JPH08174003A - コイル状細線材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温での圧延法の利点を十分に発揮する細線
の製造方法、および多方向ロールによる圧延において、
倒れを防止する細線の製造方法の提供。 【構成】 高温度から放冷したとき、マルテンサイトを
生成する線材を、その先端から該マルテンサイトを生成
しない温度範囲内で加熱しつつ、高速度で回転中の圧延
機に噛み込ませて圧延し、走間リール巻取り機で巻取る
ことを特徴とする、および多方向多段のロールスタンド
からなる圧延装置に、先端から所定長さまでの部分を真
直かつ小径とした線材をその先端側から、上記圧延機初
段のロールスタンドに噛み込ませ、順次自動的に最終段
のロールスタンドまで達せしめることを特徴とするコイ
ル状細線材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直径が５ｍｍ以下の細線
材の圧延による製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼等の細線（本発明において直径が５ｍ
ｍ以下の線材）の製造方法は熱間分塊圧延によるビレッ
トを、やはり熱間による粗圧延装置、中間および仕上圧
延装置で順次圧延し、最終的に直径が６〜７ｍｍ程度の
断面円形のコイル状線材を得、これをさらに小径化する
ことで得ている。この小径化の具体的方法は、主に、
孔型ダイス、または無駆動の２個以上のロールでロー
ル孔型を形成したロールダイスによる引抜き、対向し
てロール孔型を形成する一対のロールを組み込んだ２ロ
ールによるロールスタンド、またはロール孔型を３個
以上のロールで形成して一組のロールスタンドとした多
方向ロールスタンドの１段または必要段数をタンデムに
結合してなる圧延装置によるもの等によっている。

【０００３】一対のロールでロール孔型を形成する圧延
法では、高い真円度の圧延材を得ることは一般に困難で
あり、特に小径線では困難であるから、高真円度を要求
される場合や細線等に対しては、多方向ロールスタンド
（特に４方向ロールスタンド）法が適している。これら
多方向ロールスタンドによる圧延装置では、前段のロー
ルスタンドに対する次段のロールスタンドのロールの配
列方向を、パスラインの回りで１８０°／Ｎ（Ｎ；前記
多方向ロールスタンドのロールの数）だけ旋回させ、か
つ順次ロール孔型面積が減少するごとくして、ロールス
タンドがタンデムに連結されている。引抜法は、被加工
材の先端部を孔ダイスまたはロールダイスへ通線するこ
と、および引抜きドラムへ着脱することを必要とする
が、これらの処理は人手に依存しているから、所望径の
細線を得るためには、多数回の引抜が必要で、多大の工
数が必要である。圧延法は、被圧延材の先端を前段ロー
ルスタンドから次段のロールスタンドにうまく誘導して
噛み込ませるなら、多数段のロールスタンドを連結する
ことにより、引抜法に対し大幅な工数の低減が可能であ
る。

【０００４】上記の引抜法や圧延法を高温で行なうな
ら、高変形能、低変形応力、中間焼鈍の省略、炭化物の
割れによるミクロボイドの発生防止等種々の利益に浴す
ることができる。引抜き法では、被加工材の１回の加熱
で１回の引抜きしかできないが、圧延法では１回の加熱
で数基〜十数基のロールスタンドで高温加工を現実し得
るから、所望直径の線材を得るための加熱回数や加熱熱
量を引抜き法に比し大幅に低減することが可能となる。
特開昭６３−１６８２０２号は、細径線材の多方向ロー
ルによる多段圧延において、被圧延材が小径であること
から、倒れ（ロールスタンドでの正規の圧下方向に対
し、被圧延材の断面が回転した状態で、この倒れは、先
端部で特に生じ易い）が生じ易いため、これを防止する
手段として被圧延材の先端部を、低速度で各圧延スタン
ド間を通線しつつ、巻取り機まで持ち来し、該先端を巻
取り機のドラムにセットした後、定常の圧延速度に増速
する圧延法を提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温での圧
延法や多方向ロールによる圧延法の利点を十分に発揮す
る細線材の圧延による製造方法を提供するものである。
特に工具鋼等の高合金では、変形能が低く、変形抵抗や
加工硬化能が高い等により、難加工性であり、また、前
記ミクロボイドが発生し易いから、前記高温加工によ
り、加工を容易化し、前記ミクロボイドの発生を防止す
ることが強く望まれる。しかし、前記特開昭６３−１６
８２０２号による提案では、低速度で通線および巻取り
機へのセットが行なわれるから、線材の先端部は冷却さ
れ、高温加工による利益は得られず、また、その先端に
続く被圧延材全体も、冷却される先端部分でも加工可能
な低い加工条件に限定されるため、十分に高温加工の利
益を享受することができない。

