JPS5856649B2 - 管の連続圧延法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は継目無管の製造法に関するものである。

継目無金属管例えば継目無鋼管の製造においては、 ■ プＶスロール穿孔機、２台の傾斜ロール圧延機、プ
ラグ圧延機、磨管機、及び定径機からなる製管設備に通
ずるもの ■ 傾斜ロール穿孔機、傾斜ロール圧延機、プラグ圧延
機、磨管機、定径機からなる製管設備に通ずるもの ■ 傾斜ロール穿孔機、マンドレル圧延機、絞り圧延機
に通ずるもの の三つの形式の管圧延方式が代表的なものである。

上記■及び■の製管方式は主として外径１５ｃＩｒＬ（
６吋）以上の中径管の製造に用いられ、これには何れに
もプラグ圧延機による管圧延が含１れている。

一方■の製管方式は外径１５ｃＩｆＬ（６吋）以下の小
径管の管圧延に用いられマンドレル圧延機による管圧延
が含１れているところに特徴がある。

中径管の製造設備におけるプラグ圧延機では単−形のカ
リバーが用いられているために真円或はそれに近い断面
形状のカリバーと同様形状のプラグが用いられている。

このために外径及び肉厚圧下量が噛出し疵や噛込み不良
を生じるために著しく制限されている。

このためにプラグ圧延機においてはプラグ圧延機の伸び
率（圧延後の管の長さ／圧延前の管の長さ）が２回圧延
の合計で１．２〜１５倍と極めて小さく生産能力も非常
に制約を受けている。

又プラグ圧延機を連続して配列し一本のマンドレル上に
プラグとして機能させる部分を膨出させた連続プラグ圧
延機も提案されているがこれも上記と同様に伸び率が小
さい。

これは、基本的にはプラグ圧延機と同様真円のカリバー
と真円のプラグを用いるためにプラグ圧延機と同様の制
約を受ける。

更にフルフローティングマンドレル□ルにおいて楕円の
カリバーを有し、そのカリバーの位相をずらして連設し
た圧延機列にて管状素材を圧延する方法が例えば特公昭
４２−２４９８７号に発表されている。

しかし、この様な公知文献の示すところによるとカリバ
ー付ロールと協動して管の圧延に携わるマンドレルは何
れ。

もその断面形状は真円形である。

この様な断面円形のマンドレルを管状素材内腔に挿し通
して圧延するのでは幾町学的関係によって−スタンド当
りの伸び率を大きくとることが出来ず、従って管を所望
の肉厚捷で圧延するには多くの圧延機が必要となる。

第１図はこれら公知の管圧延経過を示したもので第１図
ａは圧延されるべき管状素材１に断面円形のマンドレル
２を挿し通した際の断面を示すものであるがこれが第１
圧延機を通過後は第１図すに示すように断面が楕円形の
カリバーをもった圧延ロール３，３′と断面円形のマン
ドレル２とにより・・ツチングで示した部分４，４が圧
延される。

又第１図Ｃは同様の第２圧延機を通過後の状態を示した
もので・・ツチングで示した部分５゜５が圧延される。

この様な公知の圧延においては楕円形のカリバーと真円
形のマンドレルとで圧延が繰り返されるために肉厚圧下
量（＝圧延前向厚−圧延後肉厚）はカリバー底で最大と
なりカリバーエツジ部に向って次第に小さくなり、カリ
バーエツジ近傍のかなりの部分は肉厚圧下が行なわれて
いない。

この様に肉厚圧下量が円周方向に大きく異なる場合は材
料内部に不都合な内部応力を発生し管の変形が不均一と
なり、圧延特性も不均一となる。

即ち、管材においてカリバー底付近のみが長さ方向に極
部伸びを生じようとするが、肉厚圧下を受けていない、
カリバーエツジ部分のものがこれを阻止するように作用
し、全体として長さに伸び難く結果として巾広がりを生
じカリバー開口部へ大きく流れ出すことになる。

