(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に円弧状の真円形成部と逃がし部とからなる溝を有する２対４個の圧延ロールを備えた４ロール圧延機で、線材をサイジング圧延する方法において、
４ロール圧延機を直列に３台以上設置して、各圧延ロールの真円形成部の中心角を、最終の３パスについては、第１パスで１５度未満に、第２パスで３０度以上に、第３パスで４５度以上に設定するとともに、
第２パスの入側にローラガイドを設置して、このローラガイドの案内ローラーにより、被圧延材の第１パスで圧下されない面（自由面）を保持・案内しながら、当該被圧延材を第２パスに誘導することを特徴とする線材のサイジング圧延方法。
【請求項２】
第１パスの圧延ロールの逃がし部は直線状に形成され、この直線は真円形成部をなす円弧の両端に対する接線であり、第２パスの入側に設置するローラガイドの案内ローラーの外周面には、被圧延材を保持・案内するＶ溝が形成され、このＶ溝の角度を、第１パスの隣接する圧延ロール間で逃がし部をなす直線同士がなす角度と同じにすることを特徴とする請求項１記載の線材のサイジング圧延方法。
【請求項３】
２対４個の圧延ロールを備えた４ロール圧延機で線材をサイジング圧延する方法において、
４ロール圧延機を直列に３台以上設置して、最終３パスの第１パスでは、外周面に溝のないフラットロールを圧延ロールとして用い、第２パス以降では、外周面に円弧状の真円形成部と逃がし部とからなる溝を有するロールを圧延ロールとして用い、圧延ロールの真円形成部の中心角を、第２パスでは３０度以上に、第３パスでは４５度以上に設定するとともに、
第２パスの入側にローラガイドを設置して、このローラガイドの案内ローラーにより、被圧延材の第１パスで圧下されない面（自由面）を保持・案内しながら、当該被圧延材を第２パスに誘導することを特徴とする線材のサイジング圧延方法。
【請求項４】
第２パスの入側に設置するローラガイドの案内ローラーの外周面には、被圧延材を保持・案内するＶ溝が形成され、このＶ溝の角度を９０度にすることを特徴とする請求項３記載の線材のサイジング圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４ロール圧延機で線材をサイジング圧延する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
４ロール圧延機を使用したサイジング圧延方法（同一の圧延ロールを用いロール間隙を変更することで、径の異なる棒材・線材を製造する圧延方法）の従来例としては、例えば特公平３−６８４１号公報に記載されたものがある。
この方法では、圧下方向を相互に４５度傾けた２台の４ロール圧延機を、圧延ラインに沿って直列に配列している。圧延ロールとしては、外周面に、円弧状の真円形成部と適当な逃がし部とからなる溝を有するものを使用している。また、前記公報には、寸法差の許容限界内で、同一ロールによるサイジング圧延が可能な製品のサイズ範囲（以下、「サイズフリー範囲」と称する）を大きくするためには、溝の真円形成部の中心角はなるべく小さく、逃がし量（逃がし部と真円形成部とがなす角度）は疵発生のない範囲でできるだけ大きくすることが望ましいと記載されている。
【０００３】
これに対して、本出願人は、先に、実際の４ロール圧延で問題となる噛み出しや倒れを考慮して、これらの問題が生じないようにしながらサイズフリー範囲を広くできるサイジング圧延装置を提案した（特開平９−２２５５０２号公報参照）。この提案では、４ロール圧延機を直列に３台以上設置して、各圧延ロールの溝の真円形成部の中心角を、第１パスで１５度以上とし、最終パスで４５度以上とし、その中間のパス（第２パス）で３０度以上に設定している。
【０００４】
ここで、噛み出しとは、図５に示すように、被圧延材７が４つの圧延ロール５０の外周面で囲まれた空間（孔型）からはみ出すことである。圧延時に被圧延材７の中心が孔型の中心を通らないと、噛み出しが生じ易い。噛み出し量が大きいと、噛み出し部７５が次のパスで孔型内に畳み込まれて折れ込み疵となる。
また、倒れとは、図６に示すように、パス間で被圧延材７が回転することである。倒れの度合は、圧延ロール５０の幅方向中心位置を示すラインＬ1 と、このパスで圧延ロール５０の幅方向中心位置にあるべき被圧延材７の位置を示すラインＬ2 とのなす角（倒れ角）γで表される。倒れ量が大きいと、表面疵や折れ込み疵が生じて不良品となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−２２５５０２号公報に記載のサイジング圧延装置では、特に径が小さい線材（例えば直径が７．０ｍｍ以下のもの）の場合に、第２パスで倒れが発生し易い傾向にあり、これに伴って第３パスで折り込み疵が生じる恐れがあることが分かった。
