(57)【要約】【課題】テーパ嵌合による圧延リングへの応力分布の不均一を解消し、圧延リングの割損を防止することで圧延リングの寿命を向上させ、圧延工程のコストを低減させること。【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるテーパシャフト２に、内周にテーパ面を設けたテーパスリーブ１２が取り付けられ、テーパスリーブ１２の外周に圧延リング１４が取り付けられて構成されている圧延ロール１０であって、テーパスリーブ１２の外周にテーパ面が形成されていることを特徴とする。【選択図】　　　　図１
2004050216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転されるテーパシャフトに、内周にテーパ面を設けたテーパスリーブが取り付けられ、該テーパスリーブの外周に圧延リングが取り付けられて構成されている圧延ロールであって、
テーパスリーブの外周にテーパ面が形成されていることを特徴とする圧延ロール。
【請求項２】
請求項１に記載の圧延ロールにおいて、
前記圧延リングの一方の端面の肉厚が１５ｍｍから６０ｍｍの範囲内で、これに対応する前記テーパスリーブの端面の肉厚が３ｍｍから４０ｍｍの範囲内であることを特徴とする圧延ロール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧延ロールにおいて、
前記軸線に対し、前記テーパスリーブの外周テーパ面の傾斜と内周テーパ面の傾斜とが異なる向きに形成されており、該外周テーパ面の傾斜角が該内周テーパ面の傾斜角より小角度で形成されていることを特徴とする圧延ロール。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧延ロールにおいて、
前記テーパスリーブに形成されている外周テーパ面の傾斜による両端の外周の半径の差が０．０１ｍｍ以下であることを特徴とする圧延ロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、線材あるいは棒材の熱間圧延に用いられる圧延リングおよび圧延ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、金属素材を加熱状態において回転する圧延ロール間に通して、圧延ロール上に形成された型に対応する断面形状を有する線材あるいは棒材を生産する熱間圧延は、鋳造や鍛造にくらべて作業が連続的で速く、種々の製品の生産に広く用いられている。
【０００３】
従来、図２に示すような、圧延ロール１は超硬合金以外の材料（例えば鋼）からなるテーパシャフト２と、テーパシャフト２の外周面２ａに取り付けられたテーパスリーブ３と、テーパスリーブ３の外周面３ａに取り付けられた圧延リング４とを備え、回転軸Ｏを中心に回転する構成とされている。テーパシャフト２の外周面２ａは、テーパ状に形成されており、その大径部側が圧延機の出力軸（図示せず）に接続されている。テーパスリーブ３は、その内周面３ｂはテーパシャフト２の外周面２ａと同じ傾斜を有するテーパ状に形成され、外周面３ａは回転軸Ｏと平行に形成されている。また、テーパスリーブ３のテーパによって薄肉に形成されている側面を先端面３ｃとする。圧延リング４は、超硬合金により略筒状に形成され、内周面４ａは回転軸Ｏと平行に形成され、外周面４ｂに被加工物を圧延成形するための圧延部４ｃが設けられている。このように構成された圧延ロール１において、テーパシャフト２の大径部側を圧延ロール１の基端側とする。
【０００４】
圧延ロール１は、テーパシャフト２と圧延リング４との間のテーパスリーブ３を圧延ロール１の基端側に向けて押し込むことで、テーパシャフト２とテーパスリーブ３とが嵌合すると共に、テーパスリーブ３と圧延リング４が嵌合し、それぞれが固定される構成とされている。つまり、テーパシャフト２とテーパスリーブ３とをテーパ嵌合させることによって、テーパスリーブ３に拡径する方向への応力が生じ、この応力が圧延リング４の内周面４ａに加えられて固定されるのである。従来、テーパスリーブ３の先端面３ｃの肉厚Ａは、３ｍｍ〜１５ｍｍであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記圧延ロール１において、テーパ嵌合させることによって生じる圧延リング４の内周面４ａに加えられる応力が、回転軸Ｏの方向に不均一に分布するという問題があった。つまり、テーパスリーブ３の先端側が基端側に比べて薄肉であるので、先端側においてテーパ嵌合による変形が容易であり、テーパスリーブ３の先端側において圧延リング４への応力が高くなるのである。