JP2001246405A - 孔型圧延ロールの切削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外径絞り圧延機の圧延ロールの運用を最適に
し、ロール切削原単位を大幅に向上させることができ
る。 【解決手段】(1) ロールギャップ調整機構を有する孔型
圧延機に用いられる圧延ロールの切削方法であって、ロ
ールギャップ（G_i）を所定量にして、ロール圧下位置
（S_i）を設定した状態でスタンドに組み込まれたロール
の孔型を切削し、切削されたロールを当該スタンドで切
削時のロール圧下位置でそのまま使用する孔型圧延ロー
ルの切削方法である。 (2) 上記(1)の方法では、ロールの切削回数を重ねるに
従いロールギャップが狭くなるように、ロール圧下位置
を設定するのが望ましい。また、ストレッチレデューサ
或いはサイザー等を対象とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管または棒鋼等
の孔型圧延に用いられる圧延ロールの切削方法に関し、
さらに詳しくは、マンネスマン製管による継目無鋼管の
製造において、延伸圧延された中空素管を外径絞り圧延
する孔型圧延ロールの運用に最適な切削方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管を熱間で製造する方法とし
て、いわゆるマンネスマン製管法が広く採用されてい
る。この製管方法は、高温度に加熱された中実の丸ビレ
ットを被圧延材とし、この丸ビレットを穿孔圧延機（い
わゆる、ピアサ）に供給して、その軸心部に穿孔を設け
て中空素管を得る。次いで、得られた中空素管をそのま
ま、あるいは必要に応じて上記穿孔圧延機と同一構成の
エロンゲータに通して拡径、薄肉化せしめた後、プラグ
ミル、マンドレルミルなどの後続する延伸圧延装置に供
給して延伸圧延する。その後、外径絞り圧延機としてス
トレッチレデューサ或いはサイザー等に通し、さらに精
整工程を経て製品となる継目無鋼管を製造する方法であ
る。

【０００３】継目無鋼管の最終圧延として用いられる外
径絞り圧延機では、寸法精度とともに、外径加工度も要
求されることから、３ロールのストレッチレデューサ或
いはサイザーが採用されている。このような３ロール外
径絞り圧延機では、圧延方向に垂直な面内でそれぞれの
圧延ロールの圧下方向のなす角度が120°になるように
スタンドが配設される。

【０００４】そして、隣接するスタンド間では、相互の
ロールの圧下方向が60°の交差角を有するように交互配
置されており、加工度に応じてスタンド数が定められ
る。通常、メインロールスタンドおよび仕上ロールスタ
ンドから構成され、５〜24スタンドが設けられて、延伸
圧延後に供給された中空素管を絞り圧延して、外径の圧
下と肉厚調整を行って、所定の製品寸法に仕上げる。

【０００５】上述の通り、外径絞り圧延機は、マンネス
マン製管における最終圧延工程で用いられるので、各ス
タンドに組み込まれている圧延ロールの表面状況および
摩耗状態は、そのまま鋼管製品の外表面品質や寸法精度
に重要な影響を及ぼすことになる。一般的に、孔型圧延
ロールとしてチルドロールが多用されているが、同ロー
ル材では圧延本数が3,000〜4,000本に達するようになる
と、圧延ロールの表面に肌荒れ、焼付が生じ易くなると
同時に、摩耗によってロール孔型径が0.1〜0.2mm程度大
きくなる。このように圧延ロールの性状や寸法が圧延に
ともなって変化すると、仕上鋼管の寸法が変動し、鋼管
製品の品質が不安定になるので、これらを防ぐため、孔
型圧延ロールの切削による再生が必要になる。

【０００６】３ロール外径絞り圧延機に用いられる孔型
圧延ロールの切削には、３ロールを同時に切削できるよ
うに、専用旋盤を用いて円盤砥石で切削する方法があ
る。

【０００７】図１は、円盤砥石を用いて孔型圧延ロール
の孔型を切削する方法を説明する図である。円盤砥石２
を用いる切削方法では、ロール中心からオフセットＬを
取ったところに位置するように円盤砥石２を設けて、円
盤砥石２と圧延ロール１とを回転させながら切削する。
このとき、円盤砥石２の外径とオフセットＬを適宜調整
することによって、任意の楕円率のロール孔型を形成す
ることができる。

【０００８】従来から実施されている孔型圧延ロールを
再生するための切削方法について説明する。具体的に
は、外径210mmの素管を絞り圧延して仕上外径177.8mmの
鋼管を製管する場合について説明するが、この製管に用
いられる孔型圧延ロールの諸元例を表１に示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】中空素管の外径絞り圧延に用いられる孔型
圧延ロールは、隣接するスタンドでロールの圧下方向が
60°の交差角をもたせて、No.１〜５スタンドからなる
メインロールスタンドとNo.６、７スタンドからなる仕
上ロールスタンドに組み込まれる。前述の通り、３ロー
ル外径絞り圧延機に組み込まれた孔型圧延ロールは、圧
延本数が3,000本を超えるになると、ロール表面の肌荒
れやエッジ部に焼き付けが発生し易くなり、これらを再
生するために切削が行われる。

【００１１】従来の切削方法では、切削の都度、ロール
外径が小さくなるため、圧延される中空素管の外径が大
きい上流側のスタンドに組み込まなければならない。そ
こで、特定スタンドに組み込まれた圧延ロールを切削す
る場合には、当該ロールのエッジ部半径A_iおよび溝底部
半径B_iより大きな孔型寸法の圧延ロールに切削する必要
がある。このため、例えば、No.３スタンドに組み込ま
れた圧延ロールは、No.２スタンドの圧延ロールに切削
するか、全く異なった製管工程に用いられ、諸元も異な
るメインロールスタンドまたは仕上ロールスタンドで用
いられる圧延ロールに切削される。

【００１２】表１に示す孔型圧延ロールの諸元例によれ
ば、外径加工度が0.2〜2.80％であり、No.iスタンドの
圧延ロールを順次No.i-1スタンドの圧延ロールに切削す
る場合には、ロール１個当たりの平均切削量は（Ｄ₁−
Ｄ₇）/（７−１）で表され、具体的な数値として4.23mm
となる。これを圧延本数3,000本で換算すると、1.41mm/
1000本のロール切削原単位となる。

【００１３】最近では、圧延ロールの切削原単位を大幅
に改善させるため、特開平７−214111号公報では、メイ
ンロールスタンドの圧延ロールを当該スタンドと前段ス
タンドとの中間ロールに切削するようにした３ロールレ
デューサのロール運用方法が提案されている。提案され
た運用方法によれば、No.ｉスタンドの圧延ロールからN
o.i-1スタンドの圧延ロールに切削する前に、２回程度
中間ロールの孔型寸法に切削し運用することができる。
このため、表１に示す孔型圧延ロールでは、平均切削量
は4.23mm/（3,000本×３）で計算されることから、0.47
mm/1,000本のロール切削原単位に改善されるとしてい
る。

【００１４】しかしながら、上記の公報で提案されたロ
ール運用方法では、仕上ロールスタンドは仕上鋼管の製
品外径を決める重要なスタンドであるため、中間ロール
の孔型寸法に切削することができない。このため、メイ
ンロールスタンドの圧延ロールの切削にともなって、切
削された圧延ロールに対応した、仕上ロールスタンドで
用いられる新たな圧延ロールを準備しなければならない
と言う問題がある。

【００１５】さらに、中間ロールの切削に対応して、仕
上ロールスタンド用として新たな圧延ロールを準備した
としても、最終仕上げスタンドまたはその直前のスタン
ドでは、ロールエッジ焼付を防止し、寸法精度を確保す
るため、圧延ロール切削前後で極端な加工度の変動を避
けなければならない。このような場合には、仕上ロール
スタンドのスタンド数を増加しなければならないと言う
問題もある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前述の通り、従来から
実施されていたロール切削方法では、当該スタンドに組
み込まれていた圧延ロールは、前段スタンドの孔型寸法
に切削していたため、必然的に多量の切削が発生し、ロ
ール切削原単位を悪化させていた。また、新たに提案さ
れた中間ロールの孔型寸法に切削するロール運用方法に
あっても、仕上ロールスタンドに組み込まれた圧延ロー
ルに適用することができず、場合によってはスタンド数
を増加しなければならないと言う問題も発生する。

