(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された一対のロールを有する圧延部の複数が並べられた連続圧延設備を用いて、丸ビレットを圧延し小径化する丸ビレットの圧延方法であって、
前記連続圧延設備の複数の圧延部のうち前記丸ビレットが最初に通材される上流側第１番目の圧延部が有する前記ロールとして孔型ロールを用い、該孔型ロールの外周面に形成された周方向に延びる溝の断面形状を、前記丸ビレットの外周面に沿う円弧とし、前記円弧の曲率半径を、前記丸ビレットの半径の０．９５倍以上１．０５倍以下とすることを特徴とする丸ビレットの圧延方法。
【請求項２】
前記溝の深さを、前記丸ビレットの直径の１％以上１５％以下とすることを特徴とする請求項１に記載の丸ビレットの圧延方法。
【請求項３】
前記溝を前記孔型ロールの外周面の幅方向中央部に設け、前記孔型ロールの外周面の幅方向両端部を円筒面とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の丸ビレットの圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は丸ビレットの圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
丸ビレットに熱間圧延を施して線材、棒鋼、又は小径の丸ビレット等を製造する場合には、対向配置された一対のロールを有する圧延部の複数が並べられた連続圧延設備が使用され、丸ビレットを前記複数の圧延部に順次通材することによって丸ビレットの小径化がなされる。
近年においては、製品のコストダウン及び製品寸法の厳格化の要求があるため、連続圧延設備における上流側の圧延部では、減面率の確保を主目的として平ロールによる大圧下圧延を行い、下流側の圧延部では、孔型ロールによる製品造り込みの圧延を行う。そして、これら２種の圧延の組み合わせにより、前記両要求を満足する圧延を実現している。
【０００３】
上記のような連続圧延で問題となるのは、連続圧延設備の上流側第１番目の圧延部（すなわち、丸ビレットが最初に通材される圧延部）における噛込み不良である。第２番目以降の圧延部においては、上流側の圧延部による大きな押込み力で丸ビレットが圧延部に押し込まれるので、圧延部のロール間に丸ビレットが噛み込まれない噛込み不良は生じにくい。これに対して、第１番目の圧延部においては、これよりも上流側の圧延部は無いので押込み力は小さい。そのため、圧延部のロール間に丸ビレットが噛込まれにくく、噛込み不良が発生するおそれがある。特に、第１番目の圧延部に新品のロールを用いた場合や研磨直後のロールを用いた場合は、ロールの外周面の摩擦係数が小さいので、丸ビレットがより噛込まれにくかった。
【０００４】
一般に、熱間圧延では、噛込み角をθ、圧延材とロールとの間の摩擦係数をμとした場合、圧延材の噛込み条件としてμ＞tan θとの式を満たす必要がある。したがって、前記噛込み条件を逸脱する大圧下圧延においては、噛込み不良が生じやすいので、技術的工夫を施すことにより噛込み不良を抑制していた。なお、押込み力が小さい単独圧延においては、噛込み角の上限の目安が２０°であるので、本発明においては、噛込み角が２０°を超える圧延を大圧下圧延とする。
【０００５】
前記技術的工夫を施した圧延方法としては、例えば特許文献１に記載の技術があげられる。すなわち、粗圧延機により圧延された粗バーの仕上圧延機への噛込み性を向上させるため、粗圧延機の下流側に回転式切削装置を配し、粗バーの先端を楔形に切削加工するという技術である。楔形に形成された先端は、仕上圧延機のロールと同程度の曲率半径の曲面を有しているため、粗バーがロール間に押し込まれた際のロールと粗バーとの接触形態が面接触となる。その結果、粗バーが仕上圧延機のロール間に噛み込まれやすくなる。
また、特許文献２には、ロールに近接配置されたノズルから流体と固体粒子の混合物をロールに噴射することにより、圧延材とロールとの間の摩擦係数を増加させて、圧延材の噛込み性の向上を図る技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８５１０１号公報
