JP4687182B2 - 継目無管の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、継目無管の製造方法及びその製造装置、特に穿孔圧延機によりビレットを穿孔加工する際の、焼付き防止剤、及び、冷却水の供給に関する。

シームレスパイプ（以下において「継目無管」という。）は、エネルギー、自動車、化学、産業機械、建設など多くの産業分野で使用されている。特に、継目無管の生産量の多くは、油井管や原油・天然ガスの移送用に使用されており、世界のエネルギー資源開発関連分野において重要な役割を果たしている。

図１１には、継目無管の代表的な製造工程の一例が概略的に示されている。図１１において、継目無管の素材であるビレット１００は、回転炉床式加熱炉２に装入されて加熱される。回転炉床式加熱炉２にて加熱されたビレット１００は、炉内から抽出された後、ピアサー（以下において「穿孔圧延機」という。）３００で穿孔圧延されて素管４となる。次いで、素管４は、その内部に後端側からマンドレルバー５ａが挿入され、５〜９段のロールスタンドからなるマンドレルミル５によって所定の寸法に圧延される。

さらにその後、素管４は、内部のマンドレルバー５ａが引き抜かれ、サイザー又はストレッチレデユーサ等の外径調整機６で所定の外径に調整される。そして、素管４は、冷却床７で冷却されて所定の長さに切断され、曲がりを矯正される。素管４は、さらに試験検査を受けて、マーキング等が施され、製品（継目無管）として出荷される。

図１２は従来の穿孔圧延機の一例を示すものである。図示の穿孔圧延機３００は、例えば、互いに対向した一対の主ロール１１１が上下に配置され、一対の円盤状のディスクロール１１２が水平に設けられている。主ロール１１１は、その胴部の径が胴長方向中間において大であり、それぞれ同じ方向（図で矢印方向）に回転している。それぞれの主ロール１１１の軸心は平面視で互いに交叉する状態に配置されている。ディスクロール１１２は、円弧断面形状のガイド面１１２ａを有している。これらガイド面１１２ａを主ロール１１１の胴部近傍に配置して、ビレット１００を挟み込んでいる。さらに、主ロール１１１の上流側にはキャノン１１３を、下流側にはプラグバー１１４を配置している。

穿孔圧延機３００でビレット１００を穿孔するときは、主ロール１１１の上流側に設けたキャノン１１３でビレット１００を保持し、下流側に設けたプラグバー１１４でその先端のプラグを主ロール１１１の胴部中心に位置するように保持する。そして、主ロール１１１を同方向に回転させることにより、ビレット１００を回転させながら下流側に送り出す。ビレット１００は、上下の主ロール１１１により回転されつつ押圧を受けて、プラグバー１１４により穿孔される。穿孔作業中、ビレット１００の横方向は、管材としての形状を保つためにディスクロール１１２にてガイドされている。かくして、ビレット１００は、螺旋状に回転しながら穿孔されつつ前進し、素管４となって下流側に送られる。

穿孔圧延作業中は、ビレット１００、あるいは素管４（以下において両者をまとめて「材料」ということがある。）は、穿孔軸Ｘ１を中心に螺旋状に回転しており、一方ディスクロール１１２は材料の進行方向を含む面内に回転されているので、両者の間には相対的なすべりが発生している。

材料が普通鋼である場合、前工程の加熱時に材料表面に十分な量の酸化スケールが生成され、これが穿孔圧延中に材料とディスクロール１１２との間に介在するので、両者の間には焼き付きが発生しにくい。一方、１３Ｃｒなどの特殊鋼や、二相系ステンレス鋼の場合、これらの材料表面は高温下においても上記酸化スケールの十分な生成が期待できない。従って特殊鋼や、二相系ステンレス鋼の穿孔圧延時には、穿孔圧延中のビレット１００とディスクロール１１２との焼き付きに起因する外面疵が素管４表面に発生しやすい。

