JPS5912362B2 - 継目無金属管の圧延法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は継目無金属管を製造するための新規な圧延方法
に関するものである。

以下、本発明を主として継目無鋼管の製造を例として説
明する。

従来、継目無鋼管は丸または角断面の鋼片を穿孔して素
円管とし、これを延伸圧延機で圧延していた。

圧伸圧延機のうち、第２穿孔機と呼ばれるマンネスマン
穿孔機と同型の延伸機は、圧延により必然的に管の外径
が大きくなり、次の諸問題をかかえていた。

（１）圧延後の長さは１２ｍ以下に制限される。

（２）圧延中の温度低下が大きい。

（３）圧延サイクルタイムが長い。

（１）の制限は主としてプラグの寿命および延伸圧延機
圧延前の管の体積不足および（２）の理由による。

（２）と（３）は互に関連があり、プラグを支えるマン
ドレルを出側に配設することが主な原因である。

圧延長さを長くすることは、継目無鋼管の製造において
は歩留と能率の向上に著るしく効果的であり、従来法に
おいてもたゆまぬ改削が行なわれてきたが、拡大しつつ
あるパスで圧延し、マンドレルを出側に配設する従来法
ではすでに限界に達している。

本発明は、従来法のこれらの問題を解決した新規な圧延
法である。

本性における圧延のほとんどは従来法とは逆の縮小しつ
つあるパスによって行なわれる。

こうすることによって、従来法の問題点（１）〜（３）
を大幅に改善できる。

本発明の構成を述べると、第１図ａ１第１図すにおいて
圧延ロール１，１′のロール中心軸２，２′はパスセン
ターライン３に対してβおよびψ傾斜しており、ロール
表向により構成されるパスは、管４の進行方向に沿って
次第に狭くなっている。

第２図ａ１第２図すの場合はロール開き角がβと逆方向
のγとなり、第１ａと同じパスを構成するためにロール
の形状が異なっている。

管の内部にはマンドレル５の先端にプラグ６を装着し、
プラグは管の進行方向に向って細くなっている。

なお、上記第１図および第２図において、プラグ６は圧
延機の入側（図面において左側）に配設したマンドレル
５によって支持されているが、プラグを圧延機の出側に
配置したマンドレルによって支持するようにしてもよい
。

第３図ａは、前者の場合のプラグ支持の一例を示すもの
で、プラグ６はマンドレル５の先端に設けたねじ５ａに
ナツト５ｂをねじ込みマンドレル５に締着される。

また、第３図すは後者の場合のプラグ支持の一例を示す
もので、マンドレル１５先端の軸部１５ａをプラグ１６
の穴部１６ａにはめ込み、プラグ１６をマンドレル１５
によって支持する。

この場合、プラグ１６にはマンドレル１５を押圧する方
向の力が加わるので、上記はめ込み部１５ａ 、１６ａ
はすきまはめであってもよい。

管はロール１，１′により回転力と前進力を与えられロ
ールとプラグ間で圧延を受けながら、らせん状に移動す
る。

ロールの間隙方向には管の飛び出しを防ぐためにガイド
を配設するが、第１図ｂ１第２図すの様に引出ロール７
．７′を配設すれば圧延速度の向上に効果的である。

さらに詳細に説明すると、管の外面は第１図ａ１第２図
すに示す様に管の進行方向に次第に狭くなったロールの
ＰＱ間で主なる圧延を受け、内面は管の進行方向に次第
に小さくなったプラグのＰＳ間で主なる圧延を受ける。

ロールのＱ点より出側およびその位置に対応するプラグ
の８点より出側においては管は肉ならし圧延を受けるに
すぎない。

この様な圧延を行なうためには次の式を満足しなければ
ならない。

０．６０≦Ｄ１／Ｄｏ≦０．９２ ・・・・・・・・・
・・・・・・ （１）θ≧α ・・・・・・
・・・・・・・・・ （２）０．０００６≦ｓｉｎψｔ
ａｎθ≦０．０１５０ ・−・・・・−・−・・（３）
ただし、各記号は第１図ａ１第１図ｂ１第２図ａ１第２
図すに示した通りで、θはパスセンターラインに対する
管とロールの接触部の構成する角度で、ロールと管の接
触開始点をＰｌ ロールの最狭点をＱとして２点を結ぶ
直線をＰＱとすれば なく正接を用いたのは（３）式の精度を上げるためであ
る。

