JP2009018338A - 穿孔圧延用のプッシャ装置及びそれを用いた継目無管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プッシャ穿孔圧延により製造された素管の先端部の偏肉を抑制できるプッシャ装置を提供する。
【解決手段】プッシャ装置４は、シリンダ装置３０と、プッシャ芯金３４とを備える。シリンダ装置３０は、シリンダ軸３２を含む。プッシャ芯金３４は、シリンダ軸３２の先端に取り付けられる。また、プッシャ芯金３４の先端は、ビレット２０の後端に当接される。プッシャ芯金３４の横断面積Ｓｐとビレット２０の横断面積Ｓｂとは式（１）を満たす。また、プッシャ芯金３４の長さＬｐとプッシャ芯金３４の横断面積Ｓｐとは式（２）を満たす。穿孔圧延時におけるシリンダ軸３２の先端の移動距離Ｌｃとシリンダ軸３２の外径Ｄｃとは式（３）を満たす。
０．３≦Ｓｐ／Ｓｂ （１）
Ｌｐ／Ｓｐ≦１．２ （２）
Ｌｃ／Ｄｃ≦４５ （３）
【選択図】図１

Description

本発明は、プッシャ装置及びそれを用いた継目無管の製造方法に関し、さらに詳しくは、ビレットを穿孔圧延して素管にするときに利用される、穿孔圧延用のプッシャ装置、及び、それを用いた継目無管の製造方法に関する。

継目無管は、中実の丸ビレットを穿孔機で穿孔圧延することにより製造される。穿孔機は複数の傾斜ロールを備え、複数の傾斜ロールの間にはプラグが配設される。また、穿孔機の入側には、プッシャ装置が配設される。

加熱炉で加熱されたビレットは、その後端をプッシャ装置に押され、傾斜ロールの間に向かって搬送される。ビレットが傾斜ロールに噛み込まれたとき、プッシャはビレットを押す動作を停止する。傾斜ロールに噛み込まれたビレットは、螺旋状に回転しながら穿孔圧延され、素管になる。

上述の穿孔圧延では、回転鍛造効果及び付加的なせん断変形により、穿孔圧延後の素管の内面に葉状、ひれ状又はラップ状の疵（以下、これらの疵を内面疵という）が発生するという問題がある。

穿孔圧延において内面疵の発生を抑制するには、従来よりも小さい圧下率で穿孔圧延すればよい。しかしながら、圧下率が下がれば、ビレットの傾斜ロールへの噛み込みが不安定になり、いわゆる噛み込み不良が発生しやすくなる。

このような噛み込み不良を解決する技術が、特開２０００−２４６３１１号公報及び特開２００１−１６２３０６号公報に開示されている。これらの文献では、ビレットの先端が傾斜ロールと接触してから、ビレットの傾斜ロールへの噛み込みが安定するまでの間、プッシャ装置によりビレットを後ろから押し続ける。これにより、噛み込み不良が抑制されるとしている。以下、このような穿孔圧延をプッシャ穿孔圧延と称する。

プッシャ穿孔圧延は、確かに、ビレットの噛み込み不良を抑制することができる。しかしながら、プッシャ穿孔圧延を行った場合、素管に偏肉が発生する場合がある。特に、プッシャ装置で押されながら穿孔圧延された部分である素管先端部に偏肉が発生しやすい。
特開２０００−２４６３１１号公報 特開２００１−１６２３０６号公報

本発明の目的は、プッシャ穿孔圧延により製造された素管の先端部の偏肉を抑制できるプッシャ装置及びそれを用いた継目無管の製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明者らは、プッシャ穿孔圧延により製造された素管先端部に偏肉が発生する原因について調査した。その結果、プッシャ穿孔圧延では、ビレットが傾斜ロールに噛み込まれたとき、プッシャ装置のプッシャ芯金が、周方向に偏心回転していることを見出した。

プッシャ芯金の偏心回転は、穿孔圧延されているビレットにも伝播するため、ビレットも偏心回転する。その結果、プッシャ装置に押されながら穿孔圧延された素管先端部に、偏肉や曲がりが発生すると推定される。

このようなプッシャ芯金の偏心回転を抑制する解決策の１つは、プッシャ穿孔圧延時に、ビレットの軸芯をプッシャ芯金の軸芯と一致させた状態で維持することである。しかしながら、ビレットの外径は必ずしも真円ではない。また、ビレット外径は必ずしも一定ではなく、長手方向に多少ばらつきを有する。したがって、プッシャ穿孔圧延時に、ビレットの軸芯をプッシャ芯金の軸芯と一致させた状態で維持することは困難である。

