WO2000048756A1

WO2000048756A1 - Chaine de laminage a fil machine

Info

Publication number: WO2000048756A1
Application number: PCT/JP2000/000814
Authority: WO
Inventors: Ryo Takeda; Takao Ogawa; Shigeharu Ochi; Takeshi Tange
Original assignee: Kawasaki Steel Corporation; Sumitomo Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2000-08-24
Also published as: AU2462500A; KR20010042648A; TW494023B; EP1110630A1; BR0005117A; US7154563B1; US6405573B1

Description

明細書

線材圧延ライン技術分野

本発明は、仕上圧延機群の後段が複数台の 4ロールミルを組み合わせて構成される線材圧延ラインに係る。特に、モータ駆動方式を改良した 4ロールミルを線材圧延ライン仕上圧延機群の最終に配設することにより、高寸法精度で安定操業できる。またパススケジュールを簡略にして生産能率を向上させるとともに、サイズフリー範囲の拡大と設備コストの低減も可能とする。背景技術

Fig. 1 A に、 2ロールミルを使用した一般的な線材圧延ラインおよびパススケジュールの例を示した。線材圧延ラインは粗圧延機群、中間圧延機群および仕上圧延機群で構成され、各圧延機群は複数の圧延機が直列に配置されている。 Fig. 1 A の最上段には線材圧延ラインにおける中間圧延機群以後の圧延機の配置を示した。 Fig. l Aの 2段目以下には、素材おょぴ製品の断面と各スタンドにおけるロール孔型でパススケジュールを示した。なお、ロール孔型とは、圧延機のロール隙形状のことである。一辺 1 5 O mmの断面角形のビレツト 1力図示されない mff延機群（第 1スタンド〜第 6スタンド）を経た後、第 7スタンド 21〜第 1 0スタンド 24からなる中間圧延機群 2及び第 1 1スタンド 31〜第 1 8スタンド 38力らなる仕上げ圧延機群 3 により、最終的に所定の製品サィズ（線径）を有する断面円形の線材 41〜49 に連続圧延される。なお、奇数番スタンドは垂直口ールが、偶数番スタンドには水平口ールが組み込まれている。また、製品サイズは、 41:9.0mm，42:9.3mm，43:9.5mm，44:9.75mm， 45:10.0mm, 46:10.2mm, 47:10.3麵， 48:10.5mm, 49:11.0mmである。これらの製品サイズの線材を得るためのパススケジュールが個々に Fig.lAに示されている。第 7〜第 1 8の各スタンドの 2ロール圧延機により、楕円形のロール孔型を有するオーバルパスと、円形の口一ル孔型を有するラウンドパスを最終パス迄交互に繰り返す。ここで、オーパルパスの圧延状況の正面図を Fig. 1 Bに示す。 R1が上水平ロール、 R2が下水平ロール、 8がパスラインである。また、ラウンドパスの圧延状況を Fig. 1 Cに示す。 R3，R4が左右垂直ロール、 8がパスラインである。

Fig. 1 A に示す孔型はすべてサイズが異なっている。つまり、製品サイズ毎に専用孔型を用意することが必要で、製品サイズ変更毎にラインを一旦停止してスタンドの組み替えを行わねばならない。 Fig. l Aの場合、 9通りのラインを用意することにより 9種類の製品サイズを得ている。この 9サイズの製品を製造するには、 9回のライン停止と 7 6台の組替えスタンドが必要である。これに対して、最近、同一孔型のロールを使用し、そのロール間隙を変更することにより、無段階に異なるサイズの製品を高寸法精度で製造できる『サイズフリー圧延技術』が提案されるに至った。

すなわち、線材圧延ラインの最終仕上げ圧延スタンドとして、 2台の 4ロール圧延機を、その圧下方向を 4 5 ° ずらして直列に配置する線材圧延技術が、例えば特公平 3— 6 8 4 1号公報ゃ特開平 6— 6 3 6 0 1号公報に開示されている。

Fig. 2 A には、サイズフリー圧延技術の適用された線材圧延ラインおよびパススケジュール例を示した。最上段には線材圧延ラインの中間圧延機以後の圧延機の配置を示した。中間圧延機群 2および仕上げ圧延機群前段 3の圧延機の構成は Fig. lと同様である。仕上げ圧延機群前段 3 のさらに下流に、仕上げ圧延機群後段 5が配置されている。仕上げ圧延機群前段 3 と仕上げ圧延機群後段 5を合わせて、仕上圧延機群を成す。仕上げ圧延機群後段 5は圧下方向を 4 5。ずらして配置された 2スタンドの 4ロール圧延機 51,52 からなる。ここで、 4 ロール圧延機 51 による圧延状況を Fig. 2 Bに、 4ロール圧延機 52による圧延状況を Fig. 2 Cにそれぞれ正面図で示す。 R1-R4が圧延ロールであり、 8がパスラインである。 Fig.2A の 2段目および 3段目にサイズフリー範囲が異なる 2通りのパススケジュールを、各スタンドにおけるロール孔型で示した。 2段目のパススケジュールで製品サイズ 9 . 0〜1 0 . O mm迄の線材 61 がサイズフリー圧延できる。 3段目のパススケジュールで製品サイズ 1 0 . 1〜1 1 . 1 mm迄の線材 62がサイズフリ一圧延できる。したがって、 Fig. 1 Aのパススケジュールの 9サイズの製品を含めて、 9 . 0〜1 1 . 1 mmの範囲内であれば自由な製品サイズが得られる。しかもサイズ変更に伴うライン停止回数は 2回だけで済む。さらにはサイズ変更に必要な組替えスタンド数も 2 4スタンドで足りる。

