JPH07108401B2 - 棒鋼等の熱間圧延方法 - Google Patents

棒鋼等の熱間圧延方法

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JPH07108401B2
JPH07108401B2 JP61067580A JP6758086A JPH07108401B2 JP H07108401 B2 JPH07108401 B2 JP H07108401B2 JP 61067580 A JP61067580 A JP 61067580A JP 6758086 A JP6758086 A JP 6758086A JP H07108401 B2 JPH07108401 B2 JP H07108401B2
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    • B21B13/00Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
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    • B21B13/10Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with differently-directed roll axes, e.g. for the so-called "universal" rolling process all axes being arranged in one plane
    • B21B13/103Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with differently-directed roll axes, e.g. for the so-called "universal" rolling process all axes being arranged in one plane for rolling bars, rods or wire

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、鋼または非鉄金属からなるビレットを棒鋼、
線材、その他小断面積長尺材(以下、棒鋼等という。)
に圧延する熱間圧延方法に関するものである。
(ロ)従来技術 棒鋼等の圧延においては、通常連鋳ブルームを用いてい
る。分塊工場で連鋳ブループをビレットまで分塊圧延
し、再加熱後、棒鋼工場または線材工場等でビレットか
ら各種製品に圧延形成している。
従来の分塊工場の圧延機は、水平圧延機と垂直圧延機と
が交互に配列された連続圧延機が一般的である。この場
合、水平・垂直圧延機はともに駆動されている。棒鋼工
場・線材工場においても同様である。
ここで、水平圧延機とは、1対のワーク・ロールが圧延
材の幅方向に平行に配置されていて圧延材表裏面を挟み
付け、圧延材の厚み方向に圧下を加える構成になってい
るものをいう。垂直圧延機とは、1対のワーク・ロール
が圧延材表面に垂直に配置されていて圧延材の長手方向
側面を挟み付け、圧延材の幅方向に圧下を加える構成に
なっているものをいう。ここで、圧延機が駆動されると
は、前記のワーク・ロールが回転駆動されることをい
う。
垂直圧延機は、圧延機ハウジングの上部にワーク・ロー
ル用駆動装置を設置しなければならないので、その設備
費は、同一パワーの水平圧延機にくらべ3倍以上に達す
る。このため、圧延棟建屋の高さも高くなり各圧延機間
隔も3〜5m必要となり、圧延棟長さも長くなる。圧延機
関連の費用ばかりではなく、建屋関連の建設費用も増大
する。
本出願人は上記の欠点を解消するために、特開昭58−18
7203号公報(特願昭57−70208号)において、水平圧延
機と垂直圧延機とを交互に配列した連続圧延機において
垂直圧延機を非駆動にすることを提案している。
ところで上記圧延法による場合、圧延材後端が水平圧延
機を抜けると、次段の垂直ローラによる圧延は後段の水
平圧延機による引張力のみによって行われる。その際、
圧延材に生ずる張力が大となることによって、後段の水
平圧延機において、圧延材の幅寸法が小さくなり、長手
方向の寸法変動が発生していた。そのために、高寸法精
度を要求される棒鋼等の中間列、仕上列に適用すること
ができないという欠点があった。また、粗列に適用した
場合も、その寸法変動をその後段の中間列、仕上例で吸
収しなければならず、公差±0.1mmというような精密圧
延棒鋼等の製造に対しては不適であった。
上記圧延法によるスタンド間張力の変動特製の一例を第
2図に示す。圧延条件は以下に示すとおりである。
