JP2806264B2 - ３ロールマンドレルミルの圧延装置列 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マンネスマン−マン
ドレルミル方式による継目無管の製造において、再加熱
炉およびエキストラクターを省略できると共に、絞り圧
延における偏肉を軽減できる３ロールマンドレルミルの
圧延装置列に関する。

【０００２】

【従来の技術】継目無管の製造工程は、丸または角ビレ
ットを加熱したのち穿孔する穿孔工程と、穿孔された中
空素管を延伸圧延する減肉工程と、延伸された母管を所
定仕上げ寸法に絞り圧延する定径圧延工程とからなる。
減肉工程における圧延機としては、プラグミル、マンド
レルミル、アッセルミル、ピルガミル等が知られてい
る。継目無管の製造方法のうちでも生産性に優れたマン
ネスマン−マンドレルミル方式は、図１３に示すとお
り、素材の丸ビレット１２１を回転炉床式加熱炉１２２
で１２００〜１２６０℃に加熱したのち、穿孔機１２３
でプラグ１２４とロール１２５により穿孔圧延して中空
素管１２６とする。この段階での中空素管１２６は、外
径が数サイズで、肉厚も製品に比較して非常に厚肉であ
る。

【０００３】次の減肉工程のマンドレルミル１２７は、
一対の孔型ロール１２８を組込んだロールスタンドを、
互いに９０°ずつロール配列を変えて４〜８基連続的に
配置し、中空素管１２６に挿入したマンドレルバー１２
９と孔型ロール１２８間で連続的に所定の肉厚まで減
肉、延伸圧延を行う。通常、マンドレルミル１２７での
減肉量は、内面の荒さを軽減するためにも、７〜１５ｍ
ｍ程度圧下を行うのが一般的である。減肉、延伸圧延さ
れた母管１３０は、図示しないストリッパによりマンド
レルバー１２９が引抜かれる。減肉、延伸圧延までで素
管温度が加工度に比較して低下しすぎた場合は、再加熱
炉１３１で母管１３０を９００〜１１００℃まで加熱す
るが、温度低下をきたさない場合は、直接定径圧延工程
の絞り圧延機１３２で外径圧下と若干の肉厚調整を受け
所定仕上げ寸法に仕上げられる。一般的に外径１７７．
８ｍｍ以上の継目無管を製造する大径ミルでは、再加熱
炉がなく、外径１７７．８ｍｍ以下の継目無管を専門に
圧延する小径ミルでは、再加熱炉を設置するのが一般的
である。

【０００４】従来、外径１７７．８ｍｍ以上の継目無管
を製造する大径ミルにおいては、２ロールマンドレルミ
ルと２ロールサイザーまたは３ロールサイザーを同一軸
にタンデム配列するのが一般的であった。この場合、マ
ンドレルバーの引抜きは、ストリッパを設置できないの
で、エキストラクターまたはサイザーにより母管をグリ
ップして外径圧下しながらパスライン出口側に送り出
し、母管がマンドレルミルの最終スタンドを尻抜けする
と、バーリストレーナによりマンドレルバーをパスライ
ン入口側に引戻すことによって行われている（特開平３
−１１４６０５号公報）。特に最近の傾向では、２ロー
ルサイザーよりも外径加工度を大きく取れ、同一の母管
寸法から各種寸法の製品が得られることによって、マン
ドレルミルの外径段取５〜８種を集約でき、工具の省
略、生産性を向上できる３ロールサイザーまたは３ロー
ルレデューサを絞り圧延機として用いる方法が多く採用
されている。３ロールサイザーまたは３ロールレデュー
サは、圧延方向に垂直な面内で、それぞれのロールの圧
下方向のなす角が１２０°となるように配設されたスタ
ンドを、図１４（ａ）（ｂ）に示すとおり、隣接するス
タンド間でロール１３５の圧下方向を６０°ずらして交
互に配置し、外径加工度によってスタンド数が決定さ
れ、５〜２８スタンドで母管１３６の連続絞り圧延を行
って外径の圧下と若干の肉厚圧下を行い、所定の製品寸
法に仕上げる。

