【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
本発明は、２ロール又は３ロールを有するスタ
ンドが連続的に配列された圧延機（ストレツチ・
レデユーサー）の圧延法に関し、特に圧延の際に
生ずる内面角張り現象の発生を防止する圧延方法
に関する。
〔従来の技術〕
金属管の製造工程の１つであるストレツチ・レ
デユーサーは、２ロール又は３ロールを有するス
タンドを連続的に配列した圧縮機であり、２ロー
ル・ストレツチ・レデユーサーは第５図に示すよ
うに各スタンド毎に90度の位相差をもつて配列さ
れ、３ロール・ストレツチ・レデユーサーは同様
に第５図に示すように60度の位相差をもつて配列
されている。この圧延機は中空素管の外周壁をス
タンド間に張力を付加しながら圧下するが、この
とき２ロール・ストレツチ・レデユーサーでは４
角の内面角張りが、３ロール・ストレツチ・レデ
ユーサーでは６角の内面角張りが発生し、周方向
精度を悪化させている。
従来この内面角張りを軽減させる方法として、
次の２つの方法を組合わせたものが用いられてい
る。
(1) ロール・カリバーの楕円率を小さくする。
(2) スタンド間の引張力を大きくする。
以下この２つの方法について説明する。
(1) ロール・カリバーの楕円率を小さくする。
３ロール・ストレツチ・レデユーサーでは第
６図に示すような形状のロール１０によつて圧
延を行なうが、薄肉材の場合には少ないスタン
ド数で大きな外径圧下をとれるように、楕円率
が6.5％程度のロール形状を用いる。しかし、
厚肉材では楕円率の大きなロールを用いると内
面角張りが非常に大きくなるので、楕円率が１
％程度のロールで圧延している。しかし、この
ようなロールによる圧延でも内面に角張りが発
生し、次に示すスタンド間張力の付加を併用し
ている。
(2) スタンド間の引張力を大きくする。
大きなスタンド間引張力の付加によつて内面
角張りが軽減できることは経験的に知られてお
り、厚肉材ではロール・カリバーの楕円率を小
さくすることの併用が従来から用いられてい
る。各スタンド間に作用させる引張力を変形抵
抗で除した値であるストレツチ係数をどのよう
に各スタンド間に分配させるかを示したものを
ストレツチ・パターンと呼ぶが、実際に用いら
れているストレツチ・パターンを第７図に示
す。このストレツチ係数の最大値を大きくする
ことで内面角張りを減少させている。
このような従来の内面角張りの防止方法を評価
するため、発明者等は以下の実験を行なつた。
実験に際しては第８図に示すような３ロール・
ストレツチ・レデユーサー模型圧延機を用いた。
図において、２０はスタンド、２１はロール、２
２，２３はチヤツク、２４は中空素管（鉛中空素
管：寸法φ70mm×t12mm）である。この模型圧延
機では、前方張力と後方張力を独立の値に制御し
ながら、３ロール２１で中空素管２４を圧延で
き、３ロール・ストレツチ・レデユーサーで単ス
タンドごとの変形を詳しく調べることができるよ
うに構成されている。この実験によつて得られた
結果を以下に示す。
(a) 真円カリバーによる圧延実験
第９図に示される真円カリバーで真円の中空
素管を圧延した時の内面角張り発生状況を第１
０図に示す。第１０図ａは前方張力及び後方張
力がともに零、つまり無張力圧延での内面角張
り発生状況を示しており、カリバー底（０度、
120度、240度）で薄肉、フランジ側（60度、
180度、300度）で厚肉となり、内面角張りが発
性していることがわかる。第１０図ｂ、第１０
図ｃ、及び第１０図ｄはストレツチ係数Ｚを
各々0.235、0.475、0.650に増加させた場合であ
るが、これらの場合にも同様に内面角張りが発
生している。これらの結果をまとめると以下の
ようになる。
(イ) 真円のカリバーで真円の管を圧延しても、
内面角張りが発生する。
(ロ) 引張力を増加させることで内面角張り量は
減少するが、完全にはなくならない。
(b) 楕円カリバーによる圧延実験
第９図に示される楕円カリバーで真円の中空
素管を圧延した時の内面角張り発生状況を第１
１図に示す。第１１図ａは前方張力及び後方張
力がともに零、つまり無張力圧延での内面角張
り状況を示す。第１１図ｂ，ｃ，ｄではストレ
ツチ係数を各々0.235、0.475、及び0.650に増加
させた場合の内面角張りを示している。これら
の結果をまとめると以下のようになる。
(ハ) カリバーの方が真円カリバーの場合よりも
同一張力では内面に大きな角張りが発生す
る。
(ニ) 引張力を増加させることで内面角張り量は
減少する。但し、引張力を1.30Kg／mm（第１
１図ｄ）程度付加しても真円カリバーでの無
張力圧延と同程度の内面角張りが発生する。
以上に示した真円カリバー及び楕円カリバーの
実験結果より従来用いられているカリバーでは単
スタンドごとに調べると、必ず内面角張りが発生
していることが分かる。
(c) 楕円カリバーによる多スタンド圧延実験
実機のストレツチ・レデユーサーは多スタン
ド圧延であるため、あるスタンド（ｉ番目）に
おいてカリバー底で減肉化、フランジ側で増肉
化が起こつたとしても、次スタンド（ｉ＋１番
目）ではロール配列が60度回転しているため肉
厚の増減が相殺されて、内面角張りが減少され
る場合がある。従来はこの考え方によりストレ
ツチ・パターン、リダクシヨン・パターン、楕
円率などを工夫することで内面角張りを減少さ
せてきた。（一般的にはストレツチ係数を高く
する、あるいは楕円率を小さくすることで内面
角張りは軽減できる。）
第１２図は従来の３ロール・ストレツチ・レ
デユーサーと同様に各スタンドのロールが60度
ごとの位相差で交互に配列されているとした場
合の４スタンド圧延実験の結果を示している。
用いたカリバー形状は6.5％の楕円率を持つカ
リバー系列であり、詳しくは次の第１表に示す
とおりである。
[Industrial Field of Application] The present invention is applicable to rolling mills (stretch mills) in which stands having two or three rolls are continuously arranged.
