JPH0520165B2 - - Google Patents
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- JPH0520165B2 JPH0520165B2 JP19955687A JP19955687A JPH0520165B2 JP H0520165 B2 JPH0520165 B2 JP H0520165B2 JP 19955687 A JP19955687 A JP 19955687A JP 19955687 A JP19955687 A JP 19955687A JP H0520165 B2 JPH0520165 B2 JP H0520165B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
- B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
- B21B19/04—Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、傾斜ロールを用いた傾斜圧延機群の
みによつて熱間仕上成品を得る純チタンおよびチ
タン合金継目無管の製造方法に関する。 （従来の技術） 従来より純チタンおよびチタン合金継目無管
（以下、単に「チタン管」または「チタン継目無
管」という）は熱間押出し法で製造されている。
そのような熱間押出し法の代表例であるユジー
ン・セジユルネ方式は、加工またはプレスにより
穿孔した素管を誘導加熱炉で加熱後、素管の内外
面に潤滑剤であるガラス粉末を塗布し、それをコ
ンテナー内に挿入してダイスとマンドレルによつ
て形成されるリング状の空隙から押出して継目無
管にする方法である。 ところで、チタン継目無管を熱間押出し法によ
り製管する場合、工具との焼付きにより発生する
管内面疵を防止するために特開昭54−56924号に
示すように、押出し用ダイスとしてFe含有量15
％以下のNi基超合金を用いて押出し管の外面疵
を防止する方法がある。 また素管内周面と押出し用マンドレルを潤滑剤
およびスリーブを介して隔離して押出し管内面疵
を防止する方法（特公昭59−15726号）等の工夫
がなされている。 一方 継目無管としてはチタンなどと比較して
加工がかなり容易と考えられる鋼管のそれがすで
によく知られており、その継目無鋼管製造方法に
は、代表例としては下記の方法がある。 (1) マンネスマン−プラグミル法： この方法によれば、第１図に示すように、加熱
炉１０を出た鋼ビレツトはピアサと呼ばれる傾斜
穿孔機１２に送られて穿孔され、次いでエロンゲ
ータと呼ばれる傾斜延伸圧延機１４によつて延伸
され、次いでプラグミル１６を経てリーラと呼ば
れるこれも傾斜圧延機の１種である磨管機１８か
らサイザ１９に送られ成品となる。 (2) マンネスマン−マンドレルミル法： この場合には、第２図に示すように、まず加熱
炉２０を出た鋼ビレツトは傾斜穿孔機（ピアサ）
２２で穿孔され、マンドレルミル（エロンゲー
タ）２４で延伸圧延され、再加熱炉２６で再加熱
され、ストレツチレデユーサ２８を経て成品とな
る。 しかしながら、鋼管の場合と違つてチタンのよ
うな難加工材を製造する場合は一般にはこのよう
なマンネスマン製管法を用いず、前述の熱間押出
し法が採用されている。 傾斜穿孔機での回転鍛造効果によるもみ割れに
よる内面疵の問題や、また穿孔圧延過程で発生す
る表面捩れ剪断変形や円周方向剪断変形によつて
圧延管の内、外表面に欠陥が発生する危険性があ
るため上記工程が採用されていなかつたのであ
る。 しかしながら、傾斜圧延方式による生産コスト
の低減は著しく、特に今日のように大幅な生産コ
スト低減が求められている状況下ではチタン継目
無管の用途拡大にとつてもその実用化が強く求め
られている。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明はかかる事情に鑑みなされたものであつ
て、その目的とするところは従来の欠陥を解消し
たチタンおよびチタン合金継目無管の傾斜圧延方
式による製造方法を提供することである。 （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上述の目的達成のため、種々検
討したところ、２ロール方式のマンドレルミル
や、プラグミル、さらには絞り圧延機であるサイ
ザ、レデユーサを廃しても、その圧延条件を特定
化することにより傾斜式圧延機のみによつて熱間
圧延でチタン継目無管を製造できることを知り、
本発明を完成した。 すなわち、まず、チタンまたはチタン合金継目
無管を製造すべく、従来の継目無管の製造法につ
いて再検討してみたところ、次のような点が判明
した。 (1) 従来のチタン管の熱間押出し法の限界： 工具と材料間の摩擦軽減を図る潤滑剤を素管全
長に渡つて均一に塗布することは実際に不可能で
あり、穿孔中に潤滑切れや、ダイス、マンドレル
等の工具類の温度変化によつて潤滑効果が100％
発揮できず、工具との焼付きを発生し、この焼付
き部によつて縦状（押出し方向）の筋疵が管内、
外面全長に発生する場合があり、この疵を取り除
くための機械加工による歩留低下と手入れ工数の
増大がみられる。 しかも押出し法は生産能率が低く、大量生産向
きでない。近年では生産能率を向上させるためプ
レス容量は大型化しているが、マンネスマン製管
法の比ではない。 また押出し法ではマンドレルバーのたわみや、
素管の温度のむらによつて、偏肉率が悪化する場
合がある。 (2) マンネスマン−プラグミル法、マンネスマン
−マンドレルミル法をチタン継目無管の製造に
採用する場合の問題点： マンドレルミルやプラグミルのような内面
に規制工具がある２ロール方式の圧延機で
