JP2003225701A

JP2003225701A - 継目無鋼管の連続圧延装置

Info

Publication number: JP2003225701A
Application number: JP2002021265A
Authority: JP
Inventors: Norio Sato; 宣男佐藤; Toshio Onishi; 寿雄大西; Hideo Sato; 秀雄佐藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2003-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、熱間圧延時の生産性を落とさずに歩
留り良く、品質の優れた製品を製造可能な継目無鋼管の
連続圧延装置を提供することを目的としている。【解決手段】穿孔された鋼鋳片を熱間で一応の寸法に製
管する延伸圧延機と、得られた鋼管を再度加熱する再加
熱炉と、該再加熱炉から抽出した鋼管を６００〜８５０
℃の温度で絞り圧延する絞り圧延機と、該延伸圧延機と
該再加熱炉との間及び再加熱炉と絞り圧延機との間を繋
ぐ鋼管の搬送手段とを備えた継目無鋼管の製造装置にお
いて、前記延伸圧延機と前記再加熱炉との間の搬送系路
に、冷却能力が可変の冷却床を設けると共に、該冷却床
の後流側に、冷却した鋼管を均熱する均熱炉と、均熱さ
れた先行する鋼管の後端と後行する鋼管の先端とを接合
する接合装置とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、継目無鋼管の連続
圧延装置に係わり、特に従来より温間圧延を効率良く行
え、且つ歩留りの向上をも図った技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、油井管、ラインパイプ等に使用さ
れる継目無鋼管を、６００〜８５０℃という従来より低
い温度でホット・ストレッチ・レデュサー等を用い絞り
圧延して製造する技術（温間圧延という）が実用化され
ている。例えば、特開平５−７０８３１号公報は、高強
度継目無鋼管を得るため、鋼片をピアサー等で穿孔後、
マンドレル・ミル等で熱間圧延して製管した中空素管
を、温度６００〜７２５℃に保持された加熱炉でフェラ
イト変態を８０％以上完了する時間で加熱した後、温度
５００℃以上で圧下率５〜４０％の絞り圧延を施す技術
を提案している。また、特開昭６３−２４１１１７号公
報は、靭性と耐応力腐食割れ性に優れたマルテンサイト
系ステンレス継目無鋼管を得るため、下記工程を順次行
なう技術を開示している。ａ．鋼片を１０５０〜１２５０℃に加熱し、穿孔、圧延
する、ｂ．少なくとも５００℃までを３０℃／分以上の冷却速
度としてマルテンサイト変態開始温度以下の温度まで冷
却して８０容量％以上がマルテンサイトで占める金属組
織とする、ｃ．Ａｃ₁変態点〜（Ａｃ₁変態点−２００℃）の温度に
再加熱し、断面減少率で５％以上の仕上圧延を行った
後、空冷又は強制冷却する。

【０００３】ところで、多くの継目無鋼管の製造工場で
前記したような温間圧延を実施しようとすると、以下の
ような問題が生じる。

【０００４】一般に、マンドレル・ミルを採用して熱間
圧延で継目無鋼管を製造する場合、通常の搬送速度を維
持すると、図４に示すように、延伸圧延機１であるマン
ドレル・ミルを約９５０℃で抜け出した一応の鋼管２
は、再加熱炉３に装入されるまでの間に８００〜８５０
℃程度に冷却され、その後再び９００〜１０００℃に加
熱された後、絞り圧延機４であるホット・ストレッチ・
レデューサで絞り圧延され、製品とされている。なお、
図中の→は、鋼管の移動方向を示している。このような
設備配置の工程（以下、ラインという）で、温間での絞
り圧延を実施しようとしても、再加熱炉３までの冷却が
予定通り行なえない。つまり、鋼管の金属組織を希望通
りにできないことになる。そのため、マンドレル・ミル
から再加熱炉３までの搬送中に目標温度になるまで一時
停止して待機させるか、あるいは一時的に搬送ラインか
ら排出し、オフ・ラインで冷却してから再度搬送ライン
に戻すようにしているのが現状である。

【０００５】しかしながら、搬送の一時停止は、生産性
を著しく阻害し、製造コストの上昇になる。また、オフ
・ラインで冷却するのは、そのために鋼管をハンドリン
グする設備が別途必要になるし、また熟練度の高い作業
員の確保が必要となる。

