JPH06243B2 - 難加工材料製の継目無管の穿孔方法 - Google Patents

難加工材料製の継目無管の穿孔方法

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JPH06243B2
JPH06243B2 JP5867589A JP5867589A JPH06243B2 JP H06243 B2 JPH06243 B2 JP H06243B2 JP 5867589 A JP5867589 A JP 5867589A JP 5867589 A JP5867589 A JP 5867589A JP H06243 B2 JPH06243 B2 JP H06243B2
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B25/00Mandrels for metal tube rolling mills, e.g. mandrels of the types used in the methods covered by group B21B17/00; Accessories or auxiliary means therefor ; Construction of, or alloys for, mandrels or plugs
    • B21B25/04Cooling or lubricating mandrels during operation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B19/00Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • B21B19/02Tube-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
    • B21B19/04Rolling 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)
  • Lubricants (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は継目無管の穿孔方法、特にマンネスマン製管法
により継目無管を製造する過程で行われる加熱された難
加工性材料からなる中実ビレットを穿孔する方法に関す
る。
〔従来の技術〕
熱間で継目無管を製造する方法として、マンネスマン製
管法は従来より広く実施されているが、この方法は所定
温度に加熱した丸鋼片(中実ビレット)を、先ず穿孔圧
延機により穿孔圧延して中空素管(ホローシェル)を製
造し、このホローシェルをエロンゲータ、プラグミル又
はマンドレルミル等の延伸圧延機にて肉厚を減じ、また
必要に応じて再加熱した後、絞り圧延機、或いは定型機
によって主に外径を減じて所定寸法の継目無管を得る方
法である。
継目無管の製造過程で用いられる穿孔圧延機には種々の
構造のものが提案されているが、2本の主ロール及びプ
ラグと、外面規制工具である2個のプレートガイドシュ
ー、ディスクロールとを組み合わせた、所謂2ロールピ
アサ、或いは3本の主ロール及びプラグを組み合わせ
た、所謂3ロールピアサが一般的である。
ところでこのような穿孔圧延過程においてはプラグは加
熱された中実ビレット及びホローシェルとの絶えまない
接触によって常時高温、高負荷に曝されるため主ロー
ル、ディスクロールに比べて摩耗、変形を生じ易いが、
現在最も広く採用されている、例えばJIS-SKT3,同SKT
4、同SNCM616、同SKE62及びその相当鋼等のNi-Cr系、Ni
-Cr-Mo系あるいはNi-Cr-Mo-W系の低合金工具鋼(以下、
単にNi-Cr系合金鋼という)に900〜1000℃の高温でスケ
ール処理を施し、プラグ表面に数10μm及至数100
μmのスケール被膜を生成せしめたプラグを用いて炭素
鋼や低合金鋼を多量に圧延した場合、高温強度がさほど
高くない材質からなるプラグにもかかわらず、数百回の
圧延が可能である。
また更に、プラグ寿命を延長する他の方法としてプラグ
内に冷却水を循環させる、所謂水冷プラグ、或いは熱間
潤滑剤をプラグとホローシェル内面との間に噴出させて
潤滑を効率的に行う方法(特開昭51-133167号)、或い
はプラグ全体又は先端部を高温強度に優れたモリブデン
合金、又はセラミック等により製作する方法(特開昭62
-207503号、特開昭63-104707号、特開昭63-203205号)
等が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところでこのような従来方法にあつては、例えばCrを1
2重量%以上含有する高Cr鋼、ステンレス鋼、Ni基合
金、或いはTiおよびTi合金等の難加工性材料を穿孔圧延
するのに使用すると、前記したようなNi-Cr系合金鋼に
単にスケール処理を施しただけのプラグではたとえ内部
