JP5678871B2

JP5678871B2 - 継目無管の製造方法

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Publication number: JP5678871B2
Application number: JP2011254124A
Authority: JP
Inventors: 淳一西森; 和人久保田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2031-11-21
Also published as: JP2013107106A

Description

本発明は、ユジーン・セジュルネ法に代表される熱間押出製管法によって中空ビレットを押出成形して押出管とする継目無管の製造方法に関する。さらに詳しくは、押出管の外径および肉厚が許容範囲を超えるのを抑制でき、不良の発生率を削減できる継目無管の製造方法に関する。

ユジーン・セジュルネ法に代表される熱間押出製管法は、ダイホルダに装着されたダイスとマンドレルを用いて中空ビレットを押出成形して押出管とする継目無管の製造方法である。熱間押出製管法は、中空ビレットに比較的高加工度を加えることができ、製管性に優れることから、高合金等の難加工材を素材とする継目無鋼管の製造で多用されている。

図１は、熱間押出製管法による押出成形加工を示す模式図である。同図では、コンテナ１と、ダイホルダ３およびダイバッカ４を用いて着脱自在に装着されたダイス２と、マンドレル５と、ステム６と、ダミーブロック７と、ガラスディスク８と、ダイバッキングリング９と、中空ビレットＢと、押出管Ｐとを示す。ダイス２には、入側から出側に向かってアプローチ部、ベアリング部および逃げ部の順で設けられている。アプローチ部は、中空ビレットＢをベアリング部に案内するために出側に近づくに伴い内径が小さくなり、ベアリング部は内径が一定である。このダイス２が装着されるダイホルダ３は、図示しないダイキャリアによって着脱自在に保持されている。

熱間押出製管法では、加熱温度に加熱された中空ビレットＢをコンテナ１内に収容した後、中空ビレットＢの軸心にマンドレル５を挿入する。この状態で、図示しないラムの駆動に伴うステム６の移動（同図で白抜き矢印の方向への移動）により、ダミーブロック７を介して中空ビレットＢのボトム側端面を押圧すると、材料である中空ビレットＢが変形してコンテナ１、マンドレル５およびガラスディスク８に密着する。この際、潤滑材として用いられるガラスディスク８は、押圧された中空ビレットＢに押付けられて変形し、ダイホルダ３およびダイス２に密着する。このように中空ビレットＢのボトム側端面を押圧することにより、材料がコンテナ１内にフィルアップ（充満）する。

材料がコンテナ１内にフィルアップした状態で、さらに中空ビレットＢのボトム側端面を押圧すると、ダイス２とマンドレル５とで形成される隙間から材料が押出されて押出管Ｐが成形される。このように押出成形される押出管Ｐは、継目無管であり、その外径が主にダイス２のベアリング部の内径により決定されるとともに、内径が主にマンドレル５の外径により決定される。

このダイス２のベアリング部の内径は、熱間で押出成形した押出管が常温に冷却される過程で収縮する量を考慮しつつ押出管に要求される外径に応じて適宜設計される。また、マンドレル５の外径は、熱間で押出成形した押出管が常温に冷却される過程で収縮する量を考慮しつつ押出管に要求される外径および肉厚に応じて適宜設計される。

このような熱間押出製管法により継目無管を製造する場合、工具やそのホルダの原単位を抑える観点から、工具であるダイスおよびマンドレル並びに工具が装着されるダイホルダを繰り返し使用して複数の中空ビレットを順に押出成形して押出管とする。しかし、ダイス、マンドレルおよびダイホルダ（以下、これらを「工具等」とも呼ぶ）を繰り返し使用すると、工具等が摩耗や変形することから、工具等の繰り返し使用の回数が増加するのに伴って押出管の寸法が変化して外径および肉厚が増加する。やがて、押出管の外径および肉厚が増大し、要求寸法を外れて製品不良に至るので、摩耗や変形した工具等は所定の条件に従って新しい工具等と交換される。

従来の熱間押出製管法による継目無管の製造では、工具等の摩耗や変形による製品不良を防止するため、押出成形ごとに押出管の長さを測定し、この測定長さを要求長さと比較することにより、工具等の摩耗や変形の状況を把握する方法が採用されていた。この押出管の測定長さを要求長さと比較する方法では、測定長さを要求長さと比較し、所定の範囲を超えたときに工具等の摩耗や変形を確認して交換する作業を行っていた。しかし、押出管の測定長さを要求長さと比較する方法では、工具等の摩耗や変形が軽微で交換する必要がないにもかかわらず、押出管の測定長さが変動して所定の範囲を超える場合がある。

この場合、ラム速度を調整することにより押出成形する際に材料から受ける力によってダイスの内径が変形する量を変化させ、次に押出成形される押出管の測定長さを所定の範囲内としていた。しかしながら、押出管の測定長さは種々の影響を受けて変動ことからラム速度の調整は容易でなく、押出管が長尺化して外径が許容範囲を超えて減少したり、肉厚が許容範囲を超えて減少したりして製品不良が発生し易い。このように押出管の測定長さを要求長さと比較する方法では、工具等の変形や摩耗、および、ラム速度の調整の影響によって製品不良が発生する場合があり、問題となっていた。

押出管の測定長さを要求長さと比較する方法では、押出管の外径が６０ｍｍ以下の小径かつ肉厚が１０ｍｍ以下の薄肉になると、製品不良の発生が顕著となる。これらから、熱間押出製管法による継目無管の製造では、押出管の外径および肉厚が許容範囲を超えて変動するのを抑制し、製品不良の発生率を削減したいという要望がある。

前述の通り、熱間押出製管法により継目無管を製造する場合、工具等を繰り返し使用して複数の中空ビレットを順に押出成形して押出管とする。しかし、工具等を繰り返し用いると、工具等が摩耗や変形することから、押出管の寸法が変化して外径および肉厚が増大し、やがて要求寸法を外れて製品不良となる。このため、摩耗や変形した工具等は所定の条件に従って新しい工具等と交換される。

従来の熱間押出製管法による継目無管の製造では、押出成形ごとに押出管の長さを測定し、この測定長さを要求長さと比較することにより、工具等の摩耗や変形の状況を把握する方法が採用されていた。しかし、押出管の測定長さを要求長さと比較する方法では、工具等の変形や摩耗、および、ラム速度の調整の影響によって押出管の外径および肉厚が許容範囲を超えて変動して製品不良が発生する場合がある。このため、熱間押出製管法による継目無管の製造では、押出管の外径および肉厚が許容範囲を超えて変動するのを抑制し、製品不良の発生率を削減したいという要望がある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、押出管の外径および肉厚が許容範囲を超えて変動するのを抑制でき、不良の発生率を削減できる継目無管の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）ダイホルダに装着されたダイスとマンドレルとを用いる熱間押出製管法により複数の中空ビレットを順に押出成形して押出管とする継目無管の製造方法において、押出成形が終了してから次の押出成形を開始するまでの間に検知工程および交換工程を順に行い、前記検知工程が、前記押出管の長さを測定することにより順に押出成形された押出管の長さの傾向を確認して長さ減少を検知する第１処理および前記押出管の外径を測定することにより順に押出成形された押出管の外径の傾向を確認して外径増大を検知する第２処理を含み、前記交換工程で、前記検知工程で長さ減少および／または外径増大を検知した場合に以下の（Ａ）〜（Ｃ）に記載の処理を行うことを特徴とする継目無管の製造方法。
（Ａ）前記ダイホルダと前記ダイスとの隙間を測定し、該測定した隙間が所定の第１基準値以上の場合にダイホルダを交換する処理。
（Ｂ）前記ダイスのベアリング部の内径を測定し、該測定した内径が所定の第２基準値以上の場合にダイスを交換する処理。
（Ｃ）前記マンドレルのトップアップセット部の外径を測定し、該測定した外径が所定の第３基準値以下の場合にマンドレルを交換する処理。

（２）前記交換工程で、前記検知工程で長さ減少が検知され、かつ、外径増大を検知が検知された場合に前記（Ａ）および（Ｂ）に記載の処理を行い、前記（Ｂ）に記載の処理で前記測定した内径が前記第２基準値未満の場合に前記（Ｃ）に記載の処理を行うことを特徴とする上記（１）に記載の継目無管の製造方法。

（３）前記第１処理で前記押出管の長さを測定することにより順に押出成形された押出管の長さの傾向を確認して長さ減少を検知する際に、前記中空ビレットの質量を測定し、その測定した質量、前記押出管の要求外径および肉厚並びに前記中空ビレットの比重を用いて押出管の長さを算出し、該算出長さに基づいて長さ減少を検知することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の継目無管の製造方法。

本発明の継目無管の製造方法は、下記の顕著な効果を有する。
（１）検知工程で、順に押出成形された押出管の傾向を確認して長さ減少および外径増大を検知するので、工具等の繰り返し使用による摩耗や変形を的確に検知できる。
（２）検知工程での検知に応じて交換工程で工具等を交換する処理を行うことにより、押出管の外径および肉厚が増大するのを抑制し、製品不良の発生を削減できる。
（３）上記（１）および（２）により押出管の外径および肉厚が増大するのを抑制できるので、ラム速度を調整する必要がなく、それに起因する製品不良の発生を削減できる。

熱間押出製管法による押出成形加工を示す模式図である。押出本数に対する押出管の測定長さの傾向を示す図である。押出本数に対する押出管の測定外径の傾向を示す図である。熱間押出製管法による押出成形加工におけるフィルアップ時の状態を示す図である。本発明の継目無管の製造方法における検知工程および交換工程の処理フローを説明する図である。押出管の測定長さおよび外径が突発的に大きく変化する現象を示す図であり、同図（ａ）は押出本数と測定長さ比率との関係を、同図（ｂ）は押出本数と測定外径比率との関係をそれぞれ示す。

上述の通り、本発明の継目無管の製造方法は、ダイホルダに装着されたダイスとマンドレルとを用いる熱間押出製管法により複数の中空ビレットを順に押出成形して押出管とする継目無管の製造方法において、押出成形が終了してから次の押出成形を開始するまでの間に検知工程および交換工程を順に行い、検知工程が、押出管の長さを測定することにより順に押出成形された押出管の長さの傾向を確認して長さ減少を検知する第１処理および押出管の外径を測定することにより順に押出成形された押出管の外径の傾向を確認して外径増大を検知する第２処理を含み、交換工程で、検知工程で長さ減少および／または外径増大を検知した場合に以下の（Ａ）〜（Ｃ）に記載の処理を行うことを特徴とする。

（Ａ）ダイホルダとダイスとの隙間を測定し、この測定した隙間が所定の第１基準値以上の場合にダイホルダを交換する処理。
（Ｂ）ダイスのベアリング部の内径を測定し、この測定した内径が所定の第２基準値以上の場合にダイスを交換する処理。
（Ｃ）マンドレルのトップアップセット部の外径を測定し、この測定した外径が所定の第３基準値以下の場合にマンドレルを交換する処理。

以下に、本発明の継目無管の製造方法を、上記のように規定した理由および好ましい態様について説明する。

本発明は、ダイホルダに装着されたダイスとマンドレルとを用いる熱間押出製管法により複数の中空ビレットを順に押出成形して押出管とする継目無管の製造方法において、押出成形が終了してから次の押出成形を開始するまでの間に検知工程および交換工程を順に行う。押出成形が終了してから次の押出成形を開始するまでの間に検知工程および交換工程を順に行うのは、検知工程で工具等の摩耗や変形による押出管の寸法変動を的確に検知し、その後の交換工程で工具等を交換することにより、製品不良を引き起こす程に摩耗や変形した工具等が繰り返し使用されるのを防ぎ、押出管の外径および肉厚が許容範囲を超えるのを抑制するためである。

検知工程に含まれる第１処理では、押出管の長さを測定することにより順に押出成形された押出管の長さの傾向を確認して長さ減少を検知する。ここで、押出管の長さは、工具等の繰り返し使用に伴い減少し、この長さの減少は工具等の繰り返し使用に伴う押出管の外径増加と、肉厚増加とが要因である。すなわち、押出管の長さ傾向を確認することにより、工具の繰り返し使用による摩耗および変形を検知できる。次に、第１処理で順に押出成形された押出管の長さの傾向を確認する理由を、下記図２を参照して説明する。

図２は、押出本数に対する押出管の測定長さの傾向を示す図である。同図では、横軸を押出本数とし、縦軸を測定長さ比率（％）とし、測定長さ比率は、押出管の測定長さと要求長さとの差を要求長さで除して百分率で表したものである。同図に示す試験では、後述する実施例における本発明例と同一の条件で、複数の中空ビレットを順に押出成形して押出管とした。同図に示す試験では、同一のダイス、ダイホルダおよびマンドレルを繰り返して使用して押出成形を行い、５０本目の押出成形が終了してから次の押出成形を開始するまでの間にマンドレルを交換した。同図に示す結果から、同一のダイス、ダイホルダおよびマンドレルを繰り返して使用して押出成形を行うと、工具等の繰り返し使用に伴って押出管の長さが減少する傾向があることが確認される。

このような順に押出成形された押出管の長さの傾向を確認し、製品不良を引き起こす長さ減少を検知する。この長さ減少の検知は、例えば、上述の測定長さ比率が４本以上連続して所定の基準値（例えば−５％）以下となること、すなわち、Ｎ本目に押出成形された押出管の測定長さ比率をＬ_nとした場合にＬ_n-3、Ｌ_n-2、Ｌ_n-1およびＬ_nがいずれも所定の基準値以下となることを条件として行うことができる。

このように長さ減少の検知を、最後に押出成形された押出管の長さだけでなく、それより前に押出成形された押出管の長さも考慮し、その傾向を確認して行うのは、一時的なばらつきによる押出管の長さの減少を排除し、工具等の摩耗や変形に伴う経時的な押出管の長さの減少を捉えるためである。

押出管の長さ減少の検知は、上述の測定長さ比率が４本以上連続して所定の基準値以下となることを条件とする以外にも、直近に押出成形された４本の測定長さ比率を平均し、その平均値が所定の基準値以下となることを条件とすることもできる。また、所定の基準値は、押出管の外径および肉厚の許容範囲に応じて適宜設定することができる。

検知工程に含まれる第２処理では、押出管の外径を測定することにより順に押出成形された押出管の外径の傾向を確認して外径増大を検知する。外径増大を検知するのは、押出管の外径が工具の繰り返し使用に伴い増加し、外径が増大して許容範囲を外れ、押出管が製品不良となるからである。次に、第２処理で順に押出成形された押出管の外径の傾向を確認する理由を、下記図３を参照しながら説明する。

図３は、押出本数に対する押出管の測定外径の傾向を示す図である。同図では、横軸を押出本数とし、縦軸を測定外径比率（％）とし、測定外径比率は、押出管の測定外径と要求外径との差を要求外径で除して百分率で表したものである。同図に示す試験では、後述する実施例における本発明例と同一の条件で、複数の中空ビレットを押出成形して押出管とした。同図に示す試験では、同一のダイス、ダイホルダおよびマンドレルを繰り返して使用して押出成形を行い、６１本目の押出成形が終了してから次の押出成形を開始するまでの間にダイスを交換した。同図に示す結果から、同一のダイス、ダイホルダおよびマンドレルを繰り返して使用して押出成形を行うと、工具等の繰り返し使用に伴って押出管の外径が増加する傾向があることが確認される。

このような順に押出成形された押出管の外径の傾向を確認し、製品不良を引き起こす外径増大を検知する。この外径増大の検知は、例えば、上述の測定外径比率が４本以上連続して所定の基準値（例えば０．５％）以上となることを条件とすることができる。このように外径増加の検知を、最後に押出成形された押出管の外径だけでなく、それより前に押出成形された押出管の長さも考慮し、その傾向を確認して行うのは、一時的なばらつきによる押出管の外径の増大を排除し、工具等の摩耗や変形に伴う経時的な押出管の外径の増大を捉えるためである。

押出管の外径増大の検知は、上述の測定外径比率が４本以上連続して所定の基準値以上となることを条件とする以外にも、直近に押出成形された４本の測定外径比率を平均し、その平均値が所定の基準値以上となることを条件とすることもできる。また、所定の基準値は、押出管に許容される寸法範囲に応じて適宜設定することができる。

交換工程では、検知工程の第１処理の長さ減少および第２処理の外径増大のいずれか一方または両方を検知した場合に前記（Ａ）〜（Ｃ）に記載の処理、すなわち、ダイホルダやダイス、マンドレルを交換する処理を行う。一方、交換工程では、検知工程の第１処理の長さ減少および第２処理の外径増大のいずれも検知しない場合は、前記（Ａ）〜（Ｃ）に記載の処理を行わず、すなわち、ダイホルダ、ダイスおよびマンドレルを交換しない。以下では、前記（Ａ）〜（Ｃ）に記載の処理について説明する。

前記（Ａ）に記載の処理では、ダイホルダとダイスとの隙間を測定し、この測定した隙間が所定の第１基準値以上の場合にダイホルダを交換する。ここで、ダイホルダを押出成形に繰り返し使用すると、ダイホルダのダイスを保持する部分が摩耗してその部分の内径が増加する。ダイスを保持する部分の内径が増加したダイホルダを使用すると、押出成形前はダイスとダイホルダに隙間が生じているが、押出成形する際にダイスは材料から受ける力によって径が拡大し、ダイスとダイホルダの隙間がなくなり密着する。その結果、押出成形する際にダイスのベアリング部の内径が増加し、押出管の外径も増加する。

このようなダイホルダの摩耗によって押出管の外径が増加して許容範囲を超えるのを防止するため、ダイホルダとダイスとの隙間を測定し、この測定した隙間が所定の第１基準値以上の場合にダイホルダを交換する。ダイホルダとダイスとの隙間は、例えば、隙間ゲージにより測定することができ、所定の第１基準値は、押出管の外径の許容範囲に応じて適宜設定することができ、例えば、０．３ｍｍとすることができる。

前記（Ｂ）に記載の処理では、ダイスのベアリング部の内径を測定し、この測定した内径が所定の第２基準値以上の場合にダイスを交換する。ダイスを押出成形に繰り返し使用すると、ダイスが摩耗してベアリング部の内径が増加する。前述の通り、押出管の外径は主にダイスのベアリング部の内径によって決定されるので、摩耗してベアリング部の内径が増加したダイスを使用すると、押出管の外径が増加する。

このようなダイスの摩耗によって押出管の外径が増加して許容範囲を超えるのを防止するため、ダイスのベアリング部の内径を測定し、この測定した内径が所定の第２基準値以上の場合にダイホルダを交換する。ダイスのベアリング部の内径は、例えば、ノギスにより測定することができる。また、所定の第２基準値は、ダイスのベアリング部の設計内径および押出管の外径の許容範囲に応じて適宜設定することができ、例えば、ダイスのベアリング部の設計内径に０．０５ｍｍ加えた値とすることができる。

前記（Ｃ）に記載の処理では、マンドレルのトップアップセット部の外径を測定し、この測定した外径が所定の第３基準値以下の場合にマンドレルを交換する。ここで、マンドレルのトップアップセット部について説明する。

図４は、熱間押出製管法による押出成形加工におけるフィルアップ時の状態を示す図である。押出成形において、コンテナ１内に挿入された中空ビレットＢを押圧すると、材料がコンテナ１やマンドレル５に密着してフィルアップする。フィルアップ時、ダイス２の入側付近に位置する材料は変形量が大きいことから最も高温となるとともに、最初にマンドレルと密着する。この最も高温の材料が最初に密着する部分（同図で二点鎖線で示す部分）をトップアップセット部５ａと呼ぶ。

このようなマンドレルのトップアップセット部は、押出成形でマンドレルの他の部分と比べて高温となることから、マンドレルを押出成形に繰り返し使用すると軟化して変形（外径が減少）する。その結果、マンドレルにくびれが生じ、押出管は肉厚が増加するとともに、長さが減少する。

このようなマンドレルの変形によって押出管の肉厚が増加して許容範囲を超えるのを防止するため、マンドレルのトップアップセット部の外径を測定し、この測定した外径が所定の第３基準値以下の場合にマンドレルを交換する。マンドレルのトップアップセット部の外径は、例えば、ノギスにより測定することができ、トップアップセット部で最小の外径（最も細くなっている部分の外径）を測定すればよい。所定の第３基準値は、マンドレルの設計外径並びに押出管の外径および肉厚の許容範囲に応じて適宜設定することができ、例えば、マンドレルの設計外径から０．２ｍｍ減じた値とすることができる。

このように本発明の継目無管の製造方法は、検知工程で順に押出成形された押出管の傾向を確認して長さ減少および外径増大を検知することにより、工具等の繰り返し使用による摩耗や変形を的確に検知できる。交換工程では、検知工程で長さ減少および外径増大のいずれか一方または両方を検知した場合にダイホルダやダイス、マンドレルを交換する処理を行う。これにより、製品不良を引き起こす程に摩耗や変形した工具等が繰り返し使用されるのを防ぐので、押出管の外径および肉厚が増大するのを抑制し、製品不良の発生を削減できる。

また、本発明の継目無管の製造方法は、上述のように検知工程で工具等の繰り返し使用による摩耗や変形を的確に検知し、それに応じて交換工程でダイホルダやダイス、マンドレルを交換する処理を行うことから、押出成形する際のラム速度を調整して変更する必要がない。このため、本発明の継目無管の製造方法は、ラム速度の調整に起因する製品不良の発生を削減できる。

本発明の継目無管の製造方法は、検知工程の第１処理における押出管の長さの測定を、例えば、長手方向に所定の間隔で固定配置されたカメラにより押出管を撮像して管端位置を検知することにより行うことができる。

一方、押出管の外径は、押出管の管端のうちで最初に押出成形される側をトップ端とし、最後に押出成形される側をボトム端とすると、トップ端およびボトム端の近傍は外径がばらつき易い。これは、トップ端およびボトム端の近傍（例えば、管端から約１０％の範囲）を押出成形する際にラム速度や材料の温度が不可避的に変化することによるものである。このため、トップ端およびボトム端の近傍を非定常部とし、検知工程の第２処理における押出管の外径の測定では、非定常部を除いた中央部（定常部）の外径を測定するものとする。

ここで、熱間製管押出法による押出成形加工では、材料である中空ビレットが押出管に要求される外径、肉厚および長さから算出される必要最小限の長さしか有さないと、押出管の外径や肉厚が増加した場合に長さが許容範囲を超えて短くなるおそれがある。これを防止するため、中空ビレットの長さは、通常、必要最小限の長さに１％〜３％程度の予備の長さを加えた長さとなる。このような予備の長さが加えられた中空ビレットを押出成形すると、押出管はその外径および肉厚が要求寸法であっても要求長さより若干長くなる。このため、要求長さに基づいて押出管の長さ減少を検知すると、中空ビレットに加えられた予備長さによって誤差が生じる懸念がある。

この懸念を解消するため、本発明の継目無管の製造方法は、第１処理で押出管の長さを測定することにより順に押出成形された押出管の長さの傾向を確認して長さ減少を検知する際に、中空ビレットの質量を測定し、その測定した質量、押出管の要求外径および肉厚並びに中空ビレットの比重を用いて押出管の長さを算出し、この算出長さに基づいて長さ減少を検知するのが好ましい。これにより、工具等の繰り返し使用による摩耗や変形をより的確に検知でき、製品不良の発生率をさらに削減することができる。

中空ビレットの質量から押出管の長さの算出は、例えば、下記（１）式により行うことができる。
Ｌ＝（Ｍ−Ｃ）／（π×（Ｄ／２）²−π×（Ｄ／２−ｔ）²）／ＳＧ・・・（１）
ただし、管の長さをＬ（ｍｍ）、測定された中空ビレットの質量をＭ（ｋｇ）、押出管の要求外径をＤ（ｍｍ）、押出管の要求肉厚をｔ（ｍｍ）、中空ビレットの比重をＳＧ（ｇ／ｍｍ³）、押滓をＣ（ｋｇ）とする。ここで、押滓Ｃは、押出成形の操業条件を同じにすれば、ほぼ一定となるので、同じ操業条件で押出成形した際の中空ビレットの質量と押出管の質量との差を算出することにより事前に設定することができる。

次に、本発明の継目無管の製造方法による処理フローの一例であって、検知工程および交換工程の好ましい態様を示す処理フローについて下記図５を参照しながら説明する。

図５は、本発明の継目無管の製造方法における検知工程および交換工程の処理フローを説明する図である。同図に示す処理フローでは、検知工程がＳ１〜Ｓ３の処理で構成され、交換工程がＳ４〜Ｓ９の処理で構成される。

同図に示す処理フローでは、中空ビレットを押出成形して押出管とする押出成形加工が完了した後、先ず、この押出成形された押出管の長さおよび外径を測定する（Ｓ１）。

続いて、Ｓ１による押出管の長さの測定結果を用い、順に押出成形された押出管の長さの傾向を確認して長さ減少を検知する（第１処理、Ｓ２）。長さ減少が検知されなかった場合は、処理を終了し、次の中空ビレットについて押出成形を始める。

Ｓ２で長さ減少が検知された場合は、Ｓ１による押出管の外径の測定結果を用い、順に押出成形された押出管の外径の傾向を確認して外径増大を検知する（第２処理、Ｓ３）。外径増大が検知されなかった場合は、処理を終了し、次の中空ビレットについて押出成形を始める。

Ｓ３で外径減少が検知された場合、すなわち、長さ減少が検知され、かつ、外径増大が検知された場合は、Ｓ４〜Ｓ９の処理で構成される交換工程を行う。交換工程では、ダイホルダとダイスとの隙間を測定して確認する（Ｓ４）とともに、ダイスのベアリング部の内径を測定して確認する（Ｓ６）。測定したダイホルダとダイスとの隙間が所定の第１基準値以上の場合にダイホルダを新品に交換する（Ｓ５）。また、測定したダイスのベアリング部の内径が所定の第２基準値以上の場合にダイスを新品に交換する（Ｓ７）。

Ｓ６で確認したダイスのベアリング部の内径が所定の第２基準値未満の場合は、マンドレルのトップアップセット部の外径を測定して確認する（Ｓ８）。測定したマンドレルのトップアップセット部の外径が所定の第３基準値以下の場合にマンドレルを新品に交換する（Ｓ９）。

この処理フローに示すように、本発明の継目無管の製造方法は、交換工程で、検知工程で長さ減少が検知され、かつ、外径増大を検知が検知された場合に前記（Ａ）に記載の処理（Ｓ４およびＳ５）および（Ｂ）に記載の処理（Ｓ６およびＳ７）を行い、前記（Ｂ）に記載の処理（Ｓ６およびＳ７）で測定した内径が所定の第２基準値未満の場合に前記（Ｃ）に記載の処理（Ｓ８およびＳ９）を行うのが好ましい。これにより、交換工程および検知工程を効率よく行うことができる。

ここで、複数の中空ビレットを順に押出成形して押出管とすると、押出管の測定長さおよび外径が、工具等の摩耗や変形による経時的な変化の範囲を超えて、突発的に大きく変化する場合がある。

図６は、押出管の測定長さおよび外径が突発的に大きく変化する現象を示す図であり、同図（ａ）は押出本数と測定長さ比率との関係を、同図（ｂ）は押出本数と測定外径比率との関係をそれぞれ示す。同図に示す試験では、後述する実施例における本発明例と同一の条件で、複数の中空ビレットを順に押出成形して押出管とした。同図に示す試験では、同一のダイス、ダイホルダおよびマンドレルを繰り返して使用して押出成形を行った。

同図に実線で囲んで示すように２７本目に押出成形された押出管の測定長さ比率および測定外径比率が、他の押出管と比べて大きく変化している。このような押出管の長さおよび外径の突発的な変化は、潤滑不良または押出速度の急激な上昇によるダイスの異常摩耗やダイスが楕円に変形することにより引き起こされる。ここで、ダイスの異常摩耗とは、繰り返し使用による経時的な摩耗を除き、突発的にダイスのベアリング部の内径が増加する現象を意味する。この異常摩耗として、潤滑不良による焼き付きから生じる摩耗や、急激な押出速度の上昇が生じて材料の歪み速度が増加するのに伴い変形抵抗が増加し、その結果、ダイスが材料から受ける面圧も増加して生じる摩耗がある。

この突発的な押出管の長さおよび外径の突発的な変化に対応するため、本発明の継目無管の製造方法は、検知工程が、さらに、順に押出成形された押出管の長さおよび外径の傾向を確認して長さおよび外径の突発的な変化を検知する第３処理を含み、交換工程で、検知工程で突発的な変化を検知した場合に、前記（Ｂ）に記載の処理を行うとともに、ダイスのベアリング部の楕円化を確認し、ベアリング部が楕円化している場合にダイスを交換する処理を行うのが好ましい。

順に押出成形された押出管の長さおよび外径の傾向を確認して長さおよび外径の突発的な変化を検知する処理は、最後（Ｎ本目）に押出成形した押出管の測定長さ比率が所定の基準値（例えば−５％）以下かつ測定外径比率が所定の基準値（例えば０．５％）以上であることを条件とすることができる。これらの基準値は、押出管の外径や肉厚の許容範囲に応じて適宜設定できる。

この際、経時的な変化と突発的な変化との判別には、その前（Ｎ−１本目）の押出成形による押出管の測定長さ比率または測定外径比率と、最後（Ｎ本目）押出成形による押出管の測定長さ比率または測定外径比率との差を算出し、その差が所定の基準値（例えば、測定長さ比率は−３％、測定外径比率は０．３％）以上であることを条件に加えればよい。経時的な変化と突発的な変化との判別に用いる基準値は、経時的な変化の傾きに基づいて適宜設定できる。

ベアリング部の楕円化の確認は、ダイスのベアリング部について最大内径と最小内径を測定し、その差が第４基準値（例えば、０．３ｍｍ）以上の場合を楕円化と判定することができる。

本発明の継目無管の製造方法による効果を検証するため、熱間押出製管法によって複数の中空ビレットを順に押出成形して押出管とする試験を行った。

［試験方法］
本発明例では、前記図１を用いて説明した熱間押出製管法による押出成形加工により、複数の中空ビレットを押出成形して押出管とした。押出成形加工の条件は以下のとおりである。
中空ビレット：外径１７６ｍｍ、肉厚４４ｍｍ、長さ４２４ｍｍ、材質ＳＵＳ３０４鋼
押出管の要求寸法：外径４８．０ｍｍ、肉厚３．７７ｍｍ、長さ１７１６４ｍｍ
押出管の要求寸法に対する許容範囲：外径±０．５９ｍｍ、肉厚０．５５±ｍｍ
工具の設計寸法：ダイスのベアリング部の内径４９．５ｍｍ、マンドレルの外径４１．５ｍｍ

本発明例では、押出成形が終了してから次の押出成形を開始するまでの間に、前記図５を用いて説明した処理フローにより、検知工程および交換工程を順に行い、繰り返し使用した工具等を後述する基準に従って新品に交換した。この際、押出管の長さは前述のカメラを用いた方式により測定し、押出管の外径は管の長さ方向の中央位置についてレーザー外径計により測定した。

検知工程の第１処理（Ｓ２）では、押出管の測定長さと要求長さとの差を要求長さで除して百分率で表した測定長さ比率が４本以上連続して−５％以下となった場合に、長さ減少として検知した。また、第２処理（Ｓ３）では、押出管の測定外径と要求外径との差を要求外径で除して百分率で表した測定外径比率が４本以上連続して０．５％以上となった場合に、外径増大として検知した。

交換工程では、Ｓ４でダイホルダとダイスとの隙間を隙間ゲージにより測定し、第１基準値は０．３ｍｍとした。また、Ｓ６でダイスのベアリング部の内径をノギスにより測定し、第２基準値はダイスのベアリング部の設計内径に０．０５ｍｍ加えた値とした。Ｓ８でマンドレルのトップアップセット部の最小外径をノギスにより測定し、第３基準値はマンドレルの設計外径から０．２ｍｍ減じた値とした。

比較例では、押出成形が終了した後、その押出管の長さを測定し、押出管の測定長さと要求長さとの差を要求長さで除して百分率で表した測定長さ比率を算出した。この測定長さ比率が−５％以下であった場合に、本発明例と同様の交換工程を行った。交換工程でダイホルダ、ダイスおよびマンドレルのいずれも交換しなかった場合、次の押出管の測定長さ比率が±５％の範囲内となるようにラム速度を変更した。

［評価基準］
本発明例および比較例ともに、押出管の外径および肉厚を測定して許容範囲内であるかを確認した。これにより、許容範囲を超えた不良本数を押出成形した本数で除して不良率（％）を算出した。

［試験結果］
比較例では、１４０本の押出管を順に押出成形し、不良率は１．０％であったのに対し、本発明例では、２００本の押出管を押出成形し、不良率は０．５％であった。このことから、本発明の継目無管の製造方法によって押出管の外径および肉厚が許容範囲を超えて変動するのを抑制し、不良の発生率を削減できることが明らかになった。また、本発明の継目無管の製造方法によって、工具等の摩耗や変形を的確に把握できることが明らかになった。

本発明の継目無管の製造方法は、下記の顕著な効果を有する。
（１）検知工程で、順に押出成形された押出管の傾向を確認して長さ減少および外径増大を検知するので、工具等の繰り返し使用による摩耗や変形を的確に検知できる。
（２）検知工程での検知に応じて交換工程で工具等を交換する処理を行うことにより、押出管の外径および肉厚が増大するのを抑制し、製品不良の発生を削減できる。
（３）上記（１）および（２）により押出管の外径および肉厚が増大するのを抑制できるので、ラム速度を調整する必要がなく、それに起因する製品不良の発生を削減できる。
したがって、本発明は、継目無管の製造において有効に利用することができる。

１：コンテナ、２：ダイス、３：ダイホルダ、４：ダイバッカ、
５：マンドレル、５ａ：トップアップセット部、６：ステム、
７：ダミーブロック、８：ガラスディスク、９：ダイバッキングリング、
Ｂ：中空ビレット、Ｐ：押出管、Ｓ１〜Ｓ９：処理

Claims

ダイホルダに装着されたダイスとマンドレルとを用いる熱間押出製管法により複数の中空ビレットを順に押出成形して押出管とする継目無管の製造方法において、
押出成形が終了してから次の押出成形を開始するまでの間に検知工程および交換工程を順に行い、
前記検知工程が、前記押出管の長さを測定することにより順に押出成形された押出管の長さの傾向を確認して長さ減少を検知する第１処理および前記押出管の外径を測定することにより順に押出成形された押出管の外径の傾向を確認して外径増大を検知する第２処理を含み、
前記交換工程で、前記検知工程で長さ減少および／または外径増大を検知した場合に以下の（Ａ）〜（Ｃ）に記載の処理を行うことを特徴とする継目無管の製造方法。
（Ａ）前記ダイホルダと前記ダイスとの隙間を測定し、該測定した隙間が所定の第１基準値以上の場合にダイホルダを交換する処理。
（Ｂ）前記ダイスのベアリング部の内径を測定し、該測定した内径が所定の第２基準値以上の場合にダイスを交換する処理。
（Ｃ）前記マンドレルのトップアップセット部の外径を測定し、該測定した外径が所定の第３基準値以下の場合にマンドレルを交換する処理。
前記交換工程で、前記検知工程で長さ減少が検知され、かつ、外径増大を検知が検知された場合に前記（Ａ）および（Ｂ）に記載の処理を行い、前記（Ｂ）に記載の処理で前記測定した内径が前記第２基準値未満の場合に前記（Ｃ）に記載の処理を行う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。
前記第１処理で前記押出管の長さを測定することにより順に押出成形された押出管の長さの傾向を確認して長さ減少を検知する際に、前記中空ビレットの質量を測定し、その測定した質量、前記押出管の要求外径および肉厚並びに前記中空ビレットの比重を用いて押出管の長さを算出し、該算出長さに基づいて長さ減少を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の継目無管の製造方法。