JPH07246415A - 継目無管の肉厚制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外径絞り加工で生じる六角形状の内面角張り
現象と管端厚肉化現象を大幅に軽減する。 【構成】 ３ロールマンドレルミル２の少なくとも最終
２スタンドに高速でロールギャップを制御可能な油圧圧
下装置または電動圧下装置を設置し、管端部と中央部で
３ロールマンドレルミル２の少なくとも最終２スタンド
のロールギャップを変更し、母管６中央部に３ロール絞
り圧延機５で発生する管中央部の内面６角形状の角張り
を相殺する内面６角形状の角張りを付与すると共に、母
管６管端部に３ロール絞り圧延機５で発生する管端部の
負の位相の内面６角形状の角張りを相殺する正の位相の
内面６角形状の角張りを付与する。 【効果】 管端部増肉によるクロップロスが軽減され、
均一な周方向肉厚を有する継目無管を高歩留で製造でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、継目無管の製造にお
いて、３ロールマンドレルミルと３ロールサイザーまた
はストレッチレデューサ等の３ロール絞り圧延機をタン
デムに配置したミルにおける継目無管の肉厚制御方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】継目無管の製造工程は、丸または角ビレ
ットを加熱したのち穿孔する穿孔工程と、穿孔された中
空素管を延伸圧延する減肉工程と、延伸された母管を所
定仕上げ寸法に絞り圧延する定径圧延工程とからなる。
減肉工程における圧延機としては、プラグミル、マンド
レルミル、アッセルミル、ピルガミル等が知られてい
る。継目無管の製造方法のうちでも生産性に優れたマン
ネスマン−マンドレルミル方式は、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。

【０００３】次の減肉工程のマンドレルミルは、一対の
孔型ロールを組込んだロールスタンドを、互いに９０°
ずつロール配列を変えて４〜８基連続的に配置し、中空
素管に挿入したマンドレルバーと孔型ロール間で連続的
に所定の肉厚まで減肉、延伸圧延を行う。通常、マンド
レルミルでの減肉量は、内面の荒さを軽減するために
も、７〜１５ｍｍ程度圧下を行うのが一般的である。減
肉、延伸圧延された母管は、図示しないストリッパによ
りマンドレルバーが引抜かれる。減肉、延伸圧延までで
素管温度が加工度に比較して低下しすぎた場合は、再加
熱炉で母管を９００〜１１００℃まで加熱するが、温度
低下をきたさない場合は、直接サイザーもしくはストレ
ッチレデューサ等の絞り圧延機で外径圧下と若干の肉厚
調整を受け所定仕上げ寸法に仕上げられる。一般的に外
径１７７．８ｍｍ以上の継目無管を製造する大径ミルで
は、再加熱炉がなく、外径１７７．８ｍｍ以下の継目無
管を専門に圧延する小径ミルでは、再加熱炉を設置する
のが一般的である。

【０００４】従来、外径１７７．８ｍｍ以上の継目無管
を製造する大径ミルにおいては、２ロールマンドレルミ
ルと２ロールサイザーまたは３ロールレデューサをタン
デムに同一軸に配列するのが一般的であった。この場
合、マンドレルバーの引抜きは、ストリッパを設置でき
ないので、エキストラクタまたはサイザーにより母管を
グリップして外径圧下しながらパスライン出口側に送り
出し、母管がマンドレルミルの最終スタンドを尻抜けす
ると、リトレーナによりマンドレルバーをパスライン入
口側に引戻すことによって行われている（特開平３−１
１４６０５号公報）。特に最近の傾向では、２ロールサ
イザーよりも外径加工度を大きく取れ、同一寸法の母管
から各種寸法の製品を得ることによって、マンドレルミ
ルの外径段取を集約でき、工具の省略、生産性を向上で
きる３ロールサイザーまたは３ロールストレッチレデュ
ーサ等の３ロール絞り圧延機を用いる方法が多く採用さ
れている。３ロールサイザーまたは３ロールストレッチ
レデューサ（以下単に３ロール絞り圧延機という）は、
圧延方向に垂直な面内で、それぞれのロールの圧下方向
のなす角度が１２０°となるように配設されたスタンド
を、隣接するスタンド間でロールの圧下方向を６０°ず
らして交互に配置し、加工度によってスタンド数が決定
され、５〜２８スタンドで母管の連続絞り圧延を行って
外径の圧下と若干の肉厚調整を行い、所定の製品寸法に
仕上げる。

【０００５】上記３ロール絞り圧延機では、管に張力を
加えながら外径絞り加工を行うため、管が絞り圧延機の
全スタンドに噛み込まれている定常状態に比較し、管の
噛み込み時や尻抜け時のように管が全スタンドに噛み込
まれていない過渡状態においては、管に作用する引張力
の大きさが低下するので、管中央部に比較して管端部は
張力不足となって著しく肉厚が増肉する。この増肉した
管端は、製品肉厚公差以上をクロップロスとして切下げ
られるため歩留が低下する。この管端厚肉現象を防止す
る方法としては、絞り圧延機の前工程の延伸圧延機の特
定スタンドにパスライン不変の油圧圧下機構を設け、管
の噛み込み時と尻抜け時の両時点において上下孔型ロー
ルをパスラインに対して対称に圧下および開放可能と
し、前記管端を薄肉化し、絞り圧延機における管端厚肉
化の現象と相殺せしめる方法（特開昭４９−１１３７５
２号公報）が提案されている。

