JPH06285512A - マンドレルミルによる圧延方法およびその圧延装置 - Google Patents

マンドレルミルによる圧延方法およびその圧延装置

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JPH06285512A
JPH06285512A JP8053793A JP8053793A JPH06285512A JP H06285512 A JPH06285512 A JP H06285512A JP 8053793 A JP8053793 A JP 8053793A JP 8053793 A JP8053793 A JP 8053793A JP H06285512 A JPH06285512 A JP H06285512A
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JP
Japan
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rolling
roll
stand
mandrel
roll axis
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Withdrawn
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JP8053793A
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English (en)
Inventor
Yutaka Nagase
豊 永瀬
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 可及的に少ないマンドレルバーで周方向の偏
肉が少なくかつ肉厚が異なる多種類の継目無鋼管を得
る。 【構成】 マンドレルミル圧延装置は、マンドレルバー
3を挿入したシェルを減肉延伸圧延する圧延装置であっ
て、互いに平行に配置された1対の圧延ロール1i ,1
i ’、1i+1 ,1i+1 ’を備えたロールスタンドを複数
連設してなり、1対の圧延ロールの各ロール軸を鋼管素
材の進行方向に対し相互に逆方向に傾斜配置し、その傾
斜を調整可能とした少なくとも1つのロール軸傾斜スタ
ンドと、ロール軸傾斜スタンドの下流側に配置され、1
対の圧延ロールのロール軸がパスライン回りに回転可能
な回転可能スタンドとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マンドレルミルによる
継目無鋼管の製造工程において、マンドレルバーを挿入
した鋼管素材を減肉延伸圧延するマンドレルミルによる
圧延方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】マンドレルミルを使った継目無鋼管製造
用の圧延ラインにおいては、ビレットをピアサで穿孔
し、その後、マンドレルミルで、肉厚を減じて所定の肉
厚に仕上げ、次いでストレッチレデューサで外径を絞
り、所定外径に仕上げて継目無鋼管を得る。
【0003】この場合、マンドレルミルでは、孔型ロー
ルとマンドレルバーとの間隙においてシェル(鋼管素
材)を肉厚圧下することにより所定の肉厚に仕上げる。
その際に肉厚のばらつきを可及的に少なくするために
は、ロールの孔型径とマンドレルバー径とが一義的に決
定される。従って、仕上げ肉厚が異なると、それに応じ
て別のマンドレルバーに交換するなど、その都度、径が
異なるマンドレルバーを使用しなければならない。それ
は、孔型ロールを交換するよりも、マンドレルバーを交
換する方が簡単であるためである。
【0004】また、ロールギャップを変更した場合に
は、円周方向に偏肉が発生するおそれもある。ロールの
孔型径と使用するマンドレルバー外径とにより幾何学的
に決定される間隔により肉厚が決まるため、ある一定の
ロールギャップ以外では1対のロールで画成される孔型
径(形状)が変化し、これに伴って前記間隔も円周方向
で変化するからである。
【0005】これを真円孔型を例にとって模式的に示し
たのが図3であり、同図(a) はロール対1、1’とマン
ドレルバー3とから画成される間隔が円周方向で均一と
なる、つまり円周方向で肉厚が均一となる場合、同図
(b) はロールギャップを変更することにより円周方向で
肉厚が不均一となる場合をそれぞれ示す。そのため、マ
ンドレルバーは仕上げ肉厚のピッチに応じて多数の寸法
のものを保有しておく必要がある。従って、数多くのマ
ンドレルバーが必要となり、製造コストが高くなる。
【0006】このような問題点を解決するために、本出
願人は、特願平4−039791号でロール軸傾斜スタンドを