焼き付きが発生すると、継目無管の商品価値を失い、あるいは表面性状を規定のものに回復するため表面研削等の追加の工程を要して、時間、費用の面で不利である。またディスクロールのガイド面も焼付きにより損傷を受けるので、再研磨が必要になり、装置からの着脱、及び研磨作業を必要とし、その間の設備休止や作業コストも無視できないものになる。

材料とディスクロールとの間の焼き付き防止策として、ディスクロールガイド面１１２ａ、１１２ａの表面に焼付き防止剤が供給される。一方、ビレット１００は、穿孔加工を容易なものとするため、通常１１００℃程度の高温に加熱されて穿孔圧延機に供給されるので、主ロールの温度上昇を抑制するため、主ロール表面に冷却水が供給される。

しかし、各一対の主ロールとディスクロールとは互いに直交する面に配置されているため、主ロール表面に供給される冷却水が、ディスクロール上に流れ落ちて、既にディスクロール上に供給されて付着している焼付き防止剤が洗い流されてしまいやすい。一方、焼付き防止剤が洗い流されるのを防止するため、冷却水の供給を停止したり、量を絞ったりすると、主ロールの温度が過度に上昇して、主ロール表面に傷が発生してしまうという問題が生じることもある。ディスクロール表面に付着している焼付き防止剤が洗い流されることや、主ロール表面に傷が発生することはいずれも素管表面の性状を悪化させることに直接つながるので、好ましくない。

かかる問題に関して、特許文献１には、穿孔圧延機による延伸圧延中、圧延ロールに供給される冷却水又は気液混合冷却水が被圧延材料にかからないように、圧延ロールの表面から冷却水を除去するか、もしくは冷却水による圧延ロールの冷却を停止することが提案されている。

具体的には図１３に表されているように、ロール冷却水４、４´をビレット（ホローシェル）Ｈにかからない方向に噴射し、エアブロー５、５´とスクレーパ６、６´により冷却水を除去せんとするものである。

また特許文献２には、図１４に表されているように、ディスクロール型ガイドシュー２ａへの潤滑剤７の噴射供給用スプレーノズル６の下方に設置したスプレーノズル８から、ガイドシュー表面で潤滑剤供給位置に対してガイドシューの回転方向後方直近位置にパージ用空気９を噴射供給する方法が開示されている。なお、図１４に示される例においては、冷却材１１がノズル１０により、主ロール１ａ、１ｂの直上の部位にあるディスクロール端面に噴射供給されている。さらに特許文献２には、図１５に示すように、鋼板の圧延などにおいて、冷却水１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、潤滑剤１６ａ、１６ｂを除去するために、ロール１３ａ、１３ｂの表面に硬質ゴムなどでできた水切りワイパ１７ａ、１７ｂを設置する技術が開示されている。

なお、以上の特許文献１、及び２の図面に関する説明においては、その特許文献で使用されている参照符号をそのまま用いているので、本明細書の他の記載の参照符号と重複することがある。上記特許文献１、２にかかるこれらの参照符号はそれを使用して説明した図面に対してのみ有効であるものとする。
特開平９−２７１８１１号公報 特開平６−１５３１１号公報

特許文献１に開示された方法では、冷却水のノズル位置を設定すべき範囲にエアブローとの関係で実質的な制約があるため、ロール冷却能力が不足した場合、ロール冷却水の量を増加してもロールがそれに伴って温度低下しない場合があるという問題があった。また、穿孔圧延機がガイドシューではなくディスクロールを備える場合、スクレーパの昇降機構を設けるスペースをとることが困難であるという問題もあった。

また図１４に表されている特許文献２に開示された構造では、主ロール表面に冷却水を噴射供給している場合、潤滑ポイントへの主ロール冷却水の流れ込み量が多く、また該潤滑ポイントとパージ用空気９の噴射位置とがずれている。従って、ディスクロール２ａの表面をパージ用空気９で水切りした後、噴射供給用スプレーノズル６によりスプレーされる潤滑剤７はディスクロール２ａの端面に付着可能であると思われるが、その位置からディスクロール２ａが約４分の３回転して潤滑ポイントに到達するまでに、主ロール冷却用の冷却水が流れ込み、せっかく付着していた潤滑剤がそこで洗い流されてしまうという問題があった。さらに、図１５に表されている方法によれば、ロールやシールの磨耗によりスクレーパの押し付け圧力が変化して、安定的なシール性能が確保できないという問題もあった。