【０００５】３ロールサイザーまたは３ロールレデュー
サの単スタンド圧延では、ロール溝底部ではエッジ部に
比較して圧延方向伸びが大きく、管の周方向肉厚は不均
一な変形を受ける。連続スタンドでの圧延では、ロール
溝底部とエッジ部はスタンド毎に交互に塑性変形が繰返
されるため、ほぼ同一肉厚となるが、ロール溝底部とエ
ッジ部の中間点（溝底を０°位置として３０°方向）
は、図１７に示すとおり、ロール溝底部とエッジ部の肉
厚より減肉する負の位相（ａ）図または増肉する正の位
相（ｂ図）状況となり、位相の異なった六角形状の角張
りを生ずる。この角張り現象は、絞り圧延における管長
方向の延伸率が大きくなるほど、かつ厚肉小径になるほ
ど角張り率が増加する傾向にある。

【０００６】絞り圧延における管内面の角張りに影響を
与えるパラメーターとしては、圧延材とロールとの接触
面の形状が重要なファクターとなる。絞り圧延における
管内面の角張り度合いは、ロールの孔型、すなわち図１
５、図１６に示す母管１４１とロール１４２との接触面
投影図１４３の形状のロール溝底入口面からロール出口
面までの距離ＣＬＧに対するエッジ部入口面からロール
出口面までの距離ＣＬＥの比（ＣＬＥ／ＣＬＧ）で示さ
れる矩形率λを最適化することによって、図１８に示す
とおり、ある程度改善することができるが、製品サイズ
は、外径×肉厚では数千種類にのぼり、各サイズ毎にロ
ール孔型を最適にして準備することは、非効率で現実的
には不可能である。また、圧延肉厚によっては、ロール
溝底部とエッジ部との周速度差によってエッジマーク疵
を生じ、矩形率λの最適化だけではロール形状を決定で
きない。現実的には、ロールシリーズ化して外径範囲と
肉厚範囲毎に集約しているのが現状で、表１に示すロー
ルシリーズＡ、Ｂで絞り圧延した製品鋼管の外径Ｄに対
する製品肉厚ｔの比（以下ｔ／Ｄという）と角張り率と
の関係を、図１９、図２０に示す。なお、角張り率Ｐ
は、管の外径Ｄ、管の断面内の平均肉厚Ｔｍｅａｎ、ロ
ール溝底部とエッジ部の平均肉厚Ｔｅおよびロール溝底
部とエッジ部より３０°の部分の平均肉厚Ｔ３０■によ
り、Ｐ＝［（Ｔ３０■−Ｔｅ）／｛（Ｄ／２−Ｔｍｅａ
ｎ）×（１−Ｃｏｓ３０°）｝］×１００（％）として
定義される。図１９、図２０に示すとおり、製品鋼管の
角張りは、ロールシリーズＡでは負、Ｂでは正の偏りを
示し、ｔ／Ｄに対しても傾向がある。

【０００７】

【表１】

【０００８】上記３ロール絞り圧延機による絞り加工で
の内面角張り防止対策としては、ロールカリバーを楕円
率が所定の関係を有する３個の円弧曲線となし、第１の
楕円による中央部円弧長と、第２、第３の楕円による端
部円弧長とが所定比率で、かつ、サイドクリアランスを
所定値に限定した３ロール絞り圧延機のロール（特開昭
５１−３１６６３号公報）、隣接するスタンド毎に圧延
方向に垂直な面で３０°ずつ角度を変えて配置し、管を
円周方向に１２分割された区域で塑性変形を繰返すこと
によって、角張り現象を低く抑制し、製品品質の向上を
可能とした３ロール絞り圧延機（特開昭５８−２５８０
５号公報）等が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平３−１１４
６０５号公報に開示の２ロールマンドレルミルと２ロー
ルサイザーまたは３ロールサイザーをタンデムに同一軸
に配列する配置列では、エキストラクターおよび再加熱
炉を省略できるが、後工程の絞り圧延工程で生じる内面
角張り現象を低く抑制することは不可能である。また、
特開昭５１−３１６６３号公報に開示のロールは、各サ
イズ毎にロール孔型を最適にして準備する必要があり、
非効率的で現実には実施不可能である。また、特開昭５
８−２５８０５号公報に開示の３ロール絞り圧延機は、
管を円周方向に１２分割された区域で塑性変形を繰返す
ことによって、角張り現象を低く抑制するもので、内面
角張りを解消するものではなく、六角形状が十二角形状
になるだけで、抜本的な対策とはいえない。

