WO2011148613A1 - 継目無管の定径圧延方法 - Google Patents

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stands
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diameter rolling
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祐輔 千代
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住友金属工業株式会社
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    • 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
    • B21B17/02—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length
    • B21B17/04—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length in a continuous process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • B21B27/024—Rolls for bars, rods, rounds, tubes, wire or the like

Definitions

  • the present invention relates to a method of constant-rolling a raw tube to the outer diameter of a product as a finish rolling in the production of a seamless tube, and particularly to a seamless tube suitable for use in a three-roll type constant-diameter rolling mill.
  • the present invention relates to a constant diameter rolling method.
  • the seamless pipe can be manufactured by the Mannesmann pipe manufacturing method.
  • This pipe making process consists of the following steps: (1) A billet heated to a predetermined temperature is pierced and rolled by a piercing machine (piercer) to form a hollow shell (hollow shell); (2) The hollow shell is stretch-rolled by a stretching mill (eg, mandrel mill, plug mill); (3) Using a constant diameter rolling mill (eg, sizer, stretch reducer), the stretched and rolled raw tube is constant-rolled to a predetermined outer diameter.
  • a stretching mill eg, mandrel mill, plug mill
  • a constant diameter rolling mill eg, sizer, stretch reducer
  • constant-diameter rolling using a constant-diameter rolling mill is the final finish rolling, and the dimensions of the product seamless pipe (hereinafter also referred to as “product pipe”) by rolling the blank pipe ( (Outer diameter, wall thickness).
  • product pipe the product seamless pipe
  • the sizer and stretch reducer used as the constant diameter rolling mill have almost the same configuration, and the sizer will be described below as an example.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a three-roll sizer as an example of a constant diameter rolling mill.
  • 2A and 2B are diagrams showing the arrangement of the hole rolls of adjacent stands in the three-roll type sizer.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. BB sectional views are shown respectively.
  • a three-roll sizer which is a constant diameter rolling mill, is configured by connecting a plurality of stands 1 each incorporating three perforated rolls 2.
  • FIG. 1 shows an example in which ten stands 1 are continuously provided.
  • the number of stands 1 used in the sizer is 4 to 15, and is determined by the finished outer diameter of the product pipe.
  • Each stand 1 has a first stand as the first stand, a second stand as the second stand,...
  • the tenth stand is referred to as a final stand, and among these, the stands excluding the first stand and the final stand are collectively referred to as an intermediate stand.
  • each stand 1 in each stand 1, three perforated rolls 2 are arranged around the pass center O at equal intervals of 120 °.
  • the adjacent stands 1 are different from each other in the arrangement of the perforated rolls 2 around the path center O by a phase of 60 °.
  • the arrangement configuration of the perforated rolls 2 matches each other, and the even-numbered stands (second stand, fourth stand,).
  • the arrangement configuration of the hole-type rolls 2 coincides with each other.
  • a hole-type roll having an arc-shaped hole shape with a constant curvature is used for the final stand, and in some cases, several intermediate stands from the final stand. For other stands, a hole-type roll having an elliptical arc-shaped hole shape is used.
  • the inner surface of the tube is not constrained without using a mandrel bar or the like. Unlikely, non-uniform deformation occurs. That is, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the raw tube 3 that is a material to be rolled has the positions of the groove bottom E and the flange end F of each perforated roll 2 alternately 60 around the path center O. Since the steel sheet is rolled while changing by [deg.], The wall thickness of the pipe becomes thicker or thinner than the groove bottom or the flange at the intermediate position between the groove bottom E and the flange end F. As a result, so-called hexagonal tension tends to occur in the product pipe.
  • the conventional technologies for preventing the occurrence of hexagonal tension and biting wrinkles include the following.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the hole-type roll in each stand of the three-roll type sizer, illustrating the distance A between the pass center and the flange end of the hole-type roll, and the distance B between the pass center and the groove bottom of the hole-type roll. It is a schematic diagram to do.
  • a i in the above formula (a) corresponds to the dimension A in FIG. 3 at the (i) th stand, and B i-1 in the above formula (a) is at the (i-1) th stand. This corresponds to dimension B in FIG.
  • Te Average thickness of groove bottom and flange end
  • Tm Thickness at the middle position between the groove bottom and flange end
  • Tave average thickness in the circumferential direction
  • D outer diameter of the product tube.
  • the constant diameter rolling method disclosed in Patent Document 1 is a configuration that focuses on the side relief coefficient S i of the intermediate stand and regulates the management range of the coefficient S i during constant diameter rolling,
  • hexagonal tension can be reduced by wall thickness evaluation using the hexagonal tension ratio P as an index.
  • the hexagonal tension ratio is good, depending on the inner diameter tolerance required for the product pipe, it may be considered defective in inner diameter inspection such as drift inspection due to circumferential thickness distribution. .
  • this problem is caused by a periodic unevenness newly discovered by the present inventors.
  • An object of the present invention is to provide a seamless pipe constant diameter rolling method using a three-roll type constant diameter rolling mill having the following characteristics: Suppress periodic uneven thickness in the product tube after constant diameter rolling, and make the circumferential thickness distribution uniform.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • a three-roll type consisting of a plurality of stands connected to each other, with three perforated rolls arranged at equal intervals around the pass center, and the arrangement of perforated rolls of adjacent stands being different by 60 °.
  • It is a seamless pipe constant diameter rolling method using a constant diameter rolling mill of The constant diameter rolling method is expressed by the following equation (2) when the outer diameter processing degree ⁇ i (%) of the (i) th stand from the entry side of the constant diameter rolling mill is expressed by the following equation (1).
  • a constant-diameter rolling method for seamless pipes characterized in that constant-diameter rolling is performed under the condition that the outer diameter processing ratio R is within a range of 0.95 to 1.05.
  • a i , A i-1 The distance between the pass center and the flange end of the perforated roll in each of the (i) th and (i-1) th stands, and B i , B i-1 : (i) th, ( i-1) Distance between the pass center and the groove bottom of the perforated roll in each of the stands.
  • the side relief coefficient S i of the (i) th stand represented by the above formula (a) is expressed by the above formula (b) and ( c) It is preferable to be in the range of Smin or more and Smax or less represented by the respective formulas.
  • the seamless pipe constant diameter rolling method of the present invention has the following remarkable effects when a three-roll type constant diameter rolling mill is used:
  • the product tube after constant-diameter rolling can suppress cyclic unevenness and make the thickness distribution in the circumferential direction uniform.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a three-roll sizer as an example of a constant diameter rolling mill.
  • 2A and 2B are diagrams showing the arrangement of the hole rolls of adjacent stands in the three-roll type sizer.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. BB sectional views are shown respectively.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the hole-type roll in each stand of the three-roll type sizer, illustrating the distance A between the pass center and the flange end of the hole-type roll, and the distance B between the pass center and the groove bottom of the hole-type roll. It is a schematic diagram to do.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a three-roll sizer as an example of a constant diameter rolling mill.
  • 2A and 2B are diagrams showing the arrangement of the hole rolls of adjacent stands in the three-roll type sizer.
  • FIG. 2A is a
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the thickness distribution in the circumferential direction of the product pipe
  • FIG. 4 (a) is a diagram showing the thickness distribution on the cross section of the pipe
  • FIG. 4 (b) is FIG. The development view is shown respectively.
  • FIG. 5 is a diagram showing the correlation between the outer diameter processing ratio and the periodic thickness deviation rate.
  • the present inventor uses a three-roll sizer as shown in Examples described later, and uses a hole size, the number of stands to be used, and a pass center and a hole-type roll groove in each stand.
  • a constant diameter rolling was performed with various distances from the bottom, and a test was conducted to measure the thickness of the product tube (outer diameter: 303.4 mm, wall thickness: 26 mm) over the entire circumferential direction. As a result, the following knowledge was obtained.
  • FIG. 4 is a view showing an example of the thickness distribution in the circumferential direction of the product pipe.
  • FIG. 4 (a) shows the thickness distribution on the pipe cross section
  • FIG. 4 (b) shows the same figure.
  • the development of (a) is shown respectively.
  • the thickness distribution shown in FIG. 4 is a test in which the constant diameter rolling method disclosed in Patent Document 1 is adopted, and the side relief coefficient S i of the intermediate stand is controlled within a specified range and constant diameter rolling is performed. It is a result.
  • the hexagonal tension ratio P is calculated from the above formula (d)
  • the hexagonal tension ratio is as good as 0.35%.
  • the product pipe having the wall thickness distribution shown in FIG. 4 was judged to be defective in the inner diameter inspection, although the hexagonal tension ratio as an index for wall thickness evaluation was good. From this, the thickness evaluation of the product pipe is insufficient only with the hexagonal tension ratio, and furthermore, only by defining the management range of the side relief coefficient S i during constant diameter rolling using the hexagonal tension ratio as an evaluation index, It was found that the thickness of the product tube cannot be sufficiently uniform.
  • the absolute amount of periodic wall thickness is represented by the amount of wall thickness (hereinafter referred to as “periodic wall thickness”) that appears with a period of 120 ° around the tube center (pass center) by Fourier-transforming the thickness distribution in the circumferential direction. be able to. Then, as a relative value, a percentage obtained by dividing the “periodic thickness deviation amount” by the “average thickness of the circumferential thickness” is defined as a periodic thickness deviation ratio (%). In this case, the periodic thickness deviation rate was 2.2%, which was a significantly larger value than the hexagonal tension rate. From this, it was found that the thickness of the product pipe can be sufficiently evaluated by using the periodic thickness deviation rate as a new index.
  • a i , A i-1 The distance between the pass center and the flange end of the perforated roll in each of the (i) th and (i-1) th stands, and B i , B i-1 : (i) th, ( i-1) Distance between the pass center and the groove bottom of the perforated roll in each of the stands.
  • a i and A i-1 in the above equation (1) correspond to the dimension A in FIG. 3 in the (i) th and (i-1) th stands.
  • B i and B i-1 in the above equation (1) correspond to the B dimension in FIG. 3 in the (i) th and (i-1) th stands.
  • FIG. 5 is a diagram showing the correlation between the outer diameter processing ratio and the periodic wall thickness ratio.
  • the periodic thickness deviation ratio becomes the minimum when the outer diameter workability ratio R is approximately 1.0, and from here the linearity becomes linear as the outer diameter workability ratio R decreases or increases. It can be seen that it increases.
  • the inner diameter tolerance required for the product pipe in order to achieve a uniform thickness by securing a periodic thickness deviation rate of 0.5% or less, And found that it is effective to perform constant diameter rolling under the condition that the distance between the pass center and the hole roll groove bottom is adjusted so that the outer diameter ratio R is in the range of 0.95 to 1.05. .
  • the seamless pipe constant diameter rolling method of the present invention has been completed based on the findings of the above (A) to (C), and as described above, the (i) th stand from the entrance side of the constant diameter rolling mill.
  • the outer diameter workability ⁇ i (%) is expressed by the above equation (1)
  • the outer diameter workability ratio R represented by the above equation (2) is within the range of 0.95 to 1.05. It is characterized by performing constant diameter rolling under conditions.
  • the reason for defining the outer diameter workability ratio R within the range of 0.95 to 1.05 in the constant diameter rolling method of the present invention is that the periodic wall thickness ratio can be reduced to 0.5% or less. It is because it can suppress.
  • a constant diameter rolling mill used in the constant diameter rolling method of the present invention a plurality of stands are provided continuously, and three hole rolls are arranged at equal intervals around the path center in each stand, and holes of adjacent stands are provided.
  • the number of continuous stands is about 4 to 15
  • the number of continuous stands is about 4 to 28.
  • constant diameter rolling with a sizer tension is not easily imparted to the material to be rolled between the stands, as with constant diameter rolling with a stretch reducer, and therefore cyclic unevenness is more likely to occur than with constant diameter rolling with a stretch reducer. For this reason, the constant diameter rolling method of the present invention is particularly effective when a sizer is used.
  • constant diameter rolling is performed under the condition that the outer diameter workability ratio R is in the range of 0.95 to 1.05.
  • the wall thickness can be secured to 0.5% or less to suppress periodic unevenness, and the product pipe can achieve uniform thickness distribution in the circumferential direction.
  • the side relief coefficient S i of the (i) th stand represented by the above formula (a) is equal to or greater than Smin represented by the above formulas (b) and (c). Further, it is preferable to perform constant diameter rolling while satisfying the condition of being within the range of Smax or less. As a result, it is possible to suppress periodic uneven thickness, reduce hexagonal tension, and prevent biting flaws.
  • Example 1 Using 12 stands, rolling a raw tube with an outer diameter of 376.5 mm into a product tube with an outer diameter of 303.4 mm and a wall thickness of 26 mm-Example 2: Using 9 stands, an outer diameter of 376 Rolling a 0.5 mm tube into a product tube with an outer diameter of 303.4 mm and a wall thickness of 26 mm
  • Example 3 Using nine stands, an element tube with an outer diameter of 376.5 mm has an outer diameter of 303.4 mm and a wall thickness of 26 mm
  • Example 4 Using 11 stands, rolling a raw tube with an outer diameter of 270 mm into a product tube with an outer diameter of 222.4 mm and a wall thickness of 33 mm
  • Example 5 Using 11 stands Rolling a raw tube with an outer diameter of 270 mm into a product tube with an outer diameter of 222.4 mm and a wall thickness of 33 mm
  • Table 2 Using 11 stands Rolling a raw tube with an outer diameter of 270 mm into a product tube with an
  • Example 2 the outer diameter ratio during constant diameter rolling is 0.99, which satisfies the range defined by the present invention (0.95 to 1.05). It was low and good at 29%. For this reason, periodic thickness deviation was suppressed and the thickness distribution in the circumferential direction could be made uniform.
  • the present invention can be effectively used for the production of seamless pipes by the Mannesmann pipe manufacturing method.

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  • Geometry (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
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Abstract

　３ロール式定径圧延機を用い、（ｉ）番目のスタンドの外径加工度ρi（％）を下記（１）式で表した場合に、下記（２）式で表される外径加工度比Ｒを０．９５～１．０５の範囲内とする条件で定径圧延を行う。 ρi＝［｛（Ｂi-1＋Ａi-1）－（Ｂi＋Ａi）｝／（Ｂi-1＋Ａi-1）］×１００・・・（１） ただし、（１）式中、Ａi、Ａi-1：（ｉ）番目、（ｉ－１）番目それぞれのスタンドにおけるパスセンタと孔型ロールのフランジ端との距離、およびＢi、Ｂi-1：（ｉ）番目、（ｉ－１）番目それぞれのスタンドにおけるパスセンタと孔型ロールの溝底との距離。 Ｒ＝ΣρEven／ΣρOdd・・・（２） ただし、（２）式中、ΣρEven：偶数番目のスタンドの外径加工度ρiの総和、およびΣρOdd：奇数番目のスタンドの外径加工度ρiの総和。 これにより、製品管で周方向の肉厚分布を均一にすることができる。

Description

継目無管の定径圧延方法
　本発明は、継目無管を製造するに際し、仕上げ圧延として素管を製品の外径に定径圧延する方法に関し、特に、３ロール式の定径圧延機を用いる場合に適した継目無管の定径圧延方法に関する。
　継目無管は、マンネスマン製管法により製造することができる。この製管法は次のステップからなる：
　（１）穿孔機（ピアサ）により、所定温度に加熱されたビレットを穿孔圧延し、中空素管（ホローシェル）に形成する；
　（２）延伸圧延機（例：マンドレルミル、プラグミル）により、中空素管を延伸圧延する；
　（３）定径圧延機（例：サイザ、ストレッチレデューサ）により、延伸圧延された素管を所定の外径に定径圧延する。
　これらのステップのうちで定径圧延機を用いた定径圧延は、最終的な仕上げ圧延であり、素管を圧延して製品の継目無管（以下、「製品管」ともいう）の寸法（外径、肉厚）に形成する。定径圧延機として用いるサイザとストレッチレデューサはほぼ同様の構成であり、以下、サイザを例に挙げて説明する。
　図１は、定径圧延機の例として３ロール式サイザの全体構成を模式的に示す図である。図２は、３ロール式サイザにおける隣接するスタンドの孔型ロールの配置構成を示す図であり、図２（ａ）は図１のＡ－Ａ断面図を、図２（ｂ）は図１のＢ－Ｂ断面図をそれぞれ示す。
　図１および図２に示すように、定径圧延機である３ロール式サイザは、各々に３つの孔型ロール２が組み込まれたスタンド１を複数連設して構成される。図１では、１０基のスタンド１を連設した例を示す。通常、サイザで使用するスタンド１の数は、４～１５基であり、製品管の仕上げ外径によって決定される。各スタンド１は、延伸圧延された素管３を導入するサイザの入側から順に、１番目のスタンドを第１スタンド、２番目のスタンドを第２スタンド、・・・、および最後尾のスタンド（図１では第１０スタンド）を最終スタンドとそれぞれ称され、これらのうちで第１スタンドと最終スタンドを除くスタンドは、中間スタンドと総称される。
　図２（ａ）、（ｂ）に示すように、各スタンド１は、パスセンタＯの周りに３つの孔型ロール２が１２０°の等間隔で配置される。隣接するスタンド１は、互いの孔型ロール２の配置がパスセンタＯの周りに６０°の位相で異なる。このため、奇数番目のスタンド（第１スタンド、第３スタンド、・・・）では孔型ロール２の配置構成が互いに一致し、偶数番目のスタンド（第２スタンド、第４スタンド、・・・）でも孔型ロール２の配置構成が互いに一致するようになる。
　通常、最終スタンド、場合によってはさらに最終スタンドから数基の中間スタンドには、圧延により製品管の外径に仕上げるため、曲率が一定である円弧形状の孔型を有する孔型ロールが用いられ、それ以外のスタンドには、楕円弧形状の孔型を有する孔型ロールが用いられる。
　３ロール式サイザによる定径圧延の際、マンドレルバーなどを用いることなく管内面が拘束されないため、各スタンドの圧延では、各孔型ロールの溝底部とフランジ部で被圧延材の増肉量が異なり、不均一な変形が生じる。すなわち、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、被圧延材である素管３は、各孔型ロール２の溝底Ｅおよびフランジ端Ｆの位置がパスセンタＯの周りに交互に６０゜ずつ変化する中で圧延されるため、溝底Ｅとフランジ端Ｆとの中間位置で管の肉厚は、溝底部またはフランジ部より厚くなったり薄くなったりする。その結果、製品管にはいわゆる六角張りが発生し易い。
　六角張りの発生を防止するには、孔型形状を真円に近づけ、孔型のフランジ部でも被圧延材を押さえ込むように圧延して、周方向の偏肉を低減する必要がある。しかし、孔型形状を真円に近づけ過ぎると、フランジ部で被圧延材の噛み出しが発生し、その結果、製品管には噛み出し疵が発生する。
　六角張りおよび噛み出し疵の発生防止を図る従来技術は、下記のものがある。
　特許文献１には、すべての中間スタンドにおいて、製品管の肉厚ｔと外径Ｄに応じてパスセンタと孔型ロール溝底との距離を調整し、下記（ａ）式で表される（ｉ）番目のスタンドのサイドリリーフ係数Ｓiを下記（ｂ）式および（ｃ）式でそれぞれ表されるＳmin以上、Ｓmax以下の範囲内とする条件で定径圧延を行う定径圧延方法が開示されている。
　Ｓi＝｛（Ａi－Ｂi-1）／Ｂi-1｝×１００　・・・（ａ）
　ただし、上記（ａ）式中、
　Ａi：（ｉ）番目のスタンドにおけるパスセンタと孔型ロールのフランジ端との距離、および
　Ｂi-1：（ｉ－１）番目のスタンドにおけるパスセンタと孔型ロールの溝底との距離。
　Ｓmin＝－１０．００×（ｔ／Ｄ）－２．９０　・・・（ｂ）
　Ｓmax＝－１２．９４×（ｔ／Ｄ）＋２．２９　・・・（ｃ）
　図３は、３ロール式サイザの各スタンドにおける孔型ロールの要部断面であり、パスセンタと孔型ロールのフランジ端との距離Ａ、およびパスセンタと孔型ロールの溝底との距離Ｂを説明する模式図である。上記（ａ）式中のＡiは、（ｉ）番目のスタンドにおける図３中のＡ寸法に対応し、上記（ａ）式中のＢi-1は、（ｉ－１）番目のスタンドにおける図３中のＢ寸法に対応する。
　前記特許文献１では、すべての中間スタンドのサイドリリーフ係数Ｓiを上記のＳmin以上、Ｓmax以下の範囲内とする条件で定径圧延を行うことにより、下記（ｄ）式で表される六角張り率Ｐ（％）を１０．０％未満に抑制して六角張りを低減でき、同時に、噛み出し疵の発生を防止できるとしている。
　Ｐ＝［（Ｔm－Ｔe）／｛（Ｄ／２－Ｔave）×（１－ｃｏｓ３０°）｝］×１００　・・・（ｄ）
　ただし、上記（ｄ）式中、
　Ｔe：溝底とフランジ端の肉厚の平均値、
　Ｔm：溝底とフランジ端との中間位置の肉厚、
　Ｔave：周方向の肉厚の平均値、および
　Ｄ：製品管の外径。
特開２０００－３３４５０４号公報
　上述の通り、前記特許文献１に開示される定径圧延方法は、中間スタンドのサイドリリーフ係数Ｓiに着目し、定径圧延の際にその係数Ｓiの管理範囲を規定する構成であり、この構成を採用することにより、六角張り率Ｐを指標とする肉厚評価で六角張りを低減することができる。しかし、六角張り率が良好であるにもかかわらず、製品管で要求される内径公差によっては、周方向の肉厚分布に起因して、ドリフト検査などの内径検査で不良とされる場合がある。この問題は、詳細は後述するように、本発明者が新たに知見した周期性偏肉により発生する。
　本発明の目的は、３ロール式の定径圧延機を用い、次の特性を有する継目無管の定径圧延方法を提供することである：
　定径圧延後の製品管で周期性偏肉を抑制し、周方向の肉厚分布を均一にすること。
　本発明の要旨は、次の通りである。
　複数のスタンドを連設して成り、各スタンドに３つの孔型ロールをパスセンタ周りに等間隔で配置するとともに、隣接するスタンドの孔型ロールの配置を６０°の位相で異ならせた３ロール式の定径圧延機を用いる継目無管の定径圧延方法であって、
　当該定径圧延方法は、定径圧延機の入側から（ｉ）番目のスタンドの外径加工度ρi（％）を下記（１）式で表した場合に、下記（２）式で表される外径加工度比Ｒを０．９５～１．０５の範囲内とする条件で定径圧延を行う
ことを特徴とする継目無管の定径圧延方法。
　ρi＝［｛（Ｂi-1＋Ａi-1）－（Ｂi＋Ａi）｝／（Ｂi-1＋Ａi-1）］×１００　・・・（１）
　ただし、上記（１）式中、
　Ａi、Ａi-1：（ｉ）番目、（ｉ－１）番目それぞれのスタンドにおけるパスセンタと孔型ロールのフランジ端との距離、および
　Ｂi、Ｂi-1：（ｉ）番目、（ｉ－１）番目それぞれのスタンドにおけるパスセンタと孔型ロールの溝底との距離。
　Ｒ＝ΣρEven／ΣρOdd　・・・（２）
　ただし、上記（２）式中、
　ΣρEven：偶数番目のスタンドの外径加工度ρiの総和、および
　ΣρOdd：奇数番目のスタンドの外径加工度ρiの総和。
　この定径圧延方法では、第１スタンドと最終スタンドを除く中間スタンドのすべてにおいて、上記（ａ）式で表される（ｉ）番目のスタンドのサイドリリーフ係数Ｓiを上記（ｂ）式および（ｃ）式でそれぞれ表されるＳmin以上、Ｓmax以下の範囲内とすることが好ましい。
　本発明の継目無管の定径圧延方法は、３ロール式の定径圧延機を用いた場合に、下記の顕著な効果を有する：
　定径圧延後の製品管で周期性偏肉を抑制し、周方向の肉厚分布を均一化できること。
図１は、定径圧延機の例として３ロール式サイザの全体構成を模式的に示す図である。 図２は、３ロール式サイザにおける隣接するスタンドの孔型ロールの配置構成を示す図であり、図２（ａ）は図１のＡ－Ａ断面図を、図２（ｂ）は図１のＢ－Ｂ断面図をそれぞれ示す。 図３は、３ロール式サイザの各スタンドにおける孔型ロールの要部断面であり、パスセンタと孔型ロールのフランジ端との距離Ａ、およびパスセンタと孔型ロールの溝底との距離Ｂを説明する模式図である。 図４は、製品管の周方向の肉厚分布の一例を示す図であり、図４（ａ）は管断面上に肉厚分布を表示した図、図４（ｂ）は図４（ａ）の展開図をそれぞれ示す。 図５は、外径加工度比と周期性偏肉率の相関を示す図である。
　本発明者は、上記目的を達成するため、後述する実施例で示すように、３ロール式サイザを用いて、孔型寸法、使用するスタンドの数、および各スタンドでのパスセンタと孔型ロール溝底との距離を種々変更して定径圧延を行い、製品管（外径：３０３．４ｍｍ、肉厚：２６ｍｍ）の肉厚を周方向全域にわたって測定する試験を実施した。その結果、以下の知見を得た。
　（Ａ）図４は、製品管の周方向の肉厚分布の一例を示す図であり、同図（ａ）は管断面上に肉厚分布を表示した図、同図（ｂ）は同図（ａ）の展開図をそれぞれ示す。図４に示す肉厚分布は、前記特許文献１に開示される定径圧延方法を採用し、中間スタンドのサイドリリーフ係数Ｓiを規定の範囲内に管理して定径圧延を行った試験の結果である。
　図４に示す肉厚分布において、上記（ｄ）式より六角張り率Ｐを算出すると、六角張り率が０．３５％と良好である。しかし、肉厚評価の指標とする六角張り率が良好であるにもかかわらず、図４に示す肉厚分布を有する製品管は、内径検査で不良とされた。このことから、六角張り率のみでは製品管の肉厚評価が不十分であり、さらに、六角張り率を評価指標として定径圧延の際にサイドリリーフ係数Ｓiの管理範囲を規定するのみでは、製品管の肉厚の均一化を十分に図ることができないことが判明した。
　（Ｂ）上記（Ａ）の知見により、製品管の肉厚を十分に評価できる新たな指標を採用し、さらに、その新たな指標に基づいて肉厚の均一化を十分に行える定径圧延方法を確立することが必要とされる。このため、本発明者は、前記図４に示す肉厚分布から、管中心周りの角度に対する肉厚の挙動に着目し、新たな評価指標について鋭意検討を重ねた。その結果、３ロール式サイザにおけるパスセンタ周りの孔型ロールの配置角度と一致して、管中心回りに１２０°の周期で肉厚の偏肉（以下、「周期性偏肉」という）が出現することを突き止めた。
　周期性偏肉の絶対量は、周方向の肉厚分布をフーリエ変換し、管中心（パスセンタ）周りに１２０°の周期で現れる偏肉量（以下、「周期性偏肉量」という）で表すことができる。そして、相対値として、「周期性偏肉量」を「周方向の肉厚の平均値」で除算した百分率を周期性偏肉率（％）と定義すると、前記図４に示す肉厚分布の場合、周期性偏肉率が２．２％となり、六角張り率と比較して著しく大きい値であった。このことから、周期性偏肉率を新たな指標とし、製品管の肉厚を十分に評価できることを見出した。
　（Ｃ）上記（Ｂ）の知見による周期性偏肉は、奇数番目のスタンドの各孔型ロール溝底と、偶数番目のスタンドの各孔型ロール溝底との中心位置に現れる。このため、本発明者は、周期性偏肉の発生には、奇数番目のスタンドと偶数番目のスタンドとの間での圧延条件が関係するとの認識に立ち、サイザの入側から（ｉ）番目のスタンドの外径加工度ρi（％）を下記（１）式で表すとともに、この外径加工度ρi（％）に基づいて下記（２）式で表される外径加工度比Ｒを定義し、上記試験の結果について、外径加工度比と周期性偏肉率の相関を確認した。
　ρi＝［｛（Ｂi-1＋Ａi-1）－（Ｂi＋Ａi）｝／（Ｂi-1＋Ａi-1）］×１００　・・・（１）
　ただし、上記（１）式中、
　Ａi、Ａi-1：（ｉ）番目、（ｉ－１）番目それぞれのスタンドにおけるパスセンタと孔型ロールのフランジ端との距離、および
　Ｂi、Ｂi-1：（ｉ）番目、（ｉ－１）番目それぞれのスタンドにおけるパスセンタと孔型ロールの溝底との距離。
　Ｒ＝ΣρEven／ΣρOdd　・・・（２）
　ただし、上記（２）式中、
　ΣρEven：偶数番目のスタンドの外径加工度ρiの総和、および
　ΣρOdd：奇数番目のスタンドの外径加工度ρiの総和。
　上記（１）式中のＡi、Ａi-1は、（ｉ）番目、（ｉ－１）番目それぞれのスタンドにおける前記図３中のＡ寸法に対応する。上記（１）式中のＢi、Ｂi-1は、（ｉ）番目、（ｉ－１）番目それぞれのスタンドにおける前記図３中のＢ寸法に対応する。また、上記（１）式より第１スタンドの外径加工度ρiを算出する際、上記（１）式でｉ＝１としたときのＡ0およびＢ0は、サイザ入側の被圧延材（素管）の半径を適用する。
　図５は、外径加工度比と周期性偏肉率の相関を示す図である。同図に示すように、周期性偏肉率は、外径加工度比Ｒがほぼ１．０の場合に最小となり、ここから外径加工度比Ｒが減少または増加するのに伴って直線的に増加することがわかる。そして、同図から、製品管で要求される内径公差に基づき、周期性偏肉率を０．５％以下に確保して、肉厚の均一化を実現するには、定径圧延に際して各スタンドでパスセンタと孔型ロール溝底との距離を調整し、外径加工度比Ｒを０．９５～１．０５の範囲内とする条件で定径圧延を行うのが有効であることを見出した。
　なお、前記特許文献１の実施例に開示される条件１～７について、外径加工度ρiおよび外径加工度比Ｒを算出した結果、下記表１の通りとなり、いずれの条件も外径加工度比Ｒが０．９５～１．０５の範囲から外れるものであった。このため、前記特許文献１の実施例に開示される条件１～７では、周期性偏肉率が０．５％を超え、周期性偏肉が顕著に現れると想定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本発明の継目無管の定径圧延方法は、上記（Ａ）～（Ｃ）の知見に基づき完成させたものであり、上記の通り、定径圧延機の入側から（ｉ）番目のスタンドの外径加工度ρi（％）を上記（１）式で表した場合に、上記（２）式で表される外径加工度比Ｒを０．９５～１．０５の範囲内とする条件で定径圧延を行うことを特徴とする。
　本発明の定径圧延方法で外径加工度比Ｒを０．９５～１．０５の範囲内に規定する理由は、周期性偏肉率を０．５％以下に低減でき、周期性偏肉を抑制できるからである。
　本発明の定径圧延方法で用いる定径圧延機としては、複数のスタンドを連設して成り、各スタンドに３つの孔型ロールをパスセンタ周りに等間隔で配置するとともに、隣接するスタンドの孔型ロールの配置を６０°の位相で異ならせた３ロール式の定径圧延機であればよく、前記図１および図２に例示する３ロール式サイザや、３ロール式ストレッチレデューサを採用することができる。サイザの場合、スタンドの連設数は４～１５基程度であり、ストレッチレデューサの場合のスタンドの連設数は４～２８基程度である。
　サイザによる定径圧延では、スタンド間の被圧延材にストレッチレデューサによる定径圧延のような張力が付与されないため、ストレッチレデューサによる定径圧延に比べて、周期性偏肉が発生し易い。このため、本発明の定径圧延方法は、サイザを用いる場合に特に有効である。
　本発明の定径圧延方法によれば、外径加工度比Ｒを０．９５～１．０５の範囲内とする条件で定径圧延を行うため、肉厚評価の新たな指標として周期性偏肉率を０．５％以下に確保して、周期性偏肉を抑制することができ、製品管で周方向の肉厚分布の均一化を実現することが可能になる。
　また、本発明の定径圧延方法では、上記した外径加工度比Ｒの管理範囲の規定に加え、サイドリリーフ係数Ｓiの管理範囲も規定することが好ましい。具体的には、すべての中間スタンドにおいて、上記（ａ）式で表される（ｉ）番目のスタンドのサイドリリーフ係数Ｓiを上記（ｂ）式および（ｃ）式でそれぞれ表されるＳmin以上、Ｓmax以下の範囲内とする条件も満たして定径圧延することが好ましい。これにより、周期性偏肉を抑制できると同時に、六角張りも低減でき、さらに噛み出し疵も防止することができる。
　前記図１および図２に示す３ロール式サイザを用い、下記の実施例１～５の条件で定径圧延を行い、サイザの出側で定径圧延後の製品管の肉厚を周方向全域にわたって測定する試験を実施した。実施例１～５の圧延では、孔型寸法、使用するスタンドの数、および各スタンドでのパスセンタと孔型ロール溝底との距離を変更し、これにより各スタンドの外径加工度、および全体の外径加工度比を変更した。肉厚測定には、超音波寸法測定器を用いた。
　［圧延条件］
　・実施例１：１２基のスタンドを用い、外径３７６．５ｍｍの素管を外径３０３．４ｍｍ、肉厚２６ｍｍの製品管に圧延
　・実施例２：９基のスタンドを用い、外径３７６．５ｍｍの素管を外径３０３．４ｍｍ、肉厚２６ｍｍの製品管に圧延
　・実施例３：９基のスタンドを用い、外径３７６．５ｍｍの素管を外径３０３．４ｍｍ、肉厚２６ｍｍの製品管に圧延
　・実施例４：１１基のスタンドを用い、外径２７０ｍｍの素管を外径２２２．４ｍｍ、肉厚３３ｍｍの製品管に圧延
　・実施例５：１１基のスタンドを用い、外径２７０ｍｍの素管を外径２２２．４ｍｍ、肉厚３３ｍｍの製品管に圧延
　その他の圧延条件は、下記表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　［評価方法］
　実施例１～５ごとに、肉厚測定結果から周期性偏肉率を算出し、この周期性偏肉率が０．５％以下の場合を良として評価した。結果は上記表２の通りであり、同表に示す結果から次のことが示される。
　実施例２では、定径圧延時の外径加工度比が０．９９であり、本発明で規定する範囲（０．９５～１．０５）を満足することから、周期性偏肉率が０．２９％と低く良好であった。このため、周期性偏肉が抑制され、周方向の肉厚分布を均一化することができた。
　実施例１、３～５では、定径圧延時の外径加工度比が本発明の規定範囲を満足しないことから、周期性偏肉率が０．５％を超えた。このため、周期性偏肉が著しく、周方向の肉厚分布を均一化することができなかった。
　本発明は、マンネスマン製管法による継目無管の製造に有効に利用できる。
　　１：スタンド、　　２：孔型ロール、　　３：素管、
　　Ｏ：パスセンタ、　　Ｅ：孔型ロールの溝底、
　　Ｆ：孔型ロールのフランジ端

Claims (2)

  1. 　複数のスタンドを連設して成り、各スタンドに３つの孔型ロールをパスセンタ周りに等間隔で配置するとともに、隣接するスタンドの孔型ロールの配置を６０°の位相で異ならせた３ロール式の定径圧延機を用いる継目無管の定径圧延方法であって、
    　当該定径圧延方法は、定径圧延機の入側から（ｉ）番目のスタンドの外径加工度ρi（％）を下記（１）式で表した場合に、下記（２）式で表される外径加工度比Ｒを０．９５～１．０５の範囲内とする条件で定径圧延を行う
    ことを特徴とする継目無管の定径圧延方法。
    　ρi＝［｛（Ｂi-1＋Ａi-1）－（Ｂi＋Ａi）｝／（Ｂi-1＋Ａi-1）］×１００　・・・（１）
    　ただし、上記（１）式中、
    　Ａi、Ａi-1：（ｉ）番目、（ｉ－１）番目それぞれのスタンドにおけるパスセンタと孔型ロールのフランジ端との距離、および
    　Ｂi、Ｂi-1：（ｉ）番目、（ｉ－１）番目それぞれのスタンドにおけるパスセンタと孔型ロールの溝底との距離。
    　Ｒ＝ΣρEven／ΣρOdd　・・・（２）
    　ただし、上記（２）式中、
    　ΣρEven：偶数番目のスタンドの外径加工度ρiの総和、および
    　ΣρOdd：奇数番目のスタンドの外径加工度ρiの総和。
  2. 　第１スタンドと最終スタンドを除く中間スタンドのすべてにおいて、下記（ａ）式で表される（ｉ）番目のスタンドのサイドリリーフ係数Ｓiを下記（ｂ）式および（ｃ）式でそれぞれ表されるＳmin以上、Ｓmax以下の範囲内とする
    ことを特徴とする請求項１に記載の継目無管の定径圧延方法。
    　Ｓi＝｛（Ａi－Ｂi-1）／Ｂi-1｝×１００　・・・（ａ）
    　ただし、上記（ａ）式中、
    　Ａi：（ｉ）番目のスタンドにおけるパスセンタと孔型ロールのフランジ端との距離、および
    　Ｂi-1：（ｉ－１）番目のスタンドにおけるパスセンタと孔型ロールの溝底との距離。
    　Ｓmin＝－１０．００×（ｔ／Ｄ）－２．９０　・・・（ｂ）
    　Ｓmax＝－１２．９４×（ｔ／Ｄ）＋２．２９　・・・（ｃ）
    　ただし、上記（ｂ）式および（ｃ）式中、
    　ｔ：製品管の肉厚、および
    　Ｄ：製品管の外径。
     
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