は、工具との焼付きにより筋疵が発生した
り、ロールと材料のスリツプによりかみ込み
不良が生じたり、スリツプ疵が発生する場合
がある。 また例えばTi−6Al−4V合金のようなα
＋β合金をα＋β域温度で上記２ロール方式
のマンドレルミルやプラグミルで圧延しよう
とすると温度降下を考慮するならば前工程の
傾斜穿孔機での穿孔温度を相当高くしておく
必要がありβ域での加熱温度となり所望の成
品の機械的性質が得られない場合がある。 一方、傾斜穿孔機で低温域での穿孔が可能
であつても、今度は下工程での圧延が困難と
なり、圧延ができたとしても焼付き疵、筋疵
の問題がある。 レデユーサ等では圧延後のｔ／ｄ（肉厚／
外径比）の大きさによつて内面角張りの問題
がある。 しかしながら、例えば純チタンやTi−6Al−
4V合金等を傾斜圧延機で穿孔や延伸圧延する場
合、これまでの本発明者らの多大の実験の結果、
問題となる回転鍛造効果や、表面捩れ剪断変形、
円周方向剪断変形による管内、外面の疵の発生
は、適正な温度条件、ロール設定条件を設定すれ
ば問題とならないことを知見し、特に傾斜圧延機
の問題点は解消できることを見出し、本発明を完
成した。 むしろ、従来の鋼管の場合のように、プラグミ
ルあるいはマンドレルミルを用いることなく、傾
斜圧延のみによれば、高加工度の肉厚加工が可能
となり、それ単独で製管を完了してもよく、また
その際の冷却量が少ないためその後傾斜圧延を継
続しても熱間での圧延が可能となるのである。 ここに、本発明の要旨は、パスラインを挟んで
対設された複数の傾斜ロールを備えた傾斜穿孔機
により中実ビレツトから中空管を製造する方法で
あつて、前記傾斜穿孔機に送られるチタンまたは
チタン合金のビレツトの加熱温度T0、該傾斜穿
孔機における穿孔比El、穿孔に用いるプラグとロ
ール間でのリーリング回数Rnとするとき、下記
関係式を満足する条件下で穿孔を行い、熱間圧延
を終了することを特徴とする、チタンおよびチタ
ン合金継目無管の製造方法である。 800℃≦T0≦1050℃ 1.3≦El≦3.5 ただし、1.3≦El≦2.5のときRn≧1.2 2.5＜El≦3.5のときRn≧1.4 さらに、別の面からは、本発明の要旨とすると
ころは、パスラインを挟んで対設された複数の傾
斜ロールを備えた傾斜穿孔機により穿孔し、次い
で傾斜延伸圧延機、傾斜磨管機、および傾斜絞り
圧延機の少なくとも一つを経て中実ビレツトより
中空管を製造する方法であつて、前記傾斜穿孔機
に送られるチタンまたはチタン合金のビレツトの
加熱温度T0、該傾斜穿孔機における穿孔比El、
穿孔に用いるプラグとロール間でのリーリング回
数Rnとするとき、前述と同じ関係式を満足する
条件下で穿孔を行い、前記傾斜延伸圧延機、傾斜
磨管機、または傾斜絞り圧延機の最終圧延機で熱
間圧延を終了することを特徴とする、チタンおよ
びチタン合金継目無管の製造方法である。 このように本発明は傾斜型の圧延機のみを用い
て中実ビレツトよりチタン継目無管を熱間圧延に
より製造することを特徴とするものである。 かくして本発明にかかる方法によつてチタンの
継目無管の製造工程が簡略化され、引張性質およ
び内面性状の良好な成品が得られる。 （作用） 次に、本発明について一層の理解を得るため
に、傾斜圧延機のみを用いてチタン管を製造する
に至つた経緯について説明する。 すでに述べたように鋼管の場合には、中実ビレ
ツトを高温加熱（通常1200℃〜1270℃）して第１
図に示すマンネスマン−マンドレルミルラインに
よる製管方法、ならびに第２図に示すマンネスマ
ン−プラグミルラインによる製管方法がある。 しかしながら、加熱温度が低いチタン継目無管
の場合、ピアサでの穿孔が可能であつたとしても
次工程への材料の搬送に時間がかかるので、材料
温度が低くなりすぎて、変形抵抗の増大によつて
工具との焼付きや、かみ込み不良や、ミル負荷の
増大によるモータのトリツプによつて次工程での
圧延が不能となる場合がある。 従つて上記製造工程においては加熱温度を高く
して後工程の圧延がスムースに行えるようにする
必要がある。しかし、本発明者らが加熱温度を変
えてピアサでの穿孔材について引張性質を調査し
たところ高温域での加熱では結晶粒の粗大化によ
つて満足できる延性値が得られないことが判明し
た。従つてビレツトの加熱温度はむやみに高温に
することができない。 以上のことを考えると低温加熱で製管するには
製造工程を簡略することが得策である。 よつて本発明の如くピアサ単独でチタン管を製
造することは引張性質をコントロールしやすくな
るので、簡単で良質な成品が得られることにな
る。ただし管の内面性状を良くするために傾斜圧
延時に発生するスパイラル段差を小さく抑える必
要がある。この点を考慮してプラグ設計を行う必
要がある。 また本発明の如く傾斜圧延機のみを用いる利点
は１つのロールで高加工度の肉厚加工が行われ、
マンドレルミルのような多くのロールを用いる必
要がないので圧延材の冷却温度も小さくなり、後
工程での圧延に対しても有利である。 また、傾斜圧延機による圧延はプラグとロール
によつて肉厚加工が行われる訳であるが、これは
一気に加工してしまうものでなく、２ロール方式
の場合、材料の半回転毎に肉厚、外径加工を受け
ながら徐々に加工されていくから、プラグの焼付
性に対してもプラグミルよりも有利である。 次に、傾斜穿孔機での穿孔条件の限定理由につ
いて述べる。 本発明においてチタンまたはチタン合金ビレツ
トの加熱温度（T0）を、800℃≦T0≦1050℃に限
定するがこれはT0が800℃未満では変形抵抗が増
大し、そのためかみ込み不良または尻抜け不良等
のミスロールが発生するからである。 また、ロール、ガイド、プラグ等の工具の面圧
が高くなり焼付きが発生したり、変形能の低下に
より内、外面疵が発生したりするため、T0の下
限を800℃とした。 一方、T0が1050℃を超えると、そのような高
温加熱では結晶粒の粗大化によつて引張性質の延
性が低下するため、上限を1050℃とした。 穿孔比（El）は、1.3≦El≦3.5に限定するが、
穿孔比が1.3より小さいと圧延材ボトム部よりプ
ラグを抜けなかつたり、圧延材が尻抜け時にロー
ルから離れない状態になつたりする、いわゆる尻
抜け不良が発生しやすくなるので、安定した穿孔
を行うために下限値をEl＝1.3とした。 しかし、穿孔比が3.5を超えて大きくなると尻
抜け時のフレア（圧延材のボトム部の周長が定常
部よりも大きくなる状態）によつてボトム部がガ
イドエツジ部で切り裂かれたりして、ミスロール
となる。また３ロール方式のようにガイドがない
場合はロール間で座屈し尻抜け不良となることか
ら、上限値をEl＝3.5とした。 ところで、リーリング回数（Rn）は、1.3≦El
≦2.5のときRn≧1.2，2.5＜El≦3.5のときRn≧1.4
とするが、それは、次のような理由による。 まず、リーリング回数（Rn）はプラグのリー
リング部とロール間で軽圧下を受ける回数（Rn）
であつて、下記で表わされる。 Rn＝Ｌ／ｎ×π×ｄ×tanβ×ηl／ηr Ｌ：プラグのリーリング長さ ｎ：傾斜ロールの数 ｄ：穿孔後の材料径 β：ロール傾斜角 ηl：前進効率（0.4〜0.95） ηr：回転効率（0.8〜1.1） なお、プラグは略円錐形をしており、第８図に
示すように平面図で見て曲率をもつた長さLrの
圧延部と傾斜配置された傾斜ロール３１，３１′
の出口面と略平行になるよう所定の角度α3を持
ち、直線部分である長さＬを持つリーリング部と
に分けられ、Ｌをリーリング長さと称しているリ
ーリング部（長さＬの部分）では軽圧下率で被圧
延材の肉厚寸法のばらつきをなくす役目をなして
いる。 プラグとロール間での肉厚圧下の際のリーリン
グ回数が少ないと圧延材内面にスパイラル状のウ
ネリ（スパイラル段差）が発生する。傾斜穿孔機
１台で仕上げるにはこのスパイラル段差を小さく
する必要があり、したがつて、前述の範囲に上記
Rn値を限定した。該傾斜穿孔機に続いて傾斜圧
延機を利用してさらに熱間圧延を行う場合にあつ
ても、同様な条件で穿孔圧延すれば、十分であ
る。 なお傾斜穿孔機の穿孔条件として、さらに望ま
しくは、傾斜角βおよびこの傾斜角βと交叉角γ
の和γ＋βが下式の条件で行つてもよい。かかる
場合、特に穿孔後の管内面および外面の品質向上
の効果が得られる。 8°≦β≦16、 γ＋β≧15° 以下、本発明にかかる継目無チタン管の製造方
法の具体例を図面に基づいて詳述する。 第３図は本発明の実施に使用されるコーン型ロ
ールを備えた傾斜圧延機における穿孔圧延の実施
状態を示す模式的平面図、第４図は側面図、第５
図は正面図である。 すなわち傾斜ロール３１，３１′は入口側に入
口面角α1出口側に出口面角α2を有するコーン形の
形状をなし、入口側のロール面と出口側のロール
面が交叉する位置が、ゴージ部となつており、ビ
レツト３３が通過するパスラインの水平面（又は
垂直面）に対して相反する方向に等しい傾斜角β
を以つて傾斜設定されているとともに、パスライ
ンの垂直面（または水平面）に対して対称をなす
交叉角γを以つて交叉する如く傾斜設定されてお
り、更に、プラグ３４はその軸心線をパスセンタ
ーｘ−ｘに一致せしめてマンドレルバー３５に装
着されて配設され、第８図に示すようにプラグ３
４は長さLrを持つ圧延部３４１と長さＬを持つ
リーリング部３４２とを備えている。また、ガイ
ド３２，３２′はパスラインを挟んで上下（又は
左右）に配設されている。なおγ＝0°もしくはそ
の値が小さい場合は樽形のロール形状となる。 本発明は上述した傾斜圧延機のみを用いて中実
ビレツトより継目無管を製造することであり、そ
の方法は第６図イ，ロに示すようにまず加熱炉３
０で所定の温度に加熱した中実ビレツト３３を傾
斜穿孔機４０の両傾斜ロール３１，３１′にかみ
込ませて、プラグ３４と傾斜ロール３１，３１′
によつて中空管４２を熱間圧延で得る。この穿孔
工程のみで製造を終了し、上記中空管を熱間仕上
管とする。 本発明の別の態様にあつて穿孔圧延機の後工程
に傾斜延伸圧延機、傾斜磨管機、および傾斜絞り
圧延機などの傾斜圧延機を一機以上配置させると
きの形態および理由は、必ずしもそれにのみ制限
されるものではないが、次の通りである。 (1) 傾斜穿孔機（ピアサ）→傾斜圧延磨管機（リ
ーラ）： ピアサ穿孔材の内、外面のうねりをさらに良く
する必要がある場合、リーラで圧延する。 (2) 傾斜穿孔機（ピアサ）→傾斜延伸圧延機（エ
ロンゲータ）： ピアサ１機では所定の薄肉が得られない場合、
エロンゲータで延伸する。 (3) 傾斜穿孔機（ピアサ）→傾斜延伸圧延機（エ
ロンゲータ）→傾斜圧延磨管機（リーラ）： エロンゲータで薄肉にした管の内、外面のうね
りが大きく問題となる場合は、リーラで圧延し、
うねりをとる。 (4) 傾斜穿孔機（ピアサ）→傾斜延伸圧延機（エ
ロンゲータ）→傾斜圧延磨管機（リーラ）→傾
斜絞り圧延機（ロータリサイザ）： リーラで圧延した管の外径寸法が一本毎、ある
いは一本内でばらついて一定寸法に仕上げる必要
がある場合、ロータリサイザで管外径寸法を一定
に仕上げる。 (5) 傾斜穿孔機（ピアサ）→傾斜絞り圧延機（ロ
ータリサイザ）： ピアサでの穿孔材の外径寸法が一本毎あるいは
一本内でばらついて一定寸法に仕上げる必要があ
る場合、ロータリサイザを用いる。 次に、第７図イ〜ホはそれぞれ加熱工程、穿孔
工程、延伸工程、磨管工程、そして絞り工程を示
すものであり、それらに示すように傾斜穿孔機４
０で得た中空管４２を移送して傾斜延伸圧延機４
３で延伸圧延を行い、管４４を得て、さらに必要
があれば管４４を傾斜圧延磨管機（リーラ）４５
にてリーリング圧延（磨管）を行い、管４６を得
る。さらに必要があれば傾斜型の傾斜絞り圧延機
（ロータリサイザ）４７で内面規制工具を用いず
絞り圧延のみを行い、最終仕上管４８を得る。 次に、実施例によつて本発明をさらに具体的に
説明する。 実施例 １ 第６図に示す設備によつて本発明を実施した。 加工条件は第１表に示す。
みによつて熱間仕上成品を得る純チタンおよびチ
タン合金継目無管の製造方法に関する。 （従来の技術） 従来より純チタンおよびチタン合金継目無管
（以下、単に「チタン管」または「チタン継目無
管」という）は熱間押出し法で製造されている。
そのような熱間押出し法の代表例であるユジー
ン・セジユルネ方式は、加工またはプレスにより
穿孔した素管を誘導加熱炉で加熱後、素管の内外
面に潤滑剤であるガラス粉末を塗布し、それをコ
ンテナー内に挿入してダイスとマンドレルによつ
て形成されるリング状の空隙から押出して継目無
管にする方法である。 ところで、チタン継目無管を熱間押出し法によ
り製管する場合、工具との焼付きにより発生する
管内面疵を防止するために特開昭54−56924号に
示すように、押出し用ダイスとしてFe含有量15
％以下のNi基超合金を用いて押出し管の外面疵
を防止する方法がある。 また素管内周面と押出し用マンドレルを潤滑剤
およびスリーブを介して隔離して押出し管内面疵
を防止する方法（特公昭59−15726号）等の工夫
がなされている。 一方 継目無管としてはチタンなどと比較して
加工がかなり容易と考えられる鋼管のそれがすで
によく知られており、その継目無鋼管製造方法に
は、代表例としては下記の方法がある。 (1) マンネスマン−プラグミル法： この方法によれば、第１図に示すように、加熱
炉１０を出た鋼ビレツトはピアサと呼ばれる傾斜
穿孔機１２に送られて穿孔され、次いでエロンゲ
ータと呼ばれる傾斜延伸圧延機１４によつて延伸
され、次いでプラグミル１６を経てリーラと呼ば
れるこれも傾斜圧延機の１種である磨管機１８か
らサイザ１９に送られ成品となる。 (2) マンネスマン−マンドレルミル法： この場合には、第２図に示すように、まず加熱
炉２０を出た鋼ビレツトは傾斜穿孔機（ピアサ）
２２で穿孔され、マンドレルミル（エロンゲー
タ）２４で延伸圧延され、再加熱炉２６で再加熱
され、ストレツチレデユーサ２８を経て成品とな
る。 しかしながら、鋼管の場合と違つてチタンのよ
うな難加工材を製造する場合は一般にはこのよう
なマンネスマン製管法を用いず、前述の熱間押出
し法が採用されている。 傾斜穿孔機での回転鍛造効果によるもみ割れに
よる内面疵の問題や、また穿孔圧延過程で発生す
る表面捩れ剪断変形や円周方向剪断変形によつて
圧延管の内、外表面に欠陥が発生する危険性があ
るため上記工程が採用されていなかつたのであ
る。 しかしながら、傾斜圧延方式による生産コスト
の低減は著しく、特に今日のように大幅な生産コ
スト低減が求められている状況下ではチタン継目
無管の用途拡大にとつてもその実用化が強く求め
られている。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明はかかる事情に鑑みなされたものであつ
て、その目的とするところは従来の欠陥を解消し
たチタンおよびチタン合金継目無管の傾斜圧延方
式による製造方法を提供することである。 （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上述の目的達成のため、種々検
討したところ、２ロール方式のマンドレルミル
や、プラグミル、さらには絞り圧延機であるサイ
ザ、レデユーサを廃しても、その圧延条件を特定
化することにより傾斜式圧延機のみによつて熱間
圧延でチタン継目無管を製造できることを知り、
本発明を完成した。 すなわち、まず、チタンまたはチタン合金継目
無管を製造すべく、従来の継目無管の製造法につ
いて再検討してみたところ、次のような点が判明
した。 (1) 従来のチタン管の熱間押出し法の限界： 工具と材料間の摩擦軽減を図る潤滑剤を素管全
長に渡つて均一に塗布することは実際に不可能で
あり、穿孔中に潤滑切れや、ダイス、マンドレル
等の工具類の温度変化によつて潤滑効果が100％
発揮できず、工具との焼付きを発生し、この焼付
き部によつて縦状（押出し方向）の筋疵が管内、
外面全長に発生する場合があり、この疵を取り除
くための機械加工による歩留低下と手入れ工数の
増大がみられる。 しかも押出し法は生産能率が低く、大量生産向
きでない。近年では生産能率を向上させるためプ
レス容量は大型化しているが、マンネスマン製管
法の比ではない。 また押出し法ではマンドレルバーのたわみや、
素管の温度のむらによつて、偏肉率が悪化する場
合がある。 (2) マンネスマン−プラグミル法、マンネスマン
−マンドレルミル法をチタン継目無管の製造に
採用する場合の問題点： マンドレルミルやプラグミルのような内面
に規制工具がある２ロール方式の圧延機で
は、工具との焼付きにより筋疵が発生した
り、ロールと材料のスリツプによりかみ込み
不良が生じたり、スリツプ疵が発生する場合
がある。 また例えばTi−6Al−4V合金のようなα
＋β合金をα＋β域温度で上記２ロール方式
のマンドレルミルやプラグミルで圧延しよう
とすると温度降下を考慮するならば前工程の
傾斜穿孔機での穿孔温度を相当高くしておく
必要がありβ域での加熱温度となり所望の成
品の機械的性質が得られない場合がある。 一方、傾斜穿孔機で低温域での穿孔が可能
であつても、今度は下工程での圧延が困難と
なり、圧延ができたとしても焼付き疵、筋疵
の問題がある。 レデユーサ等では圧延後のｔ／ｄ（肉厚／
外径比）の大きさによつて内面角張りの問題
がある。 しかしながら、例えば純チタンやTi−6Al−
4V合金等を傾斜圧延機で穿孔や延伸圧延する場
合、これまでの本発明者らの多大の実験の結果、
問題となる回転鍛造効果や、表面捩れ剪断変形、
円周方向剪断変形による管内、外面の疵の発生
は、適正な温度条件、ロール設定条件を設定すれ
ば問題とならないことを知見し、特に傾斜圧延機
の問題点は解消できることを見出し、本発明を完
成した。 むしろ、従来の鋼管の場合のように、プラグミ
ルあるいはマンドレルミルを用いることなく、傾
斜圧延のみによれば、高加工度の肉厚加工が可能
となり、それ単独で製管を完了してもよく、また
その際の冷却量が少ないためその後傾斜圧延を継
続しても熱間での圧延が可能となるのである。 ここに、本発明の要旨は、パスラインを挟んで
対設された複数の傾斜ロールを備えた傾斜穿孔機
により中実ビレツトから中空管を製造する方法で
あつて、前記傾斜穿孔機に送られるチタンまたは
チタン合金のビレツトの加熱温度T0、該傾斜穿
孔機における穿孔比El、穿孔に用いるプラグとロ
ール間でのリーリング回数Rnとするとき、下記
関係式を満足する条件下で穿孔を行い、熱間圧延
を終了することを特徴とする、チタンおよびチタ
ン合金継目無管の製造方法である。 800℃≦T0≦1050℃ 1.3≦El≦3.5 ただし、1.3≦El≦2.5のときRn≧1.2 2.5＜El≦3.5のときRn≧1.4 さらに、別の面からは、本発明の要旨とすると
ころは、パスラインを挟んで対設された複数の傾
斜ロールを備えた傾斜穿孔機により穿孔し、次い
で傾斜延伸圧延機、傾斜磨管機、および傾斜絞り
圧延機の少なくとも一つを経て中実ビレツトより
中空管を製造する方法であつて、前記傾斜穿孔機
に送られるチタンまたはチタン合金のビレツトの
加熱温度T0、該傾斜穿孔機における穿孔比El、
穿孔に用いるプラグとロール間でのリーリング回
数Rnとするとき、前述と同じ関係式を満足する
条件下で穿孔を行い、前記傾斜延伸圧延機、傾斜
磨管機、または傾斜絞り圧延機の最終圧延機で熱
間圧延を終了することを特徴とする、チタンおよ
びチタン合金継目無管の製造方法である。 このように本発明は傾斜型の圧延機のみを用い
て中実ビレツトよりチタン継目無管を熱間圧延に
より製造することを特徴とするものである。 かくして本発明にかかる方法によつてチタンの
継目無管の製造工程が簡略化され、引張性質およ
び内面性状の良好な成品が得られる。 （作用） 次に、本発明について一層の理解を得るため
に、傾斜圧延機のみを用いてチタン管を製造する
に至つた経緯について説明する。 すでに述べたように鋼管の場合には、中実ビレ
ツトを高温加熱（通常1200℃〜1270℃）して第１
図に示すマンネスマン−マンドレルミルラインに
よる製管方法、ならびに第２図に示すマンネスマ
ン−プラグミルラインによる製管方法がある。 しかしながら、加熱温度が低いチタン継目無管
の場合、ピアサでの穿孔が可能であつたとしても
次工程への材料の搬送に時間がかかるので、材料
温度が低くなりすぎて、変形抵抗の増大によつて
工具との焼付きや、かみ込み不良や、ミル負荷の
増大によるモータのトリツプによつて次工程での
圧延が不能となる場合がある。 従つて上記製造工程においては加熱温度を高く
して後工程の圧延がスムースに行えるようにする
必要がある。しかし、本発明者らが加熱温度を変
えてピアサでの穿孔材について引張性質を調査し
たところ高温域での加熱では結晶粒の粗大化によ
つて満足できる延性値が得られないことが判明し
た。従つてビレツトの加熱温度はむやみに高温に
することができない。 以上のことを考えると低温加熱で製管するには
製造工程を簡略することが得策である。 よつて本発明の如くピアサ単独でチタン管を製
造することは引張性質をコントロールしやすくな
るので、簡単で良質な成品が得られることにな
る。ただし管の内面性状を良くするために傾斜圧
延時に発生するスパイラル段差を小さく抑える必
要がある。この点を考慮してプラグ設計を行う必
要がある。 また本発明の如く傾斜圧延機のみを用いる利点
は１つのロールで高加工度の肉厚加工が行われ、
マンドレルミルのような多くのロールを用いる必
要がないので圧延材の冷却温度も小さくなり、後
工程での圧延に対しても有利である。 また、傾斜圧延機による圧延はプラグとロール
によつて肉厚加工が行われる訳であるが、これは
一気に加工してしまうものでなく、２ロール方式
の場合、材料の半回転毎に肉厚、外径加工を受け
ながら徐々に加工されていくから、プラグの焼付
性に対してもプラグミルよりも有利である。 次に、傾斜穿孔機での穿孔条件の限定理由につ
いて述べる。 本発明においてチタンまたはチタン合金ビレツ
トの加熱温度（T0）を、800℃≦T0≦1050℃に限
定するがこれはT0が800℃未満では変形抵抗が増
大し、そのためかみ込み不良または尻抜け不良等
のミスロールが発生するからである。 また、ロール、ガイド、プラグ等の工具の面圧
が高くなり焼付きが発生したり、変形能の低下に
より内、外面疵が発生したりするため、T0の下
限を800℃とした。 一方、T0が1050℃を超えると、そのような高
温加熱では結晶粒の粗大化によつて引張性質の延
性が低下するため、上限を1050℃とした。 穿孔比（El）は、1.3≦El≦3.5に限定するが、
穿孔比が1.3より小さいと圧延材ボトム部よりプ
ラグを抜けなかつたり、圧延材が尻抜け時にロー
ルから離れない状態になつたりする、いわゆる尻
抜け不良が発生しやすくなるので、安定した穿孔
を行うために下限値をEl＝1.3とした。 しかし、穿孔比が3.5を超えて大きくなると尻
抜け時のフレア（圧延材のボトム部の周長が定常
