JP2022055384A - Manufacturing method and manufacturing facility of seamless steel pipe, and billet processing tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ビレットの穿孔圧延に先立って行われる予備工程を有する点に特徴がある継目無鋼管の製造方法並びにその実施に供される製造設備およびビレット加工用工具に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a seamless steel pipe, which is characterized by having a preliminary step performed prior to drilling and rolling the billet, as well as manufacturing equipment and a billet processing tool provided for the manufacture thereof.
油井管などに使用される継目無鋼管は、ビレットと呼ばれる鋼鋳片(断面が丸形又は角形鋼鋳片)を素材にして製造される。継目無鋼管の製造工程では、加熱炉で加熱されたビレット(例えば丸ビレット)を、ピアサーミル(穿孔圧延機)で傾斜圧延ロールと穿孔プラグを用いて穿孔圧延して素管とし、引き続き、この素管をエロンゲータ、プラグミルおよびリーラで構成される圧延機群またはマンドレルミルなどで管体形状にまで延伸圧延する。このようにして得られた管体を、再加熱炉で加熱した後、サイジングミルまたはストレッチレデューサーで外径と肉厚を所定寸法まで絞り込む加工をし、製品鋼管とする(例えば、特許文献1)。
ピアサーミルによるビレットの穿孔圧延では、傾斜圧延ロールにより熱間のビレットに先進力を与えながら、ビレットの進行方向に穿孔プラグと呼ばれる専用の圧延工具を配置し、傾斜圧延ロールと穿孔プラグの空隙でビレットに塑性変形に至るような歪を導入し、ビレットを貫通させることで素管の形状に加工する。
Seamless steel pipes used for oil country tubular goods and the like are manufactured from steel slabs called billets (steel slabs with a round or square cross section). In the manufacturing process of seamless steel pipes, billets heated in a heating furnace (for example, round billets) are drilled and rolled in a piercer mill (drilling mill) using an inclined rolling roll and a drilling plug to make a raw pipe, and then this raw material is continued. The pipe is stretched and rolled to the shape of a pipe by a rolling mill group consisting of an elongator, a plug mill and a reeler, or a mandrel mill. The pipe body thus obtained is heated in a reheating furnace and then processed by a sizing mill or a stretch reducer to narrow down the outer diameter and the wall thickness to predetermined dimensions to obtain a product steel pipe (for example, Patent Document 1). ..
In the drilling and rolling of billets by a piercer mill, a special rolling tool called a drilling plug is placed in the direction of travel of the billet while giving advanced force to the hot billet by the tilted rolling roll, and the billet is placed in the gap between the tilted rolling roll and the drilling plug. Introduces strain that leads to plastic deformation, and processes it into the shape of a raw tube by penetrating the billet.
ピアサーミル(穿孔圧延機)によるビレットの穿孔圧延では、穿孔圧延の直前に穿孔プラグとビレットが接触し始める際に、穿孔プラグの中心とビレットの中心が不一致であると、素管に製品肉厚に影響を及ぼすような偏肉(管周方向での偏肉)が発生するという問題があり、高精度な肉厚寸法を有する製品鋼管の製造を阻害する要因となる。 In the drilling rolling of billets by a piercer mill (punching rolling mill), when the drilling plug and the billet start to come into contact immediately before the drilling rolling, if the center of the drilling plug and the center of the billet do not match, the product wall thickness will be increased to the raw pipe. There is a problem that uneven thickness (unbalanced thickness in the circumferential direction of the pipe) that affects the thickness occurs, which becomes a factor that hinders the production of product steel pipes having a highly accurate wall thickness dimension.
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、ビレットの穿孔圧延における素管の偏肉を低減させ、高精度な肉厚寸法を有する鋼管を製造することができる継目無鋼管の製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような継目無鋼管の製造方法の実施に好適な製造設備およびビレット加工用工具(ポンチ)を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, reduce the uneven thickness of the raw pipe in the drilling and rolling of the billet, and produce a seamless steel pipe having a highly accurate wall thickness dimension. The purpose is to provide a method for manufacturing a steel pipe.
Another object of the present invention is to provide a manufacturing facility and a billet processing tool (punch) suitable for carrying out such a method for manufacturing a seamless steel pipe.
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、ビレットの穿孔圧延に先立ってビレット先端面の中央部にポンチを押し込んで窪みを形成しておき、この窪みに穿孔プラグの先端部を位置させた状態で穿孔圧延を開始することにより、穿孔プラグの中心とビレットの中心を一致させることができ、これにより素管の管周方向での偏肉を効果的に低減できることが判った。さらに、窪みを形成するためのポンチの形状を最適化することにより、そのポンチによる窪みの加工を特に適正化・効率化でき、ポンチの寿命も向上することが判った。 As a result of repeated studies to solve the above problems, the present inventors have formed a dent by pushing a punch into the central portion of the billet tip surface prior to drilling and rolling the billet, and the tip of the piercing plug is formed in this dent. It was found that by starting the drilling rolling with the portion positioned, the center of the drilling plug and the center of the billet can be aligned, which can effectively reduce the uneven thickness of the raw pipe in the pipe circumferential direction. rice field. Furthermore, it was found that by optimizing the shape of the punch for forming the dent, the processing of the dent by the punch can be particularly optimized and efficient, and the life of the punch is also improved.
本発明は、以上のような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
[1]ビレットの穿孔圧延工程前の予備工程として、熱間のビレットの先端面の中央部に凸型のポンチ(1)を押し込んで窪み(x)を形成する加工工程を有し、
ビレットの穿孔圧延工程では、窪み(x)内に穿孔プラグの先端部を位置させた状態で穿孔圧延を開始することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
[2]上記[1]の製造方法において、窪み(x)の深さが50mm超であることを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
[3]上記[1]または[2]の製造方法において、ビレット先端面における窪み(x)の径dとビレット径Dの比率d/Dが0.3~0.8を満足することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
The present invention has been made based on the above findings, and has the following gist.
[1] As a preliminary step before the drilling and rolling process of the billet, there is a processing step of pushing a convex punch (1) into the central portion of the tip surface of the hot billet to form a depression (x).
In the billet drilling and rolling step, a method for manufacturing a seamless steel pipe, characterized in that drilling and rolling is started with the tip of the drilling plug positioned in the recess (x).
[2] In the manufacturing method of the above [1], a method for manufacturing a seamless steel pipe, characterized in that the depth of the recess (x) is more than 50 mm.
[3] In the manufacturing method of the above [1] or [2], the ratio d / D of the diameter d of the recess (x) and the billet diameter D on the billet tip surface satisfies 0.3 to 0.8. A method for manufacturing a seamless steel pipe.
[4]上記[1]~[3]のいずれかの製造方法において、穿孔圧延工程では、穿孔圧延開始時における穿孔プラグの先端と窪み(x)の底部との距離Lを50mm以上とすることを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
[5]上記[1]~[4]のいずれかの製造方法において、ポンチ(1)の本体部(10)は、略円錐形または略円錐台形であって先端が凸曲面状であることを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
[6]上記[5]の製造方法において、ポンチ(1)の本体部(10)は、先端が凸曲面状のポンチ頭部(10a)と、該ポンチ頭部(10a)に連なるテーパー状基体部(10b)からなり、
ポンチ頭部(10a)とテーパー状基体部(10b)の境界は谷状の折曲部(10c)を構成し、
テーパー状基体部(10b)の斜面傾斜角度θが50~60°であることを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
[7]上記[6]の製造方法において、ポンチ頭部(10a)の先端の凸曲面は曲率半径Rが30mm以上であることを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
[4] In any of the above-mentioned manufacturing methods [1] to [3], in the drilling rolling step, the distance L between the tip of the drilling plug and the bottom of the recess (x) at the start of drilling rolling shall be 50 mm or more. A method for manufacturing a seamless steel pipe.
