JP2000351006A - マンドレルミルおよびそれを用いた圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】穴明き欠陥の発生防止に適した継目無鋼管のマ
ンドレルミルおよびその圧延方法。 【解決手段】ロール孔型が、ミルセンターを中心とした
溝底からの角度ψとした場合に、曲率半径Ｒ_２が溝底曲
率半径Ｒ_１の１．２倍となる部位が存在する角度ψが、
０°（溝底）≦ψ≦４５°であることを特徴とするマン
ドレルミルをを先行して管材の肉厚圧下を行ない、曲率
半径が溝底曲率半径の１．２倍以上となる部位が存在す
る角度ψが、５０°＜ψであることを特徴とするマンド
レルミルで後続する１回または２回の肉厚圧下を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、継目無鋼管の圧延
に際し穴明き欠陥の発生防止に適したマンドレルミルお
よびマンドレルミルを用いた圧延方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管の熱間製管用の圧延機とし
て、複数基（通常、６〜８基）の上下一対の圧延ロール
からなるロールスタンドを、前後スタンドのロール孔型
の溝底方向が９０°交差するように連続設置して、これ
ら複数のロールスタンドで形成するロール孔型の配列内
にマンドレルバーを配置して、中空管材を連続して延伸
圧延するマンドレルミルが多用されている。

【０００３】図１は、マンドレルミルの全体構成を説明
する図である。同図に示すように、マンドレルミルは、
一対の圧延ロール４から構成されるロール孔型を有する
ロールスタンド１が互いに９０°交差するように複数基
（図では、７基）が連設されている。鋼管を圧延する場
合には、事前にピアサーで穿孔された中空管材２にマン
ドレルバー３を挿入して、各ロールスタンド１で順次圧
下が加えられて、延伸圧延される。設置されたロールス
タンドは、ミル入側から順に第１スタンド、第２スタン
ド、第３スタンド、および第４スタンドと呼ばれ、通
常、第１スタンドで最初に管材の肉厚圧下が行われる。

【０００４】このマンドレルミルで中空管材を圧延する
際に、管材に穴明きが発生することがあり、これらは
「穴明き欠陥」と呼ばれ、品質上の重大な欠陥となる。
穴明き欠陥は、同一の鋼種、同一の管材外径であれば、
圧延する管材の仕上げ肉厚が薄ければ薄いほど発生し易
く、管材の仕上げ寸法が同一であれば、普通鋼に比較し
て変形能の劣る高合金鋼において多発する傾向にある。

【０００５】従来、この穴明き欠陥の発生原因は、圧延
中に圧下を受けないフランジ部において、管材が長手方
向に引っ張られ変形能不足によって破断するものとされ
ている（以下、「穴明き欠陥Ａ」と記す）。そこで、こ
の穴明き欠陥Ａを防止するため、各種方法が提案されて
いる。例えば、特開昭63-84720号公報では、欠陥が発生
するロールスタンドの圧下率を軽減して、その負荷を他
のロールスタンドに分散したり、供給される管材の肉厚
を減じて各ロールスタンドにおける圧下率を軽減したり
する方法が提案されている。

【０００６】さらに、穴明き欠陥Ａ以外の発生原因も報
告されている。すなわち、圧延ロールによる溝底部の圧
下において、圧下率が溝底中央よりもその両側周囲で大
きくなる場合に、管材が長手方向に延ばされる過程で溝
底中央部分の材料が不足して、ネッキング現象を生じて
肉厚が薄くなり、極端な場合には穴明きが発生する（以
下、「穴明き欠陥Ｂ」と記す）。この欠陥Ｂの対策とし
て、特公平７-102369号公報では、第１スタンド、第２
スタンドのロール溝底中央部の曲率半径を、可能な限り
0.5倍に近づけて、第３スタンド以降で、圧下率が溝底
中央よりもその両側周囲で大きくならないようにして、
溝底中央部でのネッキングを抑制する方法が開示されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の特開昭63-84720
号公報で提案された方法では、確かに穴明き欠陥Ａの発
生を防止できるが、供給される素管肉厚によっては圧延
に支障を生ずる場合がある。例えば、特定スタンドの圧
下率を軽減させるため、圧下負荷を各スタンドに分散し
ても、圧延荷重が基準値を超えるスタンドが存在するこ
とがある。この場合には、マンドレルミル全体の圧下率
を軽減させるため、供給される素管の肉厚を減じる必要
がある。しかし、供給素管を圧延する穿孔機にも圧下ス
ケジュールに制限があり、所定の薄肉素管が供給されな
い場合がある。このような場合には、提案された防止方
法を採用することができない。

