(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１回の引き抜き加工により異形断面の鋼材を製造する際の母材の製造方法であって、
前記鋼材の縦寸法に対する前記母材の縦寸法の比率、および、前記鋼材の横寸法に対する前記母材の横寸法の比率の両者が、それぞれ１０２％〜１２０％とするとともに、
前記母材に対する前記鋼材の縦寸法の寸法減少率と、前記母材に対する前記鋼材の横寸法の寸法減少率との差を６％以内として、前記母材を圧延により製造することを特徴とする引き抜き加工用母材の製造方法。
【請求項２】
１回の引き抜き加工により異形断面の鋼材を製造する際の母材の製造方法であって、
前記鋼材の縦寸法に対する前記母材の縦寸法の比率、および、前記鋼材の横寸法に対する前記母材の横寸法の比率の両者を、それぞれ１０２％〜１２０％とするとともに、
前記母材に対する前記鋼材の縦寸法の寸法減少率と、前記母材に対する前記鋼材の横寸法の寸法減少率との差を６％以内として、前記母材を４ロール圧延機により圧延して製造することを特徴とする引き抜き加工用母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異形断面の線材・棒鋼を製造する際の母材の製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に複雑な断面形状の鋼材を引き抜き加工により製造することが行われている。この引き抜き加工では、丸断面または正方形断面の母材を異形断面鋼材へ引き抜くことが行われるが、母材の断面形状と引き抜き加工後の断面形状とに大きな差がある場合には、２〜４回程度の引き抜き加工が行われ、かつ、引き抜き加工のパス間で鋼の軟化のための熱処理が行われている。
【０００３】
一方、引き抜き加工用の母材となる線材・棒鋼の製造には、２ロール圧延機による圧延方法が多く使用さている。この２ロ一ル圧延機による圧延方法では、ロールで拘束されていない面の寸法及び形状を精度良くコントロールできないので、圧延材の寸法精度に限界がある。
また、２ロール圧延機を用いて圧延するにあたり、ロールの円周方向に所定の寸法・形状の孔型の加工を施して、引き抜き加工後の形状に近い孔型を有するロ一ルにて圧延を行って前記母材を製造し、引き抜き加工時の加工率を小さくすることで引き抜き加工回数の削減、熱処理の省略を行うことが可能である。しかしながら、小ロット生産を行う際、母材毎に専用の孔型を有するロールを準備する必要があり、ロール費用が大幅に増大する。逆に、大ロット生産を行う場合であっても、ロール摩耗が早期に発生して孔型の形状が変化しやすいので、ロール替えを頻繁に行う必要があり、製造コストが増大しやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、異形断面（複雑な断面形状）へと引き抜き加工する場合であっても、製造コスト及び設備費を抑えることができる引き抜き加工用母材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、４ロール圧延機による圧延では、母材断面の周方向において９０°毎に寸法制御が可能であり、２ロール圧延機による圧延方法と比較して、４ロール圧延機による圧延方法のほうが母材の全周の断面寸法をきめ細かく制御できることに着目した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の知見に基づいて完成されたものであり、本発明の請求項１記載の引き抜き加工用母材の製造方法は、１回の引き抜き加工により異形断面の鋼材を製造する際の母材の製造方法であって、前記鋼材の縦寸法に対する前記母材の縦寸法の比率、および、前記鋼材の横寸法に対する前記母材の横寸法の比率の両者が、それぞれ１０２％〜１２０％とするとともに、前記母材に対する前記鋼材の縦寸法の寸法減少率と、前記母材に対する前記鋼材の横寸法の寸法減少率との差を６％以内として、前記母材を圧延により製造することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２記載の引き抜き加工用母材の製造方法は、１回の引き抜き加工により異形断面の鋼材を製造する際の母材の製造方法であって、前記鋼材の縦寸法に対する前記母材の縦寸法の比率、および、前記鋼材の横寸法に対する前記母材の横寸法の比率の両者を、それぞれ１０２％〜１２０％とするとともに、前記母材に対する前記鋼材の縦寸法の寸法減少率と、前記母材に対する前記鋼材の横寸法の寸法減少率との差を６％以内として、前記母材を４ロール圧延機により圧延して製造することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る引き抜き加工用母材およびその製造方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る引き抜き加工用母材を製造するのに好適な４ロール圧延機２を示すものであり、この４ロール圧延機２は、一対の水平ロール４，６及び一対の垂直ロール８，１０を備えている。水平ロール４，６と垂直ロ一ル８，１０とはその圧下方向が９０°異なっている。
