JPS6349308A - 継目無管の製造方法 - Google Patents

継目無管の製造方法

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JPS6349308A
JPS6349308A JP19028586A JP19028586A JPS6349308A JP S6349308 A JPS6349308 A JP S6349308A JP 19028586 A JP19028586 A JP 19028586A JP 19028586 A JP19028586 A JP 19028586A JP S6349308 A JPS6349308 A JP S6349308A
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Tomio Yamakawa
富夫 山川
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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、糧目無管の製造方法、特に、継目無管の代表
的!!!!!遣方法であるマン矛スマン!!管法等にお
いて広く採用されている穿孔機(ビアナー)、延伸圧延
機(エロンゲータ)等、いわゆる傾斜ロールを用いた圧
延機による穿孔圧延方法に関する。
(従来の技術) 一般に、マンネスマン製管法による継目無管は、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中空素管を得、これを直
接或いは必要があればさらに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、ナイザにてに管、形状f6正、サイジ
ングを行い、精整工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、中空素管のパスセンタにたいして軸心線を傾斜
させた例えばけ形の圧延ロール(以下、傾斜ロールとい
う)とプラグとを組合せたいわゆる傾斜圧延機が用いら
れる。
例えば、ピアサ−についてみると第1図に示す如く、こ
れは、軸長方向の中間に直径が最大となるゴージ部21
、およびこのゴージ部21の両側にそれぞれ各端末側に
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
22、出口面23を備えた一対の作業ロールである(頃
斜ロール1β、1r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24、これに続く略円錐
台状をなすリーリング部25および基体端末に向かうに
従って縮径された逃げ部26を具備するプラグ2とを組
み合せて構成される。両傾斜ロール11.1rは丸鋼片
30のパスセンタX−Yの両側に、それぞれ平面視で軸
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11は入口面22の先端が上方を向くように、他方
の傾斜ロール1rは入口面22の先端が下方を向くよう
に頭糸↓角β (図示せず)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X−Y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30が白抜矢符で示す如く軸長
方向に移送されると、両傾斜ロール11、l「の入口面
22.22間に噛み込まれ、丸鋼片3cは両傾斜ロール
11.1rにより軸心線回りに回・耘されつつその中心
部にプラグ2が貫入せしめられ、傾斜ロールIf、lr
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
従来にあっても、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適性圧延条件の
各範囲を予め設定しておき、その範囲内でロール間隔、
プラグ先進量(プラグリード)、ガイドシュウ間隔のデ
ータを1本の丸鋼片の圧延毎に算出して圧延結果を予測
し、順次の圧延に際し、その算出結果と実際の圧延結果
との比較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57i15907号公報)が開発
されている。
上記圧延可能適性圧延条件の各範囲の相関図から、かみ
込み不良、尻抜は不良が発生ずる限界条件のあることが
判明するが、このかみ込み、尻抜けの限界条件は(頃斜
ロールの摩擦係数によって変化するので、ロールの摩擦
係数の大きさによってあらかじめ準備しておいた適性条
件は適用できない場合が生じる。
また、圧延材のかみ込み、尻抜は限界条件は上記の傾斜
