(57)【要約】【課題】線材の巻き取り速度の高速化を図ると共に線材製品の表面及びガイド管の内壁における線材とガイド管との接触によるカキ疵の発生を抑制することが可能なレイング式巻取機を提供すること。【解決手段】仕上圧延機等を経て圧延された線材Ｗを導入し挿通させる導入管とこの導入管２に回動可能に連設され前記線材Ｗを挿通させコイル状にして外部へと吐出するらせん状のガイド管４とを備えるレイング式巻取機１において、導入管２に線材Ｗがガイド管４内を挿通する際に線材Ｗ表面とガイド管４の内壁との間の摩擦抵抗を低減させるべく、潤滑剤を噴射可能な噴射ノズル３ａを設けた構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材を導入し挿通させる導入管と、この導入管に連設され前記線材を挿通させ外部へと吐出するらせん状のガイド管とを備え、前記ガイド部の回転運動により前記線材をリング状に巻き取るレイング式巻取機において、
前記導入管には、前記線材が前記ガイド管内を挿通する際に線材表面とガイド管の内壁との間の摩擦抵抗を低減させるべく、潤滑剤を噴射可能な噴射ノズルが設けられていることを特徴とするレイング式巻取機。
【請求項２】
前記導入管の噴射ノズルが、前記ガイド部との連設部近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレイング式巻取機。
【請求項３】
前記潤滑剤には、固体潤滑剤が含まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレイング式巻取機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レイング式巻取機に関し、更に詳しくは、内部を通過する線材を回転運動によってリング状に成形して吐出するレイング式巻取機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、線材圧延工程において使用されるレイング式巻取機は、仕上圧延機を経て圧延された線材を、らせん状に形成された連続パイプ式あるいは短管スリーブ式のガイド管内を挿通させ、この時ガイド管に線材の導入軸を回転軸とする回転運動を与えることにより、リング状に成形させてなるものである。ガイド管内を挿通する線材はガイド管の内壁と高速で接触するため、ガイド管の内壁には摩耗による線材の溝が形成されたりあるいは焼付きにより線材の一部が残存したりして、それらが原因となってガイド管から吐出された線材の表面にはカキ疵が発生する。
【０００３】
このような線材表面のカキ疵の発生を防止すべく、従来のレイング式巻取機は、ガイド管１０の途中部位に図３（ａ）及び３（ｂ）に示すような全周方向に亘って凹状としたガイドローラ１１を取り付け、このガイドローラを挿通する線材とともに高速回転させることによって線材Ｗがガイド管１０の内壁と接触することなく吐出される構成としていた（例えば、特許文献１参照）。このような構成とすることにより、表面にカキ疵の発生のない良質の線材製品が得られていた。
【０００４】
しかし近年、線材製品の生産性向上のためレイング式巻取機の巻取速度は高速化の傾向にあり、例えば、φ５．５ｍｍの圧延線材においては巻取速度が１２０ｍ／ｓｅｃに達している。このような高速化の現状では、ガイドローラがその高速回転に耐えきれずに、ローラの回転を指示するベアリングが摩耗したりローラ自体が回転不良を起こすなど、ガイド管としての機能を果たせなくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、ガイドローラ付きのガイド管に代わるものとして、図４に示すような連続パイプ式のガイド管２１内に、連設して使用される短管スリーブ管２１を挿入したものであり、短管スリーブ管２１の内壁には線材の挿通方向に対して縮径するように傾斜が設けられ更にその内壁全面にセラミックス溶射膜２１ａがコーティングされた構造を有するものが用いられている（例えば、引用文献２参照）。