このように、仕上げ圧延機群に 2台 1組の 4ロール圧延機を組込むことで、型替えなしで製造できる製品サイズの範囲が増やせる。したがって、サイズ変更の型替えに伴うライン停止時間が短縮されラインの稼働率が高くなる。

これに対して、従来の 2ロールや 3ロールを用いて線材圧延を行う場合は、線材のサイズ毎に専用孔型を用意することが必要である。したがって、製造可能サイズ数に制限があり、かつ幅広がり変形するため寸法精度にも限界がある。

しかしながら、 Fig. 2の例では、最終パスとして用いる 2台の 4ロール圧延機のそれぞれに 1台ずつミルモータ（以下、単にモータという）を配設し、 2 台の 4ロール圧延機を各別のモータで回転駆動させている。それぞれにモータを備えた 2台の 4ロール圧延機を直列に配置した場合、モータスペースの干渉を避けねばならないのでスタンド間距離は自ずから制約されてしまう。そのため、以下のような問題がある。

①最終仕上パスの二つのスタンドの設置スペースが大きくならざるを得ない。 →省スペース化及び設備コストの低減が困難である。

②スタンド間距離が長いと、両スタンド間で線材が自然に回転する。しかして、上流側の 4ロール圧延機を通過した線材の断面は略正方形に近い形状になり、これを下流側の 4ロール圧延機で圧下方向を 4 5 ° ずらして圧延することで断面円形の製品が得られるのであるから、正確な圧下方向を維持するには両スタンド間での角形線材の回転を避けなければならない。したがって、従来は、角形断面が回転しないように姿勢保持するため、両スタンド間に高価なローラガィドを設ける必要があった。 —設備コストの低減が困難である。

一方で、 1台のモータを共用して 2台の 4口ール圧延機を駆動する場合にも、以下のような問題がある。

③ 4ロール圧延機は、同一ロール孔型を使用してロール間隙を変更するだけで無段階に圧延サイズを変更すること（サイズフリー圧延）が可能であるが、サィズに応じた適正な圧延速度を維持する必要がある。しかし、 1台のモータを共用して 2台の 4ロール圧延機を駆動する場合は、圧延速度の調整可能範囲にサイズフリ一の範囲が制約される。 →サイズフリ一圧延可能範囲の拡大が困難である。

④大径材と小径材では圧延速度及び所要トルクが大きく異なる。したがって、 2台の 4口ール圧延機を 1台のモータで駆動しつつ広範囲のサイズの線材の圧延に対応するには、大容量モータが必要となる。 →モーター設備コストアップが避けがたい。

つまり、仕上げ圧延機群の最終 2段にのみ、 4ロールミルを配置する線材圧延ラインには、駆動装置も考慮するとまだ改善の余地があつた。また、従来では、線材圧延ラインの最終仕上げ圧延スタンドとして、 3台の 4ロールミノレを、その圧下方向を交互に 4 5 ° ずらして直列に配置した、 Fig. 3あるいは Fig. 4に示すような線材圧延ラインが適用される場合もあった。 3 台の 4ロールミルは、一般的な 2ロールミルからなる仕上げ圧延機群前段 3の下流に配設されている。

Fig. 3に示す線材圧延ラインでは、 3台の 4ロールミル 71， 72, 73 を、 1台の増速機 8を介して 1台の共用モータ 9で駆動する方式（以下、全パス共用駆動方式という）が適用されている。一方、 Fig. 4に示す線材圧延ラインでは、 3台の 4ロールミル 71， 72， 73に対し、全 3台の増速機 81， 82， 83 と全 3台のモータ 91， 92, 93 をそれぞれに 1台ずつ組合せて単独に駆動する方式（以下、全パス単独駆動方式という）が適用されている。

4ロールミルは、同一ロール孔型を使用してロール隙を変更するだけで無段階に圧延サイズを変更する「サイズフリー圧延」が可能である。その 4ロールミルを複数台直列に配置して線材を連続的に圧延する線材圧延ラインでは、被圧延材の断面積が小さくなる下流側のミルほどロール周速を速くして、上流側と下流側との ¾H延材のマスフローをバランスさせることが必要である。マスフローをバランスさせることにより、ミル間の被圧延材が座屈してミス口ールになったり、引きちぎれたりすることなく圧延することができる。

