棒鋼または線材の製造方法
【課題】断面形状が略正方形の角鋼材をタンデム圧延して棒鋼または線材を製造するに当たり、表面疵の発生を防止でき、しかも得られた棒鋼または線材を鍛造しても表面に線状の疵が発生しない棒鋼または線材を製造できる方法を提供する。
【解決手段】圧延方向が互いに直交するスタンドを交互に並べたタンデム圧延機によって、断面形状が略正方形の角鋼材を粗圧延し、その後さらに圧延を続けて棒鋼または線材を製造するにあたり、粗圧延前に、前記角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材の表面を研削してからタンデム圧延すればよい。
【解決手段】圧延方向が互いに直交するスタンドを交互に並べたタンデム圧延機によって、断面形状が略正方形の角鋼材を粗圧延し、その後さらに圧延を続けて棒鋼または線材を製造するにあたり、粗圧延前に、前記角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材の表面を研削してからタンデム圧延すればよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面形状が略正方形の角鋼材をタンデム圧延機を用いて粗圧延し、その後さらに圧延を続けることにより棒鋼または線材を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
棒鋼や線材は、断面形状が略正方形の角鋼材を、タンデム圧延機を用いて粗圧延し、その後さらに圧延を続けることにより製造される。例えば、断面形状が円形の丸棒鋼は、断面形状が略正方形の角鋼材をタンデム圧延機で圧延することにより製造できることが特許文献１に既に提案されている。即ち、まず、断面形状が略正方形の角鋼材を製造し、この角鋼材に表面疵が発生しているかどうかを、例えば磁紛探傷機を用いて調査する。角鋼材を製造する過程（例えば、分塊圧延など）で、表面疵が発生することがあるからである。表面疵が発生していないことを確認した角鋼材は、圧延方向が互いに直交するスタンドを交互に並べたタンデム圧延機によって粗圧延し、その後、中間圧延と仕上げ圧延を行なうことにより丸棒鋼を製造できる。一方、表面疵が認められた角鋼材については、疵がひどい場合は、スクラップとして廃棄処分するが、疵が軽度である場合は、角鋼材の表面を研削して表面疵を除去してからタンデム圧延を行なう。このように角鋼材をタンデム圧延して丸棒鋼を製造する途中過程を図面を用いて説明する。
【０００３】
図１は、角鋼材をタンデム圧延しているときの様子を示した図であり、角鋼材１１が、タンデム圧延ロール２１ａ〜２１ｃで圧延されているときの様子を、角鋼材１１の末端側から見たときの図を示している。圧延ロール２１ａ〜２１ｃは、タンデム圧延機を構成するスタンドに取り付けられており、圧延ロール２１ａと２１ｃは、圧延方向が垂直方向（天地方向）となるように、圧延ロール２１ｂは、圧延方向が水平方向となるように配置されている。なお、図１では、タンデム圧延機中の３機の圧延ロール２１ａ〜２１ｃについて示したが、圧延ロールの数はこれに限定されるものではない。
【０００４】
圧延ロール２１ａ〜２１ｃの全周には、みぞ状の孔型（カリバー）が設けられており、粗圧延工程では、カリバーの形状が菱カリバーの圧延ロール２１ａ〜２１ｃを用いて（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順で、角鋼材１１を垂直方向からと水平方向から粗圧延することにより、角鋼材１１の断面形状が、角形→横方向に偏平した菱形→縦方向に偏平した菱形→横方向に偏平した菱形と繰返し変形し（１１ａ→１１ｂ→１１ｃ）、粗圧延では断面積が小さくなった角鋼材が得られる。次いで、断面積が小さくなった角鋼材を、中間圧延工程では、角カリバーかオーバルカリバーが設けられた圧延ロールを用いてタンデム圧延を行なうことで、断面形状が、角形からオーバル形状へ変形し、断面積が小さくなったオーバル状鋼材が得られる。そして、仕上げ圧延工程では、オーバルカリバーか丸カリバーが設けられた圧延ロールを用いてタンデム圧延を行なうことで、断面形状が、オーバル→丸→オーバル→丸と繰り返し変形し、断面積が小さくなった丸棒鋼を製造できる。
【０００５】
ところがタンデム圧延して得られる丸棒鋼には、表面に線状の疵が発生することがあった。そこでタンデム圧延して得られた丸棒鋼は、表面疵が発生していないか再度調査し、表面疵が発生していないことが認められたもののみが製品として出荷される。
【０００６】
こうして出荷された製品は、適当な長さに切断された後、例えば、鍛造して所望の製品に加工される。ところが表面疵探傷して疵が認められず、製品として出荷された丸棒鋼であっても、製品形状に鍛造すると表面に線状の疵が発生することがあった。この疵の深さは、最大で２．０ｍｍ程度にまで達することがあった。
【特許文献１】特開昭６０−２４０３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、断面形状が略正方形の角鋼材をタンデム圧延して棒鋼または線材を製造するに当たり、表面疵の発生を防止でき、しかも得られた棒鋼または線材を鍛造しても表面に線状の疵が発生しない棒鋼または線材を製造できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することのできた本発明に係る棒鋼または線材の製造方法とは、圧延方向が互いに直交するスタンドを交互に並べたタンデム圧延機によって、断面形状が略正方形の角鋼材を粗圧延し、その後さらに圧延を続けることにより棒鋼または線材を製造する方法であって、粗圧延前に、前記角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材の表面を研削してからタンデム圧延する点に要旨を有する。
【０００９】
具体的には、断面形状が略正方形の角鋼材を製造する工程（工程１）、前記角鋼材の表面疵探傷を行なう工程（工程２）、前記工程２で発見された表面疵を、角鋼材表面を研削することによって除去する工程（工程３）、前記工程３の後、角鋼材の断面について、２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差を算出する工程（工程４）、前記距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材表面を研削する工程（工程５）、前記距離の差が所定値以下になっている角鋼材をタンデム圧延する工程（工程６）、を含んで操業すればよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、断面形状が略正方形の角鋼材をタンデム圧延機で粗圧延する前に、角鋼材の断面形状が適切な形状であるかどうかをチェックし、所定の形状になっていない角鋼材は、所定の形状になるように表面を研削してから粗圧延しているため、粗圧延後に中間圧延と仕上げ圧延を行なって得られた棒鋼または線材には、折れ込み疵が発生しておらず、またこの棒鋼または線材を鍛造しても表面に線状の疵が発生しない棒鋼または線材を製造できる。なお、以下では、棒鋼または線材のうち、特に丸棒鋼を中心に説明するが、本発明は丸棒鋼に限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明者らは、断面形状が略正方形の角鋼材をタンデム圧延して得られた丸棒鋼（製品）を表面疵探傷したときに表面疵が認められなかったにもかかわらず、この丸棒鋼を鍛造したときに疵が発生する原因について検討を重ねた。その結果、圧延ロールに角鋼材が適切に保持されないために、角鋼材のコーナー部が圧延ロールによって展伸され、展伸された部分（耳）が、次の圧延ロールと接触することで角鋼材側に折り込まれる現象が発生することが判明した。このように鋼材の一部が折り込まれ、この状態のまま圧延が進むと、折り込まれた部分（耳）が鋼材と密着して一体となるため、最終的に得られた丸棒鋼を表面探傷しても表面疵は発見できないと考えられる。角鋼材のコーナー部が展伸され、この伸びた部分がこのままの状態で圧延ロールに噛み込み、角鋼材本体側に折り込まれて角鋼材と一体になる現象を、以下では鋼返りと呼ぶ。
【００１２】
鋼返りが発生するときの様子を図面を用いて説明する。図２は、鋼返りが発生するときの様子を模式的に示した図である。上記図１と対応する部分には、同じ符号を付した。
【００１３】
