JPH02207904A - 鋼管圧延用マンドレルバーの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、特にマンドレルミル圧
延において使用する潤滑性に優れ、高寿命のマンドレル
バ−の処理方法に関する。

［従来の技術］ 一般に継目無鋼管の製造工程は、まず加熱された素材ビ
レットを中空素管にする穿孔工程と、穿孔された中空素
管を減肉延伸する延伸圧延工程および延伸圧延された素
管を所定の外径まで絞る仕上げ圧延工程の３工程からな
りたっている。マンドレル圧延は、延伸圧延工程の主要
な部分を占める工程であり、この工程においては中空素
管にマンドレルバ−が挿入され、素管は孔型ロールによ
り外径が減ぜられると同時に、孔型ロールとマンドレル
バ−の間で管厚を減肉される。このようにして使用され
るマンドレルバ−表面には、圧延中にマンドレルバ−表
面と被圧延材との間に発生する摩擦力を緩和するため、
圧延前に黒鉛系の潤滑剤が塗布されているのが普通であ
る。しがしマンドレルバーは、圧延中高温の素管と常に
接触している状態にあり、しかも大きい圧力を受けるた
め、その表面は非常に過酷な摩擦状態にあり、このこと
がマンドレルバ−の寿命低下や製品品質の低下の原因に
なっている。

従来のマンドレルバ−の寿命を長くする方法としては、
マンドレルバ−の表面をできるだけ滑らかに研磨した後
、硬度調整と表面へのスケール付与のため焼入れ、焼戻
しを行なっていたが十分に満足のいける耐久性を有する
（・のとはいえなかった、この対策として特開昭６３−
２０１０５号記載の技術においては、マンドレルバ−本
体の表面に最大深さ５０μの凹みを、長さ１１当９２ケ
以上を配するマンドレルバ−の処理方法が開示しである
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、特開昭６３−２０１０５号記載の方法に
基づき試験を行なったところ、単に最大深さ５０μの凹
みを、長さ１關当り２ヶ以上を配するだけでは寿命が延
長する場合もあれば、延長しない場合もあり、効果が必
ずしも一定しないという問題があることが判明した。

従来、マンドレル圧延には、圧延中にマンドレルバ−を
拘束しないフルフロート方式が採用されてきた。しかし
、この場合には圧延中にマンドレルバ−の速度が変化す
るため、これに起因する長手方向（軸方向）の外径、肉
厚の変動により、寸法精度の低下は避けられなかった。

これに対し、近年、マンドレルバ−速度の変化に起因す
る管の長手方向の寸法変動を解消すべく、圧延中にマン
ドレルバ−速度を一定に拘束するリストレインド方式が
多用されてきている。この場合には原理的に圧延中の摩
擦係数が一定という条件のもとで、マンドレルバ−速度
の変化に起因する管の長手方向の寸法変動は全く生じな
い。

しかしながら、従来技術によるマンドレルバ−では、実
際の圧延中に摩擦係数が一定せず、得られる管の長手方
向の寸法精度は充分に満足のゆくものではなかった。ま
た、マンドレルバ−に焼付きを生じ使用不能となる頻度
、さらに圧延中に管が前進しなくなり圧延不能となる頻
度もフルフロート方式に比べ高くなる傾向にあった。

これらの問題点の原因を考察すると、リストレインド方
式では、フルフロート方式に比べてマンドレルバ−と管
との相対速度が大きいために、マンドレルバ−と管との
接触面における摩擦条件が厳しく、圧延前にマンドレル
バ−に塗布された潤滑皮膜が圧延中に充分な皮膜厚みを
維持できなくなり、その結果　圧延中、軸方向に摩擦係
数が変化しやすくなる。また、より摩擦条件が厳しい場
合には、潤滑皮膜の厚みが極端に小さくなり、局部的に
マンドレルバ−と管との間で焼付きを起こして、摩擦係
数が急激に上昇し、その結果、管が前進しなくなる現象
を生じたり、マンドレルバ−の焼付き疵を生じてしまう
こととなる。従って、これらの問題点を解決するために
は、圧延中にマンドレルバ−の表面に軸方向に均一な潤
滑皮膜厚、みをつねに一定に保つことが必要になる。

この発明は従来技術の上述のような問題点を解消するべ
くなされたもので、圧延時のマンドレルバ−表面と被圧
延材との潤滑状態を改善し、摩擦係数の低減、耐焼付き
性の向上を図り、確実にマンドレルバ−の寿命が延びる
鋼管圧延用マンドレルバ−の処理方法を提供することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る鋼管圧延用マンドレルバ−の処理方法は
、マンドレルバ−表面での潤滑のメカニズムに着目し、
マンドレルバ−表面の粗さと潤滑性との関係について稲
々実験を行なった結果、得られた以下のような知見に基
づくものである。

