JPWO2018174272A1 - 棒線材の矯正機及び棒線材の矯正方法 - Google Patents

Abstract

容易に棒線材の真直性を向上する棒線材の矯正機であって、複数のロールの間に金属製の棒線材を通すことによって矯正を行う矯正機であって、上記矯正機は、隣り合う２つ以上のユニットを含み、上記２つ以上のユニットの上記棒線材を矯正する方向のなす角が±１５°であるユニット群を少なくとも１組備え、上記ユニットは、２つ以上の固定ロールと、上記固定ロールよりも１つ少ない数の可動ロールを備え、上記固定ロール及び上記可動ロールは、走行する上記棒線材の一方の側に配置された固定ロールと、棒線材に対して固定ロールと反対側に配置された可動ロールで、走行する上記棒線材を挟むように各ロールが千鳥に配列され、ユニットの最も入口側の可動ロールと最も出口側の可動ロールの押し込み量を設定することができ、隣り合うユニットの押し込み量が所定の関係を満たすことを特徴する棒線材の矯正機。

Description

本発明は、棒線材の矯正機及び棒線材の矯正方法に関する。

金属線材は一般的には長尺で製造され、コイル状に巻き取られる。コイル状に巻き取られた線材は、その後、加工工程で巻き出されて用いられる。巻き出した線材は、コイル状に巻き取った際のくせで湾曲しているので、これを矯正して直線状にする必要がある。金属線材の矯正には、一般的に、多ローラ式矯正法が用いられている。

特許文献１には、ピンチロールと複数の矯正ローラで線材に冷間矯正を実施する棒鋼の製造方法が開示されている。

特許文献２には、複数の矯正ローラで構成されるローラ群を少なくとも２組備え、ローラ群に金属線材を通過されることで金属線材の曲がりを矯正する矯正機を用いた金属線材の直線矯正方法が開示されている。

特開２０１１−０２５３０８号公報 特開２０１５−１７４０９０号公報

棒線材の矯正においては、棒線材に付与する張力に応じて押し込み量を調整する必要がある。実機において、その最適解を見つけるのは容易ではなく、多大な労力が必要となる。また、広く用いられている簡易的な矯正機では、ロール毎の押し込み量の調整はできない。設定できるのは入り側の端の、及び出側の端のロールギャップのみであり、それらの中間のロールの押し込み量は入り側押し込み量と出側押し込み量を中間ロール位置で比例配分した押し込み量となる。したがって、押し込み量の調整は限定され、最適な条件が得られにくい。

本発明は、簡易的な矯正機においても容易に棒線材の真直性を向上する棒線材の矯正機、及び棒線材の矯正方法を提供することを課題とする。

本発明者らは棒線材の真直性を容易に向上することができる棒線材の矯正機の構造について、鋭意検討した。その結果、矯正方向が略同一である矯正を２回に分けて行うことで、真直度の向上が可能であることが分かった。

本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を重ねてなされたものであって、その要旨は以下のとおりである。

（１）複数のロールの間に金属製の棒線材を通すことによって矯正を行う矯正機であって、上記矯正機は、隣り合う２つ以上のユニットを含み、上記２つ以上のユニットの上記棒線材を矯正する方向のなす角が±１５°であるユニット群を少なくとも１組備え、上記ユニットは、２つ以上の固定ロールと、上記固定ロールよりも１つ少ない数の可動ロールを備え、上記固定ロール及び上記可動ロールは、走行する上記棒線材の一方の側に配置された固定ロールと、棒線材に対して固定ロールと反対側に配置された可動ロールで、走行する上記棒線材を挟むように各ロールが千鳥に配列され、ユニットの最も入口側の可動ロールと最も出口側の可動ロールの押し込み量を設定することができ、上記ユニット群において、棒線材入側からｊ番目のユニットの可動ロールの個数をｎ（ｊ）、ｊ番目のユニットの棒線材入側からｉ番目の可動ロールの棒線材方向への押し込み量をΔＹ（ｊ，ｉ）とするとき、ΔＹ（ｊ，１）＞ΔＹ（ｊ，２）＞…＞ΔＹ（ｊ，ｎ（ｊ））であり、ｊ≧２のとき、ΔＹ（ｊ，１）＞ΔＹ（ｊ−１，ｎ（ｊ−１））、かつ０．８≦ΔＹ（ｊ，１）／ΔＹ（ｊ−１，１）≦１
であることを特徴する棒線材の矯正機。

（２）前記ユニット群に含まれる２つ以上のユニットの前記棒線材を矯正する方向が±１５°以内にあることを特徴とする前記（１）の棒線材の矯正機。

（３）前記（１）又は（２）に記載の矯正機を用いて棒線材を矯正する棒線材の矯正方法であって、矯正方向が同一であるユニットにおいて、棒線材入側からｊ番目のユニットの可動ロールの個数をｎ（ｊ）、ｊ番目のユニットの棒線材入側からｉ番目の可動ロールの棒線材方向への押し込み量をΔＹ（ｊ，ｉ）とするとき、ΔＹ（ｊ，１）＞ΔＹ（ｊ，２）＞…＞ΔＹ（ｊ，ｎ（ｊ））であり、ｊ≧２のとき、ΔＹ（ｊ，１）＞ΔＹ（ｊ−１，ｎ（ｊ−１））、かつ０．８≦ΔＹ（ｊ，１）／ΔＹ（ｊ−１，１）≦１
とすることを特徴する棒線材の矯正方法。

本発明によれば、簡便に真直性の高い棒線を得ることができる。

本発明の実施形態の一例を示す図である。 棒線材の矯正方向を示す図である。 本発明の実施形態の他の例を示す図である。 実施例におけるロールの配置を示す図である。 実施例におけるロールの側面形状を示す図である。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の棒線材の矯正機は、複数のロールを含み、棒線材を矯正する方向が略同一であるユニットを２つ以上含むユニット群を少なくとも１組備えることを特徴とする。

各ユニットは、複数の固定ロールと可動ロールを有する。ロールの数は特に限定されないが、棒線材の矯正機においては、固定ロールと、固定ロールよりも１つ少ない可動ロールとで棒線材を挟むように、ロールを千鳥に配置するのが一般的であり、本発明の矯正機のユニットも、そのようにロールが配置される。棒線材の矯正は可動ロールを棒線材に押付けることにより行われる。

最も簡単な実施形態は、たとえば、図１に示すような形態である。図１の矯正機は２つのユニット１１ａ、１１ｂ含むユニット群を有し、それぞれのユニットは３つの固定ロール１２と２つの可動ロール１３を備える。固定ロール１２と可動ロール１３は、走行する棒線材１４を挟むように千鳥に配置され、走行する棒線材１４に可動ロール１３を押し付けることにより、棒線材１４が真直に矯正される。

ユニット内の出側の可動ロールの押し込み量は入側の可動ロールの押し込み量より小さい。また、ユニット１１ｂの入側の可動ロールの押し込み量は、ユニット１１ａの出側の可動ロールの押し込み量よりも大きい。隣り合うユニット１１ａ、１１ｂの矯正方向は略同一である。矯正方向が略同一とは、矯正方向のなす角が±１５°以内であることである。矯正方向のなす角は、±５°であるのが好ましく、同一であるのがより好ましい。

図２に矯正方向の概略を示す。図２（ａ）では、棒線材２１が紙面に垂直な方向で、手前から奥側に進行する。進行方向手前側のユニットの矯正方向２２ａと、それと隣り合う進行方向奥側のユニットの矯正方向２２ｂがなす角θが±１５°以内であれば略同一であると判断する。

矯正方向２２ａ、矯正方向２２ｂを含む平面は、棒線材の進行方向に対して垂直である必要はないが、垂直からのずれが±１５°以内が好ましく、±５°以内がより好ましく、垂直であることが最も好ましい。

「矯正方向のなす角」は、鋭角の側を示すものとする。すなわち、矯正方向は矯正される棒線材に対して反対向き（１８０°の方向から±１５°以内）でもかまわないが、棒線材に対して同じ向きであることが好ましい。矯正方向のなす角は、±５°以内であるのがより好ましく、０°（矯正方向が同一）であるのがさらに好ましい。図２（ｂ）は、矯正方向が±１５°以内であり、棒線材に対して反対向きの例である。

このように、棒線材の矯正する方向が略同一であるユニットを隣り合わせて配置したユニット群を用いることにより、棒線材の真直性を向上させることができる。効果の詳細については、実施例を用いて後述する。

一般に線材の矯正においては、ロールの押し込み量を線材の入側から出側に向けて小さくすると効果的に線材の矯正を行えることが知られている。本発明においても、同一ユニット内の可動ロールの棒線材への押し込み量は、入側が最も大きく、出側が最も小さくなるように、単調に変化させるのが好ましい。すなわち、可動ロールがｎ個あるとき、入側からｉ番目の可動ロールの棒線材方向への押し込み量をΔＹ（ｉ）とするとき、ΔＹ（１）＞ΔＹ（２）＞…＞ΔＹ（ｎ）となるようにする。

なお、本発明のユニットのように可動ロールを複数備える矯正機では、通常最も入口側の可動ロールと最も出口側の可動ロールの押し込み量を設定することができる。本発明のユニットも、少なくとも入口側の可動ロールと最も出口側の可動ロールの押し込み量を設定することができればよい。その場合は、通常の矯正機と同様、ΔＹ（１）＞ΔＹ（ｎ）となるように設定すれば、間の可動ロールの押し込み量は直線状に変化する。もちろん、すべての可動ロールの押し込み量を設定できるユニットを用いて、ΔＹ（１）＞ΔＹ（２）＞…＞ΔＹ（ｎ）となるように押し込み量を設定してもよい。

また、ユニット群においては、入側のユニットの出側の可動ロールの押し込み量に比べて、出側のユニットの入側の可動ロールの押し込み量を大きくする。すなわち、ユニット群において、入側の１番目のユニットの出側の可動ロールの押し込み量をΔＹ（１，ｎ）、２番目のユニットの入側の可動ロールの押し込み量をΔＹ（２，１）とするとき、ΔＹ（２，１）＞ΔＹ（１，ｎ）となるようにする。

さらに、入側の１番目のユニットの入側の可動ロールの押し込み量ΔＹ（１，１）、２番目のユニットの入側の可動ロールの押し込み量ΔＹ（２，１）が、０．８≦ΔＹ（２、１）／ΔＹ（１，１）≦１となるようにする。これにより、同一方向に棒線材を矯正するユニットを隣り合わせて配置した効果を有効に得ることができる。ユニットを３つ以上含むユニット群においても、隣り合うユニットについては同様に押し込み量を設定する。

棒線材を矯正する方向が同一であるユニットを隣り合わせて配置した場合に真直度が向上する詳細なメカニズムは不明であるが、矯正中の棒線材の回転が効いているものと考えられる。

ユニット群に含まれる各ユニットの構成は、棒線材を矯正する方向が同一であれば、同一である必要はない。たとえば、入側のユニットは４つの固定ロールと３つの可動ロールを備えたユニットであり、出側のユニットは３つの固定ロールと２つの可動ロータを備えたユニットなどであってもよい。

本矯正機は、少なくとも１組の上述するようなユニット群を備えれば、他にロールを備えてもよい。たとえば、矯正方向が同一である１組のユニット群の後に、矯正方向の異なるユニット群を備えてもよい。図３のように、水平方向の矯正をする１組のユニット群の後ろに、垂直方向の矯正をする１組のユニット群を備えてもよい。また、矯正方向が同一の１組のユニット群の前後に、棒線材を拘束するピンチロールを設けてもよい。

図４に示す４種のロールを用いて直径５．４ｍｍの鋼線材を矯正し、矯正後の線材の曲率半径で真直性を評価した。固定ロールと隣り合う固定ロールの間隔、及び可動ロールと隣り合う可動ロールの間隔は、７８ｍｍとし、ロールの胴部の直径は３８ｍｍとした、ロールの側面の形状は、角度１１３°のＶ字形状とした（図５）。

矯正時に線材に掛かる張力が０ＭＰａ、１２５ＭＰａ、２５０ＭＰａの場合の３水準について、真直性の評価を行った。

図４の（ａ）は上側の３つのロールを固定ロール、下側の２つのロールを可動ロールとし、可動ロールの押し込み量は、入側のロールを２ｍｍ、出側のロールを１．５ｍｍとした。

（ｂ）は（ａ）を基本ユニットとし、上下を逆転し矯正方向を逆方向とした２つのユニットを含むユニット群を用いて矯正を行った例である。（ｃ）は（ａ）を基本ユニットとし、矯正方向を同一方向とした２つのユニットを含むユニット群を用いて矯正を行った例である。（ｄ）は上側に６つの固定ロール、下側に５つの可動ロールを配置した例であり、可動ロールの押し込み量は、入側のロールから順に、２ｍｍ、１．８７５ｍｍ、１．７５ｍｍ、１．６２５ｍｍ、１．５ｍｍとした。結果を表１に示す。

表１に示すように、矯正方向が同一のユニットを２つ並べたユニット群を用いて矯正を行った場合が、曲率半径が大きい（真直性がよい）結果となり、矯正方向が同一方向の場合に、最も曲率半径が大きい（真直性がよい）結果となった。

１１ａ、１１ｂ ユニット
１２ 固定ロール
１３ 可動ロール
１４ 棒線材
２１ 棒線材
２２ａ 進行方向手前側のユニットの矯正方向
２２ｂ 進行方向奥側のユニットの矯正方向

Claims (3)

1. 複数のロールの間に金属製の棒線材を通すことによって矯正を行う矯正機であって、
   上記矯正機は、隣り合う２つ以上のユニットを含み、上記２つ以上のユニットの上記棒線材を矯正する方向のなす角が±１５°以内であるユニット群を少なくとも１組備え、
   上記ユニットは、２つ以上の固定ロールと、上記固定ロールよりも１つ少ない数の可動ロールを備え、上記固定ロール及び上記可動ロールは、走行する上記棒線材の一方の側に配置された固定ロールと、棒線材に対して固定ロールと反対側に配置された可動ロールで、走行する上記棒線材を挟むように各ロールが千鳥に配列され、ユニットの最も入口側の可動ロールと最も出口側の可動ロールの押し込み量を設定することができ、
   上記ユニット群において、棒線材入側からｊ番目のユニットの可動ロールの個数をｎ（ｊ）、ｊ番目のユニットの棒線材入側からｉ番目の可動ロールの棒線材方向への押し込み量をΔＹ（ｊ，ｉ）とするとき、
   ΔＹ（ｊ，１）＞ΔＹ（ｊ，２）＞…＞ΔＹ（ｊ，ｎ（ｊ））
   であり、
   ｊ≧２のとき、
   ΔＹ（ｊ，１）＞ΔＹ（ｊ−１，ｎ（ｊ−１））、かつ
   ０．８≦ΔＹ（ｊ，１）／ΔＹ（ｊ−１，１）≦１
   であることを特徴する棒線材の矯正機。
2. 前記ユニット群に含まれる２つ以上のユニットの前記棒線材を矯正する方向が±１５°以内にあることを特徴とする請求項１に記載の棒線材の矯正機。
3. 請求項１又は２に記載の矯正機を用いて棒線材を矯正する棒線材の矯正方法であって、
   矯正方向が同一であるユニットにおいて、棒線材入側からｊ番目のユニットの可動ロールの個数をｎ（ｊ）、ｊ番目のユニットの棒線材入側からｉ番目の可動ロールの棒線材方向への押し込み量をΔＹ（ｊ，ｉ）とするとき、
   ΔＹ（ｊ，１）＞ΔＹ（ｊ，２）＞…＞ΔＹ（ｊ，ｎ（ｊ））
   であり、
   ｊ≧２のとき、
   ΔＹ（ｊ，１）＞ΔＹ（ｊ−１，ｎ（ｊ−１））、かつ
   ０．８≦ΔＹ（ｊ，１）／ΔＹ（ｊ−１，１）≦１
   とすることを特徴する棒線材の矯正方法。

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