水冷構造を採用し、また潤滑剤噴射構造を採用してもプ
ラグの溶損、変形が著しく、寿命が短い。また、プラグ
先端部のみをモリブデン合金、セラミックにて構成して
強化する方法は先端部の損耗、変形防止効果は大きい
が、胴部の溶損防止機能が弱く、プラグ寿命の延長効果
が十分でない。
また全体をモリブデン合金等にて構成する方法はプラグ
のコストが極めて高く、炭素鋼等の加工の容易な材料用
として前記したようなNi-Cr系合金鋼からなる安価なプ
ラグをも別に用意せねばならず工場内で保有、管理すべ
きプラグの個数が増大し経済的にも不都合である等の問
題があった。
本発明者は難加工性材料に対する穿孔圧延に適用しても
寿命の長いプラグを得るべく実験を行った結果、その詳
細なメカニズムは不明であるが、次のような事実を知見
した。
前記のNi-Cr系合金鋼からなるプラグの表面にスケー
ル層をスケール処理によって付着せしめたプラグを用い
て難加工性材料に適用した結果、僅か数パスでプラグの
溶損、変形、焼付きが生じ、その表面にはスケール処理
によって付着せしめたスケール層が殆ど残存していない
部分が存在し、主としてこの部分にプラグの溶損、変形
が認められた。
また長時間大気中で1200℃程度に加熱することでその
表面に積極的に酸化スケールを生成させたステンレス鋼
製のホローシェルを傾斜圧延機で延伸圧延を行ったとこ
ろ圧延機のプラグ表面にはホローシェルから多量のスケ
ールが移着していることが観察されたが、スケール処理
によつて付着せしめたスケール層の損耗が顕著で、プラ
グ自体の溶損、変形は何等抑制されていないことが確認
された。
更に前記のNi-Cr系合金鋼製のプラグに900℃〜1000℃
でスケール処理を施し、そのままステンレス鋼の穿孔圧
延に供したプラグと、予め炭素鋼を数パス圧延した後ス
テンレス鋼の穿孔圧延に供したプラグとで使用後のプラ
グ表面に予め施したスケールの損耗状況及びプラグ自体
の溶損、変形状況を比較したところ、前者ではスケール
損耗が顕著でプラグ自体に溶損、変形が認められたが、
後者ではスケール損耗が軽微でプラグ自体の溶損、変形
も認められなかつた。
このような事実から、従来の安価な材料である前記のNi
-Cr系合金鋼製のプラグを使用して高Cr鋼、ステンレス
鋼等の難加工性材料を穿孔圧延する際には予め炭素鋼、
低合金鋼の穿孔圧延に供した後に使用するのが効果的で
あることが確認された。
本発明はかかる知見に基づきなされたものであって、そ
の目的とするところは高価な高温高強度材料を用いるこ
となくプラグを構成出来、しかもプラグの損傷、変形を
低減し、プラグ寿命の延長を図れるようにした難加工材
料製の継目無管の穿孔方法を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る継目無管の穿孔方法では、予め炭素鋼又は
5%以上のCrを含む低合金鋼を穿孔圧延するのに用いた
プラグを用いて穿孔圧延を行う。
〔作用〕
本発明方法はこれによって、前述したようにその詳細な
メカニズムは不明であるが、プラグの使用寿命をのばし
得ることとなる。
〔実施例〕
以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。
第1図は本考案方法を、外面規制工具としてディスクロ
ールを用いた2ロール・ピアサに適用した場合の実施状
態を示す部分破断平面図、第2図は第1図のII−II線に
よる部分拡大断面図、第3図は第1図のIII−III線によ
る側面図であり、図中1,2は主ロール、3,4はディ
スクロール、5はプラグ、Bは中実ビレット、Hはホロ
ーシェルを示している。
主ロール1,2は軸長方向の中間部にゴージ部1g、2
gを備え、ここから先端側に向かうに従って直径が漸次
縮小され、また後単側に向かうに従って直径が漸次増大
されて夫々円錐台形に形成されており、中実ビレット
B、ホローシェルHが通過するパスラインX−X線を隔
てて対向配置され、中実ビレットBが搬入される入側の
端部はパスラインX−X線周りに所要角度β(傾斜角と
いう)傾斜させると共に、パスラインX−X線側に向け
て接近させ、パスラインX−X線に対して所要角度γ
(交叉角という)傾斜させて配設し、入側面角α1、出
側面角α2としてあり、夫々図示しない駆動源にて矢符
方向に回転駆動せしめられるようになっている。
ディスクロール3,4はパスラインX−X線を隔ててそ
の両側(左、右又は上、下)の主ロール1,2間に夫々
位置させて配設され、中実ビレットB、ホローシェルH
の外周面に転接して材料が外方へ膨出するのを規制する
と共に、これらの推進を補助すべく回転駆動せしめられ
るようになっている。
プラグ5はその基端部側を芯金6の先端に回転可能に支
持され、先端部側を中実ビレットBの入側に向けてパス
ラインX−X線上に配設されている。
中実ビレットBは所定温度に加熱された状態で白抜矢符
方向に給送され、その先端部を主ロール1,2間に噛み
込ませる。これによって中実ビレットBは両主ロール
