JPS6393403A - 円形断面金属材の熱間製造方法 - Google Patents

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、円形断面を有する金属材を熱間で製造する方
法に関するものである。

（従来の技術及びその問題点） 通常、圧延によって円形断面金属材を製造する場合、矩
形断面のビレットを複数回圧延して第５図に示すように
仕上バス１つ手前のバス（以下「リーダーバス」と云う
）で楕円断面形状２にした後、一対の円形孔型ロール１
．１°から成る仕上バスにて円形断面材料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。

通常の圧延では、長手方向の圧延の諸条件の変動によっ
て、幅部での噛み出しが起こらないように、第６図に示
すようにカリバー両サイドに逃げ部（以下「サイドリリ
ーフ」と云う）をとるとともに、幅部は未充満傾向を持
つように圧延して、はぼ円形の形状となるように仕上げ
ている。そして、この場合仕上径サイズがわずかでも変
われば、仕上刃リバーを変える必要があった。

なお、第６図中θはサイトリリーフ角度、Ｒは孔型曲率
半径、Ｒ′　はサイドリリーフ部曲率を示す。

ところが、近年大径サイズ（１００φ以上）はもとより
、中、小径サイズでも需要家の要求するサイズピッチが
細かくなってきている為、前述の従来方法では仕上刃リ
バーを多数保有する必要が生ずるとともに、サイズ替に
要する時間も多くなり、その分生産性が低くなっていた
。従って、多種少量生産に通した円形断面金属材の製造
方法の確立が望まれていた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、円形
断面金属材を製造するにあたってサイズ替時間を短縮し
、保有カリバー数を低減しつつ、細かいサイズピッチで
成品を供給できる製造方法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） 本発明は、連続圧延機群で円形断面金属材を熱間圧延す
る工程において該圧延機群のロール間隙を調整すること
によって、最終圧延ロール出側の被圧延材断面形状を、
目標とする円形断面積より大きい断面積を有する断面形
状とし、続いて前記最終圧延ロール出側に配置した、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４ロール型ローラ装置にて該圧延機群の
ロール孔型を変えることなく被圧延材を目標とする円形
断面寸法に成形圧延することを要旨とする円形断面金属
材の熱間製造方法である。

すなわち、本発明は、 ■圧延機群の仕上パスおよびリーダーパス等のロール間
隙をそれぞれ調節して仕上圧延機出側の材料面積を制御
する。

■連続圧延機群の最終圧延ロール出側に設置した４ロー
ル型ローラ装置の回転自在なローラ孔型にて前記■に仕
上る略円形断面の材料に圧下を加え、円形に仕上げる。

という構成を採用することによって、圧延機カリバーの
種類を簡素化し、サイズ替時間の短縮、保有ロール数の
減少を図るものである。

以下、前記した如く構成した理由について順次説明する
。

■について 通常の圧延では前述の通り、幅部を未充満傾向の下で圧
延して円形断面材を得ているのに対し、本発明では、構
成■の４方ローラによって成形圧延する前提で、仕上圧
延機出側形状が多少、第７図（イ）に示す噛み出し、若
しくは（ロ）に示す１唱落ちを生じて、円形からはずれ
てもよい。

かかる場合には従来方法による場合は、両者とも規格は
ずれとなるのであるが、本発明ではこの形状を後段の４
方ローラによる圧延にて成形可能な形状範囲に納めてお
けば良いのである。このようにして、同じ圧延機孔型に
て自在な断面積を有する略円形断面材を供給するのであ
る。

なお、圧延機群のロール間隙の調整は仕上圧延機の仕上
パスとその１つの手前のリーダーパスを同時に行うこと
により、かなり広範に断面積を変えることができる。

なぜなら、仕上げパスのみで調整しようとすると、外径
を小さくしようとしてロール間隙を締めると幅への噛み
出しが発生し、また逆に外径を大きくしようとしてロー
ル間隙を大きくすると幅落ちが発生する。これらの傾向
が大きすぎると、４方ローラで成形圧延しきれなくなる
。従って、もう１つ圧延機上流にさかのぼり、外径を大
きくしたい時はリーダーパスのロール間隙を太き（し、
逆に外径を小さくしたい時はリーダーパスのロール間隙
を小さくしておくのである。このようにして、それぞれ
仕上パス宅の幅落ち、噛み出しを極力抑え、４方ローラ
にて成形圧延可能な形状にして、かつ、その断面積を変
えることができるのである。

