JPS61216805A - ストレッチ・レデューサーの圧延方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、２０−ル又は３０−ルを有するスタンドが連
続的に配列された圧延機（ストレッチ・レデューサ−）
の圧延法に関し、特に圧延の際に生ずる１７’３［ｆｉ
角張り現象の発生を防止する金属管の多スタンド連続延
伸圧延法に関する。

〔従来の技術〕

金属管の製造工程の１つであるストレッチ・レデューサ
−は、２０−ル又は６０−ルｔ−有−ｉるスタンドを連
続的に配列した圧延機であり、２０−ル・ストレッチ・
レデューサ−は第５図に示すように各スタンド毎に９０
度の位相差金もって配列され、３０−ルｅストレツチ・
ｖｆユニーーバ同様に第５図に示すように６０度の位相
差をもって配列されている、この圧延機は中空素管の外
周壁をスタンド間に張力を付加しながら圧下するが、こ
の、１２０−ル・ストレッチ・レデューサ−では４角の
内面角張りが、６０−ル・ストレッチ・レデューサ−で
は６角の内面角張りが発生し、周方向精度を悪化させて
いる。

従来この内面角張りｔ−ｄ減させる方法として、次の２
つの方法を組合わせたものが用いられている。

（１）ロール・カリバーの楕円率を小さくする。

（２）スタンド間の引張力を太き（する。

以下この２つの方法について説明する。

（１）ロール番カリバーの楕円率を小さくする。

３０−ル・ストレッチ・レデューサーテハ第６図に示す
ような形状のロールα０によって圧延を行なうが、薄肉
材の場合には少ないスタンド数で大きな外径圧下金とれ
るように、楕円率が６．５％程度のロール形状を用いる
。しかし、厚肉材では楕円率の大きなロールを用いると
内面角張りが非常に大きくなるので、楕円率が１％程度
のロールで圧延している。しかし、このようなロールに
よる圧延でも内面に角張りが発生し、次に示すスタンド
間張力の付加を併用している。

（２）スタンド間の引張力を大きくする。

大きなスタンド間引張力の付加によって内面角張りが軽
減できることは経験的に仰られており、厚肉材ではロー
ル・カリバーの楕円率を小さくすることの併用が従来か
ら用いられている。各スタンド間に作用させる引張力を
変形抵抗で除した値であるス）Ｌ／ラッチ数をどのよう
に各スタンド間に分配させるかを示したものをストレッ
チ・パターンと呼ぶが、実際に用いられているストレッ
チ・パターンを第７図に示す。このストレッチ係数の最
大値を大きくすることで内面角張りを減少させている。

このような従来の内面角張りの防止方法を評価するため
、発明者等は以下の実験金行なつ九〇実験に際しては第
８図に示すよりな３０−ルΦ１ストレツチ・レデューサ
−模型圧延機を用い比。

図において、翰はスタン”、＋２υはロール、ａｑ、　
＋２３１はチャック、＠は中空素管（鉛中空素管：寸法
φ７０１１１ｍｌ×ｔ１２Ｗｍ）である。この模型圧延
機では、前方張力と後方張力を独立の値に制御しながら
、３０−ル３υで中空素管Ｑ４を圧延でき、３０−ル・
ストレッチ・レデューサ−での単スタンドごとの変形を
詳しく調べることができるように構成されている。この
実験によって得られた結果を以下に示す。

（ａ）真円カリバーによる圧延実験 第９図に示される真円カリバーで真円の中空素管を圧延
した時の内面角張り発生状況を第１０図に示す。第１０
図（ａ）は前方張力及び後方張力がともに零、つまり無
張力圧延での内面角張り発生状況を示しており、カリバ
ー底（０度、１２０度、２４０度）で薄肉、フランジ４
！４（６０度、１８０Ｉｔ、５００度）で厚肉となり、
内：ｒＭ角張りが発生していることがわかる。第１０図
（ｂ）、第１０図（ｃ）及び第１０図（ｄ）はストレッ
チ係数ｚｔ−各々０．２３５．０．４７５．０．６５０
に増加させた場合であるが、これらの場合にも同様に内
面角張りが発生している。

これらの結果ｔ−まとめると以下のようになる。、（イ
）真円のカリバーで真円の管を圧延しても、内面角張り
が発生する。

（ロ）張引力を増加させることで内面角張り量は減少す
るが、完全にはな（ならない。

（ｂＲ１ｆ円カリバーによる圧延実験 第９因に示される楕円カリバーで真円の中空素管を圧延
した時の内面角張り発生状況を第１１図に示す。第１１
図（ａ）は前方張力及び後方張力がともに零、つまり無
張力圧延での内面角張り状況を示す。第１１図（ｂ）、
　（ｃ）、　（ｄ）ではストレッチ係数を各々０．２３
５．０．４７５、及び０．６５０に増加させた場合の内
面角張りを示している。これらの結果をまとめると以下
のようになる。

（／Ｓ）楕円カリバーの方が真円カリバーの場合よりも
同＝張力では内面に大きな角張りが発生する。

（ニ）引張力を増加させることで内面角張り量は減少す
る。但し、引張力ｋ　１．３０　ｋｇ／ｌｔｍ（ＨＥ１
１図（ｄ）　）　４５１度付加しても真円カリバーでの
無張力圧延と同糧度の内面角張りが発生する。

以上に示１−た真円カリバー及び楕円カリバーの実験結
果より従来用いられているカリバーでは単スタンドごと
に調べると、必ず内面角張りが発生していることが分か
る。

（Ｃ）楕円カリバーによる多スタンド圧延実験実礪のス
トレッチ−レデューサ−は多スタンド圧延であるため、
あるスタンド（１番目）においてカリバー底で減肉化、
７ランジ側で増肉イヒが起こったとしても、次スタンド
（１＋１番［）ではロール配列が６０度回転しているた
め肉厚の増減が相殺されて、内面角張りが減少される場
合がある。従来はこの考え方によりストレッチ・パター
ン、リダクション・パターン、楕円率などを工夫するこ
とで内面角張りを減少させてきた。（一般的にはストレ
ッチ係数ｔ−高（する、あるいｔｉｃ楕円率を小さくす
ることで内面角張りは軽減できる。）！１２１ｇは従来
の６０−ルＯストレツチ・レデューサ−と同様く各スタ
ンドのロールが６０度ごとの位相差で交互に配列されて
いるとじ士場合の４スタンド圧延実験の結果を示してい
る。用いたカリバー形状は６３５％の楕円率を持つ力Ｉ
Ｊ　／＜一系列であり、詳しくは次の第１表に示すとお
りである０ ０Ｄ＝Ｈ＋Ｂ ＲＥ　Ｄ＝　（Ｄ６−ＯＤ　）　／Ｄ。

第１２図（ａ）は１スタンド圧延後の内面角張りの状況
を示す。カリバー底（０度、１２０度、２４０度）で薄
肉、７ランジ側（６０に、１８０度。

３００度）で厚肉となる。＄１２図（ｂ）は第１スタン
ドのロールと６０度の位相差を持って配列された第２ス
タンド圧延後の内面角張り発生状況を示す。０度、６０
度、１２０ｆ、１８０度＃　２４０度、３００Ｒで厚肉
、３０Ｉ！、９０度、１５０ｍ！。

２１０度、２７０度、３３０度で薄肉となる同様ＶＣ６
０Ｋ（０位相差を持って配列された３１３スタンド及び
第４スタンド圧延後の内面角張り発生状況を第１２図（
ｅ）に示す。　０１に、６０　ｆ、　　１２０　度。

１８０度、２４０度、３００度で厚肉、３０度。

９０度、１５０度、２１０度、２７０度、３３０度で薄
肉となり、第１２図（ｂ）のパターンが２倍に強調され
て、内面角張り率Ｅ　＝　（Ｔｍａｘ　−Ｔｍ１ｎ　）
／Ｔｍ＝４．５１０％で非常に大きくなっている◎〔発
明が解決しようとする問題点〕 従って、従来のストレッチ・レデューサ−のように各ス
タンドに３本のロールが組み込まれ、各各のスタンドの
位相差が６０度となるように配列されている限りは、多
スタンド圧延されるごとに同じ内面角張りのパターンが
強調されて、内面角張りが成長することになり、周方向
精度を悪化させる。この事は２本のロールが組み込まれ
たスタンドにおいても同様である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る方法は、曲率半径が真円より小さいカリバ
ーの圧下パターンで延伸・圧延することを特徴とする。

〔作用〕

曲率半径が真円より小さなカリバーの圧下パターンで延
伸・圧延すると、後述する実験結果により明らかなよう
に、内面角張りの発生が大幅に軽減する。

〔実施例〕

次に、本発明の基礎となる実験結果を最初に示し、次ｄ
に具体的なカリバー形状を述べる。

第８図の概念図に示すよりな３０−ル・ストレッチ・レ
ゾ亙−サー模型圧延機を用いて内面角張りが発生し々い
カリバー形状を検討した。第１０図及び第１１図の実験
結果で述べ光ように真円カリバー（楕円率Ｑ、Ｏ％）、
楕円カリバー（楕円率６．５％）によって、真円の中空
素管（鉛中空素管：寸法φ７０Ｘ１２ｔ）に１．３ｋｇ
／−２程度の大きな前方張力と後方張力を付加しながら
圧延しても、大きな内面角張り発生することがわかつな
。

本実験では従来のカリバーとは異なり楕円率が負である
カリバーロールで圧延した。そのときの内面角張りの発
生状況を第１図に示す。第１１図の実験結果での楕円率
６．５％の楕円カリバーでの内面角張りを（ａ）、第１
０図の楕円＊　０．０％の真円カリバーでの内面角張り
ｔ（ｂ＞に示し、本実験結果との比較を行なう。ただし
、ここでは無張力圧延の結果のみを示している。（ｃ）
は楕円率が−２，０％の楕円カリバーで圧延したときの
内面角張り発生状況であるが、（ａ）、　（ｂ）に比べ
て少し内面角張りが減少していることがわかる。（ｄ）
は楕円率が−４，０％の楕円カリバーで圧延したときの
結果であり、はとんど内面角張りが発生していない。（
ｅ）は楕円率が−６，０％の楕円カリバーで圧延したと
きの内面角張り発生状況であるが、（ａ）、　（ｂ）と
は逆にカリバー底（０度、″１２０度、２４０度）で薄
肉、７ランジ側（６０度、１８０度、３００度）で厚肉
となる内面角張りが発生している。

つまり、適当な負の楕円カリバーを用いれば、従来のカ
リバーでは各スタンドごとに必ず発生していた内面角張
りを防ぐことが可能であることが分かった。なお、楕円
率が６．５％、０．０％、　−２，０％、−４，０％、
　　−６，０％のカリバーロール形状は、第２表に示す
とおりである。

上述の実験を各外径り、肉厚ｔについて行ない、内面角
張り率がほぼ零になる負の楕円率を求めた。

その結果ｔ−Ｄ／ｌで整理し、第２図及びｔｉＥｓ図に
示す。実線は外径リダクションが２．０％（ｇ　２図）
及び４．５％（第６図）のときに内面角張りが発生しな
い負の楕円率を示している。破線は許容範囲の負の楕円
率を示している。

一般にストＬ／ツチ・レデエーサーでは肉厚を変化させ
ずに外径のみを圧下していく。従って、多スタンドで圧
延されていくうちにＤ／ｌが小さくなる。このときには
第２図及び第３図に従って各スタンドに負の楕円率に分
布を持たせなければならない。具体例として素管寸法１
００φＸ１０ｔｔ−１６スタンドで圧延して５０φｘ１
０ｔにする場合を考える０このとき各スタンドでの外径
リダクションは４．５％である。よって第３図の実線に
浦って各スタンドで負の楕円率を決定する。第３図より
第１スタンドでは素管が入るので楕円率は−２，０％、
なぜなら第１スタンドではｏ／１＝１０、同様に、第１
６スタンドではＤ　／　ｔ　＝　５であるため、楕円率
は−４，０％。各スタンドにおいても、そのスタンドで
のＤ　／　ｔに応じて第３図より楕円率を決める。

外径リダクションが６．０％の場合を第４図に示す。こ
の図においても、実線は内面角張りが発生しない負の楕
円率で、破線は許容範囲の負楕円率を示している。

以上のように、外通りダクションとＤ／ｌとの関係を予
め実験により求めておくことにより、各スタンドにおけ
るカリバーの負の楕円率を求め、これにより管材料ｔ−
低延伸圧延することにより、内面角張りの発生を大幅に
＠減することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明に係る方法によ
れば、負の楕円率（逆楕円率）を有するカリバーロール
で圧延することで、内面角張りの発生を防止し周方向精
度を著しく向上させることが可能となっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法において楕円率の内面角張り
だ与える影響を示した特性図、第２図、第３図及び第４
図は内面角張りの発生しない楕円率とＤ／ｌとの関係を
示した特性図である。 第５図は従来の各スタンドの位相配分を示す図、第６図
はロール拳カリバー形状の説明図、第７図は従来のスト
レッチ・パターンの説明図、第８図は６０−ルスタンド
実＃Ｌ磯の概念図、第９図は第８図の実験機に用いられ
るロール・カリバー形状の説明図、第１０図は真円カリ
バーでの内面角張り発生状況を示す特性図、第１１図は
楕円カリバーでの内面角張り発生状況を示す特性図、第
１２図は従来方法による内面角張り発生状況を示す特性
図である。 代理人　弁理士　　木　村　三　朗 第１図 一彫内 第２ｗ Ｄ／　ｔ　（Ｄ：□、ｔ：□） 第３１！ｌ ｏ、〆’ｔ　（Ｄ：　り１．メ％、ｔ：ｑ）％）第　１
０図 −ｎ洒 （嚢Ｖす５八□φｘ１２’） ６ｂ、状方張力 δｆ：Ｒ妨張ｈ −ｚ　＝　６ｂｌｋスＩｔ（５１／＃ｔｋ；ｆ艷べ拭 に二２．０　　ｋｇ／ｍｒｎ２ 第１１図 ｃｔ？？ＴＸ　？Ｏ’ｘ１２’） ６ｂ：４ｔｆ’帰力 ６ｆ：６ガ住力 ｚ＝６ｂＡスｈ　　６Ｆ／′ｋ ｋ；受形抵糺 ｋ　＝　２．０　ｋｇ／ｍｍ２ 第１２図 ０）　　争１スクンにルｌ丘号欠肉簿、會ヤ＝１）鳩

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 曲率半径が真円より小さいカリバーの圧下パターンを有
   することを特徴とする金属管の多スタンド連続延伸圧延
   方法。