【０００６】また、上記３ロール絞り圧延機の単スタン
ド圧延では、ロール溝底部がエッジ部に比較して圧延方
向伸びが大きく、管の周方向肉厚は不均一な変形を受け
る。連続スタンドでの圧延では、ロール溝底部とエッジ
部はスタンド毎に交互に塑性変形が繰返されるため、ほ
ぼ同一肉厚となるが、ロール溝底部とエッジ部の中間点
（溝底を０°位置として３０°方向）は、ロール溝底部
とエッジ部の肉厚より減肉する負の位相または増肉する
正の位相となり、位相の異なった六角形状の角張りを生
ずる。この角張り現象は、絞り加工における管長方向の
延伸率が大きくなるほど、かつ厚肉小径になるほど角張
り率が増加する傾向にある。

【０００７】絞り圧延における管内面の角張りに影響を
与えるパラメーターとしては、圧延材とロールとの接触
面の形状が重要なファクターとなる。絞り圧延における
管内面の角張り度合いは、ロールの孔型の矩形率λを最
適化することによって、ある程度改善することができる
が、製品サイズは、外径×肉厚では数千種類にのぼり、
各サイズ毎にロール孔型を最適にして準備することは、
非効率で現実的には不可能である。また、圧延肉厚によ
っては、ロール溝底部とエッジ部との周速度差によって
エッジマーク疵を生じ、矩形率λの最適化だけではロー
ル形状を決定できない。現実的には、ロールシリーズ化
して外径範囲と肉厚範囲毎に集約しいるのが現状であ
る。

【０００８】上記３ロール絞り圧延機による絞り圧延で
の内面角張り防止対策としては、ロールカリバーを楕円
率が所定の関係を有する３個の円弧曲線となし、第１の
楕円による中央部円弧長と、第２、第３の楕円による端
部円弧長とが所定比率で、かつ、サイドクリアランスを
所定値に限定した３ロール絞り圧延機のロール（特開昭
５１−３１６６３号公報）、隣接するスタンド毎に圧延
方向に垂直な面で３０°ずつ角度を変えて配置し、管を
円周方向に１２分割された区域で塑性変形を繰返すこと
によって、角張り現象を低く抑制し、製品品質の向上を
可能とした３ロール絞り圧延機（特開昭５８−２５８０
５号公報）等が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平３−１１４
６０５号公報に開示の２ロールマンドレルミルと２ロー
ルサイザーまたは３ロールサイザーをタンデムに同一軸
に配列する配置列では、バーストリッパおよび再加熱炉
を省略できるが、後工程の絞り圧延工程で生じる角張り
現象を低く抑制することは不可能である。また、特開昭
４９−１１３７５２号公報に開示の方法は、２ロールマ
ンドレルミルを対象とし、絞り圧延機における管端厚肉
現象防止には効果を有するが、３ロール絞り圧延機で発
生する六角形状の内面角張りに対しては効果を発揮でき
ない。一方、最近では管寸法に対する公差も厳しさを増
し、管端厚肉部をクロップとして切下げるだけでは満足
できる寸法が得られず、六角形状の内面角張りによる肉
厚不均一部までもクロップとして切下げる事態が発生す
ることがある。さらに、２ロールマンドレルミルでは、
次工程の３ロール絞り圧延機とはロール圧延部が一致せ
ず、２ロールマンドレルミルと３ロール絞り圧延機の相
互の特性を生かした形状制御は不可能である。

【００１０】さらにまた、特開昭５１−３１６６３号公
報に開示のロールは、各サイズ毎にロール孔型を最適に
して準備する必要があり、非効率的で現実には実施不可
能である。また、特開昭５８−２５８０５号公報に開示
の３ロール絞り圧延機は、管を円周方向に１２分割され
た区域で塑性変形を繰返すことによって、角張り現象を
低く抑制するもので、内面角張りを解消するものではな
く、六角形状が十二角形状になるだけで、抜本的な対策
とはいえない。

【００１１】この発明の目的は、前記マンネスマン−マ
ンドレルミル方式による継目無管の製造において、３ロ
ール絞り圧延機による外径絞り加工で生じる六角形状の
内面角張り現象と管端厚肉化現象の双方を大幅に軽減で
きる継目無管の肉厚制御方法を提供することにある。

【００１２】

【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行った。その結果、３ロー
ルマンドレルミルと３ロール絞り圧延機を同一軸を有す
る圧延パスラインに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し、３ロール絞り圧延機で生じる
内面６角形状の角張り位相と角張り率を圧延各サイズで
調査し、その角張り位相を相殺すべく３ロールマンドレ
ルミルの少なくとも最終２スタンドのロールギャップを
調整することによって相殺できることを究明した。しか
し、３ロール絞り圧延機による外径絞り加工において
は、管端部と中央部で管に働く張力差によって角張り位
相も角張り率も異なる。特に管端部は、無張力状態であ
り負の位相の内面角張りが発生し、管中央部に行くにし
たがい角張りが正となる。

【００１３】３ロール絞り圧延機で生じる管中央部の内
面６角形状の角張り位相と角張り率を相殺すべく３ロー
ルマンドレルミルの少なくとも最終２スタンドのロール
ギャップを調整して得た母管を、３ロール絞り圧延機で
外径圧下率４０％で絞り加工し、管端からの距離と角張
り率および平均肉厚を調査したところ、図８に示すとお
り、管端部は３ロール絞り圧延機のロール溝底部が厚肉
となる負の位相の内面角張りが発生し、中央部の角張り
率がほぼ零となっている。また、図９に示すとおり、管
端部は３ロール絞り圧延機特有の厚肉化現象が発生し、
目標肉厚よりもかなり厚肉となっている。なお、角張り
率Ｐは、管の外径Ｄ、管の断面内の平均肉厚Ｔｍｅａ
ｎ、ロール溝底部とエッジ部の平均肉厚Ｔｅおよびロー
ル溝底部とエッジ部より３０°の部分の平均肉厚Ｔ_30■
により、Ｐ＝［（Ｔ_30■−Ｔｅ）／｛（Ｄ／２−Ｔｍｅ
ａｎ）×（１−Ｃｏｓ３０°）｝］×１００（％）とし
て定義される。

【００１４】さらに研究を重ねた結果、管端部の負の位
相の内面角張りを改善するには、３ロールマンドレルミ
ルの少なくとも最終２スタンドに高速でロールギャップ
を制御可能な油圧圧下装置または電動圧下装置を設置
し、管端部と中央部で３ロールマンドレルミルの少なく
とも最終２スタンドのロールギャップを変更し、母管中
央部に３ロール絞り圧延機で発生する管中央部の内面６
角形状の角張りを相殺する内面６角形状の角張りを付与
すると共に、母管管端部に３ロール絞り圧延機で発生す
る管端部の負の位相の内面６角形状の角張りを相殺する
正の位相の内面６角形状の角張りを付与することによっ
て、３ロール絞り圧延機で発生する内面６角形状の角張
りならびに管端の厚肉が相殺されて大幅に軽減し、クロ
ップ切断ロスが減少して歩留が向上することを究明し、
この発明に到達した。

【００１５】すなわちこの発明は、３ロールマンドレル
ミルと３ロール絞り圧延機を同一軸を有する圧延パスラ
インに延伸圧延された母管の長さより短い間隔でタンデ
ムに配列したタンデムミルにおける継目無管の肉厚制御
方法において、３ロールマンドレルミルの少なくとも最
終２スタンドに高速でロールギャップを制御可能な油圧
圧下装置または電動圧下装置を設置し、管端部と中央部
で３ロールマンドレルミルの最終２スタンドのロールギ
ャップを変更し、母管中央部に３ロール絞り圧延機で発
生する管中央部の内面６角形状の角張りを相殺する内面
６角形状の角張りを付与すると共に、母管管端部に３ロ
ール絞り圧延機で発生する管端部の負の位相の内面６角
形状の角張りを相殺する正の位相の内面６角形状の角張
りを付与することを特徴とする継目無管の肉厚制御方法
である。

【００１６】この発明の３ロールマンドレルミルによる
母管中央部への３ロール絞り圧延機で発生する管中央部
の内面６角形状の角張りを相殺する内面６角形状の角張
りを、３ロールマンドレルミルの少なくとも最終２スタ
ンドのロールの基準ギャップにより付与し、母管管端部
への３ロール絞り圧延機で発生する管端部の負の位相の
内面６角形状の角張りを相殺する正の位相の内面６角形
状の角張りを、管先端部には３ロールマンドレルミルの
少なくとも最終２スタンドのロールギャップを所定量絞
め込んだ位置から順次基準ギャップまで開放することに
より、管後端部には３ロールマンドレルミルの少なくと
も最終２スタンドのロールギャップを基準ギャップから
順次所定量絞め込むことにより付与するのである。

【００１７】

【作用】３ロールマンドレルミルにおいては、少なくと
も最終２スタンドのロール孔型を調整することにより管
周方向６０°の周期で繰り返す肉厚分布を得ることがで
きる。また、３ロール絞り圧延機は、母管の絞り加工を
行うと必然的に６角形状の内面角張りが発生する。３ロ
ール絞り圧延機で発生する６角形状の内面角張りは、前
記したとおり管端部と管中央部で角張り率が異なるが、
３ロール絞り圧延機のロール孔型は、管中央部で６角形
状の内面角張りが最小となるよう設計を行うのが一般的
である。３ロール絞り圧延機における外径絞り加工で
は、図１０、図１１に示すとおり、管５２端部が張力不
足により孔型ロール５１の溝底部とエッジ部が厚肉とな
り、溝底部またはエッジ部から３０°方向が薄肉となる
負の位相の内面角張りが発生する。６０°毎に厚肉部が
繰り返される３ロール絞り圧延機による外径絞り加工に
おける肉厚分布を相殺するには、３ロールマンドレルミ
ルで母管中央部へ３ロール絞り圧延機で発生する管中央
部の内面６角形状の角張りを相殺する内面６角形状の角
張りを、３ロールマンドレルミルの少なくとも最終２ス
タンドのロールの基準ギャップにより付与し、母管管端
部への３ロール絞り圧延機で発生する管端部の負の位相
の内面６角形状の角張りを相殺する正の位相の内面６角
形状の角張りは、管先端部には３ロールマンドレルミル
の少なくとも最終２スタンドのロールギャップを所定量
絞め込んだ位置から順次前記基準ギャップまで開放する
ことにより、管後端部には３ロールマンドレルミルの少
なくとも最終２スタンドのロールギャップを基準ギャッ
プから順次所定量絞め込むことにより付与することによ
って行うことができる。

【００１８】３ロールマンドレルミルのロール孔型は、
一般的に２円弧で設計したものを用いるが、説明のため
１円弧のロールすなわちマンドレルバーと同心を有する
真円ロールとする。３ロールマンドレルミルの仕上げの
少なくとも最終２スタンドは、均一な肉厚確保のためロ
ール溝底の第一円弧をマンドレルバーと同心の設計を行
うのが一般的であり、同心カリバーでの考察でも一般性
を損なうことはない。図１２は孔型ロール７１とマンド
レルバー７２の配置をしめすもので、（ａ）図はロール
位置がマンドレルバー７２と同心位置の場合、（ｂ）図
はロール位置をマンドレルバー７２と同心位置から絞め
込んだ状態を示すもので、図１２（ｂ）の状態で減肉、
延伸圧延すると、図１３に示すとおり、ロール溝底部が
エッジ部に比較して肉厚が薄くなる。次スタンドでも同
じくロール位置をマンドレルバー７２と同心位置から絞
め込んだ状態で肉厚加工を行うと、図１４に示す肉厚分
布が得られる。

【００１９】上記図１４の肉厚分布は、前記図１１に示
す３ロール絞り圧延機の管端部の肉厚分布の逆位相であ
り、３ロールマンドレルミルと３ロール絞り圧延機を同
一軸上に母管よりも短い距離でタンデムに配置し、３ロ
ールマンドレルミルで管端部に３ロール絞り圧延機の６
角形状の内面角張りと逆位相の内面角張りを付与するこ
とによって、３ロール絞り圧延機の管端部の６角形状の
内面角張りが相殺され、周方向に均一な肉厚分布を得る
ことができる。３ロール絞り圧延機で各スタンド間で張
力を付加して外径絞り加工する場合は、前記したとおり
管端部肉厚が増肉するため、３ロールマンドレルミルで
３ロール絞り圧延機の管端部との逆位相の内面角張りを
付与するための薄肉化は、３ロール絞り圧延機での外径
絞り加工における管端増肉現象を相殺することとなり、
内面角張りによる形状不良ならびに管端厚肉によるクロ
ップロスが軽減され、製品歩留を向上させることができ
る。

【００２０】この発明においては、３ロールマンドレル
ミルの少なくとも最終２スタンドに高速でロールギャッ
プを制御可能な油圧圧下装置または電動圧下装置を設置
し、管端部と中央部で３ロールマンドレルミルの最終２
スタンドのロールギャップを変更し、母管中央部に３ロ
ール絞り圧延機で発生する管中央部の内面６角形状の角
張りを相殺する内面６角形状の角張りを付与すると共
に、母管管端部に３ロール絞り圧延機で発生する管端部
の負の位相の内面６角形状の角張りを相殺する正の位相
の内面６角形状の角張りを付与ことによって、３ロール
絞り圧延機による外径絞り加工で生じる管中央部の内面
６角形状の角張りならびに管端部の負の位相の内面６角
形状の角張りが相殺される。しかも、母管管端部は、管
端部に正の位相の内面６角形状の角張りを付与する際に
薄肉化され、３ロール絞り圧延機による外径絞り加工で
生じる管端厚肉化を相殺することができる。

【００２１】この発明において３ロールマンドレルミル
の少なくとも最終２スタンドに設置する高速度でロール
ギャップを制御可能な油圧圧下装置または電動圧下装置
としては、ロールとマンドレルバーとの相対位置、すな
わちロールギャップを高速度で調整できればよく、特に
限定されないが、図１５に示すとおり、ロール９１のロ
ール軸９２を軸支する軸受９３の外周を支持する偏心リ
ング９４を、油圧シリンダーやウオームホイールにより
回転させ、ロール圧下量を調整する方式（実開平４−６
４４０６号公報、実開平４−６４４０７号公報、特開昭
５８−２５８０５号公報、特開昭６０−１８２０８号公
報等）、圧下スクリューをスクリュー圧下装置により回
転させる方式（特開平５−９６３０８号公報等）、図１
６に示すとおり、ロール１０１を保持するロールチョッ
ク１０２を油圧シリンダー１０３により移動させ、ロー
ル圧下量を調整する方式、あるいは図１７に示すとお
り、ロール１１１を保持するロールチョック１１２を支
軸１１３を中心に回転するアーム１１４で保持し、ロー
ルチョック１１２の後方に図示していないが油圧シリン
ダーを配置し、油圧シリンダーを作動させることによっ
て、支軸１１３を中心にアーム１１４を回転させて各孔
型ロール１１１を開閉する方式が挙げられる。なお、油
圧シリンダーをスクリューナットを有する圧下装置をモ
ータで駆動させる方式に代替することは可能である。

【００２２】この発明における３ロールマンドレルミル
における母管中央部の周方向肉厚制御は、３ロール絞り
圧延機で生じる管中央部の６角形状の内面角張りを相殺
する６角形状の内面角張りが生ずるロールギャップを、
少なくとも最終２スタンドの基準ロールギャップとして
設定することにより行うことができる。また、母管管端
部の周方向肉厚制御は、例えば、管先端では制御前段ス
タンドに設けたロードセルにより検出した管の噛み込み
時刻を基に、制御スタンドに管先端が噛み込む時刻を予
測し、予め制御スタンドのロールを所定のギャップまで
絞り込んで待機させておき、油圧圧下装置を制御して管
先端部が所定の長さ、所定の周方向肉厚となるようにロ
ールギャップを順次前記基準ギャップまで開放する。次
スタンドにおいても同様な制御を行い、全周に亘って加
工を完了することにより行うことができる。また、管後
端では、制御前々段スタンドに設けたロードセルにより
検出した管の尻抜け時刻を基に、油圧圧下装置を制御し
て制御スタンドのロールを基準ギャップから順次所定ギ
ャップまで絞り込み、管後端が所定長さ、所定の周方向
肉厚となるように加工する。次スタンドにおいても同様
な制御を行い、母管全周に亘って加工を完了する。

【００２３】上記管周方向肉厚制御を行うことによって
母管の中央部には、次工程の３ロール絞り圧延機で生じ
る管中央部の６角形状の内面角張りを相殺する６角形状
の内面角張りが付与される。また、母管の先端部および
後端部には、次工程の３ロール絞り圧延機での外径絞り
加工で生じる管端部の負の位相とは逆の正の位相の内面
角張りを付与することができると共に、母管の先端部お
よび後端部への３ロール絞り圧延機での外径絞り加工で
生じる管端部の負の位相とは逆の正の位相の内面角張り
の付与は、３ロール絞り圧延機での外径絞り加工で生じ
る管端部の厚肉化とは逆に管端薄肉化を達成することが
できる。したがって、３ロール絞り圧延機での外径絞り
加工で生じる管中央部ならびに管端部の角張りが相殺さ
れると共に、管端部の厚肉化が相殺され、管軸方向なら
びに管周方向の寸法精度が大幅に向上し、クロップロス
を大幅に低減することができ、製品歩留が向上する。

【００２４】

【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４に基づいて説明する。図１はこの発明の肉厚制御
方法を実施する装置の概略制御系統図、図２は３ロール
マンドレルミルの少なくとも最終２スタンドに設置する
テコ方式のロール圧下量調整機構の一例を示す概略説明
図、図３は母管先端部への正の位相の内面角張りを付与
する操作の説明図で、（ａ）図は最終２スタンドの先頭
ロールのロールギャップの制御説明図、（ｂ）図は最終
２スタンドの後方ロールのロールギャップの制御説明
図、図４は母管後端部への正の位相の内面角張りを付与
する最終２スタンドのロールギャップの制御説明図であ
る。図１において、１は図示しない穿孔機で穿孔圧延さ
れた中空素管、２は中空素管１を減肉、延伸圧延する３
ロールマンドレルミルで、３個の孔型ロール３を１２０
°間隔で組込んだロールスタンドを、隣接するスタンド
間で互いに６０°ずつ配列を変えて４〜８基連続的に配
置し、中空素管１に挿入したマンドレルバー４と孔型ロ
ール３間で連続的に所定の肉厚まで減肉、延伸圧延を行
う。５は３ロールマンドレルミル２と同一軸を有する圧
延パスラインに延伸圧延された母管６の長さより短い距
離でタンデムに配列したサイザーで、３個の孔型ロール
７を１２０°間隔で組込んだロールスタンドを、隣接す
るスタンド間で互いに６０°ずつ配列を変えて５〜２８
基連続的に配置し、３ロールマンドレルミル２で減肉、
延伸圧延される母管６は、３ロールマンドレルミル２で
減肉、延伸圧延中にサイザー５の孔型ロール７に噛み込
まれて絞り加工を受けながら前進し、３ロールマンドレ
ルミル２での減肉、延伸圧延が完了すると、マンドレル
バー４は図示しないリトレーナーにより後端を把持して
後退され、母管６から抜き出される。一方、３ロールサ
イザー５の孔型ロール７に噛み込まれて絞り加工を受け
ながら前進した母管６は、所定の外径、肉厚の継目無管
に仕上げられるよう構成されている。

【００２５】上記マンドレルミル１の最終２スタンド
（ｎ−１）（ｎ）には、図２に示すロール圧下量調整機
構が備えられており、孔型ロール３とマンドレルバー４
の相対位置、すなわち、ロールギャップを変更すること
ができる。図２において各孔型ロール３は、各孔型ロー
ル３を支持するロールチョック１１を支軸１２を中心に
回転するアーム１３で保持し、ロールチョック１１の後
方に油圧シリンダー１４を配置し、油圧シリンダー１４
を作動させることによって、支軸１２を中心にアーム１
３が回転して各孔型ロール３が開閉するよう構成されて
いる。なお、１５はロール３の駆動軸である。また、マ
ンドレルミル２の各スタンドには、図示していないがロ
ードセルが設けられ、管先端の噛み込みならびに管後端
の尻抜けを検出し、管厚制御部８に出力するよう構成さ
れている。

【００２６】管厚制御部８には、図示しない上位のコン
ピータから中空素管１の長さと断面積、マンドレルミル
２での目標伸び率およびサイザー５での目標伸び率と肉
厚ならびに管中央部および管端部の角張り位相と角張り
率が予め設定入力されている。管厚制御部８は、サイザ
ー５での外径絞り加工における管中央部の角張り位相と
角張り率を相殺する角張り位相と角張り率を母管中央部
に付与するための基準ロールギャップを演算すると共
に、サイザー５の外径絞り加工で生じる管端部の角張り
位相と角張り率を相殺するための逆の角張り位相と角張
り率を付与するための、マンドレルミル２の最終２スタ
ンド（ｎ−１）（ｎ）の基準ロールギャップからの絞め
込み量を演算し、マンドレルミル制御部９に指令してマ
ンドレルミル２の最終２スタンド（ｎ−１）（ｎ）のロ
ールギャップを前記演算した所定の絞め込み量まで絞め
込んで待機する。管厚制御部８は、母管の減肉、延伸圧
延が開始されると、最終各２スタンド（ｎ−１）（ｎ）
の前段スタンド（ｎ−２）（ｎ−１）の図示していない
ロードセルから管先端噛み込み信号が入力されると、最
終各２スタンド（ｎ−１）（ｎ）への管先端噛み込み時
刻を予測し、図３（ａ）に示すとおり、先ずマンドレル
ミル制御部９に指令して最終前段スタンド（ｎ−１）の
ロールギャップを所定のパターンで順次前記基準ロール
ギャップまで開放する。次いで図３（ｂ）に示すとお
り、最終スタンド（ｎ）のロールギャップを所定のパタ
ーンで順次前記基準ロールギャップまで開放する。さら
に、管厚制御部８は、最終各２スタンド（ｎ−１）
（ｎ）の前々段スタンド（ｎ−３）（ｎ−２）の図示し
ていないロードセルから管後端尻抜け信号が入力される
と、マンドレルミル制御部９に指令してマンドレルミル
２の最終２スタンド（ｎ−１）（ｎ）のロールギャップ
を、図４に示すとおり、所定のパターンで基準ロールギ
ャップから順次所定の絞め込み量まで絞め込むよう構成
されている。

【００２７】また、管厚制御部８は、図示しない上位の
コンピータから中空素管１の長さと断面積、マンドレル
ミル２での目標伸び率およびサイザー５での目標伸び率
と肉厚に基づいてサイザー５の各スタンドのロール回転
数を演算し、サイザー制御部１０に指令してサイザー５
の各スタンドのロール回転数を制御するよう構成されて
いる。

【００２８】上記のとおり構成したことによって、中空
素管１をマンドレルミル２で減肉、延伸圧延するに際
し、管厚制御部８は、サイザー５での外径絞り加工にお
ける管中央部の角張り位相と角張り率を相殺する角張り
位相と角張り率を母管中央部に付与するための基準ロー
ルギャップを演算すると共に、サイザー５の管端部の角
張り位相と角張り率を相殺するための逆の角張り位相と
角張り率を付与するための、マンドレルミル２の最終２
スタンド（ｎ−１）（ｎ）の基準ロールギャップからの
絞め込み量を演算し、マンドレルミル制御部９に指令し
てマンドレルミル２の最終２スタンド（ｎ−１）（ｎ）
のロールギャップを前記演算した所定の絞め込み量まで
絞め込んで待機する。管厚制御部８は、中空素管１の減
肉、延伸圧延が開始され最終各２スタンド（ｎ−１）
（ｎ）の前段スタンド（ｎ−２）（ｎ−１）の図示して
いないロードセルから管先端噛み込み信号が入力される
と、最終各２スタンド（ｎ−１）（ｎ）への管先端噛み
込み時刻を予測し、マンドレルミル制御部９に指令して
最終各２スタンド（ｎ−１）（ｎ）のロールギャップを
所定のパターンで順次前記基準ロールギャップまで開放
する。次いで管厚制御部８は、管中央部の減肉、延伸圧
延を最終各２スタンド（ｎ−１）（ｎ）を前記基準ロー
ルギャップで行う。さらに管厚制御部８は、減肉、延伸
圧延が進行して最終各２スタンド（ｎ−１）（ｎ）の前
々段スタンド（ｎ−３）（ｎ−２）の図示していないロ
ードセルから管後端尻抜け信号が入力されると、マンド
レルミル制御部９に指令してマンドレルミル２の最終２
スタンド（ｎ−１）（ｎ）のロールギャップを、所定の
パターンで基準ロールギャップから順次所定の絞め込み
量まで絞め込む。

【００２９】したがって、マンドレルミル２で減肉、延
伸圧延された母管６は、先端部は最終各２スタンド（ｎ
−１）（ｎ）で所定絞め込み量から基準ロールギャップ
への開放による正の位相の角張りが付与され、中央部に
は最終各２スタンド（ｎ−１）（ｎ）で基準ロールギャ
ップにより外径絞り加工における管中央部の角張り位相
と角張り率を相殺する角張り位相と角張り率が付与さ
れ、後端部は最終各２スタンド（ｎ−１）（ｎ）で基準
ロールギャップから所定絞め込み量への絞め込みによる
正の位相の角張りが付与される。この結果、サイザー５
における母管６の外径絞り加工においては、外径絞り加
工で生じる管中央部ならびに管端部の角張りが、母管５
に付与された管中央部の角張り位相と角張り率ならびに
管端部に付与された正の位相の角張りによって相殺され
ると共に、サイザー５での管端部の厚肉化が母管６の管
端部への正の位相の角張り付与による薄肉化によって相
殺され、管軸方向ならびに管周方向の寸法精度が大幅に
向上し、クロップロスを大幅に低減することができ、製
品歩留が向上する。

【００３０】実施例２ Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７スタンドからなる３ロールマンドレ
ルミルにおいて、Ｎｏ．６〜Ｎｏ．７スタンドにロール
ギャップ調整のための実施例１の油圧圧下装置を設置
し、基準ロールギャップからの絞め込み量を１〜５ｍｍ
で変化させ、母管の角張り率を測定した。その結果を図
５に示す。図５に示すとおり、３ロールマンドレルミル
のＮｏ．６〜Ｎｏ．７スタンドのロールギャップを基準
ロールギャップより絞め込み、溝底部肉厚を薄く加工す
ることによって、内面角張り率が増加している。したが
って、３ロール絞り圧延機の管端増肉部を３ロールマン
ドレルミルで溝底部肉厚を薄く加工し、かつ角張り位相
も逆の正の角張り位相を発生させることが可能であっ
た。

【００３１】表１に示す寸法の中空素管を、前記Ｎｏ．
１〜Ｎｏ．７スタンドからなる３ロールマンドレルミル
のＮｏ．６〜Ｎｏ．７スタンドのロールギャップを、母
管の先端および後端から１．４ｍを基準ロールギャップ
から最大１．５ｍｍ絞め込んで減肉、延伸圧延し、管中
央部は基準ギャップで減肉、延伸圧延し、表１に示す寸
法の母管を得た。この母管をＮｏ．１〜Ｎｏ．１２スタ
ンドからなる３ロールサイザーを用い、外径絞り率４
１．５％、伸び率２．１３で外径絞り加工して継目無管
を得た。得られた継目無管の管端からの距離と内面角張
り率ならびに平均肉厚を測定した。その結果を図６およ
び図７に示す。なお、比較のため、３ロールマンドレル
ミルのＮｏ．６〜Ｎｏ．７スタンドのロールギャップを
基準ロールギャップ一定で減肉、延伸圧延した母管を、
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２スタンドからなる３ロールサイザ
ーを用い、外径絞り率４１．５％、伸び率２．１３で外
径絞り加工して得た継目無管の場合を、併せて図６およ
び図７に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】図６、図７に示すとおり、本発明法によれ
ば、比較例に比べて管端部の内面角張り率が大幅に低減
すると共に、比較例におけるサイザーでの外径絞り加工
における管端部の増肉が相殺され、管端から１ｍだけは
平均肉厚を目標肉厚に制御できないが、比較例の管端か
ら３ｍまでは平均肉厚を目標肉厚に制御できない場合に
比べ、両端で最大４ｍの歩留向上を図ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、３ロール絞り圧延機による外径絞り加工で生じる６
角形状の内面角張りならびに管端部の肉厚の増肉が相殺
され、寸法精度に優れた均一な周方向肉厚を有する継目
無管を管端近傍まで実現できると共に、管端部増肉によ
るクロップ切断ロスが大幅に低減し、その分製品歩留を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の肉厚制御方法を実施する装置の概略
制御系統図である。

【図２】３ロールマンドレルミルの少なくとも最終２ス
タンドに設置するテコ方式のロール圧下量調整機構の一
例を示す概略説明図である。

【図３】母管先端部への正の位相の内面角張りを付与す
る操作の説明図で、（ａ）図は最終２スタンドの先頭ス
タンドのロールギャップの制御説明図、（ｂ）図は最終
２スタンドの後方スタンドのロールギャップの制御説明
図である。

【図４】母管後端部への正の位相の内面角張りを付与す
る最終２スタンドのロールギャップの制御説明図であ
る。

【図５】実施例２における基準ギャップからの絞め込み
量と母管角張り率との関係を示すグラフである。

【図６】実施例２における管端からの距離と角張り率と
の関係を示すグラフである。

【図７】実施例２における管端からの距離と平均肉厚と
の関係を示すグラフである。

【図８】３ロール絞り圧延機による外径絞り加工におけ
る管端からの距離と角張り率との関係を示すグラフであ
る。

【図９】３ロール絞り圧延機による外径絞り加工におけ
る管端からの距離と平均肉厚との関係を示すグラフであ
る。

【図１０】３ロール絞り圧延機による管端部外径絞り加
工時のロール位置と内面６角との関係説明図である。

【図１１】３ロール絞り圧延機による管端部外径絞り加
工時の周方向角度と肉厚との関係を示すグラフである。

【図１２】ロールとマンドレルバーの相対位置を示すも
ので、（ａ）図はマンドレルバーとロール溝底の第１円
弧が同心の場合、（ｂ）図は（ａ）図よりロールを絞め
込んだ場合を示す。

【図１３】図１２（ｂ）のマンドレルバーとロール相対
位置の単スタンドで減肉、延伸圧延した場合の管端部の
周方向角度と肉厚との関係を示すグラフである。

【図１４】図１２（ｂ）のマンドレルバーとロール相対
位置の単スタンドで減肉、延伸圧延したのち、６０°ロ
ール位置が異なるスタンドで圧延後の周方向角度と肉厚
との関係を示すグラフである。

【図１５】３ロールマンドレルミルの最終２スタンドに
組込む偏心スリーブ方式のロール圧下量調整機構の単ロ
ールによる説明図で、（ａ）図は側面図、（ｂ）図は正
面図である。

【図１６】３ロールマンドレルミルの最終２スタンドに
組込むスライド摺動方式のロール圧下量調整機構の単ロ
ールによる説明図で、（ａ）図は側面図、（ｂ）図は正
面図である。

【図１７】３ロールマンドレルミルの最終２スタンドに
組込むテコ方式のロール圧下量調整機構の単ロールによ
る説明図で、（ａ）図は側面図、（ｂ）図は正面図であ
る。

【符号の説明】

１ 中空素管 ２ マンドレルミル ３、７、５１、７１、１１１ 孔型ロール ４、７２ マンドレルバー ５ サイザー ６ 母管 ８ 管厚制御部 ９ マンドレルミル制御部 １０ サイザー制御部 １１、１０２、１１２ ロールチョック １２、１１３ 支軸 １３、１１４ アーム １４、１０３ 油圧シリンダー １５ 駆動軸 ５２ 管 ９１、１０１、１１１ ロール ９２ ロール軸 ９３ 軸受 ９４ 偏心リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２１Ｂ 31/20 Ｄ 37/18 ＢＢＳ (72)発明者 今川 高之 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３ロールマンドレルミルと３ロール絞り
   圧延機を同一軸を有する圧延パスラインに延伸圧延され
   た母管の長さより短い間隔でタンデムに配列したタンデ
   ムミルにおける継目無管の肉厚制御方法において、３ロ
   ールマンドレルミルの少なくとも最終２スタンドに高速
   でロールギャップを制御可能な油圧圧下装置または電動
   圧下装置を設置し、管端部と中央部で３ロールマンドレ
   ルミルの少なくとも最終２スタンドのロールギャップを
   変更し、母管中央部に３ロール絞り圧延機で発生する管
   中央部の内面６角形状の角張りを相殺する内面６角形状
   の角張りを付与すると共に、母管管端部に３ロール絞り
   圧延機で発生する管端部の負の位相の内面６角形状の角
   張りを相殺する正の位相の内面６角形状の角張りを付与
   することを特徴とする継目無管の肉厚制御方法。
2. 【請求項２】 母管中央部への３ロール絞り圧延機で発
   生する管中央部の内面６角形状の角張りを相殺する内面
   ６角形状の角張りを、３ロールマンドレルミルの少なく
   とも最終２スタンドのロールの基準ギャップにより付与
   し、母管管端部への３ロール絞り圧延機で発生する管端
   部の負の位相の内面６角形状の角張りを相殺する正の位
   相の内面６角形状の角張りを、管先端部には３ロールマ
   ンドレルミルの少なくとも最終２スタンドのロールギャ
   ップを所定量絞め込んだ位置から順次基準ギャップまで
   開放することにより、管後端部には３ロールマンドレル
   ミルの少なくとも最終２スタンドのロールギャップを基
   準ギャップから順次所定量絞め込むことにより付与する
   ことを特徴とする請求項１記載の継目無管の肉厚制御方
   法。