JPH0230312A - 継目無鋼管の熱間圧延方法 - 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、継目無鋼管の熱間圧延方法に関し、とくに
マンネスマン・マンドレルミル方式およびマンネスマン
・プラグミル方式による継目無鋼管の製造に際して、被
圧延材と、これに当接するガイドシュウおよび／または
たる型ロールや孔形ロニルなどの各種圧延ロールとの間
の焼付や肌荒れに起因して発生が懸念された管材性表面
疵やロール寿命の低下などを効果的に防止して、継目無
鋼管の生産性および品質の有利な向上を図ろうとするも
のである。

（従来の技術） 継目無鋼管の代表的な製造方法として、第１図ａおよび
ｂにそれぞれ工程を示すようなマンネスマン・マンドレ
ルミル法およびマンネスマン・プラグミル法の二つがあ
る。これらの製造方法は、製品の外径に応じて使い分け
られ、マンドレルミル法は７−以下、プラグミル法は７
″以上に用いられるのが一般的である。

以下、これらの製造工程を具体的に説明すると、素材丸
ピッ）Ｉを回転加熱炉２において所定の温度まで加熱し
た後、穴をあける第１パスとして両製造法ともにピアサ
−ミル３によって中空素管４を得ている。その後、マン
ドレルミル法は中空素管４にマンドレルバ−５を挿入し
た状態で延伸圧延機としてのマンドレルミル６によって
延伸圧延が加えられる。このマンドレルミル６によって
２倍ないし４倍の長さに延伸圧延された後、仕上げ圧延
機としてのストレッチレデューサ−９によって絞り圧延
され仕上管１０となる。他方、プラグミル法はピアサ−
ミル３によって穿孔圧延された中空素管４を、更にピア
サ−ミル３と同型式のエロンゲータ−ミル１１によって
肉厚を減じると共に長さを伸ばす延伸圧延が行なわれる
。ついでプラグミル１２によって減肉延伸され、その後
、磨管機のり−ラー１３によって内外面を平滑に仕上げ
てサイザーミルの素管とし、ウオーキングビーム式加熱
炉で再加熱したのち最後にサイザー１４で所定の外径に
精度良く仕上げられ仕上管１５となる。

（発明が解決しようとする課題） ところで上記のような圧延工程においては、大別して以
下に述べるような３つの問題があった。

すなわち第１の問題は、第２図に示すようなピアサ−お
よびエロンゲータ−ミルによる圧延時に管材の外表面に
生じる引掻き疵（以下、−シュウマーク疵と呼ぶ）であ
る。

ここでピアサ−およびエロンゲータミルによる圧延態様
を第２図に基づいて説明する。

さて傾斜圧延は、傾斜して対向する１対のたる型圧延ロ
ール３Ａ、　３Ｂとプラグ３Ｃにより圧延材１を穿孔圧
延するものであるが、穿孔減肉圧延により圧延材１の外
径が拡大するのを一対のプレート状ガイドシュウ３Ｄに
よって規制するようになっている。このような圧延時に
は圧延材１とガイドシュウ３Ｄが全面滑り摩擦の状態で
圧延されるため、圧延材１の外表面にシュウマーク疵が
発生しやすい。

従って、このような圧延は管材品質の劣化を招くのみな
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の低下を招くなど、実
操業上に重大な不都合を引き起す。

このような問題の解決策として、特開昭６１−２５３１
０５号公報ではガイドシュウの材質を改善することを提
案しているが、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大きく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できない。

第２の問題は、第３図ａ、ｂＳｃ、ｄ、ｅにそれぞれ示
すようなマンドレルミル、ストレッチレデューサ−およ
びサイザーミルなどにおける被圧延材外表面の焼付疵（
以下、エツジ疵と呼ぶ）である。

各ミルにおける圧延態様を以下、説明する。マンドレル
ミル（第３図ａ、ｂ）は、一対の孔形ロール６Ａ、　６
Ｂを組込んだロールスタンドを互に９０゜ずつ配列を変
えて、７〜９基連続して配置し、素管４Ａの中にマンド
レルバ−５を挿入したままで、上記の連続するロールス
タンド中を通過させることによって連続的に素管４Ａを
減肉、延伸して出但−管４Ｂを得るものである。またス
トレッチレデューサ−ミル（第３図ｃ、ｄ）は、オーバ
ル孔形を備えた多数のロールスタンド列により、マンド
レルバ−を挿入しないで、中空素管４Ｂを絞り圧延し、
所定の外径、肉厚の仕上管１０に成形する。ここで、ス
トレッチレデューサ−９の連続したロールスタンド列に
おける各ロール孔形９Ａ、　９８．９Ｃの径は、後段に
なる程小径となるように設定され、最終ロールスタンド
のロール孔形は所定の仕上管の外径に相当する寸法とさ
れ、これによって仕上管１０の外面を仕上げ成形可能と
している。さらに、サイザーミル（第３図ｅ）は、それ
ぞれ一対の孔形ロール１４Ａ、　１４Ｂによりなる複数
のロールスタンドを互いに９０″ずつ配列を変えて５基
ないし８基連続して配置し、素管にマンドレルバ−を挿
入しないで絞り圧延を施し、所定の外径の仕上管１５に
成形するものである。

ところでこれらの継目無鋼管の圧延時には、各孔形ロー
ルの孔形中央溝底部と孔形両側の孔形の浅い部分すなわ
ちフランジ部近傍とではロール周速が著しく異なるため
、管材表面とロールの一部（特にフランジ部近傍）との
相対速度差により、管材と孔形ロールとの間で焼付を生
じ、これが最終製品の外面に疵を残す。従ってこのよう
な圧延においてはその後に手入れを必要とするため、製
造コストの上昇を招くなど重大な不都合を引き起す。

このような問題を解決するために、たとえば特開昭５８
−１１９４０９号公報では、マンドレルミルにおいて３
個一組みのロールで素管を連続延伸圧延することにより
、孔形部分のロール周速差を従来の２個のロールの場合
に比較して小さくすることによって焼付疵を少なくする
方法が提案されているが、この方法では巨額な設備投資
が必要という欠点がある。またストレッチレデューサ−
およびサイザーにおいては、従来より孔形ロールのフラ
ンジ部近傍に潤滑剤、たとえば鉱物油に天然油脂および
その他の添加剤を含有したものが使用されている。しか
しかかる潤滑剤は常温で固まりやすく、潤滑システムの
メンテナンスが厄介なことや排水処理性が悪いことの他
、発煙など作業性および環境衛生上の面でも問題があっ
た。

第３の問題は、各ミルに用いられているロール表面の焼
付である。

かかるロール肌の焼付は、特に被圧延材の表面にスケー
ルの発生が少ない場合や熱間変形抵抗の高い高合金鋼た
とえば１３％Ｃｒ鋼、２２％Ｃｒ鋼およびオーステナイ
ト系ステンレス鋼などを圧延する場合に著しい。この焼
付がひどいと各ミルにおいては次のような問題が生じる
。ピアサ−圧延においては、たる形ロールの入側近傍か
ら肉厚決定近傍で焼付が著しく、それが原因で管材の前
進速度が遅くなってスリップを生じ、穿孔効率の大幅な
低下を招く。このようにして穿孔効率が低下すると、マ
ンネスマン効果が大きくなることや加工発熱の増大およ
びプラグの損傷など種々の弊害を生じ、その結果、内面
疵が多発し、歩留りの大幅な低下をもたらしていた。こ
のような問題を解決するために、従来は、高合金鋼の圧
延に先立ってスケール発生の著しい普通鋼を１０００〜
３０００本穿孔圧延し、焼付を改善した後に高合金鋼の
圧延を行なっていた。しかしながらこの方法では、圧延
チャンスが制限されてしまい高合金鋼の高能率穿孔圧延
ができないという欠点がある。またマンドレルミルやス
トレンチレデューサ−ミル、サイザーミルではロールの
肌荒れに起因して、管外表面に押込み疵が発生し、管品
質を著しく損なう。さらに摩耗も大きくなり、その結果
、ロール替時間の増大やロール原単位の悪化などを来し
ていた。なおこのような欠点を解決するために、ロール
の材質や冷却方法が種々検討されているが、現在までの
ところまだ十分な効果は得られていない。

