JPWO2003008121A1 - 冷間圧延構成体及び冷間圧延方法 - Google Patents
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Abstract
被異形圧延材の圧延から切断までを連続して行う冷間圧延構成体及び冷間圧延方法であって、前記圧延から矯正までの工程を通過する被異形圧延材に張力を付与してなる。これにより、被異形圧延材の中間焼鈍や酸洗いや化成皮膜処理等の洗でき工程を省略することによりコストダウン、省エネを達成でき、材料損失を５％以下に押さえることができ、寸法バラツキ；０．０５ｍｍ以下、切断後の端部を含めた真直度の向上；０．１ｍｍの最終精度を得ることができ、インラインのため加工に要する時間であるリードタイムを大幅に短縮でき、ランニングコスト及び設備に要する費用を安価にすることができる。
Description
技術分野
本発明は、冷間圧延構成体及び冷間圧延方法に関する。
背景技術
長手方向に均一なレール等を成形するための手段として冷間引き抜き加工が使用されていた。冷間引き抜き加工は、その変形機構により所定の異形形状作製のためには比較的断面積の大きな母材を必要とした。このため総加工率が大きくなり、材料の強度不足や変形部の圧力不安定による破断、またダイスの強度不足による割れや異常摩耗を生じた。このため、所望の最終形状を得るために中間焼鈍を必要とした。さらに、母材と引き抜きダイスとの間の高面圧下で生じる大きな相互すべりによるダイスの摩耗や焼き付けを防ぐために母材にリン酸亜鉛皮膜等の化成固体潤滑膜を生成させなければならず、酸洗いや化成皮膜処理工程を必要とした。これら処理は環境に悪影響を及ぼす。さらに、従来工程は、その中間に焼鈍や酸洗い、皮膜処理が入るためリードタイムが長く、ランニングコスト、設備コストが高い。また、従来の引抜きは、バー材を使用することが多いため先付け部の廃却による材料損出が１０〜３０％あり、また端部に曲がりが発生し易く、矯正、手直しに時間がとられていた。
本発明は、上述した従来の欠点を鑑みてなされたもので、本発明の目的は、冷間圧延の特徴である３軸圧縮下での塑性変形による破断の抑制、また極めて小さなロールと被異形圧延材との間の相互滑りを利用して、被異形圧延材の中間焼鈍や酸洗いや化成皮膜処理等の洗でき工程を省略することによりコストダウン、省エネを達成でき、材料損失を５％以下に押さえることができ、寸法バラツキ；０．０５ｍｍ以下、切断後の端部を含めた真直度の向上；０．１ｍｍの最終精度を得ることができ、インラインのため加工に要する時間であるリードタイムを大幅に短縮でき、ランニングコスト及び設備に要する費用を安価にすることができる冷間圧延構成体及び冷間圧延方法を提供することにある。
発明の開示
本発明に係る冷間圧延構成体は、第１圧下量を備える第１非駆動式タークスロールと第１駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第１圧延装置と；該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２非駆動式タースクロールと第２駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第２圧延装置と；前記第１圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第２圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第１圧延装置から出て前記第２圧延装置に入る被異形圧延材に張力を付与するための第２張力付与手段と；前記第２圧延装置から出てきた被異形圧延材に張力を付与するための第３張力付与手段と；を備える。
本発明に係る冷間圧延構成体は、第１圧下量を備える第１非駆動式タークスロールと第１駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第１圧延装置と；該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２非駆動式タースクロールと第２駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第２圧延装置と；前記第１圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第２圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第１圧延装置から出て前記第２圧延装置に入る被異形圧延材に張力を付与するための第２張力付与手段と；前記第２圧延装置から出た被異形圧延材に張力を付与するための第３張力付与手段と；前記第１圧延装置の前方に配設された被異形圧延材を矯正するための第１矯正装置と；前記第１矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第２圧延装置の後方に配設された被異形圧延材を矯正するための第２矯正装置と；前記第２矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第１圧延装置と前記第１矯正装置との間で被異形圧延材に張力を付与するための第５張力付与手段と；を備える。
本発明に係る冷間圧延構成体は、第１圧下量を備える第１非駆動式タークスロールと第１駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第１圧延装置と；該第１圧下量より大きい第２圧下量を備えかつ該第１圧延装置に対向して配設された第２非駆動式タークスロールと第２駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第２圧延装置と；前記第１圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第２圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第１圧延装置から出て前記第２圧延装置に入る被異形圧延材に張力を付与するための第２張力付与手段と；前記第２圧延装置から出た被異形圧延材に張力を付与するための第３張力付与手段と；前記第１圧延装置の前方に配設された被異形圧延材を矯正するための第１矯正装置と；前記第１矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第２圧延装置の後方に配設された被異形圧延材を矯正するための第２矯正装置と；前記第２矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第１圧延装置と前記第１矯正装置との間で被異形圧延材に張力を付与するための第５張力付与手段と；前記第２矯正装置を通過した後に被異形圧延材をライン速度と同じ速度で走行しながら被異形圧延材の端面を切断する切断装置と；該切断装置を通過する被異形圧延材に張力を付与する第６張力付与手段とを備える。
本発明に係る冷間圧延構成体は、第１圧下量を備える第１非駆動式タークスロールと第１駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第１圧延装置と；該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２非駆動式タークスロールと第２駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第２圧延装置と；前記第１圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第２圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第１圧延装置から出て第２圧延装置に入る被異形圧延材に張力を付与するための第２張力付与手段と；前記第２圧延装置から出た被異形圧延材に張力を付与するための第３張力付与手段と；前記第１圧延装置の前方に配設された被異形圧延材を矯正するための第１矯正装置と；前記第１矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第２圧延装置の後方に配設された被異形圧延材を矯正するための第２矯正装置と；前記第２矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第１圧延装置と前記第１矯正装置との間で被異形圧延材に張力を付与するための第５張力付与手段と；前記第２矯正装置を通過した後に被異形圧延材を熱処理するための熱処理装置と；該熱処理装置を通過する際に被異形圧延材に張力を付与するための第７張力付与手段と；前記熱処理装置を通過した後に被異形圧延材の端面をライン速度と同じ速度で走行しながら切断する切断装置と；該切断装置を通過する被異形圧延材に張力を付与する第６張力付与手段と；を備える。
