JPH06170416A - 継目無鋼管の圧延方法及び圧延装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マンドレル圧延に高い圧下を付与できるよう
にするとともに、マンドレルの交換頻度と多サイズの準
備を最小限とする。 【構成】 従来の丸断面のマンドレルを偏平とし、上下
圧延ロールをフラット又は、これに近いロールとする圧
延を行うことで、高い圧下と少ないマンドレル交換で圧
延が可能である。 【効果】 同上の効果の他、製品内面に疵が少ない、ス
タンド数が少ない等の効果を奏する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は継目無鋼管の圧延加工の
うち特にプラグミル方式及びマンドレルミル方式の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管の圧延法であるプラグミル方
式及びマンドレルミル方式では従来、単一又は複数の圧
延スタンドで構成されそれぞれのスタンドにはほぼ半円
形形状をした溝状の孔型を有する一対の圧延用ロールが
組み込まれ、前工程である傾斜圧延機等で圧延されたほ
ぼ円形形状の中空素管には円形断面を有するプラグ又は
マンドレルバーが挿入され、これらのロールとプラグ又
はマンドレルバーとの間で素管は順次圧延され次第にそ
の肉厚を減じ、最終圧延スタンド通過後に目的とする肉
厚及びほぼマンドレルバーの直径に等しい内径を持った
ほぼ円形形状の継目無鋼管に仕上げられ（例えば特開昭
５５−１０３２０３、同６０−４６８０５、同６４−２
７０８号公報等）、次工程である定型機或いは絞り圧延
機等に送られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】継目無鋼管は一般にプ
ラグミル方式、マンドレルミル方式等の圧延法で製造さ
れることが多い。これらの方式では円形断面或いは矩形
断面を有する中実の材料を圧延に適正な温度に加熱後ピ
アサー或いはプレスロールピアサーで穿孔し、その後傾
斜圧延機等で更に延伸加工を行いほぼ円形形状の中空素
管を得た後、次工程であるプラグミル或いはマンドレル
ミルにてほぼ製品肉厚に等しい肉厚まで圧延し、更に次
工程であり圧延最終工程でもある定型機或いは絞り圧延
機等で製品外径に仕上げ、圧延を完了する。

【０００４】一般的にこれらの方式で製造される製品外
径及び肉厚範囲は極めて広く例えば製品外径範囲は１４
０mm〜４００mm、６０mm〜２００mm等であり、又肉厚範
囲は６mm〜５０mm、３mm〜４０mmに及ぶ。これらの製品
外径、肉厚を的確に製造するためには上記圧延機群を適
正な状態にする必要がある。即ち圧延用ロールの組替、
その他圧延用工具（プラグ、マンドレルバー、ガイドシ
ュー等）の取り替えを必要とする。組換、取り替え時は
当然圧延休止となり頻度が高ければ高いほど休止時間が
多くなり著しく生産性を低下せしめることとなる。

【０００５】製品外径変更時、前記圧延機群の中で圧延
用ロールの組替を必須とするのはプラグミル或いはマン
ドレルミル及び定型機或いは絞り圧延機である。通常プ
ラグミル或いはマンドレルミルでは全製品外径範囲を２
〜８種類の外径範囲に分割しており、従ってその分割範
囲外での製品外径変更時に圧延用ロールの組替を要す
る。一方定型機或いは絞り圧延機は製品外径を仕上げる
最終圧延機であることより圧延用ロールの組替は必須で
ある。従って組替頻度は定型機或いは絞り圧延機の方が
高いが近年では高度に組替の自動化が進み多くの休止時
間を必要としない。一方プラグミル或いはマンドレルミ
ルでは組替頻度こそ比較的少ないが組替の自動化が困難
なことから多くの休止時間を必要とする。

【０００６】一方、同一製品外径時に製品肉厚を変更す
る場合、前記圧延機群の中で主としてプラグミルのプラ
グ或いはマンドレルミルのマンドレルバーを製品肉厚に
応じた適正なものに取り替える必要がある。これらの圧
延機はほぼ製品肉厚に等しい肉厚に圧延する必要がある
ため多種類の外径を持ったプラグ或いはマンドレルバー
を準備する必要がある。と同時に製品肉厚変更時、必然
的に圧延休止を伴う。

【０００７】前記の問題点を惹起している理由は以下に
よる。プラグミル或いはマンドレルミルに組込まれた一
対の圧延用ロールはほぼ円形形状をした孔型を有してお
り、その孔型中心にプラグ或いはマンドレルバーを配し
た構成であるが故にここでの圧延結果、被圧延材の外径
と孔型径が近似するので、即ち一定となり、大幅に製品
外径を変更する時は孔型即ち圧延用ロールを組替る必要
がある。又同一孔型でも更に製品肉厚を変更しようとす
れば外径の違うプラグ或いはマンドレルバーに取り替え
ざるを得ない。

【０００８】従って本発明の第一の目的は分割範囲外で
の製品外径変更時でもプラグミル或いはマンドレルミル
の圧延用ロール組替を不要とすることにある。即ち全製
品外径範囲を共通の圧延用ロールで圧延可能ならしめる
ことにある。第二の目的は分割範囲内での製品外径時の
製品肉厚変更時でもプラグ或いはマンドレルバー取り替
えを不要とすることにある。即ち共通のプラグ或いはマ
ンドレルバーで圧延可能ならしめることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】プラグミル或いはマンド
レルミルに組込まれた一対の圧延用ロール及びプラグ或
いはマンドレルバーを配した構成を条件とした上で中空
素材を圧延し結果としてある周長及びある肉厚をもった
中空材を得ようとする時に、その手段として中空円形素
材、円形孔型、円形プラグ或いは円形マンドレルバーで
なければならない必然性はない。何故ならばプラグミル
或いはマンドレルミルは最終圧延機ではなく次工程であ
る定型機或いは絞り圧延機で圧延された結果、円形形状
であればよい。

【００１０】この観点から発明者らはまず、ある周長を
得る手段として円弧と円弧、直線と直線、或いは円弧と
直線等の組み合わせでも十分目的を達成し得ること。次
に異なった周長を得る手段として、前記組み合わせの中
で各々の長さを変える、例えば円弧と直線の組み合わせ
の場合円弧の長さは一定とし直線の長さを変えることで
目的を達成し得ることを想到した。

【００１１】又、ある均一な肉厚を得る手段としてプラ
グ或いはマンドレルバーと圧延用ロールとの隙間が周長
上のどの位置でも一定であれば十分目的を達成し得るこ
と。次に異なった肉厚を得る手段としてプラグ或いはマ
ンドレルバーの大きさを一定とし圧延用ロールを動かし
その隙間を変えることで目的を達成し得ることを想到し
た。

【００１２】以上の知見より前述の本発明の第二の目的
である「分割範囲内での製品外径時の製品肉厚変更を共
通のプラグ或いはマンドレルバーで圧延可能ならしめ
る」ために「プラグ或いはマンドレルバーの大きさを一
定とし圧延用ロールを動かし、均一な異肉厚を得る」こ
ととした。一般的に一対の圧延用ロールの動きは「開」
か「閉」であり、しかも圧延用ロールの軸心にほぼ平行
である。従って従来の技術である「ほぼ円形の孔型」の
場合、圧延用ロール軸心に平行な孔型底部とプラグ或い
はマンドレルバーの隙間は圧延用ロールの開き量（閉り
量）だけ変化するが、圧延用ロール孔型フランジ部とプ
ラグ或いはマンドレルバーの隙間は全く変化しない。こ
のことは「ほぼ円形の孔型」の場合、均一な異肉厚を得
ることは不可能であることを意味する。一方、板圧延に
見られる如く一対の圧延用ロールの「孔型」は直線で構
成されており、圧延用ロールの開き量（閉り量）だけそ
の隙間は変化する。以上で明らかなように本発明の第二
の目的を達成するためには「全周長をほぼ直線で構成」
すればよい。

【００１３】次に本発明の第一の目的である「全製品外
径範囲を共通の圧延用ロールで圧延可能ならしめる」た
めに「全周をほぼ直線で構成されたプラグ或いはマンド
レルバーの各直線部に平行な直線部を持った圧延用ロー
ルをその周囲に必要数、例えば一対の水平ロール及び一
対の竪ロール、を配しこれらの圧延用ロールを開閉する
ことにより外周長変化を得る」こととした。この時、小
幅な外周長変化を得たい場合はプラグ或いはマンドレル
バーを一定とし圧延用ロールを開閉すればよい。このこ
とは即ち前述の「均一な異肉厚を得る」手段である。

【００１４】一方、大幅な外周長変化を得たい場合は大
きさの異なるプラグ或いはマンドレルバーに取り替え、
その大きさを考慮した位置に圧延用ロールを開閉すれば
よい。ただし、取り替えられるプラグ或いはマンドレル
バーの形状はすべて相似形、或いは少なくとも相対する
辺の直線形状が他のプラグ或いはマンドレルバーの形状
と同一でなければならない。

【００１５】かくして本発明の第一の目的は達成できる
が、全製品外径範囲をカバーするためには前記の大きさ
の異なるプラグ或いはマンドレルバーを２〜８種類用意
すればよい。この時のプラグ或いはマンドレルバーの断
面形状は全周をほぼ直線で構成されたものであるから必
然的に多角形断面或いは楕円断面を呈した偏平型或いは
矩形型となる。偏平比等は被圧延材の寸法に応じて決め
てよい。

【００１６】なお、本発明のプラグミル或いはマンドレ
ルミル圧延では被圧延材の全周をほぼ直線で圧延する故
に圧延用ロールと被圧延材との間に生ずる「滑り」は従
来の円形孔型に比較し大幅に軽減される。このことは被
圧延材の外表面に発生するロール疵を大幅に軽減させる
と同時に圧延用ロールの消耗を大幅に軽減させる。

【００１７】

【実施例】以下本発明を図面に示す実験例に基づいて具
体的に説明する。図１は本発明の圧延機の構成を示す。
図中１はNo．１スタンドの圧延用ロール（水平ロール）
で上下の圧下調整機構を有する。２は次スタンドの圧延
用ロール（竪ロール）で左右の圧下調整機構を有する。
３，３′は図２に示す断面形状をした圧延用心棒を示
す。４，４′は被圧延材を示す。被圧延材４を圧延する
時はその大きさに適合した圧延用心棒３を使用し、ロー
ル１及び２は被圧延材４の肉厚に応じた圧下調整を行
う。又被圧延材４′を圧延する時はその大きさに適合し
た圧延用心棒３′に取り替えた後、ロール１及び２は取
り替えることなく被圧延材４′の肉厚に応じた圧下調整
を行う。１及び２のロール形状は心棒３，３′の断面形
状に適合している。

【００１８】図２に圧延用心棒３，３′の断面形状を示
す。（ａ）〜（ｅ）は各種の断面形状を示しており、例
えば（ａ）は上下面、左右面とも平坦としたもの、
（ｂ）は上下面を平坦とし、左右面をくの字型としたも
の、（ｃ）は八角形としたもの、（ｄ）は上下面をくの
字型としたもの、（ｅ）は上下面を大きな円弧としたも
の等であり、いずれも偏平比は１〜３が望ましい。

【００１９】本発明のプラグミル或いはマンドレルミル
での圧延に先立って中空素材の適正化を図る必要があ
る。前工程である傾斜圧延機等で得られた中空素材は通
常円形形状をしているが、その内周長は少なくとも偏平
型或いは矩形型をしたプラグ或いはマンドレルバーの外
周長よりも１〜１０％大きくなければならない。何故な
らば前記プラグ或いはマンドレルバーを中空素材に挿入
する必要があるからである。又、この時の中空素材の形
状は前記プラグ或いはマンドレルバーの断面形状とほぼ
相似形であることが望ましい。

【００２０】このような形状の中空素材を得る手段は本
発明のプラグミル或いはマンドレルミル（但し、プラグ
或いはマンドレルなし）でもよいし、他の既知の手段で
もよい。本発明のプラグミル或いはマンドレルミルでの
圧延で得られた中空材は偏平型或いは矩形型をしてお
り、次工程以降で円形形状に矯正する必要があるがその
手段は既知の手段でよい。即ち定型機或いは絞り圧延機
でもよい。

【００２１】

【発明の効果】 本発明によれば全製品外径範囲、全製品肉厚範囲を共
通の圧延用ロールで圧延可能であり従って圧延用ロール
組替が不要であり、圧延休止時間を大幅に削減できる。 本発明によれば被圧延材の外表面に発生するロール疵
を大幅に軽減させると同時に圧延用ロールの消耗を大幅
に軽減させる。 本発明によれば大きさの異なるプラグ或いはマンドレ
ルバーを２〜８種類用意すればよくプラグ或いはマンド
レルバーの種類を大幅に削減できる。 本発明によれば周長全域にわたって均一な圧下調整が
できるので被圧延材の肉厚精度が向上する。 本発明によれば単一の圧延機での加工率が高くとれる
ので生産性が向上する一方、連続圧延機でのスタンド数
を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧延装置の一実施例を示す平面図
と各スタンドの断面図。

【図２】本発明において用いる圧延用心棒の各種形状を
示す図。

【符号の説明】

１ 水平ロール ２ 竪ロール ３，３′ 圧延用心棒 ４，４′ 被圧延材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下或いは左右一対の圧延用ロールとそ
   の中間に位置する圧延用心棒で構成される継目無鋼管圧
   延方法において、直線或いは緩い円弧又はこれらの組合
   せから構成される圧延面をもつ圧延用心棒と、その圧延
   面の形状に適合する一対のロールとで素管を加工するこ
   とを特徴とする継目無鋼管の圧延方法。
2. 【請求項２】 圧延面が直線或いは緩い円弧又はこれら
   の組合せから構成され、且つその形状がほぼ矩形又は多
   角形断面をもつ圧延用心棒と、該圧延面の形状に適合し
   た形状をもつ上下或いは左右一対の圧延用ロールとから
   なることを特徴とする継目無鋼管の圧延装置。
3. 【請求項３】 圧延用心棒の圧延面が、直線或いは緩い
   円弧又はこれらの組合せから構成され、且つその断面が
   ほぼ矩形又は多角形のほぼ偏平の断面である請求項２記
   載の継目無鋼管の圧延装置。
4. 【請求項４】 圧延ロールの圧延面が直線又は緩やかな
   曲線である請求項２記載の継目無鋼管の圧延装置。