JPS6157082B2 - - Google Patents
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- JPS6157082B2 JPS6157082B2 JP52061752A JP6175277A JPS6157082B2 JP S6157082 B2 JPS6157082 B2 JP S6157082B2 JP 52061752 A JP52061752 A JP 52061752A JP 6175277 A JP6175277 A JP 6175277A JP S6157082 B2 JPS6157082 B2 JP S6157082B2
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- roll
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- rolls
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Classifications
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/48—Tension control; Compression control
- B21B37/52—Tension control; Compression control by drive motor control
-
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- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
-
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21B1/26—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process by hot-rolling, e.g. Steckel hot mill
- B21B1/265—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process by hot-rolling, e.g. Steckel hot mill and by compressing or pushing the material in rolling direction
-
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- B21B2001/022—Blooms or billets
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- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
- B21B2003/001—Aluminium or its alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
- B21B2003/005—Copper or its alloys
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- B21B2273/08—Threading-in or before threading-in
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- B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B39/006—Pinch roll sets
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- B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B39/02—Feeding or supporting work; Braking or tensioning arrangements, e.g. threading arrangements
- B21B39/06—Pushing or forcing work into pass
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- B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B39/14—Guiding, positioning or aligning work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B39/14—Guiding, positioning or aligning work
- B21B39/16—Guiding, positioning or aligning work immediately before entering or after leaving the pass
- B21B39/165—Guides or guide rollers for rods, bars, rounds, tubes ; Aligning guides
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はビレツトあるいは棒線材等の圧延に際
し、鋼材が作業ロールに噛み込まれる圧延初期の
過程において、押込み力を付加して被圧延材のロ
ールへの噛込みを補助し、定常圧延状態に達した
時点で原則的に押込み力が消滅するようにロール
回転数を制御することによつて従来の圧延におけ
る１パス当りの断面減少率よりもさらに大きな１
パス当りの断面減少率で安定して圧延できるよう
にした圧延方法に関する。
し、鋼材が作業ロールに噛み込まれる圧延初期の
過程において、押込み力を付加して被圧延材のロ
ールへの噛込みを補助し、定常圧延状態に達した
時点で原則的に押込み力が消滅するようにロール
回転数を制御することによつて従来の圧延におけ
る１パス当りの断面減少率よりもさらに大きな１
パス当りの断面減少率で安定して圧延できるよう
にした圧延方法に関する。
従来の１パス当りの断面減少率が20〜30％以内
の通常の圧延においては、断面減少率の最大水準
を決める基準としていかなる圧延速度、ロール材
等の諸条件下においても、安定した圧延が行なわ
れる条件として接触角φがφ＜tan-1μ（μは被
圧延材と作業ロールとの間における噛込み時の摩
擦係数）の範囲を考え、この中で適当な値を採用
しているのが普通である。
の通常の圧延においては、断面減少率の最大水準
を決める基準としていかなる圧延速度、ロール材
等の諸条件下においても、安定した圧延が行なわ
れる条件として接触角φがφ＜tan-1μ（μは被
圧延材と作業ロールとの間における噛込み時の摩
擦係数）の範囲を考え、この中で適当な値を採用
しているのが普通である。
一方、被圧延材と作業ロールとの間における摩
擦係数として、噛込みが完了した後の定常圧延状
態での摩擦係数をμ′とすると、 tan-1μ′＞tan-1μ の関係があり、噛込み時の接触角に比べより大き
な接触角での圧延、すなわち、 φ≧tan-1μ の範囲での高断面減少率での圧延が、定常圧延の
領域では可能である。金属材料を高い断面減少率
で圧延する方法としてたとえば作業ロールが被圧
延材の進行方向に移動しないように支持された圧
延機で行なう金属材料の圧延方法において、ロー
ル接触角φがφ≧tan-1m（ｍは被圧延材と作業
ロールとの間における摩擦係数）となる断面減少
率となるように作業ロール間隙を調節すること
を、および圧延の中立点を作業ロールと被圧延材
とが接触する面内に存在せしめる大きさの押込み
力でもつて被圧延材を上記間隙を有するロール間
の連続的に押し込みながら圧延することを特徴と
する高圧下圧延法等があるが、この方法には次ぎ
のような欠点が存在する。
擦係数として、噛込みが完了した後の定常圧延状
態での摩擦係数をμ′とすると、 tan-1μ′＞tan-1μ の関係があり、噛込み時の接触角に比べより大き
な接触角での圧延、すなわち、 φ≧tan-1μ の範囲での高断面減少率での圧延が、定常圧延の
領域では可能である。金属材料を高い断面減少率
で圧延する方法としてたとえば作業ロールが被圧
延材の進行方向に移動しないように支持された圧
延機で行なう金属材料の圧延方法において、ロー
ル接触角φがφ≧tan-1m（ｍは被圧延材と作業
ロールとの間における摩擦係数）となる断面減少
率となるように作業ロール間隙を調節すること
を、および圧延の中立点を作業ロールと被圧延材
とが接触する面内に存在せしめる大きさの押込み
力でもつて被圧延材を上記間隙を有するロール間
の連続的に押し込みながら圧延することを特徴と
する高圧下圧延法等があるが、この方法には次ぎ
のような欠点が存在する。
すなわち、被圧延材を全長にわたつて連続的に
かつ安定して作業ロール間におしこむことができ
るようなプツシヤー等の大規模の押込み装置が必
要で、このために１パス当りの高断面減少率の圧
延を連続して行うことが極めて困難なことであ
る。
かつ安定して作業ロール間におしこむことができ
るようなプツシヤー等の大規模の押込み装置が必
要で、このために１パス当りの高断面減少率の圧
延を連続して行うことが極めて困難なことであ
る。
すなわち、最初の圧延機には第１段の親プツシ
ヤーで押し込み、次の圧延機には第２段の子プツ
シヤーで最初の圧延機をくぐり抜けて、次スタン
ドまで押し込む等の親子プツシヤー方式がある
が、２パスまでの連続がせいぜいでそれ以上は実
質的には不可能であり、高圧下圧延採用による、
ミルコンパクト化の効果も限定される。
ヤーで押し込み、次の圧延機には第２段の子プツ
シヤーで最初の圧延機をくぐり抜けて、次スタン
ドまで押し込む等の親子プツシヤー方式がある
が、２パスまでの連続がせいぜいでそれ以上は実
質的には不可能であり、高圧下圧延採用による、
ミルコンパクト化の効果も限定される。
また押込み方法としてピンチローラー方式等の
押込み法あるいは圧延機をそのまま次圧延機への
押込み装置として用いる方法等があるが、この場
合は、プツシヤー方式を用いた場合の前述の欠点
は解消されるが、そのかわりにピンチロールと圧
延機間、あるいは圧延機と圧延機間にまたがる長
さの被圧延材の部分が、補助押込み力が零となる
非定常的圧延となり、かみ止まりのトラブルや、
寸法、特に幅方向寸法のバラツキが大となり、圧
延操業上も歩留りや品質上も極めて好ましくな
い。これを解決するには、材料を溶接等で接合し
て圧延するエンドレス圧延法等を併用するばよい
が、エンドレス圧延に伴う諸設備が必要となり、
技術的にも設備的にも極めて複雑になる。また、
被圧延材に付加される押込み力は作業ロールと作
業ロールの間隙での被圧延材料の変形に影響をお
よぼすが、具体的には幅広がりを全長にわたつて
増加させ、変形効率を低下させる要因にもなる。
