JPH1043803A

JPH1043803A - 熱間継目無金属管の穿孔圧延方法

Info

Publication number: JPH1043803A
Application number: JP8204685A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Urayama; 剛浦山
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】プラグ寿命の延長を図り得る継目無金属管の穿
孔圧延方法を提供する。【解決手段】プラグの各部位に温度測定手段を埋設して
穿孔圧延中のプラグ温度を測定し、この測定結果に基づ
いてピアサー穿孔条件および／またはプラグの冷却条件
を調整する。【効果】プラグ原単位が向上し、製品の製造コスト低減
が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間継目無金属管
の穿孔圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間継目無金属管の製造方法として広く
採用されているマンネスマン製管法では、中実の丸ビッ
レトを素材とし、この丸ビッレトを所定の温度に加熱し
た後にマンネスマンピアサーと称される傾斜ロール式の
穿孔圧延機（以下、ピアサーという）に通し、その軸心
部に孔をあけて中空素管を得る。そして、得られた中空
素管をそのまま、あるいは必要に応じて前記ピアサーと
同一構成のエロンゲーターに通して拡径・減肉圧延した
後、プラグミルやマンドレルミルなどの延伸圧延機に通
して縮径・減肉圧延し、さらにリーラとサイザあるいは
ストレッチレデューサなどの仕上げ圧延機に通して磨管
・形状修正およびサイジングを行い、精整工程を経て製
品管とする。

【０００３】また、中実の角ビッレトを素材とし、この
角ビッレトを所定の温度に加熱した後、プレスピアシン
グミルと称される孔型ロール式の穿孔圧延機で中空素管
を製造し、以降は上記とほぼ同様にして製品管を得る方
法もある。

【０００４】図４は、上記穿孔圧延機のうち、マンネス
マン製管法の実施に用いられるピアサーの一例を示す模
式的斜視図である。図示のピアサーは、素材である丸ビ
ッレト４の送給線となるパスラインＸ−Ｘを挟んで互い
に逆方向に傾斜させて対向配置された一対の主ロール
１、１を備え、この主ロール１、１と位相を９０°異な
らせてパスラインＸ−Ｘを挟んで対向配置された一対の
ディスクロール２、２を備えるとともに、パスラインＸ
−Ｘ上に内面規制工具としてのプラグ３を芯金５で支持
して構成されている。

【０００５】上記のように構成されたピアサーにおいて
は、主ロール１、１がパスラインＸ−Ｘに対して傾斜角
βを付与されて同一方向に回転している。このため、パ
スラインＸ−Ｘ上を白抜き矢符方向に送給されてきた丸
ビッレト４は、主ロール１、１間に噛み込んだ後は螺進
行移動し、プラグ３によりその軸心部に孔があけられて
中空素管となる。この間、ディスクロール２、２は、圧
延中の丸ビッレト４の案内部材の役目をすると同時に、
プラグ３により穿孔された中空素管が主ロール１、１の
対向方向と９０°位相した方向へ膨らむのを抑制して外
径形状を整える役目をしている。また、このディスクロ
ール２、２は、穿孔された中空素管との摺動を軽減して
焼き付き疵が発生しないように、丸ビッレト４の進行方
向と同方向に回転駆動されている。

【０００６】一方、プラグ３は、対焼付性と断熱性を付
与するために、通常、その使用前に酸化雰囲気中で熱処
理を施し、その表面に酸化鉄を主成分とするスケールが
形成されている。そして、上記いずれの穿孔圧延機を用
いる場合も、穿孔圧延に供されたプラグ３の温度は高温
となり、そのまま継続使用すると寿命が極めて短くなる
ので、複数個を冷却しながら順番に繰り返し使用され
る。

【０００７】ところで、穿孔圧延、特に上記のピアサー
を用いた穿孔圧延においては、プラグの損耗が激しく、
その寿命が操業上の大きな問題となっている。すなわ
ち、プラグは、その穿孔圧延中に被圧延材であるビッレ
トから受ける熱負荷によってしばしばその先端部が溶損
し、プラグ交換を余儀なくされるために工具原単位が悪
化し、製品の製造コスト上昇を招く最も大きな要因の一
つになっている。

【０００８】また、先端部が溶損したプラグを継続使用
すると、得られた中空素管の内面に疵が発生し、製品品
質が悪化するのみならず、甚だしい場合には不良品とな
り、材料歩留まりが低下するという問題もあった。

【０００９】上記マンネスマン製管法の被圧延材として
最も多く使用される炭素鋼を穿孔圧延する場合のプラグ
寿命は、プラグ材質が例えばＳＫＤ６やＳＫＤ６１およ
びその相当合金鋼の場合、数百回の繰り返し使用に耐え
る。

【００１０】しかし、プラグの温度は、使用を重ねる毎
に上昇して溶損を起こしやすくなるので、穿孔圧延に供
した後の繰り返し使用前に十分冷却する必要のあること
は前述したとおりである。このため、従来にあっては、
プラグ１個当たりの冷却時間を十分に確保すべく多数の
プラグを繰り返し使用に供するか、もしくは少数のプラ
グを繰り返し使用する反面、穿孔圧延ピッチを長く、換
言すれば生産能率を低くして十分な冷却時間を確保する
ようにしているのが一般的である。

【００１１】また、穿孔圧延による加熱と、その後の空
冷および水冷の複雑な熱履歴を経て繰り返し使用される
プラグの温度変化を正確に把握することは極めて難し
く、プラグ内部および表面の温度分布を知ることは事実
上不可能とされ、操業終了後に得られたプラグ寿命に基
づいてプラグ冷却条件や穿孔圧延条件を決定することと
しているのが実情である。

【００１２】さらに、近年、継目無金属管の需要の大部
分を占める油井管やラインパイプなどは、劣悪な環境の
油井戸やガス井戸の開発に伴い、ステンレス鋼やＮｉ基
合金などの強耐食性材料からなる製品が求められてい
る。しかし、これらの材料は炭素鋼に比べて変形抵抗が
大きい。このため、これらの材料を穿孔圧延すると、プ
ラグにはより大きな圧力と熱負荷がかかり、そのプラグ
寿命が数１０回にも満たない場合が多く、製品の製造コ
ストに占めるプラグ価格の割合がますます多くなってい
る。

【００１３】このことから、特に上記変形抵抗の大きい
材料を穿孔圧延する場合には、プラグに作用する熱負荷
ができるだけ小さくなる穿孔圧延条件（主ロールの回転
数、傾斜角および穿孔比（素管長さ／ビレット長さ）な
ど）を決めることが重要になる。例えば、主ロールの回
転数を少なくした場合には、加工発熱と摩擦発熱は小さ
くなるが、穿孔時間が長くなり、プラグ先端部の溶損防
止に対しては不利になるなどである。従って、ある鋼種
の被圧延材料とある材質のプラグにおいては最適と思わ
れる穿孔圧延条件でも、被圧延材の鋼種やプラグ材質が
異なると前記の最適条件が必ずしも最適条件にならない
場合が多い。このように、穿孔圧延条件がプラグの温度
に及ぼす影響は、今だ定量的に捉えられておらず、操業
者の経験的な判断に基づいて決定されているのが実情で
もある。

【００１４】このため、本発明者は他の発明者らと共同
で次の方法を開発し、先に特許出願した（特願平７−２
１４２８９号）。すなわち、その方法は、ピアサーの入
側に非接触の温度測定手段を配置し、この温度測定手段
によって穿孔圧延直後のプラグ先端温度を測定し、この
測定結果に基づいてプラグの冷却条件または／および穿
孔圧延条件を変更することで、プラグ寿命を可及的に延
長し得るようにした方法である。

【００１５】しかし、この先に提案した方法は、プラグ
の先端部に溶損が生じるのを確実に予測してその寿命延
長を図り得るものの、プラグの側面部に溶損が生じた場
合、これを正確に予測してその寿命延長を図ることがで
きなうという欠点のあることが判明し、その対処策の開
発が望まれていた。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の実情
に鑑みなされたもので、その課題は、プラグ先端部の溶
損のみならず側面部の溶損をも抑えてその寿命延長を図
ることができ、かつ生産能率の低下をも最小限に留める
ことのできる継目無金属管の穿孔圧延方法を提供するこ
とにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次の熱
間継目無金属管の穿孔圧延方法にある。

【００１８】パスライン周りに対向配置された一対の主
ロールとパスラインに沿って配置されたプラグとを備え
るピアサーを用い、中実ビッレトの軸心部に孔をあけて
中空素管を得る継目無金属管の穿孔圧延方法において、
前記のプラグの各部位に温度測定手段を埋設して穿孔圧
延中のプラグ温度を測定し、この測定結果に基づいてピ
アサー穿孔条件および／またはプラグの冷却条件を調整
することを特徴とする熱間継目無金属管の穿孔圧延方
法。

【００１９】本発明者は、プラグ先端部の溶損のみなら
ず側面部の溶損をも確実に知るには使用中のプラグ内部
の各部位の温度を知る必要があり、そのためには例えば
熱電対などの適宜な温度測定手段を内部に埋設したプラ
グを用いればよいことを知見し、本発明をなすに到っ
た。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の方法を芯金循環型
のピアサーに適用した場合を例にとって添付図面を参照
して詳細に説明する。

【００２１】図１は、芯金循環型ピアサーの模式図、図
２は要部の拡大斜視図であり、図中、符号１は主ロー
ル、３はプラグ、４は中実丸ビッレト、５は芯金、６は
中空素管、７は無線発信器、Ｓはスラストブロックであ
る。

【００２２】図１および図２に示すように、プラグ３に
は、その内部の適宜な位置、具体的には先端部と側面部
に、例えば熱電対からなる複数個の温度測定手段７ａが
埋設されている。そして、これらの温度測定手段７ａ
は、ケーブル７ｃを介して芯金５の基端部内に固定装着
されたブラッケト７ｄ上に設けられた無線発信器７に連
結されており、芯金５とプラグ３とが一体物として複数
本が循環使用されるようになっている。なお、７ｂは電
源装置である。

【００２３】このように、複数個の温度測定手段７ａを
プラグに埋設して温度測定する場合には、穿孔圧延中の
プラグ３の先端部温度のみならず側面部の温度をも正確
に測定することができる。

【００２４】このため、その測定結果に基づき、図３に
示す制御フローに従ってピアサー穿孔条件および／また
はプラグの冷却条件を調整する場合には、先端部の溶損
に加えて側面部の溶損をも正確に予測することができ、
プラグの使用寿命をより長くすることができる。

【００２５】図３はその制御装置を示し、図中、符号７
は無線発信器、８は演算手段、９はピアサー制御装置、
１０はプラグ冷却装置であり、このように構成された装
置においては、温度測定手段７ａによって測定された穿
孔圧延中のプラグ３の各部の温度が無線発信器７を介し
て演算手段８に入力される。

【００２６】穿孔圧延中のプラグ３の各部の温度が入力
された演算手段８は、予め定めたプラグ溶損温度と実測
温度とを比較し、実測温度が予め定めたプラグ溶損温度
未満である場合には、プラグ冷却条件（時間）とピアサ
ー穿孔圧延条件（主ロールの回転数、傾斜角および穿孔
比など）を変更することなく、もしくはプラグ冷却条件
のみを短くして次の圧延に供する信号をプラグ冷却装置
１０とピアサー制御装置９に発信する。

【００２７】また、その実測温度が予め定めたプラグ溶
損温度以上である場合には、所定の範囲内のプラグ冷却
条件または／およびピアサー穿孔圧延条件を適宜変更し
た条件で、例えば下記の解析モデル式に基づきプラグ先
端部の温度を演算し、その演算温度が予め定めたプラグ
溶損温度未満になるプラグ冷却条件または／およびピア
サー穿孔圧延条件の信号をプラグ冷却装置１０とピアサ
ー制御装置９に発信する。

【００２８】

【数１】

【００２９】また更に、上記所定の範囲内のプラグ冷却
条件または／およびピアサー穿孔圧延条件の変更による
上記解析モデル式に基づく演算温度が予め定めたプラグ
溶損温度未満にならない場合は、プラグ冷却装置１０に
当該プラグの使用中止の信号を出力する。

【００３０】以上の操作は、芯金５とともに循環使用さ
れる複数個のプラグ３それぞれについて行われる。

【００３１】より具体的には、例えば、上記実測温度が
予め定めたプラグ溶損温度（プラグ材質によって当然異
なる）に比べてはるかに低い場合には、プラグ冷却条件
のみを短縮して次の圧延に供する信号を発信する。この
場合、生産能率を向上させることができる。

【００３２】逆に、温度測定手段７ａによる実測温度が
予め定めたプラグ溶損温度以上の場合には、穿孔圧延中
のプラグ先端部もしくは側面部の温度が予め定めたプラ
グ溶損温度未満の適宜な温度になるように、プラグ冷却
条件をそのままもしくは長くするとともに、ピアサー穿
孔圧延条件（主ロールの回転数、傾斜角および穿孔比な
ど）を種々変えた条件で上記解析モデル式に基づき解析
して求め、その時のプラグ冷却条件およびピアサー穿孔
圧延条件を発信する。この場合、プラグの使用寿命を向
上させることができる。

【００３３】また、プラグ冷却条件を長くし、かつピア
サー穿孔圧延条件を変更しても穿孔圧延中のプラグ先端
部もしくは側面部の温度が予め定めたプラグ溶損温度未
満の温度に低下させることが望めない場合には、当該プ
ラグの使用中止の信号を発信する。さらに、上記のよう
にプラグ冷却条件または／およびピアサー穿孔圧延条件
を変更しながら芯金とともに繰り返し使用されるプラグ
は、その繰り返し使用に伴って温度が漸増する。しか
し、温度測定手段７ａにより使用の都度その圧延中に先
端部と側面部の温度が実測されているので、その実測温
度が予め定めたプラグ溶損温度以上になる直前にその使
用を中止すべき判定がなされる。これらの場合、当該プ
ラグの改削再使用を何らの問題もなく行うことができ
る。

【００３４】なお、図示省略するが、演算手段８内にお
いては、その実測値を当該プラグ使用穿孔圧延時の穿孔
条件およびプラグ冷却条件の下に上記の解析モデル式で
求めた計算温度と照合し、解析モデル式中の熱伝達係数
や摩擦係数μなどの諸係数を微調整するようにしてもよ
い。この照合による熱伝達係数や摩擦係数μなどの諸係
数を微調整を行う場合には、実測値が予め定めたプラグ
溶損温度以上の時に行うプラグ冷却条件または／および
穿孔圧延条件の変更値を、プラグ先端部溶損の生じない
値により正確に定めることができる。

【００３５】

【実施例】外径１８７ｍｍ、長さ２５００ｍｍの１３％
Ｃｒ鋼製で、１２２０℃に加熱した丸ビッレトを素材と
し、砲弾形状で最大部の外径が１４７ｍｍ、長さが３２
６ｍｍの１．５％Ｃｒ−３％Ｎｉ−１％Ｗ−残部実質的
にＦｅからなる合金製プラグ（溶損温度１１００℃）を
用い、表１に示すピアサー穿孔圧延条件とプラグ冷却条
件で、外径１９２ｍｍ、肉厚１７．９ｍｍ、長さ７００
０ｍｍの中空素管を得る穿孔圧延を行った。

【００３６】

【表１】

【００３７】その際、本発明の方法を適用した場合と本
発明者らが先に提案した方法を適用した場合および何ら
の制御も行わなかった場合の３通りの穿孔圧延を行い、
プラグ１個当たりの繰り返し使用可能回数を調べた。そ
の結果を、表２に示した。

【００３８】

【表２】

【００３９】表２に示す結果から明らかなように、本発
明の方法を適用した場合のプラグ繰り返し使用可能回数
は１７回であった。

【００４０】これに対し、本発明者らが先に提案した方
法を適用した場合のプラグ繰り返し使用可能回数は９
回、何らの制御も行わなかった場合のプラグ繰り返し使
用可能回数は５回であった。

【００４１】

【発明の効果】本発明の方法によれば、プラグ寿命をよ
り長くすることができ、製品の製造コスト低減が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す模式図である。

【図２】要部の拡大斜視図である。

【図３】本発明の制御フローを示す図である。

【図４】ピアサーの一例を示す模式的斜視図である。

【符号の説明】

１：主ロール、２：ディスクロール、３：
プラグ、４：中実丸ビレット、５：芯
金、６：中空素管７：無線発信器、７ａ：温度測定手段。８：演
算手段、９：ピアサー制御装置、１０：プ
ラグ冷却装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パスライン周りに対向配置された一対の主
ロールとパスラインに沿って配置されたプラグとを備え
るピアサーを用い、中実ビッレトの軸心部に孔をあけて
中空素管を得る継目無金属管の穿孔圧延方法において、
前記のプラグの各部位に温度測定手段を埋設して穿孔圧
延中のプラグ温度を測定し、この測定結果に基づいてピ
アサー穿孔条件および／またはプラグの冷却条件を調整
することを特徴とする熱間継目無金属管の穿孔圧延方
法。