(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３ロール方式又は４ロール方式の多ロール圧延機により条鋼材を圧延する際にロール入口ガイド装置のガイドローラにより条鋼材を保持してロール孔型に誘導する条鋼材のガイド方法において、前段パスの圧延ロールのカリバにおける逃がし部に一致させた形状の保持面が形成されたガイドローラにより条鋼材をその自由面方向から保持することを特徴とする条鋼材のガイド方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、条鋼材のガイド方法に関し、特に、３ロール方式や４ロール方式などの多ロール圧延機により条鋼材を圧延するに際して、ロール入口側で種々のサイズの条鋼材を保持しロール孔型に安定して誘導することを可能としたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、条鋼材をサイジング圧延する方法として、１スタンド毎に使用する圧延ロールの数により、２ロール法、３ロール法、および４ロール法がある。各方法とも、素材条鋼材を対をなす圧延ロールにより、圧下方向を変えながら複数パスで圧延している。得られる製品条鋼の断面形状は、２ロール法ではやや四角形に近い円に、３ロール法ではやや六角形に近い円に、および４ロール法ではやや八角形に近い円になり、各断面の最大径ｄ1 と最小径ｄ2 との間に差（偏径差＝ｄ1 −ｄ2 ）を有している。いずれの方法も、ロール圧下量が限界を越えて大きくなると、条鋼材がロール間隙から噛み出して製品不良がでるが、噛み出し限界となるまでの圧下量が大きい方がサイジング可能範囲は広くなる。
【０００３】
ところで、前記各サイジング圧延方法のうち４ロール法は、図６に示すように、二個一対の４個の圧延ロール１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄで直交する二方向から素材条鋼Ｗを圧下する４ロール圧延機を第１スタンドＰ１，第２スタンドＰ２と二台直列に配置し、両圧延機の間で圧下方向を４５°ずらして条鋼Ｗをサイジング圧延する方法で、幅寸法変化（幅広がり変形量）が２ロール法圧延に比べて小さく、同一ロールで高精度の製品が製造可能であることから、最近特に注目されている。
【０００４】
このようにして条鋼材を圧延する場合に、被圧延条鋼材を圧延ロール孔型に正しい姿勢で案内するために、ロール入側に条鋼材の誘導装置であるガイド装置が設置される。従来のガイド装置としては、図７に示すようなローラ式ガイド装置Ｇがある。このものは、断面略コ字型のガイド本体１の開口部分の両側に、支点ピン２，２’を介してリーフスプリング（板ばね）からなるローラホルダ３，３’が上下対称的に装着されており、各ローラホルダ３，３’が上下対称的に装着されており、各ローラホルダ３，３’の先端部にそれぞれガイドローラｇ１，ｇ２のローラ面を対向させて回転自在に取り付けられている。ローラホルダ３，３’自体を構成しているリーフスプリングのばね定数は通常１０００ｋｇｆ／ｍｍ以上とされている。
【０００５】
また、多ロール圧延機用のローラ式ガイド装置として、図８（ａ）に示すように、４ロール圧延機の場合に４個一対のガイドローラｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４により条鋼材Ｗを外周方向から保持して圧延ロール孔型に誘導するものや、図８（ｂ）に示すように、３ロール圧延機の場合に３個一対のガイドローラｇ１，ｇ２，ｇ３により条鋼材Ｗを外周方向から保持して圧延ロール孔型に誘導するもの等が知られている。
【０００６】
