JPS6054209A - 継目無鋼管製造用傾斜ロ−ル圧延機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 に関するものである。

一般に、継目無鋼管の製造ラインにおいては、加熱炉か
ら出た丸ビレットを、ピアサ−と称する傾斜ロール圧延
機において穿孔することにより圧延工程が始まる。

ピアサ−による丸ビレットの穿孔および圧延の後には、
各種の製造方式に応じて、種々の圧延機が用いられる。

例えば、マンネスマンプラグミル方式の場合には、ピア
サ−と同様のエロンゲータ−と称する傾斜ロール圧延機
、プラグミル、リーラ−、サイザー等の圧延機が用いら
れ、また例えばマンドレルミル方式の場合には、マンド
レルミル、ストレッチレデューサ−等の圧延機が用いら
れる。

これ等の圧延機中、ピアサ−、エロンゲータ−、リーラ
−等の傾斜ロール圧延機にあっては、その圧延のメカニ
ズムから、圧延された素管に偏肉、内外血流、割肌等の
欠陥が生じ易く、この圧延時に発生したこれ等の欠陥は
、製品としての鋼管の品質に著しく悪影響を及ぼす。

すなわち、これ等の傾斜ロール圧延機において発生した
欠陥は、後段工程の圧延機によって矯正することが難し
く、従ってこれ等傾斜ロール圧延機における欠陥発生を
極力抑制する必要がある。

しかしながら、従来、傾斜ロール圧延機における偏肉、
内外血流、割れ等の欠陥発生のメカニズムが究明されて
いなかったため、具体的な対応策がとれないでいたので
ある。

本発明は、従来解明されないでいた傾斜ロール圧延機に
おける欠陥発生のメカニズムを明らかにして、最終製品
の品質を著しく改善可能とする継目無鋼管製造用傾斜ロ
ール圧延機を開発したのである。

先ず、従来の継目無鋼管製造用傾斜ロール圧延機の概略
について第１図乃至第３図により説明する。

第１図乃至第３図に示す如く、上下の主ロール１．２は
、圧延機の入口側において入側面角α。

を有し、出口側に出側面角α２を有する樽型もしくはコ
ーン型の形状をなし、各主ロール１，２の軸線は、素管
３の通過するパスラインＰＬの垂直面に対しそれぞれ相
反する方向に傾斜角βをもって傾斜設定されていると共
に、パスラインＰＬの水平面に対し対称をなす交差角γ
をもって交差する如く設定されており、傾斜角βをフィ
ード角、交差角γをハの牛角と称している。

上下の主ロール１，２０間には、第３図に示す如く、ハ
スラインＰＬを挾んでガイドシュー４゜５が配設されて
いる。

樽型形状のロールでは、各主ロール１．２の最大径とな
る部分をゴージ部と称し、コーン型形状のロールでは、
ロール径の変曲点位置をゴージ部と称するが、このゴー
ジ部が相対してロール間隔ラグパー６によって支持され
た圧延プラグ７の先端が位置決めされている。

各主ロール１，２の軸１ａ、２ａの両端は、圧延機本体
の内部に装着された軸受に支承されているが、各ロール
軸１ａ、２ａの一方端は、それぞれスピンドル８，９を
介して、それぞれの駆動用モーター１０　、１１に連結
され、各駆動用モーター１０゜１１により各主ロール１
．２は互いに同一方向に回転される。

次に、傾斜ロール圧延機によって素管の圧延を行った場
合、どのようにして素管に偏肉や疵等の一欠陥が発生す
るかを、第４図乃至第８図を用いて説明する。

第４図は、素管３が上下の主ロール１，２の入側面に噛
込む瞬間における第１図Ａ−Ａ矢視拡大断面図であり、
第５図は、素管３が上下の主ロール１，２０入側面のみ
で圧延される、圧延開始直後における第１図Ｂ−Ｂ矢視
拡大断面図であり、第６図、第７図は、素管３が上下の
主ロール１゜２０入側および出側両面で圧延される状態
における第１図Ｂ−Ｂ矢視拡大断面図および第１図Ｃ−
Ｃ矢視拡大断面図であり、第８図は、素管３が上下の王
ロール１．２の出側面のみで圧延されるとき、すなわち
圧延終了直前における第１図Ｃ−Ｃ矢視拡大断面図であ
る。

