(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上げ圧延機の後段側に設置され、少なくとも２台のロールスタンドを有するサイジングミルでの条鋼の圧延方法であって、前記サイジングミルの最終ロールスタンド（Ｆ）の１台手前のロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向に沿った力の向きを、このロールスタンド（Ｆ−１）の入側の圧延材に作用する張力を制御することにより、一定に保つようにしたことを特徴とする条鋼の圧延方法。
【請求項２】
前記ロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向に沿った力を、前記ロールスタンド（Ｆ−１）の入側張力（ＴＮ１）と入側圧延材断面積（Ｓ１）との積ＴＮ１×Ｓ１と、その出側張力（ＴＮ２）と出側圧延材断面積（Ｓ２）との積ＴＮ２×Ｓ２との差により求めることを特徴とする請求項１に記載の条鋼の圧延方法。
【請求項３】
前記ロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向に沿った力を、ひずみゲージを用いて直接計測することを特徴とする請求項１に記載の条鋼の圧延方法。
【請求項４】
前記最終ロールスタンド（Ｆ）の１台手前のロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向に沿った力の大きさが１０ｋｇｆ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の条鋼の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、線材、棒鋼など条鋼の熱間仕上げで使用されるサイジングミルで、表面疵が低減し、かつ圧延材全長にわたって寸法精度が向上する圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、線材・棒鋼の熱間圧延では、製品の寸法精度（仕上げ線径の寸法精度）を向上させるために、ブロックミルなどの仕上げ圧延機の後段側にサイジングミルが設置され、最終仕上げ圧延（精密圧延）が行なわれてきている。このサイジングミルには、２方ロール方式、３方ロール方式および４方ロール方式の圧延機があり、通常、この圧延機が４台配置され、これらの４台の圧延機が共通駆動され、各圧延機のロール回転数を増速機によりそれぞれ変更可能なブロックミル構造となっている。そして、前段の２台の圧延機（２パス）では、断面減少率（減面率）が１０〜２０％の通常圧延並の比較的高い減面率で圧延し、後段の２台の圧延機（２パス）では、数％の低減面率で圧延するサイジングミルも存在する。以下、サイジングミルとは、上記のすべてのタイプのサイジングミルを含むものとする。
【０００３】
前記サイジングミルの特徴として、低減面率で圧延を行なうため、高寸法精度の圧延が可能であること、共通駆動方式のブロックミル構造であるため、各圧延機間、すなわちロールスタンド間（以下、スタンド間とも記す）で圧延材に張力が作用した状態で圧延が行なわれていることが挙げられる。このように、スタンド間張力が作用した状態で圧延が行なわれるため、パス（孔型）スケジュール、圧延材の鋼種および温度、ロール隙調整等の要因によってはスタンド間で圧延材に振動が発生する場合がある。スタンド間で圧延材に振動が発生すると、圧延材が、圧延ロール出側および入側に取り付けた、圧延材を誘導するガイドに接触して圧延材に表面疵が発生し、また、振動の大きさに応じて、圧延材全長にわたって製品寸法（仕上げ寸法）が変動するなどの問題が生じる。
【０００４】
線材や棒鋼などの被圧延材料を高寸法精度で圧延する精密圧延として、例えば、特許文献１では、仕上げ圧延機（ブロックミル）の後段側、すなわち圧延方向下流側に、２ロール方式の２台のロールスタンドからなる前段側圧延機と、同様に２ロール方式の２台のロールスタンドからなる後段側圧延機をタンデム配列したサイジングミルで、前段側圧延機では、減面率が１６％以上で、寸法公差が±１％以内になるように圧延を行ない、後段側圧延機では、減面率が１０％以下となるような低減面率圧延を実施する精密圧延方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３５８５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された上記圧延条件で圧延を行なっても、低減面率パスの、後段側圧延機の最終（２台目の）ロールスタンドとその最終前（１台目の）ロールスタンド間で圧延材に振動が発生した場合、圧延材全長にわたって周期的な寸法変動を引き起こすことになり、精密圧延を行なうことが不可能となる。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、線材、棒鋼などの条鋼の熱間圧延で、仕上げ圧延機の後段に設置されたサイジングミルでの圧延過程で、ロールスタンド間での圧延材の振動を抑制して、表面疵を低減させ、かつ、圧延材全長にわたって寸法精度を向上させることが可能な圧延方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、この発明では以下の構成を採用したのである。