し力しながら、 Fig.3の全パス共用駆動方式にあっては、 3台の 4ロールミル 71, 72， 73 のロール周速比率は固定となる。ロール隙断面積は一義的に (被圧延材断面積） X (ロール周速)すなわちマスフローが一定となるになるように決定され、各ミルでのマスフローをバランスさせている。それゆえ、 Fig.3の 1台目の 4ロールミル 71 (第 1パス）と 2台目の 4ロールミル 72 (第 2パス）との間、および 2台目の 4ロールミル 71 (第 2パス）と 3台目の 4ロールミル 73 (第 3パス）との間の断面積比率を変えることはできない。つまり、 4ロールミルからなる仕上げ圧延機群後段直前の仕上げ圧延機群前段 3 の出側材と 1台目の 4ロールミル 71 の出側材との面積比率（第 1パスの減面率）のみが変更可能であるにすぎない。ところが 4口ールミルの 1パス当たりの最大減面率すなわち断面積変更可能率は最大で 1 5 %程度である。したがって、この全パス共用駆動方式の線材圧延機の場合のサイズフリ一範囲は、最大でも被圧延材の直径の 7〜 8 %程度に制限されてしまう。

サイズフリ一範囲がこのように狭いと、必要なロール型の種類が増えてしまう力ら、次の問題点が生じる。

①圧延機およびロールなど、圧延機設備の保有数が増大し、また広い保管スペースも必要となり、投資額が増大する。

②ロール交換頻度が多くなり、圧延ラインの運転停止時間が長くなる。

③オフラインでの口一ル改削，圧延機へのロールガイドセット等の段取り作業に多くの人手を必要とする。

更には、このように 1台の共用モータ 9 で駆動される 3台の 4ロールミルで連続圧延する場合、製品の寸法は入側材料の寸法に大きく影響を受けるので、入側材料の寸法精度が悪レ、と製品も悪くなるという問題もある。

一方、 Fig.4の全パス単独駆動方式にあっては、 3台の 4ロールミル 71， 72, 73 を 3台のモータ 91， 92， 93 でそれぞれ別々に単独駆動する。そのため、全パス共用駆動方式の場合のように、各パスの被圧延材の断面積比率を予め設定しておく必要はなくなる。それゆえ、 4ロール圧延の第 1パスと第 2パスとの双方でそれぞれに最大 1 5 %の減面率を設定することができる。結局この場合のサイズフリ一範囲は被圧延材の直径の最大で 1 5 %と倍増する。なお、 4口ール圧延の第 3パスは製品径を安定させるための最終パスであって、 5 %程度の適正な減面率が必要であり、サイズフリ一範囲には寄与しない。

しかしながら、サイズフリ一範囲が全パス共用駆動方式の約 2倍に拡大できる全パス単独駆動方式にも、次のような問題点がある。

①モータ台数が増えるので、その制御設備も含めて投資額が増大する。

②各モータに高精度な回転数設定が必要となり、圧延機間でコブルや引きちぎれ等の操業トラブルが発生しやすい。

③使用されるモータは 5 0 0 KW程度なのでモータ同士の干渉を避けることができないため、 Fig.4に示すように、 1台目の 4ロールミル 71 と 2台目の 4 ローノレミル 72 との間の距離 100を長くせざるを得ない。ミル間距離 100が増長すると、 1台目の 4ロールミル 71 と 2台目の 4ロールミル 72の間での被圧延材料の回転が顕著になる。その結果、圧延機ガイドに突掛けてのミスロールや、製品寸法精度低下の危険性を増大させる。

しかし、現今、線材圧延におけるサイズフリー圧延範囲の更なる拡大と共により一層の生産能率の向上と設備コストの低減が求められている。

そこで、本発明は、サイズフリー圧延の範囲を拡げることができると同時に、ライン停止時間を短くすべく、上流パスのパススケジュールを簡略化したパススケジュールが構成できる、稼働率の極めて高い線材圧延ラインを提供することを目的とする。発明の開示

上記の目的を達成するために、線材圧延ラインに係る本発明は、仕上圧延機群に配設される線材圧延機において、最終から 3台のミルが 4 ローノレミルであり、これら 3台のミルが圧下方向を 4 5。ずつずらして直列に配し、最終から 2台のミルは共用モータ駆動とし、最終から 3台目の 4ロールミルとは別駆動とすることを特徴とする。

本発明の線材圧延ラインは、単独モータ駆動方式と共用モータ駆動方式の両方の長所を生かした駆動方式としたものである。

すなわち、最終から 2台のミルは共用モータ駆動とし、最終から 3台目の 4 ロールミルとは別駆動とした。これは、各ミルでのマスフローをバランスさせる被圧延材の断面積比率が、最終から 3パスめと 2パスめの間では制約を受けないようにするためである。したがって、最終から 3パスめと 2パスめとの双方でそれぞれに最大 1 5 %， 1 5 %の減面率を設定することができる。つまり、 Fig. 3に示す全パス単独駆動の場合と同様に、最大で被圧延材の直径の 1 5 % と、サイズフリー範囲は広くなる。

しかも、最終成形パスであって、サイズフリー範囲には寄与しない、最終パスのミルを最終から 2パスめのミルとの共用モータ駆動とした。この結果、モータ台数を減らすと共にミル間距離を全パス単独駆動の場合と同様に短縮できた。つまり、モータ台数を減らすことにより、モータ並びに制御装置を含む設備投資を低減できた。同時に、ミル間距離の短縮により、ミル間での被圧延材の回転によるミスロールの発生や製品寸法精度の低下を防止できた。

