JPH0371904A - 金属管の縮径圧延方法 - 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３個以上のロールを備えた交叉形の傾斜圧延機
により、金属管を縮径圧延する方法に関する。

〔従来の技術〕

マンネスマン製管法にて熱間で継目無鋼管を製造する場
合、中実ビレフトを穿孔機（ピアサ）で穿孔した後に得
られる中空材に発生した偏肉を矯正する方法としては、
３個のロールを備えた交叉形の傾斜圧延機（イコライザ
〉においてプラグ及びマンドレル等の内面規制工具を用
いることなく前記中空材を縮径圧延する方法が、特公昭
６１−２４４８号（特開昭５７−１３７００９号）公報
に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述した如き方法では、前記中空材の肉
厚／外径比が１０％よりも小である薄肉の金属管を、ロ
ールの回転数、即ち前記金属管の回転数が高い条件にて
圧延を行った場合及び金属管が大径又は長尺である場合
において、金属管の軸断面が五角張り及び七角張り等の
角張り形状になり易いという問題がある。

この原因としては、角張りの発生が金属管の回転数、長
さ、又は直径の増大、あるいは肉厚／外径比の減少によ
って助長されること、また角張りは必ずしも金属管の圧
延先端部から発生するとは限らず圧延の途中から発生す
る場合もあり、しかも−旦発生した後は圧延終了まで′
ｍ続すること、更には圧延機の入側・出側において金属
管の中心が圧延機の中心であるミルセンタからずれるよ
うに金属管を支持すると角張りが発生し易くなること等
の事象を勘案すれば、角張りの発生は圧延中のミルセン
タに対する金属管の偏心、即ち金属管の動的平衡の崩壊
に起因するものと考えられる。

換言すれば、金属管の回転数、長さ、又は直径を増大さ
せればさせる程、金属管の動的平衡は失われ易くなり、
金属管のミルセンタに対する偏心量が増大する結果、金
属管壁が座屈して角張りが発生し、また肉厚／外径比が
減少、即ち薄肉管になればなる程、管壁の曲げ強度が減
少する結果、金属管が偏心しようとする力（例えば遠心
力）に抗し得ないで座屈して角張りが発生すると考えら
れる。

更に、角張りが一旦発生するとこれが圧延終了まで継続
するのは、金属管がミルセンタの回りを偏心回転する動
的平衡の完全に失われた状態で前退せざるを得す、これ
が圧延途中で回復することがないからであると考えられ
る。

第７図は角張り形状の原因となる座屈が形成された金属
管の軸断面図、第８図は角張り形状が形成された金属管
の軸断面図である。

金属管の角張りは、第７図に示される如く過大なロール
回転数等の原因によって動的平衡を失った金属管４の軸
心Ｃ７が傾斜圧延機のミルセンタＣ（圧延機の中心）か
ら金属管４の径方向に偏心し、金属管４の１部がいずれ
かのロール１．１１間に過度に突出して座屈部４ｅが形
成され、この座屈部４ｅが圧延ロール１，１．１による
金属管４の回転によって金属管４の円周方向に伝播し、
第８図に示す如き角張り形状を有する金属管４が形成さ
れる。このような角張り形状が形成された場合、角張り
形状を抑制すべく例えばロール回転数を低くすることが
考えられるが、ロール回転数が低いと生産能率の低下を
招くばかりか、極端に低いロール回転数でも角張りが防
止できない場合さえあり、それ以降の圧延工程では角張
りを容易に修正することができないという問題があった
。

