JPS5992108A - 継目無鋼管製造設備における管端減肉圧延装置による減肉圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、継目無鋼管製造設備における管端減肉圧延装
置による減肉圧延方法に関する。

継目無鋼管の製造工程は、素材丸鋼片に孔を開ける穿孔
工程と、穿孔された中空素管を減肉延伸する延伸圧延Ｔ
８と、延伸圧延された中空素管を所定の外径にまで絞る
仕上圧延下（“−の３−［程からなる。

すなわち、例えばマン１２レルミルによる一般的な継目
無鋼管の製造工程にあっては、第１図に示すように、素
材丸鋼片１が回転炉床式加熱炉２において所定の温度に
才で加熱された後、穿孔圧延機としてのピアサ−ミル３
によって穿孔ｆ＋、　勉され。

次に、マンドレルバ−４を挿入された状ｆ〆１で９■６
伸圧勉機としてのマンドレルミル５によって＋Ｉ＋＝　
伸Ｉに延を加えられる。マンドレルミル５によって２倍
ないｔ、　４倍の長さに延伸された中空ｊ管６は、必要
に応じて再加熱炉７においてド）加熱された後、仕上圧
延機としてのストレッチレデューサ８によって絞り圧延
され、仕上がり管９とｌＬる。

ところで、上記ストレンチレゾユーザ８においては、オ
ーバル孔型を備えた多数のロールスタンド列により、マ
ンドレルバ−を挿入されない中空素管６を絞り圧延し、
所定の外径、肉厚の仕上がり管９を成形可能としている
。ここで、ストレンチレデューサ８の連続したロールス
タンド列における各ロール孔型の径は、後段になる程小
径となるように設定され、最終ロールスタンドのロール
孔型は所定の仕上がり管９の外径に相当する寸法とされ
、これによって仕上がり管９の外面を仕上げ成形可能と
している。ここで、ストレッチレデューサ８において成
形される中空素管６の肉厚は、その外径か各ロールスタ
ンドのロール孔型によって小径に絞られるに従い厚くな
るとともに、オーバル孔型を通、１尚することによって
管の円周方向各部における変形か不均一となって肉厚が
不均一となり、良好な品質の仕上がり管９を得ることが
できないという不都合がある。

上記不都合を解消すべ（、従来の継目無鋼管の製造工程
において、ストレッチレデューサ８によって中空素管６
を出廷するに際し、各ロールスタンド間で中空素管６の
軸方向に引張り力を与えながら、中空素管６の断面にお
ける肉厚不均一を減少させ、同時に各ロールスタンドの
ロール回転速度によって引張り力を制御し、増肉な抑制
あるいは減肉し、所定肉厚の仕上がり管９を得ることを
可能としている。

しかしながら、上記従来の継目無鋼管の製造方法によっ
ても、一つのロールを通］１値してから次のロールに噛
込む捷での間の中空素管６の両端部には、ロールスタン
ド間の引張り力が十分に付与され得ない。すなわち、こ
のような中空木管６０両端部は、増肉による肉厚不均一
を除去することが不可能となり、仕上がり管９０両！１
１４部に生ずる増肉部を切り捨てる必要を生ずる。什」
−がり管９の両端部における増肉部の切り捨て量は、ス
トレンチレデューサ８における外径絞り率あるいは各ロ
ールスタンドにおけるロール回転速度の制御の度合い等
によって太き（変化するものであるが、管全長に対する
両端切り捨て長さの割合は平均して約５％にも達してい
る。

そこで、本出願人は、上記縁り圧延によって得られる仕
上がり管の肉厚を全長手方向において確実に均一化すべ
く、特願昭５６−７４６０４号の願書に添付した明Ｉｖ
４＋１書および図面によって、［穿孔さね、延伸圧延さ
れた中空素管の端部内周部に装入される芯金と、上記芯
金が装入された中空素管の端部外周部に公転および自転
して当接するとともに、該中空素管の端部を圧下″する
圧延ロールとを有し、前記延伸圧延に後続する絞り圧延
によって該中空素管の端部に加えられる増肉部の肉厚を
予め減肉可能とする継目無鋼管製造設備における管端減
肉圧延装置による減肉圧延方法」をすでに提案している
。