前記第１張力付与手段は、駆動式タークスロールの駆動ロールの引抜力による非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で与えられ、前記第２張力付与手段は、駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により与えられ、前記第３張力付与手段は、駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置間の送りピンチロールとの回転比により与えられ、前記第４張力付与手段は、矯正装置間の送りピンチロールの回転比により与えられ、前記第５張力付与手段は、第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比より与えられ、第６張力付与手段は、切断装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により与えられ、前記第７張力付与手段は、熱処理装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により与えられる。
前記第２、第３、第４及び第５張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ａｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）、前記第１張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ｂｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）であり、かつＡｎ＋Ｂｎ＜（Ｒｎの圧延トルクによる引込力）＋（Ａｎ＋１）、ここでσＢは被異形圧延材の引張り強度、Ｒｎは駆動式タークスロールである。
前記Ｒｎによる引抜力は、Ｒｎの圧下率により決まり、Ｒｎの圧下率は５〜３０％、Ｒｎの減面率は５〜３０％、ｒｎの減面率は１〜１０％であり、ここで、Ｒｎは、駆動式タークスロール、ｒｎは非駆動式タークスロールである。
前記第１圧延装置と前記第２圧延装置との間に配設されたダンサーロールをさらに備える。
前記矯正装置は、張力の付与された被異形圧延材に上下方向及び又は左右方向の繰り返し曲げを与えるためのレベラーを備える。
前記被異形圧延材は、連続加工を行うため断面が丸あるいは角のコイル材である。
本発明に係る冷間圧延方法は、被異形圧延材を冷間圧延する冷間圧延方法であって、駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で被異形圧延材に張力を付与する第１張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第２張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置前方の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第３張力付与工程と；を備える。
本発明に係る冷間圧延方法は、被異形圧延材の矯正、冷間圧延及び橋正を連続して行う冷間圧延方法であって、駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で被異形圧延材に張力を付与する第１張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第２張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置前方の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第３張力付与工程と；矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラーの前後の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第４張力付与工程と；第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第５張力付与工程と；を備える。
本発明に係る冷間圧延方法は、被異形圧延材の矯正、冷間圧延、矯正及び切断を連続して行う冷間圧延方法であって、駆動式タークスロールと非駆動式タークスロールにより被異形圧延材を圧延し、該駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で該被異形圧延材に張力を付与する第１張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第２張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置前方の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第３張力付与工程と；矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラーの前後の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第４張力付与工程と；第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第５張力付与工程と；該被異形圧延材を切断装置の前後の送りピンチロールの回転比により張力を付与する第６張力付与工程とを備える。
本発明に係る冷間圧延方法は、被異形圧延材の矯正、冷間圧延、矯正、熱処理及び切断を連続して行う冷間圧延方法であって、駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で被異形圧延材に張力を付与する第１張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第２張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置前方の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第３張力付与工程と；矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラーの前後の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第４張力付与工程と；第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第５張力付与工程と；前記矯正装置後方の熱処理装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により該被異形圧延材に第７張力付与工程と；前記熱処理装置を通過した後に該被異形圧延材を切断装置の前後の送りピンチロールの回転比により張力を付与する第６張力付与工程と；を備える。
本発明に係る冷間圧延方法は、被異形圧延材の圧延から切断までを連続して行う冷間圧延方法であって、前記圧延から該圧延後の矯正までの工程を通過する被異形圧延材に張力を付与してなる。
本発明に係る冷間圧延方法は、以下の式を考慮してＲｎの圧下率、Ｒｎ及びｒｎの減面率、ロール間の張力を決定する。ここで、前記第２、第３、第４及び第５張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ａｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）、前記第１張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ｂｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）、かつＡｎ＋Ｂｎ＜（Ｒｎの圧延トルクによる引込力）＋（Ａｎ＋１）であり、前記Ｒｎによる引抜力はＲｎの圧下率により決まり、Ｒｎの圧下率は５〜３０％、Ｒｎの減面率は５〜３０％、ｒｎの減面率は１〜１０％であり、σＢは被異形圧延材の引張り強度、Ｒｎは駆動式タークスロール、ｒｎは非駆動式タークスロールである。
前記第１張力が、２〜１５ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは５〜１０ｋｇ／ｍｍ２、前記第２張力が、５〜５０ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは１５〜２５ｋｇ／ｍｍ２、前記第３張力が、５〜２０ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは１０〜１５ｋｇ／ｍｍ２、前記第５張力が、２〜１５ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは５〜１０ｋｇ／ｍｍ２である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明に係る冷間圧延構成体及び冷間圧延方法の一実施例を添付図面を参照して詳述する。
第１図は、冷間圧延構成体を構成する冷間タンデム圧延の概略図である。被異形圧延材１０は、巻出し台１２にコイル状に巻かれる。被異形圧延材は、断面が丸あるいは角の線材である。通常使用される被異形圧延材は、最終製品断面積が１００ｍｍ２〜８００ｍｍ２である。出発材料が丸材の場合、その直径は、２０ｍｍ以下から数ｍｍ、好ましくは１５ｍｍ以下から数ｍｍである。また、使用される材料は、中炭素鋼、肌焼銅、マルテンサイト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼等である。
