JPH04135004A - 継目無管の傾斜圧延方法 - 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３０一ル式傾斜圧延機を用いた継目無管の傾斜
圧延方法に関する。

〔従来の技術〕

継目無管の製造方法として従来から最も一般的に採用さ
れている方法にマンネスマン・プラグミル製管法がある
。この製管法では先ず、加熱炉にて所定の温度まで加熱
されたビレットを第１ピアサ（穿孔圧延機）に通し、そ
の中心部に砲弾状のプラグを貫入せしめることにより穿
孔してホローシェルを得、必要があれば該ホローシェル
を第２ピアサ（エロンゲータ）に通し、プラグをその中
心に貫入せしめ、拡径、薄肉化のための処理を施して圧
延管を得、該圧延管をプラグミルにて延伸圧延し、リー
ラ、サイプにて磨管、形状修正及びサイジングを行う精
整工程を経て継目無管を得ることとしている。

ところで第２ピアサは一対の傾斜ロールと内面規制工具
としてのプラグと、管材案内部材としてのガイドシュ又
はデイスクロールを用いた構成が一般的であるが、内面
規制工具であるプラグを用いない傾斜圧延方式もある。

第４図は従来のプラグを用いる第２ピアサの部分拡大断
面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線による断面図であり、
図中１，１は傾斜ロール、２２はプラグ、３，３はガイ
ドシュを示している。各傾斜ロール１は軸長方向中間部
に直径が最大となるゴージ部１１を備え、このゴージ部
１１の両側に夫々端末側に向かうに従い直径が漸減され
て円錐形をなす入口面１２．出口面１３を備え、管材の
パスラインｘ−ｘｇの左、右又は上、下に配置されてい
る。

またプラグ２２は全体として弾頭形状をなし、その基端
部をマンドレルバ−Ｍの先端部に支持され、傾斜ロール
１．１の中間にて管材のパスラインＸＸ線上に位置決め
保持されている。

ガイドシュ３，３はプラグ２２と対向する側の面を凹面
に形成された管軸方向に長い板状に形成され、ホローシ
ェルＨ２圧延管Ｈ′のバスラインＸ−Ｘ線図りに傾斜ロ
ール１，１と交互に配設されている。

而してこのような２０一ル式の傾斜圧延機においては、
ホローシェルＨが白抜き矢符で示す如く軸長方向に移送
されてきて両傾斜ロール１．１の入口面１２．１２間に
咬み込まれ、ガイドシュ３．３に案内されて軸心線図り
に回転されつつ軸長方向に移送される、所謂螺進移動せ
しめられつつその中心部にプラグ２２が貫入せしめられ
、傾斜ロール１．１とプラグ２２によって延伸圧延され
るようになっている。

素管の延伸圧延法としては上述した方法が一般的である
が、他にマンネスマン・プラグミル法のガイドシュに替
えてデイスクロールを上下に配置しプラグに替えたマン
ドレルバ−を用いて延伸圧延するディラシャミル法があ
り、３個の傾斜ロールとマンドレルバ−とにより素管を
延伸圧延するアラセルミル法がある。

被圧延材たる管材に縮径を伴う延伸圧延法としてはプラ
グを用いる特公昭５Ｂ−５６６５１号公報の発明及び特
公昭５９−１２３６２号公報の発明が知られている。

特公昭５Ｂ−５６６５１号公報の発明は、傾斜圧延ロー
ルの被圧延材入側に設けたガイドシューを介して被圧延
材を前記ロールに導入し、前記ロールで形成される最狭
小間隙部位より後位の被圧延材出側に設けたデイスクロ
ールにより被圧延材の膨出を抑制して金属管を製造する
方法である。

特公昭５９−１２３６２号公報の発明は、バスが管の進
行方向に沿って漸次狭くなるように配置した円錐面を有
する複数のロールにより管を挟圧すると共に、プラグを
圧延機入側に配置したマンドレルで保持して前記バス内
に配置し、ロールとプラグの間隙が漸次狭くなるパスを
構成し、ロールを回転させて管を螺旋状に前進させなが
ら圧延する方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のディラシャミル法及びアラセルミル法によりマン
ドレルバ−を用いて縮径を伴う延伸圧延を行うと、素管
の外面が傾斜ロールに接触して次に素管の内面がマンド
レルバ−に接触するまでに内面規制工具のない空もみ圧
延状態となり、縮径率が大きい場合には圧延後の管内面
にしわ疵が多発するという問題があった。

