JP2582705B2

JP2582705B2 - マンドレルミル

Info

Publication number: JP2582705B2
Application number: JP4177791A
Authority: JP
Inventors: 敏夫今江
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1991-06-21
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1997-02-19
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JPH05185112A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マンドレルミルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管製造用圧延機として、 5〜 8
基の複数の穴形ロールスタンドを有し、それら穴形ロー
ルスタンドが形成するロール穴形配列内にマンドレルバ
ーを配置して構成されるマンドレルミルがある。

【０００３】このマンドレルミルにおいて、圧延中に管
材内面がマンドレルバーと密着し、圧延後マンドレルバ
ーと材料が焼嵌め状態になって、管材からマンドレルバ
ーが引き抜けないことがあり、ストリッピングミスと呼
ばれている。

【０００４】ストリッピングミスは普通鋼に比較して高
合金鋼で発生し易い。高合金鋼は熱膨張係数が大きく、
管材の熱収縮量が大きいためにマンドレルバーに密着し
易く、更に変形抵抗が大きいために密着した管材による
マンドレルバー締めつけ力が大きいため、ストリッピン
グミスを生じ易いのである。

【０００５】ストリッピングミスが発生すると、圧延ラ
インの操業を休止し、マンドレルバーを挿入したままの
管材をラインの外に搬出し、該管材をマンドレルバーか
ら分離するためにアセチレンガス等で溶断する必要があ
り、管材はスクラップとなる。一方、マンドレルバーも
この作業が完了するまで当面使用できなくなる。このよ
うにストリッピングミスはマンドレルミル操業上の重大
なトラブルである。

【０００６】また、どうにかマンドレルバーが管材から
抜けた場合でも管材との間に適度な間隙がないと管材内
面に擦り傷が発生し重大な管品質上の欠陥となる。

【０００７】上記マンドレルバーの問題は、圧延中にマ
ンドレルバー後端を掴んで強制的にマンドレルバー速度
をミル出側材料速度よりも遅く一定に制御するリテイン
ドマンドレルミルにおいても同様である。

【０００８】そこで従来、管材内面の擦り傷や、ストリ
ッピングミスを防止するために、各種方法が提案されて
いる。

【０００９】最も一般的な方法として、隣接するスタン
ドのロール回転数を調整することによって、スタンド間
の材料に働く応力を調整し、管材の断面形状を制御する
方法が知られている。例えば公知文献 1「基本的負荷特
性と変形特性」（昭和59年度塑性加工春季講演会講演論
文集P545-548）には 2スタンド連続圧延において前スタ
ンドのロール回転数を変えることによってスタンド間張
力と後スタンド出側の管材外径（管材の幅）を制御でき
ることが示されている。

【００１０】また、例えば特開昭60-46805においてはマ
ンドレルミルの最終スタンド（ラウンドアップスタン
ド）において適正圧下を加え、及びまたは、当該スタン
ドのロールカリバーに逃がし部を設けることによりマン
ドレルバーと管材内面に適正な空隙を形成させ、マンド
レルバーを引き抜き易くすることが提案されている。

【００１１】また、例えば特公昭59-24885においてはマ
ンドレルミルのスタンド間に駆動または無駆動の整形ロ
ールを設置し、前スタンドで張り出した管の耳部分を整
形ロールで挟圧することにより、管の内面とマンドレル
バーの間に適当な間隙を作ることが提案されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】(1) 公知文献 1に示さ
れた方法では、複数のスタンドに同時にかみ込んでいる
管材中央部分の形状は制御できるが、スタンド間の材料
に圧縮力が十分働かない管材両端部の形状は制御できな
い。両管端部分は全周がマンドレルバーに密着するアン
ダーフィル傾向になることが一般的に知られている。

【００１３】(2) 特開昭60-46805に提案された方法で
は、マンドレルミルの最終スタンド入側の管材とマンド
レルバーが全周囲密着している場合には最終スタンドの
圧下量をどのように調整しようとも、また当該スタンド
のロールカリバーの逃がし部をどのように設けてもマン
ドレルバーと管材内面に適正な空隙を形成させることは
できない。

