JP4117955B2 - ビレットの穿孔方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、継目無鋼管の素材であるビレットを穿孔して、ビレットの軸心に貫通孔を形成させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、マンドレルミル法により継目無鋼管を製造するときには、素材であるビレットをビレット加熱炉で圧延に適した温度に加熱した後、穿孔機によりビレットの軸芯を貫通する貫通孔をビレットに設ける。そして、ビレットに貫通孔が設けられてできた中空素管を、マンドレル圧延機で圧延して、所定の内径を有するがシェルの肉厚が製品仕様よりも厚い中間段階の継目無鋼管とする。
【０００３】
この中間段階の継目無鋼管をウォ−キングビ−ムタイプの再加熱炉によって再加熱した後、ストレッチレデュ−サ−で圧延して、内径およびシェルの肉厚とも製品仕様に適合した継目無鋼管とする。
【０００４】
また、プラグミルおよびサイザ−により継目無鋼管を製造する場合も、上記のようにして製造した中空素管が使用される。
【０００５】
最終製品の寸法に圧延された継目無鋼管は、ストレッチレデュ−サ−またはサイザ−を出た後、搬送テ−ブルを通って冷却床に送られ冷却される。そして、切断機により所定の長さに切断され、矯正機で矯正された後、所定の検査工程を経て出荷される。
【０００６】
上述したマンドレルミルやプラグミルによる継目無鋼管の一連の製造工程のうち、中空素管を作る際には、一般に図４および図５に示すような２ロ−ル型の傾斜式圧延機が使用される。
【０００７】
図４および図５において、符号２１は素材ビレット、２２ａおよび２２ｂは対向して配置された穿孔ロ−ルである。この１対の穿孔ロ−ル２２ａおよび２２ｂは、それぞれの軸線３１ａおよび３１ｂはパスライン３０に対してβの角度傾き、かつ軸線３１ａおよび３１ｂとが交差するように配置されている。
【０００８】
また、穿孔ロ−ル２２ａおよび２２ｂは、入口面角α（パスラインに対する投影角度）を有する入側テ−パ−部２３と平行部（最大径部で通常ゴ−ジ部といわれるので、以下ゴ−ジ部という）２４および出側テ−パ−部２５を有するバレル形ロ−ルとなっている。
【０００９】
符号２６は素材ビレット２１を穿孔するためのプラグであり、符号２７は穿孔ロ−ル２２ａと穿孔ロ−ル２２ｂの間に配置されたガイドである。
【００１０】
そして、素材ビレット２１は、穿孔プラグ２６と穿孔ロ−ル２２ａおよび２２ｂとの間でマンネスマン効果により圧延・穿孔されながら、中空素管２１ａを形成していく。
【００１１】
このようにして、素材ビレット２１から中空素管２１ａが形成されていくときの従来の圧延・穿孔過程を、図６に示した穿孔ロ−ル２２、穿孔プラグ２６およびガイドシュ−２７との相対位置関係で詳細に説明すると、次のようになる。
【００１２】
すなわち、素材ビレット２１が前進して、１対の穿孔ロ−ル２２の入側テ−パ−部２３間のロ−ルギャップが素材ビレット２１の外径Ｄよりも小さい位置に達すると、素材ビレット２１は１対の穿孔ロ−ル２２により圧下され、回転しながら前進する。このように、圧下された状態でスパイラル状に前進することで、素材ビレット２１の横断面中心部に孔が形成される。
【００１３】
孔のあいた素材ビレット２１がさらに前進して、流線型をした穿孔プラグ２６の先端２６ａに達すると、素材ビレット２１の孔は穿孔プラグ２６により押し広げられていく。一方、素材ビレット２１の外径は、素材ビレット２１が傾斜ロ−ル２２の入側テ−パ−部２３の範囲に位置する間は、ロ−ルギャップがだんだん小さくなっていくので、穿孔ロ−ル２２の圧下によって徐々に小さくなり、ゴ−ジ部２４では素材ビレット２１の外径は変化しない。
【００１４】
