JPH0819805A - 管の延伸圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マンドレルミルにおいて両管端部の薄肉化圧
延を実施し、更に両管端部で薄肉圧延に伴い発生した厚
肉部を矯正圧延した場合においても、圧延後のバーの引
き抜き不良の発生を低減もしくは皆無にすること。 【構成】 管の延伸圧延方法において、絞り圧延機での
絞り圧延時に発生する管の先後端部の厚肉化を相殺する
ための薄肉化のロール圧下制御を最終スタンドの２スタ
ンド以上上流に位置する少なくとも２スタンドで実施
し、最終スタンドの直前のスタンドにて上記薄肉化のロ
ール圧下制御によって付加的に生ずる偏肉を解消する圧
延のみを実施し、最終スタンドにて管を真円に成形する
もの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、延伸圧延機、特に継目
無管の製造に用いられるマンドレルミルによる管の延伸
圧延方法に係り、より詳しくは、マンドレルバーを挿入
した中空素管を延伸して後続の絞り圧延機により所定の
肉厚、外径に絞られた継目無管の特に長手方向の肉厚分
布を均一化することができる延伸圧延機による管の延伸
圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管は一般に、マンドレルミル方
式、プラグミル方式等の圧延法、或いは、ユージンセジ
ュルネ方式、エアハルトブッシュベンチ方式等の熱間押
し出し法で製造されるが、比較的小径サイズの造管に
は、生産性及び寸法精度の点で優れているマンドレルミ
ル方式の圧延法が広く利用されている。

【０００３】マンドレルミル方式は、例えば図２に示す
ように、素材ビレット１を回転炉床式加熱炉２において
所定の温度（一般的には1100℃〜1300℃）まで加熱した
後、マンネスマンピアサ３により穿孔圧延して中空素管
４Ａとする。

【０００４】この中空素管４Ａは中空素管製造用連続鋳
造機５によって直接製造しても良い。中空素管４Ａは厚
肉短尺であるので、延伸圧延機であるマンドレルミル６
により減肉延伸される。マンドレルミル６は、中空素管
４Ａに、表面に熱間圧延用潤滑剤を塗布したマンドレル
バー７を挿入した状態で該素管４Ａを延伸圧延する圧延
機であり、通常６〜８基のロールスタンドから構成され
ていて、各ロールスタンドには一対の孔型ロール８を備
え、隣接するロールスタンド間ではこの孔型ロール８の
回転軸を圧延軸に垂直な面内で相互に90度づつずらして
配置している。マンドレルミル６での素管温度は、圧延
機入側では1050℃〜1200℃、圧延機出側では800 ℃〜10
00℃となるのが一般的である。中空素管４Ａはマンドレ
ルミル６でもとの長さの 2から 4倍の長さに延伸され、
仕上圧延機用素管４Ｂとなる。この仕上圧延機用素管４
Ｂは、必要に応じて再加熱炉１１によって所定の温度
（一般的には850 ℃〜1000℃）に再加熱された後、仕上
圧延機である例えばストレッチレデューサー１２によっ
て仕上げ圧延される。ストレッチレデューサー１２によ
って素管の外径は最大で75％も絞られ、素材ビレットの
長さの40倍以上にも延伸され、更にその外表面はストレ
ッチレデューサー１０の最終側の数スタンドの真円孔型
ロールによって定型されるため比較的優れた外径寸法精
度の仕上り管１３が得られる。

【０００５】ところでストレッチレデューサー１２で
は、各スタンドの孔型ロールで仕上圧延機用素管４Ｂの
外径を縮小するとともに、相隣接するスタンド間におい
て素管の長手方向に張力を付加し、目標とする肉厚とな
るように制御している。ところが、仕上圧延機用素管４
Ｂの先後端部では十分な張力を付加することができない
ため、仕上り管１３の先後端部は図３にその一例を示す
ように長手方向中央部と比較して著しく厚肉にならざる
を得ず、かような厚肉部分は製品として不適当となり、
クロップとして廃棄され、歩留低下の大きな要因となっ
ていた。