さらに、主ロールをどの程度冷却し、かつ、ディスクロール表面に焼付き防止剤をどの程度の量付着させておくかについての、両者の最適なバランスは、穿孔されるビレットの材質（鋼種）により大きく異なるものである。

そこで、本発明は、必要十分な主ロールの冷却と、該冷却に使用される冷却水により洗い流されることなくディスクロール又はガイドシュー表面に残存される焼付き防止剤の量とのバランスを最適化し、さらに、ビレットの鋼種に応じて、この最適化のバランスを変更しうる継目無管の製造方法及びその製造装置を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明の第一の態様は、各一対の主ロールとディスクロール又はガイドシューとを具備する穿孔圧延機を使用し、主ロール表面に冷却水を供給するとともにディスクロールの端面又はガイドシューに焼付き防止剤を供給しつつ、順次送り込まれる複数のビレットをつぎつぎに穿孔する継目無管の製造方法であって、冷却水をビレットの流れ方向下流側に向けて供給し、冷却水の供給方向と主ロールの回転軸心とがなす角度が、５°以上４５°以下であることを特徴とする継目無管の製造方法により前記課題を解決しようとするものである。なお、上記穿孔圧延機は、一対の主ロールを上下方向に配置し、水平方向に一対のディスクロールあるいはガイドシューを配置しても良く、またこれとは逆にディスクロールあるいはガイドシューを上下に、主ロールを水平方向に配置しても良い。

この第一の態様にかかる継目無管の製造方法によれば、冷却水はビレットの流れ方向下流側に向けて供給されるので、主ロールの冷却にあずかった冷却水はビレットの穿孔加工の流れに乗るように穿孔圧延機出側に排出され、ディスクロールの端面又はガイドシュー上に供給されて付着している焼付き防止剤が、冷却水によって洗い流されるのを抑制することができる。特に穿孔圧延機上流側において、ディスクロールの端面又はガイドシュー上に供給されて付着している焼付き防止剤が、冷却水によって洗い流されるのを抑制する効果が高い。

上記第一の態様にかかる継目無管の製造方法において、冷却水の供給は複数のノズルから行われることが好ましい。

このように構成することにより、連続操業時に主ロールの温度が過度に上昇するのを防止することが容易となる。

また、上記第一の態様にかかる継目無管の製造方法において、冷却水の供給は、各主ロールの両側から行われることも好ましい。

このようにすれば、さらに効果的に主ロールの温度上昇を抑制することができる。

また、上記第一の態様にかかる継目無管の製造方法において、前記冷却水供給部位より、前記ディスクロール又はガイドシューに近い位置において主ロール表面にビレットの流れ方向下流側に向けて、エアを噴射し、エアの噴射方向と主ロールの回転軸心とがなす角度が、５°以上４５°以下であることが好ましい。

このように構成した場合には、エアがビレットの流れ方向下流側に向けて噴射されるので、冷却水が同方向に向けて供給されることと相俟って、主ロールの冷却にあずかった冷却水は穿孔圧延機出側に容易に排出され、ディスクロールの端面又はガイドシュー上に供給されて付着している焼付き防止剤が、冷却水によって洗い流されるのを効果的に抑制することができる。

また、上記第一の態様にかかる継目無管の製造方法（変形例を含む。）において、ビレットを穿孔する時間、及びその前後の時間において、時間の進行に伴い、冷却水の主ロール表面への供給量を増減するように構成しても良い。

また、ビレットを穿孔する時間、あるいはその前後の時間の内少なくとも一部は、冷却水の主ロール表面への供給が停止されていることも好ましい。

さらに上記第一の態様にかかる継目無管の製造方法（各変形例を含む。）において、予め鋼種ごとに、穿孔中、及びその前後における主ロール表面に供給する冷却水のＯＮ／ＯＦＦ条件を定めておき、その条件にしたがって、冷却水の供給を制御しつつ順次送り込まれる複数のビレットをつぎつぎに穿孔するように構成してもよい。

複数のビレットをつぎつぎに穿孔加工する圧延作業において、主ロールの冷却をどの程度に設定し、また冷却水により洗い流されることなく、ディスクロール又はガイドシューに潤滑剤をどの程度残存させればよいかという点に関し、所定設備の制約のもとでは、主ロールに対する最適な冷却量が存在するととらえ、そのための最適な冷却水の流量を決定して、この量の冷却水を常に一定量、主ロール表面上に供給する方法も考えられる。しかし、本実施態様では、各ビレットの穿孔加工中及びその前後の各時間における必要な冷却の程度は異なる点に注目して、時間軸上に冷却能力を変化させる、すなわち冷却水供給量を穿孔加工の進行度に応じて変化させてやれば、より的確な冷却と焼付き防止剤残存量のバランスが成り立ちえることを見出したものである。さらに、鋼種ごとにこの冷却水供給量を穿孔加工の進行度に応じて変化させる最適なパターンを予め確認しておく。このようにすれば、主ロール表面に傷が発生するのを防止しつつ、同時にディスクロールあるいはガイドシューがビレット表面に焼付くのを防止することをバランスよく両立させることができ、穿孔加工された素管の表面性状を良好なものとすることができる。また、予め鋼種ごとに上記最適なバランスを達成するための冷却水のＯＮ／ＯＦＦのパターンを設定しておき、これにしたがって穿孔圧延作業を行えば、異なる鋼種のビレットであっても、一つの穿孔圧延機を用いて、それぞれ最適な条件のもと、穿孔加工を連続的に行うことができる。もって生産性を向上しつつ、製品品質の向上も図ることが可能となる。

本発明の第二の態様は、各一対の主ロールとディスクロール又はガイドシューとを具備するとともに、主ロール表面に冷却水を供給する冷却水供給手段と、ディスクロールの端面又はガイドシューに焼付き防止剤を供給する焼付き防止剤供給手段とを備える継目無管の製造装置であって、冷却水供給手段は、冷却水をビレットの流れ方向下流側に向けて供給し、冷却水の供給方向と主ロールの回転軸心とがなす角度が、５°以上４５°以下であるように構成されていることを特徴とする継目無管の製造装置である。

上記第二の態様にかかる継目無管の製造装置において、さらに主ロール表面に供給された冷却水を、ビレット流れ方向下流側へと排出させるエア噴射手段を備え、エア噴射手段からのエアの噴射方向と主ロールの回転軸心とがなす角度が、５°以上４５°以下であることが好ましい。

また、上記第二の態様にかかる継目無管の製造装置（変形例を含む。）において、予め鋼種ごとに、穿孔加工中、及びその前後における主ロール表面に供給する冷却水のＯＮ／ＯＦＦ条件を定めたテーブルを備え、鋼種ごとにそのテーブルを参照して、冷却水の供給を制御する制御手段を備えるように構成してもよい。

本発明の継目無管の製造方法及びその製造装置によれば、鋼種ごとに主ロールの冷却とディスクロールあるいはガイドシューに残存させる焼付き防止剤の量との最適なバランスをとって、生産性を向上しつつ、製品品質の向上も図ることが可能となる。

本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。

以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる穿孔圧延機を上方からの視点から示す概略的な斜視図である。図示の穿孔圧延機３は、互いに対向する一対の主ロール１１、１１を上下に備えている。この主ロール１１、１１の穿孔軸Ｘを基準に９０度回転した位置に、一対のディスクロール１２、１２が水平に設けられている。主ロール１１、１１は、それぞれ同じ方向に回転する。それぞれの主ロール１１、１１の軸心は平面視で互いに交叉して配置されている。

ディスクロール１２、１２は、概略円盤形状をなしている。ディスクロール１２、１２は、素管４を安定的に拘束するために、円弧形状のガイド面１２ａ、１２ａを有している。ディスクロール１２、１２を上記主ロール１１、１１の近傍に配置して、穿孔圧延されつつあるビレット１（以下においても「シェル」と称することがある。）の中空部分の形状を保持するために、ガイド面１２ａ、１２ａの両側端でシェルを挟み込んでいる。

主ロール１１、１１の上流側には、キャノン１３が、下流側には、穿孔軸Ｘと軸心を同じくしし、その先端でプラグを支えるためのプラグバー１４が配置されている。ビレット１は、螺旋状に回転しながら穿孔圧延されつつ前進し、素管４となって下流側に送られる。

図２は、穿孔圧延機３の、中心部を水平方向に切断した場合の概略的な平面図を示す。図２において穿孔圧延機３は、４本の支柱１６、・・、１６で枠組されたハウジングを備えている。この支柱１６、・・、１６内の中央部に一対の互いに対向する主ロール１１、１１が、穿孔軸Ｘを挟んで上下に設けられている（図２においては、上側主ロール１１のみ表されている。）。一対のディスクロール１２、１２は穿孔軸Ｘの両側に、それぞれの端面同士が対向するように、かつ、軸心が鉛直方向を向くよう水平に配置されている。

ビレット１は、穿孔軸Ｘ上の穿孔圧延機上流側（図面で左側）に配設されたキャノン１３から供給され、この穿孔圧延機３で穿孔圧延されて素管４となり、下流側（図面で右側）に送り出される。なお、下流側には、穿孔圧延の際に使用するプラグをその先端で保持するプラグバー１４が穿孔軸Ｘ上に配置されている（図１参照）。

図３は、主ロールの冷却を示す図である。この図３の視点は、穿孔圧延機３の穿孔軸Ｘ上流側、すなわちキャノン１３の位置にある。上下には主ロール１１、１１、左右にはディスクロール１２、１２が表されている。穿孔加工中、ビレット１は、紙面手前側から奥側へと加工を受けながら送られる。上側主ロール１１の上方には天井ロール冷却水ノズル３１が設けられている。また、上側主ロール１１の側方やや上部両側に一対の上側ロール冷却水ノズル３２ａ、３２ｂが、下側主ロール１１の側方両側には一対の下側ロール冷却水ノズル３３ａ、３３ｂが設けられている。一方、上側ロール冷却水ノズル３２ａ、３２ｂの下方にはそれぞれ、第一上側エア噴射ノズル３４ａ、第二上側エア噴射ノズル３４ｂが配設されている。さらに、下側主ロール１１において、一対の下側ロール冷却水ノズル３３ａ、３３ｂの上方にはそれぞれ、第一下側ロールエア噴射ノズル３６ａ、第二下側ロールエア噴射ノズル３６ｂが設けられている。

図４は、穿孔圧延機３を上方から見た概略平面図であり、一対のディスクロール１２、１２と、上側の主ロール１１、及びビレット１が示されている。上側の主ロール１１の両側方には、上側ロール冷却水ノズル３２ａ、３２ｂが配置されている。図４において、Ｓで示される各ディスクロールの部位に焼付き防止剤が噴射される。

図５にも示されているとおり、上側ロール冷却水ノズル３２ａに設けられている各チップ３２１、３２２、…は上側主ロール１１の回転軸心Ｘ１１に対して所定の角度θをなすよう設けられている。なお、天井ロール冷却水ノズル３１、及び下側ロール冷却水ノズル３３ａ、３３ｂ並びに第一上側エア噴射ノズル３４ａ、第二上側エア噴射ノズル３４ｂ、及び第一下側ロールエア噴射ノズル３６ａ、第二下側ロールエア噴射ノズル３６ｂについても同様に、各チップは上側あるいは下側主ロール１１、１１の回転軸心に対して所定の角度θをなすよう設けられている。ここで、角度θは、５〜４５°の範囲であることが好ましい。このようにθの範囲を設定することにより、冷却水、及びエアは、概略穿孔圧延機３の下流側に向けて噴射される。これについては後に図６を参照して説明する。

