JP2001219206A - 継目無鋼管の製造設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 傾斜穿孔機を用いた継目無鋼管の製造ライン
において、普通鋼から高合金鋼の継目無鋼管まで製造可
能なコンパクトで廉価な製造設備とする。 【解決手段】 １台で複数回の穿孔・延伸圧延を行う傾
斜穿孔機２と、その下流側に設置した定形圧延機３の設
備レイアウトとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、継目無鋼管の製造
設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管の製造工程は使用する圧延
機、製品サイズにより異なるが、大きくは穿孔、延伸圧
延、定形圧延に分類される。穿孔は回転鍛造効果を利用
したものが多く、樽形ロールを用いた傾斜穿孔機（マン
ネスマン穿孔機）、また最近では従来の傾斜圧延法の適
用を拡大したコーン型ロールによる交差穿孔機により１
パスの穿孔が行われる。延伸圧延としては大径サイズで
はプラグミル、中・小径サイズではマンドレルミルが用
いられる。穿孔工程と延伸工程の間に傾斜ロールエロン
ゲータやアッセルタイプエロンゲータを設置する場合も
ある。素管外径・肉厚を整える定形圧延機としてはサイ
ザー、ストレッチレデューサー、ロータリサイザーがあ
る。なお、プラグミルを持つ製造ラインではプラグミル
とサイザー間にリーラが設置され、プラグミルにて発生
したプラグマークや素管断面内の肉厚分布を改善し、か
つ管表面を滑らかに仕上げている。

【０００３】一方、近年の継目無管需要者の動向として
使用環境の過酷化にともない、より高強度・高耐食性の
鋼管が望まれるようになってきた。このような要求を満
足するためにはステンレス鋼のように合金元素を多量に
添加した高合金鋼とせざるを得ない。ところが、このよ
うな高合金鋼は普通鋼に比べ変形抵抗が高いので、穿孔
時の動力が大きくなり、普通鋼を対象に設計されたモー
タ容量の小さい穿孔機では過負荷のため穿孔ができない
という問題が生じる。

【０００４】そこで、大きな動力を持つ穿孔機を新設す
る以外に、穿孔動力を低減させる方法としては、（Ａ）
高温での変形抵抗の低下を利用するもの（例えば、ビレ
ットの高温加熱抽出）、（Ｂ）大径サイズの継目無鋼管
の製造ラインのように、第２穿孔機と呼ばれるエロンゲ
ータを用いて、穿孔時の動力を分配する方法などがあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ビレットを高
温に加熱することにより、穿孔時の変形抵抗を低下させ
る方法は、加熱炉でのスケール量が増大するばかりでな
く、一部の高合金鋼では高温での延性値の低下により穿
孔時に内面欠陥を生じるため、採用できない。例えば、
オーステナイト系ステンレス鋼では１２００℃以上の高
温で急激に延性値が低下するため、加熱炉の抽出温度を
高くすることができない。また、中・小径管サイズの継
目無鋼管の製造ラインにはもともと第２穿孔機を設ける
という思想はなく、第２穿孔機を既存ラインに設置する
ためには大規模な設備レイアウトの変更が必須となる。
なお、代表的な大径管製造ラインの場合は、ピアサ（第
１穿孔機）、エロンゲータ（第２穿孔機）、プラグミル
の配置により穿孔・拡管（減肉）・延伸（減肉）を行
う。

【０００６】このように従来の継目無鋼管の製造プロセ
スは厚板、薄板、条鋼などの他の熱間圧延ラインに比
べ、使用設備・工程が多く、したがって工場レイアウト
も複雑となる。当然のことながら高額な設備投資・ラン
ニングコストがかかる。特に、高負荷材の高合金鋼継目
無鋼管の製造工程は、普通鋼に比べて、より複雑とな
る。

