JP2007229795A - Barrel-shaped piercer roll for reducing shearing strain in circumferential direction - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円周方向剪断歪みを低減することができるバレル型ピアサーロールに関するものである。 The present invention relates to a barrel type piercer roll capable of reducing circumferential shear strain.
従来、マンネスマン穿孔法により製造される継目無鋼管の品質不良の一つに内面疵があり、その発生要因は管材内質とピアサー穿孔条件の2つに大別できる。そこで、これまでに内面疵発生率に及ぼすピアサー穿孔条件の影響を調査した結果、回転鍛造効果が増大すると内面疵発生率が高くなることが分かった。そこで、回転鍛造効果の評価指標であるプラグ先端ドラフト率を低減させるために、リードおよびゴージの設定基準を定めて管理してきた。 Conventionally, one of the quality defects of seamless steel pipes manufactured by the Mannesmann drilling method is internal flaws, and the generation factors can be broadly divided into two types: pipe material quality and piercer drilling conditions. Thus, as a result of investigating the influence of the piercer drilling conditions on the inner surface flaw occurrence rate, it was found that the inner surface flaw occurrence rate increases as the rotary forging effect increases. Therefore, in order to reduce the plug tip draft rate, which is an evaluation index of the rotary forging effect, lead and gorge setting criteria have been established and managed.
しかし、ビレット噛込不良対策の結果として、プラグ先端ドラフト率が高くなることがあり、また、プラグ先端ドラフト率が低くても内面疵がしばしば発生することから、決定的な対策ではなかった。一方、コーン型ロールを用いた交叉角穿孔法を開発し、内面疵発生原因である回転鍛造効果と内面疵伝播原因である円周方向剪断歪みの抑制によって内面疵を防止する方法が提案されている。これに対し、バレル型ピアサーロールの場合、プロファイル変更によって回転鍛造効果を抑制するとビレット噛込性が悪化する。また、円周方向剪断歪みについては、これまでプロファイルとの関係は報告されていない。 However, as a result of measures against billet biting defects, the plug tip draft rate may increase, and even if the plug tip draft rate is low, internal flaws often occur, which is not a definitive measure. On the other hand, a cross-angle drilling method using a cone-type roll has been developed, and a method for preventing inner surface flaws by suppressing the rotary forging effect that causes inner surface flaws and the circumferential shear strain that causes inner surface flaw propagation has been proposed. Yes. On the other hand, in the case of a barrel-type piercer roll, if the rotary forging effect is suppressed by changing the profile, the billet biting property deteriorates. In addition, the relationship with the profile of the circumferential shear strain has not been reported so far.
従来、バレル型ピアサーロールを使用した場合、円周方向剪断歪みの発生を完全に防止することはできない。また、コーン型ピアサーロールを使用する場合として、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、傾斜角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する方法が提案されている。
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ものである。
Conventionally, when a barrel type piercer roll is used, the occurrence of circumferential shear strain cannot be completely prevented. Further, when a cone type piercer roll is used, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 60-59042 (Patent Document 1), the combination of the inclination angle and the crossing angle is optimized, so that the outside of the shell is removed. A method has been proposed that can suppress surface twisting and circumferential shear deformation and prevent the occurrence of outer surface defects and inner surface defects.
The barrel-type piercer roll has a barrel shape having a maximum diameter at the center of the roll, whereas the cone-type piercer roll has a conical shape whose diameter increases from the roll entry side to the exit side. .
一方、図6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6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半径Ri およびRo の円弧を持たせている。このロール入側円弧の半径Ri が小さくなれば、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。
On the other hand, FIG. 6 is a diagram showing a conventional barrel-type piercer roll profile. As shown in FIG. 6, the barrel-
上述のように、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。そこでバレル型ピアサーロールを使用した場合での円周方向剪断歪みを低減することが大きな課題である。 As described above, the use of the conventional cone-type piercer roll is very effective for preventing the occurrence of internal flaws. However, in order to employ a cone-type piercer roll in a rolling line that has used a barrel-type piercer roll, there is a problem that a large-scale facility modification is required and a large amount of cost is required. Therefore, it is a big problem to reduce the circumferential shear strain when the barrel type piercer roll is used.
