(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラブ（１）の上下面に平行な下流側平行面（３ａ）と該平行面から上流側に斜めに延びる上流側テーパ面（３ｂ）とを有する上下一対の金型（３）を備え、該金型をスラブを挟んで上下に対峙して配置し、上下の金型の間隔を開閉させ、その間でスラブを板厚方向に圧下する熱間スラブの板厚プレス方法において、
鉛直軸を揺動中心として上下の金型を互いに相反する方向に揺動させてスラブを圧下する、ことを特徴とする熱間スラブの板厚プレス方法。
【請求項２】
同一の鉛直軸を、上下の金型の揺動中心とする、ことを特徴とする請求項１に記載の熱間スラブの板厚プレス方法。
【請求項３】
異なる鉛直軸を、それぞれ上下の金型の揺動中心とする、ことを特徴とする請求項１に記載の熱間スラブの板厚プレス方法。
【請求項４】
更に鉛直軸を、ライン方向の相反する方向に移動させる、ことを特徴とする請求項３に記載の熱間スラブの板厚プレス方法。
【請求項５】
スラブ（１）の上下面に平行な下流側平行面（３ａ）と該平行面から上流側に斜めに延びる上流側テーパ面（３ｂ）とを有する上下一対の金型（３）と、該金型をスラブを挟んで上下に対峙して配置し、上下の金型の間隔を開閉させる圧下機構（６）と、上下の金型を水平に揺動可能に支持する上下一対の鉛直軸（８ａ，８ｂ）と、該鉛直軸を揺動中心として上下の金型を互いに相反する方向に揺動させる揺動機構（１０）とを備えた、ことを特徴とする熱間スラブの板厚プレス装置。
【請求項６】
更に、上下一対の鉛直軸（８ａ，８ｂ）をライン方向の相反する方向に移動させるシフト機構（１２）を備える、ことを特徴とする請求項５に記載の熱間スラブの板厚プレス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間スラブ、特に熱間圧延用素材である熱間鋼スラブを金型によって板厚方向からプレスする板厚プレス方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から熱間スラブを板厚方向からプレスする板厚プレス手段が提案されている。例えば、図５に模式的に示すように、特開平２−１７５０１１号の「走間サイジングプレス装置」は、被成形材料１の搬送ラインの上方と下方、あるいは左方と右方に回転軸２を配設し、この回転軸の偏心部に所要の形状のロッドのボス部を嵌合するとともに、このロッドの先端部に被成形材料搬送ラインと対峙するように配設した金型３を連結したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図６は、熱間スラブを板厚方向からプレスする基本的板厚プレス方法の模式図である。この図において、（Ａ）はｎパス目のプレス前、（Ｂ）はそのプレス中、（Ｃ）はｎ＋１パス目のプレス前、（Ｄ）はそのプレス中を示している。
この図に示すように、熱間スラブの板厚を長手方向に順に送りながらプレスして減肉する従来の手段では、スラブに対して上下対称に金型３を配置している。この金型３は、テーパ角θが１０〜１２度の台形断面を有し、スラブの送り方向に対して水平方向に直交する形状になっている。
【０００４】
しかし、かかる金型を用いて熱間スラブを板厚方向にプレスすると、（Ｂ）に示すように、板厚プレス中に長手方向の材料１の先進と後進が発生し、これと同時に幅方向へも変形が発生する。そのため、図７に模式的に示すように周期的に板幅が変動し、均一な板幅が得られなくなる問題点があった。なお、図７で（Ａ）はプレス前、（Ｂ）はプレス後を示し、Ｗ０はプレス前の板幅、Ｗ’とＷはプレス後の最広と最狭の板幅である。
【０００５】
すなわち、板厚に対して上下対称に配置した金型で板厚プレスすると、間欠作動の鍛造プレスによりスラブにライン方向の幅分布（以下、幅変動）が生じる。従って、この幅変動を、下流の幅調整装置において均一化する必要があるが、１回の圧下で大きく減肉する高圧下作動時には、幅調整装置の能力以上の幅変動が発生してしまい製品品質を著しく低下させてしまう問題点があった。
