JPH09300007A - 継目無管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】高拡管比、かつ低穿孔比での厚肉穿孔が可能な
継目無管の穿孔圧延法を提供する。 【解決手段】プラグとしてその圧延部を軸長方向に２分
割してなり、先端球面の曲率半径をｒｐ、前段部の軸長
方向長さをＬ1 、後段部のテーパ角度と軸長方向長さを
θ1 、Ｌ2 、リーリング部のテーパ角度と軸長方向長さ
をθ2 、Ｌ3 としたとき、これらが下記式を満たすもの
を用いる。 ０．１４×Ｂｄ≦ｒｐ≦０．２３×Ｂｄ、０．４≦Ｌ2
／Ｌ1 ≦３、α2 ＋０．５≦θ1 ≦α2 ＋６゜、０．７
≦Ｌ3 ／Ｐ≦２、α2 ≦θ2 ≦α2 ＋１゜、２×Ｂｄ≦
Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ≦３．５×Ｂｄ…。ここで、Ｂｄ：素
材丸ビレットの外径、α2 ：主ロールの出口面角、Ｐ
：（Ｂｄ＋Ｄｓ）／４×ｔａｎβ。 ただし、Ｄｓ：ホローシェルの外径、β ：主ロールの
傾斜角。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、継目無管の製造方
法にかかわり、より詳しくは、継目無金属管の代表的な
製造方法である所謂マンネスマン製管法と称される方法
において広く採用されているピアサーと呼ばれる傾斜ロ
ール式の穿孔圧延機により、拡管比（圧延後の材料外径
／圧延前の材料外径）が１．１５以上で、かつ穿孔比
（圧延後の材料長さ／圧延前の材料長さ）が２以下の拡
管穿孔圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、マンネスマン製管法によって継
目無管を製造する場合には、素材である中実の丸ビレッ
トをピアサーに通してその中心部を穿孔することにより
ホローシェルを得る。次いで、得られたホローシェルを
そのままあるいは上記ピアサーと同一構成のエロンゲー
タに通して拡径、延伸圧延してから、例えばプラグミル
と称される延伸圧延機に通してその外径と肉厚を減じる
延伸圧延を施し、さらにリーラと称される磨管圧延機お
よびサイザと称される定径圧延機に通して管内外表面を
平滑にする一方、その形状修正とサイジングを行い、そ
の後精製工程を経て製品とするのが普通である。

【０００３】また、上記のホローシェルを、上記のプラ
グミルとは異なるマンドレルミルと称される多スタンド
の延伸圧延機に通してその外径と肉厚を減じる延伸圧延
を施し、続いてストレッチレデューサと称される絞り圧
延機に通して所定の寸法に仕上げ、その後精製工程を経
て製品とする場合もある。

【０００４】なお、上記のピアサーには、パスラインに
対してそのロール軸心線を傾斜させて対向配置される傾
斜ロール（以下、主ロールという）の形状がバレル型の
ものとコーン型のものとの２種類がある。

【０００５】上記のマンネスマン製管法に用いられる傾
斜ロール式の穿孔圧延機であるピアサーについてその構
成を説明する。

【０００６】図７は一般的なピアサーの構造を示す模式
的平面図、図８は同模式的側面図、図９は図７のII−II
線矢視断面図であり、図中、符号１０、１０は主ロー
ル、２はプラグ、３はディスクロール、Ｂはビレット、
Ｈはホローシェル、Ｍはマンドレルバーである。

【０００７】主ロール１０は、その軸長方向の中間部付
近に直径が最大となるゴージ部１１を備え、ゴージ部１
１の両側に夫々端末に向かうに従い直径が漸減する円錐
台形をなす入口面１２と出口面１３を備え、全体として
バレル形状を有している。

【０００８】図１０は、主ロール１０の入口面角α1 と
出口面角α2 を説明するための模式図であり、入口面角
α1 は主ロール１０の傾斜角βが０（ゼロ）の状態下に
おける入口面１２表面の軸長方向延長線とパスラインＸ
−Ｘとがなす角度であり、出口面角α2 は出口面１３表
面の軸長方向延長線とパスラインＸ−Ｘとがなす角度で
ある。

【０００９】この主ロール１０、１０は、パスラインＸ
−Ｘの両側で被圧延材であるビレットＢを挟んで、軸心
線が平面視でパスラインＸ−Ｘと平行（図７参照）であ
り、側面視で一方の主ロール１０はその入口面１２が上
側を、他方の主ロール１０はその入口面１２が下側を向
くように互いに逆向きに所定の傾斜角β（図８参照）を
もって対向配置されており、図示しない駆動源によって
矢符方向に回転駆動されるようになっている。