これらのローラ式ガイド装置にあっては、ガイドローラｇ１〜ｇ４で保持する条鋼材Ｗの面は、２ロール式，３ロール式，４ロール式のいずれの場合も、前パスにおいて圧下された面ａ（以下、圧下面と呼ぶ）である。その理由は、圧下面ａはロールカリバで造形されるため常に一定した形状であるのに対して、ロールに圧下されない面ｂ（以下、自由面と呼ぶ）の方は、圧延される条鋼材Ｗの鋼種や圧延温度などの条件次第で形状が変化するから効果的な保持ができないと考えられていたからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の条鋼材のガイド装置には、多ロール圧延における保持の安定性という問題がある。即ち、一般に、従来のガイド装置ではガイドローラで保持する条鋼材Ｗの面は、２ロール圧延であると多ロール圧延であるとを問わず、前パスにおいて圧下された圧下面ａとされていた。しかしながら、多ロール圧延になるほど、被圧延材である条鋼材Ｗの断面形状は、最大寸法と最小寸法との差が小さくなって保持しにくくなる傾向がある。このため、直列に配列されている圧延機間でガイド装置に保持されている被圧延材料が捩じれてしまい、所定の寸法・形状への圧延ができずに不良品を発生させたり、ミスロールで圧延停止という事態を招いたり、あるいはその防止のためにわざわざ大がかりで高価な設備が必要になるという問題点があった。
【０００８】
この点をより具体的に説明すると、従来、２ロール圧延の場合にローラ式ガイド装置が使われるのは、条鋼材Ｗの断面形状が図９に示すようなオーバル形状か若しくはダイヤ形状（菱形）の場合が殆どで、共に最大寸法と最小寸法との差が大きい。これを、２個のガイドロールｇ１，ｇ２で挟持し、条鋼材Ｗにかかる捩じれ力Ｃをローラ軸ｙ１，ｙ２にかかるラジアル荷重Ｐ１，Ｐ２で受けて保持するので、腕の長さｌを十分に確保することが可能であり、それゆえ、２個一対のガイドロールを備えたガイド装置でも十分に条鋼材Ｗの捩じれを防ぐことができた。
【０００９】
しかし、３ロール圧延，４ロール圧延とロール数が増えるにしたがって圧延された条鋼材Ｗの断面寸法は、図８に示すように均一化されてくる。よって、多ロール圧延になるほど、条鋼材Ｗにかかる捩じれ力Ｃを受けるべくガイドロールにかかるラジアル荷重の腕の長さｌが幾何学的に短くなってしまい保持力が低下する。保持力が低下すれば、条鋼材Ｗの表面とガイドロール表面とが滑り始めて、例えば図１０に示すように、ガイドロールｇ１〜ｇ４は破線の位置から実線の位置へと押し広げられ条鋼材Ｗが回転するようになる。
【００１０】
そこで本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、３ロール圧延機又は４ロール圧延機においてもガイドロールに保持された条鋼材が幾何学的に滑りを発生させることがない条鋼材のガイド方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するべく、本発明の条鋼材のガイド方法は、３ロール方式又は４ロール方式の多ロール圧延機により条鋼材を圧延する際にロール入口ガイド装置のガイドローラにより条鋼材を保持してロール孔型に誘導する条鋼材のガイド方法において、前段パスの圧延ロールのカリバにおける逃がし部に一致させた形状の保持面が形成されたガイドローラにより条鋼材をその自由面方向から保持することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１，図２は、この発明の一実施形態例を示すもので、図１は条鋼材のガイド装置の半断面で示す平面図、図２は図１のII−II線半断面で示す側面図である。
先ず、装置構成を説明すると、この実施形態例のガイド装置１０は、断面略コ字型のガイド本体１１の開口部分の上下に、支点ピン１２，１２’を介して、ローラホルダ１３，１３’が上下対称に揺動自在に支承されている。
【００１３】
