JPH03281006A - 内面異形金属管の製造方法 - 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） 本発明は、軸方向へ延在する断面円弧状の溝部および山
部が内面周方向に交互に連続形成された内面異形金属管
の製造方法に関し、特にコールドピルガ−ミルによる製
造方法に関する。

〔従来の技術］ エチレンプラントにおける熱分解管等の如き熱交換管と
して多用されるこの種の内面異形金属管は、従来は熱間
押出製管にて製造されていた。しかし、熱間押出製管で
は、寸法精度が低く、高Ｎｔ高Ｃｒ綱の如き難加工材の
場合には、小径薄肉のものが製造できないという制約も
あった。そこで、最近はコールドピルガ−ミルによる冷
間圧延法も用いられている。

コールドピルガ−ミルによる上記内面異形金属管の製造
方法では、その内面形状を決定するマンドレルの外面形
状が重要になる。外面形状に工夫を講したマンドレルは
、例えば特開昭６０−１６６１０８号公報及び特開昭６
２−２１２００６号公報に開示されている。

特開昭６０−１６６１０８号公報に開示されたマンドレ
ルの特徴点の一つは、第６図に示すように、圧延初期の
段階で管断面形状が製品断面形状の相イ以形となるよう
に設計されている点である。

従って、マンドレルにおける円弧状の凸部および凹部は
、既に圧延開始点で両者に共通の接点により構成される
側壁を介して外面周方向に交互に連続形成されている。

そして、圧延開始点から圧延終了点に向かって、マンド
レル外径が漸減すると共に、凸部および凹部における先
端円弧半径が漸減する。ただし、隣接する側壁のなす角
度は、変化しない、そのため、凹部の深さは、圧延開始
点で深く、圧延終了点に向かって徐々に浅くなり、最終
的には製品管における山部高さに一致する。

特開昭６２−２１２００６号公報に開示されたマンドレ
ルは、第７図に示すように、圧延開始点から圧延終了点
かけて外径が漸減するのに伴って凹部が徐々に深くなり
、且つ製品管の山部形状を山の先端を凹部の底に一致さ
せた状態でマンドレル軸方向に移動させた軌跡を四部形
状としたことを特徴としている。そのため、圧延開始点
から圧延終了点に向けて凹部の深さが増大するものの、
凹部における先端円弧半径および隣接する側壁のなす角
度は、マンドレル軸方向で一定である。

〔発明が解決しようとするＩＮ） このようなマンドレルを使用した内面異形管の製造方法
では、次のような問題を避は得ない。

第６図に示したマンドレルによる場合には、マンドレル
の凹部が圧延開始点近傍で深いために、凹部内への管の
張り出しが少ない圧延初期には、第８図に示すように、
管ｌがマンドレル２の凹部底面に密接せず、ロール３，
３による圧延荷重がマンドレル２の凸部にのみ集中的に
作用するために、マンドレル２が折損する危険性が高い
。

また、第７図に示したマンドレルでは、外面の凹部間に
周方向に同一半径で連続する平滑部が形成される。この
平滑部の周方向長さは、圧延開始点に近いほど長くなる
。そのため、圧延初期には、第９図に示すように、管ｌ
がロール３．３とマンドレル２の平滑部とで減肉圧延さ
れて主として軸方向に延び、凹部への張り出しはほとん
どない。

その結果、凹部へ僅かに張り出した管内面に引張り応力
が作用し、第１０図に示すような割れ疵が製品管の山部
に生じ易くなる。また、圧延初期にマンドレルの凹部へ
の材料充満が不十分となるため、得られた内面異形管の
山部に未充満部が生しるおそれがあり、難加工材の場合
は特にこの傾向が大きい。

本発明の目的は、マンドレルの折損が防止できると共に
、疵や欠損のない高品質な製品管を得るこができるコー
ルドピルガ−ミルによる内面異形金属管の製造方法を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明の製造方法は、コールドピルガ−ミルにより周方
向等肉厚素管を縮径減肉圧延して、軸方向へ延在する断
面円弧状の溝部および山部が、両者に共通の接線で構成
される側壁を介して内面周方向に交互に連続形成された
内面異形管となす内面異形金属管の製造方法であって、
マンドレルとして、圧延開始点近傍から圧延終了点近傍
にかけて、外径が漸減すると共に、管内面に溝部および
山部を各形成するだめの凸部および凹部が、両者に共通
の接線で構成される側壁を介して外面周方向に交互に連
続形成され、圧延開始点近傍での隣接する側壁のなず角
度が圧延終了点近傍での当該角度より大で、且つ圧延終
了近傍に向けて漸減しており、これに伴って、凹部の深
さが圧延開始点近傍から圧延終了点近傍に向かって漸増
した外面異形マンドレルを使用することを特徴としてな
る。