【０００７】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、傾斜穿孔機を用いた継目無鋼管の製
造ラインにおいて、普通鋼から高合金鋼の継目無鋼管ま
で製造可能なコンパクトで廉価な製造設備を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る継目無鋼管
の製造設備は、継目無鋼管の製造ラインにおいて、１台
で複数回の穿孔・延伸圧延を行う傾斜穿孔機の下流側に
定形圧延機を設置したことを特徴とするものである。こ
こで、定形圧延機としては、サイザー、ロータリサイザ
ーまたはストレッチレデューサーである。

【０００９】また、本発明の継目無鋼管の製造設備は、
継目無鋼管の製造ラインにおいて、１台で複数回の穿孔
・延伸圧延を行う傾斜穿孔機の下流側にプラグミルまた
はマンドレルミルおよび定形圧延機を設置したことを特
徴とするものである。

【００１０】本発明における傾斜穿孔機は、図３、図４
に示すように、加熱炉から抽出されたビレットを穿孔し
た後、その中空素管の外径以上にロールギャップおよび
ガイドシューを開き、該中空素管を傾斜穿孔機の出側位
置から入側位置に移動させ、穿孔条件を変更して次回の
穿孔を行うことにより、複数回の穿孔・延伸圧延が可能
である。したがって、この傾斜穿孔機と定形圧延機、あ
るいは、この傾斜穿孔機とプラグミルまたはマンドレル
ミルおよび定形圧延機というレイアウトで継目無鋼管の
製造が可能となり、設備レイアウトの大幅な簡素化がは
かれる。

【００１１】また、複数回の穿孔・延伸圧延が可能なの
で、近年需要の多い高合金鋼（普通鋼に比べて変形抵抗
が大きい）の穿孔も比較的小さいモータ容量の設備で製
造できる（パス回数を増やすことにより、対応可能であ
る）。よって、このようなコンパクトな設備で普通鋼か
ら高合金鋼の継目無鋼管まで製造可能である。

【００１２】さらに、本発明においては、傾斜穿孔機に
て複数回の穿孔・延伸圧延を行うため、中空素管が傾斜
穿孔機を往復移動する間に、中空素管の温度低下が生じ
ることを考慮して、傾斜穿孔機の入側に穿孔後の中空素
管を補助的に加熱する加熱装置を設置する。

【００１３】同様に、定形圧延機の入側に中空素管を補
助的に加熱する加熱装置または再熱炉を設置する。加熱
方法としては、ガス加熱、通電加熱、誘導加熱が考えら
れるが、コンパクトな設備レイアウト、短時間での昇温
能力を考慮すると誘導加熱が望ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は本発明の継目無鋼管の製造設
備の配置図である。図１において、１は加熱炉、２は傾
斜穿孔機、３はサイザーである。被圧延材は図中矢印の
方向に搬送される。また、傾斜穿孔機２においては、複
数回の穿孔・延伸圧延のために中空素管を往復搬送す
る。

【００１５】加熱炉１より抽出されたビレットは傾斜穿
孔機２にて複数回のパス圧延され、穿孔と延伸圧延が行
われる。穿孔・延伸圧延終了後の中空素管はタンデム圧
延機であるサイザー３に搬送され、外径と肉厚が仕上げ
られ、図示しない冷却床に搬送される。

【００１６】図２は本発明の他の実施の形態を示す継目
無鋼管の製造設備の配置図である。この例は、２台の傾
斜穿孔機２を並列に配置した場合である。図２におい
て、４は各傾斜穿孔機２の入側に設置した誘導加熱装
置、５はストレッチレデューサー、６はストレッチレデ
ューサー５の入側に設置した誘導加熱装置である。

【００１７】図示しない連続鋳造機よりビレットは２つ
の経路で各々の傾斜穿孔機２に搬送され、複数回のパス
圧延され、穿孔と延伸圧延が行われる。ここでは傾斜穿
孔機２において、中空素管が往復移動する間の温度低下
を防止するため、傾斜穿孔機２の入側前面に誘導加熱装
置４が設置してある。加熱は中空素管を戻す時と圧延時
の往復加熱となっている。穿孔・延伸圧延終了の中空素
管はタンデム圧延機であるストレッチレデューサー５に
て仕上圧延が行われるが、ストレッチレデューサー５の
入側前面には、傾斜穿孔機２での素管温度低下を補償す
るため、誘導加熱装置６が設置してある。２台の傾斜穿
孔機２での加工時間は、ストレッチレデューサー５のサ
イクルタイムを考慮して交互に行われる。