各ローラホルダ１３，１３’の先端部には、それぞれガイドローラ１４，１４’がローラ面１４ａを対向させて支軸Ｓ，ベアリングＢｅを介し回転自在に取り付けられている。これら両ガイドローラ１４，１４’のローラ間隙Ｌは、ローラホルダ１３，１３’が支点ピン１２，１２’を軸に上下揺動（シーソ運動）することで、最大時間隔Ｌmax から最少時間隔Ｌmin の範囲で変化可能である。各ローラホルダ１３，１３’には、支点ピン１２，１２’を挟んで前後両側に、上限（開限）設定用調整ねじ１５と下限（閉限）設定用調整ねじ１６とが螺着されている。上限設定用調整ねじ１５を手動で操作して、ねじ先端１５ａとこれが当接するガイド本体１１との距離を調整することで、両ガイドローラ１４，１４’の開き時のローラ間隙Ｌを、最大時間隔Ｌmax の範囲内で調整できる。また、同様に下限設定用調整ねじ１６を操作して、ねじ先端１５ａとこれが当接するガイド本体１１との距離を調整することで、両ガイドローラ１４，１４’の閉じ時のローラ間隙Ｌを、最小時間隔Ｌmin の範囲内で調整できる。上限設定用調整ねじ１５の先端１５ａがガイド本体１１に当接すれば、ガイドローラ１４，１４’のローラ間隙はそれ以上には広がらない。また下限設定用調整ねじ１６の先端１６ａがガイド本体１１に当接すれば、両ガイドローラ１４，１４’のローラ間隙はそれ以上には狭くならない。
【００１４】
ローラホルダ１３，１３’には、ガイドローラ１４，１４’を挟んで両サイドにそれぞればね長さ調整手段としてのネジ取付・調整装置２０が上下で対向させて配設されている。その上下対向のネジ取付・調整装置２０間に引っ張りコイルばね２１，２１’が左右一対に張設されている。この引っ張りコイルばね２１，２１’のばね定数は５〜１００ｋｇｆ／ｍｍの範囲に選定してある。また、ネジ取付・調整装置２０のばね座２０ａをばね力調整ねじ２０ｂにより進退させてばねセット長を変更することにより、ばねの張力を調整することができる。これによってガイドローラ１４，１４’による条鋼材の保持力（押さえ力）が１００〜５００ｋｇに設定される。
【００１５】
次に、ガイドロールに保持された条鋼材に滑りを発生させない条鋼材のガイド方法の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図３（ａ）は、多ロール圧延機（４ロール圧延機）により圧延される条鋼材Ｗを、ガイド装置の４個のガイドロールｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４で保持している状態を示しており、従来のような条鋼材Ｗの前パス時の圧下面からの保持ではなく、自由面から保持している。この場合の各ガイドロールｇ１〜ｇ４の保持面ｇの形状は、図３（ｂ）に示す前パス圧延ロール１Ａのカリバの直線状の逃がし部ｊに合致させてある。即ち、４ロール圧延機の第１パス圧延ロール１Ａのカリバにおける半径Ｒ，中心角αの円弧状面に接するサイドの直線状（平面状）逃がし部ｊと、これに隣接する圧延ロール１Ｃのカリバの同じ直線状逃がし部ｊと、その両逃がし部ｊの間の角度θとに一致させて、ガイドロールｇ１〜ｇ４の保持面ｇが形成されている。
【００１７】
また、各ガイドロールｇ１〜ｇ４の保持面ｇの中心部（即ち第１パスで圧延された条鋼材Ｗの自由面ｂに対向する部分）には逃がし溝ｆが形成されている。このように形成されているため、前記第１パスの圧延ロール１Ａと対向する図外の圧延ロール（１Ｂ）との間の距離である前パスのロール隙ｈが変化しても、ガイドロールｇ１〜ｇ４の保持面ｇの角度θは不変であり、換言すれば、前パスで圧延される条鋼材Ｗの自由面ｂ間の寸法ｅ（自由面幅）が変化しても、ガイドロールの保持面ｇとの関係は変わらずに一定に保たれる。
【００１８】
図３（ａ）および（ｂ）のような形状の保持面ｇを有する本発明のガイドロールｇ１〜ｇ４を備えたロール入口側ガイド装置で条鋼材Ｗを保持すれば、従来のように条鋼材Ｗとガイドロールｇ１〜ｇ４とが保持面で滑ることがないので、小さな保持力（押さえ力）で確実な保持ができる。その理由は、先に説明したように従来は条鋼材Ｗの捩じれ力をガイドロールのロール軸のラジアル荷重で受けるのに対し、本発明ではローラ軸のスラスト荷重でも分担するためである。これによりガイドロール及びそのロール軸が受ける荷重は小さくなり、確実に条鋼材Ｗの捩じれを止めることができるばかりでなく、設備も小規模にすることが可能である。
【００１９】