【００１０】この発明の目的は、３ロールマンドレルミ
ルによる継目無管の製造において、３ロールマンドレル
ミルのマンドレルバーストリッピングのためのエキスト
ラクターを省略できると共に、絞り圧延で生じる内面角
張りに起因する偏肉を大幅に軽減できる３ロールマンド
レルミルの圧延装置列を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を行った。その結果、３ロー
ルマンドレルミルと３ロール絞り圧延機を、延伸圧延さ
れた母管の長さより短い間隔でタンデムに同一軸を有す
る圧延パスラインに配置することによって、エキストラ
クターならびに再加熱炉を省略できると共に、３ロール
絞り圧延機で発生する内面の六角角張りを相殺する肉厚
分布を３ロールマンドレルミルにて形成させることによ
って、最終製品の継目無管の偏肉率を低減できることを
究明し、この発明に到達した。

【００１２】本願の請求項１に係る発明は、３ロールマ
ンドレルミルと３ロール絞り圧延機を、同一軸を有する
圧延パスラインに延伸圧延された母管の長さより短い距
離でタンデムに配列したマンネスマン−マンドレルミル
方式による継目無管の製造において、３ロールマンドレ
ルミルが少なくとも最終２スタンドにロール位置変更機
構を有することを特徴とする３ロールマンドレルミルの
圧延装置列である。

【００１３】また、本願の請求項２に係る発明は、３ロ
ールマンドレルミルと３ロール絞り圧延機を、同一軸を
有する圧延パスラインに延伸圧延された母管の長さより
短い距離でタンデムに配列したマンネスマン−マンドレ
ルミル方式による継目無管の製造において、３ロールマ
ンドレルミルが少なくとも最終２スタンドにロール位置
変更機構を有すると共に、３ロールマンドレルミルの最
終２スタンドと３ロール絞り圧延機のロール位相を３０
°ずらして配置したことを特徴とする３ロールマンドレ
ルミルの圧延装置列である。

【００１４】

【作用】マンドレルミルは、中空素管の内面をマンドレ
ルバーで拘束し、外表面を孔型ロールで拘束することに
よって、孔型ロールとマンドレルバーの間で中空素管を
延伸圧延し、肉厚を減じて目的の肉厚に加工するミル
で、４〜８スタンドから構成されている。３ロールマン
ドレルミルは、隣接するスタンドのロール配置が各々６
０°ずれており、前段スタンドのロール溝底部は後段ス
タンドのエッジ部となる。図８は３ロールマンドレルミ
ルの半径Ｒｂの真円孔型単ロール７１と半径Ｒａのマン
ドレルバー７２との相対関係と圧延部形状を示すもの
で、ロール７１とマンドレルバー７２の間隙で圧延され
る中空素管肉厚を、ロール溝底部をｔ０■とし、エッジ
部をｔ６０■、その中間をｔ３０■として示す。図８
（ａ）では、ロール７１とマンドレルバー７２とを同心
に配置した場合で、当然ロール７１とマンドレルバー７
２との間隙幅は均一、すなわち、中空素管肉厚は、ｔ０
■＝ｔ３０■＝ｔ６０■となる。ロール７１をマンドレ
ルバー７２に近づけた場合、ロール７１とマンドレルバ
ー７２との間隙幅は、ロール溝底部からエッジ部に近づ
くにつれて大きくなり、中空素管肉厚は、図８（ｂ）に
示すとおり、ｔ０■＜ｔ３０■＜ｔ６０■となる。さら
に、ロール７１をマンドレルバー７２から遠ざけた場
合、ロール７１とマンドレルバー７２との間隙幅は、ロ
ールエッジ部から溝底部に近づくにつれて大きくなり、
中空素管肉厚は、図８（ｃ）に示すとおり、ｔ０■＞ｔ
３０■＞ｔ６０■となる。

