JPH105819A - 鋼管の絞り圧延方法 - Google Patents
鋼管の絞り圧延方法Info
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- JPH105819A JPH105819A JP17032696A JP17032696A JPH105819A JP H105819 A JPH105819 A JP H105819A JP 17032696 A JP17032696 A JP 17032696A JP 17032696 A JP17032696 A JP 17032696A JP H105819 A JPH105819 A JP H105819A
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
- B21B27/06—Lubricating, cooling or heating rolls
- B21B27/10—Lubricating, cooling or heating rolls externally
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
- B21B17/14—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling without mandrel, e.g. stretch-reducing mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/002—Increasing friction between work and working rolls by using friction increasing substance
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、ロール・スタンド数を増設せずに、
現状より一段と素管を絞れる鋼管の絞り圧延方法を提供
することを目的としている。 【解決手段】孔形ロールを用いた絞り圧延機で、鋼管の
肉厚を薄く絞り込むに際して、上記孔形ロールのカリバ
ー部に、増摩剤を吹付ける。
現状より一段と素管を絞れる鋼管の絞り圧延方法を提供
することを目的としている。 【解決手段】孔形ロールを用いた絞り圧延機で、鋼管の
肉厚を薄く絞り込むに際して、上記孔形ロールのカリバ
ー部に、増摩剤を吹付ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管の絞り圧延に
関し、例えば、マンドレル・ミル等で既に造管された継
目無鋼管（素管）の肉厚をさらに絞って所定の製品厚に
する所謂絞り圧延において、設備を増設せずに絞り量を
増加させる技術に係わる。
関し、例えば、マンドレル・ミル等で既に造管された継
目無鋼管（素管）の肉厚をさらに絞って所定の製品厚に
する所謂絞り圧延において、設備を増設せずに絞り量を
増加させる技術に係わる。
【０００２】
【従来の技術】絞り圧延機（以下、ストレッチ・レデュ
ーサという）は、例えば小径の継目無鋼管（以下、単に
鋼管という）を製造するプロセスにおいて、粗造管する
ピアサー・ミル、マンドレル・ミルに続き、最終圧延機
として配置されているのが通常である。
ーサという）は、例えば小径の継目無鋼管（以下、単に
鋼管という）を製造するプロセスにおいて、粗造管する
ピアサー・ミル、マンドレル・ミルに続き、最終圧延機
として配置されているのが通常である。
【０００３】このストレッチ・レデューサは、２〜３個
のロールを組み込んだロール・スタンド（以下、単にス
タンド４という）を連続的に多数配置し、図２に示すよ
うに、素管１の外径をロール２、２’の圧下によって縮
小せしめると共に、各スタンド間で生じる張力３を該素
管１に作用させて引張り、素管１の肉厚を所定値まで低
減するものである。そして、ストレッチ・レデューサに
よる肉厚制御方法は、鉄鋼便覧ＩＩＩ（２）（昭和５５
年発行、丸善）の１０４３〜１０４７頁に記載されたＮ
ｅｕｍａｎｎとＨａｎｃｋｅによる圧延理論から導かれ
る。
のロールを組み込んだロール・スタンド（以下、単にス
タンド４という）を連続的に多数配置し、図２に示すよ
うに、素管１の外径をロール２、２’の圧下によって縮
小せしめると共に、各スタンド間で生じる張力３を該素
管１に作用させて引張り、素管１の肉厚を所定値まで低
減するものである。そして、ストレッチ・レデューサに
よる肉厚制御方法は、鉄鋼便覧ＩＩＩ（２）（昭和５５
年発行、丸善）の１０４３〜１０４７頁に記載されたＮ
ｅｕｍａｎｎとＨａｎｃｋｅによる圧延理論から導かれ
る。
【０００４】つまり、彼らは、素管１の体積一定条件
