仕上材長さ：約３００ｍ 尚、比較のために通常圧延による寸法も測定した。矯正
を施す場合は、仕上圧延において幅部に充満傾向を持た
せた。また、仕上圧延機出口の温度は１０００℃程度で
あった。

その結果を第１表及び第２図に示す。

その結果、第１表に示すように、仕上圧延直後の±０．
２mmの外径精度に対し、 ・０．１mmのサイジングでは±０．１６mmに、 ・０．３mmのサイジングでは±０．０５mmに、 ・０．５mmのサイジングでは±０．０５mmに、 ・０．７mmのサイジングでは±０．１３mmに、 全周全長にわたり収束することがわかった。

このようにサイジング量を仕上圧延機の径差に応じた量
だけ施すことにより、±０．０５mmという極めて精密な
圧延が、安定して実現できることが明らかとなった。

尚、サイジング量を大きくしすぎると、ローラの未圧下
部（隣り合うローラとローラの隙間）が残るため、外径
精度が得られなかった。

すなわち、サイジング量は、前後の仕上圧延機の充満部
（幅部）の寸法を所期の外径寸法（天地寸法）にそろえ
るように設定するのが最も望ましい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、丸棒鋼を製造する連続圧
延機の最終圧延ロール出側に、最終圧延ロールの軸と直
角方向に軸支された相対向する一対のアイドルローラ
と、これらアイドルローラと直角方向に軸支された相対
向する一対のアイドルローラを同一平面内に収設した圧
延ローラ装置を配置せしめ、該圧延ローラ装置により前
記最終圧延ロールの所期寸法孔型の肩部及び幅部に充満
傾向をもつように圧延した丸棒鋼の前記充満傾向部を矯
正すること、及び丸棒鋼を製造する連続圧延機の最終圧
延ロール出側に、前記最終圧延ロールの所期寸法孔型の
肩部及び幅部に充満傾向をもつように圧延された丸棒鋼
の前記充満傾向部を矯正すべく配置される圧延ローラ装
置において、相対向すべく軸支された２個一対の回動自
在なローラと、これらローラの軸と直角方向に同じく相
対向すべく軸支された２個一対の回動自在なローラを同
一平面内に収設したハウジングに、前記４個のローラを
夫々同一距離接離移動せしめる機構を配設するものであ
る為、寸法精度の高いすなわち真円度の高い丸棒鋼を容
易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の構成を断面して示す図面、第２図
は本発明方法の効果を示す図面、第３図及び第４図は従
来方法の説明図、第５図は従来方法の場合の寸法変動を
示す図面、第６図は３ロール型サイジングローラを使用
した場合の問題点を説明する図面である。 １１〜１４はローラ、１５はハウジング、１６は軸、１
７は偏心スリーブ、１８は傘歯車、１９は玉軸受、２０
はスラスト軸受、２１は円錐ころ軸受。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−91904（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−45401（ＪＰ，Ａ) 実公 昭44−31237（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭61−1929（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】丸棒鋼を製造する連続圧延機の最終圧延ロ
   ール出側に、最終圧延ロールの軸と直角方向に軸支され
   た相対向する一対のアイドルローラと、これらアイドル
   ローラと直角方向に軸支された相対向する一対のアイド
   ルローラを同一平面内に収設した圧延ローラ装置を配置
   せしめ、該圧延ローラ装置により前記最終圧延ロールの
   所期寸法孔型の肩部及び幅部に充満傾向をもつように圧
   延した丸棒鋼の前記充満傾向部を矯正することを特徴と
   する丸棒鋼の圧延方法。
2. 【請求項２】丸棒鋼を製造する連続圧延機の最終圧延ロ
   ール出側に、配置される圧延ローラ装置において、相対
   向すべく軸支された２個一対の回動自在なローラと、こ
   れらローラの軸と直角方向に同じく相対向すべく軸支さ
   れた２個一対の回動自在なローラを同一平面内に収設し
   たハウジングに、前記４個のローラを夫々同一距離接離
   移動せしめる機構を配設したことを特徴とする丸棒鋼製
   造用圧延ローラ装置。