部よりも大きくなる状態）によつてボトム部がガ
イドエツジ部で切り裂かれたりして、ミスロール
となる。また３ロール方式のようにガイドがない
場合はロール間で座屈し尻抜け不良となることか
ら、上限値をEl＝3.5とした。 ところで、リーリング回数（Rn）は、1.3≦El
≦2.5のときRn≧1.2，2.5＜El≦3.5のときRn≧1.4
とするが、それは、次のような理由による。 まず、リーリング回数（Rn）はプラグのリー
リング部とロール間で軽圧下を受ける回数（Rn）
であつて、下記で表わされる。 Rn＝Ｌ／ｎ×π×ｄ×tanβ×ηl／ηr Ｌ：プラグのリーリング長さ ｎ：傾斜ロールの数 ｄ：穿孔後の材料径 β：ロール傾斜角 ηl：前進効率（0.4〜0.95） ηr：回転効率（0.8〜1.1） なお、プラグは略円錐形をしており、第８図に
示すように平面図で見て曲率をもつた長さLrの
圧延部と傾斜配置された傾斜ロール３１，３１′
の出口面と略平行になるよう所定の角度α3を持
ち、直線部分である長さＬを持つリーリング部と
に分けられ、Ｌをリーリング長さと称しているリ
ーリング部（長さＬの部分）では軽圧下率で被圧
延材の肉厚寸法のばらつきをなくす役目をなして
いる。 プラグとロール間での肉厚圧下の際のリーリン
グ回数が少ないと圧延材内面にスパイラル状のウ
ネリ（スパイラル段差）が発生する。傾斜穿孔機
１台で仕上げるにはこのスパイラル段差を小さく
する必要があり、したがつて、前述の範囲に上記
Rn値を限定した。該傾斜穿孔機に続いて傾斜圧
延機を利用してさらに熱間圧延を行う場合にあつ
ても、同様な条件で穿孔圧延すれば、十分であ
る。 なお傾斜穿孔機の穿孔条件として、さらに望ま
しくは、傾斜角βおよびこの傾斜角βと交叉角γ
の和γ＋βが下式の条件で行つてもよい。かかる
場合、特に穿孔後の管内面および外面の品質向上
の効果が得られる。 8°≦β≦16、 γ＋β≧15° 以下、本発明にかかる継目無チタン管の製造方
法の具体例を図面に基づいて詳述する。 第３図は本発明の実施に使用されるコーン型ロ
ールを備えた傾斜圧延機における穿孔圧延の実施
状態を示す模式的平面図、第４図は側面図、第５
図は正面図である。 すなわち傾斜ロール３１，３１′は入口側に入
口面角α1出口側に出口面角α2を有するコーン形の
形状をなし、入口側のロール面と出口側のロール
面が交叉する位置が、ゴージ部となつており、ビ
レツト３３が通過するパスラインの水平面（又は
垂直面）に対して相反する方向に等しい傾斜角β
を以つて傾斜設定されているとともに、パスライ
ンの垂直面（または水平面）に対して対称をなす
交叉角γを以つて交叉する如く傾斜設定されてお
り、更に、プラグ３４はその軸心線をパスセンタ
ーｘ−ｘに一致せしめてマンドレルバー３５に装
着されて配設され、第８図に示すようにプラグ３
４は長さLrを持つ圧延部３４１と長さＬを持つ
リーリング部３４２とを備えている。また、ガイ
ド３２，３２′はパスラインを挟んで上下（又は
左右）に配設されている。なおγ＝0°もしくはそ
の値が小さい場合は樽形のロール形状となる。 本発明は上述した傾斜圧延機のみを用いて中実
ビレツトより継目無管を製造することであり、そ
の方法は第６図イ，ロに示すようにまず加熱炉３
０で所定の温度に加熱した中実ビレツト３３を傾
斜穿孔機４０の両傾斜ロール３１，３１′にかみ
込ませて、プラグ３４と傾斜ロール３１，３１′
によつて中空管４２を熱間圧延で得る。この穿孔
工程のみで製造を終了し、上記中空管を熱間仕上
管とする。 本発明の別の態様にあつて穿孔圧延機の後工程
に傾斜延伸圧延機、傾斜磨管機、および傾斜絞り
圧延機などの傾斜圧延機を一機以上配置させると
きの形態および理由は、必ずしもそれにのみ制限
されるものではないが、次の通りである。 (1) 傾斜穿孔機（ピアサ）→傾斜圧延磨管機（リ
ーラ）： ピアサ穿孔材の内、外面のうねりをさらに良く
する必要がある場合、リーラで圧延する。 (2) 傾斜穿孔機（ピアサ）→傾斜延伸圧延機（エ
ロンゲータ）： ピアサ１機では所定の薄肉が得られない場合、
エロンゲータで延伸する。 (3) 傾斜穿孔機（ピアサ）→傾斜延伸圧延機（エ
ロンゲータ）→傾斜圧延磨管機（リーラ）： エロンゲータで薄肉にした管の内、外面のうね
りが大きく問題となる場合は、リーラで圧延し、
うねりをとる。 (4) 傾斜穿孔機（ピアサ）→傾斜延伸圧延機（エ
ロンゲータ）→傾斜圧延磨管機（リーラ）→傾
斜絞り圧延機（ロータリサイザ）： リーラで圧延した管の外径寸法が一本毎、ある
いは一本内でばらついて一定寸法に仕上げる必要
がある場合、ロータリサイザで管外径寸法を一定
に仕上げる。 (5) 傾斜穿孔機（ピアサ）→傾斜絞り圧延機（ロ
ータリサイザ）： ピアサでの穿孔材の外径寸法が一本毎あるいは
一本内でばらついて一定寸法に仕上げる必要があ
る場合、ロータリサイザを用いる。 次に、第７図イ〜ホはそれぞれ加熱工程、穿孔
工程、延伸工程、磨管工程、そして絞り工程を示
すものであり、それらに示すように傾斜穿孔機４
０で得た中空管４２を移送して傾斜延伸圧延機４
３で延伸圧延を行い、管４４を得て、さらに必要
があれば管４４を傾斜圧延磨管機（リーラ）４５
にてリーリング圧延（磨管）を行い、管４６を得
る。さらに必要があれば傾斜型の傾斜絞り圧延機
（ロータリサイザ）４７で内面規制工具を用いず
絞り圧延のみを行い、最終仕上管４８を得る。 次に、実施例によつて本発明をさらに具体的に
説明する。 実施例 １ 第６図に示す設備によつて本発明を実施した。 加工条件は第１表に示す。
【表】
(注) ＊：第６表参照。
結果は第２表にまとめて示す。表中、工具の焼
付状況のうち、×印はガイド、プラグ、ロールの
いずれかに焼付があつたことを示す。○印は焼付
なしの場合を示す。また、ミスロールの発生状況