【００１０】ディスクロール３、３は、パスラインＸ−
Ｘを挟んでその長手方向を径方向にして主ロール１０、
１０との間に対向配設されている。このディスクロール
３、３は、大径の円盤状体であり、パスラインＸ−Ｘに
対向する外周面に凹面の孔型が形成されており、図示し
ない駆動モータにより矢符方向に回転駆動されるように
なっている。

【００１１】内面規制部材であるプラグ２は、その基端
部をマンドレルバーＭの先端部に支持させて、主ロール
１０、１０およびディスクロール３、３の間でパスセン
タＸ−Ｘ上に位置決め保持されている。

【００１２】マンドレルバーＭは、その基端部が図示し
ない前後進装機構を備えるスラストブロックに連結され
ており、パスラインＸ−Ｘをその軸としてプラグ２を回
転可能に支持するようになっている。

【００１３】上記のプラグ２としては、従来は、次に述
べるようなものが用いられる。

【００１４】図１１は、従来のプラグを示す模式的縦断
面図であり、プラグ２は全体として弾頭形状をなしてお
り、先端側から略円錐体状をなす長さＬＬ1 の圧延部２
１、これに続く略円錐台状をなす長さＬＬ2 のリーリン
グ部２２および基端部に向かって縮径される逃げ部２３
を備えている。

【００１５】すなわち、圧延部２１は、先端が半径ｒｐ
の球面であり、その基端におけるパスラインＸ−Ｘに対
する垂線となす角度がθ3 である線上に中心を有する半
径ＡR の円弧面とで形成されており、リーリング部２２
はパスラインＸ−Ｘとなす角度がθ2 のテーパ面に形成
されている。

【００１６】なお、図中、Ｒｇは主ロール間隔、Ｌｄは
プラグリードであり、いずれも所定の値に設定されてい
る。

【００１７】また、主ロール１０としては、前述したよ
うにコーン型もあり、このコーン型の主ロールを採用し
たピアサーも一般的に使用されている。

【００１８】図１２は、コーン型の主ロールを用いた一
般的なピアサーの構造を示す模式的平面図であり、図
中、符号１がコーン型の主ロールである。

【００１９】図１２に示すように、この主ロール１は、
その軸長方向の中間部のゴージ部１１を基準に入側端に
向かうに従って直径が漸減し、出側端に向かうに従って
直径が漸増する形状を有していおり、パスラインＸ−Ｘ
に対して互いに逆向きに所定の傾斜角βと交叉角γをも
って対向配置されている。

【００２０】この主ロール１の入口面角α1 と出口面角
α2 は、図１３に示すように、傾斜角βが０（ゼロ）で
あり、所定の交叉角λをもって対向配置された状態下に
おける入口面１２表面の軸長方向延長線とパスラインＸ
−Ｘとのなす角度が入口面角α1 であり、出口面１３表
面の軸長方向延長線とパスラインＸ−Ｘとのなす角度が
出口面角α2 である。

【００２１】なお、その他の構成および被圧延材の穿孔
圧延動作の様子は、図７〜図１０に示すピアサーの場合
と同様であり、対応する部分に同符号を付して示し、詳
しい説明は省略する。

【００２２】また、上述のピアサーは、被圧延材（ビレ
ットＢおよび引き出されるホローシェルＨ）の揺動およ
び管肉半径方向への膨れを拘束する部材がディスクロー
ル３、３である場合を示した。しかし、このディスクロ
ール３の代わりに板状ガイドシューまたはローラシュー
を被圧延材の上下に摺接するように対向配置したピアサ
ーもあり、このピアサーの場合も上記と同様にして圧延
が行われる。

【００２３】以上に述べたようなピアサー用いて製造さ
れる継目無管には、穿孔圧延条件によって種々の欠陥が
発生することがある。このような欠陥の発生を防止する
方法としては、適正な穿孔条件式に基づいて主ロール間
隔Ｒｇ、プラグリードＬｄ、ガイドシュー間隔などを設
定することによって被圧延材の噛み込み性や尻抜け性な
どを良好にする方法（特公昭５９−４４９２７号公
報）、被圧延材の尻抜け時に主ロール間隔を閉じて尻詰
まりを防止することによって厚肉管が容易に得られるよ
うにした方法（特開昭６４−３１５０４号公報）などが
ある。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のピア
サーによる穿孔圧延においては、同一サイズのホローシ
ェルを得る際、「圧延後の材料（ホローシェル）外径／
圧延前の材料（ビレット）外径」で定義される拡管比を
大きくすればするほど、外径の小さいビレットを使用す
ることができる。この結果、ピアサーにおける負荷特性
（ロール荷重、ロールトルク）が小さくなるので、さら
に大径管の製造が容易になるという利点がある。このよ
うな理由から高拡管比での穿孔圧延が重要視されてい
る。

【００２５】しかし、拡管比が大きい反面、「圧延後の
材料（ホローシェル）長さ／圧延前の材料（ビレット）
長さ」で定義される穿孔比が小さい穿孔圧延を行う場合
には、噛み込み不良や尻詰まりなど、特にホローシェル
のボトム部からプラグが抜けない尻詰まりが多く発生し
てミスロールが多発するほか、得られたホローシェルの
偏肉が大きくなり、生産能率および製品品質が悪化する
という問題があった。

【００２６】表１は、前述の図１１に示す形状のプラグ
を備えた図１２に示すピアサーを用い、表２に示す条件
で穿孔圧延を行った場合におけるミスロールの発生状況
とホローシェルの偏肉発生状況とを調べた結果を示す表
である。

【００２７】なお、結果は、得られたホローシェルの偏
肉については、偏肉が悪化した場合を×、悪化しなかっ
た場合を○で評価した。また、ミスロールについては、
ホローシェルのボトム部からプラグが抜けない状態、い
わゆる尻詰まりが発生した場合を×、尻詰まりが発生し
なかった場合を○とした。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】表１に示す結果から明らかなように、拡管
比が１．１５以上で、かつ穿孔比が２未満である場合に
は、尻詰まりが発生し、偏肉も悪化している。

【００３１】また、上述したように、ピアサーには、被
圧延材の螺旋回転移動に伴う揺動と被圧延材の外径の膨
らみを抑制する案内部材として板状のガイドシューやデ
ィスクロールが配設されている。しかし、板状のガイド
シューは固定式であり、螺旋回転移動する被圧延材に摺
接するのに対し、ディスクロールは被圧延材の圧延方向
に追随回転移動するので、ディスクロールを用いて穿孔
圧延して得られたホローシェルの方が外面品質が優れて
いる。このため、最近のピアサーは、案内部材としてデ
ィスクロールを備えるものが多用されつつある。

【００３２】ところが、前述の特公昭５９ー４４９２７
号公報に示される方法は、案内部材として板状のガイド
シューを用いたピアサーが対象であり、１．０〜１．０
５程度の拡管比で穿孔圧延を行う限りにおいては確かに
尻詰まりは発生しない。しかし、その公報に示される方
法に基づき、プラグ形状を特定することなく、１．０５
を超える高拡管比で、かつ、２．０未満の低穿孔比で穿
孔圧延を行った場合には、尻詰まりが発生するほか、ホ
ローシェルの偏肉が悪化するという欠点を有している。

【００３３】また、前述の特開昭６４−３１５０４号公
報に示される方法は、案内部材としてディスクロールを
用いたピアサー対象であり、１．０５を超える高拡管比
で、かつ、２．０未満の低穿孔比で穿孔圧延する場合に
あっても尻詰まりは発生しない。しかし、この公報に示
される方法は、被圧延材の後端が主ロールから離脱する
尻抜け時に主ロール間隔を小さくするので、主ロールの
ロール間隔を圧延荷重の負荷時に変化させるのに必要な
トルクが無負荷時に比べて非常に大きくなる。

【００３４】このため、主ロールの圧下ロール軸を大き
くし、かつロール圧下用のモータ容量をも大きくする必
要があり、設備コストが高くつくほか、既存設備に適用
しようとしてもその設備強度が十分でないと適用でき
ず、新設に匹敵する大幅な改造が必要になるという欠点
を有している。

【００３５】さらに、前述の図１１に示す形状の従来プ
ラグを用いて穿孔圧延を行った場合には、穿孔比によっ
ては、図１４に示すように、得られたホローシェルの圧
延ボトム部が大きく縮径し、上記の尻詰まりが顕著にな
るという問題があった。また、このホローシェルを、例
えば後段の管圧延機であるマンドレルミルに供した際、
その管内にマンドレルバーが挿入できないなどのトラブ
ルが生じる場合があり、生産性の低下を招くという問題
もあった。

【００３６】表３は、表４に示す条件で穿孔圧延を行っ
て得られたホローシェルについてその軸長方向の外径を
測定し、中間部の外径ｄ1 に対する圧延ボトム端の外径
ｄ2の縮径率ＫB 「ＫB ＝（ｄ2 −ｄ1 ）／ｄ1 ×１０
０％」と穿孔比ＥＬとの関係を示した表である。

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】

【００３９】表３から明らかなように、穿孔比ＥＬ３．
０と大きい場合には圧延ボトム端の外径ｄ2 は中間部の
外径ｄ1 より大きくなるが、穿孔比ＥＬが２．８以下に
なると圧延ボトム端の外径ｄ2 が中間部の外径ｄ1 より
も小さくなり、穿孔比ＥＬを小さくすればするほど圧延
ボトム端の外径ｄ2 が小さくなっている。

【００４０】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その課題は、１．１５以上の高拡管比で、かつ２．
０未満の低穿孔比で穿孔圧延を行った場合においても、
噛み込み不良は勿論、尻詰まり、特にホローシェルのボ
トム部からプラグが抜けなくなる尻詰まりの発生および
ホローシェルの偏肉悪化を防ぐことのできる継目無管の
製造方法を提供することにある。

【００４１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を達成すべく、数多くの実験を行った結果、次のこと
を知見し、本発明をなすに到った。

【００４２】すなわち、前述した各従来技術の有する問
題は、使用するプラグ形状に起因しているのではないか
と考え、プラグ形状について種々検討を試みた。

【００４３】その結果、その圧延部を、素材であるビレ
ット外径と関連づけて定めた所定曲率半径の先端球面と
これに引き続く接線円弧面で形成される前段圧延部と、
主ロールの出口面角と関連づけて定めた所定角度のテー
パ面で形成される後段圧延部とに２分割して構成する一
方、この圧延部に引き続くリーリング部を主ロールの出
口面角と関連づけて定めた所定角度のテーパ面で形成
し、圧延部とリーリング部の合計長さを上記ビレット外
径と関連づけて定めた所定長さにするとともに、前段圧
延部と後段圧延部の長さ比を所定値としたプラグを用い
るのが有効であることを知見した。

【００４４】上記の知見に基づく本発明の要旨は、次の
継目無鋼管の製造方法にある。

【００４５】パスライン周りに対向配置された入口面と
出口面を備える一対の主ロールと、この一対の主ロール
とは位相を異ならせてパスライン周りに対向配置された
一対のディスクロールとの間に、素材丸ビレットをその
軸長方向に螺進移動させつつその軸心線に沿って先端形
状が球面で後端に向かうに従って直径が大きくなる圧延
部とリーリング部および後端面において直径が小さくな
る逃げ部を備える砲弾状のプラグを貫入せしめることに
よりホローシェルを得る継目無管の製造方法において、
上記プラグとして、その圧延部を前段圧延部と後段圧延
部とに２分割するとともに、前段圧延部の先端球面の曲
率半径と軸長方向長さをそれぞれｒｐ、Ｌ1 、後段圧延
部のテーパ角度と軸長方向長さをそれぞれθ1 、Ｌ2 、
リーリング部のテーパ角度と軸長方向長さをそれぞれθ
2 、Ｌ3 としたとき、これらがそれぞれ下記（１）〜
（６）式を満たす形状寸法のプラグを用いることを特徴
とする継目無管の製造方法。

【００４６】 ０．１４×Ｂｄ≦ｒｐ≦０．２３×Ｂｄ ・・・・ （１） ０．４≦Ｌ2 ／Ｌ1 ≦３ ・・・・・・・・・・・ （２） α2 ＋０．５≦θ1 ≦α2 ＋６゜ ・・・・・・・ （３） ０．７≦Ｌ3 ／Ｐ≦２ ・・・・・・・・・・・・ （４） α2 ≦θ2 ≦α2 ＋１゜・・・・・・・・・・・・ （５） ２×Ｂｄ≦Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ≦３．５×Ｂｄ ・・ （６） ここで、 Ｂｄ：素材丸ビレットの外径 α2 ：主ロールの出口面角 Ｐ ：（Ｂｄ＋Ｄｓ）／４×ｔａｎβ ただし、 Ｄｓ：ホローシェルの外径 β ：主ロールの傾斜角 上記の本発明は、ピアサーを構成する主ロールがコーン
型、バレル型のいずれでもよく、また案内部材が板状の
ガイドシュー、ローラシュー、ディスクロールのいずれ
であって適用でき、同じ効果が得られる。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の方法を、添付図面
を参照して詳細に説明する。

【００４８】図１は、本発明の方法を主ロールがコーン
型のピアサーに適用した場合の実施態様の一例を示す模
式的平面図、図２は同模式的側面図、図３は図１のＩ−
Ｉ線矢視断面図で、図中、符号１、１は主ロール、２は
プラグ、３、３はディスクロール、Ｂはビレット、Ｈは
ホローシェル、Ｍはマンドレルバーである。

【００４９】主ロール１、１は、短寸円柱状のゴージ部
１１と、ゴージ部１１の両側に端部に向かうに従って縮
径された略円錐台状をなす入口面１２と、端部に向かう
に従って拡径された略円錐台状をなす出口面１３とを備
え、全体としてコーン形に形成されている。

【００５０】主ロール１、１は、パスセンタＸ−Ｘ線の
両側に交叉角γ（図１参照）を付与して対向配置される
一方、パスセンタＸ−Ｘ線に対して傾斜角β（図２参
照）を付与して互いに逆方向に傾斜配置されており、図
示しない駆動源によって矢符方向に回転駆動されるよう
になっている。

【００５１】また、主ロール１、１の入口面角α1 と出
口面角α2 は、前述の図１３の場合とと同じで、それぞ
れ上記傾斜角βが０（ゼロ）の状態下における入口面１
２の表面またはその接線とパスラインＸ−Ｘとがなす角
度と、出口面１３の表面またはその接線とパスラインＸ
−Ｘとがなす角度である。

【００５２】上記の主ロール１、１は、ゴージ部１１部
分における相互のロール間隔Ｒｇ（後述する図４参照）
が所定の値に設定されている。

【００５３】ディスクロール３、３は、その外周面に凹
状の摺動面３ｄが形成された円盤体であり、パスセンタ
Ｘ−Ｘ線の両側に主ロール１、１との間にその摺動面３
ｄが被圧延材の移動域に臨むように対向配置されてお
り、図示しない駆動源によって矢符方向に回転駆動され
るようになっている。

【００５４】プラグ２は、その基端部をマンドレルバー
Ｍの先端部に支持させて主ロール１０、１０およびディ
スクロール３、３の間でパスセンタＸ−Ｘ上に位置決め
保持されている。

【００５５】マンドレルバーＭは、その基端部が図示し
ない前後進装機構を備えるスラストブロックに連結され
ており、パスラインＸ−Ｘをその軸としてプラグ２を回
転可能に支持するようになっている。

【００５６】上記のように構成されたピアサーを用いて
ビレットＢを穿孔圧延する場合は、加熱炉にて所定の温
度に加熱された中実丸棒状のビレットＢが図中白抜き矢
符に示すようにその軸長方向に移送され、両主ロール１
０、１０の入口面１２、１２間に噛み込まれる。その
後、ビッレトＢは、ディスクロール３、３にてパスセン
タＸ−Ｘ線に沿わせられて主ロール１０、１０の回転に
より螺旋回転移動し、その軸心部にプラグ２に貫入せし
められる。そして、ビレットＢは、プラグ２と主ロール
１、１との間において半回転につき一回の間欠的な圧下
を受けて穿孔圧延され、ホローシェルＨに成形される。

【００５７】この際、プラグ２と主ロール１、１とによ
る圧下を受けていない被圧延材部分は、自身の回転力に
より半径方向外向きに膨れ出るが、追随回転駆動される
ディスクロール３、３によってその膨れ出る量が拘束さ
れる。この結果、主ロール１、１とプラグ２によって楕
円形状を呈しつつ成形されるホローシェルＨは、移動方
向の下流側に至るに従って徐々に円形に矯正され、ほぼ
真円のホローシェルＨに成形される。

【００５８】こよのな穿孔圧延を行う本発明の方法にお
いては、上記のプラグ２として、次に述べる形状のもの
を用いる必要がある。

【００５９】図４は、本発明で用いるプラグを示す模式
的縦断面図であり、プラグ２は、従来プラグと同様に、
全体として砲弾形状をなしており、その圧延部が、両者
の長さ比（Ｌ2 ／Ｌ1 ）が下記（２）式を満たす長さＬ
1 の前段圧延部２１ａと長さＬ2 の後段圧延部２１ｂと
に２分割されている。

【００６０】そして、前段圧延部２１ａは、下記（１）
式を満たす曲率半径ｒｐの先端球面と、この先端球面の
基端におけるパスラインＸ−Ｘに対する垂線との角度が
θ3である線上に中心を有する曲率半径ＡR の接線円弧
面とからなる先端球面の円錐体状に形成されている。ま
た、後段圧延部２１ｂは、下記（３）式を満たす角度θ
1 のテーパ面からなる円錐台状に成形されている。

【００６１】上記の２分割された圧延部（２１ａ＋２１
ｂ）の下流側にはリーリング部２２が設けられており、
このリーリング部２２は下記（５）式を満たす角度θ2
のテーパ面からなり、下記（４）式を満たす長さＬ3 を
有する円錐台状に成形されている。

【００６２】さらに、上記のリーリング部２２の下流側
には基端に向かうに従って縮径された長さＬ4 の逃げ部
２３が成形されており、その有効長さＬ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3
（＝Ｌ）が下記（６）式を満たすように成形されてい
る。

【００６３】 ０．１４×Ｂｄ≦ｒｐ≦０．２３×Ｂｄ ・・・・ （１） ０．４≦Ｌ2 ／Ｌ1 ≦３ ・・・・・・・・・・・ （２） α2 ＋０．５≦θ1 ≦α2 ＋６゜ ・・・・・・・ （３） ０．７≦Ｌ3 ／Ｐ≦２ ・・・・・・・・・・・・ （４） α2 ≦θ2 ≦α2 ＋１゜・・・・・・・・・・・・ （５） ２×Ｂｄ≦Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ≦３．５×Ｂｄ ・・ （６） ここで、 Ｂｄ：素材丸ビレットの外径 α2 ：主ロールの出口面角 Ｐ ：（Ｂｄ＋Ｄｓ）／４×ｔａｎβ ただし、 Ｄｓ：ホローシェルの外径 β ：主ロールの傾斜角 このように、本発明で用いるプラグ２は、その圧延部を
２分割する一方、各部の形状と大きさを上記の各式を満
たす値にしたものであることが必要であるが、その理由
は次の通りである。

【００６４】すなわち、前段圧延部２１ａの先端球面の
曲率半径ｒｐを上記（１）式の下限値未満の値にすると
穿孔圧延時にプラグ先端が熱溶損しやすくなり、逆に上
記（１）式の上限値を超える値にするとビレットＢが主
ロール１、１間に噛み込まなくなる噛み込み不良が発生
する。よって、先端球面の曲率半径ｒｐは、上記（１）
式を満たす値でなければならない。

【００６５】また、圧延部を前段圧延部２１ａと後段圧
延部２１ｂに２分割した場合には、後段圧延部２１ｂで
の肉厚加工度を大きくでき、穿孔圧延中の被圧延材の内
周長をより大きくすることができる。この結果、拡管比
１．１５以上で、かつ穿孔比２．０未満での厚肉管を容
易に穿孔圧延することが可能となる。

【００６６】しかし、その長さ比（Ｌ2 ／Ｌ1 ）および
後段圧延部２１ｂのテーパ角度θ1が上記（２）および
（３）式を満たさないと、拡管比１．１５以上で、かつ
穿孔比２．０未満で穿孔圧延を行った場合、特に穿孔比
をより小さくした場合、肉厚加工度が小さくなって被圧
延材の内外径の膨らみが少なくなる。また、圧延ボトム
端部の縮径量が特に大きくなり、圧延が不安定になって
ホローシェルＨの偏肉悪化と尻詰まりが発生する。また
更に、このホローシェルＨを後段の圧延機であるマンド
レルミルに供した場合、その管内にマンドレルバーが挿
入できないトラブルが発生する。よって、その長さ比
（Ｌ2 ／Ｌ1 ）およびテーパ角度θ1 は、それぞれ上記
（２）式および（３）式を満たす値でなければならな
い。

【００６７】さらに、リーリング部２２の長さＬ3 とテ
ーパ角度θ2 が上記（４）および（５）式を満たさない
と、２分割した前段圧延部２１ａと後段圧延部２１ｂで
発生する偏肉を十分に矯正できないのみならず、尻詰ま
りが発生する。よって、その長さＬ3 とテーパ角度θ2
は、それぞれ上記（４）式および（５）式を満たす値で
なければならない。

【００６８】また更に、その有効長さＬ（＝Ｌ1 ＋Ｌ2
＋Ｌ3 ）が上記（６）式の下限値未満であると、ホロー
シェルＨの内外面に発生する螺旋状のうねりを矯正して
周方向および軸長方向ともに平滑表面を得ることができ
ない。逆に、有効長さＬが上記（６）式の上限値を超え
ると、尻詰まりが発生する。よって、その有効長さＬ
（＝Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ）は、上記（６）式を満たす値で
なければならない。

【００６９】以上のことは、後述の実施例の結果からも
明らかである。

【００７０】ところで、上記前段圧延部２１ａの先端球
面に連続する接線円弧面の曲率半径ＡR とその中心が位
置する直線を決定する角度θ3 は、リーリング部２２の
基端部外径であるプラグ径ｄｐを所定の値に定めること
により決まるので特に規定する必要はない。

【００７１】なお、図４に示すプラグは、肉厚加工が円
滑に行われるように、その前段圧延部２１ａを先端球面
とこの先端球面に対する接線円弧面で構成した場合であ
る。

【００７２】しかし、この前段圧延部２１ａを構成する
円弧面は、必ずしも先端球面に対する接線円弧面とする
必要はなく、上記θ₃ がθ₁ 以上である直線上に中心を
有する任意曲率の円弧面であってもかまわない。

【００７３】また、上記の有効長さＬは、プラグの製造
コストを下げる観点からはできるだけ短くするのが好ま
しい。

【００７４】さらに、図４中のＲｇはロール間隔、Ｌｄ
はプラグリードを示し、それぞれ所定の値に設定されて
いる。また、図４中のライン１４は、パスラインＸ−Ｘ
と直交する面内にて傾斜角βをもって配置した主ロール
１の入口面１２および出口面１３とパスラインＸ−Ｘと
の最短距離をその軸長方向各位置について幾何学的に算
出し、この算出値をプラグの縦断面図上にプロットした
ものである。

【００７５】上記の説明は、主ロールがコーン型のピア
サーを対象とした場合であるが、前述の図７に示したバ
レル型の主ロールを備えるピアサーを対象とする場合で
あっても同じである。ただし、主ロールがバレル型のピ
アサーを用いた場合には、被圧延材の材質が熱間加工性
に劣る例えばステンレス鋼などでは、得られたホローシ
ェルの内面に被れ疵などの欠陥が発生しやすく、製品品
質の低下を招くなどの問題が生じる場合がある。これに
対し、コーン型の主ロールを備えるピアサーを用いた場
合には、上記のようなことは問題が生じることはない。
従って、ピアサーとしては主ロールがコーン型のものを
用いるのが好ましい。また、案内部材に起因する焼き付
きが問題となる場合には、その案内部材がディスクロー
ルまたはローラシューであるピアサーを用いるのが好ま
しい。

【００７６】

【実施例】

（実施例１）図４に示す形状のプラグを用い、表５に示
す各種の条件で穿孔圧延を実施し、尻詰まりと偏肉の発
生状況および圧延ボトム端の縮径有無とその縮径率ＫB
を調べた。評価は、尻詰り、具体的にはホローシェルの
圧延ボトム部からプラグが引き抜けなくなるプラグ詰ま
りが発生するか、偏肉率が「５．０％」以上と悪化する
か、もしくはホローシェルの圧延ボトム端の外径が縮径
率ＫB で「−５．０％」以上に大きく縮径するかのいず
れか１つ以上の問題が発生した場合を×、上記いずれの
問題も発生しなかった場合を○として評価した。

【００７７】その結果を、図５に示した。また、上記の
偏肉率とは、下式で求められる値である（以下、同
じ）。

【００７８】偏肉率（％）＝｛（（最大肉厚−最小肉
厚）／最大肉厚）×１００｝

【００７９】

【表５】

【００８０】（実施例２）図４に示す形状のプラグを用
い、表６に示す各種の条件で穿孔圧延を実施し、尻詰ま
りと偏肉の発生状況および圧延ボトム端の縮径有無とそ
の縮径率ＫB を調べた。評価は、実施例１と同じ方法に
よって評価した。その結果を、図６に示した。

【００８１】

【表６】

【００８２】図５および図６に示す結果から明らかなよ
うに、本発明で規定する形状寸法のプラグを用いた場合
には、拡管比が１．４と高いにもかかわらず、２．０の
穿孔比で穿孔圧延すした場合にも何らの問題も発生しな
かった。

【００８３】これに対し、プラグの形状寸法が本発明で
規定する範囲を外れるものである場合には、尻詰りが発
生するか、偏肉率が悪化するか、もしくは圧延ボトム部
の外径が大きく縮径するいずれかの問題が発生した。

【００８４】（実施例３）図４に示す形状の本発明プラ
グと図１１に示す形状の従来プラグを用い、表７に示す
各種の条件で穿孔圧延を実施し、尻詰まりと偏肉の発生
状況および圧延ボトム端の縮径有無とその縮径率ＫB を
調べた。評価は、実施例１と同じ方法によって評価し
た。その結果を、表８に示した。

【００８５】なお、用いたプラグの寸法は、表７に示す
とおりである。また、表８の縮径率ＫB 欄における
「−」は、尻詰まりが発生したために寸法測定ができな
かったことを示している。

【００８６】

【表７】

【００８７】

【表８】

【００８８】表８に示す結果から明らかなように、本発
明で規定する形状と寸法を有するプラグを用いた場合に
は、１．３〜１．４の高拡管比で、かつ１．４〜１．５
という低穿孔比の穿孔圧延であるにもかかわらず、何ら
の問題も発生しなかった。

【００８９】これに対し、従来の形状のプラグを用いた
場合には、尻詰まりと偏肉悪化が発生しなかった時は圧
延ボトム端の外径が大きく縮径した。それ以外は、尻詰
まりが発生するかもしくは尻詰まりと偏肉悪化の両方が
発生した。

【００９０】（実験例４）図４に示す形状の本発明プラ
グと図１１に示す形状の従来プラグを用い、表９に示す
各種の条件で穿孔圧延を実施し、尻詰まりと偏肉の発生
状況および圧延ボトム端の縮径有無とその縮径率ＫB を
調べた。評価は、実施例１と同じ方法によって評価し
た。その結果を、表１０に示した。