【０００８】本発明者らは、特公平７-102369号公報で
開示された方法を確認するため、試圧延を実施したが、
穴明き欠陥Ｂを有効に防止することができない。さら
に、同公報で開示された方法を実施すると、第２スタン
ドにおいてロール溝底の中央部以外の圧下が大きくなる
ため、穴明き欠陥Ａが発生する場合がある。一方、この
穴明き欠陥Ａの発生を回避するため、第２スタンドでの
管材の圧下量を減じると、第２スタンドと同方向に交差
配置される第４スタンドの圧延負荷が許容値を超え、圧
延不良が生じることがある。

【０００９】本発明は、従来から行われている穴明き欠
陥対策での問題点に鑑みてなされたものであり、管材寸
法や材質に拘わらず、特に、薄肉の管材であっても、継
目無鋼管の圧延中に、確実に穴明き欠陥の発生を防止す
ることができるマンドレルミルおよびそれを用いた圧延
方法を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題を解決するために、数多くのマンドレルミル圧延にお
ける穴明き欠陥の発生状況を調査した結果、前述の穴明
き欠陥Ａ、Ｂとは異なる、新たな穴明き欠陥（以下、
「穴明き欠陥Ｃ」と記す）のメカニズムを明らかにし
た。

【００１１】例えば、第１スタンドに特公平７-102369
号公報で開示された方法で圧延を実施すると、第２スタ
ンドにおいて、ロールの溝底中央部のみに大きな圧下率
が加わる。また、第２スタンドでロールのフランジ部が
長手方向に大きく引っ張られないよう、ロールの溝底中
央部以外の圧下を減少したとしても、溝底中央部のみに
大きな圧下率が加わる。このとき、第２スタンドでは溝
底中央部の長手方向への延びが大きくなるが、溝底中央
部の両側およびフランジ部の材料の拘束を受けるため、
溝底中央部の管材が圧延方向に進みにくくなる。そのた
め、第２スタンドの溝底中央部の管材が圧延ロール入側
で波打ち、極端な場合には溝底中央部が折れ込んだ状態
で圧延されて、穴明き欠陥Ｃが発生する。言い換える
と、穴明き欠陥Ｃは、ロールの溝底中央部の過大な圧下
に起因する欠陥である。

【００１２】この穴明き欠陥Ｃは、管材の肉厚外径比ｔ
／Ｄ（ｔ：管材の肉厚、Ｄ：管材の外径）が３％以下の
ときに、不均一な圧下に伴って発生し易くなる。薄肉の
管材では変形に対する強度が小さくなり、穴明きが発生
し易い状況になるからである。特に、炭素鋼では管材の
肉厚外径比ｔ／Ｄが1.7％以下の場合に顕著となり、ま
た、１％程度のクロムを含む普通鋼では肉厚外径比ｔ／
Ｄが2.1％以下の場合に、合金鋼では肉厚外径比ｔ／Ｄ
が2.4％以下の場合に顕著となる。

【００１３】本発明者らは、さらに検討を進めた結果、
マンドレルミルに交差・連設されたロールスタンドに配
備されるロール孔型を適切に設計することによって、マ
ンドレルミル圧延で発生する穴明き欠陥Ａ、Ｂの他に、
穴明き欠陥Ｃについても有効に防止できることを知見し
た。本発明はこのような知見に基づいて完成されたもの
であり、下記の(1)、(2)のマンドレルミルおよび(3)の
マンドレルミルの圧延方法を要旨としている。