【００１７】本発明は、従来の圧延ロールの切削方法に
おける問題点を解決して、ストレッチレデューサ或いは
サイザーに代表される外径絞り圧延機で製造される仕上
鋼管の表面品質や寸法精度を悪化させることなく、ロー
ル切削原単位を大幅に向上させることができる孔型圧延
ロールの切削方法を提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前述した従来のロール切
削方法は、いずれも被圧延材の圧下量を調整するための
ロールギャップ調整機構を有しない外径絞り圧延機を前
提としたものである。上述の特開平７−214111号公報で
提案されたロール運用方法において、仕上ロールスタン
ドにロールギャップ調整機構を有したハウジングを適用
することも検討したが、いずれにしても製管寸法毎に仕
上ロールスタンド用として圧延ロールを保有しなければ
ならず、運用上困難であるとされた。

【００１９】３ロール外径絞り圧延機は、所定の寸法精
度が確保できると同時に、２ロール圧延機に比較して高
い外径加工度が得られることから、製管段取りの集約に
よる生産性の向上を図ることができる。ところが、一般
的に２ロール孔型圧延機に比べて、３ロール孔型圧延機
では構造が繁雑になることから、ロールギャップ調整機
構を有しない場合が多い。

【００２０】だが、最近のように、スタンド当たりの外
径加工度を確保して、さらにマンドレルミルの段取り集
約を図り、高効率生産が要請されるとともに、一層の寸
法精度が求められるようになると、３ロール孔型圧延機
であっても、仕上ロールスタンドのみでなく、メインロ
ールスタンドにおいても、ロールギャップ調整機構を具
備することが必須となっている。

【００２１】今後、さらに多品種少量生産を対象とする
高効率化を達成するには、ロールギャップ調整機構を備
えた孔型圧延機を前提として、これに用いられる圧延ロ
ールの切削原単位を改善して、製造コストを大幅に削減
できる孔型圧延ロールの切削方法を開発する必要があ
る。本発明は、このような開発要請に基づいて完成され
たものであり、下記の(1)〜(2)の孔型圧延ロールの切削
方法を要旨としている。 (1) ロールギャップ調整機構を有する、複数個のロール
スタンドで構成された孔型圧延機に用いられる圧延ロー
ルの切削方法であって、ロールギャップを所定量にし
て、ロール圧下位置を設定した状態でスタンドに組み込
まれたロールの孔型を切削し、切削されたロールを当該
スタンドで切削時に設定されたロール圧下位置でそのま
ま使用することを特徴とする孔型圧延ロールの切削方法
である。 (2) 上記(1)の孔型圧延ロールの切削方法では、ロール
の切削回数を重ねるに従いロールギャップが狭くなるよ
うに、ロール圧下位置を設定するのが望ましい。また、
上記孔型圧延機は３ロール外径絞り圧延機として、スト
レッチレデューサ或いはサイザーを対象とすることがで
きる。

【００２２】本発明における説明では、継目無鋼管の製
造に採用される孔型圧延機での圧延ロールの切削方法を
説明しているが、本発明方法が対象とするのは、単に、
これらに限定されるものではなく、例えば、棒鋼等の孔
型圧延に用いられる圧延ロールにも適用することが可能
である。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の切削方法では、ロールギ
ャップ調整機構を装備する孔型圧延機で用いられる圧延
ロールを対象としている。そして、メインロールスタン
ドおよび仕上ロールスタンドのロールギャップを所定量
にして、ロール圧下位置を設定したのち、各スタンドの
圧延ロールを切削し、切削されたロールを切削時に組み
込まれていたスタンドで、切削時に設定されたロール圧
下位置でそのまま使用することを特徴としている。

【００２４】図２は、本発明の圧延ロール切削時におけ
るスタンドのロール圧下位置およびロールギャップの設
定状況を説明する図である。同図では、３ロールによる
孔型圧延の構成を示しており、ロール1a、1b、1cの圧下
方向のなす角度が120°になるように構成されている。N
o.ｉスタンドにおける圧延ロールの孔型寸法は、エッジ
部半径Ａ_i、および溝底部半径Ｂ_iによって規定される。

【００２５】No.ｉスタンドのロール圧下位置は、ロー
ル回転軸の位置調整によって設定され、標準ロール圧下
位置S_i ⁰を中心として、それよりロール間隔を開いたロ
ール圧下位置S_i ⁺と、またはロール間隔を閉じたロール
圧下位置S_i ^-とが示されている。さらに、これらの中間
位置も、ロール回転軸の位置を調整することによって、
必要に応じて設定することができる。

