JPH0747409A

JPH0747409A - マンドレルミルによる圧延方法およびその装置

Info

Publication number: JPH0747409A
Application number: JP5196130A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamada; 将之山田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-08-06
Filing date: 1993-08-06
Publication date: 1995-02-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】可及的少ない数のマンドレルバーでもってより
多種類の異なる肉厚の継目無鋼管の延伸圧延を可能とす
るマンドレルミルの圧延方法とそのための圧延装置を提
供する。【構成】マンドレルバー３を挿入した鋼管２を減肉延伸
圧延するにあたり、少なくとも１対の圧延ロール１，
１′の各ロール軸を圧延材の進行方向に対し、相互に同
方向に傾斜配置して圧延する。

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、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、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を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、径の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ことがある。ロールの孔
型径と使用するマンドレルバー外径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９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、仕上げ
肉厚のピッチに応じた外径を有する多数の寸法のマンド
レルバー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特開昭
61−86020 号公報に示すように１対のロール圧下を非対
称に行い、ロールの設定位置を調節することにより、偏
肉を防止しようとする試みがある。しかし、この方法で
は、仕上げスタンドが少なくとも３スタンド以上必要と
なる。なぜなら、特開昭61−86020 号公報の表１に示さ
れている例では、#3スタンドと#5スタンドとをセットで
非対称にロールの圧下調整を行い、それらのスタンド間
に#4スタンドを介在させながら、#5スタンドは#3スタン
ドとは反対方向にロールの圧下調整を行う必要がある。
従って仕上げスタンドは#3、#4、#5の３スタンドが少な
くとも必要となる。通常、仕上げスタンドは２スタンド
であり、前述した方法の場合には１スタンド余分に設置
するか、あるいは、マンドレルミルでの圧下量を１スタ
ンド分減少させる必要があり、設備費の増大あるいは十
分な加工度をとれないなどの問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、継目無鋼管
の製造方法のうち、マンドレルミルを用いる延伸圧延方
法は、その生産性の高さ、あるいは、内面品質の良好さ
からよく使われている。しかし、マンドレルミルは、プ
ラグミルに比べてスタンド数が多いという問題や、長さ
の短いプラグに比べてマンドレルバーに要する材料費お
よびそのハンドリング設備等への投資費用も過大となる
という問題がある。

【０００８】従ってこのマンドレルバーの保有数を減少
させることが、工場の操業上重要である。マンドレルバ
ーの保有数を削減するためには、マンドレルバーの共有
化が必要である。すなわち、異なる肉厚の継目無鋼管を
圧延する場合に同一のマンドレルを使用する技術の確立
が必要となる。

【０００９】同一のマンドレルバーで異なる肉厚の継目
無鋼管を圧延する場合、ロールギャップを調整しただけ
では、前述した理由によって円周方向の偏肉が発生す
る。この偏肉の発生を防止することが必要となる。円周
方向の偏肉を防止するために、本出願人は，特願平４−
39791 号として、１対の圧延ロールの各ロール軸を被圧
延材の進行方向に対し、相互に逆方向に傾斜配置し、か
つその傾斜を調整可能としたロールスタンドを備えたマ
ンドレルミル圧延装置を既に提案している。この圧延装
置では、１対のロールの傾斜角を逆方向に配置すること
により、孔型軸心線と直交する平面における孔型形状を
真円に近似の形状に画成でき、ロールとマンドレルとの
間の間隙が円周方向にほぼ均一になり、円周方向の肉厚
が均一の鋼管が得られる。

【００１０】前記圧延装置では、圧延中の鋼管に円周方
向に回転力が作用するので、傾斜角を逆方向に配置した
ロールスタンドを複数連設する場合には、回転力を相殺
するために隣接するスタンドの傾斜角を反対方向にして
配置している。

【００１１】各ロール軸を逆方向に傾斜配置した複数ロ
ールスタンドの傾斜角を隣接するスタンドで反対方向に
して連設すると、被圧延材が複数のロールスタンドに噛
み込んでいる場合には、被圧延材が回転しない。しか
し、最終２スタンドから最終スタンドだけに被圧延材が
噛み込むようになると、被圧延材が回転を開始すること
がある。この回転速度がある一定値を超えると、最終ス
タンドにおいて、その前段のスタンドの孔型フランジ部
間での圧延部分が最終スタンドの孔型溝底部分で圧延で
きなくなり、被圧延材の後端部に円周方向に偏肉が発生
することがある。

【００１２】ここに、本発明の一般的目的は、マンドレ
ルミルによる減肉延伸圧延に際して、円周方向の肉厚の
バラツキを防止するための安価かつ簡便な方法および装
置を提供することである。

【００１３】また、本発明の具体的目的は、可及的に少
ない数のマンドレルバーでもって、より多種類の異なる
肉厚であって、かつ円周方向の偏肉の少ない継目無鋼管
の延伸圧延を可能とするマンドレルミルによる圧延方法
とそのための圧延装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明者は、１
対のロール圧下を非対称とする前述の従来技術に対し
て、ロール対自体の配置を工夫することで同等以上の作
用効果が得られることを知り、本発明を完成した。