のうち、×印はかみ込み不良あるいは尻抜け不良
のいずれかが発生したことを示す。○印は穿孔可
能であつたことを示す。
結果は第２表にまとめて示す。表中、工具の焼
付状況のうち、×印はガイド、プラグ、ロールの
いずれかに焼付があつたことを示す。○印は焼付
なしの場合を示す。また、ミスロールの発生状況
のうち、×印はかみ込み不良あるいは尻抜け不良
のいずれかが発生したことを示す。○印は穿孔可
能であつたことを示す。
【表】
実施例 ２
本例では実施例１を繰り返したが、純チタンに
代えて、Ti−6Al−4V合金を用いた。加工条件
は第３表に示す。
代えて、Ti−6Al−4V合金を用いた。加工条件
は第３表に示す。
【表】
(注) ＊：第６表参照。
【表】
【表】
実施例 ３
本例は加熱炉→ピアサ（傾斜穿孔機）の工程を
経て小径サイズの成品を得る場合の実験例を示
す。加工条件は第５表にまとめて示す。
経て小径サイズの成品を得る場合の実験例を示
す。加工条件は第５表にまとめて示す。
【表】
(注) ＊：第６表参照。
【表】
【表】
【表】
以上から、本発明にかかる方法によれば：
ピアサー単独ではミスロールおよび管の内、
外面疵を発生させることなく製造は可能であ
る。 引張性質も良好で、純チタンについては
JISH4630を満足するものである。 Ti合金についても押出し材と同等で特に問
題のない引張性質が得られた。 製造工程が簡単になるため、疵が発生したと
き等に対策がすぐにとれる。 比較例 １ 本例では加熱炉→ピアサ→マンドレルミル→再
加熱炉→ストレツチレデユーサを経由する方法に
ついて示す。加工条件は第９表に示す。 結果は第10表に示す。
外面疵を発生させることなく製造は可能であ
る。 引張性質も良好で、純チタンについては
JISH4630を満足するものである。 Ti合金についても押出し材と同等で特に問
題のない引張性質が得られた。 製造工程が簡単になるため、疵が発生したと
き等に対策がすぐにとれる。 比較例 １ 本例では加熱炉→ピアサ→マンドレルミル→再
加熱炉→ストレツチレデユーサを経由する方法に
ついて示す。加工条件は第９表に示す。 結果は第10表に示す。
【表】
【表】
以上から、従来の鋼管の製法にみられるように
マンドレルミルを使用する場合： 低温加熱では圧延材がかなり低温となるた
め、マンドレルミルの圧延が不能（疵の発生）
である。 角ミルでの温度設定条件、およびロール設置
条件（圧延時の圧下率を含む）の設定が困難。 実施例 ４ 本例では本発明方法により加熱炉→ピアサ→エ
ロンゲータ→リーラを経て大径サイズの成品を得
る場合について示す。加工条件は第11表にまとめ
て示す。
マンドレルミルを使用する場合： 低温加熱では圧延材がかなり低温となるた
め、マンドレルミルの圧延が不能（疵の発生）
である。 角ミルでの温度設定条件、およびロール設置
条件（圧延時の圧下率を含む）の設定が困難。 実施例 ４ 本例では本発明方法により加熱炉→ピアサ→エ
ロンゲータ→リーラを経て大径サイズの成品を得
る場合について示す。加工条件は第11表にまとめ
て示す。
【表】
結果を第12表に示す。
【表】
リーラまでの圧延が可能で品質面で良好な管が
得られ、引張性質も良好であつた。 比較例 ２ 本例では加熱炉→ピアサ→エロンゲータ→プラ
グミル→リーラの各工程を経て管を製造した。加
工条件は第13表にまとめて示す。
得られ、引張性質も良好であつた。 比較例 ２ 本例では加熱炉→ピアサ→エロンゲータ→プラ
グミル→リーラの各工程を経て管を製造した。加
工条件は第13表にまとめて示す。
【表】
【表】
プラグミルで内、外面疵が発生し、リーラでは
かみ込み不良が発生し、良好な成品が得られなか
つた。 （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、チタン
継目無管が傾斜圧延方式により熱間圧延で製造で
きるため、従来の熱間押し出し法に比較してその
生産性は大幅に向上し、長尺管の製造が可能とな
り、さらには品質の点でも従来の熱間押し出し法
によるものよりも優れたものが得られるのであつ
て、その利益は大きい。 しかも、かかる利益は単に傾斜穿孔機の操業条
件を特定範囲に制限することで達成されるのであ
つて、そのような条件達成が比較的容易であるこ
とを考慮すれば、本発明の利益は一層大きいこと
が分かる。
かみ込み不良が発生し、良好な成品が得られなか
つた。 （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、チタン
継目無管が傾斜圧延方式により熱間圧延で製造で
きるため、従来の熱間押し出し法に比較してその
生産性は大幅に向上し、長尺管の製造が可能とな
り、さらには品質の点でも従来の熱間押し出し法
によるものよりも優れたものが得られるのであつ
て、その利益は大きい。 しかも、かかる利益は単に傾斜穿孔機の操業条
件を特定範囲に制限することで達成されるのであ
つて、そのような条件達成が比較的容易であるこ
とを考慮すれば、本発明の利益は一層大きいこと
が分かる。
第１図および第２図は、従来の継目無鋼管の製
造工程を示すフローチヤート；第３図ないし第５
図は、本発明における傾斜穿孔圧延に際して使用
する傾斜ロールの作用の説明図；第６図イ，ロ
は、本発明にかかる方法の１実施例のフローチヤ
ート；第７図イ〜ホは、本発明にかかる方法の別
の実施例のフローチヤート；および第８図は、リ
ーリング長さおよびリーリング回数の説明図であ
る。 ３１，３１′……傾斜ロール、３３……ビレツ
ト、３４……プラグ、４０……傾斜穿孔機、４３
……傾斜延伸圧延機、４５……傾斜圧延磨管機、
４７……傾斜絞り圧延機。
造工程を示すフローチヤート；第３図ないし第５
図は、本発明における傾斜穿孔圧延に際して使用