第４図に示す如き状態で、素管３が上下の主ロール１，
２０入側面に当たると、素管３には、上下の主ロール１
，２からの摩擦力によって回転力が与えられるが、下部
主ロール２からの摩擦力は、素管３の自重の影響により
、上部主ロール１からの摩擦力よりも若干大きくなり、
素管３には進行方向左側方向への力が作用して、素管３
は左側に変位する。

次に圧延状態は、第５図に示す如く、主ロール１．２０
入側面において素管３の厚みの減肉が開始されるのであ
るが、このとき素管３の軸芯が左側に変位しているので
、圧延プラグ７の軸芯７ａも第５図に示す如く、圧延機
のパスラインＰＬにおける縦方向中心線に対し左側に変
位して位置することになり、上部主ロール１から素管３
に作用する力Ｆ１　と、下部主ロール２から素管３に作
用する力Ｆ２　との関係は、第５図に示す如く、相互に
平行な力関係でなくなり、圧延されている素管３および
圧延プラグ７には、素管３の進行方向に対して左側に移
動する方向の力が作用する。

この力によって、圧延中の素管３および圧延プラグ７は
さらに左方向に移動し、最終的には、左側のガイドシュ
ー４から受ける右側方向への反力と釣合った位置で安定
する。

さらに圧延が進行すると、第６図、第７図に示す如く、
主ロール１，２０入側と出側の両面において圧延が行わ
れることになるが、この場合も、圧延中の素管３および
圧延プレグアには、主ロール１，２の入側面、出側面の
両面において、左方向の力が大きく加わるので、圧延プ
ラグ７の軸芯７ａは依然として左側の位置を維持子る。

第８図は、素管３の圧延が終了する直前の状態であるが
、この場合も圧延プレグアには左方向への力が大きく作
用しているので、圧延プラグ７の軸芯７ａは左側に変位
した位置を維持する。

このように、主ロール１，２が、パスラインＰＩ、を挾
んで上下に配設された傾斜ロール圧延機では、圧延中の
圧延プラグ７の軸芯７ａは、素管３の圧延開始から終了
まで、第６図、第７図に示す如く、素管３の進行方向に
対し左側にＳなる量だけ変位した状態で圧延が行われる
。

なお、左右に王ロールが配設されたタイプの傾斜ロール
圧延機にあっては、圧延中の圧延プラグの位置は、パス
ラインにおける横方向中心線に対し、素管の自重により
、素管の圧延開始から終了で圧延が行われる。

このように、如何なるタイプの傾斜ロール圧延機におい
ても、圧延プラグの軸芯は、パスラインにおける縦方向
あるいは横方向中心線に対し、一方のガイドシューの方
向に変位して圧延が行われ、所定社の変位位置を安定点
として圧延が継続される。

次に、以上述べた如く、圧延プラグの軸芯がパスライン
に対し変位した状態で、素管の圧延が行われる場合、素
管にどのようにして偏肉や疵等の欠陥が発生するかを、
再び上下に主ロール１．２を有する傾斜ロール圧延機を
例にとって説明する。

第６図、第７図に示す如く、圧延プラグ７の軸芯７ａが
、パスラインＰＬにおける縦方向中心線に対し変位した
状態で、圧延が行われる場合、パスラインＰＬにおける
縦方向中心線に対する圧延プラグ７の軸芯７ａの左側へ
の変位量をＳとすると、圧延状態の幾何学的関係によっ
て、第６図における素管３の上部肉厚４Ｕｙ下部肉厚１
．Ｌ、第７図における素管３の上部肉厚１２Ｕ　ｒ下部
肉厚１２Ｌの間゛には次の関係が成立する。

いま、第９図において、主ロール１，２のゴージ部の直
径をＤ２、このゴージ部からＸだけ入側方向における主
ロール１，２の直径をＤｌ、相対する主ロール１，２の
ゴージ部の間隔をＥ１主ロール１．２によって圧延され
る前の素管３の肉厚を為、主ロール１．２によって圧延
された後の素管３の肉厚を１２、主ロール１，２０入側
面における素管３の上部肉厚をｆ、Ｕ、同じく素管３の
下部肉厚を”ＩＩＪＮ主ロール１，２の出側面における
素管３の上部肉厚を、ｔ２Ｕ、同じく素管３の下部肉厚
を差出、前記入側面における素管３の上部肉厚ｉ、Ｕと
下部肉厚χＩＬとの間における圧延プラグ７の先端部の
直径をｄｌ、前記出側面における素管３の上部肉厚１２
Ｕと下部肉厚１２Ｌとの間における圧延プラグ７の後端
の直径をｄ２、圧延プラグ７の長さをＬ１圧延プラグ７
の先端から主ロール１．２のゴージ部までの長さを１１
主ロール１，２の入側面角をα１、同じく出側面角をα
２とし、前記 同様にして １１ａ　−ｉ、Ｌ＝　Ｋ、・　Ｓ　・・・・・・・・・
　（３′）１２Ｕ−ｉ、２Ｌ−−１〈２　・Ｓ　・・・
・・・・・・　（４′）となる。

上記（３′）式、（４′）式から判るように、圧延プラ
グ７の軸芯７ａが、パスラインＰＬにおける縦方向中心
線に対し左側に変位すれば、”＋ｕ＞χｌＬ＋差２Ｕ＜
ズ２Ｌとなる。

このことは、当該傾斜ロール圧延機における圧延後の素
′庁３の円周方向の肉厚がばらつくことを意味している
。

さらに、ズ□Ｕ”を差、Ｌであるために、主ロール１゜
２の入側面における素管３の円周方向の肉厚もばらつく
ことになるが、主ロール１，２０入側面および出側面に
おけるこのような肉厚の変動は、圧延プラグ７および主
ロール１，２に作用する圧延荷重の周期的な変動を誘起
し、これが圧延プラグ７および主ロール１，２に機械的
振動を与え、その振動によって、ｔ２Ｕと１２Ｌの差は
一層増長される０ このことは、内外回流の発生および割れ等の欠陥発生と
結びつけて考えることもできる。

本発明者の調査、研究によれば、圧延中の素管３の断面
は、第６図の箇所では、第［０図に示す如くなっており
、第７図の箇所では、第１１図に示す如くなっている。

第１０図、第１１図に示す素管３の断面形状は、素管３
の圧延中に、圧延機の駆動用モーターを停止して、各断
面を切り出したものである。

第１０図に示す素管３の断面形状から判るように、上下
の主ロール１，２０入側面では、下部主ロール２と圧延
プラグ７によって素管３が減肉される部分に、大きなラ
ップ状の返りがみられ、また第１１図に示す素管３の断
面形状から判るように、主ロール１，２の出側面では、
上部主ロール１と圧延プラグ７によって素管３が減肉さ
れた後に、著しい座屈がみられる。

ラップ状の返りは、素管内回流の原因となるものであり
、座屈は、素管内外回流および割れの原因となるもので
ある。

このような素管３における返りや座屈は、以上の説明で
明らかにされたように、圧延プラグ７の軸芯７ａが、パ
スラインＰＬにおける縦方向中心線に対し左側に変位す
るために、ｉＩＵ＞　ＧＬｒｉ２Ｕ＜”２Ｌとなって発
生したものである０すなわち、’　”Ｉ　Ｕ　）　ｆ、
　Ｌであるがために、下部主ロール２による圧下量が大
きくなり、ラップ状の返りが発生し、ｉ２Ｕ＜差２Ｌで
あるがために、上部主ロール１による圧下量が大きくな
り、座屈が発生する。

本発明は、かくの如く解明された偏肉、内外回流、割れ
等の欠陥発生のメカニズムに基づいて、上下の主ロール
のハの牛角を各々異なる所定の値にすることにより、偏
肉、内外回流、割れ等の欠陥が発生しないようにしたも
のである。

以下に本発明による傾斜ロール圧延機の実施の一例を第
１２図に基づき説明する。

従来の傾斜ロール圧延機にあっては、第２図に示す如く
、上部主ロール１０ノ・の牛角γと下部主ロール２のハ
の牛角γは等しくセットされていたのであるが、本発明
では、これ等二つのノ＼の牛角を異なった値にセットす
ることに特徴がある。

すなわち、第１２図に示す如く、上部主ロール２１のハ
の牛角γ１と下部工ロール２２のノ・の牛角γ２との関
係をγ１〉γ２　としたのである。

さらに定量的には、上下の主ロール２１　、２２および
圧延プラグ２７の幾何学的関係によりであれば、はぼ条
件を満足する。

上下の主ロール２１　、２２の各ノ１の牛角γ１とγ２
の関係式は上記（５）式に限定されるものではなく、差
Ｉ　Ｕ　””ＩＴＪ　ｒ　ｉ２　Ｕ−差、Ｌになるよう
に、γ貫、γ２が設定できるならば、如何なる形の式を
用いてもよい０ また上記（５）式におけるβ、　Ｅ　、　Ｄ２の値は、
圧延前の計測値を用いればよい。