ロール径:400mm、素材:115mm角(SS41)、 加熱落度:1200℃ 減面率:1パス当り 18〜22%、 パス数:3パス 圧延後寸法:95×75mm 第2図中で、実線は、前段HスタンドとVスタンドとの
間に作用するスタンド間張力、破線はVスタンドと後段
Hスタンドとの間に作用するスタンド間張力をそれぞれ
示す。
第2図に示すように、前段HスタンドとVスタンドとに
噛んでいる状態では、前段HスタンドとVスタンドとの
間に圧縮力が作用し、また、前段Hスタンドでの圧延が
終了後、Vスタンドと後段Hスタンドとに噛んでいる状
態では、後段HスタンドとVスタンドとの間に張力が作
用した。そして、圧縮力、張力ともに約1.5kgf/mm2であ
った。この張力変動による寸法変動としては、張力作用
時の後段Hスタンドでの圧延における幅落ちが顕著であ
り、約1〜2mmであった。この時は、ボックス孔型系
列、ダイヤ−スクエア孔型系列とも同等であった。
したがって、高寸法精度を有する棒鋼等を製造する場合
には、仕上圧延機群に上記寸法を吸収できる圧延機を適
用する必要が生じた。
その方法として、仕上圧延機群を高剛性化することや、
仕上パス回数を増やすこと等があるが、こういう方法で
は、仕上圧延機群での設備コストが大きくなり、粗、中
間列のコンパクト化が意味をなさなくなる。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 本発明が解決しようとする問題点は、設備費用が低く、
設備全体の占有面積が少なく、圧延材の品質、寸法精度
が高い棒鋼等の熱間圧延方法を得ることにある。
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明の棒鋼等の熱間圧延方法は、水平圧延機と垂直圧
延機とを交互に複数基配列してなる粗圧延機群および中
間圧延機群における前記垂直圧延機を非駆動にするこ
と、前記中間圧延機群の出側に複数機の三方ロール圧延
機からなる仕上圧延機群を配置すること、前記三方ロー
ル圧延機の仕上パスに真円孔型を用い、該仕上パスにお
けるサイド・リリーフ率を0〜−1%に設定し、リーダ
・パスにおむすび孔型を用い、該リーダ・パスにおける
サイド・リリープ率を0〜−3%に設定することによっ
て、上記問題点を解決している。
本発明の方法は、さらに前記中間圧延機群の最下流側ス
タンドのすくなくとも2基を三方ロール圧延機で構成す
ること、該三方ロール圧延機の最終パスに真円孔型を用
い、該最終パスにおけるサイド・リリープ率を0〜−1
%に設定し、リリーフ・パスにおむすび孔型を用い、該
リーダ・パスにおけるサイド・リリーフ率を0〜−3%
に設定すること、前記中間圧延機群の出側に通常の仕上
圧延機群を配置することによっても、上記問題点を解決
することができる。
(ホ)実施例 〈実施例1〉 本発明の方法の一実施例について第1図を参照して説明
する。粗圧延機群1および中間圧延機群2は、通常一般
に用いられている2方ロール圧延機で、電動機駆動の水
平圧延機(スタンドNo.1,3,5,7,9,11,13)と非駆動の垂
直圧延機(スタンドNo.2,4,6,8,10,12)とからできてい
て、これらが交互に配置される。
粗圧延機群1の孔型はダイヤ−スクエア系列を使用す
る。中間圧延機群2の孔型はオーバル−ラウンド系列を
使用する。しかし、特に孔型系列はこれに限定するもの
ではない。
中間圧延機群2の出側に仕上圧延機群3を配置する。通
常、仕上圧延機群3は二方ロール圧延機からできてい
る。本発明の方法では、仕上圧延機群3の圧延機として
複数基の三方ロール圧延基を用いる。
三方ロール圧延機の代表例を第3図に示す。三方ロール
圧延機40は入力軸41に上ロール42が固定され、120゜の
角度で相互に交差する位置に2個の下ロール43、44があ
り、それぞれのベベルギヤ45をかいして回転力が伝えら
れる。この3個のロール42、43、44の中央交点に形成さ
れる孔型により圧延材11を圧延する。圧延材11は丸棒、
管、六角棒、三角棒等、一般的には3の倍数の多角形で
ある。
三方ロール圧延機40の特徴は二方ロール圧延機よりも幅
広がりが小さいので加工効率が良好であり、寸法精度が
良い点にある。これを多スタンド連続で使用する場合、
通常圧延材中心を通る水平軸で180゜反転させてロール
配置をY型にして の任意台数の連続組合せで使用する。
三方ロール圧延機による精密圧延効果を確認するため
に、下記の実験を行った。
圧延条件 ・ロール径:410mm ・素材 :64mm丸±1mm(故意に直径と短径との差を
与えた)、S48C ・仕上り寸法:直径63mm ・加熱温度:900℃ ここで、リーダ・パスとは仕上パス1つ手前のパスをい
う。
上記の実験により、下記のことが確認できた。
(1) 1パス仕上の場合、一部噛出しが発生した。
(2) 2パス仕上の場合、噛出しの発生がなく、±0.