（課題を解決するための手段） そこで発明者らは、傾斜圧延機および孔形ロールを有す
る多段圧延機を用いた継目無鋼管の製造に際し、被圧延
材と当接するガイドシュウおよび／またはたる形ロール
や孔形ロール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制して、たとえ被圧延材の表面に
スケールの発生が少ない場合や熱間変形抵抗の高い高合
金鋼についてもその外表面にガイドシュウマーク疵が発
生することなく、またロール焼付についても効果的に防
止し得る焼付防止剤の開発に着手した。

発明者らは、前掲した問題に対する認識に基づいて、ス
リップの発生は勿論のこと焼付を確実に防止するために
、鉱油系、油脂系、合成油系、混合油系以外の焼付防止
剤について模索した。その結果、被膜形成剤を含有しな
い水溶性のほう酸塩化合物がスリップの発生が無く、ま
た焼付を確実に抑えられ、さらにはロールの肌荒れ低減
にも優れた性能を示すことを見出した。

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、傾斜圧延機および／または孔形ロ
ールを有する多段圧延機を用いた継目無鋼管の製造方法
において、穿孔・延伸圧延時に被圧延材と当接するガイ
ドシュー表面および７または圧延ロール表面に、水溶性
のほう酸塩化合物を主成分とし、被膜形成剤を含有しな
い焼付防止剤を供給しつつ圧延を行うことから成る継目
無鋼管の熱間圧延方法である。

またこの発明は、水溶性のほう酸塩化合物を０．５〜３
０ｗ　ｔ％（以下、単に％で示す）含み、一方被膜形成
剤は含有しない組成に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。

表１に示す種々の組成になる焼付防止剤を用い、下記の
条件で穿孔したときの、焼付状況、素管外表面のシュウ
マーク疵および穿孔効率について調べた結果を表２に示
す。

穿孔条件 穿孔機型式：固定式ガイドシュウを具備したモデルピア
サ− 被圧延材の材質：２２％Ｃｒ鋼 被圧延材の寸法：５８φ×２５０１！、（胴）圧延温度
：　１２５０°Ｃ 圧延後ホロー寸法：６２φｘ４．ｏｔ　（＋ｎｎ＋）焼
付防止剤の供給方法：入側より上、下のシュウに０．７
１１．７ｍ１ｎ噴射 表１ （％） 表２から明らかなように、焼付防止剤なしの水冷却のみ
では著しい焼付が発生し、管外表面に０．７ｍｍ程度の
シュウマーク疵が発生した。

これに対し、焼付防止剤を用いた場合には焼付やシュウ
マーク疵の発生状況は大幅に改善された。

中でも水溶性のほう酸塩化合物を用いたＡが最も良好で
、焼付を確実に防止して、シュウマーク疵の発生を皆無
にすることができた。なお穿孔効率は、何れの焼付防止
剤を用いた場合でも焼付防止剤なしの水冷却の場合と同
程度で問題はない。

このように水溶性のほう酸塩化合物が他の組成の焼付防
止剤に比して優れている理由は、高温、高面圧下におい
て無定形のガラス状となるため、これが被圧延材とガイ
ドシュウとの間の金属接触を防止し、焼付の発生を皆無
にしている故と考えられる。

次に上記の実験から最も良好であった記号Ａのほう酸塩
化合物からなる焼付防止剤を用い、その濃度の影響につ
いて調査した。

その結果を表３に示す。

なお濃度は含有量０．２．０．５．１．４　、７および
３５％の９水準で実験した。

穿孔条件は上述の実験と同様である。

１０．２０．３０ ＊液の安定性評価 Ｏ：常温で３０日間放置して分離の無いもの×：常温で
３０日間放置して分離するもの同表より明らかなように
、はう酸塩化合物の含有量は焼付を確実に防止するため
には少なくとも０．５％は必要であるが、３０％を超え
ると液の安定性が悪化するので、０．５〜３０％とする
必要がある。