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、従来、明確に定められていなかったゴージ位置をミルセンターからのずれ幅がロール長さの10%以下になるように設定することにより、被穿孔材に対する拡管作用が増大し、穿孔時にシェルを拡管することによって、メタルの円周方向の流れを緩和することができ、その結果、円周方向剪断歪みを低減することができ、その結果、内面疵発生率を低減できるバレル型ピアサーロールを提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventors have made extensive developments. As a result, the gorge position, which has not been clearly defined in the past, has a deviation width from the mill center of 10% or less of the roll length. With this setting, the pipe expansion action on the material to be drilled is increased, and by expanding the shell during drilling, the circumferential flow of the metal can be relaxed, resulting in a reduction in circumferential shear strain. As a result, it is possible to provide a barrel type piercer roll that can reduce the incidence of internal flaws.
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、ゴージ位置のミルセンターからのずれ幅をロール長さの10%以下にすることを特徴とする円周方向剪断歪みを低減するバレル型ピアサーロール。
(2)ロール出側のシェル拘束が強いプロファイルとすることを特徴とする前記(1)に記載の円周方向剪断歪みを低減するバレル型ピアサーロールにある。
The gist of the invention is that
(1) When drilling a billet using a barrel-type piercer roll, the deviation width from the mill center at the gorge position is set to 10% or less of the roll length to reduce the circumferential shear strain. Type piercer roll.
(2) The barrel-type piercer roll according to (1), which reduces the shear stress in the circumferential direction, has a strong shell restraint on the roll exit side.
以上述べたように、本発明により、内面疵発生率を低減することができ、品質向上、歩留り向上を図ることが出来る工業的に極めて優れた効果を奏するものである。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the occurrence rate of inner surface flaws, and to achieve an industrially excellent effect that can improve quality and yield.
以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
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い圧延するもので、図1は、バレル型ピアサーミルの上面断面図であり、図2は、バレル型ピアサーミルの正面断面図である。この図1または図2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、ピアサーロール1はゴージ部8を頂点とした樽型の形状をしており、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を穿孔することができ、穿孔中のシェル外表面と内表面のメタルフローの周速差によって内面疵の伝播原因である円周方向剪断歪みが発生する。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。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Generally, in piercing and rolling of seamless steel pipes, piercing and rolling are performed using a piercer mill. FIG. 1 is a top sectional view of a barrel-type piercer mill, and FIG. 2 is a front sectional view of the barrel-type piercer mill. . As shown in FIG. 1 or 2, in the piercer, the tip of the
図3は、ピアサーセットアップ状態を示す図である。図3(a)は正面断面図であり、図3(b)は横断面図であり、図3(c)はピアサーロールの傾斜角θを示す図である。この図に示すように、符号Xはビレット径であり、Yはゴージ間隔であり、Zはプラグ径をそれぞれ示す。 FIG. 3 is a diagram illustrating a piercer setup state. 3A is a front cross-sectional view, FIG. 3B is a cross-sectional view, and FIG. 3C is a view showing the inclination angle θ of the piercer roll. As shown in this figure, the symbol X represents the billet diameter, Y represents the gorge interval, and Z represents the plug diameter.
図4は、円周方向剪断歪みに及ぼすロール出側プロファイルの影響を示す図である。図4(a)はプロファイルA(Ri =1000mm、Ro =1200mm)、図4(b)はプロファイルB(Ri =1000mm、Ro =2100mm)、(c)はプロファイルC(Ri =1000mm、Ro =3000mm)を示すもので、現状通り、ゴージ位置をミルセンターから70mm入側の位置に設定し、入側円弧半径Ri を同一とし、出側円弧半径Ro を変更することによって、ロール出側のシェル拘束レベルを変えて、円周方向剪断歪みに及ぼす出側プロファイルの影響を試験した結果、ゴージをミルセンターから70mm入側の位置に設定した場合には、ロール出側プロファイルを変更しても円周方向剪断歪みは減少しないことが分かった。 FIG. 4 is a diagram showing the influence of the roll outlet profile on the circumferential shear strain. 4A shows profile A (R i = 1000 mm, R o = 1200 mm), FIG. 4B shows profile B (R i = 1000 mm, R o = 2100 mm), and FIG. 4C shows profile C (R i = 1000 mm, shows the R o = 3000 mm), the current street, set the gorge position from the mill center position of 70mm inlet side, the same the entry side arc radius R i, to change the delivery side arc radius R o As a result of changing the shell restraint level on the roll exit side and testing the influence of the exit profile on the circumferential shear strain, when the gorge was set at a position 70 mm inward from the mill center, the roll exit side It was found that changing the profile did not reduce the circumferential shear strain.
