JP7276370B2 - Seamless steel pipe manufacturing plug, seamless steel pipe manufacturing piercing mill, and seamless steel pipe manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、マンネスマン穿孔-マンドレルミル方式で継目無鋼管を製造するためのプラグおよび該プラグを備えた継目無区鋼管製造用ピアッシングミルに係り、より具体的には、プラグ寿命律速要因となるプラグ先端部のみを交換することで寿命を向上させたプラグ、該プラグを備えたピアッシングミルおよび継目無鋼管の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plug for manufacturing seamless steel pipes by the Mannesmann piercing-mandrel mill method and a piercing mill for manufacturing seamless steel pipes equipped with the plug, and more specifically, to a plug that is a rate-limiting factor in the service life of the plug. The present invention relates to a plug whose life is improved by replacing only the tip, a piercing mill equipped with the plug, and a method for manufacturing a seamless steel pipe.
継目無鋼管の製造におけるマンネスマン穿孔において、PCM(Piercing Mill(ピアッシングミル))プラグにより鋼管素材に対して穿孔圧延が行われる。
継目無鋼管の造管効率を高めるとともに歩留りを改善するべく、ホローは長尺化(例えば、長さ9~12m程度)させることが好ましい。
In Mannesmann piercing in the production of seamless steel pipes, a steel pipe material is pierced and rolled by a PCM (Piercing Mill) plug.
In order to increase the pipe-making efficiency of the seamless steel pipe and improve the yield, it is preferable to lengthen the hollow (for example, about 9 to 12 m in length).
しかしながら、ホローの長尺化により、プラグがビレット内に滞在する時間が長くなり(例えば、15~30sec)、プラグが高温下に曝される時間が長くなる。さらに、ビレットを中実から素管にするための穿孔圧延中、プラグは常にビレットの新生面と接触している。
このとき、従来のプラグでは、高温、高圧な環境下で使用されることで、先端が溶損したり、変形したりすることがあり、その後は穿孔圧延時に使用できなくなる。例えば、Cr含有量が5質量%以上であって熱間変形抵抗が高い高合金鋼の穿孔圧延では、1つのプラグは、数本~10数本のビレットの穿孔圧延にしか用いることができない。
However, lengthening the hollow lengthens the time that the plug stays in the billet (for example, 15 to 30 seconds) and increases the time that the plug is exposed to high temperatures. Furthermore, the plug is always in contact with the nascent surface of the billet during piercing-rolling for turning the billet from solid to blank.
At this time, when the conventional plug is used in a high-temperature, high-pressure environment, the tip may be eroded or deformed, after which it cannot be used for piercing-rolling. For example, in the piercing-rolling of high-alloy steel with a Cr content of 5% by mass or more and high resistance to hot deformation, one plug can only be used for piercing-rolling several to ten-odd billets.
このようなプラグの寿命低下は、プラグの原単位を増加させ、結果的に造管コストの増加を招く。そのため、プラグの寿命を向上させることが求められている。 Such a shortened life of the plug increases the unit consumption of the plug, resulting in an increase in pipemaking costs. Therefore, it is required to improve the life of the plug.
これまでに、このプラグの寿命向上を目的として、プラグの形状や材質を特化する種々の提案がなされている。例えば、特許文献1では、プラグ材質をセラミックにしたプラグについて開示されている。他にもプラグの先端が溶損することを考慮して、溶損した先端を非鉄にする提案がなされている(例えば、特許文献2参照)。
Various proposals have been made so far to specialize the shape and material of the plug for the purpose of extending the service life of the plug. For example,
一方、プラグのコストを抑制すること等を考慮して、近年、材質の改良を行わなくても、プラグの形状を改良することでプラグの寿命を向上させることも希求されており、特許文献3~4では、プラグ先端を脱着式にする技術が挙げられている。 On the other hand, in consideration of cost reduction of the plug, there has recently been a demand to improve the plug life by improving the shape of the plug without improving the material. 4 describes the technology to make the tip of the plug detachable.
しかしながら、特許文献3、4に記載の技術のように、プラグ先端を脱着式にしても、プラグ先端部とリーリング部の結合状態は、プラグの寿命向上のために十分とは言えなかった。具体的に、従来技術では、結合状態を強固にすると、穿孔圧延時に結合部が破損してしまう懸念があり、一方で、結合状態を弱めると穿孔圧延時にプラグ先端部がリーリング部から脱離してしまうという懸念があり、最適な結合状態を見いだせておらず、十分な寿命を得られずにいた。このように、プラグ先端部を脱着式にした新たなプラグ技術の確立が求められていた。
However, even if the tip of the plug is detachable as in the techniques described in
本発明は、従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、寿命を向上させた継目無鋼管製造用プラグ、該継目無鋼管製造用プラグを備えた継目無鋼管製造用ピアッシングミルおよび継目無鋼管の製造方法を提供することを目的とする。 DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and provides a seamless steel pipe manufacturing plug having an improved service life, a seamless steel pipe manufacturing piercing mill equipped with the seamless steel pipe manufacturing plug, and a seamless steel pipe manufacturing plug. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a steelless pipe.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、穿孔圧延中はプラグ先端部がリーリング部から脱離することを防止し、且つプラグ先端部の劣化を抑制し、穿孔圧延後、簡便にプラグ先端部とリーリング部を脱着させる機構として、プラグ先端部とリーリング部を特定の螺合方式で結合させることに着目した。
具体的には、プラグ先端部とリーリング部の結合部の夫々において、部分的にねじ加工を施した部分ねじ加工構造を採用して、この構造を有するプラグ先端部とリーリング部を連結させることによりプラグ寿命を向上させられることを知見した。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that during piercing-rolling, the tip of the plug is prevented from detaching from the reeling part, and deterioration of the tip of the plug is suppressed. Later, as a mechanism for easily attaching and detaching the plug tip portion and the reeling portion, attention was paid to connecting the plug tip portion and the reeling portion by a specific screwing method.
Specifically, a partially threaded structure in which threads are partially formed is adopted in each of the connecting portions of the plug tip and the reeling portion, and the plug tip portion and the reeling portion having this structure are connected. It has been found that the life of the plug can be improved by
以上の知見に基づき、更なる検討を加えて完成させた本発明の要旨構成は以下のようになる。
[1]鋼管素材を穿孔圧延するためのプラグであって、
鋼管素材を穿孔するプラグ先端部と、
前記プラグ先端部と着脱可能に連結されており、穿孔された前記鋼管素材を拡径するリーリング部と、
を備え、
前記プラグ先端部は、穿孔方向後端部に嵌合突起部を有し、
前記リーリング部は、穿孔方向先端部に前記嵌合突起部に嵌合された被嵌合部を有し、
前記嵌合突起部には、穿孔方向に、第1ねじ加工部と、第1非ねじ加工部と、が順に形成されており、
前記被嵌合部には、穿孔方向に、第2非ねじ加工部と、前記第1ねじ加工部に螺合可能な第2ねじ加工部と、が順に形成されており、
前記第1ねじ加工部と前記第2ねじ加工部とが非螺合状態で、前記プラグ先端部と前記リーリング部とが連結されている、継目無鋼管製造用プラグ。
[2]鋼管素材を穿孔圧延するためのプラグであって、
鋼管素材を穿孔するプラグ先端部と、
前記プラグ先端部と着脱可能に連結されており、穿孔された前記鋼管素材を拡径するリーリング部と、
を備え、
前記リーリング部は、穿孔方向先端部に嵌合突起部を有し、
前記プラグ先端部は、穿孔方向後端部に前記嵌合突起部に嵌合された被嵌合部を有し、
前記被嵌合部には、穿孔方向に、第1ねじ加工部と、第1非ねじ加工部と、が順に形成されており、
前記嵌合突起部には、穿孔方向に、第2非ねじ加工部と、前記第1ねじ加工部に螺合可能な第2ねじ加工部と、が順に形成されており、
前記第1ねじ加工部と前記第2ねじ加工部とが非螺合状態で、前記プラグ先端部と前記リーリング部とが連結されている、継目無鋼管製造用プラグ。
[3]前記第1ねじ加工部の穿孔方向長α1及び前記第2非ねじ加工部の穿孔方向長β2が、以下の式(1)を満たし、
前記第2ねじ加工部の穿孔方向長α2及び前記第1非ねじ加工部の穿孔方向長β1が、以下の式(2)を満たす、前記[1]又は[2]に記載の継目無鋼管製造用プラグ。
1.00<β2/α1≦5.00 ・・・式(1)
1.00<β1/α2≦5.00 ・・・式(2)
[4]前記第1ねじ加工部の穿孔方向側端部と前記第2ねじ加工部の穿孔方向の逆方向側端部とが5~20mm離隔されて、前記プラグ先端部と前記リーリング部とが連結されている、前記[1]~[3]のいずれかに記載の継目無鋼管製造用プラグ。
[5]穿孔圧延時に前記鋼管素材と接するプラグ表面に焼付き防止層が形成されている、前記[1]~[4]のいずれかに記載の継目無鋼管製造用プラグ。
[6]前記[1]~[5]のいずれかに記載の継目無鋼管製造用プラグを備える、継目無鋼管製造用ピアッシングミル。
[7]前記[1]~[5]のいずれかに記載の継目無鋼管製造用プラグを用いて継目無鋼管を製造する、継目無鋼管の製造方法。
Based on the above findings, the gist and configuration of the present invention, which was completed by adding further studies, is as follows.
[1] A plug for piercing and rolling a steel pipe material,
a plug tip for drilling a steel pipe material;
a reeling part that is detachably connected to the tip part of the plug and expands the diameter of the drilled steel pipe material;
with
The plug front end portion has a fitting projection portion at the rear end portion in the drilling direction,
The reeling part has a fitted part fitted to the fitting projection part at the leading end in the drilling direction,
A first threaded portion and a first non-threaded portion are formed in order in the drilling direction of the fitting protrusion,
A second non-threaded portion and a second threaded portion that can be screwed into the first threaded portion are sequentially formed in the fitted portion in the drilling direction,
A plug for manufacturing seamless steel pipes, wherein the first threaded portion and the second threaded portion are not screwed together, and the tip end portion of the plug and the reeling portion are connected.
[2] A plug for piercing and rolling a steel pipe material,
a plug tip for drilling a steel pipe material;
a reeling part that is detachably connected to the tip part of the plug and expands the diameter of the drilled steel pipe material;
with
The reeling part has a fitting protrusion at the leading end in the drilling direction,
The plug front end portion has a fitted portion fitted to the fitting projection portion at the rear end portion in the drilling direction,
A first threaded portion and a first non-threaded portion are formed in order in the drilling direction of the fitted portion,
A second non-threaded portion and a second threaded portion that can be screwed into the first threaded portion are sequentially formed in the fitting protrusion in the drilling direction,
A plug for manufacturing seamless steel pipes, wherein the first threaded portion and the second threaded portion are not screwed together, and the tip end portion of the plug and the reeling portion are connected.