【０００６】このような問題を解決するために、ストレ
ッチレデューサー１２で仕上げ圧延された仕上り管１３
の先後端部に形成される厚肉化の程度を予測又は経験的
に把握し、仕上圧延機用素管４Ｂの先後端部をその長手
方向中央部に比較して図４に示すように薄肉化すること
により厚肉化を相殺する圧延方法が特公昭51-43825号に
開示されている。特公昭51ー43825号に開示される発明
は、例えば８スタンドからなるマンドレルミルを用いて
素管を延伸圧延する場合、第５、第６スタンド（或いは
第６、第７スタンド）等、特定の２スタンドにおいて、
管の噛込み時、尻抜け時に応答性の優れた油圧圧下装置
を用いて管端減肉制御を行う。即ち、当初第５、第６ス
タンドのロール間隙は管の通過に先立ち予め所定量に閉
め込んでおき、管の先端部が通過し終えると両スタンド
のロール間隙を開いて管の長手方向中央部に対する圧延
を行い、管の後端部が通過するに先立ち、再び両スタン
ドのロール間隙を閉め込み、管の先後端部を長手方向中
央部よりも薄肉とするような圧延制御を行うものであ
る。この結果、マンドレルミルにて薄肉化された仕上圧
延機用素管の両管端部は、ストレッチレデューサーを経
る過程で厚肉化される分を相殺されることとなり、仕上
り管長手方向に一様な肉厚分布を得ることができ、歩留
の向上を図ることができる。

【０００７】一般に、マンドレルミルでは円周方向の肉
厚均一化のために、肉厚仕上げスタンドでは、図５に一
例を示すように、マンドレルバー中心と、孔型溝底部の
ロール曲面の中心とを極力一致させ、かつその溝底曲面
で圧延される範囲をできる限り大きくするように孔型形
状、ロール間隙、マンドレルバー径が選択されている。
然しながら、特公昭51-43825号に開示される発明の方法
ではマンドレルミルの肉厚仕上げスタンドで仕上圧延機
用素管の両管端部が薄肉化のために正規のロール間隙よ
りも閉め込んだ状態で圧延されるため、図６（ａ）、
（ｂ）で示されるように管の長手方向中央部と比較して
マンドレルバー中心と、孔型溝底部のロール曲面の中心
が大きくずれることとなり、図６（ｃ）に示すような円
周方向の４箇所が肉厚部となる肉厚の不均一（円周方向
偏肉）を発生させる。この円周方向偏肉はマンドレルミ
ルの最終スタンドを経、またストレッチレデューサーを
経た後でも解消されず、当初の目的とする管端部におけ
るクロップの削減に限界を生じさせていた。

【０００８】このようなマンドレルミルにおける両管端
部薄肉化に伴う円周方向偏肉の発生を防止するために、
少なくとも２基以上のスタンドで、圧下方向がロール軸
と圧下シリンダー又は圧下スクリューの軸とを含む面内
においてロール軸に垂直な方向に対して傾斜角を有する
ようにワークサイドとドライブサイドに相異なる閉め込
み量を付与する方法が特公平5-75485 号に開示されてい
る。この方法では、確かに円周方向の偏肉を防止する効
果があるが、一つのスタンドで上下のロールのワークサ
イドとドライブサイドの圧下シリンダー又は圧下スクリ
ューの計４箇所をそれぞれ独立に制御する必要があり、
制御が非常に複雑となるばかりでなく、設備建設費も高
くなるという問題点を有している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一方、特公平3-33405
号には実質的圧延を行う最終スタンドと、その前、後の
スタンドを含む連続する３スタンドのうち最後部のスタ
ンドを除く他の２スタンドにて両管端部薄肉化圧延を行
い、前記最後部のスタンドにて薄肉化圧延に伴って生ず
る両管端部の円周方向偏肉を解消する圧延を行う方法が
開示されている。これは、最終スタンドに図７に示すよ
うな孔型を組み込み、管の長手方向中央部では肉厚圧下
を加えずに両管端部で薄肉化圧延に伴い発生した厚肉部
のみを圧延し、偏肉を矯正するものである。

【００１０】更に、特公平5-41325 号には最終仕上げ圧
延スタンドに全ロールが無駆動で、かつ圧下方向を直前
段の圧延スタンドの圧下方向に対して45°位相させた４
ロールスタンドを設置し、薄肉化圧延に伴って生ずる両
管端部の円周方向偏肉を解消する圧延を行う方法が開示
されている。これも、最終スタンドに図８に示すような
孔型を組み込み、管の長手方向中央部では肉厚圧下を加
えずに両管端部で薄肉化圧延に伴い発生した厚肉部のみ
を圧延し、偏肉を矯正するものである。

【００１１】前述の特公平3-33405 号、特公平5-41325
号の２つの方法はいずれも最終のスタンドで両管端部で
薄肉化圧延に伴い発生した厚肉部のみを圧延し偏肉を矯
正するものである。ところが、両方法とも両管端部に発
生した厚肉部を圧延して偏肉を矯正する効果を有する
が、圧延後に管からマンドレルバーを引き抜く工程でマ
ンドレルバーと管とが密着してマンドレルバーが引き抜
けなくなる現象（ストリッピングミス）が発生する場合
があり、かえって圧延歩留、生産性を著しく低下させる
という問題が存在する。特に、ステンレス鋼の薄肉材を
圧延する場合、マンドレルバーの引き抜き不良が多発す
る傾向にある。

【００１２】本発明は、上述の事情に鑑みて開発された
もので、マンドレルミルにおいて両管端部の薄肉化圧延
を実施し、更に両管端部で薄肉化圧延に伴い発生した厚
肉部を矯正圧延した場合においても、圧延後のバーの引
き抜き不良の発生を低減もしくは皆無にすることを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、マンドレルバ
ーを挿入した中空素管を、孔型ロールをそれぞれに備え
る複数のスタンドからなる延伸圧延機にて延伸した後、
後続の絞り圧延機により所定の肉厚、外径に絞って継目
無管を製造する際に、前記絞り圧延機での絞り圧延時に
発生する管の先後端部の厚肉化を相殺するために、前記
延伸圧延機において管の先後端部を管長手方向中央部か
ら管端にかけて漸次薄肉となるようにロール圧下制御を
行う管の延伸圧延方法において、前記薄肉化のロール圧
下制御を最終スタンドの２スタンド以上上流に位置する
少なくとも２スタンドで実施し、最終スタンドの直前の
スタンドにて前記薄肉化のロール圧下制御によって付加
的に生ずる偏肉を解消する圧延のみを実施し、最終スタ
ンドにて管を真円に成形するようにしたものである。

【００１４】

【作用】本発明者は、マンドレルミル圧延における両管
端部の薄肉化圧延、及び両管端部で薄肉化圧延に伴い発
生した厚肉部の矯正圧延、更に圧延後のマンドレルバー
の引き抜きの状況について調査研究を重ねた結果、マン
ドレルバーが引き抜けなくなる現象（ストリッピングミ
ス）が発生するのは、両管端部に発生した偏肉を矯正す
る目的で最終スタンドに厚肉部のみを圧延することがで
きる孔型を使用するために、管の長手方向中央部の形状
が丸くならず、管とマンドレルバーが密着するためであ
ることを見出した。そして、本発明では、薄肉化のロー
ル圧下制御を最終スタンドの２スタンド以上上流に位置
する少なくとも２スタンドで実施し、最終スタンドの直
前のスタンドでは前記薄肉化のロール圧下制御によって
付加的に生ずる偏肉を解消する圧延のみを実施し、最終
スタンドにて管を真円に成形することによって圧延後の
バーの引き抜き不良の発生を皆無にすることを可能とし
た。

【００１５】

【実施例】以下、本発明をその実施状態を示す図面に基
づいて具体的に説明する。図１は本発明方法の実施状態
を８スタンドのマンドレルミルの例によって示す模式図
である。中空素管４Ａはマンドレルバー７を挿入された
後、マンドレルミルに通され、各スタンドのカリバーロ
ール２１〜２８にて延伸圧延され、目標とする肉厚、外
径を有する仕上げ圧延用素管１１となる。この過程で、
最終スタンドより２スタンド以上上流の２スタンド、即
ち第５、第６スタンドと、最終スタンドの直前のスタン
ド、即ち第７スタンドにそれぞれ圧下位置制御に対する
応答性に優れた油圧圧下装置を用い、また、第５スタン
ド、第６スタンドには図９に示す形状の孔型ロールを、
第７スタンドには図１０に示す形状の孔型ロールを、最
終スタンドである第８スタンドには図９に示す形状の孔
型ロールで、更にそれぞれの孔型形状の寸法は表１に示
すような各孔型ロールを用いて、次の如き圧延制御を実
施する。

【００１６】

【表１】

【００１７】即ち、第５、第６スタンドにおいては、
ストレッチレデューサーで仕上げ圧延された仕上り管の
先後端部に形成される厚肉化の程度を予測又は経験的に
把握し、その厚肉部を相殺するような仕上げ圧延機用
素管の先後端部の長手方向肉厚分布を理論的、又は経験
的に求め、この肉厚分布を目標値として（長手方向中
央部に比較して薄肉となるように）カリバーロール２
５、２６のロール間隙を油圧圧下装置により制御する。

【００１８】更に具体的には、当初第５、第６スタンド
のロール間隙は、仕上げ圧延用素管の先端部に対応する
目標肉厚が得られるように設定しておき、素管の先端が
第５スタンドに噛込まれると同時に、素管の進行速度に
対応させて、第５スタンドのロール間隙を先端部に対し
予め定められているロール間隙のパターンに沿うように
所定の速度で開いて行き、先端部が通過し終ると同時に
長手方向中央部のロール間隙となるように制御される。
第６スタンドについても同様である。

【００１９】また、仕上げ圧延用素管の後端部に相当す
る部分が第５スタンドに到達すると同時に第５スタンド
のロール間隙はそれまでの長手方向中央部に対するロー
ル間隙から、素管の後端部に対して定められているロー
ル間隙のパターンに沿うように所定の速度で閉じて行
き、最後端部が第５スタンドを尻抜けするときには、最
後端部の目標とする肉厚が得られるロール間隙となって
いる。第６スタンドについても同様である。

【００２０】第７スタンドについては、素管の長手方向
中央部が通過しているときは、肉厚圧下が行われない程
度にまでロール間隙を開いておき、素管の先端部、後端
部が通過しているときは、第５、第６スタンドで形成さ
れた４箇所の厚肉部のみを圧下し、円周方向に均一な肉
厚が得られるように予め理論的に、又は経験的に決めら
れたパターンに沿ってロール間隙を制御される。

【００２１】第８スタンドについては、常に肉厚圧下を
加えず、素管が所定の真円になるように、予め理論的、
又は経験的に決められたロール間隙を保つ。

【００２２】以上のようなロール間隙の制御パターンは
使用する孔型形状、素管寸法、圧延速度等を勘案して定
められる。

【００２３】上記のカリバー配列と制御パターンを持つ
マンドレルミルで、ＪＩＳでSUS304として規定されるオ
ーステナイト系ステンレス鋼、外径110mm 、肉厚13.5mm
の中空素管を、直径74mmのマンドレルバーを用いて、外
径90mm、長手方向中央部の肉厚6.0mm 、最先後端部の肉
厚3.5mm 、最先後端部から 1ｍの位置で長手方向中央部
の肉厚6.0mm と等しくなるように最先後端部から直線状
に肉厚を変化させるように仕上げ圧延用素管を圧延し、
圧延後のバーの引き抜き不良率を調査した。

【００２４】比較のために、第８スタンドを用いず、第
７スタンドで上述の素管の先端部、後端部の偏肉解消圧
下制御と、合わせて長手方向中央部での真円化のための
ロール間隙制御とを同時に行い、同様に圧延後のバーの
引き抜き不良率を調査した。結果を図１１に示す。本発
明方法によれば、圧延後のバーの引き抜き不良を皆無に
することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、マンドレ
ルミルにおいて両管端部に薄肉化圧延を実施し、更に両
管端部で薄肉化圧延に伴い発生した厚肉部を矯正圧延し
た場合においても、圧延後のバーの引き抜き不良の発生
を低減もしくは皆無にすることが可能となり、圧延歩
留、生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明が適用されるマンドレルミルを示
す模式図である。

【図２】図２は継目無鋼管の製造工程を示す模式図であ
る。

【図３】図３は仕上げ管の先後端部の肉厚分布を示す線
図である。

【図４】図４は先後端部薄肉化制御を実施した仕上げ圧
延用素管を示す模式図である。

【図５】図５はマンドレルミルの肉厚仕上スタンドに用
いられる孔型の一例を示す模式図である。

【図６】図６は先後端部の薄肉化制御に伴って発生する
偏肉状態を示す模式図である。

【図７】図７は従来方法に用いられる偏肉矯正スタンド
に用いられる孔型の一例を示す模式図である。

【図８】図８は従来方法に用いられる偏肉矯正スタンド
に用いられる孔型の一例を示す模式図である。

【図９】図９は本発明方法に用いられる孔型の一例を示
す模式図である。

【図１０】図１０は本発明方法に用いられる孔型の一例
を示す模式図である。

【図１１】図１１は本発明方法の効果を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１ 素材ビレット ２ 回転炉床式加熱炉 ３ マンネスマンピアサー ４Ａ 中空素管 ４Ｂ 仕上圧延用素管 ５ 中空素管製造用連続鋳造機 ６ マンドレルミル（延伸圧延機） ７ マンドレルバー ８ 孔型ロール １１ 再加熱炉 １２ ストレッチレデューサー（絞り圧延機） １３ 仕上り管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２１Ｂ 37/78

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マンドレルバーを挿入した中空素管を、
   孔型ロールをそれぞれに備える複数のスタンドからなる
   延伸圧延機にて延伸した後、後続の絞り圧延機により所
   定の肉厚、外径に絞って継目無管を製造する際に、 前記絞り圧延機での絞り圧延時に発生する管の先後端部
   の厚肉化を相殺するために、前記延伸圧延機において管
   の先後端部を管長手方向中央部から管端にかけて漸次薄
   肉となるようにロール圧下制御を行う管の延伸圧延方法
   において、 前記薄肉化のロール圧下制御を最終スタンドの２スタン
   ド以上上流に位置する少なくとも２スタンドで実施し、
   最終スタンドの直前のスタンドにて前記薄肉化のロール
   圧下制御によって付加的に生ずる偏肉を解消する圧延の
   みを実施し、最終スタンドにて管を真円に成形すること
   を特徴とする管の延伸圧延方法。