JP3365348B2 - 金属管の圧延方法 - Google Patents
金属管の圧延方法Info
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Description
延機で金属管の外径圧下をおこなう際の圧延方法に関す
る。詳しくは、本発明は、六角張りや噛み出し疵を防止
し、同じ孔型ロールを用いて異なる肉厚の金属管に仕上
げることが可能な圧延方法に関する。 【0002】 【従来の技術】一般に継目無金属管(以下、金属管とも
いう)の製造工程においては、ピアサにより穿孔された
中空素管をマンドレルミルなどの延伸圧延機を用いて減
肉圧延し、次いでサイザあるいはストレッチレデューサ
などの定径圧延機を用いて所要の外径に圧延する。上記
サイザおよびストレッチレデューサはほぼ同様の構成で
あり、以下サイザにより説明する。 【0003】図1はサイザのロール配置を模式的に示す
概要図である。図2は3ロール式サイザのロールスタン
ドの断面図で、同図(a)は図1のA−A断面図、同図
(b)は図1のB−B断面図である。図1および図2で
符号1はロールスタンド、2は孔型ロール、3は金属
管、Oはパスセンタである。 【0004】定径圧延機であるサイザは、図2(a)、
(b)に示すように同一面内に一般に3個の孔型ロール
がパスセンタOの回りに120°の間隔を隔てて放射状
に組み込まれた複数のロールスタンド(以下、単にスタ
ンドともいう、通常4〜15スタンド)を、図1に示す
ように連接配置して構成される。隣り合うスタンドは、
相互の孔型ロールの配置が図2(a)と図2(b)の関
係になるように、パスセンタの回りに60°位相を異な
らせて連接される。圧延時の使用スタンド数は金属管の
仕上げ外径によってきまる。サイザの最終1〜数スタン
ドでは定径仕上げのため円弧形状の孔型ロールが用いら
れ、それ以外のスタンドでは楕円弧状の孔型ロールが用
いられる。実際の孔型ロールは、図2(a)、(b)に
示すように、ロール相互の間隙があり、フランジ端Fは
溝底点Eに対して正60°の位置ではないが、以後はフ
ランジ端位置を正60°の点Fにあるものとして説明す
る。 【0005】サイザの圧延では、管内面の拘束がないた
め、一つのスタンドの圧延では、孔型の溝底部とフラン
ジ部での増肉量が異なり、不均一な変形が生じる。被圧
延材は溝底とフランジの角度が交互に60゜ずつ変化す
る中で圧延されるため、溝底とフランジの中間点(溝底
またはフランジから30゜の位置をいう)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。これを六角張り、または角張りと称し、特に厚肉管
で発生しやすい。 【0006】この六角張りの発生を防止するには孔型形
状を真円形状に近づけ、フランジ部で押さえ込むように
圧延し、周方向の偏肉を小さくする必要がある。ところ
が孔型形状を真円に近づけたものを薄肉材の圧延に適用
すると、フランジ部で噛み出しが発生し、噛み出し疵が
問題となる。 【0007】したがって、肉厚に応じて孔型ロールを保
有する必要があり、ロール保有数が多くなって設備コス
トの増加やロール置場不足などの問題が生じる。また、
肉厚に応じて頻繁なロール交換が必要で、その為に多大
な時間と労力を費やさなければならず、生産性の面でも
問題である。 【0008】ロール保有数の削減、ロール交換頻度の削
減に関して、特開平7−16616号公報には、全スタ
ンドをパスセンタとロール回転軸間距離が最大の開状態
で所定形状のカリバーロール(孔型ロール)となし、管
の肉厚、外径に応じてパスセンタとロール軸間距離を調
整し、孔型ロールの楕円度、平均外径を変更し管の内面
角張率を抑制する圧延方法が開示されている。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された
方法は、孔型ロールの楕円度に注目してパスセンタとロ
ール軸間距離を調整するものであるが、六角張りや噛み
出し疵の改善効果が不十分であることが判った。 【0010】本発明の課題は、サイザなどの定径圧延機
において、上記従来技術の不備を解決し、同じ孔型ロー
ルで広範囲の肉厚の製品を噛み出し疵および六角張りの
発生を抑制して圧延することができる金属管の圧延方法
を提供することにある。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明者は、六角張りと
噛み出し疵の防止には、隣接するスタンド間での孔型ロ
ール形状の関係が重要であるとの認識に立ち、種々の圧
延実験をおこない、以下の知見を得た。 【0012】(a)厚肉材の圧延時に発生しやすい六角
張りや薄肉材の圧延時に発生しやすい噛み出し疵は、第
1スタンドや最終スタンドに比べ圧下率の高い中間スタ
ンドでの圧延時に発生する。 【0013】(b)六角張りは、当該スタンドのパスセ
ンタと孔型ロールのフランジ端間の距離(A)と直前ス
タンドのパスセンタと孔型ロールの溝底間の距離(B)
との差(A−B)を小さくすることにより抑制される。
すなわち、上記差を小さくすることによりフランジ部で
の被圧延材の拘束が大きくなり周方向の偏肉の発生が抑
制される。 【0014】(c)噛み出し疵は、当該スタンドのパス
センタと孔型ロールのフランジ端間の距離(A)と直前
スタンドのパスセンタと孔型ロールの溝底間の距離
(B)との差(A−B)を大きくすることにより抑制さ
れる。すなわち、上記差を大きくすることによりフラン
ジ部での被圧延材の拘束が減少し噛み出しが防止され
る。 【0015】(d)六角張りと噛み出し疵の発生の防止
は、各スタンドのサイドリリーフ係数を適正範囲に管理
することにより可能である。(i)番目のスタンドのサ
イドリリーフ係数Si は下記式で表される。 【0016】 【数2】 【0017】(e)サイドリリーフ係数は金属管の製品
の肉厚(t)と外径(D)の比(t/D)で決定され下
記式で表されるSmin 以上、Smax 以下の範囲とするこ
とで六角張りとエッジ疵の発生が防止できる。 【0018】 【数3】 【0019】本発明は、上記知見に基づき完成されたも
ので、その要旨は以下のとおりである。 (1)1スタンド内に3または4個の孔型ロールを同一
面内に有する複数のスタンドからなる定径圧延機を用い
た金属管の圧延方法であって、定径圧延機を上流から下
流に向かって第1スタンド、複数の中間スタンドおよび
最終スタンドとしたときの全ての中間スタンドにおい
て、金属管の製品の肉厚(t)と外径(D)に応じてパ
スセンタと孔型ロール溝底間の距離を調整して、下記
(1)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(2)、(3)式でそれぞれ表され
るSmin 以上、Smax 以下の範囲とすることを特徴とす
る金属管の圧延方法。 【0020】 【数4】 【0021】 【発明の実施の形態】本発明で用いる定径圧延機は、公
知のサイザやストレッチレデューサなどの圧延機でよ
く、図2(a)、(b)に示すように同一面内に3個あ
るいは4個(図示無し)の孔型ロールがパスセンタOの
回りにそれぞれ120°、90°の間隔を隔てて放射状
に組み込まれた複数のスタンド(通常、サイザ:4〜1
5スタンド、ストレッチレデューサ:4〜28スタン
ド)を連接配置した圧延機が用いられる。3ロール式あ
るいは4ロール式の定径圧延機のロールは、隣り合うス
タンド間でそれぞれ60°、45°位相を変えて配列さ
れる。 【0022】図3は、孔型ロールの要部断面で、パスセ
ンタOと孔型ロールのフランジ端F間の距離Aならびに
パスセンタOと孔型ロールの溝底E間の距離Bを説明す
る模式図である。 【0023】本発明では、製品の肉厚tと外径Dに応じ
てパスセンタと孔型ロールの溝底間の距離(図3のB)
を調整して、(1)式で表される(i)スタンドのサイ
ドリリーフ係数Si を(2)、(3)式でそれぞれ表さ
れるSmin 以上、Smax 以下の範囲とする。 【0024】図4は、本発明に係るサイドリリーフ係数
の適正範囲を示すグラフである。 【0025】同図で、線1、2はそれぞれ(2)式のS
max と(3)式のSmin を表し、線1と線2で囲まれた
領域がサイドリリーフ係数の適正範囲である。すなわ
ち、サイドリリーフ係数がSmax を超えると六角張りの
発生により製品形状が不良となり、Smin 未満では噛み
出し疵が発生し品質不良となる。したがって、サイドリ