このガイド管２０を使用すれば、上述のようなガイドローラ使用時における巻取速度の制約を解消することができ、また傾斜が設けられていることによって線材の円滑な挿通を確保することができ、さらに内壁全面にセラミックス溶射膜２１ａがコーティングされていることによって内壁の耐摩耗性が向上し内壁面における線材との接触疵の発生を抑制することができるという特徴を有する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−４２６２９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１９５１１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このガイド管にはその内径が挿通する線材径と同等となるように短管スリーブが挿入されているので、ガイド管全体の重量が増し、その結果ガイド管の回転運度の高速化が妨げられ線材のらせん状への成形が不十分となるという問題があった。また、ガイド管の内壁に耐摩耗性のセラミックス溶射膜がコーティングされているためガイド管内壁面において線材との接触疵が発生する問題は解消されるが、ガイド管を挿通する線材表面には接触によるカキ疵が発生しており、線材製品の表面品質に関してはガイドローラ付きのガイド管を使用した場合と比べて劣るという問題があった。
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は、線材の巻取速度の高速化を図ると共に線材製品の表面及びガイド管の内壁における線材とガイド管との接触によるカキ疵の発生を抑制することが可能なレイング式巻取機を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明に係るレイング式巻取機は、線材を導入し挿通させる導入管と、この導入管に連設され前記線材を挿通させ外部へと吐出するらせん状のガイド管とを備え、前記ガイド部の回転運動により前記線材をらせん状に巻き取るものであって、前記導入管には、前記線材が前記ガイド管内を挿通する際に線材表面とガイド管の内壁との間の摩擦抵抗を低減させるべく、潤滑剤を噴射可能な噴射ノズルが設けられていることを要旨とする。
【００１０】
このように、潤滑剤を噴射可能な噴射ノズルが導入管に設けられておれば、ガイド管を挿通する線材に潤滑剤が塗布されることにより線材の潤滑特性が向上し、線材がガイド管の内壁と接触しても線材表面におけるカキ疵の発生が抑制される。また、潤滑剤が塗布された線材がガイド管の内壁と接触する際にその内壁にも潤滑剤が付着するので、ガイド管内壁の潤滑特性も向上する。また、このように線材表面とガイド管内壁の双方に潤滑性が付与されることによって、従来のガイドローラが備えられたタイプやセラミックス溶射膜が付与されたタイプのガイド管を用いなくても、線材とガイド管内壁との直接接触が避けられ通常の連続パイプ式のガイド管でその適正の使用に十分耐えうる。
【００１１】
この場合、導入管の噴射ノズルがガイド管との連設部近傍に設けられていることが好ましい。導入管の噴射ノズルがガイド管との連設部近傍に設けられておれば、潤滑剤が塗布された線材が速やかにガイド管へと送られるので、線材表面に塗布された潤滑剤が導入管の内壁等に無駄に付着することなく生産効率の良い巻取作業がなされる。
【００１２】
また、潤滑剤に固体潤滑剤が含まれておれば、潤滑剤全体の耐熱性が向上するので、潤滑剤が表面温度が８００℃近くの高温に達した線材の表面に吹き付けたとしても揮発することなく線材表面に安定に残存しうる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
初めに、本発明を構成するレイング式巻取機の構成について、図１を参照しながら説明する。本発明に係るレイング式巻取機１は、図１に示すように、仕上圧延機を経て仕上圧延された線材Ｗを巻取機１へと導入する導入管２と、導入管２とその出口側において連設されるガイド管４と、このガイド管４を線材Ｗの導入軸Ａを回転軸として回動させる回転体５とから構成される。
【００１４】