工程（ａ）で垂直方向に圧延された角鋼材は、工程（ｂ）で水平方向に圧延されるが、このとき角鋼材１１ｂのコーナー部（端部）が展伸され、この展伸部分１３が工程（ｃ）で角鋼材１１ｃ側に折り込まれ、線１４で示すように巻き込まれる。この状態のまま圧延が進むと、折り込まれた部分（耳）１４は、角鋼材の外壁面として一体となる。
【００１４】
このように鋼返りが発生しても、通常、折り込まれた部分が線状の疵となるため、粗圧延して得られた角鋼材を中間圧延と仕上げ圧延して得られた丸棒鋼の表面疵探傷を行なうと、線状の疵が認められ、鋼返りが発生していることが判明する。そのため線状の疵が認められる丸棒鋼は、スクラップとして廃棄処分される。
【００１５】
ところが、粗圧延時に鋼返りが発生しても、展伸された部分が鋼材の外壁に折り込まれて鋼材と一体になると、仕上げ圧延して得られた丸棒鋼の表面には線状の疵が認められないときがある。即ち、疵の間口が狭く、外壁面に沿って斜めに折れ込むと、表面疵探傷を行なっても疵信号レベルが低下し、発見されないと考えられる。そのため表面に線状の疵が認められない丸棒鋼は、鋼返りが発生しているにもかかわらず、製品として出荷されることがあった。ところがこの製品を鍛造すると、折り込まれた部分が開放され、線状疵を発生するのである。
【００１６】
そこで本発明者らは、角鋼材をタンデム圧延機で粗圧延するときに鋼返りが発生するのを防止するために検討を重ねてきた。その結果、タンデム圧延機で粗圧延を行なう前における角鋼材の断面形状が適切であるかどうかをチェックし、所定の形状になっていない角鋼材については表面を研削して所定の形状に調整してから圧延すれば、粗圧延時に鋼返りが発生するのを防止できることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明を完成するに至った経緯を説明しつつ本発明の特徴部分について説明する。
【００１７】
本発明者らは、圧延に供する角鋼材の断面形状に着目し、長手方向に対して垂直な断面の形状が略正方形の鋼材を用意し、この断面形状を変化させた後、タンデム圧延して鋼返りが発生するかどうか実験を行った。用意した角鋼材は、断面形状が略正方形の角鋼材である。この角鋼材の断面の模式図を図３に示す。図３に示すように、角鋼材の各辺をＡ〜Ｄとし、各コーナー部をａ〜ｄとする。
【００１８】
まず、鋼返りが発生する原因は、角鋼材のコーナー部の形状にあるのではないかと考え、コーナー部ａ〜ｄを図３に点線で示すように研削して供試材を作製し、この供試材をタンデム圧延機で粗圧延した。供試材は２種作製し、このうち供試材１は、角鋼材のコーナー部を１５Ｃとなるように研削したもの、供試材２は、２５Ｃとなるように研削したものを作製した。なお、角鋼材の断面は、１５５．２ｍｍ×１５５．０ｍｍの正方形であった。なお、１５Ｃとは、図４に示すように、コーナー部を研削したときに、１辺が角から１５ｍｍ研削されている状態を意味する。また、２５Ｃとは、同様に、１辺が角から２５ｍｍ研削されている状態を意味する。
【００１９】
次に、角鋼材のコーナー部を研削すると共に、角鋼材の２面を研削して供試材を２種作製し、夫々粗圧延を行なった。このうち供試材３は、断面が１５４．７ｍｍ×１５４．４ｍｍの角鋼材を、上記供試材１と同様にコーナー部を１５Ｃに研削した後、１組の対辺（図３の辺Ｂと辺Ｄ）の距離が１５１．３ｍｍになるように研削した。一方、供試材４は、断面が１５４．８ｍｍ×１５５．３ｍｍの角鋼材を、上記供試材２と同様にコーナー部を２５Ｃに研削した後、１組の対辺（図３に示した辺Ｂと辺Ｄ）の距離が１４８．４ｍｍとなるように研削した。
【００２０】
辺Ａと辺Ｃの距離をｘ、辺Ｂと辺Ｄの距離をｙとすると、２組の対辺の距離の差（ｘ−ｙ）は、供試材３については３．５ｍｍ、供試材４については６．２ｍｍであった。
【００２１】
次に、角鋼材のコーナー部を研削すると共に、角鋼材の４面を研削して断面積を小さくした供試材を２種作製し、夫々粗圧延を行なった。このうち供試材５は、断面が１５４．７ｍｍ×１５４．２ｍｍの角鋼材を、上記供試材１と同様にコーナー部を１５Ｃに研削した後、全辺（図３の辺Ａ〜辺Ｄ）を研削した。即ち、辺Ａと辺Ｃの距離が１５２．７ｍｍ、辺Ｂと辺Ｄの距離が１５１．９ｍｍになるように研削した。一方、供試材６は、断面が１５４．９ｍｍ×１５４．４ｍｍの角鋼材を、上記供試材２と同様にコーナー部を２５Ｃに研削した後、全辺（図３の辺Ａ〜辺Ｄ）を研削した。即ち、辺Ａと辺Ｃの距離が１５１．８ｍｍ、辺Ｂと辺Ｄの距離が１５１．１ｍｍになるように研削した。
【００２２】
辺Ａと辺Ｃの距離をｘ、辺Ｂと辺Ｄの距離をｙとすると、２組の対辺の距離の差（ｘ−ｙ）は、供試材５については０．８ｍｍ、供試材６については０．７ｍｍであった。
【００２３】
比較対象として、コーナー部を研削しない場合についても同様に実験を行なった。即ち、用意した角鋼材（供試材７）をそのままタンデム圧延機で粗圧延した。鋼材の断面は、１５５．０ｍｍ×１５５．０ｍｍの正方形であった。
【００２４】
次に、角鋼材の２面を研削して供試材を２種作製し、夫々粗圧延を行なった。このうち供試材８は、断面が１５５．８ｍｍ×１５２．１ｍｍの角鋼材を、１組の対辺（図３の辺Ａと辺Ｃ）の距離が１５５．５ｍｍになるように研削した。一方、供試材９は、断面が１５５．２ｍｍ×１５４．８ｍｍの角鋼材を、１組の対辺（図３に示した辺Ｂと辺Ｄ）の距離が１４９．５ｍｍとなるように研削した。
【００２５】
辺Ａと辺Ｃの距離をｘ、辺Ｂと辺Ｄの距離をｙとすると、２組の対辺の距離の差（ｘ−ｙ）は、供試材８については３．４ｍｍ、供試材９については５．７ｍｍであった。
【００２６】
次に、角鋼材の４面を研削して断面積を小さくした供試材を作製し、粗圧延を行なった。供試材１０は、断面が１５５．３ｍｍ×１５４．９ｍｍの角鋼材を、全辺（図３の辺Ａ〜辺Ｄ）を研削した。即ち、辺Ａと辺Ｃの距離が１５２．６ｍｍ、辺Ｂと辺Ｄの距離が１５１．０ｍｍになるように研削した。辺Ａと辺Ｃの距離をｘ、辺Ｂと辺Ｄの距離をｙとすると、２組の対辺の距離の差（ｘ−ｙ）は、供試材１０については１．６ｍｍであった。
【００２７】
各供試材について、表面研削前における角鋼材の各辺の長さ、２組の対辺の距離の差、表面研削後におけるコーナー部の研削量、角鋼材の各辺の長さ、２組の対辺の距離の差を下記表１に示す。また、粗圧延時における鋼返りの発生の有無についても下記表１に示した。
【００２８】
【表１】
【００２９】
表１から次のように考察できる。供試材１〜２と供試材７から明らかなように、角鋼材のコーナー部を研削しても粗圧延時に鋼返りは発生しなかった。従って鋼返りが発生する原因は、コーナー部の形状にはないことが分かる。供試材５〜６と供試材１０に示すように、角鋼材の断面の全面を研削して断面積を小さくしても粗圧延時に鋼返りは発生しなかった。
【００３０】
一方、供試材３や供試材８のように、角鋼材の断面について、１組の対辺を研削した場合に、２組の対辺の距離の差（ｘ−ｙ）が３．５ｍｍ（供試材３）や３．４ｍｍ（供試材８）であれば、粗圧延時に鋼返りは発生しなかった。
【００３１】
これに対し、供試材４や供試材９のように、角鋼材の断面について、１組の対辺を研削した場合であっても、２組の対辺の距離の差（ｘ−ｙ）が６．２ｍｍ（供試材４）や５．７ｍｍ（供試材９）であれば、粗圧延時に鋼返りが発生することが判明した。
【００３２】
以上の実験結果から、鋼返りが発生する原因は、角鋼材のコーナー部の形状や、角鋼材の断面積ではなく、２組の対辺の距離の差が影響を及ぼしていると考えられる。鋼返りの発生に、タンデム圧延に供する角鋼材の断面形状が影響を及ぼしているのは、タンデム圧延時に次のような現象が起こっているからであると考えられる。即ち、上記供試材４や供試材９のように、粗圧延する直前の角鋼材の断面形状が、表面疵を除去するため行った表面研削によって長方形になり、２組の対辺の距離（ｘ−ｙ）が大きくなると、角鋼材の外壁面のうち圧延ロールに保持されない面が出てくるため、圧延が進むに連れて、角鋼材が回転すると考えられる。これを図１と図２を用いて説明する。
【００３３】
図１の工程（ｂ）に点線で示した角鋼材１２は、圧延ロール２１ｂで圧延される直前の角鋼材の位置を示しており、図２の工程（ｂ）に点線で示した角鋼材１４は、圧延ロール２１ｂで圧延される直前の角鋼材の位置を示している。２組の対辺距離の差（ｘ−ｙ）が小さく、断面が略正方向の角鋼材をタンデム圧延すると、図１の工程（ａ）に示すように、角鋼材１１ａの全面が圧延ロール２１ａに保持されるため、該角鋼材１１ａが次の圧延ロール２１ｂに到達するまでの間に、角鋼材１１ａは回転しない。そのため該角鋼材１２を圧延ロール２１ｂで圧延すると、角鋼材１２の４面が圧延ロール２１ｂに保持されつつ圧延される。
【００３４】
これに対し、２組の対辺距離の差（ｘ−ｙ）が大きく、断面が長方形の角鋼材をタンデム圧延すると、図２の工程（ａ）に示すように、角鋼材１１ａは圧延ロール２１ａに均一に保持されず、保持されている面と保持されていない面が発生する。そのため角鋼材１１ａは、不安定な状態となり、次の圧延ロール２１ｂに到達するまでに回転し、圧延ロール２１ｂでは、回転した状態の角鋼材１４が強制的に圧延される。そのため角鋼材１１ｂのコーナー部が延伸され、この状態のまま次の圧延ロール２１ｃに供給されると、延伸されたコーナー部１３が折り込まれてしまう。
【００３５】
以上の通り、タンデム圧延機を用いて角鋼材から丸棒鋼を製造する際に、タンデム圧延機に供給する前記角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差（ｘ−ｙ）が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材の表面を研削してからタンデム圧延を行なえば、鋼返りの発生を防止できると考えられる。なお、上記では角鋼材から丸棒鋼を製造する過程を中心に説明したが、本発明で製品として製造する形態は丸棒鋼に限定されるものではなく、角棒鋼であってもよいし、六角鋼等であってもよい。また、棒鋼に限定されるものでもなく、線材であってもよい。
【００３６】
所定値とは、タンデム圧延機に応じて予め定められた値であり、例えば、圧延データを解析して定めることができる。即ち、タンデム圧延前の角鋼材の断面について、２組の対辺の距離の差を算出した後、タンデム圧延して棒鋼または線材を製造する。得られた棒鋼または線材について、表面疵探傷を行ない、表面疵が認められなかった棒鋼または線材について鍛造を行ない、鍛造しても表面疵が発生しなかったときの前記距離の差を当該タンデム圧延機における所定値とすればよい。
【００３７】
タンデム圧延しているときに鋼返りが発生しているかどうかは、圧延ロールに備えられているモーターに電流変動計を設け、電流の変動を測定して確認してもよい。鋼返りが発生しない場合は、角鋼材のコーナー部が展伸されて折れ込みが発生しないため、角鋼材の断面形状が極端に変化していない。そのため圧延ロールに備えられたモーターに供給される電流は、ほぼ一定となり、例えば、約８００Ａを維持する。しかし鋼返りが発生すると、角鋼材の断面形状が極端に変化し、表面に凹凸ができるため、圧延ロールに負荷がかかり、該圧延ロールに備えられたモーターに供給される電流が変動する。このとき電流は、例えば、約１２６０Ａにまで高くなる。従って定常状態に対して、電流の上昇が発生した場合には、鋼返りが発生したと確認できる。
【００３８】
タンデム圧延機に供給する前記角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定したときに、それらの距離の差（ｘ−ｙ）が所定値を超える原因は、製造して得られた角鋼材に表面疵が発生しているかどうかを調査したときに、表面疵が認められた角鋼材のうち疵が軽度である場合に角鋼材の表面を研削して表面疵を除去することにより、断面が長方形になる点にあると考えられる。
【００３９】
そこで表面疵を除去するときは、具体的には、以下の手順で操業すれば、表面疵がなく、しかも熱間圧延しても表面疵が発生しない棒鋼または線材を製造できる。即ち、断面形状が略正方形の角鋼材を製造し（工程１）、得られた角鋼材の表面疵探傷を行ない（工程２）、前記工程２で表面疵が発見された場合には、該表面疵を角鋼材の表面を研削することによって除去する（工程３）。そして本発明では、前記工程３の後、角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差を算出し（工程４）、前記距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材表面を研削する（工程５）。次に、工程６で、前記距離の差が所定値以下になっている角鋼材をタンデム圧延すれば、所望の棒鋼または線材を製造できる。以下、各工程について詳細に説明する。
【００４０】
［工程１］
工程１では、断面形状が略正方形の角鋼材を製造する。この角鋼材の製造方法は特に限定されず、常法に従って、連続鋳造または分塊圧延によって得られるビレット等を意味する。角鋼材（ビレット）は、長手方向に対して垂直面の断面形状が略正方形であればよく、鋼材の一辺の長さは、１００〜２５０ｍｍ程度であればよい。略正方形とは、角鋼材の断面について直交する辺の長さの差が、長い方の辺の長さに対して４％程度以内であることを意味する。
【００４１】
［工程２］
工程２では、常法に従って、上記工程１で得られた角鋼材の表面疵探傷を行ない、角鋼材の表面に疵が発生しているかどうかを検査する。表面疵探傷は、例えば、磁紛探傷法で行なえばよい。
【００４２】
表面疵探傷を行なうときには、通常、内部疵探傷も行なう。内部疵探傷は、例えば、超音波探傷を行なえばよい。内部疵探傷を行なって内部疵が見つかった場合には、スクラップとして廃棄する。
【００４３】
表面疵探傷を行なって表面疵が認められず、内部疵探傷を行なって内部疵も発見できなかった場合には、そのままタンデム圧延を行なえばよい（後述する工程６）。
【００４４】
一方、内部疵探傷を行なっても内部疵は発見できないが、表面疵探傷を行なって表面疵が認められた場合には、この表面疵が大きく、深く、表面研削で除去できない程度であれば、角鋼材をスクラップとして廃棄する。しかし表面疵が小さく、深さが浅いときには、通常、表面研削して表面疵を除去する（工程３）。
【００４５】
［工程３］
上述したように、工程２で表面疵が見つかり、この表面疵が小さく、深さが浅いときには、工程３で、角鋼材の表面を研削して表面疵を除去する。このとき表面疵が少ない場合には、疵の部分を局所的にチッピングして切削除去すればよいが、表面疵が多い場合には、通常、表面疵が認められた面において表面疵を全て含むように、角鋼材の幅方向に向かってグラインダーにて全面研削を行なう。ところがこの全面研削を行なうと、角鋼材の断面が長方形に変形してしまう。
【００４６】
そこで本発明では、工程３で表面疵を除去した後は、工程４として、角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、続く工程５では、それらの距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材の表面を研削してからタンデム圧延を行なう。
【００４７】
［工程４］
工程４では、角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差を算出する。２組の対辺の距離とは、上記図３の辺Ａと辺Ｃの距離ｘと、辺Ｂと辺Ｄの距離ｙを意味し、それらの距離の差とはｘ−ｙを意味する。
【００４８】
２組の対辺の距離を測定する位置は、角鋼材の先端近傍か、角鋼材の末端近傍とすればよい。角鋼材の先端近傍や末端近傍は、第ｎ番目の圧延ロールを通過して次の第ｎ＋１番目の圧延ロールに到達するまでの間で、圧延ロールに保持されず、フリーな状態となるため、回転し易く、鋼返りを発生し易いからである。
【００４９】
ここで先端近傍と末端近傍とは、タンデム圧延機のうち粗圧延用に設けられたスタンド間距離に相当する領域を意味する。即ち、粗圧延用に設けられたスタンドについて、隣り合うスタンド間距離を夫々測定し、これらの距離の中で最大の距離を決定する。この決定された距離に相当する位置を、角鋼材の先端または末端から測定し、先端または末端からこの決定された位置までの領域について、角鋼材の断面について２組の対辺の距離を測定すればよい。
【００５０】
上記工程３で、角鋼材の複数箇所について表面研削を実施した場合であって、該表面研削を行なった位置が角鋼材の先端近傍か末端近傍に複数箇所存在するときは、２組の対辺の距離の差が最大となる位置における差の値に基づいて判断すればよい。
【００５１】
なお、角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定する時期は、表面研削終了後であって、角鋼材を加熱炉に装入して加熱を行なうまでの間とする。
【００５２】
［工程５］
工程５では、上記工程４において算出した距離の差（ｘ−ｙ）に基づいて、該距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材表面を研削する。なお、前記距離の差が所定値以下の場合には、表面研削を行なうことなく、加熱した後、タンデム圧延を行なえばよい。
【００５３】
［工程６］
工程６では、上記工程５で、前記距離の差が所定値以下になっている角鋼材をタンデム圧延機で粗圧延を行なう。
【００５４】
タンデム圧延機は、圧延方向が互いに直交するスタンドを交互に並べた圧延機であり、スタンドには圧延方向が垂直方向または水平方向となるように圧延ロールが設けられている。
【００５５】
粗圧延の条件は特に限定されず、例えば、ダイヤスクエアパススケジュールに従って圧延すればよい。即ち、圧延ロールに菱カリバーを設け、角鋼材の断面形状を、角形→横方向に偏平した菱形→縦方向に偏平した菱形→横方向に偏平した菱形と繰返し変形しつつ断面積を小さくして圧延すればよい。
【００５６】
粗圧延した後は、続いて中間圧延と仕上げ圧延を行なえば、棒鋼や線材を製造できる。中間圧延と仕上げ圧延の条件については特に限定されず、常法に従って行なえばよい。
【００５７】
上記工程１〜工程６を経て得られる本発明の棒鋼や線材は、タンデム圧延時に鋼返りが発生していないため、表面疵が発生しておらず、しかもこの棒鋼や線材を鍛造しても表面疵が発生することがない。
【００５８】
本発明で得られる棒鋼や線材の断面形状は特に限定されず、丸状であってもよいし、角状、六角状であってもよい。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６０】
［予備実験］
断面形状が略正方形（約１５５ｍｍ×約１５５ｍｍ）の角鋼材を製造し、該角鋼材の表面を研削して断面の２組の対辺距離の差を種々変化させた後、タンデム圧延を行なった。このとき圧延ロールに設けられたモーターに、電流変動測定装置を設け、モーターに供給される電流の変動を監視することによって鋼返りの発生の有無を調べた。次に、鋼返りが発生することなく得られた丸棒鋼（φ３２．０ｍｍ）を熱間鍛造し、表面疵が発生するかどうか調べた。
【００６１】
その結果、タンデム圧延時に鋼返りが発生せずに、しかも得られた丸棒鋼を鍛造したときに表面疵が発生しない丸棒鋼を製造するには、タンデム圧延前における角鋼材の断面について、２組の対辺の距離の差が３．５ｍｍ以下に調整すればよいことが分かった。この３．５ｍｍを本実施例で用いたタンデム圧延機の所定値とする。
【００６２】
なお、タンデム圧延機のうち、粗圧延用に設けられたスタンドについて、隣り合うスタンド間距離を測定したところ、最大距離は２．５ｍであった。
【００６３】
［比較例１］
角鋼材として、断面が１５３．１ｍｍ×１５６．７ｍｍで、２組の対辺の距離の差が３．６ｍｍの角鋼材を製造した（工程１）。
【００６４】
得られた角鋼材について表面疵探傷を行なった（工程２）。このとき内部疵探傷も行なった。表面疵探傷は、磁紛探傷を自動で行ない、表面疵が発生している部分を目視で確認し、自動または手動でマーキングした。
【００６５】
内部疵探傷は、超音波探傷を行ない、角鋼材内部に異常があるかどうか確認した。内部疵が発見されたものについてはスクラップとして廃棄処分した。
【００６６】
比較例１では、表面疵探傷と内部疵探傷を行なった結果、表面疵も内部疵も認められなかった。
【００６７】
表面疵も内部疵も認められなかったため、そのままタンデム圧延機で粗圧延を行ない、次いで中間圧延と仕上げ圧延を行なって丸棒鋼（φ３２．０ｍｍ）を製造した（工程６）。
【００６８】
タンデム圧延機のうち粗圧延用圧延ロールに設けられたモーターに、電流変動測定装置を設け、モーターに供給される電流の変動を監視することによって鋼返りの発生の有無を調べた。その結果、鋼返りが発生していた。得られた丸棒鋼の表面を観察すると、線状の疵が認められた。
【００６９】
［比較例２］
角鋼材として、断面が１５３．４ｍｍ×１５６．７ｍｍで、２組の対辺の距離の差が３．３ｍｍの角鋼材を製造した（工程１）。
【００７０】
得られた角鋼材について、上記比較例１と同様に、表面疵探傷を行なった（工程２）。このとき上記比較例１と同様に、内部疵探傷も行なった。内部疵探傷を行なった結果、内部疵は認められなかったが、表面疵探傷を行なった結果、角鋼材の先端から１ｍ付近の位置における角鋼材表面に、複数個の表面疵が認められたため、認められた表面疵を全て含むように、角鋼材の幅方向に向かって全面グラインダーを行なって表面研削を行なった（工程３）。
【００７１】
表面研削して表面疵を除去した後、再度、表面探傷を行なった。その結果、表面疵が完全に除去されていることを確認した。
【００７２】
次に、表面疵を除去した後の角鋼材の断面について、２組の対辺の距離を測定して対辺の距離の差を算出すると３．５ｍｍを超えていたが、この角鋼材をそのままタンデム圧延機で粗圧延を行ない、次いで中間圧延と仕上げ圧延を行なって丸棒鋼（φ３２．０ｍｍ）を製造した（工程６）。粗圧延時には、鋼返りが発生していた。得られた丸棒鋼の表面には、表面疵が認められた。
【００７３】
［発明例］
角鋼材として、断面が１５２．１ｍｍ×１５５．８ｍｍで、２組の対辺の距離の差が３．７ｍｍの角鋼材を製造した（工程１）。
【００７４】
得られた角鋼材について、上記比較例１と同様に、表面疵探傷を行なった（工程２）。このとき上記比較例１と同様に、内部疵探傷も行なった。内部疵探傷を行なった結果、内部疵は認められなかったが、表面疵探傷を行なった結果、角鋼材の先端から２ｍ付近の位置における角鋼材表面に、複数個の表面疵が認められたため、認められた表面疵を全て含むように、角鋼材の幅方向に向かって全面グラインダーを行なって表面研削を行なった（工程３）。
【００７５】
表面研削して表面疵を除去した後、再度、表面探傷を行なった。その結果、表面疵が完全に除去されていることを確認した。
【００７６】
次に、表面疵を除去した後の角鋼材の断面について、２組の対辺の距離を測定すると、１５２．１ｍｍと１５５．７ｍｍであり、対辺の距離の差は３．６ｍｍであった。
【００７７】
そこで、対辺の距離の差が所定値以下（３．５ｍｍ以下）となるように、上記工程３で研削した面に対して垂直な面を全面グラインダーして研削した（工程５）。
【００７８】
工程５で表面を研削した後、角鋼材の断面について、２組の対辺の距離を測定すると、１５２．１ｍｍと１５５．５ｍｍであり、対辺の距離の差は３．４ｍｍであった。
【００７９】
対辺の距離の差を調整した角鋼材をタンデム圧延機で粗圧延を行ない、次いで中間圧延と仕上げ圧延を行なって丸棒鋼（φ３２．０ｍｍ）を製造した（工程６）。粗圧延時には、鋼返りが発生していなかった。得られた丸棒鋼を熱間鍛造しても、表面疵は認められなかった。
【００８０】
以上の結果を下記表２にまとめて示す。
【００８１】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１は、角鋼材をタンデム圧延しているときの様子を示す模式図であり、鋼返りは発生していないことを示している。
【図２】図２は、角鋼材をタンデム圧延しているときの様子を示す模式図であり、鋼返りが発生していることを示している。
【図３】図３は、角鋼材の断面を模式的に示した図である。
【図４】図４は、角鋼材のコーナー部を拡大した図であり、角鋼材のコーナー部を研削したときの状態を示す模式図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面形状が略正方形の角鋼材をタンデム圧延機を用いて粗圧延し、その後さらに圧延を続けることにより棒鋼または線材を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
棒鋼や線材は、断面形状が略正方形の角鋼材を、タンデム圧延機を用いて粗圧延し、その後さらに圧延を続けることにより製造される。例えば、断面形状が円形の丸棒鋼は、断面形状が略正方形の角鋼材をタンデム圧延機で圧延することにより製造できることが特許文献１に既に提案されている。即ち、まず、断面形状が略正方形の角鋼材を製造し、この角鋼材に表面疵が発生しているかどうかを、例えば磁紛探傷機を用いて調査する。角鋼材を製造する過程（例えば、分塊圧延など）で、表面疵が発生することがあるからである。表面疵が発生していないことを確認した角鋼材は、圧延方向が互いに直交するスタンドを交互に並べたタンデム圧延機によって粗圧延し、その後、中間圧延と仕上げ圧延を行なうことにより丸棒鋼を製造できる。一方、表面疵が認められた角鋼材については、疵がひどい場合は、スクラップとして廃棄処分するが、疵が軽度である場合は、角鋼材の表面を研削して表面疵を除去してからタンデム圧延を行なう。このように角鋼材をタンデム圧延して丸棒鋼を製造する途中過程を図面を用いて説明する。
【０００３】
図１は、角鋼材をタンデム圧延しているときの様子を示した図であり、角鋼材１１が、タンデム圧延ロール２１ａ〜２１ｃで圧延されているときの様子を、角鋼材１１の末端側から見たときの図を示している。圧延ロール２１ａ〜２１ｃは、タンデム圧延機を構成するスタンドに取り付けられており、圧延ロール２１ａと２１ｃは、圧延方向が垂直方向（天地方向）となるように、圧延ロール２１ｂは、圧延方向が水平方向となるように配置されている。なお、図１では、タンデム圧延機中の３機の圧延ロール２１ａ〜２１ｃについて示したが、圧延ロールの数はこれに限定されるものではない。
【０００４】
圧延ロール２１ａ〜２１ｃの全周には、みぞ状の孔型（カリバー）が設けられており、粗圧延工程では、カリバーの形状が菱カリバーの圧延ロール２１ａ〜２１ｃを用いて（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順で、角鋼材１１を垂直方向からと水平方向から粗圧延することにより、角鋼材１１の断面形状が、角形→横方向に偏平した菱形→縦方向に偏平した菱形→横方向に偏平した菱形と繰返し変形し（１１ａ→１１ｂ→１１ｃ）、粗圧延では断面積が小さくなった角鋼材が得られる。次いで、断面積が小さくなった角鋼材を、中間圧延工程では、角カリバーかオーバルカリバーが設けられた圧延ロールを用いてタンデム圧延を行なうことで、断面形状が、角形からオーバル形状へ変形し、断面積が小さくなったオーバル状鋼材が得られる。そして、仕上げ圧延工程では、オーバルカリバーか丸カリバーが設けられた圧延ロールを用いてタンデム圧延を行なうことで、断面形状が、オーバル→丸→オーバル→丸と繰り返し変形し、断面積が小さくなった丸棒鋼を製造できる。
【０００５】
ところがタンデム圧延して得られる丸棒鋼には、表面に線状の疵が発生することがあった。そこでタンデム圧延して得られた丸棒鋼は、表面疵が発生していないか再度調査し、表面疵が発生していないことが認められたもののみが製品として出荷される。
【０００６】
こうして出荷された製品は、適当な長さに切断された後、例えば、鍛造して所望の製品に加工される。ところが表面疵探傷して疵が認められず、製品として出荷された丸棒鋼であっても、製品形状に鍛造すると表面に線状の疵が発生することがあった。この疵の深さは、最大で２．０ｍｍ程度にまで達することがあった。
【特許文献１】特開昭６０−２４０３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、断面形状が略正方形の角鋼材をタンデム圧延して棒鋼または線材を製造するに当たり、表面疵の発生を防止でき、しかも得られた棒鋼または線材を鍛造しても表面に線状の疵が発生しない棒鋼または線材を製造できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することのできた本発明に係る棒鋼または線材の製造方法とは、圧延方向が互いに直交するスタンドを交互に並べたタンデム圧延機によって、断面形状が略正方形の角鋼材を粗圧延し、その後さらに圧延を続けることにより棒鋼または線材を製造する方法であって、粗圧延前に、前記角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材の表面を研削してからタンデム圧延する点に要旨を有する。
【０００９】
具体的には、断面形状が略正方形の角鋼材を製造する工程（工程１）、前記角鋼材の表面疵探傷を行なう工程（工程２）、前記工程２で発見された表面疵を、角鋼材表面を研削することによって除去する工程（工程３）、前記工程３の後、角鋼材の断面について、２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差を算出する工程（工程４）、前記距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材表面を研削する工程（工程５）、前記距離の差が所定値以下になっている角鋼材をタンデム圧延する工程（工程６）、を含んで操業すればよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、断面形状が略正方形の角鋼材をタンデム圧延機で粗圧延する前に、角鋼材の断面形状が適切な形状であるかどうかをチェックし、所定の形状になっていない角鋼材は、所定の形状になるように表面を研削してから粗圧延しているため、粗圧延後に中間圧延と仕上げ圧延を行なって得られた棒鋼または線材には、折れ込み疵が発生しておらず、またこの棒鋼または線材を鍛造しても表面に線状の疵が発生しない棒鋼または線材を製造できる。なお、以下では、棒鋼または線材のうち、特に丸棒鋼を中心に説明するが、本発明は丸棒鋼に限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明者らは、断面形状が略正方形の角鋼材をタンデム圧延して得られた丸棒鋼（製品）を表面疵探傷したときに表面疵が認められなかったにもかかわらず、この丸棒鋼を鍛造したときに疵が発生する原因について検討を重ねた。その結果、圧延ロールに角鋼材が適切に保持されないために、角鋼材のコーナー部が圧延ロールによって展伸され、展伸された部分（耳）が、次の圧延ロールと接触することで角鋼材側に折り込まれる現象が発生することが判明した。このように鋼材の一部が折り込まれ、この状態のまま圧延が進むと、折り込まれた部分（耳）が鋼材と密着して一体となるため、最終的に得られた丸棒鋼を表面探傷しても表面疵は発見できないと考えられる。角鋼材のコーナー部が展伸され、この伸びた部分がこのままの状態で圧延ロールに噛み込み、角鋼材本体側に折り込まれて角鋼材と一体になる現象を、以下では鋼返りと呼ぶ。
【００１２】
鋼返りが発生するときの様子を図面を用いて説明する。図２は、鋼返りが発生するときの様子を模式的に示した図である。上記図１と対応する部分には、同じ符号を付した。
【００１３】
工程（ａ）で垂直方向に圧延された角鋼材は、工程（ｂ）で水平方向に圧延されるが、このとき角鋼材１１ｂのコーナー部（端部）が展伸され、この展伸部分１３が工程（ｃ）で角鋼材１１ｃ側に折り込まれ、線１４で示すように巻き込まれる。この状態のまま圧延が進むと、折り込まれた部分（耳）１４は、角鋼材の外壁面として一体となる。
【００１４】
このように鋼返りが発生しても、通常、折り込まれた部分が線状の疵となるため、粗圧延して得られた角鋼材を中間圧延と仕上げ圧延して得られた丸棒鋼の表面疵探傷を行なうと、線状の疵が認められ、鋼返りが発生していることが判明する。そのため線状の疵が認められる丸棒鋼は、スクラップとして廃棄処分される。
【００１５】
ところが、粗圧延時に鋼返りが発生しても、展伸された部分が鋼材の外壁に折り込まれて鋼材と一体になると、仕上げ圧延して得られた丸棒鋼の表面には線状の疵が認められないときがある。即ち、疵の間口が狭く、外壁面に沿って斜めに折れ込むと、表面疵探傷を行なっても疵信号レベルが低下し、発見されないと考えられる。そのため表面に線状の疵が認められない丸棒鋼は、鋼返りが発生しているにもかかわらず、製品として出荷されることがあった。ところがこの製品を鍛造すると、折り込まれた部分が開放され、線状疵を発生するのである。
【００１６】
そこで本発明者らは、角鋼材をタンデム圧延機で粗圧延するときに鋼返りが発生するのを防止するために検討を重ねてきた。その結果、タンデム圧延機で粗圧延を行なう前における角鋼材の断面形状が適切であるかどうかをチェックし、所定の形状になっていない角鋼材については表面を研削して所定の形状に調整してから圧延すれば、粗圧延時に鋼返りが発生するのを防止できることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明を完成するに至った経緯を説明しつつ本発明の特徴部分について説明する。
【００１７】
本発明者らは、圧延に供する角鋼材の断面形状に着目し、長手方向に対して垂直な断面の形状が略正方形の鋼材を用意し、この断面形状を変化させた後、タンデム圧延して鋼返りが発生するかどうか実験を行った。用意した角鋼材は、断面形状が略正方形の角鋼材である。この角鋼材の断面の模式図を図３に示す。図３に示すように、角鋼材の各辺をＡ〜Ｄとし、各コーナー部をａ〜ｄとする。
【００１８】
まず、鋼返りが発生する原因は、角鋼材のコーナー部の形状にあるのではないかと考え、コーナー部ａ〜ｄを図３に点線で示すように研削して供試材を作製し、この供試材をタンデム圧延機で粗圧延した。供試材は２種作製し、このうち供試材１は、角鋼材のコーナー部を１５Ｃとなるように研削したもの、供試材２は、２５Ｃとなるように研削したものを作製した。なお、角鋼材の断面は、１５５．２ｍｍ×１５５．０ｍｍの正方形であった。なお、１５Ｃとは、図４に示すように、コーナー部を研削したときに、１辺が角から１５ｍｍ研削されている状態を意味する。また、２５Ｃとは、同様に、１辺が角から２５ｍｍ研削されている状態を意味する。
【００１９】
次に、角鋼材のコーナー部を研削すると共に、角鋼材の２面を研削して供試材を２種作製し、夫々粗圧延を行なった。このうち供試材３は、断面が１５４．７ｍｍ×１５４．４ｍｍの角鋼材を、上記供試材１と同様にコーナー部を１５Ｃに研削した後、１組の対辺（図３の辺Ｂと辺Ｄ）の距離が１５１．３ｍｍになるように研削した。一方、供試材４は、断面が１５４．８ｍｍ×１５５．３ｍｍの角鋼材を、上記供試材２と同様にコーナー部を２５Ｃに研削した後、１組の対辺（図３に示した辺Ｂと辺Ｄ）の距離が１４８．４ｍｍとなるように研削した。
【００２０】
辺Ａと辺Ｃの距離をｘ、辺Ｂと辺Ｄの距離をｙとすると、２組の対辺の距離の差（ｘ−ｙ）は、供試材３については３．５ｍｍ、供試材４については６．２ｍｍであった。
【００２１】
次に、角鋼材のコーナー部を研削すると共に、角鋼材の４面を研削して断面積を小さくした供試材を２種作製し、夫々粗圧延を行なった。このうち供試材５は、断面が１５４．７ｍｍ×１５４．２ｍｍの角鋼材を、上記供試材１と同様にコーナー部を１５Ｃに研削した後、全辺（図３の辺Ａ〜辺Ｄ）を研削した。即ち、辺Ａと辺Ｃの距離が１５２．７ｍｍ、辺Ｂと辺Ｄの距離が１５１．９ｍｍになるように研削した。一方、供試材６は、断面が１５４．９ｍｍ×１５４．４ｍｍの角鋼材を、上記供試材２と同様にコーナー部を２５Ｃに研削した後、全辺（図３の辺Ａ〜辺Ｄ）を研削した。即ち、辺Ａと辺Ｃの距離が１５１．８ｍｍ、辺Ｂと辺Ｄの距離が１５１．１ｍｍになるように研削した。
【００２２】
辺Ａと辺Ｃの距離をｘ、辺Ｂと辺Ｄの距離をｙとすると、２組の対辺の距離の差（ｘ−ｙ）は、供試材５については０．８ｍｍ、供試材６については０．７ｍｍであった。
【００２３】
比較対象として、コーナー部を研削しない場合についても同様に実験を行なった。即ち、用意した角鋼材（供試材７）をそのままタンデム圧延機で粗圧延した。鋼材の断面は、１５５．０ｍｍ×１５５．０ｍｍの正方形であった。
【００２４】
次に、角鋼材の２面を研削して供試材を２種作製し、夫々粗圧延を行なった。このうち供試材８は、断面が１５５．８ｍｍ×１５２．１ｍｍの角鋼材を、１組の対辺（図３の辺Ａと辺Ｃ）の距離が１５５．５ｍｍになるように研削した。一方、供試材９は、断面が１５５．２ｍｍ×１５４．８ｍｍの角鋼材を、１組の対辺（図３に示した辺Ｂと辺Ｄ）の距離が１４９．５ｍｍとなるように研削した。
【００２５】
辺Ａと辺Ｃの距離をｘ、辺Ｂと辺Ｄの距離をｙとすると、２組の対辺の距離の差（ｘ−ｙ）は、供試材８については３．４ｍｍ、供試材９については５．７ｍｍであった。
【００２６】
次に、角鋼材の４面を研削して断面積を小さくした供試材を作製し、粗圧延を行なった。供試材１０は、断面が１５５．３ｍｍ×１５４．９ｍｍの角鋼材を、全辺（図３の辺Ａ〜辺Ｄ）を研削した。即ち、辺Ａと辺Ｃの距離が１５２．６ｍｍ、辺Ｂと辺Ｄの距離が１５１．０ｍｍになるように研削した。辺Ａと辺Ｃの距離をｘ、辺Ｂと辺Ｄの距離をｙとすると、２組の対辺の距離の差（ｘ−ｙ）は、供試材１０については１．６ｍｍであった。
【００２７】
各供試材について、表面研削前における角鋼材の各辺の長さ、２組の対辺の距離の差、表面研削後におけるコーナー部の研削量、角鋼材の各辺の長さ、２組の対辺の距離の差を下記表１に示す。また、粗圧延時における鋼返りの発生の有無についても下記表１に示した。
【００２８】
【表１】
【００２９】
表１から次のように考察できる。供試材１〜２と供試材７から明らかなように、角鋼材のコーナー部を研削しても粗圧延時に鋼返りは発生しなかった。従って鋼返りが発生する原因は、コーナー部の形状にはないことが分かる。供試材５〜６と供試材１０に示すように、角鋼材の断面の全面を研削して断面積を小さくしても粗圧延時に鋼返りは発生しなかった。
【００３０】
一方、供試材３や供試材８のように、角鋼材の断面について、１組の対辺を研削した場合に、２組の対辺の距離の差（ｘ−ｙ）が３．５ｍｍ（供試材３）や３．４ｍｍ（供試材８）であれば、粗圧延時に鋼返りは発生しなかった。
【００３１】
これに対し、供試材４や供試材９のように、角鋼材の断面について、１組の対辺を研削した場合であっても、２組の対辺の距離の差（ｘ−ｙ）が６．２ｍｍ（供試材４）や５．７ｍｍ（供試材９）であれば、粗圧延時に鋼返りが発生することが判明した。
【００３２】
以上の実験結果から、鋼返りが発生する原因は、角鋼材のコーナー部の形状や、角鋼材の断面積ではなく、２組の対辺の距離の差が影響を及ぼしていると考えられる。鋼返りの発生に、タンデム圧延に供する角鋼材の断面形状が影響を及ぼしているのは、タンデム圧延時に次のような現象が起こっているからであると考えられる。即ち、上記供試材４や供試材９のように、粗圧延する直前の角鋼材の断面形状が、表面疵を除去するため行った表面研削によって長方形になり、２組の対辺の距離（ｘ−ｙ）が大きくなると、角鋼材の外壁面のうち圧延ロールに保持されない面が出てくるため、圧延が進むに連れて、角鋼材が回転すると考えられる。これを図１と図２を用いて説明する。
【００３３】
図１の工程（ｂ）に点線で示した角鋼材１２は、圧延ロール２１ｂで圧延される直前の角鋼材の位置を示しており、図２の工程（ｂ）に点線で示した角鋼材１４は、圧延ロール２１ｂで圧延される直前の角鋼材の位置を示している。２組の対辺距離の差（ｘ−ｙ）が小さく、断面が略正方向の角鋼材をタンデム圧延すると、図１の工程（ａ）に示すように、角鋼材１１ａの全面が圧延ロール２１ａに保持されるため、該角鋼材１１ａが次の圧延ロール２１ｂに到達するまでの間に、角鋼材１１ａは回転しない。そのため該角鋼材１２を圧延ロール２１ｂで圧延すると、角鋼材１２の４面が圧延ロール２１ｂに保持されつつ圧延される。
【００３４】
これに対し、２組の対辺距離の差（ｘ−ｙ）が大きく、断面が長方形の角鋼材をタンデム圧延すると、図２の工程（ａ）に示すように、角鋼材１１ａは圧延ロール２１ａに均一に保持されず、保持されている面と保持されていない面が発生する。そのため角鋼材１１ａは、不安定な状態となり、次の圧延ロール２１ｂに到達するまでに回転し、圧延ロール２１ｂでは、回転した状態の角鋼材１４が強制的に圧延される。そのため角鋼材１１ｂのコーナー部が延伸され、この状態のまま次の圧延ロール２１ｃに供給されると、延伸されたコーナー部１３が折り込まれてしまう。
【００３５】
以上の通り、タンデム圧延機を用いて角鋼材から丸棒鋼を製造する際に、タンデム圧延機に供給する前記角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差（ｘ−ｙ）が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材の表面を研削してからタンデム圧延を行なえば、鋼返りの発生を防止できると考えられる。なお、上記では角鋼材から丸棒鋼を製造する過程を中心に説明したが、本発明で製品として製造する形態は丸棒鋼に限定されるものではなく、角棒鋼であってもよいし、六角鋼等であってもよい。また、棒鋼に限定されるものでもなく、線材であってもよい。
【００３６】
所定値とは、タンデム圧延機に応じて予め定められた値であり、例えば、圧延データを解析して定めることができる。即ち、タンデム圧延前の角鋼材の断面について、２組の対辺の距離の差を算出した後、タンデム圧延して棒鋼または線材を製造する。得られた棒鋼または線材について、表面疵探傷を行ない、表面疵が認められなかった棒鋼または線材について鍛造を行ない、鍛造しても表面疵が発生しなかったときの前記距離の差を当該タンデム圧延機における所定値とすればよい。
【００３７】
タンデム圧延しているときに鋼返りが発生しているかどうかは、圧延ロールに備えられているモーターに電流変動計を設け、電流の変動を測定して確認してもよい。鋼返りが発生しない場合は、角鋼材のコーナー部が展伸されて折れ込みが発生しないため、角鋼材の断面形状が極端に変化していない。そのため圧延ロールに備えられたモーターに供給される電流は、ほぼ一定となり、例えば、約８００Ａを維持する。しかし鋼返りが発生すると、角鋼材の断面形状が極端に変化し、表面に凹凸ができるため、圧延ロールに負荷がかかり、該圧延ロールに備えられたモーターに供給される電流が変動する。このとき電流は、例えば、約１２６０Ａにまで高くなる。従って定常状態に対して、電流の上昇が発生した場合には、鋼返りが発生したと確認できる。
