JPH0230311A - 継目無鋼管の傾斜圧延方法 - 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、継目無鋼管の傾斜圧延方法および焼付防止
剤に関し、とくに傾斜圧延機にて継目無鋼管の穿孔・減
肉延伸圧延を行う場合に、ガイドシュウ表面の焼付に起
因して発生が懸念された管外周面における引掻き疵（以
下、シュウマーク疵と呼ぶ）の効果的な防止を図ろうと
するものである。

（従来の技術） 一般に継目無鋼管の穿孔・減肉延伸圧延は、第２図に示
すように傾斜して対向する１対の圧延ロール７とプラグ
９により圧延材１０を圧延するもので・あるが、減肉圧
延により圧延材ｌＯの外径が拡大するのを一対のプレー
ト型ガイドシュウ８により規制するようになっている。

また、圧延ロールの温度上昇を抑制し摩耗を少なくする
ために、６のノズルから多量の冷却水が供給されている
。

ところでかかる継目無鋼管の圧延時には圧延材１０とガ
イドシュウ８とが全面滑り摩擦の状態で圧延されるため
、シュウの表面に焼付が発生し、それが原因で圧延材１
０の外表面にシュウマーク疵が生じる。従って、このよ
うな圧延は、管材品質の劣化を招（のみならず、シュウ
の手入れやシュウの交換等に要する圧延機のダウンタイ
ムが増大して生産性を低下させるなど、実操業上の不都
合が著しい。

このため近年では、上記のプレート型ガイドシュウに較
べてシュウの摩耗や圧延効率に優れているディスクロー
ル型のガイドシュウが採用されるようになってきた。

第３図に、ディスクロール型ガイドシュウを備えた傾斜
圧延機による圧延要領を示す。

プレート型ガイドシュウの配置位置にこれに代わるディ
スクロール型ガイドシュウ１１が設置され、またかかる
シュウの温度上昇を抑え摩耗を少なくするために多量の
冷却水が使用される他は第２図と同様である。

しかしながらこのようなディスクロール型ガイドシュウ
を用いた圧延においても、圧延材の円周方向の回転につ
いては依然として全面滑り状態であるため、シュウマー
ク疵の発生を完全に防止することはできなかった。

また圧延材のガイドシュウへの膨出をガイドシュウロー
ルで押圧しながら圧延するため、ガイドシュウロールと
圧延材との接触面圧が大となり、ガイドシュウロール表
面の焼付も依然として残る。

とくに圧延材が高Ｃｒ合金鋼の場合には、材料表面の酸
化物が少ないことや変形抵抗が高い等の理由からこの焼
付き現象の発生が著しかった。

上記の問題を解決するために、従来からガイドシュウの
冷却を行ったり、特開昭６１−２５３１０５号公報に開
示のようにガイドシュウの材質の改善が試みられている
が、十分な効果をあげるまでには至っていない。

この他、特開昭６０−５６４０６号公報では、ガイドシ
ュウと圧延材との間に微細黒鉛粒子及び微細固形アスフ
ァルト粒子を分散させた潤滑剤を塗布しながら穿孔圧延
する方法が提案されているが、この方法では、潤滑剤が
主ロールに転写され、圧延材の前進速度が大幅に低下し
、その結果スリップが太き（なって穿孔効率が低下する
という重大な欠点があり実用化はできない。

また特公昭５８−３４４４号公報には、プレート型ガイ
ドシュウと圧延材との間に不燃、不融性でかつ硬質の砂
状粉粒物を供給介在させながら穿孔圧延する方法も提案
されているが、多量に冷却水がかかっている条件下では
シュウと圧延材との間に砂状粉粒物が確実に入るとは限
らないため、その有効な適用は極めて難しく、しかも周
囲の環境を著しく損なうという欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、上記の従来技術の欠点を解消するために開
発されたもので、圧延材の材質如何にかかわらずガイド
シュウと圧延材との焼付を防止し、しかも両者間のスリ
ップも効果的に防止して高品質の継目無鋼管を高能率で
得ることができる継目無鋼管の傾斜圧延方法を、その実
施に用いて好適な焼付防止剤と共に提案することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） さて発明者らは、傾斜圧延機にて継目無鋼管の穿孔・減
肉延伸圧延を行うに際し、ガイドシュウと圧延材との間
の焼付を防止するとともに、両者間のスリップをも極力
抑え、たとえ材料表面の酸化物が少なくまた熱間変形抵
抗の高い高合金鋼についてもガイドシュウマーク疵の発
生が無い焼付防止剤を開発すべ（鋭意研究を行った。

