(57)【要約】【課題】通線性不良の発生を防止すると共に、ロールカセット間（あるいは圧延機間）に冷却装置や加熱装置などを配設することが可能な構成を有する３方ロール圧延機を提供すること。【解決手段】圧延材７を略三角形の断面形状に圧延する第１の３方ロールカセット２と、圧延材を略円形の断面形状に圧延する第２の３方ロールカセット３と、１個の動力源から供給される動力を前記第１及び第２の３方ロールカセット２、２に分配して駆動する分配減速機４とを備え、前記第１の方ロールカセット２を圧延材の流れの上流側に、前記第２の３方ロールカセット３を圧延材の流れの下流側に、前記第１及び第２の３方ロールカセット２、３が近接して配置される。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材を略三角形の断面形状に圧延する３方ロールカセットと、圧延材を略円形の断面形状に圧延する３方ロールカセットと、１個の動力源から供給される動力を前記各３方ロールカセットに分配して駆動する分配減速機と、を備え、前記圧延材を略三角形の断面形状に圧延する３方ロールカセットを圧延材の流れの上流側に、前記圧延材を略円形の断面形状に圧延する３方ロールカセットを圧延材の流れの下流側に、前記両３方ロールカセットが近接して配置されることを特徴とする３方ロール圧延機。
【請求項２】
前記圧延材を略三角形の断面形状に圧延する３方ロールカセットに組み込まれるロールの軸線と前記圧延材を略円形の断面形状に圧延する３方ロールカセットに組み込まれるロールの軸線との間の距離が、少なくとも前記何れか一方の３方ロールカセットに組み込まれるロール直径の１．２〜１．５倍の距離となるように前記各３方ロールカセットが配置されることを特徴とする請求項１に記載の３方ロール圧延機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は３方ロール圧延機に関し、更に詳しくは、複数のロールカセットが共通の駆動系を有する連続カセット配列の３方ロール圧延機であって、ロールカセット間または圧延機間における通線性不良を防止すると共に、圧延機間に加熱装置や冷却装置などを設置可能であり、鋼材などの圧延ラインの圧延機列を構成する２方ロール圧延機と置換して設置可能な３方ロール圧延機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
３方ロール圧延機は、１２０°の角度をもって配設された３本のロールを備え、圧延材の外周を３方向から圧延する形式の圧延機である。図４（ａ）に一般的なコモンドライブ方式による連続カセット配列の３方ロール圧延機（以下、本明細書においてはブロックタイプの３方ロール圧延機と記す）であって、例として６個のロールカセットを備える構造の模式図を示す。ブロックタイプの３方ロール圧延機１０１は、スタンドカーと呼ばれる圧延機台１０５と、３方ロールが組み込まれ前記圧延機台１０５上に複数並べて載置固定される複数のロールカセット（図においては６個のロールカセット１０２ａ〜１０２ｆ）と、例えばモータなどからなる動力源１０６と、該動力源１０６から供給される動力を減速するメイン減速機１０４ａと、該メイン減速機１０４ａにより減速された動力を前記各３方ロールカセット１０２ａ〜１０２ｆに所定の回転比率で駆動するように減速して分配する分配減速機１０４ｂとから構成される。
【０００３】
図４（ｂ）は、前記各ロールカセット１０２ａ〜１０２ｆの配置の構成および圧延材の断面形状の推移を模式的に示した図である。前記各ロールカセット１０２ａ〜１０２ｆのうち、最下流に位置するロールカセット１０２ｆ以外のロールカセット１０２ａ〜１０２ｅは圧延材を略三角形の断面形状に圧延するロールカセットであり、圧延材７の流れの最下流に位置するロールカセット１０２ｆは圧延材を略円形の断面形状に圧延するロールカセットである。そして、前記各３方ロールカセット１０２ａ〜１０２ｆに組み込まれるロールの軸線は、それぞれ隣接する３方ロールカセットに組み込まれるロールの軸線と異なる角度を有するように配設される。
【０００４】
従って、前記ブロックタイプの３方ロール圧延機１０１に圧延材７が送り込まれると、上流側から５個のロールカセット１０２ａ〜１０２ｅにおいては、直前の３方ロールカセットにより圧下させた方向とは異なる方向から圧下されて圧延され（断面形状が▽→△→▽→△→▽と推移するように圧延され）、最下流のロールカセット１０２ｆにより略円形の断面形状に圧延されて圧延機１０１より送り出される。
【０００５】
なお、前記ブロックタイプの３方ロール圧延機１０１における前記各ロールカセット１０２ａ〜１０２ｆの配置間隔は、主に分配減速機１０４ｂの軸間距離により決定され、一般的に等間隔に配置される。また前記各ロールカセット１０２ａ〜１０２ｆの減面率は最下流に配置されるロールカセット１０２ｆを除き同一に設定されるのが一般的である。
【０００６】
３方ロール圧延方式によれば、ロールから圧延材に作用する圧縮力が全て圧延材の中心に向かって働き、圧延材７は外周面から均等に圧下されるため、２方ロール圧延方式に比較して圧延工程中の圧延材の無駄な幅広がり変形がはるかに少なく、変形効率が高い。このため圧延エネルギーが少なくてすむこと、圧延による先端割れが少なく歩留りが向上すること、圧延による温度上昇が少なく寸法精度も出しやすいこと、などといった利点を有する。
【０００７】
しかしながら、３方ロール圧延方式であるブロックタイプの３方ロール圧延機１０１には、それぞれ隣接する３方ロールカセット１０２ａ〜１０２ｆの間に大きなスペースはなく、圧延材の温度調整を行いたい場合などに必要となる加熱装置（例えば誘導加熱装置など）や冷却装置（例えば水冷装置など）を設置することができないため、圧延工程中の圧延材の温度を制御することが困難である。
【０００８】
また、前述のように３方ロールカセット１０２ｂ〜１０２ｆにおいては、圧延材７は直前の３方ロールカセット１０２ａ〜１０２ｅにより圧下された方向とは異なる方向から圧下されるため、隣接する各ロールカセットの間で圧延材が捻転し、直前のロールカセットで圧下された方向と同じ方向から圧下されるいわゆる「倒れ」が生じるなど通線性不良が発生する場合がある。
【０００９】
隣接する各３方ロールカセット１０２ａ〜１０２ｆ間における圧延材の捻転を防止する手段としては、各３方ロールカセット間にガイドなどを配設して圧延材が捻転しないよう保持する手段が採用される他、例えば圧延材の表面に潤滑剤を塗布した後に昇温して圧延するという手段が開発されている（例えば特許文献１）。
【００１０】
しかしながら、前述のようにロールカセット間の間隔は主に分配減速機の軸間距離により決定されるため、ロールカセット間の間隔を変更することは極めて困難である。すなわち、分配減速機の各軸間距離を大きくしてロールカセット間に加熱装置や冷却装置の配置スペースを確保しようとすると、分配減速機が大型化・複雑化すると共に３方ロール圧延機自体も大型化するため、設備コストが上昇すると共に設置スペースも更に必要となり、現実的ではない。また、ロールカセット間にガイドなどを配設すると圧延機の構造が複雑になるほか、圧延材の径を変更した場合などにはガイドの取り替えも要することになり、保守などに手間を要することになる。圧延材に潤滑剤を塗布しその後昇温する方法においては、これらの工程が増加することになり、安価かつ簡単な方法により通線性不良の発生を抑制することは困難である。
【００１１】
ところで、鋼材などの圧延工程ラインは、一般に粗圧延機列、中間圧延機列、仕上げ圧延機列を備えており、各圧延機列は複数の圧延機が連続的に並べられて構成されている。そして棒・線材の圧延においては、一般に平行に配設される２本のロールにより圧延材を上下あるいは左右の２方向から圧延する２方ロール圧延機による孔型圧延法（カリバー圧延法）により圧延されている。
【００１２】
３方ロール圧延方式の有する前記の利点から、棒・線材の圧延機列を構成する２方ロール圧延機の一部あるいは全部を、前記ブロックタイプの３方ロール圧延機１０１が有する通線性不良の問題点を解消した上で３方ロール圧延機に置き換えたいという要望がある。この場合、置き換え工事を経済的かつ短期間に行うためには、既存の設備、特にモータなどの動力源をそのまま使用すると共に、置き換える設備のみ撤去などし、置き換えを要さない設備には手を加えずに工事を行えることが望ましい。
【００１３】
しかしながら前記ブロックタイプの３方ロール圧延機１０１は非常に大きな装置であるため、既存の圧延機列に３方ロール圧延機を組み込もうとする場合には設置スペースを確保しなければならない。このため、既存の設備の撤去や改造などに莫大な費用を要するという問題点を有し、既存の圧延ラインの設備改良がはかどらなかった。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−７６００２号公報（第２頁）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前記実情に鑑み、本発明の解決しようとする課題は、ロールカセット間における圧延材の捻転などによる通線性不良の発生を防止すると共に、圧延機間（ロールカセット間）に冷却装置や加熱装置などを配設することが可能な構成を有し、かつ、既存の２方ロール圧延機から構成される圧延機列に安価かつ容易に組み込むことができる３方ロール圧延機を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、圧延材を略三角形の断面形状に圧延する３方ロールカセットと、圧延材を略円形の断面形状に圧延する３方ロールカセットと、１個の動力源から供給される動力を前記各３方ロールカセットに分配して駆動する分配減速機と、を備え、前記圧延材を略三角形の断面形状に圧延する３方ロールカセットを圧延材の流れの上流側に、前記圧延材を略円形の断面形状に圧延する３方ロールカセットを圧延材の流れの下流側に、前記両３方ロールカセットが近接して配置されることを要旨とするものである。
【００１７】
かかる構成によれば、従来のブロックタイプの３方ロール圧延機と異なり、ロールカセット間で圧延材の捻転が生じやすい三角断面から三角断面へ圧延する工程をなくすことができ、またロールカセットの配置間隔をできる限り小さくすることによる近接効果によりロールカセット間における圧延材の捻転を防止し、通線性不良の発生を抑制することができる。更に、本発明に係る３方ロール圧延機からは略円形断面に圧延された圧延材が送り出されるため、圧延機を連続的に配置する場合においても、３方ロール圧延機間で圧延材が捻転することがなくなる。このため圧延材の捻転による通線性不良の発生を懸念することなく３方ロール圧延機の設置間隔を広げることができ、３方ロール圧延機間に冷却装置や加熱装置などを設置することができる。
【００１８】
また、本発明に係る３方ロール圧延機に組み込まれるロールカセットは２個であり、かつこれら２個のロールカセットは近接して配置されるため、３方ロール圧延機を小型に構成することができる。このため、既存の圧延機列を構成する２方ロール圧延機と１対１の対応で置き換えることができ、設置スペースを改めて確保する必要がなくなる。この場合モータなどの動力源はそのまま使用することができるほか、置き換えない残りの２方ロール圧延機については撤去や設置位置変更等の改造工事を要しないため、安価かつ短期間に圧延ライン設備の改良が可能となる。
【００１９】
またこの場合においては請求項２に記載のように、前記圧延材を略三角形の断面形状に圧延する３方ロールカセットに組み込まれるロールの軸線と前記圧延材を略円形の断面形状に圧延する３方ロールカセットに組み込まれるロールの軸線との間の距離が、少なくとも前記何れか一方の３方ロールカセットに組み込まれるロール直径の１．２〜１．５倍の距離となるように前記各３方ロールカセットが配置されることが望ましい。かかる構成とすることにより、３方ロール圧延機のメンテナンス性を損なうことなく、ロールカセット間における通線性不良の発生を抑制することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明にかかる３方ロール圧延機の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中における矢印ａは、圧延材の流れの向きを示している。
【００２１】
図１（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る３方ロール圧延機の構造を模式的に示した図である。本実施の本形態に係る３方ロール圧延機１は、圧延材７の流れの上流側に配設され圧延材７を略三角形状の断面に圧延する第１の３方ロールカセット２と、圧延材７の流れの下流側に配設され圧延材７を略円形状の断面に圧延する第２の３方ロールカセット３と、前記第１及び第２のロールカセット２、３を設置する圧延機台５と、前記第１及び第２の３方ロールカセット２、３を共通して駆動する分配減速機４とを備える。
【００２２】
１個の動力源６から供給される回転動力は分配減速機４により減速され、第１および第２の３方ロールカセット２、３を駆動する。第１及び第２の３方ロールカセット２、３へ伝達される回転動力の回転比は、主に第２の３方ロールカセット３の減面率により決定される。
【００２３】
図１（ｂ）は、本発明に係る３方ロール圧延機１の各ロールカセット２、３の配置構成および圧延工程を模式的に示した図である。図に示されるように、一般的なブロックタイプの３方ロール圧延機１０１と同様に、連続して同じ方向から圧延材を圧下しないように、第１のロールカセット２と第３のロールカセット３のロールによる圧下方向がそれぞれ６０°異ならせ、結果として６個のロールにより均一に圧延されるように配設される。
【００２４】
かかる構成によれば、本発明の本実施の形態に係る３方ロール圧延機１に送り込まれた圧延材７は、まず第１の３方ロールカセット２により断面が略三角形の断面形状になるように圧延される。ここで、３方ロール圧延機１に送り込まれる圧延材７が略円形の断面形状を有するものであれば、第１のロールカセット２より上流側で圧延材７が捻転することはないから、第１の３方ロールカセット２において通線性不良が生じることはない。
【００２５】
第１のロールカセット２により略三角形の断面形状に圧延された圧延材７は、第２のロールカセット３に送られて略円形の断面形状に圧延される。従って第１および第２のロールカセット２、３の間は略三角形の断面形状で送られることになるが、第２のロールカセット３においては略円形の断面に圧延されるものであり、三角形から三角形への圧延（▽→△）に比較して捻転が生じにくいこと、第１及び第２のロールカセット２、３は近接して配置されておりいわゆる近接効果により捻転が防止されることから、第２のロールカセット３において通線性不良が生じることが抑制される。
【００２６】
なお、第１および第２のロールカセット２、３の間において圧延材の捻転を防止するためには、第１及び第２のロールカセット２、３をできる限り近接して配置することが望ましい。しかし近接させすぎると第１及び第２のロールカセット２、３との間に隙間がなくなり、メンテナンスなどにおいて不便をきたす場合が生じ得る。このため、第１及び第２のロールカセット２、３の配置間隔は、第１および第２の３方ロールカセット２、３に組み込まれるロールの軸線間の距離を基準に、ロールの直径の１．３倍程度の間隔をおいて配置されることが望ましく、おおむねメンテナンス性を阻害しない下限が１．２倍程度、圧延材の捻転が生じない上限が１．５倍程度である。
【００２７】
そして第２のロールカセット３により略三角形の断面形状に圧延された圧延材は３方ロール圧延機１から送り出される。この場合圧延材の流れの下流側に更に圧延機が配置されている場合であっても、略円形で送られるため下流側の圧延機との間で圧延材が捻転することがない。
【００２８】
また、第１および第２のロールカセットの配置間隔を狭くすることにより、本発明に係る３方ロール圧延機１それ自体を小型化できるという効果も有する。
【００２９】
次いで、本発明の前記実施の形態に係る各種実施例について説明する。
【００３０】
【実施例１】
図２は、本発明の前記実施の形態に係る３方ロール圧延機の第１の実施例を示した模式図である。本実施例は、本発明の前記施の形態に係る３方ロール圧延機により圧延機列を構成し、加熱装置あるいは冷却装置を圧延機間に配置する構成を有し、３方ロール圧延機１の間で圧延工程中の圧延材の温度を制御することができる構成を有する。すなわち図に示されるように、本発明の前記実施の形態に係る３方ロール圧延機１が圧延ライン上に連続して並べて配置され、３方ロール圧延機１の間には必要に応じて誘導加熱炉などの加熱装置や、水冷装置などの冷却装置（図中においては加熱装置又は冷却装置２０２は一点鎖線により模式的に示す）が配置される。
【００３１】
本実施例にかかる構成によれば、圧延工程全体として圧延材７の断面形状が、円形（初期形状）→三角形→円形→三角形→・・・→三角形→円形（最終形状）と推移するように圧延されることになる。このため、圧延材７の捻転が最も生じやすい断面形状が三角形から三角形への圧延（▽→△）という工程を存在させることなく圧延工程を構成することができる。そして、圧延材７は円形の断面形状で３方ロール圧延機１の間を送られるため、３方ロール圧延機１の間に加熱装置や冷却装置が設置されて３方ロール圧延機の設置間隔が広くされた場合であっても圧延材が捻転することはない。従って、通線性不良の発生を抑制しつつ、圧延工程中における圧延材の温度管理を行うことが可能となる。
【００３２】
【実施例２】
図３は本発明の前記実施の形態に係る第２の実施例を示した模式図である。本実施例においては、圧延機列を２方ロール圧延機２００及び本発明に係る３方ロール圧延機１から構成するものであり、例えば既存の圧延ラインの設備の改良を目的として２方ロール圧延機から構成される既存の圧延機列の一部（場合によっては全部）を本発明に係る３方ロール圧延機に置換する場合に好適に適用できる実施例である。
【００３３】
圧延材が圧延機のローラにより変形させられると、加工熱により温度が上昇するが、例えば制御圧延において圧延材の温度を低温で推移させたいなど、圧延材の温度上昇を抑制したい場合がある。３方ロール圧延機は２方ロール圧延機に比較して圧延材の温度上昇が少ないことから、このような場合において、圧延機列を構成する圧延機のうち特定の一部（あるいは全部）の圧延機を３方ロール圧延機に変更することにより圧延材の温度上昇を抑制することができる。
【００３４】
図３に示す第２の実施例においては圧延機列を構成する圧延機のうち最上流側の３基を本発明に係る３方ロール圧延機１に置き換えられた構成を有する。圧延機列の最上流側に配置される圧延機を本発明に係る３方ロール圧延機１に置き換えることにより、圧延材７が圧延機列に送り込まれた直後の温度上昇を抑制することができるため、下流側に配置される２方ロール圧延機２００により圧延されて温度上昇した場合であっても、最高到達温度を低く抑えることができる。
【００３５】
従って、本実施例にかかる構成は、中間圧延機列や仕上げ圧延機列など、圧延材の温度上昇を抑制したい場合に好適に適用できるものである。
【００３６】
また、本発明に係る３方ロール圧延機は、ロールカセットが近接配置されて全体として小型に構成されており、圧延機列を構成する２方ロール圧延機１基と本発明に係る３方ロール圧延機１基とを１対１で置き換えることができるため、配置スペースを改めて確保する必要はない。このため置き換えられない残りの２方ロール圧延機２００の設置位置などを変更する必要はなく、またモータなどの動力源は既存の設備をそのまま流用することが可能であるため、改造工事に要する費用が少なく工期も短くすることができる。
【００３７】
なお２方ロール圧延機２００から構成される既存の圧延機列の一部を本発明に係る３方ロール圧延機２に置換する場合には、圧延ライン上に配設される２方ロール圧延機１台による減面率と、置換される３方ロール圧延機の減面率は同一であることが望ましい。例えば、置換される２方ロール圧延機２００の減面率が２６％である場合には、３方ロール圧延機の第１のロールカセットの減面率を１８％、第２のロールカセットの減面率を１０％とする（トータルでの減面率は２６．２％となる）などである。
【００３８】
本実施例に示される構成の圧延機列を中間圧延機列として組み込まれた圧延ラインにより製造された最終製品と、従来の２方ロール圧延機のみから構成される圧延機列のみを中間圧延機列として有する圧延ラインにより製造された最終製品の品質の比較を行っている。圧延の内容は、圧延材としてイオウ入りオーステナイトステンレス鋼を用い、最終製品として直径５．５ｍｍの線材を得るものである。そして中間圧延機列の最上流側の３台を本発明に係る３方ロール圧延機に置き換えられた構成を有する圧延機列を中間圧延機列として適用している。中間圧延機列に送り込まれる直前の圧延材の温度は９００℃以上である。
【００３９】
試験の結果、従来の圧延ラインにより製造された最終製品には、表面にへげ疵（圧延材が部分的に剥がれて生じる欠陥）が確認されたが、本実施例に示す構成の中間圧延機列を備える圧延ラインにより製造された最終製品にはへげ疵は確認されなかった。このように、本実施例に示す圧延機列を圧延ラインに組み込むことにより、製品の品質の向上を図ることができるものであり、既存の設備を無駄にすることなく安価に設備改良を行うことができるものである。
【００４０】
なお、本実施例においては最上流の３基を３方ロール圧延機に置換する例を示しているが、圧延材の温度などに応じて適宜置換する圧延機の数を変更してよい。また、最上流側に位置する圧延機のみならず、中間に組み込まれている圧延機についても、圧延中の圧延材の温度推移から温度上昇を抑制したい箇所において適宜置き換えることにより、圧延機列を通過する圧延材の温度推移を制御することが可能となる。
【００４１】
以上、本発明に係る３方ロール圧延機の実施の形態及び各種実施例について説明したが、本発明はこれら実施の形態及び実施例に何ら限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の実施の形態により実施可能であることはいうまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に記載の発明によれば、従来の連続カセット配列のコモンドライブ方式と異なり、ロールカセット配置間隔をできる限り小さくすることによる近接効果と、三角形から三角形への圧延（断面形状が▽→△と推移する圧延）を行わなくすることによりロールカセット間における圧延材の捻転を防止し通線性不良の発生を抑制することができる。また、圧延機からは略円形の断面形状に圧延された圧延材が送り出されることから、圧延機を連続的に配置する場合、圧延機間において圧延材の捻転による通線性不良が発生しない。このため圧延機間に冷却装置や加熱装置などを配設することが可能となる。
【００４３】
また、圧延機を構成するロールカセットは２個であり、かつこの２個のロールカセットは近接して配置されるものであるから、圧延機を小型に構成して、既存の圧延機列を構成する２方ロール圧延機と１対１の対応で置き換えることができ、設置スペースを改めて確保する必要がなくなる。この場合モータなどの動力源はそのまま使用することができるほか、置き換えられない残りの２方ロール圧延機については、撤去や位置変更等の改造工事を要しないため、安価に既存の設備の改良が可能となる。
【００４４】
また請求項２に記載の発明によれば、３方ロール圧延機のメンテナンス性を損なうことなくロールカセット間における圧延材の捻転を防止し、通線性不良の発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の１実施の形態に係る３方ロール圧延機の構造の模式図、（ｂ）は本発明の１実施の形態に係る３方ロール圧延機による圧延材の圧延工程を示した模式図である。
【図２】本発明の１実施の形態に係る３方ロール圧延機の第１の実施例の構成を示した外観の模式図である。
【図３】本発明の１実施の形態に係る３方ロール圧延機の第２の実施例の構成を示した外観の模式図である。
【図４】（ａ）は従来の一般的なコモンドライブ方式による連続カセット配列（ブロックタイプ）の３方ロール圧延機の構造の模式図であり、（ｂ）は従来の一般的なブロックタイプの３方ロール圧延機による圧延材の圧延工程を示した模式図である。
【符号の説明】
１　本発明に係る３方ロール圧延機
２　第１の３方ロールカセット
３　第２の３方ロールカセット
４　分配減速機
５　圧延機台（スタンドカー）
６　動力源
７　圧延材
ａ　圧延材の流れの向きを示す矢印
【図１】
2004136290.tif 000003
【図２】
2004136290.tif 000004
【図３】
2004136290.tif 000005
【図４】
2004136290.tif 000006