備えたマンドレルミル圧延装置とその圧延方法を提案し
た。特願平4−039791号によれば、例えば図4に示す互
いに平行に配置された各圧延ロール対1a 〜1e におけ
る少なくとも仕上ロールスタンドとなる最後の2スタン
ドにおける圧延ロール対1d 、1e のロール配置が圧延
材の進行方向に対し、相互に逆方向に傾斜配置されてお
り、その様子は図5に示す如くであり、同図(a) は平面
図、同図(b) は側面図、同図(c) は正面図である。
【0007】図5においてロール対1、1' は、そのロ
ール軸を圧延材の進行方向( 白抜き矢印符で示す) に対
し、相互に逆方向に角度θだけ傾斜配置されている。し
たがって同一径を有するバーに対して、ロールギャップ
の調整量と、傾斜角θを適正な関係で調整することによ
って、多様な肉厚の鋼管を極端な周方向偏肉の発生抑え
て圧延できるというものである。なお、特願平4−0397
91号を含めて従来のマンドレルミルでは隣会うロールス
タンドは圧延パスライン回りに、90°ずつ位相をずらし
て連設されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】特願平4−039791号の
技術では、 ロール軸傾斜スタンドで圧延した圧延素材(シェル)
が、傾斜角θの作用によって、若干ながらねじれつつ回
転しつつ次のスタンドへ供給される。 ところが、マンドレルミルは、隣合うスタンドを90°
ずつ位相をずらすことによって円周方向偏肉を抑制でき
る孔型形状を有している。これは各スタンドのロール最
小径部付近 (ロール溝底部) の肉厚圧下が、他の部分よ
りも大きくなるためである。各スタンドで円周方向に均
一な肉厚圧下を行うとフランジ側でシェルが噛出すの
で、溝底側で肉厚圧下が大となり、フランジ側で肉厚圧
下が小となる孔型形状とすることにより、あるスタンド
でフランジ側に位置したシェルの肉厚は次スタンドでは
溝底側へ到達し、結果として周方向に均等に肉厚加工さ
れる。
【0009】したがって、ロール軸傾斜スタンドから次
スタンドに至る間に、シェルが回転角度αねじれると、
回転角度α分だけ次スタンドのロール孔型に対して不適
切に回転し、シェルの噛込みが生じる。その結果、次ス
タンドにおいて偏肉が発生し、製品寸法精度が悪化しや
すい。
【0010】もちろん、角度αだけ回転した孔型をロー
ルに設ければよいが、上記技術は共通のロール孔型を使
用して異なる肉厚の管圧延できるのが利点であり、本末
転倒となる。本発明の目的は、可及的に少ないマンドレ
ルバーで周方向の偏肉が少なくかつ肉厚が異なる多種類
の継目無鋼管を得ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係るマンドレル
ミルによる圧延方法は、マンドレルバーを挿入した鋼管
素材を減肉延伸圧延する方法であって、互いに平行に配
置された1対の圧延ロールの各ロール軸を圧延材の進行
方向に対し相互に逆方向に傾斜配置したロール軸傾斜ス
タンドにおけるロール軸と、前記ロール軸傾斜スタンド
に続いて配置された、1対の圧延ロールのロール軸がパ
スライン回りに回転可能な回転可能スタンドにおけるロ
ール軸とがパスラインに垂直な平面上で互いになす角度
βをβ=(90+α)°として圧延することを特徴とす
る。ただし、 α:ロール軸傾斜スタンドとパスライン回り回転可能ス
タンド間での圧延材の回転角度。
【0012】本発明に係るマンドレルミル圧延装置は、
マンドレルバーを挿入した鋼管を減肉延伸圧延する、互
いに平行に配置された1対の圧延ロールを備えたロール
スタンドを複数連設してなる装置であって、1対の圧延
ロールの各ロール軸を圧延材の進行方向に対し相互に逆
方向に傾斜配置してなり、その傾斜を調整可能とした少
なくとも1つのロール軸傾斜スタンドと、前記ロール軸
傾斜スタンドの下流側に配置され、1対の圧延ロールの
ロール軸がパスライン回りに回転可能な回転可能スタン
ドとを備えたことを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明に係るマンドレルミルによる圧延方法で
は、ロール軸傾斜スタンドにおけるロール軸と、前記ロ
ール軸傾斜スタンドに続いて配置された回転可能スタン
ドにおけるロール軸とがパスラインに垂直な平面上で互
いになす角度βをβ=(90+α)°として圧延する。
【0014】ここでは、ロール軸傾斜スタンドの傾斜角
の作用により回転角度αだけ鋼管素材が回転しても、回
転可能スタンドのロール軸とロール軸傾斜スタンドとの
なす角度βが(90+α)°であるので、回転可能スタ
ンドをロール軸傾斜スタンドに対して実質的に90°位
相をずらせることができ、円周方向の偏肉を抑制でき
る。また、ロール軸傾斜スタンドにより圧延できるの
で、可及的に少ないマンドレルバーで肉厚が異なる多種
類の継目無鋼管を得ることができる。
【0015】本発明に係るマンドレルミル圧延装置で
は、ロール軸傾斜スタンドで圧延された鋼管素材は回転
角度α分回転して回転可能スタンドに到達し圧延され
る。ここでは、回転可能スタンドのロール軸と、ロール
軸傾斜スタンドのロール軸とのなす角度を90+αとす
ることにより、回転可能スタンドをロール軸傾斜スタン
ドに対して実質的に90°位相をずらせることができ、
同様に円周方向の偏肉を抑制できる。また、ロール軸傾
斜スタンドにより圧延できるので、可及的に少ないマン
ドレルバーで肉厚が異なる多種類の継目無鋼管を得るこ
とができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面を参照
してさらに具体的に説明する。図1は、本発明にかかる
マンドレルミルによる圧延方法の実施に用いるマンドレ
ルミルの説明図であり、同図(a) は側面図、同図(b) は
同図(a) のA−A’矢視図、同図(c) は同図(a) のB−
B’矢視図、同図(d) は同図(b) と同図(c) との関係を
示す図である。ここでは、図4に示す互いに平行に配置
された各圧延ロール対1a〜1eにおける少なくとも仕上げ
ロールスタンドとなる最終の2スタンド(i、i+1ス
タンド) に適用した場合を例に説明する。
【0017】iスタンドは、ロール1i 、1i ’からな
り、各々のロール軸はパスライン4に垂直な平面に対し
て、傾斜角θi だけ互いに逆方向に傾斜配置される。
(i+1) スタンドは、ロール1i+1 、1i+1 ’からな
り、各々のロール軸はパスライン4に垂直な平面に対し
て、傾斜角θi+1(図示せず) だけ互いに逆方向に傾斜配
置される。また図1(b) ,図1(c) 、図1(d) から判る
ように、(i+1) スタンドはiスタンドに対して、パ
スライン4回りにβ= (90+α) °だけ位相がずれて配
される。なお、従来技術ではα=0 °であり、位相は9
0°である。
【0018】iスタンドのロール1i 、1i ’は傾斜角
θi を有しているので、マンドレルバー3を挿入したi
スタンド出側のシェル2は角度ψi をもって、ねじれな
がら(i+1) スタンドに到達する。つまり、iスタン
ドで点Cを通過したシェル2上の点は (i+1) スタン
ドで点Dを通過する。ねじれ角ψi は傾斜角θi 及びi
スタンドでの圧延によるシェル2の変形状況等によって
変化する。
【0019】ここで、i〜(i+1) スタンド間の距離
をL、( i+1) スタンドにおけるシェル2の代表外径
を di+1 とすると、回転角αは幾何学的に下式となる。
【0020】
【数1】
【0021】ねじれ角ψi は上述のように圧延条件によ
って変化するので、ねじれ角ψi の変化に応じて回転角
αは変更されるべき値である。また図1(c) 中で外径
di+1はロール1i+1 、1i+1 ’の溝底間隔とな
っているが、実際のシェル外面形状は直径 di+1 の真円
とは限らないから、シェルの外周長から直径に換算する
等、適宜選択されるべき値である。マンドレルミルにお
いて圧延される鋼管の肉厚によっては、傾斜角θi 、θ
i+1 がともに0となる場合があり、このときは回転角α
=0と設定される。
【0022】また、シェル2の先端側、後端側において
は圧延が非定常的となり、ねじれ角ψi が変化する場合
がある。このときは圧延中に回転角αを変化させればよ
い。もちろん、ねじれ角ψi の変動幅が小さい場合には
圧延中の回転角αを一定値として固定したままでもよ
い。
【0023】ロール軸に対して回転角αを付与し得る装
置(ロールスタンド)の実施例を図2に示す。ロールス
タンド5は、略円環状の固定ハウジング6と、固定ハウ
ジング6にパスライン回りに回転可能に支持された回転
ハウジング7とを備えている。ロール1i+1 、1i+1 ’
は回転ハウジング7内に圧下量および傾斜角を付与可能
に配設され、図示しない外部駆動装置によって回転駆動
される。回転ハウジング7は油圧シリンダ8、8’を介
して固定ハウジング6に対する回転角αを与えられる。
【0024】図2に示す実施例では、回転角αを回転ハ
ウジング7によって実現しているが、回転ハウジングを
用いずに固定ハウジングにロール軸受部を設けて、この
ロール軸受部が圧下方向とロール軸長方向に移動調整可
能な機構で支持される構成としても回転角αを付与する
ことができる。また上述の実施例では、ロールスタンド
5を傾斜角設定可能な構成としているが、傾斜角は設定
できなくてもよい。
【0025】〔実験例〕図4に示す5スタンドのマンド
レルミルによる連続圧延を行なった。第4、5スタンド
1d 、1e に傾斜角を付与した。第5スタンド1e は図