該図において、被異形圧延材は、図面の左側から右側に向かって圧延ライン上を移動する。冷間圧延構成体は、この方向に圧延ラインを構成する。冷間圧延構成体は、第１圧下量を備える第１圧延装置１４、該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２圧延装置１６からなる圧延装置群１８を備える。さらに、圧延装置群は、前記第１圧延装置と前記第２圧延装置の間に複数の圧延装置を配設してもよい。
前記第１圧延装置及び前記第２圧延装置は、それぞれ第１及び第２非駆動式タークスロール２０、２２と第１及び第２駆動式タークスロール２４，２６を備える。第１圧延装置及び第２圧延装置は、タンデム圧延構造を備える。ここで、該非駆動式タークスロールは、上下左右に配置された４個のフリーロールで構成され、該駆動式タークスロールは上下に配置された一対の駆動ロールと、左右に配置された一対のフリーロールで構成される。そして、駆動ロールは、インバータ制御あるいはサーボ制御で駆動される。なお、圧延装置のロールは、特に少量多品種の被異形圧延材の使用に対応できるように容易に異なる径のロールに交換できるように交換機構を備えることが好ましい。
そして、被異形圧延材は、前記第１圧延装置を通過する際に、第１駆動式タークスロールの駆動ロールの引込力による第１非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で与えられる張力（第１張力）が付与される。同様に、前記第２圧延装置を通過する際に、第２駆動式タークスロールの駆動ロールの引込力による第２非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で与えられる張力（第１張力）が付与される。すなわち、第１張力は、被異形圧延材を圧延装置の駆動式タークスロールの駆動ロールで引き抜くことによる非駆動式タークスロールの減面率により付与される。
また、前記第１圧延装置１４を出て第２圧延装置１６に入る際に、第１駆動式タークスロール２４の後方で張力（第２張力）が付与される。この第２張力は、該駆動式タークスロールの一対の駆動ロールの回転比により被異形圧延材に付与される。前記第２圧延装置１６を出た際に、第２駆動式タークスロール２６の後方で張力（第３張力）が付与される。この第３張力は、第２駆動式タークスロールと後述する送りピンチローラとの回転比により被異形圧延材に付与される。
さらに、この圧延ラインは、前記第１圧延装置１４の前方に第１矯正装置２８、前記第２圧延装置１６の後方に第２矯正装置３０を配設する。該矯正装置２８、３０は、上下方向レベラー及び横方向レベラーを備え、かつ該レベラーの前後に一対の送りピンチロール３２，３４を配設する。そして、被異形圧延材は、該矯正装置を通過する間に張力（第４張力）が付与される。この第４張力は、前記矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラーの前後の送りピンチロールとの回転比により付与される。被異形圧延材は、上下方向レベラーを通過する際に、被異形圧延材に張力の下で上下方向の繰り返し曲げが加えられ、また、横方向レベラーを通過する際に、被異形圧延材に張力の下で横方向の繰り返し曲げが加えられる。かくして、被異形圧延材の左右方向及び上下方向の曲げが矯正される。
さらに、矯正装置を通過した被異形圧延材は、ライン速度と同じ速度で走行する走行カッターである切断装置によりその両端部が切断される。被異形圧延材を高速で切断する場合、被異形圧延材に張力（第６張力）が付与される。一方、被異形圧延材の切断寸法に高精度及び切断面のきれいさが要求される場合は、該第６張力の付与を与えないことが好ましい。第６張力は、切断装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により与えられる。
前記第２、第３、第４及び第５張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ａｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）、前記第１張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ｂｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）であり、かつＡｎ＋Ｂｎ＜（Ｒｎの圧延トルクによる引込力）＋（Ａｎ＋１）、ここでσＢは被異形圧延材の引張り強度、Ｒｎは駆動式タークスロールである。
第１張力は、２〜１５ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは５〜１０ｋｇ２／ｍｍ２、第２張力は、５〜５０ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは１５〜２５ｋｇ／ｍｍ２、第３張力は、５〜２０ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは１０〜１５ｋｇ／ｍｍ２、第５張力は、２〜１５ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは５〜１０ｋｇ／ｍｍ２である。ここで、第２張力が、他の第１張力、第３張力、第３張力のいずれよりも高い。第３張力及び第５張力は、第２張力より低い。
前記Ｒｎによる引抜力は、Ｒｎの圧下率により決まり、Ｒｎの圧下率は５〜３０％、Ｒｎの減面率は５〜３０％、ｒｎの減面率は１〜１０％であり、ここでＲｎは、駆動式タークスロール、ｒｎは非駆動式タークスロールである。
また、前記第１圧延装置と前記第２圧延装置との間にダンサーロール３８をさらに備える。ダンサーロールは、指定張力を容易に設定できかつ制御できるので、寸法精度が特に重要となる最終圧延装置前の第２張力付与手段として利用することができる。前記第１圧延装置を構成する被駆動式タークスロールを取り外してショットブラスト装置あるいはその前方の矯正装置を構成するレベラーに被駆動式タークスロールの役目をさせてもよい。
上記冷間圧延構成体による冷間圧延方法によれば、駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で被異形圧延材に第１張力が付与され、駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に第２張力が付与され、駆動式タークスロールの駆動ロールと前記矯正装置間の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に第３張力が付与され、矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラー前後の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に第４張力が付与され、第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比により該被異形圧延材に第５張力が付与され、さらに下記の切断条件により、切断装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により第６張力が付与される。
上述したように、被異形圧延材を高速で切断する場合、被異形圧延材に張力（第６張力）が付与されるが、被異形圧延材の切断寸法に高精度及び切断面のきれいさが要求される場合は、該第６張力の付与を与えないことが好ましい。切断寸法に高精度及び切断面のきれいさが要求される場合には、切断装置として、円盤型のメタルソーあるいは超硬チップソーが使用され、他方ライン速度を上げて高速で切断する場合には、カム式あるいは油圧式のせん断切断装置が使用される。
かくして、被異形圧延材は、第１矯正加工装置を通過する時から、第１圧延装置、第２圧延装置、第２矯正加工装置、さらには切断装置で切断されるまでの間常に張力が付与された状態が得られる。よって、圧下力の低減、安定したロールへの挿入が可能になり寸法を安定化できると共に、矯正効果として真直度を向上させることができ、さらに比較的均一な塑性ひずみを与えることができる。また、これにより、圧延加工後の被異形圧延材の残留応力が低減し、後工程の焼き入れ、及ぴ機械加工時の寸法変化を低減できる。
以下、本発明に係る冷間圧延構成体及び冷間圧延方法の他の実施例を添付図面を参照して詳述する。
冷間圧延構成体は、上述した実施例と同様にコイル巻出し台１２を出た被異形圧延材１０は、第１矯正装置２８、第１圧下量を備える第１圧延装置１４、該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２圧延装置１６、第２矯正装置３０、そして被異形圧延材の端面を切断する切断装置３６を備える。上述したように、被異形圧延材は、第１矯正装置２８を通過する時から、第１圧延装置１４、第２圧延装置１６、第２矯正装置３０、さらに上述した切断条件により切断装置３６で切断されるまでの間張力が付与された状態が得られる。
