| JP2012016712 | STEEL PIPE DRAWING DEVICE AND STEEL PIPE DRAWING METHOD |
| WO/2006/088138 | METAL PIPE AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME |
| WO/2003/024639 | MANUFACTURE OF METAL TUBES |
住友金属工業株式会社 (〒41 大阪府大阪市中央区北浜四丁目５番３３号 Osaka, 5410041, JP)
| 抽伸機を用いる超薄肉金属管の製造方法であって、噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径が拡大もしくは縮小するソリッドダイス内に、管の一端に口拡げ加工を施した素管を挿入し、素管内にダイスの噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径が拡大するプラグまたはテーパマンドレルを挿入し、口拡げ加工を施した部分をチャックにより掴んで噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かう方向に素管を引き抜くことにより、ソリッドダイスとプラグまたはテーパマンドレルとの間で、管材の外径および内径の平均値である肉厚中心径を拡大させながら肉厚を減じて延伸することを特徴とする冷間抽伸法による超薄肉金属管の製造方法。 |
| 内径の拡径代を外径の拡径代よりも大きくとりつつ、内径および外径を同時に拡径しながら肉厚を減じて延伸することを特徴とする請求項1に記載の冷間抽伸法による超薄肉金属管の製造方法。 |
| 外径を不変のまま、内径のみを拡径しながら肉厚を減じて延伸することを特徴とする請求項1に記載の冷間抽伸法による超薄肉金属管の製造方法。 |
| 内径の拡径代を外径の縮径代よりも大きくとりつつ、外径を縮径し、内径を拡径しながら肉厚を減じて延伸することを特徴とする請求項1に記載の冷間圧延法による超薄肉金属管の製造方法。 |
本発明は、金属管の冷間抽伸方法に関し 特に金属管の薄肉側の製造可能範囲を飛躍 に拡大し、併せて冷間抽伸法による超薄肉 属管の製造方法を提供しようとするもので る。
金属管は、熱間仕上げの状態で、品質上 強度上あるいは寸法精度上の要求を満足し い場合には、冷間加工工程に送られる。冷 加工工程としては、ダイスとプラグまたは ンドレルを用いる冷間抽伸法およびコール ピルガミルによる冷間圧延法が一般的であ 。
冷間抽伸法では、素管の管端を口絞り機 より絞り、酸洗を行うことにより表面のス ールなどを除去した後、潤滑処理を行って イスを通して抽伸する。冷間抽伸法には、 ラグ引き、フローティングプラグ引き、マ ドレル引き、そして空引きがあり、これら 全てダイスによる縮径加工によって行われ (“第3版 鉄鋼便覧 第3巻(2) 条鋼・鋼管・ 延共通設備 1158~1183頁”など)。
図1は、従来の縮径抽伸法の説明図であり 、同図(a)はプラグ引き、(b)はマンドレル引き を示す。
同図(a)に示されるプラグ引きは最も一般 な抽伸法であり、素管1内にプラグ3を挿入 、素管1の管端をチャック6により掴んでダイ ス2を通して、図中の符号Xにて示す矢印の方 に引き抜く方法である。この方法は、プラ 替えや作業性にも優れており、加工度も大 くとれる。
また、(b)に示されるマンドレル引きは、 管1内にマンドレル5を挿入し、上記の方法 同様にして、ダイス2を通して引き抜く方法 ある。この方法は、管内面の加工をマンド ルにより行うので、細径管であっても内面 美麗で寸法精度の高い製品管7を製造するこ とができ、原子力用などの高級管の製造に使 用される。
冷間抽伸に使用される抽伸機は、モータ 動によるチェーン式のものが大部分である 、その他に油圧式や水圧式のものもある。
