JPS6297709A - 傾斜ロ−ル圧延機の圧延条件決定方法 - 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、傾斜ロール圧延機の圧延条件決定方法に係り
、特に、傾斜ロールにより中空の圧延素管を再穿孔・伸
延するエロンゲータ−ミルに適用するに好適な、適正な
圧延条件を容易に決定することができる傾斜ロール圧延
機の圧延条件決定方法に関する。

一般に中径サイズ以上の継目無し管の製造工程において
は、ピアサ−と呼ばれる穿孔圧延機において、与えられ
たビレットから所定の中空圧延素管を製造した後、エロ
ンゲータ−ミルを用いて該中空の圧延素管をさらに再穿
孔・伸延するのが通常である。このエロンゲータ−ミル
での圧延は、ピアサ−と同様に、ロール間隔、プラグ先
進量、ガイドシュウ間隔等の組合せが重要な圧延条件と
なっている。しかしながら、この組合せは同一管寸法を
仕上げる場合でも一義的には定まらず、従来は経験的に
種々の設定を採用してきた。従って、実操業では依然と
して設定ミスによりトラブルが発生している。

第１図及び第２図に、エロンゲータ−ミルの概略図を示
す１図において、中空の圧延素管１０は、互いに対向す
るように配置された２個のバレル型ロール１２と、プラ
グ１４とにより再穿孔され、拡管・伸延されてシェル１
６となる。このエロンゲータ−ミルにおいては、ロール
間隔に対向して一対のガイドシュウ１８が設けられてお
り、このガイドシュウ１８がシェル１６の外径を決定す
る役割を果している。シェル１６の肉厚ｔおよび外径り
は、主に上記工具形状と、配置の幾何学的関係から決定
され、近似的にはつぎの式で表わされる。

ｔ　＝（Ｅ　　　Ｄｐ）／　２　（Ｌｐ　　Ｌ）ｔａｎ
β＋Δｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・　（１）Ｄ　＝　（ｐＥ　＋　　ｑＨ＋　（Ｌ　
ｐ　　Ｌ　）（ｔａｎβ＋ｔａｎ　ｙ　）＋ΔＤ　　　
　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・　（２）ここで、Ｅはロール間隔、Ｈはガイドシュ
ウ間隔、βは、ロール傾斜角を考慮に入れたロール出側
のみかけの面角、γはガイドシュウ出側テーパー角度、
ＤＰｅ　ＬＰｔ　Ｌはそれぞれプラグの直径、有効圧延
長および先進量である。また、Ｐは０．３〜０．５．ｑ
は０．７〜０．５の値を通常用いる。

ΔｔおよびΔＤはミル剛性や近似解による誤差に対する
補正項である。なお、Ｄ、とり、は通常、相似関係をも
って設計製作されることが多く、実用上はＤＰからＬＰ
を算出することができる。

従来の穿孔条件の設定は、（１）および（２）式の関係
式に準じて、例えば過去の実績や経験から適当と思われ
るロール間隔Ｅを設定し、これに対して所定の肉厚が得
られるようにプラグ直径ＤＰと先進量りを決定する。つ
いで、この条件下で所定の外径が確保されるようにガイ
ドシュウ間隔Ｈを決定する、といった手順である。しか
しながら、これと同一の管寸法に仕上げる設定条件は、
Ｅ。

ＤＰ、Ｈのうちどの１つを変更するだけでも新しい設定
となるわけであり、その組合せは際限がない。従って、
経験的に設定された条件が適切なものであるという保証
は必ずしもない、事実、実操業における噛込み不良やプ
ラグ中空素管から抜けきらなくなる尻詰りなどのトラブ
ルは少なくなく、この事例は目下の穿孔条件が適正な設
定から逸脱していることを示唆している。

本発明は、前記従来の欠点を解消する得べくなされたも
ので、適正な圧延条件を容易に決定できる傾斜ロール圧
延機の圧延条件決定方法を提供することを目的とする。

本発明は、圧延ロールにより中空の圧延素管を穿孔・伸
延する傾斜ロール圧延機において、噛込み不良及び尻詰
りの発生防止条件 り申≧ａ　　（Ｅ＊−ｂ）　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（３）ここで、 ａ＝ｅｘｐ（−７，８Ｈ＊＋９．５）＋６．０・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）ｂ＝
ｅｘｐ（０，５８Ｈ＊＋３．９）・・・・・・・・・（
５）極薄肉穿孔時の後端破れ防止条件 り申≦Ｅ申／　２　ｔａｎβ＋ＬＰ本＋　（ＤＰＥ／２
＋ｔ□−）／ｔａｎβ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６）及
び、偏肉発生の少ない条件を満足する圧延可能な範囲を
選定し、圧延条件が前記圧延可能範囲のほぼ中央となる
よう、プラグ直径Ｄ　Ｐ　ｖロール間隔Ｅ、プラグ先進
量り、ガイドシュウ間隔Ｈ等の圧延条件を決定するよう
にして、前記目的を達成したものである。ここで、Ｌ＊
＋ＤＰ傘ｅＬＰ傘。

Ｅｌｌｌ、Ｈ申、ｔユ傘は、それぞれ圧延素管径に対す
るプラグの先進量、直径、有効圧延長、ロール間隔、ガ
イドシュウ間隔、および圧延素管肉厚の比である。又、
ａおよびｂは、工具形状（ロール。

プラグ、ガイドシュウ）、圧延素管の鋼種、圧延条件等
に幾分依存する係数であるが、安全サイドとして前記（
４）式および（５）式に示される値が採用されている。

以下本発明の詳細な説明する。エロンゲータ−ミルにお
ける適正な圧延条件を選定するためには。

まず、その圧延限界を明らかにする必要がある。

第３図は圧延限界図の典型例である。同図において、圧
下量ゼロを示す破線Ａは、ロールとプラグとの間隔が圧
延素管の肉厚に等しい関係を表わす。

この破＃！Ａに沿って帯状に噛込み不良の範囲があり、
その上に尻詰りの発生する範囲が形成される。

圧延可能な範囲はこれらを下限としており、穿孔・伸延
のためには、ある程度の肉厚圧下を確保す、ることが必
要である。一方、圧延可能な範囲の上限は、極薄肉管の
穿孔の際に管壁が破裂する場合に相当しており、尻切れ
や後端破れの事例が多い。

こうした圧延限界を拡大するには、尻詰りの限界線を縮
退させることが効果的であって、第４図はこれに対する
ガイドシュウ間隔の影響を示したものである。図におい
て、実線はいずれも実測値を示したものであり、破線は
（４）〜（５）式より計算した値を示したものである。

いずれにおいても、ガイドシュウ間隔が大となるにつれ
、限界線が大幅に縮退していることが明らかである。な
お、ガイドシュウ間隔を広げることは１反面、偏肉率を
助長する傾向があるとされているが、ガイドシュウ１１
■隔が圧延素管径の約１．１倍までならほとんど問題と
ならないことで、同時に進められた肉厚測定の結果から
明らかとなっている。

以下具体的な圧延条件の決定方法を説明する。

まず、上述した２つの限界線を数式化するわけであるが
、以下圧延条件のパラメータを圧延素管の外径で除して
無次元化することとし、これを式中の記号では傘印を添
えて表示する。

（１）後端破れの生じる肉厚をｔｌとすれば、この場合
の設定の関係式は（１）に準じて次のようになる。

Ｌ傘＝Ｅ嘲／２ｔａｎβ＋ＬＰ・−（Ｄｐ＊／２＋ｔ０
拳）／ｔａｎβ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）このｔ１
＊の値は、ロール傾斜角や工具形状などのミル特性によ
って異なるものであり、操業上発生した２、３の例から
概略値を推定することができる。

（ｎ）噛込み不良や尻詰りによる限界線は、シュウ間隔
の関数としてつぎのように表現される。

Ｌ嘲＝ａ（Ｅ串−ｂ）・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（８）ここで、ａおよびｂは、工具
形状（ロール、プラグ、ガイドシュウ）、圧延素管の鋼
種、圧延条件に幾分依存する係数であるが１通常の傾斜
ロール圧延方式では、安全サイドとしてつぎの値を採用
する。

ａ＝ｅｘｐ（−７，８Ｈ＊＋９．５）＋６．０・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）ｂ　
＝ｅｘｐ（０，５８Ｈ＊＋３．９）・−・・・・・（５
）これらの限界線とは別に、穿孔・伸延上の種種の制約
や設定上のねらいがあるので、これらを以下に数式化す
る。

（■）プラグ径の選定。プラグ径ＤＰはシェル内径（Ｄ
−２ｔ）よりも小さいわけであるが、その間隔は、シェ
ル内径の０．９〜０．９７倍の範囲が適切であることが
種々の実験で判明した。即ち。

Ｄ、自＝（０，９０〜０．９７）・（１−２を串／Ｄ＊
）　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（９）従って、本実施例
では、Ｄｐ＝０．９５（Ｄ　　２ｔ）のプラグ径を初期
値に仮設して、適正な穿孔条件の選定を進める。

（ＩＶ）最小ロール間隔。エロンゲータ−ミルは、前述
したように、素管を再穿孔して拡管・伸延する機能を有
しており、ロール間隔の設定値は、通常圧延素管径の８
５％以上である。ただし、大径サイズの圧延素管の穿孔
の場合には、ロール間隔を狭くすると入側のロール間隔
が圧延素管径よりも小さくなり、ロール間に噛込まれな
い事態が生じることがある、このような制約からくる最
小のロール間隔は次式で近似される。

Ｅ嘲＝１−２Ｑ、傘ｔａｎγ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（１０）ここで、Ｑｌ−は入側のロ
ール胴長の圧延素管径で除したものであり、γはロール
の入側のみかけの面角である。従って、最小ロール間隔
Ｅ　ｗｉｎ傘はつぎの場合分けによって選定することが
できる。すなわち。

Ｅ＊、Ｑｏ、８５であれば　Ｅ皐ｍ１ｎ＝ＥＥ嘲＞０．
８５であれば　Ｅ　４ｍ１ｎ＝　１−２１１．市ｔａｎ
γ　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（１１）以上の各制約
条件を同時に満足する圧延条件を選定することにより、
操業上および品質上ともに安定した造管を行なうことが
できた。

前記実施例は、本発明を、エロンゲータ−ミルの圧延条
件決定方法に適用したものであるが、本発明の適用範囲
はこれに限定されず、傾斜ロールを有するピアサ−、リ
ーラ−などの圧延条件の選定にも同様に適用することは
明らかである。

なお、圧延後のシェルの寸法精度の良いことも圧延条件
の重要な因子である。したがって、上記本発明方法に加
え、プラグリーリング部での圧延を行うこともてきる。

ここでは、管肉厚の偏肉の発生を軽減するために、ロー
ル出側での圧延回数は少なくとも２回、すなわちコウジ
部より出側におけるプラグの圧延有効長さくＬｐ　　Ｌ
）をシェルの１回転分の前進距離ｘ１程度に確保するこ
とが重要である。ｘｌの値は、ロール傾斜角αと穿孔効
率ε（％）に比例して、ｘ−＝Ｃｉ　／　１００）ｓＤ
　ｓｉｎαと表わされるので、上述の条件はつぎのよう
になる。すなわち （Ｌｐ　　Ｌ）／ｘ□ｚ１・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（１２）−例として、ａ＝１０°、ε＝８０
％、拡管率１０％として、プラグ形状に関して、ＬＰ＝
（１，０〜１．３）Ｄｏ　（Ｄｏは圧延素管の外径）を
仮定すると Ｌ申”／Ｄｏ＜　（Ｌｐ／Ｄｏ）　　　（ε／１００）
Ｄ／Ｄｏ）　　π５ｉｎｌｏ’　　＝０．５２〜０．８
２・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１３）とな
る。

以上説明した通り、本発明は、傾斜ロールにより中空の
圧延管素を穿孔・伸延する傾斜ロール圧延機において、
噛込み不良及び尻詰りの発生防止条件 り傘≧ａ　　（Ｅ傘−ｂ）・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（３）ここで、 ａ＝ｅｘｐ（−７，８Ｈ＊＋９．５）＋６．０・・・（
４） ｂ＝ｅｘｐ（０，５８Ｈ＊＋３．９）−−−（５）極薄
肉穿孔時の後端破れ防止条件 り拳≦Ｅ＊／２ｔａｎβ＋ＬＰ＊＋（Ｄｐ＊／２十ｔ□
串）／ｔａｎβ　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・　（６）を選定し、
圧延条件が前記圧延可能範囲のほぼ中央となるよう、プ
ラグ径、ロール間隔、プラグ先進量、ガイドシュウ間隔
等の圧延条件を決定するようにしたので、前工程までの
粗圧延のバラツキに対して安定した操業を続けることが
できる。又。

新しいサイズの造管に際しても、ミスロールの発生率を
低く抑えることができる。更に圧延後の仕上り精度がよ
い、圧延トラブルによる圧延機の停止及び後続する圧延
待ちの材料のりジェツトが減少し、稼動率、小止りが向
上する。又、圧延限界や寸法精度上の制限が数式化され
ているので、適正な圧延条件の範囲を演算処理によって
自動的に選定することが可能である等の優れた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用されるエロンゲータ−ミルの構
成を示す側面図、第２図は第１図の■−■線に沿う断面
図、第３図は、エロンゲータ−ミルにおける圧延限界を
示す線図、第４図は、尻詰り限界線に対するガイドシュ
ウ間隔の影響を示す線図である。 １０・・・・・・圧延素管、 １２・・・・・・バレル型ロール。 １４・・・・・・プラグ、 １６・・・・・・シェル、 １８・・・・・・ガイドシュウ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）傾斜ロールにより中空の圧延素管を穿孔・伸延す
   る傾斜ロール圧延機において、噛込み不良及び尻詰りの
   発生防止条件、 Ｌ＊≧ａ（Ｅ＊−ｂ） ここで、 ａ＝ｅｘｐ（−７．８Ｈ＊＋９．５）＋６．０ｂ＝ｅｘ
   ｐ（０．５８Ｈ＊＋３．９） 極薄肉穿孔時の後端破れ防止条件、 Ｌ＊≦Ｅ＊／２ｔａｎβ＋Ｌ＿Ｐ＊＋（Ｄ＿Ｐ＊／２＋
   ｔ＿１＊）／ｔａｎβ を選定し、圧延条件が前記圧延可能範囲のほぼ中央とな
   るよう、プラグ直径、ロール間隔、プラグ先進量、ガイ
   ドシュウ間隔等の圧延条件を決定するようにしたことを
   特徴とする傾斜ロール圧延機の圧延条件決定方法（ここ
   で、Ｌ＊、Ｄ＿Ｐ＊、Ｌ＿Ｐ＊、Ｅ＊、Ｈ＊、ｔ＿１＊
   、それぞれ圧延素管径に対するプラグの先進量、直径、
   有効圧延長、ロール間隔、ガイドシュウ間隔および圧延
   素管肉厚の比）