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線材圧延機 - 川崎製鉄株式会社
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発明の名称 線材圧延機
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−47115(P2001−47115A)
公開日 平成13年2月20日(2001.2.20)
出願番号 特願平11−227623
出願日 平成11年8月11日(1999.8.11)
代理人 【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也 (外2名)
【テーマコード(参考)】
4E002
【Fターム(参考)】
4E002 AC14 BA04 BB01 BB05 BB20 BC01 CB08 
発明者 武田 了 / 越智 重治 / 丹下 武志
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 圧下方向を45°ずつずらして直列に配した3台の4ロールミルを備えて線材の連続仕上圧延ラインの最終に配設される線材圧延機において、前記4ロールミルの第1パスのミルは単独モータ駆動とし、第2パス及び第3パスのミルは共用モータ駆動としたことを特徴とする線材圧延機。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、3台の4ロールミルを組み合わせて構成され、線材圧延ラインの最終工程に用いられる線材圧延機に係り、特に、4ロールミルのモータ駆動方式の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、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ロールミルを、その圧下方向を交互に45°ずらして直列に配置した図3あるいは図4に示すような線材圧延機B,Cが用いられており、一般的な2ロールミルからなる仕上げ圧延機群Lsの最後尾に配設されている。
【0003】図3に示す線材圧延機Bは、3台の4ロールミルP1,P2,P3を、1台の増速機Gを介して1台の共用モータMで駆動する方式(以下、全パス共用駆動方式という)であり、一方、図4に示す線材圧延機Cは、3台の4ロールミルP1,P2,P3に対し、全3台の増速機G1,G2,G3と全3台のモータM1,M2,M3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)である。
【0004】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機の場合、被圧延材S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被圧延材のマスフローをバランスさせることが必要で、これによりミル間の被圧延材Sが座屈してミスロールになったり、引きちぎれたりすることなく圧延することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3の全パス共用駆動方式にあっては、3台のミルP1,P2,P3のロール周速比率は固定となるので、ロール隙は一義的に被圧延材断面積×ロール周速すなわちマスフローが一定となる断面積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。
【0006】それゆえ、線材圧延機Aの1台目ミルP1(第1パス)と2台目ミルP2(第2パス)との間、および2台目ミルP2(第2パス)と3台目ミルP3(第3パス)との間の断面積比率を変えることはできず、線材圧延機Aの直前の仕上げ圧延機群Lsの出側材と1台目ミルP1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ロールミルの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15%程度であるから、結局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ー範囲は、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。
【0007】サイズフリー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から、■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。
■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。
【0008】■オフラインでのロール改削,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。などの問題点がある。更には、このように1台の共用モータM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いと製品も悪くなるという問題もある。
【0009】一方、図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P1,P2,P3を3台のモータM1,M2,M3でそれぞれ別々に単独駆動するため、前記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、第1パスと第2パスとの双方でそれぞれに最大15%の減面率を設定することができ、結局この場合のサイズフリー範囲は被圧延材の直径の最大で15%と倍増する。なお、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、サイズフリー範囲には寄与しない。
【0010】しかしながら、サイズフリー範囲が全パス共用駆動方式の約2倍も広い全パス単独駆動方式にも、次のような問題点がある。
■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。
■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。
【0011】■使用されるモータは500KW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、図4に示すように、1台目ミルP1と2台目ミルP2との間の距離lを長くせざるを得ない。このため、当該両ミル間での被圧延材料の回転はミル間距離が増長する分助長されて、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。