更に、従来の手段では、送り量、圧下量などの熱間スラブの板厚プレス条件を決めると、かならずある一定量の幅変動が発生してしまい、この幅変動量を低減或いは制御するすることは実質的に不可能であった。
【０００６】
更に、かかる幅変動量を低減するために、複数の金型を備えたタンデム式板厚プレスにより、複数回に分けて板厚を減肉し変形分散を行う手段もあるが、装置が複雑かつ高価になってしまう問題点がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、熱間スラブを送りながら板厚方向に金型で板厚プレスする際に、高圧下であっても、プレス時の幅変動の発生を抑制することができ、かつプレス時の荷重増大を抑制することができる熱間スラブの板厚プレス方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従来の板厚プレス方法では、テーパ角が小さいと幅広がりが大きくなり、荷重も大きくなるが幅変動は小さくなる傾向がある。また、逆にテーパ角を大きくすると、幅広がりと荷重増加の両方を抑制することが可能であるが、幅変動が大きくなる傾向があることがわかった。
【０００９】
更に、本発明の発明者等は、上記問題を解決するために幅方向変動挙動を詳細に分析した結果、以下の新規の知見を得た。
（１）板厚プレス時の変形は、まず金型テーパ部で圧下した部分が大きく幅広がりしてテーパ形状となった後、長手方向に送られ、次の圧下により金型平行部で幅の分布（幅変動）が形成される。
（２）幅分布の最小位置は、金型テーパ部と平行部の境目付近で板厚プレスした部分であり、幅分布の最大位置は平行部圧下の中央部である。
（３）金型テーパ角が大であったり、送り量が大きい場合に特に幅変動が顕著となる。本発明はかかる新規の知見に基づき創案されたものである。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、スラブ（１）の上下面に平行な下流側平行面（３ａ）と該平行面から上流側に斜めに延びる上流側テーパ面（３ｂ）とを有する上下一対の金型（３）を備え、該金型をスラブを挟んで上下に対峙して配置し、上下の金型の間隔を開閉させ、その間でスラブを板厚方向に圧下する熱間スラブの板厚プレス方法において、鉛直軸を揺動中心として上下の金型を互いに相反する方向に揺動させてスラブを圧下する、ことを特徴とする熱間スラブの板厚プレス方法が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、スラブ（１）の上下面に平行な下流側平行面（３ａ）と該平行面から上流側に斜めに延びる上流側テーパ面（３ｂ）とを有する上下一対の金型（３）と、該金型をスラブを挟んで上下に対峙して配置し、上下の金型の間隔を開閉させる圧下機構（６）と、上下の金型を水平に揺動可能に支持する上下一対の鉛直軸（８ａ，８ｂ）と、該鉛直軸を揺動中心として上下の金型を互いに相反する方向に揺動させる揺動機構（１０）とを備えた、ことを特徴とする熱間スラブの板厚プレス装置が提供される。
【００１２】
上記本発明の方法及び装置によれば、上下一対の鉛直軸（８ａ，８ｂ）と揺動機構（１０）を備え、鉛直軸を揺動中心として上下の金型を互いに相反する方向に揺動させてスラブを圧下するので、金型テーパ部と平行部の境目は、上型と下型で交差し、その交差付近（幅中央部）では、両方の平行面（３ａ）によりスラブが強く圧下され幅方向への材料の流れも大きいが、幅端部に近づくにつれて徐々に上下いずれかの金型がテーパ面となるので、圧下力が徐々に小さくなりかつ下流側へ材料が逃げやすくなり、これにより幅方向への材料の流れを小さくできる。
言い換えれば、送り量、圧下量等の板厚プレス加工条件が同一であっても、金型をクロスさせることによって、幾何学的圧下量の幅方向分布を変化させることができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、同一の鉛直軸を、上下の金型の揺動中心とする。この構成により、幅中央部から両方の幅端部への材料の流れを均等化できる。