【００１４】(3) 特公昭59-24885に提案された方法で
は、前スタンド出側の管材の耳部分が張り出した形状に
なっている場合は有効であるが、管材とマンドレルバー
が全周囲密着して耳部分が無い場合には整形ロールで挟
圧しても、管の内面とマンドレルバーの間に適当な間隙
を作ることはできない。

【００１５】即ち、従来技術では、管材の最後端部分が
全周囲マンドレルバーに密着した場合には、管の内面と
マンドレルバーの間に適当な間隙を作ることができな
い。

【００１６】本発明は、マンドレルミルにおける上記問
題点を解決し、両管端部分においてもマンドレルバーと
管材との間に適当な空隙が形成されるようにすることを
目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明はマンドレルミル
の連続配置された穴形ロールスタンド列の穴形の配列を
適切に設計することにより管材全長にわたってマンドレ
ルバーと管材の間に適切な間隙を形成できるようにする
ものである。

【００１８】マンドレルミル圧延において、ロール回転
数制御によって管材両端部分とマンドレルバーの間に適
切な間隙を形成することは困難である。これを達成する
ためにはマンドレルミル上流スタンド列において、適当
な管材外径を保持して圧延することが有効であることを
見出し本発明に至った。

【００１９】然るに、マンドレルミル出側管材の熱間仕
上げ周長に対して最も大きな影響力を持つのは第１スタ
ンドから第３スタンドまでの穴形周長である。

【００２０】最終仕上げスタンドを出た後の管材とマン
ドレルバーの間に適切な間隙が成形されるようにするた
めには、熱間仕上げ周長に対する第１スタンドの穴形周
長比を1.12倍以上にすることが必要であり、それ以下で
は後続スタンドの穴形周長をどのように変えても管材両
端部分とマンドレルバーの間に適切な間隙を形成させる
ことができない。

【００２１】図３に、第１スタンドの穴形周長比と、仕
上がり管材後端部の冷却後の内周長の関係を示す。実験
条件は表１に示したものと同一である。但し、第１スタ
ンドのロール周長比を５水準変更している。第１スタン
ドの穴形周長比が1.12倍未満ではマンドレルバーの外周
長と管材内周長がほぼ等しく、管材内面とマンドレルバ
ーの間に適切な間隙を形成させることができない。それ
に対して第１スタンドの穴形周長比を1.12倍以上にする
と、マンドレルバーと管材内面とマンドレルバーの間に
適切な間隙を形成させることができることが認められ
る。

【００２２】更に、第１スタンドの穴形周長に対して第
２スタンドの穴形周長が小さすぎると、管材が穴形から
はみ出して外面疵等が発生する。これを防止するため
に、仕上げ周長に対する第１スタンドの穴形周長を1.12
倍以上にした場合、第２スタンドの穴形周長は熱間仕上
げ周長に対して1.06倍以上にする必要がある。同様の理
由で、第３スタンドの穴形周長は熱間仕上げ周長に対し
て1.02倍以上にする必要がある。

【００２３】即ち、請求項１に記載の本発明は、複数の
穴形ロールスタンドを有し、それら穴形ロールスタンド
が形成するロール穴形配列内にマンドレルバーを配置
し、管を圧延するマンドレルミルにおいて、第１スタン
ドの穴形周長を、ミル出側管材の熱間仕上げ周長に対す
る1.12倍以上とするようにしたものである。

【００２４】また、請求項２に記載の本発明は、第２ス
タンドの穴形周長を、ミル出側管材の熱間仕上げ周長に
対する1.06倍以上とし、第３スタンドの穴形周長を、ミ
ル出側管材の熱間仕上げ周長に対する1.02倍以上とする
ようにしたものである。

【００２５】尚、本発明において、穴形周長は以下の如
く定義される（図２参照）。マンドレルミルのロール穴
形は一般に 3個の円弧を組み合わせて設計される。これ
をＲ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ とし、更にＲ₁ 領域角α₁ と穴形深
さＨの合計 5個の変数を決めると、ロールの穴形は一義
的に決まる。即ち、Ｒ₂ 領域角α₂ 、Ｒ₃ 領域角α₃ が
下記(1) 式、(2) 式の如くに決まる。

