JPH07284817A

JPH07284817A - 継ぎ目無し鋼管の圧延方法

Info

Publication number: JPH07284817A
Application number: JP7516594A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Wada; 康裕和田; Shuichi Hamauzu; 修一浜渦; Tsunehisa Furukawa; 恒久古川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-04-13
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1995-10-31

Abstract

(57)【要約】【目的】継ぎ目無し鋼管の傾斜圧延において、被圧延
材とガイドシューとの間に潤滑剤を供給し、被圧延材を
圧延ロールとの間にスリップを生じることなく被圧延材
とガイドシューとのすべりに起因する製品の外表面疵の
軽減を図る。【構成】被圧延材とガイドシュー表面との間のすべり
に起因する、ガイドシュー表面と被圧延材との間の焼付
きを軽減するために、被圧延材とガイドシューとの間の
少なくとも１ケ所に膨潤雲母水溶液または膨潤雲母水溶
液に粉末状の固体潤滑剤を混合してからなる潤滑剤を供
給しつつ圧延を行う。その際、圧延ロールと被圧延材と
の間にスリップは発生しない。また、その潤滑剤におけ
る膨潤雲母の含有量は、１．０〜３０．０wt％であるこ
とが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、継ぎ目無し鋼管の圧延
工程において、穿孔若しくは減肉・延伸工程に適用され
る傾斜圧延機を用いた圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に継ぎ目無し鋼管の製造は熱間圧延
法を用いて行われる。その代表的な製造工程としては、
図３（ａ）に示すマンネスマン・プラグミル法と図３
（ｂ）に示すマンネスマン・マンドレルミル法が使用さ
れる。一般には、製品外径が７″以上の場合はプラグミ
ル法が、それより小さい外径の場合はマンドレルミル法
が使用される。

【０００３】図３の工程の中で、穿孔工程である穿孔機
並びに減肉・延伸工程の一部であるエロンゲータミルに
は、傾斜圧延機と称される圧延機が適用される。図４及
び図５には、エロンゲータミルによる圧延の概略図を示
す。以下に図４及び図５を用いて傾斜圧延機における圧
延状況を説明する。

【０００４】管の傾斜圧延機は、パスラインに対して一
定の角度を有して傾斜配置された一対の圧延ロール１と
圧延ロール１の中間に配置されたプラグ３により、穿孔
若しくは減肉・延伸圧延を行うものである。図４及び図
５において、素材が中実材であれば穿孔機、素材が中空
の管形状であれば、減肉・延伸圧延機であるエロンゲー
タミルとなる。

【０００５】２本の圧延ロール１により被圧延材２に圧
下を加えて圧延を行う際、圧下に伴い被圧延材２の形状
は圧下と直角をなす方向に外径が拡大する。そこで、一
般に傾斜圧延機においては、このような圧延ロール１に
よる圧下方向と垂直な方向への被圧延材２外径の拡大を
抑制するとともに、その結果としてパスライン方向への
被圧延材２の延伸を助長するために、図５に示すように
一対の圧延ロール１と直交する位置にガイドシュー４と
称する一対の板状の固定工具が配置される。

【０００６】一対の圧延ロール１は、同一方向に回転
し、被圧延材２はそれに伴い回転することになる。さら
に、一対の圧延ロール１は一定の角度を有して傾斜配置
されていることにより、圧延ロール１の回転に伴い、被
圧延材２は圧延ロール１より、周方向の回転力とロール
バイト入口から出口に向かうパスライン方向の推進力を
同時に受けることとなり、回転しつつ前進し所定の寸法
に圧延されることとなる。

【０００７】ここで、ガイドシュー４は、被圧延材２が
回転するにも関わらず、固定であるが故に、被圧延材２
とガイドシュー４の接触状態は完全なすべり状態とな
る。そのために、ガイドシュー４の表面に被圧延材２の
微小剥離片が焼付いた状態で付着する場合が生じる。さ
らに、その焼付き場所に新たな被圧延材の微小剥離片が
堆積・成長した後、ガイドシュー４から離脱し、被圧延
材２の外表面に付着する。この付着物により、図６に疵
形態の概略図を示すように、仕上げ管となった状態にお
いても付着したまま焼付き片が残存する飛び込み疵５、
若しくは付着物が後工程の圧延の途中で離脱し、ヘゲ疵
６あるいは凹み状のピット疵７と称される疵が製品の外
面疵として残存し、製品品質を著しく損なう場合が生じ
る。

【０００８】このような疵が生じた場合は手入れが必要
となり、製造工程での物流を阻害する、あるいは疵の程
度によってはそのままスクラップとなり歩留まりが低下
する等の不都合が生じる。このような問題の解決策とし
て、特開昭６４−４０１０４号公報においては、ガイド
シュー４と被圧延材２との間にボロンナイトライド粉粒
体にバインダーを混合した焼付き防止剤を潤滑剤として
連続的に供給しながら圧延する方法が提案されている。

【０００９】確かに、ガイドシュー４と被圧延材２の間
に潤滑剤を供給すれば、被圧延材２とガイドシュー４の
間の焼付きを軽減することにより、製品の外面疵を軽減
することは可能となる。しかしながら、このような潤滑
剤をガイドシュー４と被圧延材２との間に供給した場
合、被圧延材２の表面に付着した潤滑剤が被圧延材２を
介して圧延ロール１にも付着し、圧延ロール１と被圧延
材２の間にスリップが発生することにより圧延が停止す
る場合が生じる。また、その際圧延ロール１に付着した
潤滑剤が圧延終了後も圧延ロール１表面に付着したまま
残存した場合、次の圧延を開始するに当たって、被圧延
材２の先端部分と圧延ロール１との間にスリップが生じ
圧延が開始されない、いわゆるかみ込み不良の状態が発
生し、この場合も圧延が不能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
に対し、被圧延材とガイドシューとの間に潤滑剤を供給
することにより製品の外面疵の軽減を図るとともに、そ
の際の圧延ロールと被圧延材との間のスリップ防止を図
る継ぎ目無し鋼管の圧延方法を提供することを目的とす
るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、継ぎ目無
し鋼管の製造工程における、加熱された鋼片の穿孔若し
くは、減肉・延伸工程に適用される傾斜圧延において、
被圧延材とガイドシューとの間の少なくとも１ケ所に膨
潤雲母水溶液を供給しつつ圧延を行う継ぎ目無し鋼管の
圧延方法であり、好ましくは、膨潤雲母水溶液に固体潤
滑剤を混合して潤滑剤を供給するものであり、また好ま
しくは膨潤雲母水溶液の膨潤雲母の含有量を１．０〜３
０．０wt％とするものである。

【００１２】以下に、図を用いて本発明について詳細に
説明する。図１には、本発明を適用する傾斜圧延機にお
ける圧延状況の模式図を示す。本発明者らは本発明に適
用するに適切な潤滑剤の選定を行った。ここでの着眼点
は、圧延停止を引き起こす圧延ロール１と被圧延機２と
の間のスリップを防止すること、なおかつ、本来の目的
である被圧延材２とガイドシュー４との間の摩擦を軽減
するための潤滑特性を有することである。

【００１３】ここで、圧延ロール１と被圧延材２の間に
スリップを引き起こさない潤滑剤として、特公平５−１
６９２５号公報においては、潤滑剤として、水溶性のほ
う酸塩化合物を使用する方法が開示されている。水溶性
のほう酸塩化合物を潤滑剤として用いた場合は、摩擦係
数が０．２〜０．３と高く、スリップの発生はない。し
かし、該公報の中で述べられているように、水溶性のほ
う酸塩潤滑剤が他の組成の焼付き防止剤と比して優れて
いる理由は、高温・高面圧下において無定形のガラス状
となるため、これが被圧延材２とガイドシュー４との間
の金属接触を防止していることである。しかしながら、
このガラス状物質は被圧延材外面に付着し、製品にまで
残存することになる。その場合、製品としては不的確で
あり、そのカラス状物質を取り除いてから製品として出
荷することになり、生産コストの大幅な増加を招くこと
から、対策としては十分とはいえなかった。

【００１４】本発明者らは、潤滑剤の選定にあたって調
査・実験を行った結果、以下の結論を得た。まず、前提
として、本発明に適用する潤滑剤は、圧延ロール１表面
と被圧延材２との間にすべりを抑制することが必要であ
るとの観点から、油分によりすべりが増加する可能性の
ある油性の潤滑剤は不適当であると考えられる。従っ
て、水溶性の潤滑剤の中からの選定が必要である。この
ような水溶性の潤滑剤の特性として、本発明者らは、溶
質が水中において沈澱や浮上することを防止する観点か
ら、水中に均一に微粒子として分散するものを探索し
た。その結果として、膨潤性を有する雲母粉体が適当で
あることを見いだした。図２には、膨潤雲母水溶液潤滑
剤の摩擦係数と水の摩擦係数との比較を示している。即
ち、摩擦係数が水と同程度であることより、圧延ロール
１と被圧延材２との間のスリップは発生しないものと考
えられる。

【００１５】また、膨潤雲母は水中に均一に微粒子とし
て分散する特性を有することから、膨潤雲母水溶液に固
体潤滑剤を添加すれば、水中に均一に分散した膨潤雲母
の微粒子が添加した固体潤滑剤の浮力や沈澱力を抑制す
ることにより固体潤滑剤を水の中に均一に分散させるこ
とも可能である。

【００１６】なお、膨潤雲母を用いる熱間圧延用の潤滑
剤として公開されている特公昭５６−２１７８３号公報
及び特開昭５５−７１７９５号公報に示されている潤滑
剤は、雲母それ自体を潤滑剤とするか、水溶性無機物コ
ロイドと膨潤雲母水溶液コロイドを複合することによ
り、粉体雲母の表面が潤滑性無機物粒子により被覆され
ることにより潤滑性能を発揮するものであるため、本発
明に使用する潤滑剤とは、根本的に異なるものである。

【００１７】以上に選定した潤滑剤を用いて、本発明者
らは、製品の実生産に用いるエロンゲータミルでの圧延
において、圧延ロールと被圧延材との間に潤滑剤供給用
配管９を設置し（図１参照）スプレーノズルにより、圧
延中にガイドシュー４と被圧延材２との間に連続的に潤
滑剤１０を供給しつつ圧延を行った。この際、膨潤雲母
の含有量が０．２wt％，０．５wt％，１wt％，３wt％，
５wt％の５種類の潤滑剤を使用した。対象とした被圧延
材２は、０．１５％Ｃ含有の普通炭素鋼であり、圧延前
においては外径３９５mm，肉厚２８mm、圧延後において
は外径４１５mm，肉厚２１mmであった。また、圧延本数
は潤滑剤の雲母含有量毎に２０本とした。ガイドシュー
は雲母含有量が異なる潤滑剤の使用を開始する直前に新
品のものと交換した。

【００１８】その結果、膨潤雲母の含有量が０．２wt
％，０．５wt％の場合にはガイドシュー４の表面に焼付
きが認められ、最終製品にも疵の発生が認められたもの
の、膨潤雲母の含有量が１wt％，３wt％，５wt％の場合
には、ガイドシュー４の表面には一切の焼付きが認めら
れず、最終製品にも疵の発生は認められなかった。ま
た、圧延中に圧延材と被圧延材との間のスリップは一切
生じなかった。

【００１９】さらに、膨潤雲母の含有量が１wt％の場合
に、膨潤雲母水溶液に固体潤滑剤として粉状黒鉛を１wt
％，３wt％，５wt％添加した３種類の潤滑剤について同
様の実験を行った結果、１wt％の場合はガイドシュー表
面に焼付きが確認され、最終製品にも疵が認められたも
のの３wt％，５wt％添加した場合はガイドシューの表面
には一切の焼付きが認められず、最終製品にも疵の発生
は認められなかった。また、圧延中に圧延材と被圧延材
との間のスリップは一切生じなかった。

【００２０】以上の結果は、膨潤雲母系水溶液を潤滑剤
として、ガイドシューと被圧延材の間に供給すれば、圧
延ロールと被圧延材との間にスリップを生じることな
く、焼付きを防止できることを示している。ここで、潤
滑剤の供給位置については、本発明に適用される潤滑剤
により圧延ロール１と被圧延材との間にスリップは発生
しないことから、圧延ロール１に付着することも許され
る。従って、被圧延材２とガイドシュー４の間に供給さ
れた潤滑剤を、被圧延材２の表面を介してその途中で圧
延ロール１と接触しつつ対向する位置の被圧延材２とガ
イドシュー１との間に供給すること、即ち少なくとも１
ケ所のガイドシュー２と被圧延材１の間にのみ潤滑剤を
供給し、被圧延材２とガイドシュー４との間の焼付きを
防止することも可能である。さらに、上述の実験結果
は、潤滑剤の膨潤雲母の含有率について、膨潤雲母は最
低１wt％含有することが必要であることを示している。
また、膨潤雲母の含有率の上限については、含有率が３
０wt％を超えると、膨潤雲母は水の中に分散しなくなる
特性を有する、即ちそれ以上の含有は無意味である。ま
た、膨潤雲母水溶液に固体潤滑剤を混合してからなる潤
滑剤を適用することも有効であり、その際固体潤滑剤と
して混合する粉状黒鉛は３wt％以上とすることが好まし
い。

【００２１】

【作用】本発明は、傾斜圧延機を用いた継ぎ目無し鋼管
の製造において、ガイドシュー表面への被圧延材の焼付
きを防止し、その結果として製品の外表面疵である飛び
込み疵、ヘゲ疵、ピット疵を防止するために、膨潤雲母
系水溶性の潤滑剤を、被圧延材とガイドシューの間に、
圧延中連続的に供給するものであり、その潤滑剤におけ
る膨潤雲母の含有率は１〜３０wt％である。さらに、こ
の際、圧延ロールと被圧延材との間のスリップ発生及び
最終の管製品品質に対する悪影響は一切生じない。

【００２２】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。な
お、ここで用いた潤滑剤の組成は以下の通りである。水溶性膨潤雲母：３．０wt％水：９７．０wt％

【００２３】上記潤滑剤及び潤滑方法を用いて、実生産
に用いるエロンゲータにおいて圧延を行った。被圧延材
は、０．１５％Ｃ含有の普通炭素鋼であり、圧延前にお
いては、外径３９５mm，肉厚２８mmであり、圧延後にお
いては、外径４１５mm，肉厚２１mmである。なお、最終
的には、外径４０６mm，肉厚１８mmの製品となる。対象
となる圧延本数は１３５０本であり、圧延材１本あたり
３．４リットルの潤滑剤を供給した。

【００２４】その結果として、ガイドシューの表面には
一切の焼付きの発生は見られず、最終製品においても、
潤滑剤を供給しない場合は疵発生率が１０％程度であっ
たものが、本発明を適用した場合は０．３％に抑えるこ
とが可能となった。さらに、ガイドシューの寿命も１８
０本から２７０本に向上した。

【００２５】さらに、本発明を適用して、実生産に用い
る穿孔機を用いて穿孔を行った。この際用いた潤滑剤の
組成は以下の通りである。水溶性膨潤雲母：３．０wt％粉状黒鉛：８．０wt％水：８９．０wt％

【００２６】対象となる被圧延材は、０．５％Ｃｒ含有
の低合金鋼であり、穿孔前の被圧延材の外径は１１５m
m、穿孔後の被圧延材の外径は１１８mm、肉厚は９．０m
mである。なお、最終的には、外径７３．０mm，肉厚
５．５１mmの製品となる。対象となる圧延本数は２４５
３本であり、圧延材１本あたり２．８リットルの潤滑剤
を供給した。

【００２７】その結果として、ガイドシューの表面には
一切の焼付きの発生は見られず、最終製品においても、
潤滑剤を供給しない場合は疵発生率が６％程度であった
ものが、本発明を適用した場合は０．０５％に抑えるこ
とが可能となった。さらに、ガイドシューの寿命も１２
０本から２０５本に向上した。

【００２８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
継ぎ目無し鋼管の製造工程に適用される傾斜圧延機にお
いて、ガイドシューと被圧延材の接触面における、被圧
延材のガイドシュー表面への焼付きが起因となって発生
していた飛び込み疵、ヘゲ疵、ピット疵を根本的に防止
することが可能となり、最終製品の品質が向上する。さ
らに、工具であるガイドシューの寿命を向上させること
も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用例を示す断面説明図。

【図２】膨潤雲母水溶液の摩擦係数と水の摩擦係数の比
較を示す図。

【図３】継ぎ目無し鋼管の代表的な製造工程を示す図で
あり、（ａ）はマンネスマン・プラグミル法、（ｂ）は
マンネスマン・マンドレルミル法を示す。

【図４】本発明を適用する傾斜圧延機の一つである、エ
ロンゲータによる圧延をパスラインに平行な断面で見た
模式図。

【図５】本発明を適用する傾斜圧延機の一つである、エ
ロンゲータミルによる圧延をパスラインに垂直な断面で
見た模式図。

【図６】製品外面疵を示す模式図であり（ａ）は疵の外
表面から見た形状を、（ｂ）はその疵を管軸に垂直な面
における断面図。

【符号の説明】

１圧延ロール２被圧延材３プラグ４ガイドシュー５飛び込み疵６ヘゲ疵７ピット疵８最終製品９潤滑剤供給用配管１０潤滑剤

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｃ１０Ｍ 103:02 103:06）Ｃ１０Ｎ 40:24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】継ぎ目無し鋼管の製造工程における、加
熱された鋼片の穿孔若しくは、減肉・延伸工程に適用さ
れる傾斜圧延において、被圧延材とガイドシューとの間
の少なくとも１ケ所に膨潤雲母水溶液を供給しつつ圧延
を行うことを特徴とする継ぎ目無し鋼管の圧延方法。
【請求項２】請求項１に記載の継ぎ目無し鋼管の圧延
方法において、被圧延材とガイドシューとの間の少なく
とも１ケ所に膨潤雲母水溶液に固体潤滑剤を混合して供
給することを特徴とする継ぎ目無し鋼管の圧延方法。
【請求項３】請求項１及び請求項２に記載の継ぎ目無
し鋼管の圧延方法において、膨潤雲母水溶液の膨潤雲母
の含有量を１．０〜３０．０wt％としたことを特徴とす
る継ぎ目無し鋼管の圧延方法。