各冷却水、エアノズルの噴射量は、不図示の制御装置により、穿孔加工の進行に伴って適宜増減（ひとつのノズルに関して噴射量がまったくない「ＯＦＦ」の状態を含む。）可能に構成されている。

天井ロール冷却水ノズル３１、及び上側ロール冷却水ノズル３２ａ、３２ｂにより、上側主ロール１１の表面に噴射されて、冷却に供された冷却水は、重力により下方に流下し、あるいは上側主ロール１１表面に付着して、その回転に伴い移動される。これら流下し、あるいは付着移動された冷却水は、第一上側エア噴射ノズル３４ａ、及び第二上側エア噴射ノズル３４ｂから噴射されるエアによって、紙面奥側方向に吹き飛ばされ、穿孔圧延機３の下流側に排出される。下側ロール冷却水ノズル３３ａ、３３ｂにより、下側主ロール１１の表面に噴射されて、冷却に供された冷却水のうち、重力により下方に流下するものは、ディスクロール１２、１２に達することがない。下側主ロール１１表面に付着して、その回転により上方にまき上げられた冷却水は、第一及び第二下側ロールエア噴射ノズル３６ａ、３６ｂから噴射されるエアによって、紙面奥側方向に吹き飛ばされ、穿孔圧延機３の下流側に排出される。

このようにして、冷却水、及びエアの噴射方向は穿孔圧延の下流側に向けられ、良好な冷却を確保しつつ、ディスクロール１２、１２表面の焼き付き防止剤が冷却水によって洗い流されることが抑制される。

図６は、冷却水及びエアの噴射角度θが、ディスクロール１２、１２上に残る焼付き防止剤の割合、及び、ロール冷却能力に与える影響を表す図である。図６において、縦軸はロール冷却力、焼付き防止剤が残る割合を示し、横軸は冷却水、エアの噴射角度θを表している。図からも明らかなように、ロール冷却力と焼付き防止剤が残る割合とは、冷却水・エアの噴射角度θに関して二律背反（トレードオフ）の関係にある。本願発明者らは、噴射角度θを変化させた時に、これらロール冷却力と焼付き防止剤が残る割合とがどのように変化するかについて調査した。二相系ステンレス鋼５０本を使用して実際に穿孔圧延を実施した。噴射角度が３０°のときは、ディスクロール１２、１２において焼付きは発生せず、良好な表面性状を有する継目無管の素管を製造することができた（図６の符号Ｅで示す点）。この点Ｅにおいては焼付き防止剤が残る割合と、ロール冷却力のバランスが良好なものであったと推定される。前記したとおり、θの範囲は５〜４５°であることが好ましい。θの値が小さすぎると、主ロール表面への冷却水の衝突角度が浅くなり、冷却能力が低下する。一方、θの値が大きすぎると、冷却水の圧延下流側への排出が困難となる。

図６の符号Ｆで示す点、すなわち冷却水の噴射角度が９０°のときは、５０本のうち６本でディスクロール１２、１２に焼付きが発生した。この点Ｆにおいては、冷却力は優れるものの、冷却水による洗い流しにより焼付き防止剤が残る割合が少なく、ディスクロール１２、１２に焼付きが発生したものと推定される。

図７は、冷却水噴射ノズルの構成を示す図である。紙面左側方にポンプに通じる配管７０が配置されており、そこから右方向に流量調整弁７１、急速開閉弁７２、及びノズル７３がこの順に配置されている。流量調整弁７１と急速開閉弁７２とは直近に配置され、これによって冷却水供給の「ＯＮ」、「ＯＦＦ」の応答性を高めている。

