JPH105817A

JPH105817A - 継目無鋼管の圧延方法

Info

Publication number: JPH105817A
Application number: JP8166123A
Authority: JP
Inventors: Kenji Moribe; 憲二森部
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1998-01-13
Anticipated expiration: 2016-06-26
Also published as: JP3082673B2

Abstract

(57)【要約】【課題】２ロールスタンド列の出側に４ロールスタンド
を設けたマンドレルミルによる心金棒共用化圧延法を提
供する。【解決手段】その圧延中に４ロールスタンドの直交する
二対の各孔型ロールの圧下位置を変更するに際し、計算
で求めた熱膨張後の心金棒外径をもとに４ロールスタン
ドで付与すべき圧下量を予測し、この予測結果に基づい
て二対の孔型ロール対毎の圧下位置を決定して圧延を行
う。【効果】４ロールスタンドによる偏肉矯正効果がより一
段と向上し、円周方向および軸長方向ともに偏肉率の小
さい管が得られる。また、心金棒の共用化圧延が可能な
肉厚範囲が拡大し、仕上げ管肉厚が一定ピッチで変化す
る毎に行われていた心金棒替え作業の大幅な節減が図れ
るだけでなく、心金棒の保有数およびその置き場面積が
少なくてすみ、これにこれによる大幅なコスト低減が図
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、継目無鋼管の圧延
方法に関し、より詳しくは、一対の孔型ロールを備えた
複数の２ロールスタンド列からなるマンドレルミルなど
の延伸圧延機における継目無鋼管の圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管を製造する方法の一つとし
て、延伸圧延機を用いた方法がある。この方法では、素
材である丸ビレットを加熱炉で所定温度に加熱し、この
ビレットを穿孔圧延機に供して中空素管となし、引き続
きその中空素管を延伸圧延機で減肉加工した後、仕上げ
圧延機により所定寸法の外径に仕上げる。この時、上記
の延伸圧延機としては、生産性の高いマンドレルミルが
使用される場合が多くなってきている。

【０００３】図５は、マンドレルミルを用いた管圧延を
示す図である。図５に示すように、マンドレルミルは、
通常、一対の孔型ロール１１、１１を備えた２ロールス
タンド１０を６〜８基連設して構成されている。各ロー
ルスタンド１０での圧下方向は、相互に９０゜ずつ順番
にずれている。素管２０は、心金棒３０を挿入した状態
で各スタンド１０に通され、各スタンド１０に備わる一
対の孔型ロール１１、１１と心金棒３０とによりその肉
厚（外径）が順次減じられ、いわゆる減肉加工される。

【０００４】ここで、圧延後の管肉厚を変更する場合、
すなわち同一外径で肉厚の異なる管を製造する場合に
は、通常、外径の異なる心金棒を用い、孔型ロール１
１、１１と心金棒３０の間隔（溝底肉厚）を変えること
が行われる。

【０００５】図６および図７は、上記の方法を説明する
ための図で、図６および図７に示すように、一対の孔型
ロール１１、１１としては、直径と長さが同一のものが
使用され、その孔型溝底部の孔型半径Ｒ₀ は同一であ
る。また、孔型半径Ｒ₀ の中心は、心金棒３０の中心に
一致させてあり、これがマンドレルミルを用いた管圧延
の仕上げスタンドでの圧延の基本となる。

【０００６】そして、厚肉管を圧延する場合には、ロー
ルギャップをＳ₀ に固定したまま、心金棒３０の外径を
Ｄ₁ からＤ₂ に小さくする一方、その中心を孔型半径Ｒ
₀ の中心に一致させることで、孔型ロール１１と心金棒
３０の間隔（溝底肉厚）をｔ_G1からｔ_G2に増大させる。

【０００７】なお、圧延後の管肉厚を変更する他の方法
としては、所定の外径の心金棒を用い、孔型半径Ｒ₀ の
異なる孔型ロールに取り替える方法がある。しかし、こ
の方法は、孔型ロールの取り替えに伴って操業停止を余
儀なくされる。また、その孔型ロールの組み替えに多大
の工数を要するのみならず、孔型ロールの保有数も膨大
になるなどの欠点があり、通常、採用されることはほと
んどない。

【０００８】さらに、他の方法としては、通常、上記マ
ンドレルミルが孔型ロールの圧下位置調整機構を備える
ものであるので、この圧下位置調整機構を用いて上記の
ロールギャップＳ₀ 、換言すれば孔型ロールの圧下位置
を変更する方法もある。しかし、この方法は、一定外径
の心金棒の中心と孔型ロールの孔型半径Ｒ₀ の中心が一
致しなくなるので、孔型ロールの孔型と心金棒との間隔
が孔型円周方向で不均一になる。

【０００９】図８は、前述の図７に示す状態のロールギ
ャップをＳ₀ からＳに小さくした状態を示す図である。
図８に明らかなように、孔型半径Ｒ₀ の中心が心金棒３
０の中心から外れ、孔型ロール１１と心金棒３０の間隔
は溝底部の間隔がｔ_G2から前述の図６に示したのと同じ
ｔ_G1に減少するものの、溝底部以外の部分の間隔が大き
くなり、円周方向で不均一になる。この結果、円周方向
の４ヶ所（溝底からほぼ４５゜変位した４位置）の肉厚
ｔ₁ ’が最も厚くなる円周方向偏肉が発生する。逆に、
上記のロールギャップをＳ₀ よりも大きくすると、円周
方向の上記４ヶ所の肉厚が薄肉になる円周方向偏肉が発
生する。

