JPH09314205A - 円形鋼管の絞り圧延方法 - Google Patents

円形鋼管の絞り圧延方法

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JPH09314205A
JPH09314205A JP8138311A JP13831196A JPH09314205A JP H09314205 A JPH09314205 A JP H09314205A JP 8138311 A JP8138311 A JP 8138311A JP 13831196 A JP13831196 A JP 13831196A JP H09314205 A JPH09314205 A JP H09314205A
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JP
Japan
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rolling
steel pipe
roll
raw
hole
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Withdrawn
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JP8138311A
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English (en)
Inventor
Nobuki Tanaka
伸樹 田中
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】素管の圧延中に、その「ねじれ角」をオンライ
ンで正確に測定し、測定した「ねじれ角」を目標値に再
調整して偏肉のない円形鋼管の絞り圧延方法を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】複数のロールを圧延パス軸のまわりに配置
したロール・スタンドを複数基、直列に並べた絞り圧延
機で、素鋼管に目標となる「ねじれ角」が生じるよう
「ねじれ力」を与え、各スタンドに配置した前記ロール
の回転速度を調整して、該素鋼管を円形断面状に仕上圧
延するに際し、上記素鋼管の円周上に、貫通孔をあけ各
スタンドの入側、並びに出側で該貫通孔位置を検知し、
該検知位置から該素鋼管のねじれ角を算出し、その算出
値が目標ねじれ角に一致するよう各スタンドでのロール
の回転速度を再調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、円形鋼管の絞り圧
延方法に関し、特に、非対称カリバーを有する絞り圧延
機で素鋼管にねじりを与えて圧延するに際し、そのねじ
りを正確に調整する技術に係わる。
【0002】
【従来の技術】一般に、円形断面を有する鋼管(以下、
円管という)の製造には、素鋼管(以下、素管という)
の外径を製品としての所定値に仕上げるため、通常、圧
延ラインに複数のロール・スタンド(12〜24基)を
連続的、且つ直列に配置した絞り圧延機が用いられる。
該絞り圧延機の各ロール・スタンドは、図4に示すよう
に、3個のロール11を、圧延パス軸12のまわりの円
周方向に120°間隔で配置すると共に、隣設するロー
ル・スタンド10同士では、上記3個のロール11が圧
延パス軸12に直交する面内で相互に60°ずらして取
付けられている。
【0003】ところで、絞り圧延機のロール11をこの
ように取付けると、仕上圧延される素管20は、圧延開
始から終了までその円周方向でロール・スタンド10毎
に異なった変形履歴を規則的に受けることになる。その
ため、該素管20は、その断面が6角形状の所謂内面角
張り現象(厚肉部と薄肉部とが30°間隔をなす)を生
じ易く、仕上り管(製品)の品質を損なう(肉厚が不均
一になる等)という問題があった。
【0004】そこで、特開昭63−144807号公報
は、上記内面角張現象の発生を抑制できる円管の絞り圧
延方法を提案した。それは、ロール幅方向において径の
異なるロール(以下、非対称カリーバー・ロールとい
う)を使用して、圧延中にこの非対称なロール面から素
管が受ける力の方向の円周方向成分の差により、該素管
をねじるものである(図3参照)。つまり、圧延中の素
管を前記内面角張りを生じない角度だけねじって、該素
管とロールとの接触位置の規則性を乱すようにしたので
ある。例えば、120°間隔に配置した3個の非対称カ
リバー・ロールの場合、6角形状の内張りを解消するに