その結果、水溶性のほう酸塩化合物と被膜形成剤とを混
合した焼付、防止剤を用いると、シュウ表面に耐水性に
優れしかも強固に固着した被膜が形成され、スリップの
発生や焼付を完全に抑制できることの知見を得た。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、ディスクロール型ガイドシュウを
そなえる傾斜圧延機にて継目無鋼管の穿孔・減肉延伸圧
延を行うに際し、被圧延材と当接する上記ガイドシュウ
の表面に、水溶性のほう酸塩化合物と被膜形成剤とを主
成分とする焼付防止剤を供給し、被膜を形成させつつ圧
延することから成る継目無鋼管の傾斜圧延方法である。

またこの発明は、水溶性のほう酸塩化合物言０．５〜３
０−ｔ％（以下、単に％で表示する）および被膜形成剤
；５〜４０％を含有することからなる焼付防止剤である
。

以下この発明を由来するに至った実験結果について説明
する。

さて発明者らはまず、主ロールと材料との間にスリップ
を発生させずに、シュウの焼付を確実に防止できる方法
を見出すべ（、モデル機を用いて次の要領で実験を行っ
た。すなわち表１に示す焼付防止剤を、表２に示す塗布
条件でシュウ表面に付着させ、表３に示す穿孔条件で圧
延を施したときのシュウ表面の焼付状況と穿孔効率およ
び材料の通管性について比較検討した。

実験結果を表４にまとめて示す。

表１ 同表より明らかなように、焼付防止剤なしのＮｏ、４な
らびに水溶性のほう酸塩化合物を未乾燥状態で使用した
Ｎｏ、１−１はシュウ表面に焼付の発生と管後端がプラ
グから完全に抜けきらない尻詰めが発生した。これに対
し、水溶性のほう酸塩化合物、水分散型の窒化はう素お
よび水分散型の黒鉛をシュウ表面に塗布後、強制的に乾
燥させ被膜として介在させて圧延した場合ＮＯ，１−２
，ＮＯ，２およびＮｏ、３はいづれも、シュウ表面にメ
タルの凝着は起こらず、その結果シュウマーク疵の発生
を確実に防止できることが判明した。

しかしながら水分散型黒鉛を用いた場合には、穿孔効率
が大幅に低下し、実際には使用できないことも併せて判
明した。

以上の結果から、主ロールと材料との間にスリップを発
生させることなしにシュウの焼付を確実に防止するため
には、水溶性のほう酸塩化合物または水分散型の窒化は
う素をシュウ表面に被膜として介在させた状態で圧延す
れば良いことが見出されたのである。

そこで発明者らは次に、上記の知見を実機に導入すると
きの問題点について種々検討した。

焼付防止剤の選定に当たっては、次の点を念頭において
開発を進めた。

（１）安価で人手が容易なこと。

（２）シュウの表面温度が低い条件下でも付着性がよい
こと。

（３）主ロールの冷却水などで流失せず、耐水性に優れ
ること。

（４）排水性に問題がないこと。

このような観点に立って、上記二種類の焼付防止剤につ
いて総合的に評価した。その結果を表５に示す。

同表より明らかなように、焼付防止剤としてのコストは
、水分散型の窒化はう素の方が水溶性のほう酸塩化合物
に比して１．５〜２倍と高い。

そこで発明者らは、水溶性のほう酸塩化合物をベースと
し、低温での付着性および耐水性を改善した焼付防止剤
の開発を進めると共に、実操業下においても確実に焼付
の防止を図りうる圧延方法を開発すべく、鋭意研究を重
ねた。

実機では多量に供給される冷却水によって、焼付防止剤
が流出し、その性能を十分に発揮することができない。

また圧延中にトラブルが発生するとミルがストップし、
ガイドシュウの表面温度は著しく低下する。そこでかよ
うな問題に適切に対処できる焼付防止剤を選定すべく、
次のような実験を行った。

すなわち所定の温度に加熱された試験片に表６に示す種
々の組成になる焼付防止剤を、表７に示す条件下でスプ
レーしたのち、直ちに水を噴射し、このときの焼付防止
剤の付着量について調査した。

