JPS635162B2 - - Google Patents

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外径と肉厚を連続的に
縮小圧延する底付管の連続圧延法に関するもので
ある。 継目無金属管、例えば継目無鋼管を能率良く生
産する方法としてマンドレルミル製管法がある。
マンドレルミル製管法は適宜方法によつて穿孔し
た円管の内部にマンドレルを装入して、ロール組
によつて構成されるカリバー列によつて連続圧延
し、その後サイザ又はストレツチレデユーサで仕
上圧延を行なう方法である。この様にマンドレル
ミルを用いて管を連続圧延する方法を管の連続圧
延法と指称し、圧延中のマンドレルの移動速度を
制御する場合を含める。 （従来技術） 従来の管の連続圧延法では例えば特公昭51−
43994号、同51−43825号公報等で示されるように
駆動ロールのカリバー列の最初の２〜４のカリバ
ーでほとんどの肉厚圧下を行ない、中央の２〜３
のカリバーで肉厚を均整化し、最後の２〜３のカ
リバーでマンドレルから管をゆるめて真円化する
ので通例である。このとき管の外径変化量は一般
的に肉厚変化量の２倍程度のわずかな量にすぎな
い。このため例えば外径３cmから17cmまでの承継
継目無鋼管を製造する場合には直径21cm以下の３
通りの丸ブルーム又は辺長21cm以下の２通りの角
ブルームを準備しなければならない。一方、最近
では、連続鋳造ブルームが管用素材として用いら
れつつあるが、素材ブルーム断面が小さいことお
よび断面数が多いことは鋳造および製造時の生産
性の低下をもたらし、従つてこの点からも素材断
面が大きく、且つ単一のサイズから多種寸法の管
が得られるような改善が望まれる。 （発明の目的） 本発明は連続圧延機を用いる底付金属管の圧延
法において素材ブルームの断面を大きくし、かつ
断面数を少なくすることを目的とする。 （発明の構成・作用） 本発明の実施態様例について説明すると、第１
図は本発明法の説明図であつて、ロールの配置方
向は相隣るスタンド間で90度位相を異にするので
あるが、便宜的に同一方向に描かれている。管３
はマンドレル１１を挿入した状態でロールカリバ
ー列によつて圧延されており、A₁、A₂、A₃では
無駆動ロールのカリバーで管の外径を縮小し、
B₁、B₂…B₅ではマンドレルと駆動したロールの
カリバーにより管の肉厚を圧減し外径を大きく縮
小し、B₆では管を真円化してマンドレルからゆ
るめている。 本発明ではマンドレル１１露出部に押込装置１
２による押込力を加えて無駆動のロール１３によ
り構成されるカリバーの後に、駆動したロール１
４により構成されるカリバーを配設したカリバー
列に向つて、該マンドレル１１の前端部が少なく
とも駆動した最終ロール組１５のロール軸線Ｃ−
Ｃを通過するまで管３′を押し進めたのち、マン
ドレル１１の押込力を解除して圧延することを特
徴とする。こうすることによつて次の効果を得る
ことが出来る。すなわち、 入側の無駆動ロール組１３によつて主として
管３′の外径を効果的に圧下することが出来、
マンドレル１１と管内径とのクリアランスを小
さくし、駆動ロール１４による肉厚圧下を効果
的に圧下することが出来、延び率が大きく出来
る。 駆動ロール１４の噛込時のトルクが極めて小
さくなり、駆動系が小さな容量で済む。 マンドレル１１の速度変化比が小さく、管
３′の変形が全長にわたつて均一化する。 押込力により管の前端が最終ロール組１５に
達するまでの時間が短かくなる。 底付管３′を使用するため管の内面酸化が著
しく少なく、管の内面精度が良く、マンドレル
１１の焼付もなく寿命が長くなる。 この工程でマンドレルの直径を変えて仕上管
の肉厚を変える場合にも、管の内径が大きいの
でマンドレルの管内挿入には支障がなく、この
工程のマンドレル径に従つて前工程で管の内径
を作りわける必要がなく、前工程のマンドレル
寸法は１つで済む。 本発明において上記効果を最も有効に発生させ
るためには次の様にする。すなわち、無駆動のロ
ール組により囲まれるカリバー面積のそれぞれ
A₁、A₂…Amである略円形のカリバーと、その
次に配設する駆動したロール組により囲まれるカ
リバー面積がそれぞれB₁、B₂…Bnである略円形
のカリバーを連設し、マンドレルの横断面積を
Ｃ、マンドレルの押込速度をｗとするとき、次の
関係式を同時に満足させながら、少なくともマン
ドレルの先端部が最終ロール組の軸芯位置を通過
するまでマンドレルを押し続けて圧延したのち、
マンドレルの押込力を解除して、その後の圧延は
駆動したロールの圧延力のみによつて圧延する。 カリバー面積の関係式 A₁＞A₂＞…＞Am＞B₁＞B₂＞…＞Bn_-1≧Bn (1) この式はカリバーの大きさの順序を示し、カリ
バーが出側に向つて次第に小さくなることを示し
ている。ここで添字は入側からかぞえたカリバー
の番号である。 マンドレルの速度式 （１＋ａ）Vi≧Wi≧（１−ａ）Vi (2) ここでViは入側からｉ番目の駆動ロールのカ
リバー底周速度であり、ａは式を簡略化したため
修正係数であつて０〜0.1の範囲の値をとる。す
なわちマンドレルの押込速度Wiは、マンドレル
前端が入側からｉ番目の駆動ロール通過後はその
カリバー底周速度に対し±10％の範囲内にに決定
される。マンドレルの押込速度Wiは、実験によ
つて入側からｉ番目の駆動ロール通過後の管前端
速度に等しく修正するのが望ましい。 駆動ロールの速度式 ここでv₁、v₂…vnは駆動したロールのロールカ
リバー底周速度で、添字は入側からの順位であ
る。ａは式を簡略化したための修正係数であつて
０〜0.1の範囲内である。(2)式と(3)式によりマン
ドレルの速度、すべての駆動ロールのの周速度が
決定される。(3)式は流量一測定を基礎としている
が、ロール周速度をカリバー底で代表しているた
め±ａすなわち±10％の範囲内での修正を必要と
している。 無駆動ロールの圧下限界式 0.5≧A₁−Am／A₁−Ｃ≧0.1 (4) 第２項はカリバー面積からマンドレル面積を減
じた管の通路の面積変化率であり、全無駆動ロー
ルカリバーの面積変化率である。上限は押込力解
除後、管が駆動ロールによつて前進可能な限界で
あり、下限はマンドレルと管内面の間隙を縮小さ
せる本発明を有効ならしめるための限界値であ
る。 駆動ロールの限界圧下式 0.9≧B₁−Bn／B₁−Ｃ≧0.4 (5) 第２項はカリバーの面積からマンドレル面積を
減じた管の通路の面積変化率であり、全駆動ロー
ルカリバーの面積変化率である。上限はこの工程
で圧延される管の薄肉限界から決定されるもので
あり、主としてマンドレルの寿命が関係してい
る。下限は押込力を解除したのち管を前進させる
ための条件式である。従つて(4)式で0.1〜0.3程度
の小さな値を選べば、(5)式の下限は0.25程度まで
広げることも作業としては不可能ではないが、(5)
式の範囲内であれば常時安定した作業が可能であ
る。 本発明では以上の様に構成することにより、前
述の効果をあげることができる。すなわち、前述
の効果は無駆動ロールの圧下式(4)によつて管の
外径を効果的に圧下したのち、駆動ロールの限界
圧下式(5)の範囲内で肉厚圧下を効果的に行なうこ
とが出来る。従来法おいては駆動ロールにより一
挙に外径と肉厚を圧下しようとするために、カリ
バー形状は著しい楕円形でなければならず、円形
断面のマンドレルを挿入して圧下する場合には円
周方向の肉厚圧下は極めて不均一となり、無駄な
変形が多く、延び率が大きく出来ず、仕上管の寸
法精度も悪かつた。 本発明の前述の効果はマンドレルにより管底
を押し抜くことによつて得られる。このときの作
業条件はマンドレルの速度式(2)と駆動ロールの速
度式(3)によつて与えられる。従来法では押込力が
ないために、各ロールに噛込時に、全スタンドに
より管が圧延されている定常状態より２〜３倍の
トルクが発生し、これに備えて駆動系の容量を大
きくしなければならないばかりか、慣性が大きく
なるため制御の遅れが発生した。 本発明の前述の効果は、マンドレルを所定の
速度で押込むことによつてもたらされる。すなわ
ち、マンドレルの速度式(2)と駆動ロールの速度式
(3)によつて与えられる。すなわち、従来法例えば
マンドレルミルでは管の前端が各ロールに順次噛
込まれる度にマンドレルと管の前部との速度差は
階段状に上昇し、これによつて管の変形はその度
に変化することになるが、本発明においては管の
前端が最終駆動ロール組を通過するまでマンドレ
ルにより押し抜くのであるから、この様な不都合
は軽減される。 本発明の前述の効果は、マンドレル前端が最
終駆動ロール組を通過するまで従来法よりマンド
レルの速度を速く保つているので管速も速くな
り、前述の条件から付ずい的に得られる効果であ
る。 本発明の前述の効果は底付管を使用すること
により空気の流通が悪いこと、および第１の工程
と第２の工程で同じマンドレルを使用するため管
の内面と空気が接触する機会が極めて限られてい
ること、さらには、マンドレルにより管内表面の
温度が低下しており、酸化速度が遅いことから明
らかである。さらに、これらのマンドレルに酸素
と反応しやすい物質を塗布しておくこと、あるい
は酸化鉄を還元しやすい物質を塗布しておくこと
により、なお一層の効果をあげることが出来る。
これらの塗布剤としては同時に熱間潤滑材として
の機能を有する黒鉛、石油、動植物性油、卑金属
および卑金属塩類等を適当なバインダと混合して
用いられる。 なお、前記(1)〜(5)式の条件は、この条件による
圧延の作用および効果から理解されるように、第
３の圧延工程前の工程が前記穿孔圧延および第２
の圧延工程以外のものであつても応用され得るも
のである。すなわち、例えば底付円筒素管がプレ
スロール穿孔法以外で製造された場合、あるいは
マンドレルを穿孔時のものより承継のものに入れ
変えた場合であつても、上記条件の圧延は管の延
伸工程に応用される。 （実施例及び本発明の効果） 第１表は従来法と本発明法を比較したものであ
り、全伸び率（＝素管寸法／圧延仕上寸法）、噛
込時の最大トルク比、噛込不良発生率、マンドレ
ル速度変化比、仕上管の寸法精度などすべて本発
明法が優れている。

【表】

【表】 これらの検証は生産用連続圧延機の２分の１の
規模の試験圧延機で行なつたものであるが、生産
用の圧延機と同様の傾向を示すものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明する側面図、第２図Ａは
カリバー図、および第２図Ｂはカリバー内の管の
面積とマンドレル面積を示す図面である。 １３，１４，１５……圧延ロール、１２……押
込装置、３′……底付円筒素管、１１……マンド
レル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動されるロール組により形成されるカリバ
   ー列の前面に無駆動ロール組により形成されるカ
   リバーを配置し、マンドレルに装着した底付円筒
   素管を少くともマンドレル先端部が最終ロール組
   の軸芯位置を通過するまで押し続けて圧延したの
   ち、該マンドレルの押込力を解除しその後の圧延
   は駆動したロールの圧延力のみによつて圧延を行
   なうことを特徴とする底付管の連続圧延法。 ２ 無駆動のロール組により囲まれる面積がそれ
   ぞれA₁、A₂…Amである略円形のカリバーの次
   に駆動したロール組により囲まれる面積がそれぞ
   れB₁、B₂…Bnである略円形のカリバーを連設
   し、マンドレルの横断面積をＣ、マンドレルの押
   込速度をｗとするとき、次の関係式を同時に満足
   させながら、少なくともマンドレルの先端部が最
   終ロール組の軸芯位置を通過するまでマンドレル
   により底付円筒素管を押し続けて圧延したのち、
   マンドレルの押込力を解除して、その後の圧延は
   駆動したロールの圧延力のみによつて圧延を行な
   うことを特徴とする底付管の連続圧延法。 ただし A₁＞A₂＞…＞Am＞B₁＞B₂＞…＞Bn_-1≧Bn (1) （１＋ａ）vi≧wi≧（１−ａ）vi (2) 0.5≧A₁−Am／A₁−Ｃ≧0.1 (4) 0.9≧B₁−Bn／B₁−Ｃ≧0.4 (5) ここでwiは入側からｉ番目の駆動ロール通過
   後のマンドレル押込速度、v₁、v₂…vnは駆動した
   ロールのロールカリバー底周速度で、添字は入側
   からの順位である。ａは式を簡略化したための修
   正係数であつて０〜0.1の範囲内にある。