住友金属工業株式会社 (〒41 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 Osaka, 5410041, JP)
| 複数の孔型ロールがそれぞれ配設された複数の圧延スタンドを備えるマンドレルミルによって管を延伸圧延する工程を有する継目無管の製造方法であって、 延伸圧延後の管の目標肉厚が複数存在する場合に、前記複数の圧延スタンドの内、仕上スタンドに配設される孔型ロールのみを、下記の式(1)の条件を満足すると共に、各目標肉厚毎に異なる溝底曲率半径を有する孔型ロールに変更して管を延伸圧延する工程を含むことを特徴とする継目無管の製造方法。 -0.1mm≦(1-cosθ)・S≦0.1mm ・・・(1) ここで、上記式(1)におけるθは、各圧延スタンドに配設される孔型ロールの個数をi(i=2~4)とした場合にθ=90/i(°)で表され、Sは孔型ロールのオフセット量(mm)を意味する。 |
| 請求項1に記載の製造方法に用いられるマンドレルミルの仕上スタンドに配設される孔型ロールであって、下記の式(1)の条件を満足することを特徴とする孔型ロール。 -0.1mm≦(1-cosθ)・S≦0.1mm ・・・(1) ここで、上記式(1)におけるθは、各圧延スタンドに配設される孔型ロールの個数をi(i=2~4)とした場合にθ=90/i(°)で表され、Sは孔型ロールのオフセット量(mm)を意味する。 |
本発明は、継目無管の製造方法に関する 特に、本発明は、延伸圧延後の管の目標肉 が異なる場合であっても、同一外径のマン レルバーを用いることができると共に、管 周方向偏肉を効果的に抑制可能な継目無管 製造方法及び孔型ロールに関する。
マンドレルミルとして、従来より、対向 る2つの孔型ロールが各圧延スタンドに配設 され、隣接する圧延スタンド間で孔型ロール の圧下方向を90°ずらして交互に配置した2ロ ル式のマンドレルミルや、圧下方向の成す が120°となるように3つの孔型ロールが各圧 スタンドに配設され、隣接する圧延スタン 間で孔型ロールの圧下方向を60°ずらして交 互に配置した3ロール式のマンドレルミルが いられている。また、圧下方向の成す角が90 °となるように4つの孔型ロールが各圧延スタ ンドに配設された4ロール式のマンドレルミ も適用されている。
これらのマンドレルミルでは、内面にマ ドレルバーが挿入された状態の管が、各圧 スタンドに配設された孔型ロール間を通過 ることにより、管が延伸圧延される。この 伸圧延工程では、孔型ロールとマンドレル ーとの隙間で管が圧下され、その肉厚が前 隙間の寸法に応じた所定の寸法に仕上げら る。このため、延伸圧延後の管の目標肉厚 異なると、これに応じて孔型ロールとマン レルバーとの隙間寸法を変更する必要があ 。
この隙間寸法を変更するため、一般的に 、外径の異なるマンドレルバーを複数本用 し、管の目標肉厚に応じて、用いるマンド ルバーを変更している。しかしながら、目 肉厚の設定ピッチが細かいと、これに応じ 外径の異なるマンドレルバーが多数必要と る。また、管の目標肉厚が1種類の場合、マ ンドレルバーは、延伸圧延に供された後に管 から抜き取られ、冷却され、表面に潤滑剤を 塗布された後、延伸圧延される別の管の内面 に再び挿入されて使用(循環使用)されるのが 般的である。このため、同じ外径のマンド ルバーも多数必要となる。従って、管の目 肉厚が異なる場合に、マンドレルバーの変 のみで対応するとすれば、膨大な数のマン レルバーを保有することが必要であり、マ ドレルバーに要する材料費や、そのハンド ングのための設備費用が過大となる。