（φ1 ＋φ2 ＋φ3 ＝０），Ｌｅｖｙ−Ｍｉｓｅｓの応
力−歪み関係式等から管の絞り圧延の基礎方程式を得
た。 （１−２Ｚ）：（Ｚ＋１）：（Ｚ−２）＝φ1 ：φ2 ： φ3 …（１） ここで、Ｚ：ストレッチ係数（σl ／Ｋf ）、σl ：軸
方向応力、ＫF ：降伏応力、φ1 ：半径方向対数ひず
み、φ2 ：軸方向対数歪み、φ3 ：円周方向対数ひずみ この（１）式をある条件の下で図解すると、前記鉄鋼便
覧記載された如く図３のようになるが、この図３は、軸
方向応力σ1 、すなわちストレッチ係数Ｚの与え方で、
肉厚の増減が可能なことを示している。
（φ1 ＋φ2 ＋φ3 ＝０），Ｌｅｖｙ−Ｍｉｓｅｓの応
力−歪み関係式等から管の絞り圧延の基礎方程式を得
た。 （１−２Ｚ）：（Ｚ＋１）：（Ｚ−２）＝φ1 ：φ2 ： φ3 …（１） ここで、Ｚ：ストレッチ係数（σl ／Ｋf ）、σl ：軸
方向応力、ＫF ：降伏応力、φ1 ：半径方向対数ひず
み、φ2 ：軸方向対数歪み、φ3 ：円周方向対数ひずみ この（１）式をある条件の下で図解すると、前記鉄鋼便
覧記載された如く図３のようになるが、この図３は、軸
方向応力σ1 、すなわちストレッチ係数Ｚの与え方で、
肉厚の増減が可能なことを示している。
【０００５】また、各スタンド４間で素管１に作用する
力の釣り合いは、次式で表わすことができる。 Ｆb ＋Ｒ＝μＰ（Ｓb −Ｓf ）＋Ｆf …（２） Ｆb ：後方張力 Ｆf ：前方張力 Ｐ：圧延圧 Ｒ：圧延圧の軸方向成分 μ：摩擦係数 Ｓb ：後方スリップ領域 Ｓf ：前方ス
リップ領域 Ｓb ＋Ｓf ＝Ｓr （ロールと材料との接触面積） ここで、ストレッチ・レデューサによる圧延で、素管１
に付加できる最大張力を求めると、前段スタンドでは、
Ｓb ＝０、 後段スタンドではＳf ＝０となる。例とし
て、＃１スタンドの場合を考えると、Ｆb ＝０、Ｓb ＝
０であるから、それらを（２）式に代入して、 Ｆf1＝Ｒ1 ＋μ1 Ｐ1 Ｓf1 …（３） が導かれる。この式は、付加できる前方張力Ｆf に限界
があることを示している。この（３）式を、前記（２）
式に代入すると、＃２スタンドで付加できる最大前方張
力が（４）式として求められる。
力の釣り合いは、次式で表わすことができる。 Ｆb ＋Ｒ＝μＰ（Ｓb −Ｓf ）＋Ｆf …（２） Ｆb ：後方張力 Ｆf ：前方張力 Ｐ：圧延圧 Ｒ：圧延圧の軸方向成分 μ：摩擦係数 Ｓb ：後方スリップ領域 Ｓf ：前方ス
リップ領域 Ｓb ＋Ｓf ＝Ｓr （ロールと材料との接触面積） ここで、ストレッチ・レデューサによる圧延で、素管１
に付加できる最大張力を求めると、前段スタンドでは、
Ｓb ＝０、 後段スタンドではＳf ＝０となる。例とし
て、＃１スタンドの場合を考えると、Ｆb ＝０、Ｓb ＝
０であるから、それらを（２）式に代入して、 Ｆf1＝Ｒ1 ＋μ1 Ｐ1 Ｓf1 …（３） が導かれる。この式は、付加できる前方張力Ｆf に限界
があることを示している。この（３）式を、前記（２）
式に代入すると、＃２スタンドで付加できる最大前方張
力が（４）式として求められる。
【０００６】 Ｆf2＝Ｒ2 ＋μ2 Ｐ2 Ｆf2＋μ1 Ｐ1 Ｓf2 …（４） 以上の計算をくり返すと、素管１に付加できる最大の前
方張力Ｆf1が求められる（以下、それらを最大ストレッ
チ係数という。下付き数字は、スタンド番号）。従っ
て、上記した絞り圧延基礎方程式に基づけば、ストレッ
チ・レデューサで、ある外径、肉厚の素管１を所定の外
径、肉厚に仕上げる場合、最大ストレッチ係数値以下の
張力を各スタンド４に配分して圧延することになる。
方張力Ｆf1が求められる（以下、それらを最大ストレッ
チ係数という。下付き数字は、スタンド番号）。従っ
て、上記した絞り圧延基礎方程式に基づけば、ストレッ
チ・レデューサで、ある外径、肉厚の素管１を所定の外
径、肉厚に仕上げる場合、最大ストレッチ係数値以下の
張力を各スタンド４に配分して圧延することになる。
【０００７】ところで、現実の問題として、現在のスト
レッチ・レデューサでスタンド４間に付加できる張力に
は、限界がある。それは、従来の絞り圧延機において
は、（３）式あるいは（４）式の摩擦係数μの値に限界
があり、それほど大きくできないからである。従って、
現在のストレッチ・レデューサで今よりも肉厚の薄い鋼
管を製造するには、スタンド数を今よりも増設し、素管
の絞り力を増す必要がある。しかしながら、設備の増設
は、設備費や操業費が余分にかかり、経済的に問題とな
る。また、素管の肉厚を薄くするには、前工程であるマ
ンドレル・ミルで、できるだけ薄肉の素管を作ることが
有利であるが、寸法精度や疵等の問題でこれも限界があ
る。
レッチ・レデューサでスタンド４間に付加できる張力に