[5] In any of the above-mentioned manufacturing methods [1] to [4], the main body portion (10) of the punch (1) has a substantially conical shape or a substantially conical trapezoidal shape, and the tip has a convex curved surface shape. A characteristic method for manufacturing seamless steel pipes.
[6] In the manufacturing method of the above [5], the main body portion (10) of the punch (1) has a punch head (10a) having a convex curved tip and a tapered substrate connected to the punch head (10a). Consists of part (10b)
The boundary between the punch head (10a) and the tapered substrate portion (10b) constitutes a valley-shaped bent portion (10c).
A method for manufacturing a seamless steel pipe, characterized in that the slope inclination angle θ of the tapered substrate portion (10b) is 50 to 60 °.
[7] In the manufacturing method of the above [6], a method for manufacturing a seamless steel pipe, wherein the convex curved surface at the tip of the punch head (10a) has a radius of curvature R of 30 mm or more.
[8]ビレットの穿孔圧延工程前の予備工程において熱間のビレットの先端面の中央部に窪み(x)を形成するための加工装置(A)を備え、
該加工装置(A)は、ビレットの先端面に押し込まれることで窪み(x)を形成するための凸型のポンチ(1)と、該ポンチ(1)を進退可能に保持し、ポンチ(1)をビレット先端面の中央部に押し込むポンチ保持手段(2)と、ポンチ(1)によるビレット先端面の加工時にビレットをクランプして拘束するクランプ手段(3)を備えることを特徴とする継目無鋼管の製造設備。
[9]上記[8]の製造設備において、ポンチ(1)の本体部(10)は、略円錐形または略円錐台形であって先端が凸曲面状であることを特徴とする継目無鋼管の製造設備。
[8] A processing device (A) for forming a recess (x) in the central portion of the tip surface of the hot billet in the preliminary step before the drilling and rolling process of the billet is provided.
The processing apparatus (A) holds a convex punch (1) for forming a recess (x) by being pushed into the tip surface of the billet, and the punch (1) so as to be able to move forward and backward, and the punch (1). ) Is provided with a punch holding means (2) for pushing the billet tip surface into the center portion, and a clamping means (3) for clamping and restraining the billet when the billet tip surface is processed by the punch (1). Steel pipe manufacturing equipment.
[9] In the manufacturing equipment of the above [8], the main body portion (10) of the punch (1) is a seamless steel pipe having a substantially conical shape or a substantially conical trapezoidal shape and a convex curved tip. production equipment.
[10]上記[9]の製造設備において、ポンチ(1)の本体部(10)は、先端が凸曲面状のポンチ頭部(10a)と、該ポンチ頭部(10a)に連なるテーパー状基体部(10b)からなり、
ポンチ頭部(10a)とテーパー状基体部(10b)の境界は谷状の折曲部(10c)を構成し、
テーパー状基体部(10b)の斜面傾斜角度θが50~60°であることを特徴とする継目無鋼管の製造設備。
[11]上記[10]の製造設備において、ポンチ頭部(10a)の先端の凸曲面は曲率半径Rが30mm以上であることを特徴とする継目無鋼管の製造設備。
[10] In the manufacturing equipment of the above [9], the main body portion (10) of the punch (1) has a punch head (10a) having a convex curved tip and a tapered substrate connected to the punch head (10a). Consists of part (10b)
The boundary between the punch head (10a) and the tapered substrate portion (10b) constitutes a valley-shaped bent portion (10c).
A seamless steel pipe manufacturing facility characterized in that the slope inclination angle θ of the tapered substrate portion (10b) is 50 to 60 °.
[11] In the manufacturing equipment of the above [10], a seamless steel pipe manufacturing equipment characterized in that the convex curved surface at the tip of the punch head (10a) has a radius of curvature R of 30 mm or more.
[12]上記[8]~[11]のいずれかの製造設備において、さらに、設備内に搬入されたビレットを保持するビレット保持手段(4)と、該ビレット保持手段(4)に保持されたビレットの後端を押して、ビレットを加工装置(A)による加工位置までスライド移動させるビレット移動手段(5)を備えることを特徴とする継目無鋼管の製造設備。
[13]上記[12]の製造設備において、加工装置(A)は、さらに、ビレット移動手段(5)に押されて移動してきたビレットの先端部が突き当たることでビレットを加工位置に停止させるリング状のビレットストッパ(6)を備え、
加工装置(A)によるビレット先端面の加工時には、ビレットストッパ(6)のリングの穴を通してポンチ(1)の先端部がビレット先端面に押し込まれるようにしたことを特徴とする継目無鋼管の製造設備。
[12] In any of the above-mentioned manufacturing facilities [8] to [11], the billet holding means (4) for holding the billet carried into the facility and the billet holding means (4) are further held. A seamless steel pipe manufacturing facility comprising a billet moving means (5) for pushing the rear end of the billet and sliding the billet to a machining position by the machining apparatus (A).
[13] In the manufacturing equipment of the above [12], the processing apparatus (A) further stops the billet at the processing position by abutting the tip of the billet that has been pushed and moved by the billet moving means (5). Equipped with a billet stopper (6)
Manufacture of a seamless steel pipe characterized in that the tip of the punch (1) is pushed into the billet tip surface through the hole of the ring of the billet stopper (6) when the billet tip surface is machined by the processing device (A). Facility.
[14]上記[8]~[13]のいずれかの製造設備において、ポンチ保持手段(2)はシリンダ装置(20)で構成され、該シリンダ装置(20)の作動ロッド(22)の先端に、ポンチホルダ(23)を介してポンチ(1)が脱着可能に保持され、
クランプ手段(3)は、長手方向の中間部を介して支持フレーム(9)に回動可能に支持され、先端にビレットを両側から挟んでクランプするためのクランプ金具(32a),(32b)を備えた1対のクランプアーム(30a),(30b)と、該1対のクランプアーム(30a),(30b)の後端間に連結され、その伸縮によりクランプアーム(30a),(30b)を開閉動作させる油圧シリンダ(33)を備えることを特徴とする継目無鋼管の製造設備。
[14] In any of the manufacturing facilities [8] to [13] above, the punch holding means (2) is composed of a cylinder device (20), and is attached to the tip of an operating rod (22) of the cylinder device (20). , The punch (1) is detachably held via the punch holder (23),
The clamping means (3) is rotatably supported by the support frame (9) via an intermediate portion in the longitudinal direction, and clamp fittings (32a) and (32b) for clamping the billet from both sides at the tip thereof are provided. A pair of clamp arms (30a) and (30b) provided and a pair of clamp arms (30a) and (30b) are connected to each other at the rear ends, and the clamp arms (30a) and (30b) are connected by expansion and contraction thereof. A seamless steel pipe manufacturing facility including a hydraulic cylinder (33) that opens and closes.