〔作　　用〕

第１図は本発明の製造方法に使用されるマンドレルにお
ける断面形状の軸方向変化を第６図および第７図に対応
して示した模式図である。

本発明の製造方法に使用されるマンドレルは、圧延開始
点近傍から圧延終了点近傍にかけて凸部および凹部が側
壁を介して外面周方向に交互に連続形成されているので
、圧延開始点近傍の凹部間に周方向に同一半径で連続す
る平坦部が存在ゼす、圧延開始点近傍でも凹部内への管
の張り出しが促進される。しかも、隣接する側壁のなす
角度が圧延終了点近傍よりも圧延開始点近傍で大きく、
圧延開始点近傍で凹部が浅い、従って、圧延初期にも、
第２図に示すように、マンドレル２０の凹部底面に管１
が余裕をもって圧接し、材料未充満が防止されると共に
、管内面に作用する引張荷重が軽減されて割れ疵が防止
される。更に、マンドレル２０に作用する圧延荷重が分
散されるので、マンドレル２０の折損も防止される。

〔実施例〕

以下に本発明の製造方法を実施例について説明する。

第３図（ａ）（ｂ）は本実施例にて製造される内面異形
管の断面形状を示す断面図である。

内面異形管ｌＯの内面には、半径Ｒ１の円弧の一部で形
成された溝部ｌｌと、半径Ｒ２の円弧の一部で形成され
た山部１２とが周方向に交互に複数（図示例では夫々８
つ）形成されており、いずれも管軸方向にストレートで
ある。隣接する溝部１１と山部１２とは、直線の側壁１
３で結ばれている。

溝部１１は、管中心Ｏまわりに角θ（本例では２２．５
’）で区分される直線上の点Ｐを中心として管中心Ｏの
反対側に描いた所要半径の円弧のうち、角度ｒ′の範囲
で構成されている。また、山部１２は、溝部１ｍの中心
を通る線からθの位置の線上の点Ｅを中心として管中心
Ｏ側に描いた所要半径の円弧のうち、角度δ′の範囲で
構成されている。以後、溝部ｉｔのγ′については溝部
円弧角、山部１２のδ′については山部円弧角と称す。

側壁１３は溝部１１．山部１２の各終点における共通の
接線で構成される直線であり、この側壁１３の延長線り
、−Ｌｘは、溝部１１の中心Ｐと管中心０とを結ぶ線の
延長線Ｍに溝部１ｍの溝底より外方の点Ｆで交わってい
る０両延長線ＬＩＴＬ！の交角２ａは、溝部１１の溝部
円弧角γ′および山部１２の山部円弧角δ′、相対向す
る溝部１１の波間距離である溝底内径ｄ５、相対向する
山部１２の頂間距離である山頂内径ｄ、及び溝深さ（山
高さ）により決まる。

第４図は上記内面異形管の製造に使用されるマンドレル
の側面図、第５図はその断面形状の軸方向変化を第４図
のＡ−Ｄ点について示した縦断正面図である。

圧延開始点Ａの側におけるマンドレル端部Ｆは、周方向
等肉圧の素管の内径よりやや小さい外径を有する真円に
なっている。マンドレル外径は、該端部Ｆから他方の端
部Ｅに向けて比例的に漸減している。２５および２６は
マンドレル２０の両端部に設けた取り付けねじ部である
。

マンドレル２０の外面周方向８箇所には、圧延開始点Ａ
の近傍から端部Ｅにかけて、内面溝付管１０の溝部１１
に対応する凸部２１がマンドレル軸線方向に形成してあ
り、隣接する凸部２１の間には、内面溝付管ｌＯの山部
１２に対応する凹部２２が形成しである。隣接する凸部
２１と凹部２２とは、両者に共通の接線で構成された側
壁２３で結ばれている。なお、圧延開始点Ａでは、四部
２２は存在せず、マンドレル２０は六角形状になってい
る。

第５図において、Ｈは凸部外径で、内面溝付管ｌＯの溝
底内径ｄ１に対応するマンドレル外径であり、Ｇは凹部
外径で、内面溝付管ｌＯの山頂内径ｄ２に対応するマン
ドレル外径である。また、Ｒａは溝部円弧半径Ｒ１に対
応する凸部円弧半径、Ｒｂは山部円弧半径Ｒ２に対応す
る凹部円弧半径、γは溝部円弧角Ｔ′に対応する凸部円
弧角、δは山部円弧角δ′に対応する凹部円弧角をそれ
ぞれ表わしている。２αは凸部における側壁の傾斜角、
２βは凹部における側壁の傾斜角であり、１１斜角２α
は内面溝付管ｌＯにおける延長線り、、Ｌ。

の交角２ａに対応している。

これらは、圧延開始点Ａと圧延終了点りとの間で次のよ
うに設計されている。ただし、圧延開始点Ａには、前述
したとおり、凹部２２は存在していない。

圧延開始点Ａから圧延終了点りにかけて、凸部外径Ｈ−
および凹部外径Ｇは漸減している。ただし、後述するよ
うに、外径減小度は凸部外径Ｈより凹部外径Ｇの方が大
きい。

凸部円弧半径Ｒａおよび凹部円弧半径Ｒｂは、一定であ
る。

凸部円弧角γおよび凹部円弧角δは、圧延開始点Ａから
圧延終了点りにかけて漸増し、これに伴って側壁傾斜角
２αおよび２βは、圧延開始点Ａから圧延終了点りにか
けて、いずれも漸増している。

従って、圧延終了点りに向けての外径減少度は、凸部外
径Ｈより凹部外径Ｇの方が大きく、凹部の深さ（Ｈ−Ｇ
）は、実質的に０である圧延開始点Ａから圧延終了点り
にかけて漸増している。

圧延終了点りにおける各寸法は、内面異形管ｌＯにおけ
る各対応寸法にそれぞれ一部している。

圧延終了点Ｏから端部Ｂまでの領域は、逃げ部で、凸部
外径Ｈは漸減するものの、凹部外径りおよび凹部形状等
は一定である。

なお、凸部円弧半径Ｒａおよび凹部円弧半径Ｒｂは、圧
延開始点Ａから圧延終了点りに向けて漸減させることも
できる。

このようなマンドレルを使用してコールドピルガ−ミル
による圧延を行うと、マンドレル２０の圧延開始点Ａ近
傍では、円周方向に同一半径で連続する平坦面がなく、
しかも、凹部２２が浅いので、凹部２２内に管が比較的
張り出し難い圧延初期においても、凹部２２内への管の
張り出しが促進され、管材が凹部２２内に充満される（
第２図参照）。そのため、マンドレル２０の凸部２１に
圧延荷重が集中する事態（第８図参照）が避けられ、マ
ンドレル２０の折損が防止される。また、未充填部が生
じず、凹部２２内に張り出す管内面に引張荷重が作用す
る事態（第９図）も避けられるので、製品管に欠損や第
１θ図に示す割れ疵が生じる惧れもなくなる。

２５Ｃｒ−２５Ｎ］　（０，２Ｃ）からなる外径７５閣
、内径４４■の素管に対して、第１表に示す寸法のマン
ドレル（Ａ−Ｄ開路＄１７２０ｍ）を用いてコールドピ
ルガ−ミルによる圧延を行ったとコロ、３０００ｍの圧
延後もマンドレルに折損は生じず、製造された内面異形
管（エチレンプラント熱分解管）は、いずれも内面に割
れ疵がなく、山部に欠損も見られなかった。

これに対し、第６図の従来マンドレルを用いた場合には
２０ｍの圧延でマンドレルが折損し、第７図の従来マン
ドレルを用いた場合には、１００ｍ以上の圧延は可能で
あるが、全数山部に割れが生じた。

〔発明の効果〕

本発明の内面異形管の製造方法は、マンドレルを折損さ
せるおそれがなく、工具コストの節減を可能ならしめる
。また、製品管の山部に十分な材料充満を行わしめ、内
面に割れ疵を発生させるおそれもないので、その品質を
著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法に使用されるマンドレルの軸方向形状
変化を示す模式図、第２図はそのマンドレルによる圧延
状況を圧延初期について示す模式図、第３図は本発明法
の実施例で製造される内面異形管の断面図、第４図はそ
の内面異形管の製造に使用されるマンドレルの側面図、
第５図は第４図の縦断正面図、第６図および第７図は従
来のマンドレルの模式図、第８図および第９図はそのマ
ンドレルによる圧延状況を示す模式図、第１Ｏ図は割れ
疵を説明するための斜視図である。 ｌＯ：内面異形管、１１：溝部、１２：山部、２０：マ
ンドレル、２１：凸部、２２：凹部、２３：側壁。 第 ■ 図 第 図 第 図 （ｂ） 第 ６ 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コールドピルガーミルにより周方向等肉厚素管を
   縮径減肉圧延して、軸方向へ延在する断面円弧状の溝部
   および山部が、両者に共通の接線で構成される側壁を介
   して内面周方向に交互に連続形成された内面異形管とな
   す内面異形金属管の製造方法であって、マンドレルとし
   て、圧延開始点近傍から圧延終了点近傍にかけて、外径
   が漸減すると共に、管内面に溝部および山部を各形成す
   るための凸部および凹部が、両者に共通の接線で構成さ
   れる側壁を介して外面周方向に交互に連続形成され、圧
   延開始点近傍での隣接する側壁のなす角度が圧延終了点
   近傍での当該角度より大で、且つ圧延終了近傍に向けて
   漸減しており、これに伴って、凹部の深さが圧延開始点
   近傍から圧延終了点近傍に向かって漸増した外面異形マ
   ンドレルを使用することを特徴とする内面異形金属管の
   製造方法。