【0012】そこで、本発明は、このような従来技術の未解決の課題に着目してなされたものであり、3台の4ロールミルの駆動方式を単独駆動方式と共用駆動方式との組合せとすることにより、圧延機設備を増大することなくサイズフリー範囲を広げることができ、寸法精度などの圧延品質も良好で、投資額も抑制できる線材圧延機を安価に提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、線材圧延機に係る本発明は、圧下方向を45°ずつずらして直列に配した3台の4ロールミルを備えて線材の連続仕上圧延ラインの最終に配設される線材圧延機において、それら3台の4ロールミルのうち第1パスのミルは単独モータ駆動とし、第2パス及び第3パスのミルは共用モータ駆動としたことを特徴とする。
【0014】本発明の線材圧延機は、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、第1パスのミルを単独モータ駆動にして、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、第1パス〜第2パス間では制約を受けないようにした。したがって、第1パスと第2パスとの双方でそれぞれに最大15%,15%の減面率を設定することができるから、サイズフリー範囲は図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15%と広くなる。
【0015】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第3パスのミルを第2パスのミルとの共用モータ駆動として、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した。したがって、モータ並びに制御装置を含む設備投資を低減できると共に、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る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の線材圧延機を最終の3パスとして備えた線材の連続仕上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Sを円形断面に加工する仕上げ圧延機群Lsの後に、最終の3パスとして3台の4ロール圧延機P1,P2,P3が、その圧下方向を交互に45°ずつずらして直列に配設されている。
【0017】この場合の仕上げ圧延機群Lsの構成は、特に限定はされない。図示のものは、10台の2ロール仕上げ圧延機の圧延方向を水平(H)−垂直(V)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Lsのオーバ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Sは、最後に、本発明の線材圧延機Aを構成している3台の4ロール圧延機P1,P2,P3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。
【0018】本発明の線材圧延機Aは、模式的に拡大した平面図である図2に示すように、3台の4ロール圧延機P1,P2,P3に増速ギヤボックスGを介して接続された2台の駆動モータM1,M2を備えている。なお、各圧延機P1,P2,P3はいずれもハウジングH内に4ロールRが内蔵されているが、その駆動入力軸Paとロール軸Raとの間の駆動力伝達機構は図示を省略している。
【0019】第1パスの4ロール圧延機P1の駆動入力軸Paは、専用の駆動モータM1の駆動出力軸M1aと増速ギアg1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P2の駆動入力軸Pa及び第3パスの4ロール圧延機P3の駆動入力軸Paは、共用の駆動モータM2の駆動出力軸M2aと増速ギアg2及びg3を介して連結されている。
【0020】本発明の線材圧延機Aは、このように、3台の4ロール圧延機P1,P2,P3のうち第1パスの圧延機P1を専用の駆動モータM1で単独駆動し、第2パスの圧延機P2と第3パスの圧延機P3とを共用の駆動モータM2で駆動する構成としたため以下のような、作用・効果を有する。
(1)サイズフリー圧延範囲を広くできる。
【0021】仕上げ圧延機群Lsの出側材(即ち本発明の線材圧延機Aの入側材)を線材圧延機Aで圧延実験した結果の代表例を示すと、線材圧延機Aの入側材の円形断面の線径が6.5mmの場合に、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線材圧延機Aの出側の線材サイズ範囲は線径5.5mm〜6.1mmとなった。換言すればサイズフリー範囲は0.6mmであり、すなわち被圧延材の直径に対して0.6/6.1≒10%と広いサイズフリー範囲が得られた。
【0022】因みに、入側材の線径が同じく6.5mmの場合に、図3の全パス共用駆動方式の線材圧延機で圧延して得られた線材圧延機の出側の線材サイズ範囲は線径5.8〜6.1mmとなり、サイズフリー範囲は0.3mm、被圧延材の直径に対して0.3/6.1≒5%と狭かった。
(2)各パスの圧延機間距離を短縮でき、線材圧延機Aがコンパクトになる。
【0023】図2に示すように、各ミルP1,P2,P3間の距離は、駆動モータM1,M2間の干渉による制限が緩和される結果、ミルハウジングH同士の間隔により決定されることになる。つまり各パスのミルハウジングH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P1〜P2のハウジング間隔a=60mmミルP2〜P3のハウジング間隔b=60mmミルの駆動入力軸Paとロール軸Raとの間隔c=200mm4ロールミルのロールRの径d=220mmとした場合、第1パスのミルP1と第2パスのミルP2とのミル間距離l1 及び第2パスのミルP2と第3パスのミルP3とのミル間距離l2 は、それぞれl1 =400mml2 =260mmとなり、極めてコンパクトなミルが得られた。これにより、被圧延材Sの倒れが防止できて、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、駆動モータ1台及びその制御装置類を省略できる結果、その分設備額を低減できる。
【0024】なお、各増速ギアg1,g2,g3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。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る線材圧延機によれば、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り、■全パス共用モータ駆動方式の場合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。
【0026】■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。
■投資額を節約できる。
■設置スペースが狭くて済む。
など、種々の効果を奏する。




 

 


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