この発明に用いる好適な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、はう酸アルカノール
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。またほ
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
の効果を示し、有効である。

この発明の焼付防止剤は、上記したようなほう酸塩化合
物を主成分として含有する水性処理液であるが、その地
震着剤としてたとえばメチルセルロース、カルボキシメ
チルセルロース、ポリビニールアルコールおよびポリエ
チレンオキサイドなどを少量（０，１〜１％程度）添加
することができ、かような展着剤を添加した場合におい
ても同様の効果が期待できる。

以上のように水溶性のほう酸塩化合物を主成分とした焼
付防止剤をガイドシュウに供給しながら圧延を行ったと
ころ、従来は焼付の発生が免れ得なかった圧延材であっ
ても、全く焼付が発生せず、しかもこのときの摩擦係数
は０．２〜０．３程度と高く、噛込み性の悪化やスリッ
プの発生などは無く、良好な圧延が可能であった。

以上穿孔圧延の固定シュウの場合における焼付防止効果
について説明したが、ロータリーディスクシュウを有す
る傾斜圧延や孔形ロールを有する多段圧延においても同
様な効果が得られることが確かめられている。さらにこ
の発明の焼付防止剤は、継目無鋼管の製造以外の熱間塑
性加工たとえば鍛造、板圧延、条鋼、押出し等における
焼付防止剤としても利用できるものである。

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
は使用できなかった。

ｉ）溶媒として有機溶剤を用いているので、８００〜１
２５０°Ｃの高温下では引火し易い。

ｉｉ）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。

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ことは勿論の
こと、引火点を有さないため消防法上の保管規制が全く
なく、さらに潤滑システムが簡単で良く、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。

ここで用いた焼付防止剤の組成は次のとおりである。

水溶性はう酸塩化合物：１５％ 水　　　　　　　　　　　　　：　８５．０％実施例１ マンネスマン・マンドレルミル法の第１パスであるピア
サ−ミルにより、外径が１１０鵬、長さ３０００鵬の２
２％Ｃｒｔ１ｉｉ１１０３６本を外径が１１５ｍｍ、肉
厚１２．５ｍｍの中空素管に圧延する際、上、下ガイド
シュウと被圧延材との間に材料回転方向から、上記の焼
付防止剤を１４１！／ｍｉｎの割合で連続的に供給した
。なお、主ロールの冷却水は通常のｌ／、３程度に絞っ
て行った。

その結果、従来のロール冷却水のみではシュウマーク疵
が１０％程度発生し、外面の手入れを必要としていたの
に対し、この発明による方法ではシュウマーク疵の発生
率を０．０５％まで低減でき、またガイドシュウ１組あ
たりの穿孔可能本数が約２０本から２５０本に増加した
。

実施例２ マンネスマン・マンドレルミル法の第１パスであるピア
サ−ミルにより、外径が１１０　ｍｍ　、長さ３０００
薗の１３％ｃｒｍａｏｏ本を外径１１５０、肉厚１４．
４５ｍ＋ａの中空素管に圧延する際、主ロールと被圧延
材との当接部に、主ロールの回転方向からロール冷却水
を水切り後、この発明に係る焼付防止剤を１．Ｏｆｌ／
ｓｉｎの割合で連続して供給した。

その結果、３００本を連続的に穿孔圧延しても焼付生成
物は認められず、穿孔効率の低下もなく、内部疵の発生
率も１２％から０．５％に激減した。また、ロールの異
常摩耗が減少し、それに伴って外面疵の発生率が０．０
１％から０．００２％と激減した。