04mmの寸法精度が得られた。
(3) リーダ・パス孔型形状は、全周で拘束が均一と
なるようなパス設計を行うことが好ましい。
そこで、本発明の方法では、リーダ・パスにおいて、全
周で拘束が均一となるようなおむすび孔型を用いる。以
下、このおむすび孔型について説明する。
一般に、おむすび孔型の長半径(a2)と1つ手前のパス
の孔型の短半径(b1)との差分(a2−b1)をサイド・リ
リーフ量(S)と称している(第4図(A)参照)。ま
た、(a2−b1)/b1×100をサイド・リリーフ率SR(%)
という。
二方ロール圧延機の孔型設計と同様に、幅広りを見込ん
で、正のサイドリリーフ率SRを与えると、投影接触面形
状は、必然的に、第4図(B)に示すようになる。ま
ず、ロール溝底で接触が始まり、遅れてロール縁での接
触が始まる形状となり、全断面均一圧縮とはならない。
そこで、第5図(B)に示すような全周均一圧縮とする
ためには、サイド・リリーフ率SRは必然的にマイナスと
なる(第5図(A))。
すでに、管の圧延には、サイド・リリーフ率SRがマイナ
スとなる孔型が適用されているが、本発明のように棒鋼
等のサイジング圧延に対し、このような設計が適用され
た例はない。一方、1パスで減面率が15%を越えるよう
な圧延では、サイド・リリーフ率SRがマイナスの孔型で
は噛出しが発生する。
〈実施例2〉 実施例1と同じ圧延機を用い、下記条件で圧延を行っ
た。No.13スタンドの孔型径は40mmとし、中間圧延の出
側材料径を40mmとした。
仕上げ圧延条件 ロール径 200mm 仕上列入口(中間圧延機群出口)寸法 40mm 外形ばらつき±0.7mm 材質 S48C 仕上圧延機のNo.14〜18の三方ロール孔型形状、サイド
・リリーフ率、および圧延の結果を第1表に示す。表中
の孔型寸法記号は第5図を参照のこと。
テストNo.2〜9のスタンドNo.14〜16の孔型条件はテス
トNo.1のものと同じにした。
第1表からわかるように、リーダ・パスがサイド・リリ
ーフ率−3〜0%仕上パスが−1〜0%の範囲にあるも
のは、中間列での±0.7mmの寸法ばらつきを完全に吸収
し、±0.05〜+0.07といった精密圧延を噛み出し疵の発
生なしに達成している。またテストNo.1と10を比較して
わかるように、No.16スタンドすなわち仕上パスの2つ
手前のパスはサイド・リリーフ率をプラス、マイナスい
ずれに設定しても、さほど仕上寸法に影響はない。すな
わち、最終2パスの孔型形状を本発明の範囲に設定する
ことで、精密圧延が実現可能である。
〈実施例3〉 次に、中間圧延機群の出側に三方ロール圧延機を用いた
例を示す。第6図に示す圧延機配列で中間圧延機の出側
にスタンド三方ロールを用いた例である。
圧延条件 ロール径:410mm, 素材:平均外径65mmで外径偏差±1mm、 加熱温度:900℃、素材材質:S48C、 仕上り直径寸法:63mm、 パス・スケージュール:第2表 なお、スタンド配置は、第1図のNo.1〜No.11に通常の
二方ロール圧延機を、No.12,13に三方ロールミルを載置
し、後段のNo.14〜18は通常の二方ロールのブロックミ
ルを用いている。
中間列上流側のNo.8〜No.11のスタンドには通常の棒鋼
ミルで用いられているオーバル・ラウンドカリバを用い
た。
この圧延により、No.1〜No.11スタンドで発生する±1mm
の寸法変動を、2台の三方ロール圧延機にて±0.05まで
吸収できる。したがって、後段の二方ロールのブロック
ミルにて上流側(No.1〜11スタンド)での寸法変動を吸
収する必要がなく、精度の高い連続圧延が低設備費にて
実現できた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を適用した棒鋼等の熱間圧延ライ
ンのレイアウト図。第2図は圧延材のスタンド間張力変
化を示すグラフ。第3図は従来の三方ロール圧延機の正
面図。第4図はサイド・リリーフ率がプラスの場合の説
明図。第5図はサイド・リリーフ率がマイナスの場合の
説明図。第6図は本発明の方法の別の実施例のレイアウ
ト図。 40:三方ロール圧延機 11:圧延材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水平圧延機と垂直圧延機とを交互に複数基
    配列してなる粗圧延機群および中間圧延機群における前
    記垂直圧延機を非駆動にすること、前記中間圧延機群の
    出側に複数基の三方ロール圧延機からなる仕上圧延機群
    を配置すること、前記三方ロール圧延機の仕上パスに真
    円孔型を用い、該仕上パスにおけるサイド・リリーフ率
    を0〜−1%に設定し、リーダ・パスにおむすび孔型を
    用い、該リーダ・パスにおけるサイド・リリーフ率を0
    〜−3%に設定することからなる棒鋼等の熱間圧延方
    法。
  2. 【請求項2】水平圧延機と垂直圧延機とを交互に複数基
    配列してなる粗圧延機群および中間圧延機群における前
    記垂直圧延機を非駆動にすること、前記中間圧延機群の
    最下流側スタンドの少なくとも2基を三方ロール圧延機
    で構成すること、該三方ロール圧延機の最終パスに真円
    孔型を用い、該最終パスにおけるサイド・リリーフ率を
    0〜−1%に設定し、リーダ・パスにおむすび孔型を用
    い、該リーダ・パスにおけるサイド・リリーフ率を0〜
    −3%に設定すること、前記中間圧延機群の出側に通常
    の仕上圧延機群を配置することからなる棒鋼等の熱間圧
    延方法。
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