【００１４】(1) 複数の孔型ロールスタンドを交差して
連設し、これらの孔型ロールスタンドが形成するロール
孔型配列内にマンドレルバーを配置して中空管材を圧延
するマンドレルミルにおいて、前記管材の肉厚を圧下す
るスタンドのロール孔型では、ミルセンターを中心とし
た溝底からの角度ψとした場合に、曲率半径が溝底曲率
半径の1.2倍以上となる部位が存在する角度ψが、０°
（溝底）≦ψ≦４５°であることを特徴とするマンドレ
ルミルである。以下の説明において、ここで用いられる
ロール孔型を「第１のロール孔型」という。

【００１５】上記のマンドレルミルにおいて、圧延され
る管材がマンドレルミル出側で外径に対する肉厚比が0.
03以下であるとき、曲率半径が溝底曲率半径の1.2倍以
上となる部位が存在する角度ψを、０°（溝底）≦ψ≦
４８°とするのが望ましい。

【００１６】(2) 複数の孔型ロールスタンドを交差して
連設し、これらの孔型ロールスタンドが形成するロール
孔型配列内にマンドレルバーを配置して中空管材を圧延
するマンドレルミルにおいて、前記管材の肉厚を圧下す
るスタンドのロール孔型では、ミルセンターを中心とし
た溝底からの角度ψとした場合に、曲率半径が溝底曲率
半径の1.2倍以下となる部位が存在する角度ψが、５０
°＜ψであることを特徴とするマンドレルミルである。
以下の説明において、ここで用いられるロール孔型を
「第２のロール孔型」という。

【００１７】(3) 複数の孔型ロールスタンドを交差して
連設し、これらの孔型ロールスタンドが形成するロール
孔型配列内にマンドレルバーを配置して中空管材を圧延
するマンドレルミルを用いた圧延方法において、ミルセ
ンターを中心とした溝底からの角度ψとした場合に、曲
率半径が溝底曲率半径の1.2倍以上となる部位が存在す
る角度ψが、０°（溝底）≦ψ≦４５°であるロール孔
型を有するロールスタンドで先行して前記管材の肉厚圧
下を行い、さらに後続する１回または２回の肉厚圧下
を、曲率半径が溝底曲率半径の1.2倍以下となる部位が
存在する角度ψが、５０°＜ψであるロール孔型を有す
るロールスタンドで行うことを特徴とするマンドレルミ
ルの圧延方法である。

【００１８】上記マンドレルミルの圧延において、マン
ドレルミル出側で外径に対する肉厚比が0.03以下となる
管材を圧延するに際し、曲率半径が溝底曲率半径の1.2
倍以上となる部位が存在する角度ψが、０°（溝底）≦
ψ≦４８°であるロール孔型を有するロールスタンドで
先行して前記管材の肉厚圧下を行うのが望ましい。

【００１９】通常、マンドレルミルで最初に管材の肉厚
圧下を行うロールスタンドは、第１スタンドとされる。
上述の「第１のロール孔型」および「第２のロール孔
型」は、配備されるロールスタンドを特定するものでは
ないが、以下の説明において明確化を図るため、「第１
のロール孔型」を第１スタンドに、「第２のロール孔
型」を第２スタンドおよび第３スタンドに配置する場合
について説明する。

【００２０】上述の穴明き欠陥Ｃを回避するには、第２
スタンドにおいて、管材の圧下部分を円周方向に幅を広
げ、かつ円周方向の圧下分布を均一にすればよい。具体
的には、第１スタンドにおいて、フランジ部側の圧下量
を減らすよう溝底中央部のみ曲率半径が小さいオープン
なロール孔型とし、第２スタンドにおいて、フランジ部
側まで曲率半径が小さいクローズドな孔型とする。言い
換えると、第１スタンドに配置される圧延ロールを「第
１のロール孔型」で構成し、第２スタンドに配置される
圧延ロールを「第２のロール孔型」で構成する。

