JPH05261408A - 管の圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 尻詰まり及び内面疵の発生を抑制し、圧延効
果の向上と、圧延の高品質化とを実現する。 【構成】 パスセンタＸ−Ｘに沿って送給され、ディス
クロール６，６により外方への膨れ出しを抑制されつ
つ、傾斜ロール１，１により圧延される被圧延材３の終
端を、傾斜ロール１，１の入側に配した終端センサ54に
より検出し、演算制御装置51に与える。演算制御装置51
は、終端検出がなされてから、所定時間の経過を待って
ロール自動位置決め装置52,52 及びプラグ自動位置決め
装置53に動作指令を発する。この動作指令に応じてプラ
グ２の先端ドラフト率を変更することなく、ロール自動
位置決め装置52,52 は、傾斜ロール１，１の開度の減少
を行い、プラグ自動位置決め装置53は、プラグ２の先進
量の増加を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は継目無金属管の代表的製
造方法であるマンネスマン製管法等において広く採用さ
れている穿孔機 (ピアサー) を用いた傾斜圧延機による
圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にマンネスマン製管法による継目無
金属管は、先ず加熱した被圧延材である丸鋼片をピアサ
ーに通し、その中心部にプラグを押し当て貫入せしめて
穿孔してホローシェルを得、これを直接あるいは必要が
あればホローシェルをエロンゲータに通して拡径, 延伸
圧延を施した後、例えばプラグミルにて更に延伸圧延
し、リーラ, サイザにて磨管, 形状修正, サイジングを
行い、精整行程を経て製造されている。ところで、上記
したピアサー, エロンゲータにおいては丸鋼片、ホロー
シェルのパスセンタに対して軸心線を傾斜させた例えば
樽形の圧延ロール (以下傾斜ロールという) とプラグと
を組合せた所謂傾斜圧延機が用いられる。

【０００３】以上の如きマンネスマン製管法の実施に用
いるピアサは、所定のパスセンタを挾んで夫々対向設置
された各一対の傾斜ロールと、前記パスセンタ上に配さ
れた内面規制具であるプラグと、管材案内部材であるガ
イドシュー又はディスクロールとを用いた構成が一般的
である。

【０００４】図５はピアサの模式的横断面図、図６は図
５のVI-VI 線による縦断面図である。図中、１，１は傾
斜ロール、２は内面規制具たるプラグ、６，６は案内部
材たるディスクロールを示している。

【０００５】各傾斜ロール１，１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を備えるバレル形ロールであ
り、被圧延材３のパスセンタＸ−Ｘの左，右又は上，下
に配置されている。

【０００６】また、プラグ２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ーＭの先端部に支持さ
れ、傾斜ロール１，１の中間にてパスセンタＸ−Ｘ上に
位置決め保持されている。マンドレルバーＭの基端部は
図示しない前進，後進装置におけるスラストブロックに
連結されている。

【０００７】図６においてディスクロール６，６はプラ
グ２と対向する外周面を凹面に形成された円板であり、
上，下又は左，右に一対あり、夫々図示しない駆動モー
タで駆動され、被圧延材３の丸鋼片部３b 及び中空素管
部３h のパスセンタＸ−Ｘ回りに傾斜ロール１，１と交
互に配置されている。

【０００８】而してこのようなピアサにおいては、被圧
延材３の丸鋼片部３b 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
に噛み込まれ、その外周に圧下を加えられつつ傾斜ロー
ル１，１の回転に応じて螺進移動し、この移動に伴っ
て、その軸心位置に貫入されるプラグ２によって穿孔さ
れると共に、該プラグ２と前記傾斜ロール１，１との間
にて圧延されるようになしてあり、ディスクロール６，
６は圧延中において被圧延材３の外周に摺接し、これ
が、半径方向外向きに膨れ出すことを抑制して穿孔圧延
が行われている。

