プレス金型、プレス金型の設計方法、サイジングプレス方法及びサイジングプレス機
【課題】 プレス金型に偏芯荷重が発生することを抑制して、プレス金型を支持する機構に対する負荷を低減する。
【解決手段】本発明のプレス金型１は、鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機２に備えられ、プレス金型１は鋳片Sの幅方向の両側に一対に配備されており、プレス金型１は鋳片Sの移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状の第１プレス面４と、第１プレス面４の出側に連設して形成されると共に移送方向と平行な平面状の第２プレス面５と、を備えていて、０≦(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2なる関係を満たすと共に｜(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2｜が最小となるようなＬ１（プレス１回当たりの鋳片Ｓの送り量）、Ｌ２（クランク軸９の中心〜第１プレス面４と第２プレス面５との境界までの距離）を備える。
【解決手段】本発明のプレス金型１は、鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機２に備えられ、プレス金型１は鋳片Sの幅方向の両側に一対に配備されており、プレス金型１は鋳片Sの移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状の第１プレス面４と、第１プレス面４の出側に連設して形成されると共に移送方向と平行な平面状の第２プレス面５と、を備えていて、０≦(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2なる関係を満たすと共に｜(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2｜が最小となるようなＬ１（プレス１回当たりの鋳片Ｓの送り量）、Ｌ２（クランク軸９の中心〜第１プレス面４と第２プレス面５との境界までの距離）を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラブなどの鋳片を幅方向にサイジングプレスする際に用いるプレス金型、このプレス金型の設計方法、このプレス金型を用いたサイジングプレス方法及びサイジングプレス機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、連続鋳造プロセスにおいて鋳造された鋳片（スラブ）に対しては、加熱炉から出て温度が低下しないうちに、または一旦温度が低下した後に加熱炉に再投入して所定の温度まで加熱した状態にて、サイジングプレスが行われる。このサイジングプレスは、一方向に向かって移送される鋳片に対して、この鋳片の幅方向両端からプレス金型を間歇的に押し当てて鋳片の板幅を変更するものである。
【０００３】
このようなサイジングプレスに用いられるプレス金型は鋳片の左右両側に一対設けられ、これら一対のプレス金型は鋳片に面する側がいずれもテーパ面状の第１プレス面と平面状の第２プレス面とで構成されている。第１プレス面は、鋳片の移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状であり、移送されてプレス機に入ってきた鋳片はこの第１プレス面において１回目のプレス加工が行われる。
【０００４】
一方、第２プレス面は、鋳片の移送方向と平行な平面状に形成されており、第１プレス面で１回目のプレス加工が行われた鋳片をさらにプレスする部分である。このようにサイジングプレスでは、プレス金型の異なる部分を用いて複数のステップに分けて鋳片をプレスし、代表的な装置であれば、９００〜２０００ｍｍ程度の鋳片を最大３００〜３５０ｍｍ程度の幅までプレスして鋼板製品の製造を可能としている。
【０００５】
ところで、このようなサイジングプレス機としては、特許文献１や特許文献２に記載されるようなものがすでに知られている。
たとえば、特許文献１のサイジングプレス機は、第１プレス面を、鋳片の進行方向の出側方向に向かって狭まるように傾斜した第１の傾斜部と、鋳片の進行方向に略平行な中間平行部と、この中間平行部から鋳片の進行方向の出側に向かって狭まるように傾斜した第２の傾斜部とで構成し、これらの傾斜部の傾斜角や鋳片の送りピッチなど所定の範囲に調整することにより大きな幅圧下量を達成可能となっている。
【０００６】
また、特許文献２のサイジングプレス機は、プレスを行う際にプレス金型と鋳片との間にすべりが起こらないように、第１プレス面による１回目のプレスに引き続いて第２プレス面で２回目のプレスを行う際には、第１プレス面でプレスをした部分と第２プレス面でこれらからプレスしようとする部分とが一部重なり合うように鋳片を移送してプレスを行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２２２８９４号公報
【特許文献２】特開２０００−２５４７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年は鋳片にチタンやステンレス鋼などのように変形抵抗が高い材料をプレスするニーズが大きくなっており、大きな圧下力を必要とするこういった材料の鋳片のプレスに対応して、幅圧下量の目標を相対的に小さめに設定せざるを得ない場合がある。
ところが、例えば最大３００〜３５０ｍｍ程度の幅圧下量を目標として上述したプレス金型でプレスを行うと、このような小さな幅圧下量の場合は第２プレス面だけで幅圧下量の大部分が達成されてしまうため、第１プレス面では鋳片を軽く押さえる程度となり、プレス金型の第２プレス面に鋳片から反作用として加わる力と第１プレス面に鋳片から反作用として加わる力との差が大きくなる。
【０００９】
このようにプレス金型に作用する力が第１プレス面と第２プレス面との間で、言い換えれば移送方向にアンバランスになると、鋳片の移送方向に対して垂直な軸回りにプレス金型を回転させるモーメントが発生する。そして、このようにプレス金型を捻るように加わるモーメント（偏芯荷重に伴うモーメント）によりプレス金型を支えるフレームなどに大きな負荷が生じ、その結果、サイジングプレス機の寿命を短くしてしまうため好ましくない。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、プレス金型に偏芯荷重が発生することを抑制して、プレス金型を支持する機構に対する負荷を低減しつつ変形抵抗が高い材料のサイジングプレスを行うことができるプレス金型、プレス金型の設計方法、サイジングプレス方法及びサイジングプレス機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明のプレス金型は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のプレス金型は、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機に備えられたプレス金型であって、前記プレス金型は、鋳片の幅方向の両側に一対に配備されており、前記プレス金型は、前記鋳片の移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状の第１プレス面と、前記第１プレス面の出側に連設して形成されると共に移送方向と平行な平面状の第２プレス面と、を備えていて、前記プレス金型が、式（１）の関係を満たすと共に、式（２）で示されるＭが最小となるようなＬ１，Ｌ２を備えることを特徴としている。