The present invention relates to a rolling method for a reducer, and more particularly to a rolling method for preventing the occurrence of the inner angulation phenomenon that occurs during rolling. [Prior Art] A stretch reducer, which is one of the manufacturing processes for metal tubes, is a compressor in which stands having two or three rolls are continuously arranged.The two-roll stretch reducer is shown in Figure 5. As shown, each stand is arranged with a phase difference of 90 degrees, and the three-roll stretch reducer is similarly arranged with a phase difference of 60 degrees, as shown in FIG. This rolling mill rolls down the outer circumferential wall of the hollow tube while applying tension between the stands.
In the case of a 3-roll stretch reducer, internal angulation of the hexagonal corners occurs, which deteriorates the accuracy in the circumferential direction. Conventionally, as a method to reduce this internal angularity,
A combination of the following two methods is used: (1) Reduce the ellipticity of the roll caliber. (2) Increase the tensile force between the stands. These two methods will be explained below. (1) Reduce the ellipticity of the roll caliber. In the three-roll stretch reducer, rolling is carried out using rolls 10 shaped as shown in Fig. 6. In the case of thin-walled materials, the ellipticity is 6.5% so that a large reduction in outer diameter can be achieved with a small number of stands. Use a roll shape of approximately but,
For thick materials, if a roll with a large ellipticity is used, the internal angularity will become very large, so if the ellipticity is 1.
% rolls. However, even when rolling with such rolls, angularity occurs on the inner surface, and the following tension between stands is also applied. (2) Increase the tensile force between the stands. It is known from experience that internal angularity can be reduced by applying a large tensile force between stands, and for thick-walled materials, a combination of reducing the ellipticity of the roll caliber has been used in the past. The stretch coefficient, which is the value obtained by dividing the tensile force applied between each stand by the deformation resistance, is called a stretch pattern, and it is called a stretch pattern. The pattern is shown in FIG. By increasing the maximum value of this stretch coefficient, the internal angularity is reduced. In order to evaluate such conventional methods for preventing inner surface angulation, the inventors conducted the following experiment. During the experiment, three rolls as shown in Figure 8 were used.
A stretch reducer model rolling mill was used.