【００１０】図９は、その一例を示す図であり、同図
（ａ）は上記のロールギャップＳ₀ をＳと小さくして圧
延して得られた管の円周方向偏肉の発生程度を、同図
（ｂ）に示す各位置で測定した結果を示している。この
図９（ａ）から明らかなように、上記のロールギャップ
Ｓ₀ をＳと小さくすればするほど、換言すればギャップ
締め込み量を大きくすればするほど円周方向偏肉が顕著
になることがわかる。

【００１１】なお、同図（ａ）における縦軸の肉厚偏差
値は、ロールギャップを種々変化させて圧延を行った場
合の実測値で、ロールギャップ締め込み量が０（ゼロ）
の場合の平均肉厚からの偏差で示した値である。また、
横軸のロールギャップ締め込み量は、実圧延中のロール
ギャップを実測した値である。さらに、同図（ｂ）中の
Ｘ−ＸおよびＸ’−Ｘ’は、隣合う２ロールスタンドの
圧下方向を示している。

【００１２】上記の円周方向偏肉が許容される規格（含
む顧客仕様）上の公差は、製品管の用途などによって異
なりさまざまであるが、円周方向偏肉がマンドレルミル
による延伸圧延以外の各種の圧延工程においても発生す
ること、および寸法精度が製品品質の一部であることな
どを考慮した場合、マンドレルミルによる延伸圧延にお
いて発生させ得る偏肉量の許容値は高々２％程度であ
る。従って、上記孔型ロールの位置調整機構を用いての
ロールギャップ変更、換言すれば孔型ロールの圧下位置
変更による場合の肉厚変更の許容範囲は極めて狭く、仮
にこの方法を用いて心金棒の共用化を図ったとしてもさ
ほどの効果は得られない。

【００１３】このようなことから、現状では孔型ロール
やそのロールギャップ変更を行わずに外径の異なる心金
棒を用いて孔型ロールと心金棒との間隔を変えて圧延後
の管肉厚を変更するようにしている。

【００１４】ところが、この外径の異なる心金棒を用い
る方法による場合には、得るべき肉厚に対応する数の膨
大な本数の心金棒を保有する必要がある。すなわち、マ
ンドレルミルによる延伸圧延では、通常、０．５ｍｍの
肉厚ピッチで圧延スケジュールが決定されており、心金
棒の外径は１．０ｍｍピッチで変化する。また、この心
金棒は、圧延後の管から引き抜いて冷却した後、その外
面に潤滑剤を塗布して次回の圧延に供するというように
循環使用されるので、１種類の肉厚の管を圧延するため
には通常１０数本程度の心金棒が必要とされる。以上の
理由から、膨大な本数の心金棒が必要になるのである。

【００１５】このような問題を解決する方法としては、
従来から種々の方法が提案されており、例えば特開昭６
２−２８０１１号公報には、次に示すような方法が提案
されている。

【００１６】図１０は、その方法を示す図であり、図１
０に示すように、素管の減肉を行う一対の孔型ロール１
１、１１を備える２ロールスタンド列を構成する最終ス
タンド（同図（ａ）参照）の出側に、圧下方向が直交す
る二対の孔型ロール２１、２１、２１、２１を備える４
ロールスタンドを、両者の孔型溝底の圧下方向が４５°
位相するように配置（同図（ｂ）参照）したマンドレル
ミルを用い、２ロールスタンド列で生じた偏肉を４ロー
ルスタンドによって解消する方法である。

【００１７】すなわち、この方法による場合には、同一
外径Ｄ₂ の心金棒３０を用い、２ロールスタンド列での
ロールギャップをＳ₀ からＳに締め込んだときに発生す
る円周方向４ヶ所の増肉部分が、ロールギャップを締め
込んでも心金棒３０と孔型ロール２１の孔型との間隔変
化が孔型円周方向で小さい４ロールスタンドでの圧延に
よって解消され、円周方向偏肉の小さい管が得られる。

【００１８】なお、特開平６−８７００８号公報にも、
上記同様の４ロールスタンドを用いた類似の方法が提案
されている。しかし、そこに示される方法の基本的な技
術思想は上記特開昭６２−２８０１１号公報に示される
方法と同じである。

【００１９】しかし、上記いずれの公報にも、各スタン
ドのロール圧下量を変更する旨の記載はあるが、その具
体的な変更手段、特に４ロールスタンドの各孔型ロール
の圧下位置の変更手段については何等の記載もない。従
って、そのロール圧下量の変更方法は、４ロールスタン
ドに対しても、２ロールスタンドでの公知技術が適用さ
れているにすぎないものと推定される。すなわち、圧延
後の管の円周方向の実測平均肉厚、あるいは圧延後の管
長さの実測値から求められる平均肉厚と目標肉厚との偏
差値に制御用の補正係数を乗じて補正値を求め、この補
正値に基づいて次回圧延材圧延時の４つの孔型ロールの
圧下位置を一律に修正するにすぎないものと推定され
る。