【００１５】図８（ｂ）に示すロール７１とマンドレル
バー７２配置のスタンドを３ロールマンドレルミルの最
終ｎスタンドと（ｎ−１）スタンドに組込んだ場合、
（ｎ−１）スタンドではｔ０■＜ｔ３０■＜ｔ６０■の
肉厚分布となる。最終ｎスタンドでは、（ｎ−１）スタ
ンドのロールエッジ部が溝底部で圧延され、ｔ０■の肉
厚となる。ロール溝底部とエッジ部の中間は、最終ｎス
タンドにおいても同一間隙幅となり、圧下量は零で同一
肉厚ｔ３０■となる。ロール溝底部は最終ｎスタンドに
おいてエッジ部となり、圧延を受けず肉厚ｔ０■の変化
が起こらない。したがって、３ロールマンドレルミル出
側の母管の肉厚は、ｔ０■＝ｔ６０■＜ｔ３０■とな
る。単ロールで考えたことは他の２つのロールでも同じ
く発生するため、ロール溝底から３０°方向が厚肉の角
張り位相が正の６角形状の角張りの母管を製造すること
ができる。

【００１６】次に図８（ｃ）に示すロール７１とマンド
レルバー７２配置のスタンドを３ロールマンドレルミル
の最終ｎスタンドと（ｎ−１）スタンドに組込む場合、
図９に示す２円弧ロール７３へとロール形状を変更して
Ｒ２＞Ｒ１とし、ｔ６０■の肉厚をｔ０■と同じかもし
くは厚肉となるようにＲ２を決定する。図９に示す２円
弧ロール７３とマンドレルバー７２配置のスタンドを３
ロールマンドレルミルの最終ｎスタンドと（ｎ−１）ス
タンドに組込んだ場合、（ｎ−１）スタンドではｔ６０
■≧ｔ０■＞ｔ３０■の肉厚となる。最終ｎスタンドで
は、（ｎ−１）スタンドのロールエッジ部が溝底部で圧
延され、ｔ０■の肉厚となる。ロール溝底部とエッジ部
の中間は、最終ｎスタンドにおいても同一間隙幅とな
り、圧下量は零で同一肉厚ｔ３０■となる。したがっ
て、３ロールマンドレルミル出側の管の肉厚は、ｔ６０
■＝ｔ０■＞ｔ３０■となり、ロール溝底から３０°方
向が薄肉の角張り位相が負の６角形状の角張りの母管を
製造することができる。さらに、図９に示す２円弧ロー
ル７３を使用して図８（ｂ）に示すようなロールとマン
ドレルバー配置のスタンドを３ロールマンドレルミルの
最終ｎスタンドと最終前段（ｎ−１）スタンドに組込め
ば、ロール溝底部から３０°方向が厚肉の角張り位相が
正の６角形状の角張りの母管を製造することができる。
このため、３ロールマンドレルミルの孔型ロールとして
２円弧ロールを使用した場合は、ロールとマンドレルバ
ーの相対位置、すなわち、ロールギャップを変更するこ
とによって、３ロール絞り圧延機と同様の角張り位相が
正または負の六角形状の内面角張り偏肉を発生させるこ
とが可能である。

【００１７】本願の請求項１に係る発明においては、３
ロールマンドレルミルと３ロール絞り圧延機を、同一軸
を有する圧延パスラインに延伸圧延された母管の長さよ
り短い距離でタンデムに配列したマンネスマン−マンド
レルミル方式による継目無管の製造において、３ロール
マンドレルミルが少なくとも最終２スタンドにロール位
置変更機構を有することによって、３ロール絞り圧延機
をマンドレルバーのエキストラクターの代替として使用
できると共に、３ロールマンドレルミルの少なくとも最
終２スタンドのロールとマンドレルバーの相対位置、す
なわち、ロールギャップを変更することができ、３ロー
ル絞り圧延機のロールシリーズ毎に発生する管の内面六
角形状の角張り偏肉を相殺する内面六角形状の角張り偏
肉を予め発生させることができ、３ロール絞り圧延機で
生じる内面六角形状の角張り偏肉が相殺され、周方向肉
厚精度を大幅に向上させることができる。