もちろん、リーダーパスのみならず、さらに上流側にさ
かのぼって、数台の圧延機のロール間隙を調整すればさ
らに広いサイズ範囲に、仕上圧延ロール出側の断面寸法
を調整できることは言うまでもない。

■について 第１図に示す如き４ロール型ローラ装置の回転自在なロ
ーラ５により、圧延直後の材料を圧延する。第１図中６
はハウジング、７は軸受を示す。

第７図に示す噛み出し、幅落ち気味の丸網を成形圧延す
る場合の例を第２図（イ）（ロ）に夫々前記第７図（イ
）（ロ）と対応させて示す。

ここで４ロール型のローラを用いるのは、その幅拡りが
小さいことを利用するためである。

一般に多方ロール圧延機の幅拡りが小さいことはよく知
られており、ロール数が多いほど、横への幅拡りが小さ
くなる。ここで敢えて４ロール型としたのは、ローラ数
が５を越えると、装置が複雑になる上、隣り合うローラ
軸支部が干渉するので、ローラ径を大きくするか、ロー
ラ軸を細くする必要が生ずる。そのため、ハウジングが
大型化し、しかも剛性も低下し実用的でないためである
。

その他、ローラ数を多くすれば隣接するローラ隙間の数
が多（なり好ましくない。また本発明者らが確認したと
ころ、４ロール型にて、幅拡りは殆んど０になる。

一方、３ロール型では４ロール型に比べ幅拡すが大きく
なり、−機のローラ孔型で成形圧延しようとする際、十
分な成形効果が得られない。以上の観点より本発明では
４１コール型ローラを用いることにした。

ところで、前記■で仕上る材料形状は同じ圧延機群ロー
ル孔型でロール間隙を変えているだけなので、幅蕗ち、
あるいは噛み出しの起こっている場合がある。しかも仕
上パス孔型曲率半径と成品半径が大きく違う場合もあり
、円形になっていない。これを本発明では前述の如く幅
拡りの少ない４ロール型の回転自在なローラで成形圧延
を行ない円形に仕上げるのである。

なお、ローラ孔型は要求される成品寸法精度によって、
サイドリリーフ量を変えればよい。このサイドリリーフ
量の大小によって、ローラ縁での噛み出しの発生限界が
変わる。すなわち要求寸法精度が低いほどサイドリリー
フを大きくとることができて、圧下量が大きくできるの
である。

また、本発明に係る円形断面金属材の製造方法で、４ロ
ール型のローラで略円形断面材を成形しようとした場合
、最大外径圧下部での圧下量が８％を越えると、ローラ
縁でのサイドリリーフを大きくしても噛み出しが発生す
る場合があり、噛み出さないようにサイドリリーフをと
ろうとすると、円形に成形できなくなる可能性がある。

従って、前記圧下量は８％以内であることが好ましい。

もちろん、この８％の外径圧下は、ローラ孔型のローラ
講底部での圧下量であり、ローラ縁での圧下量は、もっ
と小さい。あくまで、底径すべき材料と目標寸法との最
大外径差が８％という意味である。

（作　　　用） 本発明は、連続圧延機群で円形断面金属材を熱間圧延す
る工程において、該圧延機群のロール間隙を調整するこ
とによって、最終圧延ロール出側の被圧延材断面形状を
、目標とする円形断面積より大きい断面積を有する断面
形状とし、続いて前記最終圧延ロール出側に配置した、
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４ロール型ローラ装置にて該圧延機群
のロール孔型を変えることなく被圧延材を目標とする円
形断面寸法に成形圧延して円形断面金属材を製造する方
法である為、■ロール間隙を調整して、仕上圧延機出側
の材料断面積を変えること、 ■前記■で仕上る略円形の材料を仕上圧延機出側に設置
した４ロール型ローラにて成形圧延すること、 の前記■■を組み合わせることにより、圧延機孔型を多
寸法にわたって共通化でき、しかも自在な直径寸法の成
品を簡単に製造することができる。

