JP4470300B2 - Pipe drawing method - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管の絞り圧延方法に関し、とくに角張りを抑制して内面形状に優れる円管を製造する管の絞り圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管圧延によって素管から所望の外径の製品管を得るために、従来、円周方向にｎ本（ｎ＝２〜４）のロール（孔型ロール）を配置したスタンド（ｎロールスタンド）を複数タンデムに配列して構成した絞り圧延機（レデューサ；ｎロール式レデューサ）を用いて段階的に外径を絞り込んでいく絞り圧延方法（ｎロール式絞り圧延方法）が採用されている。絞り圧延される管（材料）の内側には工具を設置しない。
【０００３】
図６は、従来の絞り圧延方法の１例を示す説明図であり、（ａ）は３ロール式レデューサの要部外観、（ｂ）はロール配置と６角張り、（ｃ）は孔型形状を示す。本例のような３ロール式絞り圧延方法では、従来一般に隣り合うスタンドのロール位相に60°の位相差をもたせる（図６（ｂ））。
なお、ロール位相は、スタンド内のパス中心Ｐを含み圧延方向に直交する面内に設けた動径を同面内に設けた基準軸からパス中心Ｐを回転中心として所定の向きに回転させ、この動径がロールに設けた定点と最初に交わる位置に達するまでの回転角度で表す。この回転角度をロール位相角という。定点が基準軸上にある場合はロール位相角を０°とする。定点はロール中心点とした。
【０００４】
各ロール（孔型ロール）２の孔型形状は中心Ｏ、半径Ｒの円弧状とされる。スタンド内配置時には中心Ｏはこのスタンドのパス中心Ｐから所定の量だけずらされる。このずらし量（オフセット）は、孔型底Ｃ、孔型端（フランジ端）Ｅとパス中心Ｐとの距離ａ、ｂを用いて定義された楕円率＝（ｂ−ａ）／ａの設計値をもとに定められる（図６（ｃ））。
【０００５】
ａ＜ｂより管は孔型底では強く、孔型端Ｅでは弱く圧下され、管内側に工具がないため圧延開始から数パス後には管１内面形状が、スタンド通過毎に位相差（60°）ピッチで回転する６角形状となる（図６（ｂ））。なお、管内面形状は、２ロール式では位相差を通常90°にとるため４角形状、４ロール式では位相差を通常45°にとるため８角形状になる。この現象は内面角張りとよばれ、絞り圧延で製造される製品管の内面形状にかかる寸法精度を悪化させる主因として、その発生防止対策が古くから切望されている。
【０００６】
これまでに提案されている内面角張り防止対策の主なものとして、カリバ真円化、スタンド間張力強化、ロール位相角変更（特開昭61−216806号公報）の３点が挙げられる。
カリバ真円化は、図６（ｃ）においてａ、ｂをＲに限りなく近づける（楕円率を限りなく０に近づける）ものであるが、ロールフランジ部での圧下量が相対的に大きくなることから、この部位での材料の噛出し傾向が大きくなり、管外面に疵が発生する問題がある。
【０００７】
スタンド間張力強化は、各スタンドのロール回転数を調整しスタンド間の張力を増して偏肉を緩和しようとするものであるが、材料の先後端クロップ（張力がかからないことによる肉厚非定常部）が長大化し歩留りが低下する問題がある。ロール位相角変更は、180 °／Ｎおよび90°／Ｎ（Ｎ＝２、３）を満たす位相差（90°、60°、45°、30°）をもたせた圧下パターンで圧延することにより、多角形の角数を増やしてより円形に近い内面形状を得ようとするものである。その１例を図７に示す。＃ｉ（第ｉスタンド）〜＃ｉ＋３（第ｉ＋３スタンド）のロール位相角は順に０°、60°、30°、90°であり、位相差は順に60°、30°、60°であって180 °／Ｎおよび90°／Ｎ（Ｎ＝２、３）を満たしている。
【０００８】
これを４ロール式にあてはめて考えると、位相差を通常の45°からその半分の22.5°とすることにより８角が倍の16角になり、さらにその半分の11.25 °とすることによりさらにその倍の32角になって、内面角張りによる偏肉をほぼ解消できると期待される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、隣り合うｎロールスタンドのロール位相に180 °／ｎよりも小さい位相差をつけると、例えば図８に示すように、材料１がロール２に対して非対称に接触して材料１にねじれ３が発生し、内面形状がいびつになって、結果的に偏肉が軽減されないという問題があった。
【００１０】
本発明は、この問題を解決し、ロールに対して材料が非対称に接触して生じる材料ねじれを効果的に防止しうる管の絞り圧延方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ｎロールスタンドを複数タンデムに配列したｎロール式レデューサを用いて管圧延を行う管の絞り圧延方法において、少なくとも１組の隣り合うスタンド間にガイドを設置し、該ガイドで前記スタンド間を通過する管の周方向変位を拘束することを特徴とする管の絞り圧延方法である。
【００１２】
本発明では、前記ガイドは、ロール型のものが好ましい。
また、本発明では、前記ガイドの設置位置からその出側のスタンド位置までの距離 L _l と前記ガイドで拘束される管の外径ｄの比 L _l ／ｄが、次式（１）で定義される指数Ｘc 以下である。
Ｘc ＝α・（ｄ／ｔ）・Δθ・ｎ／180 （１）
ｔ：管肉厚
ｎ：スタンドのロール数
Δθ：ガイドを設置したスタンド間の位相差（単位：度）
α：管の変形抵抗、ロールの材質、径に依存する係数
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明では、ｎロール式絞り圧延方法において、図１に示すように、距離Ｌを隔てて位相差Δθ（図２に定義を示す）で隣り合う、少なくとも１組の隣り合うスタンド＃ｉ、＃ｉ＋１間にガイド４を設置し、該ガイド４でこのスタンド間を通過する管１の周方向変位を拘束する管１を保持するようにしたので、管１の自軸回りの回転が抑えられ、材料のねじれを効果的に防止することができる。なお、 L _l は＃ｉ＋１スタンド位置からガイド４設置位置までの距離である。
【００１４】
上記ガイドは、管断面外周形状の全部または一部に倣う断面形状の接触面を有するものであれば、ロール型（図３）、フリクション型（図４，図５）の何れのものでも採用しうるが、フリクション型の場合は管の外面にスリ疵が発生しやすいため、ロール型の方が好ましい。
ところで、スタンド間における材料のねじれは、スタンド間の位相差Δθが180 °／ｎよりも小さいほど、またスタンド間の距離Ｌが大きいほど、また管外径ｄが大きいほど、また管肉厚ｔが小さいほど、発生しやすい。また、管の材料強度が小さいほど発生しやすい。そこで、材料のねじれに対するこれら要因の影響をつぶさに実験・検討し、その結果、スタンド間の距離Ｌと当該スタンド間での管の外径ｄの比Ｌ／ｄが、前記式（１）で表される指数Ｘc を超えると、材料のねじれが急に大きくなることがわかった。
【００１５】
したがって、材料のねじれをより効果的に防止するために、本発明に係るガイドは、該ガイド出側のスタンドまでの距離 L _l と該ガイドで拘束される管の外径ｄの比 L _l ／ｄが指数Ｘc 以下となる位置に設置する。
なお、式（１）の係数αは、材料の変形抵抗（温度依存性あり）およびロールの材質、径によって変わるので、実験により決定する必要があるが、通常の電縫鋼管を500〜800℃程度の温間温度域で絞り圧延する場合、α＝1〜10程度である。
【００１６】
【実施例】
（比較例） 各スタンドのロール位相角を表１のように設定（ピッチは180 °/16 = 11.25 °）した全16スタンド構成の４ロール式レデューサを用い、JIS ＳＴＫＭ13Ａ相当の電縫鋼管（外径88mm×肉厚6.3 mm）を、750 〜650 ℃の温間温度域で、表１の縮径圧延パターンに沿って絞り圧延して、外径21.7mm×肉厚6.0 mmの製品管となし、その偏肉、ねじれ角度、外面疵発生状況を調査した。
【００１７】
偏肉は、管周方向の32等分点で計測した肉厚データの最大値と最小値の差を平均値で除して算出した偏肉率で評価した。ねじれ角度は、管長さ方向に10ｍ離れた２断面のシーム位置のずれ（管中心に対する角度）で評価した。外面疵発生状況は、目視観察により「なし」、「小」、「大」にランク付けして評価した。
【００１８】
【表１】

【００１９】
（実施例１） 比較例において、第12〜13スタンド間（L=520mm）の L _l =200mmの位置に管の角部の一部を押さえるフリクション型のガイド（図９参照）を設置して、比較例と同様の圧延・調査を行った。この場合、第12〜13スタンド間ではＸc ＝α（=5とした）×29.7/6.0×４×22.5/180＝12.4になり、また、 L _l ／ｄ＝200/29.7＝6.7 になるから、L _l ／ｄ≦Ｘc である。
【００２０】
（参考例） 実施例１において、ガイドを、管の角部の一部を押さえるロール型のガイド（図10参照）に変更し、かつ L _l =450mmとして、実施例１と同様の圧延・調査を行った。この場合、 L _l ／ｄ＝450/29.7＝15.3 になるから、 L _l ／ｄ＞Ｘc である。
（実施例２） 実施例１において、ガイドを、管の４つの丸部（非角部）のうち対向する２つの全面を押さえるロール型のガイド（図３（ａ）参照）に変更し、かつ L _l =300mmとして、実施例１と同様の圧延・調査を行った。この場合、 L _l ／ｄ＝300/29.7＝10.1 になるから、 L _l ／ｄ≦Ｘc である。
【００２１】
（実施例３） 実施例１において、ガイドを、管の４つの角部のうち対向する２つの全面を押さえるロール型のガイド（図３（ｂ）参照）に変更し、実施例１と同様の圧延・調査を行った。この場合、実施例１同様 L _l ／ｄ≦Ｘc である。
これら調査の結果を表２に示す。本発明の実施例では比較例に比べて偏肉の小さい内面形状良好な製品管が得られた。
【００２２】
【表２】

【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、管の絞り圧延中の材料ねじれ発生を効果的に防止でき、偏肉の小さい内面形状良好な製品管が得られるようになるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の要点を示すガイド設置スタンド間の側面模式図である。
【図２】スタンド間の位相差の定義説明図である。
【図３】ロール型ガイドの例を示す模式図である。
【図４】ボックス型ガイドの例を示す模式図である。
【図５】ダイス型ガイドの例を示す模式図である。
【図６】従来の絞り圧延方法の１例を示す説明図である。
【図７】従来のロール位相角変更パターンの１例を示す断面模式図である。
【図８】材料にねじれが発生する様子を示す断面模式図である。
【図９】管の角部の一部を押さえるフリクション型ガイドの例を示す模式図である。
【図１０】管の角部の一部を押さえるロール型ガイドの例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 管（材料）
２ ロール（孔型ロール）
３ ねじれ
４ ガイド
６ ガイドロール
７ ガイドボックス
８、10 ガイド孔
９ ガイドダイス
11 ガイドシュー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of drawing a tube, and more particularly to a method of drawing a tube for producing a circular tube having excellent inner shape while suppressing cornering.
[0002]
[Prior art]
In order to obtain a product tube having a desired outer diameter from a raw tube by tube rolling, conventionally, a stand (n roll stand) in which n rolls (n = 2 to 4) rolls (hole rolls) are arranged in the circumferential direction. A reduction rolling method (n-roll type reduction rolling method) is used in which the outer diameter is reduced stepwise using a reduction rolling mill (reducer; n-roll reduction machine) arranged in a plurality of tandems. No tools are installed inside the pipe (material) to be rolled.
[0003]
6A and 6B are explanatory diagrams showing an example of a conventional drawing rolling method, in which FIG. 6A is an appearance of a main part of a three-roll reducer, FIG. 6B is a roll arrangement and hexagonal tension, and FIG. Indicates. In the three-roll drawing rolling method as in the present example, a phase difference of 60 ° is generally imparted to the roll phase of the adjacent stands in general (FIG. 6B).
The roll phase is rotated in a predetermined direction with the path center P as the rotation center from the reference axis provided in the plane including the path center P in the stand and perpendicular to the rolling direction including the path center P, This moving radius is represented by a rotation angle until reaching a position where it first intersects with a fixed point provided on the roll. This rotation angle is called a roll phase angle. When the fixed point is on the reference axis, the roll phase angle is set to 0 °. The fixed point was the roll center point.
[0004]
The hole shape of each roll (hole roll) 2 is an arc shape having a center O and a radius R. When placed in the stand, the center O is shifted from the path center P of the stand by a predetermined amount. This shift amount (offset) is the design value of ellipticity = (b−a) / a defined using the distances a and b between the hole bottom C, the hole end (flange end) E and the path center P. (Fig. 6 (c)).
[0005]
Since a <b, the tube is strongly squeezed at the perforated bottom and weakly at the perforated end E, and since there is no tool inside the tube, after several passes from the start of rolling, the shape of the inner surface of the tube 1 is phase difference (60 ° ) A hexagonal shape rotating at a pitch (FIG. 6B). The inner surface of the tube is a quadrangular shape because the phase difference is normally 90 ° in the 2-roll type, and an octagonal shape because the phase difference is usually 45 ° in the 4-roll type. This phenomenon is called inner surface angularity, and its generation prevention measures have long been eagerly desired as a main cause of deteriorating the dimensional accuracy of the inner surface shape of product tubes manufactured by drawing rolling.
[0006]
The three main countermeasures for preventing the internal angularity that have been proposed so far are the rounding of the caliber, the strengthening of the tension between the stands, and the change of the roll phase angle (Japanese Patent Laid-Open No. 61-216806).
Caliber rounding is to make a and b as close as possible to R in FIG. 6C (the ellipticity is as close to 0 as possible), but the amount of reduction at the roll flange portion is relatively large. Therefore, there is a problem that the tendency of biting of the material at this portion increases and wrinkles are generated on the outer surface of the tube.
[0007]
Strengthening the tension between the stands is to reduce the uneven thickness by adjusting the roll rotation speed of each stand to increase the tension between the stands. ) Becomes longer and the yield decreases. The roll phase angle is changed by rolling with a rolling pattern having a phase difference (90 °, 60 °, 45 °, 30 °) satisfying 180 ° / N and 90 ° / N (N = 2, 3). By increasing the number of polygons, an inner surface shape closer to a circle is obtained. One example is shown in FIG. The roll phase angles of #i (stand i) to # i + 3 (i + 3 stand) are 0 °, 60 °, 30 °, 90 ° in order, and the phase differences are 60 °, 30 °, 60 ° in order. 180 ° / N and 90 ° / N (N = 2, 3) are satisfied.
[0008]
When this is applied to the 4-roll type, the phase difference is changed from the usual 45 ° to 22.5 °, which is half of that, and the 8 corners are doubled to 16 corners. It is expected that it will be able to almost eliminate the uneven thickness due to the internal angularity.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a phase difference smaller than 180 ° / n is given to the roll phase of the adjacent n roll stands, for example, as shown in FIG. Occurs, and the inner surface shape becomes irregular, resulting in a problem that uneven thickness is not reduced.
[0010]
An object of the present invention is to solve this problem and to provide a method of drawing a tube that can effectively prevent material twist caused by asymmetric contact of the material with the roll.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a tube rolling method for performing tube rolling using an n-roll reducer in which n-roll stands are arranged in a plurality of tandems, and a guide is installed between at least one set of adjacent stands, A pipe rolling method characterized by restraining a circumferential displacement of a pipe passing between the pipes.
[0012]
In the present invention, the guide is preferably a roll type.
Further, in the present invention, the distance L _l from the installation position of the guide to the stand position on the exit side thereof And the ratio L _l of the outer diameter d of the tube restrained by the guide / D is less than or equal to the index Xc defined by the following equation (1) .
Xc = α · (d / t) · Δθ · n / 180 (1)
t: tube thickness n: number of rolls of stand Δθ: phase difference between stands where guides are installed (unit: degree)
α: Deformation resistance of tube, coefficient depending on roll material, diameter [0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, in the n-roll type drawing method, as shown in FIG. 1, at least one set of adjacent stands #i, # 1 and # 2, which are adjacent to each other with a phase difference Δθ (defined in FIG. 2) at a distance L. Since the guide 4 is installed between i + 1 and the tube 1 that restrains the circumferential displacement of the tube 1 passing between the stands by the guide 4 is held, the rotation of the tube 1 around its own axis is suppressed, The twisting of the material can be effectively prevented. L _l Is the distance from the # i + 1 stand position to the guide 4 installation position.
[0014]
The guide may be either a roll type (FIG. 3) or a friction type (FIGS. 4 and 5) as long as it has a contact surface with a cross-sectional shape that follows all or part of the outer peripheral shape of the pipe cross-section. However, in the case of the friction type, the roll type is preferable because the outer surface of the tube is likely to generate a crack.
By the way, the twist of the material between the stands is such that the phase difference Δθ between the stands is smaller than 180 ° / n, the distance L between the stands is larger, the outer diameter d of the tube is larger, and the wall thickness t is larger. The smaller is, the more likely it is In addition, it is more likely to occur as the material strength of the tube is smaller. Therefore, the influence of these factors on the torsion of the material was experimentally examined and examined. As a result, the ratio L / d between the distance L between the stands and the outer diameter d of the pipe between the stands was expressed by the above formula (1). It has been found that the torsion of the material suddenly increases when the index Xc is exceeded.
[0015]
Therefore, in order to prevent the twisting of the material more effectively, the guide according to the present invention has a distance L _{l to} the stand on the guide exit side. And the ratio L _l of the outer diameter d of the tube restrained by the guide Installed at a position where / d is less than or equal to the index Xc .
Note that the coefficient α in the equation (1) varies depending on the deformation resistance of the material (with temperature dependence) and the material and diameter of the roll. Therefore, the coefficient α needs to be determined by experiment. When drawing and rolling in a warm temperature range of about, α is about 1 to 10.
[0016]
【Example】
(Comparative example) A roll roll angle of each stand is set as shown in Table 1 (pitch is 180 ° / 16 = 11.25 °). A 4-roll reducer with a total of 16 stands is used, and an electric resistance steel pipe equivalent to JIS STKM13A (outside (Diameter 88mm x wall thickness 6.3 mm) is drawn and rolled in the warm temperature range of 750 to 650 ° C according to the reduced diameter rolling pattern shown in Table 1, resulting in a product tube with an outer diameter of 21.7 mm x wall thickness of 6.0 mm. The thickness, twist angle, and external wrinkle occurrence were investigated.
[0017]
The uneven thickness was evaluated by the uneven thickness ratio calculated by dividing the difference between the maximum value and the minimum value of the wall thickness data measured at 32 equal points in the pipe circumferential direction by the average value. The twist angle was evaluated by the deviation of the seam position of two cross sections 10 m apart in the tube length direction (angle with respect to the tube center). The appearance of external flaws was evaluated by ranking “None”, “Small”, and “Large” by visual observation.
[0018]
[Table 1]

[0019]
(Example 1) In a comparative example, L _l between the 12th and 13th stands (L = 520 mm) A friction-type guide (see FIG. 9) that holds a part of the corner of the pipe at a position of = 200 mm was installed, and the same rolling and investigation as in the comparative example were performed. In this case, between the 12th and 13th stands, Xc = α (= 5) × 29.7 / 6.0 × 4 × 22.5 / 180 = 12.4, and L _l /D=200/29.7=6.7, so L _l / D ≦ Xc.
[0020]
( Reference Example ) In Example 1, the guide is changed to a roll-type guide (see FIG. 10) that holds a part of the corner of the tube, and L _l = 450 mm, the same rolling and investigation as in Example 1 was performed. In this case, L _l /D=450/29.7=15.3, so L _l / D> Xc.
(Example 2 ) In Example 1, the guide is changed to a roll-type guide (see Fig. 3 (a)) that presses two opposing whole surfaces of the four round portions (non-corner portions) of the tube, and L _l = 300 mm, the same rolling and investigation as in Example 1 was performed. In this case, L _l /D=300/29.7=10.1, so L _l / D ≦ Xc.
[0021]
(Example 3 ) In Example 1, the guide is changed to a roll-type guide (see FIG. 3B) that presses two opposing surfaces of the four corners of the tube, and the same as in Example 1. Rolled and surveyed. In this case, as in Example 1, L _l / D ≦ Xc.
The results of these investigations are shown in Table 2. In the example of the present invention, a product tube having a small uneven thickness and a good inner shape was obtained as compared with the comparative example.
[0022]
[Table 2]

[0023]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists an outstanding effect that the production | generation of the material twist in the inner surface shape with small unevenness can be obtained effectively and generation | occurrence | production of the material twist during the drawing of a pipe | tube can be prevented effectively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view between guide installation stands showing the essential points of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of definition of a phase difference between stands.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a roll-type guide.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a box-type guide.
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a die-type guide.
FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a conventional drawing rolling method.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional roll phase angle change pattern.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing how a twist occurs in a material.
FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a friction type guide that holds down a part of a corner of a pipe.
FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a roll-type guide that holds a part of a corner of a pipe.
[Explanation of symbols]
1 Tube (material)
2 roll (hole type roll)
3 twist 4 guide 6 guide roll 7 guide box 8, 10 guide hole 9 guide die
11 Guide shoe

Claims (2)

ｎロールスタンドを複数タンデムに配列したｎロール式レデューサを用いて管圧延を行う管の絞り圧延方法において、少なくとも１組の隣り合うスタンド間にガイドを設置し該ガイドで前記スタンド間を通過する管の周方向変位を拘束するに際し、前記ガイドの設置位置からその出側のスタンド位置までの距離 L _l と前記ガイドで拘束される管の外径ｄの比 L _l ／ｄが、次式（１）で定義される指数Ｘc 以下であることを特徴とする管の絞り圧延方法。
Ｘc ＝α・（ｄ／ｔ）・Δθ・ｎ／180 （１）
ｔ：管肉厚
ｎ：スタンドのロール数
Δθ：ガイドを設置したスタンド間の位相差（単位：度）
α：管の変形抵抗、ロールの材質、径に依存する係数 In a tube rolling method in which tube rolling is performed using an n-roll reducer in which n-roll stands are arranged in a plurality of tandems, a pipe is installed between at least one pair of adjacent stands, and the guide passes between the stands. When the displacement in the circumferential direction is restrained , the ratio L _l / d between the distance L _l from the installation position of the guide to the stand position on the exit side and the outer diameter d of the pipe restrained by the guide is expressed by the following equation (1) A method of drawing a tube, characterized in that it is less than or equal to an index Xc defined by
Xc = α · (d / t) · Δθ · n / 180 (1)
t: Tube thickness
n: Number of rolls in the stand
Δθ: Phase difference between stands with guides (unit: degree)
α: Factor depending on pipe deformation resistance, roll material, and diameter 前記ガイドがロール型ガイドであることを特徴とする請求項１記載の方法。  The method of claim 1, wherein the guide is a roll-type guide.

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