(57)【要約】【課題】リング素材にオーバヒートや歪を生じることなく、浮上がりせずに安定して圧下が可能なリング素材の圧延方法を提供する。【解決手段】キングロール２とマンドレルロール３の軸心を上下垂直に配置し、キングロール２とマンドレルロール３によりリング素材１の半径方向の肉厚を圧下するリング素材１の圧延方法において、リング素材１のロールバイト入出姿勢を制御する姿勢制御手段により、リング素材１の浮上がりを抑制するとともに、ロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方におけるリング素材１の水平面Ｐとの傾きαを−２０度≦α≦２０度に制御する。【選択図】図２
2014131815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キングロールとマンドレルロールの軸心を上下垂直に配置し、
前記キングロールとマンドレルロールにより前記リング素材の半径方向の肉厚を圧下するリング素材の圧延方法において、
前記リング素材のロールバイト入出姿勢を制御する姿勢制御手段により、
前記リング素材の浮上がりを抑制するとともに、
前記ロールバイト入出側双方における前記リング素材の水平面との傾きαを−２０度≦α≦２０度に制御することを特徴とするリング素材の圧延方法。
【請求項２】
前記姿勢制御手段が、
前記リング素材のロールバイト入出側何れかの浮上がり高さを検出する浮上がり高さ検出手段と、
前記ロールバイト入出側双方に配置された一対のセンタリングロールと、
このセンタリングロールの軸心を、このロールと前記リング素材の接する略接線方向に傾けるセンタリングロール軸心傾斜手段と、
このセンタリングロール軸心傾斜手段を制御する制御器を備え、
前記浮上がり高さ検出手段により前記リング素材の浮上がり高さを検出し、この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によって前記センタリングロール軸心傾斜手段を制御して、
前記リング素材の浮上がりを抑制するとともに、前記ロールバイト入出側双方における前記リング素材の水平面との傾きαを制御することを特徴とする請求項１に記載のリング素材の圧延方法。
【請求項３】
前記姿勢制御手段が更に、
前記リング素材の下面のうち前記ロールバイト入出側双方を支持する支持具と、
前記センタリングロール軸心傾斜手段及び前記支持具の姿勢もしくは高さ位置を制御する前記制御器を備え、
前記浮上がり高さ検出手段により前記リング素材の浮上がり高さを検出し、
この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によって前記センタリングロール軸心傾斜手段及び前記支持具を制御して、
前記リング素材の浮上がりを抑制するとともに、前記ロールバイト入出側双方における前記リング素材の水平面との傾きαを制御することを特徴とする請求項２に記載のリング素材の圧延方法。
【請求項４】
前記支持具が摺り板であって、前記リング素材のロールバイト入出側双方を水平乃至は傾斜状に支持可能に構成されたことを特徴とする請求項３に記載のリング素材の圧延方法。
【請求項５】
前記支持具が、前記ロールバイト入出側双方に配置され、前記リング素材の下面を支持する１対のロールであって、前記リング素材のロールバイト入出側双方を水平乃至は高低差を付けて支持可能に構成されたことを特徴とする請求項３に記載のリング素材の圧延方法。
【請求項６】
前記姿勢制御手段が、
前記リング素材のロールバイト入出側何れかの浮上がり高さを検出する浮上がり高さ検出手段と、
前記ロールバイト入出側双方に配置された一対のセンタリングロールと、
このセンタリングロールの軸心を、このロールと前記リング素材の接する略接線方向に傾けるセンタリングロール軸心傾斜手段と、
前記リング素材のロールバイト対面位置に配置され、前記リング素材の下面を支持する摺り板及び前記リング素材の上面を下方に抑制するロールからなる支持具と、
前記センタリングロール軸心傾斜手段、前記摺り板の姿勢及び前記ロールの高さ位置を制御する制御器を備え、
前記浮上がり高さ検出手段により前記リング素材の浮上がり高さを検出し、
この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によって前記センタリングロール軸心傾斜手段及び前記支持具を制御して、
前記リング素材の浮上がりを抑制するとともに、前記ロールバイト入出側双方における前記リング素材の水平面との傾きαを制御することを特徴とする請求項１に記載のリング素材の圧延方法。
【請求項７】
前記リング素材がチタン合金からなり、このリング素材を熱間にて圧下することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つの項に記載のリング素材の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リング状の圧延素材半径方向の肉厚を安定的に圧下して、所定の圧下量となるようにリング圧延する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、チタン合金製耐圧容器やジェットエンジンのファンケース、或いは航空機用回転機器の軸受部用シールリングを製造等するに際しては、リング素材を圧延するため、従来より図９に示すリングローリング圧延装置が用いられている。図９は、従来例に係るリングローリング圧延装置の模式図であって、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。
【０００３】
リングロール圧延は、熱間もしくは冷間において、トレーサ２５によりリング状被圧延材（以下、単に被圧延材という）２１の径を検出しながら、この被圧延材２１をメインロール２２とマンドレル２３により半径方向の肉厚圧延を行い、上下一対のエッジャーロール２４，２４により軸方向の高さ圧延を行う。
【０００４】
メインロール２２は固定されており、一定速度で回転しながら被圧延材２１を一定外周速度で回転させる機能を有している。マンドレル２３は、被圧延材２１の内径側に従動して配置され、メインロール２２と共に被圧延材２１を挟み付け、メインロール２２方向に移動して肉厚方向の圧下を行うようになっている。エッジャーロール１４，１４は、一般にメインロール１２とは１８０度対向する位置において、円錐状のロールが上下に配置されて片方または両方が駆動され、通常上ロールが下方に移動して、被圧延材１１に対し高さ方向の圧下を行うようになっている。
