WO2011151995A1 - 継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法 - Google Patents
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- B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
- B21D3/02—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts by rollers
Definitions
- the present invention relates to a method for suppressing an outer surface indentation flaw in a raw steel pipe. Specifically, after being manufactured by inclined rolling, such as the Mannesmann-Mandrel Mill tube method, straightening with a straightener is performed, and then the outer surface indentation flaws are suppressed in the tube used for cold working such as cold drawing. Regarding the method.
- Primary pipe for seamless steel pipe Steel pipe as a material of seamless steel pipe manufactured through cold working, such as steel pipe for high-temperature and high-pressure boilers and structural steel pipe that requires high dimensional accuracy (ie, hot pipe making) Seamless steel pipe).
- element tube Steel pipe as a material of seamless steel pipe manufactured through cold working, such as steel pipe for high-temperature and high-pressure boilers and structural steel pipe that requires high dimensional accuracy (ie, hot pipe making) Seamless steel pipe).
- element tube External surface indentation flaw
- Hot straightener A straightener in which straightening such as bending removal is applied to a raw pipe in a temperature range of 500 to 550 ° C. after hot pipe making.
- the “straightener” is an inclined roll type straightening machine in which a plurality of drum-shaped rolls are combined. In general, it is provided with 3 to 5 pairs of rolls arranged opposite to each other in the vertical direction with the directions of the rotation axes intersecting each other (see FIG. 2 described later).
- Seamlessly produced steel pipes are used for high-grade pipes for nuclear power, high-temperature and high-pressure boilers, structural steel pipes that require high dimensional accuracy, and other specific applications. There is. In these cases, the hot-rolled seamless steel pipe is subjected to cold working such as cold drawing (drawing) as a base pipe for seamless steel pipes such as high-grade pipes and high-precision structural steel pipes. .
- various cylinders are also constituted by seamless steel pipes obtained by cold drawing seamless steel pipes that have been hot-made, In addition to high dimensional accuracy, beautiful surface properties are required for this hot-rolled cylinder tube (below, it is used for cold drawing). Is done.
- the cylinder drawing element tube the occurrence of an outer surface indentation flaw is often observed. Therefore, at the stage of the raw pipe, the depth of the outer surface pushing rod is managed under a strict standard of 0.3 mm or less. The reason why the depth is 0.3 mm or less is that the control standard for indentation is within this standard, because the defects are repaired by cold working such as cold drawing after that, so there is no problem in quality. It is.
- FIG. 1 is a diagram showing a general process after hot pipe-making of a drawing element pipe for a cylinder.
- Seamless steel pipes that have been hot-formed by inclined rolling are subjected to corrections such as bending removal by straighteners, and then internal and external surface defects are inspected by ultrasonic inspection, eddy current inspection, etc. It is processed. After that, a final inspection including magnetic flaw detection is further performed, and after being stored once, it is subjected to cold working as a drawing element tube for a cylinder.
- an outer surface grinder process is performed to remove the indentation scratch and satisfy the management standard. This increases the manufacturing cost of the raw tube and further the cylinder.
- Patent Document 1 in the production of a seamless steel pipe by a mandrel mill method, a caliber roll is replaced with a conventional ductile cast iron, and has a higher shore hardness, a high chromium type or other specific material.
- a method is disclosed in which lubricating oil is sprayed between the caliber roll and the raw tube, and the raw tube is rolled while spraying cooling water to the caliber roll.
- Patent Document 2 in a device for cooling a hole roll by supplying a cooling liquid to a cooling nozzle provided facing each hole mold of a hole roll having a plurality of hole molds, the surface temperature of each hole mold is set.
- a cooling device is disclosed which is configured to measure and discharge a cooling water amount to be a predetermined surface temperature from each cooling nozzle based on the measured value. This keeps the surface temperature of the perforated roll constant in the axial direction, prevents the occurrence of thermal stress, prevents breakage of the roll, seizure of steel to the roll, and early roughening of the roll. I can do it.
- the wear and seizure of the roll can be suppressed through the supply of cooling water to the roll surface, and the rough surface of the roll can be prevented. It is possible to suppress the generation of wrinkles.
- the supply of cooling water to the roll surface in particular, the method of supplying the cooling water, is one of effective means for suppressing the outer surface indentation flaw generated in the raw steel pipe.
- the inventions described in these patent documents are not intended to suppress the outer surface indentation flaws generated in the raw steel pipe, and in order to prevent the outer surface indentation flaws, New measures different from technology are required.
- JP-A-4-22502 Japanese Patent Laid-Open No. 61-296909
- An object of the present invention is to provide a method for suppressing external indentation flaws in a pipe (elementary pipe for seamless steel pipe).
- the gist of the present invention is as follows.
- a method for suppressing outer surface indentation flaws in a base pipe for a seamless steel pipe that is subjected to straightening with a straightener after hot pipe making and then subjected to cold drawing When straightening with a straightener, spray water on the entire surface of the roll that constitutes the straightener, and the load applied to the straightener roll is reduced to 550 kN or less, and the raw pipe is lightly reduced.
- Method for suppressing outer surface indentation flaw in pipe When straightening with a straightener, spray water on the entire surface of the roll that constitutes the straightener, and the load applied to the straightener roll is reduced to 550 kN or less, and the raw pipe is lightly reduced.
- the method of suppressing the outer surface indentation flaw in the blank for seamless steel pipe of the present invention is a method of spraying cooling water over the entire surface of the roll and lightly reducing the blank during correction by a straightener after hot pipe making. is there.
- the method for suppressing an outer surface indentation flaw of the present invention it is possible to effectively suppress an outer surface indentation flaw generated in a raw steel pipe blank during correction by a straightener.
- FIG. 1 is a diagram showing a general process after hot pipe-making of a cylinder drawing element pipe.
- Drawing 2 is a figure showing typically an example of composition of the principal part of a straightener, and an attachment state of roll cooling water piping.
- FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the straightener load and the rate of occurrence of outer surface indentation wrinkles during straightener correction.
- FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the amount of crash and the straightener load when straightening with a straightener.
- 5A and 5B are diagrams schematically showing the scattered state of the cooling water sprayed from the cooling water nozzle to the straightener roll.
- FIG. 5A is a scattered state in the conventional example
- FIG. 5B is an example of the present invention.
- FIG. 6 is a diagram for explaining the arrangement of the cooling water nozzles used when spraying the cooling water on the straightener roll in the embodiment
- FIG. 6A is a nozzle when correction is performed by a conventional method.
- FIG. 6 (b) is a nozzle arrangement when the method of the present invention is applied.
- FIG. 7 is a diagram for explaining an attachment state of the roll cooling water pipe when the method of the present invention is applied in the embodiment.
- the method for suppressing an outer surface indentation flaw of the present invention is based on the premise that the outer surface indentation flaw is suppressed in a raw steel pipe blank that is subjected to correction by a straightener after hot pipe making and then subjected to cold drawing.
- the outer surface pushing rod is characterized in that during straightening with a straightener, cooling water is sprayed on the entire surface of the roll constituting the straightener and the load applied to the straightener roll is lightly reduced to 550 kN or less. It is a suppression method.
- the reason why the cooling water is sprayed on the entire surface of the roll constituting the straightener is to remove scale adhered to the roll surface.
- dispersion of cooling water a state close to “injection” in which cooling water is ejected vigorously from a nozzle or the like, and further injecting strongly is included.
- the cooling water has been sprayed onto the roll surface.
- the cooling water is supplied from a jet outlet (cooling water nozzle) that is mounted at an appropriate interval in the axial direction of each pair of upper and lower rolls. It is done by ejecting.
- FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a configuration of a main part of the straightener and an installed state of the roll cooling water pipe.
- the straightener includes three pairs (No. 1, No. 2 and No. 3) of rolls 1 a and 1 b which are opposed to each other in the vertical direction.
- 1, no. 2 and no. 3 is disposed above the upper roll 1a and fixed to the roll cover 3a.
- no. 2 and no. 3 is disposed below the lower roll 1b and fixed to the roll cover 3b.
- Cooling water nozzles (not shown) are attached to portions along the roll axis of each roll cooling water pipe 2a, 2b at an appropriate interval.
- the nozzle tip shape is straight (straight), and the cooling water spray (spattering state) is straight.
- the scale or the like may remain in a place where the cooling water does not hit (see FIG. 5A described later).
- the scale that adheres to the surface of the roll is removed by eliminating the portions that are not exposed to the cooling water by spraying the cooling water over the entire surface of the roll. If the scale does not remain, the scale is not pressed against the surface of the pipe by the roll when the straight pipe is straightened by the straightener, and it is possible to avoid the occurrence of indentation flaws.
- the load applied to the straightener roll (hereinafter referred to as “straightner load”) is set to 550 kN or less and the raw pipe is lightly reduced to reduce the scale indentation by the roll. In order to suppress the occurrence of indentation flaws.
- FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the straightener load and the rate of occurrence of external indentation wrinkles during straightener correction.
- FIG. 3 is directed to a seamless steel pipe (material: SAE1026 (JIS standard equivalent)) having an outer diameter of 200 mm and a wall thickness of 18.0 mm, which has been hot-made by the Mannesmann-Mandrel Mill pipe manufacturing method.
- FIG. 3 is a diagram in which changes in the outer surface indentation flaw occurrence rate due to changes in the straightener load are investigated, and the results of the investigation are shown with the straightener load and the outer surface indentation flaw occurrence rate on both axes.
- the “outer surface indentation occurrence rate” here refers to the number of inspections with an arbitrary straightener load (for example, 700 kN) as the denominator and the number of occurrence of outer surface indentation over 0.3 mm as a numerator. Ratio (percentage display). Further, for example, “straightener load is 700 kN” means that the straightener load exceeds 650 kN and falls within the range of 700 kN.
- the straightener load when the straightener load is 550 kN or less, no outer surface indentation flaw exceeding 0.3 mm in depth was observed.
- the straightener load when lightly lowering the raw pipe is set to 550 kN or less based on the above-described investigation results.
- the straightener load varies greatly depending on the outer diameter, thickness, material, etc. of the object to be straightened by the straightener (that is, the raw pipe that has been hot-formed), but the amount of crash set during straightening It is possible to adjust to 550 kN or less by changing.
- FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the amount of crash and straightener load during straightening with a straightener.
- FIG. 4 is directed to a seamless steel pipe (material: SAE1026 (JIS standard) equivalent material) having an outer diameter of 232 mm, which is also hot-formed by the Mannesmann-Mandrel Mill method.
- FIG. 4 is a diagram in which changes in the straightener load when the crash amount is changed are investigated, the crash amount and the straightener load are taken as both axes, and the thickness of the target tube is represented as a parameter.
- the straightener load on the vertical axis is expressed as an average value for the raw tubes in the respective thickness ranges shown in FIG.
- “Wt” shown in the frame in the figure represents the thickness (unit: mm) of the raw tube.
- the straightener load varies greatly with the wall thickness, and the straightener load increases as the wall thickness increases. It can be seen that when the crash amount is increased, the straightener load increases in both the thick and thin tubes, but the straightener load can be adjusted and reduced by changing the crash amount.
- the method for suppressing outer surface indentation flaws according to the present invention has a scale removing action by spraying cooling water on the entire roll surface when straightening a straight pipe for a seamless steel pipe. This is a method that combines the effect of reducing scale indentation by light pressure.
- the scale generated during hot pipe making is attached not only to the roll surface but also to the surface of the raw pipe, but the cooling water sprayed over the entire upper and lower rolls during straightening by the straightener passes between the rolls.
- the scale that adheres to the surface of the raw tube is also removed. Therefore, the occurrence of indentation flaws due to the scale adhering to the surface of the raw tube can be suppressed.
- an embodiment in which a hot pipe is straightened by a hot straightener (this is referred to as “Embodiment 1”). ) Is desirable.