In the figure, 20 is a stand, 21 is a roll, 2
2 and 23 are chucks, and 24 is a hollow tube (lead hollow tube: dimensions φ70 mm x t12 mm). This model rolling machine can roll the hollow tube 24 with 3 rolls 21 while controlling the front tension and rear tension to independent values, and the 3-roll stretch reducer allows detailed examination of the deformation of each stand. It is configured as follows. The results obtained from this experiment are shown below. (a) Rolling experiment using a perfect circular caliber The situation in which internal angularity occurs when a perfectly round hollow blank tube is rolled using a perfect circular caliber shown in Figure 9 is shown in the first example.
Shown in Figure 0. Figure 10a shows the situation where both the front tension and the rear tension are zero, that is, the inner surface angularity occurs in tensionless rolling, and the caliber bottom (0 degrees,
120 degrees, 240 degrees), thin wall, flange side (60 degrees,
180 degrees, 300 degrees), the wall becomes thicker, and it can be seen that the inner surface is angular. Figure 10b, 10th
Figures c and 10d show cases where the stretch coefficient Z is increased to 0.235, 0.475, and 0.650, respectively, and angulation of the inner surface similarly occurs in these cases as well. These results can be summarized as follows. (a) Even if a perfectly round tube is rolled with a perfectly round caliber,
Internal angulation occurs. (b) Increasing the tensile force reduces the amount of inner angularity, but it does not completely disappear. (b) Rolling experiment using an elliptical caliber.
Shown in Figure 1. FIG. 11a shows a state in which both the front tension and the rear tension are zero, that is, the inner surface is angular under no-tension rolling. Figures 11b, c, and d show the inner angularity when the stretch coefficient is increased to 0.235, 0.475, and 0.650, respectively. These results can be summarized as follows. (c) Greater angularity occurs on the inner surface of a caliber at the same tension than a perfectly round caliber. (d) By increasing the tensile force, the amount of inner angularity decreases. However, the tensile force is 1.30Kg/mm (first
Even if the degree d) in Figure 1 is applied, the same degree of inner angulation occurs as in tensionless rolling with a perfect circular caliber. From the experimental results of the perfect circular caliber and the elliptical caliber shown above, it can be seen that in conventionally used calibers, when examining each single stand, internal angularity always occurs. (c) Multi-stand rolling experiment using an elliptical caliber Since the actual stretch reducer uses multi-stand rolling, even if thinning occurs at the bottom of the caliber and thickening at the flange side in a certain stand (i-th), the next In the stand (i+1th), the roll arrangement is rotated by 60 degrees, so the increase or decrease in wall thickness is offset, and the inner angularity may be reduced. Conventionally, based on this idea, inner angularity has been reduced by devising stretch patterns, reduction patterns, ellipticity, etc. (In general, internal angulation can be reduced by increasing the stretch coefficient or decreasing the ellipticity.) Figure 12 shows that the rolls of each stand are rotated every 60 degrees, similar to the conventional 3-roll stretch reducer. The results of a four-stand rolling experiment are shown in which the sheets are arranged alternately with a phase difference of .
The caliber shape used is a caliber series with an ellipticity of 6.5%, and details are shown in Table 1 below.
〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]
従つて、従来のストレツチ・レデユーサーのよ
うに各スタンドに３本のロールが組み込まれ、各
各のスタンドの位相差が60度となるように配列さ
れている限りは、多スタンド圧延されるごとに同
じ内面角張りのパターンが強調されて、内面角張
りが成長することになり、周方向精度を悪化させ
る。この事は２本のロールが組み込まれたスタン
ドにおいても同様である。
［問題点を解決するための手段］
本発明に係るストレツチ・レデユーサーの圧延
の方法は、フランジ側長さＢ＜カリバー深さＨの