得られた調査結果を第４図に示す。

同図より明らかなように、被膜形成剤が入っていない焼
付防止剤Ａは、試験片の温度にかかわらずほとんど流出
したのに対し、被膜形成剤を含有する焼付防止剤Ｂおよ
び焼付防止剤Ｃはそれぞれ、試験片の加熱温度が８０″
Ｃ１４０°Ｃ以上において、表面に被膜として確実に残
存していた。とくに水溶性の溶剤を含有している焼付防
止剤Ｃは低温における付着性に優れていた。

つぎに表６に示した焼付防止剤ＢおよびＣを用いて、実
機の圧延環境を想定したモデル実験を行い、このときの
シュウ表面の焼付、管外表面のシュウマーク疵および穿
孔効率について調べた。表８に実験条件を、また表９に
は調査結果を示す。

表８ 同表から明らかなように、シュウの表面温度によって焼
付の防止効果には幾分差異が認められたけれども、焼付
防止剤Ｂはシュウ表面温度が１００°Ｃで、また焼付防
止剤Ｃはより低温の６０°Ｃにおいても焼付が確実に防
止され、その結果シュウマークの発生もなかった。さら
に穿孔効率も水冷却の場合と同等であり、スリップ防止
効果も良好であることがわかった。

なお操業開始時および圧延中にトラブルが発生したりし
てシュウの表面温度が低下したときは、焼付防止剤とし
ては低温付着生に優れた水溶性の溶剤を含有するものが
より有利であり、従って操業状況に応じて適宜使い分け
ることが望ましい。

ここに水溶性のほう酸塩化合物に被膜形成剤を含有させ
たこの発明に従う焼付防止剤が、他のものに比べて耐焼
付性に優れている理由は次のとおりと考えられる。すな
わちこの発明に従う焼付防止剤をシュウ表面に吹き付け
ると、シュウの持つ含熱によってその表面に瞬時に強固
な膜として付着し、これが高温材と接触したときに無定
形のガラスとなり、シュウと圧延材との間の金属と金属
との接触を確実に防止して焼付の発生を効果的に阻止す
る。

上述したとおり、水溶性のほう酸塩化合物に被膜形成剤
を含有させたものがとりわけ、耐焼付性に優れているこ
とが判明したので、つぎにそれらの適正な含有量につい
て検討した。

まず水溶性のほう酸塩化合物の適正含有量について調べ
た。すなわち表１０に示すような種々の組成になる焼付
防止剤をシュウ表面に付着させたのち、表１１に示す穿
孔条件の下で圧延を施してシュウ表面の焼付状況と穿孔
効率を比較した。

調査結果を表１２に示す。

表１０ （χ） 表 ＊液の安定性評価 〇二常温放置３０日間で分離の無いものＸ：常温放置３
０日間で分離するもの 同表より明らかな・ように、焼付を確実に防止するため
には、少なくとも０．５％の水溶性のほう酸塩化合物を
必要とするが、３０％を超えると処理液の安定性が悪化
するので、含有量は０．５〜３０％程度とするのが好ま
しい。

つぎに被膜形成剤としての合成樹脂エマルジョンの適正
含有量について検討した。

実験は、表１３に示す組成になる焼付防止剤をシ同表よ
り明らかなように、良好な耐水性を維持するには少なく
とも５％以上の合成樹脂エマルジョンを必要とするが、
４０χを超えると容易に分散せず分離するだけでなく、
穿孔効率も低下するので、含有量は５〜４０％程度とす
るのが好ましい。

（作　用） この発明に用いる焼付防止剤の主成分である水溶性のほ
う酸塩化合物としては、はう酸のアルカリ塩（はう酸ナ
トリウム、はう酸カリウム）、はう酸アンモニウム塩お
よびほう酸アルカノールアミン塩や、はう酸と水溶性ア
ミンの塩例えばテトラエチレンペンタミン、シクロヘキ
シルアミン、ジエチレントリアミン、アルキルアミン等
の塩などがある。更にほう酸を水に分散させたものや水
に溶解させたものも同様な効果を示し有効であることは
言うまでもない。

また被膜形成剤としては、水および水溶性溶剤に溶解あ
るいは分散し、しかも金属との密着性および耐水性が良
いことが必要で、と（に好適なものは合成樹脂エマルジ
ョンである。かかる合成樹脂エマルジョンとしては、ス
チレン−アクリルエマルジョンの他に、酢酸ビニールエ
マルジョン、スチレンブタジェンエマルジョン、アクリ
ルエマルジョン、酢酸ビニールメタアクリル系エマルジ
ョン、エポキシ樹脂エマルジョン等がある。しかしなが
ら、基本的には被膜が形成されれば良く、熱によって硬
化する樹脂であれば使用可能である。

さらに水溶性溶剤としては、メチルアルコール、エチル
アルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコ
ール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、セカ
ンダリ−ブチルアルコール、ターシャリ−ブチルアルコ
ールなどの水溶性アルコールおよびこれらの混合物が使
用可能である。

またアセトンおよびカルピトール系水溶性溶剤も単独も
しくは混合物として使用可能である。なおかような水溶
性溶剤は主に、シュウの表面温度が低い条件下で乾燥促
進剤として２０％以上の範囲において用いることが有利
である。

またさらに展着性向上のための水溶性粘度向上剤として
、たとえばメチルセルロース、ポリビニールアルコール
、カルボキシメチルセルロースおよびポリエチレンオキ
サイドなどを、０．１〜１％程度の範囲において使用す
ることもできる。

次に焼付防止剤の供給方法の一例を第１図に基づいて説
明する。水溶性の焼付防止剤はタンク１に貯えられる。

この焼付防止剤をシュウ表面に噴射させるための媒体と
してはエアを用い、ポンプ２で所定圧力に昇圧する。そ
して焼付防止剤をポンプ３で所定量送り込み、ボルドガ
ン４でミックスしたのち、噴射ノズル５から上下のシュ
ウ表面にミスト状態で焼付防止剤を吹付けるのである。

吹付けられた焼付防止剤はシュウの含熱により瞬時に被
膜としてシュウ表面に固着するため、ロール冷却水６に
よる被膜はく離のおそれは無い。

なお焼付を防止するためには、被圧延材とシュウとの接
触部分に被膜が形成されればよく、供給方法がとくに限
定されることはなく、また供給方式も連続的、間欠的い
ずれであっても良い。

上述のように水溶性のほう酸塩化合物と被膜形成剤、さ
らには少量の展着剤を含む焼付防止剤をガイドシュウに
供給し、被膜を形成させつつ圧延を行うと、従来は焼付
が発生した圧延材であっても全く焼付が発生せず、しか
もかかる焼付防止剤の摩擦係数は０．２〜０．３程度と
高いので、噛込み性の悪化やスリップの発生を招くこと
なしに良好な圧延が可能である。

以上主に、ピアサ−圧延による穿孔圧延の場合について
説明したが、中空素管を同型式で圧延する減肉・延伸圧
延機すなわちエロンゲータ−ミルにおいても同様な効果
があることは云うまでもない。

またこの発明に従う焼付防止剤は、継目無鋼管の製造以
外の分野たとえば熱間または冷間での塑性加工における
焼付防止剤としても利用できるものである。ここに熱間
塑性加工とは、鍛造、板圧延、条鋼、押し出しなど、一
方冷間塑性加工とは、ロール成形、プレス成形、板圧延
などのことをいう。

なおほう素化合物を用いた焼付防止剤としては、特公昭
５７−５７１１８号公報において有機はう素化合物から
なる潤滑剤が開示されているが、かかる潤滑剤は、以下
の理由により、この発明に係る継目無鋼管の熱間圧延に
は使用できない。

１）多量の冷却水がかかるため、容易に加水分解が生じ
、潤滑剤が圧延材の表面に膜として形成されない。

２）潤滑剤が水で容易に除去されるため、クーラントの
多量にかかる熱間圧延には適用できない。

これに対し、この発明に係る焼付防止剤は水に溶解した
液体であるため、液の安定性に優れているのは勿論のこ
と、むしろシュウの含熱を利用して強固な被膜を形成す
るものであり、さらに潤滑システムが節単で良く、メン
テナンスフリーで常時安定した連続供給が可能である。