[3] The drilling direction length α1 of the first threaded portion and the drilling direction length β2 of the second non-threaded portion satisfy the following formula (1),
The production of seamless steel pipe according to [1] or [2] above, wherein the drilling direction length α2 of the second threaded portion and the drilling direction length β1 of the first non-threaded portion satisfy the following formula (2): for plug.
1.00<β2/α1≦5.00 Expression (1)
1.00<β1/α2≦5.00 Expression (2)
[4] The end portion of the first threaded portion on the drilling direction side and the end portion of the second threaded portion on the side opposite to the drilling direction are spaced apart by 5 to 20 mm, and the tip end portion of the plug and the reeling portion are separated from each other. The plug for manufacturing seamless steel pipes according to any one of [1] to [3], wherein the plug is connected to the
[5] The plug for producing seamless steel pipes according to any one of [1] to [4], wherein an anti-seizure layer is formed on the surface of the plug that comes into contact with the steel pipe material during piercing-rolling.
[6] A piercing mill for manufacturing seamless steel pipes, comprising the plug for manufacturing seamless steel pipes according to any one of [1] to [5] above.
[7] A method for producing a seamless steel pipe, comprising producing a seamless steel pipe using the plug for producing a seamless steel pipe according to any one of [1] to [5].
本発明によれば、寿命を向上させた継目無鋼管製造用プラグ、該継目無鋼管製造用プラグを備えた継目無鋼管製造用ピアッシングミルおよび継目無鋼管の製造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, there are provided a seamless steel pipe manufacturing plug with improved service life, a seamless steel pipe manufacturing piercing mill equipped with the seamless steel pipe manufacturing plug, and a seamless steel pipe manufacturing method.
<継目無鋼管の製造方法>
本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。
<Method for manufacturing seamless steel pipe>
The present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by this embodiment.
本発明の継目無鋼管製造用プラグの構成及びその機能の詳細を説明する前に、図1を参照しながら、継目無鋼管製造用プラグを用い、マンネスマン穿孔-マンドレルミル方式により継目無鋼管を製造する方法を説明する。図1は、継目無鋼管の製造方法を説明するための概略図である。 Before describing the details of the configuration and functions of the seamless steel pipe manufacturing plug of the present invention, referring to FIG. explain how to FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing a seamless steel pipe.
マンネスマン穿孔-マンドレルミル方式では、まず、図1(a)に示すビレットB(鋼管素材)を回転炉床式加熱炉100で1200~1300℃に加熱する(図1(b)参照)。その後、穿孔圧延工程として、プラグ10(PCM(Piercing Mill(ピアッシングミル)プラグ)と穿孔圧延機101の圧延ロール2a、2bとを用い、プラグ10をビレットB内に長手方向(軸方向)に挿入していき、ビレットBに対して穿孔圧延を行う。これによりホローSを製造する(図1(c)参照)。
In the Mannesmann piercing-mandrel mill method, first, a billet B (steel pipe material) shown in FIG. 1(a) is heated to 1200 to 1300° C. in a rotary hearth heating furnace 100 (see FIG. 1(b)). Thereafter, as a piercing-rolling step, a plug 10 (PCM (Piercing Mill) plug) and rolling
次に、図1(d)に示すように、ホローSの内面にマンドレルバー102を串状に挿入し、5~8スタンドからなるマンドレルミル103の孔型圧延ロールでホローS外面を拘束しながら延伸圧延を施すことにより、所定の肉厚まで減肉して素管を得る。その後、マンドレルバー102を素管から抜き取り、図1(e)に示すように、減肉された素管に対して、レデューサー104で所定外径になるように定径圧延して製品(継目無鋼管X)を得る。
Next, as shown in FIG. 1(d), a
ここで、上記の穿孔圧延についてより詳細に説明する。図2は、穿孔圧延機101の概略構成を示す図であり、図2(a)では側面図を示し、図2(b)では平面図を示す。なお、図2(b)ではプラグ10の図示を省略している。
図2に示すように、穿孔圧延機101は、互いに回転軸を傾けて配置させた一対の圧延ロール2a、2bと、圧延ロール2a、2bに対して圧延方向に垂直な平面で90°回転させた位置に配置させたディスクシュー4a、4bと、マンドレル3に後端が支持されたプラグ10と、を備えている。一対の圧延ロール2a、2bは、圧延方向を中心に、回転軸を平面視で互いに逆方向に傾斜角FAだけ傾けて配設することができ、互いに同方向に回転することができる。プラグ10は、一対の圧延ロール2a、2b間とディスクシュー4a、4b間に配設されて、ビレットBを穿孔する。
Here, the piercing-rolling mentioned above will be described in more detail. 2A and 2B show a schematic configuration of the piercing and rolling
As shown in FIG. 2, the piercing-rolling
穿孔圧延機101を用いて中実のビレットB(丸ビレット)を穿孔圧延するために、まず、ビレットBは一対の圧延ロール2a、2b間に送給される。ビレットBが一対の圧延ロール2a、2bに噛み込んだ後は、圧延ロール2a、2bの摩擦力によってビレットBには回転する力と軸方向(圧延方向)に前進する力が同時に作用する。そして、ビレットBがプラグ10の先端に到達するまでに、ビレットBの中心部には、圧延ロール2a、2bによって圧縮応力と引張応力とが交互に連続して作用し(回転鍛造効果)、孔が形成されやすい状態となる。その後、ビレットBがプラグ10に衝突すると、ビレットBの中心部に孔が開けられ、以降、圧延ロール2a、2bとプラグ10との間で半回転毎に減肉加工を受け、所定の肉厚と外形になったホローSが得られる。
In order to pierce-roll a solid billet B (round billet) using the piercing-rolling
<継目無鋼管製造用プラグ>
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態のプラグ10のプラグ構成として、図3を参照しながら以下で説明する。図3は、本発明の第1実施形態のプラグの構成を説明するための図である。図3中、(a)は本実施形態のプラグ10Aの全体図、図3中、(b-1)と(b-2)では、プラグ1Aを構成するプラグ先端部11とリーリング部12の結合部U付近の拡大図を示す。
<Plugs for manufacturing seamless steel pipes>
[First embodiment]
The plug configuration of the
本実施形態のプラグ10Aは、前述したような穿孔圧延機101に用いる継目無鋼管製造用プラグであり、夫々が部分ねじ加工構造を有するプラグ先端部11とリーリング12とが着脱可能に連結されている。具体的には、図3中、(a)に示すように、本実施形態のプラグ10は、ビレットB等の鋼管素材を穿孔圧延するためのプラグであって、鋼管素材を穿孔するプラグ先端部11と、プラグ先端部11と着脱可能に連結されており、穿孔された鋼管素材を拡径するリーリング部12と、を有する。また、図3中、(b-1)に示すように、プラグ先端部11は、穿孔方向後端部に嵌合突起部11Xを有し、(b-2)に示すように、リーリング部12は、穿孔方向先端部に嵌合突起部11Xに嵌合された被嵌合部12Xを有する。また、嵌合突起部11Xには、穿孔方向に、第1ねじ加工部11Aと、第1非ねじ加工部11Bと、が順に形成されており、被嵌合部12Xには、穿孔方向に、第2非ねじ加工部12Bと、第1ねじ加工部11Aに螺合可能な第2ねじ加工部12Aと、が順に形成されており、第1ねじ加工部11Aと第2ねじ加工部12Aとが非螺合状態で、プラグ先端部11とリーリング部12とが連結されている。
The
プラグ先端部11は、鋼管素材を穿孔でき、前述したように嵌合突起部11Xを有していれば、特に限定されないが、穿孔をより精度よく行えるように、嵌合突起部11X以外の穿孔を行う部位については、穿孔方向先端に向けて断面が漸次小さくなるテーパ形状を有していることが好ましい。
The
リーリング部12は、プラグ先端部11により穿孔された鋼管素材を拡径することができ、前述したように被嵌合部12Xを有していれば、特に限定されないが、被嵌合部12X以外の鋼管素材を拡径する部位については、例えば、鋼管素材の内面を平滑化するように、部分的に柱状(円柱状)に形成されていてもよい。また、鋼管素材を拡径することができるように、部分的にプラグ先端部11側に向けて断面が漸次小さくなるような形状に形成されていてもよい。
The reeling
また、プラグ10Aは、柱状(円柱状)に形成された平行部13を有していてもよい。プラグ10Aは、穿孔方向の逆方向(圧延方向)にプラグ先端部11、リーリング部12、平行部13が順に形成される構成を有していてよい。
Further, the
ここで、図5及び図6に示す本実施形態の変形例のプラグを説明する前に、図7~11を参照して、関連技術となるプラグと本実施形態のプラグの構成とを対比する。図7~11は、関連技術となるプラグの構成を説明するための図である。 Here, before describing the plug of the modified example of the present embodiment shown in FIGS. 5 and 6, referring to FIGS. . 7 to 11 are diagrams for explaining the configuration of a plug that is related technology.