図８は、冷却水、エアの噴射、焼付き防止剤等の噴射をプロセスコンピュータにより制御を行う方法の概念図である。プロセスコンピュータＰ／Ｃには、鋼種による噴射タイミングテーブルが格納されている。図９は、一例として、連続的な穿孔作業において、天井ロール、及び上側／下側ロール冷却水、並びにエア噴射に関する穿孔加工中及びその前後の各タイミングでのＯＮ／ＯＦＦ制御を鋼種別に示す図である。かかるタイミングテーブルに基づき、プロセスコンピュータＰ／Ｃは、シーケンサＰＣＳにより噴射タイミング制御を行う。具体的には電磁弁を動作させることにより、ロール冷却水、エア、焼付き防止剤、及び必要とされている場合には焼付き防止剤の硬化剤供給のＯＮ／ＯＦＦ制御がなされる。なお、図９において、「プレプッシュ」とは、ビレットを待機位置から穿孔圧延機噛み込み位置前方の所定位置まで送る操作の時間を示し、「ファイナルプッシュ」とはプレプッシュの後ビレットを前記所定位置から穿孔圧延機入り側噛み込み位置まで移動させる操作の時間を示し、また、「穿孔」とは、ビレットが穿孔圧延機の主ロールに噛み込まれてから圧延機出側に抜けてゆくまでの時間を示している。

図１０は、ロール冷却水量と、ディスクロール上に残存する焼付き防止剤の量との関係を示す図である。横軸はロール冷却水量を示し、縦軸は冷却水に洗い流されずにディスクロール１２、１２上に残存する焼付き防止剤の割合を示している。鎖線Ｄは、ロール冷却水量を増加した場合に漸増する冷却能力を表している。

点線Ａで示される従来例に対し、これにエアブローを実施したもの（一点鎖線Ｂ）、さらに冷却水のＯＮ／ＯＦＦ制御を実施したもの（実線Ｃ）は、同一冷却量に対してディスクロール上に残存する焼付き防止剤の量が増加していることが分かる。

図１に示す穿孔圧延機に、図３で示した冷却水ノズル３１〜３３、エア噴射ノズル３４、３６を配設した。普通鋼５００本、１３Ｃｒ等の特殊鋼１００本、及び二相系ステンレス鋼５０本について、これら冷却水及びエアの噴射パターンを変化させて、主ロール表面の疵、ディスクロールの焼付きを観察して、総合判定を行った。表２に冷却水の噴射パターン、表１に鋼種別評価結果を示す。なお、表１において、主ロール表面の傷に関する評価基準は以下のとおりである。
○ ：疵が認められない。
△ ：深さ０．５〜１．０ｍｍの疵が認められた。
× ：深さ１．０ｍｍを超える疵が認められた。

また表１において、ディスクロールの焼付きに関する評価基準は以下のとおりである。
○ ：疵が認められない。
△ ：ディスク表面に０．５〜１．０ｍｍの段差が認められた。
× ：ディスク表面に１．０ｍｍを超える段差が認められた。

本実施例により、各ノズルから主ロールへの冷却水の噴射を適宜ＯＮ／ＯＦＦ制御することが、主ロール表面の疵、ディスクロールの焼付き発生の抑制に有効であることが確認された。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う継目無管の製造方法及びその製造装置もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

穿孔圧延機を上方からの視点から示す概略的な斜視図である。 穿孔圧延機の、中心部を水平方向に切断した場合の概略的な平面図を示す。 主ロールの冷却を示す図である。 穿孔圧延機を上方から見た概略平面図であり、一対のディスクロールと、上側の主ロールが示されている図である。 主ロールに対する冷却水及びエアの噴射方向を示す図である。 冷却水及びエアの噴射角度が、ディスクロール上に残る焼付き防止剤の割合、及び、ロール冷却能力に与える影響を表す図である。 冷却水噴射ノズルの構成を示す図である。 冷却水、エアの噴射、焼付き防止剤等の噴射をプロセスコンピュータにより制御を行う方法の概念図である。 連続的な穿孔作業における冷却水の各タイミングでのＯＮ／ＯＦＦ制御を鋼種別に示す図である。 ロール冷却水量と、ディスクロール上に残存する焼付き防止剤の量との関係を示す図である。 継目無管の代表的な製造工程の一例を概略的に示す図である。 従来の穿孔圧延機の一例を示す図である。 特許文献１に開示されている主ロールの水冷、及びその水の除去方法を示す図である。 特許文献２に示されている冷却水除去及びその後の潤滑剤噴射の方法を示す図である。 特許文献２に示されている、他の冷却水除去及びその後の潤滑剤噴射の方法を示す図である。

