JPH02104405A - 金属管の傾斜ロール延伸圧延方法及び傾斜ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は継目無金属管の代表的製造方法であるマンネス
マン製管法において採用され、内面規制工具にマンドレ
ルバ−を用いる傾斜ロール型の延伸圧延機による延伸圧
延方法とその傾斜ロールに関するものである。

〔従来の技術〕

−ｉにマンネスマン製管法におけるプラグミル圧延法に
よる継目無金属管は、先ず加熱した丸鋼片をピアサ−に
通し、その中心部に穿孔してホローシェルを得、このホ
ローシェルを必要に応じてエロンゲータに通して拡径圧
延し、一定の肉ｊ７と外径寸法を得るためにプラグミル
で延伸圧延した後、リーラ、サイプにて磨管、形状修正
、サイジングを行い、精整工程を経て製造されている。

ところで上記した延伸圧延を行うためのプラグミルにか
わる延伸圧延機として、ホローシェルのパスラインに対
して軸心線を傾斜させた前記ピアサ−又はエロンゲータ
と同様の樽形の圧延ロール（以下傾斜ロールという）と
マンドレルバ−とを組合わせた傾斜ロール型の延伸圧延
機が用いられるようになっている。この延伸圧延機の傾
斜ロールは第７図に示すように、パスラインＰの上流方
向に向けて縮径する円錐台形をなす入側部下と、パスラ
インＰの下流方向に向けて縮径する円錐台形をなす出側
部Ｓと、入側部Ｔと出側部Ｓとの間の略円柱状のり−リ
ング部Ｒとから形成されている。

そして、従来の傾斜ロールＡ、Ｂは、リーリング部Ｒの
パスラインＰに対する面角αＲが０°となったもの、リ
ーリング部Ｒと出側部Ｓとが面一に形成されているもの
又は、リーリング部Ｒの面角αＬと出側部Ｓの面角α１
との角度の関係に限定がなかったもののいずれかであっ
た。例えば、文献“Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　５ｔｅｅｌ　Ｅ
ｎｇｉｎｅｅｒ”１９８６．６　Ｐ３６〜４２の　ｒＡ
ｃｃＵ−ＲＯＬＬ：八　ｎｅｗ　　ｔｙｐｅ　　ｏｆ　
　ｓｅａｍｌｅｓｓ　　ｔｕｂｅ　　ｍ１ｌＪでは、α
Ｌ＝０°、１．５″′≦αＬ≦２．５°としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記したような従来の傾斜ロールＡ。

Ｂでは、リーリング部Ｒの面角αＲと出側部Ｓの面角α
Ｌとか、そのまま、この傾斜ロールＡ、　　Ｂで延伸圧
延された金属管（ホローシェルＨ）の肉厚分布に反映し
、金属管が回転して送られているために、傾斜ロールＡ
、Ｂのリーリング部Ｒの外周面がこの金属管の外周面に
一様に接面しないので、出側部Ｓで外周を圧延された金
属管の内周面に第６図に示すように鋭角的な凹凸形状が
生じる螺旋状肉厚分布となってしまうといった問題点が
あった。

また、この問題点を解決しようとするものに、例えば特
開昭６０−２０６５１４号公報に開示されたもの又は、
本願出願人が先に出願した特願昭６２−１７５７４５号
、特願昭６２−３０１０９６号に記載されたものがある
。

特開昭６０−２０６５１４号公報に開示されたものは内
面工具としてプラグを用いた傾斜ロール圧延方法におい
て、圧延後の材料肉厚を測定して偏肉率を求め、目標の
偏肉率となるように傾斜ロールのパスラインに対する交
叉角と傾斜角とを調整する方法である。