図7に示すプラグ110Dは、プラグ先端部とリーリング部とが一体形成されており、プラグ先端部とリーリング部とは脱着することができない。このプラグ110Dでは、プラグ先端部とリーリング部とを脱着することができないため、穿孔圧延により先端が溶損したり、変形したりすることで、その後の穿孔圧延で使用することができなくなり、プラグ全体を交換しなければならなくなる。
In the
図8に示すプラグ110Eは、プラグ先端部11’とリーリング部12’の結合部にねじ加工が施されておらず、プラグ先端部11’の嵌合突起部がリーリング部12’の被嵌合部に嵌合されている。このプラグ110Eでは、穿孔圧延時、プラグ先端部11’がリーリング部12’から脱離してしまいやすく、穿孔圧延を継続して行うことが難しい。また、プラグ先端部11’とリーリング12’とが結合した際に、プラグ先端部11’及びリーリング12’間に隙間が形成されないため、穿孔圧延時に結合部が高温化したときに拡散接合することで、プラグ先端部11’とリーリング部12’とを脱離させられなくなる可能性がある。
In the
図9に示すプラグ110Fも、プラグ110Eと同様に、プラグ先端部11’’とリーリング部12’’の結合部にねじ加工が施されておらず、プラグ先端部11’’の嵌合突起部がリーリング部12’’の被嵌合部に嵌合されている。プラグ110Fでは、嵌合突起部がテーパー形状に形成されており、具体的には、嵌合突起部の穿孔方向垂直断面がリーリング部12’’側に向けて漸次大きくなる。このプラグ110Fでは、嵌合突起部がテーパー形状を有するために穿孔圧延時にプラグ先端部がリーリング部から脱離しないものの、穿孔圧延後、プラグ先端部の交換が必要になってもプラグ先端部を簡便に脱離させることができない。また、プラグ先端部11’’をリーリング部12’’に強固に締結させるために、穿孔圧延時の負荷によりプラグ先端部11’’が劣化しやすい。また、プラグ先端部11’’の嵌合突起部は、径がプラグ先端(穿孔方向側)に向かって小さくなるいわゆる逆テーパー形状を有しており、すなわち、嵌合突起部は、プラグ先端部11’’の付け根側に向かうに従い断面が小さくなっていくため、穿孔圧延時に上記付け根部付近で折れてしまう可能性がある。
Similarly to the
図10に示すプラグ110G、図11に示すプラグ110Hは、プラグ先端部11’’’、11’’’’とリーリング部12’’’、12’’’’の結合部にねじ加工部が設けられている。
まず、プラグ110Gでは、プラグ先端部11’’’とリーリング部12’’’のねじ加工部同士を螺合させて、脱着式でプラグ先端部11’’’とリーリング部12’’’とを連結させる。プラグを有するピアッシングミルによる穿孔圧延は、鋼管素材を螺旋上に穿孔する傾斜圧延となる。そのため、プラグ先端部11’’’とリーリング部12’’’のねじ加工部の回転方向と鋼管素材の回転方向が同方向である場合、穿孔圧延時、ねじ加工部の締結がより強固になることから、ねじ構造の破損や焼き付きが発生し、その後脱着ができなくなる。一方で、ねじ加工部と鋼管素材の回転方向が逆方向となる場合、ねじが緩み、穿孔圧延中にプラグ先端部11’’’がリーリング部12’’’から脱離する。それにより、プラグ全長が長くなったりすることで、予定していた穿孔圧延ができなくなり、得られる鋼管の肉厚や長さ等は所望のものにはならない可能性がある。また、プラグ先端部11’’’とリーリング部12’’’との境目に凹部が形成され、穿孔圧延により、その凹部が鋼管内面に転写され鋼管内面品質が悪化する場合もある。また、プラグ先端部11’’’の全てがリーリング部12’’’から脱離して、穿孔圧延を継続することができなくなる可能性もある。
A
First, in the
また、プラグ110Hでは、プラグ先端部11’’’’とリーリング部12’’’’の夫々にねじ加工部の他に非ねじ加工部が設けられているが、プラグ先端部11’’’’の脱着時にねじ加工部による螺合はなされない。このプラグ110Hでは、穿孔圧延時にプラグ先端部11’’’’がリーリング部12’’’’から脱離しやすい等、プラグ先端部11’’’’の安定性に欠ける。
Further, in the
この点、本実施形態のプラグ10Aでは、プラグ先端部11とリーリング部12の結合部Uの夫々において、プラグ先端部11の嵌合突起部11Xの全てにねじ加工が施されるのではなく、また、リーリング部12の被嵌合部12Xの全てにねじ加工が施されるのではなく、部分的にねじ加工を施した部分ねじ加工構造を採用しており、この構造を有するプラグ先端部11とリーリング部12とを連結させている(図3再参照)。
前述した関連技術のプラグ110Hも部分ねじ加工構造を採用しているが、このプラグ110Hとは異なり、本実施形態のプラグ10Aでは、プラグ先端部11の嵌合突起部11Xの先端側の一部のみ、及びリーリング部12の被嵌合部12Xの開口部側の一部のみにねじ加工が施される。
In this regard, in the
The
より具体的には、図3(a)に示すように、本実施形態のプラグ10Aでは、プラグ先端部11の嵌合突起部11Xに、穿孔方向に第1ねじ加工部11Aと第1非ねじ加工部11Bとが順に形成されており、また、リーリング部12の被嵌合部12Xには、穿孔方向に第2非ねじ加工部12Bと第2ねじ加工部12Aとが順に形成されている。
More specifically, as shown in FIG. 3(a), in the
この第1ねじ加工部11Aは、外表面にねじ加工が施された雄ねじとして機能し、同様に外表面にねじ加工が施され、雌ねじとして機能する第2ねじ加工部12Aに螺合することができる。第1非ねじ加工部11Bは、第2ねじ加工部12Aと螺合しない形状であれば特に限定されないが、例えば、図3に示すように外表面を平滑面とすることができる。
また、第2非ねじ加工部12Bは、第1ねじ加工部11Aと螺合しない形状であれば特に限定されないが、例えば、図3に示すように外表面を平滑面とすることができる。
The first threaded
The second
そのため、第1ねじ加工部11Aと第2ねじ加工部12Aとが非螺合状態でありながら、第1ねじ加工部11Aと第2ねじ加工部12Aとのねじ山が互いに障壁となり、プラグ先端部11の嵌合突起部11Xがリーリング部12の被嵌合部12Xから脱離してしまうことを防止しつつ、プラグ先端部11とリーリング部12の強固な連結状態を維持できる。
Therefore, even though the first threaded
また、穿孔圧延時、第1ねじ加工部11Aと第2ねじ加工部12Aとが非螺合状態であるため、プラグ先端部11は回転自在である。そのため、穿孔圧延時の負荷によりプラグ先端部11が劣化(溶損や変形)することを抑制できる。
Further, since the first threaded
また、本実施形態のプラグ10Aでは、穿孔圧延を繰り返すことでプラグ先端部11が溶損したり、変形したりすることで、使用することができなくなっても、プラグ先端部11のみを交換してプラグ10Aを再使用することができる。また、穿孔圧延後、プラグ先端部11の交換が必要となった場合において、ねじ加工構造(螺合構造)を利用して、プラグ先端部11をリーリング部12から容易に取り外すことができる。
Further, in the
ここで、図4を参照しながら、本実施形態のプラグ10Aにおいて、プラグ先端部11とリーリング部12とが結合していく過程を説明する。図4は、プラグ先端部11とリーリング部12とが結合する過程を説明するための図である。
Here, with reference to FIG. 4, the process of coupling the plug
まず、図4(A)では、プラグ先端部11とリーリング部12とが分離された状態を示す。図4(A)に示すように、プラグ先端部11がリーリング部12の方向(穿孔方向の逆方向、図4(A)中、矢印参照)に螺旋状に進行し、プラグ先端部11の第1ねじ加工部11Aがリーリング部12の第2ねじ加工部12Aに螺合させられる(図4(B)参照)。
First, FIG. 4A shows a state in which the
そして、図4(B)に示すような螺合状態から、プラグ先端部11は、更に穿孔方向の逆方向に螺旋状に進行することができ、徐々に第1ねじ加工部11Aと第2ねじ加工部12Aとの螺合状態は解消されていく。
From the threaded state shown in FIG. 4(B), the plug
その後、図4(C)に示すように、プラグ先端部11の第1ねじ加工部11Aと第2ねじ加工部12Aとの螺合状態が完全に解消され、リーリング部12の穿孔方向先端と、プラグ先端部11の嵌合突起部11Xの根元部(プラグ先端部11の本体部の穿孔方向後端部)とが接した状態で、結合が完了する。
このとき、第1ねじ加工部11Aと第2非ねじ加工部12Bとが対向し、第2ねじ加工部12Aと第1非ねじ加工部11Bとが対向していてよい。
また、第1ねじ加工部11Aと第2非ねじ加工部12Bとは接触していてもよい。
また、第2ねじ加工部12Aと第1非ねじ加工部11Bも接触していてもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 4(C), the threaded state between the first threaded
At this time, the first threaded
Also, the first threaded
Also, the second threaded
また、プラグ先端部11をリーリング部12から脱離させる際には、プラグ先端部11を穿孔方向に移動させることで、第1ねじ加工部11Aの穿孔方向側先端部と第2ねじ加工部12Aの穿孔方向側後端部とを接触させ、その後ねじ同士を螺合させていけばよい。そして、螺合状態が解消されることで、プラグ先端部11はリーリング部12から容易に脱離する。
Further, when the
(ねじ加工部長α1、α2と非ねじ加工部長β1、β2)
次に、第1ねじ加工部11Aの穿孔方向長α1、第1非ねじ加工部11Bの穿孔方向長β1、第2ねじ加工部12Aの穿孔方向長α2、第2非ねじ加工部12Bの穿孔方向長β2が満たすことが好ましい式(1)、式(2)について説明する。
1.00<β2/α1≦5.00 ・・・式(1)
1.00<β1/α2≦5.00 ・・・式(2)
第1ねじ加工部11Aの穿孔方向長α1と第2非ねじ加工部12Bの穿孔方向長β2との関係において、α1<β2となる。すなわち、1.00<β2/α1となる。
また、第2ねじ加工部12Aの穿孔方向長α2と第1非ねじ加工部11Bの穿孔方向長β1との関係において、α2<β1となる。すなわち、1.00<β1/α2となる。
(Threaded lengths α1 and α2 and non-threaded lengths β1 and β2)
Next, the drilling direction length α1 of the first threaded
1.00<β2/α1≦5.00 Expression (1)
1.00<β1/α2≦5.00 Expression (2)
In the relationship between the drilling direction length α1 of the first threaded
Further, in the relationship between the drilling direction length α2 of the second threaded
α1<β2且つα2<β1を満たすことで、プラグ先端部11とリーリング12とが連結されているとき、第1ねじ加工部11Aと第2ねじ加工部12Aとを非螺合状態にすることができる。また、このとき、嵌合突起部11Xと被嵌合部12Xとの間に隙間が生じる。より具体的には、プラグ先端部11の第1ねじ加工部11Aと、リーリング部12の第2ねじ加工部12Aとの間に隙間が生じる。
By satisfying α1<β2 and α2<β1, the first threaded
この隙間により、プラグ先端部11はリーリング部12に対して固定されずに遊嵌された状態となり、穿孔圧延中、ビレットB等の鋼管素材の回転に合わせてプラグ先端部11も回転自在となるため、プラグ先端部11への負荷が緩和される。
また、上記の構成により、穿孔圧延時に、プラグ先端部11の第1ねじ加工部11Aとリーリング部12の第2ねじ加工部12Aとが噛み合わさっていないため、結合部Uでの損傷や焼き付きにより、プラグ先端部11の脱着が不可になることを防止できる。
Due to this gap, the
In addition, with the above configuration, the first threaded
一方、α1>β2、α2>β1の少なくともいずれかが成立すると、プラグ先端部11とリーリング部12とを連結させた際、第1ねじ加工部11Aと第2ねじ加工部12Aが少なくとも部分的に螺合した状態で穿孔圧延が行われることとなり、穿孔圧延中に、プラグ先端部11とリーリング部12の連結状態は、より弱まる、又はより強まることになる。
On the other hand, when at least one of α1>β2 and α2>β1 holds, when the
連結状態が強まることにより、結合部Uにおける第1ねじ加工部11A及び/又は第2ねじ加工部12Aの損傷や焼き付き等により、プラグ先端部11をリーリング部12から脱離させることができなくなる。また、連結状態がより弱まることにより、穿孔圧延中にプラグ先端部11がリーリング部12から脱離してしまい、穿孔圧延を継続することができなくなる。
As the connected state is strengthened, the first threaded
また、α=βの場合でも、上記のように、穿孔圧延時に、第1ねじ加工部11Aと第2ねじ加工部12Aの螺合状態が形成され、プラグ先端部11がリーリング部12から脱離する可能性がある。また、嵌合突起部11Xと被嵌合部12Xとの間の隙間(プラグ先端部11の第1ねじ加工部11Aの穿孔方向側端部と、リーリング部12の第2ねじ加工部12Aの穿孔方向の逆方向側端部との間の隙間。以下単に隙間とも記す。)が存在しないため、穿孔圧延中、第1ねじ加工部11A、第2ねじ加工部12Aの少なくともいずれか一方に負荷がかかり、損傷する可能性がある。
Further, even when α=β, the threaded state of the first threaded
以上より、本実施形態では、α1<β2(1.00<β2/α1)且つα2<β1(1.00<β1/α2)を満たすことが好ましい。 As described above, in the present embodiment, it is preferable to satisfy α1<β2 (1.00<β2/α1) and α2<β1 (1.00<β1/α2).
