JPH02142604A - 穿孔圧延用プラグ - 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〉 この発明は、継目無管の製造工程における、傾斜ロール
を備えた穿孔圧延機でのビレットの穿孔に使用される穿
孔圧延用プラグに関するものである。

〈従来技術とその課題） 一般に、マンネスマン製管法によって継目無管を製造す
る場合には、まず加熱した丸鋼片（ビレット）をピアサ
−（穿孔圧延機）に通してその中心部を穿孔することに
よりホローシェル（中空体）を得た後、これをそのまま
直接或いは必要によりエロンゲータ５通して拡径・延伸
圧延してから、例えばプラグミルによって更に延伸圧延
し、続いてリーラ及びサイプによって磨管、形状修正及
びサイジングを行い、更に精整工程を経て製品とされる
のが普通である。

ところで、この場合におけるピアサ−には、丸鋼片（ビ
レット）のバスセンターに対して軸心線を傾斜させた樽
形の圧延ロール（以降、“傾斜ロール−と言う）とプラ
グとを組合わせた所謂“傾斜圧延機２が用いられる。

そして、前記ピアサ−は、例えば第２図で示す如く、軸
長方向の中間に直径が最大となるゴージ部１１を備え、
このゴージ部１１の両側にそれぞれ端末側に向かうに従
い直径が漸減されて円錐台形をなす入口面１２及び出口
面１３を備えた一対の傾斜ロール１１．ｌｒと、全体と
しては弾頭形状をなしていて、先端側からほぼ円錐体状
をなす圧延部２１及びこれに続くほぼ円錐台状をなすリ
ーリング部２２並びに基端束に向かうに従って平行若し
くは縮径された逃げ部２３を具備するプラグ２とを組合
わせて構成される。

このピアサ−において、加熱された丸鋼片（ビレット）
Ｂが噛み込まれると、該丸鋼片Ｂは前記傾斜ロールＩＬ
１ｒによって白抜き矢印で示す軸長方向へ所謂“螺進移
動”せしめられる（即ち、軸心線ｘ−ｘ　”周りに回転
せしめられつつ軸長方向へ移送される）。そして、螺進
移動せしめられる丸鋼片Ｂの中心部にプラグ２が貫入せ
しめられ、このプラグ２と傾斜ロール１４．ｌｒとによ
って丸鋼片Ｂの穿孔圧延がなされる。

ところで、上記穿孔圧延に用いられるプラグは丸鋼片（
ビレット）との摩擦によって摩耗が生じやすいため、一
般にＮｉ−Ｃｒ合全合材熱処理してその表面に潤滑用の
スケール皮膜を形成させて成るものが使用されている。

しかし、それでもプラグの摩耗を十分に防止できないの
が現状である。

特に、寸法が小さくなっているプラグ先端部付近は“摩
擦熱”や“材料が変形時に発生する加工熱″によって素
材である丸鋼片以上の温度になる場合があるが、このよ
うに温度上昇したプラグ先端部に材料からの加工力（穿
孔の際にプラグにかかる圧縮力）が加わると、穿孔途中
でのプラグ先端部の溶損や焼付につながることとなる。

しかも、変形抵抗の大きい例えばステンレス鋼や高合金
鋼等の穿孔時や、更には炭素鋼の穿孔であっても穿孔時
間が長くなった場合にはプラグ先端部での溶損、焼付、
摩耗の程度は一層激しくなる。そして、このような状態
で穿孔を続けていると溶損や摩耗によってプラグ長が短
くなり、素材（丸鋼片）の材質によってはマンネスマン
破壊（ビレット軸心部の割れ）が発生することとなって
、ホローシェル（中空体）内面に疵が多発したりする。

また、プラグの損傷が激しくなると、穿孔圧延中に圧延
がストップしてミスロールとなる場合もある。更に、プ
ラグの焼付によってもホローシェル（中空体）内面が疵
付けられることがある。

そこで、これらの問題を解決すべく、プラグ母体にセラ
ミックス製等の如き母体とは異なった材質の先端部を取
付けたプラグも提案されたが（例えば特開昭６０−１３
７５１１号等）、該プラグには高価で破損しやすいと言
った別の問題があり実用上必ずしも満足できるものでは
なかった。

このようなことから、「溶損や摩耗が生じやすいのはプ
ラグ先端部である」との事実を踏まえ、損傷した場合に
プラグ先端部分を取り替え可能としたところの、前部と
後部とに分割された第３図に示すようなプラグも提案さ
れた。

しかしながら、第３図に示される如き“前部プラグ２ａ
と後部プラグ２ｂとに分割されたプラグにおいては、前
部プラグ２ａの曲面形状Ｒａと後部プラグ２ｂの曲面形
状Ｒｂとがピッタリと一致するように機械加工されるこ
とが必要とされていたので製作費が高価になるばかりか
、後部プラグの曲面形状Ｒｈやその最大外径寸法を変え
なければならない場合にはこれをも考慮した形状の前部
プラグを準備しておかねばならず、数多くの前部プラグ
が必要となる。従って、前部プラグが耐熱性の高い高価
な材質で構成されるような場合には、プラグの製造コス
トは一層高いものとなる。

また、前部と後部とに分割されたプラグでは、前後部プ
ラグの嵌め合わせ精度や前部プラグの曲面部精度が悪い
と前部プラグ２ａと後部プラグ２ｂとの継目２ｃに隙間
や段差が生じ、隙間に入り込んだメタルや前記段差によ
ってホローシェル（中空体）内面にスパイラル状の疵を
発生させることがある。

しかも、前部プラグ２ａと後部プラグ２ｂとの継目での
隙間を周方向全体において完全に０とするのは実際問題
として不可能である。また、加工力によって前部プラグ
と後部プラグにスベリが生じるので、該スベリにより継
目が摩耗し周方向に不均一な隙間ができるのをも完全に
防止することができない。その上、前部プラグが受ける
力を後部プラグの外周面を構成する曲率のない鋭角な先
端で受けることとなるのでこれがプラグ損傷の原因とな
り、やはりホローシェル内面に疵を発生させる。

更に、前部プラグ２ａと後部プラグ２ｂとに異質の材料
を用いた場合には、前部プラグ２ａと後部プラグ２ｂの
接続部におけるプラグ表面の摩耗量の違いにより継目に
“えぐれ”や“盛り上がり”等が生じやすく、この“え
ぐれ部”や“盛り上がり部０等がホローシェルの内面に
プリントされ欠陥となる。特に、従来の前後部分割プラ
グでは後部プラグの接続部表面が矩形となっているのが
普通であるので、上記欠陥の発生頻度は非常に高い。

なお、例え後部プラグ２ｂ部と比べて前部プラグ２８部
に溶損や摩耗の小さい材質を適用したとしても、その材
料の物理定数である熱伝導率が後部プラグ２ｂよりも高
いと、前後部プラグ継目部の後部プラグ側先端の温度が
“分割しない一体型のプラグの場合より高くなり、これ
によって継目部に溶損、摩耗或いは焼付が発生するので
後部プラグ２ｂの材質のみで製作したプラグより寿命が
短くなる場合がある。

く課題を解決するための手段〉 本発明者は、上述した事情に鑑み、継目無管製造コスト
の更なる低減と一層の品質向上を達成すべく、特に傾斜
圧延機により穿孔圧延する際の長平方向に分割可能なプ
ラグの前記利点を十分に認識した上で、前部と後部とに
分割された種々のプラグを試作すると共に各種被圧延材
料を用いてプラグ損傷やホローシェル内面疵を発生しな
い穿孔圧延条件を求め、数多くの試験・研究を重ねた結
果、「プラグ前後部の継目部分に工夫を加え、該部分に
特定条件のくびれ（空間部）を形成すると、長時間に亘
る穿孔や変形抵抗の高い材料に対する穿孔にも十分に耐
え得る上、前部プラグと後部プラグの形状が変わっても
互いに共用ができ、しかも製作コストの安い穿孔用プラ
グが実現されて、品質の高い継目無管の製造をより低度
な製造コストの下で行うことが可能となる」との知見を
得ることができた。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり、 ［パスライン周りに交互に配置された複数の傾斜ロール
とガイドシュとの間で被圧延材をその軸心線方向に螺進
移動させつつ該軸心線に沿ってプラグを貫入せしめて穿
孔圧延するための、前部と後部とに分割されたプラグに
おいて、第１図に例示する如く、その前部プラグ２ａｈ
後部プラグ２ｂとの接続部分に下記（１）乃至（３）式
を満足するくびれ部（空間部）を設けたことを特徴とす
る、穿孔圧延用プラグ。