【０００８】
即ち、請求項１に係る条鋼の圧延方法は、仕上げ圧延機の後段側に設置され、少なくとも２台のロールスタンドを有するサイジングミルでの条鋼の圧延方法であって、前記サイジングミルの最終ロールスタンド（Ｆ）の１台手前のロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向に沿った力の向きを、このロールスタンド（Ｆ−１）の入側の圧延材に作用する張力を制御することにより、一定に保つようにしたことを特徴とする。
【０００９】
前述のロールスタンド間での圧延材の振動の原因として、スタンド間で圧延材に作用する力が圧縮側になっていることが考えられる。しかし、一般的には、このようなスタンド間で圧延材に圧縮力が作用するようなパススケジュールは採用されず、スタンド間で圧延材に適正な張力が作用するように設計されたパススケジュールが採用される。この適正な張力が作用するように設計されたパススケジュールを採用した場合でも、圧延材の温度や材質（鋼種）によって、圧延材に振動が発生する場合がある。本発明者らは、この振動の原因を究明した結果、振動が発生しているロールスタンドでは、そのロールハウジングに作用する圧延方向に沿った力（以下、圧延方向の力とも記す）がゼロに近く、このような状態は、圧延中の圧延材に作用する力の方向の変化に起因していることを突き止めた。すなわち、ロールハウジングに作用する圧延方向に沿った力がゼロに近いため、圧延中にロールハウジングに作用する圧延方向に沿った力の向きが変動しやすく、この力の向きの変動によってロールが圧延方向に沿って移動することが原因となって圧延材が振動するのである。とくに、ロールスタンドに組み込まれた上下のロールの圧延方向に沿った移動が均等でない場合、圧延材の振動はより顕著なものとなる。
【００１０】
ロールハウジングに作用する圧延方向に沿った力のバランス、すなわち力の方向は、一般には、孔型形状やロールスタンド間の増速比、したがってスタンド間張力の変更により可能である。とくに、上記のような極低減面率のサイジングミルでは、前記圧延材の振動を抑制するためには、上述のように、最終ロールスタンド（Ｆ）の１台手前のロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向に沿った力の向きを、種々の圧延要因によっても変動しないように一定に保つことが重要となる。なお、ここでの圧延方向に沿った力は、圧延材の進行方向とそれと逆方向の力の両方を含む。
上記当該ロールスタンド（Ｆ−１）と１台上流側のロールスタンド間の圧延速度を調節することによって、この間の圧延材に作用する張力を制御することにより、ロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向に沿った力の向きを一定に保つことができる。この張力制御を行なう場合は、サイジングミル前段側圧延機と、極低減面率の後段側圧延機とは個別に駆動することが望ましい。
【００１１】
請求項２に係る条鋼の圧延方法は、前記ロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向に沿った力を、前記ロールスタンド（Ｆ−１）の入側張力（ＴＮ１）と入側圧延材断面積（Ｓ１）との積ＴＮ１×Ｓ１と、その出側張力（ＴＮ２）と出側圧延材断面積（Ｓ２）との積ＴＮ２×Ｓ２との差により求めることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る条鋼の圧延方法は、前記ロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向に沿った力を、ひずみゲージを用いて直接計測することを特徴とする。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
請求項４に係る条鋼の圧延方法は、前記最終ロールスタンド（Ｆ）の１台手前のロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向に沿った力の大きさが１０ｋｇｆ以上であることを特徴とする。
【００２０】