[15]熱間のビレットの端面に押し込んで窪みを形成するためのポンチであって、
その本体部(10)は、略円錐形または略円錐台形であって先端が凸曲面状であることを特徴とするビレット加工用工具。
[16]上記[15]のビレット加工用工具において、本体部(10)は、先端が凸曲面状のポンチ頭部(10a)と、該ポンチ頭部(10a)に連なるテーパー状基体部(10b)からなり、
ポンチ頭部(10a)とテーパー状基体部(10b)の境界は谷状の折曲部(10c)を構成し、
テーパー状基体部(10b)の斜面傾斜角度θが50~60°であることを特徴とするビレット加工用工具。
[17]上記[16]のビレット加工用工具において、ポンチ頭部(10a)の先端の凸曲面は曲率半径Rが30mm以上であることを特徴とするビレット加工用工具。
[15] A punch for pushing into the end face of a hot billet to form a dent.
The main body portion (10) is a billet processing tool characterized by having a substantially conical shape or a substantially conical trapezoidal shape and having a convex curved tip.
[16] In the billet processing tool of the above [15], the main body portion (10) has a punch head portion (10a) having a convex curved tip and a tapered substrate portion (10b) connected to the punch head portion (10a). ) Consists of
The boundary between the punch head (10a) and the tapered substrate portion (10b) constitutes a valley-shaped bent portion (10c).
A billet processing tool characterized in that the slope inclination angle θ of the tapered substrate portion (10b) is 50 to 60 °.
[17] In the billet processing tool of the above [16], the convex curved surface at the tip of the punch head (10a) has a radius of curvature R of 30 mm or more.
本発明によれば、ビレットの穿孔圧延に先立ってビレット先端面の中央部にポンチを押し込んで窪みxを形成しておき、この窪みx内に穿孔プラグの先端部を位置させた状態で穿孔圧延を開始することにより、穿孔圧延で得られる素管の管周方向での偏肉を低減させることができ、これにより偏肉の少ない高精度な肉厚寸法を有する継目無鋼管を製造することができる。
また、ビレット先端面に窪みを形成するためのポンチの形状を最適化することにより、そのポンチによる窪みの加工を、トラブルを生じさせることなく特に適正かつ効率的に実施でき、ポンチの寿命も向上させることができる。このため、特に高い生産性で低コストに本発明を実施することができる。
According to the present invention, a punch is pushed into the central portion of the billet tip surface to form a dent x prior to drilling and rolling of the billet, and piercing and rolling is performed with the tip of the piercing plug positioned in the dent x. By starting the above, it is possible to reduce the uneven thickness of the raw pipe obtained by drilling rolling in the pipe circumferential direction, and thereby it is possible to manufacture a seamless steel pipe having a highly accurate wall thickness dimension with less uneven thickness. can.
In addition, by optimizing the shape of the punch for forming a dent on the tip surface of the billet, it is possible to process the dent by the punch particularly appropriately and efficiently without causing any trouble, and the life of the punch is also improved. Can be made to. Therefore, the present invention can be carried out at a particularly high productivity and low cost.
本発明の継目無鋼管の製造方法は、図1のフロー図に示すように、ビレットの穿孔圧延工程前の予備工程として、熱間のビレットの先端面(ビレットの穿孔圧延工程における穿孔開始側の端面)の中央部に凸型のポンチ(工具)を押し込んで窪みxを形成する加工工程を有し、ビレットの穿孔圧延工程では、その窪みx内に穿孔プラグの先端部を位置させた状態で穿孔圧延を開始するものである。
図2は、前記予備工程(ビレット先端面に窪みxを形成する加工工程)の実施状況を模式的に示すものであり、この予備工程では、同図(a),(b)に示すように、熱間のビレット100を所定の加工位置で拘束した状態で、その先端面f(ビレット100の穿孔圧延工程における穿孔開始側の端面)の中央部に凸型のポンチ1(主にポンチ先端部)を押し込んで窪みxを形成する。しかる後、同図(c)に示すようにポンチ1を後退させて窪みxから引き抜き、予備工程を完了する。
In the method for manufacturing a seamless steel pipe of the present invention, as shown in the flow chart of FIG. 1, as a preliminary step before the drilling and rolling process of the billet, the tip surface of the hot billet (on the drilling start side in the drilling and rolling step of the billet). It has a processing step of pushing a convex punch (tool) into the center of the end face) to form a dent x, and in the billet drilling and rolling process, the tip of the piercing plug is positioned in the dent x. It is intended to start drilling and rolling.
FIG. 2 schematically shows the implementation status of the preliminary step (processing step of forming a dent x on the tip surface of the billet), and in this preliminary step, as shown in FIGS. , With the
この予備工程(加工工程)を経た熱間ビレットは、そのまま穿孔圧延工程に送られ、ピアサーミル(穿孔圧延機)により穿孔圧延されるが、この穿孔圧延では、ビレット100の先端面fに形成された窪みx内に穿孔プラグの先端部を位置させた状態で圧延が開始される。これにより、穿孔プラグの中心とビレットの中心を一致させることができ、穿孔プラグの先端中心がビレット中心に位置した状態で穿孔圧延が行われることになるため、素管の管周方向での偏肉の発生が抑えられ、最終的に高精度な肉厚寸法を有する継目無鋼管を製造することができる。
The hot billet that has undergone this preliminary step (machining step) is sent to the drilling and rolling process as it is and is drilled and rolled by a piercer mill (perforation rolling machine). In this drilling and rolling, it is formed on the tip surface f of the
図3は、穿孔圧延工程の圧延開始時における、ビレット100に対する穿孔プラグ200の位置を模式的に示したものである。
穿孔圧延開始時にビレット100の先端面fの窪みx内に穿孔プラグ200の先端部を位置させる態様としては、穿孔プラグ200の一部が窪みxの内面の一部に係合(接触)した状態でもよいし、図3のように穿孔プラグ200が窪みxの内面と係合(接触)しない状態であってもよい。
ここで、穿孔圧延工程では、穿孔圧延開始時における穿孔プラグ200の先端と窪みxの底部との距離L(図3)を50mm以上とすることが好ましい。穿孔圧延では、ビレット100の中央部に割れが生成することで穿孔が進行するが、距離Lを50mm以上とすることにより、そのようなビレット100の中央部の割れが適切に生じ、穿孔が円滑に進行する。
FIG. 3 schematically shows the position of the
As an embodiment in which the tip portion of the
Here, in the drilling and rolling step, it is preferable that the distance L (FIG. 3) between the tip of the
図4は窪みxが形成されたビレット先端部を示すものであり、図4(A)は縦断面、図4(B)は正面図である。図において、tは窪みxの深さ(ビレット100の先端面fを起点としてポンチ先端が到達する最大距離)、dはビレット100の先端面fにおける窪みxの径、Dはビレット径である。
ここで、窪みxの深さtが小さすぎると穿孔圧延における偏肉抑制効果が低下し、しかも穿孔圧延における噛み込み性も悪化しやすく、また、穿孔圧延時に穿孔プラグ先端と被圧延材が接触しやすくなるので、穿孔しにくくなるにおそれがある。このため、窪みxの深さtはある程度の大きさが必要であり、特に、上記のように穿孔圧延開始時における穿孔プラグ先端と窪みxの底部との距離Lを50mm以上確保することが好ましいことから、窪みxの深さtは50mm超であることが好ましい。ここで、穿孔圧延において噛み込み性が悪化するとは、ビレットが上下の圧延ロールに駆動されて前進し始め、プラグに接触する際に、負荷が過大となり穿孔が進まない状態となることを指す。窪みxの深さtが小さすぎるとビレット先端のマンネスマン割れの進展が十分ではなく、穿孔するための負荷が過大となってしまう。一方、窪みxの深さtが大きすぎると、穿孔圧延時に管端部に内面疵(カブレ疵)が発生するおそれがあり、このような内面疵が発生した管端部は切断除去しなければならず、製品歩留が低下するので、窪みxの深さtは120mm以下とすることが好ましい。
4A and 4B show a billet tip portion in which a recess x is formed, FIG. 4A is a vertical cross section, and FIG. 4B is a front view. In the figure, t is the depth of the recess x (the maximum distance that the tip of the punch reaches from the tip surface f of the billet 100), d is the diameter of the recess x in the tip surface f of the
Here, if the depth t of the dent x is too small, the effect of suppressing uneven thickness in drilling and rolling is lowered, and the biting property in drilling and rolling is likely to deteriorate, and the tip of the drilled plug and the material to be rolled come into contact with each other during drilling and rolling. Since it is easy to do, there is a risk that it will be difficult to pierce. Therefore, the depth t of the dent x needs to have a certain size, and it is particularly preferable to secure a distance L of 50 mm or more between the tip of the piercing plug and the bottom of the dent x at the start of drilling and rolling as described above. Therefore, the depth t of the recess x is preferably more than 50 mm. Here, when the biting property deteriorates in drilling and rolling, it means that the billet is driven by the upper and lower rolling rolls and starts to move forward, and when it comes into contact with the plug, the load becomes excessive and the drilling does not proceed. If the depth t of the dent x is too small, the Mannesmann crack at the tip of the billet does not sufficiently develop, and the load for drilling becomes excessive. On the other hand, if the depth t of the dent x is too large, an inner surface defect (fog defect) may occur at the pipe end portion during drilling and rolling, and the pipe end portion where such an inner surface defect has occurred must be cut and removed. However, the product yield is lowered, so that the depth t of the recess x is preferably 120 mm or less.