このため、マンドレルバーの変更だけで く、管の目標肉厚に応じて、孔型ロールの 下位置(ロールギャップ)を変更する方法が 用されている。しかしながら、孔型ロール ロールギャップを変更した場合、管の周方 に偏肉(肉厚の変動)が生じ易い。特に、マン ドレルミルが備える複数の圧延スタンドの内 、仕上スタンド(管の周方向位置が同一であ 部位に最後に接する孔型ロールが配設され 圧延スタンド)に配設された孔型ロールのロ ルギャップを変更した場合に、管の周方向 肉が生じ易い。例えば、2ロール式のマンド レルミルの場合には4次の周方向偏肉(管を一 する間に、その肉厚の大小が周期的に4回変 動する偏肉)が生じ易い。また、3ロール式の ンドレルミルの場合には6次の周方向偏肉が 生じ易く、4ロール式のマンドレルミルの場 には8次の周方向偏肉が生じ易い。
従来、このような管の周方向偏肉を抑制 ることを目的としたマンドレルミルによる 伸圧延方法として、例えば、日本国特開昭6 1-86020号公報(特許文献1)、日本国特開平5-237514 号公報(特許文献2)、日本国特開平6-179003号公 (特許文献3)、日本国特開平8-71610号公報(特 文献4)に記載の方法が提案されている。
特許文献1に記載の方法は、2ロール式の ンドレルミルにおいて、上下又は左右非対 に孔型ロールの圧下位置を調整する方法で る。しかしながら、特許文献1に記載の方法 、4次の周方向偏肉を抑制することができる 代わりに、6次や8次の周方向偏肉の発生を招 。
特許文献2に記載の方法は、2ロール式の ンドレルミルにおいて、一対の孔型ロール 各ロール軸を、管の進行方向に対して相互 逆方向に傾斜配置して延伸圧延する方法で る。しかしながら、特許文献2に記載の方法 は、傾斜配置した孔型ロールのエッジ部が の外面に接触することにより外面疵が生じ 虞がある。
特許文献3に記載の方法は、マンドレルミ ルの出側に向かってテーパ状に縮径されたマ ンドレルバーを用い、このマンドレルバーと 管との長手方向の相対位置を制御して延伸圧 延する方法である。しかしながら、特許文献 3に記載の方法では、テーパ状のマンドレル ーを搬送することが困難な上、マンドレル ーと管との相対位置を極めて高精度に制御 る必要があるため、実際には適用困難であ 。
特許文献4に記載の方法は、最前段及び最 終段の圧延スタンドに4つの孔型ロールが配 され、他の圧延スタンドに2つの孔型ロール 配設されたマンドレルミルによって、管を 伸圧延する方法である。しかしながら、特 文献4に記載の方法では、最終段の1段前の 延スタンド(2つの孔型ロールが配設された圧 延スタンド)に配設された孔型ロールのフラ ジ部に対向する管の部位が、最終段の圧延 タンド(4つの孔型ロールが配設された圧延ス タンド)に配設された孔型ロールのフランジ に噛み出すことにより、管に外面疵が生じ 虞がある。
本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされ ものであり、延伸圧延後の管の目標肉厚が なる場合であっても、同一外径のマンドレ バーを用いることができると共に、管の周 向偏肉(2ロール式マンドレルミルを用いる 合には4次の周方向偏肉)を効果的に抑制可能 な継目無管の製造方法及び孔型ロールを提供 することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明の発明者
は鋭意検討した結果、下記の(1)及び(2)の事
を見出した。
(1)仕上スタンド出側における管の周方向偏
のピーク位置(肉厚が最も大きくなる又は最
も小さくなる位置)は、孔型ロールの溝底曲
中心を基準として、孔型ロールの溝底部に
向する位置から周方向にθ=90/i(°)(i:各圧延ス
タンドに配設される孔型ロールの個数)だけ
れた位置に生じ易い(図1参照)。
(2)幾何学計算上、仕上スタンド出側におけ
管の溝底部に対向する位置の肉厚に対して
上記θ(°)だけずれた位置における管の肉厚