図5は、円周方向剪断歪みに及ぼすゴージ位置の影響を示す図である。この図はゴージをミルセンターに設定した場合の円周方向剪断歪みであって、図5(a)はプロファイルAの場合であり、図5(b)はプロファイルBの場合であり、図5(c)はプロファイルCの場合での、穿孔比と円周方向剪断歪みとの関係について、傾斜角7°、9°、11°、13°の各々の場合の関係を示している。ミルセンターから70mm入側の位置に設定した場合に比べて、全てのプロファイルで円周方向剪断歪みが減少した。 FIG. 5 is a diagram showing the influence of the gorge position on the circumferential shear strain. This figure shows the circumferential shear strain when the gorge is set at the mill center. FIG. 5A shows the profile A, FIG. 5B shows the profile B, and FIG. c) shows the relationship between the perforation ratio and the circumferential shear strain in the case of profile C when the tilt angles are 7 °, 9 °, 11 °, and 13 °. The shear shear strain in the circumferential direction was reduced in all profiles as compared with the case where the position was set at the 70 mm entry side from the mill center.
また、ロール出側のシェル拘束が強いプロファイルほど円周方向剪断歪みの減少率は大きく、プロファイルAで約4〜12%、プロファイルBで約9〜23%、プロファイルCで約19〜36%となっている。そのため、ロール出側のシェル拘束が強いプロファイルほど円周方向剪断歪みの絶対値が小さいことが分かった。 Further, as the shell restraint on the roll exit side is stronger, the reduction rate of the circumferential shear strain is larger, about 4 to 12% for profile A, about 9 to 23% for profile B, and about 19 to 36% for profile C. It has become. Therefore, it was found that the absolute value of the circumferential shear strain is smaller as the profile of the shell restraint on the roll exit side is stronger.
上述したように、ミルセンターからのずれ幅がロール長さの10%以下になるようにゴージ位置を設定すると、ミルセンターから入側の位置に設定した場合に比べて、円周方向剪断歪みは減少する。しかも、ミルセンターからのずれ幅がロール長さの10%以下になるようにゴージ位置を設定した場合には、出側でのシェル拘束が強いプロファイルほど円周方向剪断歪みは小さくなる。 As described above, when the gorge position is set so that the deviation width from the mill center is 10% or less of the roll length, the circumferential shear strain is smaller than when the gorge position is set to the position on the entry side from the mill center. Decrease. Moreover, when the gorge position is set so that the deviation width from the mill center is 10% or less of the roll length, the circumferential shear strain becomes smaller as the profile of the shell restraint on the outlet side is stronger.
さらに、ミルセンターからのずれ幅がロール長さの10%以下になるようにゴージ位置を設定すると、ミルセンターから入側の位置に設定した場合に比べて、同一条件で穿孔したシェルの外径が大きく、肉厚が薄くなり、その結果、穿孔比に対するD(外径)/T(肉厚)の値は大きくなる。従って、ゴージ位置を変更する場合は、ピアサーミル以降の圧延機の圧延条件を勘案して、適切な穿孔条件を設定する必要がある。 Furthermore, when the gorge position is set so that the deviation width from the mill center is 10% or less of the roll length, the outer diameter of the shell perforated under the same conditions as compared with the case where the gorge position is set to the entry side position from the mill center. And the wall thickness is reduced, and as a result, the value of D (outer diameter) / T (wall thickness) with respect to the perforation ratio is increased. Therefore, when changing the gorge position, it is necessary to set appropriate drilling conditions in consideration of the rolling conditions of the rolling mill after the piercer mill.
