JP2007160331A

JP2007160331A - 内面疵の発生を防止するバレル型ピアサーロール

Info

Publication number: JP2007160331A
Application number: JP2005357957A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sakai; 毅堺
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2025-12-12
Also published as: JP4615432B2

Abstract

【課題】内面疵の発生を防止するバレル型ピアサーロールを提供する。
【解決手段】バレル型ピアサーロールを使用してビレットを穿孔するに当たり、バレル型ピアサーロールのプロファイルのロール入側、出側それぞれの曲線が、条件式（１）〜（３）を満たすことを特徴とする内面疵の発生を防止するバレル型ピアサーロール。
０．５ＤＲ≦Ｒｉ≦３．０ＤＲ …（１）、１．０ＤＲ≦Ｒｏ≦４．０ＤＲ … （２）、Ｒｉ≦Ｒｏ … （３）
ただし、ＤＲ：ロール外径Ｒｉ：ロール入側曲線半径Ｒｏ：ロール出側曲線半径
【選択図】図１

Description

本発明は、内面疵の発生を防止するバレル型ピアサーロールに関するものである。

一般に、継目無鋼管の穿孔圧延に当たっては、ピアサーミルを用いて穿孔を行ない圧延するもので、図２は、バレル型ピアサーミルの上面図であり、図３は、バレル型ピアサーミルの正面断面図である。この図２または図３に示すように、ピアサーでは、穿孔時にビレット４をプッシャー７で押し込み一対のピアサーロール１を用いてビレット４を回転させながら圧延し、反対側より挿入したピアサーマンドレル３の先端のプラグ２で回転鍛造効果を利用してビレット４中心に穿孔を行うもので、ロール１はゴージ部８を頂上とした直線形の形状をしており、ビレット４が回転しながら前進する。そのためにビレット４内部には引張りと圧縮の力が交互に働きビレット４を穿孔すると内面疵の発生原因の一つである円周方向剪断歪みが発生する。なお、符号５はロールシャフトであり、６はガイドシューである。

また、例えば特公昭６０−５９０４２号公報（特許文献１）に開示されているように、コーン型ピアサーロールを使用し、傾斜角度と交叉角の組合せを適正化することにより、シェルの外表面捩れ、円周方向剪断変形を抑制でき、外面疵および内面疵の発生を防止できることが提案されている。
なお、バレル型ピアサーロールがロール中央部で最大径をなす樽型形状であるのに対して、コーン型ピアサーロールはロール入側から出側に向かって直径が大きくなる円錐形状を有する。

特公昭６０−５９０４２号公報

一方、図４は、従来のバレル型ピアサーロールプロファイルを示す図である。この図４に示すように、バレル型ピアサーロール１はロール形状が樽型をしており、ロールの中央にゴージ部８を頂点にして、ロールの入側９および出側１０に同一あるいは異なる角度θ_iおよびθ₀を持たせている。このロール入側の角度θ_iが大きくなれば、回転鍛造効果が小さくなり、内面疵の発生は抑制される。しかし、ビレットの先進に対する抵抗が大きくなり噛み込み不良が多発する。

上述のような、従来のコーン型ピアサーロールを使用することは、内面疵の発生防止に対して非常に有効である。しかしながら、バレル型ピアサーロールを使用していた圧延ラインでコーン型ピアサーロールを採用するには、大規模な設備改造が必要であり、多額の費用が掛かるという問題がある。また、内面疵発生を防止するバレル型ピアサーロールに関してはこれまでには開示されていないのが実状である。

上述したような問題を解消するため、発明者らは鋭意開発を進めた結果、ロールプロファイルを直線から曲線に変更することによって、ロール出側のゴージ近傍におけるシェルの外径拘束を強化することができる。その結果、シェルの外径膨張を抑制し、シェルの先進速度を増加させることによって、メタルの円周方向の流れを抑制することができ、円周方向の剪断歪みを低減できる内面疵の発生を防止することが可能となるバレル型ピアサーロールを提供するものである。

