JPH1094806A - 継目無鋼管の圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】マンドレルミルの入側に近接配置された外径縮
径スタンドでの材料噛み出し防止が可能な圧延方法を提
供する。 【解決手段】マンドレルミルによる継目無鋼管の圧延方
法であって、ミルの入側に近接配置された外径縮径スタ
ンドの入側にて中空素管の軸長方向各位置の外径を測定
し、この測定結果に基づいて外径縮径スタンドのロール
ギャップを調整する継目無鋼管の圧延方法である。 【効果】材料噛み出し起因の焼き付き疵発生がない。こ
の結果、焼き付き疵除去のための手入れ工数が不要であ
り、材料歩留まり低下もない。

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
方法にかかわり、より詳しくは、マンドレルバーが挿入
された中空素管を延伸圧延するマンドレルミルによる継
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、マンネスマン−マンドレルミル方式と称される方法
がある。

【０００３】図２は、その方式の工程を示す図である。
図２に示すように、この方法では、中実の丸鋼片１１を
加熱炉１２で加熱した後、粗圧延機である穿孔機１３に
より穿孔圧延して中空素管となす。引き続き、この中空
素管を後続のマンドレルミル１４により延伸圧延して所
定の肉厚に仕上げ、そのままもしくは再加熱してからス
トレッチレデュサー１５により縮径圧延して外径を所定
の寸法に仕上げ、製品である継目無鋼管となす。

【０００４】上記のマンドレルミル１４は、通常、一対
の孔型ロールを備える４〜８基の２ロールスタンドをパ
スライン方向に連続配置して構成されている。また、隣
合うロールスタンドは、パスラインに垂直な面内での孔
型ロールによる圧下方向が相違するように位相を９０度
ずらせて交互に配置されている。さらに、ロール孔型
は、後段のロールスタンドほど小さくされている。そし
て、このマンドレルミル１４では、マンドレルバー１４
ａが挿入された状態の中空素管を各ロールスタンドのロ
ール孔型に通して圧延が行われる。

【０００５】なお、マンドレルミル１４としては、３個
一対の孔型ロールを備える４〜８基の３ロールスタンド
を連設配置したものもある。

【０００６】このような継目無鋼管の製造方法において
は、粗圧延機である穿孔機で穿孔圧延して得られたまま
の中空素管の寸法精度が劣り、その外径が軸長方向で変
動する。そして、その軸長方向の外径変動は、得るべき
中空素管の肉厚ｔと外径Ｄとの比、すなわち肉厚外径比
（ｔ／Ｄ）が小さいと、穿孔機よる穿孔圧延時に圧延後
端部の外径が大きくなるという現象が発生するるため、
顕著になる。

【０００７】上記中空素管の軸長方向の外径変動が小さ
い場合には、通常、マンドレルミルによる延伸圧延によ
って吸収される。しかし、上記の（ｔ／Ｄ）が小さくて
軸長方向の外径変動の大きい中空素管の場合や、用いる
マンドレルミルのロールスタンド数が少ない場合には、
マンドレルミルによる延伸圧延によっても完全には吸収
されず、マンドレルミル出側での管肉厚の軸長方向変動
をもたらす。

【０００８】この中空素管の軸長方向の外径変動に起因
するマンドレルミル出側での管肉厚の軸長方向変動を防
止する方法としては、例えば、「International Tube A
ssociation : Conference papers in Italy (1993.5.10
-14) ”Revamping of Seamless Tube Plant by Mini-MP
M Technology”」に示される方法が公知である。

【０００９】すなわち、その方法は、マンドレルミルの
入側に、４個一対の孔型ロールを備え、その駆動源がマ
ンドレルミルとは別個である１基の外径縮径スタンドを
近接配置し、この外径縮径スタンドによって中空素管の
外径を軸長方向で同一外径になるように縮小しつつマン
ドレルミルに供給する方法である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
に、外径縮径スタンドにより中空素管の外径を軸長方向
で同一外径に縮小すると、軸長方向の外径変動が大きい
中空素管の場合、材料がロール隙間に噛み出して焼き付
き疵が発生するという問題があった。このため、外径縮
径スタンドでの素管外径の縮小圧延時における材料噛み
出しが防止できる圧延方法の開発が望まれていた。

【００１１】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、材料噛み出しを発生させることな
く、外径縮径スタンドで中空素管の外径を縮小すること
のできる継目無鋼管の圧延方法を提供することにある。