ここで導入管２は、一端に線材Ｗを導入する導入口２ａと、線材Ｗを挿通させる断面円形状の挿通部２ｂと、導入管２の管壁内に形成され挿通部２ｂへ潤滑剤を噴射可能な噴射部３とから構成される。噴射部３には、潤滑剤を挿通部２ｂへと噴射する噴射ノズル３ａと潤滑剤を充填する充填口３ｂと充填口３ｂから噴射ノズル３ａへと充填材を搬送するための連通孔３ｃが備えられている。噴射ノズル３ａは、導入口２ａの他端側、すなわち後述するガイド管４との連設部近傍に設置されており、線材Ｗの挿通方向に向かって傾斜をもたせた状態で挿通部２ｂの壁面に形成されている。ここで、噴射ノズル３ａは、挿通部２ｂの壁面全周にわたって形成されていることが好ましい。噴射ノズル３ａが全周に形成されておれば、潤滑剤が挿通する線材Ｗの全表面に均一に付与されることとなり、線材表面の潤滑特性ならびにガイド管４の内壁の潤滑特性が向上し、それに伴い線材表面でのカキ疵の発生が顕著に抑制される。
【００１５】
潤滑剤を噴射ノズル３ａから噴射するに際しては、潤滑剤を充填口３ｂから噴射部３へと充填した後、充填口３ｂを密閉し充填材を噴射部３内に封入した状態としておく。封入された潤滑剤は、図示しない油圧ポンプを用いて噴射ノズル３ａから噴射される。ここで、潤滑剤の噴射速度や噴射のタイミングなどの諸条件は、図示しない噴射制御手段を用いて制御される。
【００１６】
潤滑剤は、線材Ｗに付与することによって線材表面の摩擦・摩耗を低減し潤滑特性を向上させる役割を担う。本願発明に用いられる潤滑剤としては種々の材質のものが考えられるが、付与対象である線材Ｗの表面温度が導入管２の挿通時において８００℃以上に達することを考慮して、耐熱性を備えたものを選択する必要がある。そこで潤滑剤には、比較的耐熱性に優れた、固体物質からなるいわゆる固体潤滑剤が含まれていることが好ましい。固体潤滑剤を付与することにより、線材表面にムラのない均一な潤滑層が形成される。
【００１７】
固体潤滑剤は、一般に層状の結晶構造から構成され、外部からせん断応力が付加されることにより容易にせん断変形を起こすという特性があり、これが潤滑特性の向上に寄与する。ここで固体潤滑剤としては、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、グラファイト（Ｃ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、窒化ホウ素（ＢＮ）、ＷＳｅ２、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＩ２、ＡｇＩ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ａｕなどが挙げられるが、これらに限られない。なお、この固体潤滑剤は、線材表面にそのままの状態で付与することも可能であるが、油やグリースに混ぜ合わせた状態で付与することが好ましい。このように、固体潤滑剤を油やグリースと混ぜ合わせることによって、線材表面への付着性が向上し潤滑剤が均一に付与された潤滑特性に優れた線材表面が得られる。なお、潤滑剤が固体潤滑剤と油若しくはグリースとからなるものであれば、油若しくはグリースがキャリア材となって固体潤滑剤が線材Ｗの表面に付着するが、線材Ｗの表面温度が８００℃以上と高温であるため潤滑剤中の油若しくはグリース成分は揮発し、線材表面には固体潤滑剤のみが付与されることとなる。
【００１８】
潤滑剤は、上記固体潤滑剤に限られず、８００℃以上の高温下にある線材表面に付与することができるものであれば種々の材質が選択可能である。また、潤滑剤として、鋼材の圧延工程等で鋼材の表面から剥がれ落ちる酸化スケール（酸化物）を油、グリース、水などの搬送媒体に混ぜ合わせたものを使用しても良い。こうすることにより、圧延工程において廃材として生じる酸化スケールの有効利用を図ることができる。
【００１９】