このためカリバーの形状は肉厚圧下量を大きくとる時は
カリバーエツジ部を大きく逃して楕円度を太きくしなげ
ればならない。

しかし楕円度を大きくすることによってこの傾向は１す
１す助長され、伸び率が大きくとれないばかりか第１図
Ｃの符号６に示すような管内面が突出した肉厚不均一部
を生じ結局、これが製品において肉厚精度を悪くしてい
る。

本発明は上記したような欠点を解消せしめた圧延伸び率
が大きくとれ、しかも圧延精度を著しく向上することの
できる管圧延法及びその装置を提供することを目的にな
されたものであって管圧延ロールには断面が楕円形状の
カリバーが設けられ且つこのカリバーの位相は相隣れる
圧延機において周方向に９０’ずらされて列設され更に
この圧延ロールのカリバー内において圧延ロールと協働
して管圧延を行うマンドレルの断面形状をも前記カリバ
ーと相似形状の楕円形状に形成された複数台連設された
管圧延機列で管圧延を行うことを特徴とする。

以下本発明について詳細に述べる。

本発明において使用する管状素材はその管状素材の製造
手段に特定されるものはなく、断面が角型或は丸型のビ
レットにプレスロール穿孔機、或は傾斜ロール穿孔機等
の手段で穿孔した一般に例えばシェル等と称されている
比較的厚肉の管状材が用いられる。

上記の如く穿孔された管状素材を本発明によって継目無
管に圧延するためには先ず次の如き圧延設備が準備され
ねばならない。

本発明の圧延機としては断面形状が楕円形のカリバーを
有する圧延ロールが用いられしかもかかる圧延ロールを
具備せる圧延機は２台以上を圧延ロールに穿設された楕
円カリバーの位相を９０’ずらして連設されねばならな
い。

第２図は本発明における圧延ロールの配置の一例を示し
たもので７は第１圧延ロール、８は第２圧延ロールでカ
リバーの位相が周方向に９０°ずらされている。

９は第３の圧延ロールでカリバーの位相が第２圧延ロー
ルに対して更に９０’ずらされている、即ち第１圧延ロ
ールと同位相に配置されている更に圧延機が後続して追
加連設される時には同様に配置される。

本発明においては圧延ロールの配置は管状素材の肉厚と
圧延品の肉厚との関係によって２台以上適宜選択設置す
ることができる。

１０はマンドレルであって、圧延ロール？、８，９と協
働して管圧延を行う部分（以下当接マンドレルと云う）
ＩＬ １２．１３を有する。

との当接マンドレル１１，１２．１３は特に当該部が対
向するカリバー断面形状と相似させることが必要で楕円
形状に形成される。

而して当該部の楕円度（長径と短径の比）は１．０１〜
Ｌ３の間に選ぶのが最も好ましい。

本実施例では最終圧延機即ち第３圧延ロールにも楕円カ
リバーを設けたものを示したが最終圧延機は次工程如何
によっては真円カリバーとすることも出来るがこの場合
は当接マンドレルの断面形状は真円とする。

１４はスラストブロックである。

又カリバーと当接マンドレルとで形成される間隙は周方
向に略一定となる様に定めるのが好ましい。

又圧延ロールのカリバーの大きさは当接マンドレルの太
さと一体的にその寸法を最終圧延寸法に向けて順次減少
させられる。

１５．１５はフィードロール、１６，１６はストリッパ
ーロールテする。

各圧延ロールに対向して位置し得る如く設けられる当接
マンドレルＩＬ １２，１３は一体的ニ構成されたマン
ドレル１０において設置されている圧延ロール７．８．
９の間隙に応じて夫々膨出形成させてもよく或は当接マ
ンドレルのみを対向カリバーに応じた形状に形成しこれ
ら圧延ロール間隔を保持して任意の断面形状の連結棒で
連結した連結型式であってもよい。

第４図に連結型式のマンドレルを示したが図において７
，８及び９は楕円カリバーをもった圧延ロールであり１
７゜１８．１９は所謂プラグであるが本訣明においても
何れも圧延ロールと協働して管圧延を行うものである故
便宜上当接マンドレルとして一括表現する。

これら所謂当接マンドレル１７．１８，１９もその断面
形状は圧延ロールカリバーに相似した楕円形である。

これらは倒れも圧延ロール間隙に一致して連結杆２０，
２１で一体的に連結されている。

２２は当接マンドレル群の支持杆で最終圧延ロールに対
向する当接マンドレル１９の後面において着脱自在に連
結されその基端部はスラストブロック２３に接続されて
いる。

上記の当接マンドレル１７，１８．１９と連結杆２０，
２１及び支持杆２２の接続態様の一例を縦断面図として
第５図に示したが夫々の連結杆２０，２１の先端部には
ネジが設けられその直後に当接マンドレル１７．１８の
嵌合部２３，２４が設けられ一方後端部には前記先端ネ
ジの螺合孔が設げられている、此等当接マンドレルと連
結杆は図の如く夫々の当接マンドレル嵌合部２３，２４
に当接マンドレルを眠合し更に後位の先端ネジを前位の
螺合孔にネジ込み締付を行う。

２５は最後位の当接マンドレルの締付具であって先端部
はネジが設けられその直後には当接マンドレル嵌合部２
６が設げられる。

−秀抜端部は支持杆２２の先端部との連接部２６が形成
される。

この連接部の形状は特に限定されるものではないが支持
杆２２の先端部をこの締付具２５との軸心一致の迅速着
を得ることを目的として凹凸型、紡錘型、円錐型、等任
意歌合形状をとることができる。

２７は先端部の締付ナツトである。

又２８は連結杆２０，２Ｌ締付具２５に設げられた圧延
潤滑油供給孔であって、支持杆内に設けられた給油孔２
９に開孔されている。

３０は給油孔２９の端部に内設された閉止弁であってス
プリング３１により背面から抑圧支持されている。

上記当接マンドレル装置はネジ止め形式のものを例示し
たがコツター止形式のもの等任意にその目的の範囲内で
選ぶことができる。

３２は当接マンドレル１７，１８．１９の連結杆２０，
２１の支持ロールであって連結杆方向に進退自在に設け
られる。

３３．３４は支持杆２２の支持ロールで前記支持ロール
３２と同様に支持杆２２方向に進退自在に設けられる３
５はストリッパーブロックであり、３６はスラストブロ
ック２３をストリッパーブロック３５へ締付るための締
付固定装置である。

本発明にしたがって効率的に、且つ精度よく圧延するた
めの圧延設備は上記の如く構成されたものであるが以下
更にこの圧延方法について述べる。

本発明の圧延処理を行うべき素材は任意の手段により管
圧延の為に穿孔された管状素材が使用される。

第２図例の如く、スラストブロック１４を圧延ロール方
向に進行させ、圧延機人口に準備されている管状素材Ｐ
の穿孔部にマンドレル１０を挿入し、更にマンドレルの
みを前進させ各圧延ロール７．８．９に対向する様に設
けられている当接マンドレルＩＬ １２．１３を夫々の
対向位置に設定する。

ついでフィードロール１５，１５により管状素材Ｐを前
進させ先づ第１の圧延ロール組７，７内に送り込み圧延
を行う第３図ａは管状素材Ｐに当接マンドレル１１が挿
入された圧延直前の状態を示す第２図Ｄ−Ｄ断面図であ
るがこれが圧延ロール組７，７で圧延される時は図にお
いて上下方向に符号３７部に圧下が加えられ第２図Ａ−
Ａ断面図として第３図すに示される如ぐ塑性変形される
。

管状素材は更に進行して第２の圧延ロール組８，８間に
至り前記圧下部３７より９０’ずれた部３８に圧下が加
えられ圧延が行なわれる。

この状態は第３図Ｃに示される。

この様な楕円カリバーを設けた圧延ロールと楕円断面の
マンドレルによる圧延がその圧下位置を互に９０°変位
させながら圧延が任意回数繰り返される。

上記例にむいて当接マンドレルの同−断面長さが成る程
度ある場合は圧延中においてスラストブロック１４の速
度と位置を制御し、管状素材Ｐが当該カリバー内にある
間、それに対応する当接マンドレルが当該カリバーを外
れない様に保ちながらその当接マンドレルを移動させな
がら圧延することもできる。

しかし、その移動方向が材料の進行方向でも又逆方向で
あってもか１わない。

かくて管状素材Ｐの後端が最終ロールを通過し圧延を終
了するとストリッパーロール１６，１６によって管を更
に前進させマンドレルはスラストブロックと共に後退し
スタート位置に戻す。

上記のマンドレル移動型圧延の外薬４図に例示したもの
はマンドレル固定型圧延であって当接マンドレル１７．
１８．１９は夫々の圧延ロールカリバー内に対向設置さ
れ管状素材Ｐはフィードロール１５．１５により第１の
圧延ロール組７，７間に送り込１れ上記と同様に圧下部
を９０°変位させながら圧延が行なわれる。

本発明においては上記の如く穿孔された管状素材を楕円
カリバーを設けたロールと断面が楕円の当接マンドレル
とにより圧下点位置を９０°変化させながら圧延するこ
とを特徴とするものであるが、かかる圧延を行うことに
より伸び率を大きくでき圧延特性が安定するが以下更に
これについて述べる。

第６図ａは本発明にむいて圧延前の管状素材にマンドレ
ルを挿入した状態の断面図である。

第６図すは第１の圧延ロール通過時の断面で圧延ロール
７．７と当接マンドレル１１の間で圧延された部分３８
，３８を斜線を以って示した。

又第６図Ｃは更に圧下点が９０’周方向に変位されてい
る第２の圧延ロール通過時の断面で圧延ロール８゜８と
当接マンドレル１２の間で圧延された部分３９．３９を
斜線で示した。

これらの図かられかるように本発明の圧延法においては
楕円形のカリバーとそれと略相似の楕円形マンドレルの
間で圧延が行なわれ肉厚圧下量をカリバー逃げ部を除き
略一定に保っている。

本発明において楕円形と称するものは厳密な幾何学的関
係に限定されるものではなく楕円形に近似の曲線から構
成されるものをも含むもので、例えば半径の異なる円弧
を継いだもの、或はその一部を直線または曲線で置き替
えたものをも含むものである。

或は又圧延ロールを３個組としこれらの夫々のロールの
カリバーが形成する断面形体が辺をふぐら１せた三角形
状のものも本発明のものに含筐れるものである。

上記により圧延が終了すると支持ロール３２゜３３はそ
の進退装置（図示せず）によりマンドレル連結杆２０．
２１及び支持杆２２を強固に挟持し、その軸心を圧延ラ
インに保持する。

一方圧延管Ｚはストリッパーブロック３５により停止さ
れ、更に締付固定装置３６を解除し、支持杆２２を管２
から抜き取った後、払出し装置（図示せず）により管を
圧延ライン外に移送する。

その後、支持杆２２は再び圧延ラインに復帰されその先
端凹部は当接マンドレル１９の締付具２５の連接凸部２
６に嵌合し容易に軸心を一致して設定される。

更に両者の連結嵌合に際して支持杆２２の給油孔２９の
先端内に設けられている閉止弁は締付具２５の突端によ
り押さえられて給油通路を開きマンドレル内の潤滑油供
給孔２８に連通させられる。

かくして支持杆後端部のスラストブロック２３を締付具
３６によりストリッパーブロック３５に固定し次の管圧
延に備える。

本発明は上記の如く構成されるものであるが以下更にそ
の作用について述べる。

第７図は本発明の圧延性能について示したものであるが
先づ第７図ａは全外径減少率を従来法と比較して示した
が、従来法では第１スタンド後で１４饅、第２スタンド
後で１６優に過ぎないが本発明の方法では夫々２３％、
３６％と大きく、従来法の２倍以上にも達している。

このことは伸び率を大きくなし得るのみならず、ロール
と管の接触面積が大きくなり、十分なグリップ力を生じ
させ当接マンドレルの摩擦抵抗を十分上回る前進力を生
じさせることを可能となすものである。

この様な十分な外径減少率は従来法においては幾何学的
関係からとり得なかったものである。

又第７図すは管の断面積変化を示したものであるが本発
明の方法においては圧延前の断面積が従来法のものより
も大きいにもかかわらず第１スタンド通過後において従
来法よりも遥かに断面積が小さくなっている。

この様な大きい断面減少は本発明が始めて可能となし得
るものである。

又第７図Ｃに全伸び率（−素材断面積／当該スタンド後
の断面積）を示したが、従来法では第２スタンド後で伸
び率が１．６倍であるのに対し本発明では２．７倍が可
能である。

本発明は上記の如くであるので次の様な効果を得ること
ができる。

（１）断面の大きな素材が使える。

従って圧延能力が大きくなり温度低下が小さく、品質の
向上が得られる又ビレットとして断面角形のものを使用
する場合においても長尺管の製造ができるようになる。

（２）圧延機台数を減少できる。

従来のマンドンル圧延では通常８〜９台の圧延機で構成
されているが本発明では１台当りの伸び率が大きくとれ
るので圧延機数を減少できる。

（３）均一な圧延変形ができる。

管の肉厚は略全周に亘って均一な圧延を受けるため均一
な伸びが得られ、巾広がりは殆んど生じない。

そのため、カリバー間隙付近を噴出疵を防ぐために大き
く逃がす必要はなくカリバー全域を有効に使うことがで
きる。

カリバー間隙部に位置する部分には肉厚圧下を行うので
はないが、略全周の管が長さ方向に大きく伸びるのでこ
の部分も周囲の管と共に伸び肉厚の減少を伴う。

従って次の圧延機に至ってそのカリバー底となるので管
の肉厚はその周囲と殆んど変らなくなる。

この様に大きな外径圧下を行うこと及び、当該圧延機の
ロールカリバー内の周速を入側の管速度よりも速く、且
つ当該圧延機のカリバー底のロール周速がその圧延機出
側の管速度より遅く設定することによって入側スタンド
との間で管に引張力を生じさせ外径圧下中の増肉を防止
し、マンドレルと接触する前１でに肉厚を減少させるこ
とも可能であり、より均一な肉厚圧下を行うことかでき
る。

（４）当接マンドレルの寿命が向上する。

本発明によれば第１図第６図の比較からもわかるように
当接マンドレルへの極部的な最大負荷が小さく従って摩
耗、爵損、焼付、ヒートクラック等の欠陥の発生が少い
。

（５）肉厚精度が良い。

従来法においては第１図。に示した様に内面に突起６を
生じ、これが最後１で残る。

しかし本発明においては当接マンドーレルとカリバーの
断面形状をその間隙が周方向に一定となるようにするこ
とによって均一な肉厚を精度よく得ることができたもの
である。

（６）当接マンドレルが連結形式であり、従って製管豪
さに応じて当接マンドレルの連結調整が出来ると共にマ
ンドレルの準備種類、本数を減少することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法におけるカリバーとマンドレルによる圧
延断面図、第２図は本発明の圧延態様を示す路線図、第
３図は第２図の各部分の各圧延機のロールカリバーとマ
ンドレルの関係図、第４図は本発明の別の実施例におけ
る圧延態様図、第５図は当接マンドレルの連結構成図、
第６図は本発明におけるカリバーとマンドレルによる圧
延断面図、および第７図は本発明法と従来法とを比較し
たもので、第７図ａは各圧延段階における全外径減少率
を示すグラフ、第７図すは管の断面積を示すグラフ、第
７図Ｃは全伸び率を示すグラフである。 ？、８．９・・・圧延ロール、１０・・・マンドレル、
１１．１２，１３・・・当接マンドレル、１４，２３０
０．スラストブロック、１５．１５・・・フィードロー
ル、１６．１６・・・ストリッパーロール、１７゜１８
．１９・・・プラグ、２０．２１・・・連結杆、２２・
・・支持杆。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管状素材と断面楕円のカリバーと、このカリバーに
   相似形の当接マンドレルとにより、相隣るカリバー及び
   当接マンドレルの位相を９０°転回させて二回以上順次
   圧延することを特徴とする管の連続圧延法。 ２ 順次断面積を減少する楕円カリバーを有する複数の
   管圧延機をそのカリバー位相を９０’転回して順次連設
   すると共に、前記カリバーと相似の断面形状をもった当
   接マンドレルが前記夫々のカリバー内に位置する如く連
   結枠により連設配置したことを特徴とする管の連続圧延
   装置。