【０００６】また、本発明者らは、前記倒れは被圧延材
の先端がロールの軸面（ロール軸が共通に含まれる面）
に直角に噛み込まれなかった時に、特に生じ易いことを
知見した。そこで、本発明は、細線の高温での圧延法の
利点を十分に発揮する圧延による製造方法、および細線
の多方向、多段ロールスタンドによる圧延法において、
倒れを防止する新規な圧延方法を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１は、工具鋼
等、高温度からの冷却で組織中にマルテンサイトを生成
して焼きが入ることにより、材質を脆くして、その後の
加工や取扱を困難にしたり、これらを困難にしないまで
も、そのままでは品質的不良となるような材質を対象と
している。これら、一旦焼きが入った材料を正常化する
には、完全焼鈍（この処理は高温度から徐冷を必要とす
るため、処理時間が長時間化し、かつ小径材では特に回
避すべき脱炭や浸炭を生じ易いので、高度な雰囲気制御
が必要である）が必要となるから、この焼きが入らない
ように加熱温度には上限を設けることが必要である。

【０００８】本発明の第１は、本発明の第２の方法等に
より、線材の先端の倒れを防止した圧延法において、一
旦加熱された被圧延材を先端部の通線や巻取り機へのセ
ットを走間で、かつ高速度で処理することにより、線材
を過度に冷却して高温圧延の利益を失うことなく処理せ
んとするものである。また、本発明の第２は、被圧延材
の先端に小径化した部分を設けることで、被圧延材の先
端部をロール軸面に容易に直角に導入して、倒れを防止
するものである。

【０００９】すなわち、本発明はコイル状線材をその一
方端側から巻戻しつつ、圧延装置に噛み込ませて圧延
し、巻取り機により巻取るコイル状細線材の製造方法に
おいて、前記コイル状線材は、該線材を高温度から放冷
したとき、マルテンサイトを生成するものであり、該コ
イル状線材をその一方端から順次前記マルテンサイトを
生成しない温度範囲内で加熱し、高速度で回転中の前記
圧延機に噛み込ませて圧延し、かつ圧延された線材の巻
取りは高速度で回転中の巻取りドラムによる走間巻取り
によるものであることを特徴とするコイル状細線材の製
造方法、ならびにコイル状線材をその一方端側から巻戻
しつつ、３方向以上の多方向ロールスタンドを、前段に
対する次段のロールの配列方向をパスラインの回りで１
８０°／Ｎ（Ｎ；前記多方向ロールスタンドのロール
数）だけ旋回させ、かつ順次ロール孔型面積が減少する
ごとくタンデムに連結してなる圧延装置に噛み込ませて
圧延するコイル状細線材の製造方法において、前記コイ
ル状線材は、その先端部に後続の定径部分と同心状で該
定径部分より小径の部分を有し、かつ該線材をその先端
側から前記圧延装置の初段のロールスタンドに噛み込ま
せ、順次自動的に最終段のロールスタンドまで達せしめ
ることを特徴とするコイル状細線材の製造方法である。