金属管の冷間抽伸工程では、管材料外面 ダイス表面との間、および管材料内面とプ グあるいはマンドレル表面との間に摩擦抵 があり、これらに抗して抽伸するので、管 料には長手方向に張力が発生する。この張 を抽伸後の断面積により除して得られる張 応力が高くなると、引き細りが始まり、張 応力が管材料の変形抵抗に達すれば破断す 。当然ながら、長手方向の張力応力は、管 肉厚が薄くなるほど大きくなり、破断しや くなるので、肉厚減少率にはおのずから限 がある。したがって、肉厚減少率の大きな 伸では、抽伸回数を増加させて抽伸作業を り返すことが必要になり、その都度、潤滑 業が必要となって、コスト高を招く。また 管材料の加工硬化が著しい場合には、焼鈍 業も必要となる。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされた のであり、その課題は、金属管の薄肉側の 造可能範囲を飛躍的に拡大できる冷間抽伸 とそれによる超薄肉金属管の製造方法を提 することにある。なお、本発明は、薄肉の として継目無金属管を対象としているが、 肉の溶接金属管においても溶接部あるいは 影響部で肉厚の不均一を生じ、その矯正が 要な場合があるので、溶接金属管も対象に めることとする。
本発明者は、上述の課題を解決するため 、従来の問題点を踏まえて研究を進め、下 の知見を得て、本発明を完成させた。
一般に、管材の塑性加工における肉厚加 は、管材料を管の長手方向に延伸加工する とによって達成される。すなわち、管材の 間抽伸では、ダイスとプラグあるいはマン レルとの間で肉厚加工する場合に縮径しな ら抽伸し、長手方向に延伸する。このよう 、長手方向にのみ延伸しようとするから、 厚圧下量が制限され、薄肉化が困難となる
本発明者は、管材を塑性加工して肉厚を 下する際に、長手方向にのみ延伸しようと るから、肉厚圧下量が制限され、更なる薄 化が困難になるものと解釈し、冷間抽伸法 よる管材の肉厚圧下に際しては、長手方向 延伸させると同時に管周方向にも延伸させ ようにすれば、上記の問題は回避できるも と考えた。因みに、極端な場合として、リ グミルによる環状品の圧延について検討す と、環状素材は、長手方向(軸心方向)には 伸されずに、環周方向にのみ延伸されるの 、肉厚の圧下は際限なく可能となる。
抽伸工程において、管周方向に延伸させ がら長手方向にも延伸させるためには、例 ば、噛み込み入口側から仕上げ出口側に向 って次第にその径が拡大するソリッドダイ と、同じく噛み込み入口側から仕上げ出口 に向かって次第にその径が拡大するプラグ たはテーパマンドレルを採用して、管材料 拡径しながら肉厚を減じ、抽伸すればよい
本発明は、上記の知見に基づいて完成さ たものであり、その要旨は、下記(1)~(3)に示 す冷間抽伸法による超薄肉金属管の製造方法 にある。
(1)抽伸機を用いる超薄肉金属管の製造方 であって、噛み込み入口側から仕上げ出口 に向かって次第にその径が拡大するソリッ ダイス内に、管の一端に口拡げ加工を施し 素管を挿入し、素管内にダイスの噛み込み 口側から仕上げ出口側に向かって次第にそ 径が拡大するプラグまたはテーパマンドレ を挿入し、口拡げ加工を施した部分をチャ クにより掴んで噛み込み入口側から仕上げ 口側に向かう方向に素管を引き抜くことに り、ソリッドダイスとプラグまたはテーパ ンドレルとの間で、内外径を同時に拡径し がら肉厚を減じて延伸することを特徴とす 冷間抽伸法による超薄肉金属管の製造方法 この場合に、内径の拡径代を外径の拡径代 りも大きくとらなければ、肉厚の圧下がで ないことは当然である。
(2)上記(1)では、内外径を同時に拡径しなが
肉厚を減じる塑性変形を論じたが、管材の
径変形とは、必ずしも内外径を同時に拡径
せる塑性変形だけを称するわけではない。
性学的にいえば、管材の肉厚中心径(内径お
よび外径の平均径)を拡大させる塑性変形を
径変形と総称する。
したがって、外径が不変のまま、内径のみ
拡径させても、肉厚中心径は確実に拡大す
から、拡径変形となる。
(3)さらにまた、外径が縮径する場合であ ても、内径の拡径代が外径の縮径代よりも きい場合には、肉厚中心径は拡大し、拡径 形となる。
ここで、内径または外径の拡径比とは、 間抽伸後の金属管の内径または外径を冷間 伸前の金属管の内径または外径により除し 比率を意味する。外径の縮径比とは、外径 拡径比が1よりも小さくなることを意味する 。
図1は、従来の縮径抽伸法の説明図であり、
同図(a)はプラグ引き、(b)はマンドレル引きを
それぞれ示す。
図2は、内径および外径を同時に拡径しなが
ら肉厚を減じて延伸する本発明に係る拡径抽
伸法の説明図であり、同図(a)はプラグ引き、
(b)はマンドレル引きをそれぞれ示す。
図3は、外径を不変のまま、内径を拡径しな
がら肉厚を減じて延伸する本発明に係る拡径
抽伸法の説明図であり、同図(a)はプラグ引き
、(b)はマンドレル引きをそれぞれ示す。
図4は、外径を縮径し、内径を拡径しながら
肉厚を減じて延伸する本発明に係る拡径抽伸
法の説明図であり、同図(a)はプラグ引き、(b)
はマンドレル引きをそれぞれ示す。
本発明は、前記のとおり、抽伸機を用い 冷間抽伸法による超薄肉金属管の製造方法 ある。その第1態様は、抽伸機を用いる超薄 肉金属管の製造方法であって、噛み込み入口 側から仕上げ出口側に向かって次第にその径 が拡大するソリッドダイス内に、管の一端に 口拡げ加工を施した素管を挿入し、素管内に ダイスの噛み込み入口側から仕上げ出口側に 向かって次第にその径が拡大するプラグまた はテーパマンドレルを挿入し、口拡げ加工を 施した部分をチャックにより掴んで噛み込み 入口側から仕上げ出口側に向かう方向に素管 を引き抜くことにより、ソリッドダイスとプ ラグまたはテーパマンドレルとの間で、内外 径を同時に拡径しながら肉厚を減じて延伸す ることを特徴とする冷間抽伸法による超薄肉 金属管の製造方法である。
なお、管材の前記拡径抽伸方法を実用化 るためには、冷間抽伸の操業方法を従来の 伸方法に比べて、下記のとおり変更するこ が望ましい。
第1に、素管の管端を口拡げ機によりテー パ状に拡径する。口拡げ機としては、例えば 、押し拡げ方式を用いればよい。第2に、口 げ加工された素管を、酸洗、潤滑処理した 、ソリッドダイスの仕上げ出口側からダイ 内に導入し、素管の外径よりも大きい内面 制直径を有するプラグあるいはテーパ状マ ドレルとソリッドダイスとの間で拡径しな ら抽伸する。第3に、プラグあるいはテーパ マンドレルの支持もダイスの仕上げ出口側 ら行う。付帯設備がダイスの仕上げ出口側 集中する難点はあるものの、薄肉の金属管 抽伸できるメリットは大きい。
発明の実施の形態を図2に示した。同図(a) はプラグ引き、(b)はマンドレル引きを示す。 同図(a)および(b)に示されるとおり、ダイスの 噛み込み入口側(図中のソリッドダイス12の左 側)から仕上げ出口側(図中のソリッドダイス1 2の右側)に向かってその径が拡大するソリッ ダイス12の仕上げ出口側から、口拡げ加工 れた素管1をソリッドダイス12内に挿入する さらに、ソリッドダイス12の入口側から出口 側に向かって径が拡大し、仕上げ最大径が素 管1の外径よりも大きいプラグ13またはテーパ 状マンドレル15を素管1内に挿入し、口拡げ加 工された素管1の管端をチャック6により掴み 図中の符号Xで示す矢印の方向に引き抜く。 この操作により、素管1は、プラグ13またはテ ーパ状マンドレル15とソリッドダイス12との で拡径しながら抽伸される。
上記のような工程により、外径doおよび 厚toを有する素管1は、外径dおよび肉厚tを有 する製品抽伸管17へと拡径抽伸される。
その第2態様は、外径を不変のまま、内径 のみを拡径しながら肉厚を減じて延伸する冷 間抽伸法による超薄肉金属管の製造方法であ り、また、第3態様は、内径の拡径代を外径 縮径代よりも大きくとりつつ、外径を縮径 、内径を拡径しながら肉厚を減じて延伸す 冷間抽伸法による超薄肉金属管の製造方法 ある。それらの発明の実施の形態をそれぞ 図3および図4に示した。同図(a)はプラグ引き を、(b)はマンドレル引きをそれぞれ示す。前 記の図2において説明したのと同様の方法に り、プラグ13またはテーパ状マンドレル15と リッドダイス12との間で拡径しながら抽伸 る。