【特許文献２】特開平４−２３８６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、回転式切削装置を連続圧延設備に導入する必要があるため、費用及び設置場所が必要となるという問題があった。また、粗バーの先端を切削加工するので、歩留まりが低下するという問題があった。
さらに、特許文献２に開示の技術では、流体と固体粒子の混合物をロールに噴射する噴射装置を連続圧延設備に導入する必要があるため、費用及び設置場所が必要となるという問題があった。また、工数の増加によって圧延停止時間が増加するおそれがあり、さらに、前記噴射装置をメンテナンスする必要性が生じるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、新たな装置を導入することなく、しかも歩留まりの低下及び工数の増加を生じることなく、連続圧延設備の上流側第１番目の圧延部における丸ビレットの噛込み性を向上させることができる丸ビレットの圧延方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明の一態様に係る丸ビレットの圧延方法は、対向配置された一対のロールを有する圧延部の複数が並べられた連続圧延設備を用いて、丸ビレットを圧延し小径化する丸ビレットの圧延方法であって、前記連続圧延設備の複数の圧延部のうち前記丸ビレットが最初に通材される上流側第１番目の圧延部が有する前記ロールとして孔型ロールを用い、該孔型ロールの外周面に形成された周方向に延びる溝の断面形状を、前記丸ビレットの外周面に沿う円弧とすることを特徴とする。
この丸ビレットの圧延方法においては、前記円弧の曲率半径を、前記丸ビレットの半径の０．９５倍以上１．０５倍以下としてもよい。また、前記溝の深さを、前記丸ビレットの直径の１％以上１５％以下としてもよい。さらに、前記溝を前記孔型ロールの外周面の幅方向中央部に設け、前記孔型ロールの外周面の幅方向両端部を円筒面としてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る丸ビレットの圧延方法は、溝の断面形状を丸ビレットの外周面に沿う円弧とした孔型ロールを用いるので、新たな装置を導入することなく、しかも歩留まりの低下及び工数の増加を生じることなく、連続圧延設備の上流側第１番目の圧延部における丸ビレットの噛込み性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る丸ビレットの圧延方法を適用可能な連続圧延設備の一例を示す模式図である。
【図２】ロールの形状を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る丸ビレットの圧延方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る丸ビレットの圧延方法を適用可能な連続圧延設備の一例を示す模式図である。また、図２は、図１の連続圧延設備が備える複数の圧延部のうち、丸ビレットが最初に通材される上流側第１番目の圧延部が有するロールの形状を説明する図である。
図１の連続圧延設備は、断面円形の丸ビレットＣＢに熱間圧延を施して小径化し、例えば線材、棒鋼、又は小径の丸ビレットを製造する設備である。この連続圧延設備は、上流側に配置された粗圧延機１と、この粗圧延機１の下流側に配置された中間圧延機２と、この中間圧延機２のさらに下流側に配置された仕上圧延機３とを備えている。さらに、図示は省略するが、線材製造のための圧延機を仕上げ圧延機３の下流側に備えている。
【００１３】
粗圧延機１、中間圧延機２、仕上圧延機３はそれぞれ、対向配置された一対のロールを有し、通材された丸ビレットＣＢを圧下して圧延する圧延部としての圧延スタンドを備えている。粗圧延機１、中間圧延機２、仕上圧延機３が備える圧延スタンドの数は特に限定されるものではなく、それぞれ１つでもよいし複数でもよい。
