JP5849895B2 - Drawing rolling device and roll for drawing rolling device - Google Patents

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  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Description

本発明は、絞り圧延装置に関し、金属管を絞り圧延する絞り圧延装置及び絞り圧延装置用ロールに関する。   The present invention relates to a drawing apparatus, and more particularly to a drawing apparatus for drawing a metal tube and a roll for the drawing apparatus.

サイザやストレッチレデューサに代表される絞り圧延装置は、金属管を所定の外形寸法に絞り圧延する。絞り圧延装置の種類としては、各々が3個のロールを有する複数のスタンドを備えた3ロール式絞り圧延装置、各スタンドが4個のロールを有する4ロール式絞り圧延装置等が知られている。   2. Description of the Related Art A drawing apparatus represented by a sizer or a stretch reducer draws a metal tube to a predetermined outer dimension. Known types of drawing mills include a three-roll type drawing rolling device having a plurality of stands each having three rolls, a four-roll type drawing rolling device in which each stand has four rolls, and the like. .

絞り圧延装置は、通常、パスラインに沿って配列された複数のスタンドを備える。各スタンドは、孔型を形成する溝を有する複数のロールを含む。たとえば、3ロール式絞り圧延装置では3個のロールがパスライン周りに等間隔に配置され、かつ、前段のスタンドに含まれる3個のロールから圧延軸周りに60°ずらして配置される。絞り圧延中に管の外周に作用する半径方向応力の分布をなるべく均一にするためである。   A drawing mill usually includes a plurality of stands arranged along a pass line. Each stand includes a plurality of rolls having grooves that form a hole mold. For example, in a three-roll type drawing rolling apparatus, three rolls are arranged at equal intervals around the pass line, and are shifted by 60 ° around the rolling axis from the three rolls included in the preceding stage stand. This is to make the distribution of the radial stress acting on the outer periphery of the pipe during the drawing rolling as uniform as possible.

また、4ロール式絞り圧延装置の各スタンドは、孔型を形成する溝を有する4個のロールを含む。4個のロールは圧延軸周りに等間隔に配置され、かつ、前段のスタンドの4個のロールから圧延軸周りに45°ずらして配置される。   Each stand of the four-roll type drawing mill includes four rolls having grooves that form a hole mold. The four rolls are arranged at equal intervals around the rolling axis, and are shifted by 45 ° around the rolling axis from the four rolls of the preceding stage stand.

このような規則的なロールの配列は、金属管に偏肉を発生させる場合がある。具体的には、絞り圧延後の金属管の内周面の横断形状が、円形状ではなく、六角形又は八角形等の多角形になる場合がある。このような金属管の偏肉は、「内面角張」と称される。   Such a regular arrangement of rolls may cause uneven thickness in the metal tube. Specifically, the transverse shape of the inner peripheral surface of the metal tube after drawing rolling may be a polygon such as a hexagon or an octagon instead of a circle. Such uneven thickness of the metal tube is referred to as “inner surface angularity”.

特開平6−238308号公報(特許文献1)は、内面角張を抑制する絞り圧延方法を提案する。特許文献1では、絞り圧延機の各ロールスタンドを構成する各ロールのフランジ側ロール面の半径を、カリバー底側ロール面の半径よりも大きくする。そして、カリバー側ロール面の横断形状を、圧延パス軸よりも外方にオフセットした点を中心とした半径を有する円弧とする。   Japanese Patent Laid-Open No. 6-238308 (Patent Document 1) proposes a drawing rolling method that suppresses internal angularity. In patent document 1, the radius of the flange side roll surface of each roll which comprises each roll stand of a drawing mill is made larger than the radius of the caliber bottom side roll surface. And let the cross shape of the caliber side roll surface be the circular arc which has a radius centering on the point offset outward from the rolling pass axis.

国際公開第2005/070574号(特許文献2)は、内面角張及びエッジ疵を抑制する絞り圧延装置を提案する。特許文献2では、絞り圧延装置の各スタンドのロールの溝において、溝の底部は、横断形状で圧延軸を中心とした第1の半径を有する円弧であり、溝のロールフランジ部の表面と圧延軸との間の距離は、第1の半径よりも長い。溝の縁と圧延軸との間の距離は、前段のスタンドに含まれるロールの溝における第1の半径よりも長い。特許文献2においては、溝の底部を第1の半径を有する円弧とすることにより、内面角張が抑制されると記載されている。   International Publication No. 2005/070574 (Patent Document 2) proposes a drawing rolling apparatus that suppresses internal surface angularity and edge wrinkles. In patent document 2, in the groove | channel of the roll of each stand of a drawing rolling apparatus, the bottom part of a groove | channel is a circular arc which has a 1st radius centering on a rolling axis | shaft with a transverse shape, and the surface of the roll flange part of a groove | channel and rolling The distance between the axes is longer than the first radius. The distance between the edge of the groove and the rolling axis is longer than the first radius in the groove of the roll included in the preceding stage stand. In Patent Document 2, it is described that inner surface angularity is suppressed by making the bottom of the groove an arc having a first radius.

特開平6−210318号公報(特許文献3)は、内面角張を抑制する絞り圧延方法を提案する。特許文献3では、冷間圧延を行う4ロール式絞り圧延装置において、ロール溝縁部の孔型半径が、ロール溝中央部の孔型半径よりも大きく、かつ、前段のロール溝中央部の孔型半径よりも小さい。   Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-210318 (Patent Document 3) proposes a drawing rolling method that suppresses internal surface angularity. In Patent Document 3, in a four-roll type drawing rolling apparatus that performs cold rolling, the hole radius of the roll groove edge is larger than the hole radius of the roll groove center, and the hole in the center of the previous roll groove Smaller than the mold radius.

特開平6−238308号公報JP-A-6-238308 国際公開第2005/070574号International Publication No. 2005/070574 特開平6−210318号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-210318

しかしながら、特許文献1〜3の絞り圧延方法を利用しても、内面角張が発生する場合がある。   However, even if the drawing rolling methods of Patent Documents 1 to 3 are used, inner surface angularity may occur.

本発明の目的は、内面角張の発生を抑制する絞り圧延装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the drawing rolling apparatus which suppresses generation | occurrence | production of internal surface angularity.

本実施の形態による絞り圧延装置は、パスラインに沿って配列された複数のスタンドを備え、金属管を絞り圧延する。複数のスタンドは、複数の粗スタンドと、1又は複数の仕上げスタンドとを備える。仕上げスタンドは、複数の粗スタンドの後方に配置される。粗スタンドは、パスラインの周りに配置されたn個(n≧3)のロールを含む。n個のロールは前段の粗スタンドに含まれるn個のロールからパスライン周りに180°/nずらして配置される。ロールは、横断形状が弓状の溝を有する。溝は、底部と、一対のフランジ部とを含む。フランジ部は、底部と溝の縁との間に位置する。底部の横断形状は、パスラインと底部の中央との間の距離DBよりも短い半径R0を有する円弧である。溝の縁とパスラインとの間の距離DEは、距離DBよりも長い。   The drawing apparatus according to the present embodiment includes a plurality of stands arranged along a pass line, and draws a metal tube. The plurality of stands includes a plurality of rough stands and one or more finishing stands. The finishing stand is disposed behind the plurality of coarse stands. The coarse stand includes n (n ≧ 3) rolls arranged around the pass line. The n rolls are arranged 180 degrees / n around the pass line from the n rolls included in the preceding coarse stand. The roll has a groove having an arcuate transverse shape. The groove includes a bottom portion and a pair of flange portions. The flange portion is located between the bottom portion and the edge of the groove. The transverse shape of the bottom is an arc having a radius R0 shorter than the distance DB between the pass line and the center of the bottom. The distance DE between the groove edge and the pass line is longer than the distance DB.