そこで、本発明者らは、ビレットの軸芯がプッシャ芯金の軸芯とずれていても、プッシャ芯金の偏心回転を抑制する方法を検討した。具体的には、プッシャ芯金の横断面積Ｓｐ（ｍｍ^２）、ビレットの横断面積Ｓｂ（ｍｍ^２）、プッシャ芯金の長さＬｐ（ｍｍ）、穿孔圧延時におけるシリンダ軸の先端の移動距離Ｌｃ（ｍｍ）及びシリンダ軸の外径Ｄｃ（ｍｍ）に注目した。そして、これらの値を変化させてプッシャ穿孔圧延を実施し、得られた素管の先端部の偏肉を調査した。その結果、本発明者らは、プッシャ装置において、式（１）〜（３）を満たせば、素管の偏肉を抑制できることを見出した。

０．３≦Ｓｐ／Ｓｂ （１）
Ｌｐ／Ｓｐ≦１．２ （２）
Ｌｃ／Ｄｃ≦４５ （３）
以上の知見に基づいて完成された本発明の要旨は以下のとおりである。

本発明によるプッシャ装置は、ビレットを穿孔圧延する穿孔機の入側に配設される穿孔圧延用のプッシャ装置である。本発明によるプッシャ装置は、シリンダ軸を含むシリンダ装置と、シリンダ軸の先端に取り付けられ、その先端が前記ビレットの後端に当接される棒状のプッシャ芯金とを備える。プッシャ芯金の横断面積Ｓｐとビレットの横断面積Ｓｂとは式（１）を満たす。また、プッシャ芯金の長さＬｐとプッシャ芯金の横断面積Ｓｐとは式（２）を満たす。穿孔圧延時におけるシリンダ軸の先端の移動距離Ｌｃとシリンダ軸の外径Ｄｃとは式（３）を満たす。

０．３≦Ｓｐ／Ｓｂ （１）
Ｌｐ／Ｓｐ≦１．２ （２）
Ｌｃ／Ｄｃ≦４５ （３）
ここで、移動距離Ｌｃとは、シリンダ装置を駆動してシリンダ軸の先端が前進し始めてから、シリンダ軸の先端が前進を停止するまでの移動距離である。

本発明によるプッシャ装置は、式（１）〜（３）を満たすことにより、プッシャ穿孔圧延により製造された素管の先端部の偏肉を抑制できる。

好ましくは、プッシャ芯金の先端は凸状に丸みを帯びている。

この場合、プッシャ芯金の先端とビレット後端との接触面積は小さい。そのため、プッシャ芯金がビレットと接触したときに生じる摩擦力が小さくなり、プッシャ芯金の偏心回転が抑制される。その結果、素管の先端部の偏肉が抑制される。

好ましくは、プッシャ芯金は、棒状の芯金本体部材と、芯金先端部材とを備える。芯金先端部材は、芯金本体部材の端部に、周方向に回転可能に取り付けられる。芯金先端部材の先端は、ビレットの後端に当接される。

この場合、傾斜ロールに噛み込まれたビレットが周方向に回転したとき、芯金先端部材も、ビレット回転方向と同じ方向にほぼ同じ回転速度で容易に回転する。そのため、ビレットの回転速度とプッシャ芯金の回転速度とのずれに起因した摩擦力の発生を抑制できる。

本発明による継目無管の製造方法は、複数の傾斜ロールを含む穿孔機と、穿孔機の入側に配設された上述のプッシャ装置とを用いて、ビレットを穿孔圧延する。本発明による継目無管の製造方法は、ビレットをプッシャ装置と穿孔機との間に配置する工程と、プッシャ装置によりビレットの後端を押して、ビレットの先端を傾斜ロールに噛み込ませる工程と、ビレットの先端が傾斜ロールに噛み込まれてからビレットの先端が所定距離移動するまでの間、プッシャ装置によりビレットを押し進める工程とを備える。

好ましくは、ビレットを押し進める工程は、少なくとも、ビレットの先端が傾斜ロールに噛み込まれてから穿孔圧延が定常状態に至るまでの間、プッシャ装置によりビレットを押し進める。ここで、定常状態とは、たとえば、穿孔圧延されたビレットの先端（すなわち、素管の先端）が傾斜ロール後端の間から抜け出た時からビレット後端が傾斜ロールに接触した時までの期間をいう。

この場合、ビレットの噛み込み不良の発生を抑制でき、かつ、素管の先端部の偏肉を抑制できる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
１．第１の実施の形態
［穿孔機の全体構成］
図１及び図２を参照して、穿孔機１０は、２つのコーン型傾斜ロール（以下、単に傾斜ロールという）１と、プラグ２とを備える。穿孔機１０の入側には、プッシャ装置３が配設され、穿孔機１０の出側には、複数のＨＭＤ（Hot Metal Detector：熱鋼検知器）４が配設される。なお、図示していないが、穿孔機１０とプッシャ装置３との間のパスラインＸ−Ｘ上には、ビレット２０を搬送するためのトラフ又は複数の搬送ローラが配設される。

２つの傾斜ロール１は、パスラインＸ−Ｘを挟んで配置される。各傾斜ロール１は、パスラインＸ−Ｘに対して、傾斜角δ及び交叉角γを有する。プラグ２は２つの傾斜ロール１の間であって、パスラインＸ−Ｘ上に配設され、その後端は、プラグ芯金２１の先端に接続される。

検知装置である２つのＨＭＤ４は、穿孔機１０の出側であって、傾斜ロール１の後端近傍に配設される。ＨＭＤ４は、穿孔圧延された素管の先端が傾斜ロール１間を通過したか否かを検知する。プッシャ装置３は、ＨＭＤ４の検知結果に基づいて、素管の先端部が傾斜ロール１間を通過するまでビレット２０を押し進めることができ、かつ、素管先端部が傾斜ロール１間を通過した後、ビレット２０を押すのを停止することができる。
［プッシャ装置の構成］
プッシャ装置３は、穿孔機１０の入側前方に、パスラインＸ−Ｘに沿って配設される。プッシャ装置３は、シリンダ装置３０と、接続部材３３と、プッシャ芯金３４とを備える。シリンダ装置３０は、シリンダ本体３１と、シリンダ軸３２とを備える。シリンダ装置３０は油圧式又は電動式であり、シリンダ軸３２を前進又は後退させる。シリンダ軸３２は中実の丸棒材であり、その横断面形状は円形状である。

プッシャ芯金３４は棒状である。プッシャ芯金３４の横断面形状は、たとえば、円形状又は円環状である。つまり、プッシャ芯金３４は、中実の棒材であってもよいし、中空の棒材であってもよい。プッシャ芯金３４は、接続部材３３により、周方向に回転可能にシリンダ軸３２と接続される。

プッシャ装置３は、プッシャ芯金３４の先端をビレット２０の後端に当接する。そして、シリンダ軸３２及びプッシャ芯金３４を前進させる。これにより、プッシャ装置３は、ビレット２０を後方から押す。

プッシャ装置３を用いたプッシャ穿孔圧延の工程は以下のとおりである。まず、ビレット２０が、穿孔機１０とプッシャ装置３との間のパスラインＸ−Ｘ上に配置される。続いて、プッシャ装置３がビレット２０を押して、ビレット２０を穿孔機１０に向かって前進させる。これにより、ビレット２０は傾斜ロール１に噛み込まれる。このとき、プッシャ装置３はさらに、穿孔圧延されたビレットの先端（すなわち、素管の先端）が所定距離移動するまで、ビレットを押し進める。

好ましくは、プッシャ装置３は、ビレットの先端が傾斜ロールに噛み込まれてから、穿孔圧延されたビレットの先端が傾斜ロール後端の間から抜け出るまで、つまり、穿孔圧延が定常状態になるまで、ビレットの後端を押し続ける。このとき、プッシャ芯金３４の移動速度は、ビレット２０の圧延方向進行速度以上とするのが好ましい。
このように、プッシャ穿孔圧延では、プッシャ装置３によりビレット２０を押し進めながら穿孔圧延する。そのため、ビレット２０の噛み込み不良が抑制される。

プッシャ装置３はさらに、ビレット２０の横断面積Ｓｂ（ｍｍ^２）、プッシャ芯金３４の横断面積Ｓｐ（ｍｍ^２）、プッシャ芯金３４の長さＬｐ（ｍｍ）、シリンダ軸３２外径Ｄｃ（ｍｍ）及びプッシャ穿孔圧延時におけるシリンダ軸先端の移動距離Ｌｃ（ｍｍ）が、以下の式（１）〜（３）を満たす。