【００２０】また、管の軸長方向の肉厚を均一化する方
法としては、例えば特開昭６１−７４７１９号公報に示
されるように、圧延中に検出した圧延荷重とミル定数か
らミルの伸び量を求め、このミル伸び量に基づいて孔型
ロールの圧下位置を設定し制御するようにした方法があ
る。しかし、そこに示される方法は、一対の孔型ロール
を備える２ロールスタンド列からなるマンドレルミルを
対象とするものでしかなく、２ロールスタンドによる管
圧延とはその圧延特性が全く異なる４ロールスタンドに
よる管圧延の際の管軸長方向の肉厚を均一化する手段に
ついては一切示されていない。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、２ロ
ールスタンド列の出側に４ロールスタンドを配置したマ
ンドレルミルを用いる心金棒共用化圧延法においては、
２ロールスタンド列でロールギャップを締め込み、孔型
半径の中心が心金棒の中心から外れた状態で圧延を行う
ことにより、孔型半径の中心と心金棒の中心が一致して
いる通常圧延で得られる肉厚より薄い肉厚の管を得る。
その後、２ロールスタンド列でロールギャップを締め込
んだことによって発生した溝底から４５゜の４位置の増
肉部分を、その心金棒と孔型ロールの孔型との間隔変化
が円周方向で小さい１基の４ロールスタンドによる圧延
によって解消する。

【００２２】すなわち、４ロールスタンドは各孔型ロー
ルに圧下調整機構を有しており、同一外径の心金棒で異
なった肉厚の管に圧延するために２ロールスタンドで孔
型ロールの圧下位置を変化させてロールギャップを締め
込んだ場合、４ロールスタンドでもその孔型ロールの圧
下位置を変化させてそのロールギャップを調整すること
によって、２ロールスタンド列で発生した円周方向の肉
厚変動を減少解消させる。

【００２３】従って、この心金棒共用化圧延法では、４
ロールスタンドでの高精度なロールギャップ調整、すな
わち高精度な各孔型ロールの圧下位置調整の可否が、２
ロールスタンドでの肉厚変更範囲を拡大させ得て心金棒
共用化効果を引き出し得るか否かを決定する重要な因子
になる。

【００２４】ところが、実際の圧延では、用いる心金棒
の外径がその使用中に変動し、これに伴って各スタンド
での圧下量、特に４ロールスタンドでの圧下量が不均一
になり、４ロールスタンドによる偏肉矯正効果を十分に
発揮され得ないという問題があった。

【００２５】しかし、上記の特開昭６２−２８０１１号
公報および特開平６−８７００８号公報には、上記心金
棒の外径変動に起因する４ロールスタンドでの圧下量不
均一に起因する問題点を解決する方策については何らの
手段も示唆されておらず、しかも４ロールスタンドに対
しては、前述したように、２ロールスタンドでの公知技
術が単に適用されているにすぎないので、４ロールスタ
ンドを有効かつ十分に機能させ得ていないという欠点が
あった。

【００２６】また、上記特開昭６１−７４７１９号公報
には、前述したように、２ロールスタンドによる管圧延
時の軸長方向肉厚の変動を解決する手段が示されるのみ
で、２ロールスタンドによる管圧延とはその圧延特性が
全く異なる４ロールスタンドによる管圧延時における軸
長方向肉厚の変動を解決する方策については、何らの手
段も示唆されていない。

【００２７】本発明は、上記の実情に鑑みてなされたも
ので、その課題は、２ロールスタンド列の出側に４ロー
ルスタンドを連設したマンドレルミルによる心金棒共用
化圧延時に、心金棒の外径変動に起因して２ロールスタ
ンド列で顕著に発生する円周方向偏肉と軸長方向偏肉と
を、４ロールスタンドにおいてより効果的に矯正できる
継目無鋼管の圧延方法を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次の
（１）および（２）の継目無鋼管の圧延方法にある。

【００２９】（１）一対の孔型ロールを備えた複数の２
ロールスタンド列の出側に、圧下方向が直交する二対の
孔型ロールを備え、かつ直前の２ロールスタンドに対し
てその圧下方向が４５゜ずれた４ロールスタンドを配置
し、心金棒を挿通した状態の素管をこれらのスタンド列
に通して２ロールスタンド列で肉厚を減少させ、４ロー
ルスタンドで円周方向の肉厚変動を減少させる継目無鋼
管の圧延方法において、使用する心金棒の圧延中の軸長
方向の外径分布の計算値から上記４ロールスタンドでの
管軸長方向に対する平均圧下量を予測し、この予測結果
に基づいて二対の各孔型ロールの圧下位置を決定するこ
とを特徴とする継目無鋼管の圧延方法。

【００３０】（２）上記（１）の継目無鋼管の圧延方法
において、使用する心金棒の圧延中の軸長方向の外径分
布の計算値から上記４ロールスタンドでの管軸長方向に
対する孔型ロールの圧下位置補正パターンを予測し、こ
の予測結果に基づいてその圧延中に二対の各孔型ロール
の圧下位置を修正することを特徴とする継目無鋼管の圧
延方法。