マンドレルバ−表面に形成する凹みは、潤滑剤を保持し
て潤滑性を高めるのに有効であるが、潤滑剤を保持する
のに有効なマンドレルバ−の表面の凹凸は、マンドレル
バ−の軸方向のもののみであり、マンドレルバ−の円周
方向の凹凸は潤滑性を保持しえないばかりでなく、潤滑
剤を軸方向に流出してしまい、潤滑剤の保持機能が低い
、したがってマンドレルバ−の軸方向の表面形状は凹凸
ではなくて、連続した凹部、すなわち溝状であることが
のぞましい、従って、マンドレルバ−本体の表面に連続
して深さが１０〜３０μの溝を設けるなり、或いはマン
ドレルバ−本体の表面に螺旋状に連続して深さが１０〜
３０μの溝を設けるなり、さらには、マンドレルバ−本
体の表面に、深さが１０〜３０μのリング状の溝をマン
ドレルバ−の軸方向に所定間隔をおいて多数設けるなり
することにより、潤滑剤の保持性を高めて低い摩擦係数
を安定して実現するものである。

［作用］ この発明に係る鋼管圧延用マンドレルバ−の処理方法に
おいては、マンドレルバ−本体の表面に、連続して深さ
が１０〜３０μの溝、或いは螺旋状に連続して深さが１
０〜３０μの講、または深さが１０〜３０μのリング状
の講を設けることにより、潤滑剤を保持して潤滑性を高
めるものである。

潤滑剤を保持するのに有効なマンドレルバ−の表面の凹
凸は、マンドレルバ−の軸方向のもののみであり、マン
ドレルバ−の円周方向の凹凸は潤滑性を保持しえないば
かりでなく、潤滑剤を軸方向に流し出してしまい、潤滑
剤の保持機能が低い、また、マンドレルバ−表面に付与
した凹み間隔の不均一さに帰結する凹みと凹みの間隔が
長い箇所では圧延中の潤滑剤の保持能力が劣り、潤滑皮
膜厚みが小さくなるために摩擦係数が上昇し、その結果
、マンドレルバ−の軸方向で摩擦係数の大きさが変化し
てしまうこととなり、さらに、管との焼付きを生じやす
くなり、局部的なマンドレルバ−の焼付きにつながる。

従って、マンドレルバ−の軸方向の表面形状は凹凸では
なくて、連続した凹部、すなわち溝状であることがのぞ
ｔしい、マンドレルバ−の軸方向には凹凸の粗さとして
認識され、マンドレルバ−の円周方向には連続した凹み
として認識される溝を設けるなり、この凹みを螺旋にし
た溝、またはリング状にした講を所定の間隔で設けるな
りすることによって、圧延中のマンドレルバ−表面の潤
滑剤の保持性が高まり、低い摩擦係数を安定して実現す
ると共に焼付き性を改善し得る。また、溝の深さを１０
〜３０μにしたのは、１０μ未満では潤滑剤の保持能力
が弱く、３０μを超えると表面の凹凸が高いためマンド
レルバ−と被圧延材の摺動抵抗が大きくなること、及び
マンドレルバ−の機械的強度に対する悪影響を排除し得
る。

［実施例］ 本発明の鋼管圧延用マンドレルバ−の処理方法の一実施
例を第１図および第２図により説明する。第１図は本発
明の一実施例の鋼管圧延用マンドレルバ−の処理方法を
示す説明図であるが、マンドレルバ−１を回転させかつ
軸方向に一定速度で進行させながら、研磨ホイール２で
マンドレルバ−１の表面の円周方向に連続し、あるいは
所定間隔に螺旋状またはリング状の講３を形成する。

研磨ホイール２はこの例の場合２台使用しているが、作
業性を考慮して適宜増減してもよい。

第２図（ａ）はマンドレルバ−の軸方向表面粗さを示す
グラフであるが、１０μ以上の粗さになっている。また
第２図（ｂ）はマンドレルバ−の円周方向表面粗さを示
すグラフであり、平滑な状態になっている。

上記のように処理したマンドレルバ−を使用して、マン
ドレル圧延を行なった。その結果を比較材の場合と比較
して第１表に示す、すなわち慮１〜Ｎａ　４のマンドレ
ルバ−は、本発明の方法により粒度＃４０〜＃１００の
研磨ホイールを用い、マンドレルバ−の円周方向に研磨
して螺旋状の溝を形成したものであり、マンドレルバ−
の軸方向に１０〜３０μの凹凸の粗さを形成したもので
ある。阻５〜Ｎａ７のマンドレルバ−は比較材であり、
Ｎ［Ｌ５は粒度＃２００〜３００の研磨ホイールを用い
円周方向かつ軸方向に研磨し、表面粗さ３）１と極めて
平滑に仕上げた通常のもの、阻６は粒度＃４０〜＃１０
０の研磨ホイールを用い軸方向にのみ研磨し、円周方向
に２０Ｊｉの凹凸の粗さを形成したもの、Ｎ［Ｌ７はシ
ョツトブラストにより軸　円周方向とも２０μの凹凸を
長さ１１当たり５ケ均一に形成したものである。