０．３≦Ｓｐ／Ｓｂ （１）
Ｌｐ／Ｓｐ≦１．２ （２）
Ｌｃ／Ｄｃ≦４５ （３）
プッシャ装置３は、上記（１）〜（３）式を満たすことにより、上述のプッシャ穿孔圧延時における素管の偏肉の発生を抑制する。以下、各式（１）〜（３）について詳述する。
［式（１）について］
式（１）中のプッシャ芯金３４の横断面積Ｓｐは、以下の方法で求める。プッシャ芯金３４の任意１０箇所で横断面積を求める。求めた１０個の横断面積の平均をＳｐとする。また、ビレット２０の横断面積Ｓｂは以下の方法で求める。ビレット２０の任意の１０箇所で横断面積を求める。求めた１０個の横断面積の平均をＳｂとする。

なお、プッシャ芯金３４が中空の棒材である場合、横断面形状は円環形状となるが、円環形状の面積を横断面積として求める。

式（１）を満たすことにより、素管の偏肉は改善される。その理由は定かではないが、以下の事項が推定される。すなわち、式（１）を満たすことにより、プッシャ穿孔圧延時にプッシャ芯金が偏心回転しにくくなる。そのため、ビレットの偏心回転が抑えられ、素管の偏肉が抑制されると考えられる。

図３に、Ｓｐ／Ｓｂと素管の偏肉との関係を示す。図３のグラフは以下の試験により得られた。

７０ｍｍの外径を有し、横断面積Ｓｂが３８４６．５ｍｍ^２である複数の丸ビレットを準備した。準備された複数のビレットは、いずれも、０．４５質量％の炭素含有量を有する炭素鋼とした。各ビレットに対して表１に示す条件でプッシャ穿孔圧延を実施し、素管を製造した。

表１を参照して、Ｌｃ及びＤｃは一定とし、式（３）を満たした。また、プッシャ芯金長さＬｐ（ｍｍ）と横断面積Ｓｐ（ｍｍ^２）とが互いに異なる、複数のプッシャ芯金を準備した。複数のプッシャ芯金は、いずれもＬｐ／Ｓｐ＝１．０であり、式（２）を満たした。各プッシャ芯金は、横断面形状が円環形状の中空の棒材とした。

以上の条件で製造された素管の先端部の偏肉を調査した。具体的には、素管の先端（ビレットの２つの端部のうち、初めに穿孔された端部に相当）から長手方向に１５０ｍｍの位置まで、１０ｍｍピッチで測定位置を決定した。各測定位置の横断面で、周方向に等間隔の８箇所で肉厚を測定した。測定された肉厚を用いて、式（４）に基づいて、各測定位置での偏肉率を算出した。

各測定位置での偏肉率＝（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）／Ｔａｖｅ×１００（％） （４）
ここで、Ｔｍａｘは、８箇所で測定された複数の肉厚のうち最大の肉厚、Ｔｍｉｎは、測定された複数の肉厚のうち最小の肉厚、Ｔａｖｅは、測定された８箇所の肉厚の平均である。各ビレットの偏肉率（％）は、算出された各測定位置の偏肉率の平均とした。

また、プッシャ芯金の横断面積Ｓｐは以下の方法で求めた。使用されたプッシャ芯金の任意の１０箇所で横断面積を求めた。求めた横断面積の平均値をＳｐとした。ビレットの横断面積Ｓｂは以下の方法で求めた。穿孔圧延されるビレットの任意の１０箇所で横断面積を求めた。求めた横断面積の平均値をＳｂとした。

図３を参照して、Ｓｐ／Ｓｂが大きくなるに従い、偏肉率は低下した。さらに、Ｓｐ／Ｓｂ＝０．３を境に、曲線の傾きは大きく変化した。具体的には、Ｓｐ／Ｓｂが大きくなり、Ｓｐ／Ｓｂ＝０．３になるまでは、偏肉率は急速に低下した。その結果、Ｓｐ／Ｓｂ＝０．３では偏肉率が４．５％未満にまで低下した。一方、Ｓｐ／Ｓｂ＝０．３より大きくなると、偏肉率の低下の度合いは緩やかになった。したがって、Ｓｐ／Ｓｂは０．３以上とした。

なお、Ｓｐ／Ｓｂが大きくなれば、プッシャ芯金３４の横断面積が大きくなるため、プッシャ装置３は大型化される。プッシャ装置の大型化は設備コストの増大につながる。したがって、Ｓｐ／Ｓｂの好ましい上限は１．０とする。ただし、Ｓｐ／Ｓｂが１．０を越えても、本発明の効果を得ることができる。

図４は、Ｓｐ／Ｓｂと素管先端の曲がりとの関係を示す図である。図４は、図３と同じ試験により得られた各素管の曲がり量（ｍｍ）を測定した結果である。各素管の曲がり量は以下の方法により求めた。すなわち、素管先端から２００ｍｍの範囲で、真直な鋼尺を素管表面に当て、鋼尺と素管表面との間隙を周方向に測定した。測定された間隙の最大値を曲がり量とした。 図４を参照して、素管の曲がり量も偏肉と同様の傾向を示した。すなわち、Ｓｐ／Ｓｂ＝０．３以下のとき、Ｓｐ／Ｓｂが大きくなるに従い、曲がり量は急速に減少し、Ｓｐ／Ｓｂ＝０．３において、曲がり量は１ｍｍ未満となった。一方、Ｓｐ／Ｓｂが０．３を越えた場合、曲がり量は緩やかに低下した。

以上の結果より、Ｓｐ／Ｓｂを０．３以上とすることにより、素管の偏肉及び曲がり量を抑制できる。具体的には、素管先端部の偏肉率を４．５％未満とすることができ、曲がり量を１ｍｍ未満とすることができる。

なお、上記説明では、プッシャ芯金３４の横断面形状は円形状又は円環状としたが、他の形状であってもよい。たとえば、プッシャ芯金３４は、横断面形状が矩形や多角形の中実の棒材であってもよいし、横断面形状が矩形又は多角形の中空の棒材であってもよい。これらの形状であっても、式（１）を満たせば素管の偏肉及び曲がりを抑制できる。

［式（２）について］
式（１）を満たすことに加え、Ｌｐ／Ｓｐを１．２以下にすることにより、素管の偏肉は改善される。その理由は定かではないが、式（２）を満たすことにより、プッシャ穿孔圧延時におけるプッシャ芯金の偏心回転が抑制されるためと考えられる。

図５に、Ｌｐ／Ｓｐと素管の偏肉との関係を示す。図５のグラフは以下の試験方法で得られた。

図３での試験と同様の寸法の複数のビレットを準備した。さらに、横断面が円環状であり、横断面積Ｓｐが１９６３ｍｍ^２であり、長さＬｐが互いに異なる複数の中空プッシャ芯金を準備した。準備された各プッシャ芯金をプッシャ装置に取り付け、表１に示す条件でプッシャ穿孔圧延を実施した。このとき、Ｓｐ／Ｓｂ＝０．５１で式（１）を満たした。また、式（３）も満たされていた。製造された各素管の偏肉率（％）は、図３での試験の場合と同じ方法で求めた。

図５を参照して、Ｌｐ／Ｓｐが小さくなるに従い偏肉率は低下した。さらに、Ｌｐ／Ｓｐ＝１．２を境に、曲線の傾きは変化した。具体的には、Ｌｐ／Ｓｐが小さくなり、１．２になるまで、偏肉率は急速に低下し、４．５％未満となった。一方、Ｌｐ／Ｓｐが１．２以下になると、偏肉率の低下の度合いは緩やかになった。したがって、Ｌｐ／Ｓｐは１．２以下とした。

［式（３）について］
式（１）及び（２）と同様に、式（３）を満たすことにより素管の偏肉が改善される。その理由として、以下の事項が推定される。すなわち、プッシャ穿孔圧延時におけるシリンダ軸３２の先端の移動距離Ｌｃが長くなるほど、シリンダ本体３１から押し出されるシリンダ軸３２の長さは大きくなる。シリンダ本体３１から押し出されるシリンダ軸３２の長さが大きいほど、シリンダ軸３２はたわみやすくなる。なぜなら、シリンダ軸３２は、シリンダ本体から押されるとともに、傾斜ロール１に噛み込まれたビレット２０からも押されるからである。シリンダ軸３２がたわめば、シリンダ軸３２が偏心回転しやすくなるため、素管に偏肉が発生しやすくなると推定される。