【００１２】
０≦(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (1)
M=｜(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2｜ ・・・ (2)
ただし、
L1：プレス１回当たりの鋳片の送り量。
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
【００１３】
なお、好ましくは、前記鋳片の先端部のプレスに対応すべく、式（１）に代えて、式（３）を満足するとよい。
０≦(L3+L2)-(L3+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (3)
ただし、
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
L3：鋳片プレス時において、鋳片の先端部〜第１プレス面と第２プレス面との境界の距離。
【００１４】
一方、本発明のプレス金型の設計方法は、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機に備えられたプレス金型の設計方法であって、前記プレス金型は、鋳片の幅方向の両側に一対に配備されており、前記プレス金型は、前記鋳片の移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状の第１プレス面と、前記第１プレス面の出側に連設して形成されると共に移送方向と平行な平面状の第２プレス面と、を備えていて、
前記プレス金型が、式（１）の関係を満たすと共に、式（２）で示されるＭが最小となるようなＬ１，Ｌ２を備えるように金型設計を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
０≦(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (1)
M=｜(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2｜ ・・・ (2)
ただし、
L1：プレス１回当たりの鋳片の送り量。
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
【００１６】
なお、好ましくは、前記鋳片の先端部のプレスに対応すべく、式（１）に代えて、式（３）を満足するように金型設計を行うとよい。
０≦(L3+L2)-(L3+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (3)
ただし、
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
L3：鋳片プレス時において、鋳片の先端部〜第１プレス面と第２プレス面との境界の距離。
【００１７】
さらに、本発明のサイジングプレス方法は、上述したプレス金型を用いて、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスすることを特徴としている。
【００１８】
また、好ましくは、上述した設計方法で設計されたプレス金型を用いて、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするとよい。
そして、本発明のサイジングプレス機は、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機であって、上述したプレス金型を備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
好ましくは、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機であって、上述した設計方法で設計されたプレス金型を備えていると良い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のプレス金型、プレス金型の設計方法、サイジングプレス方法及びサイジングプレス機によれば、プレス金型に偏芯荷重に伴うモーメントが発生することを抑制して、プレス金型を支持する機構に対する負荷を低減しつつ変形抵抗が高い材料のサイジングプレスを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のサイジングプレス機において鋳片の移送を停止しつつプレスしている状態を示している。
【図２】（ａ）は本発明のサイジングプレス機を示す図であり、（ｂ）はプレス中にプレス金型に発生するモーメントを示す図である。
【図３】鋳片の移送方向の中途部に対してプレス加工を行う際のプレス金型の状況を示した図である。
【図４】鋳片の移送方向の先端部に対してプレス加工を行う際のプレス金型の状況を示した図である。
【図５】サイジングプレス圧下量と金型支持フレームに発生するひずみとの関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
「第１実施形態」
以下、本発明のプレス金型１が設けられたサイジングプレス機２の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、第１実施形態のサイジングプレス機２を模式的に示したものである。図１に示すように、サイジングプレス機２は、長手方向に移送される鋳片Ｓに対して、この鋳片Ｓの幅方向の両側を間歇的に押圧するプレス金型１を備えたものであり、プレス金型１を用いて鋳片Ｓを所定の幅までプレス可能となっている。また、サイジングプレス機２には、図示しない鋳片Ｓの移送手段が設けられており、鋳片Ｓを長手方向に沿って移送できるようになっている。
【００２３】
具体的には、サイジングプレス機２は、鋳片Ｓの幅方向の両側に一対のプレス金型１、１を有している。このプレス金型１には後述する金型移動機構３が設けられており、金型移動機構３により左側のプレス金型１と右側のプレス金型１とが同時に移動して鋳片Ｓに対して近接離反することにより、鋳片Ｓを所定の幅寸法にプレスできるようになっている。なお、この鋳片Ｓには、連続鋳造されたものだけでなく、分塊圧延等を経たスラブなども含まれるし、圧延や鍛造等の塑性加工品を用いても良い。
【００２４】
サイジングプレス機２では、鋳片Ｓの移送手段が停止している状態、言い換えれば鋳片Ｓの移送が停止している状態のときには、金型移動機構３を用いて左右一対のプレス金型１、１を互いに近接し合う方向に前進（移動）させ、一対のプレス金型１、１を鋳片Ｓの幅方向の両側に押し当てて鋳片Ｓを幅方向にプレスする。そして、鋳片Ｓのプレスが終わったら、金型移動機構３を用いて左右両側のプレス金型１をいずれも鋳片Ｓから遠ざけるように後退（移動）させ、鋳片Ｓの移送手段を用いて鋳片Ｓを１ピッチ分移送させる。このように本発明のサイジングプレス機２では、移送手段と金型移動機構３とを交互に作動させて鋳片Ｓの移送とプレス加工とを交番に行うことにより、サイジングプレスが可能となっている。
【００２５】
次に、サイジングプレス機２を構成するプレス金型１及び金型移動機構３について説明する。
図２（ａ）に示すように、プレス金型１は、鋳片Ｓの幅方向の側方に離れて一対に配備されている。それぞれのプレス金型１は、鋳片Ｓに対面する側に鋳片Ｓをプレス加工するプレス面を、鋳片Ｓの移送方向（長手方向）に沿って２つ有している。２つのプレス面のうち第１プレス面４は、鋳片Ｓの移送方向の入側に形成されていて、サイジングプレス機２に供給された鋳片Ｓを最初にプレスする部分である。第１プレス面４は、移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状とされている。
