WO2010073863A1 - 冷間圧延による継目無金属管の製造方法 - Google Patents

冷間圧延による継目無金属管の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2010073863A1
WO2010073863A1 PCT/JP2009/069823 JP2009069823W WO2010073863A1 WO 2010073863 A1 WO2010073863 A1 WO 2010073863A1 JP 2009069823 W JP2009069823 W JP 2009069823W WO 2010073863 A1 WO2010073863 A1 WO 2010073863A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cold
rolling
outer diameter
reduction rate
pipe
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/069823
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
千博 林
Original Assignee
住友金属工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友金属工業株式会社 filed Critical 住友金属工業株式会社
Priority to EP09834667.9A priority Critical patent/EP2390016B1/en
Priority to CN200980149550.7A priority patent/CN102245320B/zh
Priority to CA2743165A priority patent/CA2743165C/en
Priority to ES09834667.9T priority patent/ES2533620T3/es
Priority to KR1020117012333A priority patent/KR101311598B1/ko
Priority to JP2010543983A priority patent/JP4893858B2/ja
Publication of WO2010073863A1 publication Critical patent/WO2010073863A1/ja
Priority to US13/162,840 priority patent/US20110271731A1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B21B17/14—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling without mandrel, e.g. stretch-reducing mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
    • B21B19/06—Rolling hollow basic material, e.g. Assel mills
    • B21B19/10—Finishing, e.g. smoothing, sizing, reeling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/005—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills with reciprocating stand, e.g. driving the stand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/02—Rollers therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2261/00—Product parameters
    • B21B2261/02—Transverse dimensions
    • B21B2261/04—Thickness, gauge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2261/00—Product parameters
    • B21B2261/02—Transverse dimensions
    • B21B2261/08—Diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2265/00—Forming parameters
    • B21B2265/14—Reduction rate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B23/00—Tube-rolling not restricted to methods provided for in only one of groups B21B17/00, B21B19/00, B21B21/00, e.g. combined processes planetary tube rolling, auxiliary arrangements, e.g. lubricating, special tube blanks, continuous casting combined with tube rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B3/02—Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel

Definitions

  • the present invention relates to a method for cold rolling a seamless metal tube, and in particular, manufacturing a high-quality seamless metal tube by cold rolling to guarantee the inner surface quality of a high-grade special tube from the viewpoint of suppressing wrinkle wrinkles on the inner surface of the tube. It is about the method.
  • Seamless metal pipes are sent to the cold working process when they are in a hot-finished state and do not satisfy quality, strength or dimensional accuracy requirements.
  • a cold drawing method using a die and a plug or a mandrel and a cold rolling method using a cold pilga mill are generally used.
  • Cold rolling with cold pilga mill has a very high degree of processing of the tube material, can be stretched approximately 10 times by rolling, has a great effect of correcting the uneven thickness of the tube, and further does not require a drawing process. There is an advantage that no yield loss occurs.
  • cold rolling with cold pilga mill has the disadvantage that the production efficiency is extremely low compared with the cold drawing method, so that the stainless steel pipe, which is mainly high in material cost and requires intermediate processing costs, Suitable for cold processing of high-grade special pipes such as alloy steel pipes.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a cold rolling mechanism using a cold pilga mill.
  • a pair of rolls 2 having a tapered hole mold 3 whose diameter gradually decreases in the circumferential direction, and a tapered mandrel 4 whose diameter gradually decreases in the length direction,
  • the raw tube 1 is reduced in diameter to obtain a rolled tube 5.
  • a hole mold 3 is cut on the circumference of a pair of rolls 2 of the cold pilga mill, and the shape of the roll 2 becomes narrow as the roll 2 rotates.
  • the roll 2 repeats advancing and retreating along the taper of the mandrel while rotating by driving the roll shaft 2s, and the diameter of the raw tube 1 is reduced between the roll 2 and the mandrel 4 (Non-patent Document 1, etc.).
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the cold rolling process principle using a cold pilga mill, wherein FIG. 2A shows the processing status at the starting point of the forward stroke, and FIG. 2B shows the processing status at the starting point of the backward stroke. Yes.
  • FIG. 2 in the cold Pilgar mill, depending on the outer diameter and thickness dimension (do, to in the figure) and the outer diameter and thickness dimension of the product (d, t in the figure).
  • the roll 2 having the tapered hole mold 3 whose diameter gradually decreases from the biting inlet side to the finishing outlet side of the pair of rolls, and the diameter gradually increasing from the biting inlet side toward the finishing outlet side.
  • the taper-shaped mandrel 4 that is reduced is employed, and the reciprocating rolling process in which the thickness is reduced while the diameter of the base tube 1 is reduced is repeated.
  • the tube 1 is intermittently given a rotation angle of approximately 60 ° and a feed of approximately 5 to 15 mm, and rolling of a new part of the tube is repeated. .
  • Cold Pilgamil has a rolling mill developed by “MANNESMANN-DEMAG” that reduces the thickness in both the forward and backward strokes, and a rolling mill developed by “BLAWKNOX” that reduces the thickness only in the forward stroke.
  • MANNESMANN-DEMAG a rolling mill developed by “MANNESMANN-DEMAG” that reduces the thickness in both the forward and backward strokes
  • BLAWKNOX a rolling mill developed by “BLAWKNOX” that reduces the thickness only in the forward stroke.
  • the former is used for rolling stainless steel pipes, high alloy pipes or zirconium pipes
  • the latter type of rolling mill is used for rolling aluminum and its alloy pipes and copper and its alloy pipes.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to propose a method for producing a high-quality seamless steel pipe in cold rolling using a cold pilga mill.
  • a cold pilgamill (MANNESMANN-DEMAG) that rolls in both reciprocating strokes will be described.
  • the object is not limited to this, and a cold pilgamill (thickness squeezed only in the forward stroke) BLAWKNOX) is also applicable.
  • the present inventor has made various studies, and as a result, in cold rolling of seamless metal pipes by cold pilgamil, the outer diameter reduction rate is excessive compared to the wall thickness reduction rate. As a result, it has been found that the circumferential compressive stress applied to the raw tube becomes excessive and wrinkles are likely to occur on the inner surface of the tube.
  • the present invention has been completed on the basis of the above findings, and the gist thereof is the following (1) and (2) a method for producing a seamless metal tube by cold rolling.
  • a method for producing a seamless metal pipe by a cold pilga mill which proceeds from the biting inlet side to the finishing outlet side of a pair of rolls according to the outer diameter and the wall thickness of the raw pipe and the product rolled pipe.
  • the thickness is reduced while reducing the diameter.
  • the outer diameter reduction rate Rd is set to 1/2 or less of the wall thickness reduction rate Rt.
  • a raw pipe finished by hot rolling under a condition of an outer diameter reduction rate of 77% or less by a stretch reducer is used. Is desirable. In addition, it is desirable to use a raw tube finished by hot rolling with a sizer under a condition that the outer diameter reduction rate is 33% or less.
  • the processing balance between the outer diameter reduction rate Rd and the wall thickness reduction rate Rt is achieved. Therefore, generation
  • the product quality after cold rolling is further improved by limiting the outer diameter reduction rate of constant diameter rolling (stretch reducer or sizer). Can do.
  • FIG. 3 is a diagram showing a divided model of a pipe cross section rolled by a cold pilga mill.
  • the tube cross section can be divided into regions of the groove bottom side 11, 14 and the flange side 12, 13.