Ｌｃ／Ｄｃが４５を越えると、素管の偏肉率が大きくなり、具体的には、偏肉率が４．５％以上となる。したがって、Ｌｃ／Ｄｃは４５以下とする。

図１に示すように、プッシャ芯金３４の先端は凸状に丸みを帯びている。先端が丸みを帯びているため、プッシャ芯金３４の先端がビレット２０の後端と接触したときの接触面積は小さい。そのため、プッシャ芯金３４とビレット２０との接触により生じる摩擦力を小さくすることができる。摩擦力が小さければ、プッシャ芯金３４の偏心回転が抑制されるため、素管の偏肉がより抑制される。なお、プッシャ芯金３４の先端面が平坦であっても、式（１）〜（３）を満たせば、本発明の効果は得られる。

また、図１に示すように、２つの芯金ガイド部材５は、プッシャ芯金３４を挟んで、互いに対向して配置される。各芯金ガイド部材５とプッシャ芯金３４との間にはある程度の隙間が設けられる。芯金ガイド部材５は、プッシャ芯金３４が偏心回転してパスラインＸ−Ｘからずれるのを抑制する。芯金ガイド部材５はなくてもよいが、芯金ガイド部材５を配置すれば、プッシャ芯金３４が偏心回転するのをある程度抑制できる。

プッシャ芯金３４及びシリンダ軸３２の材質は特に限定されず、ヤング率の大きい金属材料であればよい。
２．第２の実施の形態
プッシャ芯金は複数の部材から構成されてもよい。図６を参照して、第２の実施の形態によるプッシャ装置３は、プッシャ芯金３４の代わりにプッシャ芯金３５を備える。

プッシャ芯金３５は、芯金先端部材３６と、芯金本体部材３７とを備える。好ましくは、芯金先端部材３６の長さは、芯金本体部材３７の長さよりも短い。

図７を参照して、芯金先端部材３６は、先端部３６１と、回動部３６２と、接続部３６３とを備える。回動部３６２は、内部にスラストローラベアリング３６４及びニードルベアリング３６５を収納する。回動部３６２は、スラストローラベアリング３６４及びニードルベアリング３６５により、先端部３６１を周方向に回転可能に保持する。接続部３６３は、雄ねじが切られており、先端に雌ねじを有する芯金本体部材３７に取り付けされる。これにより、芯金先端部材３６は、芯金本体部材３７に固定される。

図１に示したプッシャ芯金３４は、接続部材３３により周方向に回転可能に接続されている。そのため、プッシャ穿孔圧延時に、傾斜ロール１に噛み込まれたビレット２０が周方向に回転を始めると、ビレット２０に接触したプッシャ芯金３４も周方向に回転する。しかしながら、プッシャ芯金３４の重量が大きい場合、周方向に回転しにくく、その回転速度が、ビレット２０の回転速度とずれる場合がある。この場合、ビレット２０の後端とプッシャ芯金３４の先端との間に摩擦力が発生する。このような摩擦力はプッシャ芯金３４を偏心回転させるため、素管に偏肉が発生する。

これに対して、本実施の形態のプッシャ芯金３５は、芯金先端部材３６と芯金本体部材３７とで構成され、芯金先端部材３６は周方向に回転可能に芯金本体部材３７に取り付けられる。芯金先端部材３６は、プッシャ芯金３５全体よりも当然に軽い。そのため、傾斜ロール１に噛み込まれたビレット２０が周方向に回転したとき、芯金先端部材３６もビレット回転方向と同じ方向にほぼ同じ回転速度で容易に回転することができる。そのため、回転速度のずれに起因した摩擦力の発生が抑制され、素管の偏肉が抑制される。

さらに、図７に示すように、芯金先端部３６１の先端３６６は、凸状に丸みを帯びている。そのため、プッシャ芯金３４がビレット２０と当接したときに生じる摩擦力を小さくすることができる。

ビレット横断面積Ｓｂ、プッシャ芯金横断面積Ｓｐ、プッシャ芯金長さＬｐ、シリンダ軸外径Ｄｃ及びシリンダ軸先端の移動距離Ｌｃを、表２に示す各条件１〜８に設定し、プッシャ穿孔圧延を実施した。プッシャ穿孔圧延後、製造された素管の先端部の偏肉率を調査した。

準備された複数の丸ビレットは、いずれも、０．４５％の炭素含有量を有する炭素鋼とした。なお、プッシャ芯金は、丸棒状の中空材であった。また、プッシャ芯金の先端は平坦であった。表２中のプッシャ芯金横断面積Ｓｐ（ｍｍ^２）は、以下の方法で求めた。各条件番号で使用されるプッシャ芯金の任意の１０箇所で横断面積を求め、求めた１０個の横断面積の平均をＳｐとした。また、表２中のビレット横断面積Ｓｂ（ｍｍ^２）は、以下の方法で求めた。各条件番号で使用されるビレットの任意の１０箇所で横断面積を求め、求めた１０個の横断面積の平均をＳｂとした。

各条件１〜８で製造された素管の偏肉率（％）は、以下の方法で求めた。素管の先端から長手方向に１５０ｍｍの位置まで、１０ｍｍピッチで測定位置を決定した。各測定位置の横断面で、周方向に等間隔の８箇所で肉厚を測定した。測定された肉厚から、式（４）に基づいて、各測定位置での偏肉率を算出した。各ビレットの偏肉率は、算出された各測定位置での偏肉率の平均とした。求めた偏肉率を表２に示す。

表２を参照して、条件４〜８は、いずれも式（１）〜式（３）を満たした。そのため、製造された素管の偏肉率は４．５％未満であった。

一方、条件１〜３は、式（１）〜（３）のいずれかを満足せず、偏肉率が４．５％以上となった。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

本発明の第１の実施の形態による穿孔機及びプッシャ装置の全体構成を示す上面図である。 図１に示した穿孔機の側面図である。 図１に示したプッシャ芯金の横断面積Ｓｐ及びビレットの横断面積Ｓｂと、プッシャ穿孔圧延により製造された素管の偏肉率との関係を示す図である。 図１に示したプッシャ芯金の横断面積Ｓｐ及びビレットの横断面積Ｓｂと、プッシャ穿孔圧延により製造された素管の曲がり量との関係を示す図である。 図１に示したプッシャ芯金の長さＬｐ及び横断面積Ｓｐと、プッシャ穿孔圧延により製造された素管の偏肉率との関係を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による穿孔機及びプッシャ装置の全体構成を示す上面図である。 図６に示した芯金先端部材の縦断面図である。

符号の説明

１ 傾斜ロール
２ プラグ
３ プッシャ装置
１０ 穿孔機
３０ シリンダ装置
３１ シリンダ本体
３２ シリンダ軸
３３ 接続部材
３４，３５ プッシャ芯金
３６ 芯金先端部材
３７ 芯金本体部材

Claims (4)

1. ビレットを穿孔圧延する穿孔機の入側に配設される穿孔圧延用のプッシャ装置であって、
   シリンダ軸を含むシリンダ装置と、
   前記シリンダ軸の先端に取り付けられ、その先端が前記ビレットの後端に当接される、棒状のプッシャ芯金とを備え、
   前記プッシャ芯金の横断面積Ｓｐと前記ビレットの横断面積Ｓｂとは式（１）を満たし、前記プッシャ芯金の長さＬｐと前記プッシャ芯金の横断面積Ｓｐとは式（２）を満たし、穿孔圧延時における前記シリンダ軸の先端の移動距離Ｌｃと前記シリンダ軸の外径Ｄｃとは式（３）を満たすことを特徴とするプッシャ装置。
   ０．３≦Ｓｐ／Ｓｂ （１）
   Ｌｐ／Ｓｐ≦１．２ （２）
   Ｌｃ／Ｄｃ≦４５ （３）
2. 請求項１に記載のプッシャ装置であって、
   前記プッシャ芯金の先端は、凸状に丸みを帯びていることを特徴とするプッシャ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプッシャ装置であって、
   前記プッシャ芯金は、
   棒状の芯金本体部材と、
   前記芯金本体部材の端部に、周方向に回転可能に取り付けられ、その先端が前記ビレットの後端に当接される芯金先端部材とを備えることを特徴とするプッシャ装置。
4. 複数の傾斜ロールを含む穿孔機と、前記穿孔機の入側に配設される請求項１〜３のいずれか１項に記載のプッシャ装置とを用いて、ビレットを穿孔圧延する継目無管の製造方法であって、
   前記ビレットを前記プッシャ装置と前記穿孔機との間に配置する工程と、
   前記プッシャ装置により前記ビレットの後端を押して、前記ビレットの先端を前記傾斜ロールに噛み込ませる工程と、
   前記ビレットの先端が噛み込まれてから、前記ビレットの先端が所定距離移動するまでの間、前記プッシャ装置により前記ビレットを押し進める工程とを備えることを特徴とする継目無管の製造方法。

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