符号の説明

１ ビレット
２ 回転炉床式加熱炉
３ 穿孔圧延機
４ 素管
５ マンドレルミル
６ 外径調整機
７ 冷却床
１１ 主ロール
１２ ディスクロール
１３ キャノン
１４ プラグバー
１６ 支柱
３１ 天井ロール冷却水ノズル
３２ａ、３２ｂ 上側ロール冷却水ノズル
３３ａ、３３ｂ 下側ロール冷却水ノズル
３４ａ 第一上側エア噴射ノズル
３４ｂ 第二上側エア噴射ノズル
３６ａ 第一下側ロールエア噴射ノズル
３６ｂ 第二下側ロールエア噴射ノズル
７０ 配管
７１ 流量調整弁
７２ 急速開閉弁
７３ ノズル
Ｐ／Ｃ プロセスコンピュータ
ＰＣＳ シーケンサ
Ｘ 穿孔軸
Ｘ１１ 回転軸心
θ 噴射角度

Claims (10)

1. 各一対の主ロールとディスクロール又はガイドシューとを具備する穿孔圧延機を使用し、
   前記主ロール表面に冷却水を供給するとともに、前記ディスクロールの端面又はガイドシューに焼付き防止剤を供給しつつ、順次送り込まれる複数のビレットをつぎつぎに穿孔する継目無管の製造方法であって、
   前記冷却水を前記ビレットの流れ方向下流側に向けて供給し、
   前記冷却水の供給方向と前記主ロールの回転軸心とがなす角度が、５°以上４５°以下であることを特徴とする継目無管の製造方法。
2. 前記冷却水の供給は複数のノズルから行われることを特徴とする請求項１に記載の継目無管の製造方法。
3. 前記冷却水の供給は、前記各主ロールの両側から行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の継目無管の製造方法。
4. 前記冷却水供給部位より、前記ディスクロール又はガイドシューに近い位置において前記主ロール表面に前記ビレットの流れ方向下流側に向けて、エアを噴射し、
   前記エアの噴射方向と前記主ロールの回転軸心とがなす角度が、５°以上４５°以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の継目無管の製造方法。
5. 前記ビレットを穿孔する時間、及びその前後の時間において、時間の進行に伴い、前記冷却水の主ロール表面への供給量を増減することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の継目無管の製造方法。
6. 前記ビレットを穿孔する時間、あるいはその前後の時間の内少なくとも一部は、前記冷却水の主ロール表面への供給が停止されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の継目無管の製造方法。
7. 予め鋼種ごとに、穿孔中、及びその前後における前記主ロール表面に供給する冷却水のＯＮ／ＯＦＦ条件を定めておき、その条件にしたがって、冷却水の供給を制御しつつ順次送り込まれる複数のビレットをつぎつぎに穿孔することを特徴とする請求項６に記載の継目無管の製造方法。
8. 各一対の主ロールとディスクロール又はガイドシューとを具備するとともに、前記主ロール表面に冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記ディスクロールの端面又はガイドシューに焼付き防止剤を供給する焼付き防止剤供給手段と、を備える継目無管の製造装置であって、
   前記冷却水供給手段は、前記冷却水を前記ビレットの流れ方向下流側に向けて供給し、
   前記冷却水の供給方向と前記主ロールの回転軸心とがなす角度が、５°以上４５°以下であるように構成されていることを特徴とする継目無管の製造装置。
9. さらに前記主ロール表面に供給された冷却水を、前記ビレット流れ方向下流側へと排出させる、エア噴射手段を備え、
   前記エア噴射手段からのエアの噴射方向と前記主ロールの回転軸心とがなす角度が、５°以上４５°以下であることを特徴とする請求項８に記載の継目無管の製造装置。
10. 予め鋼種ごとに、穿孔加工中、及びその前後における前記主ロール表面に供給する冷却水のＯＮ／ＯＦＦ条件を定めたテーブルを備え、鋼種ごとにそのテーブルを参照して、冷却水の供給を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載の継目無管の製造装置。

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