【０００６】
本発明の課題は、４ロール圧延機を直列に３台以上設置して行うサイジング圧延方法において、特に、径が小さい線材の場合でも、広いサイズフリー範囲を確保しながら、良好な表面性状が得られるようにすることにある。
【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、請求項１に係る発明は、外周面に円弧状の真円形成部と逃がし部とからなる溝を有する２対４個の圧延ロールを備えた４ロール圧延機で、線材をサイジング圧延する方法において、４ロール圧延機を直列に３台以上設置して、各圧延ロールの真円形成部の中心角を、最終の３パスについては、第１パスで１５度未満に、第２パスで３０度以上に、第３パスで４５度以上に設定するとともに、第２パスの入側にローラガイドを設置して、このローラガイドの案内ローラーにより、被圧延材の第１パスで圧下されない面（自由面）を保持・案内しながら、当該被圧延材を第２パスに誘導することを特徴とする線材のサイジング圧延方法を提供する。
【０００８】
この方法によれば、最終３パスの第１パスで圧延ロールの真円形成部の中心角を１５度未満とするとともに、第２パスの入側に設置したローラガイドの案内ローラーで、被圧延材の自由面を保持・案内することにより、第１パスで圧延ロールの真円形成部の中心角を１５度以上とした場合よりも、前記ローラガイドの案内ローラーによる被圧延材の保持・案内性能が高くなって、第２パスで倒れが発生し難くなる。また、これに加えて、圧延ロールの真円形成部の中心角を最終３パスの第２パスで３０度以上とし、最終パスで４５度以上に設定することにより、得られる製品の表面性状を良好にすることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の線材のサイジング圧延方法において、第１パスの圧延ロールの逃がし部は直線状に形成され、この直線は真円形成部をなす円弧の両端に対する接線であり、第２パスの入側に設置するローラガイドの案内ローラーの外周面には、被圧延材を保持・案内するＶ溝が形成され、このＶ溝の角度を、第１パスの隣接する圧延ロール間で逃がし部をなす直線同士がなす角度と同じにすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、２対４個の圧延ロールを備えた４ロール圧延機で線材をサイジング圧延する方法において、４ロール圧延機を直列に３台以上設置して、最終３パスの第１パスでは、外周面に溝のないフラットロールを圧延ロールとして用い、第２パス以降では、外周面に円弧状の真円形成部と逃がし部とからなる溝を有するロールを圧延ロールとして用い、圧延ロールの真円形成部の中心角を、第２パスでは３０度以上に、第３パスでは４５度以上に設定するとともに、第２パスの入側にローラガイドを設置して、このローラガイドの案内ローラーにより、被圧延材の第１パスで圧下されない面（自由面）を保持・案内しながら、当該被圧延材を第２パスに誘導することを特徴とする線材のサイジング圧延方法を提供する。
【００１１】
４ロール圧延機では、被圧延材の断面に対する１つの圧延ロールの受持角度は９０度であるため、各圧延ロールの外周面に円弧状の溝が形成されている場合、その円弧の中心角は９０度以下となる。そして、この圧延ロールは、この円弧の中心角が０度の場合に、外周面に溝のないフラットロールとなる。したがって、請求項３の方法は、請求項１の方法で、第１パスにおける圧延ロールの真円形成部の中心角（θ1 ）を０度とした場合に相当する。
【００１２】
すなわち、請求項１の方法では、第１パスにおいても、圧延ロールの溝が真円形成部と逃がし部とで形成されていることが前提となっているため、θ1 ＝０であるフラットロールを第１パスの圧延ロールとした方法は、請求項１の方法に含まれないと解釈される。しかしながら、実際には、０＜θ1 ＜１５度の場合よりもθ1 ＝０の場合の方が、上述した第２パスで倒れを発生し難くする効果が高いため、この請求項３を請求項１とは独立に設けた。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の線材のサイジング圧延方法において、第２パスの入側に設置するローラガイドの案内ローラーの外周面には、被圧延材を保持・案内するＶ溝が形成され、このＶ溝の角度を９０度にすることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に相当するサイジング圧延方法を説明する図であって、（ａ）は第１パスＡの圧延ロールを、（ｂ）は第２パスＢの入側に設置したローラガイドの案内ローラーを、（ｃ）は第２パスＢの圧延ロールを、（ｄ）は第３パスＣの圧延ロールをそれぞれ示す。