【００１０】

【作用】本発明の第１においては、加熱温度に上限が定
められているから、適正圧延温度範囲が狭く、かつ対象
物品が小径のため、該圧延対象品は加工ロールとの接触
や放冷等により冷却され易い。したがって、高温圧延の
利益を十分享受するためには、高速度で圧延や巻取り機
へのセットを行なうことが重要であり、特に高速走間巻
取り機の開発に負うところが大であった。該発明におい
て被圧延材は加熱温度の上限が定められているから焼き
が入ることなく、かつ高速度で回転駆動された圧延ロー
ルスタンド（単段または複数段）で圧延され、必要によ
り冷却された後、走間巻取り機で巻取られるから、最終
段ロールスタンドまで十分高温に保持されたまま圧延さ
れて、高温圧延の利益を十分享受できる。

【００１１】なお、本発明の第１における高速度とは、
最終段圧延スタンドでも高温加工の利益が得られる速度
範囲を意味し、より具体的目安としては、最終段圧延ス
タンド出口における被圧延材の温度が定常圧延時の当該
部での温度に対し、１００℃以内となるような速度をい
う）該第１発明における巻取りは、対象品が細線材であ
るため、もつれが生じやすいことから、レイイングコイ
ラやポーリングコイラによる、ルーズコイルは不適当で
あり、巻取りドラム上に巻取るものが望ましい。しか
し、従来、高速度で飛来してくる被圧延材の先端をドラ
ム上で適確に捕え、支障なく巻取りを開始可能な巻取り
機は例がなく、特別な先端把持機構を有する巻取り機が
必要であった。

【００１２】そこで、本発明の第１における望ましい走
間ドラム巻取り機としては、巻取りドラムは、共通軸心
上に同方向に回転駆動された二つのドラム部材からな
り、該ドラム部材の少なくとも一方は、押圧機構によ
り、他方に近接可能とされ、該近接により両ドラム部材
は一体のドラムを構成し、かつこの両者間で前記コイル
状線材の先端部を挟圧把持可能としたものがよく、この
構成の巻取り機は先端を高速度で適確に、かつ衝撃なく
把持可能であり適当であることがわかった。この巻取り
機の開発によって、初めて本発明の第１が達成されたと
も言える。但し、ドラム式巻取り機では、被巻取り材を
十分冷却した後巻取り、被巻取り材の冷却収縮によるリ
ールの破損や変形を防止することが必要である。また、
該第１発明において、製品の品質上のバラツキを抑制す
るため、被圧延材の全長を同一の圧延条件で圧延するこ
とが必要であるから、被圧延材は定常な圧延速度、およ
びこれに同期した速度で巻取りを行なうことが望まし
い。

【００１３】本発明の第２における倒れ抑制のメカニズ
ムは充分解明されていない。しかし、図２に示すモデル
からすると被圧延材が定径部分１６１のみからなる場
合、噛込みの瞬間には、その定径部分１６１の先端が対
向するロールＢ，Ｂの孔型面に同時に接し、このときの
軸心１６′とパスラインＰとのなす角度は、角度αを越
える場合が考えられるが、先端に後続の定径部分１６１
と同心状の小径部分１６２を有する場合、その軸心１
６′は角α以下に制限されることになる。

【００１４】この観点からすると、（ｉ）小径部分１６
２が太径であるほど角αは小さくなる。 （ii）該小径部分１６２と定形部分１６１とは一段の段
付きより、徐々に太径となるごとく多段とするか、テー
パ状（テーパは小さいほどよい）とすると、小径部分の
根本での曲り変形が抑制されるので、それぞれ有利とな
る。したがって、最も倒れが生じやすいロールスタンド
を対象にして小径部の直径等を選定するとよい。該第２
発明においても、取扱い対象材は、細線材であって、も
つれ易いものであるから、巻取り方式はルーズコイルを
せず、ドラムによるものが望ましく、前記の二つのドラ
ム部材を近接して、一体の巻取りドラムとする方式の巻
取り機は適当である。また、小径加工部分の長さを、ロ
ールスタンド相互間距離以上とするときは、該小径部分
が、前後のロールスタンドで支持されるのでその軸心と
パスラインとがなす角は、さらに小さくなるので望まし
い。