また、上記の隙間を大きく取りすぎた場合、すなわち、β2/α1、β1/α2の少なくともいずれかが大きい値を示す場合、プラグ先端部11がリーリング部12から脱離しそうになり、ハンドリングが困難になる可能性がある。また、プラグ先端部11がリーリング部12から脱離しそうになる際には、プラグ先端部11とリーリング部12のねじ部同士(第1ねじ加工部11Aと第2ねじ加工部12A)が接触するため、損傷の原因になりやすい。ここで、α1、α2の好適サイズは、夫々5mm以上である。α1、α2の少なくともいずれかが5mm未満の場合、ねじ加工をする際のピッチが小さくなり、加工が難しくなる可能性がある。また、プラグ先端部11とリーリング部12の脱着を繰り返すことでねじの先端が摩耗する可能性もあり、α1、α2の少なくともいずれかが5mm未満であるねじでは、ねじ加工部が摩耗してしまい、意図せず脱離する可能性がある。
例えば、α1、α2が5mmである場合、上記の点を鑑み、隙間の好ましい最大値は20mmであり、β1、β2は25mmとなる。このとき、α1とβ2、及びα2とβ1の比率は5.00になる。このように、β2/α1は5.00以下で、β1/α2は5.00以下であることが好ましい。
また、β2/α1は、より好ましくは、1.50以上4.00以下である。また、β1/α2は、より好ましくは、1.50以上4.00以下である。
Also, if the above clearance is set too large, that is, if at least one of β2/α1 and β1/α2 shows a large value, the
For example, when α1 and α2 are 5 mm, in consideration of the above points, the preferable maximum value of the gap is 20 mm, and β1 and β2 are 25 mm. At this time, the ratios of α1 and β2 and between α2 and β1 are 5.00. Thus, β2/α1 is preferably 5.00 or less and β1/α2 is preferably 5.00 or less.
Also, β2/α1 is more preferably 1.50 or more and 4.00 or less. Also, β1/α2 is more preferably 1.50 or more and 4.00 or less.
また、α2+β2>α1+β1であってもよく、α1+β1=α2+β2であってもよい。
α1+β1=α2+β2であるとき、すなわち、嵌合突起部11Xの穿孔方向長と被嵌合突起部12Xの穿孔方向長とが等しいとき、α1=α2、β1=β2であってよい。
Also, α2+β2>α1+β1 may be satisfied, or α1+β1=α2+β2.
When α1+β1=α2+β2, that is, when the drilling direction length of the
また、αとβの関係としては、β2=α1+1~20mm、β1=α2+1~20mmを満たすことが好ましい。すなわち、第1ねじ加工部11Aの穿孔方向側端部と第2ねじ加工部12Aの穿孔方向の逆方向側端部とが1~20mm離隔されて、プラグ先端部11とリーリング部12とが連結されていることが好ましい。また、β2=α1+5~15mm、β1=α2+5~15mmを満たすことがより好ましい。
Further, it is preferable that the relationship between α and β satisfy β2=α1+1 to 20 mm and β1=α2+1 to 20 mm. That is, the end of the first threaded
隙間(嵌合突起部11Xと被嵌合部12Xとの間の隙間(プラグ先端部11の第1ねじ加工部11Aの穿孔方向側端部と、リーリング部12の第2ねじ加工部12Aの穿孔方向の逆方向側端部との間の隙間)が1mm未満の場合、隙間が小さ過ぎるため、プラグ10Aのハンドリングの際に、第1ねじ加工部11Aと第2ねじ加工部12Aとの接触により損傷したり、意図せずリーリング部12からプラグ先端部11が脱離してしまったりする可能性がある。そのため、隙間は1mm以上確保することが好ましい。
また、穿孔圧延中の鋼管素材の温度は1200~1300℃と高温であり、穿孔圧延中はプラグ10Aも加温される。
プラグ10Aの温度上昇により、プラグ10Aに酸化スケールが生成される。プラグ先端部11とリーリング部12は結合されているため、酸素の侵入は少ないにしても、結合部Uに酸化スケールが生成される可能性がある。例えば、熱間工具鋼のSKD61(0.35%C-1.0%Si-0.35%Mn-5.0%Cr-1.25%Mo-1.0%V-残部Fe)をプラグに用い、穿孔圧延を繰り返すと片側1mm以上の酸化スケールが発生する場合がある。そのため、結合部Uには計2mm以上酸化スケールが生成される。
そのため、β2≧α1+2mm、β1≧α2+2mmが好ましく、さらに最適な隙間は上記の理由より1mmの隙間が必要なため、β2≧α1+3mm、β1≧α2+3mmである。
The gap (the gap between the fitting protruding
Further, the temperature of the steel pipe material during piercing-rolling is as high as 1200 to 1300° C., and the
Oxidation scale is generated on the
Therefore, β2≧α1+2 mm and β1≧α2+2 mm are preferable, and the optimum gap is β2≧α1+3 mm and β1≧α2+3 mm because a gap of 1 mm is necessary for the above reason.
一方、β2がα1+20mmを超える場合、β1がα2+20mmを超える場合、穿孔圧延中、プラグ先端部11が鋼管素材と一緒に偏心した際に、曲げ応力がプラグの結合部Uに大きくかかる。さらにβ2がα1+20mmを超える場合、β1がα2+20mmを超える場合、結合部Uが長いため、モーメントが20mm以下に比べて大きくかかるため、結合部Uが折れる可能性がある。また、2α+20mm分の加工をプラグ先端部11とリーリング部12に施さなければならず、施工に時間を要する。更に、プラグ先端部11の重量が増えるため、ハンドリングが困難になり、プラグ先端部11とリーリング部12との脱着が行いにくくなる。そのため、β2≦α1+20mm、β1≦α2+20mmが好ましく、さらにβ2≦α1+10mm、β2≦α1+10mmであることが好ましい。
On the other hand, when β2 exceeds α1+20 mm, when β1 exceeds α2+20 mm, a large bending stress is applied to the connecting portion U of the plug when the
上記より、β2≦α1+20mm、β1≦α2+20mmの範囲が好ましく、より好ましい範囲はβ2=α1+3~10mm、β1=α2+3~10mmである。 From the above, the ranges of β2≦α1+20 mm and β1≦α2+20 mm are preferable, and the more preferable ranges are β2=α1+3 to 10 mm and β1=α2+3 to 10 mm.
α(α1、α2)の好適なサイズは5~200mmである。αが5mm未満の場合、ねじ加工をする際のピッチが小さく、加工が難しくなる。また、プラグ先端部11の脱着を繰り返すことでねじ加工部11A、12Aの先端が摩耗する可能性がある。これにより、意図せずプラグ先端部11がリーリング部12に対して脱着する可能性がある。
一方、αを大きくする程、プラグ先端部11の第1ねじ加工部11Aが長くなるということになり、プラグ先端部11の重量が増加しハンドリングが困難になる。これらを鑑み、αは5~200mmとすることが好ましく、より好ましくは5~100mmである。
A preferred size for α(α1, α2) is 5 to 200 mm. If α is less than 5 mm, the pitch in threading is small, making threading difficult. Further, repeated attachment and detachment of the
On the other hand, the larger α is, the longer the first threaded
プラグの穿孔方向全長については、特に限定されないが、100~500mmとすることが好ましい。上記全長が100mm未満では鋼管内面の擦り傷を役目であるリーリング部を十分に確保できずに、鋼管に内面傷が発生してしまう可能性がある。この鋼管の内面傷については、プラグ全長が500mmであれば十分に傷が慣らされ、500mmを超える長さはプラグ重量が大きくなるために必要ない。また、リーリング部はロールとの隙間を一定にすることで所定の肉厚のホローを得る役割を果たしており、プラグ全長が500mmあれば肉厚を一定にでき、同様に500mmを超える長さは必要ない。よって、プラグの穿孔方向全長は、100~500mmであることが好ましい。 Although the overall length of the plug in the drilling direction is not particularly limited, it is preferably 100 to 500 mm. If the overall length is less than 100 mm, the inner surface of the steel pipe may be damaged because the reeling portion, which serves to scratch the inner surface of the steel pipe, cannot be sufficiently secured. As for the inner surface flaws of the steel pipe, the flaws are sufficiently smoothed if the overall length of the plug is 500 mm, and lengths exceeding 500 mm are unnecessary because the weight of the plug increases. In addition, the reeling part plays a role in obtaining a hollow with a predetermined thickness by maintaining a constant gap between the roll and the plug. unnecessary. Therefore, the total length of the plug in the drilling direction is preferably 100 to 500 mm.
