JP3036356B2 - 継目無管製造装置及び継目無管製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マンネスマン製管法に
おいて広く採用されている穿孔機（ピアサ）に代表され
る継目無管製造装置及びこの装置を用いた継目無管製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にマンネスマン製管法による継目無
鋼管は、先ず加熱した丸鋼片をピアサに通し、その中心
部を穿孔してホローシェル（中空体）を得、これを直接
または必要があればエロンゲータに通して拡径，延伸圧
延を施した後、例えばプラグミルにて更に延伸圧延し、
リーラ，サイザにて摩管、形状修正及びサイジングを行
い、更に、精整工程を経て製品化される。

【０００３】ところで、上述のピアサにおいては、被圧
延材のパスラインに対して軸芯線を傾斜させた樽型（バ
レル型）またはコーン型の傾斜ロール（以下主ロールと
いう）とプラグとを組み合わせた所謂傾斜圧延機が用い
られる。

【０００４】以上の如きマンネスマン製管法に用いられ
る傾斜圧延機であるピアサについてその構成を説明す
る。図８は、通常のピアサの構造を示す模式的平面図で
あり、図９はピアサの模式的側面図であり、図１０は図
８のＩ−Ｉ線から見た横断面図である。図中、１０，１
０は主ロールであり、主ロール１０は軸長方向中間部に
直径が最大となるゴージ部１１を備え、ゴージ部１１の
両側は夫々端部側に向かって直径が漸減されて円錐台形
をなし、入口面１２と出口面１３とを備えて全体として
バレル形状を有している。主ロール１０，１０は、パス
ラインＸ−Ｘの両側で被圧延材であるビレットＢを挟ん
で、軸芯線が平面視でパスラインＸ−Ｘと平行に（図
８）配設されており、また側面視で一方の主ロール１０
は入口面１２が上側を向くようにまた他方は下側を向く
ように、互いに逆向きの所定の傾斜角β（図９）を有す
る各別の回転軸回りに回転駆動されるようになってい
る。

【０００５】図１１は上記の如き主ロール１０の入口面
角及び出口面角を説明する模式図である。傾斜角βが零
の状態で、主ロール１０の入口面１２の表面またはその
接線がパスラインＸ−Ｘとなす角度が入口面角θ₁ であ
り、出口面１３の表面またはその接線がパスラインＸ−
Ｘとなす角度が出口面角θ₂ である。

【０００６】そして図１０に示すように、大径のディス
クロール３，３がパスラインＸ−Ｘを挟んでその長手方
向を径方向にして主ロール１０，１０と整合する位置に
配設されている。ディスクロール３，３はパスラインＸ
−Ｘに対向する外周面が凹面に形成された円盤であり、
パスラインＸ−Ｘを含む面内にて各別の回転軸回りに図
示しない駆動モータにより回転駆動されるようになって
いる。

【０００７】内面規制部材であるプラグ２が、その基端
部をマンドレルバーＭの先端部に接続させて、主ロール
１０，１０及びディスクロール３，３の間でパスライン
Ｘ−Ｘ上に保持されている。プラグ２は全体として弾頭
形状をなし、先端側から略円錐体状をなす圧延部２１、
これに続く略円錐台状をなすリーリング部２２及び基端
部に向かって縮径される逃げ部２３を備えている。マン
ドレルバーＭの基端部は図示しない前進後進装置が備え
るスラストブロックに連結されており、パスラインＸ−
Ｘをその軸としてプラグ２を回転可能にしている。

【０００８】以上の如きピアサを用いてビレットを穿孔
圧延する場合は、加熱炉にて所定の温度に加熱された丸
棒状のビレットＢが図中白抜き矢符に示す如き軸長方向
に送給され、両主ロール１０，１０の入口面１２，１２
間に噛み込まれる。そして主ロール１０，１０の回転に
より螺旋回転移動すると共にプラグ２に貫入せしめら
れ、ホローシェルＨが引き出される。この際、追随回転
駆動されるディスクロール３，３の周面がビレットＢの
揺動及び管肉の半径方向の膨れを押さえて圧延をスムー
ズに行う。

【０００９】なお、主ロールにはコーン型ロールも一般
的に使用されている。図１２はコーン型ロールを用いた
通常のピアサの構造を示す模式的平面図である。図中１
は主ロールであり、ゴージ部１１を基準に入側端部に向
かって直径が漸減し、出側端部に向かって直径が漸増す
る形状である。パスラインＸ−Ｘに対して互いに逆向き
の所定の傾斜角βと交叉角γが与えられている。その他
の構成及びビレットの穿孔圧延動作の様子は図８に示す
ピアサと同様であり、対応する部分に同符号を付してそ
の説明を省略する。図１３は、コーン型ロールを用いた
場合の入口面角及び出口面角を説明する模式図である。
傾斜角βが零の状態で、主ロール１の入口面１２の表面
またはその接線がパスラインＸ−Ｘとなす角度が入口面
角θ₁ であり、出口面１３の表面またはその接線がパス
ラインＸ−Ｘとなす角度が出口面角θ₂ である。

【００１０】また、上述のピアサでは、引き出されるホ
ローシェルＨの揺動を抑制し管肉の膨れを押さえるため
に案内部材としてディスクロールを用いているが、ディ
スクロールの代わりに板状のガイドシューをホローシェ
ルＨの上下に摺接するように配する場合もある。

【００１１】このような傾斜圧延機を用いて製造される
継目無管は、穿孔圧延条件により種々の欠陥が生じるこ
とがある。この欠陥を防止するために、理論的に決定さ
れた適正穿孔条件式に基づいて主ロール間隔，プラグ直
径，プラグ先進量，ガイドシュー間隔等を設定し、被圧
延材の噛み込み性、尻抜け性等を良好にする方法が特公
昭59−44927 号公報にて提案されている。

【００１２】また、本願出願人は従来の穿孔圧延におい
て、コーン型ロールを用いて傾斜角β及び交叉角γの範
囲を所定値に設定することにより、管の内外面のかぶれ
疵を防止する方法を特公昭60−59042 号公報にて提案し
ている。また、主ロール, プラグ及びガイドシューが夫
々パスラインとなす角度範囲を所定値に設定することに
よりホローシェルの偏肉を改善する方法を特公平５−55
62号公報にて提案している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで穿孔圧延にお
いては、拡管比が大きい程小径ビレットから製造される
製管の直径は大きい。拡管比とは中実ビレットの外径Ｂ
_d に対する穿孔圧延後のホローシェルの外径Ｈ_d の比で
ある。同一サイズのホローシェルを得るとき拡管比が大
きくなる程外径の小さいビレットが使用できるので主ロ
ールと被圧延材との接触面積が小さくなるので、ピアサ
における負荷特性 (ロール荷重, ロールトルク) が小さ
くなり、これがさらに大径管の製造を容易にする。ま
た、拡管比が大きい程ホローシェルＨの肉厚Ｈ_t に対す
るその外径Ｈ_d も大きく、一度の穿孔圧延工程で所望の
肉厚の薄肉管が得られる。また、肉厚が極めて薄い継目
無管を得ることもできる。このような理由から高拡管比
での穿孔圧延が重要視されてきている。

【００１４】ところが低拡管比で穿孔圧延を行う場合に
は、前述した提案により良品質の継目無管を製造するこ
とができるが、拡管比が1.15以上であるような高拡管比
の穿孔圧延を行う場合には、上述の方法では欠陥を防止
しきれない場合があった。表１は本願出願人が図８に示
すピアサを用いて以下の条件にて穿孔圧延した結果を示
したものである。 被圧延材：Ｓ４５Ｃ， 中実丸ビレット， 直径７０mm 穿孔比（ビレットの長さＬ_B に対する穿孔圧延後のホロ
ーシェルの長さＬ_Hとの比Ｌ_H ／Ｌ_B ）：4.0 拡管比：0.95〜1.35 ロール：バレル型ロール 傾斜角β：８°〜14° ロール入口面角θ₁ ： 3.0°〜 4.0° ロール出口面角θ₂ ： 2.5°〜 6.0° プラグ圧延部の長さＬ₁ ：77mm〜80mm プラグリーリング部の長さＬ₂ ：40mm〜43mm ロール出口面角θ₂ ＝プラグリーリング部がパスライン
となす角θ_P

【００１５】

【表１】

【００１６】表１中、偏肉が悪化した場合は偏肉の欄に
“×”を記し、尻抜け不良またはプラグ詰まりが生じた
場合は尻詰まりの欄に“×”を記し、尻抜け時にホロー
シェルのボトム部の外径の周長増加によりボトム形状が
悪化した場合はボトム形状の欄に“×”を記し、ホロー
シェル内面にプラグマーク疵が生じた場合にプラグマー
ク疵の欄に“×”を記し、ホローシェル外表面に波打ち
が生じた場合に波打ちの欄に“×”を記している。ま
た、夫々の欠陥が生じず安定して穿孔を行えた場合は
“○”を記している。

【００１７】表１から判るように、拡管比が1.15以上の
穿孔では偏肉の悪化、ボトム形状の悪化及び尻詰まりの
欠陥が生じ、さらに管内面のプラグマーク疵が発生して
内外面の波打ちが大きくなっており、高拡管比になる程
欠陥が多く生じている。

【００１８】また、上述したように傾斜圧延機には、被
圧延材の螺旋回転移動に伴う揺動を抑制する案内部材と
してガイドシューまたはディスクロールが配設されてい
る。ガイドシューが固定式であり螺旋回転移動する被圧
延材に摺接するのに対し、ディスクロールは被圧延材の
圧延方向に追随回転駆動するので、ディスクロールを用
いて製管したホローシェルの方が外面品質が良好にな
る。このような理由からガイドシューに替わりディスク
ロールが用いられることが多くなっている。

【００１９】しかし、拡管比が大きくなればなる程被圧
延材がロールから離脱する点はロール出側面の後半部に
位置することになる。このときガイドとしてディスクロ
ールを使用していると一対のディスクロール間隙はロー
ル出側に向かう程その大きさは大きくなる。これによっ
て穿孔中の被圧延材の膨らみを十分抑えることができな
くなる。

【００２０】これによって穿孔圧延が不安定となり拡管
比を大きくすればする程従来以上にホローシェルの偏肉
率が悪化し、さらには自由端であるボトム部の形状が悪
化し、管肉のはみ出しが生じ圧延停止となるなどの問題
点があった。

【００２１】上述の特公昭59−44927 号公報で提案され
た方法は、ガイドシューを用いたもので、拡管比が 1.0
〜1.05程度の穿孔圧延において噛み込み性、尻抜け不良
に対して効果が得られる方法であって、ディスクロール
を用いたり、高拡管穿孔圧延を行う場合においては充分
な効果が得られない。

【００２２】また、上述の特公昭60−59042 号公報は従
来の拡管比 1.0〜1.1 程度の拡管比で穿孔する場合の提
案であり、高拡管穿孔圧延を行う場合にはディスクロー
ルにより管肉のはみ出しを生じ、また特公平５−5562号
公報の提案では、ガイドシューの面角度に応じてプラグ
の面角度設定するようになっており、ディスクロールを
用いてはその効果を得ることができない。

【００２３】これらの問題を解決するために、本願出願
人は既に特公平５−23842 号公報を提案している。この
提案は拡管比1.15以上の穿孔を良好なものにするため
に、主ロールにコーン型ロールを用い、主ロールの傾斜
角及び交叉角を所定の範囲とし、さらに被圧延材におけ
る長手方向, 半径方向及び周方向の歪の配分を調整する
方法である。ここでコーン型ロールを用いたのは、高拡
管比の穿孔圧延ではバレル型ロールでは内面疵が多発
し、ボトム形状や偏肉率が悪化するからである。この提
案により高拡管比の穿孔圧延の際に、噛み込み不良また
は尻詰まり等のミスロール、ホローシェルの偏肉及びボ
トム部の周長増大等の欠陥を防止することができる。

【００２４】しかしながら、高拡管比の穿孔圧延におい
てはプラグ形状の影響を受け易い。表２は、本願出願人
が特公平５−23842 号公報の提案に準じて以下の条件に
て穿孔圧延した結果を示したものである。 被圧延材：Ｓ４５Ｃ， 中実丸ビレット， 直径７０mm 穿孔比（Ｌ_H ／Ｌ_B ）：4.0 拡管比：0.95〜1.35 ロール：コーン型ロール 傾斜角β：８°〜14° ロール入口面角θ₁ ： 3.0°〜 4.0° ロール出口面角θ₂ ： 2.5°〜 6.0° プラグ圧延部の長さＬ₁ ：77mm〜80mm プラグリーリング部の長さＬ₂ ：40mm〜43mm ロール出口面角θ₂ ＝プラグリーリング部がパスライン
となす角θ_P

【００２５】

【表２】

【００２６】表２中の“○”，“×”の表記説明は上述
の表１と同様である。表２から判るように、拡管比が1.
15以上の穿孔でも尻詰まり及び内面疵の欠陥は生じてい
ないが、管内面のプラグマーク疵が発生し、内外面の波
打ちが大きく、高拡管比における穿孔圧延が不安定にな
っている。このように、特公平５−23842 号公報の提案
においても、プラグ形状によっては、ホローシェル内面
のプラグマーク疵及び内外面の波打ち等を生じて、継目
無管の形状を粗悪なものにするという問題があった。

【００２７】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、高拡管比の穿孔圧延を行う場合に、コーン型ロ
ール, バレル型ロールの何れのロールを用いても、また
ガイドシュー, ディスクロールの何れの案内部材を用い
てもプラグマーク疵及び外内面の波打ちを防止でき、さ
らに高拡管比での穿孔圧延でも欠陥を生じない継目無管
製造装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００２８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の継
目無管製造装置は、パスライン周りに配された複数の傾
斜ロールの間に被圧延材を噛み込ませ、その軸芯線方向
に螺進移動させつつ、前記被圧延材に軸芯線に沿ってプ
ラグを貫入せしめて継目無管を製造する装置において、
前記プラグは、被圧延材の肉厚加工を行い、パスライン
方向にプラグ先端部から略弾頭形状をなすプラグ圧延部
及び該プラグ圧延部に続き、前記被圧延材の軽圧下で偏
肉を修正する略円錐台状をなすプラグリーリング部夫々
のパスライン方向の長さの和が前記被圧延材の噛み込み
以前の直径の２〜４倍であり、前記プラグ圧延部長に対
するプラグリーリング部の長さの比が 0.1〜3.0 であ
り、前記プラグリーリング部の最前部のプラグ半径ｒＡ
とプラグリーリング部の最後部（プラグ最大径部位置）
のプラグ半径ｒＢとより決まる角度θ_P （＝ｔａｎ
^-1 （ｒＢ−ｒＡ／プラグリーリング部の長さ））及び前
記プラグリーリング部に対向する傾斜ロールの周面がパ
スラインとなす角度θ_R が θ_P −θ_R ＝−0.65°〜 0.2° の範囲にあることを特徴とする。

【００２９】請求項２に係る発明の継目無管製造装置
は、請求項１に係る発明おいて、前記プラグリーリング
部に対向する傾斜ロールの周面がパスラインとなす角度
θ_R は、前記プラグリーリング部の最前部及び最後部で
の前記パスラインに直交する面内においてパスラインか
ら最短距離にある傾斜ロール表面上の夫々の点を通る直
線がパスラインとなす角度であることを特徴とする。

【００３０】請求項３に係る発明の継目無管製造方法
は、パスライン周りに配された複数の傾斜ロールの間に
被圧延材を噛み込ませ、その軸芯線方向に螺進移動させ
つつ、前記被圧延材に軸芯線に沿ってプラグを貫入せし
めて継目無管を製造する方法において、前記プラグは、
被圧延材の肉厚加工を行い、パスライン方向にプラグ先
端部から略弾頭形状をなすプラグ圧延部及び該プラグ圧
延部に続き、前記被圧延材の軽圧下で偏肉を修正する略
円錐台状をなすプラグリーリング部夫々のパスライン方
向の長さの和が前記被圧延材の噛み込み以前の直径の２
〜４倍であり、前記プラグ圧延部長に対するプラグリー
リング部の長さの比が 0.1〜3.0 であり、前記プラグリ
ーリング部の最前部プラグ半径ｒＡとプラグリーリング
部の最後部（プラグ最大径部位置）のプラグ半径ｒＢと
より決まる角度θ _P （＝ｔａｎ ^-1 （ｒＢ−ｒＡ／プラグ
リーリング部の長さ））及び前記プラグリーリング部に
対向する傾斜ロールの周面がパスラインとなす角度θ_R
が θ_P −θ_R ＝−0.65°〜 0.2° の範囲にあるプラグを前記被圧延材に貫入せしめて穿孔
圧延することを特徴とする。

【００３１】請求項４に係る発明の継目無管製造方法
は、請求項３に係る発明において、前記プラグリーリン
グ部に対向する傾斜ロールの周面がパスラインとなす角
度θ_Rは、前記プラグリーリング部の最前部及び最後部
での前記パスラインに直交する面内においてパスライン
から最短距離にある傾斜ロール表面上の夫々の点を通る
直線がパスラインとなす角度であることを特徴とする。

【００３２】

【作用】本発明の継目無管製造装置及び継目無管製造方
法では、プラグリーリング部とこれよりも前方部分即ち
被圧延材入側部分のプラグ圧延部との長さの比を所定範
囲とし、プラグリーリング部及びこれに対向する傾斜ロ
ールの表面の夫々がパスラインとなす角度を所定範囲と
した形状寸法のプラグを被圧延材に貫通せしめることに
より、例えば1.15以上の高拡管比で穿孔圧延する場合
に、コーン型ロール, バレル型ロールのいずれのロール
を用いても、安定な穿孔圧延工程を行える。

【００３３】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は、本発明に係るピアサの構
造を示す模式的平面図であり、図２はこのピアサの模式
的側面図であり、図３は図１の III−III 線から見た横
断面図である。図中１, １は主ロールであり、主ロール
１は軸長方向中間部に直径が最大となるゴージ部１１を
備え、ゴージ部１１を基準に入側端部に向かって直径が
漸減する入口面１２と、出側端部に向かって直径が漸増
する出口面１３とを備え、全体としてコーン形状を有し
ている。そしてパスラインＸ−Ｘの両側で直径Ｂ_d を有
する被圧延材であるビレットＢを挟んで、軸芯線が平面
視でパスラインＸ−Ｘと交叉角γをなすように配設され
ており、また側面視で一方の主ロール１が入口面１２が
上側を向きまた他方は下側を向くように互いに逆向きの
所定の傾斜角βが与えられ、各別の回転軸回りに回転駆
動されるようになっている。

【００３４】また、傾斜角βが零の状態で、主ロール１
の入口面１２の表面またはその接線がパスラインＸ−Ｘ
となす角度が入口面角θ₁ であり、出口面１３の表面ま
たはその接線がパスラインＸ−Ｘとなす角度が出口面角
θ₂ である。両主ロール１，１のゴージ部間隙はロール
開度Ｒ_g である。

【００３５】図３に示すように、大径のディスクロール
３，３がパスラインＸ−Ｘを挟んでその長手方向を径方
向にして主ロール１，１と整合する位置に配設されてい
る。ディスクロール３，３はパスラインＸ−Ｘに対向す
る外周面が凹面に形成された円盤であり、パスラインＸ
−Ｘを含む面内にて各別の回転軸回りに図示しない駆動
モータにより回転駆動されるようになっている。

【００３６】そして内面規制部材であるプラグ２が、そ
の基端部をマンドレルバーＭの先端部に接続させて、主
ロール１，１及びディスクロール３，３の間でパスライ
ンＸ−Ｘ上に保持されている。図４は、このプラグの形
状を示した縦断面図である。図中、ライン１４はパスラ
インＸ−Ｘと直交する面内にてパスラインＸ−Ｘから主
ロール１の出口面１３への最短距離を幾何学的に算出
し、この断面図上に算出値を２次元平面にプロットされ
たものである。プラグ２は全体として弾頭形状をなし、
先端側から略円錐体状をなす圧延部２１、これに続く略
円錐台状をなすリーリング部２２及び基端部に向かって
縮径される逃げ部２３を備えている。これらの夫々の長
さをＬ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ とする。マンドレルバーＭの基端
部は図示しない前進後進装置か備えるスラストブロック
に連結されており、パスラインＸ−Ｘをその軸としてプ
ラグ２を回転可能にしている。

【００３７】内面規制部材であるプラグ圧延部２１は断
面形状が砲弾型であり、先端部分は半径ｒ_P のＲ形状を
有している。プラグ圧延部２１は被圧延材に肉厚加工を
施す部分であり、ここで肉厚寸法の大部分が決定され
る。プラグリーリング部２２の表面はパスラインＸ−Ｘ
と略一定角度θ_P （プラグリーリング面角）を有してお
り、被圧延材の肉厚加工を完全にして軽圧下で偏肉を修
正する。プラグリーリング面角θ_P は以下の式で求めら
れる。 θ_P ＝ tan^-1（（ｒ_B −ｒ_A ）／Ｌ₂ ） ｒ_A ：プラグリーリング部２２の最前部における半径 ｒ_B ：プラグリーリング部２２の最後部における半径

【００３８】傾斜角β及び交叉角γを付与した場合の主
ロール１の出口面１３がパスラインＸ−Ｘとなす実効面
角θ_R は以下の(1) 式で求められる。 θ_R ＝ tan^-1（（ｒ_b −ｒ_a ）／Ｌ₂ ） …(1) ｒ_a ：プラグリーリング部２２の最前部でのパスライン
Ｘ−Ｘと直交する面内においてパスラインＸ−Ｘから主
ロール１の周面までの最短距離 ｒ_b ：プラグリーリング部２２の最後部でのパスライン
Ｘ−Ｘと直交する面内においてパスラインＸ−Ｘから主
ロール１の周面までの最短距離

【００３９】また、プラグ圧延部２１の先端はライン１
４とゴージ部１１との交点から距離（プラグ先進量）Ｌ
_d だけ前方に位置している。プラグ先進量Ｌ_d は、特開
昭61−3605号公報に記載されているように、プラグ先進
量Ｌ_d を小さくしてプラグ先端ドラフト率を大きくする
とマンネスマン効果によりプラグ前でもみ割れが発生
し、管内面疵が多発するなどの問題が生じ、逆にプラグ
先進量Ｌ_d を大きくするとかみ込み不良が生じるなどの
問題がある。以上の理由から、プラグ先進量Ｌ_d はビレ
ット径Ｂ_d に対してＢ_d ／Ｌ_d の比が２〜８としプラグ
先端ドラフト率は２％〜10％に設定することが望まし
い。

【００４０】また、プラグ圧延部２１の先端部分の半径
ｒ_P は、ビレットＢへの噛み込み性とプラグ圧延部２１
の溶損とを考慮すると、ビレットＢの直径Ｂ_d に対する
比が0.12〜0.3 となることが望ましい。半径ｒ_P が過小
の場合はプラグ圧延部２１の先端部分の体積が小さく、
熱間穿孔圧延時の熱影響を受けて損傷し易い。半径ｒ _P
が過大の場合はビレットＢの噛み込み不良を生じ易い。

【００４１】以上の如き構成のピアサを用いてビレット
Ｂを穿孔圧延する場合は、ビレットＢが図１に示すよう
に白抜き矢符に示す如き軸長方向に送給され、両主ロー
ル１，１の入口面１２，１２間に噛み込まれて主ロール
１，１の回転により螺旋回転移動せしめられる。同時に
プラグ２がビレットＢの軸芯位置に貫入し、主ロール
１，１及びディスクロール３，３が、管肉が半径方向外
向きに膨れ出すことを抑制しながらホローシェルＨを引
き出す。この際、ビレットＢは半回転につき１回の間欠
的な圧下を受けて穿孔圧延され、圧下を受けていない部
分では図３に示すように管肉が半径方向外向きに膨れ出
るが、ディスクロール３，３が膨れ出た部分の外周に転
接することによって膨れ出しを抑制し、またビレットＢ
の螺旋回転移動に伴う揺動を抑える。ビレットＢの断面
形状は楕円形状から圧延出側に従い円形に成形される。

【００４２】本願出願人は以上の如きピアサを用いて、
拡管比または穿孔比とプラグ寸法の形状との関係が穿孔
圧延に及ぼす影響について調べた。まず、ビレット直径
に対するプラグの長さ（Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ）／Ｂ_d と拡管比Ｅ
_XPとの関係を調べるための穿孔圧延条件及び部材寸法を
表３に示し、穿孔圧延結果を図５に示す。次にプラグ圧
延部に対するプラグリーリング部の長さの比Ｌ₂ ／Ｌ₁
と穿孔比ＥＬとの関係を調べるための穿孔圧延条件及び
部材寸法を表４に示し、穿孔圧延結果を図６に示す。そ
してプラグリーリング面角から主ロールの実効面角を減
じた角度θ_P −θ_R と穿孔比ＥＬとの関係を調べるため
の穿孔圧延条件及び部材寸法を表５に示し、穿孔圧延結
果を図７に示す。

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】グラフ中、“○”は安定した穿孔の実施を
示し、“●”は尻詰まり（プラグがビレットのボトム部
に残存するプラグ詰まり、ビレットのボトム部が主ロー
ルから離脱せずにロール間に残存する尻抜け不良等）の
発生を示し、“×”は尻詰まりの発生、ボトム形状の悪
化（ビレットのボトム部の外径周長の増加）及び偏肉悪
化の発生を示している。

【００４７】図５の縦軸は拡管比Ｅ_XPであり、横軸はビ
レット直径に対するプラグの長さ（Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ）／Ｂ_d
である。図から明らかなように、ビレット直径に対する
プラグの長さ（Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ）／Ｂ_d が 2.0〜4.0 の場合
に高拡管比即ち拡管比が1.15以上で安定した穿孔圧延を
実施できると言える。

【００４８】図６の縦軸はプラグ圧延部に対するプラグ
リーリング部の長さの比Ｌ₂ ／Ｌ₁であり、横軸は穿孔
比ＥＬである。例えばＬ₂ ／Ｌ₁ の最小値を回帰式で表
わすと、 Ｌ₂ ／Ｌ₁ ＝−7.819 ×10^-2＋1.293 ×10^-1×ＥＬ＋9.
468 ×10^-3×ＥＬ² であり、Ｌ₂ ／Ｌ₁ の最大値を回帰式で表わすと、 Ｌ₂ ／Ｌ₁ ＝4.363 ×10^-2＋2.586 ×10^-1×ＥＬ＋1.89
7 ×10^-3×ＥＬ² となる。このように、穿孔比が１〜５程度の範囲ではプ
ラグ圧延部に対するプラグリーリング部の長さの比Ｌ₂
／Ｌ₁ が 0.1〜3.0 の場合に安定した穿孔圧延を実施で
きる。

【００４９】図７の縦軸はプラグリーリング面角から主
ロールの実効面角を減じた角度θ_P−θ_R であり、横軸
は穿孔比ＥＬである。例えばθ_P −θ_R の最小値を回帰
式で表わすと、 θ_P −θ_R ＝−0.1184×ＥＬ−0.008 であり、θ_P −θ_R の最大値を回帰式で表わすと、 θ_P −θ_R ＝−0.0658×ＥＬ＋0.329 となる。このように、穿孔比が 1.2〜５程度の範囲では
プラグリーリング面角と主ロールの実効面角との差θ_P
−θ_R が、−0.65°〜 0.2°の場合に安定した穿孔圧延
を実施できる。

【００５０】以上の結果に基づいて穿孔圧延を実施し
た。その条件及び結果を比較例と共に表６に示す。 （実施例１） 被圧延材：１３Ｃｒステンレス鋼，中実丸ビレット 直径：70mm 拡管比：1.4 穿孔比：4.0 サンプル数： 100本 主ロール：コーン型ロール 傾斜角β：６°〜16° 交叉角γ：20° ロール入口面角θ₁ ： 3.0°〜 4.0° ロール出口面角θ₂ ： 2.5°〜 6.0° プラグ先進量：20〜50mm θ_P −θ_R ＝−0.25°〜０°

【００５１】

【表６】

【００５２】表６から明らかなように、1.15以上の高拡
管比の穿孔圧延において本実施例では、尻詰まり, 内面
疵及びボトム形状の悪化は見られず、比較例の高拡管比
の場合に生じたようなプラグマーク疵, 波打ち及び偏肉
の悪化も生じていない。

【００５３】なお、実施例では主ロールにコーン型ロー
ルを用いた場合を説明したが、これに限るものではな
く、バレル型のロールを用いても良い。バレル型のロー
ルを使用して穿孔圧延を実施した条件及び結果を、比較
例と共に表７に示す。 （実施例２） 被圧延材：１３Ｃｒステンレス鋼，中実丸ビレット 直径：70mm 拡管比：1.4 穿孔比：4.0 サンプル数： 100本 主ロール：バレル型ロール 傾斜角β：６°〜16° 交叉角γ：０° ロール入口面角θ₁ ： 3.0°〜 4.0° ロール出口面角θ₂ ： 2.5°〜 6.0° プラグ先進量：20〜50mm θ_P −θ_R ＝−0.25°〜０°

【００５４】

【表７】

【００５５】表７から明らかなように、1.15以上の高拡
管比の穿孔圧延において本実施例では、比較例の高拡管
比の場合に見られたような尻詰まり、プラグマーク疵,
内面疵, 波打ち, 偏肉の悪化及びボトム形状の悪化は生
じていない。

【００５６】なお、本実施例では中実ビレットを穿孔圧
延する場合について説明しているが、これに限るもので
はなく、中空ビレットを拡管延伸する場合についても本
実施例が適用され、同様の効果が得られる。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、本発明においては所定範
囲の寸法及び形状のプラグを用いることによって、例え
ば1.15以上の高拡管比で、噛み込み不良, 尻詰まり等の
ミスロールを生じることなく、またボトム部の形状不
良, 偏肉悪化を来すことなく穿孔圧延を実施でき、生産
能率の向上と穿孔材寸法範囲の拡大を図ることができ
る。また、形状及び寸法を所定範囲に設定したプラグを
従来から用いられている傾斜圧延機に取り付けて穿孔圧
延ができ、製管コストの低減を実現できる等、本発明は
優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例のピアサの構造を示す
模式的平面図である。

【図２】図１に示すピアサの模式的側面図である。

【図３】図１に示す III−III 線から見た横断面図であ
る。

【図４】第１実施例のプラグの形状を示した縦断面図で
ある。

【図５】ビレット直径に対するプラグの長さと拡管比と
の関係を示すグラフである。

【図６】プラグ圧延部に対するプラグリーリング部の長
さの比と穿孔比との関係を示すグラフである。

【図７】プラグリーリング面角から主ロールの実効面角
を減じた角度と穿孔比との関係を示すグラフである。

【図８】通常のピアサの構造を示す模式的平面図であ
る。

【図９】図８に示すピアサの模式的側面図である。

【図１０】図８に示すＩ−Ｉ線から見た横断面図であ
る。

【図１１】図８に示す主ロールの入口面角及び出口面角
を説明する模式図である。

【図１２】コーン型ロールを用いた通常のピアサの構造
を示す模式的平面図である。

【図１３】図１２に示す主ロールの入口面角及び出口面
角を説明する模式図である。

【符号の説明】

１，１０ 主ロール ２ プラグ ３ ディスクロール １１ ゴージ部 １２ 入口面 １３ 出口面 ２１ プラグ圧延部 ２２ プラグリーリング部 Ｂ ビレット Ｈ ホローシェル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−143004（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−181905（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−66006（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−44927（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 19/04 B21B 25/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パスライン周りに配された複数の傾斜ロ
   ールの間に被圧延材を噛み込ませ、その軸芯線方向に螺
   進移動させつつ、前記被圧延材に軸芯線に沿ってプラグ
   を貫入せしめて継目無管を製造する装置において、 前記プラグは、被圧延材の肉厚加工を行い、パスライン
   方向にプラグ先端部から略弾頭形状をなすプラグ圧延部
   及び該プラグ圧延部に続き、前記被圧延材の軽圧下で偏
   肉を修正する略円錐台状をなすプラグリーリング部夫々
   のパスライン方向の長さの和が前記被圧延材の噛み込み
   以前の直径の２〜４倍であり、前記プラグ圧延部長に対
   するプラグリーリング部の長さの比が 0.1〜3.0 であ
   り、前記プラグリーリング部の最前部のプラグ半径ｒＡ
   とプラグリーリング部の最後部（プラグ最大径部位置）
   のプラグ半径ｒＢとより決まる角度θ_P （＝ｔａｎ^-1
   （ｒＢ−ｒＡ／プラグリーリング部の長さ））及び前記
   プラグリーリング部に対向する傾斜ロールの周面がパス
   ラインとなす角度θ_R が θ_P −θ_R ＝−0.65°〜 0.2° の範囲にあることを特徴とする継目無管製造装置。
2. 【請求項２】 前記プラグリーリング部に対向する傾斜
   ロールの周面がパスラインとなす角度θ_R は、前記プラ
   グリーリング部の最前部及び最後部での前記パスライン
   に直交する面内においてパスラインから最短距離にある
   傾斜ロール表面上の夫々の点を通る直線がパスラインと
   なす角度である請求項１記載の継目無管製造装置。
3. 【請求項３】 パスライン周りに配された複数の傾斜ロ
   ールの間に被圧延材を噛み込ませ、その軸芯線方向に螺
   進移動させつつ、前記被圧延材に軸芯線に沿ってプラグ
   を貫入せしめて継目無管を製造する方法において、 前記プラグは、被圧延材の肉厚加工を行い、パスライン
   方向にプラグ先端部から略弾頭形状をなすプラグ圧延部
   及び該プラグ圧延部に続き、前記被圧延材の軽圧下で偏
   肉を修正する略円錐台状をなすプラグリーリング部夫々
   のパスライン方向の長さの和が前記被圧延材の噛み込み
   以前の直径の２〜４倍であり、前記プラグ圧延部長に対
   するプラグリーリング部の長さの比が 0.1〜3.0 であ
   り、前記プラグリーリング部の最前部プラグ半径ｒＡと
   プラグリーリング部の最後部（プラグ最大径部位置）の
   プラグ半径ｒＢとより決まる角度θ_P （＝ｔａｎ^-1
   （ｒＢ−ｒＡ／プラグリーリング部の長さ））及び前記
   プラグリーリング部に対向する傾斜ロールの周面がパス
   ラインとなす角度θ_R が θ_P −θ_R ＝−0.65°〜 0.2° の範囲にあるプラグを前記被圧延材に貫入せしめて穿孔
   圧延することを特徴とする継目無管製造方法。
4. 【請求項４】 前記プラグリーリング部に対向する傾斜
   ロールの周面がパスラインとなす角度θ_R は、前記プラ
   グリーリング部の最前部及び最後部での前記パスライン
   に直交する面内においてパスラインから最短距離にある
   傾斜ロール表面上の夫々の点を通る直線がパスラインと
   なす角度である請求項３記載の継目無管製造方法。