【００２６】
また、第２プレス面５は、鋳片Ｓの移送方向の出側に連設して形成されていて、第１プレス面４でプレスした鋳片Ｓをプレスする部分である。第２プレス面５は、移送方向と平行な平面状とされている。
金型移動機構３は、鋳片Ｓに面する側の反対側からプレス金型１を押圧するスライダ７と、このスライダ７を支持する支持フレーム部６とで構成されている。
【００２７】
スライダ７は、移送方向と垂直な方向（図２の紙面における左右方向）に向かってプレス金型１を押圧するものであり、第１プレス面４から第２プレス面５にかけてプレス面の反対側に設けられている。スライダ７は、後述するクランク機構８により鋳片Ｓ側に向かって前進したり鋳片Ｓから遠ざかるように後退したりしている。
支持フレーム部６は、スライダ７を支持する部材であり、移送方向と垂直な方向（図２の紙面における左右方向）に沿って長尺に形成されている。支持フレーム部６の内側には上述したスライダ７が鋳片Ｓの移送方向と垂直な方向に向かって出退自在に収容されている。また、スライダ７の反鋳片側の端部には、クランク機構８が設けられている。
【００２８】
クランク機構８は、鋳片Ｓの移送方向と垂直な軸回り（上下方向を向く軸回り）にスライダ７を回転させるものであり、スライダ７に余計なモーメントＭが作用しないように、移送方向の入側と出側とがほぼ同じ重量バランスとなるような位置にクランク軸９が配備されている。例えば、図例のスライダ７の場合であれば、クランク軸９より入側とクランク軸９より出側とが同じ重量バランスとなるように、スライダ７の略中間を通る１点鎖線上にクランク軸９が配備されている。
【００２９】
それゆえ、図２（ａ）に示すように、プレス金型１による鋳片Ｓのプレスに際して、スライダ７を用いてプレス金型１を鋳片Ｓ側に押圧した場合に、その反作用としてスライダ７の入側に加わる力と、スライダ７の出側に加わる力とが等しく釣り合っていれば、スライダ７にクランク軸９回りの余計なモーメントＭが発生することはない。
ところが、図２（ｂ）に示すように、スライダ７の出側に伝わる力の方が、スライダ７の入側に伝わる力より大きい場合は、クランク軸９回りにスライダ７を移送方向と同じ向き（図例の場合では反時計回り）に回動させるモーメントＭが白抜きの矢印の方向に発生してしまう。
【００３０】
特に、鋳片Ｓに変形抵抗が高い材料が用いられている場合は、第１プレス面４に作用する力と第２プレス面５に作用する力との差が大きくなり、図２（ｂ）に示すような反時計回りのモーメントＭを生じる可能性が高くなる。当然、このようなモーメントＭが生じると、サイジングプレス機２のプレスフレームなどに大きな負荷が生じることになり、サイジングプレス機２の短寿命化を招くため好ましくない。
【００３１】
そこで、本発明のプレス金型１及びサイジングプレス機２では、プレス金型１が、次の式（１）の関係を満たすと共に、式（２）で示されるＭが最小となるようなＬ１及びＬ２を備えるようにしている。
０≦(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (1)
M=｜(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2｜ ・・・ (2)
ただし、
L1：プレス１回当たりの鋳片Ｓの送り量。
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型１、１が最接近する際において、プレス金型１を軸支するクランク軸９の中心〜第１プレス面４と第２プレス面５との境界までの長手方向の距離。
【００３２】
なお、上述したＬ１の定義において「プレス１回当たりの鋳片Ｓの送り量」とは、具体的には鋳片Ｓのプレス時において第１プレス面４と鋳片Ｓとが互いに接触しあう長さに他ならない。
【００３３】
また、サイジングプレス機２で鋳片Ｓの先端部をプレスする際には、鋳片Ｓの先端部のプレスに対応すべく、式（１）に代えて、式（３）を用いてもよい。
０≦(L3+L2)-(L3+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (3)
ただし、
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型１、１が最接近する際において、プレス金型１を軸支するクランク軸９の中心〜第１プレス面４と第２プレス面５との境界までの長手方向の距離。
L3：鋳片Ｓプレス時において、鋳片Ｓの先端部〜第１プレス面４と第２プレス面５との境界の距離。
【００３４】
次に、上述した式（１）〜式（３）が成り立つ理由を、図３及び図４を用いて説明する。
図３は、プレス中のプレス金型１と鋳片Ｓとの位置関係を示したものである。
図３において、まずクランク機構８のクランク軸９の軸心が、どの位置にあるかを計算で求める。すなわち、プレス金型１と鋳片Ｓとが互いに接触し合う接触部のうち、最も移送方向の出側にある点を基準点とすれば、この基準点から移送方向に沿って長さ（Ｌ１+Ｌ２）だけ離れた位置（図中に白色の三角で示す位置）にクランク軸９の軸心が存在することになる。
【００３５】
次に、鋳片Ｓから加わる荷重がプレス金型１のどの点に作用するかを求める。実際には、この荷重はプレス金型１と鋳片Ｓとが接触する移送方向に沿った長さのうち、すべての長さに亘って均等に加わっている。それゆえ、計算上はプレス金型１と鋳片Ｓとが接触し合う接触長さのうち、移送方向の中間点に圧化荷重が加わっているとみなすことができる。つまり、プレス金型１と鋳片Ｓとが接触し合う接触長さは、鋳片Ｓに対する最大圧下量Wmaxと第１プレス面４の傾斜角θを利用すれば、（L1＋ΔW/2/tanθ）と示すことができる。それゆえ、この（L1＋ΔW/2/tanθ）の中間点である（L1＋ΔW/2/tanθ）/2が、荷重の作用点になる。
【００３６】
ここで、クランク軸９回りにスライダ７にモーメントＭが発生しないためには、鋳片Ｓからプレス金型１に加わる荷重の作用点がクランク軸９の軸心に近づけば近づくほど、腕の長さが短くなってモーメントＭがゼロに近くなる（発生しにくくなる）。
つまり、（Ｌ１+Ｌ２）と（L1＋ΔW/2/tanθ）/2との差、言い換えれば式（２）のＭを０に近くすれば近くするほど、モーメントＭがゼロ（発生しない）か、小さな値（発生しても小さいモーメントＭ）で済むようになる。それゆえ、以上のような理由から、式（２）が導かれる。
【００３７】
一方、上述したモーメントＭは反時計回りであったが、鋳片Ｓからプレス金型１に加わる荷重の作用点が、クランク軸９の軸心を基準として移送方向の入側（図３のマイナスの方向）にオフセットしているか、出側（図３のプラスの方向）にオフセットしているかで、スライダ７に作用する荷重のバランスが逆になって、モーメントＭの作用方向が逆になることが考えられる。
【００３８】
このようなクランク軸９回りに逆方向のモーメントＭ（偏荷重）が発生すると、プレスフレーム等に上述したものとは反対方向の負荷が発生して、サイジングプレス機２の寿命を短くする要因となる。そのため、プレス金型１にかかる荷重の作用点はスライド部７のクランク軸９から見て常に一定の方向になるようにするのが好ましい。
それゆえ、鋳片Ｓからプレス金型１に加わる荷重の作用点が、クランク軸９の軸心を基準として絶えず移送方向の出側になるように、言い換えれば荷重の作用点が常にプラスのオフセットになるように、式（１）を満足する必要がある。それゆえ、以上のような理由から、式（１）が導かれる。
【００３９】