（実　施　例） 以下本発明の一実施例を第３図及び第４図に基づいて説
明する。

第３図は本発明方法に使用する４ロール型ローラ装置の
構造を一部断面して示す図面である。図中１１〜１４は
連続圧延機群で目標とする円形断面積より大きい断面積
を有する断面形状となるように圧延された被圧延材を、
目標とする円形断面寸法に成形加工するためのローうで
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の中心に対して接剤移動するのである。

１８はローラ１１〜１４を挟むように前記軸１６に夫々
キー性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Ｉ５
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の取付は位
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−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、すなわち成形加工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、成形加工
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成形加工
量が確認できるようにしてもよく、またローラ装置の入
側にガイドを設置して最終圧延ロールからの被圧延材の
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３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、これに限るものではなく、４つ
のローラを各々別のチョックに納め、各チョックを移動
させる方式を採用する等の設計変更は任意である。この
各チョックを移動させる方式のほうが大きい調整代がと
れるのであるが、設定精度や取扱い易さ及び構造を簡易
化できることでは本実施例の方が優れている。不法のよ
うな成形圧延に通用する場合、設定調整代はたかだか設
定径の１０％もあれば十分である為、本実施例の方が有
利である。

本発明方法は上記した構成の４ロール型ローラ装置を使
用するものであり、該ローラ装置を連続圧延機群の最終
圧延ロール出側に配置して、連続圧延機群で目標とする
円形断面積より大きい断面積を有する断面形状とした被
圧延材を、目標とする円形断面寸法に成形圧延するので
ある。

ところで、本実施例では４ロール型ローラ装置にローラ
間隙調整機能を付与したものを開示したが、かかる構成
のローラ装置を使用した場合には以下に示すような利点
が得られる。

先ず、成品の要求寸法精度が高くない場合には、−組の
４方ローラ孔型にてローラ間隙を調整するだけでかなり
広い範囲の仕上径の変更に対応できる。すなわち、圧延
機ロール孔型のみならず、４方ローラの孔型も変えるこ
となく、ある程度の寸法範囲を製造できるのである。し
かも、寸法についても連続的に可変であり、サイズフリ
ー圧延が実現できる。従って、微かに寸法を変えて少量
ずつ生産する場合には、サイズ替時間が大幅に削減でき
、４方ローラも含めて孔型系列を統合できる等極めて大
きな効果を奏する。

４方ローラにおいて、同一ローラ孔型によって、広い範
囲の成品サイズに対応できる理由は次の２つがある。

（ｉ）前述の通り４ロール圧下は２ロール、３ロール圧
下に比べ幅域りが極めて小さい。とくに通常の圧延で幅
域りカ月Ｏ〜２０％に達する２０一ル圧下方式に比べる
と幅域がりが大幅に小さくなる。

（ｉｉ）ｆｆｌ何学的に見て、−組の孔型の曲率で対応
できる寸法範囲が２ロールに比べ、４ロールとすること
により広くできる。なぜなら、２ロールの場合１つのロ
ール孔型の中心角が１８０°であるのに対し、４ロール
の場合９０°になるため、曲率半径と設定サイズ半径が
違う場合にローラ両縁での寸法の違いが大幅に違って（
るからである。

一例として、孔型曲率半径が設定サイズの曲率半径より
５％大きい時の寸法差を第４図に示す。第４図でわかる
通り、同じ曲率の差でもそれによって生ずるローラ孔型
半径と目標材料半径の差は、４方ロールは２方ロールの
１／１０以下になる。従って、４方ロールの場合仕上材
が高い真円度を要求されない場合、かなり設定サイズ範
囲が広くなるのである。

次に本発明の具体的例について説明する。

工）大径サイズ（１００φ以上）への適用例１１４φ〜
１２６φの円形断面金属材を圧延機の孔型を同じにして
、最終圧延機出口に４ロール型の回転自在なローラ孔型
でサイジングを施して製造した。この際、サイジングロ
ーラ軸に３１の偏心量を与え、ローラのギャップ調整を
可能とした。因みに３１璽の偏心によって、±５　ｍｍ
の設定外径の調整が出来る。