関係にあり、圧下パターンが楕円状の円弧を有す
るロール・カリバーにより金属管を延伸圧延する
ものである。
［作用］
ストレツチ・レデユーサーの圧延においては、
内部に芯金棒がないので、管の変形、内面形状及
び材料の流れは芯金棒に拘束されることなく自由
変形するが、本発明においては、フランジ側長さ
Ｂ＜カリバー深さＨの関係にあり圧下パターンが
楕円状の円弧を有するロール・カリバー、即ち楕
円率が負の形状を有するロール・カリバーにより
延伸圧延することにより、内面角張りの発生を大
幅に軽減している。
つまり、フランジ側長さＢ＜カリバー深さＨの
関係が成立しないロール・カリバーにより延伸圧
延すると、カリバー部の圧延がきつく、フランジ
部の圧延は前者に比べて緩くなるので、材料の周
方向の流れはカリバー部からフランジ部へと流
れ、カリバー部の肉厚は薄くフランジ部の肉厚は
厚くなり、その結果、内面角張りが発生する。
ところが、楕円率が負の形状を有するロール・
カリバーにより延伸圧延すると、前述の場合に比
べて、フランジ部の圧延がきつく、カリバー部の
圧延は緩くなるので、材料の周方向の流れはフラ
ンジ部からカリバー部へと流れ易くなる。その結
果、管の周方向の肉厚は均一化され、内面角張り
の発生を大幅に軽減することができる。
〔実施例〕
次に、本発明の基礎となる実験結果を最初に示
し、次ぎに具体的なカリバー形状を述べる。
第８図の概念図に示すような３ロール・ストレ
ツチ・レデユーサー模型圧延機を用いて内面角張
りが発生しないカリバー形状を検討した。第１０
図及び第１１図の実験結果で述べたように真円カ
リバー（楕円率0.0％）、楕円カリバー（楕円率
6.5％）によつて、真円の中空素管（鉛中空素
管：寸法φ70×12t）に1.3Kg／mm2程度の大きな前
方張力と後方張力を付加しながら圧延しても、大
きな内面角張り発生することがわかつた。本実験
では従来のカリバーとは異なり楕円率が負である
カリバーロールで圧延した。そのときの内面角張
りの発生状況を第１図に示す。第１１図の実験結
果での楕円率6.5％の楕円カリバーでの内面角張
りをａ、第１０図の楕円率0.0％の真円カリバー
での内面角張りをｂに示し、本実験結果との比較
を行なう。ただし、ここでは無張力圧延の結果の
みを示している。ｃは楕円率が−2.0％の楕円カ
リバーで圧延したときの内面角張り発生状況であ
るが、ａ，ｂに比べて少し内面角張りが減少して
いることがわかる。ｄは楕円率が−4.0％の楕円
カリバーで圧延したときの結果であり、ほとんど
内面角張りが発生していない。ｅは楕円率が−
6.0％の楕円カリバーで圧延したときの内面角張
り発生状況であるが、ａ，ｂとは逆にカリバー底
（０度、120度、240度）で薄肉、フランジ側（60
度、180度、300度）で厚肉となる内面角張りが発
生している。
つまり、適当な負の楕円カリバーを用いれば、
従来のカリバーでは各スタンドごとに必ず発生し
ていた内面角張りを防ぐことが可能であることが
分かつた。なお、楕円率が6.5％、0.0％、−2.0％、
−4.0％、−6.0％のカリバーロール形状は、第２
表に示すとおりである。
Therefore, as long as three rolls are incorporated in each stand and arranged so that the phase difference between each stand is 60 degrees like in the conventional stretch reducer, the The same pattern of internal angularity is emphasized and the internal angularity grows, deteriorating circumferential accuracy. This also applies to stands that incorporate two rolls. [Means for Solving the Problems] The method of rolling a stretch reducer according to the present invention uses a roll caliber having a relationship of flange side length B<caliber depth H, and whose rolling pattern has an elliptical arc. This method stretches and rolls metal tubes. [Function] In rolling the stretch reducer,
Since there is no core rod inside, the deformation of the tube, the inner surface shape, and the flow of the material are free to deform without being restricted by the core rod. However, in the present invention, the relationship of flange side length B < caliber depth H By stretching and rolling with a roll caliber whose dovetail rolling pattern has an elliptical arc, that is, a roll caliber with a negative ellipticity, the occurrence of internal angularity is greatly reduced. In other words, if the relationship of flange side length B < caliber depth H is not established, when elongation rolling is performed using a roll caliber, the rolling of the caliber part will be tighter and the rolling of the flange part will be looser than the former, so that the circumferential direction of the material The flow flows from the caliber part to the flange part, and the wall thickness of the caliber part is thin and the wall thickness of the flange part is thick, and as a result, internal angulation occurs. However, rolls with negative ellipticity
When stretch-rolling is performed using a caliber, the flange portion is rolled more tightly and the caliber portion is rolled more slowly than in the case described above, so that the flow of the material in the circumferential direction is easier from the flange portion to the caliber portion. As a result, the wall thickness of the tube in the circumferential direction is made uniform, and the occurrence of internal angularity can be significantly reduced. [Example] Next, the experimental results that form the basis of the present invention will be shown first, and then the specific caliber shape will be described. Using a three-roll stretch reducer model rolling mill as shown in the conceptual diagram of Fig. 8, we investigated a caliber shape that does not cause internal angularity. 10th