さらに、Ｓの値は、本発明者の調査、研究によれば、通
常１０芹１ｍ−２０ｙ＋ｍ　８度なので、その平均値を
用いればよいし、あるいは適宜胴側した直を用いてもよ
い。

ところで、上下に主ロール２１　、２２が配設された傾
斜ロール圧延機では、素管が圧延機に噛込む際に、圧延
される素管の先端部が曲っている場合とか、上部主ロー
ル２１０表面肌が下部主ロール２２０表面肌よりも荒れ
ていて、上部主ロール２Ｉの摩擦係数が下部工ロール２
２の摩擦係数よりも大きい場合とか、上下の王ロール２
１　、２２の駆動用モーターの速度差あるいは上下の主
ロール２１　、２２のロール径差等に起因して、上部主
ロール２１０周速が下部工ロール２２の周速よシも大き
いような場合とかにおいては、圧延プラグ２７の軸芯（
プラグパー２６０軸芯）が右側に変位する場合が発生す
る。

この場合には、当該素管の圧延の開始から終了まで、圧
延プラグ２７に対し右側方向への力が大きく作用するこ
とになるので、圧延の開始から終了まで、圧延プラグ２
７の軸芯はパスラインＰＬにおける縦方向中心線に対し
右側に変位して、圧延が行われる。

このように、通常は圧延プラグ２７の軸芯がパスライン
ＰＬに対し左側へ変位した状態で圧延が行われるべきも
のが、特殊な例外として右側へ変位した状態で圧延が行
われると、前述の如く、上部主ロール２１のハの学内γ
１と下部主ロール２２のハの学内γ２との関係がγ１〉
γ２にセットされているため、偏肉、内外回流、割れ等
の欠陥発生が、従来の傾斜ロール圧延機により圧延した
場合よりも多くなる。

このようなことを防止するために、圧延プラグ２７の軸
芯なかんずくプラグパー２６０軸芯を、パスラインＰＬ
における縦方向中心線に対し予め左側Ｖこ変位させてセ
ットしておけばよい。

この場合の変位量は、５ｍｍ〜］−０＋ｎｍ程度で充分
である。

以上述べた如く、本発明の傾斜ロール圧延機によれば、
継目無鋼管用素管の圧延中において、各主ロールと圧延
プラグとの対向間隙が等しくなるようにして、素管の圧
延を行うことができ、従って偏肉、内外回流、割れ等の
欠陥のない継目無鋼管を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の継目無鋼管製造用傾斜ロール圧延機の概
略平面図、第２図は同上の概略側面図、第３図は同上の
概略正面図、第４図は素管が上下の主ロールの入側面に
噛込む瞬間における第１図Ａ−Ａ矢視拡大断面図、第５
図は素管の圧延開始直後における第１図Ｂ−Ｂ矢視拡大
断面図、第６図は素管が上下の主ロールの入側および出
側両面で圧延さ九る状態における第１図Ｂ−Ｂ矢視拡犬
断面図、第７図は素管が上下の主ロールの入側および出
側両面で圧延される状態における第１図Ｃ−Ｃ矢視拡犬
断面図、第８図は素管の圧延終了直前における第１図Ｃ
−Ｃ矢視拡大断面図、第９図は圧延プラグの軸芯がパス
ラインに対し左側へ変位した状態で素管の圧延が行われ
る場合、上下の主ロールの入側部位における素管の上下
の肉厚および上下の主ロールの出側部位における素管の
上下の肉厚の関係式を成立させるための説明図、第１０
図は素管の減肉部分にラップ状の返りが発生した状態の
一例を示す素管の断面図、第１１図は素管の減肉後に座
屈が発生した状態の一例を示す素管の断面図、第１２図
は本発明による傾斜ロール圧延機の実施の一例を示す概
略側面図である。 出願人川崎製鉄株式会社 第１図 第３図 第６図　第７図 〆 □Ａ 第８図 ７　第　９　図 〉１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　プラグバーの軸芯を傾斜ロール圧延機のパスラ
   インに一致させ、かつ各主ロールの７１０字角字句々異
   なった角度にセットしたことを特徴とする継目無鋼管製
   造用傾斜ロール圧延機。
2. （２）　プラグバーの軸芯を、傾斜ロール圧延機のパス
   ラインから相対する一方のガイドシューの方向に予め所
   定の距離ずらし、かつ各主ロールのノーの半角を各々異
   なった角度にセットしたことを特徴とする継目無鋼管製
   造用傾斜ロール圧延機０