また、製管工程中の最終工程において、熱間、冷間を問
わず金属管の外径寸法精度を向上させるべく傾斜圧延機
で縮径率を５％以下の縮径圧延を行おうとした場合にも
角張り形状が発生することがあり、結果的に前記縮径圧
延を行うためには傾斜圧延ではなく、孔型圧延及びダイ
ス空引きを行わねばならず、これらの作業を行うには各
種の仕上げ外径に応じた多数の工具が必要であり、製造
費用が高価につくという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、圧延
対象の金属管内にこれと同軸的にプラグ又はマンドレル
等の内面規制工具を挿入し、冷間又は熱間において金属
管の縮径圧延を行うことにより、ミルセンタに対する金
属管の軸心の偏心を抑制し、角張り形状の発生を抑制す
る金属管の縮径圧延方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る金属管の縮径圧延方法は、パスライン周り
に臨んで３個以上のロールが配設され、その軸心線は、
同側の軸端が周方向の同じ側へ向くよう傾斜せしめられ
、且つ同側の軸端が前記パスライン側に向けて接近又は
離反するよう傾斜せしめ得るようにした交叉形の傾斜圧
延機により金属管の縮径圧延を行う方法において、前記
金属管の内部に内面規制工具を挿入し、肉厚減少加工を
行うことなく金属管の縮径圧延を行うことを特徴とする
。

〔作用〕

縮径圧延される金属管の内部に内面規制工具を挿入する
と内面規制工具とロールとの幾何学的な位置関係により
、金属管の径方向の移動が前記内面規制工具によって制
限され、金属管のパスラインに対する偏心が抑制される
。これにより金属管の壁面の座屈及びこれに起因する角
張りの発生が抑制される。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。第１図は本発明に係る金属管の縮径圧延方法の
実施に使用する傾斜圧延機のロールを金属管の入側から
見た正面図、第２図は第１図の■−■線による部分断面
図、第３図はロールの傾斜角を説明するためのロールと
金属管との位置関係を示す模式図である。

傾斜圧延機の３個のコーン型のり−ルｌ、１゜ｌはバス
ラインＸ−Ｘ周りに略等配置され、その回転軸心線Ｙ−
Ｙは、第２図に示す如くバスラインＸ−Ｘに対して交叉
角γを有し、第３図に示す如くバスラインＸ−Ｘに対し
て傾斜角βを有する。

またパスラインＸ−Ｘ上には圧延機の出側から芯金２で
支持されたプラグ３が前記ロール１．　１゜１に囲まれ
る態様で位置決めされる。なお、プラグ３は圧延機の入
側から支持しても良い。但し、プラグ３の外径は圧延対
象の金属管４の圧延後の内径より小とする。

圧延時にはロール１．　１．　１は図示しない駆動装置
によって、図中の矢符にて示す如く同一方向に同一回転
数で回転せしめられ、金属管４は前記圧延機入側からロ
ール１，１．１に噛込まれ、傾斜角β及び交叉角γの作
用によりパスラインＸ−Ｘ上を白抜矢符にて示される入
側から出側への方向へ螺進し、ロール１，１．１によっ
て縮径圧延され、圧延機出側へ排出される。この縮径圧
延の場合、プラグ３の外径は縮径圧延後の金属管４の内
径より小としており、金属管４はロール１，１゜■とプ
ラグ３とによって減肉されずに縮径される。

このようにプラグ３は、ピアサプラグ及びエロンゲータ
プラグの如く被圧延材から高面圧を受けることがないた
め、普通鋼等の安価な鋼を用いることが可能である。

次に本発明方法によって金属管４の角張り形状が抑制さ
れる理由について説明する。

前述した如く金属管４０角張り形状は、動的平衡を失っ
た金属管４がバスラインＸ−ｘに対して偏心してその一
部分がロール１，１間に突出し、これによって金属管４
の管壁に座屈が発生することに原因がある。しかし、実
操業上において前記偏心を完全に防ぐことは不可能であ
るため、偏心量を抑制して前記金属管４のロール１，１
間への突出量を減じることによって、前記座屈の発生を
抑制して角張りを防げば良い。

第４図は本発明方法により角張り形状が防止される状態
を示すロール１，１．１近傍の正面図である。図におい
てプラグ３をその内部に挿入された金属管４は、パスラ
インＸ−Ｘ上のごルセンタＣからロール１．１間の一方
向へ偏心し、これによって突出部４ａがロール１．１間
に形成される。