このような応力の分布差は、テーパスリーブ３が薄肉であるほど増大され、応力の分布差により圧延リング４が割損してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたものであって、テーパ嵌合による圧延リングへの応力分布の不均一を解消し、圧延リングの割損を防止することで圧延リングの寿命を向上させ、圧延工程のコストを低減させることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、軸線回りに回転されるテーパシャフトに、内周にテーパ面を設けたテーパスリーブが取り付けられ、該テーパスリーブの外周に圧延リングが取り付けられて構成されている圧延ロールであって、テーパスリーブの外周にテーパ面が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る圧延ロールによれば、外周にテーパ面が形成されているテーパスリーブが用いられているので、テーパスリーブによって圧延リングに加えられる応力の分布差が減少させられる。つまり、テーパ嵌合によってテーパスリーブの薄肉側の変形が容易となるが、この薄肉側に生じる応力の上昇をテーパスリーブの外周に形成されたテーパ面によって抑制することができるのである。このように、応力の分布差を減少させることにより圧延リングの割損を防止することができ、圧延リングの寿命を向上させることができるので、圧延工程のコストを低減させることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の圧延ロールにおいて、前記テーパシャフトの基端側での前記圧延リングの一方の端面の肉厚が１５ｍｍから６０ｍｍの範囲内で、これに対応する前記テーパスリーブの端面の肉厚が３ｍｍから４０ｍｍの範囲内であることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る圧延ロールによれば、圧延リングおよびテーパスリーブの端面の肉厚が上記範囲内で、従来よりテーパスリーブの端面の肉厚が厚く形成されているので、テーパ嵌合時にテーパスリーブが変形しにくくなる。これにより、圧延リングに加えられる応力が減少すると共に、応力の分布差も減少する。また、従来よりテーパスリーブの外径が大きくなるので、テーパスリーブの外周面積、つまりテーパスリーブと圧延リングとの接触面積が大きくなり、テーパスリーブと圧延リングとの間の摩擦力が増大する。これにより、テーパスリーブによる圧延リングの保持力を低減させることなく応力の分布差を減少させることができる。また、圧延リングの肉厚を従来より薄くすることができるので、圧延リングの製造コストを低減させることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の圧延ロールにおいて、前記軸線に対し、前記テーパスリーブの外周テーパ面の傾斜と内周テーパ面の傾斜とが異なる向きに形成されており、該外周テーパ面の傾斜角が該内周テーパ面の傾斜角より小角度で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る圧延ロールによれば、軸線に対しテーパスリーブの外周テーパ面の傾斜と内周テーパ面の傾斜とが異なる向きに形成され、つまりテーパ嵌合によってテーパスリーブの変形が容易となる薄肉側において外周テーパ面の外径が小さく形成されているので、薄肉側に生じる応力の上昇が抑制される。また、軸線に対し外周テーパ面の傾斜角が内周テーパ面の傾斜角より小角度で形成されているので、テーパ嵌合時にくさび作用によって圧延リングが嵌合される。これにより、確実にテーパスリーブによって圧延リングを保持することができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧延ロールにおいて、前記テーパスリーブに形成されている外周テーパ面の傾斜による両端の外周の半径の差が０．０１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る圧延ロールによれば、テーパスリーブに形成されている外周テーパ面の傾斜による両端の外周の半径の差が０．０１ｍｍ以下であるので、応力の分布差を減少させることができると共に、確実にテーパスリーブによって圧延リングを保持することができる。より好ましくは０．００５ｍｍ以下とすることで、より確実に圧延リングを保持することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、圧延ロール１０は回転軸Ｏを中心に回転されるテーパシャフト２に、内周に内周テーパ面１１を設けたテーパスリーブ１２が取り付けられ、テーパスリーブ１２の外周に設けられた外周テーパ面１３に圧延リング１４が取り付けられ構成されている。つまり、テーパシャフト２とテーパスリーブ１２とがテーパ嵌合することにより、圧延リング１４が装着される構成とされている。テーパシャフト２は、従来と同じテーパシャフトが用いられ、大径部側が圧延機の出力軸（図示せず）に接続されている。