次に、第1ねじ加工部11A及び第2ねじ加工部12Aにおける好適なねじ山の数について説明する。ねじ山の数は任意のタイミング、かつ簡便にプラグ先端部11を脱着させることが可能となるように、1~5山が好ましく、ハンドリング時に偶然プラグ先端部11が回転することや、プラグ先端部11をリーリング部12から脱離させる際に必要以上回さなくてよいようにすることを考慮し、より好ましくは3~4山である。
Next, the preferred number of threads in the first threaded
さらに、図12を参照しながらねじ山形状について説明する。図12は、ねじ山の形状を説明するための図である。ねじ山は、プラグ先端部11の第1ねじ加工部11Aとリーリング部12の第2ねじ加工部12Aが螺合することができれば、特に限定されないが、穿孔圧延では、鋼管素材の偏熱や偏析、ピアッシングミルの剛性などの様々な要因により偏心することがある。プラグ先端部11はリーリング部12に固定されていないため、鋼管素材と一緒に偏心する。その際、ねじ山形状がミリねじ(図12(b)参照)やウィットねじ(図12(c)参照)のような三角形状であると、線でプラグ先端部11を支持するために、ねじ山に負荷がかかって変形してしまい、脱着ができなくなる可能性がある。そのため、ねじ山形状としては、台形ねじ(図12(d)参照)や角ねじ(図12(e)参照)のように面でプラグ先端部11を支えることができる形状にすることが好ましい。また、ねじ加工部にかかる応力を緩和させ、ねじ加工部の温度勾配が均一になる丸ねじ(図12(a)参照)がより好ましい。
Furthermore, the thread shape will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram for explaining the shape of the thread. The thread is not particularly limited as long as the first threaded
プラグ先端部11の成分組成は特に限定されず、例えば、熱間変形抵抗が鉄よりも高いCo/MoまたはCo基合金/Mo基合金を有する成分組成としてよい。また、耐摩耗性が高いセラミックを有してもよい。また、リーリング部12の成分とは異なる鋼を用いても良い。
The component composition of the
リーリング部12の成分組成は特に限定されず、ビレットの素材に応じて適宜調整することができるが、ピアッシングミルにおいて、高温且つ高圧な環境下でもプラグ変形を抑制できるように、例えば、質量%で、C:0.25~0.35%、Si:0.15~0.55%、Mn:0.30~0.70%、P:0.035%以下、S:0.030%以下、Al:0.025~0.045%、Ni:1.25~1.75%、Cr:0.25~1.00%、Mo:0.25~1.00%、Nb、W及びCoのうちから選ばれる1種又は2種以上の合計:3.00~5.00%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる成分組成とすることができる。プラグ先端部11の成分組成は、リーリング部12と同一としてもよいし、異なる鋼を用いてもよい。
The component composition of the reeling
(焼付き防止層)
本実施形態のプラグ10Aでは、穿孔圧延時にビレットB等の鋼管素材と接するプラグ表面に、プラグの焼付きを防止する焼付き防止層が形成されていることが好ましい。焼付き防止層が形成されていることで、焼付き防止層以外の地鉄(母材)と鋼管素材との接触を回避して、プラグ10Aの寿命をより向上させることができる。特には、焼付き防止層の表面硬度(JIS Z2244(2009)に基づく硬度)がプラグ地鉄の硬度以上であることが好ましく、プラグ地鉄の硬度よりも大きいことがより好ましい。また、穿孔されたビレットB等の鋼管素材内面には、SやP等を多く含む焼付き防止層が付着していないことが好ましく、すなわち、焼付き防止層はSやPを多く含まないことが好ましい。また、焼付き防止層は、鋼管素材の特性を変えないように、穿孔圧延中に鋼管素材と化学反応を起こさないことが好ましい。また、焼付き防止層の表面粗度(JIS B0601(2001)に基づく粗度)は、プラグ10A本体(焼付き防止層を形成させる前のプラグ10Aの母材)の表面粗度よりも低いことが好ましい。
(Seizure prevention layer)
In the
以下、焼付き防止層の具体例として、固体潤滑剤層、合金層について説明する。 A solid lubricant layer and an alloy layer will be described below as specific examples of the anti-seizure layer.
固体潤滑剤層
前述しているように、本発明では、簡便にプラグ先端部11とリーリング部12とを脱着させることができる。これにより、焼付いたプラグ先端部11を交換することで、プラグ10Aとしての寿命を向上させることができる。
このとき、穿孔圧延時に鋼管素材と接するプラグ10A表面に固体潤滑剤層等の焼付き防止層が形成されていることが好ましい。プラグ10Aを構成する部材のうち、プラグ先端部11は適宜交換すればよいため、特に、リーリング部12表面に固体潤滑剤層等の焼付き防止層が形成されていることが好ましい。また、プラグ先端部11とリーリング部12との繋ぎ目(穿孔圧延時に鋼管素材と接する部位で、プラグ先端部11とリーリング部12の接触部)に形成された酸化スケールは剥離しやすく、剥離した箇所に鋼管素材が焼付きやすくなるため、この繋ぎ目に固体潤滑剤層等の焼付き防止層が形成されていることが好ましい。特には、リーリング部12の側の繋ぎ目に固体潤滑剤層等の焼付き防止層が形成されていることが好ましい。
このように、プラグ10A表面に焼付き防止層が形成されることで、プラグ先端部11を交換するまでのプラグ使用回数を増加させることができ、プラグ10Aの寿命を向上させることができる。
Solid Lubricant Layer As described above, according to the present invention, the
At this time, it is preferable that an anti-seizure layer such as a solid lubricant layer is formed on the surface of the
By forming the anti-seizure layer on the surface of the
固体潤滑剤層は、プラグ地鉄(母材)上に形成された酸化スケールの層の上層に形成されていることが好ましい。これにより、固体潤滑剤層により焼付きを防止し、固体潤滑剤層が剥離したとしても、酸化スケールにより焼付きを防止することができる。 The solid lubricant layer is preferably formed on an oxide scale layer formed on the plug base iron (base material). As a result, seizure can be prevented by the solid lubricant layer, and seizure can be prevented by the oxide scale even if the solid lubricant layer is peeled off.
固体潤滑剤層は、固体潤滑剤をプラグ10A表面に塗布することにより形成させることができる。
固体潤滑剤としては、例えば、黒鉛を含有する潤滑剤、水ガラスを含有する潤滑剤、酸化鉄を含有する潤滑剤、またはこれらのうち2種以上を含有する潤滑剤が挙げられる。固体潤滑剤層は、圧延模擬条件下での動摩擦係数が0.2以下であることが好ましい。
具体的に圧延模擬条件下での動摩擦係数とは、JIS P8147(2010)に基づいて、用いる鋼管素材の成分組成からなる鋼板と、固体潤滑剤層の成分組成からなる試験材を用いて測定することにより得られる。
また、固体潤滑剤の塗布の方法は特に限定されないが、圧縮スプレーや刷毛による塗布、PVD法等による塗布が挙げられる。
固体潤滑剤層の形成による寿命向上効果を十分に確保するために、プラグ地鉄の粗度よりも、固体潤滑剤層表面の粗度を低くする必要がある。また、固体潤滑剤層の厚み(膜厚)を大きくし過ぎると剥離しやすくなり、また、ビレットB等の鋼管素材とプラグ10との間での摩擦係数が高くなる可能性がある。
そのため、プラグ地鉄の表面粗度をRとし、固体潤滑剤層の膜厚をh(mm)とした際に、0.8≦h/R≦5.0であることが好ましく、0.9≦h/R≦2.0であることがより好ましい。
このプラグ地鉄の表面粗さRと固体潤滑剤層の膜厚hとの比率が上記範囲を満たすように、圧縮スプレーや刷毛、またはPVD法等により、潤滑剤をプラグ10に塗布することが好ましい。
A solid lubricant layer can be formed by applying a solid lubricant to the surface of the
Examples of solid lubricants include lubricants containing graphite, lubricants containing water glass, lubricants containing iron oxide, and lubricants containing two or more of these. The solid lubricant layer preferably has a dynamic friction coefficient of 0.2 or less under simulated rolling conditions.
Specifically, the dynamic friction coefficient under simulated rolling conditions is measured using a steel plate having the chemical composition of the steel pipe material used and a test material having the chemical composition of the solid lubricant layer based on JIS P8147 (2010). obtained by
The method of applying the solid lubricant is not particularly limited, but examples include application by compression spray, brush, and PVD method.
In order to sufficiently secure the effect of improving the service life by forming the solid lubricant layer, it is necessary to make the surface roughness of the solid lubricant layer lower than the roughness of the plug base iron. Also, if the thickness (film thickness) of the solid lubricant layer is excessively increased, it may become easy to separate, and the coefficient of friction between the steel pipe material such as billet B and the
Therefore, when the surface roughness of the plug base iron is R and the film thickness of the solid lubricant layer is h (mm), it is preferable that 0.8≦h/R≦5.0, and 0.9. More preferably, ≤h/R≤2.0.
Lubricant can be applied to the
合金層
焼付き防止層は、合金層であってもよい。合金層としては、Mo基合金層、Co基合金層、Ni基合金層、W基合金層等が挙げられる。
合金層についても、固体潤滑剤層と同様に、焼付き防止による寿命の向上を実現することができる。
特に限定されないが、Mo基合金層は、質量%で、Mo:60~99.9%を含有していることが好ましい。Co基合金層は、質量%で、Co:43~50%を含有していることが好ましい。Ni基合金層は、質量%で、Ni:45~65%を含有していることが好ましい。W基合金層は、質量%で、W:90~97%を含有していることが好ましい。
Alloy Layer The anti-seizure layer may be an alloy layer. Examples of alloy layers include Mo-based alloy layers, Co-based alloy layers, Ni-based alloy layers, and W-based alloy layers.
As with the solid lubricant layer, the alloy layer can also improve the service life by preventing seizure.
Although not particularly limited, the Mo-based alloy layer preferably contains 60 to 99.9% by mass of Mo. The Co-based alloy layer preferably contains Co: 43 to 50% by mass. The Ni-based alloy layer preferably contains Ni: 45 to 65% by mass. The W-based alloy layer preferably contains 90 to 97% by mass of W.
合金層は固体潤滑剤層よりもプラグ地鉄との密着性がより高い。そのため、固体潤滑剤層に関する説明で前述したように、プラグ地鉄表面上に酸化スケールを形成させる必要はなく、Mo基合金層が形成されたプラグは、固体潤滑剤層が形成されたプラグよりも寿命をより向上させることができる。また、合金層を構成するMo基合金、Co基合金、Ni基合金、W基合金は、Fe等を含有する鋼管素材の合金とは異種合金であるため、プラグ10Aは焼付きが抑制される。
The alloy layer has higher adhesion to the plug base iron than the solid lubricant layer. Therefore, as described above in the explanation of the solid lubricant layer, it is not necessary to form an oxide scale on the surface of the plug base iron, and the plug having the Mo-based alloy layer formed thereon is more stable than the plug having the solid lubricant layer formed thereon. can also improve life. In addition, since the Mo-based alloy, Co-based alloy, Ni-based alloy, and W-based alloy forming the alloy layer are different alloys from the steel pipe material alloy containing Fe and the like, seizure of the
また、合金層による焼付き防止の機構について、合金層のうち、Mo基合金層を例により詳細に説明すると、Mo基合金の溶射による表面コーティングによって形成されるMo基合金層は、ビレットBとプラグ地鉄とのメタルタッチを抑制する中間層を有する。また、Mo基合金層は、Moが800℃程度で昇華することにより、上記中間層とビレットB等の鋼管素材との間に形成される膜を有することになる。この膜が気体であるため、断熱効果によって、プラグ10の熱間強度低下を抑制させられると推定される。このような機構によっても、Mo基合金層等の合金層が形成されたプラグでは、寿命をより向上させることができると考えられる。
Further, the mechanism of seizure prevention by the alloy layer will be described in detail by taking the Mo-based alloy layer among the alloy layers as an example. It has an intermediate layer that suppresses metal contact with the plug base iron. Further, the Mo-based alloy layer has a film formed between the intermediate layer and the steel pipe material such as the billet B by sublimation of Mo at about 800°C. Since this film is a gas, it is presumed that the reduction in the hot strength of the
Mo基合金層については、Mo基合金のプラグ10A表面への溶射による表面コーティングによって形成させることができる。また、Co基合金層、Ni基合金層、W基合金層については、夫々順に、Co基合金、Ni基合金、W基合金を、同様にプラグ10表面への溶射による表面コーティングによって形成させることができる。
また、溶射の条件は特に限定されないが、圧延中に早期に剥離し、プラグ地鉄が剥き出しになりメタル接触による焼付きを避けるため、プラズマ肉盛溶接法、プラズマ溶射法、PVD法により溶射してよい。
合金層の厚みが0.1~1.5mmとなるように溶射することが好ましい。
The Mo-based alloy layer can be formed by surface coating by spraying the Mo-based alloy onto the surface of the
Although the conditions for thermal spraying are not particularly limited, in order to avoid seizure due to metal contact resulting from early peeling during rolling, the plug base iron is exposed, and thermal spraying is performed by plasma overlay welding, plasma spraying, or PVD. you can
Thermal spraying is preferably carried out so that the alloy layer has a thickness of 0.1 to 1.5 mm.
本発明において、焼付き防止層が合金層である場合には、プラグ地鉄と合金層とは、JIS Z2285(2003)に基づいて測定される線膨張率が同一又は近似している(合金層の線膨張率がプラグ地鉄の50~150%である)ことが好ましい。これにより、合金層を形成する際の溶射において、プラグ10Aに割れ等が発生することを防止でき、また、穿孔圧延中にプラグ10Aの温度が上昇した際に割れ等が発生することを防止できる。
In the present invention, when the anti-seizure layer is an alloy layer, the plug base iron and the alloy layer have the same or similar coefficients of linear expansion measured based on JIS Z2285 (2003) (alloy layer is preferably 50 to 150% of the plug base iron). As a result, it is possible to prevent cracks from occurring in the
(変形例)
次に、図5、6を参照しながら、本実施形態の変形例となるプラグの構成を説明する。図5、6は、本実施形態の変形例となるプラグの構成を説明するための図である。
(Modification)
Next, referring to FIGS. 5 and 6, the configuration of a plug that is a modification of this embodiment will be described. 5 and 6 are diagrams for explaining the configuration of a plug that is a modification of this embodiment.
図5に示すプラグ10Bは、プラグ10Aと比し、プラグ先端部11とリーリング部12との境界面がテーパー形状となっている。より具体的に、この境界面は、嵌合突起部11X(被嵌合部12X)側から外周方向側に向かうに従い、穿孔方向側に傾斜したテーパー形状となる。このような構成を有するプラグ10Bでは、上記の境界面にかかる負荷を低減させることができる。また、穿孔圧延時、鋼管素材と接触したプラグ先端部11がリーリング部12に押し込まれた際、プラグ先端部11の穿孔方向の軸がプラグ10Bの穿孔方向の中心軸からずれることを防止できる。
A
また、図6に示すプラグ10Cは、プラグ10Aと比し、嵌合突起部11X及び被嵌合部12Xの対向し合う面がテーパー形状に形成される。より具体的に、嵌合突起部11Xの外周面の断面積(穿孔方向の垂直断面の面積)が穿孔方向の逆方向に向かうに従い漸次小さくなるように、嵌合突起部11X及び被嵌合部12Xがテーパー形状に形成される。プラグ10Cがこのような構成を有するため、リーリング部12側のねじ加工部の全てにプラグ先端部11のねじ加工部を接触させずに、嵌合突起部11Xを非嵌合部12Xに嵌合させることができる。そのため、図3や図5に示すプラグ10A、10Bに比べて、少ない回転数でプラグ先端部11をリーリング部12に装着することができる。また、プラグ先端部11をリーリング部12から脱離させる際にも、同様に少ない回転数で脱離させることができる。
Further, in the
以上、本発明の第1実施形態のプラグについて説明した。本実施形態によれば、部分ねじ加工構造を採用し、プラグ先端部とリーリング部とを脱着可能な機構にするため、穿孔圧延中に負荷がかかりやすいプラグ先端部が劣化(溶損及び/又は変形)しにくい。また、プラグ先端部が劣化しても、プラグ先端部のみを容易に交換することができる。このように、プラグの寿命を向上させることができる。 The plug according to the first embodiment of the present invention has been described above. According to this embodiment, a partially threaded structure is adopted and the plug tip and reeling part are detachable. or deformation). Moreover, even if the plug tip portion deteriorates, only the plug tip portion can be easily replaced. In this way, the life of the plug can be improved.
また、本実施形態では、このプラグを有する継目無鋼管製造用ピアッシングミルも提供される。 The present embodiment also provides a piercing mill for manufacturing seamless steel pipes having this plug.
[第2実施形態]
また、本発明のプラグとして、プラグ先端部11とリーリング部12におけるねじ加工は、プラグ先端部11とリーリング部12とが連結し、その後プラグ先端部11が回転することができれば、第1実施形態で説明した例に限定されない。例えば、図3等に示したようなプラグ先端部11側のねじ加工を山、リーリング部12側のねじ加工を谷とすることに限られず、逆の山谷関係であってもよい。
[Second embodiment]
Further, in the plug of the present invention, threading of the plug
図13は、本発明の第2実施形態のプラグ20の構成を説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of the
本実施形態のプラグ20では、リーリング部22が、穿孔方向先端部に嵌合突起部22Xを有し、プラグ先端部21が、穿孔方向後端部に嵌合突起部22Xに嵌合された被嵌合部21Xを有している。このとき、被嵌合部21Xには、穿孔方向に第1ねじ加工部21Aと、第1非ねじ加工部21Bとが順に形成されており、嵌合突起部22Xには、穿孔方向に第2非ねじ加工部22Bと、第1ねじ加工部21Aに螺合可能な第2ねじ加工部22Aとが順に形成され、第1ねじ加工部21Aと第2ねじ加工部22Aとが非螺合状態で、プラグ先端部21とリーリング部22とが連結される。
In the
すなわち、第1実施形態のプラグ10(10A)は、プラグ先端部11に嵌合突起部11Xが形成され、且つリーリング部12に被嵌合部12Xが形成されるのに対し、本実施形態のプラグ20は、プラグ先端部21に被嵌合部21Xを有し、且つリーリング部22に嵌合突起部22Xを有する。これらの構成において、プラグ20とプラグ10(10A)とは相違するが、その他の構成及びそれに基づく機能は実質的に同一である。
That is, in the plug 10 (10A) of the first embodiment, the plug
例えば、図13中、(b-1)に示すように、第1ねじ加工部21Aの穿孔方向長α1、第2非ねじ加工部22Bの穿孔方向長β2、第2ねじ加工部22Aの穿孔方向長α2、第1非ねじ加工部21Bの穿孔方向長β1の関係としては、第1実施形態のプラグ10と同様に、以下の式(1)及び式(2)を満たすことが好ましい。
1.00<β2/α1≦5.00 ・・・式(1)
1.00<β1/α2≦5.00 ・・・式(2)
また、第1実施形態のプラグ10と同様に、第1ねじ加工部21Aの穿孔方向側端部と第2ねじ加工部22Aの穿孔方向の逆方向側端部とは1~20mm離隔されて、プラグ先端部21とリーリング部22とが連結されていることが好ましい。
また、第1実施形態のプラグ10と同様に、プラグ表面に前述した焼付き防止層が形成されていてもよい。
また、本実施形態のプラグ20を有する継目無鋼管製造用ピアッシングミルも提供される。
また、このプラグ20を用いても、プラグ10と同様の製造方法で、継目無鋼管を製造することができる。
For example, in FIG. 13, as shown in (b-1), the drilling direction length α1 of the first threaded
1.00<β2/α1≦5.00 Expression (1)
1.00<β1/α2≦5.00 Expression (2)
Further, similarly to the
Further, the above-described anti-seizure layer may be formed on the surface of the plug in the same manner as the
A piercing mill for manufacturing seamless steel pipes having the
Moreover, even if this
以下、実施例に基づいてさらに本発明を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。本発明の効果を確認するために、表1に示す本発明プラグNo.1~9、15、16~17と比較プラグNo.10~14を用意し、穿孔可能回数を調査した。 The present invention will be further described in detail below based on examples. In addition, the present invention is not limited to the following examples. In order to confirm the effects of the present invention, plug Nos. of the present invention shown in Table 1 were tested. 1 to 9, 15, 16 to 17 and comparison plug Nos. 10 to 14 were prepared, and the number of possible perforations was investigated.
表1中、プラグ形状の分類は、A~Iとした。形状Aは、図3に示すプラグ10Aの形状である。形状Bは、図5に示すプラグ10Bの形状である。形状Cは、図6に示すプラグ10Cの形状である。形状Dは、図7に示すプラグ110Dの形状である。形状Eは、図8に示すプラグ110Eの形状である。形状Fは、図9に示すプラグ110Fの形状である。形状Gは、図10に示すプラグ110Gの形状である。形状Hは、図11に示すプラグ110Hの形状である。形状Iは、図13に示すプラグ20の形状である。
In Table 1, the plug shapes are classified as A to I. Shape A is the shape of the
図3に示すプラグ10Aは、鋼管素材を穿孔圧延するためのプラグであって、鋼管素材を穿孔するプラグ先端部11と、プラグ先端部11と着脱可能に連結されており、穿孔された鋼管素材を拡径するリーリング部12と、を有し、プラグ先端部11は、穿孔方向後端部に嵌合突起部11Xを有し、リーリング部12は、穿孔方向先端部に嵌合突起部11Xに嵌合された被嵌合部12Xを有し、嵌合突起部11Xには、穿孔方向に、第1ねじ加工部11Aと、第1非ねじ加工部11Bと、が順に形成されており、被嵌合部12Xには、穿孔方向に、第2非ねじ加工部12Bと、第1ねじ加工部11Aに螺合可能な第2ねじ加工部12Aと、が順に形成されており、第1ねじ加工部11Aと第2ねじ加工部12Aとが非螺合状態で、プラグ先端部11とリーリング部12とが連結されている。
図5に示すプラグ10Bでは、プラグ10Aと比し、プラグ先端部11とリーリング部12との境界面がテーパー形状となっている。
図6に示すプラグ10Cでは、プラグ10Aと比し、嵌合突起部11Xの外周面の断面積(穿孔方向の垂直断面の面積)が穿孔方向の逆方向に向かうに従い漸次小さくなるように、嵌合突起部11X及び被嵌合部12Xの対向し合う面がテーパー形状に形成される。
図7に示すプラグ110Dは、プラグ先端部とリーリング部とが一体形成されており、プラグ先端部とリーリング部とを脱着することができないプラグである。
図8に示すプラグ110Eでは、プラグ先端部11’とリーリング部12’の結合部にねじ加工が施されておらず、プラグ先端部11’の嵌合突起部がリーリング部12’の被嵌合部に嵌合されて連結されている。
図9に示すプラグ110Fでは、プラグ110Eと同様に、プラグ先端部11’’とリーリング部12’’の結合部にねじ加工が施されておらず、プラグ先端部11’’の嵌合突起部がリーリング部12’’の被嵌合部に嵌合され、嵌合突起部がテーパー形状に形成されている。
図10に示すプラグ110Gでは、プラグ10Aと比し、嵌合突起部にはねじ加工部のみが形成されており、非ねじ加工部が形成されていない。また、被嵌合部においてもねじ加工部のみが形成されており、非ねじ加工部が形成されていない。プラグ110Gでは、これらのねじ加工部同士が螺合してプラグ先端部11’’’とリーリング部12’’’とが連結されている。
図11に示すプラグ110Hでは、嵌合突起部において、穿孔方向に、非ねじ加工部、ねじ加工部が順に形成されており、被嵌合部においては、穿孔方向に、ねじ加工部、非ねじ加工部が順に形成されている。
図13に示すプラグ20では、プラグ先端部に嵌合突起部が形成され、リーリング部に被嵌合部が形成されるプラグ10Aと比し、プラグ先端部21に被嵌合部21Xが形成され、且つリーリング部22に嵌合突起部22Xが形成される。
A
In the
In the
A
In the
In the
In the
In the
In the
各プラグは、プラグ径はΦ49mm、プラグ全長は130mmとした。 Each plug had a diameter of Φ49 mm and a total length of 130 mm.