【００１２】

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

【００１３】穿孔機で穿孔された中空素管の外径を縮小
する外径縮径スタンドがその入側に近接配置されたマン
ドレルミルによる継目無鋼管の圧延方法であって、上記
外径縮径スタンドの入側にて中空素管の軸長方向各位置
の外径を測定し、この測定結果に基づいて外径縮径スタ
ンドのロールギャップを調整することを特徴とする継目
無鋼管の圧延方法。

【００１４】上記の本発明は、本発明者が多くの実験を
行った結果、次のことを知見してなされた。

【００１５】すなわち、上記ロール隙間への材料噛み出
しは、外径縮径スタンドで仕上げるべき外径に対して中
空素管の外径が大きすぎ、その外径加工度｛（縮径前外
径−縮径後外径）／縮径前外径）×１００（％）｝が大
きい部分に限って発生するという事実を見いだした。

【００１６】そこで、その外径加工度を種々変化させ、
材料噛み出し発生の有無を調査したところ、材料噛み出
しの発生する臨界加工度が存在し、外径加工度を中空素
管の外径に応じて臨界加工度以下にする必要のあること
が判明した。

【００１７】そして、そのためには、穿孔機で穿孔圧延
されたままの中空素管の軸長方向各位置の外径を外径縮
径スタンドの入側において連続的に測定し、この測定結
果に基づいて外径縮径スタンドでの仕上げ外径が上記臨
界加工度以下になるようにそのロールギャップを調整す
る必要のあることを知見した。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧延方法につい
て、図１を参照して、詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の圧延方法を実施するため
の制御フロー図を示し、穿孔機１と外径縮径スタンド３
との間に外径測定器２が配置されている。また、外径縮
径スタンド３の下流側にはマンドレルミル本体６が配置
されている。

【００２０】そして、この外径測定器２により、穿孔機
１で穿孔圧延して得られた中空素管の軸長方向各位置の
外径Ｄｉを連続的に測定し、その測定結果を演算機４に
入力する。

【００２１】外径Ｄｉが入力された演算機４は、入力さ
れた外径Ｄｉと外径縮径スタンド３での仕上げ目標外径
Ｄとに基づき、下記式により中空素管の軸長方向各位
置の外径縮径スタンド３での加工度Ｒｉを計算する。ま
た、演算機４は、この加工度Ｒｉの計算結果と、予め実
験により求められた材料噛み出しが発生しない臨界加工
度Ｒｒとを比較し、Ｒｉ＞Ｒｒの場合には、その加工度
がＲｉ＝Ｒｒになる仕上げ外径Ｄｇを下記式により求
め、そのロールギャップ調整量△Ｒgiを下記式により
求める。

【００２２】 Ｒｉ＝｛（Ｄｉ−Ｄ）／Ｄｉ｝×１００（％）・・ Ｄｇ＝Ｄｉ×（１−１００×Ｒｉ）・・・・・・・ △Ｒgi＝Ｄ−Ｄｇ・・・・・・・・・・・・・・・ そして、演算機４で上記式により求められたロールギ
ャップ調整量△Ｒgiは、外径縮径スタンド３の制御装置
５のうちのロールギャップ駆動装置５ａに出力され、そ
のロールギャップが基準ロールギャップＲｇよりも大き
い値に調整される。

【００２３】一方、上記式により求められた加工度Ｒ
ｉが、Ｒｉ≦Ｒｒの場合には、上記および式の計算
は省略され、外径縮径スタンド３のロールギャップは基
準ロールギャップＲｇのままとされる。

【００２４】このように、外径縮径スタンド３のロール
ギャップを、穿孔機１で穿孔圧延して得られた中空素管
の軸長方向各位置の外径測定結果に基づき、予め実験に
より求められた材料噛み出しが発生しない臨界加工度Ｒ
ｒ以下に調整制御しつつ縮径する場合には、加工度が過
大になることがない。この結果、ロール隙間への材料噛
み出しが防止され、焼き付き疵が発生しなくなる。

【００２５】なお、ロール隙間への材料噛み出しが発生
しない臨界加工度は、その孔型ロールのロール径やロー
ル孔型形状によって異なるが、そのロール孔型形状がほ
ぼ真円の４個の孔型ロールを備えた４ロールスタンドの
臨界加工度は、通常、５〜１０％である。

【００２６】外径縮径スタンドとしては、前述の文献に
示される４個の孔型ロールを備える４ロールスタンドに
限らず、２または３個の孔型ロールを備える２ロールス
タンドまたは３ロールスタンドのものであってもよい。
さらに、５個以上の孔型ロールを備える多ロールスタン
ドでもあってもかまわない。