押込み法あるいは圧延機をそのまま次圧延機への
押込み装置として用いる方法等があるが、この場
合は、プツシヤー方式を用いた場合の前述の欠点
は解消されるが、そのかわりにピンチロールと圧
延機間、あるいは圧延機と圧延機間にまたがる長
さの被圧延材の部分が、補助押込み力が零となる
非定常的圧延となり、かみ止まりのトラブルや、
寸法、特に幅方向寸法のバラツキが大となり、圧
延操業上も歩留りや品質上も極めて好ましくな
い。これを解決するには、材料を溶接等で接合し
て圧延するエンドレス圧延法等を併用するばよい
が、エンドレス圧延に伴う諸設備が必要となり、
技術的にも設備的にも極めて複雑になる。また、
被圧延材に付加される押込み力は作業ロールと作
業ロールの間隙での被圧延材料の変形に影響をお
よぼすが、具体的には幅広がりを全長にわたつて
増加させ、変形効率を低下させる要因にもなる。
この発明の金属材料の高延伸圧延法では、圧延
スタンドあるいはピンチロールと、これに後続す
る少なくとも１台以上の圧延スタンドとにより連
続圧延機列が構成されている。このような連続圧
延機列により、材料を熱間圧延する。圧延の対象
となる製品は、通常連続熱間圧延により製造され
るもの、たとえばビレツト、棒線材などでであ
る。
スタンドあるいはピンチロールと、これに後続す
る少なくとも１台以上の圧延スタンドとにより連
続圧延機列が構成されている。このような連続圧
延機列により、材料を熱間圧延する。圧延の対象
となる製品は、通常連続熱間圧延により製造され
るもの、たとえばビレツト、棒線材などでであ
る。
圧延は次のようにして行なわれる。
まず、前記少なくとも１台以上の後続圧延スタ
ンドのロールギヤツプを、 tan-1μ＜相当接触角Φｅ＜tan-1μ′ Φｅ＝tan-1（cosθ×tanΦ）， Φ：ロール溝底（溝底径D0）における作業ロ
ールと材料の接触角， θ：孔型の傾斜角 μ：作業ロールの材料噛込時における材料と
作業ロール間の摩擦係数 μ′：作業ロールの材料噛込後における材料
と作業ロール間の摩擦係数 となるように設定する。
ンドのロールギヤツプを、 tan-1μ＜相当接触角Φｅ＜tan-1μ′ Φｅ＝tan-1（cosθ×tanΦ）， Φ：ロール溝底（溝底径D0）における作業ロ
ールと材料の接触角， θ：孔型の傾斜角 μ：作業ロールの材料噛込時における材料と
作業ロール間の摩擦係数 μ′：作業ロールの材料噛込後における材料
と作業ロール間の摩擦係数 となるように設定する。
相当接触角Φｅは、孔型における傾斜角θの影
響を補正した接触角である。被圧延材料には作業
ロール面に垂直な力と摩擦力が作用し、傾斜角θ
を考慮した垂直力の圧延方向の水平成分と摩擦力
の水平成分との関係から上記のようにΦｅ＝
tan-1（cosθ×tanΦ）で表わされる。なお、孔
型の傾斜角θはＯも含んでいる。この場合には、
作業ロールが孔型ロールではなく、フラツトロー
ルすなわち平圧延ではθ＝Ｏであるから、cosθ
＝１となり、傾斜角θによる補正の必要はない。
したがつて、この相当接触角を用いることによ
り、孔型圧延と平圧延を相対的に比較することが
可能となる。
響を補正した接触角である。被圧延材料には作業
ロール面に垂直な力と摩擦力が作用し、傾斜角θ
を考慮した垂直力の圧延方向の水平成分と摩擦力
の水平成分との関係から上記のようにΦｅ＝
tan-1（cosθ×tanΦ）で表わされる。なお、孔
型の傾斜角θはＯも含んでいる。この場合には、
作業ロールが孔型ロールではなく、フラツトロー
ルすなわち平圧延ではθ＝Ｏであるから、cosθ
＝１となり、傾斜角θによる補正の必要はない。
したがつて、この相当接触角を用いることによ
り、孔型圧延と平圧延を相対的に比較することが
可能となる。
つぎに、上記のようにロールギヤツプが設定さ
れた作業ロール間に、材料をそのときの降伏応力
未満の圧縮応力を生ずる範囲内の力で押し込む。
材料の押込みは、上流側の圧延スタンドあるいは
ピンチロールによつて行なう。上流側の圧延速度
を下流側のものより大きくすると、押込み力が発
生する。押込み力の大きさの調節は、隣り合う圧
延スタンドあるいはピンチロールのロール周速度
を調節して行なう。材料を押し込む最上流の圧延
スタンドは通常の断面減少率をとる圧延機であ
る。また、ピンチロールは極く簡単な構造をし
た、軽圧下を伴う押込み装置となつている。材料
のそのときの降伏応力は、熱間圧延に適した温度
にある材料の降伏応力である。なお、材料の寸法
および圧延条件により、押込み時に材料に座屈が
発生する虞れがある場合には、高断面減少率をと
る圧延機の直前に座屈防止装置を設けることが望
ましい。
れた作業ロール間に、材料をそのときの降伏応力
未満の圧縮応力を生ずる範囲内の力で押し込む。
材料の押込みは、上流側の圧延スタンドあるいは
ピンチロールによつて行なう。上流側の圧延速度
を下流側のものより大きくすると、押込み力が発
生する。押込み力の大きさの調節は、隣り合う圧
延スタンドあるいはピンチロールのロール周速度
を調節して行なう。材料を押し込む最上流の圧延
スタンドは通常の断面減少率をとる圧延機であ
る。また、ピンチロールは極く簡単な構造をし
た、軽圧下を伴う押込み装置となつている。材料
のそのときの降伏応力は、熱間圧延に適した温度
にある材料の降伏応力である。なお、材料の寸法
および圧延条件により、押込み時に材料に座屈が
発生する虞れがある場合には、高断面減少率をと
る圧延機の直前に座屈防止装置を設けることが望
ましい。
作業ロールが材料の噛込みを完了したら前記押
込みを解除する。押込みの解除も、隣り合う圧延
スタンドあるいはピンチロールのロール周速度を
調節して行なう。
込みを解除する。押込みの解除も、隣り合う圧延
スタンドあるいはピンチロールのロール周速度を
調節して行なう。
作業ロールが材料の噛み込んだのちの圧延速度
は、スリツプ発生限界以下の速度に制御する。材
料と作業ロールとの間のスリツプの発生は、圧延
速度と相当接触角に依存している。一般に、圧延
速度が大きくなると小さな接触角でスリツプが発
生する。上記スリツプ発生限界以下の速度という
のは、作業ロールが材料を噛み込んだのち押込み
力を加えない圧延状態において、圧延速度と相当
接触角との関係においてスリプが生じない範囲の
速度である。もちろん、この発明では通常の噛込
み限界以上の相当接触角で圧延するので、この相
当接触角に応じた圧延速度を選ばなければならな
い。具体的には後に詳述する第２図ので示す範
囲である。このような条件では、圧延速度の最大
はほぼ2.5ｍ／Ｓである。また、正確な寸法の製
品を得るために、圧延中の材料に引張あるいは圧
縮応力ができるだけ生じないように、圧延速度を
上記範囲内で制御することが望ましい。
は、スリツプ発生限界以下の速度に制御する。材
料と作業ロールとの間のスリツプの発生は、圧延
速度と相当接触角に依存している。一般に、圧延
速度が大きくなると小さな接触角でスリツプが発
生する。上記スリツプ発生限界以下の速度という
のは、作業ロールが材料を噛み込んだのち押込み
力を加えない圧延状態において、圧延速度と相当
接触角との関係においてスリプが生じない範囲の
速度である。もちろん、この発明では通常の噛込
み限界以上の相当接触角で圧延するので、この相
当接触角に応じた圧延速度を選ばなければならな
い。具体的には後に詳述する第２図ので示す範
囲である。このような条件では、圧延速度の最大
はほぼ2.5ｍ／Ｓである。また、正確な寸法の製
品を得るために、圧延中の材料に引張あるいは圧
縮応力ができるだけ生じないように、圧延速度を
上記範囲内で制御することが望ましい。
この発明において、延伸率あるいは断面減少率
は特に限定されるものではない。しかし、高断面
減少率、たとえば30％以上であれば、この発明の
効果は生産性向上の点で一層著しいものとなる。
は特に限定されるものではない。しかし、高断面
減少率、たとえば30％以上であれば、この発明の
効果は生産性向上の点で一層著しいものとなる。
以下、本発明の圧延法の詳細を説明する。
第１図は従来の普通の断面減少率での圧延法
、公知の高圧下圧延法、本発明の高延伸圧延
法、公知の押出し延法の各圧延法を概念的に
示したものである。
、公知の高圧下圧延法、本発明の高延伸圧延
法、公知の押出し延法の各圧延法を概念的に
示したものである。
曲線１は被圧延材がロールに噛み込まれる限界
の相当接触角を示す線であり、曲線２は被圧延材
がロールに噛み込んだ後の定常圧延の可能の限
界、すなわちスリツプの発生する限界を示した線
である。たとえば押し力をｂだけ与えれば、相当
接触角はＤまでの高断面減少率の圧延が可能であ
ることを示している。この場合被圧延材がロール
に噛み込んだ後の定常圧延は押し力がb′で進行す
ることを示している。
の相当接触角を示す線であり、曲線２は被圧延材
がロールに噛み込んだ後の定常圧延の可能の限
界、すなわちスリツプの発生する限界を示した線
である。たとえば押し力をｂだけ与えれば、相当
接触角はＤまでの高断面減少率の圧延が可能であ
ることを示している。この場合被圧延材がロール
に噛み込んだ後の定常圧延は押し力がb′で進行す
ることを示している。
相当接触角がＯ〜Ａの範囲は押し力が零でも材
料が噛み込まれる範囲で従来の普通の断面減少率
の圧延法はこの相当接触角を基準にして圧延条件
を定めている。またＢ〜Ｃの範囲は、被圧延材の
降伏応力以内の押し力で、被圧延材を作業ロール
間隙に噛み込ませ、噛込み完了後の定常圧延部で
も、被圧延材の降伏応力以内の所定の押し力を連
続的に付加しつつ圧延を行う前記の高圧下圧延法
の領域である。また、押し力を0.1とすれば、相
当接触角がＣ点までの噛込みが可能で、そのとき
の定常圧延を続行するための最低必要押し力は
B′から横軸に垂直におろした線と横軸の交点の押
し力となる。なお、押し力が1.0を越えれば噛込
み時に被圧延材は降伏応力以上の押し力を受け圧
延前に変形することになるので、Ｃ点から上方の
相当接触角は素材収納容器に収納せしめた金属の
熱間素材を加圧装置で押圧し、該加圧装置に対向
し素材収容容器の押出し側端部に設けた複数の駆
動ロールにより形成された成形開孔部に金属素材
を押し込みつつ圧延する加工法で、かつ金属素材
を押し込むに際し、金属素材が成形開孔部よりか
み出さないように金属素材を成形ダイスで成形開
孔部に適合するように金属収納容器出口より成形
開孔部に案内することを特徴とする高圧下押出し
圧延法の領域で、押し力は被圧延材の降伏応力以
上の値になる。
料が噛み込まれる範囲で従来の普通の断面減少率
の圧延法はこの相当接触角を基準にして圧延条件
を定めている。またＢ〜Ｃの範囲は、被圧延材の
降伏応力以内の押し力で、被圧延材を作業ロール
間隙に噛み込ませ、噛込み完了後の定常圧延部で
も、被圧延材の降伏応力以内の所定の押し力を連
続的に付加しつつ圧延を行う前記の高圧下圧延法
の領域である。また、押し力を0.1とすれば、相
当接触角がＣ点までの噛込みが可能で、そのとき
の定常圧延を続行するための最低必要押し力は
B′から横軸に垂直におろした線と横軸の交点の押
し力となる。なお、押し力が1.0を越えれば噛込
み時に被圧延材は降伏応力以上の押し力を受け圧
延前に変形することになるので、Ｃ点から上方の
相当接触角は素材収納容器に収納せしめた金属の
熱間素材を加圧装置で押圧し、該加圧装置に対向
し素材収容容器の押出し側端部に設けた複数の駆
動ロールにより形成された成形開孔部に金属素材
を押し込みつつ圧延する加工法で、かつ金属素材
を押し込むに際し、金属素材が成形開孔部よりか
み出さないように金属素材を成形ダイスで成形開
孔部に適合するように金属収納容器出口より成形
開孔部に案内することを特徴とする高圧下押出し
圧延法の領域で、押し力は被圧延材の降伏応力以
上の値になる。
Ａ〜Ｂの相当接触角の範囲は本発明の圧延法が
対象としている範囲で、相当接触角の大きさの点
では前述の高圧下圧延法、高圧下押出し圧延法に
はおよばないが、従来の普通の断面減少率の範囲
を上まわるものである。また、高圧下押出し圧延
法では２パス以上の連続圧延は実質的に不可能
で、また高圧下圧延法でも実質的に２パスまでの
連続圧延が限度であることに比して本発明は２パ
ス以上も連続して行えるメリツトがある。
対象としている範囲で、相当接触角の大きさの点
では前述の高圧下圧延法、高圧下押出し圧延法に
はおよばないが、従来の普通の断面減少率の範囲
を上まわるものである。また、高圧下押出し圧延
法では２パス以上の連続圧延は実質的に不可能
で、また高圧下圧延法でも実質的に２パスまでの
連続圧延が限度であることに比して本発明は２パ
ス以上も連続して行えるメリツトがある。
すなわち棒線材およびビレツトの圧延では、通
常素材から製品までの総延伸は４〜500が多く用
いられており、また、総延伸と１パス毎の延伸の
間には次の関係が成立する。
常素材から製品までの総延伸は４〜500が多く用
いられており、また、総延伸と１パス毎の延伸の
間には次の関係が成立する。
λtotal＝λ０・λ２・λ３……λｎ
すなわち１パス毎の高延伸をいかに大きくとる
か、また１パス毎の高延伸をいかに連続してとる
かが重要な技術的課題となるが、本発明の主旨も
ここにある。
か、また１パス毎の高延伸をいかに連続してとる
かが重要な技術的課題となるが、本発明の主旨も
ここにある。
本発明の圧延法で用いる押し力はＯ〜ａの範囲
であり、またその時達成できる高断面減少率の範
囲は前述のごとく相当接触角でＡ〜Ｂの範囲であ
る。従つて被圧延材のロールへの噛込み時に押し
力ａを与えることによつて相当接触角Ｂを達成で
きるが、定常圧延に達した後は押し力は零でも曲
線２以下の領域に入るためスリツプは生ぜず、圧
延操業上のトラブルは全くない範囲で、連続圧延
を無張力、無圧縮力の状態で従来の普通断面減少
率の連続圧延と同様に行なえる特徴がある。この
ことは前述の非定常部がなくなるということで寸
法精度、歩留りを確保する上で有利である。な
お、上記Ｂ点は押し力零で定常圧延を続行できる
最大の相当接触角である。また従来水準を上まわ
る高断面減少率を連続してとることを可能ならし
めるから総延伸を達成する上で極めて有利にな
る。この発明において、断面減少率は前述のよう
に特に限定されるものではないが、30％以上であ
ることが好ましい。以下、その理由について説明
する。
であり、またその時達成できる高断面減少率の範
囲は前述のごとく相当接触角でＡ〜Ｂの範囲であ
る。従つて被圧延材のロールへの噛込み時に押し
力ａを与えることによつて相当接触角Ｂを達成で
きるが、定常圧延に達した後は押し力は零でも曲
線２以下の領域に入るためスリツプは生ぜず、圧
延操業上のトラブルは全くない範囲で、連続圧延
を無張力、無圧縮力の状態で従来の普通断面減少
率の連続圧延と同様に行なえる特徴がある。この
ことは前述の非定常部がなくなるということで寸
法精度、歩留りを確保する上で有利である。な
お、上記Ｂ点は押し力零で定常圧延を続行できる
最大の相当接触角である。また従来水準を上まわ
る高断面減少率を連続してとることを可能ならし
めるから総延伸を達成する上で極めて有利にな
る。この発明において、断面減少率は前述のよう
に特に限定されるものではないが、30％以上であ
ることが好ましい。以下、その理由について説明
する。
相当接触角Φｅがtan-1μ＜Φｅ＜tan-1μ′の
領域での圧延は、断面減少率が30％以上の領域に
適用することにより極めて効率の良い加工法とな
る。
領域での圧延は、断面減少率が30％以上の領域に
適用することにより極めて効率の良い加工法とな
る。
第１に、圧延負荷の点からは、圧延荷重あるい
はロール面はの圧力を比較的小さくできる点で有
利となる。すなわち、平均圧延圧力Pm（圧延荷
重Ｐ／投影接触面積So）は第３図に示すように
ロール間隙比（投影接触長ld／平均板厚hm）と
密接な関係にあり、ロール間隙比が1.0以下とな
ると平均圧延圧力比（Pm／ｋ，ｋ；変形抵抗）
が急激に増大する。この現象は接触角のみが大き
くて断面減少率が小さい場合に生じ易い。
はロール面はの圧力を比較的小さくできる点で有
利となる。すなわち、平均圧延圧力Pm（圧延荷
重Ｐ／投影接触面積So）は第３図に示すように
ロール間隙比（投影接触長ld／平均板厚hm）と
密接な関係にあり、ロール間隙比が1.0以下とな
ると平均圧延圧力比（Pm／ｋ，ｋ；変形抵抗）
が急激に増大する。この現象は接触角のみが大き
くて断面減少率が小さい場合に生じ易い。
また、ロール間隙比が3.0〜4.0以上になると、
再び平均圧延圧力比（Pm／ｋ）は増大する。ロ
ール間隙比が、1.0〜2.0の範囲で圧延すること
が、平均圧延圧力比を相対的に小さく抑えること
ならびに圧延荷重あるいはロール面への圧力を小