【０００９】
そして、本実施形態では、図２に示すように、４ロール圧延機２に向けて進行してきた被圧延材１２を、４ロール圧延機２による圧延工程で、鋼棒等の断面四角形状に圧延しており、この圧延により引き抜き加工用の母材が製造される。
ここで、引き抜き加工後の異形断面鋼材の縦寸法目標値Ａ１、横寸法目標値Ｂ１に対して、前記母材、すなわち、４ロール圧延機による圧延後の縦寸法Ａ０および横寸法Ｂ０がそれぞれ下記（１）式、（２）式を満たすように設定される。
【００１０】
１．０２×Ａ１≦Ａ０≦１．２０×Ａ１            ………（１）
１．０２×Ｂ１≦Ｂ０≦１．２０×Ｂ１            ………（２）
さらに、下記（３）式で定義される前記母材に対する前記異形断面鋼材の縦寸法の寸法減少率と前記母材に対する前記異形断面鋼材の横寸法の寸法減少率との差Ｓが６％以下となるように縦寸法Ａ０および横寸法Ｂ０が設定される。
【００１１】
Ｓ＝|[（Ａ０−Ａ１）／Ａ０−（Ｂ０−Ｂ１）／Ｂ０]×１００|  ……（３）
４ロール圧延機では、圧延時に被圧延材の断面の縦方向と横方向とを同時に拘束して圧延が行われるため、上記（１）式と上記（２）式との両方を満たす圧延が精度良く実施できる。
ここで、母材の縦寸法Ａ０および横寸法Ｂ０の下限値を、それぞれ異形断面鋼材の縦寸法目標値Ａ１、横寸法目標値Ｂ１の１．０２倍としたのは、１．０２倍未満であると、引き抜き加工による加工が不十分となって、加工後の鋼材の上下面あるいは左右面の表面肌が滑らかにならないだけでなく、引き抜き加工後の鋼材のコーナー部に十分にメタルフロ一が起こらず、断面四角形状を呈しない。
【００１２】
また、母材の縦寸法Ａ０および横寸法Ｂ０の上限値を、それぞれ異形断面鋼材の縦寸法目標値Ａ１、横寸法目標値Ｂ１の１．２０倍としたのは、１．２０倍を超えると１回の引き抜き加工で引き抜き加工鋼材の製造を行うことが困難となり、引き抜き加工回数が多くなるとともに、引き抜き加工パス間において熱処理を行う必要も生じてくる。
【００１３】
さらに、上記（３）式で定義される縦寸法の寸法減少率と横寸法の寸法減少率との差Ｓが６％を超えると、寸法減少率の少ない方（縦あるいは横）の面が十分に充満せず、形状不良や表面肌荒れの問題が生じてしまう。
具体的な数値を示して母材１２及び引き抜き加工後の鋼材１４の形状および寸法の例について説明すると、図３に示す母材１２は、縦寸法が３３．０mm、横寸法が３７．５mmの矩形断面を有している。また、図４は引き抜き加工後の鋼材１４の形状と寸法を示すものであり、断面四角形状を呈し、縦の目標寸法最大値が３０．０mm、縦の目標寸法最小値が２８．２mm、縦寸法の平均値が２９．１mm、横の目標寸法が３４．５mmであり、さらに上面が曲率半径８３mmの曲面形状となっている。
【００１４】
したがって、母材１２の縦寸法（３３．０mm）は、引き抜き加工後の鋼材１４（以下、引き抜き加工製品１４と称する）の縦寸法平均値の１．１３４倍、縦寸法最大値（３０．０mm）の１．０８７倍、引き抜き加工製品１４の縦寸法最小値の１．１７３倍となっており、また、母材１２の横寸法（３７．５mm）は引き抜き加工製品１４の横寸法（３４．５mm）の１．１００倍となっている。さらに、母材１２に対する引き抜き加工製品１４の縦寸法の寸法減少率は最小で８．０％であり、最大で１４．６％である。また、母材１２に対する引き抜き加工製品１４の横寸法の寸法減少率は９．１％である。よって、縦寸法の寸法減少率と横寸法の寸法減少率との差は最小で１．１％、最大で５．５％である。以上説明した、母材１２の断面形状および寸法と引き抜き加工製品１４の断面形状および寸法では、上記（１）式および（２）式を満たしているとともに、前記母材に対する前記異形断面鋼材の縦寸法の寸法減少率と前記母材に対する前記異形断面鋼材の横寸法の寸法減少率との差Ｓが６％以下となっているので、引き抜き加工製品１４は、上下表面および左右表面ともに滑らかな表面肌となり、さらに、コーナー部にも十分にメタルフローが起こり目標形状に対して高精度なものとなる。