突出部４ａを形成させたロール１．ｌに接する金属管４
の第１接触部４ｂ及び第２接触部４ｃにおいては、金属
管４の肉厚方向に夫々ロール１，１とプラグ３とによる
圧縮力が作用する。しかし、この圧縮力は金属管４の肉
厚を減少させる程のものではない。一方前記突出部４ａ
の反対側の金属管４の突出対向部４ｄでは、突出対向部
４ｄの内面に対してプラグ３が押圧力を与える。この押
圧力は、金属管４が偏心しようとする力に対抗するもの
であり、これによって金属管４の突出部４ａの過度の突
出、即ち座屈が抑えられ、金属管４の角張りの発生が抑
制できる。このように金属管４は、ロール１．１゜ｌと
プラグ３との幾何学的関係によってバスラインＸ−Ｘに
対する偏心量が抑制され、角張りの発生が防止される。

次に本発明方法を用いる場合の圧延条件の決定方法につ
いて説明する。

前記偏心量は金属管４の形状、ロール１，１゜１とプラ
グ３との幾何学的関係によって決定され、金属管の座屈
限界に対応する偏心量は金属管の機械的性質等のパラメ
ータによって変化するため、プラグ３の形状及び外径は
、これらのパラメータを考慮して決定しなければならな
い。

但し、縮径量を大とする場合には、圧延中金属管４の管
壁がロール１，１．１の夫々の間に突出して座屈する可
能性があるが、この場合は前記突出量が過大とならない
ように金属管４が１／３回転する間の縮径量を小さくし
た圧延条件を選べば良い。

また、製管工程の最終工程における外径仕上げ圧延とし
て本発明を使用する等の縮径量が小である場合は、プラ
グの外径寸法が長平方向に亘って一定の円筒状のものと
しても良いが、縮径量を大とする場合には圧延中の金属
管内径の変化に応じて圧延方向に外径寸法が縮径した略
テーバ状のプラグを用いるのが良い。

更に異なる圧延段取で同一寸法のプラグを共用する場合
、プラグ径に対する金属管の内径が大となるに従いプラ
グと金属管との間隙は増大するため金属管の偏心の自由
度は大となり、圧延中の角張り発生の可能性が増大する
。このように同一寸法のプラグを用いて広範囲の寸法の
圧延を行う場合にはロール回転数、ロール形状、傾斜角
及び交叉角等の圧延条件を角張り形状が発生し難いもの
に設定する必要がある。但し、本発明は主としてロール
とプラグとの幾何学的関係にて角張りを抑制しようとす
るものであり、後述する如く３０−ル型の圧延機では、
プラグは金属管の内径の８０％以上とするのが好ましい
。

なお本実施例においては、３０−ル型の傾斜圧延機を用
いたがこれに限らす４０一ル以上のロールを備えた傾斜
圧延機を用いても良い。この場合、ロール数が増大する
に従い圧延機の構造は複雑化するが金属管はパスライン
上に、より拘束された状態となるため、金属管の内径に
対してプラグ径をその８０％以下としても角張りの発生
を抑制することが可能である。

また、本実施例においては内面工具にプラグを用いたが
、これに限らずマンドレル等の他の内面工具を用いても
良い。

さらに本発明方法は冷間及び熱間のいずれの圧延におい
ても適用することが可能である。

またさらに、前記交叉角は０度であってもよい。

次に本発明に係る金属管の縮径圧延方法を用いて実際に
縮径圧延を行った結果を示す。

以下に説明する実験例は全て第１表に示す交叉型の３０
一ル傾斜圧延機によって実施した。

第１表 （第１実験例〕 外径４５．６＋ｎ、内径３８．０ｍｍ、肉厚３．８ｕ＋
、全長１５００ｍ　（ＳＯＳ３０４．１２００℃加熱）
の金属管を直径３５．０ｍｍ全長７０關の円筒形状のプ
ラグを用いて縮径圧延し、ロール回転数（ｒｐｍ）及び
外径圧下率Ｒｄ　（％）に対するプラグの有無による圧
延可能（角張り発生なし）範囲を検討した。但し、外径
圧下率Ｒｄは下記（１）式にて示される。