その発明の要旨とするところは、
（１）バレル型ピアサーロールを使用してビレットを穿孔するに当たり、バレル型ピアサーロールのプロファイルが、ロール入側、出側それぞれ半径の異なる曲線からなり、２つの曲線がゴージ部で同じ接線を有することを特徴とする内面疵の発生を防止するバレル型ピアサーロール。

（２）前記（１）において、バレル型ピアサーロールを使用してビレットを穿孔するに当たり、バレル型ピアサーロールのプロファイルのロール入側、出側それぞれの曲線が、条件式（１）〜（３）を満たすことを特徴とする内面疵の発生を防止するバレル型ピアサーロール。
０．５ＤＲ≦Ｒｉ≦３．０ＤＲ … （１）
１．０ＤＲ≦Ｒｏ≦４．０ＤＲ … （２）
Ｒｉ≦Ｒｏ … （３）
ただし、ＤＲ：ロール外径
Ｒｉ：ロール入側曲線半径
Ｒｏ：ロール出側曲線半径

（３）ロールプロファイルをロール入側曲線半径Ｒｉ：０．６ＤＲ〜２．０ＤＲ、ロール出側曲線半径Ｒｏ：１．１ＤＲ〜３．０ＤＲとすることを特徴とする前記（１）に記載の内面疵の発生を防止するバレル型ピアサーロールにある。

以上述べたように、本発明により、内面疵不良の発生を防止することができ、品質向上、歩留向上に貢献することができる極めて優れた効果を奏するものである。

以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明に係るバレル型ピアサーロールプロファイルを示す図である。図１に示すように、ロール形状は樽型をしておりロールの中央にゴージ部８を頂点にしてロール入側９、ロール出側１０に一定の曲線を持たせた。すなわち、ロール入側９、ロール出側１０をそれぞれ半径の異なる曲線とし、２つの曲線がゴージ部８で同じ接線を有するように接続する。ロール外径をＤＲ、ロール入側曲線半径をＲｉ、ロール出側曲線半径をＲｏとすると、０．５ＤＲ≦Ｒｉ≦３．０ＤＲ … （１）
１．０ＤＲ≦Ｒｏ≦４．０ＤＲ … （２）
Ｒｉ≦Ｒｏ … （３）
とするとき、この式の条件（１）〜（３）を満たすようにＲｉ、Ｒｏを定義する。

ロール入側曲線半径Ｒｉが０．５ＤＲ未満であると、ビレット噛込不良を発生する。また、Ｒｉが３．０ＤＲを超えると回転鍛造効果が大きくなりすぎて内面疵発生本数率が増加することから、その範囲を０．５〜３．０ＤＲとした。望ましくは、０．６〜２．０ＤＲとする。

ロール出側曲線半径Ｒｏが１．０ＤＲ未満ではロール出側のゴージ近傍におけるシェルの外径拘束が充分でなく、内面疵発生本数率は改善されない。また、４．０ＤＲを超えると、ロール出側のゴージ近傍におけるシェルの外径拘束が強すぎて逆にシェルの先進を妨げてしまい、ロール入側での回転鍛造効果が増加して内面疵発生本数率が増加することから、その範囲を１．０〜４．０ＤＲとした。望ましくは、１．１〜３．０ＤＲとする。
さらに、Ｒｉ≦Ｒｏとしたのは、ＲｉがＲｏより大きくなると、シェルの先進速度がロール出側よりロール入側で大きくなりゴージ出側でシェルの先進が停滞し、ロール入側での回転鍛造効果が大きくなるため、内面疵が発生することからＲｉ≦Ｒｏとした。

上述したように、ロールプロファイルを直線から曲線に変更することによって、ロール出側のゴージ近傍におけるシェルの外径拘束を強化する。その結果、シェルの外径膨張を抑制し、シェルの先進速度を増加させることによって、メタルの円周方向の流れを抑制することができ、円周方向の剪断歪みを低減できる。