【００１８】また、本願の請求項２に係る発明において
は、３ロールマンドレルミルと３ロール絞り圧延機を、
同一軸を有する圧延パスラインに延伸圧延された母管の
長さより短い距離でタンデムに配列したマンネスマン−
マンドレルミル方式による継目無管の製造において、３
ロールマンドレルミルが少なくとも最終２スタンドにロ
ール位置変更機構を有すると共に、３ロールマンドレル
ミルの最終２スタンドと３ロール絞り圧延機のロール位
相を３０°ずらして配置したことによって、３ロール絞
り圧延機をエキストラクターの代替として使用できると
共に、必然的に３ロール絞り圧延機のロールシリーズ毎
に発生する管の内面六角形状の角張り位相の同じ場合の
みロールとマンドレルバーの相対位置、すなわち、ロー
ルギャップを変更すればよく、３ロールマンドレルミル
の最終２スタンドのマンドレルバーとロールとのギャッ
プの相対位置の操作の煩雑さが軽減されると共に、３ロ
ール絞り圧延機のロールシリーズ毎に発生する管の内面
六角形状の角張り偏肉が相殺され、継目無管の製品偏肉
を減少することができる。

【００１９】この発明における３ロールマンドレルミル
の少なくとも最終２スタンドのロール圧下量調整機構と
しては、ロールとマンドレルバーとの相対位置、すなわ
ちロールギャップを調整できればよく、特に限定されな
いが、図１０に示すとおり、ロール９１のロール軸９２
を軸支する軸受９３の外周を支持する偏心リング９４
を、シリンダーやウオームホイールにより回転させ、ロ
ール圧下量を調整する方式（実開平４−６４４０６号公
報、実開平４−６４４０７号公報、特開昭５８−２５８
０５号公報、特開昭６０−１８２０８号公報等）あるい
は圧下スクリューをスクリュー圧下装置により回転させ
る方式（特開平５−９６３０８号公報等）、図１１に示
すとおり、ロール１０４を保持するロールチョック１０
５を油圧シリンダー１０６により移動させ、ロール圧下
量を調整する方式あるいは図１２に示すとおり、ロール
１１１を保持するロールチョック１１２を支軸１１３を
中心に回転するアーム１１４で保持し、ロールチョック
１１２の後方に図示していないが油圧シリンダーを配置
し、油圧シリンダーを作動させることによって、支軸１
１３を中心にアーム１１４を回転させて各孔型ロール１
１１を開閉する方式等が挙げられる。なお、油圧シリン
ダーをスクリューナットを有する圧下装置をモータで駆
動させる方式に代替することは可能である。また、この
発明における３ロール絞り圧延機としては、３ロールサ
イザーまたはストレッチレデューサを使用することがで
きる。

【００２０】

【実施例】実施例１以下にこの発明の詳細を実施の一例
を示す図１ないし図４に基づいて説明する。図１はこの
発明の３ロールマンドレルミルの圧延装置列を備えた継
目無管製造ラインの要部概略図、図２は３ロールマンド
レルミルの少なくとも最終２スタンドに設置する偏心ス
リーブ方式のロール圧下量調整機構の一例を示す概略説
明図、図３は図２のロール圧下量調整機構のロール開閉
原理とロール駆動の説明図で、（ａ）図はロール開閉原
理の説明図、（ｂ）図はロール駆動の説明図、図４は同
じくテコ方式のロール圧下量調整機構の一例を示す概略
説明図である。図１において、１は図示しない穿孔機で
穿孔圧延された中空素管、２は中空素管１を減肉、延伸
圧延する３ロールマンドレルミルで、３個の孔型ロール
３を１２０°間隔で組込んだロールスタンドを、隣接す
るスタンド間で互いに６０°ずつ配列を変えて４〜８基
連続的に配置し、中空素管１に挿入したマンドレルバー
４と孔型ロール３間で連続的に所定の肉厚まで減肉、延
伸圧延を行う。５は３ロールマンドレルミル２と同一軸
を有する圧延パスラインに延伸圧延された母管６の長さ
より短い距離でタンデムに配列した３ロール絞り圧延機
で、３個の孔型ロール７を１２０°間隔で組込んだロー
ルスタンドを、隣接するスタンド間で互いに６０°ずつ
配列を変えて５〜２８基連続的に配置し、３ロールマン
ドレルミル２で減肉、延伸圧延される母管６は、３ロー
ルマンドレルミル２で減肉、延伸圧延中に３ロール絞り
圧延機５の孔型ロール７に噛み込まれて絞り加工を受け
ながら前進し、３ロールマンドレルミル２での減肉、延
伸圧延が完了すると、マンドレルバー４は図示しないリ
トレーナーにより後端を把持して後退され、母管６から
抜き出される。一方、３ロール絞り圧延機５の孔型ロー
ル７に噛み込まれて絞り加工を受けながら前進した母管
６は、所定の外径、肉厚の継目無管に仕上げられるよう
構成されている。

