JPS6171111A - 継目無鋼管の傾斜圧延方法 - 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］ 本発明は継目無鋼管の傾斜圧延方法に係り、特にマンネ
スマン穿孔機、ステイーフィル穿孔機、円錐形穿孔機等
の傾斜穿孔機あるいはエロンゲータ−、リーラ−等の傾
斜延伸圧延機に用いるに好適な継目無鋼管の傾斜圧延方
法に関する。

［従来の技術］ 継目無鋼管の製造工程は、基本的には、素材丸ビレット
に孔を開ける穿孔工程と、穿孔された中空素管を減肉延
伸する延伸圧延工程と、延伸圧延された中空素管を所定
の外径にまで絞る仕上圧延工程の３工程からなる。

第２図〜第４図は、上記継目無鋼管の製造工程における
穿孔工程を示す説明図である。ＩＡ、ＩＢは圧延ロール
であり、ロールＩＡ、ＩＢは。

丸ビレット２が中空素管３となって通過するパスライン
に対してそれらの回転軸を互いに反対方向に角度βだけ
傾斜配置され、同一方向に回転可能とされている。これ
らロールＩＡ、１Ｂに挟まれる圧延領域の両側には２個
のガイドシュー４Ａ、４Ｂが配置され、穿孔圧延時に膨
れ出てくる中空素管３を押えるようになっている。いま
、所定の温度に加熱された丸ビレット′２が矢印Ｆの方
向から入って、ロールＩＡ、ＩＢに接触すると、該丸ビ
レット２は傾斜角βの作用でロール間隔が最小であるゴ
ージ部に向けて回転前進され、その時。

該ビレット２の内部にロールＩＡ、ＩＢによる圧縮と引
張の繰返し変形、いわゆる回転鍛造効果を受け、該ビレ
ット２の中心部に孔のあき易い状態を形成する。そこで
、この傾斜圧延方法においては、ビレット２の中心部に
プラグ５をセットして該ビレット２を穿孔し、以後、ロ
ール出口側において、ロールＩＡ、ＩＢとプラグ５から
なる３段ロールにより穿孔されたビレット２にスパイラ
ル状の前進運動を与えながら該穿孔されたビレット２の
内外面を圧延し、中空素管３を得ることを可能としてい
る。この時、プラグ５はマンドレル６とともに、ビレッ
ト２の回転に従動して回転するが、マンドレル６の後端
をスラストブロック台車によって支持され、プラグ５が
後退することのないようにされている。

上記のようにして圧延される中空素Ｗ３には３つの付加
的せん断変形が作用している。すなわち、第１は長手方
向のせん断変形であり、これはロールｌＡ、ｌＢによる
推進力とプラグ５がビレット２を止めようとする反対方
向の力により生ずるものであり、この穿孔方法ではさけ
得られない変形である。第２は表面捩れ変形であり、こ
れは管軸方向におけるロール径と素材径との比が一定で
ないために生ずるものであり、この変形が大きいと主と
して管の外面疵発生の原因となる。第３は円周方向のせ
ん断変形であり、これはロールＩＡ、ＩＢと圧延中の素
材外面の接線方向速度と、プラグ５と圧延中の素材内面
の接線方向速度とが異なることにより、互いに反対方向
の接線力が作用して生ずるものであり、この変形が大き
いと管の内部疵発生の原因となる。

このように１表面捩れ変形、円周方向のせん断変形は管
の外面疵、内面疵に及ぼす影響が多大であり、これらの
低減には付加的せん断変形を極限まで減少することが必
要である。

そこで、従来、素材の圧延時に該素材に作用する付加的
せん断変形を減少するため、特開昭５７−１８８７１１
に示されるような継目無細管の製造方法が提案されてい
る。この技術はロール形状をコーン形として、そのａ−
ルを傾斜角（ロールの軸線がパスラインの水平面または
垂直面に対してなす角）βと、交叉角（ロールの軸線が
パスラインの垂直面または水平面に対してなす角）γを
。

３°くβく２５°、３°くγく２５°。

１５’＜β＋γ＜４５’ なる式を満足し得る如く保持し、前記ロールの相互間の
上下に対設されたディスクロール面でビレットを押圧し
ながら穿孔することにより、右にも左にも捩れない中空
素管を穿孔可能とするものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記特開昭５７−１８８７１１に開示さ
れている技術は次のような欠点を有している。すなわち
、ビレットをプラグで穿孔し、更に中空素管まで減肉加
工する過程では被圧延素材（管材）の周長が著しく増長
することが良く知られているにもかかわらず、この径大
化（拡管）現象をディスクロール面で無理やり押圧して
いるために、（１）シュー面に働く面圧が激増して、し
ばしば焼付きを生じ、これを除去するための手入れ工数
の増大を招いたり、（２）焼付きにより中空素管の表面
に引掻き疵（シューマーク）が発生し、品質劣化あるい
は格落ちによる歩留り低下を招くなど、操業上および品
質上のトラブルも少なくない、このような欠点は、上述
のように拡管の軽減をシュー面による抑圧方法にのみ依
存しているためである。

本発明は１表面捩れ変形ならびに円周方向のせん断変形
を可及的に減少させ、内外面疵発生のない中空素管を製
造することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、ロールと、プラ
グバーの先端に配設されるプラグとにより、Ｓ材を穿孔
または減肉延伸圧延する継目無鋼管の傾斜圧延方法にお
いて、圧延中の素材に該素材の降伏応力未満の軸方向引
張応力を与えながら、該素材を圧延するようにしたもの
である。

［作用Ｊ 上記本発明に係る継目無鋼管の傾斜圧延方法によれば、
素材に積極的に軸方向引張応力を与え。

表面捩れ変形を抑制しつつ、減肉ひずみを直接的に管長
手方向ひずみに転化することにより、拡管傾向を延伸傾
向に転化し、拡管現象を合理的に抑制しながら穿孔延伸
加工することがｕｆ能となる。

これにより、表面捩れ変形ならびに円周方向のせん断変
形を減少させ、内外血続発生のない中空素管を製造する
ことが可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明の実施に用いられる圧延装置を示す側面
図である。ＩＩＡ、１１Ｂはバレル形の圧延ロールであ
り、前記第２図〜第４図のロールＩＡ、ＩＢと同様に、
丸ビレット１２が中空素管１３となって通過するパスラ
インに対してそれらの回転軸を互いに反対方向に傾斜配
置され、同一方向に回転可能とされている。これらロー
ル１１Ａ、ＩＩＢに挟まれる圧延領域の両側には、不図
示のガイドシューが配置され、穿孔圧延時に膨れ出てく
る中空素管１３を押さえることを可能としている。また
、１４は、前記第２図〜第４図のプラグ５と同様のプラ
グであり、プラグ１４はマンドレル１５の先端に支持さ
れ、マンドレル１５はスラストブロック台車１６に取り
付けられている。

ロール１１Ａ、ｌｌＢの出目側には、＾材用張装置１７
が配置されている。素材用張装！！１７は、中空素管１
３の進行方向の２位置に配設されるスプロケット１８Ａ
、１８Ｂと１両スプロケット１８Ａ、１８Ｂに巻き回さ
れ、中空素管１３の進行方法に並行配置されるチェーン
１９と、チェーン１９に立体的に結合される支持台２０
と、支持台２０に回転自在に支持され、ロール１１Ａ、
ＩＩＢから送り出されてくる中空素管１３の先端部を把
持するチャック部２１と、スプロケッ）１８Ａ、１８Ｂ
に回転力を付与する不図示のモーター等の駆動部とから
なっている。すなわち、素材引張装置１７は、スプロケ
ッ）１８Ａ、１８Ｂ、チェーン１９の駆動によって、支
持台２０を第１図の右方向に移動することにより。

チャック部２１を介して、中空素管１３の軸方向に、該
中空素管１３の材料の降伏応力σｍよりも小さい引張応
力σｔを加えることを可能としている。

ここで、中空素管１３の軸方向に加える引張応力σｔを
、材料の降伏応力σｍ未満とする理由は、材料の降伏応
力以上の引張応力で引張る場合には、材料が降伏して中
空素管１３の肉厚が薄くなり、ネッキング現象を生じ、
造管が不可能になることに基づく。

以下、本発明の具体的実施結果について説明する。

すなわち、丸ビレツト径５８■■の素材を外径６１ｓ層
、肉厚θ、Ｏｍ烏の中空素管に圧延する時、プラグ先進
量２５鳳履、ロール間隔５１腸腸、ガイドシュー間隔６
５■ｌのそれぞれを一定とし、ロール傾斜角を７度〜１
７度迄の間で３水準に変化し。

かつσｔ／σｍｔｏ−０，９５まで適宜変化させて穿孔
圧延を行なった。この場合の円周方向のせん断角度θに
及ぼすσｔ／σｍの影響を第５図に示す、ここで、縦軸
の円周方向のせん断角度θは、中空素管の中心と、中空
素管のせん断変形を受けた内外両面の対応する２点Ｐｉ
、Ｐ２のそれぞれを結んだ半径線のなす角度である。な
お、中空素管のせん断変形前の２点Ｐ１、Ｐ２は、中空
素管の同一半径線上にある。

上記第５図によれば、穿孔圧延の際、中空素管に降伏応
力の範囲内で引張応力を加えると、その引張応力が増大
するにつれ、又、ロール傾斜角が太き（なるにつれ、円
周方向のせん断角度０が減少することが認められる。特
に、ロール傾斜角βが７度の場合には引張応力σｔを材
料の降伏応力σｍの７０％とし、ロール傾斜角βが１７
度の場合には引張応力σｔを材料の降伏応力σｍの５０
％とする時に、円周方向のせん断変形を完全に消失し、
せん断角度０を０度とするメタルフローが達成可能とな
る。

次に、中空素管の内外面紙に及ぼす引張の影響について
調査した結果を表１辷示す。

穿孔条件は前記第５図における条件と同一であり、丸ビ
レットとしては難加工性材料の中でも特に変形能の劣る
材料である２０％Ｃｒ　−２４％Ｎｉ　−６％ＭＯ鋼の
オーステナイトステンレス鋼を用いた。この材料は従来
のマンネスマン穿孔法による製造では「まつかさ状」の
疵が発生していたち表　　１ のである０表１において、Ｘ印は内外面ともに疵発生が
顕著であることを示し、０印は内外面ともに疵発生が軽
微であることを示し、■印は良好な内外面性状のものを
示す０表１によれば、引張応力付与の影響は極めて明瞭
であり、引張応力を材料の降伏応力の範囲内で増大する
につれて、高傾斜角では勿論のこと、低傾斜角でも内外
血続の減少をもたらすことが認められる。また、σｔ／
σｍがｌを越え、１．０５とした時には、材ネ１の降伏
によるネッキング現象を生じ、以後の造管工稈に供し得
ないことが認められた。

本発明は上述のように穿孔圧延中の中空素管に材料の降
伏応力未満の軸方向引張応力を作用させて圧延すること
により、表面捩れ変形を抑制するとともに１円周方向の
せん断変形を極めて少ないものにして、従来の穿孔法に
よっては圧延不能であるとされ、押し出し法でしか出来
ないとされていた種麹加工材についても、内外面に疵発
生のない穿孔圧延を施すことが可能となり、これにより
生産性および歩留りの飛躍的な向上を図ることが可能と
なる。

なお１本発明による上記以外の効果として、プラグの芯
振れ等が著しく減少し、偏肉発生の大幅な改善並びに材
料とロール表面とのスリップの大幅な軽減が達成され、
穿孔効率の大幅な増大を図ることが可能となる。

なお、本発明の実施に用いられる引張装置としては、前
記引張装置１７に限定されるものでなく、中空素管に引
張力を与えることができるものであれば、例えば油圧駆
動装置ｆ等の他の手段からなるものであっても良い、ま
た、圧延ロールの形状としては、バレル形に限らず、コ
ーン形でも良く、ガイドシューについても板状でも、円
弧状ロータリディスクでも良い。

［発明の効果］ 以上のように本発明は、ロールと、プラグバーの先端に
配設されるプラグとにより、素材を穿孔または減肉延伸
圧延する継目無鋼管の傾斜圧延方法において、圧延中の
素材に該素材の降伏応力未満の軸方向引張応力を与えな
がら、該素材を圧延−するようにしたものである、した
がって１表面捩れ変形ならびに円周方向のせん断変形を
減少させ、内外面接発生のない中空素管を製造すること
が可能となる。。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられる圧延装置の一例を一
部破断して示す側面図、第２図は一般的な傾斜圧延方法
を示す平面図、第３図は第２図の側面図、第４図は第２
図をロール出側から見た正面図、第５図は穿孔圧延中の
材料の引張応力と降伏応力の比が円周方向のせん断角度
に及ぼす影響を示す線図である。 １１Ａ、ＩＩＢ・・・圧延ロール、１２・・・丸ビレッ
ト、１３・・・中空素管、１４・・・プラグ、１７・・
・素材引張装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロールと、プラグバーの先端に配設されるプラグ
   とにより、素材を穿孔または減肉延伸圧延する継目無鋼
   管の傾斜圧延方法において、圧延中の素材に該素材の降
   伏応力未満の軸方向引張応力を与えながら、該素材を圧
   延することを特徴とする継目無鋼管の傾斜圧延方法。