圧延機(ローリングミル):種類、プロセス、用途を徹底解説
圧延(ローリング)とは
圧延は、金属材料(スラブ、ブルーム、ビレット等)を一対以上のロール(圧延ロール)の間に通し、圧縮力で厚みを減らし、厚さ均一化・所望の機械的特性を付与する塑性加工プロセスです。製麺棒で生地を伸ばすイメージに近いです。
材料温度が再結晶温度以上なら熱間圧延、以下なら冷間圧延と呼びます。熱間圧延は全製造プロセス中最大のトン数を処理し、冷間圧延は冷間加工中最大トン数を処理します。
圧延機の歴史
- レオナルド・ダ・ビンチのスケッチ(1500年頃)に構想
- 中東・南アジアで紀元前600年頃に原始的圧延機の記録
- 1590年、ベルギーからイギリスへスリッティングミル(平板→棒鋼)伝来
- 1670年頃、ブリキ板用鉄圧延の実験開始
- 1766年、リチャード・フォードが初のタンデミル(連続圧延)特許取得
- クリストファー・ポルヘム(1761年)が圧延機の生産性(同時10-20本生産)を記録
圧延機の主要タイプ
1. 2ロール圧延機(Two-High Mill)
上下2本のロールが逆回転。非可逆式(片方向のみ)と可逆式(前後両方向)がある。構造簡単だが大圧下には不向き。
2. 3ロール圧延機(Three-High Mill)
上中下3段ロール。上中間・中下間で材料を往路・復路で圧延。可逆機構不要で生産性向上。
3. 4ロール圧延機(Four-High Mill)
上下ワークロール(小径)と上下バックアップロール(大径)の4段構成。小径ワークロールで高圧下・薄板圧延可能。バックアップロールがたわみ防止。薄板・箔圧延の標準。
4. タンデム圧延機(Tandem Mill)
複数のスタンド(2〜6スタンド以上)を直列配置し、材料を連続通板。高速・大量生産・厚み精度安定に優れる。熱間・冷間両用。
5. クラスターミル(Cluster Mill / 20-High等)
ワークロールを複数のバックアップロールで支える多段構成(6Hi, 12Hi, 20Hi)。極小径ワークロール使用可能で、超薄板・高強度材・箔圧延に対応。
主な圧延プロセス
- リングローリング(リング状部品)
- ロールベンディング(曲げ加工)
- ロールフォーミング(成形ロールで断面形状形成)
- プロファイルローリング(H形鋼、レール等断面形状)
- 制御圧延(温度・圧下制御で機械的特性制御)
主要製品
- 形鋼:H形鋼、アングル、チャンネル、レール
- 棒鋼、線材
- 厚板、薄板、箔材
- 継目無鋼管(マンネスマン法等)
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