Ｒｄ＝（素材外径−成品外径）／素材外径Ｘ１００（％
）・・・（１） この結果をプラグ無しの場合は第５図に、プラグ有りの
場合は第６図に示す。第５図及び第６図はロール回転数
と外径圧下率との関係を示すグラフであり、縦軸にロー
ル回転数、横軸に外径圧下率をとり、これらの関係を圧
延可能ならば白丸、圧延不可能（角張り発生）ならば黒
丸にて示す。

また、両図において、前記圧延可能範囲を斜線にて示し
である。

第５図及び第６図から明らかな如くプラグが無い場合は
、２％程度の縮径圧延においてロール回転数を１５Ｏｒ
ｐｍ以下にしなければ角張りが発生するのに対し、プラ
グを用いる本発明においては回転数範囲の全範囲で角張
りは発生しない。

〔第２実験例〕 前記第１実験例と同様の実験を冷間にて行った。

この結果、第１実験例と略等しい結果が得られ、本発明
においては、角張りの発生は完全に抑制された。

〔第３実験例〕 最大径３５ｗｍφ、最小径２６ｗφで圧延方向に縮径さ
せである全長１００　ｍのテーパ状のプラグを使用し、
外径４５．６ｍｍ、内径３８．０ｗｍ、肉厚３．８１ｍ
、全長１５００ｍ　（ＳＯＳ３０４．１２００℃加熱）
の金属管をロール回転数４００ｒｐｎ＋にて外径圧下率
Ｒｄ　＝　２０％の縮径圧延を行った。この結果、角張
りの発生は全くなく、プラグ挿入により懸念された成品
の内面疵の発生もなかった。

〔第４実験例〕 内径３８．０ｍｍ、肉厚３．８ｆ１．全長１５００　ｗ
　（ＳＵＳ３０４　。

１２００℃加熱）の金属管をロール回転数５Ｏｒｐｍ及
び１１００ｒｐ、外径圧下率Ｒｄ＝３゜０％の条件にて
円筒状プラグを用い、このプラグの径を変化させて縮径
圧延を行った。この結果を第２表に示す。

第２表 第２表から明らかな如くプラグ径／素管内径比を増大さ
せるに従い角張りの発生は抑制されている。

しかしながらプラグ径／素管内径比が８０％を下回ると
ロール回転数を５０ｒｐｍとしても角張りが発生してお
り、実用上の見地に立てば３本のロールを有する傾斜圧
延機に本発明を適用する場合、プラグ径／素管内径比は
８０％以上とすることが好ましいと言える。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る金属管の縮径圧延方法に
おいては、圧延対象の金属管内にこれと同軸的にプラグ
又はマンドレル等の内面規制工具を挿入し、冷間又は熱
間において縮径圧延を行うため、これによりミルセンタ
に対する金属管の軸心の偏心が抑制され、角張り形状の
発生が抑制される等本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金属管の縮径圧延方法の実施に使
用する傾斜圧延機のロールを金属管の入側から見た正面
図、第２図は第１図のｎ−ｎ線による部分断面図、第３
図はロールの傾斜角を説明するための、ロールと金属管
との位置関係を示す模式図、第４図は本発明法により角
張りが防止される状態を示すロール近傍の模式図、第５
図はプラグを用いない場合の角張りを発生しないロール
回転数と外径圧下率との関係を示すグラフ、第６図はプ
ラグを用いた場合の角張りを発生しないロール回転数と
外径圧下率との関係を示すグラフ、第７図は座屈が形成
された金属管の軸断面図、第８図は角張り形状が形成さ
れた金属管の軸断面図である。 １・・・ロール ３・・・プラグ ４・・・金属管 特　許　出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パスライン周りに臨んで３個以上のロールが配設さ
   れ、その軸心線は、同側の軸端が周方向の同じ側へ向く
   よう傾斜せしめられ、且つ同側の軸端が前記パスライン
   側に向けて接近又は離反するよう傾斜せしめ得るように
   した交叉形の傾斜圧延機により金属管の縮径圧延を行う
   方法において、 前記金属管の内部に内面規制工具を挿入し、肉厚減少加
   工を行うことなく金属管の縮径圧延を行うことを特徴と
   する金属管の縮径圧延方法。