そして、素材ビレット２１がゴ−ジ部２４を過ぎて穿孔ロ−ル２２の出側テ−パ−部２５に達すると、ロ−ルギャップがだんだん大きくなっていくので、素材ビレット２１は圧下されなくなる。しかしながら、穿孔プラグ２６の外径は素材ビレット２１が穿孔ロ−ル２２の出側テ−パ−部２５に達しても、出側テ−パ−部２５のテ−パ−とほぼ同じような割合で大きくなっていくので、素材ビレット２１は中心部の孔が穿孔プラグ２６のテ−パ−部２６ｂによって拡大されていくだけではなく、外径も穿孔ロ−ル２２の出側テ−パ−部２５のテ−パ−に沿って増大していく。
【００１５】
そして、素材ビレット２１が穿孔プラグ２６の最大外径部２６ｃを通過すると、穿孔プラグ２６による素材ビレット２１の孔の拡大はなくなり、したがって素材ビレット２１の外径の増大もなくなる。
【００１６】
なお、ガイドシュ−２７（説明の都合上、実際の配置位置から穿孔プラグ２６の軸線を中心に９０度回転した状態で示している）の長手方向の断面形状は、対向するガイドシュ−２７間のギャップが、穿孔ロ−ル２２のギャップとほぼ同じになるような形状となっている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の継目無鋼管の素材であるビレットに、ビレットの軸線に沿って貫通孔を穿孔するビレットの穿孔方法には、次のような問題点がある。
【００１８】
ビレットが連続鋳造されたままの連続鋳造ビレットである場合、最初に圧延するビレット端部の内面に、連続鋳造時に発生した内質欠陥（ザクや偏析）に起因する疵が発生する。
【００１９】
そして、この疵を除去するためには、あらかじめ製造する鋼管の肉厚を、製品仕様の肉厚よりも厚くしておき、圧延後鋼管が冷却された段階で、疵が発生している部分を削り取るという工程が必要になる。
【００２０】
この発明は、従来技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、連続鋳造ビレットを穿孔する場合にも、ビレットの端部内面に疵が発生しないビレットの穿孔方法を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るビレットの穿孔方法は、バレル形の胴部を有する穿孔ロ−ルで、継目無鋼管素材の連続鋳造ビレットを穿孔する方法であって、ビレットの噛み込み側端部の中心に、径が前記ビレットの外径の０．１〜０．３倍で、深さがビレットの外径の１〜３倍の凹部を形成してから穿孔するものである。
【００２２】
連続鋳造ビレットを継目無鋼管の素材として使用する場合、ビレットを穿孔するときに、連続鋳造時に発生したビレットの内質欠陥（ザクや偏析）に起因する内面疵が発生する。したがって、ビレットの内質欠陥が発生しているビレット中心部を、ビレットの全長にわたって取り除いてしまえば、内面疵の発生を防止することはできるのであるが、そのような方法であると、内質欠陥部を除去するための加工費がかさむ上に、圧延歩留が低下する。
【００２３】
そこで、可能なかぎり加工費を低減させ、圧延歩留を低下させない方法について検討した。ビレットの内質欠陥に起因する内面疵は、ある程度以上の圧延を行なうと、軽減されることは経験的に把握できているので、内面疵が圧延された継目無鋼管の全長にわたって、どのような状態で発生しているのかを調査した。
【００２４】
その結果、最初に圧延される側のビレット端部から一定の長さの範囲について、連続鋳造時の内質欠陥部を除去しておけば、内面疵は発生しにくいことが分かった。
【００２５】
本発明において、内質欠陥除去部の外径を、ビレット外径の０．１倍以上、内質欠陥除去部のビレット端部からの長さを、ビレット外径の１倍以上としたのは、これだけ除去すれば外面疵の発生を大幅に低下させることができるからである。
【００２６】