下記第１表にその圧延条件と製造範囲を示す。

なお、ギャップ変化量は、１２０φ製造時を基（１艷と
した。

・圧延温度；１２００℃ ・圧延材；５４８Ｃ 第１表 （単位：＋ｓｍ＊：±） 以−Ｌの如く、１１４φ〜１２６φの任意の寸法を同じ
圧延ロール孔型および同じ４ロール型［１−ラ孔型にて
製造できた。

２）中径、小径サイズで寸法要求精度の高い場合３９．
６φ〜４０．４φの円形断面金属材を具体例１）と同様
にして製造した。

ただし、±０．１０ｎの高寸法精度を狙うために、ロー
ラ軸偏心量は０．３ｓｓとし、０．０１ｍｍのオーダー
でのローラ間隙の微調整が可能となるようにした。この
偏心量によってローラ間隙の設定は３９．４φ〜４０．
６φまで変えることができる。

下記の第２表にその圧延条件と製造範囲を示す。なお、
ギャップ変化量は４０φ製造時を基串とした。

・圧延温度；１０００”ｃ 圧延材；５４５Ｃ 第２表 （単位：菖１　＊：±） 以上の如＜　、３９．４φ〜４０．６φの範囲の任意の
寸法を同じ圧延ロール孔型および同じ４ロール型ローラ
孔型にて製造し、±０．１０１■の寸法精度に納めるこ
とができた。

なお、具体例１）より明らかなように、このような高寸
法精度の要求がない場合は、３８φ〜４２φまでを同一
孔型で対応できることは言うまでもない。すなわち、精
密圧延に対処する場合のみ、ローラの孔型曲率を成品曲
率の±１．５％程度にすることが望ましい。

３）線材サイズの中間圧延機出側への適用例近年、線材
圧延機の仕上圧延機として２方ロ一ル圧延機のコンパク
トなブロックミルが用いられている。このブロックミル
は通常、スタンド間のギヤ比が固定されており、従って
、各スタンドの減面率割付も固定されている。故に、仕
上圧延機出口径の変化に対し、入口径を細かくシリーズ
別に準備する必要がある。ここに本発明を適用した。

具体例１）と同様にして、線材ミル中間圧延機の出側に
４方ローラを設置した。これにより、たとえば１６±２
１重の丸鋼を同一カリバーにて、かつ、自由な寸法にて
製造することができ、種類の統合、かつ製品寸法の短ピ
ツチ化に成功した。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、連続圧延機群で円形断面
金属材を熱間圧延する工程において、最終圧延ロール出
側の被圧延材断面形状を、目標とする円形断面積より大
きい断面、債を有する断面形状とし、続いて前記最終圧
延ロール出側に配置した、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４ロール型
ローラ装置にて該圧延機群のロール孔型を変えることな
く被圧延材を目標とする円形断面寸法に成形圧延して円
形断面金属材を製造する方法である為、圧延機孔型を多
才法にわたって共通化でき、しかも自在な直径寸法の成
品を簡単に製造することができ、産業上益するところ大
なる発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用するローラ装置の一例を示す正面
図、第２図（イ）　（ロ）は本発明により成形加工した
場合の説明図、第３図は第１図のロラ装置にローラ孔型
間隙の調整機能を付与した一例を示す一部切欠正面図、
第４図は４方ロールと２方ロールの場合のローラ孔型半
径と目標材料上径の差を説明する図面、第５図及び第６
図は従来方法の説明図、第７図（イ）は噛み出し、（ロ
）は幅落ちの場合の説明図である。 ５．１１〜１４はローラ、６．１５はハウジング、１７
は偏心スリーブ、１８は傘歯車。 第１ａ てれ５図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続圧延機群で円形断面金属材を熱間圧延する工
   程において、該圧延機群のロール間隙を調整することに
   よって、最終圧延ロール出側の被圧延材断面形状を、目
   標とする円形断面積より大きい断面積を有する断面形状
   とし、続いて前記最終圧延ロール出側に配置した、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４ロール型ローラ装置にて圧延機群のロー
   ル孔型を変えることなく被圧延材を目標とする円形断面
   寸法に成形圧延することを特徴とする円形断面金属材の
   熱間製造方法。