さらに前記被異形圧延材は、前記矯正装置を通過して切断装置で切断されるまでに被異形圧延材を熱処理するための熱処理装置３８を備える。熱処理装置の前後に配設された送りピンチロール４０の回転比により張力が付与される。かくして、該被異形圧延材に付与された張力をもって熱処理される。該熱処理装置は、高周波加熱冷却装置あるいはレーザー加熱装置のような電気的に制御しやすい焼き入れ装置である。そして、該焼き入れ装置の前後の送りピンチロールの回転比を制御することにより最適な張力の下で熱処理が可能になり、真直度を向上させることができる。
本発明による冷間圧延構成体及び冷間圧延方法によれば、冷間圧延の特徴である３軸圧縮下での塑性変形による破断の抑制、また極めて小さなロールと被異形圧延材との間の相互滑りを利用して、被異形圧延材の中間焼鈍や酸洗いや化成皮膜処理等の洗でき工程を省略することによりコストダウン、省エネを達成でき、材料損失を５％以下に押さえることができ、寸法バラツキ；０．０５ｍｍ以下、切断後の端部を含めた真直度の向上；０．１ｍｍの最終精度を得ることができ、インラインのため加工に要する時間であるリードタイムを大幅に短縮でき、ランニングコスト及び設備に要する費用を安価にすることができる。
産業上の利用可能性
本発明は、上下方向が駆動しかつ左右方向がフリーな駆動式タークスロール及び非駆動式タークスロールを備える圧延装置を複数台配設したタンデム圧延式構造を備える冷間圧延構成体及び冷間圧延方法に利用可能である。さらに、本発明による冷間圧延構成体及び冷間圧延方法にれば、異形レールや異形シャフト等の異形部材を作製するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る冷間圧延構成体を示す概略図である。
第２図は、本発明に係る他の冷間圧延構成体を示す概略図である。
符号の説明
１０ 被異形圧延材
１２ コイル巻出し台
１４ 第１圧延装置
１６ 第２圧延装置
１８ 圧延装置群
２０ 第１非駆動式タークスロール
２２ 第２非駆動式タークスロール
２４ 第１駆動式タークスロール
２６ 第２駆動式タークスロール
２８ 第１矯正装置
３０ 第２矯正装置
３２，３４，４０ 送りピンチロール
３６ 切断装置
３８ 熱処理装置
本発明は、冷間圧延構成体及び冷間圧延方法に関する。
背景技術
長手方向に均一なレール等を成形するための手段として冷間引き抜き加工が使用されていた。冷間引き抜き加工は、その変形機構により所定の異形形状作製のためには比較的断面積の大きな母材を必要とした。このため総加工率が大きくなり、材料の強度不足や変形部の圧力不安定による破断、またダイスの強度不足による割れや異常摩耗を生じた。このため、所望の最終形状を得るために中間焼鈍を必要とした。さらに、母材と引き抜きダイスとの間の高面圧下で生じる大きな相互すべりによるダイスの摩耗や焼き付けを防ぐために母材にリン酸亜鉛皮膜等の化成固体潤滑膜を生成させなければならず、酸洗いや化成皮膜処理工程を必要とした。これら処理は環境に悪影響を及ぼす。さらに、従来工程は、その中間に焼鈍や酸洗い、皮膜処理が入るためリードタイムが長く、ランニングコスト、設備コストが高い。また、従来の引抜きは、バー材を使用することが多いため先付け部の廃却による材料損出が１０〜３０％あり、また端部に曲がりが発生し易く、矯正、手直しに時間がとられていた。
本発明は、上述した従来の欠点を鑑みてなされたもので、本発明の目的は、冷間圧延の特徴である３軸圧縮下での塑性変形による破断の抑制、また極めて小さなロールと被異形圧延材との間の相互滑りを利用して、被異形圧延材の中間焼鈍や酸洗いや化成皮膜処理等の洗でき工程を省略することによりコストダウン、省エネを達成でき、材料損失を５％以下に押さえることができ、寸法バラツキ；０．０５ｍｍ以下、切断後の端部を含めた真直度の向上；０．１ｍｍの最終精度を得ることができ、インラインのため加工に要する時間であるリードタイムを大幅に短縮でき、ランニングコスト及び設備に要する費用を安価にすることができる冷間圧延構成体及び冷間圧延方法を提供することにある。
発明の開示
本発明に係る冷間圧延構成体は、第１圧下量を備える第１非駆動式タークスロールと第１駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第１圧延装置と；該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２非駆動式タースクロールと第２駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第２圧延装置と；前記第１圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第２圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第１圧延装置から出て前記第２圧延装置に入る被異形圧延材に張力を付与するための第２張力付与手段と；前記第２圧延装置から出てきた被異形圧延材に張力を付与するための第３張力付与手段と；を備える。
本発明に係る冷間圧延構成体は、第１圧下量を備える第１非駆動式タークスロールと第１駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第１圧延装置と；該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２非駆動式タースクロールと第２駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第２圧延装置と；前記第１圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第２圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第１圧延装置から出て前記第２圧延装置に入る被異形圧延材に張力を付与するための第２張力付与手段と；前記第２圧延装置から出た被異形圧延材に張力を付与するための第３張力付与手段と；前記第１圧延装置の前方に配設された被異形圧延材を矯正するための第１矯正装置と；前記第１矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第２圧延装置の後方に配設された被異形圧延材を矯正するための第２矯正装置と；前記第２矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第１圧延装置と前記第１矯正装置との間で被異形圧延材に張力を付与するための第５張力付与手段と；を備える。
本発明に係る冷間圧延構成体は、第１圧下量を備える第１非駆動式タークスロールと第１駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第１圧延装置と；該第１圧下量より大きい第２圧下量を備えかつ該第１圧延装置に対向して配設された第２非駆動式タークスロールと第２駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第２圧延装置と；前記第１圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第２圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第１圧延装置から出て前記第２圧延装置に入る被異形圧延材に張力を付与するための第２張力付与手段と；前記第２圧延装置から出た被異形圧延材に張力を付与するための第３張力付与手段と；前記第１圧延装置の前方に配設された被異形圧延材を矯正するための第１矯正装置と；前記第１矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第２圧延装置の後方に配設された被異形圧延材を矯正するための第２矯正装置と；前記第２矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第１圧延装置と前記第１矯正装置との間で被異形圧延材に張力を付与するための第５張力付与手段と；前記第２矯正装置を通過した後に被異形圧延材をライン速度と同じ速度で走行しながら被異形圧延材の端面を切断する切断装置と；該切断装置を通過する被異形圧延材に張力を付与する第６張力付与手段とを備える。
本発明に係る冷間圧延構成体は、第１圧下量を備える第１非駆動式タークスロールと第１駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第１圧延装置と；該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２非駆動式タークスロールと第２駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第２圧延装置と；前記第１圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第２圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第１圧延装置から出て第２圧延装置に入る被異形圧延材に張力を付与するための第２張力付与手段と；前記第２圧延装置から出た被異形圧延材に張力を付与するための第３張力付与手段と；前記第１圧延装置の前方に配設された被異形圧延材を矯正するための第１矯正装置と；前記第１矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第２圧延装置の後方に配設された被異形圧延材を矯正するための第２矯正装置と；前記第２矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第１圧延装置と前記第１矯正装置との間で被異形圧延材に張力を付与するための第５張力付与手段と；前記第２矯正装置を通過した後に被異形圧延材を熱処理するための熱処理装置と；該熱処理装置を通過する際に被異形圧延材に張力を付与するための第７張力付与手段と；前記熱処理装置を通過した後に被異形圧延材の端面をライン速度と同じ速度で走行しながら切断する切断装置と；該切断装置を通過する被異形圧延材に張力を付与する第６張力付与手段と；を備える。
前記第１張力付与手段は、駆動式タークスロールの駆動ロールの引抜力による非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で与えられ、前記第２張力付与手段は、駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により与えられ、前記第３張力付与手段は、駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置間の送りピンチロールとの回転比により与えられ、前記第４張力付与手段は、矯正装置間の送りピンチロールの回転比により与えられ、前記第５張力付与手段は、第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比より与えられ、第６張力付与手段は、切断装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により与えられ、前記第７張力付与手段は、熱処理装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により与えられる。
前記第２、第３、第４及び第５張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ａｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）、前記第１張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ｂｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）であり、かつＡｎ＋Ｂｎ＜（Ｒｎの圧延トルクによる引込力）＋（Ａｎ＋１）、ここでσＢは被異形圧延材の引張り強度、Ｒｎは駆動式タークスロールである。
前記Ｒｎによる引抜力は、Ｒｎの圧下率により決まり、Ｒｎの圧下率は５〜３０％、Ｒｎの減面率は５〜３０％、ｒｎの減面率は１〜１０％であり、ここで、Ｒｎは、駆動式タークスロール、ｒｎは非駆動式タークスロールである。
前記第１圧延装置と前記第２圧延装置との間に配設されたダンサーロールをさらに備える。
前記矯正装置は、張力の付与された被異形圧延材に上下方向及び又は左右方向の繰り返し曲げを与えるためのレベラーを備える。
前記被異形圧延材は、連続加工を行うため断面が丸あるいは角のコイル材である。
本発明に係る冷間圧延方法は、被異形圧延材を冷間圧延する冷間圧延方法であって、駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で被異形圧延材に張力を付与する第１張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第２張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置前方の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第３張力付与工程と；を備える。
本発明に係る冷間圧延方法は、被異形圧延材の矯正、冷間圧延及び橋正を連続して行う冷間圧延方法であって、駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で被異形圧延材に張力を付与する第１張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第２張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置前方の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第３張力付与工程と；矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラーの前後の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第４張力付与工程と；第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第５張力付与工程と；を備える。
本発明に係る冷間圧延方法は、被異形圧延材の矯正、冷間圧延、矯正及び切断を連続して行う冷間圧延方法であって、駆動式タークスロールと非駆動式タークスロールにより被異形圧延材を圧延し、該駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で該被異形圧延材に張力を付与する第１張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第２張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置前方の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第３張力付与工程と；矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラーの前後の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第４張力付与工程と；第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第５張力付与工程と；該被異形圧延材を切断装置の前後の送りピンチロールの回転比により張力を付与する第６張力付与工程とを備える。
本発明に係る冷間圧延方法は、被異形圧延材の矯正、冷間圧延、矯正、熱処理及び切断を連続して行う冷間圧延方法であって、駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で被異形圧延材に張力を付与する第１張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第２張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置前方の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第３張力付与工程と；矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラーの前後の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第４張力付与工程と；第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第５張力付与工程と；前記矯正装置後方の熱処理装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により該被異形圧延材に第７張力付与工程と；前記熱処理装置を通過した後に該被異形圧延材を切断装置の前後の送りピンチロールの回転比により張力を付与する第６張力付与工程と；を備える。
本発明に係る冷間圧延方法は、被異形圧延材の圧延から切断までを連続して行う冷間圧延方法であって、前記圧延から該圧延後の矯正までの工程を通過する被異形圧延材に張力を付与してなる。
本発明に係る冷間圧延方法は、以下の式を考慮してＲｎの圧下率、Ｒｎ及びｒｎの減面率、ロール間の張力を決定する。ここで、前記第２、第３、第４及び第５張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ａｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）、前記第１張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ｂｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）、かつＡｎ＋Ｂｎ＜（Ｒｎの圧延トルクによる引込力）＋（Ａｎ＋１）であり、前記Ｒｎによる引抜力はＲｎの圧下率により決まり、Ｒｎの圧下率は５〜３０％、Ｒｎの減面率は５〜３０％、ｒｎの減面率は１〜１０％であり、σＢは被異形圧延材の引張り強度、Ｒｎは駆動式タークスロール、ｒｎは非駆動式タークスロールである。
前記第１張力が、２〜１５ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは５〜１０ｋｇ／ｍｍ２、前記第２張力が、５〜５０ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは１５〜２５ｋｇ／ｍｍ２、前記第３張力が、５〜２０ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは１０〜１５ｋｇ／ｍｍ２、前記第５張力が、２〜１５ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは５〜１０ｋｇ／ｍｍ２である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明に係る冷間圧延構成体及び冷間圧延方法の一実施例を添付図面を参照して詳述する。
第１図は、冷間圧延構成体を構成する冷間タンデム圧延の概略図である。被異形圧延材１０は、巻出し台１２にコイル状に巻かれる。被異形圧延材は、断面が丸あるいは角の線材である。通常使用される被異形圧延材は、最終製品断面積が１００ｍｍ２〜８００ｍｍ２である。出発材料が丸材の場合、その直径は、２０ｍｍ以下から数ｍｍ、好ましくは１５ｍｍ以下から数ｍｍである。また、使用される材料は、中炭素鋼、肌焼銅、マルテンサイト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼等である。
該図において、被異形圧延材は、図面の左側から右側に向かって圧延ライン上を移動する。冷間圧延構成体は、この方向に圧延ラインを構成する。冷間圧延構成体は、第１圧下量を備える第１圧延装置１４、該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２圧延装置１６からなる圧延装置群１８を備える。さらに、圧延装置群は、前記第１圧延装置と前記第２圧延装置の間に複数の圧延装置を配設してもよい。
前記第１圧延装置及び前記第２圧延装置は、それぞれ第１及び第２非駆動式タークスロール２０、２２と第１及び第２駆動式タークスロール２４，２６を備える。第１圧延装置及び第２圧延装置は、タンデム圧延構造を備える。ここで、該非駆動式タークスロールは、上下左右に配置された４個のフリーロールで構成され、該駆動式タークスロールは上下に配置された一対の駆動ロールと、左右に配置された一対のフリーロールで構成される。そして、駆動ロールは、インバータ制御あるいはサーボ制御で駆動される。なお、圧延装置のロールは、特に少量多品種の被異形圧延材の使用に対応できるように容易に異なる径のロールに交換できるように交換機構を備えることが好ましい。
そして、被異形圧延材は、前記第１圧延装置を通過する際に、第１駆動式タークスロールの駆動ロールの引込力による第１非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で与えられる張力（第１張力）が付与される。同様に、前記第２圧延装置を通過する際に、第２駆動式タークスロールの駆動ロールの引込力による第２非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で与えられる張力（第１張力）が付与される。すなわち、第１張力は、被異形圧延材を圧延装置の駆動式タークスロールの駆動ロールで引き抜くことによる非駆動式タークスロールの減面率により付与される。
また、前記第１圧延装置１４を出て第２圧延装置１６に入る際に、第１駆動式タークスロール２４の後方で張力（第２張力）が付与される。この第２張力は、該駆動式タークスロールの一対の駆動ロールの回転比により被異形圧延材に付与される。前記第２圧延装置１６を出た際に、第２駆動式タークスロール２６の後方で張力（第３張力）が付与される。この第３張力は、第２駆動式タークスロールと後述する送りピンチローラとの回転比により被異形圧延材に付与される。
さらに、この圧延ラインは、前記第１圧延装置１４の前方に第１矯正装置２８、前記第２圧延装置１６の後方に第２矯正装置３０を配設する。該矯正装置２８、３０は、上下方向レベラー及び横方向レベラーを備え、かつ該レベラーの前後に一対の送りピンチロール３２，３４を配設する。そして、被異形圧延材は、該矯正装置を通過する間に張力（第４張力）が付与される。この第４張力は、前記矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラーの前後の送りピンチロールとの回転比により付与される。被異形圧延材は、上下方向レベラーを通過する際に、被異形圧延材に張力の下で上下方向の繰り返し曲げが加えられ、また、横方向レベラーを通過する際に、被異形圧延材に張力の下で横方向の繰り返し曲げが加えられる。かくして、被異形圧延材の左右方向及び上下方向の曲げが矯正される。
さらに、矯正装置を通過した被異形圧延材は、ライン速度と同じ速度で走行する走行カッターである切断装置によりその両端部が切断される。被異形圧延材を高速で切断する場合、被異形圧延材に張力（第６張力）が付与される。一方、被異形圧延材の切断寸法に高精度及び切断面のきれいさが要求される場合は、該第６張力の付与を与えないことが好ましい。第６張力は、切断装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により与えられる。
前記第２、第３、第４及び第５張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ａｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）、前記第１張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ｂｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）であり、かつＡｎ＋Ｂｎ＜（Ｒｎの圧延トルクによる引込力）＋（Ａｎ＋１）、ここでσＢは被異形圧延材の引張り強度、Ｒｎは駆動式タークスロールである。
第１張力は、２〜１５ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは５〜１０ｋｇ２／ｍｍ２、第２張力は、５〜５０ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは１５〜２５ｋｇ／ｍｍ２、第３張力は、５〜２０ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは１０〜１５ｋｇ／ｍｍ２、第５張力は、２〜１５ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは５〜１０ｋｇ／ｍｍ２である。ここで、第２張力が、他の第１張力、第３張力、第３張力のいずれよりも高い。第３張力及び第５張力は、第２張力より低い。
前記Ｒｎによる引抜力は、Ｒｎの圧下率により決まり、Ｒｎの圧下率は５〜３０％、Ｒｎの減面率は５〜３０％、ｒｎの減面率は１〜１０％であり、ここでＲｎは、駆動式タークスロール、ｒｎは非駆動式タークスロールである。
また、前記第１圧延装置と前記第２圧延装置との間にダンサーロール３８をさらに備える。ダンサーロールは、指定張力を容易に設定できかつ制御できるので、寸法精度が特に重要となる最終圧延装置前の第２張力付与手段として利用することができる。前記第１圧延装置を構成する被駆動式タークスロールを取り外してショットブラスト装置あるいはその前方の矯正装置を構成するレベラーに被駆動式タークスロールの役目をさせてもよい。
上記冷間圧延構成体による冷間圧延方法によれば、駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で被異形圧延材に第１張力が付与され、駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に第２張力が付与され、駆動式タークスロールの駆動ロールと前記矯正装置間の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に第３張力が付与され、矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラー前後の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に第４張力が付与され、第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比により該被異形圧延材に第５張力が付与され、さらに下記の切断条件により、切断装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により第６張力が付与される。
上述したように、被異形圧延材を高速で切断する場合、被異形圧延材に張力（第６張力）が付与されるが、被異形圧延材の切断寸法に高精度及び切断面のきれいさが要求される場合は、該第６張力の付与を与えないことが好ましい。切断寸法に高精度及び切断面のきれいさが要求される場合には、切断装置として、円盤型のメタルソーあるいは超硬チップソーが使用され、他方ライン速度を上げて高速で切断する場合には、カム式あるいは油圧式のせん断切断装置が使用される。
かくして、被異形圧延材は、第１矯正加工装置を通過する時から、第１圧延装置、第２圧延装置、第２矯正加工装置、さらには切断装置で切断されるまでの間常に張力が付与された状態が得られる。よって、圧下力の低減、安定したロールへの挿入が可能になり寸法を安定化できると共に、矯正効果として真直度を向上させることができ、さらに比較的均一な塑性ひずみを与えることができる。また、これにより、圧延加工後の被異形圧延材の残留応力が低減し、後工程の焼き入れ、及ぴ機械加工時の寸法変化を低減できる。