ｌｌ　≧−・π−ｄ−ｔａｎβ・ｋ　　　　　−（１）
ｄ、　　≦　部２　　　　　　　　　　　　　　・・・
・・・（２）なお、第１図において、符号２は前部プラ
グ２ａと後部プラグ２ｂとから成る穿孔圧延用プラグで
あり、Ｍはプラグ２を保持するマンドレルバ−である。

また、その他の各符号は次のものを示している。

２１ａ：前部プラグ２ａの圧延部で、Ｘｔ　　Ｘｚ軸心
線のＸ２の方向に拡径している。

２２ａ：前部プラグ２ａの逃げ部で、Ｘ、−ＸＺ軸心線
のｘ２の方向に平行又は縮径している。

２１ｂ：後部プラグ２ｂの圧延部で、Ｘｒ　　ＸＺ軸心
線のＸ２の方向に拡径している。

２３ａ　：　Ｉｊｌｔ部プラグ２ｂのリーリング部。

２２ｂ＝後部プラグ２ｂの逃げ部で、Ｘｒ　　Ｘｚ軸心
線のＸ２の方向に平行又は縮径している。

そして、穿孔用プラグの形状寸法（ｋの値も含む）を前
記の如くに限定したのは、これら力【該条件を満たして
いないと所望の高品質ホローシェルを安定して得ること
ができない上、プラグ寿命の改善効果も認められなくな
るからである。

続いて、第１図に例示した本発明に係る穿孔用プラグと
、図示しない２個の傾斜ロールによってビレットからホ
ローシェルを得る過程を説明する。

く作用〉 さて、傾斜ロールに噛み込まれて螺進移動するビレット
（材料）は、まず前部プラグ２ａの最先端に到達しプラ
グ２と２個の傾斜ロールとによって２回転毎に肉厚加工
されながら前進するが、前部プラグ２ａの最大径部を通
過した孔あき材料の厚肉部内面は“２回転する間に材料
が前進する距離１１”の位置にある後部プラグ２ｂの部
位に接触し、その位置から再度肉厚加工が開始される。

ここで、“前部プラグ２ａの最大径ｄ、の位置を基準と
して材料が％回転する前の位置”でのプラグ径ｄ、より
も後部プラグ２ｂの最先端におけるプラグ外径ｄ４がく
びれ（空間部）により小さくされているので、材料は後
部プラグ２ｂの最先端部（つまり　前部プラグ２ａと後
部プラグ２ｂとの継目部）に接触することなく前部プラ
グ２ａと後部プラグ２ｂの継目部（くびれ部となってい
る）を通過する。

このように、くびれ部が形成されていて材料が前部プラ
グ２ａと後部プラグ２ｂの継目に接触することがないの
で、該継目部に隙間が開いていたとしても従来のように
その隙間に材料が入り込まず、また継目部に焼付や摩耗
等が発生しないのでこれらにより圧延部を生じる恐れも
ない。従って、前後部プラグの継目部を高精度に機械加
工する必要がないためプラグの製作費が安価となる上、
得られるホローシェルに内面底が生じる恐れも殆んど無
くなり、品質の良好な製管を低コストで行えるようにな
る。

次に、本発明を実施例により具体的に説明する。

〈実施例〉 材質及び要部寸法が第１表に示され、かつＩｌ。

及びｄ４の長さを種々に変えた第１図で示される“前部
と後部とに分割された穿孔用プラグを用い、２個の傾斜
ロールを有した傾斜ロール穿孔圧延機によって３４５Ｃ
製ビレツト（直径ｄ＝８０φ）の穿孔圧延試験を実施し
た。

ところで、このときの穿孔圧延条件は次の通りであった
。

ビレット加熱温度：１２１０℃。

穿孔比：　２．８゜ 拡管率＝３％。

ロールの傾斜角〔β〕　＝１５゜ （１）式におけるｋ　：　０．４２゜ これらの試験結果を、穿孔用プラグの上記以外の寸法と
共に第２表に示す。なお、第２表における「穿孔可能本
数」は、前部プラグと後部プラグとの接続部境界のプラ
グ表面部分に“焼付“、“摩耗”或いは“変形”が生じ
、これが圧延後の材料内面に疵としてプリントされて品
質上問題となるまでのプラグの耐久性を示している。

第２表に示される結果からは次のことが明らかである。

即ち、本発明で規定する条件を満たさないプラグを使用
した場合には、穿孔可能本数が少なくて実作業的に好ま
しい成績を得ることができない。

特に、試験番号２として示す場合の如く、２回転毎に進
むビレットの距離を無視した小さい距離分だけ“くびれ
（空間）”を付けると、穿孔時に該くびれ（空間）部へ
メタルが入り込み、ビレット１本穿孔するとホローシェ
ルの内面にはもうスパイラル状の疵が発生しており、２
木目以降の穿孔はできずに最悪の結果となっている。こ
の結果は、後部プラグ最先端の径ｄ４が前部プラグのｄ
３よりも大分大きくて継目に進段差が付いたプラグを使
用した試験番号６の場合も同様であった（段差部にメタ
ルが入り込んでホローシェルの内面に疵を付ける）。

これに対して、先に示した（１１乃至（３）式で規定す
る条件を全て満足する本発明例（試験番号３及び７）で
は、穿孔圧延中の材料は後部プラグの最先端部に当たる
ことなく後部プラグの曲面部で圧下されて行くので、従
来法に比して２倍以上のビレットが穿孔でき、プラグ寿
命の向上と品質向上が図られた。

（効果の総括〉 上述のように、この発明によれば、使用寿命が極めて長
い上、製作が容易でコストも安く、しかも内面品質の良
好な中空管（ホローシェル）が安定して得られる傾斜ロ
ール穿孔用プラグを提供することができ、品質の良好な
継目無管を能率良く低コストで製造することが可能とな
るなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る穿孔用プラグの概略説明図であ
る。 第２図は、従来の穿孔用プラグにて穿孔圧延を実施して
いる様子を説明した概念図である。 第３図は、従来の前部と後部とに分割された穿孔用プラ
グの概略説明図である。 図面において、 １４．ｂ・・・傾斜ロール、　１１・・・ゴージ部、１
２・・・入口面、　　　　　１３・・・出口面。 ２・・・穿孔圧延用プラグ、　２１・・・圧延部、２２
・・・リーリング部、　　　２３・・・逃げ部、２ａ・
・・前部プラグ、　　　２ｂ・・・後部プラグ、２ｃ・
・・前部プラグと後部プラグとの継目、２１ａ・・・前
部プラグの圧延部、 ２１ｂ・・・後部プラグの圧延部、 ２２ａ・・・前部プラグの逃げ部、 ２２ｂ・・・後部プラグの逃げ部。 ２３ａ・・・後部プラグのり−リング部、Ｒａ・・・前
部プラグの曲面形状、 Ｒｂ・・・後部プラグの曲面形状、 Ｍ・・・マンドレルバ− Ｂ・・・丸鋼片（ビレット）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 パスライン周りに交互に配置された複数の傾斜ロールと
   ガイドシュとの間で被圧延材を軸心線方向に螺進移動さ
   せつつその軸心線に沿ってプラグを貫入し穿孔圧延する
   ための、前部と後部とに分割された前記プラグにおいて
   、その前部プラグと後部プラグとの接続部分に下記（１
   ）乃至（３）式を満足するくびれ部を設けたことを特徴
   とする、穿孔圧延用プラグ。 ｌ＿１≧１／Ｎ・π・ｄ・ｔａｎβ・ｋ・・・（１）ｄ
   ＿１≦ｄ＿２・・・・・・（２） ｄ＿３＞ｄ＿４・・・・・・（３） 但し、 ｌ＿１：前部プラグの最大径部位置からの プラグ軸心線に平行な線が後部プ ラグと交わる点までの距離、 ｄ：ビレット（被圧延材）の径、 β：ロールの傾斜角（ｄｅｇ．）、 Ｎ：ロールの数、 ｋ：前部プラグの最大径部での材料（ビ レット）断面積と穿孔圧延終了後の 材料断面積との比で、０．２〜０．９の 値、 ｄ＿１：前部プラグの最大外径、 ｄ＿２：後部プラグにおけるリーリング開 始点までの任意の外径、 ｄ＿３：前部プラグ最大径の位置を基準と してビレットの１／２回転前の位置で のプラグ外径、 ｄ＿４：後部プラグ最先端の外径。