1,2の中間においてはディスクロール3,4で規制さ
れ、軸心線回りに回転されつつ軸長方向に移動する螺進
移動せしめられながら、プラグ5が貫入せしめられ、穿
孔圧延されてホローシェルHに形成されることとなる。
そして本発明方法においては、中実ビレットBがCrを1
2重量%以上含有する高Cr鋼、ステンレス鋼、Ni基合
金、或いはTiおよびTi合金等の難加工性材料である場合
には、炭素鋼又は5%以下のCrを含む低合金鋼製の中実
ビレットに対する穿孔圧延に使用したプラグ、即ち予圧
延プラグを用いる。
プラグが、例えばスケール処理によってその表面にスケ
ール層を付着せしめた新品の場合にはこの予圧延は5〜
10本の中実ビレットに対して穿孔圧延、即ち5〜10
パス程度行う。
また新品のプラグでなくても、例えばステンレス鋼製中
実ビレットに1パスだけ使用することによってスケール
層に若干の損耗等が生じた中古プラグであっても、母材
の機械的強度が熱的影響等で著しく損なわれていない限
り、再度炭素鋼を数パス穿孔圧延することにより再使用
が可能である。
更に予圧延を施したプラグについて難加工性材料等に適
用中、致命的な損耗が発生する前に使用を一旦中断して
炭素鋼製の中実ビレット等に対する予圧延を行えばプラ
グ寿命の延長に効果がある。
予圧延に用いる炭素鋼、5%以下のCrを含む低合金鋼は
この予圧延の目的のみに用意したものであつてもよいこ
とは勿論であるが、通常は生産スケジュールを考慮して
炭素鋼、或いは5%以下のCrを含む低合金鋼製の継目無
管の製造時に高Cr鋼、ステンレス鋼等の難加工性材料か
らなる継目無管の製造に用いるべきプラグを適用して予
圧延を施しておくのが望ましい。
〔試験例1〕 第1〜第3図に示した傾斜圧延機を、またプラグはスケ
ール処理を施したものを用い、これに表1に示す如き成
分組成の中実ビレットを各5本づつ予圧延を実施した。
圧延条件は次のとおりである。
中実ビレット寸法 直径:60mm 長さ:500mm 温度:1200゜C 傾斜ロール ゴージ部直径 :450mm ロールバレル長 :200mm 交叉角 :20゜ 傾斜角 :10゜ 入、出側面角 :3.5゜ 回転数 :60rpm プラグ 直径:44mm 長さ:100mm 材質:C:0.2%、Si:0.5% Mn:0.5%、Ni:1.2% Cr:3.5% 付着スケール厚さ:200μm ホローシェル寸法 外径 :62mm (代表値) 肉厚 :8mm 長さ :1040mm その後、SUS304、及びTi合金を各2本づつ穿孔圧延し、
プラグの損耗状態を比較した。
結果は表2に示すとおりである。
なお、予圧延を施さないプラグも用意し、他の条件を同
じにして穿孔圧延を行った。
なおTi合金についての穿孔試験結果も略同様であった。
〔試験例2〕 〔試験例1〕に示すプラグAを用いて表1に示す中実ビ
レット試料No.1に対し再度5本の予圧延を実施した
後、SUS304を2本穿孔した。
結果はプラグ先端部の変形は増大していたが、胴体部に
は殆ど変化がなく、更に使用が可能な状態であった。
また、比較のため予圧延を行わないプラグAについても
同様に再度SUS304を2本穿孔した結果、2本目で途中止
りが生じた。
なお、以上は主ロールにコーン型ロールを用いた2ロー
ルピアサを例にとって説明したが、外面規制工具を用い
ない3ロールピアサ、主ロールがバレル型ロールである
前記2ロールピアサ等であっても適用可能であることは
いうまでもない。
〔効果〕
以上の如く本発明方法にあっては難加工性材料の穿孔に
先立って従来の安価な材料製のプラグに対して予め炭素
鋼、又は5%以下のCrを含む低合金鋼を穿孔する予圧延
を施すのみで安価なプラグの寿命を延長することがで
き、また特殊材質等からなる別のプラグを準備する必要
がないから経済的にも有利であるという優れた効果を奏
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施状態を示す部分破断平面図、
第2図は第1図のII−II線による断面図、第3図は第1
図のIII−III線による側面図である。 1,2…主ロール 3,4…ディスクロール 5…プラグ B…中実ビレット H…ホローシェル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】傾斜圧延機を用いて難加工性材料からなる
    中実ビレットを穿孔圧延する継目無管の穿孔方法におい
    て、 予め炭素鋼又は5%以下のCrを含む低合金鋼を穿孔圧延
    するのに用いたプラグを用いて穿孔圧延を行なうことを
    特徴とする難加工材料製の継目無管の穿孔方法。
JP5867589A 1989-03-10 1989-03-10 難加工材料製の継目無管の穿孔方法 Expired - Lifetime JPH06243B2 (ja)

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