【００３１】本発明者は、２ロールスタンド列と４ロー
ルスタンドによる管圧延の特性を詳細に調べた結果、次
のことを知見し、本発明をなすにいたった。

【００３２】圧下方向が直交する二対の孔型ロールを備
える４ロールスタンドを用い、一対の孔型ロールを備え
る２ロールスタンド列のロールギャップを締め込んで圧
延した場合に発生する肉厚変動を効率よく矯正圧延し、
この際、広い肉厚範囲にわたって同一外径の心金棒を共
通使用するためには、４ロールスタンドで加えるべき各
孔型ロールの圧下量を適切な値に設定するとともに、管
の円周方向と軸長方向に均一に圧下を加えることが必要
であることを見い出した。

【００３３】すなわち、２ロールスタンドのロールギャ
ップを締め込んで圧延した場合、管の円周方向の４箇所
に発生する増肉部分の肉厚と孔型ロールの溝底部分に対
応する薄肉部分の肉厚との肉厚差は、ロールギャップの
締め込み量を大きくすればするほど大きくなる。

【００３４】一方、上記の肉厚差が小さい場合、４ロー
ルスタンドにおける各孔型ロールで付与する圧下量とし
ては小さな値で十分で、その増肉部分の肉厚を容易に減
じ得て円周方向偏肉をなくすことができる。しかし、上
記の肉厚差が大きい場合には、２ロールスタンドで発生
した４箇所の増肉部分を４ロールスタンドの各孔型ロー
ルでより均等かつ適切な圧下量で圧下しないと、２ロー
ルスタンドで発生した円周方向偏肉が解消しないばかり
か、４ロールスタンドで新たな円周方向偏肉を発生させ
るので、各孔型ロールの圧下量が過大にならないように
精度よく各孔型ロールの圧下位置を設定する必要があ
る。

【００３５】ところが、実際の圧延では、前述したよう
に、心金棒の外径がその使用中に変動し、これに伴って
各スタンド、特に４ロールスタンドでの圧下量が不均一
になる。

【００３６】すなわち、心金棒としては、通常、その使
用前の温度が常温のものが用いられるので、圧延中に温
度上昇し、熱膨張してその外径が大きくなる。しかも、
その熱膨張後の外径は、使用初期と一定本数の圧延に供
した後とでは温度上昇の程度が異なるために変動する。
従って、２ロールスタンド列の仕上げスタンドおよび４
ロールスタンドに到達した時点における心金棒の外径
は、同一の心金棒であっても、その繰り返し使用のたび
に異なることになる。

【００３７】また、心金棒の外径は、その軸長方向でも
変動する。すなわち、心金棒の軸長方向の各部分は、１
本の管圧延において減肉圧延に使用される回数が異な
る。従って、軸長方向の各部分での昇温程度が異なり、
軸長方向に温度分布が生じて熱膨張後の外径が軸長方向
で変動する。

【００３８】これに対し、各スタンド、特に２ロールス
タンド列の仕上げスタンドでのロールギャップ締め込み
量は、管の目標仕上げ肉厚と心金棒の外径によって決定
される。従って、心金棒の外径が心金棒共用化圧延に際
して定めたスケジュール寸法よりも大きい場合には、目
標仕上げ肉厚を得るためにロールギャップを開く必要が
ある。その結果、２ロールスタンド列により圧延された
管の円周方向の偏肉量は、図９に示したように、スケジ
ュールに基づいてロールギャップを狭くした通常の心金
棒共用化圧延時に発生する偏肉量よりも小さくなる。そ
して、この円周方向偏肉量の小さくなった管を、上記通
常の心金棒共用化圧時の円周方向偏肉が解消できるよう
に孔型ロールの圧下位置が設定された４ロールスタンド
で圧延した場合には、その圧下量が過大となり、目標と
する偏肉修正効果が得られなくなる。

【００３９】上記４ロールスタンドにおける圧下量の過
大化は、心金棒の外径が上記のように変動するので、管
１本毎に異なるのみならず、１本の管においてもその軸
長方向で異なることになる。

【００４０】この問題を解決するには、圧下量が過大に
ならないように、各スタンドの孔型ロール圧下位置を精
度よく設定する必要があり、そのためには、その繰り返
し使用の都度および使用中に外径が変動する心金棒の外
径、換言すれば２ロールスタンド列、特にその仕上げス
タンドと４ロールスタンドとで管圧延するときの心金棒
の実質的な熱膨張後の軸長方向の外径分布を計算により
求め、この計算値を用いて各スタンド、特に４ロールス
タンドでの管軸長方向に対する平均圧下量、さらには管
軸長方向に対する孔型ロールの圧下位置補正パターンを
予測し、この予測結果に基づいて４ロールスタンドの各
孔型ロールの圧下位置を調整すればよいことを知見し
た。

【００４１】

【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。

【００４２】一対の孔型ロールを備える２ロールスタン
ドの管圧延機では、通常、圧延荷重によるミルスプリン
グ量の分だけ一対の孔型ロールをパスラインに対して均
等に締め込んだ状態にして目標肉厚の仕上げ管を圧延す
るようにしている。

【００４３】この場合、各スタンドの孔型ロールの設定
圧下位置精度を向上させるには、ミルスプリング量を精
度よく予測するだけではなく、圧延使用時における心金
棒の外径をも精度よく予測して孔型ロールの圧下位置の
設定を行う一方、その圧延中に管軸長方向の各位置に対
して孔型ロールの圧下位置補正を行う必要がある。