【００２６】ロールギャップは、同図において、ロール
エッジ部の端部が互いに平行な対面となっており、その
平行面間の間隔を指し、ロール圧下位置の設定によって
定まる。すなわち、ロール圧下位置S_i ⁺のときにはロー
ルギャップG_i ⁺となり、次に標準ロール圧下位置S_i ⁰のと
きにはロールギャップG_i ⁰となり、最後にロール圧下位
置S_i ^-のときにはロールギャップG_i ^-となる。このよう
に、ロール圧下位置をS_i ⁺からS_i ^-へ変化させることによ
って、ロールギャップは狭くなる。

【００２７】ロールギャップ調整機構を活用し、複数回
にわたって圧延ロールの切削を行う場合には、ロールの
切削回数を重ねるに従い、ロールギャップが狭くなるよ
うにロール圧下位置を設定すればよい。例えば、圧延ロ
ールの一回目切削時には、ロール圧下位置S_i ⁺に設定
し、ロールギャップG_i ⁺と広くした状態で圧延ロールの
孔型寸法に切削すればよい。このとき切削される孔型寸
法は、No.ｉスタンドに組み込まれる新品ロールのエッ
ジ部半径Ａ_iおよび溝底部半径Ｂ_iである。

【００２８】次に、２回目切削時には、ロールの表面性
状や摩耗状況によって変動するが、ロールギャップが狭
くなるように、例えば、ロールギャップG_i ⁰と狭めて、
ロール圧下位置S_i ⁰に設定し、圧延ロールの孔型寸法に
切削する。さらに、３回目切削時には、もっとロールギ
ャップが狭くなるように、ロールギャップG_i ^-として、
ロール圧下位置S_i ^-に設定し、圧延ロールの孔型寸法に
切削する。

【００２９】上述の通り、圧延ロールの切削回数を重ね
るに従って、ロール圧下位置をS_i ⁺→S_i ⁰→S_i ^-と設定し
て、ロールギャップをG_i ⁺→G_i ⁰→G_i ^-と狭めるようにす
れば、同一ロールであっても複数回にわたって切削代を
確保することができる。このときに切削される圧延ロー
ルの孔型寸法は、新品ロールの孔型寸法と同じとする。

【００３０】そして、当該スタンドに組み込まれたまま
切削された圧延ロールは、中空素管の孔型圧延時に、切
削時新たに設定されたロール圧下位置、すなわち、新た
なロールギャップの設定をそのままに採用することによ
って、ロール切削前、すなわち、新品ロールを用いたと
同様の表面品質状況、および寸法精度の仕上鋼管を製造
することができる。

【００３１】

【実施例】本発明の圧延ロールの切削方法の効果を、具
体的な実施例に基づいて説明する。本実施例では、マン
ドレルミルで延伸圧延された低合金鋼素管を絞り圧延前
に外径210mmから圧延後仕上外径177.8mmに製管する孔型
圧延プロセスを対象とした。このとき用いたNo.１〜７
スタンドの孔型圧延ロールの諸元例は、前記表１に示し
た通りである。

【００３２】本実施例のプロセスでは、圧延の進捗にと
もなって５回の切削を実施し、そのうちメインロールス
タンドのNo.３スタンドに組み込まれた圧延ロールの切
削状況を表２に示す。

【００３３】メインロールスタンドNo.３に組み込まれ
た圧延ロールの孔型寸法は、表１に示すように、エッジ
部半径Ａ₃＝93.16mm、溝底部半径Ｂ₃＝96.77mmである。
ロール材質はチルドロールであり、圧延本数3,000〜4,0
00本にて約0.1〜0.2mmの摩耗が生じ、かつ、ロール肌荒
れ、ロールエッジ部の焼付きが発生したため、圧延本数
が3,000本を超える毎に、ロール径（直径）で0.5mm以上
の切削が必要になる。このため、本発明例では余裕をも
たせるため、3,000本の圧延本数毎にロール径で1.0mmの
切削を行った。