【０００６】ところで、絞り圧延機４のホット・ストレ
ッチ・レデューサは、対向する２つ又は３つのロールか
らなる圧延スタンドを１４〜２０数台連続的に順次配列
し、通過する鋼管２の外径を圧延しながら、相互に隣接
するスタンド間のロール周速の差に基づいて鋼管２の軸
方向に引張り張力を加え、肉厚を調整するものである。
この場合、従来は、一定長さの鋼管を１本毎にホット・
ストレッチ・レデューサに送って圧延していたので、張
力の付与が小さい管端付近の肉厚が中央部側の肉厚に比
べて厚くなる。この管端が製品の肉厚公差を満足しない
場合には、その部分（全長の５〜１０％程度）を切り捨
てることになるので、製品歩留まりを悪化させる傾向が
ある。

【０００７】そのため、近年は、例えば特開昭６０−４
４１０８号公報等に開示されているように、ホット・ス
トレッチ・レデューサ４の入側で、先行する鋼管２の後
端と追行する鋼管の先端とを接合し、長尺にしてから、
連続的に減肉、減径する技術が開発されている。この方
が切断して切り捨てる部分が減り、製品歩留りの向上に
なるからである。

【０００８】しかしながら、それらの技術は、いずれも
マンドレル・ミル等の延伸圧延機１で一応のサイズに熱
間圧延された鋼管２を、さらに再加熱炉３で高温にして
熱間で絞り圧延する場合に限られ、前記したような温間
での絞り圧延をするものではない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、熱間圧延時の生産性を落とさずに、歩留り良
く、品質の優れた製品を製造可能な継目無鋼管の連続圧
延装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化
した。

【００１１】すなわち、本発明は、穿孔された鋼鋳片を
熱間で一応の寸法に製管する延伸圧延機と、得られた鋼
管を再度加熱する再加熱炉と、該再加熱炉から抽出した
鋼管を６００〜８５０℃の温度で絞り圧延する絞り圧延
機と、該延伸圧延機と該再加熱炉との間及び再加熱炉と
絞り圧延機との間を繋ぐ鋼管の搬送手段とを備えた継目
無鋼管の製造装置において、前記延伸圧延機と前記再加
熱炉との間の搬送系路に、冷却能力が可変の冷却床を設
けると共に、該冷却床の後流側に、冷却した鋼管を均熱
する均熱炉と、均熱された先行する鋼管の後端と後行す
る鋼管の先端とを接合する接合装置とを設けたことを特
徴とする継目無鋼管の連続圧延装置である。

【００１２】この場合、前記冷却能力が可変の冷却床
が、立体方式であり、前記延伸圧延機と前記再加熱炉と
の間の搬送手段から受け取った鋼管を持ち上げる上昇手
段と、持ち上げた鋼管を横方向へ水平に前記均熱炉へ搬
送する搬送手段とを設けたり、あるいは前記均熱炉が、
立体方式であり、内部に鋼管の上昇手段と、持ち上げた
鋼管を横方向へ水平に排出口へ移動する搬送手段と、排
出された鋼管を前記接合装置の位置へ降下させる下降手
段とを設けるのが好ましい。そして、前記接合装置は、
台車に載置された走間溶接機であり、該台車には、先行
鋼管の後端と後行鋼管の先端とを突き合わせて固定する
クランプと、突き合わせ部分を加熱する電源とが設けら
れているのが良い。また、前記冷却能力が可変の冷却床
に、移動中の鋼管を冷却する冷媒を吹き付ける冷媒噴射
ノズルを設けると一層好ましい。さらに、本発明では、
前記冷媒が空気であったり、あるいは前記延伸圧延機が
マンドレル・ミルであるのが良い。加えて、前記絞り圧
延機がホット・ストレッチ・レデューサであったり、さ
らに加えて、前記均熱炉の入側に、鋼管の管端真円度及
び反りを是正する管端矯正機及び切断機を設けたり、あ
るいは前記上昇手段の直前に、鋼管を冷却床へ搬送せず
に再加熱炉へ送る搬送系路切替え手段を設けているのが
好ましい。

【００１３】本発明によれば、継目無鋼管を温間で絞り
圧延するに際して、絞り圧延機の上流に設置された再加
熱炉へ装入する前の該鋼管の冷却を適切に行なえるよう
になるばかりでなく、先行鋼管と後行鋼管とを接合し、
連続して絞り圧延を行なえるようになる。その結果、予
め定めた目標通りの金属組織を有する鋼管になり、温間
圧延の効果が達成されると共に、製品歩留りが従来に比
べて著しく向上する。また、延伸圧延機、再加熱炉及び
絞り圧延機を通過する鋼管の搬送速度は、従来と同程度
に維持できるので、生産性が熱間圧延を行う場合に比較
して低下することもない。さらに、延伸圧延機からのま
だ高温状態にある鋼管を冷却床へ送らずに、再加熱炉へ
直接搬送できるようにもなっているので、従来通りの熱
間絞り圧延も可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、発明をなすに至った経緯を
まじえ、本発明の実施の形態を説明する。