また、特願昭６２−１７５７４５号に記載されたものは
内面工具としてマンドレルバ−を用いた傾斜ロール延伸
圧延方法において、圧延後の金属管の螺旋状肉厚分布に
よって生じる金属管内周面のスパイラルマーク　（第７
図におけるＳＭ）の高さが極小となるように傾斜ロール
のパスラインに対する交叉角を変化させてリーリング部
の面角を調整し、偏肉が小さな継目無金属管を得る方法
である。

また、特願昭６２−３０１０９６号に記載されたものは
、内面工具としてマンドレルバ−を用いたプレート・ガ
イドシュー型の２０一ル式傾斜延伸圧延方法において、
圧延後の材料のスパイラルマークの高さを測定し、スパ
イラルマークの高さが極小となるようにプレート・ガイ
ドシューの面角（プレート・ガイドシューのパスライン
に対する傾斜角度）と間隔とを調整してスパイラルマー
クが極小となるようにして偏肉の小さな継目無金属管を
得る方法である。

ところが、上記した圧延方法においては、いずれのもの
も圧延後の材料の肉厚又はスパイラルマークの高さの測
定装置を必要とし、これらの装置は近年の計測技術の進
歩によって得られた精密な装置であり、その安定した動
作を維持するための経費と人員とを必要とするといった
問題点があった。

また、傾斜ロールのパスラインに対する交叉角又は傾斜
角を変化させるためには、ロールチョッり等に油圧装置
等の手段を設置しなくてはならないので、傾斜ロール圧
延機が複雑かつ大型となって、圧延機価格の高額化、維
持補修費及び人員の増大といった生産コスト増を招く問
題点があった。

また、プレート・ガイドシュー〇面角２間隔の調整につ
いても同様な問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、傾
斜ロールのパスラインに対するリーリング部面角と出側
部面角を限定し、更には、リーリング部と出側部との間
にロール半径が滑らかに変化する補助リーリング部を設
け、この補助リーリング部の長さを限定することによっ
て、ホローシェルの延伸圧延時に、延伸圧延された金属
管に鋭角的な凹凸形状の螺旋状内Ｊ！、！：分布が発生
することなく、良好な寸法精度の金属管が得られ、傾斜
ロールのロール形状のわずかな変更によって上記のよう
な好結果が得られて簡素化、低コ１−ス化等の産業上の
利用価値が晶い金属管の傾斜ロール延伸圧延方法及び傾
斜ロールを提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、金属管の傾斜ロ
ール延伸圧延方法として、複数の傾斜ロールを用いてホ
ローシェルを螺進移動させつつこのホローシェルにマン
ドレルバ−を貫入させることよって、該ホローシェルを
延伸圧延する方法において、前記複数の傾斜ロールのパ
スラインに対するリーリング部の面角αＲを０°〈α。

≦０゜５゜の範囲になすと共に、パスラインに対する出
側部の面角αＬを２．０゜≦αＬ≦３．０°の範囲にな
すように設定して延伸圧延することを特徴とする。

傾斜ロールとしてパスラインに対するリーリング部の面
角αＲがＯｏくα１≦０．５°の範囲であって、パスラ
インに対する出側部の面角αＬが２．０°≦α１≦３．
０°の範囲となし得ることを特徴とする。

また、リーリング部と出側部との間に半径が軸心方向に
滑らかに変化する補助リーリング部を設けたことを特徴
とする。

また、リーリング部と出側部との間に、軸心方向の長さ
しの補助リーリング部が設けられ、この長さＩ、と、パ
スラインに対する傾斜ロールの傾斜角βと、圧延後の金
属管の外径り及び前進効率にνとの間に、Ｌ≧０．５・
ｋＶＤｔ　ｔａｎβの式の関係が成り立つようにしたこ
とを特徴とする。

［作用］ 本発明は上述のように傾斜ロールのパスラインに対すリ
ーリング部の面角αＬがＯｏ〈αＬ≦０．５’の範囲に
なすと共に、出側部の面角αＬが２．０゜≦αＬ≦３．
０°の範囲になすようにしたことにより、ホローシェル
の外周面が全てリーリング部と少なくとも１回は必ず接
面されるので、この傾斜ロールを使って延伸圧延された
金属管に鋭角的な凹凸形状の不良肉厚が発生することな
く、良好な寸法精度の金属管が得られる。