【００２７】しかし、ロール隙間への材料噛み出しは、
備える孔型ロールの数が少なければ少ないロールスタン
ドほど発生しやすく、かつその臨界加工度が小さくなる
という特性がある。従って、少ない数の孔型ロールを備
える外径縮径スタンドを用いた場合、上記の肉厚外径比
（ｔ／Ｄ）が小さく、圧延後端の外径が顕著に大きくな
る中空素管を縮径する場合には、その軸長方向の外径変
動が可及的に大きくなり、マンドレルミル圧延後の管肉
厚が軸長方向で大きくなる場合がある。このため、外径
縮径スタンドとしては、４個、より望ましくは５個以上
の孔型ロールを備えるロールスタンドを用いるのが好ま
しい。ただし、備える孔型ロールの数を多くすると構造
が複雑化し、そのメンテナンスが面倒である上に設備費
が嵩み経済的でなく、現実的には最大４個の孔型ロール
を備えるロールスタンドを用いるのが好ましい。

【００２８】

【実施例】５基の２ロールスタンドが連設配置され、溝
底間寸法をＤｍ、溝縁間寸法をＤｈとしたとき、その比
（Ｄｈ／Ｄｍ）が１．０２のロール孔型を画成する４個
の孔型ロールで構成された外径縮径スタンドをその入側
に近接配置したマンドレルミルを準備した。

【００２９】そして、外径を１８４〜１９２ｍｍの範囲
で２ｍｍピッチで変化させた肉厚１５ｍｍ（ｔ／ｄ＝
０．０８２〜０．０７８）の中空素管を穿孔機で穿孔圧
延し、これらの中空素管に外径１４３ｍｍのマンドレル
バーを挿入して上記の外径縮径スタンドにより、そのロ
ールギャップを変更調整せずに外径１７５ｍｍ、肉厚１
５ｍｍに縮径加工した場合における材料噛み出し発生有
無を調べた。

【００３０】その結果、表１に示すように、加工前の外
径が１８８ｍｍ以下の中空素管では材料噛み出しは発生
しなかった。これに対し、加工前の外径が１９０ｍｍ以
上の中空素管では材料噛み出しが発生し、その臨界加工
度は７．０％であった。

【００３１】

【表１】

【００３２】そこで、穿孔機での穿孔目標寸法が外径１
８６ｍｍ、肉厚１５ｍｍの中空素管（ｔ／ｄ＝０．０８
１）を、上記の外径縮径スタンドで外径１７５ｍｍ、肉
厚１５ｍｍに縮径する際、外径縮径スタンドの入側にて
その軸長方向各位置の外径を連続的に測定し、この外径
測定結果に基づいて求められる加工度が７％を超える部
分の圧延時に外径縮径スタンドのロールギャップを大き
くする本発明の圧延方法と、外径測定を実施せずにロー
ルギャップを変更しない従来法との圧延方法とで、それ
ぞれ２００本づつの外径縮小圧延を行った。なお、中空
素管には、いずれの場合も外径１４３ｍｍのマンドレル
バーを挿入した。

【００３３】そして、材料噛み出しが発生した管本数を
調べ、その結果を表２に示した。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２に示す結果から明らかなように、従来
の圧延方法によった場合には１０％の管に材料噛み出し
が発生した。これに対し、本発明の方法に従って圧延し
た場合には、材料噛み出しは全く発生しなかった。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、外径縮径スタンドでの
材料噛出しの発生を確実に防ぐことができる。この結
果、焼き付き疵が発生することがないので、その手入れ
工数が不要である。また、焼き付き疵が手入れ不能であ
る場合の材料歩留まり低下も全くない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するための制御フローを示
す図である。

【図２】マンネスマン−マンドレルミル方式による継目
無鋼管の製造工程を示す図である。

【符号の説明】

１：穿孔機、 ２：外径測定器、 ３：外径縮径スタンド、 ４：演算機、 ５：制御装置、 ５ａ：ロールギャップ駆動装置、 ６：マンドレルミル本体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】穿孔機で穿孔された中空素管の外径を縮小
   する外径縮径スタンドがその入側に近接配置されたマン
   ドレルミルによる継目無鋼管の圧延方法であって、上記
   外径縮径スタンドの入側にて中空素管の軸長方向各位置
   の外径を測定し、この測定結果に基づいて外径縮径スタ
   ンドのロールギャップを調整することを特徴とする継目
   無鋼管の圧延方法。