なお、上述した式（１）が成立するのは、図３のように鋳片Ｓの先端部以外の部分をプレスする場合、言い換えればプレス金型１でプレスされる鋳片Ｓの移送方向に沿った長さが常に一定とされる場合である。図４に示すように鋳片Ｓの先端部をプレスする場合は、基準点の位置が変化してプレス金型１でプレスされる鋳片Ｓの長さが短くなるためＬ１に代えてＬ３を用いた式（３）を用いるのが好ましい。それゆえ、以上のような理由から、式（３）が導かれる。
【００４０】
上述したように式（２）を満足するプレス金型１を用いて鋳片Ｓをプレスすれば、圧下時に鋳片Ｓからプレス金型１に作用する荷重の作用点が、スライド部のクランク軸９から近い位置にあるため、プレス金型１に大きなモーメントＭが作用することがなくなる。
また、式（１）を満足するプレス金型１では、鋳片Ｓから加わる荷重は常にプラスのオフセットになるので、プレス金型１に加わるモーメントＭ（偏荷重）の方向が一定になる。それゆえ、プレスフレーム等に通常と反対方向の負荷が発生してサイジングプレス機２の寿命を短くする心配はない。
【実施例】
【００４１】
以下に実験例１〜実験例３を用いて本発明のプレス金型１及びサイジングプレス機２が有する効果をさらに詳しく説明する。
実験例１〜実験例３は、幅1000〜1500mm、厚さ230〜250mmの軟鋼を、1200℃の温度に維持して、熱間プレスしたものである。
また、図５は、最大圧下量ΔWmaxを110mm〜240mmに変化させた場合に、Ｌ１〜Ｌ３が互いに異なる２つの金型間で、プレスフレームに発生する歪みがどのように変化するかを示したものである。なお、評価に用いる「フレームひずみ量」は、プレスフレームに貼り付けられた歪ゲージを用いて測定された、プレスフレームに発生するひずみを示したものである。
【００４２】
実験結果１は、幅圧下量ΔWmaxが200ｍｍ以下としたときに、式（１）〜式（３）の条件をすべて満たすデータである。また、実験結果２は、幅圧下量ΔWmaxが200ｍｍ以下としたときに、式（１）〜式（３）の条件のいずれかを満たさないデータである。
図５のグラフを見ると、黒塗りの四角で示される実験結果１のデータが存在する領域（実線で囲まれた長方形の領域）は、黒塗りの菱形で示される実験結果２のデータが存在する領域（点線で囲まれた楕円形の領域）より明らかに下方に離れて分布しており、実験結果１のデータは実験結果２のデータより「フレームひずみ量」が平均で２５〜３０％は低くなっている。このことから、式（１）〜式（３）の条件を満足するプレス金型１を用いることにより、プレス金型１において余計なモーメントＭ（偏芯荷重）の発生を抑制して、プレスフレームにひずみが加わり難くなり、サイジングプレス機の寿命を延ばすことが可能になると判断される。
【００４３】
一方、幅圧下量ΔWmaxを200ｍｍ以上とすれば、幅圧下量ΔWmaxが200ｍｍ以下では条件式を満足していなかった実験結果２のプレス金型１を用いても、実験結果３のデータ（実線で囲まれた楕円形の領域）にあるように式（１）〜式（３）の条件を全て満足することが可能になる。
実験結果２に比べて幅圧下量ΔWmaxがさらに大きくなった実験結果３では、プレスフレームに加わるひずみは大きくなるはずであるが、図５にあるように「フレームひずみ量」は同じレベルかむしろ小さくなっている。このことからも、式（１）〜式（３）の条件を満足することで、プレス金型において余計なモーメントＭ（偏芯荷重）の発生を抑制でき、プレス金型１の寸法形状のみならず幅圧下量によっても大きく変動することと判断され、式（１）〜式（３）のような条件を満たす必要があることが理解できる。
【００４４】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１ プレス金型
２ サイジングプレス機
３ 金型移動機構
４ 第１プレス面
５ 第２プレス面
６ 支持フレーム部
７ スライダ
８ クランク機構
９ クランク軸
Ｍ モーメント
Ｓ 鋳片
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラブなどの鋳片を幅方向にサイジングプレスする際に用いるプレス金型、このプレス金型の設計方法、このプレス金型を用いたサイジングプレス方法及びサイジングプレス機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、連続鋳造プロセスにおいて鋳造された鋳片（スラブ）に対しては、加熱炉から出て温度が低下しないうちに、または一旦温度が低下した後に加熱炉に再投入して所定の温度まで加熱した状態にて、サイジングプレスが行われる。このサイジングプレスは、一方向に向かって移送される鋳片に対して、この鋳片の幅方向両端からプレス金型を間歇的に押し当てて鋳片の板幅を変更するものである。
【０００３】
このようなサイジングプレスに用いられるプレス金型は鋳片の左右両側に一対設けられ、これら一対のプレス金型は鋳片に面する側がいずれもテーパ面状の第１プレス面と平面状の第２プレス面とで構成されている。第１プレス面は、鋳片の移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状であり、移送されてプレス機に入ってきた鋳片はこの第１プレス面において１回目のプレス加工が行われる。
【０００４】
一方、第２プレス面は、鋳片の移送方向と平行な平面状に形成されており、第１プレス面で１回目のプレス加工が行われた鋳片をさらにプレスする部分である。このようにサイジングプレスでは、プレス金型の異なる部分を用いて複数のステップに分けて鋳片をプレスし、代表的な装置であれば、９００〜２０００ｍｍ程度の鋳片を最大３００〜３５０ｍｍ程度の幅までプレスして鋼板製品の製造を可能としている。
【０００５】
ところで、このようなサイジングプレス機としては、特許文献１や特許文献２に記載されるようなものがすでに知られている。
たとえば、特許文献１のサイジングプレス機は、第１プレス面を、鋳片の進行方向の出側方向に向かって狭まるように傾斜した第１の傾斜部と、鋳片の進行方向に略平行な中間平行部と、この中間平行部から鋳片の進行方向の出側に向かって狭まるように傾斜した第２の傾斜部とで構成し、これらの傾斜部の傾斜角や鋳片の送りピッチなど所定の範囲に調整することにより大きな幅圧下量を達成可能となっている。
【０００６】
また、特許文献２のサイジングプレス機は、プレスを行う際にプレス金型と鋳片との間にすべりが起こらないように、第１プレス面による１回目のプレスに引き続いて第２プレス面で２回目のプレスを行う際には、第１プレス面でプレスをした部分と第２プレス面でこれらからプレスしようとする部分とが一部重なり合うように鋳片を移送してプレスを行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２２２８９４号公報
【特許文献２】特開２０００−２５４７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年は鋳片にチタンやステンレス鋼などのように変形抵抗が高い材料をプレスするニーズが大きくなっており、大きな圧下力を必要とするこういった材料の鋳片のプレスに対応して、幅圧下量の目標を相対的に小さめに設定せざるを得ない場合がある。
ところが、例えば最大３００〜３５０ｍｍ程度の幅圧下量を目標として上述したプレス金型でプレスを行うと、このような小さな幅圧下量の場合は第２プレス面だけで幅圧下量の大部分が達成されてしまうため、第１プレス面では鋳片を軽く押さえる程度となり、プレス金型の第２プレス面に鋳片から反作用として加わる力と第１プレス面に鋳片から反作用として加わる力との差が大きくなる。
