JP2007038262A - 管圧延用レデューサ - Google Patents

Abstract

【課題】 内面角張りの発生を抑制して偏肉を低減し且つ製品外面の疵発生を防止し得る管の絞り圧延方法を提供する。
【解決手段】 ＮロールＭスタンドの管圧延用レデューサにおいて、最終（Ｍ×０．１２）台を含まない連続した３台以上（Ｍ×０．８８）台以下のスタンドからなる１又は複数の選定群の位相角ピッチを１８０／Ｎ°未満とし、残りのスタンドからなる残余群の位相角ピッチを１８０／Ｎ°とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼管等の金属管を絞り圧延する際に用いられる、管圧延用レデューサに関する。

例えばＮ＝３の場合を図６に示すように、管（金属管）１の絞り圧延は、複数のＮロールスタンド２をタンデムに配置した絞り圧延装置（以下、Ｎロールレデューサあるいは該Ｎに２以上の自然数を代入して例えば３ロールレデューサ等という。）を用いて行なわれる。ここで、Ｎロールスタンドとは、Ｎ個のカリバーロール（以下、単にロールという。）２を円周方向に等間隔に配置した圧延機スタンド（以下、単にスタンドという。）をいう。Ｎロールレデューサでは、プラグ等の内面工具は使用されない。又、ＮロールレデューサをＭ台（Ｍスタンド）配置した管圧延用レデューサをＮロールＭスタンドの管圧延用レデューサという。

各スタンドにおいて各ロール中心軸に共通する面内でパスライン中心を回転中心とする動径を、該回転中心から鉛直上方に伸ばした半直線と該動径が重なる位置を起点に、入側（：材料（管）を入れる側）からみて右回りに回転させたとき、該動径が最初に交差するロールのカリバー中心点までの回転角度をそのスタンドの位相角と呼ぶことにすれば、３ロールレデューサの場合、隣り合うスタンド同士の位相角は、通常６０°（Ｎロールレデューサでは通常１８０／Ｎ°）ずらして、即ち互いの位相角差が６０°となるように、設定される（図２参照）。しかし、隣り合うスタンド同士の位相角差を通常の６０°にすると、この６０°のピッチで材料の円周方向に他の部位よりも肉厚が薄くなろうとする部位が生じ、この部位は、内面工具のない（したがって拘束されていない）内面側において角張った断面形状を呈するようになり、その結果、絞り圧延後の製品に内面六角張りと呼ばれる管内面の形状不具合が発生して偏肉が大きくなる問題がある。同様に、２ロールレデューサでは前記位相角差を通常の９０°にすると内面四角張り、４ロールレデューサでは前記位相角差を通常の４５°にすると内面八角張りがそれぞれ発生する問題がある。

この所謂内面角張りの発生による偏肉を軽減する技術として、例えば特許文献１では、隣り合うスタンド同士の位相角差を１８０／Ｎ°とされたＮロールレデューサにおいて、少なくとも一対の隣り合うスタンド同士の位相角差を９０／Ｎ°に変更し、更に少なくとももう一対のそれを４５／Ｎ°に変更することが提案されている。その一例として示した図３では、第ｉ＋１スタンドと第ｉ＋２スタンド同士の位相角差が通常の１８０／３°＝６０°から９０／３°＝３０°に変更されている。

尚、管の絞り圧延方法に関する従来技術として、上記のほか、本発明者らの提案した特許文献２，３を挙げておく。
特開昭６１−２１６８０６号公報 特開２００５−４６８６９号公報 特開２００５−４６８７４号公報

前スタンドとの位相角差が９０／Ｎ°あるいは４５／Ｎ°になるスタンド更には一般に−１８０／Ｎ°、１８０／Ｎ°の何れにも一致しないスタンドは、全て非対称圧延を行なうスタンドになる。即ち、例えばＮ＝３の場合を図４（ａ）に示すように、噛み込み位置で管１とロール３とが非対称に接触６する（噛み込み位置での材料１とロールとの接触点がカリバー中心点からずれる。）。これに対し前スタンドとの位相角差の絶対値が１８０／Ｎ°に一致するスタンドは対称圧延を行うスタンドになる。すなわち、例えば図４（ｂ）に示すように、噛み込み位置で管１とロール３とが対称に接触６する（噛み込み位置での材料１とロールとの接触点がカリバー中心点に一致する。）。

非対称圧延を行うスタンドを設けることは、前述のように内面角張りの発生による偏肉を低減する面では有効であるが、このスタンドでは、図４（ａ）に示すように、前スタンドのカリバー端部に接触して尖った形状になっている材料部位が、このスタンドの噛み込み位置でカリバー端部に近いところに接触することになるため、材料１にねじれ７が発生し、いびつな内面角張りが発生して偏肉が大きくなるという問題があった。また、カリバー端同士の隙間からの材料の噛み出しが起こりやすくなり、この噛み出しによる疵（段差状の疵）が製品に発生しやすいという問題があった。更に、図５に模式図を示すように、レデューサの前段では全サイズに共通して高縮径率の圧延が行われるため非対称圧延の加味による偏肉低減の効果が大きいのに対し、後段ではサイズにより低縮径率の圧延が行われる段階が異なるため非対称圧延の加味による偏肉低減の効果に乏しく、然も後段に非対称圧延を加味すると噛み出しによる疵発生傾向が高くなる問題があった。