【００１８】ここで、前記傾斜穿孔機２での穿孔・延伸
圧延方法を図３、図４により説明する。ここでは、２回
の穿孔を行う場合を示しており、図３（ａ）〜（ｃ）は
１回目の穿孔から素管の戻し搬送まで、図４（ａ）〜
（ｃ）は２回目の穿孔から素管の次工程搬送前までを示
している。

【００１９】まず、図３（ａ）において、加熱処理後の
ビレット１０は、傾斜穿孔機２に送り込まれ、その穿孔
機ロール２１にかみ込まれながらマンドレルバー２２の
先端に取り付けられた穿孔プラグ２３により所定の穿孔
条件のもとで穿孔が開始される。また、ビレット１０を
傾斜穿孔機２に装入する際は、図示しないガイドシュー
にてパスライン上にビレット１０を案内するようになっ
ている。２５は出側中空素管の戻しロール（ラウンド系
のカリバーロール）で、この段階では上下方向に開放さ
れている。

【００２０】図３（ｂ）は１回目の穿孔が終了した直後
の状態を示すもので、この段階では、穿孔・延伸圧延直
後の中空素管１１の内部に、先端に穿孔プラグ２３を取
り付けたマンドレルバー２２が存在しているので、まず
先端の穿孔プラグ２３を取り外し、傾斜穿孔機２のロー
ルギャップとガイドシュー（図示せず）を出側中空素管
１１の外径以上に開放する。矢印ａは穿孔機ロール２１
の開き方向を示す。その後、矢印ｂに示す方向に戻しロ
ール２５を閉め、出側中空素管１１の外周に上下から接
触させて傾斜穿孔機２の出側位置より入側位置へ搬送す
る（図３（ｃ）参照）。矢印ｃは出側中空素管１１の移
動方向を示す。なお、図３（ｃ）の段階では、マンドレ
ルバー２２は後退させてもよく、そのままの位置にいて
もかまわない。

【００２１】次に、図４（ａ）は２回目の穿孔の直前の
状態を示すもので、上記のように傾斜穿孔機２の出側位
置から入側位置に戻された中空素管１１に対し、同じ傾
斜穿孔機２で２回目の穿孔・延伸圧延を行う。そのため
には、あらかじめ、この穿孔条件に適合した穿孔プラグ
２４をマンドレルバー２２の先端に取り付けるととも
に、傾斜穿孔機２のロール２１を矢印ｄで示す方向に互
いに近づけて適切なロールギャップを設定し、またガイ
ドシュー（図示せず）もその中空素管１１の外径に適し
たギャップに設定し、さらに戻しロール２５は矢印ｅ方
向に開放しておく。

【００２２】上記のように２回目の穿孔条件に変更した
のち、穿孔・延伸圧延を行えば、図４（ｂ）に示すよう
に所定の外径・肉厚を持つ中空素管１２が得られる。そ
の後、マンドレバー２２を後退させ、この中空素管１２
は、次工程の定形圧延機、あるいはプラグミルもしくは
マンドレルミルおよび定形圧延機に搬送されて定形圧
延、あるいは延伸圧延後に定形圧延が行われる。

【００２３】鋼種あるいは管サイズによっては、同じ傾
斜穿孔機２で２回以上の穿孔を行う必要があるが、その
場合でも図３（ｂ）〜図４（ｂ）の状態および穿孔条件
の変更を繰り返して穿孔・延伸圧延を行うことになる。

【００２４】また、穿孔時のパススケジュールについて
は、２回に分けて穿孔を行う場合を例にとれば、１回目
の穿孔の加工量よりも２回目の穿孔の加工量の方が大き
くなるようにパススケジュールを設定する（複数回穿孔
するときは後パスほど加工量が大きくなるようにする）
方がよい。これは、穿孔・延伸圧延に伴い、２回目の加
工発熱量が大きくなるため、次工程入側まで搬送すると
きの中空素管の温度低下を極力少なくすることができる
からである。

