JPH0785804B2 - 鋼管の圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、継目無鋼管の圧延において、その内面性状
を良好にし、かつ管周方向の肉厚の偏り、いわゆる偏肉
を消去する圧延法に関する。

（従来の技術） 一般に継目無鋼管は、熱間押出しあるいは圧延法によっ
て製造される。圧延法においては、例えば傾斜穿孔機，
プラグミル、リーラ、ストレッチレデューサを順次通過
することによって穿孔と延伸が行なわれ製品となる。而
して、継目無鋼管における品質上の要件の一つは、前述
した製品の偏肉を可能な限り小さくすることにあり、も
う一つは内面の疵を防止し、滑らかな内面性状を得るこ
とにある。

もし、偏肉が大きいときには、管の軸方向端部にねじ切
り加工を行うときに正確なねじ切り加工を行ない難とい
う問題のほか、鋼管の耐圧潰強度の低下、鋼管の熱処理
に際し、断面内における温度・時間関係の不均一さに起
因する製品の材質特性の断面内のバラツキを大きくする
などの問題を惹起する。

このような偏肉は、加熱炉内での素材加熱時の偏熱、各
ミルでの内面プラグの偏心、振れ回りによって生じる。

一方、内面性状は、直接製品の品質を決定し、もし所定
以上の深さの疵が生じたときには、不良品として処置さ
れる。この疵も、現在の圧延法においては一面不可避的
でもある。

すなわち、第３版鉄鋼便覧第III巻（２）第953〜970頁
に記載されているような、例えばプラグミルにおいて
は、その内部のプラグは激しい圧延による圧力と熱にさ
らされるため、特に著しい工具の損耗が生じ、これが材
料内面にプリントされ内面疵が発生する。

これら２つの問題に対し、前者は例えば傾斜圧延機によ
る偏肉消去効果に期待する、あるいは加熱炉での偏熱を
防止するなどの方策が取られているが、根本的な解決法
とはならず製品として通常５〜10％の偏肉が生じている
のが実情である。

また後者においても、工具の材質，潤滑剤の改良あるい
はプラグの代わりにマンドレルを用いることなど、苛酷
な条件の緩和手段が取られているが、これも根本的な解
決に至ってはいない。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、従来知られている型式の圧延機では、この
内面肌と偏肉の問題を解決することは不可能であり、全
く新しい機構の圧延機の採用によって解決するものであ
る。この圧延法は、これまでの既存のミルの中間に新た
に追加設置あるいは一部を置き換えることによって偏肉
のない、内面肌の優れた鋼管の圧延を可能とする。

（問題点を解決するための手段，作用） この発明の要旨とする処は、中空素管の内部にマンドレ
ルを挿入し、このマンドレルの軸方向にロール軸心を持
つ圧延機によって、マンドレルとロールの間で前記中空
素管を、管の周方向に圧延することを特徴とする圧延方
法にある。以下に、この発明を説明する。

内面肌を悪化させる原因が、内部工具に対する応力的及
び熱的負荷が大きすぎることにあることは、容易に推定
される。即ち、例えばプラグミルにおいては、外面のロ
ールは繰り返し負荷をうけるが、この間冷却も行なわれ
る。しかし内部のプラグは、一本の材料の圧延中冷却さ
れることなく熱負荷にさらされ、また一方的な滑り状態
にある。従って、この条件の緩和、すなわち、より長い
工具で変形を受け持てば、単位長さ当りの入熱は小さく
てすみ、また滑りでなく工具を回転させることができれ
ば、更に良い。

一方、偏肉の原因も前述したように知られてはいるが、
一旦生じた偏肉はそのメタルを周方向に逃す圧延法を採
らない限り、修正できないことも知られている。いわゆ
る傾斜圧延機で内部にプラグを持たない状態で回転させ
る、いわゆる空モミによって幾分修正できることが知ら
れているが、それでも０にすることはできない。これら
の２つ共に解決する方法は次のような加工法である。

即ち、中空素管の内部にマンドレルを挿入し、長手方向
でなく周方向に圧延できれば、 材料と工具のメタルフロー方向が一致し、変形がスム
ーズになる。

マンドレルが回転するので変形がスムーズになる。

相対的にプラグに比べ多くの工具で受持つことになる
ので、入熱が小さくなる。

以上によって工具が損耗することはなくなる。又、同時
に、次のような効果が生じる。

素管に偏肉があったとき、これを長手方向に同時に圧
下を加えることになるので、メタルフローは周方向に生
じ、すなわち肉厚の大きい部分は外径が大きくなり、偏
肉は矯正される。しかし、偏肉の大きさは変わっても断
面積はほとんど変化していないので、長手方向の外径は
ほぼ一様になる。また若干の外径変化があっても、その
後の工程で一様にすることができる。

しかしながら、このような圧延法の唯一の問題は、一般
にこのような中空素管は５〜20mにも達するので、長手
方向に同時に圧下する設備は実用的ではなくなる。そこ
で、この解決法として圧延を長手方向に分割し、部分的
に圧下を加えてゆく方法を考案した。

第１図で本発明を詳細に説明する。圧延機は、この場合
２ロール1,2で構成され、その中心部にマンドレル３を
挿入した素管４の長手方向の一部を置き、ロールは予め
その隙を開いた状態にある。ロールが回転すると同時
に、ロール隙は所定の位置まで徐々に締められ、材料の
肉厚の大きい部分から周方向への変形が開始される。

このとき、第２図にその原理を示すように、上下面で同
時にロール1,2の圧下が始まるが、その長手方向の位置
は上下で同じでない。従って、マンドレル３は撓もうと
するが、圧下が小さいこと、またその周辺部では逆方向
の力が働くので、全体として同一荷重になる位置で変形
がバランスするので、偏肉は徐々に消去され、最終的に
全断面で一様になる。また、ロールとマンドレルの回転
方向と材料のメタルフローの方向が一致しているため、
これは通常の板圧延と同一状態であり、工具が特に損耗
することはない。

このとき、安定した圧延を行うためロール側に若干の傾
角を持たせ、ロールにもそのマンドレルとの間隙が一定
になるようなプロフィールを持たせる場合もあるし、ま
た若干のロール軸心に傾角を持たせるときもある。拡管
により断面形状が若干いびつになるが、これは後工程で
修正されるので差しつかえない。また、圧延を複数回繰
り返すことにより、継ぎ目の形状が一様でなくなる恐れ
があるが、これもロール端に滑らかな段差を設けること
によって変形が徐々に行なわれるようにすれば実際上問
題とならない。

第３図にロール配置の例を示す。２ロール,3ロール,4ロ
ールが用いられる。圧延の安定のためロール軸心に対し
若干の傾角をもたせ、それに伴なうロール隙の変化を補
うため、ロールにプロフィールを持たせることもある。

第４図に、圧延手順を説明する。素管６に、潤滑剤を塗
布したマンドレルバー７を挿入し、フィードローラで圧
延機内に移送され、最初の部分が圧延された後、更に材
料はフィードローラあるいはエキストラクトローラで移
送され、次の部分の圧延が行なわれる。全ての圧延が終
了した後マンドレルは引抜かれる。

第５図には他の圧延手順を示す。予めマンドレル７は圧
延機以内で待機し、材料はフィードローラによって挿入
され、最初の圧延が始まる。圧延が終了次第、次々に次
の部分が圧延され、終了した後機外でマンドレルが引抜
かれる。

（実施例） 第６図に、スパイラル状の偏肉のある中空管をプラグミ
ルで圧延した場合と、本発明法を適用したときの製品偏
肉を比較した。本発明法の適用によって偏肉はほぼ０と
なり、また、このとき内面性状は滑らかで、疵の発生は
皆無であった。

（発明の効果） 本発明によって、鋼管の製造において偏肉の少い内面肌
の美麗な鋼管が得られるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による圧延機の構造の一例、第２図は偏
肉矯正の原理図、第３図はロール配置の一例、第４図は
本発明を実施するときの工程図、第５図は本発明の他の
圧延手順を示す工程図。第６図は本発明方法の効果を従
来法と比較して示すグラフである。 1,2……上下ロール、3,7……マンドレル、4,6……素
管、５……圧延機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 博美 福岡県北九州市八幡東区枝光１−１−１ 新日本製鐵株式会社第３技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−113908（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空素管の内部にマンドレルを挿入し、こ
   のマンドレルの軸方向にロール軸心を持つ圧延機によっ
   て、マンドレルとロールの間で前記中空素管を、管の周
   方向に圧延することを特徴とする圧延方法。
2. 【請求項２】圧延機として２ロール,3ロールおよび４ロ
   ールの圧延機を用いる特許請求の範囲第１項記載の圧延
   方法。
3. 【請求項３】管の長手方向の一部を圧延した後、続いて
   残りの部分を圧延する特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の圧延方法。
4. 【請求項４】圧延機を複数台ランダムに並べて圧延する
   特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項記載の圧
   延方法。