特公昭５８−５６６５１号公報の発明では管材案内部材
として１対のガイドシュ及び１対のデイスクロールを同
時に使用するため相互の位置設定が複雑となり、しかも
延伸比が大きくなると両者の継ぎ目部分に管材が入り込
み、表面疵を発生させるという問題があった。また内面
規制工具を用いず、管材案内部材であるデイスクロール
により空みも圧延を行うので、外径絞り率を大きくする
と管材の角張り及び管内面のしわ疵が多発するという問
題があった。

さらに管材案内部材としてガイドシュも用いるため、ガ
イドシュによりガイドシュ方向の膨出を抑制し過ぎると
ガイドシュと管材との接触面に焼付きが発生し、圧延後
の管外面に焼付き班として残存することがあった。特に
難加工性材料の圧延ではわずかな外径絞り率でもガイド
シュに焼付きが発生し、圧延後の管外面の手入れ工数が
増大するという問題があった。

特公昭５９−１２３６２号公報の発明も管材案内部材を
使用しており、管材と管材案内部材との焼付きの問題は
避けられなかった。また特公昭５９−１２３６２号公報
の発明は、管材案内部材を使用せず、３個の傾斜ロール
により圧延する３０−ル延伸法にも応用できるとされて
おり、これにより焼付きの問題は解消される。

ところが３０一ル式傾斜圧延法と管材案内部材を用いた
２０一ル式傾斜圧延法とは圧延メカニズムが根本的にこ
となり、プラグを用いた３０一ル式傾斜圧延機により縮
径圧延を行うと、素管の肉厚／外径比、圧延比及びロー
ル形状等によっては角張りが発生する、灰抜は時のフレ
ア現象により尻詰りか発生して圧延が不能になる、偏肉
率が極端に悪化するという問題があった。

そこで本発明者は１９Ｃｒフエライト系ステンレス鋼製
の素管（直径６０鶴、肉厚６ｍ）を用意し、３０一ル式
傾斜圧延機を使用して、加熱温度９００〜１０００℃の
条件で多大の試験、研究を行ったところ、以下の事実が
判明した。

素管の肉厚／外径比が小さいと角張りが発生し易くなる
傾向にあることは既知であるが、素管の肉厚／外径比を
限定した上で、傾斜ロール及びプラグの形状を特定する
と、しわ疵及び角張りの発生を防止できることがわかっ
た。さらに傾斜ロールのゴージ径／素管外径比を特定す
ると角張りの発生を防止できることがわかった。

そして、工具形状を限定して外径縮径率と対応させて肉
厚圧下率を限定すると、ボトムフレアによる尻詰りか発
生することなく支障なく圧延できることを知見した。

本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであり、素管の
肉厚／外径比、傾斜ロール及びプラグの形状を限定し、
肉厚圧下率を外径縮径率と対応させて設定することによ
り、高縮径率の延伸圧延を施しても管内、外面疵及び角
張りの発生がなく、そしてフレアによる尻詰りも防止さ
れ、しかも高い寸法精度の圧延が可能である継目無管の
傾斜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〕。

本発明に係る継目無管の傾斜圧延方法は、管材のパスラ
イン周りに配設した３個の傾斜ロールにて管材を螺進移
動させ、外径を圧延方向に従って漸減させた圧延部を有
するプラグを管材に内嵌して管材内面を規制する傾斜圧
延方法であって、次の条件式を満足せしめて管材に縮径
を伴う延伸圧延を行うことを特徴とする。

Ｌ０／ｄ０≧０．０４ ５０　＜　Ｒｄのとき　　　　０５Ｒｔ≦１０３５　＜
　Ｒｄ≦５０のとき　Ｏ≦Ｒｔ≦２０２０　＜　Ｒｄ≦
３５のとき　０≦Ｒｔ≦３００＜Ｒｄ≦２０のとき　Ｏ
≦Ｒｔ≦４０１．２　　≦ｐ／ｃｔｏ　　≦６．０ ０　°〈β≦１４゜ ｄｌ　〉０　’　＋θ、〉０　°、０　°〈θ、−θ、
≦６０６くθ２≦４゜ 但し ｔｏ　：管材入側の肉厚寸法 ｄｏ　：管材入側の外径寸法 ｔｌ　：管材出側の肉厚寸法 ｄｌ　：管材出側の外径寸法 Ｒｄ：外径縮径率、Ｒａ＝（ｄｏ−ｄｌ）／ｄｏｘｌｏ
。

