(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状線材をその一方端側から巻戻しつつ、３方向以上の多方向ロールスタンドを、前段に対する次段のロールの配列方向をパスラインの回りで１８０°／Ｎ（Ｎ；前記多方向ロールスタンドのロール数）だけ旋回させ、かつ順次ロール孔型面積が減少するごとくタンデムに連結してなる圧延装置に噛み込ませて圧延するコイル状細線材の製造方法において、前記コイル状線材は、その先端部に後続の定径部分と同心状で該定径部分より小径の部分を有し、小径部分の長さは、ロールスタンド間隔以上であり、かつ該線材をその先端側から前記圧延装置の初段のロールスタンドに噛み込ませ、順次自動的に最終段のロールスタンドまで達せしめることを特徴とするコイル状細線材の製造方法。
【請求項２】
巻取りは、巻取りドラムによるものである請求項１のコイル状線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は直径が５ｍｍ以下の細線材の圧延による製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼等の細線（本発明において直径が５ｍｍ以下の線材）の製造方法は熱間分塊圧延によるビレットを、やはり熱間による粗圧延装置、中間および仕上圧延装置で順次圧延し、最終的に直径が６〜７ｍｍ程度の断面円形のコイル状線材を得、これをさらに小径化することで得ている。この小径化の具体的方法は、主に、▲１▼孔型ダイス、または▲２▼無駆動の２個以上のロールでロール孔型を形成したロールダイスによる引抜き、▲３▼対向してロール孔型を形成する一対のロールを組み込んだ２ロールによるロールスタンド、または▲４▼ロール孔型を３個以上のロールで形成して一組のロールスタンドとした多方向ロールスタンドの１段または必要段数をタンデムに結合してなる圧延装置によるもの等によっている。
【０００３】
一対のロールでロール孔型を形成する圧延法では、高い真円度の圧延材を得ることは一般に困難であり、特に小径線では困難であるから、高真円度を要求される場合や細線等に対しては、多方向ロールスタンド（特に４方向ロールスタンド）法が適している。これら多方向ロールスタンドによる圧延装置では、前段のロールスタンドに対する次段のロールスタンドのロールの配列方向を、パスラインの回りで１８０°／Ｎ（Ｎ；前記多方向ロールスタンドのロールの数）だけ旋回させ、かつ順次ロール孔型面積が減少するごとくして、ロールスタンドがタンデムに連結されている。引抜法は、被加工材の先端部を孔ダイスまたはロールダイスへ通線すること、および引抜きドラムへ着脱することを必要とするが、これらの処理は人手に依存しているから、所望径の細線を得るためには、多数回の引抜が必要で、多大の工数が必要である。
圧延法は、被圧延材の先端を前段ロールスタンドから次段のロールスタンドにうまく誘導して噛み込ませるなら、多数段のロールスタンドを連結することにより、引抜法に対し大幅な工数の低減が可能である。
【０００４】
上記の引抜法や圧延法を高温で行なうなら、高変形能、低変形応力、中間焼鈍の省略、炭化物の割れによるミクロボイドの発生防止等種々の利益に浴することができる。
引抜き法では、被加工材の１回の加熱で１回の引抜きしかできないが、圧延法では１回の加熱で数基〜十数基のロールスタンドで高温加工を現実し得るから、所望直径の線材を得るための加熱回数や加熱熱量を引抜き法に比し大幅に低減することが可能となる。
特開昭６３−１６８２０２号は、細径線材の多方向ロールによる多段圧延において、被圧延材が小径であることから、倒れ（ロールスタンドでの正規の圧下方向に対し、被圧延材の断面が回転した状態で、この倒れは、先端部で特に生じ易い）が生じ易いため、これを防止する手段として被圧延材の先端部を、低速度で各圧延スタンド間を通線しつつ、巻取り機まで持ち来し、該先端を巻取り機のドラムにセットした後、定常の圧延速度に増速する圧延法を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高温での圧延法や多方向ロールによる圧延法の利点を十分に発揮する細線材の圧延による製造方法を提供するものである。
特に工具鋼等の高合金では、変形能が低く、変形抵抗や加工硬化能が高い等により、難加工性であり、また、前記ミクロボイドが発生し易いから、前記高温加工により、加工を容易化し、前記ミクロボイドの発生を防止することが強く望まれる。しかし、前記特開昭６３−１６８２０２号による提案では、低速度で通線および巻取り機へのセットが行なわれるから、線材の先端部は冷却され、高温加工による利益は得られず、また、その先端に続く被圧延材全体も、冷却される先端部分でも加工可能な低い加工条件に限定されるため、十分に高温加工の利益を享受することができない。
【０００６】
また、本発明者らは、前記倒れは被圧延材の先端がロールの軸面（ロール軸が共通に含まれる面）に直角に噛み込まれなかった時に、特に生じ易いことを知見した。
そこで、本発明は、細線の高温での圧延法の利点を十分に発揮する圧延による製造方法、および細線の多方向、多段ロールスタンドによる圧延法において、倒れを防止する新規な圧延方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、好ましくは、工具鋼等、高温度からの冷却で組織中にマルテンサイトを生成して焼きが入ることにより、材質を脆くして、その後の加工や取扱を困難にしたり、これらを困難にしないまでも、そのままでは品質的不良となるような材質を対象としている。
これら、一旦焼きが入った材料を正常化するには、完全焼鈍（この処理は高温度から徐冷を必要とするため、処理時間が長時間化し、かつ小径材では特に回避すべき脱炭や浸炭を生じ易いので、高度な雰囲気制御が必要である）が必要となるから、この焼きが入らないように加熱温度には上限を設けることが必要である。
【０００８】
これらは、本発明の方法により、線材の先端の倒れを防止した圧延法において、一旦加熱された被圧延材を先端部の通線や巻取り機へのセットを走間で、かつ高速度で処理することにより、線材を過度に冷却して高温圧延の利益を失うことなく処理せんとするものである。
また、本発明は、被圧延材の先端に小径化した部分を設けることで、被圧延材の先端部をロール軸面に容易に直角に導入して、倒れを防止するものである。
【０００９】
すなわち、本発明はコイル状線材をその一方端側から巻戻しつつ、３方向以上の多方向ロールスタンドを、前段に対する次段のロールの配列方向をパスラインの回りで１８０°／Ｎ（Ｎ；前記多方向ロールスタンドのロール数）だけ旋回させ、かつ順次ロール孔型面積が減少するごとくタンデムに連結してなる圧延装置に噛み込ませて圧延するコイル状細線材の製造方法において、前記コイル状線材は、その先端部に後続の定径部分と同心状で該定径部分より小径の部分を有し、小径部分の長さは、ロールスタンド間隔以上であり、かつ該線材をその先端側から前記圧延装置の初段のロールスタンドに噛み込ませ、順次自動的に最終段のロールスタンドまで達せしめることを特徴とするコイル状細線材の製造方法である。
【００１３】
【作用】
本発明の倒れ抑制のメカニズムは充分解明されていない。
しかし、図２に示すモデルからすると被圧延材が定径部分１６１のみからなる場合、噛込みの瞬間には、その定径部分１６１の先端が対向するロールＢ，Ｂの孔型面に同時に接し、このときの軸心１６′とパスラインＰとのなす角度は、角度αを越える場合が考えられるが、先端に後続の定径部分１６１と同心状の小径部分１６２を有する場合、その軸心１６′は角α以下に制限されることになる。
【００１４】
この観点からすると、（ｉ）小径部分１６２が太径であるほど角αは小さくなる。
（ii）該小径部分１６２と定形部分１６１とは一段の段付きより、徐々に太径となるごとく多段とするか、テーパ状（テーパは小さいほどよい）とすると、小径部分の根本での曲り変形が抑制されるので、それぞれ有利となる。したがって、最も倒れが生じやすいロールスタンドを対象にして小径部の直径等を選定するとよい。
本発明において、取扱い対象材は、細線材であって、もつれ易いものであるから、巻取り方式はルーズコイルをせず、ドラムによるものが望ましく、二つのドラム部材を近接して、一体の巻取りドラムとする方式の巻取り機は適当である。望ましい走間ドラム巻取り機としては、巻取りドラムは、共通軸心上に同方向に回転駆動された二つのドラム部材からなり、該ドラム部材の少なくとも一方は、押圧機構により、他方に近接可能とされ、該近接により両ドラム部材は一体のドラムを構成し、かつこの両者間で前記コイル状線材の先端部を挟圧把持可能としたものがよく、この構成の巻取り機は先端を適確に、かつ衝撃なく把持可能であり適当である。但し、ドラム式巻取り機では、被巻取り材を十分冷却した後巻取り、被巻取り材の冷却収縮によるリールの破損や変形を防止することが必要である。
また、小径加工部分の長さを、ロールスタンド相互間距離以上とすると、該小径部分が、前後のロールスタンドで支持されるのでその軸心とパスラインとがなす角は、さらに小さくなる。
【００１５】
【実施例】
テストに用いた圧延装置は、前方にオーバランニングクラッチ付き、駆動ストレートナ１１と誘導加熱装置１２を、後方に直接水噴射冷却装置１４と高速度走間ドラム式巻取り機１５をそれぞれ付設された図１に示す４方向ロールスタンドを８段有し、各段間の減面率１０％、速度比を約１０％とし、スタンド相互間距離を２００ｍｍとする装置である。
被圧延材は、ＪＩＳ  ＳＫＨ５１相当の直径約６ｍｍの線材であり、その先端部を本発明の実施例として、図３Ａに示すように、先端から２５０ｍｍ長さの部分を直径ｄ＝５ｍｍとｄ＝４ｍｍと（２種）小径化加工したもの、および参考例としてＢに示すように小径化加工しないものとした。
【００１６】
次に図３および図４は、用いた高速度走間巻取り機の正面図および平面図である。
それぞれの図において、往復台９が左右に往復動することにより、巻取りドラム１を線材ガイド６に対してトラバースさせることにより、該線材ガイド６から供給される被巻取り線材（図示せず）を整列巻取り可能とする。ドラム１は、渦流カップリングにより電気的にスリップ可能とした駆動電動機５により、回転駆動される駆動軸２に固定された固定側ドラム部材１ａと、該軸上でキーを介して移動可能に装架され、シリンダ７ａにより、固定側ドラム部材１ａ側に移動可能とされた、移動側ドラム部材１ｂとからなる。
【００１７】
両ドラム部材１ａ，１ｂは、待機状態では図示のように離間しつつ、圧延速度よりやや速いドラム面周速度で回転している。圧延機本体から飛来してくる図示しない被圧延材の先端は、線材ガイド６で検出されると共に、該ガイド６に案内されて、上記離間部に達する。その直後、シリンダ７ａは前記検知により作動して、移動側ドラム部材１ｂを左方に押圧し、両ドラム部材１ａ，１ｂ間で先端を挟持させ、高速の走間での把持（巻取り機へのセット）が完了する。これにより、被圧延材は停止することなく、高速で圧延、巻取りが開始される。
【００１８】
テスト方法は、圧延装置１３を定常圧延速度で、また巻取り機を空転時のドラム面の周速度が最終段圧延スタンドのロール周速よりやや高く（圧延速度に同期した巻取り速度）、設定してそれぞれ駆動しておき、被圧延線材１６を、その定形部分の最先端部が誘導加熱装置１２の加熱コイルのほぼ中央に来るように装入した状態で、誘導加熱装置１２と定常圧延速度に調整した駆動ストレートナの運転を開始することにより、小径加工部は、過度に加熱されないよう配慮した。これにより、定径部先端以後の部分は、約８００℃に加熱され、初段〜最終段の圧延スタンドを経て巻取りが行なわれた。
【００１９】
上記の結果、本発明例はｄ＝４ｍｍおよび５ｍｍとも、５回のテスト中いずれも倒れの発生はなく、これに対して比較例（小径化加工しないもの）は、２回のテストのうち、２回とも倒れが発生した。
また、上記本発明のテストにおいて、圧延後の冷却装置１４の入口部での被圧延材の温度は約６５０℃であり、巻取り完了後採取したサンプルは、硬さ測定、ミクロ組織検査とも異常なく、また、この測定、検査結果から高温加工の利益を充分享受するものであることがわかった。
なお、本発明の実施例は図３Ａに示したように、ｄ＝５ｍｍおよび４ｍｍと、定径部分を有するものとしたが、本発明は定径部分の有無には関係なく、全体がテーパ状であるもの等も含む。
【００２０】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明において、被圧延材は先端を小径化加工されたことにより、有効に倒れを防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧延装置の全体の配置を説明する図である。
【図２】小径部分の効果を説明する図である。
【図３】本発明と比較例の被圧延材の先端の形状を示す図である。
【図４】本発明に使用した高速度走間巻取り機の平面図である。
【図５】本発明に使用した高速度走間巻取り機の平面図である。
【符号の説明】
１  巻取りドラム、１ａ  固定側ドラム部材、１ｂ  移動側ドラム部材、１ｃ把持手段、１ｄ  中空軸、２  駆動軸、３  支持軸、４  連結ピン、５  駆動用モータ、６  線材ガイド、７  押圧機構、７ａ  シリンダ、７ｂ  支持軸台、７ｃ  圧縮ばね、８  押付リング、９  往復台、１０  サブライスタンド、１１ストレートナ、１２  誘導加熱装置、１３  圧延機、１４  冷却装置、１５  走間巻取り機、１６  線材、１６′  軸心、１６１  定径部分、１６２  小径部分、Ｐ  パスライン、Ｂ  ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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