JP3397225B2 - ストレッチレデューサによる管の圧延方法 - 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、マンドレルミルにお
いて管端薄肉化処理したストレッチレデューサによる圧
延方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ストレッチレデューサは、２ロールまた
は３ロールのスタンドを連続的に多数スタンド（最大２
８スタンド）配列した一種の連続圧延機である。ストレ
ッチレデューサによる管の圧延は、管に軸方向張力を作
用させた状態で、連続するスタンドに組込まれた孔型ロ
ール列において順次外径圧下を図るもので、隣接するス
タンドのロール周速度差によって軸方向張力が加減さ
れ、肉厚加工度が調整される。 【０００３】ストレッチレデューサにより素管を絞り圧
延する場合、素管が全スタンドに噛込まれている定常状
態に比較し、管先端部がロールスタンドに噛込まれる時
やロールスタンドから抜ける管尻抜け時などのように、
管が全スタンドに噛込まれていない過渡状態において
は、管端部の張力が管中央圧延時より小さいため、管先
端および後端が中央部よりも厚肉となる現象が生じる。
この管端厚肉部は、クロップとして切捨てなければなら
ず、歩留面で非常に大きなロスを生じることとなる。 【０００４】上記管両端部に生じる厚肉現象を抑制する
方法としては、管先端部が最終スタンドを通過する際の
各ロールの回転数比率を基本パターンとし、該基本パタ
ーンに対して先端部が初期スタンドに噛込む際の各ロー
ル回転数比率を、基本パターンの比率よりも高くしたパ
ターンで圧延を開始し、先端部が最終スタンドへ向かっ
て進行するに伴い各ロールの回転数比率を次第に下げ、
ロール回転数比率のパターンを基本パターンに向かって
推移させながら圧延し、先端部が最終スタンドを通過
後、管後端部が所定スタンドに到達するまで基本パター
ンで圧延を継続したのち、各ロール回転数の比率を次第
に増加し、高いロール回転数比率で圧延を終了する方法
（特開昭５６−７７０１０号公報）、管先端部または後
端部の所定スタンドに対する噛込みまたは尻抜けタイミ
ングを、該所定スタンドに対応設置された検出器によっ
て検出し、管の先端所定部分または後端所定部分が所定
の上流スタンドと下流スタンドにおいて圧延される時、
上流スタンドのロール周速度を減速制御する方法（特開
昭６０−２２１１０８号公報）、あるいは、隣接するス
タンド間の張力を実測し、管長手方向の各部における実
測張力と目標張力との偏差を算出し、上記偏差のある管
端部を圧延するスタンドのロール回転数を、該偏差が零
となるように制御し、上記偏差のない部分を圧延するス
タンドのロール回転数を、基準回転数のままで圧延する
方法（特開昭６１−１０８４１４号公報）、各ロール駆
動モータの回転数と電流値に基づき、モータの全発生ト
ルクから加減速トルクを差引いて実圧延トルクを演算す
る圧延トルク演算部と、圧延トルク演算部から出力され
る実圧延トルクから圧延材の噛込み、尻抜けタイミング
を検出して下流のロール回転数制御部に出力する噛込
み、尻抜けタイミング検出部と、上流の噛込み、尻抜け
タイミング検出部から入力される圧延材の噛込み、尻抜
けタイミングを基準にロールスタンドの回転数制御タイ
ミングを演算し、ロールスタンドのロール駆動モータ制
御部に回転数制御指令を出力するロール回転数制御部
と、回転数実測値と回転数指令値の偏差を求め、ロール
回転数制御部に先端および後端圧延時の回転数制御量変
更指令を出力する回転数偏差制御部からなる管端肉厚制
御装置（特開平４−１３８８１２号公報）等多くの提案
が行われている。 【０００５】上記特開昭５６−７７０１０号公報、特開
昭６０−２２１１０８号公報、特開昭６１−１０３４１
４号公報および特開平４−１３８８１２号公報等に開示
の方法は、いずれも各ロールスタンドでの管端圧延時の
回転数制御開始タイミングと管の噛込み、尻抜けタイミ
ングの時間差を適切に制御し、管端圧延時の肉厚制御を
確実、かつ有効に実施しようとするものであるが、各ロ