(1-cosθ)・S(S:孔型ロールのオフセット量)だ
増加することになる(図1参照)。従って、管
目標肉厚が複数存在する場合、仕上スタン
に配設される孔型ロールを、各目標肉厚毎
異なる溝底曲率半径を有する孔型ロールに
更する(例えば、目標肉厚が小さい管を延伸
延するときには、溝底曲率半径の小さな孔
ロールに変更する)と共に、この変更した孔
型ロールについての(1-cosθ)・Sの絶対値が所
範囲内に収まるようにすれば、各目標肉厚
管を延伸圧延する際に同一外径のマンドレ
バーを用いることができると共に、管の周
向偏肉を効果的に抑制可能である。
本発明者は、上記知見に基づき、本発明を
成したものである。すなわち、本発明は、
数の孔型ロールがそれぞれ配設された複数
圧延スタンドを備えるマンドレルミルによ
て管を延伸圧延する工程を有する継目無管
製造方法であって、延伸圧延後の管の目標
厚が複数存在する場合に、前記複数の圧延
タンドの内、仕上スタンドに配設される孔
ロールのみを、下記の式(1)の条件を満足す
と共に、各目標肉厚毎に異なる溝底曲率半
を有する孔型ロールに変更して管を延伸圧
する工程を含むことを特徴とする継目無管
製造方法を提供するものである。
-0.1mm≦(1-cosθ)・S≦0.1mm ・・・(1)
ここで、上記式(1)におけるθは、各圧延ス
ンドに配設される孔型ロールの個数をi(i=2~4)
とした場合にθ=90/i(°)で表され、Sは孔型ロー
ルのオフセット量(mm)を意味する。
なお、本発明における「仕上スタンド」 は、管の周方向位置が同一である部位に最 に接する孔型ロールが配設された圧延スタ ドを意味する。本発明における「溝底曲率 径」及び「オフセット量」の意味について 、図面を参照して後述する。
また、前記課題を解決するため、本発明は
請求項1に記載の製造方法に用いられるマン
ドレルミルの仕上スタンドに配設される孔型
ロールであって、下記の式(1)の条件を満足す
ることを特徴とする孔型ロールとしても提供
される。
-0.1mm≦(1-cosθ)・S≦0.1mm ・・・(1)
ここで、上記式(1)におけるθは、各圧延ス
ンドに配設される孔型ロールの個数をi(i=2~4)
とした場合にθ=90/i(°)で表され、Sは孔型ロー
ルのオフセット量(mm)を意味する。
本発明に係る継目無管の製造方法及び孔 ロールによれば、延伸圧延後の管の目標肉 が異なる場合であっても、同一外径のマン レルバーを用いることができると共に、管 周方向偏肉を効果的に抑制可能である。
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明
係る継目無管の製造方法の一実施形態につ
て説明する。
前述のように、本発明に係る継目無管の製
方法は、複数の孔型ロールがそれぞれ配設
れた複数の圧延スタンドを備えるマンドレ
ミルによって管を延伸圧延する工程を有す
。そして、延伸圧延後の管の目標肉厚が複
存在する場合に、前記複数の圧延スタンド
内、仕上スタンドに配設される孔型ロール
みを、下記の式(1)の条件を満足すると共に
各目標肉厚毎に異なる溝底曲率半径を有す
孔型ロールに変更して管を延伸圧延する工
を含むことを特徴とする。
-0.1mm≦(1-cosθ)・S≦0.1mm ・・・(1)
ここで、上記式(1)におけるθは、各圧延ス
ンドに配設される孔型ロールの個数をi(i=2~4)
とした場合にθ=90/i(°)で表され、Sは孔型ロー
ルのオフセット量(mm)を意味する。
以下、図1を参照して、本発明における「溝
底曲率半径」及び「オフセット量」の意味を
説明する。
図1は、溝底曲率半径及びオフセット量の意
味を説明するための図であり、2ロール式の
ンドレルミルに配設された孔型ロール及び
ンドレルバーを模式的に表す縦断面図を示