【００１５】

【実施例】テストに用いた圧延装置は、前方にオーバラ
ンニングクラッチ付き、駆動ストレートナ１１と誘導加
熱装置１２を、後方に直接水噴射冷却装置１４と高速度
走間ドラム式巻取り機１５をそれぞれ付設された図１に
示す４方向ロールスタンドを８段有し、各段間の減面率
１０％、速度比を約１０％とし、スタンド相互間距離を
２００ｍｍとする装置である。被圧延材は、ＪＩＳ Ｓ
ＫＨ５１相当の直径約６ｍｍの線材であり、その先端部
を本発明の実施例として、図３Ａに示すように、先端か
ら２５０ｍｍ長さの部分を直径ｄ＝５ｍｍとｄ＝４ｍｍ
と（２種）小径化加工したもの、および参考例としてＢ
に示すように小径化加工しないものとした。

【００１６】次に図３および図４は、用いた高速度走間
巻取り機の正面図および平面図である。それぞれの図に
おいて、往復台９が左右に往復動することにより、巻取
りドラム１を線材ガイド６に対してトラバースさせるこ
とにより、該線材ガイド６から供給される被巻取り線材
（図示せず）を整列巻取り可能とする。ドラム１は、渦
流カップリングにより電気的にスリップ可能とした駆動
電動機５により、回転駆動される駆動軸２に固定された
固定側ドラム部材１ａと、該軸上でキーを介して移動可
能に装架され、シリンダ７ａにより、固定側ドラム部材
１ａ側に移動可能とされた、移動側ドラム部材１ｂとか
らなる。

【００１７】両ドラム部材１ａ，１ｂは、待機状態では
図示のように離間しつつ、圧延速度よりやや速いドラム
面周速度で回転している。圧延機本体から飛来してくる
図示しない被圧延材の先端は、線材ガイド６で検出され
ると共に、該ガイド６に案内されて、上記離間部に達す
る。その直後、シリンダ７ａは前記検知により作動し
て、移動側ドラム部材１ｂを左方に押圧し、両ドラム部
材１ａ，１ｂ間で先端を挟持させ、高速の走間での把持
（巻取り機へのセット）が完了する。これにより、被圧
延材は停止することなく、高速で圧延、巻取りが開始さ
れる。

【００１８】テスト方法は、圧延装置１３を定常圧延速
度で、また巻取り機を空転時のドラム面の周速度が最終
段圧延スタンドのロール周速よりやや高く（圧延速度に
同期した巻取り速度）、設定してそれぞれ駆動してお
き、被圧延線材１６を、その定形部分の最先端部が誘導
加熱装置１２の加熱コイルのほぼ中央に来るように装入
した状態で、誘導加熱装置１２と定常圧延速度に調整し
た駆動ストレートナの運転を開始することにより、小径
加工部は、過度に加熱されないよう配慮した。これによ
り、定径部先端以後の部分は、約８００℃に加熱され、
初段〜最終段の圧延スタンドを経て巻取りが行なわれ
た。

【００１９】上記の結果、本発明例はｄ＝４ｍｍおよび
５ｍｍとも、５回のテスト中いずれも倒れの発生はな
く、これに対して比較例（小径化加工しないもの）は、
２回のテストのうち、２回とも倒れが発生した（本発明
の第２の実施例）。また、上記本発明のテストにおい
て、圧延後の冷却装置１４の入口部での被圧延材の温度
は約６５０℃であり、巻取り完了後採取したサンプル
は、硬さ測定、ミクロ組織検査とも異常なく、また、こ
の測定、検査結果から高温加工の利益を充分享受するも
のであることがわかった（本発明の第１の実施例）。な
お、本発明の実施例は図３Ａに示したように、ｄ＝５ｍ
ｍおよび４ｍｍと、定径部分を有するものとしたが、本
発明は定径部分の有無には関係なく、全体がテーパ状で
あるもの等も含む。