本実施の形態による絞り圧延装置は、内面角張の発生を抑制する。   The drawing rolling apparatus according to the present embodiment suppresses the occurrence of internal surface angularity.

図1は、本実施の形態による絞り圧延装置の側面図である。FIG. 1 is a side view of a drawing apparatus according to the present embodiment. 図2は、図1中の粗スタンドの正面図である。FIG. 2 is a front view of the rough stand in FIG. 図3は、図2の粗スタンドの前段の粗スタンドの正面図である。FIG. 3 is a front view of a coarse stand in front of the coarse stand of FIG. 図4は、図1に示す絞り圧延装置による金属管の絞り圧延を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the drawing rolling of a metal tube by the drawing rolling apparatus shown in FIG. 図5は、図2及び図3中の粗スタンド内のロールの正面図である。FIG. 5 is a front view of the roll in the rough stand in FIGS. 2 and 3. 図6は、内面角張が生じた金属管の横断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a metal tube with internal angulation. 図7は、単一R溝を有するロールの正面図である。FIG. 7 is a front view of a roll having a single R groove. 図8は、ダブルR溝を有するロールの正面図である。FIG. 8 is a front view of a roll having a double R groove. 図9は、図5に示す溝の形状を説明するための模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the shape of the groove shown in FIG. 図10は、図7に示す単一R溝を有するロールで圧延された金属管の外周面の横断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the outer peripheral surface of a metal tube rolled with a roll having a single R groove shown in FIG. 図11は、図10に示す金属管の圧延直前の、金属管と単一Rロール溝との位置関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a positional relationship between the metal tube and the single R roll groove immediately before rolling of the metal tube shown in FIG. 図12は、図11において圧延された金属管に掛かる周方向の応力分布を示すFEM解析結果図である。12 is an FEM analysis result diagram showing a stress distribution in the circumferential direction applied to the metal tube rolled in FIG. 図13は、図5に示す溝を有するロールで圧延された金属管の外周面の横断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of the outer peripheral surface of a metal tube rolled with a roll having grooves shown in FIG. 図14は、図13の金属管の圧延直前の、金属管と図5に示す溝との位置関係を示す図である。14 is a diagram showing the positional relationship between the metal tube and the groove shown in FIG. 5 immediately before rolling the metal tube in FIG. 図15は、図14において圧延された金属管に掛かる周方向の応力分布を示すFEM解析結果図である。FIG. 15 is a FEM analysis result diagram showing a stress distribution in the circumferential direction applied to the metal tube rolled in FIG. 図16は、実施例で絞り圧延された金属管の肉厚のばらつきを示すFEM解析結果図である。FIG. 16 is an FEM analysis result diagram showing the variation in the thickness of the metal tube drawn and rolled in the example.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[絞り圧延装置の構成]
図1は、本実施の形態による絞り圧延装置1の側面図である。図1を参照して、絞り圧延装置1は、パスラインPLに沿って配列された複数のスタンドSTを備える。複数のスタンドSTは、複数の粗スタンドST1〜STm(mは自然数)と、仕上げスタンドSTm+1〜STk(kはmよりも大きい自然数)とを備える。
[Configuration of Drawing Roller]
FIG. 1 is a side view of a drawing apparatus 1 according to the present embodiment. With reference to FIG. 1, the drawing apparatus 1 includes a plurality of stands ST arranged along a pass line PL. The plurality of stands ST includes a plurality of coarse stands ST1 to STm (m is a natural number) and finishing stands STm + 1 to STk (k is a natural number larger than m).

粗スタンドST1〜STmは、主として、金属管を縮径する。仕上げスタンドSTm+1〜STkは、粗スタンドST1〜STmの後方に一列に配列される。仕上げスタンドSTm+1〜STkは、粗スタンドST1〜STmにより縮径された金属管の形状を整え、金属管の外周面の横断形状の真円度を高める。一般的に仕上げスタンドは、絞り圧延装置1の最終スタンドを含む後方側に配置される複数のスタンドのうち、圧下率が3%以下に設定されるスタンドのことをいう。ここで、第iスタンドSTiにおける圧下率とは、(スタンドSTi−1の孔型の平均直径−スタンドSTiの孔型の平均直径)/スタンドSTi−1の孔型の平均直径×100%で表される。ただし、孔型の平均直径は、パスラインPLとロール溝底部中央との距離(図5中の距離DB)と、パスラインPLとロール溝縁との距離(図5中の距離DE)との和である。   The coarse stands ST1 to STm mainly reduce the diameter of the metal tube. The finishing stands STm + 1 to STk are arranged in a line behind the coarse stands ST1 to STm. The finishing stands STm + 1 to STk adjust the shape of the metal tube reduced in diameter by the coarse stands ST1 to STm, and increase the roundness of the transverse shape of the outer peripheral surface of the metal tube. In general, the finishing stand refers to a stand whose rolling reduction is set to 3% or less among a plurality of stands arranged on the rear side including the final stand of the drawing mill 1. Here, the rolling reduction in the i-th stand STi is expressed as (average diameter of the hole type of the stand STi-1−average diameter of the hole type of the stand STi) / average diameter of the hole type of the stand STi-1 × 100%. Is done. However, the average diameter of the hole type is the distance between the pass line PL and the roll groove bottom center (distance DB in FIG. 5) and the distance between the pass line PL and the roll groove edge (distance DE in FIG. 5). It is sum.

図1では、複数の粗スタンドST1〜STmの後方に、複数の仕上げスタンドSTm+1〜STkを備える。しかしながら、絞り圧延装置1は、複数の粗スタンドST1〜STmの後方に、1つの仕上げスタンドSTm+1のみを備えてもよい。ただし、たとえば、各スタンドが3つのロールで構成される場合、後述する図2及び図3に示すように隣り合うスタンドにおいて、3つのロールの圧下方向は異なる。このような場合は、圧下方向毎に少なくとも1つの仕上げスタンドを備えることが望ましい。したがって、各スタンドが3つのロールを備えるタイプの絞り圧延装置の場合は、少なくとも2つの仕上げスタンドを備えることが望ましい。   In FIG. 1, a plurality of finishing stands STm + 1 to STk are provided behind the plurality of rough stands ST1 to STm. However, the drawing apparatus 1 may include only one finishing stand STm + 1 behind the plurality of rough stands ST1 to STm. However, for example, when each stand is constituted by three rolls, the rolling directions of the three rolls are different in adjacent stands as shown in FIGS. 2 and 3 described later. In such a case, it is desirable to provide at least one finishing stand for each reduction direction. Therefore, in the case of a drawing rolling apparatus of a type in which each stand has three rolls, it is desirable to have at least two finishing stands.

図2及び図3は、粗スタンドSTi(i=2〜m)及びスタンドSTi−1の正面図である。スタンドSTi−1は、スタンドSTiの前段に配置される。図2及び図3を参照して、各粗スタンドSTは、3つのロール10を備える。パスラインPL周りに互いに120°の位置に配置される3個のロール10を含む。ロール10は横断面が弓状をなす溝20を有し、3つのロールROの溝20は孔型PAを形成する。   2 and 3 are front views of the coarse stand STi (i = 2 to m) and the stand STi-1. The stand STi-1 is arranged in front of the stand STi. With reference to FIGS. 2 and 3, each coarse stand ST includes three rolls 10. It includes three rolls 10 arranged at 120 ° positions around the pass line PL. The roll 10 has a groove 20 having an arcuate cross section, and the grooves 20 of the three rolls RO form a hole type PA.