さく抑えることにつながる。
再び平均圧延圧力比（Pm／ｋ）は増大する。ロ
ール間隙比が、1.0〜2.0の範囲で圧延すること
が、平均圧延圧力比を相対的に小さく抑えること
ならびに圧延荷重あるいはロール面への圧力を小
さく抑えることにつながる。
したがつて、第４図に示すように大きな相当接
触角と、30％以上の大きな断面減少率を組合せる
ことによつて、ロール間隙比を、1.0〜2.0とする
ことができ、圧延負荷の面で有利である。
触角と、30％以上の大きな断面減少率を組合せる
ことによつて、ロール間隙比を、1.0〜2.0とする
ことができ、圧延負荷の面で有利である。
第２に、被圧延材の中心部の鍛錬性が良好であ
るという点で有利である。すなわち連続鋳造材に
おいては、最終製品までの総断面減少率が従来の
鋼塊材に比して小さく、材料中心部のセンタポロ
シテイの圧着等、大きな鍛錬を加えることが特に
要求される。この材料中心部の鍛錬効果も、前述
のロール間隙比が1.0以上の領域での圧延におい
て良好である。従つてこの観点からも、相当接触
角を小さくし、断面減少率を大きくすると、好ま
しい結果をもたらす。
るという点で有利である。すなわち連続鋳造材に
おいては、最終製品までの総断面減少率が従来の
鋼塊材に比して小さく、材料中心部のセンタポロ
シテイの圧着等、大きな鍛錬を加えることが特に
要求される。この材料中心部の鍛錬効果も、前述
のロール間隙比が1.0以上の領域での圧延におい
て良好である。従つてこの観点からも、相当接触
角を小さくし、断面減少率を大きくすると、好ま
しい結果をもたらす。
このように断面減少率を大きくすると、ロール
間隙比を1.0〜2.0の範囲に自在に選択できる。ま
た、圧延ラインを大幅に短縮できるとともに、圧
延負荷を低い水準とすることがで、さらに材料の
鍛錬を大きくする点でも有利である。
間隙比を1.0〜2.0の範囲に自在に選択できる。ま
た、圧延ラインを大幅に短縮できるとともに、圧
延負荷を低い水準とすることがで、さらに材料の
鍛錬を大きくする点でも有利である。
次に本圧延法を達成するための具体的方法につ
いて説明する。
いて説明する。
第５図に圧延装置を示したが、図示せぬ駆動装
置を備えた圧延ロール１と、噛み込み補助押し力
４が作用した時の被圧延材２の座屈防止装置３か
ら構成される。圧延ロールには孔型が旋削される
が、第６図に示したダイヤモンド〜ダイヤモンド
系あるいはダイヤモンド〜スクエアー系の孔型方
式が操業面や良好な品質を得ること、あるいは目
標とする高延伸を達成する上で、有利である。そ
の他にも第７図のボツクス〜ボツクス系や、オー
バル〜スクエアー系等でも目標の高延伸を達成で
きるが孔型内での材料のたおれや、しわ疵発生等
の危険性があり、高度の操業技術を必要とするの
でかなりの困難を伴う。なお、最終断面形状がビ
レツト等断面の場合は、ダイアモンド孔型の後に
従来圧延で用いられる普通の圧下率のスクエアー
孔型を配置すればよく、また丸鋼等の場合はダイ
アモンド孔型の後に従来圧延で用いられる普通の
圧下率のスクエアー孔型とラウンド孔型を配置す
ればよい。
置を備えた圧延ロール１と、噛み込み補助押し力
４が作用した時の被圧延材２の座屈防止装置３か
ら構成される。圧延ロールには孔型が旋削される
が、第６図に示したダイヤモンド〜ダイヤモンド
系あるいはダイヤモンド〜スクエアー系の孔型方
式が操業面や良好な品質を得ること、あるいは目
標とする高延伸を達成する上で、有利である。そ
の他にも第７図のボツクス〜ボツクス系や、オー
バル〜スクエアー系等でも目標の高延伸を達成で
きるが孔型内での材料のたおれや、しわ疵発生等
の危険性があり、高度の操業技術を必要とするの
でかなりの困難を伴う。なお、最終断面形状がビ
レツト等断面の場合は、ダイアモンド孔型の後に
従来圧延で用いられる普通の圧下率のスクエアー
孔型を配置すればよく、また丸鋼等の場合はダイ
アモンド孔型の後に従来圧延で用いられる普通の
圧下率のスクエアー孔型とラウンド孔型を配置す
ればよい。
また、第５図の５から６に至る被圧延材の噛込
みから定常圧延に達するまでの圧延初期に付加す
る押し力４は原則的には上流圧延機での圧延によ
り供与する。従つて最上流の圧延機にはピンチロ
ールを用いても良いし、最上流スタンドのみは、
第１図のＡ点以下の適当な相当接触角での従来の
普通断面減少率の圧延機を配置することも可能で
ある。
みから定常圧延に達するまでの圧延初期に付加す
る押し力４は原則的には上流圧延機での圧延によ
り供与する。従つて最上流の圧延機にはピンチロ
ールを用いても良いし、最上流スタンドのみは、
第１図のＡ点以下の適当な相当接触角での従来の
普通断面減少率の圧延機を配置することも可能で
ある。
なお、各高断面減少率をとる圧延機においては
通常は第１図のＢ点そのものよりは若干余裕をみ
てその下流の適当な相当接触角が選ばれる。すな
わち最終スタンドを除いてはすぐ下流のスタンド
には瞬間的であるが必要な押し力を供与する必要
があるし、また圧延中の突然の外乱によるトラブ
ル発生を避けるためである。
通常は第１図のＢ点そのものよりは若干余裕をみ
てその下流の適当な相当接触角が選ばれる。すな
わち最終スタンドを除いてはすぐ下流のスタンド
には瞬間的であるが必要な押し力を供与する必要
があるし、また圧延中の突然の外乱によるトラブ
ル発生を避けるためである。
次に、本発明を効果的に活用するために重要な
技術的ポイントは、圧延速度の適当な選択であ
る。第２図に示したように圧延速度と実現可能な
相当接触角の範囲との間には密接な関連があり、
特に必要最小限のロール径を有する効率の良いコ
ンパクトな圧延設備でかつ不必要な被圧延材の幅
方向への変形すなわち幅広がりをできるだけ抑え
た変形効率の高い圧延を行なうという前提で、可
能な限りの高断面減少率を達成させようとすれ
ば、圧延速度の適用範囲は、孔型圧延では通常用
いられる熱間圧延ロール材質を用いた場合は０〜
2.5M／Ｓの範囲におのずと限定される。なお、
断面減少率の好ましい範囲は、疵の発生等品質の
面から30〜60％である。
技術的ポイントは、圧延速度の適当な選択であ
る。第２図に示したように圧延速度と実現可能な
相当接触角の範囲との間には密接な関連があり、
特に必要最小限のロール径を有する効率の良いコ
ンパクトな圧延設備でかつ不必要な被圧延材の幅
方向への変形すなわち幅広がりをできるだけ抑え
た変形効率の高い圧延を行なうという前提で、可
能な限りの高断面減少率を達成させようとすれ
ば、圧延速度の適用範囲は、孔型圧延では通常用
いられる熱間圧延ロール材質を用いた場合は０〜
2.5M／Ｓの範囲におのずと限定される。なお、
断面減少率の好ましい範囲は、疵の発生等品質の
面から30〜60％である。
上記の効率の良いコンパクトな圧延設備とした
理由は高断面減少率のみを達成するだけなら相対
的にロール径を大きくして相当接触角を小にすれ
ば、原理的には可能であるからである。ただしこ
の場合は、設備が不必要に大型化し実用的には余
り意味がない。
理由は高断面減少率のみを達成するだけなら相対
的にロール径を大きくして相当接触角を小にすれ
ば、原理的には可能であるからである。ただしこ
の場合は、設備が不必要に大型化し実用的には余
り意味がない。
第２図の曲線は種々の実験に結果明らかとな
つた、補助押し力を原則的に零にした場合の定常
圧延部でのスリツプの発生限界曲線である。曲線
の上方の領域はスリツプ発生のため圧延続行困
難な領域である。曲線は発明者等が行なつた噛
込み限界の実験結果で、熱間圧延ロールを用いた
比較的ロール表面肌が荒い場合の例である。従つ
て曲線の上方は、噛込みが困難な領域を表わ
し、曲線の下方は噛込みが可能な領域である。
つた、補助押し力を原則的に零にした場合の定常
圧延部でのスリツプの発生限界曲線である。曲線
の上方の領域はスリツプ発生のため圧延続行困
難な領域である。曲線は発明者等が行なつた噛
込み限界の実験結果で、熱間圧延ロールを用いた
比較的ロール表面肌が荒い場合の例である。従つ
て曲線の上方は、噛込みが困難な領域を表わ
し、曲線の下方は噛込みが可能な領域である。
この曲線はたとえばW.Tafelによつて文献
（Stahl und Eisen，1921）で明らかにされたも
のともよく合つている。
（Stahl und Eisen，1921）で明らかにされたも
のともよく合つている。
曲線は現状の熱間圧延で用いられている最大
レベルの相当接触角の値で、相対的に極めて安全
をみた相当接触角といえる。またはスリツプの
観点からは問題はないが、それ以上では孔型内で
の材料のたおれや座屈等のため疵が発生し、実用
的に意味がない領域を示す境界を示している。
レベルの相当接触角の値で、相対的に極めて安全
をみた相当接触角といえる。またはスリツプの
観点からは問題はないが、それ以上では孔型内で
の材料のたおれや座屈等のため疵が発生し、実用
的に意味がない領域を示す境界を示している。
本発明で目指す領域は曲線とで囲まれた領
域であり、低速側ほど高圧下率を達成できるこ
とを示し、また実質的に本発明の圧延法の有効な
領域は圧延速度が2.5M／Ｓ近傍以内といえる。
域であり、低速側ほど高圧下率を達成できるこ
とを示し、また実質的に本発明の圧延法の有効な
領域は圧延速度が2.5M／Ｓ近傍以内といえる。
この事実に立脚して実際のビレツト、丸棒、線
材等の圧延への適用を検討した結果、ビレツト、
バーミルあるいは、棒線材の粗ミル等への適用が
最も有利との結論に達した。
材等の圧延への適用を検討した結果、ビレツト、
バーミルあるいは、棒線材の粗ミル等への適用が
最も有利との結論に達した。
すなわち、生産規模（Ｔ／Ｍ）とビレツトミル
等の圧延速度あるいは線材仕上圧延速度と極めて
関連のある線材粗圧延系列の圧延速度等は本発明
の圧延法の速度範囲とほぼマツチングする領域に
ある。なお、形鋼等の圧延でも本発明の圧延法を
用いれば１パス当りの高断面減少率が達成でき、
生産能率の向上等をはかることが可能である。
等の圧延速度あるいは線材仕上圧延速度と極めて
関連のある線材粗圧延系列の圧延速度等は本発明
の圧延法の速度範囲とほぼマツチングする領域に
ある。なお、形鋼等の圧延でも本発明の圧延法を
用いれば１パス当りの高断面減少率が達成でき、
生産能率の向上等をはかることが可能である。
また、従来から実際圧延において材料の噛込み
を補助する方法として被圧延材の先端をくさび状
にカツトする方法や、被圧延材の後方から他の冷
間あるいは熱間の材料を加速をつけて衝突させて
被圧延材を作業ロール間へ押し込む等の方法がと
られるが、いずれも接触角φがφ＜tanμ（μは
前記説明と同じ）の範囲内でのトラブルの処理
で、本発明のめざすφ≧tanμの範囲ではない
し、また方法としても歩留り損や、設備保全、操
業の安定性等の点で問題が多く実用的ではない。
を補助する方法として被圧延材の先端をくさび状
にカツトする方法や、被圧延材の後方から他の冷
間あるいは熱間の材料を加速をつけて衝突させて
被圧延材を作業ロール間へ押し込む等の方法がと
られるが、いずれも接触角φがφ＜tanμ（μは
前記説明と同じ）の範囲内でのトラブルの処理
で、本発明のめざすφ≧tanμの範囲ではない
し、また方法としても歩留り損や、設備保全、操
業の安定性等の点で問題が多く実用的ではない。
また、金属材料を圧延ロールに噛み込ませるに
際して、適用する押込み力を、そのときの金属素
材の降伏応力値の１％以上100％未満としたのは
次の理由による。すなわち、定常的に制御しなが
ら安定した押込み力を出すには少なくとも金属素
材のそのときの降伏応力値の１％以上の押込み力
で押し込むことが必要であり、また金属素材が圧
延ロールに噛み込まれる以前に座屈を起すことな
く圧延ロールに押し込むためには金属素材の降伏
応力の100％未満の力で押し込まなければならな
い。
際して、適用する押込み力を、そのときの金属素
材の降伏応力値の１％以上100％未満としたのは
次の理由による。すなわち、定常的に制御しなが
ら安定した押込み力を出すには少なくとも金属素
材のそのときの降伏応力値の１％以上の押込み力
で押し込むことが必要であり、また金属素材が圧
延ロールに噛み込まれる以前に座屈を起すことな
く圧延ロールに押し込むためには金属素材の降伏
応力の100％未満の力で押し込まなければならな
い。
第１図は本発明の圧延方法と従来法との位置づ
けを示す概念図、第２図は実験の結果明らかにな
つた相当接触角と圧延速度との関連を示す線図、
第３図はロール間隙比と平均圧延圧力比の関係を
示す線図、第４図は断面減少率とロール間隙比の
関係を示す線図、第５図は本発明の高延伸圧延装
置の概念図、第６図はダイヤモンド系の孔型配列
を示す説明図、ならびに第７図はボツクス系およ
びオーバル系の孔型配列を示す説明図である。
けを示す概念図、第２図は実験の結果明らかにな
つた相当接触角と圧延速度との関連を示す線図、
第３図はロール間隙比と平均圧延圧力比の関係を
示す線図、第４図は断面減少率とロール間隙比の
関係を示す線図、第５図は本発明の高延伸圧延装
置の概念図、第６図はダイヤモンド系の孔型配列
を示す説明図、ならびに第７図はボツクス系およ
びオーバル系の孔型配列を示す説明図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧延スタンドあるいはピンチロールと、これ
に後続する少なくとも１台以上の圧延スタンドと
により連続圧延機列を構成し、前記少なくとも１
台以上の後続圧延スタンドのロールギヤツプを、 tan-1μ＜相当接触角Φｅ＜tan-1μ′ Φｅ＝tan-1（cosθ×tanΦ）， Φ：ロール溝底における作業ロールと材料の
接触角， θ：孔型の傾斜角 μ：作業ロールの材料噛込時における材料と
作業ロール間の摩擦係数 μ′：作業ロールの材料噛込後における材料
と作業ロール間の摩擦係数 となるように設定し、前記のように設定した圧延
スタンドのロール間に上流側圧延スタンドまたは
ピンチロールにより材料をそのときの降伏応力未
満の圧縮応力を生ずる範囲内の力で押し込み、材
料のロールへの噛込みが完了したら前記押込みを
解除し、噛込み完了後の圧延速度をスリツプ発生
限界以下の速度に制御し、金属材料を高延伸率で
熱間圧延することを特徴とする金属材料の高延伸
圧延法。
Priority Applications (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6175277A JPS53146958A (en) | 1977-05-28 | 1977-05-28 | Rolling method of steel material at high area reduction |
| GB22382/78A GB1602088A (en) | 1977-05-28 | 1978-05-25 | Rolling method and apparatus |
| LU79718A LU79718A1 (fr) | 1977-05-28 | 1978-05-26 | Procede pour laminer une piece metallique et train de laminoir pour la mise en oeuvre du procede |
| BR787803380A BR7803380A (pt) | 1977-05-28 | 1978-05-26 | Processo de laminacao de uma obra metalica e trem de laminadores |
| CA304,167A CA1086105A (en) | 1977-05-28 | 1978-05-26 | Method of rolling metal workpiece and mill therefor |
| DE19782823071 DE2823071A1 (de) | 1977-05-28 | 1978-05-26 | Verfahren zum walzen von metallwerkstuecken und walzwerk zur durchfuehrung dieses verfahrens |
| AU36526/78A AU520817B2 (en) | 1977-05-28 | 1978-05-26 | Rolling metal workpiece |
| SE7806058A SE432542B (sv) | 1977-05-28 | 1978-05-26 | Sett och anordning for att utfora valsning vid ett valsverk |
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