更に、ロールの寿命が３割向上しロール原単位の低減お
よび段取替時間の大幅な短縮が図られた。

なお、従来の焼付防止剤なしのロール冷却水のみでは１
５０本程変圧延した時点で穿孔効率が６０％から４５％
まで大幅に低下したため、−旦１３％Ｃｒ鋼の圧延を中
止し、その後、普通鋼を１０００本程度圧延したあとで
しか、１３％Ｃｒ鋼の圧延を再開できなかった。

実施例３ マンネスマン・マンドレルミル法の第２パスであるピア
サ−圧延後の中空素管を減肉延伸するマンドレルミルの
４スタンドについて、ロールと被圧延材との当接する部
位に、圧延方向からロール冷却水を水切り後、この発明
に係る焼付防止剤を１．５１！、／ｍｉｎの割合で連続
して供給した。かかる要領で普通鋼：　２９０００本、
高合金鋼（１３Ｃｒ、２２Ｃｒ。

５ＵＳ３０４）　　：１５００本の圧延を行った結果、
従来の焼付防止剤なしの水冷却のみではロールの肌荒れ
によるロール替が月間４回必要であったのに対し、この
発明に従う圧延法では月間２回に減少した。

また、異常摩耗による外面疵の発生率も０．０３％から
０．０１％まで減少した。

実施例４ マンネスマン・マンドレルミル法の仕上圧延４ｍとして
のストレッチレデューサ−ミルのロールと被圧延材との
当接部に、圧延方向からロール冷却水を水切り後、この
発明に係る焼付防止剤を１．５２７ｆｆｌｉｎの割合で
連続して供給した。被圧延材および圧延本数は実施例１
と同様とした。

その結果、周速差に起因して生じるフランジ相当部のエ
ツジマーク疵は従来の焼付防止剤なしの水冷却のみの場
合には、はぼ全数発生したのに対し、この発明に従う圧
延法ではその発生は皆無であった。

実施例５ マンネスマン・プラグミル法の最終のミルであるサイザ
ーにより、外径３３７閣、肉厚１８．２６ｍｍの２２％
Ｃｒ鋼１００本を外径３２４．８ｍｍに仕上げ圧延する
際、３スタンドについてロールと被圧延材とが当接する
部位に、圧延方向からロール冷却水を水切り後、この発
明に係る焼付防止剤を１．５１　／１ｌｌｉｎの割合で
連続して供給した。

その結果、従来の焼付防止剤なしのロール冷却水のみで
はエツジマーク疵が全数発生し、その後に手入れを必要
としていたのに対し、この発明に従う圧延法ではエツジ
マークの発生は全くなく、手入れが不要となった。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、傾斜圧延機および孔形ロー
ルを有する多段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および／または孔形
ロールとの間の焼付の発生に起因して生じていた管材外
表面疵やロールの焼付を効果的に防止できに従ってガイ
ドシュウの手入れやガイドシュウの交換に要する圧延機
のダウンタイムの激減ならびに工程反復手人材の減少、
ロール替時間の減少、ロール原単位の低減などが達成で
き、特に高Ｃｒ合金鋼でも高能率で品質の良い継目無鋼
管を製造することができ、工業的意義は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂはそれぞれ、マンネスマン・マンドレルミ
ル方式およびマンネスマン・プラグミル方式に従う継目
無鋼管の製造工程図、 第２図は、ピアサ−ミルによる穿孔圧延要領説明図、 第３図ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれ、マンドレルミル
、ストレッチレデューサ−ミルおよびサイザーミルによ
る圧延態様を示した図である。 第２図 ＜ａ） 第３図 （ｅ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、傾斜圧延機および／または孔形ロールを有する多段
   圧延機を用いた継目無鋼管の製造方法において、 穿孔・延伸圧延時に被圧延材と当接するガ イドシュー表面および／または圧延ロール表面に、水溶
   性のほう酸塩化合物を主成分とし、被膜形成剤を含有し
   ない焼付防止剤を供給しつつ圧延を行うことを特徴とす
   る継目無鋼管の熱間圧延方法。 ２、水溶性のほう酸塩化合物：０．５〜３０ｗｔ％を含
   有することを特徴とする焼付防止剤。