【００１５】まず、本発明者は、延伸圧延機で一応の形
態に圧延され、まだ９５０℃の高温状態にある継目無鋼
管を、下流工程の再加熱炉及び絞り圧延機、並びに上流
工程の延伸圧延機での鋼管の搬送速度を落とさず、且つ
所望の金属組織になるように適切に冷却するには、図４
に示した熱間圧延工程に、十分な移動距離を有する鋼管
の冷却床を別途設ける必要があると考えた。そして、製
造する継目無鋼管は、種々の鋼種からなるばかりでな
く、サイズも異なるので、該冷却床の冷却能力は、大小
可変であることも必要であるとした。

【００１６】そのような冷却床としては、平面的なもの
及び立体的なものの２通りが選択できるので、本発明で
はいずれでも良い。しかしながら、平面的なものは、設
置面積が大きくなるので、温間圧延装置を新設する場合
には良いが、経済性あるいは既存装置を利用する場合に
はスペースの都合で望ましくない。そこで、本発明者
は、小さなスペースでも良い立体的な冷却床を好ましい
とした。

【００１７】また、発明者は、先行する鋼管の後端を後
行する鋼管の先端とを接合する場所について検討し、再
加熱炉の入側で行なうのが良いと判断した。熱間による
絞り圧延も可能な装置とするのに都合が良いからであ
る。そして、かかる冷却及び接合を連続して順次行なう
ため、下記のような装置を考えたのである。

【００１８】まず、その冷却床及び接合装置は、図１に
示すように、穿孔された鋼鋳片を熱間で一応の寸法に製
管する延伸圧延機１と、得られた鋼管２を再度加熱する
再加熱炉３と、該再加熱炉３から抽出した鋼管２を６０
０〜８５０℃の温度で絞り圧延する絞り圧延機４と、該
延伸圧延機１と該再加熱炉３との間及び再加熱炉３と絞
り圧延機４との間を繋ぐ鋼管の搬送手段５とを備えた継
目無鋼管の製造装置において、前記延伸圧延機１と前記
再加熱炉３との間の搬送手段５に連接するように設けら
れる。この冷却床６は、図２（ａ）に示すように、前記
延伸圧延機１と前記再加熱炉３との間の搬送手段５から
受け取った鋼管２を持ち上げる上昇手段７と、持ち上げ
た鋼管２を冷却してから下降手段１１で降下させ、横方
向へ水平に均熱炉８（図２（ｂ）参照）まで搬送する別
の搬送手段１５とを設けるようにした。均熱炉８を設け
たのは、延伸圧延機１で圧延後の鋼管に温度差（偏熱）
があるため、インダクション・ヒータ１６だけでは均一
化できないからであり、先行する鋼管２の後端と後行す
る鋼管の先端とを接合するには、鋼管２の全周を均熱化
する必要があるからである。そして、その均熱炉８の後
流側に接合装置９を配置するようにした。この均熱炉８
内には、鋼管２を横方向へ排出口まで水平搬送する均熱
炉内の搬送手段１０を設けてある。また、該冷却床６内
及び接合装置９での鋼管２の搬送速度を変更すること
で、前記再加熱炉３への到達時間が調整でき、冷却床６
の冷却能力を可変にできる。この場合、別途、高い位置
にある冷却床６を移動中の鋼管２を冷却する冷媒を吹き
付ける冷媒噴射ノズル１２を設けると、冷却能力の可変
範囲が広がるので、一層好ましい。さらに、接合後の長
尺の鋼管を再加熱炉３へ押し出す押出し機（図示せず、
ただし、図２（ａ）中にＣで示す位置より紙面に垂直な
向こう側へ鋼管を押し出す）も備えてある。

【００１９】次に、鋼管同士の接合装置９であるが、そ
れは、前記均熱炉８から鋼管を抜き出した位置に、鋼管
２の長手方向に広いスペース（例えば、５０ｍ程度）を
とって設けられる。つまり、２本の均熱された鋼管２が
その軸を図２（ａ）の紙面に垂直方向にして接合され
る。そのためには、２本の鋼管の真円度や反り具合が一
致している必要があるので、本発明では、図１や図２
（ａ）に示したように、冷却床６から降下させた鋼管
を、予め均熱炉８の入側に管端加工機１３及び管端切断
機１４を複数基配置し、突き合わせる鋼管同士の管端の
真円度や反り具合を調整するようにしている。そして、
均熱炉８から抜け出し、水平方向で後行する鋼管の移動
速度を先行する鋼管の移動速度より速くして、先行鋼管
の後端部と後行鋼管の先端を突き合わせて、該突き合わ
せ部分を固定する。この固定は、公知のクランプを利用
すれば良い。鋼管を加熱する電源としては、例えば、高
周波誘導コイル等を利用して突き合わせ部分を急速に加
熱し、油圧手段で鋼管軸方向への押し付けで接合できる
ものを利用すれば良い。また、固定式でも良いが、台車
等に載置され、ある速度で移動しながら溶接できる所謂
走間溶接機の利用が好ましい。

【００２０】接合後の長い鋼管は、接合部分に生じたバ
リを切削バイトを備えたバリ取り機（図示せず）で除去
してから、押出し機で再加熱炉３の方向へ押し出され、
再加熱炉３へ装入される。再加熱炉３では、その雰囲気
を６００〜９００℃としてあり、抜け出した鋼管を絞り
圧延機４を用いて温間で圧延するようになっている。

【００２１】なお、再加熱炉３の前面にインダクション
・ヒータ１６を設置し、溶接、搬送等で鋼管の温度が降
下した分を補正する装置も設けている。

【００２２】本発明では、前記搬送手段としては、種々
の方式のものが利用できるが、鋼管を軸方向へ直進させ
る際には、搬送コンベアを、横送りする際には、鋼管２
の軸と直交させて複数配置するスクリュウ列を利用すれ
ば良い。また、鋼管の前記上昇手段、下降手段及び押出
し機には、ジャッキやシリンダ等を利用した公知の押し
上げ装置が利用できる。さらに、本発明では、前記定径
圧延機１としては、マンドレル・ミル、プラグ・ミル、
リーラ等のいずれであっても良く、絞り圧延機４として
は、ホット・ストレッチ・レデューサ、サイザー等のい
ずれでも良い。

【００２３】加えて、前記冷媒１９としては、不活性ガ
ス、空気、水蒸気等が利用できるが、経済性を配慮し
て、本発明では空気の利用が好ましい。搬送速度の変更
で冷却能力を変更できるので、常温の空気で十分の場合
が多いからである。この場合、冷媒の量も特に限定しな
い。被冷却対象の種類、サイズ、搬送速度に応じて調整
することになるからである。

【００２４】さらに加えて、本発明では、前記上昇手段
７の直前に、鋼管２を冷却床６へ上昇させて、搬送せず
に再加熱炉３へ直接送る搬送系路切替え手段（図示せ
ず）を設けるようにもした。この搬送系路切替え手段
は、搬送されてきた鋼管の移動を停止させるストッパ
と、停止した鋼管を再加熱炉内へ装入する押出し機で形
成すれば良い。これによって、本発明に係る温間圧延装
置を従来通りの熱間絞り圧延にも利用できるようにな
る。

【００２５】

【実施例】鋼種０．３５質量％Ｃ，１．３質量％Ｍｎ鋼
の鋼鋳片を１２５０℃に加熱してから、ピアサーで穿孔
し、マンドレル・ミルで延伸圧延し、外径１７２ｍｍφ
×肉厚１０ｍｍの継目無鋼管とした。そして、引き続き
絞り圧延機４で、製品となる外径（６０．５ｍｍφ）及
び肉厚（９．５ｍｍ）に絞り圧延を行った。その際、本
発明に係る図１，図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した連
続圧延装置を適用し、送られてくる長さ２０ｍの３０本
の鋼管を順次冷却及び接合した。その結果を従来の装置
を用いた場合と比較した。なお、従来の装置とは、図４
に示した従来の熱間絞り圧延を行なう装置であり、この
場合には延伸圧延機１からの高温の鋼管２を搬送系路か
ら排出し、オフ・ラインで冷却してから再度搬送系路に
戻して再加熱炉３へ装入するようにした。また、絞り圧
延機４としては、ロールスタンドを２８段に配置したホ
ット・ストレッチ・レデューサを使用し、各段の圧下率
を０〜１０％の範囲で調整している。さらに、再加熱炉
３は、目的とする鋼管の温間や熱間での絞り圧延に対応
させて、炉内雰囲気温度を６００〜９００℃に調整し
た。接合装置９としては、出力８０００ｋＷのインダク
ション・ヒータ及びクランプを台車に載置したものを使
用した。