ガイド管４は、導入管２側から徐々に拡径するようにらせん状に形成された連続パイプ式であり、線材Ｗの挿通軸Ａを回転軸として回転体５と共に回転することにより、管内を挿通する線材Ｗにリング状の巻き癖を付ける役割を担う。ガイド管４は、導入管２の一端側と回動可能に連設されており、導入管２内を挿通する線材Ｗをそのまま受入可能となっている。また、このガイド管４は、回転体５を構成する主軸５ａを取り巻くように屈曲形成されており、線材Ｗの出口側においては主軸５ａの一端に取り付けたらせん状のオーガプレート５ｂの外周に沿うようにクランプ５ｃを介して固定されている。
【００２０】
線材Ｗの巻き取りを行うに際しては、回転軸Ａを中心に回転体５が図１に示す方向に回動し、これに伴いガイド管４も同じ方向に回動する。この状態でガイド管４内に挿通される線材Ｗは、ガイド管４のらせん状の曲りとガイド管４に付与される回転運動による遠心力によってリング状の巻き癖が付き、線材コイルとなってガイド管４から吐出される。
【００２１】
以下に、本願発明に係るレイング式巻取機１を用いて線材Ｗをコイル状に巻き取る工程について説明する。仕上圧延機等による圧延工程を経て圧延された線材Ｗは、導入口２ａから導入管２へと導入され（図１中の矢印）挿通部２ｂ内を挿通しガイド管４へと送られる。線材Ｗが導入管２のガイド管４との連設部付近を通過する際には、挿通部２ｂの周面に設けられた噴射ノズル３ａから線材Ｗに向けて潤滑剤が噴射される。この噴射ノズル３ａが挿通部２ｂの全周にわたって設けられておれば、潤滑剤が線材Ｗの全表面に均一に付与される。潤滑剤が付与された線材Ｗはガイド管４へと送られ、ガイド管４内をそのらせん形状に沿って挿通する。この時、ガイド管４は線材Ｗの導入軸Ａを回転軸として回転体５と共に回動しているため、挿通する線材Ｗには遠心力が作用する。ガイド管４内を挿通する線材Ｗにはガイド管４のらせん状の曲がりと線材Ｗに作用する遠心力によってリング状の巻き癖が付き、ガイド管４を吐出する線材Ｗはコイル状に成形される。またこの時、線材Ｗはガイド管４の内壁と接触しながら挿通するため、線材Ｗの表面に付与された潤滑剤はガイド管４の内壁に付着する。したがって、線材Ｗの挿通量が増えるに従ってガイド管４内壁の潤滑剤の付着量も増大することとなり、ガイド管４内壁の潤滑性も向上する。また、ガイド管４が回動していることにより線材Ｗとガイド管４内壁との接触位置が常に変動するので、ガイド管４の内壁面には潤滑剤が偏在することなく均一に付与される。
【００２２】
【実施例】
本発明の効果を、実施例により具体的に説明する。
【００２３】
本実施例に係るレイング式巻取機によって巻き取る圧延線材には、φ５．５ｍｍのフェライト系ステンレス鋼材を使用した。巻き取り条件は、線材の送り量を１００ｍ／ｓｅｃ、回転体（ガイド管）の回転速度を１６２０ｒｐｍとした。また、ガイド管には高温配管用合金鋼鋼管（材質：ＳＴＰＡ２４）のものを使用した。この巻取条件に基づいて得られた線材製品の評価として、レイング式巻取機から吐出される線材表面のカキ疵深さの測定を行った。
【００２４】
（実施例）
上記鋼材からなる圧延線材２５０ｔを、レイング式巻取機内に導入し、線材が導入管を挿通する際に、線材表面に５０ｍａｓｓ％炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）と５０ｍａｓｓ％のグリースとを混合した潤滑剤を５００ｃｃ／ｍｉｎの噴射速度で吹き付けてコイル線材とした。
【００２５】
（比較例）
上記実施例と同じ鋼材からなる圧延線材１５０ｔを、レイング式巻取機に導入し、導入管及びガイド管を挿通させコイル線材とした。実施例及び比較例に係る圧延線材製品の評価結果について表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