【０００９】このようなピアサにおいて、穿孔比（穿孔
後の中空素管の長さ／穿孔前の被圧延材の長さ）が小さ
いような、厚肉管の製造を行う場合、被圧延材３が尻抜
けする際に、被圧延材３の終端（後端）部が傾斜ロール
１，１から離脱せず傾斜ロール１，１間に残る，所謂尻
抜け不良が発生する。また、被圧延材３の終端部が傾斜
ロール１，１から離れた場合でも、プラグ２が中空素管
部３h に残る，所謂プラグ詰まりが生じるという問題が
あった（尻抜け不良及びプラグ詰まりを合わせて、以下
尻詰まりという）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この尻詰まりを防止す
る方法として、ロール開度（傾斜ロール間隔），ガイド
開度（ガイドシュー間隔）、及びプラグのパスセンタ方
向の移動量であるプラグ先進量に基づいた特定式によ
り、尻詰まり発生の有無を圧延以前に判別する方法が提
案されている（特開昭59−44927 ）。ところが、このよ
うに特定式により穿孔圧延条件に制限が与えられること
により、製造される穿孔管の肉厚に限界を生じる。ま
た、特定式により圧延以前に設定された穿孔圧延条件が
圧延中に変更される場合があり、この場合に再度特定式
により条件を設定するが、多大な時間と手間を要すると
いう問題がある。

【００１１】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、プラグの先端ドラフト率を実質的に変更しない
ように行うので、被圧延材のスリップ増大による尻詰ま
り現象の発生、及び回転鍛造効果による被圧延材の内面
疵の発生が未然に防止でき、これによって圧延能率の向
上と、圧延の高品質化とが実現できる管の圧延方法を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る管の圧延方
法は、パスセンタを挾んで対向配置された一対の傾斜ロ
ールの回転により前記パスセンタに沿って螺進移動する
被圧延材にこれの軸心位置に貫入せしめたプラグと前記
傾斜ロールとの間にて圧下を加え、これに伴う前記被圧
延材の膨れ出しを、両傾斜ロール間にて相対向する一対
の管材案内部材により抑制して穿孔圧延する管の圧延方
法において、前記被圧延材の終端から所定長さ範囲の圧
延に際し、前記プラグの先端ドラフト率を実質的に変更
することなく、前記傾斜ロールの開度の減少と、前記プ
ラグの先進量の増加とを行うことを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明の管の圧延方法においては、圧延中の被
圧延材の終端を傾斜ロールの設置位置よりも前方にて適
宜の検出手段を用いて検出し、この検出がなされた時点
を基準として傾斜ロールの開度の減少と、前記プラグの
先進量の増加とを行う。このため、被圧延材の終端部の
肉厚の加工度が大きくなり、終端部の肉厚が尻詰まりを
発生させないような厚さにできるので、前記尻詰まりは
生じない。また、傾斜ロールの開度の減少と、プラグの
先進量の増加とは、プラグの先端ドラフト率を実質的に
変更しないように行うので、先端ドラフト率が小さくな
ることによる被圧延材のスリップ増大に起因する尻詰ま
り現象の発生が防止される。更に、先端ドラフト率が大
きくなると、回転鍛造効果により丸鋼片部のプラグ先端
部分に、もみ割れが生じ内面疵が発生するが、プラグの
先端ドラフト率を変更しないので、被圧延材の内面疵の
発生が未然に防止される。

【００１４】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明方法の実施に使用するピアサ
の構成を示す模式的ブロック図、図２はその穿孔圧延機
における各ロールと被圧延材との位置関係を示す縦断面
図である。

【００１５】図中１，１は、その軸線をパスセンタＸ−
Ｘに対して夫々異なる方向へ交叉角γで傾斜させると同
時に被圧延材３を螺進移動させるのに必要な傾斜角（図
示せず）で傾斜させたコーン形をなす傾斜ロールであ
る。該傾斜ロール１，１は、その軸長方向の中央部にゴ
ージ部11，該ゴージ部11の両側に被圧延材３の丸鋼片部
３b のパスセンタＸ−Ｘと角度θ₁ をなす入口面12及び
パスセンタＸ−Ｘと角度θ₂ をなす出口面13を備える。
傾斜ロール１，１のロール間隔であるロール開度Rgは、
ロール自動位置決め装置52,52 により調節可能とされて
いる。

【００１６】また、傾斜ロール１，１の間には、パスセ
ンタＸ−Ｘに沿って弾頭形をなすプラグ２を備えたマン
ドレルバーＭが配設される。このマンドレルバーＭの後
端には、プラグ２を移動させるスラストブロック４が配
設される。該スラストブロック４はプラグ自動決め装置
53によって作動させられ、これによりプラグ２先端のゴ
ージ部11,11 から入口面12の方向への突出長さであるプ
ラグ先進量Lgが適宜に調節される。ディスクロール６，
６はプラグ２と対向する外周面を凹面に形成された円板
であり、上，下又は左，右に一対あり、夫々図示しない
駆動モータで駆動され、被圧延材３の丸鋼片部３b 及び
中空素管部３h のパスセンタＸ−Ｘ回りに傾斜ロール
１，１と交互に配置されている。

【００１７】前記傾斜ロール１，１の入側には被圧延材
３の終端（後端）を検出する終端センサ54が配設されて
おり、該終端センサ54の出力は演算制御装置51に与えら
れる。演算制御装置51には終端センサ54の出力の他に、
被圧延材３の終端部の先端ドラフト率を設定する先端ド
ラフト率設定器55の出力と、被圧延材３の終端部の尻詰
まりを発生させないような被圧延材３の中空素管部３h
の肉厚変化量設定値Δｔを設定する肉厚変化量設定器56
の出力と、圧延に関する傾斜ロール１，１の種々の条件
を設定するロール条件設定器57の出力とが与えられてい
る。

【００１８】そして演算制御装置51の出力はロール自動
位置決め装置52,52 及びプラグ自動位置決め装置53へ与
えられる。また、前記ロール条件設定器57の出力は前記
先端ドラフト率設定器55にも与えられるようになってい
る。

【００１９】次に以上の如く構成される装置によって穿
孔圧延を行う方法について説明する。まず被圧延材３を
傾斜ロール１，１にかみ込ませる前に、ロール条件設定
器57に設定された条件に基づいて先端ドラフト率設定器
55が、先端ドラフト率の初期値を求め、この初期値を先
端ドラフト率の設定値とする。演算制御装置51は、先端
ドラフト率設定器55，肉厚変化量設定器56及びロール条
件設定器57によって設定されたデータを夫々より読み込
み、該データに従ってプラグ先進量Ld及びロール開度Rg
を制御する。

【００２０】次にプラグ先進量Ld及びロール開度Rgの制
御方法を説明する。図１において被圧延材３の半径をｒ
₀ 、プラグ２先端でのパスセンタＸ−Ｘから傾斜ロール
１までの最短距離をｒ₁ とした場合、先端ドラフト率Ｄ
_f は下記(1) 式の如く示される。但し、この場合の先端
ドラフト率Ｄ_f は比で表すこととする。

【００２１】 Ｄ_f ＝（ｒ₀ −ｒ₁ ）／ｒ₀ …(1)

【００２２】プラグ先進量Ldの変化量をΔLd，ロール開
度Rgの変化量をΔRgとし、プラグ先進変化量ΔLdによっ
て変化する肉厚変化量をΔｔ₁ ，ロール開度変化量ΔRg
によって変化する肉厚変化量をΔｔ₂ とすると、肉厚変
化量Δｔ₁ ，Δｔ₂ 及び肉厚変化量設定値Δｔは、幾何
学的に下記(2),(3),(4) 式の如く示される。但し、プラ
グ先進変化量ΔLdの極性は傾斜ロール１，１の入口面1
2,12 側へ向かう方向を正とし、ロール開度変化量ΔRg
の極性は傾斜ロール１，１間が大きくなる方向を正とす
る。

【００２３】Δｔ₁ ＝−ΔLd tanθ₂ …(2)

【００２４】Δｔ₂ ＝ΔRg／２ …(3)

【００２５】Δｔ＝Δｔ₁ ＋Δｔ₂ …(4)

【００２６】但し、前記(2) 式におけるθ₂ は、パスセ
ンタＸ−Ｘとロール出口面13とがなす角度である。ま
た、前記(2),(3) は厳密な式ではないので、補正の必要
がある場合は、夫々の式に補正項を加えれば良い。

【００２７】そして、前記(2),(3),(4) 式を纏めると、
肉厚変化量設定値Δｔは下記(5) 式にて表される。

【００２８】 Δｔ＝−ΔLd tanθ₂ ＋ΔRg／２ …(5)

【００２９】本発明では、尻詰まりを防ぐことを目的と
するため、肉厚変化量設定値Δｔは負の値（肉厚が減少
する値）とする。なお、肉厚変化量設定値Δｔは圧延機
のミルスプリングによる肉厚変化量及び工具の熱膨張に
よる肉厚変化量の夫々の大きさを考慮した値としても良
い。

【００３０】また、プラグ先進変化量ΔLd及びロール開
度変化量ΔRgに対するｒ₁ の変化量Δｒ₁ は幾何学的に
下記(6) 式の如く示される。

【００３１】 Δｒ₁ ＝ΔLd tanθ₁ ＋ΔRg／２ …(6)

【００３２】但し、前記(6) 式におけるθ₁ は、パスセ
ンタＸ−Ｘとロール入口面12とがなす角度である。

【００３３】前述の如く、肉厚変化量設定値Δｔの変更
は、プラグ先進量Ld及びロール開度Rgを変更すれば良
く、本発明では、先端ドラフト率Ｄ_f の変化により生じ
る、被圧延材３の終端部で発生する回転鍛造効果による
内面疵の発生、及び被圧延材の尻抜けの際の尻詰まりの
発生を防ぐため、プラグ先進変化量ΔLd及びロール開度
変化量ΔRgは、先端ドラフト率Ｄ_f が一定（即ちΔｒ₁
＝０）となるように決定する。これを実現するために
は、プラグ先進変化量ΔLdと、ロール開度変化量ΔRgと
の関係は、前記(6) 式においてΔｒ₁ ＝０とした下記
(7) 式の如くすれば良い。

【００３４】−ΔLd tanθ₁ ＝ΔRg／２ …(7)

【００３５】そして、先端ドラフト率Ｄ_f を一定としつ
つ肉厚変化量設定値Δｔを変化させる場合のプラグ先進
変化量ΔLdは、前記(5),(7) 式より得られる下記(8) 式
にて求められる。

【００３６】 ΔLd＝−Δｔ／（ tanθ₁ ＋ tanθ₂ ） …(8)

【００３７】また、先端ドラフト率Ｄ_f を一定としつつ
肉厚変化量設定値Δｔを変化させる場合のロール開度変
化量ΔRgは、前記(7),(8) 式より得られる下記(9) 式に
て求められる。

【００３８】 ΔRg＝２・Δｔ・ tanθ₁ ／（ tanθ₁ ＋ tanθ₂ ） …(9)

【００３９】演算制御装置51においては、前記(8),(9)
式に基づいてプラグ先進変化量ΔLd及びロール開度変化
量ΔRgを算出し、算出したプラグ先進変化量ΔLdに基づ
くプラグ先進量Ldの設定変更信号をプラグ自動位置決め
装置53へ与え、算出したロール開度変化量ΔRgに基づく
ロール開度ΔRgの設定変更信号をロール自動位置決め装
置52,52 へ与える、これらによって、プラグ先進量Ld及
びロール開度Rgを夫々変更する。

【００４０】演算制御装置51によるこのようなプラグ先
進量Ld及びロール開度Rgの設定変更信号の出力は、前記
終端センサ54による被圧延材３の終端の検出時点で行う
か、又はその検出時点から、予め設定された時間の経過
を待って行う。

【００４１】なお、本実施例においては、使用する傾斜
穿孔機の傾斜ロール１，１のロール形状はバレル形，コ
ーン形のいずれの形式を用いても良い。

【００４２】次に本発明方法を用いて実際に穿孔圧延を
行った場合の具体的実施結果について説明する。図３は
その圧延条件を纏めた第１表を示す図、図４はその穿孔
圧延の結果を纏めた第２表を示す図である。

【００４３】前述した如き構成のピアサを用い、図３の
第１表に示す条件にて本発明に係る制御を行った。ま
た、尻抜け時に被圧延材の終端部の処理に関する制御を
全く行わない従来例と、プラグ先進量Ld及びロール開度
Rgのどちらか一方の制御を行った場合の比較例とについ
て穿孔圧延を実施した。

【００４４】前述した如き条件にて穿孔圧延を行った場
合、本発明方法，従来例及び比較例における、ロール開
度変化量ΔRg，プラグ先進量変化量ΔLd，肉厚変化量Δ
ｔ，穿孔比，尻詰まり）の発生の有無，内面疵発生の有
無の結果は、図４の第２表に示す如くなった。但し、第
２表において、“×”の印は“有”の状態、“○”印は
“無”の状態を夫々示し、また、“−”の印は判定不能
を示している。

【００４５】第２表から明らかな如く、従来例の場合
は、穿孔比が1.35以下で尻詰まりが発生し、圧延不能に
なった。比較例のロール開度Rgのみを終端部圧延時に小
さくした場合は、尻詰まりが防止できるが先端ドラフト
率が大きくなり、回転鍛造効果によりもみ割れが生じて
内面疵が多発した。また、比較例のプラグ先進量のみを
終端部圧延時に大きくした場合は、終端部の肉厚加工度
が大きくなり尻詰まりは発生しなかったが、さらに大き
くすると先端ドラフト率が小さくなり、尻詰まりが発生
し圧延不能になった。本発明方法では、穿孔比が 1.3以
下であっても尻詰まりなく内面疵も発生せずに、高品質
な仕上がりが得られる安定した穿孔圧延の実行が可能に
なり、これによって、厚肉穿孔の実行可能範囲の拡大が
図られた。本発明方法によれば、中空素管終端部の肉厚
が中間部よりも薄くなるが、後工程に肉厚工程を控えて
いるため何ら問題はない。

【００４６】なお本発明は案内部材としてディスクロー
ル又は固定シュを備えたあらゆる種類の穿孔圧延機への
適用が可能であり、同様の効果が得られることは言うま
でもない。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法において
は、圧延中の被圧延材の終端から所定長さ範囲につい
て、傾斜ロールの開度の減少と、プラグの先進量の増加
とを行うため、プラグの先端ドラフト率を実質的に変更
しないように行うので、被圧延材のスリップ増大による
尻詰まり現象の発生及び回転鍛造効果による被圧延材の
内面疵の発生が未然に防止でき、これによって圧延能率
の向上と、圧延の高品質化とが実現できる等、本発明は
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る管の圧延方法の実施に使用する穿
孔圧延機の構成を示す模式的ブロック図である。

【図２】穿孔圧延機における各ロールと被圧延材との位
置関係を示す縦断面図である。

【図３】本発明方法を用いて実際に穿孔圧延を行った場
合の圧延条件を纏めた第１表を示す図である。

【図４】本発明方法を用いて実際に穿孔圧延を行った場
合の圧延結果を纏めた第２表を示す図である。

【図５】従来技術を説明するためのピアサの模式的横断
面図である。

【図６】図５のVI−VI線による縦断面図である。

【符号の説明】

１ 傾斜ロール ２ プラグ ３ 被圧延材 ３b 丸鋼片部 ３h 中空素管部 51 演算制御装置 52 ロール自動位置決め装置 53 プラグ自動位置決め装置 54 終端センサ 55 先端ドラフト率設定器 56 肉厚変化量設定器 57 ロール条件設定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パスセンタを挾んで対向配置された一対
   の傾斜ロールの回転により前記パスセンタに沿って螺進
   移動する被圧延材にこれの軸心位置に貫入せしめたプラ
   グと前記傾斜ロールとの間にて圧下を加え、これに伴う
   前記被圧延材の膨れ出しを、両傾斜ロール間にて相対向
   する一対の管材案内部材により抑制して穿孔圧延する管
   の圧延方法において、 前記被圧延材の終端から所定長さ範囲の圧延に際し、前
   記プラグの先端ドラフト率を実質的に変更することな
   く、前記傾斜ロールの開度の減少と、前記プラグの先進
   量の増加とを行うことを特徴とする管の圧延方法。