JPS61245906A - 継目無管の圧延方法 - Google Patents

継目無管の圧延方法

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JPS61245906A
JPS61245906A JP8835185A JP8835185A JPS61245906A JP S61245906 A JPS61245906 A JP S61245906A JP 8835185 A JP8835185 A JP 8835185A JP 8835185 A JP8835185 A JP 8835185A JP S61245906 A JPS61245906 A JP S61245906A
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rolling
roll
rolled
rolls
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JP8835185A
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Tomio Yamakawa
富夫 山川
Takeo Yamada
山田 建夫
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/78Control of tube rolling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

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〕 本発明は継目無金属管の代表的製造方法であるマンネス
マン製管法等において広く採用されている穿孔機(ピア
サ−)、延伸圧延機(エロンゲータ)等所謂傾斜ロール
を用いた圧延機による圧延方法に関する。
〔従来技術〕
一般にマンネスマン製管法による継目無金属管は、先ず
加熱した丸鋼片をピアサ−に通し、その中心部にプラグ
を押し当て貫入せしめて穿孔してホローシェルを得、こ
れを直接或いは必要があればホローシェルをエロンゲー
タに通して拡径、延伸圧延を施した後、例えばプラグミ
ルにて更に延伸圧延し、リーラ、サイザにて磨管、形状
修正。
サイジングを行い、精整行程を経て製造されている。
ところで、上記したピアサ−、エロンゲータにおいては
丸鋼片、ホローシェルのバスセンタに対して軸心線を傾
斜させた例えば樽形の圧延ロール(以下傾斜ロールとい
う)とプラグとを組合せた所謂傾斜圧延機が用いられる
0例えばピアサ−についてみると第5図に示す如く、軸
長方向の中間に直径が最大となるゴージ部11、及びこ
のゴージ部11の両側に夫々端末側に向かうに従って直
径が漸減された円錐台状をなす入口面12、出口面13
を備えた一対の傾斜ロールIL1rと、全体として弾頭
形をなし、先端側から略円錐体状をなす圧延部21、こ
れに続く略円錐台状をなすリーリング部22及び基端末
に向かうに従って縮径された逃げ部23を具備するプラ
グ2とを組み合せて構成されており、前傾斜ロールL1
.Lrは、丸鋼片Bのパスセンタの両側に、夫々平面視
で軸心線がパスセンタと平行に、また側面視で一方の傾
斜ロールllは入口面12先端が上方を向くように、他
方の傾斜ロール1rは入口面12先端が下方を向くよう
に傾斜角βだけパスセンタに対して傾斜させて配設され
、更にプラグ2はその軸心線をパスセンタに一致せしめ
て配設されている。
そして加熱された丸鋼片Bが白抜矢符で示す如(軸長方
向に移送されると、前傾斜ロール11゜lrの入口面1
2.12間に噛み込まれ、丸鋼片Bは前傾斜ロールL1
.1rにより軸心線図りに回転されつつその中心部にプ
ラグ2が貫入せしめられ、傾斜ロール1L1rとプラグ
2とによって穿孔圧延されるようになっている。
このようなピアサ−においては、圧延可能条件および管
に疵等を発せしめない条件を考慮してロール間隔、プラ
グ先進量、ガイドシェー間隔を1本の圧延毎に算出して
次項の圧延に際し、その算・出結果によるフィードバッ
ク制御を行うようにした圧延制御方法(特開昭57−1
15907号公報)が開発されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
傾斜ロールを使用したピアサ−を用いて、ビレットより