【００２６】

【数１】穴形周長の決定に際し、上下のロールの間は円弧Ｒ₄ で
滑らかに接続することにする。Ｒ₄ はＲ₂ とＲ₃ の接点
に接し、且つ中心が上下ロールの穴形の中心線上に存在
する円弧である。上下のロール溝底間距離を２Ｂとすれ
ば、Ｒ₄ 、Ｒ₄ 領域角α₄ は一義的に下記(3) 式、(4)
式の如くに決まる。

【００２７】

【数２】そして穴形周長は下記(5) 式の通りとなる。

【００２８】

【数３】

【００２９】

【作用】本発明によれば、マンドレルミルにおけるロー
ル穴形配列において、上流スタンドの穴形周長に下限値
を設けることにより、従来マンドレルバーと全周密着す
る傾向にあった両管端部分においても、マンドレルバー
と管材の間に適切な間隙が形成されるため、管材内面の
擦り傷や、ストリッピングミスを防止することができ
る。熱収縮率が大きく変形抵抗も高い高合金鋼のマンド
レルミル圧延を容易にする。

【００３０】

【実施例】

（実施例１）（図１、表１、表２参照）本発明による穴形配列を図１に示し、実験条件を表１に
示し、実験結果を表２に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】本発明によれば、表２の実験結果に示すよ
うに、管材後端部分外周長が比較技術よりも3mm 長くな
っている。本発明において、圧延直後の熱間状態では、
マンドレルバー径に対して管材内径は2mm 程度大きかっ
たものと考えられ、マンドレルバーと管材との間に十分
な間隙が確保できている。そして、マンドレルバー引き
抜き荷重は比較技術が10トンであるのに対し、本発明で
は 1トン未満と極めて低い。また、管材内面に擦り傷が
発生した管は、比較技術では50本圧延中10本発生したの
に対し、本発明では50本圧延中全く発生しなかった。

【００３４】（実施例２）（表３〜表６参照）現場の８スタンドタンデムマンドレルミルにおいて、外
径146mm 、肉厚7.0mmのシェルを３水準の穴形ロールス
タンド列で圧延した。マンドレルミルの基本仕様を表３
に示す。圧延条件を表４に示す。各実験条件における穴
形周長比αを表５に示す。マンドレルバー引抜時のマン
ドレルバーストリッパー電動機電流値を表６に示す。＃
１スタンドの穴形周長比αが1.11ではストリッピング力
軽減効果は無いが、＃１スタンドの穴形周長比αを1.12
倍以上にするとストリッピング力は極めて小さくなる。
マンドレルバーが引抜不能となることは無い。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】

【表５】

【００３８】

【表６】

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、マンドレ
ルミルにおけるロール穴形配列において、上流スタンド
の穴形周長を設定値以上に設計することにより、現有の
マンドレルミルに新たに装置を付与する必要を伴うこと
なく、従来マンドレルバーと全周密着する傾向にあった
両管端部分においても、マンドレルバーと管材の間に適
切な間隙が形成され得ることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による穴形配列の代表例を示す模
式図である。

【図２】図２は穴形周長の定義を示す模式図である。

【図３】図３は第１スタンドの穴形周長比が仕上げ周長
に及ぼす影響を示す線図である。

【符号の説明】

１ロール２マンドレルバー３管材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の穴形ロールスタンドを有し、それ
ら穴形ロールスタンドが形成するロール穴形配列内にマ
ンドレルバーを配置し、管を圧延するマンドレルミルに
おいて、第１スタンドの穴形周長を、ミル出側管材の熱
間仕上げ周長に対する1.12倍以上とすることを特徴とす
るマンドレルミル。
【請求項２】第２スタンドの穴形周長を、ミル出側管
材の熱間仕上げ周長に対する1.06倍以上とし、第３スタ
ンドの穴形周長を、ミル出側管材の熱間仕上げ周長に対
する1.02倍以上とする請求項１記載のマンドレルミル。