する傾斜ロールの作用の説明図；第６図イ，ロ
は、本発明にかかる方法の１実施例のフローチヤ
ート；第７図イ〜ホは、本発明にかかる方法の別
の実施例のフローチヤート；および第８図は、リ
ーリング長さおよびリーリング回数の説明図であ
る。 ３１，３１′……傾斜ロール、３３……ビレツ
ト、３４……プラグ、４０……傾斜穿孔機、４３
……傾斜延伸圧延機、４５……傾斜圧延磨管機、
４７……傾斜絞り圧延機。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ パスラインを挟んで対設された複数の傾斜ロ
ールを備えた傾斜穿孔機により中実ビレツトから
中空管を製造する方法であつて、前記傾斜穿孔機
に送られるチタンまたはチタン合金のビレツトの
加熱温度T0、該傾斜穿孔機における穿孔比El、
穿孔に用いるプラグとロール間でのリーリング回
数Rnとするとき、下記関係式を満足する条件下
で穿孔を行い、熱間圧延を終了することを特徴と
する、チタンおよびチタン合金継目無管の製造方
法。 800℃≦T0≦1050℃ 1.3≦El≦3.5 ただし、1.3≦El≦2.5のときRn≧1.2 2.5＜El≦3.5のときRn≧1.4 ２ パスラインを挟んで対設された複数の傾斜ロ
ールを備えた傾斜穿孔機により穿孔し、次いで傾
斜延伸圧延機、傾斜磨管機、および傾斜絞り圧延
機の少なくとも一つを経て中実ビレツトより中空
管を製造する方法であつて、前記傾斜穿孔機に送
られるチタンまたはチタン合金のビレツトの加熱
温度T0、該傾斜穿孔機における穿孔比El、穿孔
に用いるプラグとロール間でのリーリング回数
Rnとするとき、下記関係式を満足する条件下で
穿孔を行い、前記傾斜延伸圧延機、傾斜磨管機、
または傾斜絞り圧延機の最終圧延機で熱間圧延を
終了することを特徴とする、チタンおよびチタン
合金継目無管の製造方法。 800℃≦T0≦1050℃ 1.3≦El≦3.5 ただし、1.3≦El≦2.5のときRn≧1.2 2.5＜El≦3.5のときRn≧1.4
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19955687A JPS6444204A (en) | 1987-08-10 | 1987-08-10 | Production of seamless titanium pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19955687A JPS6444204A (en) | 1987-08-10 | 1987-08-10 | Production of seamless titanium pipe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6444204A JPS6444204A (en) | 1989-02-16 |
| JPH0520165B2 true JPH0520165B2 (ja) | 1993-03-18 |
Family
ID=16409788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19955687A Granted JPS6444204A (en) | 1987-08-10 | 1987-08-10 | Production of seamless titanium pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6444204A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0313223A (ja) * | 1989-06-09 | 1991-01-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ＴｉまたはＴｉ合金の継目無管の製造方法 |
| CN103128102B (zh) * | 2013-03-18 | 2015-03-04 | 天津钢管集团股份有限公司 | 一种钛合金油井管的生产方法 |
| CN103909111A (zh) * | 2014-03-27 | 2014-07-09 | 攀钢集团成都钢钒有限公司 | 一种钛合金无缝管及其生产方法 |
| CN104588410B (zh) * | 2014-12-19 | 2017-01-04 | 聊城鑫鹏源金属制造有限公司 | 一种钛合金tc4材质热轧无缝管的生产工艺 |
| CN107413852B (zh) * | 2017-09-22 | 2019-04-30 | 攀钢集团研究院有限公司 | 用于ta2纯钛毛管的制备方法 |
| CN110369546B (zh) * | 2019-08-01 | 2020-11-27 | 四川三洲特种钢管有限公司 | 一种生产大口径钛合金热轧无缝管的方法 |
| CN110711775A (zh) * | 2019-10-26 | 2020-01-21 | 鑫鹏源智能装备集团有限公司 | 一种钛合金管制造成型方法 |
| CN110899335A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-24 | 西北工业大学 | 一种小口径海洋用钛合金无缝管的短流程制造方法 |
-
1987
- 1987-08-10 JP JP19955687A patent/JPS6444204A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6444204A (en) | 1989-02-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |