JPH0464761B2 - - Google Patents
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- JPH0464761B2 JPH0464761B2 JP58071739A JP7173983A JPH0464761B2 JP H0464761 B2 JPH0464761 B2 JP H0464761B2 JP 58071739 A JP58071739 A JP 58071739A JP 7173983 A JP7173983 A JP 7173983A JP H0464761 B2 JPH0464761 B2 JP H0464761B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
- B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
- B21B19/06—Rolling hollow basic material, e.g. Assel mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
- B21B1/20—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a non-continuous process,(e.g. skew rolling, i.e. planetary cross rolling)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Description
本発明は中空棒材の延伸圧延方法に関するもの
である。 なおここに中空棒材とは一般の棒鋼圧延工場で
製造されている超厚肉の中空棒状体を総称するも
のとし、その寸法例を示せば現今のマンドレルミ
ル工場における継目無管としての製造が不可能と
される肉厚／外径比（以下単にＴ／Ｄという）が
25〜30％以上（外径自体に制限はない）の中空棒
状体であつて、例えば油井用ドリルカラーの加工
素材として用いられるもの等を含むものとする。 この種の中空棒材は従来第６図に示す如く次の
ような工程で製造されていた。第６図は従来にお
ける中空棒材の製造工程を示す模式図であり、先
ず第６図イに示す如く鋼片B1を圧延機３１に通
して所要寸法仕様の角ビレツトB2を得、この角
ビレツトB2の中心部に第６図ロに示す如くドリ
ル３２を用いて穿孔し、角形の中空素材B3を製
作し、次いでこれに第６図ハに示す如くマンガン
鋼製の芯金３３を挿通し、この状態で第６図ニに
示す如く加熱炉３４にて所要温度に加熱した後、
第６図ホに示す如く孔型ロール３５ａを有する10
数段のスタンド列からなる連続式棒鋼圧延機３５
に通して中空素材B3をその外径、肉厚が目標値
に一致するよう仕上げ、第６図ヘに示す如く芯金
３３を抜き取つてこれを定尺切断し、次いで第６
図トに示す如く矯正機３６にて曲り矯正を施し、
成品としての中空棒材B4を得ている。 ところでこのような従来の製造方法にあつては
次のような問題点があつた。即ち、(1)中空棒材
B3内に内面規制工具たる芯金３３を挿入介在せ
しめた状態で圧延するが、芯金３３自体も塑性変
形するため成品の真円度が悪く偏肉の発生を避け
難いこと、(2)内径のばらつきが大きく、従つてま
た当然肉厚もばらつき全体としての寸法精度が低
いこと、(3)芯金３３は塑性変形するため使い捨て
られることとなり、工具原単位が高く不経済であ
ること、等である。このような従来方法における
問題点のうち、芯金の使用のため工具原単位が高
いという欠点の解消を図つたものとして従来次の
ような中空棒材の製造方法が提案されている。即
ち、先ずプレスピアシングミルを用いてブルーム
に穿孔を行い、次いでこの中空素材を内面規制工
具たる芯金を用いることなく、オーバルラウンド
型の孔型ロールを水平・垂直交互に配した連続式
圧延機に通して絞り圧延する方法である（特開昭
55−14407号）。 しかしこの方法も本発明者等の実験によると、
孔型ロールを用いた２段ロール式の圧延機列では
十分な真円度を確保することは極めて難しいこと
が確認されている。なお同じ孔型ロールを用いる
３方ロール式の圧延機列では２方ロール式の場合
に比較して真円度は良好となるが、これにも一定
の限界があることも確認された。 本発明はかかる事情に鑑みなされたものであつ
て、その目的とするところは交叉角、傾斜角とも
に所定の条件を満足するよう調節された３個又は
４個のコーン型ロールを有する傾斜圧延機を用い
て、中空素材をその外径、肉厚を共に減じる延伸
圧延を行うことによつて内面規制工具を用いる必
要がなく、しかも外径、肉厚ともに大幅な寸法精
度の向上を図り得るようにした中空棒材の延伸圧
延方法を提供するにある。本発明に係る中空棒材
の延伸圧延方法は、丸棒材に機械加工又は塑性加
工により穿孔して得た〔肉厚／外径〕比が25％以
上の中空素材を、内面規制工具を用いることな
く、目標とする仕上外径、肉厚を応じて交叉角γ
がγ≧0°、傾斜角βが3°≦β≦20°の条件を満たす
よう調節された３個又は４個のコーン型ロールを
有する交叉型の傾斜圧延機に通し、その外径を減
じると同時に肉厚をも減じて目標値に仕上げるこ
とを特徴とする。 なお上述した如き本発明とはその技術内容を全
く異にするが、加工対象域が相近接している方法
として本発明の発明者の１人の発明に係り、既に
本出願人により、出願を行なつている継目無管の
製造方法がある（特願昭56−22540号、特開昭57
−137009号）ので、この方法と本発明方法との基
本的な技術的相違点につき触れておくこととす
る。この既出願の発明の要旨は、パスライン周り
に臨んで３又は４個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に向くよう
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（交叉）
せしめ得るようにした交叉型の傾斜圧延機によ
り、内面規制工具を用いることなく素管の外径に
絞り加工を施す工程を含むことを特徴とする継目
無金属管の製造方法にある。 即ち、素管の外径をその肉厚が増すよう絞つた
とき、増肉の程度は素管に偏肉が存する場合、厚
肉部分よりも薄肉部分の方が増肉割合が大きいこ
とを利用して偏肉の矯正を行う方法である。ただ
この方法は本発明者等の実験によれば上述した如
き矯正効果が得られる範囲はＴ／Ｄが25〜30％以
下の範囲内であつて、これを越える範囲では仮令
従来技術をそのまま適用したとしても外径の絞り
加工によつて肉厚を増大せしめることは物理的に
不可能であることが確認された。 本発明者等が行つた圧延前における中空材の
Ｔ／Ｄと圧延後の肉厚との関係について求めた実
験について説明する。供試材としては材質：
S45C、外径：70mm、肉厚はＴ／Ｄ換算で11％〜
43％の範囲で異ならせた。他の圧延条件は次のと
おりである。 圧延条件 ロール交叉角：5° ロール傾斜角：6°、9°、12°、15° ゴージ部ロール径：210mm 外径減少率（目標値）：50％（70mm→35mm） 結果は第７図に示す如くである。 第７図は横軸にＴ／Ｄ（％）、また縦軸に TR−TM／TM×100＝（圧延後の中空材の肉厚−圧延前の
中空材の肉厚／圧延前の中空材の肉厚）×100 をとつて示してある。 このグラフから明らかなように、傾斜角によつ
て結果は多少異なるが、圧延前のＴ／Ｄが15％以
下では肉厚は増大され、またＴ／Ｄが25％以上で
は肉厚は減少されることが解る。このことは既出
願の技術の適用対象は自ずからＴ／Ｄが15％以
下、これに対し本発明の適用対象はこれとは逆に
外径、肉厚をともに減じ得るＴ／Ｄ＝25〜30％以
上を適用対象とすること、また既出願の技術は肉
厚についてはこれを増肉する絞り圧延加工を施す
ものであるのに対し、本発明方法は外径は勿論、
肉厚もこれを減ずる所謂延伸圧延加工を施すもの
であることから両者はその技術内容を全く異にす
るものであることが解る。 以下本発明をその実施状態を示す図面に基いて
具体的に説明する。第１図は本発明に係る中空棒
材の製造方法（以下本発明方法という）をその工
程順に示す模式図であり、先ず第１図イに示す如
き所要直径の丸棒材A1（丸鋼片でもよい）を用意
し、これを第１図ロに示す如くドリル１を用いて
機械加工により穿孔して中空素材A2を形成し、
この中空素材A2を第１図ハに示す如く所要温度
に加熱し、第１図ニに示す如く傾斜圧延機４によ
る延伸圧延を行うか、又は用意した丸棒材A1を
先ず第１図ロ′に示す如く加熱炉２にて塑性加工
に適した所要温度に加熱し、第１図ハ′に示す如
く加熱した丸棒材A1を押出機３を用いてその中
心部に穿孔して中空素材A2（Ｔ／Ｄ＝25〜30％以
上）を形成し、これに上記第１図ニに示す如く傾
斜圧延機４による延伸圧延を施した後定尺切断し
て中空棒材A3を得る。傾斜圧延機４は第２図イ，
ロ，ハに示す如く構成されている。第２図イは傾
斜圧延機４にて中空素材A2を延伸圧延中の状態
を示す中空素材の入側から見た模式的正面図、第
２図ロは同じく第２図イのロ−ロ線による断面
図、第２図ハは同じく第２図イのハ−ハ線による
側面図であり、ロール４１はいずれも軸線方向の
一端部近くにゴージ部４１ａを備え、このゴージ
部４１ａを境いに軸線方向の一端側には軸端を向
けて漸次直線的に直径を縮小され、また他端側は
軸端に向けて漸次直線的又は曲線的に直径を拡大
されて円錐台状をなす入口面４１ｂ、出口面４１
ｃを備えたコーン型として構成されている。各ロ
ール４１はいずれもその入口面４１ｂ側を中空素
材A2の移動方向上流側に位置させた状態であつ
て、且つ軸心線Ｙ−Ｙとゴージ部４１ａを夫々含
む平面との交点０（以下ロール設定中心という）
を中空素材A2のパスラインＸ−Ｘと直交する同
一平面上に位置させてパスラインＸ−Ｘの周りに
略等間隔に配設され夫々両端の軸部４１ｄ，４１
ｅを図示しない軸受に支持された状態でその軸心
線Ｙ−Ｙが設定中心Ｏを中心にして中空素材A2
のパスラインＸ−Ｘとの関係において、第２図ロ
に示す如く平面視的に前端部、即ち前方の軸端が
パスラインＸ−Ｘに向けて接近するよう所要角度
γ（以下交叉角という）だけ交叉せしめられ、且
つ側面視的には第２図ハに示す如く、前方の軸端
が中空素材A2の周方向の同じ側に向けて所要角
度β（以下傾斜角という）だけ傾斜せしめられて
配設されている。 各ロール４１はいずれも図示しない駆動源に連
結されており、第２図イに示す如く矢符方向に回
転駆動され、これら各ロール４１間に噛み込まれ
た中空素材A2は軸心線周りに回転駆動されつつ
パスライン方向に移動される、所謂螺進移動せし
められつつ外径と同時に肉厚も減じられる高圧下
での延伸圧延を施される。交叉角、傾斜角の設定
手段については特に限定するものではなく、従来
より用いられている構成をそのまま、又は設定範
囲を大きくとれるよう適宜の改良を加えて採用す
ればよい。 上述した交叉角γはγ≧０に、また傾斜角βは
3°≦β≦20°の条件を満たすよう設定される。な
お第２図イ，ロ，ハに示す如く、中空素材A2の
移動方向に対し、コーン型ロール４１の小径側端
部が上流側に向くよう配設されているときの交叉
角γを正とし、一方これとは逆にコーン型ロール
４１の小径側端部が下流側に向くよう配設されて
いるときの交叉角γを負として表わすものとす
る。 第３図イ，ロ，ハは交叉角γ、傾斜角βと圧延
前、後における中空素材の孔径との関係を、また
第４図イ，ロ，ハは同じく交叉角γ、傾斜角βと
機械的性質との関係を夫々示している。第３図
イ，ロ，ハはいずれも横軸に圧延前の中空素材の
孔径（mm）を、また縦軸に圧延後の孔径（mm）を
とつて示してある。なお、交叉角γは第３図イに
ついては9°、第３図ロについては0°、第３図ハに
ついては−9°に設定し、一方傾斜角βは夫々、
3°、5°、7°、9°、11°、13°の６段階に変化させた
。
傾斜圧延機はいずれもコーン型の３ロール式のも
のであつて、ロールの材質はSCM、ゴージ部直
径は205mmのものを用いた。また供試材たる丸鋼
材としてはS45C炭素鋼を供試材とし、直径70mm、
長さ300mmのものを、用い、これらに夫々、中心
に直径８mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mmの孔
を機械加工により穿孔して中空素材とし、これを
芯金等の内面規制工具を用いることなく予め定め
た目標とする外径、肉厚に応じて交叉角、傾斜角
を調節された３ロールの交叉型の傾斜圧延機にて
加熱温度1200℃で外径33mmに延伸圧延し、圧延前
後の孔径を検出した。 このグラフから明らかな如く、中空素材の圧延
前、後の孔径を比較してみると、交叉角γ、傾斜
角βの適切な組み合せによつて、外径、肉厚とも
に縮小せしめ得ることが解るが、孔径の縮小効果
は交叉角γ、傾斜角βとも大きい程大きくなつて
いることが解る。第４図イ，ロ，ハに示すグラフ
は、孔径が８mm、10mmの二種類を中空素材を用
い、交叉角γ、傾斜角βを種々変化させて外径を
70mmから33mmに圧延（前述と同様に実施）し、そ
の圧延材を870℃に一時間均熱保持する熱処理を
行なつた後空冷し、熱処理済圧延材からJIS4号に
基づく試験片を製作し、圧延後の機械的性質（引
張強さ、0.2％耐力、絞り率、伸び率）について
測定した結果を示しており、いずれも、横軸に傾
斜角βを、また縦軸に各機械的性質をとつて示し
ている。なお交叉角γは第４図イにおいては9°、
第４図ロにおいては0°、第４図ハにおいては−9°
に設定し、一方傾斜角βは夫々3°、5°、7°、9°、
11°、13°の６段階に変化させた。グラフ中破線は
圧延前の機械的性質を、また実線は圧延後の機械
的性質を示している。 このグラフから明らかな如く、いずれも交叉角
γが大きい程、また傾斜角βも大きい程機械的性
質が向上していることが解るが、交叉角γが−9°
においては傾斜角βを大きくしても、機械的性質
が圧延前以上には向上せず、また傾斜角βが3°未
満では特に絞り率、伸び率が急激に低下すること
が解る。 上述した如き事実から、交叉角γはγ≧０、ま
た傾斜角βは3°≦β≦20°とするのが中空素管の
孔径の縮小効果の面並びに機械的性質の向上の面
からも望ましいことが解る。なお傾斜角βを20°
以下としたのはこれを越えるとロールハウジング
に振動等を生じ、ハウジング強度を格段に増大す
る必要が生じることによる。 次に本発明方法と従来方法との比較試験結果に
ついて説明する。 ここに本発明方法としてはS45C丸棒鋼を供試
材とし、これを機械加工によつて穿孔し、中空素
材を得、これを加熱炉にて1200℃に加熱しこれを
第２図イ，ロ，ハに示す如き、３ロールの交叉型
の傾斜圧延機を用いて交叉角γを9°に、傾斜角β
を5°に夫々設定して延伸圧延を行つて中空棒材を
製造する方法を用い、また従来方法としては
S45C角ビレツトの中心にドリルを用いて穿孔し、
中空素材内にマンガン鋼製の芯金を装入し、これ
をオーバルラウンド孔型ロールを水平−垂直交互
に配した連続式の棒鋼圧延機により圧延して中空
棒材を得る方法を用いた。 中空素材としては外径110mm、内径30mmのもの
を用い、これを外径33mmを目標値として圧延し、
圧延後の中空棒材の外径、内径及びその真円度、
偏肉を検出した。結果は表１に示すとおりであ
る。なお本発明方法によつて得た中空棒材の断面
は第５図イに、また従来方法によつて得た中空棒
材の断面は第５図ロに示すとおりである。
である。 なおここに中空棒材とは一般の棒鋼圧延工場で
製造されている超厚肉の中空棒状体を総称するも
のとし、その寸法例を示せば現今のマンドレルミ
ル工場における継目無管としての製造が不可能と
される肉厚／外径比（以下単にＴ／Ｄという）が
25〜30％以上（外径自体に制限はない）の中空棒
状体であつて、例えば油井用ドリルカラーの加工
素材として用いられるもの等を含むものとする。 この種の中空棒材は従来第６図に示す如く次の
ような工程で製造されていた。第６図は従来にお
ける中空棒材の製造工程を示す模式図であり、先
ず第６図イに示す如く鋼片B1を圧延機３１に通
して所要寸法仕様の角ビレツトB2を得、この角
ビレツトB2の中心部に第６図ロに示す如くドリ
ル３２を用いて穿孔し、角形の中空素材B3を製
作し、次いでこれに第６図ハに示す如くマンガン
鋼製の芯金３３を挿通し、この状態で第６図ニに
示す如く加熱炉３４にて所要温度に加熱した後、
第６図ホに示す如く孔型ロール３５ａを有する10
数段のスタンド列からなる連続式棒鋼圧延機３５
に通して中空素材B3をその外径、肉厚が目標値
に一致するよう仕上げ、第６図ヘに示す如く芯金
３３を抜き取つてこれを定尺切断し、次いで第６
図トに示す如く矯正機３６にて曲り矯正を施し、
成品としての中空棒材B4を得ている。 ところでこのような従来の製造方法にあつては
次のような問題点があつた。即ち、(1)中空棒材
B3内に内面規制工具たる芯金３３を挿入介在せ
しめた状態で圧延するが、芯金３３自体も塑性変
形するため成品の真円度が悪く偏肉の発生を避け
難いこと、(2)内径のばらつきが大きく、従つてま
た当然肉厚もばらつき全体としての寸法精度が低
いこと、(3)芯金３３は塑性変形するため使い捨て
られることとなり、工具原単位が高く不経済であ
ること、等である。このような従来方法における
問題点のうち、芯金の使用のため工具原単位が高
いという欠点の解消を図つたものとして従来次の
ような中空棒材の製造方法が提案されている。即
ち、先ずプレスピアシングミルを用いてブルーム
に穿孔を行い、次いでこの中空素材を内面規制工
具たる芯金を用いることなく、オーバルラウンド
型の孔型ロールを水平・垂直交互に配した連続式
圧延機に通して絞り圧延する方法である（特開昭
55−14407号）。 しかしこの方法も本発明者等の実験によると、
孔型ロールを用いた２段ロール式の圧延機列では
十分な真円度を確保することは極めて難しいこと
が確認されている。なお同じ孔型ロールを用いる
３方ロール式の圧延機列では２方ロール式の場合
に比較して真円度は良好となるが、これにも一定
の限界があることも確認された。 本発明はかかる事情に鑑みなされたものであつ
て、その目的とするところは交叉角、傾斜角とも
に所定の条件を満足するよう調節された３個又は
４個のコーン型ロールを有する傾斜圧延機を用い
て、中空素材をその外径、肉厚を共に減じる延伸
圧延を行うことによつて内面規制工具を用いる必
要がなく、しかも外径、肉厚ともに大幅な寸法精
度の向上を図り得るようにした中空棒材の延伸圧
延方法を提供するにある。本発明に係る中空棒材
の延伸圧延方法は、丸棒材に機械加工又は塑性加
工により穿孔して得た〔肉厚／外径〕比が25％以
上の中空素材を、内面規制工具を用いることな
く、目標とする仕上外径、肉厚を応じて交叉角γ
がγ≧0°、傾斜角βが3°≦β≦20°の条件を満たす
よう調節された３個又は４個のコーン型ロールを
有する交叉型の傾斜圧延機に通し、その外径を減
じると同時に肉厚をも減じて目標値に仕上げるこ
とを特徴とする。 なお上述した如き本発明とはその技術内容を全
く異にするが、加工対象域が相近接している方法
として本発明の発明者の１人の発明に係り、既に
本出願人により、出願を行なつている継目無管の
製造方法がある（特願昭56−22540号、特開昭57
−137009号）ので、この方法と本発明方法との基
本的な技術的相違点につき触れておくこととす
る。この既出願の発明の要旨は、パスライン周り
に臨んで３又は４個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に向くよう
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（交叉）
せしめ得るようにした交叉型の傾斜圧延機によ
り、内面規制工具を用いることなく素管の外径に
絞り加工を施す工程を含むことを特徴とする継目
無金属管の製造方法にある。 即ち、素管の外径をその肉厚が増すよう絞つた
とき、増肉の程度は素管に偏肉が存する場合、厚
肉部分よりも薄肉部分の方が増肉割合が大きいこ
とを利用して偏肉の矯正を行う方法である。ただ
この方法は本発明者等の実験によれば上述した如
き矯正効果が得られる範囲はＴ／Ｄが25〜30％以
下の範囲内であつて、これを越える範囲では仮令
従来技術をそのまま適用したとしても外径の絞り
加工によつて肉厚を増大せしめることは物理的に
不可能であることが確認された。 本発明者等が行つた圧延前における中空材の
Ｔ／Ｄと圧延後の肉厚との関係について求めた実
験について説明する。供試材としては材質：
S45C、外径：70mm、肉厚はＴ／Ｄ換算で11％〜
43％の範囲で異ならせた。他の圧延条件は次のと
おりである。 圧延条件 ロール交叉角：5° ロール傾斜角：6°、9°、12°、15° ゴージ部ロール径：210mm 外径減少率（目標値）：50％（70mm→35mm） 結果は第７図に示す如くである。 第７図は横軸にＴ／Ｄ（％）、また縦軸に TR−TM／TM×100＝（圧延後の中空材の肉厚−圧延前の
中空材の肉厚／圧延前の中空材の肉厚）×100 をとつて示してある。 このグラフから明らかなように、傾斜角によつ
て結果は多少異なるが、圧延前のＴ／Ｄが15％以
下では肉厚は増大され、またＴ／Ｄが25％以上で
は肉厚は減少されることが解る。このことは既出
願の技術の適用対象は自ずからＴ／Ｄが15％以
下、これに対し本発明の適用対象はこれとは逆に
外径、肉厚をともに減じ得るＴ／Ｄ＝25〜30％以
上を適用対象とすること、また既出願の技術は肉
厚についてはこれを増肉する絞り圧延加工を施す
ものであるのに対し、本発明方法は外径は勿論、
肉厚もこれを減ずる所謂延伸圧延加工を施すもの
であることから両者はその技術内容を全く異にす
るものであることが解る。 以下本発明をその実施状態を示す図面に基いて
具体的に説明する。第１図は本発明に係る中空棒
材の製造方法（以下本発明方法という）をその工
程順に示す模式図であり、先ず第１図イに示す如
き所要直径の丸棒材A1（丸鋼片でもよい）を用意
し、これを第１図ロに示す如くドリル１を用いて
機械加工により穿孔して中空素材A2を形成し、
この中空素材A2を第１図ハに示す如く所要温度
に加熱し、第１図ニに示す如く傾斜圧延機４によ
る延伸圧延を行うか、又は用意した丸棒材A1を
先ず第１図ロ′に示す如く加熱炉２にて塑性加工
に適した所要温度に加熱し、第１図ハ′に示す如
く加熱した丸棒材A1を押出機３を用いてその中
心部に穿孔して中空素材A2（Ｔ／Ｄ＝25〜30％以
上）を形成し、これに上記第１図ニに示す如く傾
斜圧延機４による延伸圧延を施した後定尺切断し
て中空棒材A3を得る。傾斜圧延機４は第２図イ，
ロ，ハに示す如く構成されている。第２図イは傾
斜圧延機４にて中空素材A2を延伸圧延中の状態
を示す中空素材の入側から見た模式的正面図、第
２図ロは同じく第２図イのロ−ロ線による断面
図、第２図ハは同じく第２図イのハ−ハ線による
側面図であり、ロール４１はいずれも軸線方向の
一端部近くにゴージ部４１ａを備え、このゴージ
部４１ａを境いに軸線方向の一端側には軸端を向
けて漸次直線的に直径を縮小され、また他端側は
軸端に向けて漸次直線的又は曲線的に直径を拡大
されて円錐台状をなす入口面４１ｂ、出口面４１
ｃを備えたコーン型として構成されている。各ロ
ール４１はいずれもその入口面４１ｂ側を中空素
材A2の移動方向上流側に位置させた状態であつ
て、且つ軸心線Ｙ−Ｙとゴージ部４１ａを夫々含
む平面との交点０（以下ロール設定中心という）
を中空素材A2のパスラインＸ−Ｘと直交する同
一平面上に位置させてパスラインＸ−Ｘの周りに
略等間隔に配設され夫々両端の軸部４１ｄ，４１
ｅを図示しない軸受に支持された状態でその軸心
線Ｙ−Ｙが設定中心Ｏを中心にして中空素材A2
のパスラインＸ−Ｘとの関係において、第２図ロ
に示す如く平面視的に前端部、即ち前方の軸端が
パスラインＸ−Ｘに向けて接近するよう所要角度
γ（以下交叉角という）だけ交叉せしめられ、且
つ側面視的には第２図ハに示す如く、前方の軸端
が中空素材A2の周方向の同じ側に向けて所要角
度β（以下傾斜角という）だけ傾斜せしめられて
配設されている。 各ロール４１はいずれも図示しない駆動源に連
結されており、第２図イに示す如く矢符方向に回
転駆動され、これら各ロール４１間に噛み込まれ
た中空素材A2は軸心線周りに回転駆動されつつ
パスライン方向に移動される、所謂螺進移動せし
められつつ外径と同時に肉厚も減じられる高圧下
での延伸圧延を施される。交叉角、傾斜角の設定
手段については特に限定するものではなく、従来
より用いられている構成をそのまま、又は設定範
囲を大きくとれるよう適宜の改良を加えて採用す
ればよい。 上述した交叉角γはγ≧０に、また傾斜角βは
3°≦β≦20°の条件を満たすよう設定される。な
お第２図イ，ロ，ハに示す如く、中空素材A2の
移動方向に対し、コーン型ロール４１の小径側端
部が上流側に向くよう配設されているときの交叉
角γを正とし、一方これとは逆にコーン型ロール
４１の小径側端部が下流側に向くよう配設されて
いるときの交叉角γを負として表わすものとす
る。 第３図イ，ロ，ハは交叉角γ、傾斜角βと圧延
前、後における中空素材の孔径との関係を、また
第４図イ，ロ，ハは同じく交叉角γ、傾斜角βと
機械的性質との関係を夫々示している。第３図
イ，ロ，ハはいずれも横軸に圧延前の中空素材の
孔径（mm）を、また縦軸に圧延後の孔径（mm）を
とつて示してある。なお、交叉角γは第３図イに
ついては9°、第３図ロについては0°、第３図ハに
ついては−9°に設定し、一方傾斜角βは夫々、
3°、5°、7°、9°、11°、13°の６段階に変化させた
。
傾斜圧延機はいずれもコーン型の３ロール式のも
のであつて、ロールの材質はSCM、ゴージ部直
径は205mmのものを用いた。また供試材たる丸鋼
材としてはS45C炭素鋼を供試材とし、直径70mm、
長さ300mmのものを、用い、これらに夫々、中心
に直径８mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mmの孔
を機械加工により穿孔して中空素材とし、これを
芯金等の内面規制工具を用いることなく予め定め
た目標とする外径、肉厚に応じて交叉角、傾斜角
を調節された３ロールの交叉型の傾斜圧延機にて
加熱温度1200℃で外径33mmに延伸圧延し、圧延前
後の孔径を検出した。 このグラフから明らかな如く、中空素材の圧延
前、後の孔径を比較してみると、交叉角γ、傾斜
角βの適切な組み合せによつて、外径、肉厚とも
に縮小せしめ得ることが解るが、孔径の縮小効果
は交叉角γ、傾斜角βとも大きい程大きくなつて
いることが解る。第４図イ，ロ，ハに示すグラフ
は、孔径が８mm、10mmの二種類を中空素材を用
い、交叉角γ、傾斜角βを種々変化させて外径を
70mmから33mmに圧延（前述と同様に実施）し、そ
の圧延材を870℃に一時間均熱保持する熱処理を
行なつた後空冷し、熱処理済圧延材からJIS4号に
基づく試験片を製作し、圧延後の機械的性質（引
張強さ、0.2％耐力、絞り率、伸び率）について
測定した結果を示しており、いずれも、横軸に傾
斜角βを、また縦軸に各機械的性質をとつて示し
ている。なお交叉角γは第４図イにおいては9°、
第４図ロにおいては0°、第４図ハにおいては−9°
に設定し、一方傾斜角βは夫々3°、5°、7°、9°、
11°、13°の６段階に変化させた。グラフ中破線は
圧延前の機械的性質を、また実線は圧延後の機械
的性質を示している。 このグラフから明らかな如く、いずれも交叉角
γが大きい程、また傾斜角βも大きい程機械的性
質が向上していることが解るが、交叉角γが−9°
においては傾斜角βを大きくしても、機械的性質
が圧延前以上には向上せず、また傾斜角βが3°未
満では特に絞り率、伸び率が急激に低下すること
が解る。 上述した如き事実から、交叉角γはγ≧０、ま
た傾斜角βは3°≦β≦20°とするのが中空素管の
孔径の縮小効果の面並びに機械的性質の向上の面
からも望ましいことが解る。なお傾斜角βを20°
以下としたのはこれを越えるとロールハウジング
に振動等を生じ、ハウジング強度を格段に増大す
る必要が生じることによる。 次に本発明方法と従来方法との比較試験結果に
ついて説明する。 ここに本発明方法としてはS45C丸棒鋼を供試
材とし、これを機械加工によつて穿孔し、中空素
材を得、これを加熱炉にて1200℃に加熱しこれを
第２図イ，ロ，ハに示す如き、３ロールの交叉型
の傾斜圧延機を用いて交叉角γを9°に、傾斜角β
を5°に夫々設定して延伸圧延を行つて中空棒材を
製造する方法を用い、また従来方法としては
S45C角ビレツトの中心にドリルを用いて穿孔し、
中空素材内にマンガン鋼製の芯金を装入し、これ
をオーバルラウンド孔型ロールを水平−垂直交互
に配した連続式の棒鋼圧延機により圧延して中空
棒材を得る方法を用いた。 中空素材としては外径110mm、内径30mmのもの
を用い、これを外径33mmを目標値として圧延し、
圧延後の中空棒材の外径、内径及びその真円度、
偏肉を検出した。結果は表１に示すとおりであ
る。なお本発明方法によつて得た中空棒材の断面
は第５図イに、また従来方法によつて得た中空棒
材の断面は第５図ロに示すとおりである。
【表】
この表１及び第５図イ，ロから明らかな如く本
発明方法に依つた場合は外径、肉厚、ともに従来
方法に比較して飛躍的に向上していることが解
る。 以上の如く本発明方法にあつては〔肉厚／外
径〕比が25％以上の中空素材を内面規制具を用い
ることなく目標値に応じ交叉角γ≧０、傾斜角β
を3°≦β≦20°の条件を満たすよう調節した３個
又は４個のコーン型ロールを有する傾斜圧延機に
て外径、肉厚をともに減じるべく延伸圧延を行う
こととしているから、外径、肉厚のばらつきが少
なく、成品の寸法精度が著しく向上し、中空素材
の機械的性質の劣化が少なく、むしろ交叉角、傾
斜角の適切な選択によつてその向上が図れ、また
内面規制工具を用いないために工具原単位が低
い。また本発明ではγ、βの調整により外径と肉
厚とを同時に減ずることでこれらを目標値に仕上
げ得ること、更には中空素材の穿孔径を適宜に定
めることにより、素材の丸ビレツトの外径の種類
を少なくしても、多種の外径、肉厚の中空棒材を
得ることができる。つまり素材の種類も低減でき
る点での在庫管理、製造管理上にも実益がある。
全体の設備費も安価であるなど、本発明は優れた
効果を奏するものである。 なお、上述の実施例はハウジングが固定で、材
料が回転する構成の場合であるが、これに限らず
例えばハウジングが回転し、材料が回転しない構
成の場合にも適用して同様の効果が得られるもの
である。
発明方法に依つた場合は外径、肉厚、ともに従来
方法に比較して飛躍的に向上していることが解
る。 以上の如く本発明方法にあつては〔肉厚／外
径〕比が25％以上の中空素材を内面規制具を用い
ることなく目標値に応じ交叉角γ≧０、傾斜角β
を3°≦β≦20°の条件を満たすよう調節した３個
又は４個のコーン型ロールを有する傾斜圧延機に
て外径、肉厚をともに減じるべく延伸圧延を行う
こととしているから、外径、肉厚のばらつきが少
なく、成品の寸法精度が著しく向上し、中空素材
の機械的性質の劣化が少なく、むしろ交叉角、傾
斜角の適切な選択によつてその向上が図れ、また
内面規制工具を用いないために工具原単位が低
い。また本発明ではγ、βの調整により外径と肉
厚とを同時に減ずることでこれらを目標値に仕上
げ得ること、更には中空素材の穿孔径を適宜に定
めることにより、素材の丸ビレツトの外径の種類
を少なくしても、多種の外径、肉厚の中空棒材を
得ることができる。つまり素材の種類も低減でき
る点での在庫管理、製造管理上にも実益がある。
全体の設備費も安価であるなど、本発明は優れた
効果を奏するものである。 なお、上述の実施例はハウジングが固定で、材
料が回転する構成の場合であるが、これに限らず
例えばハウジングが回転し、材料が回転しない構
成の場合にも適用して同様の効果が得られるもの
である。
第１図は本発明方法をその工程順に示し模式
図、第２図イは本発明方法の実施に用いる傾斜圧
延機の模式的正面図、第２図ロは第２図イのロ−
ロ線による模式的断面図、第２図ハは第２図ロの
ハ−ハ線による模式的側面図、第３図イ，ロ，ハ
は交叉角、傾斜角と中空棒材の孔径との関係を示
すグラフ、第４図イ，ロ，ハは交叉角、傾斜角と
中空棒材の機械的性質との関係を示すグラフ、第
５図イは本発明方法によつて得た中空棒材の断面
図、第５図ロは従来方法によつて得た中空棒材の
断面図、第６図は従来方法をその工程順に示す模
式図、第７図は本発明者等が行つた圧延前におけ
る中空材と圧延後の肉厚との関係について求めた
実験結果を示すグラフである。 １……ドリル、２……加熱炉、３……押出機、
４……傾斜圧延機、４１……ロール、４１ａ……
ゴージ部、４１ｂ……入口面、４１Ｃ……出口
面。
図、第２図イは本発明方法の実施に用いる傾斜圧
延機の模式的正面図、第２図ロは第２図イのロ−
ロ線による模式的断面図、第２図ハは第２図ロの
ハ−ハ線による模式的側面図、第３図イ，ロ，ハ
は交叉角、傾斜角と中空棒材の孔径との関係を示
すグラフ、第４図イ，ロ，ハは交叉角、傾斜角と
中空棒材の機械的性質との関係を示すグラフ、第
５図イは本発明方法によつて得た中空棒材の断面
図、第５図ロは従来方法によつて得た中空棒材の
断面図、第６図は従来方法をその工程順に示す模
式図、第７図は本発明者等が行つた圧延前におけ
る中空材と圧延後の肉厚との関係について求めた
実験結果を示すグラフである。 １……ドリル、２……加熱炉、３……押出機、
４……傾斜圧延機、４１……ロール、４１ａ……
ゴージ部、４１ｂ……入口面、４１Ｃ……出口
面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 丸棒材に機械加工又は塑性加工により穿孔し
て得た〔肉厚／外径〕比が25％以上の中空素材
を、内面規制工具を用いることなく、目標とする
仕上外径、肉厚に応じて交叉角γがγ≧0°、傾斜
角βが3°≦β≦20°の条件を満たすよう調節され
た３個又は４個のコーン型ロールを有する交叉型
の傾斜圧延機に通し、その外径を減じると同時に
肉厚をも減じて目標値に仕上げることを特徴とす
る中空棒材の延伸圧延方法。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7173983A JPS59197305A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 中空棒材の製造方法 |
| AU16287/83A AU564031B2 (en) | 1982-06-30 | 1983-06-27 | Manufacturing hollow rods |
| DE3323221A DE3323221C3 (de) | 1982-06-30 | 1983-06-28 | Verfahren und Vorrichtung zum Längen von Rohrluppen |
| US06/508,718 US4510787A (en) | 1982-06-30 | 1983-06-28 | Method of manufacturing hollow rods |
| IT67713/83A IT1203829B (it) | 1982-06-30 | 1983-06-29 | Procedimento di fabbricazione di barre cave particolarmente del tipo utilizzato per realizzare collari di trivelle per pozzi di petrolio |
| SE8303710A SE450874B (sv) | 1982-06-30 | 1983-06-29 | Sett att framstella halade stenger |
| CA000431445A CA1214952A (en) | 1982-06-30 | 1983-06-29 | Method of manufacturing hollow rods |
| AT0239283A AT393805B (de) | 1982-06-30 | 1983-06-29 | Verfahren zur herstellung von gestaengerohren und dorn- oder stopfenloses schraegwalzgeruest zur durchfuehrung des verfahrens |
| FR8310743A FR2529482B1 (fr) | 1982-06-30 | 1983-06-29 | Procede de fabrication de tiges creuses |
| GB08317787A GB2124118B (en) | 1982-06-30 | 1983-06-30 | Method of manufacturing hollow rods |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7173983A JPS59197305A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 中空棒材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59197305A JPS59197305A (ja) | 1984-11-08 |
| JPH0464761B2 true JPH0464761B2 (ja) | 1992-10-16 |
Family
ID=13469191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7173983A Granted JPS59197305A (ja) | 1982-06-30 | 1983-04-22 | 中空棒材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59197305A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57137009A (en) * | 1981-02-17 | 1982-08-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Manufacture of seamless metallic pipe |
-
1983
- 1983-04-22 JP JP7173983A patent/JPS59197305A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57137009A (en) * | 1981-02-17 | 1982-08-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Manufacture of seamless metallic pipe |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59197305A (ja) | 1984-11-08 |
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