【０００５】
エッジャーロール２４，２４を円錐形状としているのは、圧延対象である被圧延材２１の周速が、その内周側と外周側で異なり（内周側＜外周側）、その周速差を吸収させる必要があるためである。従って、エッジャーロール２４，２４は、円錐状ロールの先端が被圧延材２１の中心に一致するように配置され、非圧延材２１の径の成長とともにロール周面における被圧延材２１に対する圧下位置が水平方向（拡径側）に移動していくようになっている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、エッジャーロール２４，２４を用いた、被圧延材２１の高さ方向への圧下による塑性流動は、円周方向が支配的であって高さ方向には殆ど流動しないため、高さ方向の変形は小さいのが一般的である。ところが、エッジャーロール２４，２４による被圧延材２１の高さ方向への圧下が大き過ぎると、メインロール２２及びマンドレル２３によるロールバイトでの肉厚圧下と相まって、被圧延材２１の上下端部でオーバヒートを生じる上、被圧延材２１の歪が大きくなるという問題点を有していた。
【０００７】
一方、メインロール２２とマンドレル２３のみによる被圧延材２１の圧下では、母材の塑性流動により被圧延材２１上部の圧下量が多く、上部径が下部に対して大きくなること、或いはメインロール２２やマンドレル２３のたわみ、更には何れかのロールの軸ずれ等に起因して、被圧延材２１が上方に浮上がる傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２３９６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、リング素材にオーバヒートや歪を生じることなく、浮上がりせずに安定して圧下が可能なリング素材の圧延方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明者等は、エッジャーロールを無くしても、リング素材にオーバヒートや歪を生じることなく、浮上がりせずに安定して圧下が可能なリング素材の圧延方法につき鋭意検討した結果、リング素材のロールバイト入出姿勢を制御して浮上がりを抑制しその傾きαを所定の角度内に収めれば、リング素材にオーバヒートや歪を生じることなく、安定して圧下が可能なことを見出し本発明に至ったものである。
【００１１】
即ち、本発明の請求項１に係るリング素材の圧延方法が採用した手段は、キングロールとマンドレルロールの軸心を上下垂直に配置し、前記キングロールとマンドレルロールにより前記リング素材の半径方向の肉厚を圧下するリング素材の圧延方法において、前記リング素材のロールバイト入出姿勢を制御する姿勢制御手段により、前記リング素材の浮上がりを抑制するとともに、前記ロールバイト入出側双方における前記リング素材の水平面との傾きαを−２０度≦α≦２０度に制御することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項２に係るリング素材の圧延方法が採用した手段は、請求項１に記載のリング素材の圧延方法において、前記姿勢制御手段が、前記リング素材のロールバイト入出側何れかの浮上がり高さを検出する浮上がり高さ検出手段と、前記ロールバイト入出側双方に配置された一対のセンタリングロールと、このセンタリングロールの軸心を、このロールと前記リング素材の接する略接線方向に傾けるセンタリングロール軸心傾斜手段と、このセンタリングロール軸心傾斜手段を制御する制御器を備えている。
【００１３】
同時に、このリング素材の圧延方法が採用した手段は、前記浮上がり高さ検出手段により前記リング素材の浮上がり高さを検出し、この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によって前記センタリングロール軸心傾斜手段を制御して、前記リング素材の浮上がりを抑制するとともに、前記ロールバイト入出側双方における前記リング素材の水平面との傾きαを制御することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項３に係るリング素材の圧延方法が採用した手段は、請求項２に記載のリング素材の圧延方法において、前記姿勢制御手段が更に、前記リング素材の下面のうち前記ロールバイト入出側双方を支持する支持具と、前記センタリングロール軸心傾斜手段及び前記支持具の姿勢もしくは高さ位置を制御する前記制御器を備えている。
【００１５】
同時に、このリング素材の圧延方法が採用した手段は、前記浮上がり高さ検出手段により前記リング素材の浮上がり高さを検出し、この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によって前記センタリングロール軸心傾斜手段及び前記支持具を制御して、前記リング素材の浮上がりを抑制するとともに、前記ロールバイト入出側双方における前記リング素材の水平面との傾きαを制御することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項４に係るリング素材の圧延方法が採用した手段は、請求項３に記載のリング素材の圧延方法において、前記支持具が摺り板であって、前記リング素材のロールバイト入出側双方を水平乃至は傾斜状に支持可能に構成されたことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の請求項５に係るリング素材の圧延方法が採用した手段は、請求項３に記載のリング素材の圧延方法において、前記支持具が、前記ロールバイト入出側双方に配置され、前記リング素材の下面を支持する１対のロールであって、前記リング素材のロールバイト入出側双方を水平乃至は高低差を付けて支持可能に構成されたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の請求項６に係るリング素材の圧延方法が採用した手段は、請求項１に記載のリング素材の圧延方法において、前記姿勢制御手段が、前記リング素材のロールバイト入出側何れかの浮上がり高さを検出する浮上がり高さ検出手段と、前記ロールバイト入出側双方に配置された一対のセンタリングロールと、このセンタリングロールの軸心を、このロールと前記リング素材の接する略接線方向に傾けるセンタリングロール軸心傾斜手段と、前記リング素材のロールバイト対面位置に配置され、前記リング素材の下面を支持する摺り板及び前記リング素材の上面を下方に抑制するロールからなる支持具と、前記センタリングロール軸心傾斜手段、前記摺り板の姿勢及び前記ロールの高さ位置を制御する制御器を備えている。
【００１９】
同時に、このリング素材の圧延方法が採用した手段は、前記浮上がり高さ検出手段により前記リング素材の浮上がり高さを検出し、この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によって前記センタリングロール軸心傾斜手段及び前記支持具を制御して、前記リング素材の浮上がりを抑制するとともに、前記ロールバイト入出側双方における前記リング素材の水平面との傾きαを制御することを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の請求項７に係るリング素材の圧延方法が採用した手段は、請求項１乃至６の何れか一つの項に記載のリング素材の圧延方法において、前記リング素材がチタン合金からなり、このリング素材を熱間にて圧下することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の請求項１に係るリング素材の圧延方法は、キングロールとマンドレルロールの軸心を上下垂直に配置し、前記キングロールとマンドレルロールにより、前記リング素材の半径方向の肉厚を圧下するリング素材の圧延方法に関する。
【００２２】
そして、本発明の請求項１に係るリング素材の圧延方法によれば、前記リング素材のロールバイト入出姿勢を制御する姿勢制御手段により、前記リング素材の浮上がりを抑制するとともに、前記ロールバイト入出側双方における前記リング素材の水平面との傾きαを−２０度≦α≦２０度に制御するので、従来のエッジャーロールによるリング素材のオーバヒートや歪を生じることなく、安定して所定のリング圧延が可能となる。
【００２３】
また、本発明の請求項２に係るリング素材の圧延方法によれば、前記姿勢制御手段が、前記リング素材のロールバイト入出側何れかの浮上がり高さを検出する浮上がり高さ検出手段と、前記ロールバイト入出側双方に配置された一対のセンタリングロールと、このセンタリングロールの軸心を、このロールと前記リング素材の接する略接線方向に傾けるセンタリングロール軸心傾斜手段と、このセンタリングロール軸心傾斜手段を制御する制御器を備えている。
【００２４】
同時に、このリング素材の圧延方法によれば、前記浮上がり高さ検出手段により前記リング素材の浮上がり高さを検出し、この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によって前記センタリングロール軸心傾斜手段を制御して、前記リング素材の浮上がりを抑制するとともに、前記ロールバイト入出側双方における前記リング素材の水平面との傾きαを制御するので、従来のエッジャーロールによるリング素材への圧下負荷が軽減され、オーバヒートや歪を生じることなく、安定して所定のリング圧延が可能となる。
【００２５】
更に、本発明の請求項３に係るリング素材の圧延方法によれば、前記姿勢制御手段が更に、前記リング素材の下面のうち前記ロールバイト入出側双方を支持する支持具と、前記センタリングロール軸心傾斜手段及び前記支持具の姿勢もしくは高さ位置を制御する前記制御器を備えている。
【００２６】
同時に、このリング素材の圧延方法によれば、前記浮上がり高さ検出手段により前記リング素材の浮上がり高さを検出し、この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によって前記センタリングロール軸心傾斜手段及び前記支持具を制御して、前記リング素材の浮上がりを抑制するとともに、前記ロールバイト入出側双方における前記リング素材の水平面との傾きαを制御するので、従来のエッジャーロールによるリング素材への圧下負荷が軽減され、オーバヒートや歪を生じることなく、更に安定して所定のリング圧延が可能となる。
【００２７】
また更に、本発明の請求項４に係るリング素材の圧延方法によれば、前記支持具が摺り板であって、前記リング素材のロールバイト入出側双方を水平乃至は傾斜状に支持可能に構成されたので、比較的簡単な支持機構により確実に前記リング素材の傾きαの制御が可能となる。
【００２８】
また、本発明の請求項５に係るリング素材の圧延方法によれば、前記支持具が、前記ロールバイト入出側双方に配置され、前記リング素材の下面を支持する１対のロールであって、前記リング素材のロールバイト入出側双方を水平乃至は高低差を付けて支持可能に構成されたので、上記請求項４と同様、比較的簡単な支持機構により確実に前記リング素材の傾きαの制御が可能となる。
【００２９】
一方、本発明の請求項６に係るリング素材の圧延方法によれば、前記姿勢制御手段が、前記リング素材のロールバイト入出側何れかの浮上がり高さを検出する浮上がり高さ検出手段と、前記ロールバイト入出側双方に配置された一対のセンタリングロールと、このセンタリングロールの軸心を、このロールと前記リング素材の接する略接線方向に傾けるセンタリングロール軸心傾斜手段と、前記リング素材のロールバイト対面位置に配置され、前記リング素材の下面を支持する摺り板及び前記リング素材の上面を下方に抑制するロールからなる支持具と、前記センタリングロール軸心傾斜手段、前記摺り板の姿勢及び前記ロールの高さ位置を制御する制御器を備えている。
【００３０】
同時に、このリング素材の圧延方法によれば、前記浮上がり高さ検出手段により前記リング素材の浮上がり高さを検出し、この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によって前記センタリングロール軸心傾斜手段及び前記支持具を制御して、前記リング素材の浮上がりを抑制するとともに、前記ロールバイト入出側双方における前記リング素材の水平面との傾きαを制御するので、従来のエッジャーロールによるリング素材への圧下負荷が軽減され、オーバヒートや歪を生じることなく、更に安定して所定のリング圧延が可能となる。
【００３１】
一方、本発明の請求項７に係るリング素材の圧延方法によれば、前記リング素材がチタン合金からなり、このリング素材を熱間にて圧下するので、従来のエッジャーロールによるチタン合金のオーバヒートや肉厚斑の発生、更には圧下不足を解消して所定のリング圧延が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るリング素材の圧延方法を説明するための模式図であって、（ａ）は圧延装置の圧延部平面図、（ｂ）は側断面図を示す。
【図２】図１（ｂ）のＡ−Ａ矢視において、リング素材が浮上がり角度αだけ傾いた状態を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るリング素材の圧延方法を説明するための模式図であって、（ａ）は圧延装置の圧延部平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】図３（ｂ）のＣ−Ｃ矢視において、リング素材が浮上がり角度αだけ傾いた状態を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るリング素材の圧延方法を説明するための模式図であって、（ａ）は圧延装置の圧延部平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ矢視図である。
【図６】図５（ｂ）のＥ−Ｅ矢視において、リング素材が浮上がり角度αだけ傾いた状態を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係るリング素材の圧延方法を説明するための模式的平面図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係るリング素材の圧延方法を説明するための模式図であって、（ａ）は圧延装置の圧延部平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ矢視図である。
【図９】従来例に係るリングローリング圧延装置の模式図であって、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
先ず、本発明の実施の形態１に係るリング素材の圧延方法につき、以下添付図１，２を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態１に係るリング素材の圧延方法を説明するための模式図であって、（ａ）は圧延装置の圧延部平面図、（ｂ）は側断面図を示す。図２は図１（ｂ）のＡ−Ａ矢視において、リング素材が浮上がり角度αだけ傾いた状態を示す模式図である。
【００３４】
本発明の実施の形態１に係るリング素材の圧延方法は、キングロール（従来例のメインロールに相当）２とマンドレルロール（従来例のマンドレルに相当）３の軸心を上下垂直に配置し、リング素材１の姿勢を制御しながら、これらキングロール２とマンドレルロール３によりリング素材１の外径側及び内径側から挟み込み、半径方向の肉厚を圧下するリング素材１の圧延方法に関する。
【００３５】
これらキングロール２とマンドレルロール３のうち、駆動されたキングロール２がリング素材１に外接してこれを回転させる一方、マンドレルロール３はリング素材１に内接して従動回転しながら、リング素材１をキングロール２方向に移動して圧下する。そして、リング素材１のロールバイト４への入出姿勢を制御する姿勢制御手段により、リング素材１の浮上がりを抑制するとともに、ロールバイト入出側双方の傾きα、即ち、リング素材１のロールバイト入側１及びロールバイト出側１ｂが水平面Ｐとなす傾きαを、−２０度≦α≦２０度の範囲に制御する。
【００３６】
その結果、安定した圧下姿勢によりリング素材１の圧延できるので、従来のエッジャーロールによるリング素材１のオーバヒートや歪を生じることなく、所定の圧下量となるリング圧延が可能となる。
【００３７】
リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂにおける水平面Ｐとの傾きαが−２０度未満であると、リング素材１が徐々に下方に抑え付けられる一方、前記傾きαが２０度を越えると、リング素材１が上方に浮いて行き、何れの場合も半径方向の肉厚斑を生じたり、所定の圧下量が得られなくなるためである。
【００３８】
ここで、ロールバイト４とは、キングロール２とマンドレルロール３によってリング素材１が挟まれた領域を言い、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂにおける水平面Ｐとの傾きαとは、図２に示す如く、図１（ｂ）をＡ−Ａ矢視したとき、即ち、リング素材１の軸心からキングロール２の軸心方向に断面視したとき、リング素材１のロールバイト入側１ａと出側１ｂの双方の下面が水平面Ｐとなす角度を言い、時計回り方向の角度を正の角度で、反時計回りの角度を負の角度で表すものとする。
【００３９】
また、リング素材１の「浮上がり高さ」とは、圧延装置の圧延部において、リング素材１の正常な圧延がなされている場合の上端部高さを基準高さとして、この基準高さから浮上がったリング素材１の上端部高さを言う。
【００４０】
前記姿勢制御手段は、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さを検出する浮上がり高さ検出手段（図示省略）と、リング素材１の下面のうち、ロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方を支持する支持具５と、この支持具５の姿勢もしくは高さ位置を制御する制御器（図示省略）を備えている。
【００４１】
そして、前記浮上がり高さ検出手段によりリング素材１の浮上がり高さを検出し、この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によって支持具５の姿勢もしくは高さ位置を制御して、リング素材１の浮上がりを抑制するとともに、リング素材１のロールバイト４への入側１ａと出側１ｂが水平面Ｐとなす傾きαを−２０度≦α≦２０度の範囲に制御するので、従来のエッジャーロールによるリング素材１への圧下負荷が軽減され、オーバヒートや歪を生じることなく、安定して所定のリング圧延が可能となる。
【００４２】
即ち、本発明の実施の形態１に係るリング素材の圧延方法においては、前記支持具５が、リング素材１のロールバイト４の入出側１ａ，１ｂの下面を支持するために配置された摺り板６であって、キングロール２とマンドレルロール３の両軸心を所定の水平線で結んだ回動軸Ｑを中心に、図示しない回動手段により回動させることによって、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方が水平面Ｐとなす傾きαを、水平乃至は傾斜状に支持可能に構成されている。
【００４３】
前記浮上がり高さ検出手段は、水冷ジャケット付のＣＣＤカメラ（図示省略）を用いて、図２に示す如く図１（ｂ）をＡ−Ａ矢視方向に撮像し、得られた動画から画像解析ソフトによりリング素材のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さ、即ち、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方が水平面Ｐとなす傾きαをリアルタイムに解析して、このリング素材１の傾きαを検出信号として検出する。
【００４４】
そして、この検出信号を前記制御器に送信した後、この制御器に収納された回動軸制御手段から送信する制御信号によって回動軸Ｑを回動する。その結果、摺り板６が所定の傾斜角度に傾き、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方が水平面Ｐとなす傾きαを、−２０度≦α≦２０度の範囲に制御するのである。
【００４５】
この様な比較的簡単な機構によって、確実にリング素材１の傾きαの制御が可能となるので、従来のエッジャーロールによるリング素材１への圧下負荷が軽減され、オーバヒートや歪を生じることなく、安定して所定のリング圧延が可能となる。
尚、この場合、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂにおける水平面Ｐとの傾きαが−２０度未満になると、リング素材１が徐々に下方に向かい摺り板６と擦過を生じて焼付きの基となる。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態１に係るリング素材の圧延方法によれば、支持具５が、リング素材１の下面のうち、ロールバイト入出側１ａ，１ｂの両方を支持してなるので、従来のエッジャーロールによるリング素材１への圧下負荷が軽減され、オーバヒートや歪を生じることなく、安定して所定のリング圧延が可能となる。そして、前記支持具５が摺り板６であって、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方を水平乃至は傾斜状に支持可能なるので、比較的簡単な機構により確実にリング素材１の傾きαの制御が可能となる。
【００４７】
更に、前記リング素材１がチタン合金からなり、このリング素材１を温度７００〜１０００℃の熱間にて圧下するのが、チタン合金の安定的なリング圧延上好ましく、アキシャルロールの存在下におけるリング素材１のオーバヒートや半径方向の肉厚斑の発生、更には圧下量不足を解消し得る。
【００４８】
次に、本発明の実施の形態２に係るリング素材の圧延方法につき、以下添付図３，４を参照しながら説明する。
図３は本発明の実施の形態２に係るリング素材の圧延方法を説明するための模式図であって、（ａ）は圧延装置の圧延部平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。図４は図３（ｂ）のＣ−Ｃ矢視において、リング素材が浮上がり角度αだけ傾いた状態を示す模式図である。
本発明の実施の形態２が上記実施の形態１と相違するところは前記姿勢制御手段とその制御方法の構成にあり、その他は全く同構成であるから、姿勢制御手段とその制御方法の構成についての説明に止めるものとする。
【００４９】
即ち、本発明の実施の形態１に係る姿勢制御手段は、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さを検出する浮上がり高さ検出手段と、リング素材１の下面のうち、ロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方を支持する支持具５と、この支持具５の姿勢もしくは高さ位置を制御する制御器を備えていた。
【００５０】
前記浮上がり高さ検出手段は、水冷ジャケット付のＣＣＤカメラであって、得られた動画から画像解析ソフトによりリング素材のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さ、即ち、リング素材１の傾きαを検出信号として検出する。そして、この検出信号を前記制御器に送信した後、この制御器に収納された回動軸制御手段から送信する制御信号によって回動軸Ｑを回動する。その結果、摺り板６が所定の傾斜角度に傾いて、リング素材の浮上がりを抑制するととともに、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方が水平面Ｐとなす傾きαを、−２０度≦α≦２０度の範囲に制御するものであった。
【００５１】
これに対し、本発明の実施の形態２に係る姿勢制御手段は、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さを検出する複数個の接触センサ１４からなる浮上がり高さ検出手段と、ロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方に配置された一対のセンタリングロール１１，１１と、このセンタリングロール１１，１１の軸心Ｃ２，Ｃ２を、このロール１１，１１とリング素材１の接する略接線ＣＬ方向に夫々傾けるセンタリングロール軸心傾斜手段１２，１２と、このセンタリングロール軸心傾斜手段１２，１２を制御する制御器（図示省略）を備えている。
【００５２】
そして、前記接触センサ１４によりリング素材１の浮上がり高さを検出し、この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によってセンタリングロール軸心傾斜手段１２，１２を制御して、リング素材１の浮上がりを抑制するとともに、ロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方におけるリング素材１の水平面Ｐとの傾きαを制御するのである。
【００５３】
ここで、近接センサ１４とは、電界や磁界の変化を検出することによって物体（リング素材１）がセンサに近接したことを検出するセンサであって、検出可能範囲が特定されている。そして、この近接センサ１４は、図３に示す如くこの圧延装置の圧延部を平面視したときに、キングロール２とマンドレルロール３の軸心を結ぶ直線に直交しかつこの直線に対して対称的に、また図３（ｂ）をＣ−Ｃ矢視したときに、図４に示す如く同一高さに複数個配設することが肝要である。近接センサ１４の個数は、多いほどリング素材１の傾き角αの検出精度が向上する点から好ましい。また、近接センサ１４の検出可能範囲が狭い場合は、近接センサ１４の耐熱性の点から水冷するのが好ましい。
【００５４】
そして、圧延中のリング素材１の上端のうち最も高位にある上端部が、最も近接する近接センサ１４の検出可能範囲に侵入したときに検出される。従って、検出される際の「浮上がり高さ」は予め分かっているから、ロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方におけるリング素材１の水平面Ｐとの傾きαは予め算出可能である。従い、近接センサ１４の配設高さを変えることによって、検出されるリング素材１の水平面Ｐとの傾きαを所定の角度に設定できる。
【００５５】
センタリングロール軸心傾斜手段１２，１２は、センタリングロール１１，１１の回転軸１１ａ，１１ａを回転可能に軸支するロール支持具１３ａ，１３ａと、このロール支持具１３ａ，１３ａの背面中心に取り付けられた回動軸１３ｂ，１３ｂを夫々備えている。そして、この回動軸１３ｂ，１３ｂは、リング素材１がセンタリングロール１１，１１に接触する略接線ＣＬ，ＣＬ方向に回動可能な回動手段（図示省略）を有している。
【００５６】
前記近接センサ１４によりリング素材１の浮上がりが検出されると、検出された検出信号が前記制御器に送信され、この制御器に内蔵された制御手段の制御信号により、前記回動手段を駆動し回動軸１３ｂ，１３ｂを回動することによって、センタリングロール軸心Ｃ２，Ｃ２をマンドレルロール軸心Ｃ１に対して傾け角βだけ傾けることができる。その結果、リング素材１の浮上がりを抑制するとともに、ロールバイト入側１ａ及び出側１ｂが水平面Ｐとなす傾きαを−２０度≦α≦２０度の範囲に制御するので、従来のエッジャーロールによるリング素材１への圧下負荷が軽減され、オーバヒートや歪を生じることなく、安定して所定のリング圧延が可能となる。
【００５７】
ここで、マンドレルロール３側からキングロール２側を断面視したとき、図４に示す如くリング素材１のロールバイト入側１ａが浮上がって、水平面Ｐと角度αをなして時計回りに傾いている場合は、センタリングロール軸心Ｃ２，Ｃ２をマンドレルロール軸心Ｃ１に対して反時計回りに夫々傾け角βだけ傾ける一方、図２と逆にリング素材１のロールバイト出側１ｂが浮上がって、水平面Ｐと角度−αをなして反時計回りに傾いている場合は、センタリングロール軸心Ｃ２，Ｃ２をマンドレルロール軸心Ｃ１に対して夫々時計回りに傾け角−βだけ傾ける。
【００５８】
この様に、リング素材１の浮上がり状態によって、センタリングロール軸心Ｃ２，Ｃ２の傾き方向を変えることによって、リング素材１の浮上がりを抑制するとともに、ロールバイト入出側１ａ，１ｂが水平面Ｐとなす傾きαを、−２０度≦α≦２０度の範囲に制御可能となるのである。また、センタリングロール軸心Ｃ２，Ｃ２を傾ける角度βは、リング素材１が水平面Ｐとなす角度αより多少大き目とするのが、リング素材１の浮上がりを抑制する上で肝要である。
【００５９】
この様に、比較的簡単な機構によって、確実にリング素材１の浮上がりを抑制して、リング素材１の傾きαの制御が可能となるので、従来のエッジャーロールによるリング素材１への圧下負荷が軽減され、オーバヒートや歪を生じることなく、安定して所定のリング圧延が可能となる。
【００６０】
次に、本発明の実施の形態３に係るリング素材の圧延方法につき、以下添付図５，６を参照しながら説明する。図５は本発明の実施の形態３に係るリング素材の圧延方法を説明するための模式図であって、（ａ）は圧延装置の圧延部平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ矢視図、図６は図５（ｂ）のＥ−Ｅ矢視において、リング素材が浮上がり角度αだけ傾いた状態を示す模式図である。
本発明の実施の形態３が上記実施の形態１と相違するところは姿勢制御手段とその制御方法の構成にあり、その他は全く同構成であるから、姿勢制御手段とその制御方法の構成についての説明に止めるものとする。
【００６１】
即ち、本発明の実施の形態１に係る姿勢制御手段は、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さを検出する浮上がり高さ検出手段と、リング素材１の下面のうち、ロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方を支持する支持具５と、この支持具５の姿勢もしくは高さ位置を制御する制御器を備えていた。
【００６２】
前記浮上がり高さ検出手段は、水冷ジャケット付のＣＣＤカメラであって、得られた動画から画像解析ソフトによりリング素材のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さ、即ち、リング素材１の傾きαを検出信号として検出する。そして、この検出信号を前記制御器に送信した後、この制御器に収納された回動軸制御手段から送信する制御信号によって回動軸Ｑを回動する。その結果、摺り板６が所定の傾斜角度に傾いて、リング素材の浮上がりを抑制するととともに、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方が水平面Ｐとなす傾きαを、−２０度≦α≦２０度の範囲に制御するものであった。
【００６３】
これに対し、本発明の実施の形態３に係る姿勢制御手段は、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さを検出する複数個の接触センサ１４からなる浮上がり高さ検出手段と、リング素材１の下面のうちロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方を支持する支持具５と、ロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方に配置された一対のセンタリングロール１１，１１と、このセンタリングロール１１，１１の軸心Ｃ２，Ｃ２を、このロール１１，１１とリング素材１の接する略接線ＣＬ方向に夫々傾けるセンタリングロール軸心傾斜手段１２，１２と、このセンタリングロール軸心傾斜手段１２，１２及び支持具５の姿勢もしくは高さ位置を制御する制御器（図示省略）を備えている。
【００６４】
そして、接触センサ１４によりリング素材１の浮上がり高さを検出し、この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によってセンタリングロール軸心傾斜手段１２，１２及び支持具５を制御して、リング素材１の浮上がりを抑制するとともに、ロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方におけるリング素材１の水平面Ｐとの傾きαを制御する。
【００６５】
即ち、本発明の実施の形態３に係るリング素材の圧延方法においては、前記支持具５が、リング素材１のロールバイト４の入出側１ａ，１ｂの下面を支持するために配置された摺り板６であって、キングロール２とマンドレルロール３の両軸心を所定の水平線で結んだ回動軸Ｑを中心に、図示しない回動手段により回動させることによって、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方が水平面Ｐとなす傾きαを、水平乃至は傾斜状に支持可能に構成されている。
【００６６】
次に、本発明の実施の形態４に係るリング素材の圧延方法につき、以下添付図７を参照しながら説明する。図７は本発明の実施の形態４に係るリング素材の圧延方法を説明するための模式的平面図である。
本発明の実施の形態４が上記実施の形態１と相違するところは姿勢制御手段とその制御方法の構成にあり、その他は全く同構成であるから、姿勢制御手段とその制御方法の構成についての説明に止めるものとする。
【００６７】
即ち、本発明の実施の形態１に係る姿勢制御手段は、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さを検出する浮上がり高さ検出手段と、リング素材１の下面のうち、ロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方を支持する支持具５と、この支持具５の姿勢もしくは高さ位置を制御する制御器を備えていた。
【００６８】
前記浮上がり高さ検出手段は、水冷ジャケット付のＣＣＤカメラであって、得られた動画から画像解析ソフトによりリング素材のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さ、即ち、リング素材１の傾きαを検出信号として検出する。そして、この検出信号を前記制御器に送信した後、この制御器に収納された回動軸制御手段から送信する制御信号によって回動軸Ｑを回動する。その結果、摺り板６が所定の傾斜角度に傾いて、リング素材の浮上がりを抑制するととともに、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方が水平面Ｐとなす傾きαを、−２０度≦α≦２０度の範囲に制御するものであった。
【００６９】
これに対し、本発明の実施の形態４に係る姿勢制御手段は、前記支持具５が、ロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方に配置され、リング素材１の下面を支持する１対のロール７，７であって、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方を水平乃至は高低差を付けて支持可能に構成されている。
【００７０】
そして、前記姿勢制御手段の接触センサ１４によりリング素材１の浮上がり高さを検出し、この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によってセンタリングロール軸心傾斜手段１２，１２及びロール７，７を制御して、リング素材１の浮上がりを抑制するとともに、ロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方におけるリング素材１の水平面Ｐとの傾きαを制御する。
【００７１】
これらのロール７，７は、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方を水平乃至は高低差を付けて支持可能な構成をなしている。この様な構成は、ロール７，７の各回転軸７ａ，７ａを夫々独立して昇降可能な機構とすれば、前記実施の形態３と同様、比較的簡単な機構により、より確実にリング素材１の浮上がりを抑制して、リング素材１の傾きαの制御が可能となるので、従来のエッジャーロールによるリング素材１への圧下負荷が軽減され、オーバヒートや歪を生じることなく、更に安定して所定のリング圧延が可能となる。
【００７２】
ここで、ロール７，７は、従来例のエッジャーロールと同様、リング素材１の周速を内周側と外周側で一致させるため円錐形状とするとともに、各ロール７，７の（仮想円錐）先端がリング素材１の中心に一致するように配置して、リング素材１の径の成長とともにロール７，７の支持位置が水平方向（拡径側）に移動していくようにするのが好ましい。尚、前記ロール７，７に代えて、夫々摺り板を用いても良い。また、これらロール７，７や摺り板の個数は２対以上でも良い。
【００７３】
次に、本発明の実施の形態５に係るリング素材の圧延方法につき、以下添付図８を参照しながら説明する。図８は本発明の実施の形態５に係るリング素材の圧延方法を説明するための模式図であって、（ａ）は圧延装置の圧延部平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ矢視図である。
本発明の実施の形態５が上記実施の形態１と相違するところは姿勢制御手段とその制御方法の構成にあり、その他は全く同構成であるから、姿勢制御手段とその制御方法の構成についての説明に止めるものとする。
【００７４】
即ち、本発明の実施の形態１に係る姿勢制御手段は、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さを検出する浮上がり高さ検出手段と、リング素材１の下面のうち、ロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方を支持する支持具５と、この支持具５の姿勢もしくは高さ位置を制御する制御器を備えていた。
【００７５】
前記浮上がり高さ検出手段は、水冷ジャケット付のＣＣＤカメラであって、得られた動画から画像解析ソフトによりリング素材のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さ、即ち、リング素材１の傾きαを検出信号として検出する。そして、この検出信号を前記制御器に送信した後、この制御器に収納された回動軸制御手段から送信する制御信号によって回動軸Ｑを回動する。その結果、摺り板６が所定の傾斜角度に傾いて、リング素材の浮上がりを抑制するととともに、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方が水平面Ｐとなす傾きαを、−２０度≦α≦２０度の範囲に制御するものであった。
【００７６】
これに対し、本発明の実施の形態５に係る姿勢制御手段は、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂ何れかの浮上がり高さを検出する近接センサ１４と、ロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方に配置された一対のセンタリングロール１１，１１と、このセンタリングロール１１，１１の軸心Ｃ２，Ｃ２を、このロール１１，１１とリング素材１の接する略接線ＣＬ，ＣＬ方向に夫々傾けるセンタリングロール軸心傾斜手段１２，１２を備えている。
【００７７】
同時に、この姿勢制御手段は、リング素材１のロールバイト４対面位置に配置され、リング素材１の下面を支持する摺り板８及びリング素材１の上面を下方に抑制するロール９からなる支持具５と、センタリングロール軸心傾斜手段１２，１２、摺り板８の姿勢及びロール９の高さ位置を制御する制御器（図示省略）を備えている。
【００７８】
そして、このリング素材の圧延方法によれば、近接センサ１４によりリング素材１の浮上がり高さを検出し、この検出信号を基に、前記制御器の制御信号によってセンタリングロール軸心傾斜手段１２，１２及び支持具５を制御して、リング素材１の浮上がりを抑制するとともに、ロールバイト入出側１ａ，１ｂ双方におけるリング素材１の水平面Ｐとの傾きαを制御する。
【００７９】
ここで、摺り板８は、実施の形態１の摺り板６と同様、キングロール２とマンドレルロール３の両軸心を所定の水平線で結んだ回動軸（図示省略）を中心に、図示しない回動手段により回動させる一方、ロール９に回転軸（図示省略）を取り付けて、実施の形態４のロール７，７と同様に昇降可能な機構とすれば、リング素材１のロールバイト入出側１ａ，１ｂの双方が水平面Ｐとなす傾きαを水平乃至は傾斜状に支持可能となる。
【００８０】
以上、本発明の実施の形態２〜５に係るリング素材１の圧延方法によれば、近接センサ（浮上がり高さ検出手段）１４によりリング素材１の浮上がり高さを検出して、この検出信号を基に制御器の制御信号によって、センタリングロール軸心傾斜手段１２，１２の傾きや支持具５の姿勢もしくは高さ位置を制御する。その結果、より確実にリング素材１の浮上がりを抑制して、リング素材１の傾きαの制御が可能となるので、オーバヒートや歪を生じることなく、更に安定して所定のリング圧延が可能となるのである。
【実施例】
【００８１】
＜実施例Ａ＞
上述した本発明の実施の形態１に係るリング素材のリング圧延方法に従い、代表的なチタン合金であるチタン合金Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ製からなる外径７００ｍｍ、内径５００ｍｍ及び高さ２６０ｍｍのリング素材を、熱間１０００℃において半径方向に２０ｍｍ圧下する数値実験を、リング素材のロールバイト入出側における水平面との傾きαを−６０度≦α≦６０度の範囲で１０度ずつ変えて、弾塑性有限要素解析法により実施した。
【００８２】
各ロール及び圧下の条件は下記の通りである。
・キングロール      ：ロール径１３００ｍｍ
回転数１０ｍｉｎ−１
・マンドレルロール  ：ロール径４００ｍｍ
圧下速度１．５ｍｍ／ｓ
【００８３】
各実験結果の圧延安定性を表１に示す。表中の○印はリング素材の圧延姿勢がロールバイト領域に収束され安定していること、×印はリング素材の姿勢が上下何れかの方向に向かいロールバイト領域を外れてしまうこと、△印はリング素材の姿勢が上下何れかの方向に向かいロールバイト領域を外れそうになることを示す。
【００８４】
【表１】
2014131815.tif 000003
【００８５】
上記実施例によれば、実施例−１〜５では、半径方向に２０ｍｍまでの圧下が、歪やオーバヒートを生じることなく姿勢を安定して可能であり、圧延後の肉厚もほぼ均一であると想定されるが、比較例−１〜３では、リング素材の圧下に伴ってリング素材１が下方に押さえ込まれて、２０ｍｍ圧下後は結果的にオーバヒートや歪を生じると想定される。また、比較例−４ではほぼ２０ｍｍまでの圧下はできたが、圧下中のリング素材１の姿勢が不安定であったため、圧延後の肉厚に斑を生じると想定される。
【００８６】
一方、比較例−６〜８では、リング素材１の圧下に伴ってリング素材１が上方に浮上がり、２０ｍｍ圧下後は結果的にオーバヒートや歪を生じると想定される。比較例−５ではほぼ２０ｍｍまでの圧下はできたが、圧下中のリング素材１の姿勢が不安定であったため、比較例−４と同様に圧延後の肉厚に斑を生じると想定される。
【００８７】
＜実施例Ｂ＞
上述した本発明の実施の形態２に係るリング素材のリング圧延方法に従った外は、上記実施例Ａと全く同様な条件で、弾塑性有限要素解析法による数値実験を実施した。センタリングロールのロール径は２００ｍｍとした。各実施例及び比較例における圧延安定性は、表１と全く同一の結果であった。
【００８８】
以上説明した通り、本発明に係るリング圧延方法によれば、リング素材のロールバイト入出姿勢を制御する姿勢制御手段により、前記ロールバイト入出側における前記リング素材の水平面との傾きαを−２０度≦α≦２０度の範囲に制御することによって、安定した圧下を可能とするので、リング素材のオーバヒートや歪を生じることなく所定のリング圧延が可能となるのである。
【符号の説明】
【００８９】
Ｃ１：マンドレルロール軸心，
Ｃ２：センタリングロール軸心，
ＣＬ：センタリングロールとリング素材の接する接線，
Ｐ：水平面．
Ｑ：キングロールとマンドレルロールの両軸心を所定の水平線で結んだ回動軸，
α：リング素材のロールバイト入出側双方における水平面との傾き，
β：センタリングロール軸心のマンドレルロール軸心に対する傾け角，
１：リング素材，          １ａ：ロールバイト入側，    １ｂ：ロールバイト出側，
２：キングロール，
３：マンドレルロール，
４：ロールバイト，
５：支持具，
６：摺り板，
７：ロール，              ７ａ：回転軸，
８：摺り板，
９：ロール，
１１：センタリングロール，  １１ａ：回転軸，
１２：センタリングロール軸心傾斜手段，
１３ａ：ロール支持具，      １３ｂ：回動軸，
１４：近接センサ（浮上がり高さ検出手段）
【図１】
2014131815.tif 000004
【図２】
2014131815.tif 000005
【図３】
2014131815.tif 000006
【図４】
2014131815.tif 000007
【図５】
2014131815.tif 000008
【図６】
2014131815.tif 000009
【図７】
2014131815.tif 000010
【図８】
2014131815.tif 000011
【図９】
2014131815.tif 000012