。図1は、複数の円弧を組み合わせて設計さ
た孔型ロール1の孔型プロフィールPRの例を
す。この孔型プロフィールPRは、溝底部Bと
型中心(パスライン中心)Oとを結ぶ直線を対
軸として左右対称の曲線で描かれる。一方
側のプロフィールは、半径R1で中心角α1の
弧(以下、円弧R1という)と、他の円弧とを連
的に組み合わせた形状である。
<溝底曲率半径>
溝底曲率半径は、溝底部Bと円弧R1の中心(溝
底曲率中心)O’との距離、すなわち、円弧R1
半径R1で表される。
<オフセット量>
オフセット量Sは、溝底曲率中心O’と孔型
心Oとの距離で表される。換言すれば、マン
レルバー2の外径をDB、延伸圧延後の管の目
肉厚をwtとすれば、オフセット量Sは、下記
式(2)で表される。
S=R1-DB/2-wt ・・・(2)
オフセット量Sは、溝底曲率中心O’が孔型
心Oより外方に(孔型ロール1の溝底部Bから遠
かる方向に)位置する場合に、すなわち、孔
型ロール1を基準位置(溝底曲率中心O’と孔型
中心Oとが一致する位置)よりもマンドレルバ
2側に閉め込んだ場合に正の値となる。
なお、ここでは、2ロール式のマンドレル ミルを例に挙げて説明したが、3ロール式や4 ール式マンドレルミルの場合も、溝底曲率 径及びオフセット量の意味は同じである。
図2は、本発明に係る方法及び従来の方法 で管を延伸圧延する場合に、マンドレルミル の各圧延スタンドに配設される孔型ロールの 例を示す。図2は、5つの圧延スタンドを備え 2ロール式のマンドレルミルの場合を例示し ており、このマンドレルミル入側から数えて 第4番目の圧延スタンド(#4圧延スタンド)及び 5番目の圧延スタンド(#5圧延スタンド)が仕 スタンドとされている。また、図2に示す「Q P」は、QP=(1-cosθ)・Sの値を意味する。図2(a)は 、延伸圧延後の管の目標外径276mmに対して、 標肉厚が10mmと9mmの2種類存在する場合に配 される孔型ロールの例を示す。また、図2(b) 、延伸圧延後の管の目標外径382mmに対して 目標肉厚が17.5mmと16.5mmの2種類存在する場合 配設される孔型ロールの例を示す。
図2(a)に示すように、従来の方法では、延 伸圧延後の目標肉厚が10mmの管を製造する場 を基準として(前述した式(2)で表されるオフ ット量Sが0mmとなるように)、仕上スタンド(# 4、#5圧延スタンド)に配設する孔型ロールの 底曲率半径R1を設定(R1=138mm)する(図2(a)に示す No.1)。そして、目標肉厚が9mmの管を製造する 合も、この仕上スタンドに配設された孔型 ールを変更していなかった。具体的には、 標肉厚9mmの管を製造する場合も、目標肉厚1 0mmの管を製造するときと同じ外径のマンドレ ルバー(外径256mm)を用いるのであれば、仕上 タンドに配設された孔型ロールのロールギ ップを目標肉厚10mmのときよりも小さくして 伸圧延していた(図2(a)に示すNo.2)。このため 、QP=0.3mmとなり、延伸圧延後の管に4次の周方 向偏肉が生じていた。一方、目標肉厚9mmの管 を製造する場合に、目標肉厚10mmの管を製造 るときよりも大きな外径のマンドレルバー 用いるとすれば、外径258mmのマンドレルバー を用いることによって、仕上スタンドに配設 された孔型ロールのロールギャップを変更す ることなく、QP=0mmを実現可能である。しかし ながら、このような都合の良い外径を有する マンドレルバーを常時保有することは、前述 した理由により、実際上は困難である。図2(a )では、外径256mmの次に大きな外径として、外 径262mmのマンドレルバーしか保有していなか た場合を例示しており、この外径262mmのマ ドレルバーを用いるのであれば、仕上スタ ドに配設された孔型ロールのロールギャッ を目標肉厚10mmのときよりも大きくして延伸 延する必要があった(図2(a)に示すNo.3)。この ため、QP=-0.6mmとなり、延伸圧延後の管に4次 周方向偏肉が生じていた。