【００２０】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の第１にお
いて、被圧延材は、その先端を焼きの入らない温度範囲
で加熱され、高速で回転中の圧延装置に噛み込まされて
圧延され、やはり高速度で回転中の巻取りドラムによる
走間巻取りされることにより圧延が開始されるから、該
先端に続く部分を含む被圧延材全体は、圧延装置出口で
も十分高温度が保持された状態で圧延され、このため高
温圧延の利益を十分享受できるものである。また、本発
明の第２において、被圧延材は先端を小径化加工された
ことにより、有効に倒れを防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧延装置の全体の配置を説明する図である。

【図２】小径部分の効果を説明する図である。

【図３】本発明と比較例の被圧延材の先端の形状を示す
図である。

【図４】本発明に使用した高速度走間巻取り機の平面図
である。

【図５】本発明に使用した高速度走間巻取り機の平面図
である。

【符号の説明】

１ 巻取りドラム、１ａ 固定側ドラム部材、１ｂ 移
動側ドラム部材、１ｃ把持手段、１ｄ 中空軸、２ 駆
動軸、３ 支持軸、４ 連結ピン、５ 駆動用モータ、
６ 線材ガイド、７ 押圧機構、７ａ シリンダ、７ｂ
支持軸台、７ｃ 圧縮ばね、８ 押付リング、９ 往
復台、１０ サブライスタンド、１１ストレートナ、１
２ 誘導加熱装置、１３ 圧延機、１４ 冷却装置、１
５走間巻取り機、１６ 線材、１６′ 軸心、１６１
定径部分、１６２ 小径部分、Ｐ パスライン、Ｂ ロ
ール

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル状線材をその一方端側から巻戻し
   つつ、圧延装置に噛み込ませて圧延し、巻取り機により
   巻取るコイル状細線材の製造方法において、前記コイル
   状線材は、該線材を高温度から放冷したとき、マルテン
   サイトを生成するものであり、該コイル状線材をその一
   方端から順次前記マルテンサイトを生成しない温度範囲
   内で加熱し、高速度で回転中の前記圧延機に噛み込ませ
   て圧延し、かつ圧延された線材の巻取りは高速度で回転
   中の巻取りドラムによる走間巻取りによるものであるこ
   とを特徴とするコイル状細線材の製造方法。
2. 【請求項２】 巻取りドラムは、共通軸心上に同方向に
   回転駆動された二つのドラム部材からなり、該ドラム部
   材の少なくとも一方は、押圧機構により、他方に近接可
   能とされ、該近接により両ドラム部材は一体のドラムを
   構成し、かつこの両者間で前記コイル状線材の先端部を
   挟圧把持可能としたものである請求項１のコイル状細線
   材の製造方法。
3. 【請求項３】 圧延装置へのコイル状細線材の先端部の
   噛み込ませ、および巻取りはそれぞれほぼ定常の圧延速
   度、およびこれにほぼ同期した巻取り速度下で行なう請
   求項１または２のコイル状細線材の製造方法。
4. 【請求項４】 コイル状線材をその一方端側から巻戻し
   つつ、３方向以上の多方向ロールスタンドを、前段に対
   する次段のロールの配列方向をパスラインの回りで１８
   ０°／Ｎ（Ｎ；前記多方向ロールスタンドのロール数）
   だけ旋回させ、かつ順次ロール孔型面積が減少するごと
   くタンデムに連結してなる圧延装置に噛み込ませて圧延
   するコイル状細線材の製造方法において、前記コイル状
   線材は、その先端部に後続の定径部分と同心状で該定径
   部分より小径の部分を有し、かつ該線材をその先端側か
   ら前記圧延装置の初段のロールスタンドに噛み込ませ、
   順次自動的に最終段のロールスタンドまで達せしめるこ
   とを特徴とするコイル状細線材の製造方法。
5. 【請求項５】 巻取りは、巻取りドラムによるものであ
   る請求項４のコイル状線材の圧延方法。
6. 【請求項６】 小径部分の長さは、ロールスタンド間隔
   以上である請求項４または５のコイル状線材の圧延方
   法。