窪みxの形状は、ビレット先端面に押し込まれるポンチ部分の形状で決まるが、後述するようにポンチ1の本体部10(ポンチ保持手段2に対する取付部11よりも先端側の部分)は、先端が凸曲面状の略円錐形状または略円錐台形状であることが好ましいことから、通常、窪みxは底部が凹曲面状のすり鉢形状となる。
また、ビレット先端面における窪みxの径dは、ビレット径Dに対して小さすぎても、大きすぎても穿孔圧延における偏肉防止効果が低下するので、ビレット径Dに応じた大きさにすることが好ましい。図5は、窪みxの径dとビレット径Dの比率d/Dと製品鋼管の偏肉率との関係(一例)を示したもので、偏肉率とは後述する実施例に記載の通りのものである。この図5の試験(製造)条件は、ビレット材質:炭素鋼、ビレット径:300~350mm、ビレット加熱温度:1230~1290℃、製品径:316~432mmである。
図5の結果からして、比率d/Dは0.3~0.8程度を満足することが好ましく、0.4~0.6程度を満足することがより好ましい。
なお、ポンチ1で窪みxを加工することによる肉の移動によって、ビレット先端面が若干盛り上がるなどの変形を生じる場合もあるが、上述した窪みxの深さtや径dは、その加工後のビレット先端面を基準としたものである。
The shape of the recess x is determined by the shape of the punch portion pushed into the tip surface of the billet, but as will be described later, the tip of the
Further, if the diameter d of the recess x on the billet tip surface is too small or too large with respect to the billet diameter D, the effect of preventing uneven thickness in drilling and rolling is reduced, so the diameter is set according to the billet diameter D. Is preferable. FIG. 5 shows the relationship (one example) between the ratio d / D of the diameter d of the recess x and the billet diameter D and the uneven thickness ratio of the product steel pipe, and the uneven thickness ratio is as described in Examples described later. belongs to. The test (manufacturing) conditions of FIG. 5 are billet material: carbon steel, billet diameter: 300 to 350 mm, billet heating temperature: 1230 to 1290 ° C., and product diameter: 316 to 432 mm.
From the results of FIG. 5, the ratio d / D preferably satisfies about 0.3 to 0.8, and more preferably about 0.4 to 0.6.
The movement of the meat by processing the dent x with the
図6~図12は、本発明の製造方法の実施に供される製造設備の一実施形態と、この製造設備における本発明の製造方法の実施状況を模式的に示したものであり、図6は製造設備全体を示す側面図、図7はビレット移動手段5の一部(台車50など)を部分的に示す側面図、図8は同じく平面図である。また、図9~図12は製造設備の一部を構成する加工装置A(ビレットの先端面fに窪みxを形成するための加工装置)を部分的に示したものであり、図9は加工装置全体を示す側面図、図10は加工装置の一部(ポンチ1、ポンチストッパ6など)を部分的に示す側面図、図11は同じく加工装置の一部(ポンチ1、クランプ手段3、ポンチストッパ6など)を部分的に示す斜視図、図12は図9中のX-X線に沿う断面図である。なお、図6は加工装置Aの構成の一部(ポンチ1、ポンチ保持手段2、アーム13a,13b、油圧シリンダ53、アーム保持体55など)を省略して表わしており、図11はビレットストッパ6の支持部材12を省略して表わしている。
6 to 12 schematically show an embodiment of the manufacturing equipment used for carrying out the manufacturing method of the present invention and the implementation status of the manufacturing method of the present invention in the manufacturing equipment. FIG. Is a side view showing the entire manufacturing equipment, FIG. 7 is a side view partially showing a part of the billet moving means 5 (such as a trolley 50), and FIG. 8 is a plan view as well. Further, FIGS. 9 to 12 partially show a processing device A (a processing device for forming a dent x on the tip surface f of the billet) which constitutes a part of the manufacturing equipment, and FIG. 9 shows processing. A side view showing the entire device, FIG. 10 is a side view showing a part of the processing device (
この製造設備は、ビレット100の穿孔圧延工程前の予備工程において熱間のビレット100の先端面fの中央部に窪みxを形成するための加工装置Aと、設備内に搬入されたビレット100を保持するビレット保持手段4と、このビレット保持手段4に保持されたビレット100の後端を押して、ビレット100を加工装置Aによる加工位置までスライド移動させるビレット移動手段5などを備えている。
加工装置Aは、ビレット100の先端面fに押し込まれることで窪みxを形成するための凸型のポンチ1と、このポンチ1を進退可能に保持し、ポンチ1をビレット先端面の中央部に押し込むポンチ保持手段2と、ポンチ1によるビレットの加工時にビレット100をクランプして拘束するクランプ手段3などで構成されており、装置全体が支持構造部である支持フレーム9に支持されている。この加工装置Aの具体的な構造については、後に詳述する。
This manufacturing equipment includes a processing device A for forming a dent x in the central portion of the tip surface f of the
The processing apparatus A holds a
ビレット保持手段4は、本実施形態では昇降トラフ40で構成されており、この昇降トラフ40は、ビレット100を保持した状態で昇降可能であり、加熱炉から搬送手段(例えば、V字型のコンベアやチェーンドッグ、キッカーなど)で搬送され、設備内に搬入(装入)されたビレット100を受け取って保持し、ビレット100を加工装置Aで加工できる高さまで持ち上げる。
ビレット移動手段5は、ビレット保持手段4の上方に架設されたガイドレール8(加工装置A方向に架設されたガイドレール)に沿って移動(走行)可能な台車50と、この台車50を移動させる駆動機構52と、台車50から垂下したビレット押圧用のプッシャーアーム51と、このプッシャーアーム51を台車50に対してスライド移動させることでビレット方向に移動させる油圧シリンダ53などで構成されており、台車50を移動させることにより、ビレット保持手段4(昇降トラフ40)に保持されたビレット100の後端にプッシャーアーム51を当接させ、この状態から油圧シリンダ53を作動させることにより、プッシャーアーム51がビレット100を押し、ビレット100を昇降トラフ40上で加工装置A方向にスライド移動させることができるようにしている。
The billet holding means 4 is composed of an elevating
The billet moving means 5 moves a