リーフ係数はSmin 以上、Smax 以下とする。好ましく
は、(Smax +3・Smin )/4以上、(3・Smax +
Smin )/4以下である。以下、パスセンタと孔型ロー
ルの溝底間の距離を溝底距離ともいう。 【0026】溝底距離の調整は、電動式あるいは油圧式
の圧下装置をスタンドに設けることにより、オフライ
ン、オンラインのいずれでも可能であるが、オンライン
でおこなうことが望ましい。 【0027】ここで、サイドリリーフ係数を適正範囲に
設定するためにおこなう溝底距離の調整は、定径圧延機
を上流から下流に向かって第1スタンド、複数の中間ス
タンドならびに真円化のために用いられる最終スタンド
としたときの全ての中間スタンドの孔型ロールのみを対
象におこなえば十分であるが、第1スタンドと最終スタ
ンドを含む全てのスタンドの孔型ロールを対象におこな
ってもよい。 【0028】一般に、第1スタンドと最終スタンドの圧
延では中間スタンドの圧延に比べ圧下率が低く設定され
ており、六角張りや噛み出し疵の発生に伴う問題は少な
い。 【0029】なお、第1スタンドのサイドリリーフ係数
S1 は、(1)式でi=1としたときのB0 が第1スタ
ンド入側の被圧延材(素管)の半径で定義される数値で
ある。 【0030】次ぎに、具体的に圧延方法を、製品の外径
(D)が230mmで肉厚(t)が8mmと45mmの
2種類の金属管をスタンド数11基(第1スタンド、中
間スタンド9基、最終スタンド)で圧延する例で説明す
る。 【0031】肉厚8mmの金属管の圧延では、(2)式
と(3)式からSmin は−3.25、Smax は1.84
となる。同様に肉厚45mmの金属管の圧延では、Smi
n は−4.86、Smax は−0.24となる。 【0032】したがって、肉厚8mmの金属管を圧延す
る場合は、中間スタンドでの圧延におけるサイドリリー
フ係数が−3.25〜1.84の範囲内の数値となるよ
うに中間スタンドの各孔型ロールを昇降して溝底距離の
調整をおこなうことにより六角張りと噛み出し疵を防止
することができる。第1スタンドと最終スタンドでの圧
延におけるサイドリリーフ係数も上記範囲内の数値とな
るようにそれぞれ第1スタンドと最終スタンドの溝底距
離を調整してもよい。 【0033】肉厚45mmの金属管を圧延する場合は、
同様に中間スタンドでの圧延におけるサイドリリーフ係
数が−4.86〜−0.24の範囲内の数値となるよう
にすればよい。 【0034】上記方法により、同じ孔型ロールを用いて
肉厚の異なる金属管を六角張りと噛み出し疵の発生を抑
制して圧延することができる。 【0035】 【実施例】第1スタンド、中間スタンド9基および最終
スタンドで構成される総スタンド数11基で、全スタン
ドに油圧圧下方式による溝底距離の調整機能を有する3
ロール式サイザを用い、外径300φ、肉厚7mm、2
3mm、44mmの素管を、外径が230mmで肉厚が
それぞれ8mm、25mm、45mmの金属管に圧延し
た。表1に溝底距離の基準設定時における各スタンドの
孔型ロール寸法A、Bを示す。 【0036】 【表1】 【0037】溝底距離を調整することにより各スタンド
のサイドリリーフ係数を変化させて圧延をおこなった。
表2に各スタンドのサイドリリーフ係数の設定値を示
す。 【0038】 【表2】 【0039】圧延により得られた製品の噛み出し疵と六
角張りの発生状況を調査した。噛み出し疵については、
表面に全く疵が認められない場合が◎、長手方向の一部
に薄く現れる程度で製品上問題ない場合が〇、疵の手入
れが必要な場合が×で評価した。六角張りについては、
その発生の度合いを下記式で定義される六角張り率Pで
評価し、六角張り率Pが5.0%未満を◎、5.0%以
上10.0%未満を○、10.0%以上を×として表し
た。総合評価としては、噛み出し疵と六角張りの双方が
◎または○のものを合格と判定した。表3に調査結果を
示す。 【0040】 【数5】 【0041】 【表3】 【0042】表3に示すように、肉厚8mmの場合で
は、中間スタンドのサイドリリーフ係数が−2.9〜
1.0の範囲内にある試験No.3〜6の本発明例が合
格となった。特に、上記サイドリリーフ係数が−1.0