このように、前記ロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向に沿った力を１０ｋｇｆ以上と大きくすることにより、圧延状況の変動要因の影響を抑制して、前記圧延方向に沿って作用する力を一定方向に安定して保つことができる。なお、ロールハウジングに作用する圧延方向に沿った力は、スタンド間張力および圧延材寸法を計測することにより、当該ロールスタンドの入側張力（ＴＮ１）と入側圧延材断面積（Ｓ１）の積ＴＮ１×Ｓ１と、出側張力ＴＮ２と出側圧延材断面積（Ｓ２）の積ＴＮ２×Ｓ２の差（ＴＮ１×Ｓ１−ＴＮ２×Ｓ２）で求めることができる。また、ロールハウジングにひずみゲージを貼り付けて、直接計測することも可能である。
【発明の効果】
【００２１】
この発明では、線材および棒鋼用の熱間圧延機列の仕上げ圧延機の後段側に設置される、少なくとも２台のロールスタンドを有するサイジングミルで、圧延材の温度や材質によって、ロールスタンド間で圧延材に振動が発生する原因を究明した結果、とくに、サイジングミルの最終ロールスタンド（Ｆ）の１台手前のロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向に沿った力の向きを、１本の圧延材の圧延中に一定に保つことが重要であることが判明し、当該ロールスタンド（Ｆ−１）と１台上流側のロールスタンド間の圧延材に作用する張力を制御することにより、前記圧延方向に沿った力の向きを一定に保つようにしたのである。それにより、サイジングミルでの、とくに後段側圧延機による圧延過程で、スタンド間での圧延材の振動を効果的に抑制して、表面疵を低減させ、かつ、圧延材全長にわたって寸法変動の発生を防止して寸法精度を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、この発明の実施形態を、実施例を交えて、添付の図１から図３に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、線材および棒鋼（バーインコイル）圧延ラインの仕上げ圧延機列のレイアウトを示したものである。仕上げ圧延機１として、複数の２方ロール１ａ〜１ｇをそれぞれ組み込んだロールスタンド（通常８〜１０台）を、交互に９０°ロール軸を傾けて配置したブロックミルが設置され、仕上げ圧延機１の後段側、すなわち圧延方向の下流側に、複数の２方ロール２ａ〜２ｄをそれぞれ組み込んだロールスタンド（実施形態では４台）を、交互に９０°ロール軸を傾けて配置したブロックミルであるサイジングミル２が最終仕上げ圧延機として、設置されている。仕上げ圧延機１とサイジングミル２との間には水冷帯３が設置されている。図２は、前記サイジングミル２のロール配置を模式的に示したもので、それぞれ２方ロール２ａ〜２ｄからなるロールスタンド（Ｆ−３）、（Ｆ−２）、（Ｆ−１）、Ｆが、交互に９０°ロール軸を傾けて配置され、これらのロールスタンド（Ｆ−３）、（Ｆ−２）、（Ｆ−１）、Ｆの２方ロール２ａ〜２ｄは、それぞれに設けた増速機（図示省略）を介して電動機Ｍにより共通駆動されている。
【００２４】
加熱炉から抽出されたビレットは、粗圧延機列および中間圧延機列を通過して断面積が順次減少し、この圧延材５は仕上げ圧延機１で、サイジングミル２への所要の入側寸法に圧延される。そして、仕上げ圧延機１を通過した圧延材は、水冷帯３により所要の入側温度に調節されてサイジングミル２に導入される。このサイジングミル２では、前段側圧延機のロールスタンド（Ｆ−３）、（Ｆ−２）で、仕上げ圧延機（ブロックミル）１と同様に１０％以上の通常の減面率で圧延が行なわれ、後段側圧延機であるロールスタンド（Ｆ−１）、Ｆでは数％以下の低減面率で圧延が行なわれ、目標寸法公差を満足する製品寸法に仕上げられる。
【実施例】
【００２５】
１５５角ビレット（低合金鋼）から製品寸法Φ５．５ｍｍ圧延時に、前記サイジングミルの各ロールスタンドに作用する圧延方向に沿った力を測定した。この圧延方向に沿った力の測定は、表１に示すように、サイジングミル１の最終ロールスタンド（Ｆ）（NO.4st）の１台手前のロールスタンド（Ｆ−１）(NO.3st)に作用する圧延上流側または下流側方向の力Ｔｆが１０ｋｇｆ以上となるように、ロールスタンド（Ｆ−１）の上流側ロールスタンド（Ｆ−２）(NO.2st)のロール隙を調整した場合（NO.1、参考例）、前記各増速機の増速比を変化させることによって、ロールスタンド（Ｆ−１）の入側の圧延材に作用する張力を制御した場合（NO.2、実施例）、とくに調整・制御を行なわない場合(NO.3、比較例)の３つケースについて行なった。
【００２６】
【表１】
0004427024.tif 000002
【００２７】