また、内質欠陥除去部の外径を、ビレット外径の０．３倍以下、内質欠陥除去部のビレット端部からの長さを、ビレット外径の３倍以下としたのは、これ以上の範囲にわたって内質欠陥を除去しても、内面疵の発生はさほど変化せず、いたずらに加工費がかわむだけであるからである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
図１はこの発明の実施の形態の連続鋳造ビレットの穿孔方法において、連続鋳造ビレットに凹部を設けた状態を示す斜視図である。
【００２９】
このビレットの穿孔方法においては、ビレット１の先端部の中心に、径ｄ、深さＬの凹部２を形成してから、穿孔を行なうようにしている。
【００３０】
そして、凹部２の径ｄは、ビレット１の外径Ｄの０．１〜０．３倍とし、凹部２の深さＬは、ビレット１の外径Ｄの１〜３倍としている。
【００３１】
図2は、凹部２の径ｄと疵の発生状態との関係を示すグラフであり、図2（ａ）は径ｄと肉厚に対する内面疵の深さの割合との関係を、図2（ｂ）は径ｄと鋼管の噬み込み側からの内面疵の発生している範囲の鋼管全長に対する割合との関係を示すグラフである。いずれも、径ｄが０．１Ｄ未満であると、内面疵の発生度合いが大きいが、径ｄが０．１Ｄ以上であると、内面疵の発生が減少することが分かる。
【００３２】
図３は、凹部２の深さＬと疵の発生状態との関係を示すグラフであり、図３（ａ）は深さＬと肉厚に対する内面疵の深さの割合との関係を、図３（ｂ）は深さＬと鋼管の噬み込み側からの内面疵の発生している範囲の鋼管全長に対する割合との関係を示すグラフである。いずれも、深さＬが１Ｄ未満であると、内面疵の発生度合いが大きいが、深さＬが１Ｄ以上であると、内面疵の発生が減少することが分かる。
【００３３】
【実施例】
連続鋳造により製造した１７０ｍｍ径のビレットの噬み込み側端部の中心に、穴径５０ｍｍ、深さ５００ｍｍの穴を機械加工した後、穿孔を行なった。
【００３４】
その結果、疵の発生している範囲は従来の５〜１０％程度、疵の深さは従来の５〜１５％となり、疵の除去作業はあるものの、除去作業に要する工数が、従来の１０〜２０％に低減された。
【００３５】
【発明の効果】
この発明により、連続鋳造ビレットを使用して、内面疵を発生させにくい状態で継目無鋼管の製造ができるので、分塊圧延ビレットを使用して継目無鋼管を製造するときよりも、製造原価を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の連続鋳造ビレットの穿孔方法において、連続鋳造ビレットに凹部を設けた状態を示す斜視図である。
【図２】凹部の径と疵の発生状態との関係を示すグラフであり、（ａ）は径と肉厚に対する内面疵の深さの割合との関係を、（ｂ）は径と鋼管の噬み込み側からの内面疵の発生している範囲の鋼管全長に対する割合との関係を示すグラフである。
【図３】凹部の深さと疵の発生状態との関係を示すグラフであり、（ａ）は深さと肉厚に対する内面疵の深さの割合との関係を、（ｂ）は深さと鋼管の噬み込み側からの内面疵の発生している範囲の鋼管全長に対する割合との関係を示すグラフである。
【図４】従来の２ロ−ル型の傾斜式圧延機の側面図である。
【図５】従来の継目無鋼管の傾斜ロ−ル穿孔方法の説明図である。
【図６】従来のビレットの穿孔方法の説明図である。
【符号の説明】
１ ビレット
２ 凹部

Claims (1)

1. バレル形の胴部を有する穿孔ロ−ルで、継目無鋼管素材の連続鋳造ビレットを穿孔する方法であって、ビレットの噛み込み側端部の中心に、径が前記ビレットの外径の０．１〜０．３倍で、深さがビレットの外径の１〜３倍の凹部を形成してから穿孔することを特徴とするビレットの穿孔方法。

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