〜−0.1の試験No.5は噛み出し疵と六角張りの双
方の評価が◎となり、極めて良好であった。一方、試験
No.1、2の比較例は噛み出し疵で不良となり、試験
No.7の比較例は六角張り率が10%以上となった。 【0043】肉厚25mmの場合では、中間スタンドの
サイドリリーフ係数が−3.9〜−0.1の範囲内にあ
る試験No.9〜12の本発明例が合格となった。特
に、上記サイドリリーフ係数が−1.9〜−1.0の試
験No.11は噛み出し疵と六角張りの双方の評価が◎
となり、極めて良好であった。一方、試験No.8の比
較例は噛み出し疵で不良となり、試験No.13、14
の比較例は六角張り率が10%以上となった。 【0044】肉厚45mmの場合では、中間スタンドの
サイドリリーフ係数が−3.9〜−1.0の範囲内にあ
る試験No.16〜18の本発明例が合格となった。特
に、上記サイドリリーフ係数が−2.9〜−2.0の試
験No.17は噛み出し疵と六角張りの双方の評価が◎
となり、極めて良好であった。一方、試験No.15の
比較例は噛み出し疵で不良となり、試験No.19〜2
1の比較例は六角張り率が10%以上となった。 【0045】 【発明の効果】本発明によれば、同じ孔型ロールを用い
て広範囲の肉厚の金属管を噛み出し疵および六角張りの
発生を抑制して圧延することができる。従って、孔型ロ
ール数の削減による設備コストの低減やロール交換時間
の短縮などによる生産性の向上を図ることができる。
る。 【図2】3ロール式サイザのロールスタンドの断面図
で、同図(a)は図1のA−A断面図、同図(b)は図
1のB−B断面図である。 【図3】孔型ロールの要部断面で、パスセンタと孔型ロ
ールのフランジ端間の距離ならびにパスセンタと孔型ロ
ールの溝底間の距離を説明する模式図である。 【図4】本発明に係るサイドリリーフ係数の適正範囲を
示すグラフである。 【符号の説明】 1:ロールスタンド、2:孔型ロール、3:金属管、
O:パスセンタ、F:フランジ端、E:溝底点。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 1スタンド内に3または4個の孔型ロー
ルを同一面内に有する複数のスタンドからなる定径圧延
機を用いた金属管の圧延方法であって、定径圧延機を上
流から下流に向かって第1スタンド、複数の中間スタン
ドおよび最終スタンドとしたときの全ての中間スタンド
において、金属管の製品の肉厚(t)と外径(D)に応
じてパスセンタと孔型ロール溝底間の距離を調整して、
下記(1)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(2)、(3)式でそれぞれ表
されるSmin 以上、Smax 以下の範囲とすることを特徴
とする金属管の圧延方法。 【数1】
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JP14857299A JP3365348B2 (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 金属管の圧延方法 |
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ID=15455754
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JP14857299A Expired - Fee Related JP3365348B2 (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 金属管の圧延方法 |
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Cited By (1)
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1999
- 1999-05-27 JP JP14857299A patent/JP3365348B2/ja not_active Expired - Fee Related
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