【００１５】したがって、本発明の要旨とするところ
は、相対向して配置された１対の孔型ロールを90°位相
を異ならせて配列してなる、継目無鋼管のマンドレルミ
ルによる圧延方法において、マンドレルバーを挿入した
被圧延材を減肉延伸圧延するにあたり、前記１対の孔型
ロールのロール軸を前記被圧延材の進行方向に対して同
一方向に傾斜配置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である。

【００１６】また、別の見地からは、本発明は、マンド
レルバーを挿入した被圧延材を減肉延伸圧延する、相対
向して配置された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、前記１対の圧延ロールの各ロール軸を前記被圧延材
の進行方向に対して同一方向に傾斜配置してなり、かつ
その傾斜が調整可能なロールスタンドを少なくとも１ス
タンド有することを特徴とするマンドレルミル圧延装置
である。

【００１７】

【作用】次に、添付図面を参照して本発明をさらに具体
的に説明する。図１は、本発明にかかる圧延方法を実施
する圧延ラインの説明図であり、マンドレルバー３を挿
入された鋼管２には、各ロール対1a、1b、1c、1d、1eか
らなる一連の圧延スタンドを経て減肉延伸圧延が行われ
る。

【００１８】本発明の好適態様によれば、相対して配置
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、
相互に同方向に傾斜配置されており、その様子は図２に
示す如くで、同図(a) は平面図、同図(b) は側面図、同
図(c) は正面図である。

【００１９】図２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、同方向にそれぞれ同一角度θ₁だけ傾斜配置されて
いる。従ってロール軸と管軸のなす角度は１対のロール
とも90度より大きいか、あるいは90度より小さくなる。
なお、可及的な真円化圧延を行うには同一角度傾斜とす
るのが好ましいが、例えば設備精度上の問題から同一角
度に設定することが困難な場合等には、発生する偏肉が
許容値以下となる範囲内において異なる角度の傾斜配置
としてもよい。すなわち、この仕上げスタンドを構成す
る最終２スタンドのロール対の孔型は、通常、次のよう
に設定されている。

【００２０】図３は真円孔型を例にとった模式的説明図
で、同図(a) はｉ番目のスタンドを、また同図(b) はｉ
＋１番目 (最終スタンド) を示す。この図から明らかな
ように、両者のスタンドはパスライン回りに90°位相し
て連設されており、圧延に供する軸長方向の外径ＭＤが
同一のマンドレル３に対し、基準寸法圧延時におけるマ
ンドレル円周面と孔型周面との間隔が円周方向で同一と
なるように両スタンドのロール孔型直径Ｒ_iとＲ_i+1 と
を同一に設定し、より望ましくは各スタンドでの減肉圧
延領域α₁、α₂の間にα₁＋α₂≧90°の関係が成立
するように設定することで、円周方向に肉厚均一な管仕
上げ圧延を行うようにしてある。

【００２１】本発明にかかるマンドレルミル圧延装置
は、図２に示す各ロール対１、1'からなるロールスタン
ドを全ロールスタンドに適用した連続ミルであってもよ
い。なお、互いに隣あったスタンドは、図１からも分か
るように、そのロール軸を交互に90°位相させて配置さ
れている。

【００２２】その傾斜角度θは、例えば、図４にその一
方のロール軸端側のみについて示すように、一方のロー
ル１および他方のロール1'のロールチョック11および1
1' を直接的または間接的にロールハウジング10に取り
付けた支持台12および12' に設置され、図示しない電動
機等によって作動するジャッキ13、13および13' 、13'
により、それぞれ互いに同方向に変位させることによっ
て調整可能としてある。なお、傾斜角θの調整機構は図
示例に制限されるものではなく、例えば前記ジャッキ機
構に替えて油圧機構を用いてもよい。またさらには、例
えば、前記ロールチョックの圧下方向 (ロールギャップ
調整方向) への摺動部分を一方のロール用と他方のロー
ル用に分割すると共に、この分割摺動部分をロールハウ
ジングに対して前記摺動方向と直交する方向に摺動自在
に取り付け、これを前記ジャッキ機構または油圧機構等
の適宜な慣用手段で移動させるように構成することもで
きることは言うまでもない。

【００２３】また、前述したようにスタンドを固定し、
ロールチョックを動かして傾斜角θを調整する構成だけ
でなく、図５及び図６に示すようにスタンド全体を回転
させることによってロール軸に傾斜角θを与える構成で
もよい。この構成もジャッキ機構、油圧機構、または適
宜な慣用手段でスタンドを回転させることができる。

【００２４】このような構成のマンドレルミルによる圧
延方法によれば、次のような効果が得られる。つまり、
通常は、仕上げ肉厚は、仕上げスタンド (通常は最終の
２スタンド)においてロール孔型とマンドレルバー外径
の幾何学的関係により決定される。