【００１５】
この実施形態では、３台の４ロール圧延機がパスラインに沿って直列に設置されている。各４ロール圧延機には、それぞれ２対４個の圧延ロール４，５，６が放射状に配置されている。各圧延ロール４〜６の外周面には、幅方向中央部の円弧状の真円形成部４ａ，５ａ，６ａと、その左右の逃がし部４ｂ，５ｂ，６ｂとからなる溝が形成されている。
【００１６】
各圧延ロール４〜６の溝の形状を図２に示す。各圧延ロール４〜６において、溝の逃がし部４ｂ〜６ｂは直線状に形成され、この直線は、真円形成部４ａ〜６ａをなす円弧の両端に対する接線４１となっている。すなわち、この溝では、逃がし部４ｂ〜６ｂの逃がし量が９０度になっている。また、この溝の真円形成部４ａ〜６ａをなす円弧の半径Ｒは、各パスに導入される時点での被圧延材７の半径とほぼ同一になるように設定されている。すなわち、被圧延材７は、第１パスＡに導入される前に、断面が略円形に圧延されている。
【００１７】
第１パスＡ用の４ロール圧延機では、図１（ａ）に示すように、２対の圧延ロール４の圧下方向を、それぞれ鉛直方向および水平方向に設定している。また、各圧延ロール４の溝をなす真円形成部４ａの中心角θ1 を、１５度未満に設定している。
第２パスの入側には、図１（ｂ）に示すように、４つの案内ローラー１４で被圧延材７を保持するローラガイドが設置してある。このローラガイドの案内ローラー１４により、被圧延材７の第１パスで圧下されない面（自由面）７１を保持しながら、この被圧延材７を第２パスへ誘導する。
【００１８】
図３に示すように、この案内ローラー１４の外周面にはＶ溝１４ａが形成され、このＶ溝１４ａの面が被圧延材７の保持・案内面となっている。このＶ溝１４ａの底部（案内ローラー１４の回転軸方向中心部）には、逃がし溝１４ｂが設けてある。なお、Ｖ溝１４ａの深さＨは、被圧延材の径に応じて適切な寸法に設定する。
【００１９】
そして、この案内ローラー１４のＶ溝１４ａの角度αを、図２の角度βと同じにしてある。この角度βは、図２に示すように、第１パスの隣接する圧延ロール４間で、逃がし部４ｂをなす直線（前述の接線４１）同士がなす角度である。そして、この角度βと、圧延ロールの真円形成部４ａ〜６ａの中心角θとは、β＝θ＋９０°の関係になっており、θが小さくなるほどβも小さくなる。
【００２０】
また、この案内ローラー１４は、被圧延材７の第１パスで圧下されない面（自由面）７１がＶ溝１４ａの底部で保持されるように配置されている。
したがって、第１パスの角度βと同じに設定される案内ローラー１４のＶ溝１４ａの角度αは、第１パスの圧延ロール４の真円形成部４ａの中心角θ1 が１５度未満と小さく設定されることによって小さくなるため、径が小さい場合でも被圧延材７がしっかりと保持される。その結果、第２パスで被圧延材７に倒れが生じ難くなる。
【００２１】
このローラガイドとしては、案内ローラー１４のＶ溝１４ａの角度αが前記角度βと同じになっており、被圧延材７の第１パスで圧下されない面（自由面）７１を保持・案内するように構成されていれば、その他の構成はどのようなものであってもよい。このようなローラガイドの一例としては、特開平８−２２９６０９号公報に記載されたものが挙げられる。
【００２２】
第２パス（最終パスの手前のパス）用の４ロール圧延機では、図１（ｃ）に示すように、２対の圧延ロール５の圧下方向を、それぞれ水平方向から４５度傾いた方向に設定している。また、各圧延ロールの溝をなす真円形成部５ａの中心角θ2 を、３０度以上に設定している。
第３パス（最終パス）用の４ロール圧延機では、図１（ｄ）に示すように、２対の圧延ロール６の圧下方向を、それぞれ鉛直方向および水平方向に設定している。また、各圧延ロールの溝をなす真円形成部６ａの中心角θ3 を、４５度以上に設定している。
【００２３】
次に、上述の圧延設備により以下の条件で圧延を行い、製品の直径（第３パスを出た後の線材の直径）と第２パスでの倒れ発生率との関係を調べた。
第１パスの圧延ロール４については、真円形成部４ａの中心角θ1 を０°，１２°，１５°，１８°と変えた。すなわち、中心角θ1 ＝０°の場合には、圧延ロール４としてフラットロールを使用した。また、中心角θ1 の変化に対応させて、案内ローラー１４のＶ溝１４ａの角度α（＝θ1 ＋９０°）をそれぞれ９０°，１０２°，１０５°，１０８°にした。
【００２４】