図2及び図3に示すとおり、粗スタンドSTiに含まれる3個(n=3)のロール10は、前段のスタンドSTi−1に含まれる3個のロール10からパスラインPL周りに60°(=180°/n、n=3)ずれて配置される。   As shown in FIGS. 2 and 3, three (n = 3) rolls 10 included in the coarse stand STi are 60 ° around the pass line PL from the three rolls 10 included in the preceding stage STi−1. = 180 ° / n, n = 3) are shifted.

各スタンドSTの3個のロール10は図示しないベベルギアにより互いに接続され、3個のロール10のうちの1つを図示しないモータにより回動させる。これにより、すべてのロール10が回動する。3つのロール10が3つのモータにより回動してもよい。   The three rolls 10 of each stand ST are connected to each other by a bevel gear (not shown), and one of the three rolls 10 is rotated by a motor (not shown). Thereby, all the rolls 10 rotate. Three rolls 10 may be rotated by three motors.

各スタンドSTの3個のロールにより形成される孔型の断面積は、後段のスタンドSTのものほど小さくなる。換言すれば、スタンドST1で形成される孔型の断面積が最も大きく、最後尾のスタンドSTkで形成される孔型の断面積が最も小さい。図4に示すように、金属管HSはパスラインPLに沿ってスタンドST1からスタンドSTkまでを通って絞り圧延される。   The cross-sectional area of the hole type formed by the three rolls of each stand ST is smaller as that of the subsequent stage ST. In other words, the cross-sectional area of the hole mold formed by the stand ST1 is the largest, and the cross-sectional area of the hole mold formed by the last stand STk is the smallest. As shown in FIG. 4, the metal tube HS is drawn and rolled along the pass line PL from the stand ST1 to the stand STk.

[粗スタンドST1〜STmのロール10]
粗スタンドST1〜STmに含まれるロール10は、図5に示す溝20を有する。以降、本明細書において、ロール10のロール軸を含む断面での溝20の形状を、溝20の「横断形状」と称する。溝20の横断形状は、弓状である。
[Roll stand ST1 to STm roll 10]
The roll 10 included in the coarse stands ST1 to STm has a groove 20 shown in FIG. Hereinafter, in the present specification, the shape of the groove 20 in a cross section including the roll axis of the roll 10 is referred to as a “transverse shape” of the groove 20. The transverse shape of the groove 20 is arcuate.

溝20は、底部21と、一対のフランジ部22とを含む。底部21は、溝20の中央に配置される。底部21の横断形状は、地点C21を中心(以下、地点C21を中心C21という)とし、半径R0を有する円弧である。中心C21は、パスラインPLよりも溝20側に配置される。より具体的には、中心C21は、パスラインPLと、底部21の中央GBとの間に配置される。そのため、半径R0は、パスラインPLと底部中央GBとの間の距離DBよりも短い。半径R0が距離DBよりも短いため、底部21の横断形状の曲率は、パスラインPLを中心とする円弧の曲率よりも、大きくなる。これにより、金属管に内面角張が発生するのを抑制できる。   The groove 20 includes a bottom portion 21 and a pair of flange portions 22. The bottom portion 21 is disposed at the center of the groove 20. The transverse shape of the bottom 21 is an arc having a point C21 as a center (hereinafter, point C21 is referred to as a center C21) and a radius R0. The center C21 is disposed closer to the groove 20 than the pass line PL. More specifically, the center C <b> 21 is disposed between the pass line PL and the center GB of the bottom portion 21. Therefore, the radius R0 is shorter than the distance DB between the pass line PL and the bottom center GB. Since the radius R0 is shorter than the distance DB, the curvature of the transverse shape of the bottom 21 is larger than the curvature of the arc centered on the pass line PL. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of internal angularity in the metal tube.

フランジ部22は、底部21の端23と溝20の縁GEとの間に配置される。パスラインPLと溝縁GEとの間の距離DEは、距離DBよりも長い。図5において、フランジ部22の横断形状は、半径R1を有する円弧である。半径R1は、半径R0よりも長い。距離DBが距離DEよりも長く、半径R1が半径R0よりも長いため、圧延時のエッジきずの発生が抑制される。   The flange portion 22 is disposed between the end 23 of the bottom portion 21 and the edge GE of the groove 20. The distance DE between the pass line PL and the groove edge GE is longer than the distance DB. In FIG. 5, the transverse shape of the flange portion 22 is an arc having a radius R1. The radius R1 is longer than the radius R0. Since the distance DB is longer than the distance DE and the radius R1 is longer than the radius R0, the occurrence of edge flaws during rolling is suppressed.

図6は、3ロール式の絞り圧延装置での圧延後において、内面角張が発生した金属管の横断面図である。図6を参照して、本明細書において、金属管HSの中心CNから真上に延びる軸を、基準軸REFと定義する。そして、金属管HSの外周面のうち、基準軸REF上の地点を地点「P0」と称する。さらに、金属管HSの外周面のうち、基準軸REFと30°をなす線分上の点を地点「P30」と称し、基準軸REFと60°をなす線分上の点を地点「P60」と称する。   FIG. 6 is a cross-sectional view of a metal tube in which internal surface angularity has occurred after rolling by a three-roll type drawing mill. With reference to FIG. 6, in this specification, an axis extending right above the center CN of the metal tube HS is defined as a reference axis REF. A point on the reference axis REF in the outer peripheral surface of the metal pipe HS is referred to as a point “P0”. Further, on the outer peripheral surface of the metal pipe HS, a point on a line segment that forms 30 ° with the reference axis REF is referred to as a point “P30”, and a point on the line segment that forms 60 ° with the reference axis REF is a point “P60”. Called.

内面角張が発生した金属管HSでは、偏肉が発生して内面の横断形状が多角形状になる。より具体的には、金属管HSの横断面において、肉厚が薄い部分(以下、薄肉部という)TAと、肉厚が厚い部分(以下、厚肉部という)TBとが、中心軸CN周りに交互に形成される。厚肉部TBは、薄肉部TAに対して、中心軸CN周りに30°ずれて形成される。そして、厚肉部TBは、隣り合う他の厚肉部TBに対して、中心軸CN周りに60°ずれて配置される。薄肉部TAも同様に、隣り合う他の薄肉部TAに対して、中心軸CN周りに60°ずれて配置される。   In the metal tube HS in which the inner surface is angulated, uneven thickness occurs and the inner surface has a polygonal shape. More specifically, in the cross section of the metal tube HS, a thin portion (hereinafter referred to as a thin portion) TA and a thick portion (hereinafter referred to as a thick portion) TB are around the central axis CN. Are alternately formed. The thick part TB is formed with a 30 ° shift around the central axis CN with respect to the thin part TA. And the thick part TB is arrange | positioned by 60 degree deviation | shift around the central axis CN with respect to other adjacent thick part TB. Similarly, the thin portion TA is also shifted by 60 ° around the central axis CN with respect to other adjacent thin portions TA.

薄肉部TAは、地点P0及びP60に形成される。つまり、地点P0から60°おきに形成される。同様に、厚肉部TBは、地点P30に形成され、さらに、地点P30から60°おきに形成される。要するに、内面角張が発生した金属管HSでは、内面の断面形状が6角形状になる。   The thin portion TA is formed at the points P0 and P60. That is, it is formed every 60 ° from the point P0. Similarly, the thick part TB is formed at the point P30, and is formed at intervals of 60 ° from the point P30. In short, in the metal tube HS in which the inner surface is angulated, the inner surface has a hexagonal cross-sectional shape.

厚肉部TBは、絞り圧延時に地点P30及び地点P30から60°おきの地点(以下、単に地点P30という)に掛かる圧下量が大きくなると、発生しやすい。絞り圧延時の累積の圧下量が大きい地点ほど、圧下により増肉するためである。したがって、厚肉部T30の肉厚を小さくして内面角張を抑制するためには、地点P30での累積の圧下量を小さくすればよい。   The thick-walled portion TB is likely to occur when the amount of rolling applied to the point P30 and the point every 60 ° from the point P30 (hereinafter simply referred to as the point P30) increases during the drawing rolling. This is because as the cumulative reduction amount during drawing rolling increases, the thickness increases due to reduction. Therefore, in order to reduce the thickness of the thick part T30 and suppress the inner surface angularity, the cumulative reduction amount at the point P30 may be reduced.

[溝20の作用]
以下、溝20を有するロール10の作用について、説明する。溝20の効果を、単一R溝及びダブルR溝と比較しながら説明する。
[Operation of groove 20]
Hereinafter, the operation of the roll 10 having the groove 20 will be described. The effect of the groove 20 will be described in comparison with a single R groove and a double R groove.

[単一R溝及びダブルR溝]
[単一R溝]
初めに、単一R溝及びダブルR溝について説明する。図7は、単一R溝50を有するロールの正面図である。図7を参照して、単一R溝50の横断形状は、半径R50を有する単一の円弧である。そして円弧の中心C50は、底部中央GBとパスラインPLとを結ぶ線分(基準軸REF)のパスラインPL側の延長線上に配置される。したがって、半径R50は、パスラインPLから底部中央GBまでの距離DBよりも長い。
[Single R groove and Double R groove]
[Single R groove]
First, the single R groove and the double R groove will be described. FIG. 7 is a front view of a roll having a single R groove 50. Referring to FIG. 7, the transverse shape of the single R groove 50 is a single arc having a radius R50. The center C50 of the arc is arranged on an extension line on the pass line PL side of the line segment (reference axis REF) connecting the bottom center GB and the pass line PL. Therefore, the radius R50 is longer than the distance DB from the pass line PL to the bottom center GB.

図7に、半径DBを有し、パスラインPLを中心とした仮想円VCを示す。単一R溝50のうち、基準軸REFからパスラインPL周りに30°の地点を「地点G30」と定義する。地点G30は、仮想円VCの外側に配置されている。したがって、地点G30とパスラインPLとの間の距離D30は、距離DBよりも長い。   FIG. 7 shows a virtual circle VC having a radius DB and centering on the pass line PL. In the single R groove 50, a point at 30 ° from the reference axis REF around the pass line PL is defined as a “point G30”. The point G30 is disposed outside the virtual circle VC. Therefore, the distance D30 between the point G30 and the pass line PL is longer than the distance DB.

さらに、溝縁GEとパスラインPLとの間の距離DEは、距離D30よりも長い。要するに、単一R溝50の任意の点GとパスラインPLとの間の距離は、底部中央GBから溝縁GEに向かうほど、長くなる。   Further, the distance DE between the groove edge GE and the pass line PL is longer than the distance D30. In short, the distance between an arbitrary point G of the single R groove 50 and the pass line PL becomes longer from the bottom center GB toward the groove edge GE.

[ダブルR溝]
図8は、ダブルR溝60を有するロールの正面図である。図8を参照して、ダブルR溝60の横断形状は弓状であり、底部601と、一対のフランジ部602とを有する。底部601の横断形状は、半径R60を有し、中心C60を有する円弧である。中心C60は、底部中央GBとパスラインPLとを結ぶ線分(基準軸REF)のパスラインPL側の延長線上に配置される。したがって、半径R60は、半径R50と同様に、距離DBよりも長い。フランジ部602は、底部601の端点63と、溝縁GEとの間に配置される。フランジ部602の横断形状は円弧である。フランジ部602の円弧の半径R61は、底部601の円弧の半径R60よりも大きい。フランジ部602の円弧の中心C61は、端点63と中心C60とを結ぶ線分の、中心C60側の延長線上に配置される。要するに、溝60は、2種類の円弧を含む。
[Double R groove]
FIG. 8 is a front view of a roll having a double R groove 60. Referring to FIG. 8, the transverse shape of double R groove 60 is arcuate, and has a bottom portion 601 and a pair of flange portions 602. The transverse shape of the bottom 601 is an arc having a radius R60 and a center C60. The center C60 is disposed on an extension line on the pass line PL side of a line segment (reference axis REF) connecting the bottom center GB and the pass line PL. Therefore, the radius R60 is longer than the distance DB, like the radius R50. The flange portion 602 is disposed between the end point 63 of the bottom portion 601 and the groove edge GE. The transverse shape of the flange portion 602 is an arc. The arc radius R61 of the flange portion 602 is larger than the arc radius R60 of the bottom portion 601. The center C61 of the arc of the flange portion 602 is disposed on an extension line on the center C60 side of a line segment connecting the end point 63 and the center C60. In short, the groove 60 includes two types of arcs.

図8においても、半径DBの仮想円VCを示している。ダブルR溝60の地点G30は、仮想円VCの外側に位置する。したがって、地点G30とパスラインPLとの間の距離D30は、距離DBよりも大きい。さらに、溝縁GEとパスラインPLとの間の距離DEは、距離D30よりも大きい。   FIG. 8 also shows a virtual circle VC having a radius DB. The point G30 of the double R groove 60 is located outside the virtual circle VC. Therefore, the distance D30 between the point G30 and the pass line PL is larger than the distance DB. Further, the distance DE between the groove edge GE and the pass line PL is larger than the distance D30.

以上より、ダブルR溝60上の任意の点GとパスラインPLとの間の距離は、単一R溝50と同様に、底部中央GBから溝縁GEに向かうほど、長くなる。   From the above, the distance between an arbitrary point G on the double R groove 60 and the pass line PL becomes longer from the bottom center GB toward the groove edge GE, as in the single R groove 50.

[溝20の形状]
これに対して、図9に示すとおり、本実施形態の溝20における地点G30は、仮想円VCの内側に位置する。したがって、地点G30とパスラインPLとの間の距離D30は、距離DBよりも短い。さらに、距離DEは、距離DBよりも長くなる。
[Shape of groove 20]
On the other hand, as shown in FIG. 9, the point G30 in the groove 20 of this embodiment is located inside the virtual circle VC. Therefore, the distance D30 between the point G30 and the pass line PL is shorter than the distance DB. Further, the distance DE is longer than the distance DB.

要するに、溝20上の任意の点GとパスラインPLとの間の距離は、底部中央GBから地点G30周辺に向かって徐々に小さくなり、地点30周辺から溝縁GEに向かって再び大きくなる。   In short, the distance between an arbitrary point G on the groove 20 and the pass line PL gradually decreases from the bottom center GB toward the periphery of the point G30 and increases again from the periphery of the point 30 toward the groove edge GE.

以上のとおり、単一R溝50及びダブルR溝60では、パスラインPLとの間の距離が底部中央GBから溝縁GEに向かって徐々に大きくなる。これに対して、溝20では、パスラインPLとの間の距離が、底部中央GBから溝縁GEに向かっていったん小さくなり、再び大きくなる。このような溝の横断形状の相違は、各粗スタンドSTでの圧延後の金属管HSの外周面の形状に影響する。以下、この点について詳述する。   As described above, in the single R groove 50 and the double R groove 60, the distance from the pass line PL gradually increases from the bottom center GB toward the groove edge GE. On the other hand, in the groove 20, the distance from the pass line PL once decreases from the bottom center GB toward the groove edge GE and increases again. Such a difference in the crossing shape of the grooves affects the shape of the outer peripheral surface of the metal tube HS after rolling at each rough stand ST. Hereinafter, this point will be described in detail.

[単一R溝50及びダブルR溝60による圧延後の金属管形状]
図10は、単一R溝50を有する絞り圧延装置のスタンドSTi−1において圧延した後の金属管HSの外周面の横断面図である。上述のとおり、単一R溝50は、パスラインPLとの間の距離が底部中央GBから溝縁GEに向かって大きくなる。そのため、金属管HSの外周面の横断形状は、基準軸REFから120°おきに3つの頂上PTを有し、各辺がパスラインPLに対して外側に凸状に湾曲した三角形状となる。
[Metal tube shape after rolling with single R groove 50 and double R groove 60]
FIG. 10 is a cross-sectional view of the outer peripheral surface of the metal tube HS after being rolled in the stand STi-1 of the drawing apparatus having a single R groove 50. As described above, the distance between the single R groove 50 and the pass line PL increases from the bottom center GB toward the groove edge GE. Therefore, the transverse shape of the outer peripheral surface of the metal tube HS is a triangular shape having three top PTs every 120 ° from the reference axis REF, and each side being curved outwardly with respect to the pass line PL.

頂上PTとパスラインPLとの距離(以下、外半径Rという)は、距離DEとほぼ等しい。頂上PTからパスラインPL周りに60°ずれた地点P60に向かって、パスラインPLから金属管HSの外半径Rが徐々に小さくなり、地点P60で距離DBとなる。そして、地点P60から次の頂上PT(地点P0から120°の位置)に向かって金属管HSの外半径Rは再び大きくなる。   The distance between the top PT and the pass line PL (hereinafter referred to as the outer radius R) is substantially equal to the distance DE. The outer radius R of the metal pipe HS gradually decreases from the pass line PL toward the point P60 shifted by 60 ° around the pass line PL from the top PT, and becomes the distance DB at the point P60. Then, the outer radius R of the metal pipe HS increases again from the point P60 toward the next top PT (position 120 ° from the point P0).

図11は、スタンドSTi−1で圧延された金属管HS(図10の金属管)が、後段のスタンドSTiに圧延される直前の、スタンドSTiのロールの単一R溝50と、金属管HSの外周面との位置関係を示す図である。   FIG. 11 shows a single R groove 50 of the roll of the stand STi and the metal tube HS immediately before the metal tube HS rolled in the stand STi-1 (the metal tube in FIG. 10) is rolled into the subsequent stand STi. It is a figure which shows the positional relationship with the outer peripheral surface.

図11を参照して、スタンドSTiのロールは、スタンドSTi−1のロールと比較して、パスラインPL周りに60°ずれて配置される。したがって、圧延時において、金属管HSの地点P0(頂上PT)は、単一R溝50のうち、底部中央GBと同じく基準軸REF上に配置される。一方、金属管HSの地点P60は、単一R溝50のうち、溝縁GE近傍に配置される。   Referring to FIG. 11, the roll of stand STi is arranged with a 60 ° shift around pass line PL as compared with the roll of stand STi-1. Therefore, at the time of rolling, the point P0 (top PT) of the metal pipe HS is arranged on the reference axis REF in the single R groove 50, like the bottom center GB. On the other hand, the point P60 of the metal pipe HS is disposed in the vicinity of the groove edge GE in the single R groove 50.

要するに、単一R溝50で金属管HSを圧延する場合、金属管HSのうち、前段のスタンドSTi−1のロールの溝縁GE近傍で圧延されパスラインPLとの距離が最も長い頂上PTが、後段のスタンドSTiの単一R溝50のうちパスラインPLとの距離が最も短い底部中央GBを含む基準軸REF上に配置される。そして、金属管HSのうち、前段のスタンドSTi−1のロールの底部中央GBで圧延されパスラインとの距離が最も短い地点P60が、後段のスタンドSTiの単一R溝50のうちパスラインPLとの距離が最も長い、溝縁GE近傍に配置される。   In short, when rolling the metal pipe HS with the single R groove 50, the top PT that is rolled in the vicinity of the groove edge GE of the roll of the preceding stage STi-1 among the metal pipe HS and has the longest distance from the pass line PL is obtained. Of the single R groove 50 of the stand STi in the rear stage, it is arranged on the reference axis REF including the bottom center GB having the shortest distance from the pass line PL. The point P60 that is rolled at the bottom center GB of the roll of the stand STi-1 of the preceding stage in the metal tube HS and has the shortest distance from the pass line is the pass line PL of the single R groove 50 of the stand STi of the subsequent stage. Is disposed in the vicinity of the groove edge GE.

図12は、図11に示す単一R溝50で金属管HSを圧延したときの、金属管HSに掛かる周方向応力分布を示す図である。図12は、有限要素法(FEM)解析により求めた。図は、基準軸REFからパスラインPL周りに60°の範囲の金属管HS部分(つまり、地点P0、P30及びP60を含む範囲)に相当する。   FIG. 12 is a diagram showing a circumferential stress distribution applied to the metal pipe HS when the metal pipe HS is rolled with the single R groove 50 shown in FIG. 11. FIG. 12 was obtained by a finite element method (FEM) analysis. The figure corresponds to a metal pipe HS portion (that is, a range including points P0, P30, and P60) in a range of 60 ° around the pass line PL from the reference axis REF.

図12を参照して、金属管HSの領域TEでは、周方向に引張応力が掛かっている。領域COLでは、周方向に低圧縮応力が掛かっている。領域COHでは、周方向に高圧縮応力(低圧縮応力の約2.5倍)が掛かっている。   Referring to FIG. 12, in the region TE of the metal pipe HS, tensile stress is applied in the circumferential direction. In the region COL, a low compressive stress is applied in the circumferential direction. In the region COH, a high compressive stress (about 2.5 times the low compressive stress) is applied in the circumferential direction.

図11及び図12を参照して、図11の頂上PTを含む周辺部分200に相当する部分には、高圧縮応力が掛かっている。そして、地点P30においても、高圧縮応力が掛かっている。これは、図11に示すとおり、周辺部分200がロールと重複しているため、周辺部分200に大きな圧下が掛けられるためと考えられる。一方、金属管HSの地点P60周辺部分では、高圧縮応力がかからない。これは、図11に示すとおり、地点P60の周辺部分はロールによる圧下が掛かりにくいことに起因していると考えられる。   Referring to FIGS. 11 and 12, a portion corresponding to peripheral portion 200 including top PT in FIG. 11 is subjected to high compressive stress. And the high compressive stress is applied also in the point P30. This is presumably because the peripheral portion 200 overlaps with the roll as shown in FIG. 11, and thus the peripheral portion 200 is greatly reduced. On the other hand, high compressive stress is not applied to the portion around the point P60 of the metal pipe HS. As shown in FIG. 11, this is considered to be due to the fact that the periphery of the point P60 is not easily reduced by the roll.

図10〜図12での説明をまとめると、次のとおりとなる。図10に示すとおり、各粗スタンドSTでの圧延後の金属管HSは略三角形状となる。そして、粗スタンドSTi−1での圧延後の金属管HSの頂上PTの周辺部分200は、後段の粗スタンドSTiの底部中央GBと接触して周方向に高圧縮応力を付与される。一方、金属管HSの地点P60の周辺部分は、粗スタンドSTiの単一R溝50の溝縁GE近傍部分でロールによる圧下がかかりにくい。そのため、地点P60の周辺部分は、高圧縮応力がかからない。   The description in FIGS. 10 to 12 is summarized as follows. As shown in FIG. 10, the metal tube HS after rolling in each rough stand ST has a substantially triangular shape. Then, the peripheral portion 200 of the top PT of the metal tube HS after rolling on the coarse stand STi-1 comes into contact with the bottom center GB of the coarse stand STi in the subsequent stage and is given a high compressive stress in the circumferential direction. On the other hand, in the vicinity of the point P60 of the metal pipe HS, it is difficult for the roll to be reduced by the roll in the vicinity of the groove edge GE of the single R groove 50 of the rough stand STi. Therefore, the peripheral part of the point P60 is not subjected to high compressive stress.

スタンドSTiでの圧延後においては、金属管HSの地点P60が頂上PTになる。つまり、スタンドSTiにおいて高圧縮応力がかからない部分(P60)が金属管HSの頂上PTとなる。そして、金属管HSの地点P60は、スタンドSTi+1において圧下され、周方向に高圧縮応力を受ける。要するに、金属管HSの地点P0及び地点P60は、1スタンドおきに、周方向の高圧縮応力を受ける。   After rolling on the stand STi, the point P60 of the metal pipe HS becomes the top PT. That is, the portion (P60) where the high compressive stress is not applied to the stand STi becomes the top PT of the metal tube HS. And the point P60 of the metal pipe HS is crushed in the stand STi + 1 and receives a high compressive stress in the circumferential direction. In short, the point P0 and the point P60 of the metal pipe HS are subjected to high circumferential compressive stress every other stand.

これに対して、金属管HSの地点P30は、図12を参照して、金属管HSの頂上がP0の場合であっても、P60の場合であっても、周方向の高圧縮応力を受ける。つまり、金属管HSの地点P30では、各スタンドST1〜STmの全てにおいて、周方向の高圧縮応力が付与されやすい。   On the other hand, the point P30 of the metal pipe HS receives a high circumferential compressive stress regardless of whether the top of the metal pipe HS is P0 or P60 with reference to FIG. . That is, at the point P30 of the metal pipe HS, a high circumferential compressive stress is easily applied to all the stands ST1 to STm.

したがって、単一R溝50のように、パスラインPLからの距離が溝の底部中央GBから溝縁GEに向かって大きくなる溝で絞り圧延を実施した場合、金属管HSの地点P30周辺部分は、各粗スタンドSTで周方向の高圧縮応力を受ける。周方向の高圧縮応力は金属管HSを増肉する。そのため、図6に示すとおり、絞り圧延後の金属管HSの地点P30(及び、地点P30から60°おきの地点)に、厚肉部TBが形成され、内面角張が発生する。   Therefore, when the rolling is performed with a groove whose distance from the pass line PL increases from the bottom center GB of the groove toward the groove edge GE like the single R groove 50, the portion around the point P30 of the metal pipe HS is Each coarse stand ST receives a high compressive stress in the circumferential direction. High compressive stress in the circumferential direction increases the thickness of the metal tube HS. Therefore, as shown in FIG. 6, the thick-walled portion TB is formed at the point P30 of the metal tube HS after the draw rolling (and the points every 60 ° from the point P30), and the inner surface is angulated.

ダブルR溝60も、単一R溝50と同様に、パスラインPLからの距離が溝の底部中央GBから溝縁GEに向かって大きくなる。したがって、単一R溝50の場合と同様に、絞り圧延後の金属管HSに内面角張が発生しやすい。   Similarly to the single R-groove 50, the double R-groove 60 also increases in distance from the pass line PL from the bottom center GB of the groove toward the groove edge GE. Accordingly, as in the case of the single R groove 50, the inner surface is easily angulated in the metal tube HS after the drawing.

[溝20による圧延後の金属管形状]
これに対して、溝20を有するロール10を絞り圧延に用いる場合、金属管HSの地点P30に付与される周方向の圧縮応力が軽減される。以下、この点を説明する。
[Metal tube shape after rolling by groove 20]
On the other hand, when the roll 10 having the groove 20 is used for drawing rolling, the circumferential compressive stress applied to the point P30 of the metal pipe HS is reduced. Hereinafter, this point will be described.

図13は、ロール10を備えた粗スタンドSTi−1で圧延された金属管HSの形状を示す。図9を用いて説明したとおり、溝20の任意の点GとパスラインPLとの間の距離は、底部中央GBから地点G30近傍に向かって徐々に小さくなり、地点G30近傍から溝縁GEに向かって再び大きくなる。   FIG. 13 shows the shape of the metal tube HS rolled by the coarse stand STi-1 provided with the roll 10. As described with reference to FIG. 9, the distance between an arbitrary point G of the groove 20 and the pass line PL gradually decreases from the bottom center GB toward the vicinity of the point G30, and from the vicinity of the point G30 to the groove edge GE. It gets bigger again.

そのため、圧延後の金属管HSの外周面の横断形状は、幾何学的には基準軸REFから60°おきに頂上を有し、各辺がパスラインPLと反対側に凸に湾曲した6角形状になる。金属管HSの横断形状のうち、地点P0及び地点P60に頂上が形成される。   Therefore, the transverse shape of the outer peripheral surface of the metal pipe HS after rolling has a hexagonal shape that has a top at every 60 ° geometrically from the reference axis REF, and each side is convexly curved on the opposite side to the pass line PL. Become a shape. The top is formed at the point P0 and the point P60 in the transverse shape of the metal tube HS.

このような金属管HSを後段の粗スタンドSTiで圧延する場合の、圧延直前の金属管HSと粗スタンドSTiの溝20の位置関係を図14に示す。   FIG. 14 shows the positional relationship between the metal tube HS immediately before rolling and the groove 20 of the coarse stand STi when such a metal tube HS is rolled by the subsequent coarse stand STi.

図14を参照して、金属管HSの頂上に相当する地点P0が、溝20の溝中央GBと同じく基準軸REF上に配置され、金属管HSの他の頂上に相当する地点P60が、隣り合う溝20の溝縁GEの間に配置される。   Referring to FIG. 14, a point P0 corresponding to the top of the metal pipe HS is arranged on the reference axis REF similarly to the groove center GB of the groove 20, and a point P60 corresponding to the other top of the metal pipe HS is adjacent to the point P0. Arranged between the groove edges GE of the matching grooves 20.

図15は、図14に示すスタンドSTiで圧延したときの、金属管HSに掛かる周方向の応力分布図である。図15は、図12と同様の方法で有限要素法により求めた。   FIG. 15 is a stress distribution diagram in the circumferential direction applied to the metal pipe HS when rolled by the stand STi shown in FIG. FIG. 15 was obtained by the finite element method in the same manner as in FIG.

図15を参照して、地点P30の周辺部分には、図12の場合のように、高圧縮応力が掛からない。図14に示すとおり、地点P0の周辺部分が、他の部分と比較して、ロール10との重複範囲が大きい。この場合、圧延時に金属管HSの地点P0の周辺部分が最初に溝20と接触して圧下される。この圧下の影響により、地点P30の周辺部分が、溝20に接触する前に、予め縮径される。したがって、地点P30周辺部分では、他の外周部分と比較して、圧下がされにくくなり、大きな圧縮応力が掛かりにくくなると考えられる。   Referring to FIG. 15, the high compressive stress is not applied to the peripheral portion of the point P30 as in the case of FIG. 12. As shown in FIG. 14, the overlapping portion with the roll 10 is larger in the peripheral portion of the point P0 than in the other portions. In this case, the peripheral part of the point P0 of the metal tube HS is first brought into contact with the groove 20 and rolled down during rolling. Due to the influence of the reduction, the diameter of the peripheral portion of the point P30 is reduced before contacting the groove 20. Therefore, it is considered that the portion around the point P30 is less likely to be reduced than the other outer peripheral portion, and it is difficult to apply a large compressive stress.

以上のとおり、溝20での絞り圧延では、各粗スタンドSTにおいて、金属管HSの地点P30に過剰な圧縮応力が掛かるのを抑制できる。そのため、地点P30で増肉が発生しにくく、内面角張の発生が抑制される。   As described above, in the drawing rolling in the groove 20, it is possible to suppress an excessive compressive stress from being applied to the point P30 of the metal pipe HS in each rough stand ST. Therefore, thickening is difficult to occur at the point P30, and the occurrence of inner surface angulation is suppressed.

図5に戻って、溝20において、底部21の円弧の中心角A0は60°程度が好ましい。中心角A0が大きすぎれば、金属管HSのP30と異なる箇所で新たな増肉部が形成される場合があるからである。中心角A0の好ましい下限は5°であり、さらに好ましくは、10°である。好ましい中心角A0の上限は70°である。   Returning to FIG. 5, in the groove 20, the center angle A0 of the arc of the bottom 21 is preferably about 60 °. This is because if the center angle A0 is too large, a new thickened portion may be formed at a location different from P30 of the metal tube HS. A preferable lower limit of the central angle A0 is 5 °, and more preferably 10 °. A preferable upper limit of the central angle A0 is 70 °.

好ましくは、パスラインPLと底部21の円弧の中心C21との間の距離(以下、オフセット量という)OFは、距離DBの0.5%〜10%である。   Preferably, the distance (hereinafter referred to as offset amount) OF between the pass line PL and the center C21 of the arc of the bottom portion 21 is 0.5% to 10% of the distance DB.

図5では、フランジ部22の横断形状は円弧である。しかしながら、フランジ部22の横断形状は円弧に限定されない。たとえば、フランジ部22は、直線であってもよい。フランジ部22が直線である場合、好ましくは、底部21の端23の接線25である。この場合、底部21とフランジ部22とが連続的になめらかに形成される。フランジ部22が弓状である場合、フランジ部22は、接線25よりもパスラインPL側に配置されるのが好ましい。   In FIG. 5, the transverse shape of the flange portion 22 is an arc. However, the transverse shape of the flange portion 22 is not limited to an arc. For example, the flange portion 22 may be a straight line. When the flange portion 22 is a straight line, the tangent line 25 of the end 23 of the bottom portion 21 is preferable. In this case, the bottom part 21 and the flange part 22 are continuously and smoothly formed. When the flange portion 22 is arcuate, the flange portion 22 is preferably disposed on the pass line PL side with respect to the tangent line 25.

さらに、フランジ部22は、複数の円弧を含んでいてもよい。換言すれば、フランジ部22は、複数の曲率を有してもよい。たとえば、フランジ部22の横断形状は、底部21の端23と接触し、半径R0より大きい半径R1を有する第1円弧と、第1円弧の端と接触し、半径R1よりも大きい半径R2を有する第2円弧とを含んでもよい。フランジ部は弓状であって底部となめらかにつながっていれば、その湾曲形状は特に限定されない。   Further, the flange portion 22 may include a plurality of arcs. In other words, the flange portion 22 may have a plurality of curvatures. For example, the transverse shape of the flange portion 22 is in contact with the end 23 of the bottom portion 21 and has a first arc having a radius R1 larger than the radius R0 and a radius R2 in contact with the end of the first arc and larger than the radius R1. The second arc may be included. The curved shape is not particularly limited as long as the flange portion has an arcuate shape and is smoothly connected to the bottom portion.

フランジ部22の溝縁GEとパスラインPLとの間の距離DEが、底部中央GBとパスラインPLとの間の距離DBよりも大きければ、フランジ部22の形状は特に限定されない。   The shape of the flange portion 22 is not particularly limited as long as the distance DE between the groove edge GE of the flange portion 22 and the pass line PL is larger than the distance DB between the bottom center GB and the pass line PL.

なお、絞り圧延装置1の複数のスタンドSTのうち、最終の仕上げスタンドSTに含まれるロールの溝はたとえば、真円の孔型を形成する。この場合、3つの溝で形成される孔型は、パスラインPLを中心とした円弧である。仕上げスタンドSTは1つであってもよいし、複数であってもよい。仕上げスタンドSTが複数配置される場合、最終のスタンドST以外の他のスタンドのロール溝の形状は、溝20であってもよいし、他の形状であってもよい。   In addition, the groove | channel of the roll contained in the final finishing stand ST among several stands ST of the drawing rolling apparatus 1 forms a perfect circular hole shape, for example. In this case, the hole type formed by the three grooves is an arc centered on the pass line PL. There may be one finishing stand ST or a plurality of finishing stands ST. When a plurality of finishing stands ST are arranged, the shape of the roll groove of other stands other than the final stand ST may be the groove 20 or other shapes.

上述の本実施形態の溝を有するロールは、本発明は各スタンドが3個よりも多い数のロールを含む絞り圧延装置、たとえば、4ロール式絞り圧延装置にも適用できる。4ロール式のロールに溝20と同様の形状を有する溝を形成した場合であっても、上述の作用により、内面角張を抑制することができる。   The roll having a groove according to the present embodiment described above can be applied to a drawing rolling device in which each stand includes more than three rolls, for example, a four roll type drawing rolling device. Even when a groove having the same shape as the groove 20 is formed on a four-roll roll, the inner surface angulation can be suppressed by the above-described action.

種々の溝を有するロールを備える絞り圧延装置を用いて、絞り圧延のFEM解析を実施し、絞り圧延後の金属管の肉厚を求めた。   FEM analysis of drawing rolling was performed using a drawing rolling device including rolls having various grooves, and the thickness of the metal tube after drawing rolling was determined.

[試験方法]
マーク1〜4の3ロール式絞り圧延装置を想定した。各マークは、6つの粗スタンドST1〜ST6と、仕上げスタンドST7〜ST9を備えた。表1に、各タイプの粗スタンドのロール溝寸法を示す。
[Test method]
A three-roll drawing mill with marks 1 to 4 was assumed. Each mark was provided with six rough stands ST1 to ST6 and finishing stands ST7 to ST9. Table 1 shows the roll groove dimensions of each type of coarse stand.

Figure 0005849895
Figure 0005849895

表1を参照して、マーク1の各粗スタンドST1〜ST6のロールの溝は、図5に示す溝20と同じ形状であった。マーク2の各粗スタンドSTのロールの溝は、図7に示す単一R溝50と同じ形状であった。表1中のマーク2の「R0」欄には、図7中の半径R50の値が記載されている。マーク3の各粗スタンドSTのロールの溝は、図8に示すダブルR溝60と同じ形状であった。表1中のマーク3の「R0」欄には、図8中の半径R60の値が記載され、「R1」欄には図8中の半径R61の値が記載され、「A0」欄には、底部601の中心角の値が記載されている。マーク4の各粗スタンドSTのロールの溝は、図5において、オフセット量OFが「0」となる溝、つまり、底部21の円弧の中心C21が、パスラインPLと一致し、その他の点は溝20と同様の溝であった。   With reference to Table 1, the groove | channel of each coarse stand ST1-ST6 of the mark 1 was the same shape as the groove | channel 20 shown in FIG. The groove of each coarse stand ST of the mark 2 has the same shape as the single R groove 50 shown in FIG. In the “R0” column of the mark 2 in Table 1, the value of the radius R50 in FIG. 7 is described. The groove of each coarse stand ST of the mark 3 has the same shape as the double R groove 60 shown in FIG. In the “R0” column of the mark 3 in Table 1, the value of the radius R60 in FIG. 8 is described. In the “R1” column, the value of the radius R61 in FIG. 8 is described. In the “A0” column, The value of the central angle of the bottom 601 is described. The roll groove of each coarse stand ST of the mark 4 in FIG. 5 is a groove in which the offset amount OF is “0”, that is, the center C21 of the arc of the bottom portion 21 coincides with the pass line PL. The groove was the same as the groove 20.

表1に示すとおり、次の式(1)〜(3)で定義される各スタンドの圧下率(%)は、初段スタンドでは1.5%、それ以外の粗スタンドSTにおいては4%であった。   As shown in Table 1, the reduction ratio (%) of each stand defined by the following formulas (1) to (3) was 1.5% for the first stage stand and 4% for the other coarse stands ST. It was.

圧下率(%)=(粗スタンドSTi−1の平均径D−粗スタンドSTiの平均径D)/(粗スタンドSTi−1の平均径D)×100 (1)
ただし、平均径D=DB+DE (2)
初段スタンドについては、
圧下率(%)=(素管外径−初段スタンドの平均径D)/(素管外径)×100 (3)
Reduction ratio (%) = (average diameter D of coarse stand STi-1−average diameter D of coarse stand STi) / (average diameter D of coarse stand STi-1) × 100 (1)
However, average diameter D = DB + DE (2)
For the first stage stand,
Reduction ratio (%) = (Outer diameter of raw pipe−Average diameter D of first stage stand) / (Outer diameter of raw pipe) × 100 (3)

各マークの仕上げスタンドST7及びST8のロールの溝は、単一R溝50であった。各マークの最終の仕上げスタンドST9の孔型は真円(半径22.92mmの円)とした。   The groove of each mark finishing stand ST7 and ST8 was a single R groove 50. The hole shape of the final finishing stand ST9 of each mark was a perfect circle (circle having a radius of 22.92 mm).

FEM解析では、外径60mm、肉厚6mmであって、炭素鋼に相当する金属管HSの1/6解析モデル(基準軸REFから中心CN周りに60°までの範囲)を用い、解析モデル内を複数の6面体要素で分割した。   The FEM analysis uses a 1/6 analysis model (range from the reference axis REF to 60 ° around the center CN) of the metal pipe HS corresponding to carbon steel with an outer diameter of 60 mm and a wall thickness of 6 mm. Was divided into a plurality of hexahedral elements.

FEM解析による絞り圧延後の金属管HSの肉厚を求めた。具体的には、基準軸REFから中心軸CN周りに約3°おきに、肉厚(mm)を求めた。   The thickness of the metal tube HS after drawing by FEM analysis was determined. Specifically, the thickness (mm) was obtained at intervals of about 3 ° around the central axis CN from the reference axis REF.

求めた肉厚に基づいて、各マークの偏肉率(%)を、以下の式(4)により求めた。
偏肉率=(最大肉厚−最小肉厚)/平均肉厚×100 (4)
Based on the obtained thickness, the uneven thickness ratio (%) of each mark was obtained by the following equation (4).
Uneven thickness rate = (maximum thickness-minimum thickness) / average thickness x 100 (4)

[試験結果]
図16は、各マークでの絞り圧延後の金属管の、上記基準軸REF(展開角度=0°)からの約3°おきの地点での肉厚(mm)を示す。そして、表2は、各マークの絞り圧延後の金属管の偏肉率(%)を示す。
[Test results]
FIG. 16 shows the thickness (mm) of the metal tube after drawing rolling at each mark at points about every 3 ° from the reference axis REF (deployment angle = 0 °). And Table 2 shows the thickness deviation rate (%) of the metal tube after the drawing rolling of each mark.

Figure 0005849895
Figure 0005849895

図16及び表2を参照して、マーク1は、溝20を有する絞り圧延装置を使用した。そのため、金属管の偏肉が小さく、6%未満であった。   With reference to FIG. 16 and Table 2, the mark 1 used the drawing rolling apparatus which has the groove | channel 20. FIG. Therefore, the uneven thickness of the metal tube was small and was less than 6%.

一方、マーク2〜マーク4の金属管はいずれも、肉厚がばらついた。そして、偏肉率はいずれも、6%を超えた。   On the other hand, the metal pipes marked 2 to 4 varied in thickness. And all the thickness deviation ratios exceeded 6%.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。   While the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

1 絞り圧延装置
10 ロール
20 溝
21 底部
22 フランジ部
1 Drawing Roller 10 Roll 20 Groove 21 Bottom 22 Flange

Claims (3)

パスラインに沿って配列された複数のスタンドを備え、金属管を絞り圧延する絞り圧延装置であって、
前記複数のスタンドは、
複数の粗スタンドと、
複数の粗スタンドの後方に配置される1又は複数の仕上げスタンドとを備え、
前記粗スタンドは、前記パスラインの周りに配置されたn個(n≧3)のロールを含み、
前記n個のロールは前段の前記粗スタンドに含まれるn個のロールから前記パスライン周りに180°/nずらして配置され、
前記ロールは、横断形状が弓状の溝を有し、
前記溝は、底部と、前記底部と前記溝の縁との間に位置する一対のフランジ部とを含み、
前記底部の横断形状は、前記パスラインと前記底部の中央との間の距離DBよりも短い半径R0を有する円弧であり、
前記溝の縁と前記パスラインとの間の距離DEは、前記距離DBよりも長く、
前記フランジ部の横断形状は弓状であり、前記フランジ部及び前記底部は前記底部の端の接線よりも前記パスライン側に配置され、前記フランジ部は前記底部となめらかにつながる、絞り圧延装置。
A drawing apparatus comprising a plurality of stands arranged along a pass line, and drawing and rolling a metal tube,
The plurality of stands are:
Multiple coarse stands,
One or more finishing stands arranged behind a plurality of rough stands,
The coarse stand includes n (n ≧ 3) rolls arranged around the pass line,
The n rolls are arranged 180 degrees / n around the pass line from the n rolls included in the coarse stand in the previous stage,
The roll has a groove having an arcuate transverse shape,
The groove includes a bottom portion and a pair of flange portions located between the bottom portion and an edge of the groove,
The bottom transverse shape is an arc having a radius R0 shorter than a distance DB between the pass line and the center of the bottom,
The distance DE between the edge of the groove the pass line, rather long than the distance DB,
The transverse shape of the flange part is an arcuate shape, the flange part and the bottom part are arranged on the pass line side with respect to the tangent of the end of the bottom part, and the flange part is smoothly connected to the bottom part .
請求項に記載の絞り圧延装置であって、
前記フランジ部の横断形状は、前記半径R0よりも大きい半径を有する1又は複数の円弧を含む、絞り圧延装置。
The drawing rolling apparatus according to claim 1 ,
The transverse rolling shape of the flange portion includes one or more arcs having a radius larger than the radius R0.
パスラインに沿って配列された複数の粗スタンドを備え、金属管を前記パスラインに沿って絞り圧延する絞り圧延装置に利用される絞り圧延装置用ロールであって、
前記ロールは、横断形状が弓状の溝を有し、
前記溝は、底部と、前記底部と前記溝の縁との間に位置する一対のフランジ部とを含み、
前記底部の横断形状は、前記パスラインと前記底部の中央との間の距離DBよりも短い半径R0を有する円弧であり、
前記溝の縁と前記パスラインとの間の距離DEは、前記距離DBよりも長く、
前記フランジ部の横断形状は弓状であり、前記フランジ部及び前記底部は前記底部の端の接線よりも前記パスライン側に配置され、前記フランジ部は前記底部となめらかにつながる、絞り圧延装置用ロール。
A roll for a drawing rolling device used in a drawing rolling device comprising a plurality of rough stands arranged along a pass line, and drawing a metal tube along the pass line,
The roll has a groove having an arcuate transverse shape,
The groove includes a bottom portion and a pair of flange portions located between the bottom portion and an edge of the groove,
The bottom transverse shape is an arc having a radius R0 shorter than a distance DB between the pass line and the center of the bottom,
The distance DE between the edge of the groove the pass line, rather long than the distance DB,
A transverse shape of the flange portion is an arcuate shape, the flange portion and the bottom portion are arranged on the pass line side with respect to a tangent of the end of the bottom portion, and the flange portion is smoothly connected to the bottom portion . roll.
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