【００２１】上記３ロールマンドレルミル２の少なくと
も最終２スタンド（ｎ−１）（ｎ）は、図２または図４
に示すロール圧下量調整機構が備えられており、孔型ロ
ール３とマンドレルバー４の相対位置、すなわち、ロー
ルギャップを変更することができる。図２において各孔
型ロール３を支持するスリーブ８は、ハウジング９に挿
嵌した駆動軸１０および補助軸１１と同心のケース１２
に、図３（ｂ）に示すとおり、偏心軸支され、ケース１
２と軸１３がギヤ１４を介して連結され、軸１３を回転
させるとギヤ１４を介してケース１２が駆動軸１０およ
び補助軸１１を中心に回転し、スリーブ８、各孔型ロー
ル３の中心は、図３（ａ）中の矢印の軌跡を移動し、各
孔型ロール３中心と駆動軸１０および補助軸１１の中心
間の距離は一定を保ち、各孔型ロール３は圧延パス中心
Ｐに対して開閉する。駆動軸１０は、カップリング１５
を介して図示しない駆動源に連結され、図示しない駆動
源を駆動せると、カップリング１５を介して駆動軸１０
が回転し、ベベルギア１６を介して補助軸１１が回転す
る。駆動軸１０および補助軸１１の回転は、ギヤ１７を
介してスリーブ８に伝達され、各孔型ロール３を回転さ
せるよう構成されている。また、図４において各孔型ロ
ール３は、各孔型ロール３を支持するロールチョック１
８を支軸１９を中心に回転するアーム２０で保持し、ロ
ールチョック１８の後方に油圧シリンダー２１を配置
し、油圧シリンダー２１を作動させることによって、支
軸１９を中心にアーム２０が回転して各孔型ロール３が
開閉するよう構成されている。なお、２２はロール３の
駆動軸である。

【００２２】上記のとおり構成したことによって、３ロ
ールマンドレルミル２で減肉、延伸圧延される母管６
は、３ロールマンドレルミル２で減肉、延伸圧延中に３
ロール絞り圧延機５の孔型ロール７に噛み込まれて絞り
加工を受けながら前進し、３ロールマンドレルミル２で
の減肉、延伸圧延が完了すると、マンドレルバー４は図
示しないリトレーナーにより後端を把持して後退され、
母管６から抜き出されるから、エキストラクターの代替
として３ロール絞り圧延機５が使用でき、再加熱炉なら
びにエキストラクターを省略することができる。また、
３ロールマンドレルミル２の少なくとも最終２スタンド
（ｎ−１）（ｎ）の各孔型ロール３とマンドレルバー４
の相対位置の調整、すなわち、図２においては軸１３に
回転を与えてギヤ１４を介してケース１２を回転させる
ことにより、図４においては油圧シリンダー２１を作動
させることによりロールギャップを調整することがで
き、３ロール絞り圧延機５のロールシリーズ毎に発生す
る管の内面六角形状の角張り偏肉を相殺する内面六角形
状の角張り偏肉を、３ロールマンドレルミル２の最終２
スタンド（ｎ−１）（ｎ）で予め発生させることがで
き、３ロール絞り圧延機５で生じる内面六角形状の角張
り偏肉が相殺され、周方向肉厚精度を大幅に向上させる
ことができる。