以下、本発明に係る冷間圧延構成体及び冷間圧延方法の他の実施例を添付図面を参照して詳述する。
冷間圧延構成体は、上述した実施例と同様にコイル巻出し台１２を出た被異形圧延材１０は、第１矯正装置２８、第１圧下量を備える第１圧延装置１４、該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２圧延装置１６、第２矯正装置３０、そして被異形圧延材の端面を切断する切断装置３６を備える。上述したように、被異形圧延材は、第１矯正装置２８を通過する時から、第１圧延装置１４、第２圧延装置１６、第２矯正装置３０、さらに上述した切断条件により切断装置３６で切断されるまでの間張力が付与された状態が得られる。
さらに前記被異形圧延材は、前記矯正装置を通過して切断装置で切断されるまでに被異形圧延材を熱処理するための熱処理装置３８を備える。熱処理装置の前後に配設された送りピンチロール４０の回転比により張力が付与される。かくして、該被異形圧延材に付与された張力をもって熱処理される。該熱処理装置は、高周波加熱冷却装置あるいはレーザー加熱装置のような電気的に制御しやすい焼き入れ装置である。そして、該焼き入れ装置の前後の送りピンチロールの回転比を制御することにより最適な張力の下で熱処理が可能になり、真直度を向上させることができる。
本発明による冷間圧延構成体及び冷間圧延方法によれば、冷間圧延の特徴である３軸圧縮下での塑性変形による破断の抑制、また極めて小さなロールと被異形圧延材との間の相互滑りを利用して、被異形圧延材の中間焼鈍や酸洗いや化成皮膜処理等の洗でき工程を省略することによりコストダウン、省エネを達成でき、材料損失を５％以下に押さえることができ、寸法バラツキ；０．０５ｍｍ以下、切断後の端部を含めた真直度の向上；０．１ｍｍの最終精度を得ることができ、インラインのため加工に要する時間であるリードタイムを大幅に短縮でき、ランニングコスト及び設備に要する費用を安価にすることができる。
産業上の利用可能性
本発明は、上下方向が駆動しかつ左右方向がフリーな駆動式タークスロール及び非駆動式タークスロールを備える圧延装置を複数台配設したタンデム圧延式構造を備える冷間圧延構成体及び冷間圧延方法に利用可能である。さらに、本発明による冷間圧延構成体及び冷間圧延方法にれば、異形レールや異形シャフト等の異形部材を作製するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る冷間圧延構成体を示す概略図である。
第２図は、本発明に係る他の冷間圧延構成体を示す概略図である。
符号の説明
１０ 被異形圧延材
１２ コイル巻出し台
１４ 第１圧延装置
１６ 第２圧延装置
１８ 圧延装置群
２０ 第１非駆動式タークスロール
２２ 第２非駆動式タークスロール
２４ 第１駆動式タークスロール
２６ 第２駆動式タークスロール
２８ 第１矯正装置
３０ 第２矯正装置
３２，３４，４０ 送りピンチロール
３６ 切断装置
３８ 熱処理装置
Claims (17)
- 第１圧下量を備える第１非駆動式タークスロールと第１駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第１圧延装置と；該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２非駆動式タースクロールと第２駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第２圧延装置と；前記第１圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第２圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第１圧延装置から出て前記第２圧延装置に入る被異形圧延材に張力を付与するための第２張力付与手段と；前記第２圧延装置から出た被異形圧延材に張力を付与するための第３張力付与手段と；を備える冷間圧延構成体。
- 第１圧下量を備える第１非駆動式タークスロールと第１駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第１圧延装置と；該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２非駆動式タースクロールと第２駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第２圧延装置と；前記第１圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第２圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第１圧延装置から出て前記第２圧延装置に入る被異形圧延材に張力を付与するための第２張力付与手段と；前記第２圧延装置から出た被異形圧延材に張力を付与するための第３張力付与手段と；前記第１圧延装置の前方に配設された被異形圧延材を矯正するための第１矯正装置と；前記第１矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第２圧延装置の後方に配設された被異形圧延材を矯正するための第２矯正装置と；前記第２矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第１圧延装置と前記第１矯正装置との間で被異形圧延材に張力を付与するための第５張力付与手段と；を備える冷間圧延構成体。
- 第１圧下量を備える第１非駆動式タークスロールと第１駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第１圧延装置と；該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２非駆動式タークスロールと第２駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第２圧延装置と；前記第１圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第２圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第１圧延装置から出て前記第２圧延装置に入る被異形圧延材に張力を付与するための第２張力付与手段と；前記第２圧延装置から出た被異形圧延材に張力を付与するための第３張力付与手段と；前記第１圧延装置の前方に配設された被異形圧延材を矯正するための第１矯正装置と；前記第１矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第２圧延装置の後方に配設された被異形圧延材を矯正するための第２矯正装置と；前記第２矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第１圧延装置と前記第１矯正装置との間で被異形圧延材に張力を付与するための第５張力付与手段と；前記第２矯正装置を通過した後に被異形圧延材をライン速度と同じ速度で走行しながら被異形圧延材の端面を切断する切断装置と；該切断装置を通る被異形圧延材に張力を付与する第６張力付与手段とを備える冷間圧延構成体。
- 第１圧下量を備える第１非駆動式タークスロールと第１駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第１圧延装置と；該第１圧下量より大きい第２圧下量を備え、かつ該第１圧延装置に対向して配設された第２非駆動式タークスロールと第２駆動式タークスロールとの組み合わせからなる第２圧延装置と；前記第１圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第２圧延装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第１張力付与手段と；前記第１圧延装置から出て第２圧延装置に入る被異形圧延材に張力を付与するための第２張力付与手段と；前記第２圧延装置から出た被異形圧延材に張力を付与するための第３張力付与手段と；前記第１圧延装置の前方に配設された被異形圧延材を矯正するための第１矯正装置と；前記第１矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第２圧延装置の後方に配設された被異形圧延材を矯正するための第２矯正装置と；前記第２矯正装置を通る被異形圧延材に張力を付与するための第４張力付与手段と；前記第１圧延装置と前記第１矯正装置との間で被異形圧延材に張力を付与するための第５張力付与手段と；前記第２矯正装置を通過した後に被異形圧延材を熱処理するための熱処理装置と；該熱処理装置を通過する際に被異形圧延材に張力を付与するための第７張力付与手段と；前記熱処理装置を通過した後に被異形圧延材の端面をライン速度と同じ速度で走行しながら切断する切断装置と；該切断装置を通過する被異形圧延材に張力を付与する第６張力付与手段と；を備える冷間圧延構成体。
- 前記第１張力付与手段は、駆動式タークスロールの駆動ロールの引抜力による非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で与えられ、前記第２張力付与手段は、駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により与えられ、前記第３張力付与手段は、駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置間の送りピンチロールとの回転比により与えられ、前記第４張力付与手段は、矯正装置間の送りピンチロールの回転比により与えられ、前記第５張力付与手段は、第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比より与えられ、第６張力付与手段は、切断装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により与えられ、前記第７張力付与手段は、熱処理装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により与えられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の冷間圧延構成体。
- 前記第２、第３、第４及び第５張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ａｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）、前記第１張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ｂｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）であり、かつＡｎ＋Ｂｎ＜（Ｒｎの圧延トルクによる引込力）＋（Ａｎ＋１）、ここでσＢは被異形圧延材の引張り強度、Ｒｎは駆動式タークスロールであることを特徴とする請求項５記載の冷間圧延構成体。
- 前記Ｒｎによる引抜力は、Ｒｎの圧下率により決まり、Ｒｎの圧下率は５〜３０％、Ｒｎの減面率は５〜３０％、ｒｎの減面率は１〜１０％であり、ここで、Ｒｎは、駆動式タークスロール、ｒｎは非駆動式タークスロールであることを特徴とする請求項６記載の冷間圧延構成体。
- 前記第１圧延装置と前記第２圧延装置との間に配設されたダンサーロールをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれが１項記載の冷間圧延構成体。
- 前記矯正装置は、張力の付与された被異形圧延材に上下方向及び又は左右方向の繰り返し曲げを与えるためのレベラーを備えることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の冷間圧延構成体。
- 前記被異形圧延材は、連続加工を行うため断面が丸あるいは角のコイル材であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の冷間圧延構成体。
- 被異形圧延材を冷間圧延する冷間圧延方法であって、駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で被異形圧延材に張力を付与する第１張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第２張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置前方の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第３張力付与工程と；を備える冷間圧延方法。
- 被異形圧延材の矯正、冷間圧延及び矯正を連続して行う冷間圧延方法であって、駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で被異形圧延材に張力を付与する第１張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第２張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置前方の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第３張力付与工程と；矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラーの前後の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第４張力付与工程と；第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第５張力付与工程と；を備える冷間圧延方法。
- 被異形圧延材の矯正、冷間圧延、矯正及び切断を連続して行う冷間圧延方法であって、駆動式タークスロールと非駆動式タークスロールにより被異形圧延材を圧延し、該駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で該被異形圧延材に張力を付与する第１張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第２張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置前方の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第３張力付与工程と；矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラーの前後の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第４張力付与工程と；第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第５張力付与工程と；該被異形圧延材を切断装置の前後の送りピンチロールの回転比により張力を付与する第６張力付与工程とを備える冷間圧延方法。
- 被異形圧延材の矯正、冷間圧延、矯正、熱処理及び切断を連続して行う冷間圧延方法であって、駆動式タークスロールの引抜力により非駆動式タークスロールのフリーロールの減面率で被異形圧延材に張力を付与する第１張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第２張力付与工程と；駆動式タークスロールの駆動ロールと前記第２矯正装置前方の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第３張力付与工程と；矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーと該レベラーの前後の送りピンチロールとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第４張力付与工程と；第１駆動式タークスロールの駆動ロールと矯正装置を構成する上下方向及び左右方向のレベラーとの回転比により該被異形圧延材に張力を付与する第５張力付与工程と；前記矯正装置後方の熱処理装置の前後に配設された送りピンチロールの回転比により該被異形圧延材に第７張力付与工程と；前記熱処理装置を通過した後に該被異形圧延材を切断装置の前後の送りピンチロールの回転比により張力を付与する第６張力付与工程と；を備える冷間圧延方法。
- 被異形圧延材の圧延から切断までを連続して行う冷間圧延方法であって、前記圧延から、該圧延後の矯正までの工程を通過する被異形圧延材に張力を付与してなる冷間圧延方法。
- 以下の式を考慮してＲｎの圧下率、Ｒｎ及びｒｎの減面率、ロール間の張力を決定してなることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項記載の冷間圧延方法、
ここで、前記第２、第３、第４及び第５張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ａｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）、前記第１張力付与手段により与えられる被異形圧延材の張力Ｂｎは、１〜σＢ／２（ｋｇ／ｍｍ２）、かつＡｎ＋Ｂｎ＜（Ｒｎの圧延トルクによる引込力）＋（Ａｎ＋１）であり、前記Ｒｎによる引抜力はＲｎの圧下率により決まり、Ｒｎの圧下率は５〜３０％、Ｒｎの減面率は５〜３０％、ｒｎの減面率は１〜１０％であり、σＢは被異形圧延材の引張り強度、Ｒｎは駆動式タークスロール、ｒｎは非駆動式タークスロールである。 - 前記第１張力は、２〜１５ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは５〜１０ｋｇ／ｍｍ２、前記第２張力は、５〜５０ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは１５〜２５ｋｇ／ｍｍ２、前記第３張力は、５〜２０ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは１０〜１５ｋｇ／ｍｍ２、前記第５張力は、２〜１５ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは５〜１０ｋｇ／ｍｍ２であることを特徴とする請求項１１、１２、１３、１４又は１６記載の冷間圧延方法。
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