JP2010125492A - Piercing rolling method for billet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ビレット(継目無鋼管用素材)の穿孔圧延方法に関し、特に、ビレットを例えばマンネスマンピアサーのような穿孔圧延機にて穿孔圧延するときに被圧延材先端部に内面疵を発生し難くした、ビレットの穿孔圧延方法に関する。 The present invention relates to a method for piercing and rolling a billet (material for seamless steel pipe), and in particular, when a billet is pierced and rolled by a piercing and rolling machine such as a Mannesmann Piercer, it is difficult to generate internal flaws at the tip of a material to be rolled. The present invention relates to a billet piercing and rolling method.
穿孔圧延機、例えばマンネスマンピアサーは、図1に示すようにロール軸方向の中央から両端に進むほどロール径が小さくなる形状(太鼓形状)のロール1,2を上下に交差配置(ただしロール軸は圧延方向に平行な面内にある)し、かつ、プラグ先端がロールバイト中央付近に位置しプラグ後端が圧延方向の下流側に位置するようにプラグ3を配置して構成され、そのロールバイト内に材料10を通して穿孔圧延が行われる。
As shown in FIG. 1, a piercing and rolling mill, for example, Mannesmann Piercer, has rolls 1 and 2 having a shape in which the roll diameter decreases (drum shape) as it goes from the center to the both ends in the roll axis direction. The
上記穿孔圧延の原理は、ロールバイト始端位置からプラグ先端位置にかけての圧延方向範囲(空揉み部4)で、回転鍛造(空揉み)によりビレット10の断面中心部を脆化させ、続いてプラグ先端位置からロールバイト終端位置にかけての圧延方向範囲(穿孔部5)で、前記脆化した断面中心部をプラグ3に押付けて穿孔し、管肉厚を決定するというものである。
The principle of piercing and rolling is that the center of the cross section of the
このような穿孔圧延においては、疵が管内面の先端部(圧延時の先頭端部)に集中的に発生する傾向がある。この疵の発生機構は次のように考えられている。すなわち、図2に示すように、ビレット10(角スラブ→ビレット圧延材、あるいは直鋳ビレット)はその断面中心部に偏析15(角スラブ→ビレット圧延材では線状偏析、直鋳ビレットでは点状偏析)を有する。偏析15は、先端部に位置する部分が、穿孔圧延前の加熱で酸化する。空揉みの際、この酸化した偏析部分が起点となって先端部に割れが発生・進展する。この割れの内面の凹凸がプラグで圧下されて倒れ込み、管11の圧延先端部内面の疵50となる。
In such piercing and rolling, wrinkles tend to occur intensively at the tip of the inner surface of the pipe (the leading end during rolling). The generation mechanism of this wrinkle is considered as follows. That is, as shown in FIG. 2, billet 10 (square slab → billet rolled material or straight cast billet) is segregated at the center of the cross section 15 (linear segregation in square slab → billet rolled material, and spot shaped in direct cast billet. Segregation). In the
上記のような疵発生の軽減対策として、図3に示すように、製鋼工程で偏析15を、穿孔箇所になるビレット10の断面中心部位から外れた位置にずらす方法(偏析をオフセットする方法;特許文献1参照)や、図4に示すように、コーンタイプピアサー(上下にコーン形状のロール21,22を配置した穿孔圧延機)を用いて、圧延中のせん断変形抑制により、凹凸倒れ込みの防止を図る方法(特許文献2参照)などが知られている。
しかし、上記の偏析をオフセットする方法では、管肉厚内部に偏析が残るため、品質上の不均一を招く。また、上記のコーンタイプピアサーを用いる方法では、ロール形状の変更やロール軸を圧延方向に対し傾斜させる設備が必要となり、投資が膨大となる。すなわち、従来の技術では継目無鋼管の先端部内面の疵発生を有利に防止するのは困難であるという課題が残されたままであった。 However, in the method of offsetting the above-mentioned segregation, segregation remains inside the tube thickness, resulting in non-uniform quality. Moreover, in the method using the cone type piercer described above, a change in roll shape and a facility for tilting the roll axis with respect to the rolling direction are required, and the investment is enormous. That is, the problem that it is difficult to advantageously prevent the generation of wrinkles on the inner surface of the distal end portion of the seamless steel pipe remains with the conventional technology.
発明者らは、前記課題を解決するための手段を鋭意検討し、以下に記される本発明をなした。
(請求項1)
ビレットを加熱し、穿孔圧延する方法において、前記穿孔圧延するより前に、前記ビレットの先端部に、外面へのテーパ加工を施すことを特徴とするビレットの穿孔圧延方法。
(請求項2)
前記ビレットの、テーパ加工前の直径をDb、テーパ加工後の先端位置および該先端位置から100mm内側の位置における直径をそれぞれD0、D100とし、前記穿孔圧延に用いる穿孔圧延機の、プラグ先端位置および該プラグ先端位置から0.5×Dbだけ上流側の位置におけるロール間ギャップをそれぞれGt、G0.5Dbとして、下記式(1)が満足されるように、前記テーパ加工を行うことを特徴とする請求項1に記載のビレットの穿孔圧延方法。
The inventors diligently studied the means for solving the above-mentioned problems and made the present invention described below.
(Claim 1)
In the method of heating and piercing and rolling a billet, the billet piercing and rolling method is characterized in that a tip end portion of the billet is tapered to the outer surface before the piercing and rolling.
(Claim 2)
The diameter of the billet before taper machining is D b , and the diameter at the tip position after taper machining and the diameter at a position 100 mm inside from the tip position is D 0 and D 100 , respectively. tip position and the plug tip 0.5 × from the position D b only roll gap at the upstream position respectively G t, a G 0.5 dB, so the following equation (1) is satisfied, the tapered The billet piercing and rolling method according to
記
G0.5Db>D100>D0>Gt ‥‥(1)
(請求項3)
前記テーパ加工は、前記加熱後前記穿孔圧延前に、ビレット先端部加工目標形状の孔型を有する金型を用いて、前記ビレットの先端部をプレスすることにより行うことを特徴とする請求項1または2に記載のビレットの穿孔圧延方法。
(請求項4)
請求項1〜3のいずれか1項に記載されたビレットの穿孔圧延方法を用いて製造されてなる継目無鋼管。
G 0.5 Db > D 100 > D 0 > G t (1)
(Claim 3)
2. The taper processing is performed by pressing the tip of the billet using a die having a hole shape of a billet tip processing target shape after the heating and before the piercing and rolling. Or the piercing-rolling method of billets as described in 2.
(Claim 4)
A seamless steel pipe produced by using the billet piercing and rolling method according to any one of
本発明によれば、継目無鋼管の品質上の不均一を招かずに、また膨大な設備投資を要さずに、管内面先端部の疵発生を防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the generation | occurrence | production of the flaw of a pipe inner surface front-end | tip part can be prevented, without causing the nonuniformity in quality of a seamless steel pipe, and without requiring huge equipment investment.
本発明では、ビレットを加熱し、穿孔圧延する。ビレットの加熱温度は通常の操業における加熱温度でよい。穿孔圧延に用いる穿孔圧延機は、図1のマンネスマンピアサー、図4のコーンタイプピアサーのいずれであってもよいが、設備コスト節約の点で、マンネスマンピアサーが好ましい。
本発明では、穿孔圧延するより前(加熱の前、あるいは加熱後穿孔圧延前)に、図5に示すように、ビレット10の先端部(穿孔圧延時に先頭になる部位)に、外面へのテーパ加工20を施す。テーパ加工20による加工形状は、いうまでもなく先細り形状である。これにより、ビレット先端部に対する空揉みが軽減され、先端部が空揉み部4(図1参照)を通過する際に、断面中心部の偏析(先端部の偏析は加熱時に酸化されている)を起点とした割れの発生・進展が効果的に防止される。したがって、先端部の断面中心部位には、穿孔部5(図1参照)でプラグ3による圧下で倒れ込むべき内面凹凸を有する割れの発生・進展が抑制されているので、管の先端部における内面の疵発生が効果的に防止されるわけである。
In the present invention, the billet is heated and pierced and rolled. The heating temperature of the billet may be the heating temperature in normal operation. The piercing and rolling machine used for piercing and rolling may be either the Mannesmann piercer of FIG. 1 or the cone type piercer of FIG. 4, but the Mannesmann piercer is preferable from the viewpoint of equipment cost saving.
In the present invention, before piercing-rolling (before heating or before piercing-rolling after heating), as shown in FIG. 5, the tip of billet 10 (portion leading to piercing-rolling) is tapered to the outer surface.
本発明では、製鋼工程での偏析オフセットは必要ないから、継目無鋼管の品質上の不均一にはつながらない。また、ビレット先端部をテーパ加工するための設備投資は僅少で済む。
本発明において、テーパ加工20による加工形状は、図6に示すように、ビレット10の、テーパ加工前の直径をDb、テーパ加工後の先端位置および該先端位置から100mm内側の位置における直径をそれぞれD0、D100とし、前記穿孔圧延に用いる穿孔圧延機の、プラグ先端位置および該プラグ先端位置から0.5×Dbだけ上流側の位置におけるロール1,2間ギャップをそれぞれGt、G0.5Dbとして、次式、
G0.5Db>D100>D0>Gt ‥‥(1)
が満足されるテーパ加工形状とするのが好適である。式(1)において、D100>D0は、テーパ加工形状が先細り形状であるから当然のことである。また、D0>Gtとしたのは、D0≦Gtであると、ビレット先端部が空揉み不十分(すなわち断面中心部の脆化が不十分)な状態のままプラグ3先端に衝突し、プラグ3の損傷を招くおそれがあるからである。また、G0.5Db>D100としたのは、G0.5Db≦D100であると、ビレット先端がロールバイトをまだ通過し終わっていない非定常圧延の状態で、ロール1,2の空揉み関与領域が噛み込み側ロール端部にまで及んで、穿孔圧延機にかかる負荷が大きくなりすぎるおそれがあるからである。
In the present invention, no segregation offset is required in the steel making process, and this does not lead to uneven quality of the seamless steel pipe. Also, the capital investment for tapering the billet tip is minimal.
In the present invention, as shown in FIG. 6, the processing shape by the
G 0.5Db > D 100 > D 0 > G t (1)
It is preferable to have a tapered shape that satisfies the above. In the formula (1), D 100 > D 0 is natural because the tapered shape is a tapered shape. Also, D 0 > G t is set so that when D 0 ≦ G t , the billet tip collides with the tip of the
テーパ加工20は、加熱後穿孔圧延前の段階で、例えば図7に示すように、ビレット先端部加工目標形状の孔型31を設けた金型30を用いてビレット10の先端部をプレスする方法で行うことが、加熱前(あるいは加熱後穿孔圧延前)の切削加工による方法に比べて歩留り面で勝り、また加熱前の冷間プレスによる方法に比べると設備コスト面で有利であるから、好ましい。また、本発明の継目無鋼管は、本発明のビレットの穿孔圧延方法を用いて製造されたものであるから、管先端部内面に疵を有さないものである。
The
表1に示す形態のビレット(断面円形状、断面中心部に偏析あり)を、表1に示す条件で、加熱→穿孔圧延(マンネスマンピアサーで圧延)し、あるいは、加熱→先端部テーパ加工(金型でプレス)→穿孔圧延(マンネスマンピアサーで圧延)し、管(継目無鋼管)を得た。得られた管について、先端から管長手方向に300mm入った位置までの範囲の内面を、ファイバースコープで観察し、疵の有無を調べた結果を表1に示す。 A billet (circular cross section, with segregation in the center of the cross section) shown in Table 1 is heated to piercing and rolling (rolling with Mannesmann Piercer) under the conditions shown in Table 1, or heated to tapering the tip (gold). Pressing with a mold) → Punch rolling (rolling with Mannesmann Piercer) to obtain a pipe (seamless steel pipe). Table 1 shows the results obtained by observing the inner surface of the obtained tube from the tip to a position 300 mm in the longitudinal direction of the tube with a fiber scope and examining the presence or absence of wrinkles.
表1より、本発明例では、管先端部内面の疵発生が抑制されたことがわかる。 From Table 1, it can be seen that in the example of the present invention, generation of wrinkles on the inner surface of the tube tip portion was suppressed.
1 ロール(太鼓形状のロールを上に配置したもの)
2 ロール(太鼓形状のロールを下に配置したもの)
3 プラグ
4 空揉み部
5 穿孔部
10 ビレット(継目無鋼管用素材、被圧延材)
11 管(継目無鋼管)
15 偏析
20 テーパ加工
21 ロール(コーン形状のロールを上に配置したもの)
22 ロール(コーン形状のロールを下に配置したもの)
30 金型
31 ビレット先端部加工目標形状の孔型
50 疵
1 roll (a drum-shaped roll placed on top)
2 rolls (a drum-shaped roll placed below)
3
10 Billet (material for seamless steel pipe, rolled material)
11 pipe (seamless steel pipe)
15 Segregation
20 Taper processing
21 roll (cone-shaped roll placed on top)
22 roll (cone-shaped roll placed below)
30 mold
31 Hole shape with billet tip machining target shape
50 疵
Claims (4)
記
G0.5Db>D100>D0>Gt ‥‥(1) The diameter of the billet before taper machining is D b , and the diameter at the tip position after taper machining and the diameter at a position 100 mm inside from the tip position is D 0 and D 100 , respectively. tip position and the plug tip 0.5 × from the position D b only roll gap at the upstream position respectively G t, a G 0.5 dB, so the following equation (1) is satisfied, the tapered The billet piercing and rolling method according to claim 1, wherein the billet is pierced and rolled.
G 0.5 Db > D 100 > D 0 > G t (1)
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