【００２３】実施例２図５に示す孔型ロール４１各部寸
法が表２に示す１〜５スタンドからなる３ロールマンド
レルミルの４、５スタンドに実施例１の図４に示すロー
ルギャップ調整機構を設置し、次工程の３ロール絞り圧
延機で生じる６角形状の内面角張り位相と逆位相となる
ようロールギャップを調整したのち、外径６３．５ｍ
ｍ、肉厚９．０ｍｍの中空素管を、外径４０．０ｍｍの
マンドレルバーを用いて外径５０．０ｍｍ、肉厚５．０
ｍｍまで延伸圧延し、マンドレルミル出側の管周方向の
肉厚分布を調査した。その結果を図６に示す。また、３
ロールマンドレルミルで延伸圧延した外径５０．０ｍ
ｍ、肉厚５．０ｍｍの管を、１〜４スタンドからなる矩
形率０．３の３ロール絞り圧延機を用い、外径４０．０
ｍｍ、肉厚５．０ｍｍに定径圧延し、得られた継目無鋼
管の周方向肉厚分布を調査すると共に、角張り率を測定
した。その結果を図６および表３に示す。なお、比較の
ため、２ロールマンドレルミルを使用し、外径６３．５
ｍｍ、肉厚９．０ｍｍの中空素管を外径４０．０ｍｍの
マンドレルバーを用いて外径５０．０ｍｍ、肉厚５．０
ｍｍまで延伸圧延し、マンドレルミル出側の管周方向の
肉厚分布を調査した。その結果を図７に示す。また、２
ロールマンドレルミルで延伸圧延した外径５０．０ｍ
ｍ、肉厚５．０ｍｍの管を、前記と同じ１〜４スタンド
からなる矩形率０．３の３ロール絞り圧延機を用い、外
径４０．０ｍｍ、肉厚５．０ｍｍに定径圧延し、得られ
た継目無鋼管の周方向の肉厚分布を調査すると共に、角
張り率を測定した。その結果を図７および表３に比較例
として示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】図６に示すとおり、３ロールマンドレルミ
ルの４、５スタンドのロールギャップを、３ロール絞り
圧延機で生じるロール溝底およびエッジ部が薄肉となる
正の内面角張り位相と逆のロール溝底およびエッジ部が
厚肉となる負の内面角張り位相となるよう調整した本発
明では、母管にロール溝底およびエッジ部が厚肉となる
負の内面角張り位相が発生している。この母管を３ロー
ル絞り圧延機で絞り加工すると、絞り加工で発生するロ
ール溝底およびエッジ部が薄肉となる角張りが相殺さ
れ、目標肉厚に近い製品角張り率１．３％の継目無管を
製造することができた。これに対し、図７に示すとお
り、従来の２ロールマンドレルミルで延伸圧延した比較
例の母管は、目標肉厚に近い４角形状の角張りが３ロー
ル絞り圧延機で絞り加工によってロール溝底およびエッ
ジ部が薄肉となる正の内面角張りが生じ、製品角張り率
４．２％と大きくなっている。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明の圧延装置
列によれば、３ロール絞り圧延機をマンドレルバーのエ
キストラクターの代替として使用できると共に、３ロー
ルマンドレルミルの少なくとも最終２スタンドのロール
とマンドレルバーの相対位置、すなわち、ロールギャッ
プを変更することによって、３ロール絞り圧延機のロー
ルシリーズ毎に発生する管の内面六角形状の角張り偏肉
を相殺する内面六角形状の角張り偏肉を予め発生させる
ことができ、３ロール絞り圧延機で生じる内面六角形状
の角張り偏肉が相殺され、継目無管の周方向肉厚精度を
大幅に向上させることができ、製品歩留を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の３ロールマンドレルミルの圧延装置
列を備えた継目無管製造ラインの要部概略図である。

【図２】３ロールマンドレルミルの少なくとも最終２ス
タンドに設置する偏心スリーブ方式のロール圧下量調整
機構の一例を示す概略説明図である。

【図３】図２のロール圧下量調整機構のロール開閉原理
とロール駆動の説明図で、（ａ）図はロール開閉原理の
説明図、（ｂ）図はロール駆動の説明図である。

【図４】同じくテコ方式のロール圧下量調整機構の一例
を示す概略説明図である。

【図５】実施例２で用いた３ロールマンドレルミルの各
スタンド孔型ロールの各部寸法の説明図である。

【図６】実施例２の本発明の実施例における母管および
製品継目無管の周方向角度と肉厚分布との関係を示すグ
ラフである。

【図７】実施例２の比較例における母管および製品継目
無管の周方向角度と肉厚分布との関係を示すグラフであ
る。

【図８】真円孔型単ロールとマンドレルバーの相対位置
と肉厚分布の説明図で、（ａ）図はロールとマンドレル
バーとが同心の場合、（ｂ）図はロールをマンドレルバ
ーに同心より近づけた場合、（ｃ）図はロールをマンド
レルバーに同心より遠ざけた場合である。