  • the groove bottom sides 11 and 14 are subjected to wall thickness processing by a roll and a mandrel 4 and stretch-rolled, and the flange sides 12 and 13 are pulled and deformed by stretching on the groove bottom side. That is, the material on the groove bottom sides 11 and 14 is deformed under external pressure, internal pressure and axial compression force, and the material on the flange sides 12 and 13 is deformed under external pressure and axial tension.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams showing deformation behavior of a pipe cross section rolled by a cold pilga mill.
  • FIG. 4A is a deformation behavior in forward rolling (forward rolling)
  • FIG. 4B is a backward stroke.
  • the deformation behavior in rolling (re-rolling) is shown.
  • the deformation behavior shown in FIG. 4 is based on a processing pattern in which the turn of the tube 1 is given only in the forward rolling and not in the reverse rolling. From the viewpoint of the pipe material, the roll is rotated relative to the pipe material only in the forward stroke. However, there is no relative rotation in the return stroke.
  • the cold pilga mill (MANNESMANN-DEMAG), which rolls in both reciprocating strokes, basically has a 60 ° turn. It is not symmetric with respect to the vertical axis, but is asymmetrical deformation.
  • sections 11 and 14 indicate the groove bottom side
  • sections 12 and 13 indicate the flange side.
  • the ratio of the outer diameter reduction rate Rd to the thickness reduction rate Rt determines the quality of the product.
  • the pipe manufactured by the Mannesmann mandrel mill process is generated in the hot drawing rolling process. There are internal wrinkles that appear and are further encouraged in the cold rolling process.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of a Mannesmann mandrel mill process for manufacturing a seamless steel pipe hot.
  • a solid round billet 21 heated to a predetermined temperature is used as a material to be rolled, the round billet 21 is fed to a piercing and rolling machine 23, and the axial center portion is pierced to form a hollow piece (or a hollow element).
  • Tube 22 is manufactured.
  • the produced hollow piece 22 is fed as it is to a drawing and rolling device of the subsequent mandrel mill 24 and drawn and rolled to obtain a hollow shell (or a raw tube) 22.
  • the material temperature of the hollow shell 22 is lowered during drawing by the mandrel bar 24b inserted on the inner surface of the hollow shell 22 and the rolling roll 24r that regulates the outer surface of the hollow shell. For this reason, the hollow shell 22 rolled by the mandrel mill 24 is then charged into the reheating furnace 25 and reheated. Then, it becomes the seamless steel pipe hot-rolled through constant diameter rolling of the stretch reducer 26 or a sizer (not shown). If the temperature drop in the mandrel mill is small, a reheating furnace is unnecessary.
  • the hollow shell 22 is passed through the rolling roll 26r without using the inner surface regulating tool such as a mandrel. Since it is finished by drawing, wrinkles are likely to occur on the inner surface of the hot-finished steel pipe.
  • the present inventor used as a test material an element tube that has been drawn and rolled with a stretch reducer and a sizer, and the outer diameter reduction rate of the draw rolling and the outer diameter reduction rate of the cold rolling and Rolling experiments were carried out with varying thickness reduction rate, and macro-structural observations were repeated to investigate the conditions for suppressing wrinkles.
  • a cold pilga mill is taken into consideration that the element pipe subjected to hot constant diameter rolling is an object.
  • a raw pipe finished by hot drawing and rolling under a condition that the outer diameter reduction rate is 77% or less is used.
  • Example 1 A 25Cr-30Ni-3Mo high alloy steel pipe having an outer diameter of 50.8 mm and an inner thickness of 5.5 mm manufactured by a hot extrusion process was used as a test element pipe, and an outer diameter of 38.1 mm and a wall thickness of 2. The diameter was reduced to 4 mm. Feed and turn angles are given at the start of the journey. The experimental conditions are summarized below.
  • Example 2 A cold pill was prepared by using a 25Cr-30Ni-3Mo high-alloy steel pipe with an outer diameter of 48.6 mm and a wall thickness of 6.0 mm manufactured by a cross drill, a mandrel mill and a stretch reducer by the Mannesmann mandrel mill process. The steel was reduced in diameter to 41.0 mm in outer diameter and 2.2 mm in thickness with a gamil. The outer diameter reduction rate in the stretch reducer is 77% or less.
  • the experimental conditions are summarized below.
  • the outer diameter reduction rate of the stretch reducer is 77% or less, but because it is drawn and rolled while applying the maximum tension between the stands by full stretch setup, the occurrence of wrinkles on the inner surface is suppressed as much as possible. In the product after rolling, the occurrence of inner surface wrinkles due to wrinkle wrinkles was slight, and satisfactory inner surface quality was obtained.
  • Example 3 A cold pillga was prepared by using a 25Cr-30Ni-3Mo high alloy steel pipe with an outer diameter of 101.6 mm and a wall thickness of 7.0 mm manufactured by a cross drilling machine, mandrel mill and sizer by the Mannesmann mandrel mill process. The diameter was reduced by a mill to an outer diameter of 88.9 mm and a wall thickness of 2.8 mm. The outer diameter reduction rate in the sizer is 33% or less.
  • the experimental conditions are summarized below.
  • the outer diameter reduction rate of the sizer is 33% or less, which is considerably smaller than the outer diameter reduction rate of the stretch reducer, so the occurrence of wrinkles on the inner surface is suppressed as much as possible.
  • the generation of internal wrinkles due to wrinkle wrinkles was slight, and satisfactory internal surface quality was obtained.
  • the processing balance between the outer diameter reduction rate Rd and the wall thickness reduction rate Rt is achieved. Therefore, generation
  • the product quality after cold rolling is further improved by limiting the outer diameter reduction rate of constant diameter rolling (stretch reducer or sizer). Can do. By these, it can apply widely as a manufacturing method of the high quality seamless metal pipe by cold rolling.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Abstract