Ｒｔ：肉厚圧下率、　Ｒｔ＝（ｔｏ　　ｔ　＋）／　ｊ
ａＸｌｏｏＤ：（ｌ斜ロールのゴージ径 β：傾斜ロールの傾斜角 θ１　：傾斜ロールの入口面角 θ２　：傾斜ロールの出口面角 θ、ニブラグ圧延部の面角 〔作用〕 管材入側の外径に対する肉厚比、外径縮径率と肉厚圧下
率の関係式、傾斜ロール及びプラグの形状の限定理由は
次の通りである。

（ｊ０／ｄ０≧０．０４） 管材入側の外径ｄ。に対する肉厚ｔ０の比が０．０４未
満であると管材に角張りが発生することによる。

外径縮径率Ｒｄと肉厚圧下率Ｒｔとの間に上記関係式が
成立しない場合、圧延中の管材のフレアが大きくなり、
圧延中にスリップして圧延不能となる外、灰抜は時にボ
トムフレアにより尻詰りか生じたり、角張りが発生する
ことによる。さらに管材外面にフレアによる折れ込み疵
が発生することによる。

〔１，２≦Ｄ／ｄ、≦６．０〕 管材入側の外径ｄ０に対する傾斜ロールのゴージ系りの
比が１．２未満であると、管材ボトムが楕円形状になっ
たり、角張る。さらに圧延中の管材が傾斜ロール間に入
り込み圧延が不能となることによる。

また、Ｄ　／　ｄ　Ｏが６．０を越えると圧延機が大き
くなり、設備コストが高くなることによる。

〔０６くβ≦１４°〕 傾斜ロールの傾斜角βは管材に推進力を付与する必要上
０″を越えなければならない。また傾斜角βが１４°を
越えると、管材の傾斜ロールへの噛み込み角度が大きく
なって圧延中にスリップし、ミスロールが発生する。さ
らに圧延管の外面のスパイラル段差が大きくなり、偏肉
率が悪化することによる。

〔θ°〈θ、−〇、≦６＠〕 傾斜ロールの入口面角θ１とプラグ圧延部面角θ２の差
がＯ°未満では傾斜ロールとプラグとの間隙が小さく、
管材の噛み込み不良が発生する外、偏肉率が悪化するこ
とによる。またθ１−θｒの値が６°を越えると内面規
制工具を用いない状態と同じになり、管材の内径の縮径
時に発生する内面しわ疵を消去できず、そのまま残存す
る外、角張りが発生し易くなることによる。

〔０°〈θ２≦４°〕 傾斜ロール出口面角θ２をＯ°以下にすると管材に角張
りが発生する外、スリップによるミスロールが発生する
ことによる。また傾斜ロール出口面角θ２が４°を越え
ると管材表面にスパイラル状の段差が発生し、寸法精度
の悪化が生じることによる。

〔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図は本発明方法により製管中の状態を示す模式的正
面図、第２図は第１図のｎ−ｎ線部分断面図、第３図は
第２図の模式的側面図である。

図中１．１．１はコーン形をなす傾斜ロール、２はプラ
グ、Ｈは素管、Ｈ′は圧延管を示している。

傾斜ロール１，１．１は軸長方向の中間部に短円柱状を
なすゴージ部１１を備え、該ゴージ部１１に対し圧延方
向入側は軸端に向けて漸次直径が縮小された略円錐台状
をなす入口面１２、圧延方向出側は軸端に向けて漸次直
径が拡大された略円錐台状をなす出口画工３を備え、夫
々所定の交叉角Ｔ、傾斜角βにて素管Ｈ１圧延管Ｈ′の
バスラインＸ−Ｘ回りに略等間隔に配設され、図示しな
い駆動源にて夫々矢符方向に回転駆動せしめられている
。

傾斜ロール１，１．１としては、ゴージ部１１の両側を
夫々軸端に向けて漸次縮径させた樽形ロールを用いても
よく、またゴージ部１１に対し圧延方向入側は軸端に向
けて漸次拡径させ、圧延方向出側は軸端に向けて漸次縮
径させたバレル形のロールを用いてもよい。

そしてゴージ部１１の径りは素管Ｈの外径ｄ０に対し１
．２≦Ｄ／ｄ０≦６．０が成立するように設定する。

プラグ２は先端部に最大直径を有する円柱部２ａを有し
、この円柱部２ａから基端部側、即ち素管Ｈの移動方向
に向けて漸次縮径させた略円錐台形をなす圧延部２ｂを
有し、この圧延部２ｂの基端に略円錐台形をなすリーリ
ング部２ｃを有し、このリーリング部２ｃの基端に更に
小径の円柱形をなすサイジング部２ｄを有しており、マ
ンドレルバ−Ｍにて圧延方向入側より素管Ｈ１圧延管Ｈ
′のパスセンタ上に支持されている。

傾斜ロール１の入口面１２がパスセンタに対してなす角
度、即ち人口面角θ１と、出口面１３がパスセンタに対
してなす角度、即ち出口面角θ２と、プラグ２の軸心線
に対する圧延部２ｂの面角θ２との間にはＯ″≦θ、−
θ７≦６’、Ｏ”＜０２≦４＠の関係が成立するよう設
定されている。

そしてプラグ２のリーリング部２ｃの面角は傾斜ロール
１の入口面角θ１と等しくさせる。これは偏肉矯正を行
うために必要な条件である。サイジング部２ｄの形状を
円錐台形でなく円柱形にし、面角を００にしているのは
管内面の形状を円柱状に仕上げ、管内からプラグ２を抜
き取り易くするためである。

マンドレルバ−Ｍの基端部は図示しない前進後退装置の
スラストブロック６に連結されており、プラグ２をパス
センタに沿って前、後方向に移動ｍ節回能としである。

なお、マンドレルバ−Ｍは傾斜ロール１の出側より延在
させてプラグ２のサイジング部２ｄに連結することとし
てもよい。

本発明では素管Ｈとして肉厚／外径比が０．０４以上で
ある素管を使用する。

また外径縮径率Ｒｄと対応させ、肉厚圧下率Ｒｔは下記
の範囲内に限定する。

５０　＜　Ｒｄのとき　　　ｏ　ｓｐｔ≦１０３５　＜
　Ｒｄ≦５０のとき　０５Ｒｔ≦２０２０　＜　Ｒｄ≦
３５のとき　０≦Ｒｔ≦３００＜Ｒｄ≦２０のとき　０
≦Ｒｔ≦４０而してこのような実施例にあっては操業開
始に先立ってスラストブロック６の操作により、プラグ
２をその圧延部２ｂを傾斜ロール１，１．１の人口面１
２．１２．１２と対向させた状態でＨのパスセンタ上に
位置決め保持しておく。しかもこの状態で傾斜ロール１
，１．１の傾斜角βは０°〈β≦１４゜の範囲に設定す
る。

そして加熱された素管Ｈは白抜き矢符方向からパスライ
ンＸ−Ｘ線に沿って移送されてきて傾斜ロール１．１．
１の入口面１２．１２．１２間に噛み込まれ、傾斜ロー
ル１．Ｉ、１０回転によってパスラインＸ−Ｘ線に沿っ
て螺進移動せしめられ、その中心部にプラグ２が挿嵌さ
れる。その後は１／３回転毎に傾斜ロール１，１．ｌと
プラグ２とによる間欠的な圧下作用を受けて楕円形状を
呈しつつ延伸圧延せしめられ、圧延方向の下流側に進む
に従って漸次円形に成形され、縮径された圧延管Ｈ′に
成形される。

この圧延過程では傾斜ロール１．１．１の入口面１２，
１２．１２による縮径加工時には管内面側からプラグ２
の圧延部２ｂが傾斜ロールｉ、１．１の入口面１２．１
２．１２に対して適宜な面角で対向し、管内面にしわ疵
が発生する前に管内表面に接触して管外径の縮径時に管
内面にしわ疵が発生するのを防止する。なお大部分の肉
厚加工はプラグ２の圧延部２ｂで終了し、その後管材は
リーリング部２ｃによりリーリング作用を受ける。さら
に管材外面は傾斜ロール１，１．１によりサイジングさ
れ、管材内面はプラグ２のサイジング部２ｄによりサイ
ジングされて、管材は傾斜ロール１，１．１の出側に移
送される。

〔試験例１〕 次に本発明方法（本発明例という）と３０一ル式傾斜圧
延機を使用するが、本発明に属さない方法（比較例とい
う）とにより延伸圧延を行った結果について説明する。

圧延条件は次の通りである。

鋼種：　１９Ｃｒフ工ライト系ステンレス鋼素管寸法：
直径６０ｍ、肉厚６〜１２ｍｍ加熱温度：　１ｏｏｏ℃ ロール傾斜角：３〜１４″ 結果は表１に示す通りである。

（以下余白） 表 ■ 表１から明らかな如く内面規制工具を全く使用しない比
較例では縮径率が１５％以上になると管内面にしわ班が
発生し、その程度は縮径率が大きくなるに従い顕著であ
った。

また内面規制工具としてマンドレルバ−を使用した比較
例では縮径率が小さいときはその効果があったが、縮径
率が大きくなるとしわ疵が発生した。

表　　　２ 表２中、ボトムフレアによる尻詰りの発生の有無の欄に
おける×印はフレアリングが生して尻詰りか発生し、ミ
スロールとなった場合を示し、Ｏ印は尻詰りか発生せず
、支障なく圧延を実施出来た場合を示す、また管外面圧
発生有無の欄におけ本発明方法に依った場合は縮径率が
大きくなっても管内面のしわ疵は皆無であり、良好な延
伸圧延を実施できることが解る。

〔試験例２〕 素管の縮径率と肉厚圧下率とを変え、以下の圧延条件で
延伸圧延を行った結果を表２に示す。

鋼種：　３４５Ｃ炭素鋼 素管寸法：直径６０鶴、肉厚６〜１０ｍｍ加熱温度：　
１０００℃ ロール傾斜角：３〜１４゜ （以下余白） る×印は圧延中のフレア量が大きくなり、折れ込み疵又
は割れ疵が管外面に残存した場合を示し、○印は支障な
く圧延を実施出来た場合を示す。

表２から明らかな如く本発明例のように縮径率の大きさ
と対応させて肉厚圧下率を適正に選択すると、何ら支障
がな（良好な品質の圧延管が得られる延伸圧延を実施出
来ることが解る。

〔試験例３〕 次に本発明例と、管材のパスライン周りに１対の傾斜ロ
ール及び１対のブレードガイドシュとを配設し、本発明
例と同一のプラグを用いて延伸圧延を実施した比較例と
を比較した結果を表３に示す。圧延条件は以下の通りで
ある。

鋼種：　１９Ｃｒフエライト系ステンレス５ＵＳ３０４
、ＵＳ３１６ 素管寸法：直径６０■、肉厚６〜１０鶴ロール傾斜角：
６゜ 縮径率：３０％ 肉厚圧下率＝３０％ 表 表３から明らかな如く比較例では全ての圧延管にブレー
ドガイドシュとの焼付きによる焼付き班が発生し、ガイ
ドシュを使用しない本発明例では全く焼付き班が発生し
なかった。本発明方法によると変形抵抗が大きく、ガイ
ドシュとの焼付きが発生し易い材料に延伸圧延を実施す
る場合にも絶大な効果を発揮できる。

〔効果〕

以上の如く本発明にあっては、偏肉率が良好であり、管
内面しわ疵、管外面底及び角張りが発生することなく、
またフレアリングによる尻詰りもなく、高寸法精度、高
縮径の延伸圧延を実施することが可能となる。しかもプ
ラグ形状、ロール形状等を変更するだけで従来設備をそ
のまま利用出来る等本発明は優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により製管中の状態を示す模式的正
面図、第２図は第１図のｎ−ｎ線部分断面図、第３図は
第２図の模式的側面図、第４図は従来のプラグを用いる
第２ピアサの部分拡大断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ
線断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管材のパスライン周りに配設した３個の傾斜ロール
   にて管材を螺進移動させ、外径を圧延方向に従って漸減
   させた圧延部を有するプラグを管材に内嵌して管材内面
   を規制する傾斜圧延方法であって、 次の条件式を満足せしめて管材に縮径を伴う延伸圧延を
   行うことを特徴とする継目無管の傾斜圧延方法。 ｔ＿０／ｄ＿０≧０．０４ ５０＜Ｒｄのとき０≦Ｒｔ≦１０ ３５＜Ｒｄ≦５０のとき０≦Ｒｔ≦２０ ２０＜Ｒｄ≦３５のとき０≦Ｒｔ≦３０ ０＜Ｒｄ≦２０のとき０≦Ｒｔ≦４０ １．２≦Ｄ／ｄ＿０≦６．０ ０°＜β≦１４° θ＿１＞０°、θ＿Ｐ＞０°、０°＜θ＿１−θ＿Ｐ≦
   ６°０°＜θ＿２≦４° 但し ｔ＿０：管材入側の肉厚寸法 ｄ＿０：管材入側の外径寸法 ｔ＿１：管材出側の肉厚寸法 ｄ＿１：管材出側の外径寸法 Ｒｄ：外径縮径率、Ｒｄ＝（ｄ＿０−ｄ＿１）／ｄ＿０
   ×１００Ｒｔ：肉厚圧下率、Ｒｔ＝（ｔ＿０−ｔ＿１）
   ／ｔ＿０×１００Ｄ：傾斜ロールのゴージ径 β：傾斜ロールの傾斜角 θ＿１：傾斜ロールの入口面角 θ＿２：傾斜ロールの出口面角 θ＿Ｐ：プラグ圧延部の面角