表1中の本発明のねじ加工部のねじ山形状の定義について、図12を参照しながら説明する。図12(a)に示すように、丸は外表面が扇形となるねじ山形状であることを指す。図12(b)に示すように、ミリはねじ山の角度が60度となる三角形状であることを指す。図12(c)に示すように、ウイットはねじ山の角度が55度となる三角形状であることを指す。図12(d)に示すように、台形はねじ山の角度が30度であり、山と谷の頂上が平坦であることを指す。図12(e)に示すように、角はねじ山の断面が正方形であることを指す。ねじ山の高さは1mmとしている。プラグNo.10~12はねじ加工部を有さないため、ねじ山形状については「-」と記す。 The definition of the thread ridge shape of the threaded portion of the present invention in Table 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12( a ), circle means that the outer surface has a fan-shaped thread shape. As shown in FIG. 12(b), mm indicates a triangular shape with a thread angle of 60 degrees. As shown in FIG. 12(c), the wit indicates a triangular shape with a thread angle of 55 degrees. As shown in FIG. 12(d), a trapezoid indicates that the angle of the thread is 30 degrees and the crest and valley tops are flat. As shown in FIG. 12(e), corner refers to a square cross-section of the thread. The height of the thread is 1 mm. Plug No. Since 10 to 12 do not have a threaded portion, the thread shape is indicated as "-".
また、プラグ形状がA、B、C又はIであるプラグNo.1~9、15については、第1ねじ加工部11A(21A)の穿孔方向長α1、第1非ねじ加工部11B(21B)の穿孔方向長β1、第2ねじ加工部12A(22A)の穿孔方向長α2、第2非ねじ加工部12B(22B)の穿孔方向長β2に関し、α1=α2、β1=β2であった。以下、α1とα2はαとして表し、β1とβ2はβとして表す。
Also, plug No. 1 having a plug shape of A, B, C or I is used. For 1 to 9 and 15, the drilling direction length α1 of the first threaded
ねじ加工部11A(21A)、12A(22A)の穿孔方向長(ねじ長さ)αは全て7mmとした。プラグ先端部11(21)とリーリング部12(22)の隙間(mm)をβ-αとし、各プラグの隙間とβ/αは表1に示す通りである。プラグNo.10~12はねじ加工部を有さないため、また、プラグNo.13は非ねじ加工部を有さないため、隙間については「-」と記す。
The drilling direction length (screw length) α of the threaded
各プラグのプラグ成分としては、プラグ先端部、リーリング部共に熱間工具鋼のSKD61を使用した。そして、プラグ先端部とリーリング部とを分離した状態で作製したものは一体化させ、プラグ先端部とリーリング部を備えた各プラグNo.1~15について、プラグ素材を大気炉:950℃で4h保持後、常温まで炉冷し、その後加熱してその表面に厚み0.4~0.7mmの酸化スケールを生成させた。 Hot work tool steel SKD61 was used as the plug component of each plug for both the plug tip portion and the reeling portion. Then, each plug No. 1 having a plug tip portion and a reeling portion, which was manufactured in a state in which the plug tip portion and the reeling portion were separated, was integrated. For Nos. 1 to 15, the plug material was held in an air furnace at 950° C. for 4 hours, cooled to room temperature, and then heated to form an oxide scale having a thickness of 0.4 to 0.7 mm on the surface.
また、プラグNo.16は、プラグ表面に焼付き防止層として固体潤滑剤層を形成させた。
固体潤滑剤層の形成については、まず、黒鉛を20~30質量%含有する固体潤滑剤を、粘性を下げて、プラグ表面に塗りやすくするために40~80℃に温めた。そして、この固体潤滑剤を刷毛によりプラグ表面に塗布することにより固体潤滑剤層を形成させた。
圧延模擬条件下での動摩擦係数は0.08であり、固体潤滑剤層の膜厚h(mm)とプラグ地鉄の表面粗度Rとの比率h/Rは2.0であった。
Moreover, the plug No. No. 16 formed a solid lubricant layer on the surface of the plug as an anti-seizure layer.
Regarding the formation of the solid lubricant layer, first, a solid lubricant containing 20 to 30% by mass of graphite was heated to 40 to 80° C. in order to lower its viscosity and make it easier to apply to the plug surface. A solid lubricant layer was formed by applying this solid lubricant to the surface of the plug with a brush.
The coefficient of dynamic friction under simulated rolling conditions was 0.08, and the ratio h/R between the film thickness h (mm) of the solid lubricant layer and the surface roughness R of the plug base iron was 2.0.
また、プラグNo.17は、プラグ表面に焼付き防止層として、Mo基合金層を形成させた。Mo基合金層は、質量%で、Mo:98.5%、Ti:0.5%、Zr:1.0%からなるMo基(TZM)合金をプラズマ溶射法によりプラグ表面に溶射することにより形成させた。合金層の厚みは、0.8mmであった。
プラグ地鉄とMo基合金層とにおける、JISZ2285(2003)に基づいて測定される線膨張率に関し、Mo基合金層の線膨張率がプラグ地鉄の55%であることを確認した。また、Mo基合金層の表面硬度(JISZ2244(2009)に基づく硬度)がプラグ地鉄の硬度よりも大きいことを確認した。
Moreover, the plug No. No. 17 formed a Mo-based alloy layer as an anti-seizure layer on the surface of the plug. The Mo-based alloy layer is formed by thermally spraying a Mo-based (TZM) alloy consisting of 98.5% Mo, 0.5% Ti, and 1.0% Zr on the plug surface using a plasma thermal spray method. formed. The thickness of the alloy layer was 0.8 mm.
Regarding the coefficient of linear expansion of the plug base iron and the Mo-based alloy layer measured based on JISZ2285 (2003), it was confirmed that the linear expansion coefficient of the Mo-based alloy layer was 55% of that of the plug base iron. It was also confirmed that the surface hardness of the Mo-based alloy layer (hardness based on JISZ2244 (2009)) is higher than the hardness of the plug base iron.
本実施例の評価実験に用いたビレットの素材はSUS420J2(質量%で、C:0.3%、Si:1.0%、Mn:1.0%、Cr:13%を含有し、残部Feからなる成分組成を有する鋼)とし、ビレット寸法はφ58mm×250Lmmとした。 The billet material used in the evaluation experiment of this example was SUS420J2 (mass%, C: 0.3%, Si: 1.0%, Mn: 1.0%, Cr: 13%, and the balance was Fe (steel having a chemical composition consisting of), and the billet size was φ58 mm × 250 L mm.
ビレットは、雰囲気温度1280℃で1h加熱後、各プラグを用いて穿孔を行った。
穿孔条件は以下に示す。ロール間ギャップ(ロール下死点からの距離)は52.5mm、ロール回転速度は90rpm、シュー間隔SH65mm、シューの回転速度は1rpm、リードLは15mmとした(SH、Lについては図2参照)。
After heating the billet at an ambient temperature of 1280° C. for 1 hour, each plug was used to perforate the billet.
The perforation conditions are shown below. The roll gap (distance from the bottom dead center of the roll) was 52.5 mm, the roll rotation speed was 90 rpm, the shoe interval SH was 65 mm, the shoe rotation speed was 1 rpm, and the lead L was 15 mm (see FIG. 2 for SH and L). .
プラグは穿孔後摩擦やビレットからの熱伝導により高温化しているため、プラグの表面温度が接触温度計で30度以下になってから再度使用した。プラグを上記条件で繰り返し使用した際のプラグ寿命を比較した。 Since the temperature of the plug increased due to friction after piercing and heat conduction from the billet, the plug was used again after the surface temperature of the plug reached 30°C or less according to the contact thermometer. The plug life was compared when the plugs were repeatedly used under the above conditions.
表1中、プラグ寿命は、3Dの形状測定により求めた。具体的には、圧延後のプラグの表面温度を水冷または空冷により30℃以下にし、大気温度25℃の環境で1日以上放置したプラグを用いて測定を行った。測定装置にはgom社のATOS Compact Scanを用い、プラグの形状測定を行った。
このとき、プラグ寿命は、各プラグにおける1回目の穿孔圧延前の体積に対して、体積率で10%を超える変形があった場合まで、または、ビレットが途中で穿孔しなくなり、一部でも素管にならなかった状態になるまでのプラグ使用回数(表1中の全使用回数)のことである。
本発明では、プラグ寿命が7回以上のものを合格とした。
但し、脱着可能プラグについては、プラグ先端部11が10%超えて変形したとしても、脱着可能である場合は、プラグ寿命とせず、プラグ先端部11を交換し継続して穿孔を行った。プラグ先端部11(ねじ加工部11Aを除く)の変形により脱着が不可能となった際(表1中の先端変形)、またはリーリング部12が変形し、プラグとして10%を超える変形が生じた際(表1中のリーリング部変形)、またはプラグ先端部11やリーリング部12に損傷はないもののねじ加工部11A、12Aが損傷し、再度プラグ先端部11の脱着が不可能となった際(表1中のねじ部損傷)をプラグ寿命とし、繰り返し使用した分も合計して全プラグ使用回数とした。
In Table 1, the plug life was determined by 3D shape measurement. Specifically, the surface temperature of the plug after rolling was set to 30°C or less by water cooling or air cooling, and the measurement was performed using the plug that was left in an environment with an atmospheric temperature of 25°C for one day or longer. The shape of the plug was measured using an ATOS Compact Scan manufactured by gom as a measuring device.
At this time, the life of the plug is limited to the case where the volume ratio of each plug before the first piercing-rolling is deformed by more than 10%, or the billet stops being pierced in the middle and even a part of it is intact. It is the number of times the plug has been used (total number of uses in Table 1) until it does not become a tube.