ビレット移動手段5の構成をより詳細に説明すると、ビレット保持手段4の上方には架台フレーム7が架設され、この架台フレーム7に加工装置A方向に向かってガイドレール8が設置され、このガイドレール8に沿って台車50(57は台車50の車輪)が移動できるようになっている。台車50の駆動機構52は、本実施形態ではボールねじ(スライドスクリュー)機構で構成されている。すなわち、この駆動機構52は、架台フレーム7上にガイドレール8と平行に配置され、支持部材524に回転可能に支持されたネジ軸520と、台車50に固定されるとともに、ネジ軸520のネジ部に外装されるナット部材521と、ネジ軸520を回転させるモータ522および減速機523などで構成され、モータ522および減速機523でネジ軸520を回転させることにより、台車50に固定されたナット部材521がネジ軸520の長手方向で移動することにより、台車50がガイドレール8に沿って移動できるようになっている。
To explain the configuration of the billet moving means 5 in more detail, a
台車50は、スライドガイド54(例えば、被ガイド体がスライド移動できる溝状のガイドレール)と、プッシャーアーム51を保持し、スライドガイド54に沿って台車移動方向にスライド移動可能なアーム保持体55と、このアーム保持体55をスライド移動させる油圧シリンダ53などを備えている。
油圧シリンダ53は、その作動ロッド56がアーム保持体5に連結58され、アーム保持体55を台車移動方向(加工装置A方向)にスライド移動させる。
アーム保持体55にプッシャーアーム51の上端が固定され、アーム保持体55の上記スライド移動により、プッシャーアーム51がビレット100を押し、ビレット100を加工装置A方向にスライド移動させることができる。
The
The
The upper end of the
次に、加工装置Aについて説明する。
この加工装置Aが備える凸型のポンチ1の構成については、後に詳述する。
ポンチ保持手段2は、油圧シリンダなどのシリンダ装置20で構成され、そのシリンダ本体21が支持フレーム9に水平状態に支持されている。このシリンダ装置20の作動ロッド22の先端には、ポンチホルダ23を介してポンチ1が脱着可能に保持される。そして、このシリンダ装置20(ポンチ保持手段2)に保持されたポンチ1は、図10および図11に示すように、昇降トラフ40(ビレット保持手段4)に保持されたビレット100の先端面fに相対することになる。
Next, the processing apparatus A will be described.
The configuration of the
The punch holding means 2 is composed of a
クランプ手段3は、ビレット先端面に窪みxを形成する加工中にビレット100をしっかりとクランプして動かないように拘束できるものであればその構成は問わないが、本実施形態では、上下からビレット100の先端部をクランプする上下1対のクランプアーム30a,30bを備えている。クランプアーム30a,30bは、その中間部を介して支持フレーム9に上下回動可能に枢支31されている。各クランプアーム30a,30bは、その先端にクランプ金具32a,32bを備えている。各クランプ金具32a,32bは半割円筒状のクランプ面320を有している。一方、両クランプアーム30a,30bの後端は、クランプアーム30a,30bを開閉動作させるための油圧シリンダ33で連結されている。すなわち、油圧シリンダ33のシリンダ本体34の端部がクランプアーム30bの後端に、油圧シリンダ33の作動ロッド35の先端がクランプアーム30aの後端に、それぞれ連結(枢着)36され、この油圧シリンダ33が伸縮することでクランプアーム30a,30bが上下に開閉し、クランプ金具32a,32bにより上下からビレット100の先端部をクランプできるようにしている。
The clamping means 3 may have any configuration as long as it can firmly clamp the
加工装置Aは、さらに、ビレット移動手段5に押されて移動してきたビレット100の先端部が突き当たることでビレット100を加工位置に停止させるリング状のビレットストッパ6を備えている。このリング状のビレットストッパ6は、ポンチ1の先端部に相対するように配置され、支持部材12により支持フレーム9の側部に支持されている。ポンチ1によるビレット先端面の加工時には、このビレットストッパ6のリングの穴60を通してポンチ1の先端部がビレット100の先端面fに押し込まれるようにしてある。
The processing apparatus A further includes a ring-shaped
加工装置Aは、さらに、クランプアーム30a,30bの開閉(回動)範囲を規制するとともに、油圧シリンダ33の負荷を軽減するために、クランプアーム30a,30bが閉じた状態(ビレット100をクランプした状態)で機械的に保持されるようにした機構を備えている。
すなわち、上下のクランプアーム30a,30bの枢支部31には、2方向に延出したアーム部130,131を有する平面略L字形の板状のアーム13a,13bが、そのアーム部130,131の基端部(付け根)の部分で枢支されている。これらのアーム13a,13bは、それぞれクランプアーム30a,30bに係止(固定)され、クランプアーム30a,30bと一体で回動するように構成されている。なお、板状のアーム13a,13bは、クランプアーム30a,30bの両側に設けられている。
The processing apparatus A further regulates the open / close (rotation) range of the
That is, in the
支持フレーム9には、クランプアーム30a,30bと一体に回動するアーム13a,13bの各アーム部130をガイドするための長さの短いガイド穴14(短い円弧形状のガイド穴)が設けられている。アーム13a,13bの各アーム部130の先端にはピン15が支持され、このピン15がガイド穴14内に挿入され、アーム部130の回動に伴ってガイド穴14内を移動できるようにしてある。そして、ガイド穴14の両端がピン15のストッパとなり、アーム13a,13bと一体に回動するクランプアーム30a,30bの開閉範囲を規制している。すなわち、ピン15がガイド穴14の一端に係合する(図9の状態)ことにより、クランプアーム30a,30bは閉じた状態(ビレット100のクランプ状態)での所定回動位置に停止し、一方、ピン15がガイド穴14の他端に係合することにより、クランプアーム30a,30bは開いた状態(ビレットの非クランプ状態)での所定回動位置に停止する。また、上記のようにピン15がガイド穴14の一端に係合する(図9の状態)ことにより、クランプアーム30a,30bが閉じた状態(ビレットのクランプ状態)での所定回動位置に停止した際に、アーム13a,13bの両アーム部131が上下で縦一直線になるように、ガイド穴14の一端側の位置が決められている。このようにアーム13a,13bの両アーム部131が上下で縦一直線になることにより、油圧シリンダ33の駆動力で閉じた状態にあるクランプアーム30a,30bをその状態に機械的に保持する作用が得られるため、油圧シリンダ33の負荷を軽減することができる。
The
一方、両アーム13a,13bのアーム部131の先端どうしはピン16で連結されているが、各アーム13a,13bがクランプアーム30a,30bと一体で回動(ガイド穴14の短い長さ範囲で回動)できるようにするため、図12に示されるように、アーム13aのアーム部131の端部には、アーム13bのアーム部131の端部を挿入し、ピン16で軸支するための1対の板状部170からなるブラケット部17が設けられ、このブラケット部17にピン16が固定されている。アーム13bのアーム部131の端部には、長孔状のピン挿通孔18(上下方向に長いピン挿通孔)が設けられており、アーム13bのアーム部131の端部をブラケット部17に挿入した状態で、そのピン挿通孔18にピン16が挿通することで、アーム13a,13bの両アーム部131が連結されている。そして、アーム13bのアーム部131のピン挿通孔18内をアーム13aのアーム部131のピン16が移動できることにより、各アーム13a,13bはクランプアーム30a,30bと一体で回動(ガイド穴14の短い長さ範囲で回動)することができる。
なお、ビレット保持手段4やビレット移動手段5、加工装置Aを構成するポンチ保持手段2やクランプ手段3などは、本実施形態のものに限定されるものではなく、それぞれの機能を果たすことができる適宜な具体的手段で構成することができる。
On the other hand, the tips of the
The billet holding means 4, the billet moving means 5, the punch holding means 2 and the clamping means 3 constituting the processing device A are not limited to those of the present embodiment, and can fulfill their respective functions. It can be configured by an appropriate specific means.