また、傾斜ロールのリーリング部と出側部との間に該傾
斜ロールの半径が傾斜ロール軸心方向に滑らかに変化す
る部分を設けたので、この傾斜ロールを使って延伸圧延
された金属管には、従来発生していた外内面のエッヂマ
ーク肉厚段差は清らかになって、不明瞭となる。

また、このときの条件としては、上述のように、傾斜ロ
ールのパスラインに対する傾斜ロールの傾斜角βと圧延
後の金属管の外径り及び前進効率ｋＶとり−リング部と
出側部とを接続する部分の軸心線方向長さしとの間に、
Ｌ≦０．５　　・ｋＶ　Ｄπ　ｔａｎβの式の関係が成
り立つようにすると、ホローシェルの外周面のいずれの
箇所も必ずこの接続部分を通るので、延伸圧延された後
の金属管の外周面に段部が形成されることがない。

〔実施例］ 以下、本発明に係る金属管の延伸圧延方法及び傾斜ロー
ルを交叉角を有しない傾斜ロール型の延伸圧延機に適用
した実施例を示す図面に基づき具体的に説明する。

第１図は本発明方法において用いるマンドレルバ−と傾
斜ロールとの関係を示す説明図であり、図中Ｈはホロー
シェル、ＩＡ、　ＩＢは傾斜ロール、Ｍはマンドレルバ
−１Ｐはパスラインを示している。

ホローシェルＨは所定温度に加熱されて上流側（図にて
左側）から下流側（図にて右側）に移送されてきて、傾
斜ロールＬＡ、ＩＢ間に送り込まれ、外周面に転接した
傾斜ロールＩＡ、　ＩＢによって軸心線回りに回転せし
められつつ軸長方向に移動せしめられ、マンドレルバ−
Ｍが中心孔に貫入せしめられた状態で延伸圧延されるよ
うになっている。

各傾斜ロールＬＡ、　１ＢはパスラインＰの上流方向に
向けて縮径する円錐台形をなす入側部１１とパスライン
Ｐの下流方向に向けて縮径する円錐台形をなす出側部（
サイジング部Ｈ３と、入側部１１と出側部１３との間の
リーリング部１２とから形成されている。

そして、本発明にあっては、傾斜ロールＩＡ、ＩＢのパ
スラインＰに対するリーリング部１２の面角αＲが０°
くα７≦０．５°の範囲になると共に、出側部１３の面
角α１が２．０゜≦αＬ≦３．０°の範囲になるように
設定している。

次にリーリング部１２の面角αＲと出側部１３の面角α
Ｌとを上記のように設定した理由を説明する。

傾斜ロール型の延伸圧延機においては、傾斜ロールｌ＾
、ＩＢと内面工具（マンドレルバ−Ｍ）との間隙がおお
むね一定の部分であるリーリング部１２を軸心線方向に
螺進移動されるホローシェル１１の外周面の全ての部分
に少なくとも１回以上接面させることによって延伸圧延
後の金属管の肉厚を均一なものとするのが原則である。

ところが、一般に傾斜ロールＩＡ、　１Ｂのロール胴長
が限られているために、少なくとも１回以上、ホローシ
ェル【■の全ての外周面をリーリング部１２に接面させ
ることは困難であり、必ずホローシェルＨにリーリング
部１２を通過しない部分であるリーリング残り　（第７
図におけるＷ、、ｗ２の部分）が生じると言って良い。

そして、このリーリング残りが金属管の不良肉厚分布と
なって残る。このことにより、このリーリング部１２の
ロール形状の改良によって肉厚分布改善が可能となるこ
とが判った。

