JPS6054223A - 継目無鋼管用素管の圧延方法 - 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】 本発明は、傾斜ロール圧延機による継目無鋼管用素管の
圧延方法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、内外面疵、割ｎ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。

すなワチ、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、
内外面疵、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用素管の圧延
方法を開発したのである。

先ず、継目無鋼管製造用傾斜ロール圧延機の概略につい
て説明する。

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α１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γ１　、γ２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γ１を上部工ロールｌのハの字句、交差角γ
２を下部工ロール２のハの字句と称している。

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。

なお、従来の傾斜ロール圧延機では、前記γ□とγ２と
は等しく設定されている。

樽型形状のロールでは、各主ロール１，２（７］！！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、と
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ＩＱ　、　１．１
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１，２０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シ、
第５図は、素管３が上下の王ロール１，２の入側面のみ
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゜２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が上下の主
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
、上部工ロール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−＃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
圧延プラグ７Ｖζをよ、主ロール１，２０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す
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
、この場合も圧延プラグ７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ＰＬを挾ん
で上下に配設された傾斜ロール圧延機では、従来の圧延
方法を適用している限りにおいて、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なる量だけ変位して、圧延が行われるのが常である。

しかし、特殊な例外として、素管３が圧延機に噛込む際
に、圧延される素管３の先端部が曲っている場合とか、
上部主ロール１０表面肌が下部工ロール２０表面肌より
も荒れていて、上部主ロール１の摩擦係数が下部主ロー
ル２の摩擦係数よりも大きい場合とか、上下の主ロール
１，２の駆動用モーター１０　、１１の速度差あるいは
上下の主ロール１．２のロール径差等に起因して、上部
主ロール１の周速が下部主ロール２の周速よりも大きい
ような場合とかにおいては、圧延プラグ７の軸芯７ａ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、圧延プラグの軸芯
はパスライン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０以上のように、傾斜ロール圧延機
においては、圧延中の圧延プラグ７は、パスラインＰＬ
における縦方向中心線に対し左側あるいは右側にその軸
芯７ａが変位した状態で、圧延を行うことが、本発明者
の調査研究によって解明されたのである０なお、以上の
調査研究から、左右に生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、下側ある
いは上側に成る量だけ変位して、圧延が行われることは
、極めて容易に想定できるところである。

この場合には、圧延の開始時に、素管の自重により、圧
延プラグ位置がパスラインにおける横方向中心線に対し
、下側に変位する場合の方に発生頻度が高い。

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、従来の圧延方法によって素管の圧延を行っている
限り、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、いずれかのガイドシュー
の方向に変位して、圧延が行われ、所定量の変位位置を
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
ンにおける縦方向あるいは横方向中心線に対し変位した
状態で、素管の圧延が行われる場合に、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、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（上部主ロール１のハの半
角γ１と下部主ロール２のハの半角γ２とは等しい）、
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Ｊ−１Ｕ１下部肉厚差Ｉ　Ｌ　Ｎ第７図における
素管３の上部肉厚１２Ｕ１下部肉厚１．Ｌの間には次の
関係が成立する。

差、Ｕ−差、Ｌ＝　Ｋ、・Ｓ　・・・・・・・・・　０
＋差、Ｕ　−、イ、２　Ｊ、＝−に、・　Ｓ　・　・・
・・　・・　（２）ただし、Ｋ、　、　Ｋ２は、上下の
主ロール１，２０入側面角α１．出側面角α２．フィー
ド角β、・・の半角γ、（γ２）、ロール径等の関数で
あり、共に正の値である。

上記（１）式、（２）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、”Ｉ　Ｕ　＞　”Ｉ　Ｌ　？　
”２Ｕ〈差、Ｌ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
管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、えＩＵ−４１１Ｌ　であるために、主ロール１
．２０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１．２の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、その撮動によって、１２Ｕと差、Ｌの差
は一層増長される。

このことは、内外面疵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ｎば、従来の圧延方法におけ
る圧延中の素管３の断面は、第６図の箇所では、第９図
に示す如くなっており、第７図の箇所では、第１０図に
示す如くなっている。

第９図、第１０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９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ｊ＃　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１０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Ｊ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＞ンＬ。

ｉ２Ｕ＜”２Ｌとなって発生したものである。

本発明は、かくの如く解明された偏肉、内外面疵、割れ
等の欠陥発生のメカニズムに基づいて、圧延プラグの軸
芯のパスラインに対する変位量を検出し、この変位量検
出饋に基づき、両生ロールのハの牛角を調整して、上下
の主ロールの入側と出側の両面における圧延プラグと上
下の主ロールとの対向間隙を等しくシ、偏肉、内外面疵
、割れ等の欠陥のない継目無鋼管を得られるようにした
ものである。

以下に本発明方法の実施の一例を第１１図に基づいて説
明す・る。

第１１図は、マンネスマンプラグミル方式による継目無
鋼管製造ライン中におけるエロンゲータ−での実施例で
あって、スラストブロック１２によって支持されている
プラグパー６の基部近くに、プラグパー６０軸芯６ａの
パスラインＰＬに対する変位ｉｓ’（第１２図参照）を
検出する変位検出センサーＪ３を設け、この変位検出セ
ンサー１３によって検出された変位量検出信号を、増幅
器１４を介して演算器１５への入力信号となし、この演
算、器１５によって、上下の主ロール１，２と圧延プラ
グ７との対向間隙が等しくなるような、上下の主ロール
１゜２のハの牛角調整値を演算し、このノ・の牛角調整
値の演算出力によって、主ロール１，２０ノ１０字角調
整器１６　、１．７を制御し、ノ・の半角調整器１６　
、１７を介して、上下の主ロール１，２のノ・の牛角ｒ
ｌ。

γ２　を適正値に調整する。

なお、圧延中のプラグパー６０軸芯６ａは、第１２図に
示す如く彎曲しており、プラグパー６を支持しているス
ラストブロック１２０軸長方向中心線は、パスラインＰ
Ｌと一致している。

従って、圧延プラグ７の軸芯７ａのパスラインＰ　Ｌに
対する特定方向への変位量Ｓを、変位検出センサー】３
によって検出できることが最も望ましいが、前述の如く
、プラグパー６０軸芯６ａの７（スラインＰ　Ｌに対す
る変位量Ｓ′を、プラグパー６の長手方向における特定
位置にて前記変位検出センサー１３により検出し、圧延
プラグ７の軸芯７ａの変位量Ｓに代替えしても充分であ
るし、あるいは、プラグパー６０軸芯６ａの変位量Ｓ′
から、プラグパー６の曲げ剛性等を考慮して、圧延プラ
グ７の軸芯７ａの変位量Ｓを予め計算によりめてもよい
。

また圧延プラグ７の軸芯７ａの変位量Ｓがら、上部主ロ
ール１のハの半角γ１と下部主ロール２のハの半角γ２
を演算するに当っては、例えば下記（３）式、（４）式
を用いればよい。

ただし、γ。は、変位量Ｓが零のときの上下の主ロール
１，２のハの半角、βはフィード角、Ｅは、相対する上
下の主ロール１，２のゴージ部の間隔、１〕は、主ロー
ル１，２のゴージ部における直径である。

上記（３）式、（４）式は、主ロール１，２および圧延
プラグ７の幾何学的関係に基づいてめた近似式の一つで
あるが、この（３）式、（４）式の形に特に限定される
ものではなく　、’　”＋Ｕ　＝　ｉｔＬ　ｙ　ｉ２Ｕ
　＝　ｉ２Ｌになるように、γ１．γ２がめられるなら
ば如何なる形の式を用いてもよい。

さらに、測定された変位量に対する各ハの半角γ０．γ
２の調整は、例えば素管３の先端部の圧延開始から、素
管３の後端部の圧延終了までの変位量Ｓを連続的に計測
して、その計測値に応じてね。

γ２を連続的に調整するか、あるいは素管３の先端部の
圧延開始時における変位量Ｓを計測して、その計測値に
応じて一度だけγ１．γ２を調整するかすればよい。

あるいは一本の素管３の圧延中の変位量Ｓの平均直をめ
ておき、それに基づきγ１．γ２を調整し、他の素管３
の圧延を行うようにしてもよい。

本発明は上述の如く、傾斜ロール圧延機による継目無鋼
管用素管の圧延において、圧延中における圧延プラグ軸
芯の圧延機パスラインに対する変位量を検出し、この変
位量検出値に基づき、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、各主ロールのハの半角を調整す
るので、圧延中、常に各主ロールと圧延プラグとの対向
間隙を等しくさせて、素管の圧延を行うことができ、従
って継目無鋼管用素管の圧延において、偏肉、内外回流
、割れ等の欠陥発生を極力抑制することができるので、
製品としての継目無鋼管の品質を著しく向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は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図は素管が上下の王ロールの入側面に噛込む
瞬間における第１図Ａ−Ａ矢視拡犬断面図、第５図は素
管の圧延開始直後における第１図Ｂ−Ｂ矢視拡犬断面図
、第６図は素管が上下の主ロールの入側および出側両面
で圧延される状態における第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１０・
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１１図は本発明の実施の一例を示すブロ
ック図、第１２図は圧延中のプラグバーの彎曲状態を示
す説明図である。 第１図 第３図 第６図　第７図 ノ ／ （λ 第８図 第９図 ／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 傾斜ロール圧延機による継目無鋼管用素管の圧延におい
   て、圧延中における圧延プラグ軸心の圧延機パスライン
   に対する変位量を検出し、この変位量検出値に基づき、
   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
   、各主ロールのハの字句を調整することを特徴とする継
   目無鋼管用素管の圧延方法。