【００２１】図２は、本発明の第１のロール孔型の形状
を説明する図であり、一方の圧延ロール４のみを示して
いる。同図に示すように、第１のロール孔型の中央部
は、ミルセンターＯに対しオフセット量Ｓを持って、溝
底曲率半径R1の溝底形状である。これを両側から囲む孔
型部位の曲率半径R2は、溝底曲率半径R1の1.2倍以上で
ある。そして、ミルセンターＯを中心とした溝底からの
角度ψとした場合に、曲率半径R2の部位は、角度ψが０
〜４５°の範囲に存在することになる。これにより、溝
底中央部の曲率半径R1のみが小さなオープンなロール孔
型が構成される。

【００２２】肉厚外径比ｔ／Ｄが３％以下となる薄肉の
管材を圧延するときには、第１スタンドのロール孔型
は、曲率半径R2が溝底曲率半径R1の1.2倍以上となる部
位が存在する角度ψを、ψ＜４５°の関係にすることに
よって穴明き欠陥Ｃの発生を抑制することができる。一
方、第２スタンドにおいて、穴明き欠陥Ａおよび穴明き
欠陥Ｂを防ぐには、第１スタンドでのフランジ側の圧下
を増やして、第２スタンドの圧下を軽減する必要がある
ため、第１スタンドのロール孔型で、上記の曲率半径R2
が存在する角度ψを、ψ＜４５°の関係にすることが困
難になる場合がある。そこで、肉厚外径比ｔ／Ｄが３％
以下の管材を圧延するときは、第１スタンドのロール孔
型では、曲率半径R2が溝底曲率半径R1の1.2倍以上とな
る部位が存在する角度ψを、０°≦ψ≦４８°にするの
が望ましい。

【００２３】図３は、本発明の第２のロール孔型の形状
を説明する図であり、一方の圧延ロール４のみを示して
いる。第２のロール孔型の中央部は、ミルセンターＯに
対しオフセット量Ｓを持って、溝底曲率半径R1の溝底形
状で構成される。それを両側から囲む孔型部位の曲率半
径R3は溝底曲率半径R1の1.2倍以下であり、ミルセンタ
ーＯを中心とした溝底からの角度ψとした場合に、曲率
半径R3の部位は、５０°を超えた範囲に存在させる。こ
れにより、フランジ部側まで曲率半径が小さいクローズ
ドな孔型が構成される。このとき、曲率半径R1とR3を等
しくさせても良い。

【００２４】一方、穴明き欠陥Ｃの発生を回避するに
は、第２スタンドでの圧下を円周方向に均一に軽減して
もよい。このように第２スタンドの圧下を軽減すると、
穴明き欠陥Ａおよび穴明き欠陥Ｂの防止にも有効である
が、第４スタンドの圧延負荷が増大することになる。通
常、第４スタンドは仕上ロールスタンドとされるので、
円周方向肉厚分布を均一化するため、ロール孔型はより
真円に設計されている。この第４スタンドの圧延負荷を
低減するには、下記の理由から、第４スタンドの溝底中
央の両側部分の圧下を減ずるのが有効である。

【００２５】第２スタンドのロール孔型は、肉厚圧下用
として楕円形状であり、第２スタンド出側での管材の円
周方向肉厚は、ロール溝底中央部分が最も薄く、そこか
ら離れるに従って厚くなる。第２スタンドのロール溝底
で圧延された部位は、第３スタンドの圧延ロールで殆ど
圧下を受けることなく、第３スタンド通過後も第２スタ
ンド出側の肉厚が保持される。

【００２６】前述の通り、第４スタンドのロール孔型は
より真円に設計されており、また、第２スタンド出側の
肉厚分布は溝底で薄くその両側は厚くなっているので、
第４スタンドにおいて圧下率は溝底中央よりもその両側
部分の方が大きくなる。この両側部分の圧下量を減ずる
ことにより、第４スタンドの圧延負荷を軽減できる。こ
のように、第４スタンドの溝底中央の両側部分の圧下を
減じるには、第３スタンドでの管材の圧下部分を円周方
向にを広げてやるのが有効である。具体的には、第３ス
タンドにおいても、図３に示す第２のロール孔型を用い
ることになる。