は、限界がある。それは、従来の絞り圧延機において
は、（３）式あるいは（４）式の摩擦係数μの値に限界
があり、それほど大きくできないからである。従って、
現在のストレッチ・レデューサで今よりも肉厚の薄い鋼
管を製造するには、スタンド数を今よりも増設し、素管
の絞り力を増す必要がある。しかしながら、設備の増設
は、設備費や操業費が余分にかかり、経済的に問題とな
る。また、素管の肉厚を薄くするには、前工程であるマ
ンドレル・ミルで、できるだけ薄肉の素管を作ることが
有利であるが、寸法精度や疵等の問題でこれも限界があ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑み、ロール・スタンド数を増設せずに、現状より一
段と素管肉厚を薄く絞れる鋼管の絞り圧延方法を提供す
ることを目的としている。
を鑑み、ロール・スタンド数を増設せずに、現状より一
段と素管肉厚を薄く絞れる鋼管の絞り圧延方法を提供す
ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、ストレッチ・レデューサにおける力の釣り
合いを表わした（２）式を見直した。その結果、圧延圧
Ｐとその軸方向成分Ｒは、圧延スケジュールにより決定
される定数であるので、実際操業で変更できる可能性が
あるパラメータは、摩擦係数μに限られることが判っ
た。つまり、この摩擦係数μを大きくすることが可能な
らば、前記最大ストレッチ係数を大きくすることがで
き、素管の一層の絞り込みができると判断した。その関
係を、スタンド毎に計算した結果を図４に示す。摩擦係
数μが大きくなると、最大ストレッチ係数が大きくなる
ことがわかる。
成するため、ストレッチ・レデューサにおける力の釣り
合いを表わした（２）式を見直した。その結果、圧延圧
Ｐとその軸方向成分Ｒは、圧延スケジュールにより決定
される定数であるので、実際操業で変更できる可能性が
あるパラメータは、摩擦係数μに限られることが判っ
た。つまり、この摩擦係数μを大きくすることが可能な
らば、前記最大ストレッチ係数を大きくすることがで
き、素管の一層の絞り込みができると判断した。その関
係を、スタンド毎に計算した結果を図４に示す。摩擦係
数μが大きくなると、最大ストレッチ係数が大きくなる
ことがわかる。
【００１０】そこで、発明者は、この摩擦係数μを実際
に大きくすることを鋭意検討した。そして、継目無鋼管
製造の最初の工程（例えば、ピアサー・ミル）において
鋳片に穿孔する際に、ロールと鋳片間のスリップを軽減
し、内面疵の発生を防止するために、ロールと鋳片間に
増摩剤を噴射する技術があることに着眼し（特開平６−
２９７００９号公報、特開平６−３４４００９号公報参
照）、本発明を完成させた。
に大きくすることを鋭意検討した。そして、継目無鋼管
製造の最初の工程（例えば、ピアサー・ミル）において
鋳片に穿孔する際に、ロールと鋳片間のスリップを軽減
し、内面疵の発生を防止するために、ロールと鋳片間に
増摩剤を噴射する技術があることに着眼し（特開平６−
２９７００９号公報、特開平６−３４４００９号公報参
照）、本発明を完成させた。
【００１１】すなわち、本発明は、孔形ロールを用いた
絞り圧延機で、鋼管の肉厚を絞り込むに際して、上記孔
形ロールのカリバー部に、増摩剤を吹付けることを特徴
とする鋼管の絞り圧延方法である。また、本発明は、上
記増摩剤を炭化珪素を主成分としたことを特徴とする鋼
管の絞り圧延方法であり、さらに、上記方法に加え、絞
り圧延機の入側直前で、素管に直接増摩剤を吹付けるこ
とを特徴とする鋼管の絞り圧延方法である。
絞り圧延機で、鋼管の肉厚を絞り込むに際して、上記孔
形ロールのカリバー部に、増摩剤を吹付けることを特徴
とする鋼管の絞り圧延方法である。また、本発明は、上
記増摩剤を炭化珪素を主成分としたことを特徴とする鋼
管の絞り圧延方法であり、さらに、上記方法に加え、絞
り圧延機の入側直前で、素管に直接増摩剤を吹付けるこ
とを特徴とする鋼管の絞り圧延方法である。
【００１２】本発明では、増摩剤の使用で、各スタンド
においてロールと素管の間の摩擦係数を増加させたり、
あるいは調整するので、各スタンド間で発生する張力、
つまり最大ストレッチ係数の増加、あるいは調整が可能
となる。その結果、設備を増設しないでも、素管の絞り
込みを大きくすることが可能となり、従来より薄肉の継
目無鋼管の製造ができるようになった。
においてロールと素管の間の摩擦係数を増加させたり、
あるいは調整するので、各スタンド間で発生する張力、
つまり最大ストレッチ係数の増加、あるいは調整が可能
となる。その結果、設備を増設しないでも、素管の絞り
込みを大きくすることが可能となり、従来より薄肉の継
