JPH0516925B2 - - Google Patents

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
るガイドシユウおよび／またはたる型ロールや孔
形ロー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外表面疵や
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、素材丸ビツト１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ーミル３によつて中空素
管４を得ている。その後、マンドレルミル法は中
空素管４にマンドレルバー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によつて延伸
圧延が加えられる。このマンドレルミル６によつ
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ツチレデユーサー９に
よつ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ーミル３によつて穿孔圧延さ
れた中空素管４を、更にピアサーミル３と同型式
のエロンゲーターミル１１によつて肉厚を減じる
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によつて減肉延伸され、その
後、磨管機のリーラー１３によつて内外面を平滑
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つの問題があつた。 すなわち第１の間題は、第２図に示すようなピ
アサーおよびエロンゲーター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、シユウマ
ーク疵と呼ぶ）である。 ここでピアサー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
ート状ガイドシユウ３Ｄによつて規制するように
なつている。このような圧延時には圧延材１とガ
イドシユウ３Ｄが全面滑り摩擦の状態で圧延され
るため、圧延材１の外表面にシユウマーク疵が発
生しやすい。従つて、このような圧延は管材品質
の劣化を招くのみならず、シユウの手入れやシユ
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−
253105号公報ではガイドシユ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
には至つていない。この他、特開昭60−56406号
公報では、ガイドシユウと圧延材との間に微細黒
鉛粒子及び微細固形アスフア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
の結果スリツプが大きくなつ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，ｂ，ｃ，ｄ，ｅにそ
れぞれ示すようなマンドレルミル、ストレツチレ
デユーサー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，６Ｂ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ー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
ることによつて連続的に素管４Ａを減肉、延伸し
て出側管４Ｂを得るものである。またストレツチ
レデユーサーミル（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
ンドレルバーを挿入しないで、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、ストレツチレデユーサー９の連続
したロールスタンド列における各ロール孔形９
Ａ，９Ｂ，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、
これによつて仕上管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
管にマンドレルバー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。従つてこのような圧延
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
よつ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。またストレツチレデユーサーおよびサ
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つた。 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。ピアサー圧延にお
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
が遅くなつてスリツプを生じ、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つてス
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
つていた。しかしながらこの方法では、圧延チヤ
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
ミルやストレツチレデユーサーミル、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ユウおよ
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、両者間のスリツプをも極
力抑制して、たとえば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ユウマーク疵
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、スリツ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
化合物がスリツプの発生が無く、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。 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
シユー表面および／または圧延ロール表面に、水
溶性のほう酸塩化合物：0.5〜30wt％（以下、単
に％で示す）を含有し、残部は実質的に水よりな
る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。 以下この発明を由来するに至つた実験結果につ
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
管外表面のシユ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：固定式ガイドシユウを具備したモ
デルピアサー 被圧延材の材質：22％Cr鋼 被圧延材の寸法：58φ×250l（mm） 圧延温度：1250℃ 圧延後ホロー寸：62φ×4.0t（mm） 焼付防止剤の供給方法：入側より上、下のシユ
ウに0.7／min噴射

【表】

【表】 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程度のシユ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
やシユ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、シユウマー
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ユ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つた記号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、10、
20、30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。

【表】

【表】 同表より明らかなように、ほう酸塩化合物の含
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、ほう酸のアルカリ塩（ほう酸ナトリ
ウム、ほう酸カリウム）、ほう酸アンモニウム塩、
ほう酸アルカノールアミン塩や、ほう酸と水溶性
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。 この発明の焼付防止剤は、上記したようなほう
酸塩化合物を含有する水性処理液であるが、その
他展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シドなどを少量
（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ほう酸塩化合物の水性処理
液からなる焼付防止剤をガイドシユウに供給しな
がら圧延を行つたところ、従来は焼付の発生が免
れ得なかつた圧延材であつても、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ツプの発生などは
無く、良好な圧延が可能であつた。 以上穿孔圧延の固定シユウの場合における焼付
防止効果について説明したが、ロータリーデイス
クシユ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ほう素
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つた。 (i) 溶媒として有機溶剤を用いているので、800
〜1250℃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。 水溶性ほう酸塩化合物：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
あるピアサーミルにより、外径が110mm、長さ
3000mmの22％Cr鋼1036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
ユ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１／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１／３程
度に絞つて行つた。 その結果、従来のロール冷却水のみではシユウ
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
ユウマーク疵の発生率を0.05％まで低減でき、ま
たガイドシユウ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
あるピアサーミルにより、外径が110mm、長さ
3000mmの13％Cr鋼300本を外径115mm、肉厚14.45
mm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
1.0／min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、
内面疵の発生率も12％から0.5％に激減した。ま
た、ロールの異常摩耗が減少し、それに伴つて外
面疵の発生率が0.01％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150本程度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、一旦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
きなかつた。 実施例 ３ マンネスマン・マンドレルミル法の第２パスで
あるピアサー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
1.5／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、SUS304）：1500本の圧延を行つた結果、
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回必要であつたの
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機
としてのストレツチレデユーサーミルのロールと
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1.5
／min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、ほ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
あつた。 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337mm、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1.5／min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、
手入れが不要となつた。 （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ユ
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、従つてガイドシユウの手
入れやガイドシユ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入材の減少、
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、
ピアサー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、ストレツチレデユーサー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。

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
   シユー表面および／または圧延ロール表面に、水
   溶性のほう酸塩化合物：0.5〜30wt％を含有し、
   残部は実質的に水よりなる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。