【図９】２円弧ロールを図７（ｃ）図と同様に配置した
場合の肉厚分布の説明図である。

【図１０】３ロールマンドレルミルの最終２スタンドに
組込む偏心スリーブ方式のロール圧下量調整機構の単ロ
ールによる説明図で、（ａ）図は側面図、（ｂ）図は正
面図である。

【図１１】３ロールマンドレルミルの最終２スタンドに
組込むスライド摺動方式のロール圧下量調整機構の単ロ
ールによる説明図で、（ａ）図は側面図、（ｂ）図は正
面図である。

【図１２】３ロールマンドレルミルの最終２スタンドに
組込むテコ方式のロール圧下量調整機構の単ロールによ
る説明図で、（ａ）図は側面図、（ｂ）図は正面図であ
る。

【図１３】マンネスマン−マンドレルミル方式の継目無
管製造ラインの全体概略図である。

【図１４】３ロール絞り圧延機の隣接スタンドのロール
配置の説明図で、（ａ）図は前段スタンド、（ｂ）図は
後段スタンドを示す。

【図１５】孔型ロールの矩形率説明のための管とロール
との接触面投影図である。

【図１６】孔型ロールの矩形率説明のための管とロール
との接触面積の概念図である。

【図１７】角張り位相の定義を示すもので、（ａ）図は
負の角張り位相を示す周方向角度と増肉率との関係説明
図、（ｂ）図は正の角張り位相を示す周方向角度と増肉
率との関係説明図である。

【図１８】３ロール絞り圧延機におけるロール矩形率と
角張り率と管外径との関係の一例を示すグラフである。

【図１９】表１のロールシリーズＡにおけるｔ／Ｄと角
張り率との関係を示すグラフである。

【図２０】表１のロールシリーズＢにおけるｔ／Ｄと角
張り率との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１、１２６ 中空素管 ２ ３ロールマンドレルミル ３、７、４１ 孔型ロール ４、７２、１２９ マンドレルバー ５ ３ロール絞り圧延機 ６、１３０、１３６、１４１ 母管 ８ スリーブ ９ ハウジング １０ 、２２ 駆動軸 １１ 補助軸 １２ ケース １３ 軸 １４、１７ ギヤ １５ カップリング １６ ベベルギヤ １８、１０５、１１２ ロールチョック １９、１１３ 支軸 ２０、１１４ アーム ２１、１０６ 油圧シリンダー ７１、９１、１０４、１１１、１３５、１４２ ロール ７３ ２円弧ロール ９２ ロール軸 ９３ 軸受 ９４ 偏心リング １２１ 丸ビレット １２２ 回転炉床式加熱炉 １２３ 穿孔機 １２４ プラグ １２５ ロール １２７ マンドレルミル １２８ 孔型ロール １３１ 再加熱炉 １３２ 絞り圧延機 １４３ 接触面投影図 Ｐ 圧延パス中心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21B 17/02 - 17/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３ロールマンドレルミルと３ロール絞り
   圧延機を、同一軸を有する圧延パスラインに延伸圧延さ
   れた母管の長さより短い距離でタンデムに配列したマン
   ネスマン−マンドレルミル方式による継目無管の製造に
   おいて、３ロールマンドレルミルが少なくとも最終２ス
   タンドにロール位置変更機構を有することを特徴とする
   ３ロールマンドレルミルの圧延装置列。
2. 【請求項２】 ３ロールマンドレルミルと３ロール絞り
   圧延機を、同一軸を有する圧延パスラインに延伸圧延さ
   れた母管の長さより短い距離でタンデムに配列したマン
   ネスマン−マンドレルミル方式による継目無管の製造に
   おいて、３ロールマンドレルミルが少なくとも最終２ス
   タンドにロール位置変更機構を有すると共に、３ロール
   マンドレルミルの最終２スタンドと３ロール絞り圧延機
   のロール位相を３０°ずらして配置したことを特徴とす
   る３ロールマンドレルミルの圧延装置列。