JPH08294711A

JPH08294711A - マンドレルミル圧延方法

Info

Publication number: JPH08294711A
Application number: JP12592095A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Urayama; 剛浦山
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-04-26
Filing date: 1995-04-26
Publication date: 1996-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】継目無管の内面品質の向上とマンドレルバー
の寿命延長。【構成】マンドレルミルにて製管する際に、マンドレ
ルバーを各ロールスタンドにおける入口圧延速度の０．
２５倍以上、かつ出口圧延速度の１．５倍以下に制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱間継目無鋼管の代
表的な製造方法であるマンネスマン・マンドレルミル製
管法において、内面品質の良好な製品を製造するマンド
レルミル圧延方法に関する。マンネスマン・マンドレル
ミル圧延法は、中実の丸ビレットをピアサで穿孔して中
空厚肉管状材となし、マンドレルミルにおいて減肉延伸
圧延し、さらにストレッチレデューサまたはサイザで縮
径または定径圧延し所定の寸法の製品を作る工程であ
る。この発明は、ピアサの替りに例えば角ブルームを孔
型ロールとプラグで穿孔するプレスロール穿孔機等を用
いる工程にも適用し得ることはいうまでもない。

【０００２】

【従来の技術】マンドレルミルには、圧延中にマンドレ
ルバーの軸方向の動きを全く拘束しないフルフロート・
マンドレルミル圧延法と、圧延中にマンドレルバー後端
を保持しマンドレルバーの軸方向速度を所定の速度に制
御するリテインド・マンドレルバー圧延法がある。

【０００３】図４はリテインド・マンドレルバー圧延法
を採用したマンドレルミル圧延の概念図で、１は孔型ロ
ール、２はマンドレルバー、３は圧延材、Ｖｉはｉスタ
ンド入口材料速度、ｅｉはｉスタンド延伸比、Ｖｉ・ｅ
ｉはスタンド出口材料速度である。すなわち、孔型ロー
ル１とマンドレルバー２によって、図右方向から左方向
に圧延材３が延伸圧延される。この時、ｉスタンド出口
材料速度はｉスタンドの延伸比を乗じてＶｉ×ｅｉとな
る。

【０００４】また、図５は図４のＡーＡ線上の概略縦断
面図であり、Ｒはロールフランジ径、Ｒ_１はロール溝底
径、Ｒ_２はロール有効径、ｔはロールギャップである。
孔型ロール１は所定の回転数Ｎｉで回転する。ロール有
効径Ｒ_２とは、圧延材の出口速度Ｖｉ×ｅｉと孔型ロー
ル周速が一致する位置のロール径をいう。一般にマンド
レルミル圧延では、過度の前後方張力を作用させること
がないため、ロール有効径Ｒ_２はロールフランジ径Ｒと
ロール溝底径Ｒ_１の間に存在する。

【０００５】上記のマンドレルミル圧延においては、圧
延材内面をマンドレルバーによって拘束する一方、多ス
タンドの孔型ロールによって圧延材外面を拘束しながら
軸方向に送りを与えることにより減肉、延伸される。こ
のマンドレルミル圧延における管内面品質の改善対策と
しては、マンドレルバーに固体潤滑剤を主成分とする潤
滑皮膜を予め形成させておくのが一般的であるが、マン
ドレルバーと圧延材内面は厳しいすべり摩擦状態となる
ため、完全な潤滑状態を実現するのは容易でなく、繰返
し摩耗や焼付き、肌荒れ、クラック等の表面損傷を生じ
る。

【０００６】一方、特開平５−２７７５１７号公報に
は、マンドレルバーを予め余熱して潤滑剤の付着性を高
める方法が提案されている。また、マンドレルバー本体
の表面に深さ１０〜３０μｍの螺旋状またはリング状の
溝を設け、マンドレルバー表面の潤滑剤を保持する方法
（特開平２−２７０９０４号公報参照）や、マンドレル
バー本体の表面に、最大深さが５０μｍの凹みをつける
ことにより、マンドレル圧延時の摩擦係数を小さくする
と同時に、スケールの密着性を高める方法（特開昭６３
−２０１０５号公報参照）や、潤滑剤自体を改善する方
法（特開平５−２７１６８２号公報参照）等が提案され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】マンドレルミル圧延に
おいて、圧延材内面品質の向上をはかる手段として、マ
ンドレルバーに塗布する潤滑剤を改善したり、潤滑剤の
付着性を高める方法は、原理的には有効な方法である
が、潤滑剤のコストアップや設備コストの上昇を伴う場
合がある。また、潤滑材の付着性を高めるために、マン
ドレルバー本体を余熱したり、表面に螺旋状またはリン
グ状の溝を形成したり、凹みをつける等の方法では、必
ずしも効果が一定しないという問題を有する。

【０００８】また、例えば高合金鋼を圧延する際には、
材料の変形抵抗が大きく、ピアサ穿孔後の材料内面に酸
化スケールが形成されにくい等の理由から、マンドレル
バー表面に潤滑剤を塗布しているにもかかわらず潤滑不
十分となり、圧延材内面とマンドレルバー表面との間で
焼付きを生じやすい。焼付きが生じると、圧延材内面に
軸方向の筋状疵が発生し、製品とする場合に多大の手入
れ工数および費用を要するという問題がある。さらに、
マンドレルバー表面にも軸方向の筋状疵を生じ、それが
甚だしい場合には数十本の圧延に使用するだけで交換し
なければならなかった。

【０００９】この発明は、このような従来の実状よりみ
て、普通鋼や高合金鋼等素管材質に関係なく、またいか
なる潤滑剤を用いた場合においても、既存の設備に適用
できて製品内面品質を大幅に向上させることが可能なマ
ンドレルミル圧延方法を提案しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決する手段として、圧延中にマンドレルバーの保持背
速度を、各ロールスタンドにおける入口圧延速度の０．
２５倍以上、かつ出口圧延速度の１．５倍以下に制御す
ることを要旨とするものである。

【００１１】

【作用】この発明において、圧延中にマンドレルバーの
保持速度を、各ロールスタンドにおける入口圧延速度の
０．２５倍以上、かつ出口圧延速度の１．５倍以下に制
御する理由について以下に説明する。リテインドマンド
レルミル圧延法においては、マンドレルバー保持速度の
ある一定の値より小さい場合には、実際に圧延に使用さ
れるマンドレルバー長さが当然に短くなる。一方、マン
ドレルミル圧延においては、孔型ロールとマンドレルバ
ーによって材料が圧延される部分（ロールバイト内を通
過するマンドレルバー上）に塗布された潤滑剤のみが圧
延中の潤滑として作用する。このため、実際に圧延に使
用されるマンドレルバー長さが短い場合には、潤滑剤の
供給量が十分ではない。

【００１２】したがって、マンドレルバー保持速度のあ
る一定の値より小さい場合には、マンドレルバー保持速
度を大きくする程に潤滑性が向上し圧延材内面品質が良
好となる。また、マンドレルバーに対する熱負荷も軽減
されることから、マンドレルバー寿命も向上する。

【００１３】他方、マンドレルバー保持速度がある一定
値より大きく、マンドレルバー潤滑剤の供給が十分であ
る場合には、マンドレルバー保持速度が大きくなる程材
料とマンドレルバーの速度差が大きくなって相対すべり
長さが大きくなり、一般の潤滑理論にしたがい、かえっ
て潤滑条件が悪化し、内面品質が悪化する減少が見られ
る。

【００１４】したがって、マンドレルミル圧延において
内面品質の良好な製品を製造するためには、マンドレル
バー保持速度に一定の下限値と上限値が存在することに
なる。

【００１５】そこで、本発明者は圧延内面品質を良好に
するためのマンドレルバー速度を見いだすために、実験
設備にて表１、表２に示す条件で熱間圧延実験を行なっ
た結果、以下のことが判明した。なお、供試材として
は、普通鋼を１１００℃に加熱して用いた。

【００１６】マンドレルバー保持速度ＶB とｉスタン
ド圧延材入口速度Ｖｉの比ＶB ／Ｖｉとマンドレルバー
と圧延材の摩擦係数の間に相関がある。すなわち、図１
に示す（バー保持速度）／（各スタンド入口圧延材速
度）と摩擦係数の関係より明らかなごとく、ＶB ／Ｖｉ
が大きいほど潤滑条件が良好となり摩擦係数が減少する
が、ＶB ／Ｖｉ＞０．２５（ｉ＝１、２、……、Ｎ） …式（１）ただし、Ｎはスタンド数となる場合には、摩擦係数は概ね一定となり十分な潤滑
効果が得られることがわかる。

【００１７】ＶB がｉスタンド出口材料速度より大き
い場合には、材料とマンドレルバーの相対速度が大きく
なり、図２に示す（バー保持速度）／（各スタンド出口
圧延材速度）と摩擦係数の関係より明らかなごとく、摩
擦条件が悪化する。すなわち、ｅｉをｉスタンドにおけ
る延伸比とすれば、ＶB ／（Ｖｉ・ｅｉ）＞１．５（ｉ＝１、２、……、Ｎ） …式（２）の場合には、摩擦係数が悪化することがわかる。

【００１８】上記、を総合すれば、０．２５×Ｖｉ／ＶB ＜１．５×Ｖｉ・ｅｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）…式（３）の範囲、すなわちマンドレルバーの速度制御条件とし
て、各ロールスタンドにおける入口圧延速度の０．２５
倍以上、かつ出口圧延速度の１．５倍以下の範囲が摩擦
条件の良好な範囲であることが判明したのである。

【００１９】図３はこの発明の各ロールスタンドにおけ
る入口圧延速度の０．２５倍以上、かつ出口圧延速度の
１．５倍以下の範囲を示したもので、横軸は圧延スタン
ド番号、縦軸は圧延材速度であり、ｉスタンドの入口速
度Ｖｉ分布を実線で、出口速度Ｖｉ×ｅｉ分布を点線
で、ロール溝底周速ＶＲ分布を鎖線で、それぞれ示して
いる。この発明のマンドレルレバー保持速度は、斜線で
示す領域内に存在する速度である。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【実施例】

実施例１上下一対の孔型ロールから構成されるロールスタンドを
６組配置したマンドレルミルにより、１１００℃に加熱
した普通鋼（０．２％Ｃ鋼）からなる被圧延材を圧延し
た。本実施例におけるマンドレルミル圧延寸法、マンド
レルバー、潤滑剤を表３に、本発明の圧延条件を表４
に、従来の圧延条件を表５に、圧延材内面品質およびマ
ンドレルバー寿命を表６に、それぞれ示す。

【００２３】表６の結果より明らかなごとく、本発明法
により圧延材の内面品質を大幅に向上させることができ
るとともに、マンドレルバーの損傷も極めて少なく寿命
を大幅に延ばすことができた。

【００２４】

【表３】

【００２５】

【表４】

【００２６】

【表５】

【００２７】

【表６】

【００２８】実施例２実施例１と同じマンドレルミルにより、１１００℃に加
熱した１３Ｃｒ鋼からなる被圧延材を圧延した。本実施
例におけるマンドレルミル圧延寸法、マンドレルバー、
潤滑剤を表７に、本発明の圧延条件を表８に、従来の圧
延条件を表９に、圧延材内面品質およびマンドレルバー
寿命を表１０に、それぞれ示す。

【００２９】表１０の結果より明らかなごとく、１３Ｃ
ｒ鋼からなる高合金鋼管においても、本発明法により圧
延材の内面品質を大幅に向上させることができるととも
に、マンドレルバーの寿命も大幅に延ばすことができ
た。

【００３０】

【表７】

【００３１】

【表８】

【００３２】

【表９】

【００３３】

【表１０】

【００３４】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明によれ
ば、マンドレルバーの速度を制御することによって、熱
間継目無管の内面品質を大幅に向上できるとともに、マ
ンドレルバーの寿命延長にも多大な効果を奏する。ま
た、この発明は炭素鋼や低合金鋼のみならず、１３Ｃｒ
鋼等の高合金鋼の熱間継目無管の圧延にも優れた効果を
発揮することはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明における（バー保持速度）／（各スタ
ンド入口圧延材速度）と摩擦係数の関係を示す図であ
る。

【図２】同じく（バー保持速度）／（各スタンド出口圧
延材速度）と摩擦係数の関係を示す図である。

【図３】この発明の各ロールスタンドにおける入口圧延
速度の０．２５倍以上、かつ出口圧延速度の１．５倍以
下の範囲を示する図である。

【図４】マンドレル圧延の概念を示す縦断側面図であ
る。

【図５】図４のＡーＡ線上の縦断正面図である。

【符号の説明】

１孔型ロール２マンドレルバー３被圧延材Ｒロールフランジ径Ｒ_１ロール溝底径Ｒ_２ロール有効径ｔロールギャップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２個以上の孔型ロールから構成されるロ
ールスタンドを２組以上配置したマンドレルミルにおい
て、圧延中にマンドレルバーの保持速度を、各ロールス
タンドにおける入口圧延速度の０．２５倍以上、かつ出
口圧延速度の１．５倍以下に制御することを特徴とする
マンドレルミル圧延方法。