【００１５】
なお、本実施形態では、引き抜き加工製品１４の形状が上面を曲面とした略矩形断面を有しているが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、例えば、断面が台形状等の多角形状の引き抜き加工鋼材や、溝付きの多角形状の引き抜き加工鋼材であっても、同様の効果を奏することができる。
【００１６】
【実施例】
図４に示す断面形状および断面寸法を有する引き抜き加工材を製造するにあたり、その母材を４ロール圧延機を用いて、表１に示す縦寸法および横寸法に圧延することにより製造した。表１には、母材寸法の引き抜き加工後の寸法（製品寸法）に対する百分率：母材寸法／製品寸法×１００の値、および、引き抜き加工による寸法減少率：（母材寸法−製品寸法）／母材寸法×１００の値を、それぞれ縦横寸法について併せて示す。
【００１７】
また、縦横寸法減少率差についても併せて示す。なお、縦寸法については、引き抜き加工後の縦寸法の最大値が３０mmであり、最小値が２８．２mmであるため、母材寸法／製品寸法ｘｌ００の値および寸法減少率については、最大値と最小値を示した。
【００１８】
【表１】
0004284918.tif 000002
【００１９】
Ｎｏ．１〜４の発明例では、製品（引き抜き加工製品１４）の上下表面、左右表面ともに滑らかな表面肌をしており、更に、図４に示した目標寸法に対して寸法精度の良い製品が得られた。また、４ロール圧延機により母材を製造するにあたっても１回の圧延により製造が可能であった。
これに対して、Ｎｏ．５の比較例では、母材の縦寸法が製品の縦寸法に対して大き過ぎるため、１回の引き抜き加工では目標の製品形状に仕上げられなかった。
【００２０】
また、Ｎｏ．６の比較例では、縦横寸法減少率差が大きすぎる、すなわち、横寸法の寸法減少率が、縦寸法の寸法減少率に対して小さすぎるため、製品の左右表面に表面荒れが認められた。
さらに、Ｎｏ．７の比較例では、母材の縦寸法が製品の縦寸法に対して小さ過ぎるため、製品の寸法精度が著しく劣っていた。また、上下表面に表面荒れが認められた。
【００２１】
また、Ｎｏ．８の比較例では、母材の横寸法が製品の横寸法に対して大き過ぎるため、１回の引き抜き加工では目標の製品形状に仕上げられなかった。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１記載の引き抜き加工用母材の製造方法によると、１回の引き抜き加工により異形断面の鋼材を製造する際の母材の製造方法であって、前記鋼材の縦寸法に対する前記母材の縦寸法の比率、および、前記鋼材の横寸法に対する前記母材の横寸法の比率の両者が、それぞれ１０２％〜１２０％とするとともに、前記母材に対する前記鋼材の縦寸法の寸法減少率と、前記母材に対する前記鋼材の横寸法の寸法減少率との差を６％以内であるため、引き抜き加工を複数回行ったり、引き抜き加工パス間で熱処理を行ったりすることがないので、引き抜き加工を高能率、且つ低コストで実施できる。また、高い寸法精度、高品質での引き抜き加工鋼材を製造できる。
【００２３】
さらに、本発明の請求項２記載の引き抜き加工用母材の製造方法によると、４ロール圧延機を用いて母材の圧延を行うため、縦横寸法を同時に高精度に調整した母村の製造が可能となり、引き抜き加工鋼材の縦寸法に対する母材の縦寸法の比率、および、引き抜き加工鋼材の横寸法に対する母材の横寸法の比率の両者を１０２％〜１２０％にすることが可能となり、高能率、高い寸法精度、高品質の引き抜き加工が低コストで行える母材の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る引き抜き加工用母材の圧延方法を示す図である。
【図２】引き抜き加工用母材を４ロール圧延機により製造する方法を概略的に示した図である。
【図３】引き抜き加工用母材の断面形状及び寸法を示す図である。
【図４】引き抜き加工後の鋼材の断面形状及び寸法を示す図である。
【符号の説明】
２        ４ロール圧延機
４，６    水平ロール
８，１０  垂直ロール
１２      被圧延材（母材）
１４      引き抜き加工鋼材（引き抜き加工製品）
【図１】
0004284918.tif 000003
【図２】
0004284918.tif 000004
【図３】
0004284918.tif 000005
【図４】
0004284918.tif 000006