【００１４】
また、異なる鉛直軸を、それぞれ上下の金型の揺動中心としてもよい。更に、上下一対の鉛直軸（８ａ，８ｂ）をライン方向の相反する方向に移動させるシフト機構（１２）を備え、鉛直軸を、ライン方向の相反する方向に移動させるのがよい。
【００１５】
この構成により、圧下後のスラブに反りや曲がりが生じた場合でも、鉛直軸及び／又は金型自体を長手方向にシフトすることより、幅端部への材料の流れを幅方向及び又は板の上下で差を生じさせて、反りや曲がりを戻すことができる。
すなわち、上下の金型のクロスに合わせて、ライン方向にシフトすることにより、さらに細かく広がり量分布をコントロールすることができる。これらにより幅変動量を減少させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１７】
図１（Ａ）は、本発明による板厚プレス装置の模式的構成図であり、図１（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線における部分矢視図である。この図に示すように、本発明の板厚プレス装置は、上下一対の金型３、金型３を圧下する圧下機構６、上下一対の鉛直軸８ａ，８ｂ、金型３を揺動させる揺動機構１０、及び金型３をシフトさせるシフト機構１２を備えている。
【００１８】
上下一対の金型３は、スラブ１の上下面に平行な下流側平行面３ａとこの平行面から上流側に斜めに延びる上流側テーパ面３ｂとを有する。従って、金型３にはテーパ面３ａと平行面３ｂの境目４が存在する。なお、本発明は、図１に示す金型形状に限定されず、境目４が存在する限りで、テーパ角θが段階的或いは連続的に変化してもよい。また、境目４も直線に限定されず、任意の曲線であってもよい。
【００１９】
圧下機構６は、金型３をスラブ１を挟んで上下に対峙して配置し、かつ上下の金型３の間隔を開閉させてその間でスラブ１を板厚方向に圧下するようになっている。かかる圧下機構６は、図５に例示した偏心軸による圧下であっても、その他の周知の機構、例えばクランク式、油圧式、その他であってもよい。
【００２０】
上下一対の鉛直軸８ａ，８ｂは、上下の金型３を水平に揺動可能に支持している。また、揺動機構１０は、この鉛直軸８ａ，８ｂを揺動中心として上下の金型３を水平かつ互いに相反する方向に揺動させるようになっている。更に、シフト機構１２は、上下一対の鉛直軸８ａ，８ｂをライン方向の相反する方向に移動させるようになっている。なお、揺動機構１０及びシフト機構１２は、例えば、直動シリンダ或いは直動ジャッキを用いて容易に構成することができる。
【００２１】
上述した本発明の板厚プレス装置の構成により、鉛直軸８ａ，８ｂを揺動中心として上下の金型３を互いに相反する方向に揺動させ、更に、ライン方向に移動させてスラブ１を圧下することができる。
【００２２】
図２は、上述した装置を用いた本発明の板厚プレス方法の模式図である。この図において、（Ａ）は上下の鉛直軸８ａ，８ｂが同一位置にある場合、（Ｂ）は上下の鉛直軸８ａ，８ｂがスラブ１の長手方向に異なる場合、（Ｃ）は鉛直軸８ａをライン方向の相反する方向に移動させた場合を示している。また、各図の斜線部分は、上下の金型３の平行面３ａの重なり部分を示している。
【００２３】
本発明の方法によれば、スラブ１の上下面に平行な下流側平行面３ａと該平行面から上流側に斜めに延びる上流側テーパ面３ｂとを有する上下一対の金型３を備え、この金型３をスラブ１を挟んで上下に図１に示したように対峙して配置する。次いで、図２（Ａ）に例示するように、例えば同一位置の鉛直軸８ａ，８ｂを揺動中心として上下の金型３を互いに相反する方向に揺動させてスラブ１を圧下する。揺動は圧下前に行うのがよいが、圧下中も揺動させてもよい。これにより、荷重を減少させることができる。また、圧下中は揺動させる量が変化しない、すなわち一定クロス角のまま圧下するのがよい。
【００２４】