表１から、とくに調整・制御を行なわないNO.3（比較例）では、ロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向の力は、５〜-５kgfと力の作用方向が１本の圧延材の圧延中に変化しており、このロールスタンド（Ｆ−１）と最終のロールスタンド（Ｆ）間で振動が発生し、１本の圧延材内で周期的な寸法変動が認められた。これに対し、NO.1（参考例）では、ロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向の力の絶対値１０kgf以上となるように、その上流側のロールスタンド（Ｆ−２）のロール隙を調節したので、ロールスタンド（Ｆ−１）には、-１０〜-２０kgfの方向（圧延上流方向）が一定の力が作用して、ロールスタンド（Ｆ−１）と最終ロールスタンド（Ｆ）間で振動およびそれに伴う寸法変動および表面疵が発生せず、目標寸法公差を満足した。また、NO.2（実施例）では、ロールスタンド（Ｆ−１）に作用する力の向きが一定になるように、その入側の圧延材の張力を制御したので、ロールスタンド（Ｆ−１）には、-４０〜-３７kgfの方向（圧延上流方向）が一定の力が作用して、NO.1（参考例）の場合と同様に、ロールスタンド（Ｆ−１）、Ｆ間に振動およびそれに伴う表面疵が発生せず、目標寸法公差を満足した。このように、前記ロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向の力を、歪ゲージを用いてオンラインで測定し、常時監視することが可能であり、かつ、この測定結果に基づいて、前記圧延方向の力の向きが変動せずに一定となるように、当該ロールスタンド（Ｆ−１）および／またはその上流側のロールスタンドのロール隙をフィードバック制御することができる。なお、前記ロールスタンド（Ｆ−１）に作用する圧延方向の力は、表１に示したNO.1（参考例）、NO.2（実施例）の場合の圧延上流方向（力の符号がマイナス（−）側）のみならず、圧延下流方向（力の符号がプラス（＋）側）に一定になるように、ロール隙または／および張力を制御することも可能である。
【００２８】
図３は他の実施形態のサイジングミル２Ｓを示したもので、それぞれ２方ロール２ａ〜２ｄからなるロールスタンド（Ｆ−３）、（Ｆ−２）、（Ｆ−１）、Ｆが、交互に９０°ロール軸を傾けて配置され、前段側圧延機のロールスタンド（Ｆ−３）、（Ｆ−２）、および後段側ロールスタンド（Ｆ−１）、Ｆがそれぞれ増速機（図示省略）を介して別個に電動機Ｍにより共通駆動されている。そして、前段側圧延機のロールスタンド（Ｆ−３）、（Ｆ−２）と後段側圧延機のロールスタンド（Ｆ−１）、Ｆとの間には、寸法測定器４が設置され、圧延材の高さおよび幅等の寸法測定が可能となっている。この駆動方式のサイジングミル２Ｓは、前記サイジングミル２と異なり、前段側のロールスタンド２ａ、２ｂで、１０％以上の通常の減面率での圧延のほかに、数％以下の低減面率の圧延を行なうことも可能である。前段側圧延機のロールスタンド（Ｆ−３）、（Ｆ−２）と、後段側ロールスタンド（Ｆ−１）、Ｆが別個に共通駆動されているため、前段側圧延機と後段側圧延機の回転数調整を別個に行なうことができ、最終ロールスタンド（Ｆ）（NO.4st）の１台手前のロールスタンド（Ｆ−１）(NO.3st)入側の圧延材に作用する張力制御が容易となる。また、サイジングミル２Ｓの前段側ロールスタンド（Ｆ−３）、（Ｆ−２）で極低減面率の圧延を行なう場合には、前段側の最終ロールスタンド（Ｆ−２）の１台前に相当するロールスタンド（Ｆ−３）に作用する圧延方向に沿った力の向きを、サイジングミル２Ｓの後段側のロールスタンド（Ｆ−１）の場合と同様に、ロール隙またはその入側圧延材に作用する張力を制御するなどして一定に保ち、ロールスタンド（Ｆ−３）、（Ｆ−２）間での振動発生を抑制することが望ましい。
【００２９】
なお、上記の圧延方法は、上記の２方ロール方式のサイジングミルのみならず、３方ロール方式または４方ロール方式のサイジングミルにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】条鋼圧延の仕上げ圧延機列を示す説明図である。
【図２】図１の仕上げ圧延機列のサイジングミルを模式的に示す説明図である。
【図３】図１の仕上げ圧延機列の、他の形態のサイジングミルを模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：仕上げ圧延機      １ａ〜１ｇ：２方ロール      ２、２Ｓ：サイジングミル
２ａ〜２ｄ：２方ロール      ３：水冷帯        ４：寸法測定器
５：圧延材
【図１】
0004427024.tif 000003
【図２】
0004427024.tif 000004
【図３】
0004427024.tif 000005