【００４４】さらに、心金棒共用化圧延法においては、
心金棒の外径変動に起因して発生する偏肉量が変化する
ので、圧延使用時における熱膨張後の心金棒外径を計算
によって求め、この熱膨張後の心金棒外径を用いて２ス
タンド列で発生する円周方向と軸長方向の偏肉量を予測
し、この予測結果に基づいて４ロールスタンドで付与す
べき圧下量を決定するとともに、その圧延中に孔型ロー
ルの圧下位置を調整制御して管全長にわたって偏肉修正
に必要な前記の圧下量を加える必要がある。

【００４５】本発明は、２ロールスタンド列の出側に４
ロールスタンドが配置されたマンドレルミルによる管圧
延時に、４ロールスタンドに対して上記の圧下位置制御
を施す方法であり、これによって４ロールスタンドでの
心金棒軸長方向の外径変動に起因する圧下量変動を可及
的に減少させることができ、管全長にわたっての円周方
向偏肉と軸長方向偏肉の修正精度を高めることが可能に
なる。

【００４６】図１は、本発明の方法を実施するための４
ロールスタンドとその制御装置の構成例を示す図であ
り、同図（ａ）は４ロールスタンドの構成例を示す正面
図、同図（ｂ）はその制御装置の構成例を示す図であ
る。また、図２および図３は、制御装置を構成する計算
機内における処理フローを示す図である。

【００４７】図１（ａ）に示すように、本発明で用いる
４ロールスタンドは、図示しない２ロールスタンド列か
ら排出され、心金棒１が挿通された状態の圧延材２を二
対の孔型ロール３、３、３、３により圧延するようにな
っている。各孔型ロール３は、いずれも荷重検出器６を
備える圧下機構５ａ、５ａと５ｂ、５ｂに軸支されてい
る。

【００４８】また、図１（ｂ）に示すように、その制御
装置は上記の各圧下機構５ａ、５ｂを統括制御する圧下
制御系７と、この圧下制御系７に指令を発する計算機８
とで構成されている。

【００４９】以下、上記のように構成された４ロールス
タンドと制御装置を用いる本発明の方法について、上記
計算機８内の処理フローを示す図２および図３を参照し
て詳細に説明する。

【００５０】図２に示すように、本発明においては、先
ず、圧延に先立って計算機８に、圧延材２の材質（変形
抵抗ｋ_f ）と温度Ｔ、および得るべき管の目標外径Ｄと
目標肉厚ｔ、並びに使用する心金棒の軸長方向の外径分
布値Ｄ_Miを入力する。

【００５１】これらの値が入力された計算機８は、２ロ
ールスタンド列の各スタンドの基準ロールギャップＳ₀
（前述の図５参照）を、予め定められたテーブルから選
定するか、もしくは実験などにより予め定められた適宜
な計算式により求める一方、２ロールスタンド列と４ロ
ールスタンドでの心金棒の軸長方向の温度分布Ｔ_Diを予
測計算し、この予測値Ｔ_Diと入力された心金棒の外径分
布値Ｄ_Miとをもとに、２ロールスタンド列と４ロールス
タンドにおいて実際の圧延に使用される心金棒の軸長方
向各部分の熱膨張後の外径Ｄ’_Mi分布値を求め、この求
めた外径Ｄ’_Mi分布値に基づいて熱膨張後の平均外径Ｄ
_X を計算によって求める。

【００５２】そして、求められた心金棒の圧延に使用さ
れる部分の平均外径Ｄ_X を用い、２ロールスタンド列の
各スタンドの基準ロールギャップＳ₀ （前述の図６参
照）に対する心金棒共用化圧延に必要なロールギャップ
締め込み量Ｇ_i を計算する。

【００５３】ここで、熱膨張後の外径Ｄ’_Mi、平均外径
Ｄ_X およびロールギャップ締め込み量Ｇ_i は、上記Ｄ_Mi
測定時または心金棒製作時の心金棒温度をＴ₀ 、心金棒
の熱膨張係数をγ、孔型溝底部分の肉厚をｔ_G1とする
と、下記(1) 〜(3) 式により、それぞれ求めることがで
きる。

【００５４】Ｄ’_Mi＝Ｄ_Mi×｛１＋γ×（Ｔ_Di−Ｔ₀ ）｝・・・・ (1)

【００５５】

【数１】

【００５６】Ｇ_i ＝Ｓ₀ −Ｓ＝２（Ｒ₀ −ｔ_G1）−Ｄ_X ・・・・・ (3) 上記心金棒の軸長方向の外径分布値Ｄ_Miとしては、使用
に際しての摩耗量が少なく、実質的に無視し得る場合に
は、その製作時に測定した実測既知値を用いればよい。

【００５７】さらに、求められた２ロールスタンド列の
各スタンドのロールギャップ締め込み量Ｇ_i をもとに、
２ロールスタンド列での圧延により発生する管円周方向
の偏肉発生量、すなわち、円周方向４箇所の増肉部分の
肉厚ｔ₁ ’と孔型溝底部分の肉厚ｔ_G1（前述の図８参
照）との肉厚差△ｔを予測計算する。

【００５８】ここで、上記の増肉部分の肉厚ｔ₁ ’と孔
型溝底部分の肉厚ｔ_G1との肉厚差△ｔは、予め２ロール
スタンド列でロールギャップを締め込んだ圧延を行い、
この時に得られた管の円周方向の肉厚分布とロールギャ
プとの関係から適宜な実験式を作成し、この実験式を用
いて予測計算する。