丸ビレットＣＢを圧延して小径化し棒鋼ＳＲを製造する場合には、例えば、粗圧延機１は８つの圧延スタンドを備え、中間圧延機２は１０つの圧延スタンドを備え、仕上圧延機３は２つの圧延スタンドを備える構成としてもよい（図１を参照）。
また、丸ビレットＣＢを圧延して小径化し小径な丸ビレットを製造する場合には、例えば、粗圧延機１は４つの圧延スタンドを備え、中間圧延機２は３つの圧延スタンドを備え、仕上圧延機３は１つの圧延スタンドを備える構成としてもよい。
【００１４】
以下に、図１の連続圧延設備を用いて棒鋼を製造する例について説明する。
粗圧延機１は、水平ロールを有する圧延スタンドを４つと、竪ロールを有する圧延スタンドを４つ備えており、水平ロールを有する圧延スタンドと竪ロールを有する圧延スタンドが上流側から下流側に向かって交互に配置されている。
詳述すると、上流側第１番目の圧延スタンドである第１圧延スタンドＳ１は、水平方向に延びる一対のロール１１Ａ，１１Ｂを対向配置して、供給される丸ビレットＣＢを垂直方向に圧下するものであり、上流側第２番目の圧延スタンドである第２圧延スタンドＳ２は、ロール１１Ａ，１１Ｂに対して直交して垂直方向に延びる一対のロール１２Ａ，１２Ｂを対向配置して、第１圧延スタンドＳ１で圧延された丸ビレットＣＢを水平方向に圧下するものである。
【００１５】
また、上流側第３番目の圧延スタンドである第３圧延スタンドＳ３は、第１圧延スタンドＳ１と同様の構成を有し、上流側第４番目の圧延スタンドである第４圧延スタンドＳ４は、第２圧延スタンドＳ２と同様の構成を有している。以降の第５〜第８スタンド（図示は省略してある）は、第１〜第４圧延スタンドＳ１〜Ｓ４と同様に、第１圧延スタンドＳ１と同様の構成を有する圧延スタンドと、第２圧延スタンドＳ２と同様の構成を有する圧延スタンドが交互に配置されている。
【００１６】
したがって、粗圧延機１に供給されたビレットＣＢは、第１〜第８圧延スタンドにおいて互いに直交する圧下方向、すなわち９０°異なる圧下方向で交互に圧延されて、徐々に小径化される。第２〜第６圧延スタンドが有するロールは、大圧下圧延を行い減面率を確保するために、ロールの外周面が円筒面である平ロールとされている。第７、第８圧延スタンドが有するロールは、ロールの外周面が円筒面である平ロール部分と、ロールの外周面に孔型溝が形成された孔型ロール部分とを有し、平ロールによる圧延と孔型ロールによる圧延のいずれもを行える。第１圧延スタンドＳ１が有するロール１１Ａ，１１Ｂの形状については、後に詳述する。
【００１７】
次に、粗圧延機１で圧延されて小径化された丸ビレットＣＢは、中間圧延機２に供給される。
中間圧延機２は、水平ロールを有する圧延スタンドを５つと、竪ロールを有する圧延スタンドを５つ備えており、水平ロールを有する圧延スタンドと竪ロールを有する圧延スタンドが上流側から下流側に向かって交互に配置されている。
詳述すると、上流側第９番目の圧延スタンドである第９圧延スタンドＳ９は、水平方向に延びる一対のロール２１Ａ，２１Ｂを対向配置して、供給される小径化された丸ビレットＣＢを垂直方向に圧下するものであり、上流側第１０番目の圧延スタンドである第１０圧延スタンドＳ１０は、ロール２１Ａ，２１Ｂに対して直交して垂直方向に延びる一対のロール２２Ａ，２２Ｂを対向配置して、第９圧延スタンドＳ９で圧延された丸ビレットＣＢを水平方向に圧下するものである。
【００１８】
また、上流側第１１番目の圧延スタンドである第１１圧延スタンドＳ１１は、第９圧延スタンドＳ９と同様の構成を有し、上流側第１２番目の圧延スタンドである第１２圧延スタンドＳ１２は、第１０圧延スタンドＳ１０と同様の構成を有している。以降の第１３〜第１８スタンド（図示は省略してある）は、第９〜第１２圧延スタンドＳ９〜Ｓ１２と同様に、第９圧延スタンドＳ９と同様の構成を有する圧延スタンドと、第１０圧延スタンドＳ１０と同様の構成を有する圧延スタンドが交互に配置されている。
【００１９】
したがって、中間圧延機２に供給された小径化されたビレットＣＢは、第９〜第１８圧延スタンドにおいて互いに直交する圧下方向、すなわち９０°異なる圧下方向で交互に圧延されて、徐々に製品造り込みがなされる。第９〜第１８圧延スタンドが有するロールは、製品造り込みの圧延を行うために、ロールの円筒状の外周面に断面円弧形状の溝が形成された孔型ロールとされている。
【００２０】
次に、中間圧延機２で圧延されて製品造り込みがなされた丸ビレットＣＢは、仕上圧延機３に供給される。
仕上圧延機３は、水平ロールを有する圧延スタンドを１つと、竪ロールを有する圧延スタンドを１つ備えている。詳述すると、上流側第１９番目の圧延スタンドである第１９圧延スタンドＳ１９は、水平方向に延びる一対のロール３１Ａ，３１Ｂを対向配置して、供給される製品造り込みがなされた丸ビレットＣＢを垂直方向に圧下するものであり、上流側第２０番目（最下流側）の圧延スタンドである第２０圧延スタンドＳ２０は、ロール３１Ａ，３１Ｂに対して直交して垂直方向に延びる一対のロール３２Ａ，３２Ｂを対向配置して、第１９圧延スタンドＳ１９で圧延された丸ビレットＣＢを水平方向に圧下するものである。
【００２１】
したがって、仕上圧延機３に供給された製品造り込みがなされた丸ビレットＣＢは、第１９、第２０圧延スタンドＳ１９、Ｓ２０において互いに直交する圧下方向、すなわち９０°異なる圧下方向で交互に圧延されて、徐々に仕上げ圧延がなされ、製品である棒鋼ＳＲが得られる。第１９、第２０圧延スタンドＳ１９、Ｓ２０が有するロール３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、ロール３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂと同様に、円筒状の外周面に断面円弧形状の溝が形成された孔型ロールとされている。
【００２２】
なお、第１９、第２０圧延スタンドＳ１９、Ｓ２０として、水平対向配置された一対のロールと垂直対向配置された一対のロールの合計４ロールにより、製品造り込みがなされた丸ビレットＣＢを上下左右から挟んで圧延する４ロール圧延を行う圧延スタンドを用いてもよい。この場合の４つのロールは、ロールの円筒状の外周面の幅方向中央部に断面円弧形状の溝が形成された孔型ロールとされる。
【００２３】
ここで、第１圧延スタンドＳ１が有するロール１１Ａ，１１Ｂの形状について、図２を参照しながら詳細に説明する。前述したように、連続圧延設備の上流側第１番目の圧延スタンド（すなわち、丸ビレットが最初に通材される圧延スタンド）には、噛込み不良の問題がある。本発明者らは、鋭意検討の結果、第１圧延スタンドＳ１が有するロール１１Ａ，１１Ｂの形状において技術的工夫を施すことによって噛込み不良の問題を解決し、且つ、平ロールによる大圧下圧延と同等に減面率を確保できることに至り、本発明を完成するに至った。
【００２４】
すなわち、第１圧延スタンドＳ１が有するロール１１Ａ，１１Ｂを孔型ロールとし、その外周面に形成された周方向に延びる溝５１の断面形状（ロール１１Ａ，１１Ｂの回転軸に沿う平面で溝５１を切断した場合の断面形状）を、丸ビレットＣＢの外周面に沿う円弧とした。ロール１１Ａ，１１Ｂが、このような形状の外周面を有する孔型ロールであれば、噛み込み時にロール１１Ａ，１１Ｂと丸ビレットＣＢとが面接触となり、接触面積が大きくなって摩擦係数が高くなるため、ロール１１Ａ，１１Ｂ間に丸ビレットＣＢが噛み込みやすくなる。
【００２５】
新品のロールを用いた場合や研磨直後のロールを用いた場合は、ロールの外周面の摩擦係数が小さいので噛込み不良が生じやすく、特に初回の通材時に噛込み不良が生じやすいが、上記のような形状の外周面を有する孔型ロールであれば、新品のロールを用いた場合や研磨直後のロールを用いた場合であっても、噛込み不良が生じにくい。その結果、噛込み不良発生時のダウンタイム（連続圧延設備の稼働停止時間）が削減される。
【００２６】
そして、ロールの形状を変形するのみでよく、連続圧延設備に新たな装置を導入する必要がないので、装置の設置場所を用意する必要がなく、また、少ない費用で噛込み性を向上させることができる。さらに、前述の特許文献１の技術のように圧延材の切削加工を行う必要がないので、歩留まりの低下及び工数の増加を生じることがない。
なお、前記円弧の曲率半径は、圧延する丸ビレットＣＢの半径の０．９５倍以上１．０５倍以下とすることが好ましい。そうすれば、噛込み不良がより発生しにくくなる。前記円弧の曲率半径が丸ビレットＣＢの半径の０．９５倍未満であると、ロール１１Ａ，１１Ｂと丸ビレットＣＢとが面接触しにくくなるため、噛み込みやすさが低下するおそれがある。一方、１．０５倍超過であると、ロール１１Ａ，１１Ｂと丸ビレットＣＢとの接触面積が小さくなるため（ロール１１Ａ，１１Ｂの外周面が平ロールに近い形状となる）、噛み込みやすさが低下するおそれがある。
【００２７】
また、溝５１の深さｄ（最深部の深さ）は、圧延する丸ビレットＣＢの直径の１％以上１５％以下とすることが好ましい。そうすれば、溝５１の深さｄが浅いため、平ロールによる圧延と同程度の高い減面率を実現する大圧下圧延と、優れた噛込み性とを両立することができる。溝５１の深さｄが、丸ビレットＣＢの直径の１％未満であると、溝５１の深さｄが浅すぎるため、噛込み性が低下するおそれがある。一方、１５％超過であると、溝５１の深さｄが深すぎるため、圧下量が小さくなり、高い減面率を実現できないおそれがある。
【００２８】
さらに、溝５１をロール１１Ａ，１１Ｂの外周面の幅方向中央部に設け、ロール１１Ａ，１１Ｂの外周面の幅方向両端部を円筒面５２，５２とすることが好ましい。ロール１１Ａ，１１Ｂの外周面の幅方向全体にわたって溝を形成し、幅方向両端部が円筒面となっていない場合は、圧下量が小さくなり、高い減面率を実現できないおそれがある。一方、幅方向両端部の円筒面となっている範囲が大きすぎると（溝５１の幅が小さすぎると）、溝５１の形状がいびつになるため、丸ビレットＣＢを傷つけるおそれがある。
【００２９】
〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。図１の連続圧延設備が備える第１圧延スタンドＳ１と同様の圧延スタンドに、丸ビレットを供給し、噛込み不良の発生度合いを評価した。圧延スタンドへの丸ビレットの供給を３０回行い、そのうちの何回噛込み不良が生じるかで、噛込み不良の発生度合いを評価した。
圧延する丸ビレットの直径は１７５ｍｍである。また、圧延スタンドが有するロールは新品の孔型ロールであり、外周面の幅方向中央部には周方向に延びる溝が設けられており、外周面の幅方向両端部は円筒面となっている。そして、溝の断面形状は、圧延する丸ビレットの外周面に沿う円弧であり、この円弧の曲率半径を種々変更して評価を行った。なお、溝の深さは、平ロールによる圧延と同程度の減面率を確保するため、５ｍｍとした。圧延条件は、圧延スタンドが有する２つのロールの間の隙間を１０４ｍｍ、丸ビレットの温度を９４０〜１１００℃、噛込み角を３０．６°とした。
【００３０】
円弧の曲率半径は、丸ビレットの半径の０．９５倍（８３．１ｍｍ）、１倍（８７．５ｍｍ）、１．０５倍（９１．９ｍｍ）、又は１．０８倍（９４．５ｍｍ）とした。また、比較例として、圧延スタンドのロールを平ロールとした場合の評価も行った。
円弧の曲率半径が丸ビレットの半径の０．９５倍、１倍、及び１．０５倍の場合は、３０回中１回も噛込み不良は生じず、円弧の曲率半径が丸ビレットの半径の１．０８倍の場合は、３０回中５回において噛込み不良が生じた。また、これら実施例の圧延においては、平ロールを用いた場合と同程度の大圧下圧延を実現できた。一方、平ロールを用いた比較例では、３０回中１０回において噛込み不良が生じた。
【符号の説明】
【００３１】
１１Ａ，１１Ｂ    ロール
５１      溝
５２      円筒面
ｄ      深さ
ＣＢ      丸ビレット
ＳＲ      棒鋼
Ｓ１      第１圧延スタンド
【図１】
0005971224.tif 000002
【図２】
0005971224.tif 000003