上述した本発明の方法及び装置によれば、上下一対の鉛直軸８ａ，８ｂを揺動中心として上下の金型３を互いに相反する方向に揺動させてスラブを圧下するので、金型テーパ部と平行部の境目４は、上型と下型で交差し、その交差付近（幅中央部）では、両方の平行面３ａによりスラブ１が強く圧下され幅方向への材料の流れも大きくなる。一方、幅端部に近づくにつれて徐々に上下いずれかの金型３がテーパ面３ｂとなるので、圧下力が徐々に小さくなりかつ下流側へ材料が逃げやすくなる。従って、中央部の強い圧下により幅方向に流れた材料は、幅端部に近づくにつれ、長手方向に徐々に広がり、結果として幅方向への材料の流れを小さくできる。
言い換えれば、送り量、圧下量等の板厚プレス加工条件が同一であっても、金型をクロスさせることによって、幾何学的圧下量の幅方向分布を変化させることができる。
【００２５】
また、図２（Ｂ）に示すように異なる鉛直軸８ａ，８ｂを、それぞれ上下の金型３の揺動中心とすることにより、圧下後のスラブに曲がりが生じた場合でも、鉛直軸を長手方向にシフトすることより、幅端部への材料の流れを幅方向で差を生じさせて、曲がりを戻すことができる。
【００２６】
更に、図２（Ｃ）に示すように、上下一対の鉛直軸８ａ，８ｂをライン方向の相反する方向に移動させることにより、圧下後のスラブに反りと曲がりの両方が生じた場合でも、鉛直軸及び金型自体を長手方向にシフトすることより、幅端部への材料の流れを幅方向及び板の上下で差を生じさせて、反りと曲がりの両方を戻すことができる。
すなわち、上下の金型のクロスに合わせて、ライン方向にシフトすることにより、さらに細かく広がり量分布をコントロールすることができる。これらにより幅変動量を減少させることができる。
【００２７】
図３は、板厚プレス時の圧下部分の模式図である。この図に示すように、板厚プレス時の変形部分は、平行面３ａで圧下される第１変形領域Ｖ１と、テーパ面３ｂで圧下される第２変形領域Ｖ２とからなる。また図４は、板厚プレスによる幅変動の発生要因の説明図である。
（１）図３及び図４に示すように、板厚プレス時の変形は、まずテーパ面３ｂで圧下した部分（第２変形領域Ｖ２）が大きく幅広がりしてテーパ形状となった後、長手方向に送られ、次の圧下により平行面３ａで幅の分布（幅変動）が形成される。
（２）また、幅分布の最小位置は、金型テーパ部と平行部の境目４付近で板厚プレスした部分（図４のＡ部）であり、幅分布の最大位置は平行部圧下の中央部となる。
【００２８】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
上述したように、本発明の熱間スラブの板厚プレス方法及び装置は、熱間スラブを送りながら板厚方向に金型で板厚プレスする際に、高圧下であっても、プレス時の幅変動の発生を抑制することができ、かつプレス時の荷重増大を抑制することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による板厚プレス装置の模式的構成図である。
【図２】本発明の板厚プレス方法の模式図である。
【図３】板厚プレス時の圧下部分の模式図である。
【図４】板厚プレスによる幅変動の発生要因の説明図である。
【図５】従来の板厚プレス装置の模式図である。
【図６】熱間スラブを板厚方向からプレスする基本的板厚プレス方法の模式図である。
【図７】板厚プレスによる幅変動の模式図である。
【符号の説明】
１  熱間スラブ（被成形材料）
２  回転軸
３  金型
３ａ  下流側平行面
３ｂ  上流側テーパ面
４  境目
６  圧下機構
８ａ，８ｂ  鉛直軸
１０  揺動機構
１２  シフト機構
【図１】
0003975617.tif 000002
【図２】
0003975617.tif 000003
【図３】
0003975617.tif 000004
【図４】
0003975617.tif 000005
【図５】
0003975617.tif 000006
【図６】
0003975617.tif 000007
【図７】
0003975617.tif 000008