θは２°と１５°の間が適当であり、点ＰＱ間は直線で
ある必要はない。

αはプラグの面角であってプラグと管の接触開始点をＲ
１ロールの最狭点と同位置のプラグ上の点をＳとし、２
点を結ぶ直線Ｒ８とパスセンターラインの構成する角度
である。

αは０．５ と１２の間にあり、Ｒ８間は直線である必
要はない。

α〉θでは管とプラグ間に隙が生じ、プラグの効果がな
くなる。

ψは第１図すおよび第２図すに示す様にパスセンターラ
インとロール中心軸の構成する角度であって２°と２０
の間が適当である。

以上の条件の上限値および下限値は次の意味を持ってい
る。

（１）式における下限の０．６０は管の内径が過小とな
らない範囲であるが、プラグの寿命によっても制限を受
けている。

上限の０．９２はロールのスリップが小さく、作業継続
できる限界である。

（２）式は管の前進にともない、肉厚を圧延することを
意味している。

（３）式は管の半回転毎の外径圧下の程度を示す指標で
あって、上限下限ともにスリップにより一作業が不安定
になる限界であるψおよびθの上下限は設備設計上の制
限および作業能率を総合的に考慮して決定したものであ
る。

第１図８１第１図すは内面疵の消去効果に重点を置いた
場合であって、ロール中心軸の間隔は管の進行に従って
狭くなり、各々のロール中心軸はパスセンターラインに
対して第１図ａの方向にβの角度をもっている。

また、ロール直径は管の進行に従って小さくなっている
。

この場合はＯくβ≦２５であることが望ましいが、疵の
消去効果を大きくするという点からは３°≦β≦２５°
であることがより好ましい。

第１図８１第１図すは圧延速度に重点を置いた場合であ
って、ロール中心軸の間隔は管の進行に従って広くなる
。

ロール中心軸は各々パスセンターラインに対して第２図
ａの方向にγ傾斜しており、ロール直径は管の進行に従
って大きくなっている点が第１図８１第１図すの場合と
異なっている。

この場合は圧延速度を大きくする点からＯ≦γ≦２０°
が適当である。

なお第１図８１第１図ａの中間の状態においても作業可
能であることは勿論である。

以上述べた管の圧延法に対して、管の回転と同方向にプ
ラグをマンドレルを介して強制的に回転せしめると圧延
速度は向上し、疵の拡大を防止できる。

例えば表１の条件／ｉ６１と／／６３を比較すればプラ
グの強制回転により圧延速度は２２％向上し、スリット
疵の深さは浅くなっている。

なおスリット疵は、管の内面長さ方向に深さ２． Ｏｍ
ｍ幅１．０を加工したものである。

プラグの強制回転により作業は容易となり、前記（３）
式は他の条件を同一としても次の範囲まで拡大できる。

０．００６≦ｓｉｎψｔａｎθ≦０．０３０・・・・・
・・・・（３Ｙこの場合のプラグ最大径部の表面速度Ｖ
は当該位置のロール周速ｖｒの０．４〜１．５倍が適
当である。

１．５倍以上では疵の改善効果が消滅する。次に圧延中
に管の後端に押込力を加えることは圧延速度向上に効果
があり、特にプラグの強制回転と同時に行なう場合にそ
の効果は著るしい。

例えば表１の条件／４６１と屑４を比較するとプラグ回
転および押込力を加えない場合より圧延速度は２７％向
上する。

この場合の押込力は圧延機入側の管の降伏応力のｏ、ｏ
ｉ〜０．６０倍が適当である。

０．６０倍以上ではロールのスリップが増大することも
あり、作業が不安定となり、０．０１以下では工業的な
効果がなくなる。

以上はすべてロールの間隙方向に板状のガイドを取付け
た場合であるが、第１図すおよび第２図すに示す様な引
出しロール７．７′を配設し、管の外径を２〜２５％圧
縮しながら、管を出側に引出す方向に次の周速度Ｖ で
駆動すると圧延速度はさらに向上し、作業もやりやすく
なる。

０、７ Ｖ’ｒｓｉｎψ≦■２≦１．６ Ｖ’、 ｓｉ
ｎψ・・・・・・・・・（４）ここでｖ′１は当該位置
におけるロール周速度である。

（４）式の下限は引出しロール７．７′を駆動しない場
合の当該位置における管の前進速度であって、当該位置
のロール周速ｖｒ′の前進成分Ｖｒ’ｓｉｎψの０．７
倍程度であり、引出しロールの周速度Ｖ２はこれより速
くする。

ｖｇを十分大きくしても当該位置における管の前進速度
Ｖｐは１．６Ｖｒ′Ｓｉｎψを超えることはほとんどな
く、従ってｖ２もそれ以上にする必要はない。

表１に本発明の実施例と従来法を比較して示した。

条件扁１〜６は本発明の場合であり、應７は従来法の場
合であり、両者の条件は圧延後の管寸法等可能な限り同
等とした。

本発明法は従来法に対して圧延機の出側の管の速度比（
当該条件の出側の管速度／条件應１の出側の管速度）は
大きくスリット痴性さ比（当該条件の圧延後のスリット
痴性さ／条件扁１の圧延後のスリット痴性さ）は小さく
、圧延後までの温度降下は小さくいづれも著るしく有利
である。

本発明において圧延機の出側の管の速度が優れているの
は第１図ａ１第２図ａに示す様に縮小しつつあるパスで
圧延を行なうためである。

縮小しつつあるパスでは、圧延後の管の寸法が等しい場
合でも圧延前の管の断面積が大きいため条件廃１の場合
で２．１１倍は伸びるが、従来法の条件扁７では１．２
４倍にすぎない。

すなわち、圧延後の管寸法が等しい場合は、条件應１は
腐７の０．５９倍の長さですむ。

圧延速度が大きいことと圧延前の管の断面積が大きいこ
とは温度低下軽減に有利である。

さらに本発明の縮小しつつあるパスにおいては、第１図
ａ１第２図ａの様にマンドレル５が入側から支持可能と
なるため、管の内表面から失なわれる熱量を減少できる
。

この熱量は管がマンドレルに接触する部分の管の内表面
積が小さいほど小さく、条件扁１の圧延前の管の内表面
積は条件屑７の圧延後の管の内表面積の０．４７倍であ
る。

表１の実施例では１２５０℃に均熱した管の圧延完了時
までの温度低下を示したものであるが、条件廃１では６
２℃に対し条件廃７では１０８℃低下している。

なお条件扁７の様な従来法では、プラグ径が入側の管の
円径より大きくなるためマンドレル５を入側から支持す
ることはできない。

以上詳述した様な本発明法によってプラグにかかる熱負
荷Ｑｐを減少でき、圧延可能長さが延長できた。

Ｑ、は近似的には圧延温度がほぼ等しい時には次の式に
よって評価できる。

。Ｑ、 ＝Ｃ、Ｔ 、 Ｐ／Ａｐ こメでＣは定数、Ｔは圧延時間、Ｐはプラグ表面の圧延
応力、Ａｐはプラグの圧延部の表面積である。

表１の条件／Ｉ６１と／１６．７を比較するとｃ、’ｒ
、ｐはほとんど同じであるが、Ａ はＡＩは／１６７の
１．９６倍であり、従ってＱｐは約１／２倍ですむ。

このため一般に用いられるプラグ材質（Ｃ０，３％。

Ｃｒ３％、Ｎｉ１％）を用いて表１の条件で圧延仕上可
能長さを比較すると、プラグの耐用の点から条件／ｆ６
７で２．２ｍ以下条件／Ｖｉ１〜腐６はすべて４．０ｍ
以上である。

この傾向は工業規模まで拡張でき、本発明法の圧延後の
長さは従来法より長くなる。

茨に圧延サイクルタイムは従来法では１素管を圧延機内
に押込む２圧延する３管をマンドレルとともに機内から
引き出す。

４マンドレルとプラグを管から抜きとる５管を跳出す６
マンドレルとプラグを機内に固定する、などで構成され
ている。

本発明法では１′素管にプラグとマンドレルを通すどと
もに機内に押込む２′圧延する３′マンドレルとプラグ
を後退する、などで構成され、圧延後の管の跳出しは出
側にマン′ドレルがないため、次の管が来るまでに行な
うか又はミルセンターラインをそのままローラーコンベ
アで前進させて次工程へ送れる。

従って両者のサイクルタイムは１＋３＞１’＋３’ ２〉２′ 従って従来法（１＋２＋３＋４＋５＋６ ）〉本発明（
１’＋２’＋３’ ）となり２００ψ×２４ｔＸ １０
，０００ Ｃｍ７ｆｔ）の管に圧延する場合を、本発明
法の条件／ｉ６１と／１６．７の比較により推定すると
腐１は／１６７に対してサイクルタイムは約３０％短縮
できる。

なお条件、％２〜６においては更に有利であることは表
１から明らかである。

なお、以上は２０−ル延伸法について説明したが、３０
−ル延伸法についても全く同様の効果が得られ本発明に
包含される。

ただし、３０−ルの場合はパスセンターから３本のロー
ル表面までの最短距離をそれぞれｒｌ 、 ｒ２． ｒ
３とすればで表わすのが適当である。

以上述べたように本発明は継目無鋼管の製造に際して、
穿孔機の次工程の延伸圧延機において圧延長さを長＜シ
、管の温度低下を防止し、圧延サイクルタイムを短縮す
るために極めて効果があるが、非鉄材料の円管の圧延を
行なう工程として広く用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明法の一例であり、ロール中心軸の間隔
が管の進行に従って狭くなっている場合のロール構成を
示す平面図、第１図すは第１図ａのロール構成に引出し
ロールを付加したものの側面図、第２図ａは本発明法の
他の例であり、ロール中心軸が管の進行に従って広くな
っている場合のロール構成を示す平面図、第２図すは第
２図ａのロール構成に引出しロールを付加したもの°の
側面図、及び、第３図はプラグの支持例を示す平面図で
ある。 １ 、１’・・・・・・ロール、２，２’・・・・・・
ロール中心軸、３・・・・・・パスセンターライン、４
・・・・・・管、５，１５・・・・・・マンドレル、６
，１６・・・・・・プラグ、７，７′・・・・・・引出
しロール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パスが管の進行方向に沿って漸次狭くなるように配
   置した円錐面を有する複数のロールにより管を挾圧する
   と共に、管の進行方向に細くなったプラグを、圧延機入
   側に配置したマンドレルで保持して前記上記パス内に配
   置し、ロールとプラグの間隔が漸次狭くなるパスを構成
   し、パスラインに対して前記複数のロールを軸を傾斜し
   て回転せしめることにより管をらせん状に前進せしめな
   がら圧延することを特徴とする継目無金属管の圧延法。 ２ パスが管の進行方向に沿って漸次狭くなるように配
   置した円錐面を有する複数のロールにより管を挟圧する
   と共に、管の進行方向に細くなったプラグを、圧延機入
   側に配置したマンドレルで保持して前記上記パス内に配
   置し、ロールとプラグの間隔が漸次狭くなるパスを構成
   し、パスラインに対して前記複数のロールを軸を傾斜し
   て回転せしめることにより管をらせん状に前進せしめな
   がらかつ、プラグを管の回転と同方向に強制的に回転せ
   しめながら圧延することを特徴とする継目無金属管の圧
   延法。 ３ パスが管の進行方向に沿って漸次狭くなるように配
   置した円錐面を有する複数のロールにより管を挟圧する
   と共に、管の進行方向に細くなったプラグを、圧延機入
   側に配置したマンドレルで保持して前記上記パス内に配
   置し、ロールとプラグの間隔が漸次狭くなるパスを構成
   し、パスラインに対して前記複数のロールを軸を傾斜し
   て回転せしめることにより管をらせん状に前進せしめな
   がらかつ、管を上記パスに強制的に押し込みながら圧延
   することを特徴とする継目無金属管の圧延法。 ４ パスが管の進行方向に沿って漸次狭くなるように配
   置した円錐面を有する複数のロールにより管を挾圧する
   と共に、管の進行方向に細くなったプラグを圧延機入側
   に配置したマンドレルで保持して前記上記パス内に配置
   し、ロールとプラグの間隔が漸次狭くなるパスを構成し
   、パスラインに対して前記複数のロールを軸を傾斜して
   回転せしめることにより管をらせん状に前進せしめなが
   ら、かつ、プラグを管の回転と同方向に強制的に回転せ
   しめると共に、管を上記パスに強制的に押し込みながら
   圧延することを特徴とする継目無金属管の圧延法。 ５ パスが管の進行方向に沿って漸次狭くなるように配
   置した円錐面を有する複数のロールにより管を挟圧する
   と共に、管の進行方向に細くなったプラグを、圧延機入
   側に配置したマンドレルで保持して前記上記パス内に配
   置し、ロールとプラグの間隔が漸次狭くなるパスを構成
   し、パスラインに対して前記複数のロールを軸を傾斜し
   て回転せしめることにより管をらせん状に前進せしめな
   がら、かつ、上記パスの出側に配置した引出ロールによ
   り管に引出力を与えながら圧延するこさを特徴とする継
   目無金属管の圧延法。