【００５９】なお、増肉部分の最大肉厚ｔ₁ ’は、上記
実験式による予測計算に代えて、２ロールスタンド列の
仕上げスタンドの孔型形状から幾何学的に予測計算する
ことも可能である。しかし、この幾何学的予測計算は、
ロールギャップ締め込み量の小さい領域では精度が劣る
ので、推奨できない。

【００６０】次いで、圧延後の管に要求される許容偏肉
率を基準に、４ロールスタンドの４つの孔型ロール３、
３、３、３の各孔型溝底位置における目標肉厚ｔ_G1’を
予測計算し、４ロールスタンドで減少させるべき肉厚変
動減少必要量△ｔ’を求める。

【００６１】さらに、上記肉厚変動減少必要量△ｔ’を
得るために必要な４つの孔型ロール３、３、３、３の圧
延荷重Ｐ_i を予測計算する。そして、この予測計算して
求められた圧延荷重Ｐ_i と予め測定したミル剛性値Ｍ_G
とに基づいて二対の孔型ロール対毎のミルスプリング量
Ｍ_Siを計算し、このミルスプリング量Ｍ_Siに相当する分
だけロールギャップを締め込んだ圧下位置Ｇ_Piに二対の
孔型ロール対を位置設定する。

【００６２】ここで、上記の肉厚変動減少必要量△
ｔ’、目標肉厚ｔ_G1’、圧延荷重Ｐ_i 、ミルスプリング
量Ｍ_Siおよび圧下位置Ｇ_Piは、材料の圧延温度をＴ、材
料の変形抵抗をｋ_f 、目標偏肉率をβとすると、例えば
下記(4) 〜(8) 式により、それぞれ求めることができ
る。

【００６３】 △ｔ’＝ｔ₁ ’−ｔ_G1’ ・・・・・・・・・・・ (4) ｔ_G1’＝ｔ_G1×β ・・・・・・・・・・・・・・ (5) Ｐ_i ＝ｆ（△ｔ’，ｋ_f(T)）・・・・・・・・・ (6) Ｍ_Si＝Ｐ_i ／Ｍ_G ・・・・・・・・・・・・・・ (7) Ｇ_Pi＝Ｓ₀ −Ｇ_i −Ｍ_Si ・・・・・・・・・・・ (8) 心金棒共用化圧延の際、４ロールスタンドの各孔型ロー
ルの圧下位置を、上記のようにして位置制御して圧延を
行う場合には、心金棒の外径変動に起因して発生する偏
肉、特に管軸長方向の偏肉を可及的に小さくすることが
可能となる。

【００６４】ところで、上記の圧延方法は、圧延使用時
の熱膨張後の心金棒外径として、実際の圧延に使用され
る心金棒の軸長方向各部分の平均値を用いる方法である
が、これに加えて次に述べるようにして圧延を行う場合
には、その偏肉矯正効果をより高めることができる。

【００６５】その圧延方法は、図２の処理フローにおけ
る「※」印を付した処理後に、図３に示す処理フローに
従って４ロールスタンドの各孔型ロールの圧下位置を制
御して圧延を行う方法である。

【００６６】すなわち、図２の上から３番目で求めた２
ロールスタンド列の仕上げスタンドでの管圧延時におけ
る心金棒の軸長方向の外径分布から、２ロールスタンド
列による圧延後の管に発生する円周方向４箇所の増肉部
分の肉厚ｔ₁ ’と孔型溝底部分の肉厚ｔ_G1（前述の図８
参照）との肉厚差△ｔの管軸長方向各位置の偏肉分布△
ｔ_j と、管軸長方向各位置の肉厚減少必要量分布△ｔ’
_j を計算する。

【００６７】次いで、上記管軸長方向各位置での肉厚減
少必要量分布△ｔ’_j を得るのに必要な４ロールスタン
ドでの管軸長方向各位置の圧延荷重分布Ｐ’_j を予測計
算する。

【００６８】さらに、この予測計算して求めた圧延荷重
分布Ｐ’_j と、予め測定したミル剛性値Ｍ_G とに基づい
て４ロールスタンドの二対の孔型ロール対毎のミルスプ
リング量分布Ｍ’_Sjを計算し、このミルスプリング量分
布Ｍ’_Sjに相当する分だけロールギャップを締め込んだ
孔型ロールの管軸長方向各位置の圧下位置分布Ｇ’_Pjを
計算する。

【００６９】その後、この孔型ロールの管軸長方向各位
置の圧下位置分布Ｇ’_Pjと、図２において決定した４ロ
ールスタンドの孔型ロールの圧下設定位置Ｇ_Pi（図２中
の「※」工程）とから、４ロールスタンドの二対の孔型
ロール対の圧下位置パターンＧＰを決定する。

【００７０】そして、その圧下位置が上記Ｇ_Pi位置に設
定された４ロールスタンドの孔型ロールの圧下位置を、
１本の管圧延中に上記圧下位置パターンＧＰに基づいて
位置制御しつつ圧延を行う。

【００７１】ここで、上記の偏肉分布△ｔ_j 、肉厚減少
必要量分布△ｔ’_j 、目標肉厚ｔ_G1’、圧延荷重分布
Ｐ’_j 、ミルスプリング量分布Ｍ’_Sj、設定位置分布
Ｇ’_Pjおよび圧下位置パターンＧＰは、例えば下記(9)
〜(14)式により、それぞれ求めることができる。

【００７２】 △ｔ’_j ＝ｔ_1j’−ｔ_G1’ ・・・・・・・・・・・ (9) ｔ_G1’＝ｔ_G1×β ・・・・・・・・・・・・・・・ (10) Ｐ_j ＝ｆ（△ｔ’_j ，ｋ_f(T)）・・・・・・・・・ (11) Ｍ_Sj＝Ｐ’_j ／Ｍ_G ・・・・・・・・・・・・・・ (12) Ｇ’_Pj＝Ｓ₀ −Ｇ_i −Ｍ_Sj ・・・・・・・・・・・ (13) ＧＰ＝Ｇ_Pi−Ｇ’_Pj ・・・・・・・・・・・・・・ (14) 上記いずれかの方法によって４ロールスタンドの二対の
孔型ロールの圧下位置をその圧延中に変更設定する場合
には、心金棒の軸長方向の外径変動に起因して発生する
偏肉少なくすることが可能となり、管円周方向は勿論、
管軸長方向の偏肉率の小さい製品を得ることができる。

【００７３】

【実施例】６基の２ロールスタンドを連設したマンドレ
ルミルを用い、外径１７３ｍｍ、肉厚３６ｍｍの素管を
外径１５１ｍｍ、肉厚２５ｍｍの仕上げ管に圧延する場
合を通常圧延として心金棒共用化圧延を行った。この
際、心金棒共用化圧延時には６基の２ロールスタンド列
の出側に１基の４ロールスタンドを配置し、各スタンド
でのロールギャップを締め込んで圧延を行った。

【００７４】そのときの圧延条件を表１に示す。

【００７５】なお、６基の２ロールスタンドのうちの後
段２スタンドが仕上げスタンドであり、この２スタンド
の孔型ロールの孔型を、その溝底部の孔型半径Ｒ₂ が７
３．５ｍｍで、溝底中央からフランジ方向への角度θが
５０゜の孔型とした。また、４ロールスタンドの孔型ロ
ールの孔型は、その溝底部の孔型半径Ｒ₄ が７３．５ｍ
ｍで、溝底中央からフランジ方向への角度θが３０゜の
孔型とした。

【００７６】

【表１】

【００７７】通常圧延では、前述の図６に示すように、
２ロールスタンド列出側で円周方向に均一な管肉厚が得
られるように、その孔型半径（Ｒ₀ ＝Ｒ₂ ＝７３．５ｍ
ｍ）から決定される外径Ｄ₁ が９７ｍｍの心金棒３０
（１）を用いて圧延を行った。このとき、そのロールギ
ャップＳ₀ は、孔型を設計したときの基準ギャップであ
る１５ｍｍ（ギャップ締め込み量＝０ｍｍ）に設定し
た。その結果、前述の図９（ａ）中に●印で示す円周方
向の肉厚分布を有する管が得られた。

【００７８】これに対し、前述の図８に示すように、外
径Ｄ₂ が８７ｍｍの心金棒３０（１）を用いる一方、２
ロールスタンド列のロールギャップを締め込み、後段２
段のスタンドのロールギャップを基準ギャップＳ₀ の１
５ｍｍから１０ｍｍ締め込んでＳ＝５ｍｍに設定して、
２ロールスタンド列のみで心金棒共用化圧延を行ったと
ころ、孔型溝底部分の管肉厚ｔ_G1は２５ｍｍで上記通常
圧延の場合と同じであった。しかし、溝底中央からほぼ
４５゜離間した最大肉厚部分の管肉厚ｔ₁ ’は２６．３
ｍｍと大きくなっており、円周方向の肉厚分布の変動量
が極めて顕著であった。

【００７９】そこで、上記２ロールスタンド列のみでの
心金棒共用化圧延に際し、その出側に４ロールスタンド
を１基連設し、この４ロールスタンドの各孔型ロールの
圧下位置を従来の方法と本発明の方法とを用いて調整制
御する心金棒共用化圧延をそれぞれ３０本ずつ行い、４
ロールスタンドによる円周方向と軸長方向の偏肉矯正効
果を、下式によって求められる偏肉率で評価した。

【００８０】偏肉率（％）＝｛（最大肉厚−最小肉厚）
／平均肉厚｝×１００なお、２ロールスタンド列および４ロールスタンドのミ
ルセンター調整は、実生産時と同様にロール組み替え時
にハウジングと孔型ロールの孔型センターを調整した
後、ハウジングを圧延ラインに組み込んで、その各孔型
センターを一致させた。

【００８１】また、２ロールスタンド列での各孔型ロー
ルの圧下位置の零点調整は、実生産時と同様に一対の孔
型ロールのフランジ部同士を接触させ、一定の負荷を加
えたときの圧下位置を零点とした。一方、４ロールスタ
ンドについては、２ロールスタンドと同様な零点調整が
孔型ロール形状（フランジ面がロール軸心に対して平行
でない）の制約により行えないため、無負荷時のロール
ギャップを実測し、この実測値と各孔型ロールの圧下機
構中に組み込まれた位置検出器の指示値とから補正を行
って得られた圧下位置を零点とした。