【００２７】本発明の孔型設計においては、第１のロー
ル孔型では曲率半径R2は溝底曲率半径R1の「1.2倍」以
上であることを判断基準とし、第２のロール孔型では曲
率半径R3は溝底曲率半径R1の「1.2倍」以下であること
を判断基準としている。これは、検討段階において、判
断基準を「1.1倍」、「1.2倍」および「1.3倍」と変動
させて評価試験を行い、最も本発明の特徴を適切に示す
判断基準として「1.2倍」を選択したものである。ま
た、本発明では、第１のロール孔型で曲率半径R2は溝底
曲率半径R1の「1.2倍」以上とは、1.2〜3.0の範囲を想
定しており、第２のロール孔型で曲率半径R3は溝底曲率
半径R1の「1.2倍」以下とは、1.0〜1.2の範囲を想定し
ている。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明のマンドレルミル圧延方法
では、第１のロール孔型を有するロールスタンドで先行
して前記管材の肉厚圧下を行い、さらに後続する１回ま
たは２回の肉厚圧下を、第２のロール孔型を有するロー
ルスタンドで行うことを特徴としている。以下の説明に
おいて、煩雑さを避けるため、先行するロールスタンド
を第１スタンドとし、後続するロールスタンドを第２ス
タンドおよび第３スタンドとして説明する。

【００２９】図４は、本発明方法で第１スタンドに第１
のロール孔型を配置することによって穴明き欠陥が防止
できる状況を説明する図であり、同図(a)は第１スタン
ドの圧延状況を、(b)は９０°交差配置された第２スタ
ンドの圧延状況を示している。いずれのスタンドにおい
ても、マンドレル３を挿入された中空管材２が、上下一
対の圧延ロール４によって圧延されている。この第１ス
タンドで、第１のロール孔型、すなわち、曲率半径R2が
溝底曲率半径R1の1.2倍以上となる部位が存在する角度
ψが、０°（溝底）≦ψ≦４５°であるロール孔型を採
用することによって、後続する第２スタンドの圧延ロー
ルで管材の圧下部を円周方向に広げることができ、第２
スタンドで発生する穴明き欠陥Ｃを防止することができ
る。

【００３０】すなわち、図４(a)に示す第１スタンドの
ロール孔型において、曲率半径R2が溝底曲率半径R1の1.
2倍以上となる部位が存在する角度ψが、４５°を超え
るようになると、圧延される管材の肉厚も４５°を超え
て圧下され、減肉される。このため、図４(b)に示す第
２スタンドのロール孔型では、溝底中心部から４５°の
間の圧下量が減少するので、図４(b)に示す管材２の断
面において相対的に圧下が少ない部分の比率が大きくな
る。このため、第２スタンドにおいて、溝底中央部が長
手方向へ延伸しようとする力より、溝底中央部の両側お
よびフランジ部の材料によって拘束される力の方が大き
くなるため、溝底中央部の管材が圧延方向に延伸しにく
くなる。そこで、第２スタンドの溝底中央部の管材が圧
延ロール入側で波打ち、極端な場合には溝底中央部が折
れ込んだ状態で圧延し、過大な圧下によって穴明き欠陥
Ｃが発生し易くなる。

【００３１】前述の通り、肉厚外径比ｔ／Ｄが３％以下
である薄肉の管材を第１スタンドで圧延する場合には、
第２スタンドでの穴明き欠陥Ｃの発生を防止するととも
に、他の穴明き欠陥の発生を抑制する観点から、第１ス
タンドのロール孔型では、曲率半径R2が溝底曲率半径R1
の1.2倍以上となる部位が存在する角度ψを、０°≦ψ
≦４８°にするのが望ましい。

【００３２】後続する第２スタンドでは、第２のロール
孔型、すなわち曲率半径R3が溝底曲率半径R1の1.2倍以
下となる部位が存在する角度ψが、５０°＜ψであるロ
ール孔型を配置することを特徴とする。これにより、第
２スタンドの圧延ロールで圧下される管材の幅を広げる
ことができ、穴明き欠陥Ｃの発生を防止できる。

【００３３】例えば、第２スタンドのロール孔型におい
て、曲率半径R3が溝底曲率半径R1の1.2倍以下となる部
位が、角度ψで５０°よりも狭くなる場合には、第２ス
タンドでのロール孔型の溝底から５０°までの部分の圧
下が減少することになる。そうであれば、前記図４(b)
で説明したように、溝底中央部の管材が圧延方向に延伸
しにくくなり、圧延ロール入側で波打ち、極端な場合に
は溝底中央部が折れ込んだ状態で圧延され、穴明き欠陥
Ｃが発生し易くなる。

【００３４】管材の肉厚外径比ｔ／Ｄが３％以下になる
と、穴明き欠陥Ｃが発生し易くなるが、第２スタンドの
圧延ロールでは、曲率半径R3が溝底曲率半径R1の1.2倍
以下となる部位が存在する角度ψを、５０°＜ψにする
ことにより、薄肉管材の圧延であっても、穴明き欠陥Ｃ
の発生を有効に防止することができる。

【００３５】後続する第３スタンドでは、第２スタンド
と同様に、第２のロール孔型を配置することを特徴とす
る。これにより、第４スタンドの圧延ロールでの圧下分
布のうち最大部を軽減でき、第２スタンドでの圧下軽減
と組み合わせることで、穴明き欠陥Ａ、穴明き欠陥Ｂお
よび穴明き欠陥Ｃを防止できる。

【００３６】第３スタンドの圧延ロールでも、曲率半径
R3が溝底曲率半径R1の1.2倍以下となる部位が、角度ψ
で５０°よりも狭くなる場合には、第４スタンドでのロ
ール孔型の溝底から４０°以上の部位での圧下はそれ程
軽減されない。前記図４のうち、(a)に示す第１スタン
ドを第３スタンドに、また、(b)に示す第２スタンドを
第４スタンドに置き換えれば容易に想定できる。

【００３７】第４スタンドの圧延ロールで最大圧下が生
じる部分は、経験的に溝底から４０°〜４５°辺りに位
置し、この部分の圧下量を減じなければ第４スタンドの
圧延負荷は軽減することができない。第４スタンドの圧
延負荷が軽減できないと、第２スタンドの圧下も軽減で
きないことになり、穴明き欠陥Ａ、穴明き欠陥Ｂおよび
穴明き欠陥Ｃの発生を防止するには不利な要因となる。
したがって、第３スタンドには、曲率半径R3が溝底曲率
半径R1の1.2倍以下となる部位が存在する角度ψが、５
０°＜ψであるロール孔型を配置する必要がある。

【００３８】管材の肉厚外径比ｔ／Ｄが３％以下になる
と、穴明き欠陥Ｃが発生し易くなるが、第３スタンドの
圧延ロールにおいても、曲率半径R3が溝底曲率半径R1の
1.2倍以下となる部位が存在する角度ψを、５０°＜ψ
にすることにより、穴明き欠陥Ｃの発生を有効に防止す
ることができる。

【００３９】第３スタンドの圧延ロールでは、曲率半径
R3が溝底曲率半径R1の1.2倍以下となる部位を、さらに
フランジ部側に広げれば、より穴明き欠陥Ａ、穴明き欠
陥Ｂおよび穴明き欠陥Ｃの発生を防止することができ
る。換言すると、第３スタンドの圧延ロールでは、曲率
半径R3が溝底曲率半径R1の1.2倍以下となる部位を、角
度ψで５２°以上に、さらに望ましくは５５°以上にす
ることによって、一層第４スタンドの圧延負荷を軽減で
き、それに応じて第２スタンドの圧延負荷も軽減でき、
穴明き欠陥Ａ、穴明き欠陥Ｂおよび穴明き欠陥Ｃの防止
効果が高くなる。

【００４０】以上の説明では、穴明き欠陥が第２スタン
ドで発生する場合について詳述したが、他のスタンドで
発生する場合についても、同様に、本発明のロール孔型
を適用することができる。例えば、穴明き欠陥が第３ス
タンドで発生する場合には、第２スタンドに第１のロー
ル孔型を配置し、第３スタンドおよび第４スタンドに第
２のロール孔型を配置するようにすればよい。このよう
に、穴明き欠陥の発生状況に応じて、本発明のロール孔
型を適用することができる。

【００４１】

【実施例】本発明のマンドレルミル圧延法の効果を具体
的な実施例１〜３に基づいて説明する。

【００４２】（実施例１）本発明による普通鋼の管材の
マンドレルミルの圧延条件（〜）、および従来技術
による圧延条件をを表１に示す。圧延条件のうち、角度
ψは、第１スタンドでは曲率半径R2が溝底曲率半径R1の
1.2倍以上となる部位が存在する角度を、第２スタンド
〜第３スタンドでは曲率半径R3が溝底曲率半径R1の1.2
倍以下となる部位が存在する角度を示している。さら
に、第４スタンド〜第５スタンドで示す角度ψは、曲率
半径R3が溝底曲率半径R1の1.2倍以下となる部位が存在
する角度を示している。

【００４３】そして、表１中で、本発明が規定する範囲
内のものは、下線を付している。

【００４４】圧延結果として、30本の管材圧延に伴う穴
明き欠陥（主に、穴明き欠陥Ｃ）の発生状況を調査し、
表２に示す。結果から明らかなように、従来技術による
圧延条件では、ほぼ全数穴明き欠陥が発生したのに対
し、本発明による圧延条件では、その発生率は33％以下
に留まっている。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】（実施例２）本発明によるステンレス鋼の
管材のマンドレルミルの圧延条件、および従来技術によ
る圧延条件をを表３に示す。実施例１と同様に、圧延条
件のうち角度ψは、各スタンド毎に曲率半径R2が溝底曲
率半径R1の1.2倍以上となる部位が存在する角度、また
は曲率半径R3が溝底曲率半径R1の1.2倍以下となる部位
が存在する角度で示している。さらに、表３中で、本発
明が規定する範囲内のものは、下線を付している。

【００４８】圧延結果として、16本の管材圧延に伴う穴
明き欠陥（主に、穴明き欠陥Ｃ）の発生状況を調査し、
表４に示す。表４から、従来技術による圧延条件では、
全数穴明き欠陥が発生したのに対し、本発明による圧延
条件では、全く穴明き欠陥の発生がないことが分かる。

【００４９】

【表３】

【００５０】

【表４】

【００５１】（実施例３）マンドレルミル出側の管材外
径379mmを一定にして、肉厚を変動させ、管材の肉厚外
径比ｔ／Ｄと穴明き欠陥の発生状況を調査した。そのた
めに、普通鋼管材の肉厚外径比ｔ／Ｄを変更したときの
圧延条件と、穴明き欠陥の発生状況を表５に、ステンレ
ス鋼管材の肉厚外径比ｔ／Ｄを変更したときの圧延条件
と、穴明き欠陥発生状況を表６に示す。

【００５２】圧延条件のうち角度ψは、実施例１、２と
同様に、各スタンド毎に曲率半径R2が溝底曲率半径R1の
1.2倍以上となる部位が存在する角度、または曲率半径R
3が溝底曲率半径R1の1.2倍以下となる部位が存在する角
度で示している。さらに、表５、表６中のCase1およびC
ase2は圧延条件の区分を示すものであり、角度ψのうち
本発明が規定する範囲内のものは、下線を付している。

【００５３】

【表５】

【００５４】

【表６】

【００５５】表５、表６の結果から、穴明き欠陥は、普
通鋼の場合にはｔ／Ｄが2.7％以下で発生し易く、ステ
ンレス鋼の場合にはｔ／Ｄが３％以下で発生し易いこと
が認められる。また、普通鋼とステンレス鋼のどちらの
管材を圧延する場合であっても、本発明の圧延方法によ
って、穴明き欠陥の発生を抑制できて、全ての条件で穴
明き欠陥なしで製造できることが分かる。