本発明に係る方法においても、延伸圧延 の目標肉厚が10mmの管を製造する場合には、 従来の方法と同じ孔型ロール(溝底曲率半径R1 =138mm)を仕上スタンドに配設する(図2(a)に示す No.4)。しかしながら、本発明に係る方法では 目標肉厚が9mmの管を製造する場合には、仕 スタンドに配設する孔型ロールを溝底曲率 径R1の異なる孔型ロール(図2(a)に示すNo.5の では、R1=137mm)に変更する。この際、用いる ンドレルバーの外径も考慮に入れ、QPが-0.1mm ≦QP≦0.1mmとなる溝底曲率半径R1を有する孔型 ロールに変更する。これにより、目標肉厚10m mの管を製造するときと同じ外径のマンドレ バー(外径256mm)を用いても、-0.1mm≦QP≦0.1mmと することができ(図2(a)に示すNo.5の例では、QP= 0.0mm)、延伸圧延後の管の4次の周方向偏肉を 幅に低減することが可能である。また、本 明に係る方法によって目標肉厚9mmの管を製 する場合に、従来の方法と同様に、目標肉 10mmの管を製造するときよりも大きな外径の ンドレルバー(外径262mm)を用いることも可能 である(図2(a)に示すNo.6)。この場合にも、用 るマンドレルバーの外径(262mm)を考慮に入れ QPが-0.1mm≦QP≦0.1mm(図2(a)に示すNo.6の例ではQ P=0.0mm)となる溝底曲率半径R1(図2(a)に示すNo.6 例では、R1=140mm)を有する孔型ロールに変更 る。これにより、目標肉厚10mmの管を製造す ときと同じ外径のマンドレルバー(外径256mm) を用いても、-0.1mm≦QP≦0.1mmとすることがで (図2(a)に示すNo.6の例では、QP=0.0mm)、延伸圧 後の管の4次の周方向偏肉を大幅に低減する とが可能である。
図2(b)に示す例も同様であり、従来の方法 では、延伸圧延後の目標肉厚が17.5mmの管を製 造する場合を基準として、仕上スタンドに配 設する孔型ロールの溝底曲率半径R1(R1=191mm)を 設定し(図2(b)に示すNo.7)、目標肉厚が16.5mmの を製造する場合も、この仕上スタンドに配 された孔型ロールを変更していなかった。 のため、目標肉厚16.5mmの管を製造する場合 、目標肉厚17.5mmの管を製造するときと同じ 径のマンドレルバー(外径347mm)を用いるので れば(図2(b)に示すNo.8)、仕上スタンドに配設 された孔型ロールのロールギャップを目標肉 厚17.5mmのときよりも小さくして延伸圧延する 必要があり、QP=0.3mmとなった。この結果、図3 (b)に示すように、延伸圧延後の管に大きな4 の周方向偏肉が生じていた。
これに対し、本発明に係る方法では、目 肉厚が16.5mmの管を製造する場合には、仕上 タンドに配設する孔型ロールを溝底曲率半 R1の異なる孔型ロール(図2(b)のNo.10に示す例 は、R1=190mm)に変更する。この際、用いるマ ドレルバーの外径も考慮に入れ、QPが-0.1mm QP≦0.1mmとなる溝底曲率半径R1を有する孔型 ールに変更する。これにより、目標肉厚16.5m mの管を製造するときと同じ外径のマンドレ バー(外径347mm)を用いても、-0.1mm≦QP≦0.1mmと することができる(図2(b)のNo.10に示す例では QP=0.0mm)。この結果、図3(a)に示すように、延 圧延後の管の4次の周方向偏肉を大幅に低減 することが可能である。
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