2に示した構成であり、回転角αを設定可能である。 ・圧延用素材..... φ60×t5×L 2000 (純Al材)(mm) ・マンドレル径... φ48 (mm) ・各スタンド出側におけるシェルの目標代表寸法および
傾斜角は表1に示すとおりである。
【0026】
【表1】
【0027】 ・スタンド間隔.....300mm (全スタンド共通) まず、比較のために、第5スタンド1eの回転角α=0 °
として10本の鋼管素材を圧延した。全ての隣り合うスタ
ンドのロール軸は互いに90°ずつ位相がずれている。な
お10本の圧延用素材のうち1本は外面の軸長方向に、け
がき針によって筋をつけて、圧延し、定常圧延状態で圧
延機を停止することによって、第4〜第5スタンド間で
のシェルのねじれ角ψを測定した。全長にわたって圧延
を完了した9本の周方向偏肉率を測定したところ、その
平均値は、9.5 %であった。( 偏肉率 (%) = (周方向
肉厚最大値−最小値)/平均値×100)なお、ねじれ角ψは
1.5 °であった。
【0028】一方、本発明方法により、第5スタンド1e
に回転角αを付与して10本の素材を圧延し、偏肉率を測
定した。前述の式1において、L=300 mm、 di+1 =5
3.4mm、ψi = 1.5°とするとα=16.9°となるので、
第5スタンド1eに回転角α=16.9°を付与した。その結
果、得られた偏肉率の平均値は4.2 %であり、本発明に
よる偏肉減少効果が明確に認められた。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ロール軸を傾斜したスタンドを有するマンドレルミルに
よって圧延する際の鋼管素材のねじれに伴う周方向偏肉
の発生が効果的に抑制される。したがって、同一孔型形
状のロールと同一径のマンドレルバーによって広範囲の
肉厚寸法の鋼管素材を圧延可能であると同時に、得られ
た鋼管素材の周方向偏肉は極めて小さい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるマンドレルミルのロー
ル対のロール配置の模式図であって、同図 (a)は側面
図、同図(b) は同図(a) のA−A’矢視図、同図(c) は
同図(a) のB−B’矢視図、そして同図(d) は同図(b)
と同図(c) との関係を示す図である。
【図2】本発明の一実施によるマンドレルミル圧延装置
におけるロールスタンドの正面図である。
【図3】周方向偏肉発生原因の一例を示す模式図であ
る。
【図4】マンドレルミル圧延を示す模式図である。
【図5】ロール軸に傾斜角を付与したロールスタンドを
示す模式図である。
【符号の説明】 1i 、1i ’、1i+1 、1i+1 ’:ロール 2:シェル 3:マンドレルバー 6:固定ハウジング 7:回転ハウジング 8、8’:回転角設定用油圧シリンダ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マンドレルバーを挿入した鋼管素材を減
    肉延伸圧延するマンドレルミルによる圧延方法であっ
    て、 互いに平行に配置された1対の圧延ロールの各ロール軸
    を前記鋼管素材の進行方向に対し相互に逆方向に傾斜配
    置したロール軸傾斜スタンドにおけるロール軸と、前記
    ロール軸傾斜スタンドに続いて配置された、1対の圧延
    ロールのロール軸がパスライン回りに回転可能な回転可
    能スタンドにおけるロール軸とがパスラインに垂直な平
    面上で互いになす角度βを β=(90+α)° として圧延することを特徴とするマンドレルミルによる
    圧延方法。ただし、 α:ロール軸傾斜スタンドとパスライン回り回転可能ス
    タンド間での圧延材の回転角度
  2. 【請求項2】 マンドレルバーを挿入した鋼管素材を減
    肉延伸圧延する、互いに平行に配置された1対の圧延ロ
    ールを備えたロールスタンドを複数連設してなるマンド
    レルミル圧延装置であって、 1対の圧延ロールの各ロール軸を前記鋼管素材の進行方
    向に対し相互に逆方向に傾斜配置してなり、その傾斜を
    調整可能とした少なくとも1つのロール軸傾斜スタンド
    と、 前記ロール軸傾斜スタンドの下流側に配置され、1対の
    圧延ロールのロール軸がパスライン回りに回転可能な回
    転可能スタンドと、を備えたことを特徴とするマンドレ
    ルミル圧延装置。
JP8053793A 1993-04-07 1993-04-07 マンドレルミルによる圧延方法およびその圧延装置 Withdrawn JPH06285512A (ja)

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