【００２５】このように、本発明は、同じ傾斜穿孔機２
にて複数回の穿孔・延伸圧延を行うものであるため、小
さい動力を持つ傾斜穿孔機２であっても、その動力の範
囲内で穿孔回数を決めればよく、したがって、高負荷材
の高合金鋼継目無鋼管をも容易に製造することができ
る。加えて、製造設備の簡素化が図れるというメリット
はきわめて大きい。

【００２６】なお、本発明において、素材となるビレッ
トは、直送材でも加熱炉材でもかまわないが、燃料原単
位を考慮すれば、直送材（ＨＤＲ）、もしくは熱片挿入
材（ＨＣＲ）であることが望ましい。また、複数回の穿
孔・延伸圧延を傾斜穿孔機で行うため、従来法よりも若
干穿孔工程に時間がかかるので、生産量を多くする必要
がある場合には、図２に示すように複数台の傾斜穿孔機
を並列に設置して、下流側の定形圧延機またはプラグミ
ルもしくはマンドレルミルとのバランスをとればよい。
また、傾斜穿孔機における素管搬送手段としての戻しロ
ールはあくまでも一例を示したものであり、素管を出側
位置から入側位置に搬送できるものであれば何でもよ
く、その方式は特に限定されない。また、穿孔機ロール
とガイドシューは短時間で開閉する操作を行う必要があ
るため、「ガタ」のない油圧駆動であることが望まし
い。また、穿孔プラグの交換時間を短縮するために、穿
孔プラグを固定した複数のマンドレルバーを循環して利
用するバーサーキュレーション方式を採用することが望
ましい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
傾斜穿孔機により複数回の穿孔・延伸圧延を行うもので
あるので、コンパクトで低廉な設備レイアウトを構成す
ることができ、普通鋼から高合金鋼の継目無鋼管まで安
価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す継目無鋼管の製造設
備の配置図である。

【図２】本発明の他の実施の形態を示す継目無鋼管の製
造設備の配置図である。

【図３】傾斜穿孔機における１回目の穿孔から素管の戻
し搬送までの状態を示す図である。

【図４】２回目の穿孔から次工程への素管搬送までの状
態を示す図である。

【符号の説明】

１ 加熱炉 ２ 傾斜穿孔機 ３ サイザー ４ 傾斜穿孔機入側の誘導加熱装置 ５ ストレッチレデューサー ６ ストレッチレデューサー入側の誘導加熱装置 １０ ビレット １１ １回目穿孔後の中空素管 １２ ２回目穿孔後の中空素管 ２１ 穿孔機ロール ２２ マンドレルバー ２３ １回目穿孔時の穿孔プラグ ２４ ２回目穿孔時の穿孔プラグ ２５ 戻しロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝村 龍郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 小田 龍晴 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 継目無鋼管の製造ラインにおいて、 １台で複数回の穿孔・延伸圧延を行う傾斜穿孔機の下流
   側に定形圧延機を設置したことを特徴とする継目無鋼管
   の製造設備。
2. 【請求項２】 定形圧延機がサイザー、ロータリサイザ
   ーまたはストレッチレデューサーであることを特徴とす
   る請求項１記載の継目無鋼管の製造設備。
3. 【請求項３】 継目無鋼管の製造ラインにおいて、 １台で複数回の穿孔・延伸圧延を行う傾斜穿孔機の下流
   側にプラグミルまたはマンドレルミルおよび定形圧延機
   を設置したことを特徴とする継目無鋼管の製造設備。
4. 【請求項４】 傾斜穿孔機の入側に穿孔後の中空素管を
   補助的に加熱する加熱装置を設置したことを特徴とする
   請求項１または請求項３記載の継目無鋼管の製造設備。
5. 【請求項５】 定形圧延機の入側に中空素管を補助的に
   加熱する加熱装置または再熱炉を設置したことを特徴と
   する請求項１、請求項２または請求項３記載の継目無鋼
   管の製造設備。