第２パスの圧延ロール５の真円形成部５ａの中心角θ2 は３０°で一定に、第３パスの圧延ロール６の真円形成部６ａの中心角θ3 は４５°で一定にした。第１パスに導入する被圧延材７としては、これより手前に同じパスラインに沿って直列に配置した複数の２ロール圧延機により圧延された、略円形の線材を使用した。
【００２５】
また、倒れ発生率は、図６に示す倒れ角γが５°以上となった場合を「倒れ発生」と判断して算出した。その結果を図４にグラフで示す。
このグラフから分かるように、第１パスの圧延ロール４の真円形成部４ａの中心角θ1 を１５°未満とすることにより、製品の直径が７ｍｍ以下で第２パスでの倒れ発生率を低くすることができる。特に、中心角θ1 が１２°以下であるとその効果が高いことが分かる。
【００２６】
したがって、上述の圧延設備を用い、第１パスの圧延ロール４の真円形成部４ａの中心角θ1 を１５°未満とし、案内ローラー１４のＶ溝１４ａの角度αを中心角θ1 に対応させて１０５°未満とし、第２パスの圧延ロール５の真円形成部５ａの中心角θ2 を３０°とし、第３パスの圧延ロール６の真円形成部６ａの中心角θ3 を４５°とすることにより、得られる製品の表面性状を良好にすることができる。
【００２７】
また、圧延ロールの溝をなす真円形成部の中心角が小さいほど、サイジング圧延によるサイズフリー範囲を広くできるため、第１パスの圧延ロール４の真円形成部４ａの中心角θ1 を１５°未満とすることにより、この中心角θ1 が１５°以上の場合よりもサイズフリー範囲を広くすることができる。
なお、この実施形態では、ローラガイドとして、２組４つの案内ローラー１４で被圧延材７の自由面７１を保持・案内するものを使用しているが、１組２つの案内ローラーで被圧延材７の自由面を保持・案内するものであってもよい。
【００２８】
また、この実施形態では、３台の４ロール圧延機を使用して、隣合う４ロール圧延機の圧下方向を相互に４５度傾けているが、本発明の方法はこれに限定されない。しかしながら、複数台設置された４ロール圧延機の圧下方向を相互に４５度傾けた構成とすることにより、一つ前のパスにおける非圧延部分を中心に圧延が行われて、得られる線材の偏径差を小さく抑えることができるため、本発明の方法でも、３台以上設置された４ロール圧延機の圧下方向を、この実施形態のように相互に４５度傾けた構成とすることが好ましい。
【００２９】
また、この実施形態では３台の４ロール圧延機を使用しているが、本発明の方法はこれに限定されず、４台以上の４ロール圧延機を使用してもよい。その場合には、最終の３パスの４ロール圧延機についてのみ、圧延ロールの真円形成部の中心角等を本発明の方法に応じて設定し、最終の３パスより上流側の４ロール圧延機については適宜設定すればよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法によれば、４ロール圧延機を直列に３台以上設置して行うサイジング圧延方法において、直径が７．０ｍｍ以下の線材の場合でも、広いサイズフリー範囲を確保しながら表面性状を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に相当するサイジング圧延方法を説明する図であって、（ａ）は第１パスＡの圧延ロールを、（ｂ）は第２パスＢの入側に設置したローラガイドの案内ローラーを、（ｃ）は第２パスＢの圧延ロールを、（ｄ）は第３パスＣの圧延ロールをそれぞれ示す。
【図２】実施形態で使用した圧延ロールの溝の形状を説明する図である。
【図３】実施形態で使用した、ローラガイドの案内ローラーの外周面に形成されたＶ溝の形状を示す図である。
【図４】実施形態の方法により、製品の直径と第２パスでの倒れ発生率との関係を調べたグラフである。
【図５】従来の方法で問題となる噛み出しを説明する図である。
【図６】従来の方法で問題となる倒れを説明する図である。
【符号の説明】
４  第１パスの圧延ロール
５  第２パスの圧延ロール
６  第３パスの圧延ロール
４ａ，５ａ，６ａ
溝の真円形成部
４ｂ，５ｂ，６ｂ
溝の逃がし部
７  被圧延材
７１  自由面
１４  案内ローラー
１４ａ  Ｖ溝
１４ｂ  逃がし溝
４１  真円形成部をなす円弧の両端に対する接線
α  Ｖ溝の角度
β  逃がし部をなす直線同士がなす角度
Ａ  第１パス
Ｂ  第２パス
Ｃ  第３パス
θ1 第１パスでの圧延ロールの真円形成部の中心角
θ2 第２パスでの圧延ロールの真円形成部の中心角
θ3 第３パスでの圧延ロールの真円形成部の中心角
【図１】
0004092822.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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