そこで、リーリング部１２の面角αＲ．＝０とした場合
には金属管の外周面にリーリング部１２を通偏しない部
分ができて、リーリング残りを皆無にすることはできな
いために、リーリング残りを極小とすべく、例えば特Ｉ
ＧＪｉ昭６２−１７５７４５号においては、交叉角を変
化させて調整している。この交叉角を変化させることは
パスラインＰに対するリーリング部１２の面角αＲを調
整することとなり、このとき、リーリング部１２の面角
αえの角度調整範囲が０°〈αＲ≦０．５°　となるこ
とが実施結果によって判明した。

即ち、リーリング部１２の面角αＲ〈０°ではリーリン
グ部１２においてロール間隙が軸心線方向下流側に向け
て減少するために、ホローシェルＨに対する外径拘束力
が大きくなり、尻詰まり等の延伸圧延不安定現象が発生
する。また、αＲ〉０．５゜では、逆に傾斜ロールＬＡ
、　１Ｂのり−リング部１２とマンドレルバ−Ｍとの間
隙が軸心線方向下流側に向けて増加する程度が太き（、
リーリング効果が無くなる。

一方、リーリング終了部分ではホローシェルＨの断面形
状が円形ではなくむしろ楕円に近い形状をしているため
に、ホローシェルＨを空もみして楕円形状を矯正して真
円に近い形状とするために出側部１３が設けられている
。この出側部１３の面角αＬは、αＬ〉３°では空もみ
の効果がなく、−方αｔ＜２°では楕円を矯正するため
のホローシェルＨに対する外径拘束力が大きすぎて尻詰
まり等の不安定現象を生じる。

これらのことにより、第１図、第２図において、傾斜ロ
ールＩＡ、ＩＢにおけるパスラインＰに対するリーリン
グ部１２の面角αえが０°くαＬ≦０．５゜の範囲にあ
り、出側部１３の面角αＬが２，０°≦α。

≦３．０°であるときに、延伸圧延された金属管に鋭角
的な凹凸形状の不良厚肉が発生することなく、良好な寸
法精度の金属管が得られることが判った。

また、第３図に示すように、傾斜ロールＩＡ、ＩＢのロ
ール軸心１ａ、　ｌｂがパスラインＰに対して交叉角Ｔ
を有する場合は、傾斜ロール１＾、ＩＢのロール軸心１
ａ、　ｌｂに対する面角αＬ′、αＬ′は次の式によっ
て求められる。

αｍ＝’ｒ−αＮ、　　　　αＬ＝Ｔ＝αＬ従って、傾
斜ロール１＾、ＩＢを製造する場合は、この面角αＲ′
、αＬ′になるように製作するとよい。

第４図に示すのは、本発明の第２の実施例であり、この
実施例では傾斜ロールＬＡ、　ＩＢのリーリング部１２
と出側部１３との間にこの傾斜ロールＬＡ、ＩＢの半径
が傾斜ロール軸心方向に滑らかに変化する補助リーリン
グ部１４を設けている。

その理由を説明すると、通常のリーリング部１２から出
側部１３へ２、激に面角が変化する傾斜ロールでは、金
属管の外面にエッヂマークが付きやすく、出側部１３で
の空もみ作用によって十分にエッヂマークを解消できな
い場合がある。この場合には、リーリング部１２と出側
部１３との間でできるエッヂマークは管内面に圧延終了
後も明確に残ることとなる。

そごで、リーリング部１２と出側部１３との外周部を滑
らかに繋ぐ補助リーリング部１４を設けることによって
、上記のような金属管の外内面のエッヂマーク、肉厚段
差は滑らかになって不明瞭となることが判明した。

また、このような効果を得るためには、リーリング部１
２と出側部１３との間の補助リーリング部１４の長さし
が、第６図に示す圧延ピッチＲＰ　（ホローシェル［Ｉ
が１回転で進む長さ）の半分以上あれば、必ず全てのホ
ローシェルＨがこの補助リーリング部１４を通過する。