In the present invention, plugs with a plug life of 7 times or more were considered acceptable.
However, for the detachable plug, even if the
表1に各種結果を示す。表1では、全プラグ使用回数(表1中の全使用回数)とプラグ先端部Tの交換回数(表1中の先端交換回数)を記載すると共に、最終的なプラグ寿命の要因の判断となったものに「レ」を入れた。 Table 1 shows various results. In Table 1, the total number of times the plug has been used (total number of uses in Table 1) and the number of times the plug tip T has been replaced (the number of times the tip has been replaced in Table 1) are listed, and the final plug life factor is determined. I put "re" in the top.
本発明例のNo.1、2は、リーリング部12が変形するまで、プラグ先端部11を4回交換することができた。また、その他の本発明例のプラグも、全て少なくとも1回はプラグ先端部11の交換が可能であり、プラグ寿命が7回以上であり、従来プラグのNo.10に対して寿命を向上させることができた。
Example No. of the present invention. In 1 and 2, the
以上より、本発明のプラグを使用することにより、長寿命を得ることが明らかになった。 From the above, it has been clarified that the use of the plug of the present invention provides a long service life.
焼付き防止層が形成されたプラグNo.16は、リーリング部12が変形するまで、プラグ先端部11を4回交換することができた。また固体潤滑剤層が保護層となることでプラグ先端部11を1回交換するまでの使用回数が増加した。
Plug No. with an anti-seizure layer formed. 16 was able to replace the
プラグNo.17は、リーリング部12が変形するまで、プラグ先端部11を5回交換することができた。プラグNo.17では、No.16と同様にプラグ先端部11を1回交換するまでの使用回数が増加しただけでなく、硬度の高いMo基合金層によりリーリング部12の耐摩耗性が向上したことによって長寿命化し、プラグ先端部11の交換回数が増加し、より長寿命を得ることが明らかになった。
Plug No. In No. 17, the
一方、従来プラグの比較例のNo.10は、プラグ先端部とリーリング部が一体形成されており、全プラグ使用回数は5回であった。
また、比較例のNo.11は、穿孔圧延過程で、嵌合突起部が高温化されて被嵌合部に接合されてしまい、プラグ先端部を脱着させることができず、全プラグ使用回数はNo.10と同様に5回であった。
On the other hand, the No. 1 of the comparative example of the conventional plug. In No. 10, the tip portion of the plug and the reeling portion were integrally formed, and the number of times the plug was used was 5 times.
Moreover, No. of the comparative example. In No. 11, during the piercing and rolling process, the fitting protrusion was heated to a high temperature and joined to the fitted part, so that the tip of the plug could not be removed. 5 times as well as 10.
また、比較例のNo.12は、No.11と同様に穿孔圧延過程で、嵌合突起部が高温化されて被嵌合部に接合されてしまい、更には嵌合突起部がいわゆる逆テーパ形状であり、プラグ先端部の端部の断面よりも、リーリング部の開口部断面の方が小さいため、プラグ先端部を脱着させることができず、全プラグ使用回数はNo.10と同様に5回であった。 Moreover, No. of the comparative example. 12 is No. As in 11, the fitting protrusion is heated to a high temperature during the piercing and rolling process and is joined to the fitted part. Since the cross-section of the opening of the reeling portion is smaller than that of the reeling portion, the tip portion of the plug cannot be attached and detached. 5 times as well as 10.
また、比較例のNo.13では、穿孔方向において嵌合突起部に非ねじ加工部が形成されておらず、ねじ加工部のみが形成されており、更に、被嵌合部には非ねじ加工部が形成されておらず、ねじ加工部のみが形成されているため、ねじ加工部の損傷が発生し、プラグ先端部を脱着させることができず、全プラグ使用回数は2回であった。 Moreover, No. of the comparative example. In 13, the non-threaded portion is not formed on the fitting protrusion in the drilling direction, only the threaded portion is formed, and the non-threaded portion is not formed on the fitted portion. Since only the threaded portion was formed, the threaded portion was damaged, and the tip of the plug could not be removed.
また、比較例のNo.14では、本発明のプラグと異なり、穿孔方向において嵌合突起部に非ねじ加工部、ねじ加工部が順に形成されており、また、被嵌合部には、ねじ加工部、非ねじ加工部が順に形成されており、更には、ねじ加工部の穿孔方向長α及び非ねじ加工部の穿孔方向長βが同一であり隙間が形成されていなかったため、ねじ加工部の損傷が発生し、プラグ先端部を脱着させることができず、全プラグ使用回数は5回であった。 Moreover, No. of the comparative example. In 14, unlike the plug of the present invention, a non-threaded portion and a threaded portion are formed in order on the fitting protrusion in the piercing direction, and a threaded portion and a non-threaded portion are formed on the fitted portion. Furthermore, since the drilling direction length α of the threaded portion and the drilling direction length β of the non-threaded portion were the same and no gap was formed, the threaded portion was damaged and the plug The tip part could not be attached and detached, and the total number of times the plug was used was 5 times.
10、10A、10B、10C プラグ
11 プラグ先端部
11X 嵌合突起部
11A 第1ねじ加工部
11B 第1非ねじ加工部
12 リーリング部
12X 被嵌合部
12A 第2ねじ加工部
12B 第2非ねじ加工部
13 平行部
20 プラグ
21 プラグ先端部
21X 被嵌合部
21A 第1ねじ加工部
21B 第1非ねじ加工部
22 リーリング部
22X 嵌合突起部
22A 第2ねじ加工部
22B 第2非ねじ加工部
U、U2 結合部
2a、2b 圧延ロール
3 マンドレル
4a、4b ディスクシュー
100 回転炉床式加熱炉
101 穿孔圧延機
102 マンドレルバー
103 マンドレルミル
104 レデューサー
B ビレット
S ホロー
10, 10A, 10B,
Claims (8)
鋼管素材を穿孔するプラグ先端部と、
前記プラグ先端部と着脱可能に連結されており、穿孔された前記鋼管素材を拡径するリーリング部と、
を備え、
前記プラグ先端部は、穿孔方向後端部に嵌合突起部を有し、
前記リーリング部は、穿孔方向先端部に前記嵌合突起部に嵌合された被嵌合部を有し、
前記嵌合突起部には、穿孔方向に、第1ねじ加工部と、第1非ねじ加工部と、が順に形成されており、
前記被嵌合部には、穿孔方向に、第2非ねじ加工部と、前記第1ねじ加工部に螺合可能な第2ねじ加工部と、が順に形成されており、
前記第1ねじ加工部と前記第2ねじ加工部とが非螺合状態で、前記プラグ先端部と前記リーリング部とが連結されており、
前記第1ねじ加工部の穿孔方向長α1及び前記第2非ねじ加工部の穿孔方向長β2が、α1<β2を満たし、
前記第2ねじ加工部の穿孔方向長α2及び前記第1非ねじ加工部の穿孔方向長β1が、α2<β1を満たす、継目無鋼管製造用プラグ。 A plug for piercing and rolling a steel pipe material,
a plug tip for drilling a steel pipe material;
a reeling part that is detachably connected to the tip part of the plug and expands the diameter of the drilled steel pipe material;
with
The plug front end portion has a fitting projection portion at the rear end portion in the drilling direction,
The reeling portion has a fitted portion that is fitted to the fitting projection portion at the leading end portion in the drilling direction,
A first threaded portion and a first non-threaded portion are formed in order in the drilling direction of the fitting protrusion,
A second non-threaded portion and a second threaded portion that can be screwed into the first threaded portion are sequentially formed in the fitted portion in the drilling direction,
the first threaded portion and the second threaded portion are in a non-threaded state, and the plug distal end portion and the reeling portion are connected;
The drilling direction length α1 of the first threaded portion and the drilling direction length β2 of the second non-threaded portion satisfy α1<β2,
A plug for manufacturing seamless steel pipes, wherein the drilling direction length α2 of the second threaded portion and the drilling direction length β1 of the first non-threaded portion satisfy α2<β1.
鋼管素材を穿孔するプラグ先端部と、
前記プラグ先端部と着脱可能に連結されており、穿孔された前記鋼管素材を拡径するリーリング部と、
を備え、
前記リーリング部は、穿孔方向先端部に嵌合突起部を有し、
前記プラグ先端部は、穿孔方向後端部に前記嵌合突起部に嵌合された被嵌合部を有し、
前記被嵌合部には、穿孔方向に、第1ねじ加工部と、第1非ねじ加工部と、が順に形成されており、
前記嵌合突起部には、穿孔方向に、第2非ねじ加工部と、前記第1ねじ加工部に螺合可能な第2ねじ加工部と、が順に形成されており、
前記第1ねじ加工部と前記第2ねじ加工部とが非螺合状態で、前記プラグ先端部と前記リーリング部とが連結されており、
前記第1ねじ加工部の穿孔方向長α1及び前記第2非ねじ加工部の穿孔方向長β2が、α1<β2を満たし、
前記第2ねじ加工部の穿孔方向長α2及び前記第1非ねじ加工部の穿孔方向長β1が、α2<β1を満たす、継目無鋼管製造用プラグ。 A plug for piercing and rolling a steel pipe material,
a plug tip for drilling a steel pipe material;
a reeling part that is detachably connected to the tip part of the plug and expands the diameter of the drilled steel pipe material;
with
The reeling part has a fitting protrusion at the leading end in the drilling direction,
The plug front end portion has a fitted portion fitted to the fitting projection portion at the rear end portion in the drilling direction,
A first threaded portion and a first non-threaded portion are formed in order in the drilling direction of the fitted portion,
A second non-threaded portion and a second threaded portion that can be screwed into the first threaded portion are sequentially formed in the fitting protrusion in the drilling direction,
the first threaded portion and the second threaded portion are in a non-threaded state, and the plug distal end portion and the reeling portion are connected;
The drilling direction length α1 of the first threaded portion and the drilling direction length β2 of the second non-threaded portion satisfy α1<β2,
A plug for manufacturing seamless steel pipes, wherein the drilling direction length α2 of the second threaded portion and the drilling direction length β1 of the first non-threaded portion satisfy α2<β1.
前記第2ねじ加工部の穿孔方向長α2及び前記第1非ねじ加工部の穿孔方向長β1が、以下の式(2)を満たす、請求項1又は2に記載の継目無鋼管製造用プラグ。
1.00<β2/α1≦5.00 ・・・式(1)
1.00<β1/α2≦5.00 ・・・式(2) The drilling direction length α1 of the first threaded portion and the drilling direction length β2 of the second non-threaded portion satisfy the following formula (1),
3. The plug for manufacturing a seamless steel pipe according to claim 1, wherein the drilling direction length α2 of the second threaded portion and the drilling direction length β1 of the first non-threaded portion satisfy the following formula (2).
1.00<β2/α1≦5.00 Expression (1)
1.00<β1/α2≦5.00 Expression (2)
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