【００５６】

【発明の効果】本発明をマンドレルミルおよびこれを用
いた圧延方法によれば、管材の肉厚を圧下するスタンド
のロール孔型を適切に設計することにより、現有のマン
ドレルミルに、新たな装置を付与することなく、穴明き
欠陥Ｃのみでなく、穴明き欠陥Ａおよび穴明き欠陥Ｂの
発生を防止することができる。しかも、特に穴明き欠陥
の発生し易い肉厚の薄い管材や変形能の劣る高合金鋼、
ステンレス鋼の圧延に際しても有効に防止することがで
き、歩留まりの改善を図るとともに、従来にない高強
度、薄肉鋼管の製造が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マンドレルミルの全体構成を説明する図であ
る。

【図２】本発明の第１のロール孔型の形状を説明する図
である。

【図３】本発明の第２のロール孔型の形状を説明する図
である。

【図４】本発明方法で第１スタンドに第１のロール孔型
を配置することによって穴明き欠陥が防止できる状況を
説明する図である。

【符号の簡単な説明】

１：ロールスタンド、 ２：中空管材 ３：マンドレルバー、 ４：圧延ロール

フロントページの続き (72)発明者 山田 将之 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 江越 亨 和歌山県和歌山市湊1850番地住友金属工業 株式会社和歌山製鉄所内 Ｆターム(参考） 4E016 AA09 BA08 DA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の孔型ロールスタンドを交差して連設
   し、これらの孔型ロールスタンドが形成するロール孔型
   配列内にマンドレルバーを配置して中空管材を圧延する
   マンドレルミルにおいて、前記管材の肉厚を圧下するス
   タンドのロール孔型では、ミルセンターを中心とした溝
   底からの角度ψとした場合に、曲率半径が溝底曲率半径
   の1.2倍以上となる部位が存在する角度ψが、０°（溝
   底）≦ψ≦４５°であることを特徴とするマンドレルミ
   ル。
2. 【請求項２】上記管材がマンドレルミル出側で外径に対
   する肉厚比が0.03以下であるとき、管材の肉厚を圧下す
   るスタンドのロール孔型では、ミルセンターを中心とし
   た溝底からの角度ψとした場合に、曲率半径が溝底曲率
   半径の1.2倍以上となる部位が存在する角度ψが、０°
   （溝底）≦ψ≦４８°であることを特徴とする請求項１
   記載のマンドレルミル。
3. 【請求項３】複数の孔型ロールスタンドを交差して連設
   し、これらの孔型ロールスタンドが形成するロール孔型
   配列内にマンドレルバーを配置して中空管材を圧延する
   マンドレルミルにおいて、前記管材の肉厚を圧下するス
   タンドのロール孔型では、ミルセンターを中心とした溝
   底からの角度ψとした場合に、曲率半径が溝底曲率半径
   の1.2倍以下となる部位が存在する角度ψが、５０°＜
   ψであることを特徴とするマンドレルミル。
4. 【請求項４】複数の孔型ロールスタンドを交差して連設
   し、これらの孔型ロールスタンドが形成するロール孔型
   配列内にマンドレルバーを配置して中空管材を圧延する
   マンドレルミルを用いた圧延方法において、ミルセンタ
   ーを中心とした溝底からの角度ψとした場合に、曲率半
   径が溝底曲率半径の1.2倍以上となる部位が存在する角
   度ψが、０°（溝底）≦ψ≦４５°であるロール孔型を
   有するロールスタンドで先行して前記管材の肉厚圧下を
   行い、さらに後続する１回または２回の肉厚圧下を、曲
   率半径が溝底曲率半径の1.2倍以下となる部位が存在す
   る角度ψが、５０°＜ψであるロール孔型を有するロー
   ルスタンドで行うことを特徴とするマンドレルミルの圧
   延方法。
5. 【請求項５】マンドレルミル出側で外径に対する肉厚比
   が0.03以下となる上記管材を圧延するに際し、ミルセン
   ターを中心とした溝底からの角度ψとした場合に、曲率
   半径が溝底曲率半径の1.2倍以上となる部位が存在する
   角度ψが、０°（溝底）≦ψ≦４８°であるロール孔型
   を有するロールスタンドで先行して前記管材の肉厚圧下
   を行うことを特徴とする請求項４記載のマンドレルミル
   の圧延方法。