ロールの摩擦係数、プラグリード、ロール間隔、ガイド
シュウ間隔、ロール直径、材料直径、穿孔比、プラグ形
状、ロール形状、ガイドシュウ形状、ロール材質、ガイ
ドシュウ材質等によって変化するのでかみ込み、尻抜は
限界条件を精度良く予知することは非常に困難である。
(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し
たり、プラグ先端ドラフト率(ビレット半径r0に対す
るプラグ先乾;におけるパスセンタからロール周面まで
の最短距離r1との圧下率で(1)式で定義される)を
大きくすると、プラグのijJ方にマンネスマン破壊に
より第1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。
プラグ先端ドラフト率= <ro  r+)/roX100 Z ・・・・(il
上述のようにマンネスマン破壊によって発生したちみ割
れに及ぼすロール傾斜角βおよびプラグ先端ドラフト率
の影響を第2図に示す。ただし、試験材としては快削鋼
(AISI規格12L1.l)を用い、その他の条件と
して加熱温度−1150℃、穿孔比2゜8、拡管率3%
、プラグ直径48mm、穿孔材の直径60mm、ロール
のゴージ部直径35Offimである。
また、中空素管の内面疵は、穿孔圧延中に生しる円周方
向の剪断歪が大きくなると多発する傾向にある。第3図
に内部疵発生率(疵発生本数/穿孔圧延本数)と円周方
向剪断歪との関係を示す。
円周方向剪断歪はビレット半径方向に第4図ia+の如
くビンを入れておき、同図(blに示すように穿孔圧延
後のピンのねじれ角度を測定しく2)式で求めた。
r2  θ γ1−□  ・・・(2) し ただし、 r2:  穿孔後の中空素管の外半径θ :
 穿孔後の中空素管における 円周方向のねしれ角度 L ; 穿孔後の中空素管における 肉厚 さらに、ロール傾斜角が大きくなれば円周方向剪断歪は
小さくなる。第5図にロール傾斜角と円周方向剪断歪と
の関係を示す。
第5図より明らかなように、内面底の発生を抑制するに
はロール傾斜角を大きくすればよい。
したがって、以上の説明の結論として、圧延材の内面底
を防止するにはロール傾斜角をできるだけ大きく、また
プラグ先端ドラフト率はできるだけ小さくすれば良いこ
とになる。
ところで、(頃斜角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11カ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。
さらに、非定常圧延となるかみ込み時並びに尻抜は時に
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尻抜け(かみ離し)不良が発生し、
圧延停止に至ることがある。
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
を大きくしすぎ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。
また、プラグ先端ドラフト率を小さくしすぎると非定常
圧延状態では穿孔圧延材が傾斜ロールに接触してプラグ
先端に到達するまでの接触面積が減少し、推進力がさら
に小さくなり、かみ込み不良で圧延が停止してしまう。
したがって、本発明の目的は、上述のかみ込み不良、尻
抜は不良をなくし、しかも内面底を発生することなく穿
孔圧延できる継目無管の製造方法を提供することである
さらに、本発明の目的は、圧延能率、圧延歩留を向上さ
せると共に、内面底の発生を抑制して管品質の向上を図
った継目無管の1頃斜ロール圧延方法を提供することで
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
要旨とするところは、傾斜ロール圧延機による穿孔圧延
に際し、被圧延材のかみ込み時間および尻抜は時間を計
測し、得られた各計測値に尤いて、かみ込み時のスリッ
プ率および尻抜は時の被圧延材のスリップ率を求め、両
スリップ率と予め求めておいた基準スリップ率とを比較
して両スリップ率が基準値未満であればかみ込み時のス
リップ率と基準スリップ率との差が可及的にゼロとなる
ように、また両方もしくは片方のスリップ率が基イ1λ
値超であれば高い方のスリップ率と基準値との差が可及
的にゼロとなるように、次の圧延開始前にプラグリード
、ロール傾斜角、ロール交叉角、ロール開度のうち一以
上を調節して圧延することを特徴とする継目無管の装造
力1去である。
本発明は、その具体的態様にあっては、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
延する傾斜ロール圧延に際して、傾斜ロールに作用する
圧延荷重あるいは圧延トルクを計測し、その計測値にも
とづいて、かみ込み時間、尻抜は時間を演算し、さらに
この演算値にもとづいてかみ込み時、尻抜は時の被圧延
材の各スリップ率を算出し、基準スリップ率との比較を
行い、その差を可及的にゼロにすべく、該圧延材の圧延
終了後、次材の圧延前にプラグリード、ロール傾斜角、
ロール交叉角、およびロール開度のうち1以上を調節し
て可能な限り高傾斜角、低ドラフト率で圧延することを
特徴とする継目無管の製造方法である。
ここに、基準スリップ率とは、穿孔圧延ができるスリッ
プ率であって、穿孔圧延ができる限界スリップ率に可及
的に近いスリップ率を基準スリップ率とするのがよい。
したがって、本発明は、穿孔できる限界条件のス1)7
プ率に近いスリ、プ率で可能な限り傾斜角を大きく、ま
た可能な限り低ドラフト率(換言すればプラグリードを
大きくすること)にすることを特徴とするものである。
穿孔圧延は、同じ寸法、同じ材質の被圧延材であっても
圧延のチャンスによりスリップ率が変化する。
例えば、圧延作業開始時と数時間後の圧延時とではロー
ルの温度が異なったり、またロールのナーリング(表面
粗さ)も異なってくるためである。
上記スリップ率の算出は削材の圧延荷重、圧延トルク実
績値の学習値を用いて行う。
なお、第6図は、傾斜ロールの配置構造の部位名称を説
明するための模式図である。
(作用) 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7図は、本発明方法の実施に使用する傾斜圧延機の模
式的ブロック図である。第7図fatは圧延機側面の模
式図で11.1rはその軸線をパスラインに対してそれ
ぞれ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40によりその傾斜角βを
変更される。
第7図(blは圧延機を上面から見た模式図で、傾斜ロ
ール11.lrは自動位置決め装置41によってパスラ
インに対して図中の点線の矢印方向に交叉させることが
可能となっている。またこの自■すJ位置決め装置40
、旧によって傾斜ロール11.1rが動きロール開度も
変更される。
プラグリードは自動泣面決め装置42によって変更され
る。
なお、一方の傾斜ロール1rの入側および出側には、該
傾斜ロールlrに作用する圧延荷重を検出するロードセ
ル43.43がそれぞれ設けられ、マンドレルバ−44
後方のスラストブロック45には、プラグに作用するス
ラスト力を検出するロードセル4Gが設けられている。
傾斜ロール11を駆動する駆動モータ47には負荷電流
を検出する電流検出器48が設けられている。
なお、スリップ率基準設定器50には、非定常圧延時に
おける穿孔圧延可能なかみ込み、尻抜は時のスリップ率
が与えられている。
かみ込み時間および尻抜は時間を計測するのに必要な傾
斜ロール1rあるいは傾斜ロールX1のロードセル43
.43、ロードセル46、および電流検出器48の各出
力値ならびに圧延荷重レベル設定器51の出力、プラグ
荷重レベル設定器52の出力、およびモータ電流レベル
設定器53の出力がそれぞれ演算記憶装置54に与えら
れる。さらにこの演算記憶装置54の演算値は演算制御
装置55に与えられ、その演算結果が自動位置決め!z
40.41.42に与えられる。
本発明は上記ロードセル43.43あるいは、ロードセ
ル46、あるいは電m検出器48の出力のいずれかによ
ってかみ込み時間および尻抜は時間を計測し、その計測
値にもとづいてスリップ率を計算し、その計算値によっ
て次材のロール設定値を変更するものである。
次に、傾斜ロールに作用する圧延荷重値を用いて制御す
る方法について第7図ないし第9図を用いて具体的に説
明する。
まず丸鋼片30が傾斜ロールlr、lAで圧延される前
に標準設定器58でセットされたロール設定値が演算制
御装置55を介して自動位置決め装置40.41.42
に入力され、傾斜ロール1r、14は1票準値にセント
される。このロール条件のもとて穿孔圧延を開始する。
その際穿孔途中(定常圧延時)においてロードセル43
.43の出力和を演算記憶装置54でも時間毎にサンプ
リングしてその平均値PIを同装置に記憶しておく。こ
の穿孔圧延の際のかみ込み不良、尻抜は不良が全く問題
ない場合の荷重チャートは第8図(alの如(となり、
スリ、プが大きくなってくると第8図(blの如くとな
り、非定常圧延時の圧延時間が長くなる。このスリ、プ
率が大きくなる現象は傾斜角βを大きくしたつ、または
プラグ先端ドラフト率を小さくすると、つまりロール開
度を大きく、プラグリードを大きくするとあられれてく
る。
本発明は上記非定常圧延時のスリップ率を圧延材1本毎
にン主目し、常に監視をしながら傾斜角βを大きくある
いはプラグ先端ドラフト率を可能な限り小さくしようと
するのが目的である。
次に、第9図に示したかみ込み時間t1、尻抜は時間L
2の計測はfA算記憶装匠54で実施するが、その演算
内容について第9図により説明する。
まず、かみ込み時間1.の計測はロードセル43.43
の信号の立上りと同時に演算記憶装置54に内蔵された
タイマを作動させ、圧延荷重レベル設定器51でセット
されたかみ込み時の荷重値に達したときにタイマを停止
させるよう演算記憶装に54で行い、このタイマの作動
時間をかみ込み時間t1として同装置54に記憶し、タ
イマはリセットしておく。
上記圧延荷重レベル設定器51でセントされる荷重値は
すでに演算記憶装置54で記憶しである旧材の定常圧延
時の圧延荷重の平均値Pmにもとづいて書き換えても良
い。旧材がない場合は従来の実績値でも良い。ただし、
その場合、セットする荷重値はタイマの誤動作を防ぐた
めの実績値の90%以下としておく方が良い。次に灰抜
は時間t2の計測は、灰抜は時には圧延荷重は低下して
くるのでかみ込み時と逆に圧延荷重レベル設定器51で
セントされた灰抜は時の荷重値にロードセル出力が達し
たときに演算記’t! 装置、 54のタイマを作動さ
せ、圧延材がロールを離れた時点でタイマを停止させる
。このタイマの作動時間が灰抜は時間t2として同装置
54に記憶され、タイマはリセットする。
以上のようにして、演算記憶装置54での記憶されたか
み込み時間t、と灰抜は時間t2は演算制御装置55に
与えられ、同装置55でかみ込み時、灰抜は時のスリッ
プ率が61算される。以下に演算内容について説明する
時間t1、t2を用いて(3)弐〜(7)弐にもとづい
てスリップ率Sls s、をat ’gする。
かみ込み時の材料速度v1は l。
V、=□・・・(3) t、 + Δt1 灰抜は時の材料速度v2は β1 V2=□ ・・・・・(4) t2  + Δh ただし、Δt1、Δt2は補正量で、タイマ値と実際の
非定常圧延時間とに差がある際に用 いる。
幅は圧延材が傾斜ロールに接触した点 からロールを離れる点までの距離。
ここで、傾斜ロールの前進方向の速度成分V。
を(5)式で決まるものとすると、かみ込み時のスリッ
プ率Sい灰抜は時のスリップ率S2は(6)、(7)式
となる。
Vr”  π・D−N−5in β ・・・(5)Vr
   L s、  =         X 100〜・ ・・(
6)■。
Vr N;ロール回転数(rps) D二ロールゴージ部直径(m+++) β:傾斜角(deg) (6)、(7)式のS、、 S、の値が正の方向に大き
くなることは、かみ込み不良、灰抜は不良が起きやすく
なることである。
以上のようにして求めたスリップ率S、、 S、を鋼種
、穿孔比別にスリップ率基準設定器50でセットされた
穿孔可能なスリップ率S6(、Sow とを比較してス
リップ率の差分ΔSいΔS2を求める。
Δs、  ”SOI  s、   ・・・ (8)ΔS
z  =SO2Sz  ・・・(91上記S+、Stの
値が両方共、あるいは片方のみが基準値より大きい場合
、上記スリップ率の大きい方のΔS、あるいはΔS2に
もとづき、S3、St共に基まず傾斜角を変更したい場
合の修正量Δβは、(10)、(11)式となる。
Sls S2の値が両方共あるいは片方のみが基準値よ
り大きい場合(10)、(11)式となりS7、S2の
両方が基準値より小さい場合(12)式となる。
ΔS、<ΔS8のとき Δβ = Δ5IXKI  ・・・(10)ΔS、>Δ
S2のとき Δβ −Δ5ZXKI  ・・・(11)Δβ −Δ5
IXKI  ・・・(12)ただし、K、はスリップ率
に及ぼす傾斜角βの影響係数でこの値は実績値にもとづ
い て決定しておく。
傾斜角修正量Δβにより演算制御装置55で次材の傾斜
角を演算し、その演算値が自動位置決め装置41に入力
され、傾斜角が設定される。Δβが正のときはロール傾
斜角を大きくする。
S、がS。lより小さく尻抜は性に問題ない場合ΔS1
にもとづいてプラグ先端ドラフト率を可及的に小さくす
るに必要なプラグリード、ロール開度の修正量の計算は
以下のようにする。
プラグ先端ドラフト率の修正量ΔD、は(12)弐とす
る。
ΔDf−KzXΔS1  ・・・ (13)Ktはかみ
込み性とプラグ先端ドラフト率との関係から決まる係数
プラグ先端ドラフト率はすでに説明したように(1)式
であられされ、(1)式でビレット半径r0は変えるこ
とはできないが、第9図に示すようにr、はロール開度
、プラグリード、交叉角 (ロールのへの字調整)を単
独かもしくはそれぞれ組合せて調整することによって変
えることができる。
ここでは、ロール開度とプラグリードの組合せでプラグ
先端ドラフト率を修正する場合について説明する。
(13)弐で求めたΔDrにより(14)、(15)式
に示す如くプラグリード修正量Δし4、ロール開度修正
量ΔR,を計算する。
プラグ ΔL、=に3XΔD、・・(14)開度  Δ
R9=  Ka×ΔDf  ・・(15)K1、K4は
幾何学的に決まる係数で穿孔圧延後の材料肉厚が変わら
ないよう決定する。
プラグリード修正量ΔL4とロール開度修正量ΔR,に
より演算制御装置55で次)]のロール開度とプラグリ
ードの設定値を演算し、その演算値が自動位置決め装置
40.42に入力されロール設定が行われる。
(10)、(11)、(12)弐および(14)、(1
5)で求めた修正量により次材の設定値を決める訳であ
るが、この場合(10)、(11)、(12)、(14
)、(15)式の修正量が大きすぎて次材でかみ込み不
良や尻抜は不良が起きる心配がある時はそれぞれの係数
KI、に3、K#を小さめにしておき圧延材1本毎にス
リップ状況を確認しながら徐々に目標値になるようにし
ても良い。また傾斜角の変更とプラグ先端ドラフト率の
変更をそれぞれ別個に実施しても、また同時に実施して
も良い。
本例は傾斜ロールに配設したロードセル43.43の信
号にもとづいて実施した場合であるが、このロードセル
信号のかわりにプラグにかかるスラスト力を検出するロ
ードセル46の信号を用いても良い。またロードセルが
配設されていない場合は駆動モータ47の?i流積検出
器48出力を用いても良い。
それぞれの場合、プラグ荷重レベル設定器およびモータ
電流レベル設定器に荷重値および電流値をそれぞれセッ
トしておけばよい。その他の操作についてはすでに述べ
たところと同様である。ロードセル46の信号も電流検
出器45の出力もロードセル43.43の出力と同じパ
ターンとなる。
本発明は、ロール個数3個以上の場合でも適用でき、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−ル型ではガイドシュウ力q反、ディスクのい
ずれであっても良い。
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
れ発生および円周方向剪断歪が問題となる第1ピアサ−
については詳述したが、円周方向剪断歪の発生だけが問
題の第2ピアサ−(エロンゲータ)にも本発明は適用可
能である。
(発明の効果) 以上説明したように実施すれば現在穿孔圧延を行なおう
としているロール条件のもとでかみ込み、尻抜は状態が
圧延材1本毎に判別でき、しかもかみ込み不良、尻抜は
不良等にミスロールを起こすことなく可能な限り傾斜角
を高く、可能な■リプラグ先端ドラフト率を小さくでき
るので、第2図ないし第4図に示したようにもみ割れお
よび内面疵が極力抑制できるので高品質な圧延とミスロ
ールが減少することにより高能率、高歩留の穿孔圧延が
実施できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、傾斜ロールによる穿孔圧延の様子を示す模式
図: 第2図、第3図および第5図は、穿孔圧延時のガEある
いは欠陥発生と圧延条件との関係を示すグラフ; 第7図+8+および+b+は、円周方向剪断歪の説明図
;第6図は、本発明にかかる方法の制御系を示すブロッ
ク図; 第7図+8+および山)は、傾斜ロールの配置と各部署
の名称とを示す説明図: 第8図(alおよび(blならびに第9図は、本発明に
みられる各圧延荷重チャートの説明図である。 30:丸鋼片、    lr、11:傾斜ロール、40
.41.42: 自動位置決め装置、43.46: ロ
ードセル、   48:電流検出器、44ニマンドレル
バー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 傾斜ロール圧延機による穿孔圧延に際し、被圧延材のか
    み込み時間および尻抜け時間を計測し、得られた各計測
    値に基いて、かみ込み時のスリップ率および尻抜け時の
    被圧延材のスリップ率を求め、両スリップ率と予め求め
    ておいた基準スリップ率とを比較して両スリップ率が基
    準値未満であればかみ込み時のスリップ率と基準スリッ
    プ率との差が可及的にゼロとなるように、また両方もし
    くは片方のスリップ率が基準値超であれば高い方のスリ
    ップ率と基準値との差が可及的にゼロとなるように、次
    の圧延開始前にプラグリード、ロール傾斜角、ロール交
    叉角、ロール開度のうち一以上を調節して圧延すること
    を特徴とする継目無管の製造方法。
JP19028586A 1986-08-13 1986-08-13 継目無管の製造方法 Expired - Lifetime JPH07106368B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN113766979A (zh) * 2019-05-06 2021-12-07 瓦卢莱克德国有限公司 轧制操作过程中确定扭转角的方法和设备

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