中空素管を製造する場合、ロール傾斜角を小さく設定す
ると、プラグの前方にマンネスマン破壊により第5図に
示す如く穿孔中の材料の中心部に孔(もみ割れ)が発生
し、このもみ割れによって穿孔された中空素管内面に疵
が生じることがある。マンネスマン破壊によって発生し
たもみ割れとロール傾斜角との関係を第6図に示す、た
だし、試験材としては快削鋼(^ISI規格12L 1
4)を用い、その他の条件として穿孔比2.8、拡管率
3%、プラグ先端ドラフト率(ビレット半Pi r 。
に対するプラグ先端におけるパスセンタからロール周面
までの最短距離r]の縮径両(fo  r+)の百分率
)7%、穿孔材の直径60鶴、ロールのゴージ直径35
0flである。
また中空素管の内部疵は、穿孔圧延中に生じる円周方向
のせん断歪が大きくなると多発する傾向にある0円周方
向せん断歪とロール側斜角の関係を第7図に示す。円周
方向せん断歪Tは次式で定義される。
r2 ・θ T = ただし、r2 :穿孔後の中空素管の半径θ :穿孔後
の中空素管におけるねじ れ角 t ;穿孔後の中空素管における肉厚 さらに、第8図にロール傾斜角と円周方向せん断歪との
関係を示す、第8図より明らかなようにロール傾斜角が
太き(なれば円周方向ぜん断歪は小さくなる。従って内
部疵の発生を抑制するためにはロール傾斜角を大きくす
ればよい。
また穿孔材料を前進させる速度成分VfはVf −VR
−sinβ ただし、VRはゴージ部のロール周速 となるので、圧延能率上からも傾斜角βを大きくするこ
とが望ましい。
ところで、傾斜角βを大きくしていくとプラグに作用す
る圧延方向のスラスト力が大きくなる、換言すれば穿孔
材料の前進を妨げる力が大きくなるので、穿孔材料を回
転させ、かつ前進させるには十分なロールからの推進力
を穿孔材料に与える必要がある。
しかしながら、非定常圧延となるかみ込み時並びに灰抜
は時にはロールと材料との接触面積減少のために材料を
前進させる推力が不足し、材料トップに対してかみ込み
不良、材料ボトムに対して況抜け(かみ離し)不良が発
生し、圧延停止に至ることがある。このような不良が発
生する限界の傾斜角は材質、温度、穿孔比、プラグ先進
量、ロールの表面状況等によって定まり経験則にて求め
ることは可能であるから、予め操業実績又は実験によっ
て定めておくこととするものである。
更に上述のような推力が不足している状態下で傾斜角β
を大きくすると穿孔材料の半回転毎の圧下量が大きくな
り、ロールと材料とのスリップが大きくなって穿孔圧延
が停止してしまう。
更に第9図に示すようにかみ離し時の直前には傾斜ロー
ルの駆動モータの電流が増す現象がみられるが、傾斜角
が大きい場合にはこのときの電流が過大となり、ゆうど
小さい駆動モータではその保護回路が作動することがあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは圧延能率を向上させると共に、内面
疵の発生を抑制して管の品質の向上を図った継目無管の
傾斜ロール圧延方法の提供にある。
本発明は、傾斜ロールを用いて被圧延材をその軸長方向
に螺進移動させつつ前記軸長方向に沿ってプラグを貫入
せしめ、被圧延材を穿孔圧延又は拡径、延伸圧延する過
程において、被圧延材のトップ及びボトムにおける所定
長の圧延時には、傾斜ロールの傾斜角を、被圧延材の中
間部の圧延時における傾斜角よりも小さくして圧延する
ことを特徴とする。
このトットプ及びボトムにおける所定長の圧延時のロー
ル傾斜角は、かみ込み性及び灰抜は性のみによって、又
はこれらを優先的に考慮して決定。
設定する。その際、材質、温度、穿孔比、プラグ先進量
等をも考慮する。
〔実施例〕
以下本発明を、その実施例を示す図面に基づいて説明す
る。第1図は本発明方法の実施に使用する圧延機の模式
的ブロック図である0図において1#、1rはその軸線
をパスラインに対して夫々相異なる方向へ傾斜させた傾
斜ロールであり、各傾斜ロールは自動位置決め装置8に
よりその傾斜角βを変更される。一方の傾斜ロール1r
の入側及び出側には、該傾斜ロール1rに加わる負荷を
検出するロードセル5.5が夫々設けられており、両ロ
ードセル5,5出力は演算制御装置6に与えられている
。また傾斜ロール1/、lrの入側の所定位置には、H
,M、D、を利用した材料位置検出装置9が配されてお
り、該材料位置検出装置9の出力は演算制御装置6に与
えられている。
演算制御装置6には、後述の被圧延材ボトム部圧延時に
おける傾斜ロール112,1rの傾斜角を変更すべき時
間t、を設定するタイマ設定器10の出力、被圧延材の
圧延時において傾斜ロール171゜lrの傾斜角を変更
すべき長さJl、  It2. 7!3を設定する傾斜
角制御長さ設定器11の出力が与えられており、また演
算制御装置6の出力は、自動位置決め装置8に与えられ
ている。
演算制御値W16は、被圧延材の圧延位置に応じて傾斜
ロールの傾斜角を変更するものであり、この制御につい
て第2図の被圧延材の寸法図及び第3図のタイムチャー
トに基づいて説明する。まず演算制御装置6は被圧延材
が傾斜ロールにかみ込まれていない場合には、pf4斜
角をβGとすべく自動位置決め装置8を駆動し、被圧延
材がかみ込まれた後、トップから長さ7!1までの部分
が圧延される間は傾斜ロールの傾斜角を8口よりβ1に
まで大きくすべく自動位置決め装置8を駆動し、さらに
その後、長さ12の部分が圧延される間は、傾斜ロール
の傾斜角をβ、よりさらに大きいβ2とすべく自動位置
決め装置8を駆動する。そして被圧延材の中間部である
長さ13の部分が圧延される間には、傾斜ロールの傾斜
角をβ2よりさらに大きいβ3とすべく自動位置決め装
置8を駆動するのであるが、その間に材料位置検出装置
9が被圧延、材のボトムを検出し、被圧延材のボトム部
が圧延され始めると、自動位置決め装置8は時間t4に
わたって傾斜ロールlj!、1rの傾斜角を、前記トッ
プ部の圧延時における傾斜角β1より若干小さいβ、と
する。
つまり、演算制御装置6は被圧延材が傾斜ロールIt!
+1rにかみ込まれるまでは各傾斜ロール11、lrの
傾斜角をβ0とし、ロードセル5が被圧延材のかみ込み
を検出した後被圧延材のトップから長さIt、までの部
分が圧延される間に傾斜ロールの傾斜角をβ0からβ1
と大きくし、さらにその連接部の長さ12部分が圧延さ
れる間に傾斜角βlをβ2と太き(し、さらにその連接
部の長さ13である被圧延材の中間部が圧延される間に
は傾斜ロールlj!、lrの傾斜角をβ2からβ3とす
るのであるが、ボトム部の圧延時における所定時間t4
にわたって傾斜角をβ3からβ、にまで小さくする。
次に、演算制御装置6の演算内容について説明すると、
傾斜角制御長さ設定器11にて設定された長さ’l +
  12 +  13に基づいて、被圧延材におけるそ
の各長さJ、、J、+7!2.J1+t2 +I13を
圧延するのに要する時間t、、t2.t3を下記(1)
、 (21,(3)式により演算する。
・・・(1) ・・・(2) ・・・(3) ただし、D:pJ斜ロールのゴージ部直径N80−ルの
回転数 Kl 、に2 + K3  ’補正係数一方、タイマ設
定器10にて設定される時間t4は標準時間として設定
されるので、演算制御装置6はロール径寸法、ロール回
転数が変化することによる穿孔圧延速度の変化を考慮し
て、下記(4)式により補正する。
ただし、Do =標準ロール径(標準時間t4設定時に
おけるロール径) D′:実ロール径 No :標準回転数(標準時間t、設定時におけるロー
ル回転数) N′:実ロール回転数 に4 :補正係数 なお、t1〜t3についても前記りと実際のゴージ部直
径とに基づいて随時同様の補正を行う。
演算制御装置6は、このようにして算出、補正された時
間t1〜t4に基づいて傾斜ロールの傾斜角を変更する
なお演算制御袋W6による傾斜ロールIL1rの傾斜角
の制御時間tl、t2.t3は被圧延材における圧延長
さにより求める構成としたが、各時間を直接設定し、(
4)式による補正を行う構成としてもよい、また、第3
図に示すタイムチ中−トは一例にすぎず、他の異なるパ
ターンとしてもよいのは勿論である。さらに本発明方法
はロール個数が3個の場合でも通用でき、ロール形状は
コーン型、バレル型いずれでもよく、さらにまた20−
ル型では、そのガイドシューが板、ディスクいずれであ
ってもよい、上述の実施例においては、マンネスマン破
壊によるもみ割れ発生及び周方向せん断歪が問題となる
第1ビア号−について詳述したが、周方向せん断歪の発
生だけが問題となる第2ピアサ−にも本発明は適用可能
である。
〔効果〕
次の各条件により本発明方法を実施した。
ビレット:ラウンド連続鋳造鋳片、直径282鶴から7
0mに削り出し、 鋼[:0.5%C鋼 ビレット寸法:直径7QmX長さ300m穿孔比 :2
.5 加熱温度? 1230℃ プラグ先端ドラフト率:5% ロール傾斜角変更 パターン    ニドツブ部における圧延時は傾斜ロー
ルの傾斜角を12度、 中間部の圧延時は17度、ボ トム部における圧延時は12 度とした このような条件で穿孔圧延した場合における穿孔材1本
当りの内周面疵の個数を、傾斜ロールの傾斜角を12度
に固定して同条件で穿孔圧延を行った従来方法の場合に
おける穿孔材1本当りの内周面疵個数を比較し、その結
果を第1表に示す。
第   1   表 本発明方法によれば従来法に比して大幅に内面底発生個
数が減少しており、内面底の発生の抑制に優れた効果を
示し、またロール傾斜角が圧延中に大きくなるので、圧
延能率が向上する。第4図は、ロール回転駆動用のモー
タの電流値を示しており、ビレットのボトムが傾斜ロー
ルの間隙を通過するかみ離し時において、ロール側斜角
を小さくするために、電流値が抑制され、モータがトリ
ップする虞がなく、安定した穿孔が可能となる等、本発
明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施に使用する装置の模式図、第
2図はビレットの寸法図、第3図は制御のタイムチャー
ト、第4図は本発明方法におけるロール駆動用モータの
電流値を示すグラフ、第5図は傾斜圧延機における圧延
状態を示す模式図、第6図はマンネスマン破壊によるも
み割れの発生と傾斜角の関係を示すグラフ、第7図は円
周方向せん断ひずみと内面底発生率との関係を示すグラ
フ、第8図はロール傾斜角と円周方向せん断ひずみとの
関係を示すグラフ、第9図は従来方法によるロール駆動
モータの電流値を示すグラフである。 IC1r・・・傾斜ロール 2・・・プラグ 5・・・
ロードセル 9・・・材料位置検出装置 時 許 出願人  住友金属工業株式会社代理人 弁理
士  河  野  登  夫′:4 Z 囚 (訪子込み)                   
(かみ宵1し)算  4 目 宛然温度(0り 算 G Σ 円I!1方勺?に眸グr六r 賽 7因 マール傾針*(de4#) 算 8 図 $ 9 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、傾斜ロールを用いて被圧延材をその軸長方向に螺進
    移動させつつ前記軸長方向に沿ってプラグを貫入せしめ
    、被圧延材を穿孔圧延又は拡径、延伸圧延する過程にお
    いて、被圧延材のトップ及びボトムにおける所定長の圧
    延時には、傾斜ロールの傾斜角を、被圧延材の中間部の
    圧延時における傾斜角よりも小さくして圧延することを
    特徴とする継目無管の圧延方法。
JP8835185A 1985-04-23 1985-04-23 継目無管の圧延方法 Granted JPS61245906A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2612813A1 (fr) * 1987-03-27 1988-09-30 Sumitomo Metal Ind Procede de percage et de fabrication de tubes sans soudure et equipement pour la mise en oeuvre de ce procede

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53149857A (en) * 1977-06-03 1978-12-27 Hitachi Ltd Controlling method for wall thickness of seamless pipe in rolling mill

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BE1000955A3 (fr) * 1987-03-27 1989-05-23 Sumitomo Metal Ind Procede de percage et de fabrication de tubes sans soudure et equipement pour la mise en oeuvre de ce procede.

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