As mentioned in the experimental results shown in Figures and Figure 11, true circular caliber (ellipticity 0.0%), elliptic caliber (ellipticity
6.5%), it is possible to roll a perfectly round hollow tube (lead hollow tube: dimensions φ70 x 12t) with a large front tension and rear tension of about 1.3 Kg/ mm2 , without a large internal angle. It was found that tension occurs. In this experiment, unlike conventional caliber rolls, the rolls were rolled with negative ellipticity. Figure 1 shows how the inner surface angulation occurs at that time. In the experimental results of Figure 11, the inner angularity of the elliptic caliber with an ellipticity of 6.5% is shown in a, and the inner angularity of the perfect circular caliber with an ellipticity of 0.0% in Figure 10 is shown in b. Make a comparison. However, only the results of tensionless rolling are shown here. Fig. c shows the occurrence of internal angularity when rolled with an elliptical caliber with an ellipticity of -2.0%, and it can be seen that the internal angularity is slightly reduced compared to a and b. d is the result when rolled with an elliptical caliber with an ellipticity of -4.0%, and almost no inner angulation occurs. e has an ellipticity of -
This shows the occurrence of internal angularity when rolling with a 6.0% elliptical caliber.Contrary to a and b, there is a thin wall at the bottom of the caliber (0 degrees, 120 degrees, 240 degrees), and a thin wall on the flange side (60 degrees).
The inner surface is angular, resulting in thick walls at angles of 180 degrees, 180 degrees, and 300 degrees. In other words, if we use a suitable negative elliptical caliber,
It was found that it was possible to prevent the internal angularity that always occurred in each stand with conventional calibers. In addition, the ellipticity is 6.5%, 0.0%, -2.0%,
-4.0% and -6.0% caliber roll shapes are the second
As shown in the table.
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
以上の説明から明らかなように、本発明に係る
方法によれば、負の楕円率（逆楕円率）を有する
カリバーロールで圧延することで、内面角張りの
発生を防止し周方向精度を著しく向上させること
が可能となつている。
As is clear from the above explanation, according to the method according to the present invention, by rolling with a caliber roll having a negative ellipticity (inverse ellipticity), the occurrence of internal angularity is prevented and the circumferential precision is significantly improved. It is now possible to improve.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は本発明に係る方法において楕円率の内
面角張りに与える影響を示した特性図、第２図、
第３図及び第４図は内面角張りの発生しない楕円
率とＤ／ｔとの関係を示した特性図である。第５
図は従来の各スタンドの位相配分を示す図、第６
図はロール・カリバー形状の説明図、第７図は従
来のストレツチ・パターンの説明図、第８図は３
ロールスタンドの実験機の概念図、第９図は第８
図の実験機に用いられるロール・カリバー形状の
説明図、第１０図は真円カリバーでの内面角張り
発生状況を示す特性図、第１１図は楕円カリバー
での内面角張り発生状況を示す特性図、第１２図
は従来方法による内面角張り発生状況を示す特性
図である。
Fig. 1 is a characteristic diagram showing the influence of ellipticity on inner surface angularity in the method according to the present invention;
FIGS. 3 and 4 are characteristic diagrams showing the relationship between the ellipticity and D/t in which no internal angularity occurs. Fifth
The figure shows the phase distribution of each conventional stand.
The figure is an explanatory diagram of the roll caliber shape, Fig. 7 is an explanatory diagram of the conventional stretch pattern, and Fig. 8 is an explanatory diagram of the conventional stretch pattern.
Conceptual diagram of the experimental roll stand machine, Figure 9 is the 8th
An explanatory diagram of the shape of the roll caliber used in the experimental machine shown in the figure, Figure 10 is a characteristic diagram showing the occurrence of internal angularity in a perfect circular caliber, and Figure 11 is a characteristic diagram showing the occurrence of internal angularity in an elliptical caliber. 12 are characteristic diagrams showing the occurrence of internal angularity according to the conventional method.