したがって、パスラインに対する傾斜角度βと圧延後の
金属管の外径り及び前進効率にνとすれば、圧延ピッチ
ＲＰはＲＰ　＝　ｋＶ・πＤ　・ｔａｎ　βで求められ
るから、リーリング部１２と出側部１３との間の補助リ
ーリング部１４の軸心線方向長さしとの間に、Ｌ≧０．
５　　・ｋＶ　Ｄπｔａｎ　βの式の関係をもつように
、補助リーリング部１４の軸心線方向の長さしを設定す
るとよい。また、補助リーリング部１４の母線の半径Ｒ
Ｌはリーリング部１２の出側部側の終点Ｘと出側部１３
のリーリング部側起点Ｙの法線円弧半径であって、この
半径の長さＲＬはＬ／（ｓｉｎ　αＬ　　Ｓｉｎ　αＲ
）の式で求まる値である。

即ち、第４図（ｂ）に示すように、リーリング部１２の
出側部側の終点Ｘと出側部１３のリーリング部側の起点
Ｙの法線の交点をＺとなし、このＺから軸心線１ａ（ｌ
ｂ）と平行に出側に向けて直線ｍを引く一方、出側部１
３のリーリング部側の起点Ｙから前記直線ｍに向けてこ
の直線ｍに対して垂直に直線ｎを引いて、両面線ｍ、ｎ
の交点を■とする。そしてＹ。

Ｚ、■の各点を結んで形成される△ｙｚνに着目すると
、 ＺＶ＝　　ＲＬ　　−５ｉｎ　　ａＨ＋Ｌ　　　−（１
）］ ｓｉｎ　αＬ−□　　　　・・・　（２）肛 の弐が成り立つ。

上記（１）、　（２）の式から の式が成り立つ。

そして、上記（３）の式を変形すると、となる。

また、第５図に示すように、傾斜ロールＬＡ、　ＩＢの
ロール軸心１ａ、ｌｂがパスラインＰに対して交叉角Ｔ
を有する場合は、補助リーリング部１４の長さＬ′がＬ
／　ｃｏｓｒ　（Ｌは交叉角がない場合の補助リーリン
グ部１４の長さ）の値とされ、半径ＲＬ’はＬ’　／（
ｓｉｎαｔ　’　−ｓｉｎαｇ　’　）にて求まる値と
なる。

次に、本発明方法による傾斜圧延と従来方法による傾斜
圧延と、参考例による傾斜圧延の実施結果について、表
１と第６図とを参照して説明する。

（以下余白） 表　　　　１ 表１において、八−１の欄に示すのは従来方法による傾
斜圧延の場合の諸条件、八−２の欄に示すのは参考例即
ち、リーリング面角が本発明の請求の範囲を超える値の
ときの傾斜圧延の場合の諸条件、Ｂ〜１は本発明におけ
る傾斜ロールに補助リーリング部を設けない場合の傾斜
圧延の諸条件、Ｂ−２は本発明における傾斜ロールに補
助リーリング部を設けた場合の傾斜圧延の諸条件を夫々
示している。