　コールドピルガミルによる継目無金属管の冷間圧延において、外径減少率が肉厚減少率に比較して過大になるとフランジ側の円周方向歪が過大になり、結果的に円周方向圧縮応力が過大になって管内面にしわ疵を発生し、溝底側でたたみ込まれて折れ込み疵となり、これが繰り返されて内面疵に発達する。素管が押出しプロセスにより製造される場合は別として、マンネスマン・マンドレルプロセスにより製造される場合に定径圧延（ストレッチレデューサまたはサイザ）により素管の段階で内面しわ疵があり、冷間圧延で更に助長されるので注意を要する。これらを勘案し、コールドピルガミルにおける外径減少率／肉厚減少率比の比を１／２以下とする。これにより、冷間圧延による内面疵が抑制された高品質継目無金属管を得ることができる。

Description

冷間圧延による継目無金属管の製造方法
　本発明は、継目無金属管の冷間圧延方法に関し、特に、管内面のしわ疵抑制の観点から高級特殊管の内面品質を保証しようとする、冷間圧延による高品質継目無金属管の製造方法に関するものである。
　継目無金属管は熱間仕上げの状態で品質上、強度上または寸法精度上の要求を満足し得ない場合には冷間加工工程に送られる。冷間加工工程としてはダイスとプラグまたはマンドレルを用いる冷間抽伸法とコールドピルガミルによる冷間圧延法が一般的である。
　コールドピルガミルによる冷間圧延では管材の加工度が極めて高く、圧延加工によりおよそ１０倍の延伸も可能であり、管の偏肉の矯正効果も大きく、さらに、絞り圧延工程が不要であり、歩留りロスを発生しないという利点がある。
　その反面、コールドピルガミルによる冷間圧延では、冷間抽伸法に比較して生産能率がきわめて低いという欠点もあるので、主として素材費が高く、且つ、中間処理にコストを要するステンレス鋼管、高合金鋼管などの高級特殊管の冷間加工に適している。
　図１は、コールドピルガミルによる冷間圧延の機構を説明する図である。コールドピルガミルによる冷間圧延法では、円周方向に次第にその径が縮小するテーパ状孔型３を有する一対のロール２と、同じく長さ方向に次第にその径が縮小するテーパ状マンドレル４との間で素管１を縮径圧延し圧延管５を得る。
　すなわち、コールドピルガミルの一対のロール２には円周上に孔型３が切られており、その形状はロール２の回転とともに孔型が狭くなるようになっている。ロール２はロールシャフト２ｓの駆動により回転しながらマンドレルのテーパに沿って前進および後退を繰り返し、ロール２とマンドレル４の間で素管１を縮径圧延する（非特許文献１など）。
　図２は、コールドピルガミルによる冷間圧延の加工原理を示す説明図であり、同図（ａ）は往行程開始点、同図（ｂ）は復行程開始点での加工状況を示している。図２に示すように、コールドピルガミルでは、素管１の外径、肉厚寸法（図中のｄo、ｔo）および製品の外径、肉厚寸法（図中のｄ、ｔ）に応じて、一対のロールの噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径が縮小するテーパ状孔型３を有するロール２と、同じく噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径が縮小するテーパ状マンドレル４とを採用し、素管１を縮径しながら肉厚を減ずる往復圧延行程が繰り返される。
　コールドピルガミルの往復運動の往行程の開始点において、素管１には間欠的におよそ６０°の回転角とおよそ５～１５ｍｍのフィードが与えられ、素管の新しい部分の圧延が繰り返される。
　コールドピルガミルには、往行程および復行程の両行程で肉厚圧下する“MANNESMANN-DEMAG社”開発の圧延機と、往行程だけで肉厚圧下する“BLAWKNOX社” 開発の圧延機との２方式がある。通常、ステンレス鋼管、高合金管またはジルコニウム管などの圧延には前者が用いられ、アルミニウムおよびその合金管、並びに銅およびその合金管の圧延には後者の方式の圧延機が用いられる。
第３版　鉄鋼便覧　第３巻（２）　条鋼・鋼管・圧延共通設備　１１８３～１１８９頁
　コールドピルガミルによる冷間圧延が適用される高級特殊管では、高品質の特性が強く要請され、冷間圧延後の製品管において、内面しわ疵に起因する内面疵の発生は抑制しなければならない。しかし、従来では、内面疵の発生がない高品質継目無鋼管を、コールドピルガミルによる冷間圧延により製造する方法については提案がなされていない。
　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、コールドピルガミルによる冷間圧延において、高品質継目無鋼管の製造方法を提案することにある。
　なお、本発明では往復両行程で圧延するコールドピルガミル（MANNESMANN-DEMAG社）について説明するが、対象はこれに限定されるものではなく、往行程だけで肉厚圧下するコールドピルガミル（BLAWKNOX社）にも適用可能である。
問題を解決するための手段
　本発明者は、上記課題を解決するため、種々の検討を加えて結果、コールドピルガミルによる継目無金属管の冷間圧延において、外径減少率が肉厚減少率に比較して過大になると、素管に加わる円周方向圧縮応力が過大になって管内面にしわ疵を発生し易くなることを知見した。
　さらに、素管がユジーン押出しプロセスにより製造される場合は別として、マンネスマン・マンドレルミルプロセスにより製造される場合には、定径圧延（ストレッチレデューサまたはサイザ）により素管の段階で内面しわ疵が発生するおそれがある。素管の段階で発生した内面しわ疵は、コールドピルガミルによる冷間圧延が適用される高級特殊管の品質に大きな影響を及ぼすことになる。
　本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、下記（１）および（２）の冷間圧延による継目無金属管の製造方法を要旨としている。
（１）コールドピルガミルによる継目無金属管の製造方法であって、素管ならびに製品圧延管の外径および肉厚寸法に応じて、一対のロールの噛み込み入口側から仕上出口側に向かって次第にその径が縮小するテーパ状孔型を有するロールと、同じく噛み込み入口側から仕上出口側に向かって次第にその径が縮小するテーパ状マンドレルとを用いて、縮径しながら肉厚を減じて延伸圧延する際に、外径減少率Ｒｄを肉厚減少率Ｒｔの１／２以下とすることを特徴とする冷間圧延による継目無金属管の製造方法である。
　ただし、ｄo：素管外径、ｄ：仕上外径、ｔo：素管肉厚、およびｔ：仕上肉厚とした場合に、外径減少率Ｒｄおよび肉厚減少率Ｒｔは、次の（ａ）（ｂ）式で算出される。
　　Ｒｄ＝｛１－（ｄ／ｄo）｝×１００（％）　　　　・・・　　（ａ）
　　Ｒｔ＝｛１－（ｔ／ｔo）｝×１００（％）　　　　・・・　　（ｂ）
（２）上記（１）の冷間圧延による継目無金属管の製造方法においては、ストレッチレデューサにより外径減少率７７％以下の条件で熱間で絞り圧延して仕上げられた素管を使用するのが望ましい。また、サイザにより外径減少率３３％以下の条件で熱間で絞り圧延して仕上げられた素管を使用するのが望ましい。
　本発明の冷間圧延による継目無金属管の製造方法によれば、縮径しながら肉厚を減じて延伸圧延する際に、外径減少率Ｒｄと肉厚減少率Ｒｔとの加工バランスを図ることにより、内面しわ疵に起因する内面疵の発生は抑制し、冷間圧延後の製品管を高品質にすることができる。
　さらに、素管がマンネスマン・マンドレルミルプロセスにより製造される場合には、定径圧延（ストレッチレデューサまたはサイザ）の外径減少率を制限することにより、一層、冷間圧延後の製品品質を高めることができる。
コールドピルガミルによる冷間圧延の機構を説明する図である。 コールドピルガミルによる冷間圧延の加工原理を示す説明図であり、同図（ａ）は往行程開始点、同図（ｂ）は復行程開始点での加工状況を示している。 コールドピルガミルで圧延される管断面の分割モデルを示す図である。 コールドピルガミルで圧延される管断面の変形挙動を示す図である。 継目無鋼管を熱間で製造するマンネスマン・マンドレルミルプロセスの製造工程の一例を説明する図である。
　図３は、コールドピルガミルで圧延される管断面の分割モデルを示す図である。管１の内面がマンドレル４に接触しているか否かによって、管断面を溝底側１１、１４とフランジ側１２、１３との領域に分けることができる。溝底側１１、１４はロールとマンドレル４によって肉厚加工を受けて延伸圧延され、フランジ側１２、１３は溝底側の延伸に引張られて変形する。すなわち、溝底側１１、１４の材料は外圧と内圧と軸方向圧縮力の下で変形し、フランジ側１２、１３の材料は外圧と軸方向張力の下で変形する。
　図４は、コールドピルガミルで圧延される管断面の変形挙動を示す図であり、同図（ａ）は往行程の圧延（往圧延）での変形挙動、同図（ｂ）は復行程の圧延（復圧延）での変形挙動を示している。図４に示す変形挙動は、管１のターンは往圧延のみで与え、復圧延では与えない加工パターンに基づくものであり、管材料から見れば、ロールは往行程のみ管材と相対的に回転配置し、復行程では相対的な回転はない。
　図４（ａ）（ｂ）に示すように、往復両行程で圧延するタイプのコールドピルガミル（MANNESMANN-DEMAG社）では６０°ターンが基本であるので管断面の変形は孔型の水平軸、垂直軸に対して対称にはならず、非対称変形となる。図４に示す変形挙動では、ｉ番目の往圧延において、セクション１１および１４が溝底側、セクション１２および１３がフランジ側を示している。
　図４に示す変形挙動において、肉厚減少率Ｒｔに対して外径減少率Ｒｄが大き過ぎると、フランジ側の円周方向の圧縮歪φθが大きくなり、結果的に円周方向の圧縮応力σθ（図示せず）が過大になり、内面しわ疵を発生し、溝底側でたたみ込まれ、これが繰り返されて内面疵に発達し、内面品質を劣化させる。
　高度の品質特性を要求される特殊管の製造では、肉厚減少率Ｒｔに対する外径減少率Ｒｄの比率が製品の品質を決定する。しかも、コールドピルガミルに供される素管が熱間押出し（ユジーン押出し）プロセスで製造される場合は別として、マンネスマン・マンドレルミルプロセスで製造される素管には熱間絞り圧延工程で発生した内面しわ疵が存在し、これが冷間圧延工程において更に助長されて現れる。
　図５は、継目無鋼管を熱間で製造するマンネスマン・マンドレルミルプロセスの製造工程の一例を説明する図である。このプロセスは、所定温度に加熱された中実の丸ビレット２１を被圧延材とし、この丸ビレット２１を穿孔圧延機２３に送給して、その軸心部を穿孔してホローピース（または中空素管）２２を製造する。次いで、製造されたホローピース２２をそのまま、後続するマンドレルミル２４の延伸圧延装置に送給して延伸圧延し、ホローシェル（または素管）２２とする。
　マンドレルミル２４で延伸圧延される際に、ホローシェル２２はその内面に挿入されたマンドレルバー２４ｂとホローシェル外面を規制する圧延ロール２４ｒによって、延伸に際して材料温度が低下する。このため、マンドレルミル２４で圧延されたホローシェル２２は、次いで再加熱炉２５に装入され、再加熱される。その後、ストレッチレデューサ２６またはサイザ（図示せず）の定径圧延を経て熱間圧延された継目無鋼管となる。マンドレルミルにおける温度低下が小さければ、再加熱炉は不要である。
　ところが、上述のマンネスマン・マンドレルミルプロセスにおいて、定径圧延を行うストレッチレデューサやサイザでは、ホローシェル２２を圧延ロール２６ｒに通して、マンドレルなどの内面規制工具を用いることなく、中空素管２２を外径絞り圧延によって仕上げるので、熱間仕上げされた鋼管の内表面にしわ疵が発生し易い。
　そこで、本発明者は、熱間押出し素管のほか、ストレッチレデューサおよびサイザで絞り圧延された素管を供試材とし、絞り圧延の外径減少率と、冷間圧延の外径減少率および肉厚減少率を変えて圧延実験を行い、マクロ組織観察を繰り返してしわ疵抑制の条件を検討した。
　上述の通り、コールドピルガミルによる継目無金属管の冷間圧延において、外径減少率が肉厚減少率に比較して過大になるとフランジ側の円周方向歪が過大になり、結果的に円周方向圧縮応力が過大になって管内面にしわ疵を発生し、溝底側でたたみ込まれて折れ込み疵となり、これが繰り返されて内面疵に発達する。
　上記検討の結果、素管が熱間押出しプロセスにより製造される場合は別として、マンネスマン・マンドレルプロセスにより製造される場合には、定径圧延（ストレッチレデューサまたはサイザ）により素管の段階で内面しわ疵が発生する場合があり、内面しわ疵がある場合には、冷間圧延で更に助長されるので注意を要する。
　本発明の冷間圧延による継目無金属管の製造方法では、採用される熱間押出し素管のほか、熱間定径圧延された素管が対象となることを勘案すれば、コールドピルガミルにおける外径減少率は肉厚減少率の１／２以下とする必要がある。
　本発明の冷間圧延による継目無金属管の製造方法では、ストレッチレデューサにより定径圧延される場合に、外径減少率７７％以下の条件で熱間絞り圧延して仕上げられた素管を使用するのが望ましく、また、サイザにより定径圧延される場合に、外径減少率３３％以下の条件で熱間絞り圧延して仕上げられた素管を使用するのが望ましい。
　熱間押出し（ユジーン押出し）プロセスおよびマンネスマン・マンドレルミルプロセス（ストレッチレデューサおよびサイザ仕上）により製造された素管を供試材とし、コールドピルガミルで冷間加工により縮径圧延した場合を例にとり、製品の内面品質を評価した。
（実施例１）
　熱間押出しプロセスにより製造された外径５０．８ｍｍ、内厚５．５ｍｍの２５Ｃｒ－３０Ｎｉ－３Ｍｏ高合金鋼管を供試素管とし、コールドピルガミルにより外径３８．１ｍｍ、肉厚２．４ｍｍに縮径圧延した。往行程開始時点において送りとターン角を与えている。実験条件を以下に要約する。
　テーパマンドレルの径：ｄｍ＝３９．６～３３．１ｍｍ（テーパあり）
　往行程のフイード（送り）：ｆ＝８．０ｍｍ
　往行程のターン角（回転角）：θ＝６０°
　素管寸法：ｄo×ｔo＝５０．８ｍｍ×５．５ｍｍ
　仕上寸法：ｄ×ｔ＝３８．１ｍｍ×２．４ｍｍ
　縮径比：ｄ／ｄo＝０．７５
　延伸比：ｔo（ｄo－ｔo）／ｔ（ｄ－ｔ）＝２．９１
　肉厚／外径比：ｔ／ｄ＝０．０６３
　外径減少率／肉厚減少率比：Ｒｄ／Ｒｔ＝０．４６＜１／２
　ただし、外径減少率：Ｒｄ＝｛１－（ｄo／ｄ）｝×１００（％）
　　　　　肉厚減少率：Ｒｔ＝｛１－（ｔo／ｔ）｝×１００（％）
　押出し製管した素管にはしわ疵の発生がないこともあって、冷間圧延後の製品にはしわ疵起因の内面疵の発生はきわめて軽微であり、満足すべき内面品質が得られた。
（実施例２）
　マンネスマン・マンドレミルプロセスにより、交叉穿孔機、マンドレルミルおよびストレッチレデューサで製造された外径４８．６ｍｍ、肉厚６．０ｍｍの２５Ｃｒ－３０Ｎｉ－３Ｍｏの高合金鋼管を供試素管とし、コールドピルガミルにより外径４１．０ｍｍ、肉厚２．２ｍｍに縮径圧延した。ストレッチレデューサにおける外径減少率は７７％以下である。実験条件を以下に要約する。
　テーパマンドレルの径：ｄｍ＝３６．４ｍｍ（テーパなし）
　往行程のフイード：ｆ＝８．０ｍｍ
　往行程のターン角：θ＝６０°
　素管寸法：ｄo×ｔo＝４８．６ｍｍ×６．０ｍｍ
　仕上寸法：ｄ×ｔ＝４１．０ｍｍ×２．２ｍｍ
　縮径比：ｄ／ｄo＝０．８４
　延伸比：ｔo（ｄo－ｔo）／ｔ（ｄ－ｔ）＝３．０
　肉厚／外径比：ｔ／ｄ＝０．０５４
　外径減少率／肉厚減少率比：Ｒｄ／Ｒｔ＝０．２５＜１／２
　ただし、外径減少率：Ｒｄ＝｛１－（ｄo／ｄ）｝×１００（％）
　　　　　肉厚減少率：Ｒｔ＝｛１－（ｔo／ｔ）｝×１００（％）
　ストレッチレデューサにおける外径減少率は７７％以下であるが、フルストレッチ段取りによりスタンド間張力を最大限に付与しながら絞り圧延しているので、内面しわ疵の発生は極力抑制されており、冷間圧延後の製品にはしわ疵起因の内面疵の発生は軽微であり、満足すべき内面品質が得られた。
（実施例３）
　マンネスマン・マンドレミルプロセスにより、交叉穿孔機、マンドレルミルおよびサイザで製造された外径１０１．６ｍｍ、肉厚７．０ｍｍの２５Ｃｒ－３０Ｎｉ－３Ｍｏの高合金鋼管を供試素管とし、コールドピルガミルにより外径８８．９ｍｍ、肉厚２．８ｍｍに縮径圧延した。サイザにおける外径減少率は３３％以下である。実験条件を以下に要約する。
　テーパマンドレルの径：ｄｍ＝８３．８ｍｍ（テーパなし）
　往行程のフイード：ｆ＝１０．０ｍｍ
　往行程のターン角：θ＝６０°
　素管寸法：ｄo×ｔo＝１０１．６ｍｍ×７．０ｍｍ
　仕上寸法：ｄ×ｔ＝８８．９ｍｍ×２．８ｍｍ
　縮径比：ｄ／ｄo＝０．８８
　延伸比：ｔo（ｄo－ｔo）／ｔ（ｄ－ｔ）＝２．８
　肉厚／外径比：ｔ／ｄ＝０．０３２
　外径減少率／肉厚減少率比：Ｒｄ／Ｒｔ＝０．２１＜１／２
　ただし、外径減少率：Ｒｄ＝｛１－（ｄo／ｄ）｝×１００（％）
　　　　　肉厚減少率：Ｒｔ＝｛１－（ｔo／ｔ）｝×１００（％）
　サイザにおける外径減少率は３３％以下であり、ストレッチレデューサの場合の外径減少率に比較すれば可成り小さいので、内面しわ疵の発生は極力抑制されており、冷間圧延後の製品にはしわ疵起因の内面疵の発生は軽微であり、満足すべき内面品質が得られた。
　本発明の冷間圧延による継目無金属管の製造方法によれば、縮径しながら肉厚を減じて延伸圧延する際に、外径減少率Ｒｄと肉厚減少率Ｒｔとの加工バランスを図ることにより、内面しわ疵に起因する内面疵の発生は抑制し、冷間圧延後の製品管を高品質にすることができる。
　さらに、素管がマンネスマン・マンドレルミルプロセスにより製造される場合には、定径圧延（ストレッチレデューサまたはサイザ）の外径減少率を制限することにより、一層、冷間圧延後の製品品質を高めることができる。これらにより、冷間圧延による高品質継目無金属管の製造方法として広く適用できる。
１：素管、　２：孔型ロール、　３：テーパ状孔型
４：テーパ状マンドレル、　５：圧延管
１１、１４：溝底側セクション、　１２、１３：フランジ側セクション
２１：丸ビレット、　２２：ホローピース、ホローシェル
２４：マンドレルミル、　２５：再加熱炉
２６：定径圧延機、ストレッチレデューサ
 

Claims (3)

  1. 　コールドピルガミルによる継目無金属管の製造方法であって、
    　素管ならびに製品圧延管の外径および肉厚寸法に応じて、一対のロールの噛み込み入口側から仕上出口側に向かって次第にその径が縮小するテーパ状孔型を有するロールと、
    　同じく噛み込み入口側から仕上出口側に向かって次第にその径が縮小するテーパ状マンドレルとを用いて、
    　縮径しながら肉厚を減じて延伸圧延する際に、外径減少率Ｒｄを肉厚減少率Ｒｔの１／２以下とすることを特徴とする冷間圧延による継目無金属管の製造方法。
    　ただし、Ｒｄ＝｛１－（ｄ／ｄo）｝×１００（％）
    　　　　　Ｒｔ＝｛１－（ｔ／ｔo）｝×１００（％）
    　　　　　ｄo：素管外径、ｄ：仕上外径、ｔo：素管肉厚、ｔ：仕上肉厚
  2. 　ストレッチレデューサにより外径減少率７７％以下の条件で熱間で絞り圧延して仕上げられた素管を使用することを特徴とする請求項１記載の冷間圧延による継目無金属管の製造方法。
  3. 　サイザにより外径減少率３３％以下の条件で熱間で絞り圧延して仕上げられた素管を使用することを特徴とする請求項１記載の冷間圧延による継目無金属管の製造方法。
PCT/JP2009/069823 2008-12-24 2009-11-25 冷間圧延による継目無金属管の製造方法 WO2010073863A1 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09834667.9A EP2390016B1 (en) 2008-12-24 2009-11-25 Process for production of seamless metal pipe by cold rolling
CN200980149550.7A CN102245320B (zh) 2008-12-24 2009-11-25 利用冷轧制造无缝金属管的方法
CA2743165A CA2743165C (en) 2008-12-24 2009-11-25 Method for producing seamless metallic tube by cold rolling
ES09834667.9T ES2533620T3 (es) 2008-12-24 2009-11-25 Procedimiento de producción de tuberías metálicas sin costuras mediante laminado en frío
KR1020117012333A KR101311598B1 (ko) 2008-12-24 2009-11-25 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법
JP2010543983A JP4893858B2 (ja) 2008-12-24 2009-11-25 冷間圧延による継目無金属管の製造方法
US13/162,840 US20110271731A1 (en) 2008-12-24 2011-06-17 Method for producing seamless metallic tube by cold rolling

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008327763 2008-12-24
JP2008-327763 2008-12-24

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/162,840 Continuation US20110271731A1 (en) 2008-12-24 2011-06-17 Method for producing seamless metallic tube by cold rolling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010073863A1 true WO2010073863A1 (ja) 2010-07-01

Family

ID=42287483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/069823 WO2010073863A1 (ja) 2008-12-24 2009-11-25 冷間圧延による継目無金属管の製造方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20110271731A1 (ja)
EP (1) EP2390016B1 (ja)
JP (1) JP4893858B2 (ja)
KR (1) KR101311598B1 (ja)
CN (1) CN102245320B (ja)
CA (1) CA2743165C (ja)
ES (1) ES2533620T3 (ja)
WO (1) WO2010073863A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102294378A (zh) * 2011-06-21 2011-12-28 吉欣（英德）热轧不锈复合钢有限公司 一种中小管径内复合不锈钢管的制造方法
JP2020044547A (ja) * 2018-09-19 2020-03-26 長野鍛工株式会社 相当ひずみの導入方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103521521B (zh) * 2013-10-17 2015-11-18 太原科技大学 一种凹辊式管材斜轧张力减径工艺方法
CN104353673A (zh) * 2014-11-04 2015-02-18 辽宁天丰特殊工具制造有限公司 消除钢管内方的定减径机
KR101584300B1 (ko) 2015-06-11 2016-01-11 최광준 맨드릴용 윤활유 공급이 가능한 필거 밀
CN106862273A (zh) * 2017-04-10 2017-06-20 广东科莱博科技有限公司 一种冷轧管的轧制方法
CN109940059B (zh) * 2017-12-21 2021-04-02 有研工程技术研究院有限公司 一种精密薄壁大直径铝合金管材的制备方法
WO2020189140A1 (ja) * 2019-03-15 2020-09-24 Ｊｆｅスチール株式会社 継目無角形鋼管の製造方法
CN114160605A (zh) * 2021-10-28 2022-03-11 首都航天机械有限公司 一种适用于变截面管子的成形装置及方法
CN115011914B (zh) * 2022-08-08 2022-10-25 西北工业大学 一种医用钴基合金无缝管材的制备方法
CN115338266B (zh) * 2022-09-02 2023-10-27 张家港华裕有色金属材料有限公司 一种金属管冷轧方法
CN115318828B (zh) * 2022-09-02 2023-10-27 张家港华裕有色金属材料有限公司 一种用于冷轧金属管的轧制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04127902A (ja) * 1990-09-18 1992-04-28 Sumitomo Metal Ind Ltd 銀合金薄肉小径管の製造方法
JP2003062604A (ja) * 2001-08-28 2003-03-05 Sanyo Special Steel Co Ltd 打抜き性に優れた鋼管の製造方法
JP2007038296A (ja) * 2005-06-28 2007-02-15 Sumitomo Metal Ind Ltd 金属管の冷間圧延方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5725209A (en) * 1980-07-18 1982-02-10 Sumitomo Metal Ind Ltd Production of seamless metallic pipe
JP2924523B2 (ja) * 1992-12-11 1999-07-26 住友金属工業株式会社 マンドレルミルによる金属管の延伸圧延方法
DE4335063C1 (de) * 1993-10-11 1995-05-04 Mannesmann Ag Kaltpilgerwalzwerk zum Kaltwalzen von Rohren
CN2182005Y (zh) * 1994-05-19 1994-11-09 北京科技大学 锥形辊钢管斜轧延伸机
US5699690A (en) * 1995-06-19 1997-12-23 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method and apparatus for manufacturing hollow steel bars
JP3853428B2 (ja) * 1995-08-25 2006-12-06 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼管の絞り圧延方法および設備
JPH1080715A (ja) * 1996-09-05 1998-03-31 Sumitomo Metal Ind Ltd 冷間加工のままで使用される鋼管の製造方法
CN1224471C (zh) * 2000-09-19 2005-10-26 鞍山钢铁集团公司 单旋体变断面管及其制造方法和设备
CN100409956C (zh) * 2004-03-30 2008-08-13 住友金属工业株式会社 管的定径轧制控制方法及定径轧制控制装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04127902A (ja) * 1990-09-18 1992-04-28 Sumitomo Metal Ind Ltd 銀合金薄肉小径管の製造方法
JP2003062604A (ja) * 2001-08-28 2003-03-05 Sanyo Special Steel Co Ltd 打抜き性に優れた鋼管の製造方法
JP2007038296A (ja) * 2005-06-28 2007-02-15 Sumitomo Metal Ind Ltd 金属管の冷間圧延方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Steel Bars/Steel Pipe/Facilities Commonly Used for Rolling", vol. ILL, 20 November 1980, article "3rd Edition Iron and Steel Handbook", pages: 1183 - 1189
See also references of EP2390016A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102294378A (zh) * 2011-06-21 2011-12-28 吉欣（英德）热轧不锈复合钢有限公司 一种中小管径内复合不锈钢管的制造方法
JP2020044547A (ja) * 2018-09-19 2020-03-26 長野鍛工株式会社 相当ひずみの導入方法
JP7288255B2 (ja) 2018-09-19 2023-06-07 長野鍛工株式会社 相当ひずみの導入方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102245320B (zh) 2015-09-02
EP2390016A4 (en) 2013-10-16
EP2390016A1 (en) 2011-11-30
JP4893858B2 (ja) 2012-03-07
CN102245320A (zh) 2011-11-16
KR101311598B1 (ko) 2013-09-26
CA2743165C (en) 2013-07-16
JPWO2010073863A1 (ja) 2012-06-14
CA2743165A1 (en) 2010-07-01
EP2390016B1 (en) 2015-01-07
ES2533620T3 (es) 2015-04-13
KR20110071026A (ko) 2011-06-27
US20110271731A1 (en) 2011-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4893858B2 (ja) 冷間圧延による継目無金属管の製造方法
EP1884296B1 (en) Method of manufacturing ultrathin wall metallic tube by cold working method
JP4774809B2 (ja) 冷間圧延法による超薄肉継目無金属管の製造方法
WO2005068098A9 (ja) 継目無管の製造方法
US7992417B2 (en) Method for producing ultra thin wall metallic tube by cold rolling method
JP2003311317A (ja) 継目無管の製造方法
EP2484457B1 (en) Multi-roll mandrel mill and method for manufacturing seamless pipe
CN103706736B (zh) 铝合金矩形环坯轧制成形为异形薄壁环件的方法
JP4569317B2 (ja) 超薄肉継目無金属管の製造方法
JP4888252B2 (ja) 継目無管の冷間圧延方法
JPH0520165B2 (ja)
WO2012077334A1 (ja) 継目無管の製造方法
WO2008050627A1 (fr) Laminoir continu et processus de fabrication de tube sans soudure
JPS6035206B2 (ja) 継目無鋼管製造法
JPH06190408A (ja) 継ぎ目無し鋼管の製造設備及び製造方法
JPH07185607A (ja) 継目無管の圧延設備列
JPH051085B2 (ja)
JPH0464761B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980149550.7

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09834667

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2010543983

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2743165

Country of ref document: CA

Ref document number: 1915/KOLNP/2011

Country of ref document: IN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117012333

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009834667

Country of ref document: EP