JPH07214110A - リトラクトマンドレルミルによる圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 母管からのマンドレルバーのストリッピング
を安定して行う。 【構成】 マンドレルミル１とサイザー４が延伸圧延さ
れた母管の長さより短い距離でタンデムに配列されたリ
トラクトマンドレルミルにおいて、マンドレルミル１の
最終スタンドに外径サイジングロール６を配置し、母管
５の肉厚の減少を伴うことなく、マンドレルバー２と母
管間にクリアランスを生じさせる圧延を行う。 【効果】 サイザーによリマンドレルバーを安定してス
トリッピングでき、ストリッピング可能なオーバラップ
長さを大きく取れるので、長尺材の圧延が可能となり、
生産性、歩留を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、サイザーまたはエキ
ストラクターをマンドレルミルと直列に配列したリトラ
クトマンドレルミルを用い、継目無管を製造する際にお
けるマンドレルバーの安定ストリッピングを可能とする
圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マンネスマン−マンドレル方式による継
目無管の製造は、素材の丸ビレットを回転炉床式加熱炉
で１２００〜１２６０℃に加熱したのち、穿孔機でプラ
グとロールにより穿孔圧延して中空素管とする。この段
階での中空素管は、外径が数サイズで、肉厚も製品に比
較して非常に厚肉である。次に中空素管の内面にマンド
レルバーを串状に挿入し、５〜８スタンドからなるマン
ドレルミルで外面を孔型ロールで拘束して延伸圧延し、
所定の肉厚まで減肉する。その後、マンドレルバーを抽
出したのち、母管を最終の絞り圧延機で所定外径に成形
圧延して製品が得られる。マンドレルミルには、マンド
レルバーの引抜き操作方法によってフルフロート方式、
セミフロート方式およびリトラクト方式の３種類に大別
される。フルフロート方式は、マンドレルバーの速度を
全く拘束せず、マンドレルバーと母管は一体となって後
面へ搬送され、横送り後にマンドレルバーが引抜かれ
る。セミフロート方式は、圧延終了直前までマンドレル
バーの速度を強制的に制御し、以降はフルフロート方式
と同様にマンドレルバーと母管は一体となって後面へ搬
送され、横送り後にストリッパによってマンドレルバー
が引抜かれる。リトラクト方式は、圧延中マンドレルバ
ーの速度を強制的に制御し、母管はマンドレルミルの後
に配置されたサイザーまたはエキストラクター（以下単
にサイザーという）によりグリップされ、一方マンドレ
ルバーは元の位置に引戻されることにより、母管とマン
ドレルバーを分離する。

【０００３】上記マンドレルミルにおけるマンドレルバ
ーの抽出方法には、現在２種類の方法がある。その一つ
は、マンドレルバーを挿入した状態で母管をマンドレル
ミル出口まで搬送したのち、マンドレルバーの挿入され
た母管を横送りし、ストリッパ（１００〜４００Ｔｏｎ
の引抜き力を有するチェーン付き抽出機）によりマンド
レルバー後端に設けたネックをストリッパーのダイに引
っ掛けて引き抜く方法である。この方法は、外径１７
７．８ｍｍ以下の製品を製造するラインで採用されてお
り、圧延のサイクルタイムが１３〜２５ｓｅｃと速く生
産性の高いミルで採用されている。また、この方法は、
母管を延伸圧延終了からストリッパーまで横送りする工
程が必要で、この間１０〜３０ｓｅｃの時間を要するた
め、母管の温度低下によるマンドレルバーへの焼バメが
発生する。この母管の温度低下によるマンドレルバーへ
の焼バメを防止するには、マンドレルミル最終スタンド
に真円カリバーの外径サイジングロールを配置し、マン
ドレルバーと母管とのクリアランスを適当に取る方法を
採用するのが一般的である。

【０００４】一方、二つ目は、リトラクトマンドレルミ
ル後方に適当な距離を離してサイザーを配置し、管が圧
延中にサイザーによる外径圧下を加えながら管をグリッ
プしてパスライン出口に送り出し、母管の圧延終了後に
マンドレルバーの後方を保持しているリテーナーによっ
てマンドレルバーを入口側に引戻すことによりマンドレ
ルバーを母管から抽出する方法である。この場合は、マ
ンドレルミルで圧延中にサイザーによる外径圧下が開始
されるため、一つ目の方法のように母管の冷却による焼
バメが発生せず、リトラクトマンドレルミルの最終スタ
ンドにはサイジングロールを使用しない。

【０００５】しかしながら、最近では、継目無管の使用
環境の苛酷化や深井戸化に伴い、高合金成分を含有する
難加工性のステンレス鋼管等管材質の拡大や、極厚肉管
の製造範囲が拡大されている。難加工材や極厚肉管は、
マンドレルミルでの延伸圧延時の周方向への伸びが十分
でないため、マンドレルバーに母管が接触し、そこに残
留する応力によって従来のサイザーによるマンドレルバ
ーのストリッピングが困難となる状況が増加してきてい
る。上記難加工性の材質や極厚肉管のサイザーによるマ
ンドレルバーのストリッピング性を改善する方法として
は、リトラクトマンドレルミルにおいて、マンドレルミ
ルとサイザーが同時に圧延中にサイザーの圧延ロール駆
動モータの電流値Ｉｐが許容限界値Ｉｐｍを超えると、
マンドレルバーのストリッピング性が悪化すると判断す
ること、前記許容限界値Ｉｐｍを実験および操業実績に
基づいて定める方法（特開平１−２８４４０８号公
報）、リトラクトマンドレルミルにおいて、マンドレル
ミルの最終スタンドの出口付近に、対向配置された圧下
手段によりそれぞれ上下に移動する上下各一対の本体
と、該各一対の本体とそれぞれ共動する駆動手段と、前
記各一対の本体の間にそれぞれ上下に摺動可能に配置さ
れ、前記駆動手段にそれぞれ連結されると共に、対向面
に母管ストリッパ刃先が設けられた上下一対の可動部材
とを備えたバー引抜き装置を設置する（特開平３−１１
４６０５号公報）が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平１−２８４
４０８号公報に開示の方法は、マンドレルミル圧延中の
マンドレルバーのストリッピング性の評価を、マンドレ
ルミルとサイザーが同時に圧延されているときに、サイ
ザーの圧延ロール駆動モータの電流値に基づき判断する
ため、サイザーの圧延に要する動力とマンドレルバー引
抜き時に増加する動力との区別が十分でなく、また、母
管の材質や寸法が異なれば、その値が大幅な違いを生
じ、各材質や寸法の変動に対して多数の最適値の調査が
必要であり、しかも母管の材質や寸法が変化する毎にサ
イザーのロール回転数を変更する必要が生じるという欠
点がある。また、特開平３−１１４６０５号公報に開示
の方法は、マンドレルバー引抜き時に母管がマンドレル
バーと共に後退した場合、母管ストリッパ刃先に母管後
端を当接させてマンドレルバーを引抜くものであるた
め、母管がマンドレルバーと共に後退するとサイザーで
の圧延が不可能となるという欠点を有している。

【０００７】しかも、リトラクトマンドレルミルにおけ
る最近の傾向として圧延中マンドレルバーは、リテーナ
ーで後端を保持して一定送り速度で圧延軸方向に送られ
るが、この送り速度が母管内面へのマンドレルバーによ
る焼付きやムシレ防止の観点から、シェルのマンドレル
ミル入口速度に対して、従来の０．５〜０．７程度から
１．２〜１．３程度の高速になりつつある。このため、
マンドレルミルとサイザーとの配置の直線距離は、従来
の７ｍ程度から１０ｍを超える配置となるものまで出現
している。

【０００８】上記のようにマンドレルミルとサイザーと
の直線距離が１０ｍを超える配置となると、圧延される
母管は、マンドレルミル圧延中にサイザーで絞り加工が
行われない場合が具現する。例えば、極厚肉管の場合に
は、マンドレルミル圧延終了直後においても母管の先端
がサイザーに到達せず、母管の全長がマンドレルミルと
サイザー間に存在する状況が発生し易い。このような場
合には、前記特開平１−２８４４０８号公報に開示の方
法では対応することは不可能である。

【０００９】この発明の目的は、サイザーとマンドレル
ミルを直列配置したリトラクトマンドレルミルにおい
て、材質や寸法が変動した場合においても、母管からの
マンドレルバーのストリッピングを安定して行うことが
できるリトラクトマンドレルミルによる圧延方法を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を重ねた。その結果、サイザ
ーとマンドレルミルを直列配置したリトラクトマンドレ
ルミルにおいて、最終スタンドに肉厚の圧下を伴わず、
平均外径を最大において３％以下の絞り度を有するサイ
ジングロールを配置することによって、母管内面とマン
ドレルバーとの接触が減少し、延伸圧延後に残留する母
管とマンドレルバー間に働く応力と摩擦係数が軽減さ
れ、母管の材質や寸法が変動した場合においても、安定
してマンドレルバーをストリッピングできることを究明
し、この発明に到達した。

【００１１】すなわちこの発明は、２ロールマンドレル
ミルとサイザーが延伸圧延された母管の長さより短い距
離でタンデムに配列されたリトラクトマンドレルミルに
おいて、２ロールマンドレルミルの最終スタンドに外径
サイジングロールを配置し、母管の肉厚の減少を伴うこ
となく、マンドレルバーと母管間にクリアランスを生じ
させる圧延を行うことを特徴とするリトラクトマンドレ
ルミルによる圧延方法である。

【００１２】また、３ロールマンドレルミルとサイザー
が延伸圧延された母管の長さより短い距離でタンデムに
配列されたリトラクトマンドレルミルにおいて、３ロー
ルマンドレルミルの最終スタンドに外径サイジングロー
ルを配置し、母管の肉厚の減少を伴うことなく、マンド
レルバーと母管間にクリアランスを生じさせる圧延を行
うことを特徴とするリトラクトマンドレルミルによる圧
延方法である。

【００１３】

【作用】ストリッパーを有する小径マンドレルミルで
は、母管の温度降下によるマンドレルバーへの焼バメを
防止するため、マンドレルミル最終スタンドに真円カリ
バーの外径サイジングロールを配置し、図２に示すとお
り、マンドレルバー２１と母管２２のクリアランス２３
を１．５〜３．０ｍｍ程度付与する方法が用いられてい
る。延伸圧延された母管は、全長で外径変動が最大２％
程度あり、熱収縮はおおよそ１０００℃で１％程度ある
ため、外径１５０ｍｍの母管の場合、延伸圧延終了後、
ストリッパーまでの間の温度降下を４００℃とすれば、
母管外径は、最小で１５０×０．９８×（４００／１０
００）×０．９９＝１４６．４ｍｍとなる。したがっ
て、この縮径によっても母管内面がマンドレルバーと接
触しないためのクリアランスが必要である。

【００１４】一方、サイザーとマンドレルミルを直列配
置したリトラクトマンドレルミルでは、母管の熱収縮に
よる影響は温度降下が少ないため無視できる程度である
が、難加工材や極厚肉管では周方向への圧延中の伸びが
十分でないため、マンドレルバーに母管が接触し、そこ
に残留する応力によってマンドレルバーのストリッピン
グが困難となる。このマンドレルバーへの母管の接触を
防止するには、リトラクトマンドレルミルの最終スタン
ドにサイジングロールを設けるのが効果的である。

【００１５】この発明においては、マンドレルミルとサ
イザーが延伸圧延された母管の長さより短い距離でタン
デムに配列されたリトラクトマンドレルミルにおいて、
最終スタンドに外径サイジングロールを配置し、母管の
肉厚の減少を伴うことなく、マンドレルバーと母管間に
クリアランスを生じさせる圧延を行うことによって、難
加工材や極厚肉管の延伸圧延における周方向への伸び不
十分に起因する内面残留応力が軽減され、図３に示すと
おり、マンドレルバー３１と母管３２内面との接触部が
分離されて０．１〜０．２ｍｍのクリアランス３３が生
じ、サイザーによる母管のグリップのみでマンドレルバ
ーを容易にストリッピングでき、安定して延伸圧延を行
うことができる。

【００１６】２ロールマンドレルミルの場合は、図４に
示すとおり、最終スタンド前は（ａ）図で示す状態のス
キンパス圧延による肉厚の調整が、マンドレルバー４１
とロール４２間で母管４３に対し行われる。ストリッパ
ーを有する小径マンドレルミルの温度降下による焼バメ
防止の場合は、図４（ｂ）に示すとおり、最終スタンド
に真円カリバーのサイジングロール４４を配置し、マン
ドレルバー４１と母管４３内面間に周方向一定のクリア
ランス４５を付与する。サイザーと直列配置された２ロ
ールリトラクトマンドレルミルでは、母管とマンドレル
バーの接触を外すことが目的となるため、サイジングロ
ールとして真円カリバーを用いる必要はなく、図５に示
すようなカリバーロール５１を用い、母管５３の周方向
の残留応力を軽減することによって、効果的にマンドレ
ルバー５２と母管５３との接触部を分離することができ
る。

【００１７】また、３ロールリトラクトマンドレルミル
の場合は、図６に示すとおり、最終スタンド前は（ａ）
図で示す状態のスキンパス圧延による肉厚の調整が、マ
ンドレルバー６１とロール６２間で母管６３に対し行わ
れる。サイザーと直列配置された３ロールリトラクトマ
ンドレルミルでは、前記と同様に母管６３とマンドレル
バー６１の接触部を分離することが目的となるため、サ
イジングロールとして真円カリバーを用いる必要はな
く、図６（ｂ）に示すようなカリバーロール６４を用い
ることによって、効果的にマンドレルバー６１と母管６
３との接触部を分離することができ、難加工材や極厚肉
管の延伸圧延における周方向への伸び不十分に起因する
内面残留応力が軽減され、サイザーによるマンドレルバ
ーのストリッピングが容易となり、安定して延伸圧延を
行うことができる。

【００１８】

【実施例】

実施例１ 以下にこの発明方法の詳細を実施の一例を示す図１ない
し図３に基づいて説明する。図１はサイザーとマンドレ
ルミルを直列配置したリトラクトマンドレルミルの概略
構成図、図２は焼バメ防止対策のクリアランスの状況を
示す断面図、図３はサイザーでのマンドレルバーと母管
分離のためのクリアランスの状況を示す断面図である。
図１において、１はマンドレルミル、２はマンドレルミ
ル１で延伸圧延する中空素管に挿入されるマンドレルバ
ー、３はマンドレルバー２の後端を保持しながら一定速
度で圧延軸方向に前進させるリテーナー、４はマンドレ
ルミル１と所定の間隔をおいて同一軸上に配置したサイ
ザーで、延伸圧延された母管５のマンドレルバー２の挿
入部、すなわち、オーバラップ部ＯＲを母管５から抽出
するため、リテーナー３によりマンドレルバー２の前進
を停止させたのち、サイザー４で母管５を絞り圧延しつ
つグリップして前進させる。

【００１９】６はマンドレルミル１の最終スタンドに配
置した母管の肉厚の圧下を伴わず、平均外径を最大にお
いて３％以下の絞り圧延するサイジングロールで、マン
ドレルミル１の延伸圧延された母管５の外径を絞り圧延
し、難加工材や極厚肉管の延伸圧延における周方向への
伸び不十分に起因する内面残留応力を軽減し、マンドレ
ルバー２と母管５内面との接触部を分離してクリアラン
スを生じさせ、サイザー４による母管５のグリップを確
実となしてマンドレルバー２のストリッピングを容易と
なし、安定して延伸圧延を行うことができるよう構成さ
れている。

【００２０】上記のとおり構成したことによって、マン
ドレルミル１で延伸圧延された母管５は、マンドレルミ
ル１の最終スタンドに配置されたサイジングロール６に
より肉厚の圧下を伴わず、平均外径を最大において３％
以下絞り圧延され、延伸圧延における周方向への伸び不
十分に起因する内面残留応力が軽減され、マンドレルバ
ー２と母管５内面との接触が分離されてクリアランスが
生じる。母管５とマンドレルバー２の周方向の接触部の
分離は、焼バメを防止するものではなく、延伸圧延後の
母管５内面の残留応力を除去するために実施するもの
で、接触部を分離できればよく、クリアランスの幅は
０．１〜０．２ｍｍでよく特に問題としない。また、母
管５とマンドレルバー２の周方向の接触部の角度は、全
周に対し最低３０％程度以下にすればよい。この結果、
延伸圧延の完了した母管５は、サイザー４で母管５をグ
リップして前進させつつリテーナー３によりマンドレル
バー２を後退させれば、スムースにマンドレルバー２か
ら母管５を抽出することができる。

【００２１】したがって、難加工材や極厚肉管の母管５
では、マンドレルミル１による延伸圧延における周方向
への圧延中の伸びが不十分で、マンドレルバー２に母管
５が接触していても、マンドレルミル１最終スタンドに
配置されたサイジングロール６により肉厚の圧下を伴わ
ず、平均外径を最大において３％以下絞り圧延され、内
面残留応力が軽減され、マンドレルバー２と母管５内面
との接触が分離されてクリアランスが生じる。この結
果、延伸圧延後の母管５がマンドレルミル１とサイザー
４との間に位置しても、リテーナー３によりマンドレル
バー２と共に母管５を前進させてサイザー４のロールに
より母管５をグリップさせ、しかるのち、リテーナー３
によりマンドレルバー２を後退させれば母管５からスム
ースにマンドレルバー２を抽出することができる。

【００２２】実施例２ ６スタンドからなるリトラクトマンドレルミルの最終６
スタンドに、肉厚の圧下を伴わず、平均外径を最大にお
いて３％以下絞り圧延するサイジングロールを配置し、
表１に示すとおり、Ｃ：０．２％の低炭素鋼、ＳＵＳ３
０４の素管を、表１に示す条件でオーバラップ長さを変
えて母管に延伸圧延したのち、リテーナーによりマンド
レルバーの前進を停止させ、直列に配置された３ロール
の３スタンドからなるエキストラクターを用い、外径圧
下量７％で母管を前進させて抽出し、最終６スタンドの
サイジングロールの有無によるストリッピング性を評価
した。その結果をリトラクトマンドレルミルの最終６ス
タンドへのサイジングロールの有無と、ストリッピング
可能な仕上げ母管外径に対するオーバーラップ長とスト
リッピング荷重との関係を図７および図８に示す。な
お、図７および図８中のストリッピング荷重は、エキス
トラクターによる母管ストリッピング中にマンドレルバ
ーに作用した力を歪ゲージを用いて測定した。

【００２３】

【表１】

【００２４】図７および図８に示すとおり、母管外径に
対するオーバラップ長は、リトラクトマンドレルミルの
最終６スタンドのサイジングロールが無い場合、約４０
倍でストリッピング荷重が６Ｔｏｎを超えてストリッピ
ングが不可能となるが、リトラクトマンドレルミルの最
終６スタンドのサイジングロールが有る場合、約６０倍
でもストリッピング荷重が４Ｔｏｎ以下で、ストリッピ
ングが可能であった。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、サイザーを有するリトラクトマンドレルミルによる
継目無管製造において、サイザーによリマンドレルバー
を安定してストリッピングでき、ストリッピング可能な
オーバラップ長さを大きく取れるので、長尺材の圧延が
可能となり、生産性、歩留を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はサイザーを有するマンドレルミルの概略
構成図である。

【図２】比較のための焼バメ防止対策のクリアランスの
状況を示す断面図である。

【図３】サイザーでのマンドレルバーと母管分離のため
の母管とマンドレルバーのクリアランスの状況を示す断
面図である。

【図４】比較のための２ロールマンドレルミルにおける
最終前段スタンドでの圧延状況と最終スタンドでのクリ
アランスの状況を示す断面図で、（ａ）図は最終前段ス
タンドでの圧延状況の断面図、（ｂ）図は最終スタンド
でのクリアランスの状況を示す断面図である。

【図５】この発明の最終スタンドでのクリアランスの状
況を示す断面図である。

【図６】３ロールマンドレルミルにおける最終前段スタ
ンドでの圧延状況と最終スタンドでのクリアランスの状
況を示す断面図で、（ａ）図は最終前段スタンドでの圧
延状況の断面図、（ｂ）図は最終スタンドでのクリアラ
ンスの状況を示す断面図である。

【図７】実施例２における外径５０．０ｍｍ、肉厚５．
０ｍｍの母管圧延時のサイジングロールの有無と、スト
リッピング可能な仕上げ母管外径に対するオーバーラッ
プ長とストリッピング荷重との関係を示すグラフであ
る。

【図８】実施例２における外径５０．０ｍｍ、肉厚３．
０ｍｍの母管圧延時のサイジングロールの有無と、スト
リッピング可能な仕上げ母管外径に対するオーバーラッ
プ長とストリッピング荷重との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ マンドレルミル ２、２１、３１、４１、５２、６１ マンドレルバー ３ リテーナー ４ サイザー ５、２２、３２、４３、５３、６３ 母管 ６、４４ サイジングロール ２３、３３、４５ クリアランス ４２、６２ ロール ５１、６４ カリバーロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２ロールマンドレルミルとサイザーが延
   伸圧延された母管の長さより短い距離でタンデムに配列
   されたリトラクトマンドレルミルにおいて、２ロールマ
   ンドレルミルの最終スタンドに外径サイジングロールを
   配置し、母管の肉厚の減少を伴うことなく、マンドレル
   バーと母管間にクリアランスを生じさせる圧延を行うこ
   とを特徴とするリトラクトマンドレルミルによる圧延方
   法。
2. 【請求項２】 ３ロールマンドレルミルとサイザーが延
   伸圧延された母管の長さより短い距離でタンデムに配列
   されたリトラクトマンドレルミルにおいて、３ロールマ
   ンドレルミルの最終スタンドに外径サイジングロールを
   配置し、母管の肉厚の減少を伴うことなく、マンドレル
   バーと母管間にクリアランスを生じさせる圧延を行うこ
   とを特徴とするリトラクトマンドレルミルによる圧延方
   法。