ールスタンドでの管端圧延時の回転数制御開始タイミン
グと管の噛込み、尻抜けタイミングを適切に制御するこ
とは非常に困難で、高精度で管端部の増厚現象を防止す
ることはできないという問題点を有している。 【０００６】また、管端部の肉厚現象を防止する他の方
法としては、上記従来技術とは異なり、ストレッチレデ
ューサ前段のマンドレルミルにおいて、油圧圧下による
管両端の薄肉化制御を行い、図４に示すとおり、ストレ
ッチレデューサによる絞り圧延時の管端増肉を相殺する
よう予め素管１の管端に薄肉化部２を設ける方法（特公
昭５１−４３８２５号公報）が提案されている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上記特公昭５１−４３
８２５号公報に開示の方法は、理論的には肯定できるも
のの、実際にはストレッチレデューサで絞り圧延する
と、管両端の薄肉化部分においてしわが発生し易いとい
う問題がある。これはマンドレルミルで薄肉化した管両
端は、図５に示すとおり、管の断面積が中央部に比較し
て減少しているため、ストレッチレデューサで図６に示
すような張力パターンを付与すると、通常薄肉化を行っ
ていない場合は単純に管端が増肉するだけであるが、管
端薄肉化部は、中央部に比較して軸方向への伸びが小さ
く、特に先端部については中央部に押されるような状態
となり、管が円周方向に拡がる。後端部についても、中
央部に対して断面積が小さく薄肉であるため、同一回転
数による圧延ではロールへ密着し易く、しわや疵の原因
となる。 【０００８】この発明の目的は、前記マンドレルミルで
管両端の薄肉化制御を行って得た素管を、絞り圧延する
際のしわの発生を防止できるストレッチレデューサによ
る管の圧延方法を提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々試験研究を重ねた。その結果、マンド
レルミルで薄肉化した管端薄肉化部に対して、予め決定
された薄肉化制御パターンに合わせて断面積を補正する
ようストレッチレデューサのロール回転数を制御するこ
とによって、絞り圧延時の管両端の管円周方向への拡が
りが軸方向に移行し、しわの発生を抑制できることを究
明し、この発明に到達した。 【００１０】すなわちこの発明は、ストレッチレデュー
サでの絞り圧延で生じる管端増肉現象を相殺するようマ
ンドレルミルの油圧圧下機構により管端を薄肉化した素
管をストレッチレデューサで絞り圧延する方法におい
て、上流スタンド（ｉ）の素管の噛込み、尻抜けタイミ
ングを基準にして下流スタンド（ｉ＋１）のロール回転
数制御タイミングを決定し、マンドレルミルでの管端薄
肉化部の断面積に応じて予め定めたロール回転数制御を
行うと共に、回転数実測値と回転数指令値の偏差を求
め、素管の管端薄肉化部圧延時の回転数制御量を変更す
ることを特徴とするストレッチレデューサによる管の圧
延方法である。 【００１１】 【作用】この発明においては、上流スタンド（ｉ）の素
管の噛込み、尻抜けタイミングを基準にして下流スタン
ド（ｉ＋１）のロール回転数制御タイミングを決定し、
マンドレルミルでの管端薄肉化部の断面積に応じて予め
定めたロール回転数制御を行うと共に、回転数実測値と
回転数指令値の偏差を求め、素管の管端薄肉化部圧延時
の回転数制御量を変更することによって、絞り圧延時の
両管端の薄肉化部圧延時の中央部に比較して軸方向への
伸びの小さいのが補正され、中央部に押されるような状
態が解消され、絞り圧延における管の周方向への拡がり
によるしわの発生を防止することができ、クロップロス
をその分低減して歩留向上を図ることができる。 【００１２】この発明における管端薄肉化部の断面積に
応じて予め定めるロール回転数は、ストレッチレデュー
サ圧延前の管長手方向の断面積分布に対応してロール回
転数を決定する。例えば、図３（ａ）に示すとおり、ス
トレッチレデューサ圧延前の断面積分布、すなわちマン
ドレルミルの油圧圧下制御パターンと断面積分布はほぼ
等しいので、図３（ｂ）に示すとおり、前段の素管の噛
込み、尻抜けタイミングと圧延速度から肉厚変更点がｉ
スタンドに到達するタイミングを決定し、ｉスタンドの
ロール回転数を制御するのである。管端圧延時のストレ
ッチレデューサの各ロールスタンドの回転数制御は、例
えば、前記した特開平４−１３８８１２号公報に開示の
装置を用いて行うことができる。 【００１３】マンドレルミルでの油圧圧下による管先端
および後端の薄肉化部の長さおよび薄肉化の程度は、ス
トレッチレデューサによる絞り圧延によって同一の素管
寸法から各種寸法の製品を得るので、特定することはで
きないが、素管寸法、製品寸法に対応して決定されるス
トレッチレデューサのスタンド数により決定すればよ
い。 【００１４】 【実施例】 実施例１ マンドレルミルで延伸圧延して外径１９８ｍｍ、肉厚
６．５ｍｍの素管を得るに際し、マンドレルミルの最終
２スタンドのロール圧下装置として油圧圧下装置を使用
し、管先端１．２ｍおよび管後端１．２ｍを管端肉厚
６．０ｍｍに順次薄肉化した長さ２４ｍの素管を得た。
該素管を２０スタンドからなるストレッチレデューサを
用い、外径７３ｍｍ、肉厚５．５ｍｍに絞り圧延するに
あたり、素管の噛込み、尻抜けタイミングを基準にして
下流スタンドのロール回転数制御タイミングを決定し、
マンドレルミルでの管端薄肉化部の断面積に応じて予め
定めたロール回転数制御を行った本発明法の場合と、本
発明法実施前のそれぞれについて、ストレッチレデュー
サによる絞り圧延に起因する管端部のしわおよび疵発生
率を調査した。その結果を図１に示す。また、絞り圧延
後のコールドソーでのクロップ代の状況を、本発明法実
施前を図２（ａ）に、本発明法実施後を図２（ｂ）に示
す。 【００１５】図１に示すとおり、本発明法実施前の管軸
方向中央部と同一のロール回転数で管端薄肉化部を圧延
した場合では、約４０％にしわまたは疵の発生が認めら
れたが、本発明法実施後は、しわまたは疵の発生は認め
られなかった。また、絞り圧延後のコールドソーでのク
ロップ代は、図２（ａ）に示す本発明法実施前に比較
し、図２（ｂ）に示すとおり本発明法実施後は大幅に改
善され、製品歩留が約１．０％向上した。 【００１６】 【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、マンドレルミルでの油圧圧下による管端薄肉化部を
絞り圧延する際のしわおよび疵の発生を防止でき、絞り
圧延におけるクロップロスが大幅に低減され、その分歩
留向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明法実施前後の絞り圧延に起因するしわお
よび疵発生率との関係を示すグラフである。 【図２】本発明法実施前後のコールドソーでのクロップ
代の状況を示すもので、（ａ）図は本発明法実施前、
（ｂ）図は本発明法実施後を示す。 【図３】管軸方向の断面積分布とストレッチレデューサ
のロール回転数との関係を示すもので、（ａ）図は管先
端管軸方向の断面積分布の模式図、（ｂ）図は管先端管
軸方向のｉスタンドのロール回転数の模式図である。 【図４】マンドレルミルで管端薄肉化後の管軸方向の断
面図である。 【図５】マンドレルミルで管端薄肉化後の管軸方向の断
面積分布を示すグラフである。 【図６】ストレッチレデューサにおける各スタンドとス
タンド間張力Ｚとの関係を示すグラフである。 【符号の説明】 １ 素管 ２ 薄肉化部

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ストレッチレデューサでの絞り圧延で生
   じる管端増肉現象を相殺するようマンドレルミルの油圧
   圧下機構により管端を薄肉化した素管をストレッチレデ
   ューサで絞り圧延する方法において、上流スタンド
   （ｉ）の素管の噛込み、尻抜けタイミングを基準にして
   下流スタンド（ｉ＋１）のロール回転数制御タイミング
   を決定し、マンドレルミルでの管端薄肉化部の断面積に
   応じて予め定めたロール回転数制御を行うと共に、回転
   数実測値と回転数指令値の偏差を求め、素管の管端薄肉
   化部圧延時の回転数制御量を変更することを特徴とする
   ストレッチレデューサによる管の圧延方法。