【０００９】
このようにプレス金型に作用する力が第１プレス面と第２プレス面との間で、言い換えれば移送方向にアンバランスになると、鋳片の移送方向に対して垂直な軸回りにプレス金型を回転させるモーメントが発生する。そして、このようにプレス金型を捻るように加わるモーメント（偏芯荷重に伴うモーメント）によりプレス金型を支えるフレームなどに大きな負荷が生じ、その結果、サイジングプレス機の寿命を短くしてしまうため好ましくない。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、プレス金型に偏芯荷重が発生することを抑制して、プレス金型を支持する機構に対する負荷を低減しつつ変形抵抗が高い材料のサイジングプレスを行うことができるプレス金型、プレス金型の設計方法、サイジングプレス方法及びサイジングプレス機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明のプレス金型は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のプレス金型は、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機に備えられたプレス金型であって、前記プレス金型は、鋳片の幅方向の両側に一対に配備されており、前記プレス金型は、前記鋳片の移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状の第１プレス面と、前記第１プレス面の出側に連設して形成されると共に移送方向と平行な平面状の第２プレス面と、を備えていて、前記プレス金型が、式（１）の関係を満たすと共に、式（２）で示されるＭが最小となるようなＬ１，Ｌ２を備えることを特徴としている。
【００１２】
０≦(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (1)
M=｜(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2｜ ・・・ (2)
ただし、
L1：プレス１回当たりの鋳片の送り量。
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
【００１３】
なお、好ましくは、前記鋳片の先端部のプレスに対応すべく、式（１）に代えて、式（３）を満足するとよい。
０≦(L3+L2)-(L3+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (3)
ただし、
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
L3：鋳片プレス時において、鋳片の先端部〜第１プレス面と第２プレス面との境界の距離。
【００１４】
一方、本発明のプレス金型の設計方法は、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機に備えられたプレス金型の設計方法であって、前記プレス金型は、鋳片の幅方向の両側に一対に配備されており、前記プレス金型は、前記鋳片の移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状の第１プレス面と、前記第１プレス面の出側に連設して形成されると共に移送方向と平行な平面状の第２プレス面と、を備えていて、
前記プレス金型が、式（１）の関係を満たすと共に、式（２）で示されるＭが最小となるようなＬ１，Ｌ２を備えるように金型設計を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
０≦(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (1)
M=｜(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2｜ ・・・ (2)
ただし、
L1：プレス１回当たりの鋳片の送り量。
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
【００１６】
なお、好ましくは、前記鋳片の先端部のプレスに対応すべく、式（１）に代えて、式（３）を満足するように金型設計を行うとよい。
０≦(L3+L2)-(L3+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (3)
ただし、
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
L3：鋳片プレス時において、鋳片の先端部〜第１プレス面と第２プレス面との境界の距離。
【００１７】
さらに、本発明のサイジングプレス方法は、上述したプレス金型を用いて、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスすることを特徴としている。
【００１８】
また、好ましくは、上述した設計方法で設計されたプレス金型を用いて、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするとよい。
そして、本発明のサイジングプレス機は、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機であって、上述したプレス金型を備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
好ましくは、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機であって、上述した設計方法で設計されたプレス金型を備えていると良い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のプレス金型、プレス金型の設計方法、サイジングプレス方法及びサイジングプレス機によれば、プレス金型に偏芯荷重に伴うモーメントが発生することを抑制して、プレス金型を支持する機構に対する負荷を低減しつつ変形抵抗が高い材料のサイジングプレスを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のサイジングプレス機において鋳片の移送を停止しつつプレスしている状態を示している。
【図２】（ａ）は本発明のサイジングプレス機を示す図であり、（ｂ）はプレス中にプレス金型に発生するモーメントを示す図である。
【図３】鋳片の移送方向の中途部に対してプレス加工を行う際のプレス金型の状況を示した図である。
【図４】鋳片の移送方向の先端部に対してプレス加工を行う際のプレス金型の状況を示した図である。
【図５】サイジングプレス圧下量と金型支持フレームに発生するひずみとの関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
「第１実施形態」
以下、本発明のプレス金型１が設けられたサイジングプレス機２の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、第１実施形態のサイジングプレス機２を模式的に示したものである。図１に示すように、サイジングプレス機２は、長手方向に移送される鋳片Ｓに対して、この鋳片Ｓの幅方向の両側を間歇的に押圧するプレス金型１を備えたものであり、プレス金型１を用いて鋳片Ｓを所定の幅までプレス可能となっている。また、サイジングプレス機２には、図示しない鋳片Ｓの移送手段が設けられており、鋳片Ｓを長手方向に沿って移送できるようになっている。
【００２３】
具体的には、サイジングプレス機２は、鋳片Ｓの幅方向の両側に一対のプレス金型１、１を有している。このプレス金型１には後述する金型移動機構３が設けられており、金型移動機構３により左側のプレス金型１と右側のプレス金型１とが同時に移動して鋳片Ｓに対して近接離反することにより、鋳片Ｓを所定の幅寸法にプレスできるようになっている。なお、この鋳片Ｓには、連続鋳造されたものだけでなく、分塊圧延等を経たスラブなども含まれるし、圧延や鍛造等の塑性加工品を用いても良い。
【００２４】
サイジングプレス機２では、鋳片Ｓの移送手段が停止している状態、言い換えれば鋳片Ｓの移送が停止している状態のときには、金型移動機構３を用いて左右一対のプレス金型１、１を互いに近接し合う方向に前進（移動）させ、一対のプレス金型１、１を鋳片Ｓの幅方向の両側に押し当てて鋳片Ｓを幅方向にプレスする。そして、鋳片Ｓのプレスが終わったら、金型移動機構３を用いて左右両側のプレス金型１をいずれも鋳片Ｓから遠ざけるように後退（移動）させ、鋳片Ｓの移送手段を用いて鋳片Ｓを１ピッチ分移送させる。このように本発明のサイジングプレス機２では、移送手段と金型移動機構３とを交互に作動させて鋳片Ｓの移送とプレス加工とを交番に行うことにより、サイジングプレスが可能となっている。
【００２５】
次に、サイジングプレス機２を構成するプレス金型１及び金型移動機構３について説明する。
図２（ａ）に示すように、プレス金型１は、鋳片Ｓの幅方向の側方に離れて一対に配備されている。それぞれのプレス金型１は、鋳片Ｓに対面する側に鋳片Ｓをプレス加工するプレス面を、鋳片Ｓの移送方向（長手方向）に沿って２つ有している。２つのプレス面のうち第１プレス面４は、鋳片Ｓの移送方向の入側に形成されていて、サイジングプレス機２に供給された鋳片Ｓを最初にプレスする部分である。第１プレス面４は、移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状とされている。
【００２６】
また、第２プレス面５は、鋳片Ｓの移送方向の出側に連設して形成されていて、第１プレス面４でプレスした鋳片Ｓをプレスする部分である。第２プレス面５は、移送方向と平行な平面状とされている。
金型移動機構３は、鋳片Ｓに面する側の反対側からプレス金型１を押圧するスライダ７と、このスライダ７を支持する支持フレーム部６とで構成されている。
【００２７】
スライダ７は、移送方向と垂直な方向（図２の紙面における左右方向）に向かってプレス金型１を押圧するものであり、第１プレス面４から第２プレス面５にかけてプレス面の反対側に設けられている。スライダ７は、後述するクランク機構８により鋳片Ｓ側に向かって前進したり鋳片Ｓから遠ざかるように後退したりしている。
支持フレーム部６は、スライダ７を支持する部材であり、移送方向と垂直な方向（図２の紙面における左右方向）に沿って長尺に形成されている。支持フレーム部６の内側には上述したスライダ７が鋳片Ｓの移送方向と垂直な方向に向かって出退自在に収容されている。また、スライダ７の反鋳片側の端部には、クランク機構８が設けられている。
【００２８】
クランク機構８は、鋳片Ｓの移送方向と垂直な軸回り（上下方向を向く軸回り）にスライダ７を回転させるものであり、スライダ７に余計なモーメントＭが作用しないように、移送方向の入側と出側とがほぼ同じ重量バランスとなるような位置にクランク軸９が配備されている。例えば、図例のスライダ７の場合であれば、クランク軸９より入側とクランク軸９より出側とが同じ重量バランスとなるように、スライダ７の略中間を通る１点鎖線上にクランク軸９が配備されている。
【００２９】
それゆえ、図２（ａ）に示すように、プレス金型１による鋳片Ｓのプレスに際して、スライダ７を用いてプレス金型１を鋳片Ｓ側に押圧した場合に、その反作用としてスライダ７の入側に加わる力と、スライダ７の出側に加わる力とが等しく釣り合っていれば、スライダ７にクランク軸９回りの余計なモーメントＭが発生することはない。
ところが、図２（ｂ）に示すように、スライダ７の出側に伝わる力の方が、スライダ７の入側に伝わる力より大きい場合は、クランク軸９回りにスライダ７を移送方向と同じ向き（図例の場合では反時計回り）に回動させるモーメントＭが白抜きの矢印の方向に発生してしまう。
【００３０】
特に、鋳片Ｓに変形抵抗が高い材料が用いられている場合は、第１プレス面４に作用する力と第２プレス面５に作用する力との差が大きくなり、図２（ｂ）に示すような反時計回りのモーメントＭを生じる可能性が高くなる。当然、このようなモーメントＭが生じると、サイジングプレス機２のプレスフレームなどに大きな負荷が生じることになり、サイジングプレス機２の短寿命化を招くため好ましくない。
【００３１】
そこで、本発明のプレス金型１及びサイジングプレス機２では、プレス金型１が、次の式（１）の関係を満たすと共に、式（２）で示されるＭが最小となるようなＬ１及びＬ２を備えるようにしている。
０≦(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (1)
M=｜(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2｜ ・・・ (2)
ただし、
L1：プレス１回当たりの鋳片Ｓの送り量。
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型１、１が最接近する際において、プレス金型１を軸支するクランク軸９の中心〜第１プレス面４と第２プレス面５との境界までの長手方向の距離。
【００３２】
なお、上述したＬ１の定義において「プレス１回当たりの鋳片Ｓの送り量」とは、具体的には鋳片Ｓのプレス時において第１プレス面４と鋳片Ｓとが互いに接触しあう長さに他ならない。
【００３３】
また、サイジングプレス機２で鋳片Ｓの先端部をプレスする際には、鋳片Ｓの先端部のプレスに対応すべく、式（１）に代えて、式（３）を用いてもよい。
０≦(L3+L2)-(L3+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (3)
ただし、
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型１、１が最接近する際において、プレス金型１を軸支するクランク軸９の中心〜第１プレス面４と第２プレス面５との境界までの長手方向の距離。
L3：鋳片Ｓプレス時において、鋳片Ｓの先端部〜第１プレス面４と第２プレス面５との境界の距離。
【００３４】
次に、上述した式（１）〜式（３）が成り立つ理由を、図３及び図４を用いて説明する。
図３は、プレス中のプレス金型１と鋳片Ｓとの位置関係を示したものである。
図３において、まずクランク機構８のクランク軸９の軸心が、どの位置にあるかを計算で求める。すなわち、プレス金型１と鋳片Ｓとが互いに接触し合う接触部のうち、最も移送方向の出側にある点を基準点とすれば、この基準点から移送方向に沿って長さ（Ｌ１+Ｌ２）だけ離れた位置（図中に白色の三角で示す位置）にクランク軸９の軸心が存在することになる。
【００３５】
次に、鋳片Ｓから加わる荷重がプレス金型１のどの点に作用するかを求める。実際には、この荷重はプレス金型１と鋳片Ｓとが接触する移送方向に沿った長さのうち、すべての長さに亘って均等に加わっている。それゆえ、計算上はプレス金型１と鋳片Ｓとが接触し合う接触長さのうち、移送方向の中間点に圧化荷重が加わっているとみなすことができる。つまり、プレス金型１と鋳片Ｓとが接触し合う接触長さは、鋳片Ｓに対する最大圧下量Wmaxと第１プレス面４の傾斜角θを利用すれば、（L1＋ΔW/2/tanθ）と示すことができる。それゆえ、この（L1＋ΔW/2/tanθ）の中間点である（L1＋ΔW/2/tanθ）/2が、荷重の作用点になる。