なお、ミルセンターからのずれ幅がロール長さの10%以下になるようにゴージ位置を設定すると、ミルセンターから入側の位置に設定した場合に比べて、円周方向剪断歪みが減少する理由については、定かではないが、ゴージのミルセンターからのずれ幅を低減することで、被穿孔材が横断面上でロールから受ける圧縮水平方向分力が減少し、引張水平分力が増加して、被穿孔材への拡管作用が増大し、シェルの外径が大きくなったため、メタルの円周方向の流れを緩和することができた可能性は考えられる。 The reason why the shear strain in the circumferential direction is reduced when the gorge position is set so that the deviation from the mill center is 10% or less of the roll length as compared with the case where the gorge position is set at the entry position from the mill center. Although it is not clear, by reducing the deviation width of the gorge from the mill center, the compressive horizontal component force received from the roll on the cross section of the drilled material decreases, and the tensile horizontal component force increases. Since the pipe expanding action to the perforated material is increased and the outer diameter of the shell is increased, there is a possibility that the circumferential flow of the metal could be alleviated.
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
外径1000mm、長さ700mm、入側半径1000mm、出側半径3000mmのバレル型ピアサーロールを使用して、SUJ2ビレットを穿孔するに際し、従来は、表1に示すようにロールのゴージ位置をミルセンターから70mm入側に設定していた。そこで、従来のゴージ位置をミルセンターから90mm、80mm、70mm、60mm、50mm入側、ミルセンター、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm出側に設定して、ロール傾斜角、穿孔比を変えた条件でビレットを穿孔した。その円周方向剪断歪みを調査した結果、ロールのゴージ位置のミルセンターからのずれ幅をロール長さの10%以下にすると、円周方向剪断歪みが従来に比べて約15%減少することが分かった。
なお、円周方向剪断歪みは、
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
When drilling SUJ2 billet using barrel type piercer roll with outer diameter of 1000mm, length of 700mm, inlet side radius of 1000mm, outlet side radius of 3000mm, the gorge position of the roll is conventionally mill center as shown in Table 1 To 70 mm inward. Therefore, the conventional gorge position was set to 90 mm, 80 mm, 70 mm, 60 mm, 50 mm entry side, mill center, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm exit side from the mill center, and the roll inclination angle and perforation ratio were changed. Billets were perforated under conditions. As a result of investigating the circumferential shear strain, when the deviation width of the roll gorge from the mill center is set to 10% or less of the roll length, the circumferential shear strain is reduced by about 15% compared to the conventional case. I understood.
In addition, the circumferential shear strain is
以上述べたように、表1からも分かるように、ミルセンターからのずれ幅がロール長さの10%以下となるようにゴージ位置を設定することによって、被穿孔材に対する拡管作用が増大し、被穿孔材が拡管することによって、メタルの円周方向の流れを緩和することができる。特にロール出側のシェル拘束が強いプロファイルとすることによって顕著となり、その結果、円周方向剪断歪みを減少させることができ、内面疵発生率を低減することができ、品質向上および歩留り向上を図ることが可能となり、工業上極めて有利なバレル型ピアサーロールを提供することにある。 As described above, as can be seen from Table 1, by setting the gorge position so that the deviation width from the mill center is 10% or less of the roll length, the tube expansion action on the drilled material is increased. By expanding the material to be drilled, the circumferential flow of the metal can be reduced. In particular, it becomes prominent by making the profile of the shell restraint on the roll exit side strong, and as a result, it is possible to reduce the circumferential shear strain, to reduce the rate of inner surface flaws, and to improve quality and yield. It is possible to provide a barrel-type piercer roll that is extremely advantageous in industry.
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 ロールの入側
10 ロールの出側
X ビレット径
Y ゴージ間隔
Z プラグ径
特許出願人 山陽特殊製鋼株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊
DESCRIPTION OF
Patent Applicant Sanyo Special Steel Co., Ltd.
Attorney: Attorney Shiina
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006057519A JP2007229795A (en) | 2006-03-03 | 2006-03-03 | Barrel-shaped piercer roll for reducing shearing strain in circumferential direction |
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Citations (1)
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JP2002066610A (en) * | 2000-08-30 | 2002-03-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Method and device for manufacturing seamless metal pipe |
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2006
- 2006-03-03 JP JP2006057519A patent/JP2007229795A/en active Pending
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