(実施例)
本発明の冷間抽伸法による超薄肉金属管の
造方法の効果を確認するため、下記の3例の
試験を行い、その結果を評価した。なお、マ
ンドレル引きの場合の作用および効果は、プ
ラグ引きの場合の作用および効果とほとんど
変わらないので、本実施例においては、プラ
グ引きについて説明する。
(本発明例1)
マンネスマン・マンドレルミルプロセスに
り製造された外径34.0mm、肉厚3.5mmの18%Cr-8%Ni
テンレス鋼管を供試素管とし、冷間抽伸工
において、外径50.8mm、肉厚1.6mmに拡径抽伸
た。
試験条件および結果を以下に要約する。
テーパ状ソリッドダイス径:D=34.0~50.8mm
プラグ径:dp=47.5mm
素管外径:do=34.0mm
素管肉厚:to=3.5mm
抽伸後の管外径:d=50.8mm
抽伸後の管肉厚:t=1.6mm
外径拡径比:d/do=1.49
延伸比:to(do-to)/{t(d-t)}=1.36
(肉厚/外径)比:t/d=3.15%
肉厚中心径の拡径比:(d-t)/(do-to)=1.61
(本発明例2)
マンネスマン・マンドレルミルプロセスに
り製造された外径50.8mm、肉厚4.5mmの18%Cr-8%Ni
テンレス鋼管を供試素管とし、冷間抽伸工
において、外径50.8mm、肉厚1.8mmに拡径抽伸
た。
試験条件および結果を以下に要約する。
テーパ状ソリッドダイス径:D=50.8~50.8mm
プラグ径:dp=47.8mm
素管外径:do=50.8mm
素管肉厚:to=4.5mm
抽伸後の管外径:d=50.8mm
抽伸後の管肉厚:t=1.8mm
外径拡径比:d/do=1.00
延伸比:to(do-to)/{t(d-t)}=2.36
(肉厚/外径)比:t/d=3.54%
肉厚中心径の拡径比:(d-t)/(do-to)=1.06
(本発明例3)
マンネスマン・マンドレルミルプロセスに
り製造された外径53.4mm、肉厚5.5mmの18%Cr-8%Ni
テンレス鋼管を供試素管とし、冷間抽伸工
において、外径50.8mm、肉厚2.0mmに拡径抽伸
た。
試験条件および結果を以下に要約する。
テーパ状ソリッドダイス径:D=53.4~50.8mm
プラグ径:dp=47.4mm
素管外径:do=53.4mm
素管肉厚:to=5.5mm
抽伸後の管外径:d=50.8mm
抽伸後の管肉厚:t=2.0mm
外径拡径比:d/do=0.95
延伸比:to(do-to)/{t(d-t)}=2.70
(肉厚/外径)比:t/d=3.94%
肉厚中心径の拡径比:(d-t)/(do-to)=1.02
上記の3例の試験により得られた鋼管の内 外面肌は美麗であり、品質上、特に問題はな かった。なお、従来の縮径抽伸法により冷間 抽伸した場合には、18%Cr-8%Niステンレス鋼管 製造可能な最小肉厚は、外径50.8mmの場合で 々2.4mm程度であり、本発明の拡径抽伸法によ る効果の著しいことは明瞭である。
本発明の冷間抽伸法による超薄肉金属管 製造方法を用いれば、冷間抽伸法による金 管の薄肉側の製造可能範囲を飛躍的に拡大 ることができる。本発明の方法により、従 の冷間仕上げ継目無金属管のおよそ2/3以下 肉厚を有する継目無金属管が経済的に安定 て製造可能となれば、TIG溶接管、レーザ溶 管などの薄肉溶接金属管を、本発明法で製 される高い信頼性を有する超薄肉継目無金 管により代替することが可能となる。さら また、肉厚0.6~0.8mm以下の超薄肉継目無金属 を安定して製造できれば、カラーレーザプ ンタの加熱スリーブ、同じく加圧ロール、 るいは燃料電池のセルケースなどのハイテ 分野への適用も可能となる。
Next Patent: DRY VACUUM SPRINKLER SYSTEM