【００３６】
ここで、クランク軸９回りにスライダ７にモーメントＭが発生しないためには、鋳片Ｓからプレス金型１に加わる荷重の作用点がクランク軸９の軸心に近づけば近づくほど、腕の長さが短くなってモーメントＭがゼロに近くなる（発生しにくくなる）。
つまり、（Ｌ１+Ｌ２）と（L1＋ΔW/2/tanθ）/2との差、言い換えれば式（２）のＭを０に近くすれば近くするほど、モーメントＭがゼロ（発生しない）か、小さな値（発生しても小さいモーメントＭ）で済むようになる。それゆえ、以上のような理由から、式（２）が導かれる。
【００３７】
一方、上述したモーメントＭは反時計回りであったが、鋳片Ｓからプレス金型１に加わる荷重の作用点が、クランク軸９の軸心を基準として移送方向の入側（図３のマイナスの方向）にオフセットしているか、出側（図３のプラスの方向）にオフセットしているかで、スライダ７に作用する荷重のバランスが逆になって、モーメントＭの作用方向が逆になることが考えられる。
【００３８】
このようなクランク軸９回りに逆方向のモーメントＭ（偏荷重）が発生すると、プレスフレーム等に上述したものとは反対方向の負荷が発生して、サイジングプレス機２の寿命を短くする要因となる。そのため、プレス金型１にかかる荷重の作用点はスライド部７のクランク軸９から見て常に一定の方向になるようにするのが好ましい。
それゆえ、鋳片Ｓからプレス金型１に加わる荷重の作用点が、クランク軸９の軸心を基準として絶えず移送方向の出側になるように、言い換えれば荷重の作用点が常にプラスのオフセットになるように、式（１）を満足する必要がある。それゆえ、以上のような理由から、式（１）が導かれる。
【００３９】
なお、上述した式（１）が成立するのは、図３のように鋳片Ｓの先端部以外の部分をプレスする場合、言い換えればプレス金型１でプレスされる鋳片Ｓの移送方向に沿った長さが常に一定とされる場合である。図４に示すように鋳片Ｓの先端部をプレスする場合は、基準点の位置が変化してプレス金型１でプレスされる鋳片Ｓの長さが短くなるためＬ１に代えてＬ３を用いた式（３）を用いるのが好ましい。それゆえ、以上のような理由から、式（３）が導かれる。
【００４０】
上述したように式（２）を満足するプレス金型１を用いて鋳片Ｓをプレスすれば、圧下時に鋳片Ｓからプレス金型１に作用する荷重の作用点が、スライド部のクランク軸９から近い位置にあるため、プレス金型１に大きなモーメントＭが作用することがなくなる。
また、式（１）を満足するプレス金型１では、鋳片Ｓから加わる荷重は常にプラスのオフセットになるので、プレス金型１に加わるモーメントＭ（偏荷重）の方向が一定になる。それゆえ、プレスフレーム等に通常と反対方向の負荷が発生してサイジングプレス機２の寿命を短くする心配はない。
【実施例】
【００４１】
以下に実験例１〜実験例３を用いて本発明のプレス金型１及びサイジングプレス機２が有する効果をさらに詳しく説明する。
実験例１〜実験例３は、幅1000〜1500mm、厚さ230〜250mmの軟鋼を、1200℃の温度に維持して、熱間プレスしたものである。
また、図５は、最大圧下量ΔWmaxを110mm〜240mmに変化させた場合に、Ｌ１〜Ｌ３が互いに異なる２つの金型間で、プレスフレームに発生する歪みがどのように変化するかを示したものである。なお、評価に用いる「フレームひずみ量」は、プレスフレームに貼り付けられた歪ゲージを用いて測定された、プレスフレームに発生するひずみを示したものである。
【００４２】
実験結果１は、幅圧下量ΔWmaxが200ｍｍ以下としたときに、式（１）〜式（３）の条件をすべて満たすデータである。また、実験結果２は、幅圧下量ΔWmaxが200ｍｍ以下としたときに、式（１）〜式（３）の条件のいずれかを満たさないデータである。
図５のグラフを見ると、黒塗りの四角で示される実験結果１のデータが存在する領域（実線で囲まれた長方形の領域）は、黒塗りの菱形で示される実験結果２のデータが存在する領域（点線で囲まれた楕円形の領域）より明らかに下方に離れて分布しており、実験結果１のデータは実験結果２のデータより「フレームひずみ量」が平均で２５〜３０％は低くなっている。このことから、式（１）〜式（３）の条件を満足するプレス金型１を用いることにより、プレス金型１において余計なモーメントＭ（偏芯荷重）の発生を抑制して、プレスフレームにひずみが加わり難くなり、サイジングプレス機の寿命を延ばすことが可能になると判断される。
【００４３】
一方、幅圧下量ΔWmaxを200ｍｍ以上とすれば、幅圧下量ΔWmaxが200ｍｍ以下では条件式を満足していなかった実験結果２のプレス金型１を用いても、実験結果３のデータ（実線で囲まれた楕円形の領域）にあるように式（１）〜式（３）の条件を全て満足することが可能になる。
実験結果２に比べて幅圧下量ΔWmaxがさらに大きくなった実験結果３では、プレスフレームに加わるひずみは大きくなるはずであるが、図５にあるように「フレームひずみ量」は同じレベルかむしろ小さくなっている。このことからも、式（１）〜式（３）の条件を満足することで、プレス金型において余計なモーメントＭ（偏芯荷重）の発生を抑制でき、プレス金型１の寸法形状のみならず幅圧下量によっても大きく変動することと判断され、式（１）〜式（３）のような条件を満たす必要があることが理解できる。
【００４４】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１ プレス金型
２ サイジングプレス機
３ 金型移動機構
４ 第１プレス面
５ 第２プレス面
６ 支持フレーム部
７ スライダ
８ クランク機構
９ クランク軸
Ｍ モーメント
Ｓ 鋳片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機に備えられたプレス金型であって、
前記プレス金型は、鋳片の幅方向の両側に一対に配備されており、
前記プレス金型は、前記鋳片の移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状の第１プレス面と、前記第１プレス面の出側に連設して形成されると共に移送方向と平行な平面状の第２プレス面と、を備えていて、
前記プレス金型が、式（１）の関係を満たすと共に、式（２）で示されるＭが最小となるようなＬ１，Ｌ２を備えることを特徴とするプレス金型。
０≦(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (1)
M=｜(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2｜ ・・・ (2)
ただし、
L1：プレス１回当たりの鋳片の送り量。
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
【請求項２】
前記鋳片の先端部のプレスに対応すべく、式（１）に代えて、式（３）を満足することを特徴とする特徴とする請求項１に記載のプレス金型。
０≦(L3+L2)-(L3+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (3)
ただし、
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
L3：鋳片プレス時において、鋳片の先端部〜第１プレス面と第２プレス面との境界の距離。
【請求項３】
長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機に備えられたプレス金型の設計方法であって、
前記プレス金型は、鋳片の幅方向の両側に一対に配備されており、