- the raw pipe after hot pipe making is usually cooled to near room temperature and then straightened by a straightener.
- a temperature 500 to 550 ° C.
- straightener correction ie hot straightener correction
- the base tube is easily deformed at a high temperature as compared with normal temperature, and the same amount of crush can be obtained with a straightener load lower than that at normal temperature. Therefore, correction with a hot straightener is effective as a means for light pressure reduction.
- the temperature is kept at about 570 ° C. in the furnace, it is passed through a straightener, whereby the raw tube can be corrected within the above temperature range.
- the spraying of the cooling water on the entire roll surface is a means for making the tip shape of the cooling water nozzle a wide angle (this is referred to as means 1). ), Means for arranging the cooling water nozzle in an advantageous arrangement for spraying the cooling water on the entire roll surface (also means 2), and means for increasing the amount of water sprayed for cooling water (also means 3). It is desirable to adopt an embodiment (this will be referred to as “Embodiment 2”) to be performed by the above means.
- the means 1 to means 3 will be described below.
- FIG. 5 is a diagram schematically showing the scattering state of the cooling water sprayed from the cooling water nozzle to the straightener roll, and FIG. Is the scattering state in the conventional example, and FIG. 5B is the scattering state in the example of the present invention.
- FIG. 5 shows only the scattering state when cooling water is sprayed from above the upper roll 1a of the pair of rolls toward the roll surface, but the lower roll also cools from the lower side toward the roll surface. Spray water.
- FIG. 5A shows the case where the tip of the cooling water nozzle is a straight line, and the cooling water sprayed from the nozzle via the cooling water pipe 2a hardly spreads in the lateral direction (the axial direction of the roll). It scatters almost linearly. Therefore, a portion where the cooling water does not hit on the surface of the roll 1a is likely to be generated, and the scale may remain at the portion.
- FIG. 5B shows a case where the nozzle tip has a wide-angle shape, and the cooling water spreads greatly in the lateral direction (the axial direction of the roll), and the cooling water is sprayed over the entire surface of the roll 1a. As a result, the scale is easily removed from the entire surface of the roll 1a, and it is possible to avoid the occurrence of indentations caused by the remaining scale.
- the angle when the tip of the nozzle is a wide angle, the shape of the inner surface of the nozzle, etc. are not specified.
- the tip shape of the nozzle may be any shape as long as the cooling water spreads in the axial direction of the roll and is easily sprayed over the entire surface of the roll, and may be determined appropriately in consideration of the arrangement position of the nozzle, the number of arrangements, and the like. .
- Mean 2 (arrangement of nozzles advantageous for spraying cooling water over the entire roll surface)
- the spraying of the cooling water on the entire roll surface can also be achieved by properly arranging nozzles for spraying the cooling water on the upper and lower rolls.
- five cooling water nozzles are arranged at almost equal intervals. For example, by increasing the number of nozzles arranged to be eight or twelve, cooling from nozzles adjacent to each other is performed. It is also possible to increase the scale removal effect by spraying the water so that it overlaps, eliminating the location where the cooling water does not hit the roll surface.
- the blank tube receives a larger load from the vicinity of the center of the roll and is likely to cause indentation flaws, in order to enhance the scale removal effect of this part (near the center), particularly in the vicinity of the center of the roll. It is effective to arrange many nozzles. Such a nozzle arrangement is also advantageous from the viewpoint of facility cost reduction.
- Means 3 Increase in the amount of sprayed cooling water
- Increasing the amount of the cooling water sprayed water is a particularly effective means because it facilitates the spraying of the cooling water over the entire roll surface and can further increase the water pressure to enhance the scale removing action. Since a large amount of cooling water sprayed on the roll surface also flows on the surface of the raw tube, it is also effective for removing the scale attached to the raw tube.
- means 1 to 3 may be applied independently. Either means works effectively, eliminates the remaining scale, and contributes to the suppression of outer surface indentation flaws. Further, it is desirable to use any two of these means 1 to 3 or all of the means in combination. As a result, the features of each means can be exhibited to enhance the scale removal effect, and the cost can be reduced by the combined use of these means.
- the scale adhering to the straightener roll can be removed by effectively spraying the cooling water on the entire roll surface during straight tube correction.
- the scale adhering to the straightener roll can be removed by effectively spraying the cooling water on the entire roll surface during straight tube correction.
- the straightener used is a straightener having three pairs of rolls (No. 1, No. 2, and No. 3) arranged opposite to each other in the vertical direction.
- FIG. 6 is a diagram for explaining the arrangement of the cooling water nozzles used when spraying the cooling water on the straightener roll.
- FIG. 6A shows the nozzle arrangement when correction is performed by a conventional method.
- b) is the nozzle arrangement when the method of the present invention is applied.
- the tip shape of the nozzle used during correction by the conventional method is a linear shape, and the tip shape of the nozzle used when applying the method of the present invention is a wide-angle shape.
- the roll cooling water pipe 2a is held by a pipe support member 4 fixed to the roll cover 3a.
- the cooling of the roll 1a was sprinkled using five nozzles 5 arranged at almost equal intervals.
- the number of nozzles 5 is increased by one, and a large number of nozzles 5 are arranged near the center of the roll 1a that is likely to cause indentation. .
- positioned above 3 upper rolls 1a was attached to the upper near side and upper rear side of the upper roll 1a.
- roll cooling water pipes arranged below the lower roll were also attached to the lower front side and the lower rear side of the lower roll.
- FIG. 7 is an explanatory view of the state of attachment of the roll cooling water pipe when the method of the present invention is applied, and is a view (partial view) taken along the line AA of FIG. 6 (b).
- the roll cooling water pipe 2a shown in this figure is a cooling water pipe attached to the upper front side of the upper roll 1a, and is held by a pipe support member 4 fixed to the roll cover 3a.
- the cooling water nozzle 5 has a cooling water pipe 2a in a state where the central axis of the nozzle is inclined 45 ° rearward (roll axis side) with respect to the vertical direction so that the sprayed cooling water is perpendicular to the surface of the upper roll 1a. Is arranged. Also in the cooling water pipes attached to the upper rear side of the upper roll 1a and the lower front side and lower rear side of the lower roll, cooling water nozzles are arranged so that the sprayed cooling water hits the roll surface in the same manner. Yes.
- Table 1 summarizes the method of spraying cooling water to the straightener roll, the straightening method of the pipe, and the survey results (occurrence of outer surface indentation flaws in the pipe).
- the occurrence rate of the outer surface indentation flaws was expressed as a ratio (percentage display) obtained by using the number of inspections as the denominator and the number of outer surface indentation defects exceeding a depth of 0.3 mm as the numerator.
- the method for suppressing external indentation flaws of the present invention is effectively used for the production of raw pipes for seamless steel pipes manufactured through cold working, such as steel pipes for high-temperature and high-pressure boilers and structural steel pipes that require high dimensional accuracy. can do.
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Abstract
熱間製管された後、ストレートナーによる矯正が施され、その後冷間加工に供される素管（継目無鋼管用素管）において、ストレートナーによる矯正時に、ストレートナーを構成するロール（１ａ、１ｂ）の全面に冷却水の散布を行うとともに、ストレートナーロール（１ａ、１ｂ）に加える荷重を５５０ｋＮ以下として、素管を軽圧下することにより、継目無鋼管用素管に発生する外面押込み疵を効果的に抑制することができる。軽圧下の手段として、熱間製管後の５００～５５０℃の温度範囲にある素管に対して曲がり除去等の矯正を加えるホットストレートナーを使用するのが効果的である。ロール（１ａ、１ｂ）全面への冷却水の散布は、冷却水ノズルの先端形状の広角化、冷却水ノズルの適正な配置、および冷却水の散布水量の増大のうちのいずれか一以上の手段により行うことが望ましい。
Description
本発明は、継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法に関する。詳しくは、マンネスマン－マンドレルミル製管法等の傾斜圧延により製管された後、ストレートナーによる矯正が施され、その後冷間引抜き等の冷間加工に供される素管における外面押込み疵の抑制方法に関する。
別に記載がない限り、本明細書における用語の定義は次のとおりである。
「継目無鋼管用素管」：高温高圧ボイラ用鋼管や高い寸法精度が要求される構造用鋼管等、冷間加工を経て製造される継目無鋼管の素材としての鋼管（すなわち、熱間製管された継目無鋼管）をいう。以下、単に「素管」ともいう。
「外面押込み疵」：熱間製管時に生成されるスケールが管の表面やロール表面に付着し、それらがストレートナーによる矯正時にロールによって管の表面に押し付けられて発生する疵をいう。スケールが剥離せず、そのまま残存している場合もある。不規則な凹凸のある肌状を呈する。以下、単に「押込み疵」ともいう。
「ホットストレートナー」：熱間製管後の５００～５５０℃の温度範囲にある素管に対して曲がり除去等の矯正を加える場合のストレートナーをいう。なお、「ストレートナー」とは、鼓形状のロールが複数個組み合わされた傾斜ロール式矯正機である。一般に、回転軸の方向が互いに交差する状態で上下方向に対向配置された３～５対のロールを備えている（後述する図２参照）。
「継目無鋼管用素管」：高温高圧ボイラ用鋼管や高い寸法精度が要求される構造用鋼管等、冷間加工を経て製造される継目無鋼管の素材としての鋼管（すなわち、熱間製管された継目無鋼管）をいう。以下、単に「素管」ともいう。
「外面押込み疵」：熱間製管時に生成されるスケールが管の表面やロール表面に付着し、それらがストレートナーによる矯正時にロールによって管の表面に押し付けられて発生する疵をいう。スケールが剥離せず、そのまま残存している場合もある。不規則な凹凸のある肌状を呈する。以下、単に「押込み疵」ともいう。
「ホットストレートナー」：熱間製管後の５００～５５０℃の温度範囲にある素管に対して曲がり除去等の矯正を加える場合のストレートナーをいう。なお、「ストレートナー」とは、鼓形状のロールが複数個組み合わされた傾斜ロール式矯正機である。一般に、回転軸の方向が互いに交差する状態で上下方向に対向配置された３～５対のロールを備えている（後述する図２参照）。
熱間製管された継目無鋼管は、原子力用、高温高圧ボイラ用などの高級管や、高い寸法精度が要求される構造用鋼管として使用される場合、その他特定の用途に適用される場合等がある。これらの場合において、熱間製管された継目無鋼管は、高級管や高精度構造用鋼管などの継目無鋼管用の素管として、冷間引抜き（抽伸）等の冷間加工に供される。
例えば、各種のシリンダ（その内部をピストンが往復運動する中空円筒部をいう）も熱間製管された継目無鋼管を冷間引抜き加工することにより得られた継目無鋼管により構成されており、この熱間製管されたシリンダ用の素管（冷間引抜き加工に供されるので、以下、「シリンダ用抽伸素管」と記す）では、高い寸法精度に加えて美麗な表面性状が必要とされる。しかしながら、シリンダ用抽伸素管においては、往々にして外面押込み疵の発生が認められる。そのため、素管の段階で、外面押込み疵の深さが０．３ｍｍ以下という厳しい基準の下で管理されている。押込み疵の管理基準を、深さ０．３ｍｍ以下としているのは、この基準内であれば、この後の冷間引抜き等の冷間加工で疵が修復されるので、品質上問題はないからである。
図１は、シリンダ用抽伸素管の熱間製管後の一般的な工程を示す図である。傾斜圧延により熱間製管された継目無鋼管は、ストレートナーにより曲がり除去等の矯正が施された後、超音波探傷、渦流探傷等の検査により内部および外面の欠陥検査が行われ、酸洗処理される。その後、さらに磁気探傷を含む最終検査が行われ、一旦保管された後、シリンダ用抽伸素管として冷間加工に供される。この最終検査までの検査において基準（深さ０．３ｍｍ以下）を超える外面押込み疵等の存在が確認された場合は、当該押し込み傷を除去して前記管理基準を満たすために外面グラインダ処理を施さなければならず、当該素管、さらにはシリンダの製造コストが上昇する。
このような継目無鋼管用の素管に発生する外面押込み疵の抑制を課題として取り上げ、解決策を提示している文献等は見当たらない。しかし、ロールの肌荒れを抑制し、ひいては、それに起因して素管の外面に発生する疵を抑制できる方法、装置についての研究開発は従来から行われてきた。
例えば、特許文献１には、マンドレルミル方式による継目無鋼管の製造において、カリバーロールとして、従来のダクタイル鋳鉄製のものに替えて、ショアー硬度がより高い、ハイクロム系その他特定の材質のものを用い、かつカリバーロールと素管の間に潤滑油を散布すると共に、カリバーロールに冷却水を散布しながら素管を圧延する方法が開示されている。これにより、カリバーロールの摩耗および肌荒れを著しく抑制することができるとしている。ロールの肌荒れが素管に転写されることにより発生する外面疵の抑制も可能となる。
特許文献２には、複数の孔型を有する孔型ロールの各孔型に臨ませて設けた冷却ノズルに冷却液を供給して孔型ロールを冷却する装置において、各孔型の表面温度を測定し、その測定値に基づき所定の表面温度とすべき冷却水量を各冷却ノズルから噴出させるように構成された冷却装置が開示されている。これにより、孔型ロールの表面温度をその軸長方向で一定に維持し、熱応力の発生を防止して、ロールの折損、ロールへの鋼材の焼付き、ロールの早期肌荒れを防止することができるとしている。
特許文献１または２に記載の技術によれば、ロール表面への冷却水の供給を介してロールの摩耗や焼付きを抑制し、ロールの肌荒れを防止することができ、ロール肌荒れに起因する外面疵の発生を抑制することが可能である。ロール表面への冷却水の供給、特にその供給の仕方は、後述するように、継目無鋼管用の素管に発生する外面押込み疵を抑制するための有効な手段の一つである。しかし、これら特許文献に記載の発明は、継目無鋼管用の素管に発生する外面押込み疵の抑制を目的とするものでなく、当該外面押込み疵を防止するためには、同文献に記載の技術とは異なる新たな対策が必要となる。
前述のとおり、熱間製管された継目無鋼管（すなわち、シリンダ用抽伸素管等の継目無鋼管用素管）においては、往々にして外面押込み疵の発生が認められ、製造コストの上昇要因となる。
本発明は、継目無鋼管用素管におけるこのような問題に鑑みてなされたものであり、傾斜圧延により製管された後、ストレートナーによる矯正が施され、その後冷間加工に供される素管（継目無鋼管用素管）における外面押込み疵の抑制方法を提供することを目的とする。
本発明は、継目無鋼管用素管におけるこのような問題に鑑みてなされたものであり、傾斜圧延により製管された後、ストレートナーによる矯正が施され、その後冷間加工に供される素管（継目無鋼管用素管）における外面押込み疵の抑制方法を提供することを目的とする。
本発明の要旨は、次のとおりである。
（１）熱間製管後にストレートナーによる矯正が施され、その後冷間引抜きに供される継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法であって、
ストレートナーによる矯正時に、ストレートナーを構成するロールの全面に冷却水の散布を行うとともに、ストレートナーロールに加える荷重を５５０ｋＮ以下として、素管を軽圧下することを特徴とする継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法。
ストレートナーによる矯正時に、ストレートナーを構成するロールの全面に冷却水の散布を行うとともに、ストレートナーロールに加える荷重を５５０ｋＮ以下として、素管を軽圧下することを特徴とする継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法。
（２）前記軽圧下の手段がホットストレートナーによるものであることを特徴とする前記（１）に記載の継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法。
（３）前記ロール全面への冷却水の散布を、冷却水ノズルの先端形状を広角形とする手段、冷却水ノズルの配置をロール全面への冷却水の散布に有利な配置とする手段、および冷却水の散布水量を増大させる手段のうちのいずれか一以上の手段により行うことを特徴とする前記（１）または（２）に記載の継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法。
本発明の継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法は、熱間製管後のストレートナーによる矯正時に、ロールの全面に冷却水の散布を行うとともに、素管を軽圧下する方法である。本発明の外面押込み疵の抑制方法によれば、ストレートナーによる矯正時に継目無鋼管用素管に発生する外面押込み疵を効果的に抑制することができる。これにより、前記外面押込み疵を除去するための外面グラインダ処理費用の大幅な削減が可能となり、素管製造コストの低減を図ることができる。
本発明の外面押込み疵の抑制方法は、熱間製管後にストレートナーによる矯正が施され、その後冷間引抜きに供される継目無鋼管用素管における外面押込み疵を抑制することを前提としており、ストレートナーによる矯正時に、ストレートナーを構成するロールの全面に冷却水の散布を行うとともに、ストレートナーロールに加える荷重を５５０ｋＮ以下として、素管を軽圧下することを特徴とする外面押込み疵の抑制方法である。
本発明の外面押込み疵の抑制方法において、ストレートナーを構成するロールの全面に冷却水の散布を行うこととするのは、ロール表面に付着したスケールを除去するためである。なお、ここでは「冷却水の散布」と表現しているが、冷却水をノズル等から勢いよく噴き出させる「噴出」、さらには強く噴出させる「噴射」、に近い状態も含まれる。
ロール表面への冷却水の散布は従来から実施されており、通常は、対をなす上下それぞれのロールの軸方向に適度な間隔を設けて取り付けられた噴出口（冷却水ノズル）から冷却水を噴出させることにより行われている。
図２は、ストレートナーの要部の構成とロール冷却水配管の取付け状態の一例を模式的に示す図である。図２に示すように、ストレートナーは上下に対向配置された３対（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２およびＮｏ．３）のロール１ａ、１ｂを備えており、ロール冷却水配管２ａはＮｏ．１、Ｎｏ．２およびＮｏ．３の上ロール１ａの上方に配置され、ロールカバー３ａに固定されている。下ロール１ｂにおいても同様で、ロール冷却水配管２ｂがＮｏ．１、Ｎｏ．２およびＮｏ．３の下ロール１ｂの下方に配置され、ロールカバー３ｂに固定されている。各ロール冷却水配管２ａ、２ｂのロール軸に沿った部分には、適度な間隔で冷却水ノズル（図示せず）が取り付けられている。
しかしながら、従来のロール表面への冷却水の散布はロールの冷却を主たる目的とするものであるため、ノズルの先端形状はいずれも直線形（ストレート）で、冷却水の噴き出し（飛散状態）が直線的で、冷却水が当たらない箇所ではスケール等が残存する場合があった（後述する図５（ａ）参照）。
そこで、本発明の外面押込み疵の抑制方法では、ロールの全面に冷却水を散布することにより冷却水が当たらない箇所をなくして、ロール表面に付着したスケールをすべて除去する。スケールが残存しなければ、ストレートナーによる素管の矯正時にスケールがロールによって管の表面に押し付けられることがなく、押込み疵の発生を回避することができる。
ロールの全面への冷却水の散布方法、条件等について何ら規定はない。ストレートナーを構成する各ロールの全面に冷却水が当たるような方法、条件であれば、いずれも採用可能である。好適な冷却水の散布方法の具体例については、後述する。
本発明の外面押込み疵の抑制方法において、ストレートナーロールに加える荷重（以下、「ストレートナー荷重」という）を５５０ｋＮ以下として、素管を軽圧下することとするのは、ロールによるスケール押し込みを軽減して、押込み疵の発生を抑えるためである。
図３は、ストレートナーによる矯正時におけるストレートナー荷重と外面押込み疵発生率の関係を例示する図である。図３は、マンネスマン－マンドレルミル製管法により熱間製管された外径２００ｍｍ、肉厚１８．０ｍｍの継目無鋼管（材質：ＳＡＥ１０２６（ＪＩＳ規格）相当材）を対象とする。また、図３は、ストレートナー荷重の変化による外面押込み疵発生率の変化を調査し、調査結果をストレートナー荷重と外面押込み疵発生率を両軸にとって表した図である。
ここで言う「外面押込み疵発生率」とは、任意のストレートナー荷重（例えば、７００ｋＮ）における検査数を分母とし、深さ０．３ｍｍを超える外面押込み疵が発生している本数を分子として求めた比率（百分率表示）である。また、例えば、「ストレートナー荷重が７００ｋＮ」とは、ストレートナー荷重が６５０ｋＮを超え７００ｋＮまでの範囲内に入る荷重であることを意味する。
図３から明らかなように、ストレートナー荷重が高いほど外面押込み疵の発生率も増加傾向にある。図示した例では、ストレートナー荷重が５５０ｋＮ以下の場合、深さ０．３ｍｍを超える外面押込み疵は認められなかった。本発明の外面押込み疵の抑制方法において、素管を軽圧下する際のストレートナー荷重を５５０ｋＮ以下とするのは、上記の調査結果に基づくものである。
ストレートナー荷重は、ストレートナーによる矯正が施される対象（つまり、熱間製管された素管）の外径、肉厚、材質等により大きく変化するが、矯正の際に設定するクラッシュ量を変更することにより、５５０ｋＮ以下に調整することが可能である。
図４は、ストレートナーによる矯正時におけるクラッシュ量とストレートナー荷重の関係を例示する図である。図４は、同じくマンネスマン－マンドレルミル製管法により熱間製管された外径２３２ｍｍの継目無鋼管（材質：ＳＡＥ１０２６（ＪＩＳ規格）相当材）を対象とする。また、図４は、クラッシュ量を変更したときのストレートナー荷重の変化を調査し、クラッシュ量とストレートナー荷重を両軸にとり、対象素管の肉厚をパラメーターとして表した図である。図４において、縦軸のストレートナー荷重は同図中に示したそれぞれの肉厚範囲にある素管についての平均値として表している。また、同図中の枠内に示した「Ｗｔ」は素管の肉厚（単位：ｍｍ）を表す。
図４に示すように、ストレートナー荷重は肉厚により大きく変化し、肉厚が厚いほどストレートナー荷重は増大する。クラッシュ量を大きくとると、肉厚の厚い管、薄い管のいずれにおいてもストレートナー荷重は増大するが、クラッシュ量を変更することによりストレートナー荷重を調整して、軽減できることがわかる。
以上述べたように、本発明の外面押込み疵の抑制方法は、継目無鋼管用素管を対象としてストレートナーにより矯正を施す際に、ロール全面への冷却水の散布によるスケールの除去作用と、軽圧下によるスケール押込み軽減作用とを組み合わせた方法である。
ロール全面への冷却水の散布のみでは、ロールに付着するスケールを除去して外面押込み疵の発生原因を取り除くことはできるが、素管の曲がりの矯正はできない。一方、軽圧下のみでは、素管の曲がりの矯正、およびスケールの押込み軽減による外面押込み疵の深さの低減は可能であるが、スケールがロールに付着しているため、押込み疵の発生は避けられない。すなわち、ロール全面への冷却水の散布と所定のストレートナー荷重の下での軽圧下とを併用することにより、外面押込み疵の抑制が可能となる。
なお、熱間製管時に生成されるスケールは、ロール表面だけではなく、素管の表面にも付着しているが、ストレートナーによる矯正時に上下ロールの全面に散布した冷却水がロール間を通過する素管表面にも流れ落ち、素管の表面に付着しているスケールも除去される。したがって、素管表面に付着しているスケールに起因する押込み疵の発生も抑えられる。
本発明の外面押込み疵の抑制方法において、前記軽圧下の手段として、熱間製管された素管にホットストレートナーによる矯正を施すこととする実施形態（これを、「実施形態１」と記す）を採ることが望ましい。
熱間製管後の素管は、通常、常温付近まで放冷された後、ストレートナーによる矯正が施されるが、この実施形態１においては、熱間製管後、５００～５５０℃の温度範囲にある素管に対してストレートナーによる矯正（すなわち、ホットストレートナーによる矯正）を加える。素管は高温では常温に比べて変形しやすく、常温におけるよりも低いストレートナー荷重で同じクラッシュ量を得ることができる。したがって、ホットストレートナーによる矯正は軽圧下の手段として有効である。実操業では、一旦炉内で５７０℃程度に保温した後、ストレートナーに通すことにより、前記の温度範囲内で素管に対して矯正を施すことができる。
このホットストレートナーによる矯正を行うことによって、例えば肉厚が厚く、常温付近でのストレートナーによる矯正では軽圧下が困難な場合においても、前記所定荷重での軽圧下が可能となる。
前記の図４に示した例において、肉厚が厚い（例えば２０ｍｍ以上の）素管に対してストレートナーによる矯正を行おうとすると、クラッシュ量を低く設定しなければ本発明で規定する５５０ｋＮ以下の軽圧下を行うことができない。このような場合、ホットストレートナーによる矯正を行えば、素管が変形しやすいので、図４に示した各曲線はいずれも傾斜（各曲線の任意の点における折線で表される傾斜）が緩やかになる。その結果、クラッシュ量を低く抑えることなく前記所定荷重での軽圧下が可能になり、曲がり等の矯正を安定して行うことができる。
さらに、ホットストレートナーによる矯正を行うことによって、素管の表面に付着しているスケールの除去が容易になる。すなわち、素管の表面温度が高いので、スケールの素管表面への付着が常温時のそれに比べて強固ではなく、そのため、当該スケールは、ロールの全面に散布され、素管表面に流れ落ちる冷却水によって除去され易い。
本発明の外面押込み疵の抑制方法（前記の実施形態１を含む）において、前記ロール全面への冷却水の散布を、冷却水ノズルの先端形状を広角形とする手段（これを手段１と記す）、冷却水ノズルの配置をロール全面への冷却水の散布に有利な配置とする手段（同じく手段２）、および冷却水の散布水量を増大させる手段（同じく手段３）のうちのいずれか一以上の手段により行うこととする実施形態（これを、「実施形態２」と記す）を採ることが望ましい。以下に、手段１～手段３について説明する。
（１）手段１（冷却水ノズルの先端形状の広角化）について
図５は、冷却水ノズルからストレートナーロールに散布された冷却水の飛散状態を模式的に示す図で、図５（ａ）は従来例における飛散状態、図５（ｂ）は本発明例における飛散状態である。図５では、対をなすロールの上ロール１ａの上方からロール面に向けて冷却水を散布したときの飛散状態のみを示しているが、下ロールにおいても、その下方からロール面に向けて冷却水を散布する。
図５は、冷却水ノズルからストレートナーロールに散布された冷却水の飛散状態を模式的に示す図で、図５（ａ）は従来例における飛散状態、図５（ｂ）は本発明例における飛散状態である。図５では、対をなすロールの上ロール１ａの上方からロール面に向けて冷却水を散布したときの飛散状態のみを示しているが、下ロールにおいても、その下方からロール面に向けて冷却水を散布する。
図５（ａ）は冷却水ノズルの先端形状が直線形の場合で、冷却水配管２ａを経てノズルから散布された冷却水は横方向（ロールの軸方向）へはほとんど広がらず、ロール面に向けてほぼ直線的に飛散する。そのため、ロール１ａ表面で冷却水が当たらない箇所が生じ易く、その箇所ではスケールが残存する場合がある。一方、図５（ｂ）はノズルの先端形状が広角形の場合で、冷却水は横方向（ロールの軸方向）へ大きく広がり、ロール１ａの全面に冷却水が散布される。その結果、ロール１ａの全面でスケールが除去されやすく、残存スケールに起因する押込み疵の発生を回避することができる。
ノズルの先端形状を広角形とする場合の角度やノズル内面の形状等は何ら規定されない。当該ノズルの先端形状は、冷却水がロールの軸方向に広がり、ロールの全面へ散布されやすい形状のものであればよく、ノズルの配置位置や、配置数なども考慮して適宜定めればよい。
（２）手段２（ロール全面への冷却水の散布に有利なノズルの配置）
ロール全面への冷却水の散布は、上下のロールへ冷却水を散布するためのノズルを適正に配置することによっても達成することができる。前記の図５（ｂ）では、冷却水ノズルをほぼ等間隔で５個配置しているが、例えば、このノズルの配置数を８個、１２個と増やすことにより、互いに隣接するノズルからの冷却水が重なり合うように散布して、ロール表面で冷却水が当たらない箇所をなくし、スケールの除去効果を高めることも可能である。
ロール全面への冷却水の散布は、上下のロールへ冷却水を散布するためのノズルを適正に配置することによっても達成することができる。前記の図５（ｂ）では、冷却水ノズルをほぼ等間隔で５個配置しているが、例えば、このノズルの配置数を８個、１２個と増やすことにより、互いに隣接するノズルからの冷却水が重なり合うように散布して、ロール表面で冷却水が当たらない箇所をなくし、スケールの除去効果を高めることも可能である。
また、素管は、ロールの中央近傍からより大きな荷重を受け、押込み疵が発生し易いと考えられるので、特にこの部分（中央近傍）のスケールの除去効果を高めるために、ロールの中央近傍にノズルを多く配置することが有効である。このようなノズル配置は、設備コスト低減の観点からも有利である。
（３）手段３（冷却水の散布水量の増大）
冷却水の散布水量を増大させることは、ロール全面への冷却水の散布を容易にし、しかも水圧をより高くしてスケールの除去作用を高めることができるので、特に効果的な手段である。ロール表面に散布された多量の冷却水が素管表面にも流れるので、素管に付着しているスケールの除去にも有効である。
冷却水の散布水量を増大させることは、ロール全面への冷却水の散布を容易にし、しかも水圧をより高くしてスケールの除去作用を高めることができるので、特に効果的な手段である。ロール表面に散布された多量の冷却水が素管表面にも流れるので、素管に付着しているスケールの除去にも有効である。
これら手段１～手段３は、それぞれ単独で適用してもよい。いずれの手段も有効に作用し、スケールの残存をなくして外面押込み疵の抑制に寄与する。さらに、これら手段１～手段３のうちのいずれか二つ、または全ての手段を併用するのが望ましい。これにより、各手段の特徴をそれぞれ発揮させてスケール除去効果を高めることができ、また、これら手段の併用によりコストの低減を図ることも可能になる。
この実施形態２によれば、素管の矯正時にロール全面への冷却水の散布を効果的に行ってストレートナーロールに付着しているスケールを除去することができる。特に、矯正時の軽圧下をホットストレートナーにより行うこととすれば、外面押込み疵の抑制にきわめて有効である。
マンネスマン－マンドレルミル製管法により熱間製管された外径２３２ｍｍ、肉厚１９ｍｍの継目無鋼管（材質：ＳＡＥ１０２６（ＪＩＳ規格）相当材）を対象としてストレートナーにより矯正を行うに際し、本発明の方法を適用して、前記熱間製管された継目無鋼管（シリンダ用抽伸素管）における外面押込み疵の発生状況を調査した。なお、比較のために、従来の方法により素管の矯正を行った場合（従来例）についても同様の調査を実施した。
使用したストレートナーは、上下方向に対向配置された３対のロール（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２およびＮｏ．３）を有するストレートナーである。
図６は、ストレートナーロールに冷却水を散布する際に用いた冷却水ノズルの配置を説明する図で、図６（ａ）は従来の方法により矯正を行った際のノズル配置、図６（ｂ）は本発明の方法を適用した際のノズル配置である。同図では、上下対をなすロールの上ロール１ａのみを示しているが、下ロールにおいてもそれぞれ上ロールと同じノズル配置になっている。従来の方法による矯正時に使用したノズルの先端形状は直線形であり、本発明の方法の適用時に使用したノズルの先端形状は広角形である。
図６に示すように、ロール冷却水配管２ａはロールカバー３ａに固定された配管支持部材４により保持されている。従来の方法による素管の矯正時には、図６（ａ）に示すように、ロール１ａの冷却をほぼ等間隔に配置された５個のノズル５を用いて散水していた。
これに対し、本発明の方法の適用時には、図６（ｂ）に示すように、ノズル５を１個増やし、押込み疵が発生し易いと考えられるロール１ａの中央近傍にノズル５を多く配置した。さらに、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２およびＮｏ．３の上ロール１ａの上方に配置するロール冷却水配管２ａを上ロール１ａの上方手前側と上方後側に取り付けた。下ロールの下方に配置するロール冷却水配管も、同様に下ロールの下方手前側と下方後側に取り付けた。
図７は、本発明の方法を適用した際のロール冷却水配管の取付け状態の説明図で、前記図６（ｂ）のＡ－Ａ矢視図（部分図）である。この図に示したロール冷却水配管２ａは、上ロール１ａの上方手前側に取り付けられた冷却水配管であり、ロールカバー３ａに固定された配管支持部材４により保持されている。冷却水ノズル５は、散布された冷却水が上ロール１ａ面に垂直に当たるように、ノズルの中心軸を鉛直方向に対して４５°後側（ロール軸側）へ傾けた状態で冷却水配管２ａに配置されている。上ロール１ａの上方後側、ならびに下ロールの下方手前側と下方後側に取り付けた冷却水配管においても、同様に散布された冷却水がロール面に垂直に当たるように冷却水ノズルが配置されている。
表１にストレートナーロールへの冷却水の散布方法、素管の矯正方法および調査結果（素管における外面押込み疵の発生率）をまとめて示す。外面押込み疵の発生率は、検査数を分母とし、深さ０．３ｍｍを超える外面押込み疵が発生している本数を分子として求めた比率（百分率表示）で表した。
表１に示したように、本発明の方法を適用した場合は、外面押込み疵（深さ＞０．３ｍｍ）の発生は皆無であった。
上記調査結果から、熱間製管された継目無鋼管用素管をストレートナーにより矯正するに際し、本発明の方法を適用することにより、同素管における外面押込み疵の発生を効果的に抑制できることを確認した。
本発明の外面押込み疵の抑制方法は、高温高圧ボイラ用鋼管や高い寸法精度が要求される構造用鋼管等、冷間加工を経て製造される継目無鋼管用の素管の製造に有効に利用することができる。
１ａ：上ロール、 １ｂ：下ロール、 ２ａ、２ｂ：ロール冷却水配管、
３ａ、３ｂ：ロールカバー、 ４：配管支持部材、 ５：冷却水ノズル
３ａ、３ｂ：ロールカバー、 ４：配管支持部材、 ５：冷却水ノズル
Claims (3)
- 熱間製管後にストレートナーによる矯正が施され、その後冷間引抜きに供される継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法であって、
ストレートナーによる矯正時に、
ストレートナーを構成するロールの全面に冷却水の散布を行うとともに、
ストレートナーロールに加える荷重を５５０ｋＮ以下として、素管を軽圧下することを特徴とする継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法。 - 前記軽圧下の手段がホットストレートナーによるものであることを特徴とする請求項１に記載の継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法。
- 前記ロール全面への冷却水の散布を、冷却水ノズルの先端形状を広角形とする手段、冷却水ノズルの配置をロール全面への冷却水の散布に有利な配置とする手段、および冷却水の散布水量を増大させる手段のうちのいずれか一以上の手段により行うことを特徴とする請求項１または２に記載の継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法。
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Ref document number: 201180015572.1 Country of ref document: CN |
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11789409 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 20127024935 Country of ref document: KR Kind code of ref document: A |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11789409 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |