JPS629705A

JPS629705A - 金属材料の加工熱処理装置

Info

Publication number: JPS629705A
Application number: JP14672185A
Authority: JP
Inventors: Hideo Abe; 阿部　英夫; Toru Sasaki; 徹佐々木
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1985-07-05
Filing date: 1985-07-05
Publication date: 1987-01-17
Also published as: JPH0551363B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、金属材料に圧延加工と熱処理を施す金属材料
の加工熱処理方法及び装置に関する。

［従来の特徴］金属材料に適当な塑性加工歪と温度履歴を与えると、材
料の組織が微細化し、強度と靭性が向上することは古く
から知られている。例えば、炭素鋼あるいは低合金鋼を
フェライトとオーステナイトの２相部度域で熱間圧延し
て適切な冷却を施す厚鋼板の制御圧延技術は既に、量産
で実用化された代表的な加工熱処理技術である。これら
技術の参考文献は数多くあるが１例えば、日本鉄鋼協会
高温変形部会報告書（１９８２，３，）において最近の
技術の集大成がなされている。厚板圧延のようにリバー
ス圧延の場合には、同圧延機の出側あるいは入側に所定
の冷却装置あるいは保加熱装置を設けることにより、所
定の加工熱処理を施すことができるし、また同プロセス
を実験室的に再現評価するために通常の実験用可逆式圧
延機は十分な機能を保有する。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、ホットストリップミルや線材圧延のよう
に高速連続圧延の場合についての加工熱処理技術は、十
分な研究がつくされたとは言い難く、多くの可能性を秘
めており、金属冶金技術者あるいは研究者の最大の課題
の１つといえる。これは、パス間時間が数秒以下あるい
は１秒以下と短時間であるために回復再結晶が完全に終
了されないうちに次の圧延加工歪が与えられ、いわゆる
歪の累積がなされる。

このような塑性加工歪と温度履歴を与えるためには多ス
タンドの高速タンデム圧延機が必要であり、また、この
ような場合の冶金的挙動を実験室的に評価することはか
なり難しい。

この評価試験のために幾つかの手法及び試験機が提案さ
れている。例えば、西独のマックスブランク研究所で開
発された圧延加工シミュレータシステム（例えば、文献
５ｔａｈｌ　Ｕ、　Ｅｉｓｅｎ１１８（１９７８）　Ｎ
ｒ、５　　Ｐ２Ｏ３〜１８９　）あるいは特公昭５８−
１７３７８号公報で開示された多段圧縮試験装置がそれ
である。いずれも圧縮試験方式であり、材料内部での変
形様式が実圧延でのそれと異なる。すなわち、実圧延で
の変形様式をできるだけ再現すべく圧縮工具の形状１寸
法に工夫をこらしているが木質的に圧延とは異なるため
、所定の歪を広い面積で均一に与えることができず、引
張試験、衝撃試験のための十分な大きさの試片を得るこ
とができない。したがって、機械的性質まで詳細に調べ
ることができずに組織を調べる程度にとどまっている。

本発明に係る加工熱処理方法及び装置はこのような従来
の加工熱処理試験方法及び装置の欠点を解決し、任意の
均一な高速塑性加工歪と温度履歴を与えうる加工熱処理
方法と装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明の第１は、金属材料に圧延加工と熱処理を施す金
属材料の加工熱処理方法において、円弧状加工面を備え
る一対の工具を相互に対向配置し、相互に対向する加工
面の調整可能な間隙に予め所定の温度に加熱した金属材
料を供給し、上記一対の工具を揺動して金属材料に繰り
返し圧下変形を与えるとともに、上記一対の工具に隣接
して配置されている冷熱装置により、上記圧延中の金属
材料を冷却または保加熱し、金属材料に塑性変形と熱処
理の任意の組合せパターンを繰り返し与えるようにした
ものである。

本発明の第２は、金属材料に圧延加工と熱処理を施す金
属材料の加工熱処理装置において、相互に対向配置され
、相互に対向する円筒状加工面をそれぞれ備え、再加工
面の間隙に金属材料を供給可能とされる一対の工具と、
上記一対の工具を揺動可能とする揺動装置と、上記一対
の工具の間隙を調整する間隙調整装置と、上記一対の工
具に隣接して配置され、画工具による圧延中の金属材料
を冷却または保加熱可能とする冷熱装置とを有してなる
ようにしたものである。

［作用］本発明に係る加工熱処理方法及び装置によれば、単スタ
ンドのコンパクトな装置により、金属材料に、木質的に
均一な圧延の変形を、数秒以下あるいは１秒以下の短い
パス間時間で繰り返し連続的に与えることが可能となる
。また、上記のような繰り返し圧延中の金属材料に冷却
または保加熱を組み合せて与えることが可能となる。こ
れにより、金属材料に、任意の均一な高速塑性加工歪と
温度履歴を付与することが可能となる。

［実施例］第１図は、本発明の一実施例に係る加工熱処理装置１０
を示す模式図である。

直接材料に接し、変形を与える上下一対の工具ｌの各横
断面形状は略扇形である。工具ｌは半径Ｒの部分的円筒
面からなる円弧状加工面２を有し、それに隣接する部分
には半径Ｒより小さな半径ＲＣのプロフィルで圧下の逃
げ部を形成する。

装置ｌＯは、加工面２の円弧の中心を回転中心部３とし
て、工具ｌを揺動せしめる揺動装置を有する・本実施例
での揺動装置は、連接ロッド４、ホイール５及びホイー
ルに連結した電動機からなる。電動機は所定の速度で回
転し、ホイール５と連接ロッド４とを介して工具１を揺
動せしめることができる。工具ｌの回転中心部３に貫通
した軸はベアリングを介してチョック６によりハウジン
グ７内に支持されている。

装置１０は、上部チョック６の位置を電動圧下スクリュ
ー８にて、下部チョック６の位置を油圧圧下シリンダー
９にてそれぞれ迅速に調整し１両工具１の間隙を調整可
能とする間隙調整装置を有している。

上下工具１の揺動装置は同一の電動機から動力を伝達す
る方が、揺動を同期させるためには良いが、揺動運動の
位相を制御すれば、独立駆動しても良い。また、位相制
御と回転数制御により、材料に積極的に剪断変形を与え
る真速圧延も達成できる。

このように揺動運動する上下一対の工具ｌの間に予め所
定の温度に加熱した金属材料（被圧延材）ｌＯＯを供給
し、逐次上記電動圧下または、油圧圧下により、圧下調
整をすれば材料ｌＯＯに繰り返し圧延変形を与えること
ができる０本実施例では、材料は工具ｌの揺動に同期し
て、往復運動するのでプラネタリ−ミルと同一の変形様
式を与えることができる。即ち、材料１００に対する軽
圧下の繰り返しにより、材料１００に大きな圧下が与え
られる。さらに、装置ｌＯは、上記工具１による圧延領
域の入側及び出側に冷熱装置としてのスプレ一式水冷却
装置１１を備えており、繰り返し圧延中の材料１００の
冷却速度を制御することを可能としている。

第２図は、他の実施例に係る加工熱処理装置２０を示す
模式図である。ハウジング、工具、揺動装置は第１Ｕｇ
Ｊの実施例と同一である０本実施例では、工具１による
圧延領域の入側、出側に移動型テーブル１２を有してい
る。このテーブル１２は、ステッピングモータに直結し
た回転軸とタイミングベルトにより、高精度に位置決め
ができる。テーブル１２上には試料を定位置に格納する
試料箱あるいはストッパー１３が装備できる。

本実施例では、冷熱装置として、同図左側（出側）及び
右側（入側）にスプレ一式水冷却装置１１を、右側（入
側）に高周波加熱装置１４を装備しである。また、かみ
込み点に近接した定位置にフォトセンサー１５．１６を
設置し、待機している試料の先端位置の検出及び制御に
用いることを可能としている。

本実施例における操作の手順を以下説明する。

まず、材料ｌＯＯを高周波加熱装置１４により所定の温
度に加熱する。加熱された材料１００をブツシャシリン
ダー１７により押し出し、テーブル１２上に移載する。

ステッピングモータを駆動させ、材料１００の先端をフ
ォトセンサー１５が検知するまで材料１００を移動させ
、材料１００を定位置に待機させる。主電動機を回転さ
せ、上下の工具ｌを所定速度（周波数）で揺動させる。

この時、工具１の揺動回転中心軸に取りつけたパルスジ
ェネレータの信号により、工具１の角位置を精度よく検
知し、この工具１の角位置にタイミングを合わせてテー
ブル１２を移動させ、材料１００を画工具ｌの間にかみ
込ませる。圧延された材料１００は、左側（出側）テー
ブル１２上に移載され、ストッパー１３の位置にて、停
止する。フォトセンサー１６が材料１００の後端を検知
するまで、テーブル１２を移動させ待機する。

所定のドラフトスケジュールに従い、工具１の圧下位置
調整をし、所定の時間を経た後、テーブル１２を移動さ
せ材料１００をかみ込ませる。必要に応じ、待機中の材
料１００を水冷却し、所定の温度に制御する。これらの
操作の繰り返しにより、材料１００に任意の塑性加工歪
と温度履歴の組み合せを与えることが可能となる。

従来のリバースミルではロールと電動機の慣性が大きい
ためにロールの逆転に数秒の゛時間を要し、また、その
ために多くの無駄な電力を消費していた。数秒以下の単
時間のパス間時間で高速連続圧延をするためには、多ス
タンドの圧延機を配置する必要がある。これに対し、本
発明に係る上記加工熱処理装置では、単スタンドでそれ
を可能ならしめ、任意の加工熱処理を加えることができ
る。従来のコンピュータ制御されたサーボ機構を有する
圧縮試験型熱間加工シミュレーターでは、種々機械的性
質を調べるのに十分な広い面積にわたり、均一な変形を
与えることができなかったが、本加工機での変形は、木
質的に圧延変形なので被圧延材の広い面積にわたり均一
な変形を与えることができる。本加工機は、ホットスト
リップミルや線材ミルのような高速連続圧延機のシミュ
レーターとして有効なばかりでなく、高速連続圧延機で
は実現できない任意のパターンの加工熱処理を施すこと
ができるので短板サイズに限定はされるが、加工熱処理
法により従来にない高機能の金属材料の開発機あるいは
製造機としても有効である。

［発明の効果］以上のように、本発明に係る金属材料の加工熱処理方法
及び装置によれば、金属材料に、任意の均一な高速塑性
加工歪と温度履歴を与えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る装置を示す模式図、
第２図は、本発明の他の実施例に係る装置を示す模式図
である。１Ｏ１２０・・・加工熱処理装置、ｌ・・・工具、２・
・・加工面、４・・・連接ロッド、５・・・ホイール、
８・・・圧下スクリュー、９・・・圧下シリンダー、１
１・・・水冷却スプレーノズル、１４・・・加熱装置、
１００・・・材料。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属材料に圧延加工と熱処理を施す金属材料の加
工熱処理方法において、円弧状加工面を備える一対の工
具を相互に対向配置し、相互に対向する加工面の調整可
能な間隙に予め所定の温度に加熱した金属材料を供給し
、上記一対の工具を揺動して金属材料に繰り返し圧下変
形を与えるとともに、上記一対の工具に隣接して配置さ
れている冷熱装置により、上記圧延中の金属材料を冷却
または保加熱し、金属材料に塑性変形と熱処理の任意の
組合せパターンを繰り返し与えることを特徴とする金属
材料の加工熱処理方法。
（２）金属材料に圧延加工と熱処理を施す金属材料の加
工熱処理装置において、相互に対向配置され、相互に対
向する円筒状加工面をそれぞれ備え、両加工面の間隙に
金属材料を供給可能とされる一対の工具と、上記一対の
工具を揺動可能とする揺動装置と、上記一対の工具の間
隙を調整する間隙調整装置と、上記一対の工具に隣接し
て配置され、両工具による圧延中の金属材料を冷却また
は保加熱可能とする冷熱装置とを有してなることを特徴
とする金属材料の加工熱処理装置。