前記プレス金型は、前記鋳片の移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状の第１プレス面と、前記第１プレス面の出側に連設して形成されると共に移送方向と平行な平面状の第２プレス面と、を備えていて、
前記プレス金型が、式（１）の関係を満たすと共に、式（２）で示されるＭが最小となるようなＬ１，Ｌ２を備えるように金型設計を行うことを特徴とするプレス金型の設計方法。
０≦(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (1)
M=｜(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2｜ ・・・ (2)
ただし、
L1：プレス１回当たりの鋳片の送り量。
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
【請求項４】
前記鋳片の先端部のプレスに対応すべく、式（１）に代えて、式（３）を満足するように金型設計を行うことを特徴とする請求項３に記載のプレス金型の設計方法。
０≦(L3+L2)-(L3+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (3)
ただし、
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
L3：鋳片プレス時において、鋳片の先端部〜第１プレス面と第２プレス面との境界の距離。
【請求項５】
請求項１又は２に記載されたプレス金型を用いて、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスすることを特徴とするサイジングプレス方法。
【請求項６】
請求項３又は４に記載された設計方法で設計されたプレス金型を用いて、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスすることを特徴とするサイジングプレス方法。
【請求項７】
長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機であって、請求項１又は２に記載されたプレス金型を備えていることを特徴とするサイジングプレス機。
【請求項８】
長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機であって、請求項３又は４に記載された設計方法で設計されたプレス金型を備えていることを特徴とするサイジングプレス機。
【請求項１】
長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機に備えられたプレス金型であって、
前記プレス金型は、鋳片の幅方向の両側に一対に配備されており、
前記プレス金型は、前記鋳片の移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状の第１プレス面と、前記第１プレス面の出側に連設して形成されると共に移送方向と平行な平面状の第２プレス面と、を備えていて、
前記プレス金型が、式（１）の関係を満たすと共に、式（２）で示されるＭが最小となるようなＬ１，Ｌ２を備えることを特徴とするプレス金型。
０≦(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (1)
M=｜(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2｜ ・・・ (2)
ただし、
L1：プレス１回当たりの鋳片の送り量。
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
【請求項２】
前記鋳片の先端部のプレスに対応すべく、式（１）に代えて、式（３）を満足することを特徴とする特徴とする請求項１に記載のプレス金型。
０≦(L3+L2)-(L3+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (3)
ただし、
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
L3：鋳片プレス時において、鋳片の先端部〜第１プレス面と第２プレス面との境界の距離。
【請求項３】
長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機に備えられたプレス金型の設計方法であって、
前記プレス金型は、鋳片の幅方向の両側に一対に配備されており、
前記プレス金型は、前記鋳片の移送方向の出側に向かうにつれて徐々に互いの間隔が狭まるように傾斜したテーパ面状の第１プレス面と、前記第１プレス面の出側に連設して形成されると共に移送方向と平行な平面状の第２プレス面と、を備えていて、
前記プレス金型が、式（１）の関係を満たすと共に、式（２）で示されるＭが最小となるようなＬ１，Ｌ２を備えるように金型設計を行うことを特徴とするプレス金型の設計方法。
０≦(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (1)
M=｜(L1+L2)-(L1+ΔWmax/2/tanθ)/2｜ ・・・ (2)
ただし、
L1：プレス１回当たりの鋳片の送り量。
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
【請求項４】
前記鋳片の先端部のプレスに対応すべく、式（１）に代えて、式（３）を満足するように金型設計を行うことを特徴とする請求項３に記載のプレス金型の設計方法。
０≦(L3+L2)-(L3+ΔWmax/2/tanθ)/2 ・・・ (3)
ただし、
L2：鋳片プレス時で左右一対のプレス金型が最接近する際において、プレス金型を軸支するクランク軸の中心〜第１プレス面と第２プレス面との境界までの長手方向の距離。
L3：鋳片プレス時において、鋳片の先端部〜第１プレス面と第２プレス面との境界の距離。
【請求項５】
請求項１又は２に記載されたプレス金型を用いて、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスすることを特徴とするサイジングプレス方法。
【請求項６】
請求項３又は４に記載された設計方法で設計されたプレス金型を用いて、長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスすることを特徴とするサイジングプレス方法。
【請求項７】
長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機であって、請求項１又は２に記載されたプレス金型を備えていることを特徴とするサイジングプレス機。
【請求項８】
長手方向に移送される鋳片の幅方向の両側を間歇的に押圧することで当該鋳片を所定の幅までプレスするサイジングプレス機であって、請求項３又は４に記載された設計方法で設計されたプレス金型を備えていることを特徴とするサイジングプレス機。
【図１】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−３５０４４（Ｐ２０１３−３５０４４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４１６８（Ｐ２０１１−１７４１６８）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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