【００９１】なお、用いたプラグの寸法は、表９に示す
とおりである。

【００９２】

【表９】

【００９３】

【表１０】

【００９４】表１０に示す結果から明らかなように、本
発明で規定する形状と寸法を有するプラグを用いた場合
には、１．３〜１．４の高拡管比で、かつ１．４〜１．
５という高拡管比、低穿孔比の穿孔圧延であるにもかか
わらず、何らの問題も発生しなかった。これに対し、従
来の形状のプラグを用いた場合には、尻詰まりと偏肉悪
化の両方が発生した。なお、圧延ボトム端の外径縮径率
ＫB については、上記と同様に、尻詰まりが発生したた
めに寸法測定ができなかった。

【００９５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、１．１５以上の
高拡管比で、かつ２．０未満の低穿孔比の厚肉穿孔圧延
を行った場合においても、噛み込み不良は勿論、尻詰ま
りやホローシェルの偏肉悪化が生じることがないので生
産能率が向上し、かつ製造可能寸法範囲も格段に拡大す
ることができ、製管コストの大幅な低減を図ることが可
能になる。また、既存の圧延機にそのまま適用すること
もできるなど、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を説明するための模式的平面図で
ある。

【図２】本発明の方法を説明するための模式的側面図で
ある。

【図３】図１のＩ−Ｉ線矢視断面図である。

【図４】本発明で用いるプラグを説明するための模式的
縦断面図である。

【図５】本発明の実施例の結果を示す図である。

【図６】本発明の他の実施例の結果を示す図である。

【図７】ピアサーによる従来の穿孔圧延方法を説明する
ための模式的平面図である。

【図８】ピアサーによる従来の穿孔圧延方法を説明する
ための模式的側面図である。

【図９】図７のII−II線矢視断面図である。

【図１０】バレル型主ロールの入口面角と出口面角を説
明するための図である。

【図１１】従来の穿孔圧延に用いられていたプラグを説
明するための図である。

【図１２】従来のコーン型主ロールを備えたピアサーを
示す模式的平面図である。

【図１３】コーン型主ロールの入口面角と出口面角を説
明するための図である。

【図１４】ホローシェルの圧延ボトム端部に生じる縮径
現象を説明するための模式的縦断面図である。

【符号の説明】 １：主ロール、 １１：ゴージ部、 １２：入口面、 １３：出口面、 ２：プラグ、 ３：ディスクロール（案内部材）、 Ｂ：ビレット、 Ｈ：ホローシェル、 Ｍ：マンドレルバー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パスライン周りに対向配置された入口面と
   出口面を備える一対の主ロールと、この一対の主ロール
   とは位相を異ならせてパスライン周りに対向配置された
   一対のディスクロールとの間に、素材丸ビレットをその
   軸長方向に螺進移動させつつその軸心線に沿って先端形
   状が球面で後端に向かうに従って直径が大きくなる圧延
   部とリーリング部および後端面において直径が小さくな
   る逃げ部を備える砲弾状のプラグを貫入せしめることに
   よりホローシェルを得る継目無管の製造方法において、
   上記プラグとして、その圧延部を前段圧延部と後段圧延
   部とに２分割するとともに、前段圧延部の先端球面の曲
   率半径と軸長方向長さをそれぞれｒｐ、Ｌ1 、後段圧延
   部のテーパ角度と軸長方向長さをそれぞれθ1 、Ｌ2 、
   リーリング部のテーパ角度と軸長方向長さをそれぞれθ
   2 、Ｌ3 としたとき、これらがそれぞれ下記（１）〜
   （６）式を満たす形状寸法のプラグを用いることを特徴
   とする継目無管の製造方法。 ０．１４×Ｂｄ≦ｒｐ≦０．２３×Ｂｄ ・・・・ （１） ０．４≦Ｌ2 ／Ｌ1 ≦３ ・・・・・・・・・・・ （２） α2 ＋０．５≦θ1 ≦α2 ＋６゜ ・・・・・・・ （３） ０．７≦Ｌ3 ／Ｐ≦２ ・・・・・・・・・・・・ （４） α2 ≦θ2 ≦α2 ＋１゜・・・・・・・・・・・・ （５） ２×Ｂｄ≦Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ≦３．５×Ｂｄ ・・ （６） ここで、 Ｂｄ：素材丸ビレットの外径 α2 ：主ロールの出口面角 Ｐ ：（Ｂｄ＋Ｄｓ）／４×ｔａｎβ ただし、 Ｄｓ：ホローシェルの外径 β ：主ロールの傾斜角