【００２６】操業条件及び操業結果を表１に一括して示
す。表１より、本発明によれば、従来並みの製品合格率
で、且つ生産性を低下させずに、高歩留りで継目無鋼管
が製造できることが明らかである。また、図３に、本発
明に係る装置を利用した場合の鋼管の温度推移を示す
が、予定通りの温度推移が得られている。なお、図中の
ＭＤＭはマンドレル・ミル、Ｉ／Ｈはインダクション・
ヒータ，ＨＳＲはホット・ストレッチ・レデューサ、Ｈ
Ｓはホット・ソーを表している。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、継目
無鋼管を連続して温間で絞り圧延するに際して、絞り圧
延機の上流に設置された再加熱炉へ装入する前の該鋼管
の冷却を適切に行なえるようになる。その結果、予め定
めた目標通りの金属組織を有する鋼管になり、温間圧延
の効果が達成されるばかりでなく、連続圧延の効果で製
品歩留りが従来より著しく向上した。また、延伸圧延
機、再加熱炉及び絞り圧延機を通過する鋼管の搬送速度
は、従来と同程度に維持できるので、生産性が熱間圧延
を行う場合に比較して低下することもない。さらに、延
伸圧延機からのまだ高温状態にある鋼管を冷却床へ送ら
ずに、再加熱炉へ直接搬送できるようにもなっているの
で、従来通りの熱間絞り圧延も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る継目無鋼管の連続圧延装置の平面
図である。

【図２】本発明に係る継目無鋼管の連続圧延装置の断面
図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ矢視断面、（ｂ）は図
１のＢ−Ｂ矢視断面である。

【図３】本発明に係る継目無鋼管の温間圧延装置の適用
で得た鋼管の温度推移を示す図である。

【図４】従来の継目無鋼管の熱間圧延装置の平面図であ
る。

【符号の説明】

１延伸圧延機（マンドレル・ミル等）２継目無鋼管（鋼管）３再加熱炉４絞り圧延機（ホット・ストレッチ・レデューサ
等）５搬送手段６冷却床７上昇手段８均熱炉９接合装置（台車付き）１０均熱炉内の搬送手段１１下降手段１２冷却媒体噴射ノズル１３管端矯正機１４管端切断機１５別の搬送手段１６ＩＨ（インダクション・ヒータ）１７ＣＬＢ（クーリング・ベッド）１８ホット・ソー１９冷媒

フロントページの続き (72)発明者佐藤秀雄愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】穿孔された鋼鋳片を熱間で一応の寸法に
製管する延伸圧延機と、得られた鋼管を再度加熱する再
加熱炉と、該再加熱炉から抽出した鋼管を６００〜８５
０℃の温度で絞り圧延する絞り圧延機と、該延伸圧延機
と該再加熱炉との間及び再加熱炉と絞り圧延機との間を
繋ぐ鋼管の搬送手段とを備えた継目無鋼管の製造装置に
おいて、前記延伸圧延機と前記再加熱炉との間の搬送系路に、冷
却能力が可変の冷却床を設けると共に、該冷却床の後流
側に、冷却した鋼管を均熱する均熱炉と、均熱された先
行する鋼管の後端と後行する鋼管の先端とを接合する接
合装置とを設けたことを特徴とする継目無鋼管の連続圧
延装置。
【請求項２】前記冷却能力が可変の冷却床が、立体方
式であり、前記延伸圧延機と前記再加熱炉との間の搬送
手段から受け取った鋼管を持ち上げる上昇手段と、持ち
上げた鋼管を横方向へ水平に前記均熱炉へ搬送する搬送
手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の継目無
鋼管の連続圧延装置。
【請求項３】前記均熱炉が、立体方式であり、内部に
鋼管の上昇手段と、持ち上げた鋼管を横方向へ水平に排
出口へ移動する搬送手段と、排出された鋼管を前記接合
装置の位置へ降下させる下降手段とを設けたことを特徴
とする請求項１又は２記載の継目無鋼管の連続圧延装
置。
【請求項４】前記接合装置は、台車に載置された走間
溶接機であり、該台車には、先行鋼管の後端と後行鋼管
の先端とを突き合わせて固定するクランプと、突き合わ
せ部分を加熱する電源とが設けられていることを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の継目無鋼管の連続
圧延装置。
【請求項５】前記冷却能力が可変の冷却床に、移動中
の鋼管を冷却する冷媒を吹き付ける冷媒噴射ノズルを設
けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
継目無鋼管の連続圧延装置。
【請求項６】前記均熱炉の入側に、鋼管の管端真円度
及び反りを是正する管端矯正機及び切断機を設けたこと
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の継目無鋼
管の連続圧延装置。
【請求項７】前記冷却床の上昇手段の直前に、鋼管を
該冷却床へ搬送せずに再加熱炉へ送る搬送系路切替え手
段を設けたことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに
記載の継目無鋼管の連続圧延装置。