【００１６】
テーパスリーブ１２は、内周にテーパシャフト２の傾斜に対応する傾斜を設けた内周テーパ面１１が形成されており、内周が拡径されている側の端面が先端面１５とされている。つまり、テーパスリーブ１２がテーパシャフト２に差し込まれる時に、先に差し込まれる側面が先端面１５である。テーパスリーブ１２の先端面１５の肉厚Ｂは、従来のテーパスリーブ３の先端面３ｃの肉厚Ａより大きく設定されている。また、テーパスリーブ１２の先端側の外周面の一部は、他の外周面より大径に形成され、圧延リング１４を保持するため保持部２２を形成し、保持部２２の外周面を外周テーパ面１３、保持部２２の基端側の面を基端面２３としている。
【００１７】
外周テーパ面１３は、回転軸Ｏに対し内周テーパ面１１と異なる向きに傾斜が形成されており、内周テーパ面１１の傾斜角より小さい傾斜角とされている。また、回転軸Ｏを通る平面によるテーパスリーブ１２の断面において、外周テーパ面１３は直線状とされている。また、テーパスリーブ１２の基端側の端面はテーパ嵌合時に押圧される押圧面１６とされている。
【００１８】
圧延リング１４は、超硬合金により略筒状に形成され、従来の圧延リング４と同様に外周面１７に被加工物を圧延成形するための圧延部１８が設けられ、テーパスリーブ１２の先端面１５と同側面が先端面２０とされ、他側面が基端面２１とされている。また、圧延リング１４の内周に設けられている内周面１９は、回転軸Ｏに対して平行になるように形成されている。
【００１９】
また、圧延リング１４の先端面２０の肉厚Ｃが１５〜６０ｍｍの範囲内で、テーパスリーブ１２の先端面１５の肉厚Ｂが３〜４０ｍｍの範囲内で形成されている。テーパスリーブ１２の先端面１５の外周の半径と、基端面２３の外周の半径との差は、０．０１ｍｍ以下、より好ましくは０．００５ｍｍ以下となるように外周テーパ面１３が形成されている。また、圧延リング１４の回転軸Ｏ方向の幅Ｗは、３０〜１５０ｍｍの範囲内で形成されている。圧延リング１４は、上記の肉厚Ｃおよび幅Ｗの範囲において、外径の呼び寸法ごとに表１に示すような寸法値の範囲で用いられている。表１は、圧延リング１４の呼び寸法に対する幅Ｗ、外径φＤ、内径φｄの寸法値である。表の上段の数値は寸法値の範囲で、下段の数値は代表的に用いられる寸法値である。
【００２０】
【表１】
2004050216.tif 000003
【００２１】
上述したような圧延ロール１０において、テーパシャフト２とテーパスリーブ１２とのテーパ嵌合による、圧延リング１４の装着について説明を行う。まず、テーパシャフト２にテーパスリーブ１２を挿入し、軽く固定されるまで差し込み、テーパスリーブ１２の外周テーパ面１３に圧延リング１４を挿入する。このとき、テーパスリーブ１２の外周テーパ面１３の傾斜により、外周テーパ面１３と内周面１９との間の隙間は、基端側より先端側において大きくなる。
【００２２】
つぎに、テーパスリーブ１２の押圧面１６を従来と同じ押圧力で押圧し、テーパシャフト２とテーパスリーブ１２とをテーパ嵌合させ、テーパスリーブ１２が拡径する方向へ変形させる。このとき、テーパスリーブ１２の外周テーパ面１３の基端側より先端側において変形量が多くなるが、テーパスリーブ１２と圧延リング１４との間の隙間の関係により、圧延リング１４の内周面１９に加えられる応力はほぼ均一となる。また、テーパスリーブ１２の先端面１５の肉厚Ｂが従来より大きく設定されているので、テーパ嵌合時にテーパスリーブ１２が変形しにくくなり、圧延リング１４に加えられる応力が減少する。
【００２３】
上述したように圧延ロール１０は、外周テーパ面１３が設けられたテーパスリーブ１２が用いられているので、内周面１９に加えられる応力の分布差を減少させることができ、圧延リング１４が割損することを防止できる。また、テーパスリーブ１２の先端面１５の肉厚Ｂが、従来のテーパスリーブ３の先端面３ｃの肉厚Ａより大きいので、これによっても応力の分布差を減少させることができる。これにより、圧延リング１４の寿命を向上させることができるので、圧延工程のコストを低減させることができる。また、圧延リング１４が薄肉となることで、圧延リング１４の製造コストも低減させることができ、圧延リング１４が軽量となることで装着作業も容易となる。また、従来のテーパシャフト２が用いられると共に、圧延リング１４の外径も従来と同じ外径であるので、新たな設備投資をすることなく、テーパスリーブ１２および圧延リング１４を用いることができる。
【００２４】
特に、圧延リング１４の先端面２０の肉厚Ｃが１５〜６０ｍｍの範囲内で、テーパスリーブ１２の先端面１５の肉厚Ｂが３〜４０ｍｍの範囲内であるので、圧延リング１４に加えられる応力によって圧延リング１４が割損することを防止することができる。また、従来よりテーパスリーブ１２の外周テーパ面１３と圧延リング１４の内周面１９との接触面積が大きくなり、摩擦力が増大するので、確実にテーパスリーブ１２に圧延リング１４を固定することができる。
【００２５】
また、外周テーパ面１３は、回転軸Ｏに対し内周テーパ面１１と異なる向きに傾斜が形成され、内周テーパ面１１の傾斜角より小さい傾斜角とされているので、応力の分布差を減少させることができ、くさび作用によって圧延リング１４を確実に装着することができる。また、テーパスリーブ１２の先端面１５の外周の半径と、基端面２３の外周の半径との差が０．０１ｍｍ以下となるように外周テーパ面１３が形成されているので、応力の分布差を減少させることができると共に、確実にテーパスリーブ１２によって圧延リング１４を保持することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態においては、テーパスリーブ１２の外周テーパ面１３は、基端面２３側から先端面１５側に向けて直線状に形成されているが、外周テーパ面１３は直線状に限られることはなく、外周テーパ面１３のテーパは、先端面１５における外径よりも基端面２３における外径が大きく形成されており、全体の傾向として傾斜している面であればよい。たとえば、外周テーパ面１３の面粗度が高く形成されていてもよく、外周テーパ面１３に溝が形成されていてもよい。このような場合において、外周テーパ面１３と内周面１９との接触面積が少なくなることにより、外周テーパ面１３と内周面１９との面圧を上昇させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、外周にテーパ面が形成されているテーパスリーブが用いられているので、テーパスリーブによって圧延リングに加えられる応力の分布差を減少させることができる。これにより、圧延リングの割損を防止することができ、圧延リングの寿命を向上させることができるので、圧延工程のコストを低減させることができる。
【００２８】
また、請求項２に係る発明によれば、圧延リングの端面の肉厚が１５ｍｍから６０ｍｍの範囲内で、テーパスリーブの一方の端面の肉厚が３ｍｍから４０ｍｍの範囲内であるので、圧延リングに加えられる応力を減少させると共に、テーパスリーブと圧延リングとの間の摩擦力を増大させることができる。これにより、テーパスリーブによる圧延リングの保持力を低減させることなく応力の分布差を減少させることができる。また、圧延リングの肉厚を従来より薄くすることができるので、圧延リングの製造コストを低減させることができる。
【００２９】
また、請求項３に係る発明によれば、軸線に対し、テーパスリーブの外周テーパ面の傾斜と内周テーパ面の傾斜とが異なる向きに形成されており、外周テーパ面の傾斜角が該内周テーパ面の傾斜角より小角度で形成されているので、応力の分布差を減少させることができると共に、確実にくさび作用によって圧延リングが嵌合され、圧延リングを保持することができる。
【００３０】
また、請求項４に係る発明によれば、圧延リングに形成される外周テーパ面の傾斜による両端の外周の半径の差が０．０１ｍｍ以下であるので、応力の分布差を減少させることができると共に、確実にテーパスリーブによって圧延リングを保持することができる。これにより、圧延リングの割損を防止することができ、圧延に用いて好適な圧延ロールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における圧延ロールの断面図である。
【図２】従来の圧延ロールの断面図である。
【符号の説明】
２　テーパシャフト
１０　圧延ロール
１１　内周テーパ面
１２　テーパスリーブ
１３　外周テーパ面
１４　圧延リング
Ｃ　圧延リングの先端面の肉厚
Ｂ　テーパスリーブの先端面の肉厚
【図１】
2004050216.tif 000004
【図２】
2004050216.tif 000005