目無鋼管の製造ができるようになった。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１に、本発明に係る鋼管の絞り
圧延方法を、継目無鋼管の製造に適用した場合の１つの
スタンド４例を示す。そこでは、３つのカリバー５付き
ロール２が使用され、素管１を同時に圧下を加え、その
肉厚を低減する。なお、このスタンド４は、通常、７〜
２８基程度が直列に配置され、連続的に縮肉を行い、最
終的に所定の製品肉厚を達成させる。
圧延方法を、継目無鋼管の製造に適用した場合の１つの
スタンド４例を示す。そこでは、３つのカリバー５付き
ロール２が使用され、素管１を同時に圧下を加え、その
肉厚を低減する。なお、このスタンド４は、通常、７〜
２８基程度が直列に配置され、連続的に縮肉を行い、最
終的に所定の製品肉厚を達成させる。
【００１４】本発明に係る増摩剤９は、液状であり、そ
の貯蔵槽６からポンプ７を介して各ロール２のカリバー
部５に送られ、噴射される。その際、輸送途中で水も加
えられるようになっている。噴射の量は、各スタンド４
の所望のストレッチ係数によって定められ、コンピュー
タ（図示せず）とバルブ８の開閉を利用して、自動的に
調整されるようになっている。増摩剤９としては、例え
ば、金属、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物及び珪
素化合物から選ばれた１種、あるいはそれらの混合物と
高分子ポリマーからなる液体に、水を分散させたもので
ある。但し、本発明の実施に当たっては、設備や圧延条
件に応じて、これ以外の形態が種々考えられる。例え
ば、油中へ増摩剤を懸濁させたものであっても良い。要
するに、増摩剤が均一に供給できる形態であれば良い。
また、増摩剤としては、前記のように種々考えられる
が、発明者の試験によれば、炭化珪素を主成分としたも
のが、最も好ましかった。
の貯蔵槽６からポンプ７を介して各ロール２のカリバー
部５に送られ、噴射される。その際、輸送途中で水も加
えられるようになっている。噴射の量は、各スタンド４
の所望のストレッチ係数によって定められ、コンピュー
タ（図示せず）とバルブ８の開閉を利用して、自動的に
調整されるようになっている。増摩剤９としては、例え
ば、金属、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物及び珪
素化合物から選ばれた１種、あるいはそれらの混合物と
高分子ポリマーからなる液体に、水を分散させたもので
ある。但し、本発明の実施に当たっては、設備や圧延条
件に応じて、これ以外の形態が種々考えられる。例え
ば、油中へ増摩剤を懸濁させたものであっても良い。要
するに、増摩剤が均一に供給できる形態であれば良い。
また、増摩剤としては、前記のように種々考えられる
が、発明者の試験によれば、炭化珪素を主成分としたも
のが、最も好ましかった。
【００１５】炭化珪素を主成分とした場合の実施成績
を、圧延前後の肉厚で評価し、表１に示す。そこでは、
前工程のマンドレル・ミルで外径が１９２ｍｍφ、肉厚
５．０ｍｍに造管された素管１を、スタンド数１３のス
トレッチ・レデューサで外径が１３９．７ｍｍになるま
で圧延、減径した。圧延に際しては、本発明に係る増摩
剤９を、全スタンドにおいて図１に示した装置を用いて
ロール２のカリバー部５に、各スタンド４での所望スト
レッチ係数になるよう噴射した。
を、圧延前後の肉厚で評価し、表１に示す。そこでは、
前工程のマンドレル・ミルで外径が１９２ｍｍφ、肉厚
５．０ｍｍに造管された素管１を、スタンド数１３のス
トレッチ・レデューサで外径が１３９．７ｍｍになるま
で圧延、減径した。圧延に際しては、本発明に係る増摩
剤９を、全スタンドにおいて図１に示した装置を用いて
ロール２のカリバー部５に、各スタンド４での所望スト
レッチ係数になるよう噴射した。
【００１６】その結果、肉厚は、４．４ｍｍまで低減さ
せることができた。一方、同一素管を従来通りに、増摩
剤９を用いずに同一のストレッチ・レデューサで絞り圧
延したところ、４．６ｍｍまでしか減肉しなかった。
せることができた。一方、同一素管を従来通りに、増摩
剤９を用いずに同一のストレッチ・レデューサで絞り圧
延したところ、４．６ｍｍまでしか減肉しなかった。
【００１７】
【表１】
【００１８】なお、上記実施例は、継目無鋼管の場合で
あるが、絞り圧延は、鍛接管等の製造にも使用されるの
で、本発明の適用は継目無鋼管の製造に限るものではな
い。
あるが、絞り圧延は、鍛接管等の製造にも使用されるの
で、本発明の適用は継目無鋼管の製造に限るものではな
い。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、継目
無鋼管の絞り工程において、増摩剤を用いて、ロールと
素管の間の摩擦係数を大きくすることが可能となった。
その結果、素管に付加できる張力が大きくすることがで
き、従来の設備で製造できなかった肉厚の継目無鋼管が
製造できるようになった。また、同一の素管寸法で種々
の肉厚のものが製造可能、つまり、現在のストレッチ・
レデューサで変更できる肉厚範囲が広がったので、マン
ドレル・ミルで造管する素管サイズの種類を削減できる
ことによる生産性向上効果もあった。
無鋼管の絞り工程において、増摩剤を用いて、ロールと
素管の間の摩擦係数を大きくすることが可能となった。
その結果、素管に付加できる張力が大きくすることがで
き、従来の設備で製造できなかった肉厚の継目無鋼管が
製造できるようになった。また、同一の素管寸法で種々
の肉厚のものが製造可能、つまり、現在のストレッチ・
レデューサで変更できる肉厚範囲が広がったので、マン
ドレル・ミルで造管する素管サイズの種類を削減できる
ことによる生産性向上効果もあった。
【図１】本発明に係る絞り圧延方法を実施したロール・
スタンドを示す図である。
スタンドを示す図である。
【図２】ストレッチ・レデューサでの圧延状況を説明す
る模式図である。
る模式図である。
【図３】ストレッチ係数と歪の変化を示す図である。
【図４】摩擦係数と各スタンドでの最大ストレッチ係数
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【符号の説明】 １ 素管 ２ ロール ３ 張力 ４ スタンド ５ カリバー部（孔形） ６ 貯蔵槽 ７ ポンプ ８ バルブ ９ 増摩剤
Claims (3)
- 【請求項１】 孔形ロールを用いた絞り圧延機で、鋼管
の肉厚を絞り込むに際して、 上記孔形ロールのカリバー部に、増摩剤を吹付けること
を特徴とする鋼管の絞り圧延方法。 - 【請求項２】 上記増摩剤を炭化珪素を主成分としたこ
とを特徴とする請求項１記載の鋼管の絞り圧延方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２に加え、絞り圧延機の入
側直前で、素管に直接増摩剤を吹付けることを特徴とす
る鋼管の絞り圧延方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17032696A JPH105819A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 鋼管の絞り圧延方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17032696A JPH105819A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 鋼管の絞り圧延方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH105819A true JPH105819A (ja) | 1998-01-13 |
Family
ID=15902884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17032696A Withdrawn JPH105819A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 鋼管の絞り圧延方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH105819A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2127768A4 (en) * | 2007-02-08 | 2013-04-17 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | PROFILE ROLLER FOR REDUCING PIECE AND REDUCING PIECE |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP17032696A patent/JPH105819A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2127768A4 (en) * | 2007-02-08 | 2013-04-17 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | PROFILE ROLLER FOR REDUCING PIECE AND REDUCING PIECE |
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