【００３４】

【表２】

【００３５】圧延ロールの１回目切削時には、ロール圧
下位置を標準ロール圧下位置より1.0mm開けた状態（Ｓ₃
^+1.0）で設定し、このときのロールギャップ
（Ｇ₃ ^+1.0）は6.73mmとして、エッジ部半径Ａ₃、溝底部
半径Ｂ₃を切削する。１回目切削後の圧延では、No.３ス
タンドをロール圧下位置Ｓ₃ ^+1.0、ロールギャップＧ₃
^+1.0で設定すれば所定品質の仕上鋼管が得られる。

【００３６】同様に、圧延ロールの２回目切削時には、
ロール圧下位置を標準ロール圧下位置より0.5mm開けた
状態（Ｓ₃ ^+0.5）で設定し、このときのロールギャップ
（Ｇ₃ ^{+ 0.5}）は5.87mmとして、エッジ部半径Ａ₃、溝底部
半径Ｂ₃を切削する。また、２回目切削後の圧延で、ロ
ール圧下位置Ｓ₃ ^+0.5、ロールギャップＧ₃ ^+0.5で設定す
れば、優れた品質の仕上鋼管が製造される。

【００３７】引き続き、３回目〜５回目切削時にも、表
２に示すように、ロール圧下位置をＳ₃ ⁰〜Ｓ₃ ^-1.0に、
またロールギャップをＧ₃ ⁰〜Ｇ₃ ^-1.0に設定してエッジ
部半径Ａ₃＝93.16mm、溝底部半径Ｂ₃＝96.77mmが確保で
きるように切削を行う。そして、切削後の圧延におい
て、同様のロール圧下位置およびロールギャップの設定
を行うことによって、仕上圧延された鋼管表面の品質、
寸法精度および操業能率について、新品ロールまたは１
回目の切削ロールを用いた場合と全く同等の結果を得る
ことができる。

【００３８】本実施例のNo.３スタンドにおけるロール
切削原単位は、下記の式から換算される。ただし、式中
のＤ₂、Ｄ₃は前記表１に示すNo.２、３ロール平均径を
示す。

【００３９】（Ｄ₂−Ｄ₃）／3,000本×５ 上式から換算して、ロール切削原単位0.376mm／1,000本
となり、従来の切削方に比べ、著しく改善されることが
分かる。さらに、本発明の切削方法では、５回目の切削
後は、No.２スタンドに組み込まれる圧延ロール（Ａ₃＝
102.01mm、Ｂ₃＝99.56mm）に改削が出きるので、一層の
ロール切削原単位の改善が期待できる。

【００４０】また、本実施例では、ロール圧下位置の変
更量ΔＳ_i＝0.5mmと余裕を持たせたが、所定本数の圧延
後にロール表面性状が良好であれば、さらにΔＳ_iを減
少させることによって、さらなるロール切削原単位の向
上が図れる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の孔型圧延ロールの切削方法によ
れば、ストレッチレデューサ或いはサイザー等に代表さ
れる外径絞り圧延機で製造される仕上鋼管の表面品質や
寸法精度を悪化させることなく、ロール切削原単位を大
幅に向上させることができる。しかも、多品種少量生産
に最適な切削方法であるから、いずれの製造分野におい
ても、熱間圧延費用の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】円盤砥石を用いて孔型圧延ロールの孔型を切削
する方法を説明する図である。

【図２】本発明の圧延ロール切削時におけるスタンドの
ロール圧下位置およびロールギャップの設定状況を説明
する図である。

【符号の説明】

１、1a、1b、1c：孔型圧延ロール ２：円盤砥石

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロールギャップ調整機構を有する、複数個
   のロールスタンドで構成された孔型圧延機に用いられる
   圧延ロールの切削方法であって、ロールギャップを所定
   量にして、ロール圧下位置を設定した状態でスタンドに
   組み込まれたロールの孔型を切削し、切削されたロール
   を当該スタンドで切削時に設定されたロール圧下位置で
   そのまま使用することを特徴とする孔型圧延ロールの切
   削方法。
2. 【請求項２】ロールの切削回数を重ねるに従いロールギ
   ャップが狭くなるように、上記ロール圧下位置を設定す
   ることを特徴とする請求項１記載の孔型圧延ロールの切
   削方法。
3. 【請求項３】上記孔型圧延機が３ロール外径絞り圧延機
   であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の孔型圧延ロールの切削方法。