（実施例） 以下、この発明の実施例について説明する。

実施例１ ここで用いた焼付防止剤は、前掲表６に示したＢおよび
Ｃ組成ならびに比較材の水分散型黒鉛である。

マンネスマン・マンドレルミル法の第１バスであるディ
スクロール型のガイドシュウを具備したピアサ−ミルに
より、外径が１１０　ｍｍ、長さ３０００ｍｍの１％Ｃ
ｒ＋５％Ｃｒ、　１３％Ｃｒ、　２２％Ｃｒ　鋼、　５
ｕｓ３０４綱、　５ＵＳ３１６鋼、　５ＵＳ３２１鋼、
　５ＵＳ３４７鋼、各々１００本を、外径が１１５論、
肉厚１２．５ｍｍの中空素管に圧延する際、上下ガイド
シュウの表面に上掲の焼付防止剤を０．８　ｆ／ｍｉｎ
の割合で噴射してから圧延を行った。このときシュウの
表面温度は６０°Ｃと１００°Ｃの２種類とし、温度計
を用いオンラインで実測しながら所定の温度に保持した
。この温度制御は主ロールの冷却水並びにシュウの冷却
水を調整することにより行った。更に耐水性の影響をみ
るためシュウの冷却水は有りの場合と無しの場合の２条
件で実施した。

得られた結果を、表１５〜１７に示す。

同表から明らかなように、従来の焼付防止剤なしの条件
下では、１％Ｃｒ、　５％Ｃｒ、　１３％Ｃｒ鋼などの
比較的耐酸化性の劣る圧延材ではシュウ表面への材料側
のメタルの移着すなわち、焼付は認められなかったが、
・シュウの表面にはスケールが付着し、圧延材外表面に
は軽微なシュウマーク疵およびスケールによる押し込み
疵が発生していた。

また、２２％Ｃｒ、　５ＵＳ３０４．５ＵＳ３１６．５
ｔｌＳ３２１．５ＵＳ３４７鋼の焼付防止剤なしの条件
では、シュウ表面に焼付が認められ、外表面全長にわた
ってシュウマーク疵が発生した。

一方、従来の水分散型黒鉛を用いた場合には焼付が改善
され、シュウマーク疵の発生もなかったけれども、穿孔
効率が大幅に低下するという問題が生じた。

これに対し、この発明になる焼付防止剤を供給して圧延
すると、穿孔効率の低下もなく、いずれの材質において
も、シュウの表面にはスケールの付着および焼付は全く
発生せず、シュウマーク疵の発生も皆無であり、材料の
通管性も問題なかった。更に、金属接触が防止されたた
め、ロールの異常摩耗が減少してロールの寿命が３割程
度向上し、ロール原単位の低減および段取り替え時間の
大幅な短縮が図られた。

なお上記の実施例では１％Ｃｒ鋼以上についてのみ主に
説明したが、低炭素鋼、中炭素鋼等の一般炭素鋼に適用
することにより同様な効果が得られることは言うまでも
ない。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、ディスクロール型ガイドシ
ュウを有する傾斜圧延機による継目無鋼管の圧延におい
て、被圧延材と当接するガイドシュウとの間の焼付に起
因して生じるシュウマーク疵が効果的に防止でき、従っ
てガイドシュウの手入れによる圧延機のダウンタイムの
激減ならびに工程反復手入れ材の減少などを有利に達成
でき、しかもたとえ高Ｃｒ合金鋼であっても高能率で品
質の良い継目無鋼管とすることができ、その工業的意義
は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、焼付防止剤の供給要領説明図、第２図は、プ
レート型ガイドシュウをそなえる傾斜圧延機の模式図、 第３図は、ディスクロール型ガイドシュウをそなえる傾
斜圧延機の模式図、 第４図は、試験片加熱温度と被膜付着量との関係を示す
グラフである。 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディスクロール型ガイドシュウをそなえる傾斜圧延
   機にて継目無鋼管の穿孔・減肉延伸圧延を行うに際し、
   被圧延材と当接する上記ガイドシュウの表面に、水溶性
   のほう酸塩化合物と被膜形成剤とを主成分とする焼付防
   止剤を供給し、被膜を形成させつつ圧延すること特徴と
   する継目無鋼管の傾斜圧延方法。 ２、水溶性のほう酸塩化合物：０．５〜３０ｗｔ％およ
   び被膜形成剤：５〜４０ｗｔ％を含有することを特徴と
   する焼付防止剤。