図３（ａ）のガイドロールｇ１〜ｇ４を有するガイド装置を、４ロール圧延機を２段直列配置した圧延ラインの第２パス圧延機の入側に設置して条鋼材Ｗの圧延比較実験を行った結果を、図４，図５に示した。図４は従来の４ロール圧延用のガイド装置を用いた場合の捩じれ角度（図１０参照）と保持力との関係を上記図３に示す本発明のガイド装置のそれと比較したものであり、図５は捩じれによる径不良品発生率を、本発明による条鋼材の保持方法と従来の保持方法と比較して圧延サイズ別に表したものである。
【００２０】
図４の結果から、本発明の場合は従来に比べて遙に低い保持力で保持しても条鋼材Ｗの捩じれは発生しにくいことが明らかである。また、図５の結果から、本発明によれば、広い圧延サイズにわたり、捩じれによる不良品の発生を従来より極めて大幅に低減できることが明らかである。
【００２１】
なお、上記実施形態においては、４ロール圧延機のロール入口ガイド装置に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、３ロール圧延機のロール入口ガイド装置にも本発明を適用することができる。即ち、条鋼材の自由面を３つのガイドロールで保持し、その保持面を前段パスの圧延ロールのカリバにおける逃がし部に一致させた形状とすればよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の条鋼材のガイド方法によれば、３ロール方式又は４ロール方式の多ロール圧延機により条鋼材を圧延する際に、ロール入口ガイド装置のガイドローラにより条鋼材をその自由方向から保持してロール孔型に誘導するから、条鋼材がガイドロールの保持面で滑ることがなくなり、その結果小さな保持力で確実に条鋼材の捩じれを止めることができ、高寸法精度の製品の製造を可能にし、また、ミスロールの発生を減少させ、且つ設備も小規模にできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の条鋼材のガイド装置の一実施形態例の半断面で示す平面図である。
【図２】図１のII−II線半断面で示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態例の要部を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は圧延機の圧延ロール形状の部分拡大図である。
【図４】本発明の効果を説明する被圧延材の捩じれ角度と保持力との相関図である。
【図５】  本発明の効果を説明する圧延サイズ別の径不良品発生率の比較図である。
【図６】４ロール圧延機のロール構成を示す概要図で、（ａ）はロール配置の側面図、（ｂ）は同正面図である。
【図７】（ａ）は従来の条鋼材のガイド装置の平面図、（ｂ）は同じく側面図である。
【図８】従来の多ロール圧延機における条鋼材のガイド方法の例を示す正面図である。
【図９】従来の２ロール圧延機における条鋼材のガイド方法の例を示す正面図である。
【図１０】従来の多ロール圧延機におけるガイド方法で発生する条鋼材の捩じれを説明する正面図である。
【符号の説明】
Ｗ      条鋼材
１０      ガイド装置
１１      ガイド本体
１２      支軸（支点ピン）
１２’    支軸（支点ピン）
１３      ローラホルダ
１３’    ローラホルダ
１４      ガイドローラ
１４’    ガイドローラ
１５      上限設定手段（開限設定用調整ねじ）
１６      下限設定手段（閉限設定用調整ねじ）
２０      ばね長さ調整手段（ねじ取付・調整装置）
２０ａ    ばね座
２０ｂ    ばね調整ねじ
２１      ばね
２１’    ばね
ｇ１      ガイドローラ
ｇ２      ガイドローラ
ｇ３      ガイドローラ
ｇ４      ガイドローラ
ｆ      逃がし溝
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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