さらに、最終から 3パスめの 4ロールミルは単独モータ駆動でも、最終から 4台目のミルとの共用モータ駆動でもよレ、。共用モータ駆動の場合は、最終から 4台目のミルも 4ロールミルであり、最終から 3台目および 4台目のミルが圧下方向を 4 5 ° ずつずらして直列に配置されている。また、最終および最終から 3台目のミルの出側材が円形断面となるように設置すること、および、最終から 2台のミルの一方のミルと駆動モータとの間に、該ミル専用の切替え増速機と 2台のミルに共通の切替え増速機とを配設し、他方のミルと駆動モータとの間に、 2台のミルに共通の切替え増速機とを配設して、最終から 2台のミルと駆動モータとを連結することも好ましい。図面の簡単な説明

Fig. 1 A は、 2ロール圧延機による従来の線材圧延ラインの模式図およびパススケジユーノレの例である。

Fig. 1 B,1Cは、オーバルパスの圧延状況の正面図（I B)およびラウンドパスの圧延状況の正面図（1 C)である。

Fig. 2 A は、 4口ール圧延機を組み込んだサイズフリ一圧延可能な従来の線材圧延ラィン模式図おょぴパススケジュールの例である。

Fig.2B，2Cは、 4ロール圧延機による圧延状況の正面図である。

Fig.3は、 1台のモータで駆動する全パス共用駆動モータ方式の 3台の 4ロール圧延機を仕上げ圧延機群の最終段に備えた従来の線材圧延ラインの模式図である。

Fig.4は、各 1台のモータで駆動する全パス単独駆動モータ方式の 3台の 4口ール圧延機を仕上げ圧延機群の最終段に備えた従来の線材圧延ラインの模式図である。

Fig.5は、 3台の 4ロール圧延機を仕上げ圧延機群の最終段に備えた本発明の線材圧延ラインの模式図である。

Fig.6は、本発明の線材圧延ラインの仕上げ圧延機群の最終段を構成する 3台の 4ロール圧延機の配置を模式的に示す平面図である。

Fig.7は、 4台の 4ロール圧延機を仕上げ圧延機群の最終段に備えた本発明の線材圧延ラインの模式図である。

Fig.8 は、 Fig. 7の 4台の 4口ール圧延機の各パスの圧延材断面形状を示す図である。 Fig.9は、 4台の 4ロール圧延機を仕上げ圧延機群の最終段に備えた本発明の線材圧延ラィンのパススケジュールの例である。

Fig.10 は、 2台の 4口ール圧延機を組み込んだサイズフリ一圧延可能な従来の線材圧延ラインのパススケジュールの例である。

Fig.ll は、最終 2パスの駆動方式を変更した本発明の線材圧延ラインの模式図である。

Fig.12 は、 4ロール圧延機の増速比を 1種類に固定した場合のサイズフリー圧延範囲を示した実験結果である。

Fig.13 は、一方の 4口ール圧延機の増速比を 2種類に切り替え可能にした場合のサイズフリ一圧延範囲を示した実験結果である。

Fig.14 は、共通の切替え増速機の増速比切替えによる、モータトルク特性変化を説明する図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

Fig. 5は、 3台の 4ロール圧延機を仕上げ圧延機群の最終段に備えた本発明の線材圧延ラインの模式図である。

このラインには、図示されない粗圧延機群，中間圧延機群を経た被圧延材を円形断面に加工する仕上げ圧延機群前段 3 の後に、仕上げ圧延機群後段の 3パスとして 3台の 4ロール圧延機 71， 72, 73 力その圧下方向を交互に 4 5 ° ずつずらして直列に配設されている。

この場合の仕上げ圧延機群前段 3 の構成は、特に限定はされない。図示のものは、 1 0台の 2ロール圧延機の圧延方向を水平一垂直と交互に入れ換えて配列しているが、その他どんなものでも良い。粗圧延機群，中間圧延機群を経て仕上げ圧延機群 3 のオーパル孔型とラウンド孔型とで交互に鉛直方向と水平方向とから圧下され、円形断面とされた被圧延材は、最後に、本発明の線材圧延ラインを構成している 3台の 4ロール圧延機 71， 72， 73のラウンド孔型を通して、所定の線径の線材に仕上げられる。

Fig. 6に、本発明の線材圧延ラインの仕上げ圧延機群の最終段を構成する 3 台の 4ロール圧延機の配置を模式的に平面図で示す。 Fig. 6に示すように、 3 台の 4ロール圧延機 71， 72, 73 に増速ギヤボックス 8 を介して接続された 2 台の駆動モータ 94， 95を備えている。なお、各圧延機 71， 72, 73はいずれもハウジング內に 4本の圧延ロールが内蔵されている。なお、圧延機への駆動入力軸 711,721,731 と圧延ロール軸 712,722,732 との間の駆動力伝達機構の図示は省略した。

第 1パスの 4ロール圧延機 71の駆動入力軸 711は、専用の駆動モータ 94の駆動出力軸 941と増速ギア 84を介して連結されている。

一方、第 2パスの 4ロール圧延機 72 の駆動入力軸 721 及び第 3パスの 4口ール圧延機 73の駆動入力軸 731は、共用の駆動モータ 95の駆動出力軸 951 と増速ギア 85及び 86を介して連結されている。

本発明の線材圧延ラインに関わる仕上げ圧延機群後段は、このように、 3台の 4ロール圧延機 71， 72， 73のうち第 1パスの圧延機 71 を専用の駆動モータ 94で単独駆動し、第 2パスの圧延機 72と第 3パスの圧延機 73とを共用の駆動モータ 95 で駆動する構成となっている。このため、以下のような有利な効果力ある。

( 1 ) サイズフリー圧延範囲を広くできる。

圧延実験した結果の代表例を示す。 4ロール圧延機 71 の入側材の円形断面の線径が 6 . 5 mmの場合、 4ロール圧延機 73 の出側の製品線材サイズ範囲は線径 5. 5mn！〜 6. 1mmとなった。なお該製品は、仕上げ圧延機群後段で同一孔型ロールを用いロール隙調整のみで圧延して得られたものである。換言すれば、サイズフリー範囲は 0. 6 mmである。すなわち、被圧延材の直径に対して 0. 6Z6. 1 10%と広いサイズフリー範囲が得られた。

因みに、入側材の線径が同じく 6. 5mmの場合に、 Fig.3の全パス共用駆動方式の線材圧延ラインで得られた製品線材サイズ範囲は線径 5. 8〜6. 1 mmとなった。サイズフリー範囲は 0. 3 mmである。すなわち、被圧延材の直径に対して 0. 3Z6. 1 =5%と狭いサイズフリー範囲しか得ることができなかった。

(2) 仕上げ圧延機群後段の各パス圧延機間距離を短縮でき、コンパクトに設置できる。

Fig.6に示すように、駆動モータ 94， 95間の干渉による制限が緩和される結果、各ミル 71， 72， 73 間の距離は、ミルハウジング同士の間隔により決定されることになる。つまりミルハウジング間に、ハウジングの脱着及びトラブル発生時に必要な最短スペース a， bのみを設ければ良い。

いま、

ミル 71〜72のハウジング間隔 a = 60mm

ミル 72〜73のハウジング間隔 b = 60mm

ミルの駆動入力軸 711と口ール軸 712との間隔 c = 200 mm

4口ールミルの口ール Rの径 d = 220 mm

とした場合、

第 1パスのミル 71 と第 2パスのミル 72 とのミル間距離 1 i及ぴ第 2パスのミル 72と第 3パスのミル 73とのミル間距離 1₂は、それぞれ

1！ = 400 mm 1 2 = 2 6 0 mm

となり、極めてコンパクトに設置できた。これにより、被圧延材の倒れも防止でき、高寸法精度の線材圧延が達成できた。

( 3 ) 3台の 4ロールミルに対し 2台の駆動モータで足りる。、全パス単独駆動モータ方式と比較して、駆動モータ 1台及びその制御装置類を省略できる。その結果、設備額を低減できる。

なお、各増速ギア 84， 85， 86 は、増速比をクラッチまたは無段切替えで切替え可能なものであっても良い。

以上説明したように、本発明例に係る線材圧延ラインでは、最終の 3パスに用いる 3台の 4ロールミルに対して 2台の駆動モータを配して、第 1パスのミルは単独モータ駆動、第 2，第 3のミルは共用モータ駆動する構成とした。このため、全パス共用モータ駆動方式と全パス単独モータ駆動方式との欠点を解消して長所を活用することとなった。すなわち、以下に示す種々の効果を奏する。

①全パス共用モータ駆動方式の場合より広いサイズフリ一圧延範囲が得られる。そのため、サイズ変更に伴うロール交換が減ってライン停止時間が短縮され、生産能率が向上する。

②ミル間距離を小さくでき、その結果被圧延材の倒れや回転が防止されて高寸法精度の線材圧延が可能である。

③投資額を節約できる。

④設置スペースが狭くて済む。

Fig. 7は、本発明実施形態のひとつで、 4台の 4ロール圧延機を仕上圧延機群の最終に設置したものである。

すなわち、このラインには、図示されない粗圧延機群，中間圧延機群を経た被圧延材を円形断面に加工する仕上げ圧延機群前段 3 の下流に、圧下方向を 4 5。ずらして直列に並べた 2台の 4ロール圧延機を 1セットとして、 2セット直列に配設して、仕上げ圧延機群後段を構成している。仕上げ圧延機群後段の前半部を構成する圧延機セット 701 の 2台の 4ロール圧延機 71， 72 は、 1台の共用モータ 96 で駆動する。仕上げ圧延機群後段の後半部を構成する圧延機セット 702の 2台の 4口ール圧延機 73， 74は他の 1台の共用モータ 97で駆動するようにしてある。

このように、 2台の 4ロール圧延機を 1台のモータで駆動する構成としたため、一般的に行われている 2台の 4ロール圧延機をそれぞれ別のモータで駆動する独立駆動方式のようにモータ同士のスペースが干渉することがない。つまり、各セット 701， 702 内の 4ロール圧延機は接近して配置できる。このように、各セット 701， 702 におけるスタンド間の距離を短くすると、スタンド間での材料の回転をなくすことが可能になる。したがって、通常のスタンド間距離では材料の回転防止に必要とされる高価なローラガイドが、不要であるという利点がある。

しかし、各セット間の距離は、各モータ 96， 97 のスペース干渉があるため長くならざるを得ない。そのためセット間では材料の回転を生じる。そこで、この材料回転が後段のセット 702の第 1パス（4ロール圧延機 73) の圧下の位相に影響を与えないようにする必要がある。そこで、各セットの出側材が円形断面となるように、セット 701 の 4口ール圧延機 71, 72及ぴセット 702の 4 ロール圧延機 73， 74 のミル構成を調整する。すなわち、 1パス目が圧延（断面：角形）となり、 2パス目が圧延と同時に成形（断面：円形）となるように設定してある。

なお、仕上げ圧延機群前段 3の構成は、特に限定はされない。 Fig.7に図示のものは、仕上げ圧延機群を構成する n台の圧延スタンドが圧延方向を、水平一垂直に交互に入れ換えて配列されているが、その他どんなものでも良い。

この場合の線材圧延は次のように行われる。

先ず、断面が正方形の母材は、粗圧延機群（図示されていない）のフラットロールにより鉛直方向と水平方向とに交互に圧下されながら、断面積を徐々に小さくされる。続いて、圧延材は中間圧延機群（図示されていない）を経た後、仕上げ圧延機群前段のロール孔型で鉛直方向と水平方向に交互に圧下され、円形断面とされる。この円形断面の線材は、仕上げ圧延機群後段の前半のセット 701 ( 1セット目）の上流側 4ロール圧延機 71 の孔型で断面が略正方形になるよう圧延される。この材料は、次に下流側 4ロール圧延機 72 の孔型で断面がほぼ円形になるように圧延と成形を施される。圧延機 71， 72 間のスタンド間距離が短くて材料は回転しないから、ローラガイド無しでも次パスの圧延機 72 への圧下の位相が変わることはない。すなわち、材料は仕上げ圧延機群後段の前半のセット 701を通過して円形断面に正確に圧延成形される。

続いて、この円形断面の線材は、仕上げ圧延機群後段の後半のセット 702 ( 2 セット目）の上流側 4ロール圧延機 73 の孔型で断面が略正方形になるよう圧延される。この材料は、次に下流側 4ロール圧延機 74 の孔型で断面が円形になるよう圧延と成形を施され、製品となる。このときも、前記セット 701 におけると同様に、口一ラガイドを通さずに次パスの圧延機 74 で円形断面に正確に圧延成形される。これら一連の材料断面形状の変化をまとめて、 Fig. 8に仕上げ圧延機群後段の入り側および各構成スタンド出側の被圧延材断面として示した。

このように、各セットの出側材はいずれも円形断面に成形されている。つまり、 1セット目と 2セット目とのセット間距離が長くても、 1セット目出側では円形断面なので、 2セット目入側の圧下の位相がどんな場合でも安定操業でさる。

以上説明したように、線材圧延ラインの最終に、 2台の 4ロール圧延機を 1 セットとしたものを 2セット以上設置したことにより、サイズフリー圧延の範囲を拡げることができる。さらにまた、上流パスのパススケジュールを簡略化できるので、製品サイズ変更時の型替えに伴うライン停止時間を短縮することができる。その結果、ラインの稼働率を高め、生産能率が向上するという効果ち得ら; る。

Fig. 9は、本発明実施形態のひとつのパススケジュールを示す。この場合は、線材の仕上げ圧延機群前段 3 の下流に、圧下方向を 4 5 ° ずらして直列に並べた 2台の 4ロール圧延機を 1セットとしたものを 3セット設置している。セット 701 ( 4ローノレ圧延機 71， 72) とセット 702 ( 4ロール圧延機 73， 74) 及びセット 701 とセット 703 ( 4ロール圧延機 75， 76) はそれぞれ直列に接続されている。一方、セット 702， 703は互いに独立に並列に配置されている。なお、各セット 701, 702, 703 の 2台の 4ロール圧延機の駆動は、 1台の共用モータで駆動する方式である。スタンド間距離を短くできて材料回転が防止され、その結果、高価なローラガイドを省くことができるという効果が得られる。

このように、 2台の 4ロール圧延機を 1セットとしたものを 3セット設置したことにより、仕上げ圧延機群前段 3 で構成される上流パスのパススケジュ一ルを統合することができる。以下に従来のサイズフリ一圧延のパススケジユールと対比して説明する。

Fig.10は、従来のサイズフリー圧延例として Fig. 2に示したものとほぼ同様のパススケジュールである。すなわち、ォ一バルパスとラウンドパスを交互に直列に配置した 8 スタンドからなる仕上げ圧延機群 301の下流に、圧下方向を 45° ずらした 2台の 4ロール圧延機を配置する。径 0. 5〜1. 5mmの範囲で圧下減径できるサイズフリー範囲 1. Ommのセット 501 を備える上側のパスラインと、同様の仕上げ圧延機群 302と 2台の 4ロール圧延機からなり、同じくサイズフリー範囲が 1. Ommのセット 502 を備える下側のパスラインとを、切り替え可能に 2ライン並列させている。

この 2ライン並列のパススケジュールによれば、上側パスラインでは、セット 501 への入側材の線径が 10. 5 mmの場合、製品サイズ 9. 0〜； L 0. 0 mmの範囲でサイズフリー圧延できる。また、下側パスラインに切り替えれば、セット 502への入側材の線径が 1 1. 6 mmの場合、製品サイズ 10. 1〜 1 1. 1 mmの範囲でサイズフリー圧延できる。

これに対して、 Fig.9の本発明では、セット 701 への入側材の線径を 12. Ommにすると、セット 702の出側材の線径は 10. 5〜11. 5mmとなる。これを次のセット 702 に送れば製品サイズ 9. 0〜10. 0mmの範囲でサイズフリー圧延できる。また、セット 701からセット 703に送れば、製品サイズを 10. 0〜1 1. 0mmの範囲でサイズフリー圧延できる。なお、各セット 701, 702， 703 はそれぞれ径 0. 5〜1. 5 mmの範囲で圧下減径できるものとした。

すなわち、本発明によれば、従来は Fig.10のように、仕上げ圧延機群前段 301 と 302との 2ラインで構成していた仕上げ圧延前段パスを、 Fig.9の 1ラインの仕上げ圧延機群 3 に統合することができる。そのため、従来必要であったサイズ変更時の型替えが不要となる。結局型替えに伴うライン停止時間が短縮されるから、ラインの稼働率が高く生産能率が向上する。また更に、各セットの出側材が円形断面となるように設置することで、次セットでの圧下の位相に無関係となり、その結果、線材連続圧延の安定操業が可能になる。 Fig.11 は、最終 2パスの駆動方式を変更した本発明の線材圧延ラインの模式図である。

このラインには、図示されない粗圧延機群，中間圧延機群を経た母材を円形断面に加工する仕上げ圧延機群前段 3 の下流に、最終の 3パスとして 3台の 4 ロール圧延機 31， 32、 33 を、その圧下方向を 4 5。ずらして直列に配設している。

この場合の仕上げ圧延機群前段 3 の構成は、特に限定はされない。図示のものは、仕上げ圧延機群前段が nスタンドからなり、水平一垂直に交互方向に圧延するよう配列されているが、その他どんなものでも良い。

先ず、断面が正方形の角ビレットを、粗圧延機群のフラットロ一ルにより圧下方向を鉛直方向と水平方向とに交互に変えながら、圧延することにより、断面積を徐々に小さくしていく。圧延材は続いて、中間圧延機群を経て、仕上げ圧延機群前段 3 のオーバル孔型とラゥンド孔型とで交互に鉛直方向と水平方向とから圧下され、円形断面となる。最後に、圧延材は、圧下方向を 4 5 ° ずらした 3台の 4ロール圧延機 31,32,33 のラウンド孔型を通して、所定の線径の線材に仕上げられる。

最終の 2パスとして配設した 4口ール圧延機 32， 33は、 1台のモータ 98で共通駆動される。そして各 4ロール圧延機 32， 33 とモータ 98 との間に、一方の 4口一ル圧延機 32専用の切替え増速機 87と、 2台の 4口ール圧延機 32, 33 で共用する共通切替え増速機 88が配設されている。切替え増速機 88の入力軸にはモータが連結されている。切替え増速機 88 の 2本の出力軸の一つは 4口ール圧延機 33に直接連結され、他方の出力軸は切替え増速機 87の入力軸に連結されている。そして、切替え増速機 87 の出力軸が 4ロール圧延機 32に連結されている。各切替え増速機には、ギア比を 2段に切り替えるクラッチが内蔵されている。

この本発明の線材圧延ラインでは、最終 2台の 4ロール圧延機 32， 33 と 1 台のモータ 98を、専用 ·共用の 2台の切替え増速機 87， 88を介して連結する構成としたため、以下のような、作用と効果を有する。

(A) 2台の 4口一ル圧延機 32， 33のスタンド間距離は、それぞれがモータを専有する場合のようにモータスペースの干渉を考慮する必要がないため、より接近させることができる。これにより、圧延機設置スペースを小さくできるし、且つまたパス間での材料回転が生じなくなるから、従来パス間に設置されている高価なローラガイドが不要になる。

(B) 専用の切替え増速機 87を設置したことにより、サイズフリー圧延範囲を広くできる。

Fig.12は、 2台の 4口ール圧延機 32， 33を共通の 1台のモータ 98で駆動し、

4ロール圧延機 32 の増速機を 1種類のギア比： i ₂ = 1 ： 1 . 0 6 0に固定して線材の圧延実験を行った結果を模式的に示したものである。

すなわち、上流の 4ロール圧延機 31から 4ロール圧延機 32に供給される円形断面の入側材の線径が 5 . 8 5 mmの場合に、同一孔型ロールを用いロール間隙調整のみでの圧延可能サイズ範囲は線径 5 . 3 5 mn！〜 5 . 6 O mm、換言すればサイズフリー範囲は 0 . 2 5 mmであった。このように、線径 5 . 8

5 mmの入側材を、 4口ール圧延機 32 で圧下すると、入側材は圧下により長手方向へ伸び、その外径が減径しながら断面が略角形になるよう圧延され、さらに 4ロール圧延機 33 で圧下されて線径 5 . 3 5 mm〜5 . 6 0 mmの円形断面の線材に圧延される。線径が 5 . 6 0 mmを超える場合は、前記材料の伸びが少な過ぎるため、圧延機 31,32 のパス間でテンションが過大になり、その結果材料が破断する。一方、線径 5 . 3 5 mm未満の圧延では、逆に圧延機 31,32 のパス間での材料の伸びが大き過ぎるため、コンプレツションが過大になってコブルが発生することが明らかになつた。

Fig.13は、 4ロール圧延機 32の増速機 87を 2種類のギア比： i ₂ = 1 ： 1. 060 (増速比 Aという）及び： i₂ = l ： 1. 105 (増速比 Bという）に切り替えて圧延した実験結果である。

入側材の線径は 6. 0 mmで、増速比 Aとした場合の圧延可能サイズ範囲は線径 5. 50mm〜5. 75 mm、即ちサイズフリ一範囲は 0. 25mmであつた。次に、増速機 87 のクラッチを操作し増速比 Bに切り替えて圧延したところ、圧延可能サイズ範囲は線径 5. 25mm〜5. 50 mmで、サイズフリ一範囲は 0. 25mmであった。結局、増速機 87 の増速比を増速比 A，増速比 Bの 2段に切り替えて圧延することで、サイズフリー圧延範囲は 0. 5 mm に拡大された。つまり、共用の切替え増速機 88 の増速比を切り替えて圧延することで、比較的小容量のモータ 98 により小径材から大径材に及ぶ圧延が可能になり、適用サイズ範囲が広くなつた。

Fig.14 は、切替え増速機のギヤ比切替えによるトルク特性変化を模式的に表したものである。実線で囲んだ領域は、増速比 Cの高速使用域であり、小径材の低トノレク，高速圧延に対応する範囲である。破線ハッチングで囲んだ領域は、増速比 Dの低速使用域であり、大径材の高トルク，低速圧延に対応する範囲である。例えば、線材圧延の場合、線径 5. 5111111で圧延速度100111 ₃、線径 1 9 mmでは圧延速度 16 m/ sとすると、両線材の圧延速度範囲は 6倍以上となる。いま、増速比を変えずに 1台のモータで、このような大小の線径に対応しょうとすると、 Fig.14 に一点鎖線で示されるモータ特 14を有する大容量モータが必要になる。しかし、切替え増速機を増速比 Cと増速比 Dとに切り替えて使用すれば、切り替えなしの場合に必要なモータトルクの 1/2の小容量モータで足りることがわかる。

なお、上記の実施の形態では、各切替え増速機 87， 88 の増速比をクラッチにより大小 2段に切り替えるものを説明したが、本発明にあっては、これに限らず無段切替え式の切替え増速機でもよい。

以上説明したように、 Fig.l l に示す本発明に係る線材圧延ラインによれば、以下に示す種々の効果が得られる。

①最終の 2パスに用いる 2台の 4ロール圧延機に対して 1台のモータを配したため、モ一タスペースを小さくでき且つ高価なローラガイドも不要になり設備費を低減できる。

②一方の 4ロール圧延機に専用の切替え増速機を配設し、その増速比を切り替えて圧延することで、サイズフリー圧延範囲をさらに拡大することができる。

③共用の切替え増速機の増速比を切り替えて圧延することで、比較的小容量のモータにより小径材から大径材に及ぶ広範囲の線材圧延に対応できる。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明に係る線材圧延ラインでは、従来より広いサイズフリー圧延範囲が得られる。そのため、サイズ変更に伴うロール交換が減ってライン停止時間が短縮され、生産能率が向上する。また、ミル間距離を小さくでき、その結果被圧延材の倒れや回転が防止されて高寸法精度の線材圧延が可能である。さらに設置スペースが狭くて済むので、投資額を節約できる。

Claims

請求の範囲

1 .仕上圧延機群の最終から 3台のミルが 4ロールミルであり、これら 3台のミルが圧下方向を 4 5 ° ずつずらして直列に配され、最終から 2台のミルは共用モータ駆動とする線材圧延ライン。

2 .請求項 1において、最終から 3台目の 4ロールミルは単独モータ駆動とする線材圧延ライン。

3 . 請求項 1において、最終から 4台目のミルが 4ロールミルであり、最終から 3台目および 4台目のミルが圧下方向を 4 5 ° ずつずらして直列に配され、これら 2台のミルは共用モータ駆動とする線材圧延ライン。

4 . 請求項 3において、最終おょぴ最終から 3台目のミルの出側材が円形断面となるように 4ロールミルを設置した線材圧延ライン。

5 .請求項 1において、最終から 2台のミルの一方のミルと駆動モータとの間に、該ミル専用の切替え増速機と 2台のミルに共通の切替え増速機とを配設し、他方のミルと駆動モータとの間に、 2台のミルに共通の切替え増速機とを配設して、最終から 2台のミルと駆動モータとを連結する線材圧延ライン。