以下、本発明に係る実施例によって具体的に説明する。
外径ＤＲ：φ１０００ｍｍ、長さ７００ｍｍのバレル型ピアサーロールを使用して、ロール入側曲線半径Ｒｉ、ロール出側曲線半径Ｒｏを種々変え、かつ穿孔比を１．４、１．８、２．２、２．６と変えた、φ１２０ｍｍのＳＵＪ２ビレットを２００００本穿孔したときの各々の内面疵発生本数率を表１に示す。その結果、穿孔比毎に、それぞれの内面疵発生本数率を見て、穿孔比１．４の場合には、０．２３％以下を合格として○、０．２３％を超えたものを不合格×で表示した。同様に、穿孔比１．８の場合には、０．２４％以下を合格として○、０．２４％を超えたものを不合格×で表示し、穿孔比２．２の場合には、０．２６％以下を合格として○、０．２６％を超えたものを不合格×で表示し、さらに、穿孔比２．６の場合には、０．３０％以下を合格として○、０．３０％を超えたものを不合格×として判定した。

表１に示すように、Ｎｏ．１〜５は本発明例であり、Ｎｏ．６〜１０は比較例である。比較例Ｎｏ．６はロール出側曲線半径Ｒｏが１．０ＤＲ未満の場合であり、この場合にはロール出側のゴージ近傍におけるシェルの外径拘束が充分でなく、内面疵発生率は改善されなかった。また、比較例Ｎｏ．７はロール入側曲線半径Ｒｉが３．０ＤＲを超え、かつＲｉがＲｏより大きい場合であり、この場合には回転鍛造効果が大きくなりすぎて、内面疵発生本数率が増加した。

比較例Ｎｏ．８はロール出側カーブ半径Ｒｏが４．０ＤＲを超える場合であり、この場合にはロール出側のゴージ近傍におけるシェルの外径拘束が強すぎて、逆にシェルの先進を妨げてしまい、ロール入側での回転鍛造効果が増加して、内面疵発生本数率が増加した。比較例Ｎｏ．９はロール入側曲線半径Ｒｉが０．５ＤＲ未満の場合であり、この場合にはビレット噛込不良が発生した。比較例Ｎｏ．１０はロールプロファイルがθ_i＝θ₀＝３．５°のストレート面角の場合であり、この場合には内面疵発生率は改善されていない。

これに対し、本発明例Ｎｏ．１〜５は本発明の条件を全て満足していることから、いずれも比較例Ｎｏ．６〜１０に比較して、内面疵発生本数率が少なく良好な結果が得られた。このように、本発明により、従来の技術に比較して内面疵不良の発生を防止することができ、その結果、品質向上、歩留向上を図ることができる工業的に極めて有益なものである。

本発明に係るバレル型ピアサーロールプロファイルを示す図である。バレル型ピアサーミルの上面図である。バレル型ピアサーミルの正面断面図である。従来のバレル型ピアサーロールプロファイルを示す図である。

符号の説明

１ピアサーロール
２プラグ
３ピアサーマンドレル
４ビレット
５ロールシャフト
６ガイドシュー
７プッシャー
８ゴージ部
９ロール入側
１０ロール出側

特許出願人山陽特殊製鋼株式会社
代理人弁理士椎名彊

Claims

バレル型ピアサーロールを使用してビレットを穿孔するに当たり、バレル型ピアサーロールのプロファイルが、ロール入側、出側それぞれ半径の異なる曲線からなり、２つの曲線がゴージ部で同じ接線を有することを特徴とする内面疵の発生を防止するバレル型ピアサーロール。
請求項１において、バレル型ピアサーロールを使用してビレットを穿孔するに当たり、バレル型ピアサーロールのプロファイルのロール入側、出側それぞれの曲線が、条件式（１）〜（３）を満たすことを特徴とする内面疵の発生を防止するバレル型ピアサーロール。
０．５ＤＲ≦Ｒｉ≦３．０ＤＲ … （１）
１．０ＤＲ≦Ｒｏ≦４．０ＤＲ … （２）
Ｒｉ≦Ｒｏ … （３）
ただし、ＤＲ：ロール外径
Ｒｉ：ロール入側曲線半径
Ｒｏ：ロール出側曲線半径
ロールプロファイルをロール入側曲線半径Ｒｉ：０．６ＤＲ〜２．０ＤＲ、ロール出側曲線半径Ｒｏ：１．１ＤＲ〜３．０ＤＲとすることを特徴とする請求項１に記載の内面疵の発生を防止するバレル型ピアサーロール。