JPH1094808A - 傾斜圧延機のローラ・シュー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、継目無鋼管製造用の傾斜圧延機にお
いて、穿孔又は延伸圧延された素管の端部に所謂フレア
（端部径の拡大）を生じさせない傾斜圧延機のローラ・
シューを提供することを目的としている。 【解決手段】継目無鋼管の素管を製造する傾斜圧延機の
圧延ロールが形成する圧延領域に、圧延されている被圧
延材の一部に接し、該被圧延材の圧延領域からの飛出し
防止及び外径決定のために設ける回転自在のローラ・シ
ューを、上記被圧延材との接触開始側径Ｂと離脱側径Ａ
の比が１未満で、且つテーパ率Ｔが０．０１〜０．１の
円錐台形とした。ここで、Ｔ＝（Ａ−Ｂ）／Ｃ、Ｃは、
該台形の高さである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、傾斜圧延機のロー
ラ・シューに関し、詳しくは、穿孔されたり、延伸圧延
される被圧延材が、圧延機の形成する圧延領域から飛出
すのを防止したり、その外径を定めるために用いる所謂
ガイド・シューとして、新規に採用したローラ・シュー
の形状に係わる。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管の１つの典型的な製造工程を
図２に基づき説明すると、それは、まず、ピアサー・ミ
ル１でプラグ・バー５を用い、高温鋳片２（例えば、丸
ビレット）に穿孔して素管３を形成することから始ま
る。そして、引続き、外径７インチ以下の小径管の場合
には、素管３の孔に、砲弾状の外観を有するマンドレル
・バー４が挿入され、マンドレル・ミル６という多段の
圧延機で、一応の管体７まで成形圧延する。さらに、そ
の管体７は、所謂ストレッチ・レデューサ２２という多
段の絞り圧延機を用いて、該管体７の肉厚を所定寸法ま
で絞り込まれ、製品とされる。一方、外径７インチ以上
の中径管の場合には、上記管体７にプラグ・バー５を挿
入し、エロンゲータ８、プラグ・ミル９、リーラー１０
なる圧延機で伸延成形し、サイジング・ミル１１で所定
の寸法に仕上げる。ここで、上記ピアサー・ミル１、エ
ロンゲータ８、及びリーラ１０は、相対する圧延ロール
（以下、ロール１６という）軸が相互に傾斜して配置さ
れているので、所謂傾斜圧延機と総称される。

【０００３】ところで、上記傾斜圧延機は、ロール１６
の形成する圧延領域１１から素管３が飛び出すのを防止
したり、圧延変形を制御するため、該圧延領域１１を囲
むようにガイド・シューなる案内部材が設けられてい
る。このガイド・シューとしては、従来、上記案内部材
が稼働しない固定シュー１２が一般に用いられていた
（図３（ａ）参照）。該固定シュー１２は、被圧延材３
と全面的に「すべり接触」するので、多大な熱応力、摩
擦力を受ける。そこで、耐熱性、耐摩耗性に優れた材料
を用いているが、それでも被圧延材３である素管との間
に「焼付き」が起こり、結果として素管表面にシュー・
マークと呼ばれるスパイラル状の「引っ掻き疵」１３を
生じ、素管品質を損なう（図４参照）。また、上記シュ
ー・マークの発生防止には、固定シュー１２の「焼付
き」部の手入れ、や交換を必要とし、ミル停止による生
産性の低下が問題となっていた。

【０００４】上記固定シューの使用で生じる問題を解決
するため、小径管製造工程の傾斜圧延機の多くは、ロー
タリー・ディ スク・シュー（以下、ディ スク・シュー１
４）を採用している。それは、図３（ｂ）に示すよう
に、被圧延材３の進行方向（管軸方向）に回転する直径
２ｍ前後の円盤状部材からなっている。このシュー１４
は、被圧延材の進行方向に対して「ころがり摩擦」気味
となり、固定シュー１２の欠点であった「すべり摩擦」
を低減する。また、シューの回転で、被圧延材３との接
触部が刻々と変化し、シュー表面温度の上昇を抑え、前
記「焼付き」に対して有利であった。

【０００５】しかしながら、ディスク・シュー１４は、
被圧延材３と管軸方向での接触を確保するには、ディス
ク径を大きくする必要があり、被圧延材径が大きい場合
には、設備的に採用できないという問題があった。ま
た、該ディスク・シュー１４は、被圧延材を丸鋳片２に
し、それを穿孔するピアサー・ミル１に採用する場合、
鋳片サイズ毎にディスク径を合わせたものを多種類準備
しなければならず、さらに、その交換時間に起因する生
産ロスもあった。

【０００６】そこで、本出願人は、図３（ｃ）に示すロ
ーラ型のシューを独自開発し、前記中径管製造のエロン
ゲータ８に適用し、既に穿孔された素管３の伸延成形に
利用した。このローラ・シュー１５は、その回転方向と
素管３の回転方向がほぼ同一であるため、前記「すべり
摩擦」を上記した２つのシュー１２，１４と比較して大
幅に低減でき、素管３とシューの「焼付き」は殆ど解消
できた。

【０００７】しかしながら、該ローラ・シュー１５に
は、図３（ｃ）からも明らかなように、圧延用ロール１
６との間に大きな空隙１７が生じ、素管拘束力が弱いと
いう欠点があった。また、素管端部は、他の部分に比
べ、前方あるいは後方に材がないので、円周方向の拘束
力が特に小さいが、ロール１６とプラグ５との間で圧延
された結果発生する歪みは、円周方向に現れ、周長が大
きくなり易い。つまり、管端は、ロール１６とローラ・
シュー１５の空隙（圧延ロールの回転出側）１７にはみ
出し、図５に示すように拡がる（この拡がった部分を、
以下フレア１８と称する）。このフレア１８の発生現象
は、素管３のロール１６からの尻抜け不良、管端割れ
や、次工程ミルでの噛み込み不良を誘発した。なお、こ
のフレア１８は、素管のｔ／Ｄ（肉厚／外径）の小さい
場合に、生じ易い。本出願人は、これらローラ・シュー
１５の採用で生じる問題を、上記空隙１７を埋めるロー
ル長手方向に延在する案内部材１９の設置（特開昭６１
−６７５１２号公報参照）や、従来アイドル方式であっ
たローラ・シューをドライブ化し、素管の拡がる方向と
反対に力（図６参照）２５を加えることで解消し（特開
昭６１−２０９７０６号公報、特開昭６１−２０９７０
７号公報等参照）、前記エロンゲータ８の運転が円滑に
行われるようにした。

【０００８】そこで、本出願人は、このローラ・シュー
１５をピアサー・ミル１へ適用し、丸鋳片２、特にステ
ンレス系鋳片の安定穿孔を目指そうとした。ところが、
その試みは、素管３の端部に前記フレア１８が発生する
ことが多く、尻抜け不良、管端割れ、噛み込み不良等は
解決しなかった。また、エロンゲータやリーラにおいて
も、δフェライトの出易いステンレス系材料の圧延で
は、ピアサほどではないが、やはりフレアに起因する管
端割れ等の不具合が発生していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑み、継目無鋼管製造用の各種傾斜圧延機において、
圧延された被圧延材の端部に所謂フレア（端部径の拡
大）を生じさせない傾斜圧延機のローラ・シューを提供
することを目的としている。

【００１０】

【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、フレアの出易いピアサー・ミルとそれより
フレアの少ないエロンゲータでのローラ・シューの作用
に関する比較を行い、両圧延機では、被圧延材とローラ
・シューとの周速関係が圧延機出側で異なることに気が
ついた。また、ピアサー・ミルは、エロンゲータに比べ
て、被圧延材が受ける圧延反力が約２倍と大きいことに
も気ずいた。本発明は、この知見に基づき、前記フレア
発生の予防対策を構じたものである。

【００１１】すなわち、本発明は、継目無鋼管を製造す
る傾斜圧延機の圧延ロールが形成する圧延領域に、被圧
延材の一部に接し、該圧延材の圧延領域からの飛出し防
止及び外径決定のために設ける回転自在のローラ・シュ
ーであって、上記被圧延材との接触開始側径が離脱側径
より小さく、且つ下記式で定義するテーパ率Ｔが０．０
１〜０．１０の円錐台形であることを特徴とする傾斜圧
延機のローラ・シューである。

【００１２】 Ｔ＝（Ａ −Ｂ）／Ｃ ・・・・（１）式 ここで、 Ｔは、テーパ率（−） Ａは、ローラ・シューの離脱側径（ｍｍ） Ｂは、ローラ・シューの接触開始側径（ｍｍ） Ｃは、ローラ・シューの長さ（ｍｍ） また、本発明は、回転を無駆動で行うことを特徴とする
傾斜圧延機のローラ・シューであり、あるいは傾斜圧延
機を、ピアサー・ミル、エロンゲータ又はリーラとした
ことを特徴とする傾斜圧延機のローラ・シューである。

【００１３】本発明では、傾斜圧延機のローラ・シュー
の形状、構造及び駆動方式を上記のようにしたので、被
圧延材が圧延領域内の圧延機出側で受ける反力が小さく
なり、被圧延材端部の前記フレア現象が起きないように
なる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、発明をなすに至った経緯を
踏まえて、本発明の実施形態を説明する。まず、図１
（ｂ）に、従来のローラ・シュー形状を示す。それは、
所謂バレル形で、該ローラ・シューと素管が離脱する側
の径が、中央部分より小さい。そのため、このバレル形
ローラ・シュー２０は、該離脱側の周速が中央部の周速
より小さくなる。一方、このバレル形ローラ・シュー２
０を、ピアサー・ミルに適用した場合を考察すると、ピ
アサー・ミル１での素管３は、圧延領域の出側になるに
つれ拡管するので、その周速は大きくなる。そのため、
圧延領域の出側では、該バレル形ローラ・シュー２０
は、素管３の回転や進行に対しブレーキ作用を及ぼすこ
とになる。素管の端部がかかる状況になると、その部分
は所謂「こねり状態」となり、前記拘束力が小さいこと
とあわさって複雑な力が作用し、材の外側への拡がりが
生じる。また、図７に、ピアサーミルでのローラ・シュ
ーと素管３との接触状況を示すが、前記バレル形ローラ
・シューは点線で表わすように配置される。従って、圧
延領域の出側におけるロールとローラ・シューとの間の
空隙が広くなり、前記素管端部のフレア化は促進され
る。

【００１５】次に、本発明の内容であるが、被圧延材と
ローラ・シューとの周速関係の不一致を解消するため、
ローラー・シューの形状を図１（ａ）のようにしたので
ある。つまり、本発明に係るローラ・シューは、圧延領
域の出側（被圧延材とローラ・シューの離脱側）の径Ａ
を、入側（被圧延材とローラ・シューの接触開始側）Ｂ
より大きくして、その周速を大きくするように配慮し
た。その結果、被圧延材の周速とのアンバランスが解消
され、上記「こねり状態」はなくなり、後端部フレア化
の要因が減る。また、本発明にかかる円錐台形ローラ・
シュー２１と被圧延材３との接触状況は、図７に実線で
示すが、圧延領域出側におけるロール１６とローラ・シ
ュー１５との内の空隙も減少する。なお、図１（ａ）の
ローラ・シューは、上記Ａを２６０ｍｍφ，Ｂを２３
９．５ｍｍφ、長さＣを５００ｍｍとしたので、円錐の
傾斜は１．０度であり、前記（１）式で定義するテーパ
率Ｔは、０．０４１となる。

【００１６】さらに、本発明に係る円錐台形ローラ・シ
ュー２１の配置は、ロール１６と円錐台形ローラ・シュ
ー２１が形成する圧延領域内で、被圧延材３を左右に挟
み、且つ該被圧延材３の進行方向に沿うようにする。そ
して、該円錐台形ローラ・シュー２１とロール１６との
間の空隙には、図８に示すように、棒状の案内部材１９
を素管３に沿って設け、フレア化防止の強化を図るよう
にすると効果的である。なお、この案内部材１９は、公
知のものであり、被圧延材３の端部がフレア気味となっ
て前記圧延領域に到達した際にのみ、図８（ｂ）のよう
に素管３と接触し、通常部分とは接触しない位置に設置
するのが良い。

【００１７】加えて、本発明では、被圧延材３と円錐台
形ローラ・シュー２１との周速に差がないので、あえて
該ローラ・シューを強制駆動しなくとも、フレア化の防
止は可能となる。しかし、強制駆動を行えば、本発明の
効果は一段と大きくなる。なお、本発明では、被圧延材
３と円錐台形ローラ・シュー２１の接触開始側径が離脱
側径より小さく、且つ上記テーパ率を０．０１〜０．１
０とした。その理由は、テーパ率が、０．０１未満で
は、圧延領域出側におけるローラ・シュー２１の周速増
加が不足して、被圧延材とのアンバランスが解消され
ず、また圧延領域出側におけるロール１６とローラ・シ
ュー２１との間の空隙が広すぎて、ガイド効果が不足
し、一方０．１０を超えると、圧延領域出側におけるロ
ーラ・シュー２１の周速が過大となり、被圧延材の周速
とのアンバランスが発生するからである。

【００１８】最後に、本発明に係る円錐台形ローラ・シ
ューを、ピアサー・ミルに適用し、炭素鋼よりなる丸鋳
片２を被圧延材として、その穿孔に用いたが、１０〜１
６インチの素管サイズ範囲で、フレア化は皆無であっ
た。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、継目
無鋼管製造用の傾斜圧延機に、ローラ・シューが使用で
きるようになった。その結果、被圧延材の端部に所謂フ
レア（端部径の拡大）が、生じないようになり、尻抜け
不良、管端割れ、次ミルへの噛み込み不良等が大幅に減
少し、継目無鋼管の生産性及び歩留が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】ローラ・シューの形状を示す縦断面図であり、
（ａ）は本発明の円錐台形、（ｂ）は従来のバレル形で
ある。

【図２】継目無鋼管の製造工程を示すフロー図である。

【図３】各種のガイド・シューの構造を比較した図であ
り、（ａ）は固定シュー、（ｂ）はディスク・シュー、
（ｃ）はローラ・シューである。

【図４】固定シューの使用時に、素管外面に発生するシ
ュー・マークを示す図である。

【図５】ローラ・シューの使用時に、素管端部に発生す
る所謂フレアを示す図である。

【図６】ローラ・シューのドライブ化を示す図である。

【図７】ローラ・シューと素管との軸方向における接触
状況を示す図である。

【図８】棒状案内部材の配置を示す図であり、（ａ）素
管中央部の圧延時、（ｂ）は素管端部の圧延時を示す。

【符号の説明】

１ 傾斜圧延機（ピアサー・ミルの場合あり） ２ 丸鋳片（丸ビレット） ３ 被圧延材（素管の場合あり） ４ マンドレル・バー ５ プラグ・バー（プラグ） ６ マンドレル・ミル ７ 管体（ホロー） ８ エロンゲータ ９ プラグ・ミル １０ リーラー １１ サイジング・ミル １２ 固定シュー １３ 引っ掻き疵（シュー・マーク） １４ ディスク・シュー １５ ローラ・シュー １６ 圧延ロール（ロール） １７ 空隙 １８ フレア １９ 案内部材 ２０ バレル形ローラ・シュー ２１ 円錐台形ローラ・シュー ２２ ストレッチ・レデューサ ２３ 加熱炉 ２４ 再熱炉 ２５ 力

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 継目無鋼管を製造する傾斜圧延機の圧延
   ロールが形成する圧延領域に、被圧延材の一部に接し、
   該圧延材の圧延領域からの飛出し防止及び外径決定のた
   めに設ける回転自在のローラ・シューであって、 上記被圧延材との接触開始側径が離脱側径より小さく、
   且つ下記式で定義するテーパ率Ｔが０．０１〜０．１０
   の円錐台形であることを特徴とする傾斜圧延機のローラ
   ・シュー。 Ｔ＝（Ａ − Ｂ）／Ｃ ・・・・（１）式 ここで、 Ｔは、テーパ率（−） Ａは、ローラ・シューの離脱側径（ｍｍ） Ｂは、ローラ・シューの接触開始側径（ｍｍ） Ｃは、ローラ・シューの長さ（ｍｍ）
2. 【請求項２】 回転を無駆動で行うことを特徴とする請
   求項１記載の傾斜圧延機のローラ・シュー。
3. 【請求項３】 傾斜圧延機を、ピアサー・ミル、エロン
   ゲータ又はリーラとしたことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の傾斜圧延機のローラ・シュー。