本発明は、これらの問題を解決し、内面角張りの発生を抑制して偏肉を低減し且つ製品外面の疵発生を防止しうる管圧延用レデューサを提供することを目的とする。

発明者らは、前記目的を達成するために鋭意検討した結果、後段側は位相角ピッチ＝１８０／Ｎ°のスタンド配列とし、前段側は、全部又は一部の連続スタンド（連続スタンド群の群自体の個数は１個又は複数個）を位相角ピッチ＜１８０／Ｎ°のスタンド配列とし、残りを位相角ピッチ＝１８０／Ｎ°のスタンド配列としたレデューサに想到し、本発明を成した。

即ち本発明は、ＮロールＭスタンドの管圧延用レデューサにおいて、最終（Ｍ×０．１２）台を含まない連続した３台以上（Ｍ×０．８８）台以下のスタンドからなる１又は複数の選定群の位相角ピッチを１８０／Ｎ°未満とし、残りのスタンドからなる残余群の位相角ピッチを１８０／Ｎ°としたことを特徴とする管圧延用レデューサである。前記選定群の位相角ピッチは９０／Ｎ°以下とするのが好ましい。

尚、本発明において、連続した複数のスタンドからなる或る群の位相角ピッチは、同群内で相前後するスタンド間の位相角差全てを共通の指数ｎを用いて“整数部×１０ⁿ”の形で表し、それら整数部からなるデータの最大公約数を１０ⁿで割った数値で表される。又、Ｍ×０．１２の値が整数でない場合は、小数点以下を四捨五入して整数とする。

本発明によれば、ＮロールＭスタンドの管圧延用レデューサにおいて、最終（Ｍ×０．１２）台を含まない連続した３台以上（Ｍ×０．８８）台以下のスタンドからなる１又は複数の選定群の位相角ピッチを１８０／Ｎ°未満とし、残りのスタンドからなる残余群の位相角ピッチを１８０／Ｎ°としたことで、高縮径率とされる前段側で内面角張りの発生が有効に抑制され、低縮径率とされる後段側で噛み出しが抑制されるから、偏肉低減と疵発生防止を両方とも達成することができる。

図１は、本発明の実施形態を例示する説明図である。図１（ａ）は、１番目から（Ｍ×０．８８）番目までの連続スタンドを選定群（即ち、位相角ピッチ＜１８０／Ｎ°の群）とし、残りを残余群（即ち、位相角ピッチ＝１８０／Ｎ°の群）とした形態である。図１（ｂ）は、１番目から（Ｍ×０.８８）未満番目までの連続スタンドを選定群とし、残りを残余群とした形態である。図１（ｃ）は、（Ｍ×０.８８）未満番目から（Ｍ×０．８８）番目までの連続スタンドを選定群とし、残りを残余群とした形態である。図１（ｄ）は、１番目から（Ｍ×０．８８）番目までの連続スタンドのうち相異なる２個の連続部分を選定群とし、残りを残余群とした形態である。図１では選定群の個数が１〜２個の場合を示したが、選定群の個数は３個以上であってもよい。

尚、全スタンド数が１２台以上の場合には、内面角張り発生抑制効果を更に高める観点から、選定群の位相角ピッチを９０／Ｎ°以下とするのが好ましい。

３ロール２８スタンドレデューサを用い、外径１１０ｍｍ×肉厚７．０ｍｍの電縫鋼管（ＪＩＳ ＳＴＫＭ１３Ａ相当）を素材とし、表１に示す条件で絞り圧延を試行して目標寸法＝外径２５．４ｍｍ×肉厚６．０ｍｍの製品管を得た。尚、素材は圧延前に９００℃に加熱した。この製品管の切断面を画像解析して円周方向の肉厚分布を測定し、その結果を基に偏肉の程度（幅４σの許容範囲の中心±σの範囲以内：◎、同許容範囲の中心±σの範囲外で且つ同中心±２σの範囲以内：○、前記中心±２σの範囲外：×）を判定し、一方、製品管外面の目視観察により疵の発生程度（無：○、有：×）を判定した。その結果を表１に示す。尚、表１内の選定群は二重枠で囲った。表１に示したように、本発明の実施例では、偏肉の程度は◎又は○、疵の発生程度は○であったのに対し、実施例１において最終（２８×０．１２＝３．３６⇒）３台のスタンド群の位相角ピッチを３０°（＜１８０／３°）とした比較例では、偏肉の程度は◎であったが疵の発生程度は×であり、又、全スタンドに亘る位相角ピッチを６０°（＝１８０／３°）とした従来例では、疵の発生程度は○であったが、偏肉の程度は×であった。

本発明の実施の形態を例示する説明図である。 Ｎロールスタンド（Ｎ＝３の場合）において隣り合うスタンド同士の位相角差が１８０／Ｎ°の場合に内面六角張りが発生することを示す説明図である。 従来技術の一例を示す説明図である。 従来技術の問題点を示す説明図である。 レデューサの前段と後段とで非対称圧延の寄与が異なることを示す模式図である。 通常の３ロールレデューサを用いた管の絞り圧延方法を示す概念図である。

符号の説明

１ 管（金属管または材料）
２ スタンド（Ｎロールスタンド、３ロールスタンド、４ロールスタンド等）
３ ロール（カリバーロール）
６ （ロールと材料の）接触
７ ねじれ

Claims (2)

1. ＮロールＭスタンドの管圧延用レデューサにおいて、最終（Ｍ×０．１２）台を含まない連続した３台以上（Ｍ×０．８８）台以下のスタンドからなる１又は複数の選定群の位相角ピッチを１８０／Ｎ°未満とし、残りのスタンドからなる残余群の位相角ピッチを１８０／Ｎ°としたことを特徴とする管圧延用レデューサ。
2. 前記選定群の位相角ピッチを９０／Ｎ°以下としたことを特徴とする請求項1記載の管圧延用レデューサ。

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