【００８２】さらに、本発明の方法を適用した場合、そ
のロールギャップ締め込み量を１０ｍｍにした２ロール
スタンド列出側での円周方向の４箇所に増肉部分を有す
る管の円周方向偏肉をなくすには、４ロールスタンドの
孔型溝底部分で前記増肉部分の肉厚を２ｍｍ減肉させる
必要があったので、これをもとに図２および図３に示す
手順によってその圧下位置を調整制御した。

【００８３】結果を、表２および図４に示した。

【００８４】

【表２】

【００８５】表２に示す結果から明らかなように、マン
ドレルミルで圧延された管の円周方向偏肉は、例えば素
管の円周方向偏肉など様々な要因で発生し、本実施例に
おいても円周方向偏肉が発生している。しかし、従来方
法により２ロールスタンド列で心金棒共用化圧延を行
い、４ロールスタンドで円周方向偏肉を矯正圧延した場
合には、その偏肉率が５．９７％であった。これに対
し、２ロールスタンド列で心金棒共用化圧延を行い、本
発明の方法に従って４ロールスタンドで円周方向偏肉を
矯正圧延した場合には、その偏肉率４．５３％と大幅に
向上した。

【００８６】また、図４に明らかなように、その軸長方
向の偏肉率についても、従来方法によって圧延した場合
に比べて本発明の方法で圧延した場合は大幅に向上し
た。

【００８７】

【発明の効果】本発明の方法によれば、計算で求めた熱
膨張後の心金棒外径をもとに４ロールスタンドで付与す
べき圧下量を予測し、この予測結果に基づいて圧下位置
の零点調整を高精度に行うことが困難な４ロールスタン
ドの直交する二対の孔型ロール対毎の圧下位置を調整設
定しつつ圧延を行うので、４ロールスタンドの肉厚変動
減少効果をより効果的に発揮させることができる。その
結果、円周方向および軸長方向ともに偏肉の小さい管が
得られるのみならず、心金棒の共用化圧延可能な寸法範
囲が拡大し、仕上げ管肉厚が一定ピッチで変化する毎に
行われていた心金棒替え作業の大幅減少が図れる。ま
た、心金棒の保有数およびその置き場面積が少なくてす
み、これによる大幅なコスト低減が図れるなど、本発明
は多大の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法において用いられる４ロールスタ
ンドと制御装置の構成例を示す図で、同図（ａ）は４ロ
ールスタンドの構成例を示す模式的正面図、同図（ｂ）
はその制御装置の構成例を示す図である。

【図２】本発明の方法における４ロールスタンドの孔型
ロールの圧下位置制御のフローチャートを示す図であ
る。

【図３】本発明の他の方法における４ロールスタンドの
孔型ロールの圧下位置制御のフローチャートを示す図で
ある。

【図４】実施例の結果を示す図である。

【図５】マンドレルミルによる管の圧延状態を示す模式
的斜視図である。

【図６】２ロールスタンド列の仕上げスタンドにおい
て、基準ロールギャップ下で大径の心金棒を用いた管の
圧延状態を示す模式的正面図である。

【図７】２ロールスタンド列の仕上げスタンドにおい
て、基準ロールギャップ下で小径の心金棒を用いた管の
圧延状態を示す模式的正面図である。

【図８】２ロールスタンド列の仕上げスタンドにおい
て、基準ロールギャップよりも小さいロールギャップ下
で小径の心金棒を用いた管の圧延状態を示す模式的正面
図である。

【図９】ロールギャップの締め込み量が円周方向偏肉に
及ぼす影響を示す図で、同図（ａ）はロールギャップの
締め込み量と円周方向偏肉分布の一例を示す図、同図
（ｂ）は肉厚測定位置を示す図である。

【図１０】４ロールスタンドを用いた心金棒共用化圧延
を説明するための図で、同図（ａ）は２ロールスタンド
列の最終仕上げスタンドを示す模式的正面図、同図
（ｂ）は４ロールスタンドを示す模式的正面図である。

【符号の説明】

１：心金棒、２：圧延材、３：孔型ロール、４：駆動軸、５ａ、５ｂ：圧下機構、６：荷重検出器、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の孔型ロールを備えた複数の２ロール
スタンド列の出側に、圧下方向が直交する二対の孔型ロ
ールを備え、かつ直前の２ロールスタンドに対してその
圧下方向が４５゜ずれた４ロールスタンドを配置し、心
金棒を挿通した状態の素管をこれらのスタンド列に通し
て２ロールスタンド列で肉厚を減少させ、４ロールスタ
ンドで円周方向の肉厚変動を減少させる継目無鋼管の圧
延方法において、使用する心金棒の圧延中の軸長方向の
外径分布の計算値から上記４ロールスタンドでの管軸長
方向に対する平均圧下量を予測し、この予測結果に基づ
いて二対の各孔型ロールの圧下位置を決定することを特
徴とする継目無鋼管の圧延方法。
【請求項２】請求項１に記載の継目無鋼管の圧延方法に
おいて、使用する心金棒の圧延中の軸長方向の外径分布
の計算値から上記４ロールスタンドでの管軸長方向に対
する孔型ロールの圧下位置補正パターンを予測し、この
予測結果に基づいてその圧延中に二対の各孔型ロールの
圧下位置を修正することを特徴とする継目無鋼管の圧延
方法。