そして第６図は上記Ａ−１、Ａ−２、Ｂ−１。

Ｂ−２によって製造された金属管における管軸方向の肉
厚の変化（偏肉状態）を示したものである。

第６図（ａ）が上記Ａ−１の場合、第６図（ｂ）が上記
Ａ−２の場合、第６図（ｃ）がＢ−１の場合、第６図（
ｄ）がＢ−２の場合を示している。

第６図で明らかなように、従来方法（Ａ−１）及び参考
例（Ａ−２）で傾斜圧延された金属管に比べて、本発明
方法（Ｂ−１、Ｂ−２）で傾斜圧延された金属管は管軸
方向の肉厚の変化が少ないことが判る。従って、本発明
によれば傾斜圧延された金属管に鋭角的な凹凸形状の不
良厚肉が発生することなく、良好な寸法精度の金属管を
得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のような方法をとり、構成をなすものであ
るから、ホローシェルの延伸圧延時に延伸圧延された金
属管に鋭角的な凹凸形状の不良厚肉が発生することなく
、良好な寸法精度の金属管が得られ、従来の装置におい
て必要とした油圧装置等の手段を必要とすることなく、
傾斜ロールのロール形状のわずかな変更のみによって上
記のような好結果が得られるので、簡素化、低コスト化
等の産業上の利用価値が高い等の効果を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を交叉角を有しない傾斜ロール型の延伸
圧延機に適用した例の模式図、第２図、第４図（ａ）は
同傾斜ロール型の延伸圧延機に用いる各傾斜ロール要部
の模式図、第４図（ｂ）は補助リーリング部の直径を求
める場合の説明図、第３図、第５図は傾斜ロールがパス
ラインに対して交叉角をもつ交叉・傾斜ロール型の延伸
圧延機の場合に用いる各傾斜ロール要部の模式図、第６
図は従来方法、本発明の請求外の参考例、本発明方法に
よる傾斜圧延の実施結果の夫々の金属管管軸方向の肉厚
変化を示すグラフ、第７図は従来の傾斜ロール型の延伸
圧延機でホローシェルを延伸圧延した状態を示す模式図
である。 Ｈ・・・ホローシェル　Ｍ・・・マンドレルバ−Ｐ・・
・パスライン　１２・・・リーリング部　１３・・・出
側部１４・・・補助リーリング部　ＩＡ、１Ｂ・・・傾
斜ロール特　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人
　弁理士　河　　野　　登　　夫ノ ／ 系　　２　　図 算　　３　　図 茎　４　関　（ｂ） Ｊ Ｐ　　　第４１］　＋ａｌ Ｐ　　第　５　圀 Δ ア　　　　　λ　、　　　　　　　Ｓ 第　　７　関 管尤嫡からの距禽！（ｍｍ＋ （ａ） ！１躬帆や・もの５Ｅ島命（ｍｍ） （Ｊ 管見に島会ら０距絢イｍｍ１ （Ｃ） 管を瑞ｈ’、ｓ　距＊＃　（ｍｍ） ＋（Ｎ 第　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の傾斜ロールを用いてホローシェルを螺進移動
   させつつ、このホローシェルにマンドレルバーを貫入さ
   せることよって、該ホローシェルを延伸圧延する方法に
   おいて、前記複数の傾斜ロールのパスラインに対するリ
   ーリング部の面角α＿Ｒを０゜＜α＿Ｒ≦０．５゜の範
   囲になすと共に、パスラインに対する出側部の面角α＿
   Ｌを２．０゜≦α＿Ｌ≦３．０゜の範囲になすように設
   定して延伸圧延することを特徴とする金属管の傾斜ロー
   ル延伸圧延方法。 ２、請求項１に記載した金属管の傾斜ロール延伸圧延方
   法に用いる傾斜ロールにおいて、パスラインに対するリ
   ーリング部の面角α＿Ｒが０゜＜α＿Ｒ≦０．５゜の範
   囲であって、パスラインに対する出側部の面角α＿Ｌが
   ２．０゜≦α＿Ｌ≦３．０゜の範囲となし得ることを特
   徴とする傾斜ロール。 ３、リーリング部と出側部との間に半径が軸心方向に滑
   らかに変化する補助リーリング部を設けたことを特徴と
   する請求項２に記載の傾斜ロール。 ４、リーリング部と出側部との間に、軸心方向の長さＬ
   の補助リーリング部が設けられ、この長さＬと、パスラ
   インに対する傾斜ロールの傾斜角βと、圧延後の金属管
   の外径Ｄ及び前進効率ｋＶとの間に、Ｌ≧０．５・ｋＶ
   Ｄπｔａｎβの式の関係が成り立つことを特徴とする請
   求項３に記載の傾斜ロール。