【００３８】
タンデム圧延機に供給する前記角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定したときに、それらの距離の差（ｘ−ｙ）が所定値を超える原因は、製造して得られた角鋼材に表面疵が発生しているかどうかを調査したときに、表面疵が認められた角鋼材のうち疵が軽度である場合に角鋼材の表面を研削して表面疵を除去することにより、断面が長方形になる点にあると考えられる。
【００３９】
そこで表面疵を除去するときは、具体的には、以下の手順で操業すれば、表面疵がなく、しかも熱間圧延しても表面疵が発生しない棒鋼または線材を製造できる。即ち、断面形状が略正方形の角鋼材を製造し（工程１）、得られた角鋼材の表面疵探傷を行ない（工程２）、前記工程２で表面疵が発見された場合には、該表面疵を角鋼材の表面を研削することによって除去する（工程３）。そして本発明では、前記工程３の後、角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差を算出し（工程４）、前記距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材表面を研削する（工程５）。次に、工程６で、前記距離の差が所定値以下になっている角鋼材をタンデム圧延すれば、所望の棒鋼または線材を製造できる。以下、各工程について詳細に説明する。
【００４０】
［工程１］
工程１では、断面形状が略正方形の角鋼材を製造する。この角鋼材の製造方法は特に限定されず、常法に従って、連続鋳造または分塊圧延によって得られるビレット等を意味する。角鋼材（ビレット）は、長手方向に対して垂直面の断面形状が略正方形であればよく、鋼材の一辺の長さは、１００〜２５０ｍｍ程度であればよい。略正方形とは、角鋼材の断面について直交する辺の長さの差が、長い方の辺の長さに対して４％程度以内であることを意味する。
【００４１】
［工程２］
工程２では、常法に従って、上記工程１で得られた角鋼材の表面疵探傷を行ない、角鋼材の表面に疵が発生しているかどうかを検査する。表面疵探傷は、例えば、磁紛探傷法で行なえばよい。
【００４２】
表面疵探傷を行なうときには、通常、内部疵探傷も行なう。内部疵探傷は、例えば、超音波探傷を行なえばよい。内部疵探傷を行なって内部疵が見つかった場合には、スクラップとして廃棄する。
【００４３】
表面疵探傷を行なって表面疵が認められず、内部疵探傷を行なって内部疵も発見できなかった場合には、そのままタンデム圧延を行なえばよい（後述する工程６）。
【００４４】
一方、内部疵探傷を行なっても内部疵は発見できないが、表面疵探傷を行なって表面疵が認められた場合には、この表面疵が大きく、深く、表面研削で除去できない程度であれば、角鋼材をスクラップとして廃棄する。しかし表面疵が小さく、深さが浅いときには、通常、表面研削して表面疵を除去する（工程３）。
【００４５】
［工程３］
上述したように、工程２で表面疵が見つかり、この表面疵が小さく、深さが浅いときには、工程３で、角鋼材の表面を研削して表面疵を除去する。このとき表面疵が少ない場合には、疵の部分を局所的にチッピングして切削除去すればよいが、表面疵が多い場合には、通常、表面疵が認められた面において表面疵を全て含むように、角鋼材の幅方向に向かってグラインダーにて全面研削を行なう。ところがこの全面研削を行なうと、角鋼材の断面が長方形に変形してしまう。
【００４６】
そこで本発明では、工程３で表面疵を除去した後は、工程４として、角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、続く工程５では、それらの距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材の表面を研削してからタンデム圧延を行なう。
【００４７】
［工程４］
工程４では、角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差を算出する。２組の対辺の距離とは、上記図３の辺Ａと辺Ｃの距離ｘと、辺Ｂと辺Ｄの距離ｙを意味し、それらの距離の差とはｘ−ｙを意味する。
【００４８】
２組の対辺の距離を測定する位置は、角鋼材の先端近傍か、角鋼材の末端近傍とすればよい。角鋼材の先端近傍や末端近傍は、第ｎ番目の圧延ロールを通過して次の第ｎ＋１番目の圧延ロールに到達するまでの間で、圧延ロールに保持されず、フリーな状態となるため、回転し易く、鋼返りを発生し易いからである。
【００４９】
ここで先端近傍と末端近傍とは、タンデム圧延機のうち粗圧延用に設けられたスタンド間距離に相当する領域を意味する。即ち、粗圧延用に設けられたスタンドについて、隣り合うスタンド間距離を夫々測定し、これらの距離の中で最大の距離を決定する。この決定された距離に相当する位置を、角鋼材の先端または末端から測定し、先端または末端からこの決定された位置までの領域について、角鋼材の断面について２組の対辺の距離を測定すればよい。
【００５０】
上記工程３で、角鋼材の複数箇所について表面研削を実施した場合であって、該表面研削を行なった位置が角鋼材の先端近傍か末端近傍に複数箇所存在するときは、２組の対辺の距離の差が最大となる位置における差の値に基づいて判断すればよい。
【００５１】
なお、角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定する時期は、表面研削終了後であって、角鋼材を加熱炉に装入して加熱を行なうまでの間とする。
【００５２】
［工程５］
工程５では、上記工程４において算出した距離の差（ｘ−ｙ）に基づいて、該距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材表面を研削する。なお、前記距離の差が所定値以下の場合には、表面研削を行なうことなく、加熱した後、タンデム圧延を行なえばよい。
【００５３】
［工程６］
工程６では、上記工程５で、前記距離の差が所定値以下になっている角鋼材をタンデム圧延機で粗圧延を行なう。
【００５４】
タンデム圧延機は、圧延方向が互いに直交するスタンドを交互に並べた圧延機であり、スタンドには圧延方向が垂直方向または水平方向となるように圧延ロールが設けられている。
【００５５】
粗圧延の条件は特に限定されず、例えば、ダイヤスクエアパススケジュールに従って圧延すればよい。即ち、圧延ロールに菱カリバーを設け、角鋼材の断面形状を、角形→横方向に偏平した菱形→縦方向に偏平した菱形→横方向に偏平した菱形と繰返し変形しつつ断面積を小さくして圧延すればよい。
【００５６】
粗圧延した後は、続いて中間圧延と仕上げ圧延を行なえば、棒鋼や線材を製造できる。中間圧延と仕上げ圧延の条件については特に限定されず、常法に従って行なえばよい。
【００５７】
上記工程１〜工程６を経て得られる本発明の棒鋼や線材は、タンデム圧延時に鋼返りが発生していないため、表面疵が発生しておらず、しかもこの棒鋼や線材を鍛造しても表面疵が発生することがない。
【００５８】
本発明で得られる棒鋼や線材の断面形状は特に限定されず、丸状であってもよいし、角状、六角状であってもよい。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６０】
［予備実験］
断面形状が略正方形（約１５５ｍｍ×約１５５ｍｍ）の角鋼材を製造し、該角鋼材の表面を研削して断面の２組の対辺距離の差を種々変化させた後、タンデム圧延を行なった。このとき圧延ロールに設けられたモーターに、電流変動測定装置を設け、モーターに供給される電流の変動を監視することによって鋼返りの発生の有無を調べた。次に、鋼返りが発生することなく得られた丸棒鋼（φ３２．０ｍｍ）を熱間鍛造し、表面疵が発生するかどうか調べた。
【００６１】
その結果、タンデム圧延時に鋼返りが発生せずに、しかも得られた丸棒鋼を鍛造したときに表面疵が発生しない丸棒鋼を製造するには、タンデム圧延前における角鋼材の断面について、２組の対辺の距離の差が３．５ｍｍ以下に調整すればよいことが分かった。この３．５ｍｍを本実施例で用いたタンデム圧延機の所定値とする。
【００６２】
なお、タンデム圧延機のうち、粗圧延用に設けられたスタンドについて、隣り合うスタンド間距離を測定したところ、最大距離は２．５ｍであった。
【００６３】
［比較例１］
角鋼材として、断面が１５３．１ｍｍ×１５６．７ｍｍで、２組の対辺の距離の差が３．６ｍｍの角鋼材を製造した（工程１）。
【００６４】
得られた角鋼材について表面疵探傷を行なった（工程２）。このとき内部疵探傷も行なった。表面疵探傷は、磁紛探傷を自動で行ない、表面疵が発生している部分を目視で確認し、自動または手動でマーキングした。
【００６５】
内部疵探傷は、超音波探傷を行ない、角鋼材内部に異常があるかどうか確認した。内部疵が発見されたものについてはスクラップとして廃棄処分した。
【００６６】
比較例１では、表面疵探傷と内部疵探傷を行なった結果、表面疵も内部疵も認められなかった。
【００６７】
表面疵も内部疵も認められなかったため、そのままタンデム圧延機で粗圧延を行ない、次いで中間圧延と仕上げ圧延を行なって丸棒鋼（φ３２．０ｍｍ）を製造した（工程６）。
【００６８】
タンデム圧延機のうち粗圧延用圧延ロールに設けられたモーターに、電流変動測定装置を設け、モーターに供給される電流の変動を監視することによって鋼返りの発生の有無を調べた。その結果、鋼返りが発生していた。得られた丸棒鋼の表面を観察すると、線状の疵が認められた。
【００６９】
［比較例２］
角鋼材として、断面が１５３．４ｍｍ×１５６．７ｍｍで、２組の対辺の距離の差が３．３ｍｍの角鋼材を製造した（工程１）。
【００７０】
得られた角鋼材について、上記比較例１と同様に、表面疵探傷を行なった（工程２）。このとき上記比較例１と同様に、内部疵探傷も行なった。内部疵探傷を行なった結果、内部疵は認められなかったが、表面疵探傷を行なった結果、角鋼材の先端から１ｍ付近の位置における角鋼材表面に、複数個の表面疵が認められたため、認められた表面疵を全て含むように、角鋼材の幅方向に向かって全面グラインダーを行なって表面研削を行なった（工程３）。
【００７１】
表面研削して表面疵を除去した後、再度、表面探傷を行なった。その結果、表面疵が完全に除去されていることを確認した。
【００７２】
次に、表面疵を除去した後の角鋼材の断面について、２組の対辺の距離を測定して対辺の距離の差を算出すると３．５ｍｍを超えていたが、この角鋼材をそのままタンデム圧延機で粗圧延を行ない、次いで中間圧延と仕上げ圧延を行なって丸棒鋼（φ３２．０ｍｍ）を製造した（工程６）。粗圧延時には、鋼返りが発生していた。得られた丸棒鋼の表面には、表面疵が認められた。
【００７３】
［発明例］
角鋼材として、断面が１５２．１ｍｍ×１５５．８ｍｍで、２組の対辺の距離の差が３．７ｍｍの角鋼材を製造した（工程１）。
【００７４】
得られた角鋼材について、上記比較例１と同様に、表面疵探傷を行なった（工程２）。このとき上記比較例１と同様に、内部疵探傷も行なった。内部疵探傷を行なった結果、内部疵は認められなかったが、表面疵探傷を行なった結果、角鋼材の先端から２ｍ付近の位置における角鋼材表面に、複数個の表面疵が認められたため、認められた表面疵を全て含むように、角鋼材の幅方向に向かって全面グラインダーを行なって表面研削を行なった（工程３）。
【００７５】
表面研削して表面疵を除去した後、再度、表面探傷を行なった。その結果、表面疵が完全に除去されていることを確認した。
【００７６】
次に、表面疵を除去した後の角鋼材の断面について、２組の対辺の距離を測定すると、１５２．１ｍｍと１５５．７ｍｍであり、対辺の距離の差は３．６ｍｍであった。
【００７７】
そこで、対辺の距離の差が所定値以下（３．５ｍｍ以下）となるように、上記工程３で研削した面に対して垂直な面を全面グラインダーして研削した（工程５）。
【００７８】
工程５で表面を研削した後、角鋼材の断面について、２組の対辺の距離を測定すると、１５２．１ｍｍと１５５．５ｍｍであり、対辺の距離の差は３．４ｍｍであった。
【００７９】
対辺の距離の差を調整した角鋼材をタンデム圧延機で粗圧延を行ない、次いで中間圧延と仕上げ圧延を行なって丸棒鋼（φ３２．０ｍｍ）を製造した（工程６）。粗圧延時には、鋼返りが発生していなかった。得られた丸棒鋼を熱間鍛造しても、表面疵は認められなかった。
【００８０】
以上の結果を下記表２にまとめて示す。
【００８１】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１は、角鋼材をタンデム圧延しているときの様子を示す模式図であり、鋼返りは発生していないことを示している。
【図２】図２は、角鋼材をタンデム圧延しているときの様子を示す模式図であり、鋼返りが発生していることを示している。
【図３】図３は、角鋼材の断面を模式的に示した図である。
【図４】図４は、角鋼材のコーナー部を拡大した図であり、角鋼材のコーナー部を研削したときの状態を示す模式図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延方向が互いに直交するスタンドを交互に並べたタンデム圧延機によって、断面形状が略正方形の角鋼材を粗圧延し、その後さらに圧延を続けて棒鋼または線材を製造する方法であって、
粗圧延前に、前記角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材の表面を研削してからタンデム圧延することを特徴とする棒鋼または線材の製造方法。
【請求項２】
圧延方向が互いに直交するスタンドを交互に並べたタンデム圧延機によって、断面形状が略正方形の角鋼材を粗圧延し、その後さらに圧延を続けて棒鋼または線材を製造する方法であって、
断面形状が略正方形の角鋼材を製造する工程（工程１）、前記角鋼材の表面疵探傷を行なう工程（工程２）、前記工程２で発見された表面疵を、角鋼材表面を研削することによって除去する工程（工程３）、前記工程３の後、角鋼材の断面について、２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差を算出する工程（工程４）、前記距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材表面を研削する工程（工程５）、前記距離の差が所定値以下になっている角鋼材をタンデム圧延する工程（工程６）、を含むことを特徴とする棒鋼または線材の製造方法。
【請求項１】
圧延方向が互いに直交するスタンドを交互に並べたタンデム圧延機によって、断面形状が略正方形の角鋼材を粗圧延し、その後さらに圧延を続けて棒鋼または線材を製造する方法であって、
粗圧延前に、前記角鋼材の断面について２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材の表面を研削してからタンデム圧延することを特徴とする棒鋼または線材の製造方法。
【請求項２】
圧延方向が互いに直交するスタンドを交互に並べたタンデム圧延機によって、断面形状が略正方形の角鋼材を粗圧延し、その後さらに圧延を続けて棒鋼または線材を製造する方法であって、
断面形状が略正方形の角鋼材を製造する工程（工程１）、前記角鋼材の表面疵探傷を行なう工程（工程２）、前記工程２で発見された表面疵を、角鋼材表面を研削することによって除去する工程（工程３）、前記工程３の後、角鋼材の断面について、２組の対辺の距離を夫々測定し、それらの距離の差を算出する工程（工程４）、前記距離の差が所定値を超える場合には、該距離の差が所定値以下となるように角鋼材表面を研削する工程（工程５）、前記距離の差が所定値以下になっている角鋼材をタンデム圧延する工程（工程６）、を含むことを特徴とする棒鋼または線材の製造方法。
【図３】
【図４】
【図１】
【図２】
【図４】
【図１】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２４６５２０（Ｐ２００８−２４６５２０Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８９５０１（Ｐ２００７−８９５０１）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【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２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【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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