第１表 表１には圧延開始から圧延終了までのマンドレルバ−表
面の摩擦係数（マンドレルバ−のスラスト力とロール圧
下刃から計算した値）の推移と、繰り返し圧延できた圧
延本数を示している。比較材のＮＩＬ５〜Ｎａ７のマン
ドレルバ−の場合には摩擦係数が圧延開始と同時に急上
昇し、早期にマンドレルバ−表面に焼付きを生じて少な
い圧延本数で使用不可能となった。このうち磁７のマン
ドレルバ−の摩擦係数は、他のものより低くはあるがや
はり摩擦係数の上昇度合いは大きく、２．０００本程度
の圧延しかできなかった。これに対し、本発明法による
Ｎ１Ｌ１〜ＮＩＬ４のマンドレルバ−の場合には、摩擦
係数は低く、圧延中の変化もほとんどない、またマンド
レルバ−の表面に焼付きが生じないため、寿命は飛躍的
に延び、Ｎ＋Ｌ７のものに対しても３〜５倍の寿命の延
長が図れた。

以上のように本発明法により付与されたマンドレルバ−
の軸方向の凹凸の粗さ、即ち円周方向に連続する溝が、
潤滑剤の保持、いいがえれば圧延中の潤滑皮膜厚みの維
持に効果があり、摩擦係数の安定的低減およびそれにと
もなうマンドレルバ−の寿命の延長を実現するものであ
る。

また、マンドレルバ−表面の凹凸の粗さが１０μより小
さいと潤滑剤の保持効果は小さく、方、３０μより大き
くなると表面の凹凸が高いためマンドレルバ−と被圧延
材の摺動抵抗が大きくなること、及びマンドレルバ−の
機械的強度の点から、表面粗さとしては１０〜３０μが
望ましい。

次に寸法精度の変化を見るために、第１表のＮＩＬ３及
びＮ１Ｌ７の条件で処理したマンドレルバ−を用いて、
目標寸法 ２　３　２　　、　　０　　ａｍ　　φ　Ｘ　　６　　
、　　２　　ａｍ　　ｔ　　Ｘ　　２　５　０　０　０
　　ｍａ　　ｊ’の圧延を行なった管の内、それぞれ５
本につき長手方向の肉厚分布を測定しな、陽７について
の測定結果は第３図、Ｎ＋Ｌ３についての測定結果は第
４図に示す０本発明法によるＮＬ３のマンドレルバ−の
場合は、従来法のＮａ　７の場合に比較して、長手方向
の肉厚変動が極めて低く抑えられているこがわかる。す
なわち、本発明法によるマンドレルバ−を用いれば長手
方向の摩擦係数が一定であり、且つ圧延中に潤滑皮膜が
一定に保持され、摩擦係数の変化が殆どなく寸法精度の
飛躍的向上をもたらすことができる。

なお、本実施例においてはマンドレルバ−の表面に軸方
向の粗さを付与するために、研磨ホイールを使用したが
、研削砥石等既存の手段を利用して軸方向の粗さを付与
しても同様の効果がえられることはいうまでもない。

［発明の効果］ 本発明により円周方向に連続した適度の深さを有する溝
が設けられたマンドレルバーは、圧延中のマンドレルバ
−表面の潤滑剤の保持、いいかえれば潤滑皮膜厚みの安
定的維持に有効、即ち圧延中のマンドレルバ−表面と非
圧延材との潤滑状態が改善され、摩擦係数の安定的低減
が図れるのみならず、マンドレルバ−表面の焼付きも防
止でき、マンドレルバ−の寿命を飛躍的に延長すること
、および製品品質の改善も達成できる等の優れた効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の鋼管圧延用マンドレルバ−
に螺旋状またはリング状の溝を形成する方法を示す説明
図、第２図（ａ）は軸方向の凹凸の粗さを示すグラフ図
、第２図（ｂ）は円周方向の凹凸の粗さを示すグラフ図
、第３図及び第４図は圧延した管の長手方向の肉厚分布
を示すグラフ図である。 ・・マンドレルバ− ２・・・研磨ホイール、 ３・・・円周方向に連続する清。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マンドレルバー本体の表面に、円周方向に連続し
   て深さが１０〜３０μの溝を設けることを特徴とする鋼
   管圧延用マンドレルバーの処理方法。
2. （２）マンドレルバー本体の表面に、螺旋状に連続して
   深さが１０〜３０μの溝を設けることを特徴とする鋼管
   圧延用マンドレルバーの処理方法。
3. （３）マンドレルバー本体の表面に、深さが１０〜３０
   μのリング状の溝をマンドレルバーの軸方向に所定間隔
   をおいて多数設けることを特徴とする鋼管圧延用マンド
   レルバーの処理方法。