実施例では、圧延線材の巻き取り後のガイド管の内壁には線材との接触疵はほとんど観察されず、またガイド管から吐出された線材製品の表面には１０〜２０μｍ程度の深さのカキ疵が少量形成されている程度であり、表面性状に優れた線材製品が得られた。また、カキ疵の形成に偏りはなく線材の全表面に亘って良好な表面性状を呈していた。これに対しては、比較例では、線材の巻取量が１５０ｔｏｎと実施例よりも少ないにもかからわずガイド管の内壁には無数の線材との接触疵が観察され、またガイド管から吐出された線材製品の表面には深さが３０μｍ程度のカキ疵が多数形成されていた。このように実施例において表面性状に優れた線材製品が得られた理由として、線材の全表面に固体潤滑剤である炭酸カルシウムを含む潤滑剤が付与されたことにより線材表面及びガイド管内壁の潤滑特性が向上したことが挙げられる。すなわち、線材表面に潤滑剤が付与されれば線材がガイド管内を内壁と接触しながら挿通することによって内壁面にも潤滑剤が付与されるので、潤滑剤が線材表面及びガイド管内壁の保護膜として機能することによって線材とガイド管内壁との直接接触が避けられその結果ガイド管内壁の接触疵及びこの接触疵に起因する線材表面のカキ疵の発生が抑えられたことが良好な表面性状を呈した理由と考えられる。
【００２８】
以上の結果より、本実施例に係るレイング式巻取機のように、圧延線材をガイド管に挿通させるに際して予め導入管挿通時において線材の全表面に潤滑剤を付与することによって、線材表面及びガイド管内壁の双方の潤滑特性が向上することとなり、従来のガイドローラ付きのガイド管やセラミックス溶射膜を付与したガイド管を使用したレイング式巻取機では実現することができなかった、送り量が１００ｍ／ｓｅｃに達する線材巻取を行っても表面性状に優れた線材製品が得られることがわかった。
【００２９】
なお、線材表面に付与する潤滑剤は上記実施例にものに限られず、種々の材料が適用可能である。また、巻き取りに用いる圧延製材も上記実施例にものに限られず、種々の鋼材に適用可能である。また、上記実施例においては、線材の送り量（巻取速度）を１００ｍ／ｓｅｃとしているが、これを超える送り量にも十分に適用可能である。
【００３０】
以上、実施例について説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、レイング式巻取機を構成する導入管の形状は上記実施の形態で示したものに限られず、線材をガイド管へと送ることができ、線材の全表面に潤滑剤を付与することができるものであればいかなる形状を有するものであっても良い。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係るレイング式巻取機は、導入管に潤滑剤を噴射可能な噴射ノズルが設けられているので、ガイド管を挿通する線材の表面に潤滑剤が付与されることにより線材とガイド管内壁との直接接触が避けられ、線材のガイド管挿通時におけるガイド管内壁の接触疵及び線材表面のカキ疵の発生を抑えることができるという効果を奏する。またこの場合、ガイドローラやセラミックス溶射膜のない通常のパイプ管をガイド管として使用することができるので、線材の送り量（巻取量）の高速化を図ることができるという効果を奏する。
【００３２】
また、潤滑剤が付与された線材がガイド管の内壁と接触することによってガイド管の内壁面にも潤滑剤が付与されるので、線材の送り量（巻取量）が増えるに従って線材表面及びガイド管内壁の潤滑性をより向上させることができるという効果を奏する。また、線材表面に付与する潤滑剤に固体潤滑剤を含ませることによって、８００℃以上の高温に達する線材表面にも潤滑剤が安定に付与され、線材表面にムラのない均一な潤滑層を形成させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るレイング式巻取機の模式図である。
【図２】図１に示したレイング式巻取機を構成する導入管の横断面図である。
【図３】従来一般に使用されるレイング式巻取機を構成するガイドローラ付きのガイド管の（ａ）横断面図、（ｂ）そのガイド管の正面断面図である。
【図４】従来一般に使用される他のレイング式巻取機を構成するセラミックス溶射膜が付与されたガイド管の断面図である。
【符号の説明】
１  レイング式巻取機
２  導入管
３  噴射部
３ａ  噴射ノズル
４  ガイド管
５  回転体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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