【００２５】しかしながら、このようなマンドレルミル
の仕上げスタンドにおいて、同一マンドレル外径でロー
ルギャップのみを変更して異なる肉厚に仕上げようとす
る場合には周方向偏肉が発生する。すなわち前述したよ
うに、同一マンドレル外径で標準肉厚より薄肉を圧延す
る場合にはロールギャップを狭くして、ロール孔型の溝
底部での肉厚が所定の肉厚になるように設定するから、
前記溝底部の間隔に比べ大きくなるためである。その場
合には円周方向の肉厚分布は溝底がいちばん薄肉にな
り、溝底から離れるに従って厚肉になる。

【００２６】ここに、本発明によれば、このような場合
でも、ロール軸を圧延の進行方向に対して傾斜して配置
することにより、円周方向に肉厚分布を均一化すること
ができる。その傾斜角は一対のロールスタンドで図２に
示すように同方向に配置する。このようにすると、傾斜
角θによっては、孔型軸心線と直交する平面における孔
型形状は、図７中に破線で示すように、真円に近似の形
状を画成することとなり、円周方向にほぼ均一なロール
１、1'とマンドレル３との間隙が画成され、円周方向に
肉厚の均一な鋼管が得られる。また、傾斜方向が同一方
向のため、一対のロール１、1'で鋼管に回転力が逆方向
に作用し、鋼管の回転を防止できる。

【００２７】なお、傾斜角θは使用するロール孔型の仕
様によって定まり、予め実験あるいは計算によってロー
ルとマンドレルとの円周方向の間隔が可及的に均一にな
るように求めておき、ロールギャップの変更の都度、角
度θを調整設定すればよい。

【００２８】かくして、本発明によれば、従来約50種の
マンドレルバーを保有していなければならなかったのに
対して、ほぼ1/3 にまで減少することができ、その場合
の肉厚のバラツキもほぼ２％に抑えることができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明によるマンドレルミルにおける
実施例とその効果について述べる。本例にあっては、図
１の圧延ラインにおいて表１に示す操業条件でマンドレ
ルミル圧延を行った。なお、ロール対の傾斜角θ
（θ₁、θ₂)は図４に示すスタンドを用いて調整した。
従来例ではθ₁＝θ₂＝０であるが、比較例ではθ₁、
θ₂が同一角度であるが方向が逆になっている。

【００３０】本例のマンドレルミル圧延は、ロール対の
傾斜角を３度と５度の２種類に変えて行った。この例で
は、スタンド数は５個であり、#4および#5スタンドに傾
斜角を設定した。

【００３１】この実験結果の肉厚分布を図８に示す。従
来のロール傾斜のないスタンドの実験では、所定の肉厚
より薄肉の材料では、偏肉が発生したが、ロールを傾斜
させることにより、同じマンドレルでも所定の肉厚以外
でも偏肉なく圧延可能であることが分かる。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】従って、本発明によれば、保有すべきマ
ンドレルバーの外径ピッチを粗くできるのでマンドレル
バーの保有本数を大幅に削減でき、安価かつ簡便に円周
方向の肉厚のばらつきを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マンドレルミルによる本発明にかかる圧延ライ
ンの一例を示す概略図である。

【図２】本発明において使用するロール対のロール配置
の模式的説明図であって、同図(a) は平面図、同図(b)
は側面図、同図(c) は正面図である。

【図３】最終スタンドでの基準寸法圧延時の模式的説明
図であって、同図(a) はｉ番目のスタンド、同図(b) は
ｉ＋１番目のスタンドを示す説明図である。

【図４】本発明の実施例で用いた傾斜圧延スタンドの説
明図である。

【図５】ロールをスタンドごと傾斜した場合の平面概略
図である。

【図６】ロールをスタンドごと傾斜した場合の平面拡大
図である。

【図７】ロール対を傾斜した場合にロールとマンドレル
との円周方向の間隔が均一になることを示す模式的説明
図である。

【図８】実施例における圧延後の鋼管の肉厚分布を示す
グラフである。

【図９】周方向偏肉の発生理由の説明図であって、同図
(a) は基準寸法圧延時の説明図、同図(b) は非基準寸法
圧延時の説明図である。

【符号の説明】

1 : ロール 2 : 鋼管 3 : マンドレル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２１Ｂ 37/78

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対向して配置された１対の孔型ロール
を90°位相を異ならせて配列してなる、継目無鋼管のマ
ンドレルミルによる圧延方法において、マンドレルバー
を挿入した被圧延材を減肉延伸圧延するにあたり、前記
１対の孔型ロールのロール軸を前記被圧延材の進行方向
に対して同一方向に傾斜配置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。
【請求項２】マンドレルバーを挿入した被圧延材を減
肉延伸圧延する、相対向して配置された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、前記１対の圧延ロールの各ロ
ール軸を前記被圧延材の進行方向に対して同一方向に傾
斜配置してなり、かつその傾斜が調整可能なロールスタ
ンドを少なくとも１スタンド有することを特徴とするマ
ンドレルミル圧延装置。