は、圧延開始から終了の間に30°以上ねじってやれば
良い。これは、ロール・スタンドを例えば21基配置し
た絞り圧延機では、1基当たり1.5°(30/20)
以上に相当する。また、素管の「ねじれ角」を調整する
方法としては、ロール・カリバーの非対称程度を変える
方法と各スタンド間の張力を変更する方法とが考えら
れ、そこでは後者を採用している。なお、その調整方法
の詳しい内容については、後述の「発明の実施の形態」
項で説明する。
【0005】しかしながら、上記特開昭63−1448
07号公報には、圧延中の素管の「ねじれ角度」の測定
に関する記載がなく、この方法は未だ具現化されていな
い。つまり、素管の「ねじれ角」をオンラインで正確に
測定できない限り、「ねじれ角」をスタンド間張力でど
の程度調整するのかわからない。また、「ねじれ角」が
求められても、使用するロールが摩耗していたり、「ね
じれ角」の調整誤差によっても内面角張り程度は変わ
り、製品の内面形状が悪化するという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、素管の圧延中に、その「ねじれ角」をオンライ
ンで正確に測定し、測定した「ねじれ角」を目標値に再
調整して偏肉のない円形断面を有する円形鋼管の絞り圧
延方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、素管の「ねじれ角」をオンラインで測定す
ることを鋭意検討し、オンラインで、且つ高温状態で位
置マーカーを正確に観察するため、マーカーとして素管
に孔を開けることを着想し、本発明を完成させた。
【0008】すなわち、本発明は、複数のロールを圧延
パス軸のまわりに配置したロール・スタンドを複数基、
直列に並べた絞り圧延機で、素鋼管に目標となる「ねじ
れ角」が生じるように「ねじれ力」を与え、各ロール・
スタンドに配置した前記ロールの回転速度を調整して、
圧延中に生じる内面角張りを抑制し、該素鋼管を円形断
面状に仕上げ圧延するに際し、上記素鋼管の円周上に、
位置マーカとしての貫通孔をあけ,最初のロール・スタ
ンドの入側、並びに各ロール・スタンドの出側で該貫通
孔の位置を検知し、これらの検知位置から該素鋼管のね
じれ角を算出し、その算出値が目標とするねじれ角に一
致するよう前記各ロール・スタンドでのロールの回転速
度を再調整することを特徴とする円形鋼管の絞り圧延方
法であり、あるいは上記ロールの全部又は一部を非対称
カリバー・ロールとしたことを特徴とする円形鋼管の絞
り圧延方法である。、また、本発明は、上記圧延が、素
鋼管一本毎の不連続圧延である場合には、上記貫通孔を
該素鋼管の先端近傍の円周上に設けたり、あるいは上記
圧延が、素鋼管の端部同士を溶接して一体化した連続圧
延である場合には、上記溶接した部分の近傍の円周上に
設けることを特徴とする円形鋼管の絞り圧延方法であ
る。
【0009】さらに、本発明は、上記貫通孔の位置を、
光学式センサで検知することを特徴とする円形鋼管の絞
り圧延方法でもある。本発明では、圧延する素鋼管の先
端近傍、あるいは溶接管、鍛接管等のように溶接で連接
した管の場合は、その連結部近傍に、予め位置マーカー
として貫通孔をあけ、最初のロール・スタンドの入側や
各ロール・スタンド出側に該貫通孔センサを設置して、
圧延中に各スタンド毎の該素管の「ねじれ角」を計測す
るようにしたので、各ロール・スタンドあるいは一部の
ロール・スタンドのロールの回転速度を再調整して適正
な「ねじれ角」にして圧延することができるようにな
る。その結果、偏肉が減少し、製品品質が向上する。な
お、その貫通孔は、本来クロップ・ロスとして製品とな
り得ない部分に施すので、本発明によって新たに歩留り
ロスが起きることはない。
【0010】
【発明の実施の形態】まず、本発明に係る圧延方法を実
施するためには、素管20に貫通孔1を施す必要があ
る。その貫通孔の様子を図1に示すが、圧延を素管20
一本毎に行う場合は、長手方向の先端及び後端の円周上
のある位置に(図1(a))、溶接で一体化した管の場
合は(図1(b))、溶接部3の円周上のある位置に該
孔1が加工される。従って、「ねじれ角」は、オンライ
ンで素管が赤熱状態にあっても、例えば光学式センサ
(図示せず)で透過光の有無を観察し、図2に示すよう
に、基準位置からのずれ角4で求められることになる。
ただし、i番目のロール・スタンド10の出側で測定し
た「ねじれ角」は、素管が1スタンドから当該スタンド
に至るまでにねじれた累積の「ねじれ角」である。
【0011】なお、上記素管20は、具体的には、継目
無鋼管の場合はマンドレル・ミルによる圧延後に、溶、
鍛接管の場合は素管同士を溶接する工程後に、ドリルや
レーザ穿孔機等で孔をあけてから、絞り圧延工程に移行
することになる。また、貫通孔1の検知センサは、光学
的センサ(例えば、素材の表面温度計に位置測定器を加
えたもの)の他、機械的手段で孔位置を探るものであっ
ても良い。
【0012】次に、上記「ねじれ角」の測定値の利用、
つまりに本発明の内容について説明する。前記特開昭6
3−144807号公報記載の絞り圧延方法では、ま
ず、予めロール・カリバーの非対称角度をθ(図3参
照)とする時の1スタンドあたりの素管「ねじれ角」と
ストレッチ係数X(素管長手方向応力θ/素管変形抵抗
Kであらわされ、スタンド間の張力を代表する)との関
係(図5)を求めておく。前記したように、管内面に発
生した6角形状の内面角張りを解消するには、素管を圧
延中に30°以上ねじってやれば良いので、仮に非対称
角度θが10°のロールを用いるならば、絞り圧延機の
全スタンドが21基、各スタンドのロール数が3個であ
ると、1スタンド当たりの素管の「ねじれ角」は1.5
°(30°/20基)となる。そこで、本発明でも1ス
タンド当たりこの1.5°を目標「ねじれ角」に設定す
る。図5によれば、この「ねじれ角」1.5°に対応す
るストレッチ係数は0.45であるので、前記した本発
明に係る実測「ねじれ角」を1.5°になるようにスト
レッチ係数を0.45にして再調整すれば良い。
【0013】一般に、各ロール・スタンドにおいて所定
のストレッチ係数Xiを得るには、ロール・スタンド付
帯のロール駆動用モータの回転速度、つまりロールの回
転速度を変更することであるが、このロール駆動用モー
タの設定回転速度Niは、以下のようにして求められ
る。すなわち、第i番目スタンドのストレッチ係数をX
iとし、図6に示すように、入側素管肉厚をti−1、
入側素管外径をDi−1、出側素管肉厚をti出側素管
外径をDiとすると、 ti=f(Xi、ti−1、Di、Di−1) …(1) になる関係が成立する。すなわち、ある減径率のパター
ンが与えられ、入側素管肉厚が与えられると、ストレッ
チ係数により出側肉厚が上記(1)式で算出される。こ
の出側肉厚による素管出側面積Siが下記(2)式で算
出される。
【0014】 Si=π×tr(Di−ti) …(2) 最終的に、第i番目スタンドのロール駆動モータ設定回
転速度Niは、マスフローの一定法則により下記(3)
式によって得られる。 Ni=C/si×Gt×Dpi …(3) ここで、Cは定数、Gtはモータとロールとの間の減速
比、Dpiは素管材料とロールの速度が一致するドライ
ビング点でのロール直径である。
【0015】したがって、本発明により、1スタンド当
たりの素管の「ねじれ角」を実測すれば、その値を目標
「ねじれ角」に一致、あるいは管理限界内になるような
各スタンドのロール駆動モータ設定回転速度Niを求
め、再調整が可能となる。本発明の具体的な実施例を図
7に示す。図7には、「ねじれ角」を初期設定のみで圧
延した従来方法での結果(黒丸)も示してあるが、圧延
時間が経過するに従い、ロールの摩耗や調整誤差に起因
して、正確な「ねじれ角」にならないので、内面角張率
が徐々に大きく、すなわち、円形鋼管の内面形状が悪化
している。
【0016】それに対して、素管と素管との連結部に貫
通孔を施し、各スタンドの入、出側に該貫通孔の検出セ
ンサを配し、ねじれ角を測定、調整しながら圧延する本
発明の結果(白丸)では、操業の途中で「ねじれ角」を
再調整(較正)することができるので、製品の内面角張
りが従来より減少している。なお、上記実施例は、1ス
タンドに3個の非対称カリバー・ロールを用い、かかる
スタンドを20基配置し、しかも全てのスタンドで「ね
じれ角」を測定して、それらの値を調整した場合で説明
した。しかし、製品を、円形鋼管のサイズ公差内におさ
まる程度にするには、そのような厳しい調整は必ずしも
必要がない。従って、そのような場合には、全てのスタ
ンドを非対称カリバー・ロールとせずに、一部だけに配
置し、目標「ねじれ角」も例えば10〜20°程度とし
て、一部のスタンドで「ねじれ角」の検出、及び調整を
すれば良い。本発明は、そのような場合も権利範囲に含
むものとする。また、本発明は、3個のロールに限ら
ず、2個のロールもしくは4個以上のロールを配置した
ロール・スタンドにも適用できる。その際、上記目標
「ねじれ角」やストレッチ係数が変更になることは言う
までもない。
【0017】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、素管
の圧延中に、その「ねじれ角」をオンラインで正確に測
定し、測定した「ねじれ角」を目標値に再調整して、偏
肉のない円形断面を有する鋼管が安定して製造できるよ
うになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】素管に貫通孔を開けた状況を示す斜視図であ
り、(a)は圧延で素管を1本毎処理する場合、(b)
は溶接で連接、一体化した場合である。
【図2】素管に貫通孔を開けた状況を円形断面から見た
図であり、(a)は圧延前、(b)は圧延途中のもので
ある。
【図3】絞り圧延機用の所謂非対称カリバーを有するロ
ールの正面図である。
【図4】絞り圧延機を模式的に示す斜視図である。
【図5】圧延中における素管の「ねじれ角」とストレッ
チ係数との関係を示す線図である。
【図6】絞り圧延中の素管の各部サイズを示す図であ
る。
【図7】本発明法及び従来法を実施した結果であり、内
面角張率と圧延時間との関係を示す線図である。
【符号の説明】
1 貫通孔 2 基準位置 3 溶接部 4 ずれ角 10 ロール・スタンド 11 ロール 12 圧延パス軸 20 素管 A、B 最大ロール半径部 C 最小ロール半径部 θ 非対称角度

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のロールを圧延パス軸のまわりに配
    置したロール・スタンドを複数基、直列に並べた絞り圧
    延機で、素鋼管に目標となる「ねじれ角」が生じるよう
    に「ねじれ力」を与え、各ロール・スタンドに配置した
    前記ロールの回転速度を調整して、圧延中に生じる内面
    角張りを抑制し、該素鋼管を円形断面状に仕上げ圧延す
    るに際し、 上記素鋼管の円周上に、位置マーカとしての貫通孔をあ
    け,最初のロール・スタンドの入側、並びに各ロール・
    スタンドの出側で該貫通孔の位置を検知し、これらの検
    知位置から該素鋼管のねじれ角を算出し、その算出値が
    目標とするねじれ角に一致するよう前記各ロール・スタ
    ンドでのロールの回転速度を再調整することを特徴とす
    る円形鋼管の絞り圧延方法。
  2. 【請求項2】 上記ロールの全部又は一部を非対称カリ
    バー・ロールとしたことを特徴とする請求項1記載の円
    形鋼管の絞り圧延方法。
  3. 【請求項3】上記圧延が、素鋼管一本毎の不連続圧延で
    ある場合には、上記貫通孔を該素鋼管の先端近傍の円周
    上に設けることを特徴とする請求項1又は2記載の円形
    鋼管の絞り圧延方法。
  4. 【請求項4】 上記圧延が、素鋼管の端部同士を溶接し
    て一体化した連続圧延である場合には、上記溶接した部
    分の近傍の円周上に設けることを特徴とする請求項1又
    は2記載の円形鋼管の絞り圧延方法。
  5. 【請求項5】 上記貫通孔の位置を、光学式センサで検
    知することを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の円
    形鋼管の絞り圧延方法。
JP8138311A 1996-05-31 1996-05-31 円形鋼管の絞り圧延方法 Withdrawn JPH09314205A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012510902A (ja) * 2008-12-09 2012-05-17 ファウ・ウント・エム・ドイチュラント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 3ロール式のマンドレル圧延機によって継目無管を製造する方法
JP2012515090A (ja) * 2009-01-19 2012-07-05 エスエムエス インス エス.ピー.エー. 圧延機用ロール

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012510902A (ja) * 2008-12-09 2012-05-17 ファウ・ウント・エム・ドイチュラント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 3ロール式のマンドレル圧延機によって継目無管を製造する方法
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