次に、ビレット加工用工具であるポンチ1の構成について説明する。
ポンチ1は、ビレット加工を担う本体部10と、ポンチ保持手段2(ポンチホルダ23)と連結するために本体部10の端部に連成される取付部11で構成される。
ポンチ1は、基本的に凸型の形状であればよく、そのなかでも特に、ポンチ1の本体部10が略円錐形または略円錐台形であって、先端が凸曲面状であることが好ましい。ここで、略円錐形または略円錐台形とは、本発明で使用するポンチ1の本体部10は、円錐形または円錐台形の傾斜面(テーパー面)の軸方向の途中に谷状の折曲部(谷状凹部)を有する場合や、傾斜面の一部または全部が軸方向で湾曲している場合などがあることから、通常の円錐形や円錐台形以外に、そのような形状のものも含まれることを意味する。
さらに、本発明者らによる検討の結果、ポンチの本体部10をより限定的な形状に最適化することにより、そのポンチによる窪みxの加工を特に適正化・効率化でき、ポンチの寿命も向上できることが判った。
Next, the configuration of the
The
The
Furthermore, as a result of the study by the present inventors, by optimizing the
本発明を実施する場合、加工装置Aのポンチ1によるビレット先端面の加工(窪みxを形成する加工)は、短い時間間隔で何本ものビレットに対して連続して行われるが、このように連続的に行われる加工中、ポンチ1の先端温度は500℃前後にまで上昇する。図13は、1本目(1回目)のビレットの加工後と2本目(2回目)のビレットの加工後のポンチ1のサーモグラフィであり、2本目のビレットの加工後のポンチ1の先端温度は、ビレット側からの入熱により500℃前後にまで上昇していることが判る。一方、ポンチの基端部(根元部分)の温度は200℃程度であり、先端部と大きな温度差を生じていることが判る。なお、図13において、上部画像のポンチ1の上下に、また下部画像のポンチ1の右側に、それぞれ写っている上下1対の部材は、クランプアーム30a,30bである。
When the present invention is carried out, the processing of the billet tip surface (processing to form the dent x) by the
そして、このように高温状態でビレットを連続加工すると、ポンチによっては、その表面に図14に示すような皺や割れが発生して比較的早期に交換する必要が生じ(寿命が比較的短い)、また、この皺や割れが起点となってポンチ表面に凹凸が生じ、このポンチ表面の凹凸によって、ビレット先端面に押し込んだポンチ先端が引き抜けなくなる現象(その結果、ポンチ1がビレット100を加工装置A側に引き込むことになるので、以下、この現象を「ビレット引き込み」という)が生じてしまうことが判った。このようなビレット引き込みが生じると、操作を手動に切り替えてオペレーターによる手作業によりポンチを前進・後退させ、引き込みが解消するための操作を行う必要があり、その時間が長引くと当該ビレットや待機している次の熱間ビレットの温度低下が避けられず、予定していた圧延が不可能になるなど、生産性を大幅に低下させる事態となる。
When the billet is continuously processed in such a high temperature state, wrinkles and cracks as shown in FIG. 14 occur on the surface of the punch depending on the punch, and it is necessary to replace the billet relatively early (the life is relatively short). In addition, the wrinkles and cracks cause unevenness on the punch surface, and the unevenness on the punch surface prevents the punch tip pushed into the billet tip surface from being pulled out (as a result, the
ポンチ表面に上記のような皺や割れが生じる理由は必ずしも明らかではないが、ポンチ1の先端部がビレット先端面に押し込まれたときに、図13に示されるように、ビレット側からの入熱によりポンチ1の最先端近傍のみが昇温し、その部分が膨張すること、ビレットと接触していないポンチ部分との間で大きな温度差を生じること、ビレットに押し込まれたポンチ部分についても窪みxの深さ方向で温度勾配生じること、操業中は連続使用で高温状態になる一方で、ツール替えなどが発生した場合はその間操業が止まってポンチ先端が冷えてしまい、このような熱膨張と収縮が繰り返し作用すること、などが関係している可能性がある。
このような課題を解決すべく検討を重ねた結果、ポンチ1を特定の形状とすることにより、連続加工しても表面の皺や割れが生じにくく、高い耐用性(高寿命)が得られ、ビレット引き込みの発生も抑えられることが判った。
The reason why the above-mentioned wrinkles and cracks occur on the punch surface is not always clear, but when the tip of the
As a result of repeated studies to solve such problems, by making the
図15は、そのような形状を有するポンチの一実施形態を示している。この最適形状のポンチ1の本体部10は、先端が凸曲面状(好ましくは球面状)のポンチ頭部10aと、このポンチ頭部10aに連なるテーパー状基体部10bからなる2段型であり、ポンチ頭部10aとテーパー状基体部10bの境界は谷状の折曲部10c(谷状凹部)を構成する。また、テーパー状基体部10bの斜面傾斜角度θが50~60°である構成を有する(図15の実施形態は約56°)。
本発明者らによる試験の結果では、ビレット引き込みは特にビレット径300~350mmのビレットを加工した場合に生じやすく、したがって、上記のような最適形状のポンチ1は、そのようなサイズのビレットを加工する場合に特に有用である。
FIG. 15 shows an embodiment of a punch having such a shape. The
According to the results of the tests by the present inventors, billet retracting is particularly likely to occur when a billet having a billet diameter of 300 to 350 mm is machined, and therefore, the
ポンチ頭部10aの先端部は凸曲面状であればよいが、一般には球面状に構成するのが好ましい。本実施形態のポンチ頭部10aは、先端側の曲面部a1とこれに連なるテーパー部a2からなるが、テーパー部a2は無くてもよい。
また、溶損や損耗を抑えるためにポンチ頭部10aはある程度のボリュームを有することが好ましく、この観点から、ポンチ頭部10aの先端の凸曲面(好ましくは球面)は曲率半径Rが30mm以上であることが好ましい。
ポンチの硬度や材質(成分組成)は特に制限はないが、熱間で使用される加工工具に適した硬度や材質が用いられる。具体的には、硬度(HS)は65以上が好ましく、材質としては、例えばSCM435、SKD61などが用いられる。
The tip of the
Further, the
The hardness and material (ingredient composition) of the punch are not particularly limited, but the hardness and material suitable for the processing tool used hot are used. Specifically, the hardness (HS) is preferably 65 or more, and as the material, for example, SCM435, SKD61, or the like is used.
図15に示すポンチ1と他の形状のポンチ1を用いて本発明法を実施し、ポンチ1の平均寿命とビレット引き込みの有無を調べた結果を表1に示す。表1において、ポンチ(iv)が図15に示す最適形状のポンチであり、ポンチ(i)~(iii)が図16に示す形状のポンチである。
ポンチ(iv)は、テーパー状基体部10bの斜面傾斜角度θが約56°である。
ポンチ(i)~(iii)は、ポンチ(iv)のようなポンチ頭部10a・テーパー状基体部10bという区別がなく(したがって谷状の折曲部10cも無い)、そのテーパー部の斜面傾斜角度は、ポンチ(i)は約70°、ポンチ(ii)およびポンチ(iii)は約65°である。また、ポンチ(i)~(iii)によって、テーパー部の下側部分の形状がそれぞれ異なっている。
この製造試験では、ビレット径が260~350mmのビレット(炭素鋼)を対象とし、ポンチ1の打ち込み時間を5秒とした。また、窪みxの深さtは67mmとした。
Table 1 shows the results of carrying out the present invention method using the
In the punch (iv), the slope inclination angle θ of the tapered
The punches (i) to (iii) are indistinguishable from the
In this manufacturing test, a billet (carbon steel) having a billet diameter of 260 to 350 mm was targeted, and the driving time of the
表1によれば、ポンチ(i)~(iii)は、表面に生じた皺や割れによりビレット引き込みが生じ、平均寿命(交換までに1つのポンチで加工できたビレット本数の1年間当たりの平均値)は最大でも約8000本強である。これに対して、ポンチ(iv)は平均寿命が8300本以上であり、ビレット引き込みも生じていない。
この結果、ポンチ(i)~(iii)は損傷(皺や割れなど)により平均15日程度が使用限界であったのに対して、ポンチ(iv)では使用限界を平均70日にまで向上させることができた。また、ポンチ(iv)では、ポンチ先端の皺や割れの発生が生じにくいことから、ビレット引き込みの発生頻度も、ポンチ(i)~(iii)が20回/年であったのに対して、0回/年にまで改善することができた。このようにトラブルの発生回数を低減できることで、生産性を1Hr/月向上することができた。また、工具寿命の向上により、工具コストも低減することができた。
According to Table 1, in the punches (i) to (iii), billets are drawn in due to wrinkles and cracks on the surface, and the average life (the average number of billets that can be processed by one punch before replacement) per year. The value) is a little over 8,000 at the maximum. On the other hand, the punch (iv) has an average life of 8300 or more, and billet pulling does not occur.
As a result, the punches (i) to (iii) had an average usage limit of about 15 days due to damage (wrinkles, cracks, etc.), whereas the punch (iv) improved the usage limit to an average of 70 days. I was able to. In addition, since the punch (iv) is less likely to cause wrinkles and cracks at the tip of the punch, the frequency of billet pulling was 20 times / year for the punches (i) to (iii). It was possible to improve up to 0 times / year. By reducing the number of troubles occurring in this way, productivity could be improved by 1 Hr / month. In addition, the tool life can be improved, and the tool cost can be reduced.
次に、図6~図12の製造設備の使用方法(本発明法の一実施形態)を説明する。図17(a)~(f)は加工装置Aによるビレット100の加工手順を示す説明図である。
熱間(通常、1200~1300℃程度)のビレット100は製造設備の側方から設備内に搬入され、昇降トラフ40(ビレット保持手段4)の上に載せられる。この昇降トラフ40を上昇させて、ビレット100を加工装置A(ポンチ1)による加工位置の高さまで持ち上げ(上昇させ)た後、プッシャーアーム51でビレット後端を押してビレット100を加工装置A方向に移動させる(図17(a))。移動したビレット100の先端がビレットストッパ6に突き当たることでビレット100が停止し(図17(b))、この位置でビレット100の加工が行われる。
Next, a method of using the manufacturing equipment of FIGS. 6 to 12 (one embodiment of the method of the present invention) will be described. 17 (a) to 17 (f) are explanatory views showing the processing procedure of the
The hot (usually about 1200 to 1300 ° C.)
開放した状態にあるクランプアーム30a,30bを油圧シリンダ33で閉じ、クランプ金具32a,32bによりビレット100の先端側部分をクランプする(図17(c))。この状態でシリンダ装置20(ポンチ保持手段2)を駆動させてポンチ1を前進させ、ポンチ1の先端部をビレットストッパ6の内側(リングの穴60)を通過させてビレット100の先端面fに押し込むことで窪みxを形成(加工)する(図17(d))。ビレット100の先端面fへのポンチ1の押込み(打ち込み)は、例えば、0.4~0.7m/sec程度の速度でなされる。その後、ポンチ1を後退させ、ポンチ1の先端部をビレット100の先端面f(形成された窪みx)から引き抜き(図17(e))、さらに、クランプ金具32a,32bによるビレット100のクランプ状態を解除する(図17(f))ことで加工が完了する。この加工されたビレット100を保持する昇降トラフ40を下降させた後、ビレット100を設備外に搬出する。このビレット100は穿孔圧延工程に送られて穿孔圧延されるが、その際、図3に示すようにビレット100の先端面fに形成された窪みx内に穿孔プラグ200の先端を位置させた状態で圧延を開始する。ビレット100は穿孔圧延で素管に加工され、その後、この素管は延伸圧延工程などの一連の工程を経て製品鋼管となる。
The
図6~図12に示すような設備において本発明法によりビレットを加工し、次いで穿孔圧延した後、一連の工程を経て継目無鋼管を製造した。このようにして製造された鋼管と、従来法(ビレット先端端面に窪みxを形成する予備工程なし穿孔圧延を行う方法)で製造された鋼管の偏肉率を測定した。その結果を図18に示す。なお、偏肉率とは、製品鋼管の周方向での最大肉厚、最小肉厚、平均肉厚に基づき、下式で求められるものである。
偏肉率=[(最大肉厚-最小肉厚)/平均肉厚]×100
図18は製品鋼管の先端位置と、管長手方向で管先端から15mm、30mm、45mmの各位置での偏肉率を示している。
Billets were processed by the method of the present invention in the equipment shown in FIGS. 6 to 12, and then drilled and rolled, and then a seamless steel pipe was manufactured through a series of steps. The uneven thickness ratio of the steel pipe manufactured in this manner and the steel pipe manufactured by the conventional method (a method of performing drilling and rolling without a preliminary step of forming a dent x on the tip end face of the billet) was measured. The result is shown in FIG. The uneven thickness ratio is calculated by the following formula based on the maximum wall thickness, the minimum wall thickness, and the average wall thickness in the circumferential direction of the product steel pipe.
Unbalanced wall ratio = [(maximum wall thickness-minimum wall thickness) / average wall thickness] x 100
FIG. 18 shows the position of the tip of the product steel pipe and the uneven thickness ratio at each position of 15 mm, 30 mm, and 45 mm from the tip of the pipe in the longitudinal direction of the pipe.
本発明法(本発明例)では、加工装置Aのポンチ1として図15に示す形状のもの(テーパー状基体部10bの斜面傾斜角度θ:56°)を使用し、このポンチ1により深さが67mmの窪みxを形成し、穿孔圧延時には、穿孔プラグ200の先端を図18の(a)に示すような態様で窪みx内に位置させた状態で圧延を開始した。一方、従来法(従来例)では、穿孔プラグ200の先端を図18の(b)に示すような態様で位置させた状態で圧延を開始した。
ビレットの材質は炭素鋼、ビレット径は300~350mm、ビレット加熱温度は1230~1290℃であり、製品径は316~432mmであった。
図18に示されるように、本発明例では従来例に較べて製品鋼管の偏肉が効果的に低減されていることが判る。
なお、本発明法(本発明例)ではd/D=0.24で試験したが、図5に示す通りd/Dを0.3~0.8、好ましくは0.4~0.6とすれば、偏肉率はより低減するものと考えられる。
In the method of the present invention (example of the present invention), the
The billet material was carbon steel, the billet diameter was 300 to 350 mm, the billet heating temperature was 1230 to 1290 ° C., and the product diameter was 316 to 432 mm.
As shown in FIG. 18, it can be seen that in the example of the present invention, the uneven thickness of the product steel pipe is effectively reduced as compared with the conventional example.
In the method of the present invention (example of the present invention), the test was performed at d / D = 0.24, but as shown in FIG. 5, the d / D was 0.3 to 0.8, preferably 0.4 to 0.6. If so, it is considered that the uneven thickness ratio is further reduced.
1 ポンチ
2 ポンチ保持手段
3 クランプ手段
4 ビレット保持手段
5 ビレット移動手段
6 ビレットストッパ
7 架台フレーム
8 ガイドレール
9 支持フレーム
10 本体部
10a ポンチ頭部
10b テーパー状基体部
10c 折曲部
11 取付部
12 支持部材
13a,13b アーム
14 ガイド穴
15 ピン
16 ピン
17 ブラケット部
18 ピン挿通孔
20 シリンダ装置
21 シリンダ本体
22 作動ロッド
23 ポンチホルダ
30a,30b クランプアーム
31 枢支部
32a,32b クランプ金具
33 油圧シリンダ
34 シリンダ本体
35 作動ロッド
36 連結部
40 昇降トラフ
50 台車
51 プッシャーアーム
52 駆動機構
53 油圧シリンダ
54 スライドガイド
55 アーム保持体
56 作動ロッド
57 車輪
58 連結部
60 穴
100 ビレット
130,131 アーム部
170 板状部
200 穿孔プラグ
320 クランプ面
520 ネジ軸
521 ナット部材
522 モータ
523 減速機
524 支持部材
x 窪み
f 先端面
A 加工装置
a1 曲面部
a2 テーパー部
1
Claims (17)
ビレットの穿孔圧延工程では、窪み(x)内に穿孔プラグの先端部を位置させた状態で穿孔圧延を開始することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。 As a preliminary step before the billet drilling and rolling step, there is a processing step of pushing a convex punch (1) into the central portion of the tip surface of the hot billet to form a depression (x).
In the billet drilling and rolling step, a method for manufacturing a seamless steel pipe, characterized in that drilling and rolling is started with the tip of the drilling plug positioned in the recess (x).
ポンチ頭部(10a)とテーパー状基体部(10b)の境界は谷状の折曲部(10c)を構成し、
テーパー状基体部(10b)の斜面傾斜角度θが50~60°であることを特徴とする請求項5に記載の継目無鋼管の製造方法。 The main body portion (10) of the punch (1) is composed of a punch head portion (10a) having a convex curved tip and a tapered base portion (10b) connected to the punch head portion (10a).
The boundary between the punch head (10a) and the tapered substrate portion (10b) constitutes a valley-shaped bent portion (10c).
The method for manufacturing a seamless steel pipe according to claim 5, wherein the slope inclination angle θ of the tapered substrate portion (10b) is 50 to 60 °.
該加工装置(A)は、ビレットの先端面に押し込まれることで窪み(x)を形成するための凸型のポンチ(1)と、該ポンチ(1)を進退可能に保持し、ポンチ(1)をビレット先端面の中央部に押し込むポンチ保持手段(2)と、ポンチ(1)によるビレット先端面の加工時にビレットをクランプして拘束するクランプ手段(3)を備えることを特徴とする継目無鋼管の製造設備。 A processing device (A) for forming a recess (x) in the central portion of the tip surface of the hot billet in the preliminary step before the billet drilling and rolling step is provided.
The processing apparatus (A) holds a convex punch (1) for forming a recess (x) by being pushed into the tip surface of the billet, and the punch (1) so as to be able to move forward and backward, and the punch (1). ) Is provided with a punch holding means (2) for pushing the billet tip surface into the center portion, and a clamping means (3) for clamping and restraining the billet when the billet tip surface is processed by the punch (1). Steel pipe manufacturing equipment.
ポンチ頭部(10a)とテーパー状基体部(10b)の境界は谷状の折曲部(10c)を構成し、
テーパー状基体部(10b)の斜面傾斜角度θが50~60°であることを特徴とする請求項9に記載の継目無鋼管の製造設備。 The main body portion (10) of the punch (1) is composed of a punch head portion (10a) having a convex curved tip and a tapered base portion (10b) connected to the punch head portion (10a).
The boundary between the punch head (10a) and the tapered substrate portion (10b) constitutes a valley-shaped bent portion (10c).
The facility for manufacturing a seamless steel pipe according to claim 9, wherein the slope inclination angle θ of the tapered substrate portion (10b) is 50 to 60 °.
加工装置(A)によるビレット先端面の加工時には、ビレットストッパ(6)のリングの穴を通してポンチ(1)の先端部がビレット先端面に押し込まれるようにしたことを特徴とする請求項12に記載の継目無鋼管の製造設備。 The processing apparatus (A) further includes a ring-shaped billet stopper (6) that stops the billet at the processing position when the tip of the billet that has been pushed and moved by the billet moving means (5) abuts.
The twelfth aspect of claim 12, wherein when the billet tip surface is machined by the processing device (A), the tip of the punch (1) is pushed into the billet tip surface through the hole of the ring of the billet stopper (6). Seamless steel pipe manufacturing equipment.
クランプ手段(3)は、長手方向の中間部を介して支持フレーム(9)に回動可能に支持され、先端にビレットを両側から挟んでクランプするためのクランプ金具(32a),(32b)を備えた1対のクランプアーム(30a),(30b)と、該1対のクランプアーム(30a),(30b)の後端間に連結され、その伸縮によりクランプアーム(30a),(30b)を開閉動作させる油圧シリンダ(33)を備えることを特徴とする請求項8~13のいずれかに記載の継目無鋼管の製造設備。 The punch holding means (2) is composed of a cylinder device (20), and the punch (1) is detachably held at the tip of an operating rod (22) of the cylinder device (20) via a punch holder (23).
The clamping means (3) is rotatably supported by the support frame (9) via an intermediate portion in the longitudinal direction, and clamp fittings (32a) and (32b) for clamping the billet from both sides at the tip thereof are provided. A pair of clamp arms (30a) and (30b) provided and a pair of clamp arms (30a) and (30b) are connected to each other at the rear ends, and the clamp arms (30a) and (30b) are connected by expansion and contraction thereof. The facility for manufacturing a seamless steel pipe according to any one of claims 8 to 13, further comprising a hydraulic cylinder (33) for opening and closing.
その本体部(10)は、略円錐形または略円錐台形であって先端が凸曲面状であることを特徴とするビレット加工用工具。 A punch for pushing into the end face of a hot billet to form a dent.
The main body portion (10) is a billet processing tool characterized by having a substantially conical shape or a substantially conical trapezoidal shape and having a convex curved tip.
ポンチ頭部(10a)とテーパー状基体部(10b)の境界は谷状の折曲部(10c)を構成し、
テーパー状基体部(10b)の斜面傾斜角度θが50~60°であることを特徴とする請求項15に記載のビレット加工用工具。 The main body portion (10) is composed of a punch head portion (10a) having a convex curved tip and a tapered base portion (10b) connected to the punch head portion (10a).
The boundary between the punch head (10a) and the tapered substrate portion (10b) constitutes a valley-shaped bent portion (10c).
The billet processing tool according to claim 15, wherein the slope inclination angle θ of the tapered substrate portion (10b) is 50 to 60 °.
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