しかしながら、上記すでに提案している管端減肉圧延装
置による減肉圧延方法による場合には。

第２図および第３図に示すように、芯金１３およヒ圧延
ロール１１によって中空素管６を外端部につれて減肉圧
延することはり能であるが、そ１の減肉に伴って、第３
図に示すように、中空素管６の外径が外端部につれて拡
径し、後続するストレンチレゾユーザ８における外径絞
り率が犬となり、その結果、中空素管６の端部で増肉現
象を生じ、管端減肉圧延の効果が損われる。

本発明は、中空素管端部の減肉圧延に伴う外径の拡管を
抑制し、絞り圧延によって得られる仕上がり管の肉厚を
その全長手方向において確実に均一化することができる
継目無鋼管製造設備における管端減肉圧延装置による減
肉圧延方法を提供することを目的とする。

」二記目的を達成するために、本発明は、穿孔され、延
伸圧延された中空素管の端部内周部に装入される芯金と
、上記芯金が装入された中空素管の端部外周部に公転お
よび自転して当接するとともに該中空素管の端部を圧下
する圧延ｒＪ−ルと、を有し、前記延伸圧延に後続する
絞り圧延によって該中空素管の端部に加えられる増肉部
の肉厚を予め減肉可能とする継目無鋼管製造設備におげ
ろ管端減肉圧延装置による減肉圧延方法であって、−上
記減肉圧延に伴う端部外径の拡管量を予測し、減肉圧延
前の中空素管内径と芯金外径との間に一ヒ記予測拡管量
を相殺するだけのクリアランスを設けて減肉圧延するよ
うにしたものである。

以下、本発明を図面を参照してより詳細に説明する。

第４図は本発明の実施に用いられる管端減肉圧延装置の
一例を一部破断して示す１１１１面図、第５図は第４図
の正面図である。

第４図および第５図に示す管端減肉圧延装置１２は、前
記第１図に示した一般的な継目無＃管の製造］二種Ｙこ
おいて、マンドレルミル５と再加熱炉７との間に配置ａ
され、マンドレルミル５によって延伸圧延された中空素
管６の端部を減肉圧＋１４ｒＵＪ能としている。すなわ
ち、Ｖ端減肉圧延装置１２は。

中空木管５０）　Ｑ：Ｍ部内周部に装入される芯金１３
と、芯金１３を装入された中空素管６の外周部に公転か
つ自転する状態で当接するとともに、中空素管６を中心
方向に圧下可能とする３個の圧延ロール１４とを有して
なり、中空素管６の端部をその軸ノＪ゛向の外端部程薄
肉となるように圧延用能としている。、各圧延Ｉ」−ル
１４は、各圧下装置１５のチョック部１５八に支軸１４
Ａを介して自転ｂ」能に支持され、かつ川下装置１５の
後述する圧下機構によって芯金１３の中心方向に進退町
ｔ１ヒとされている。圧下装置１５は、架台１６上にｌ
ｌｌ＋受１７を介して芯金１３に対Ｉ−る同軸上を回転
自在に支持された公転ハウジング１８の一端部１Ｂ八に
、芯金１３を中心とする周方向の３等配位置に配置され
、これによって芯金１３が装入された中空素管６の端部
外周部に対し、各圧延ロール１４を公転かつ自転する状
態で当接可能としている。さらに、圧９ＪｊＨｏ−ル１
４の回転中心軸線は、芯金１３および中空素管６の中Ｉ
ｂＩＩｑＩｌ線と食い違う方向に設定され、圧延ロール
１４が中空素管６の外周に公転しかつ自転しつ＼当接す
る時に、中空素管６と圧延ロール１４との間に相ｌｔ的
な螺旋運動を発生可能としている。前記公転ハウジング
１８の、圧下装置１５と反対１Ｎ＋１の端部外周には歯
車１９が取付けられ、公転ハウジング１８は、この歯車
１９と噛合う駆動歯車２０を汗して公転用駆動装置２１
により回転駆動されるようになっている。

前記圧延ロール１４の支１１ｉ１１１１４Ａの１ｍ１部
には、公転ハウジング１８の内周τ１１１に支持された
歯車２２の軸が自在継手２３を介して連結されている。

前記歯車２２は圧延ロール１４に対応して公転ノ・ウジ
ング１８の内周部に３等配され、各歯車２２は芯金１３
の周囲において公転ノ・ウジング１８と同＋ｌｑｈ的に
配置されたリング状歯車２４と噛合い可能とされている
。歯車２４は１円筒状スリーブ２５の外周に一体的に設
けられ、スリーブ２５は前記芯金１３と同軸的かつその
外側に軸受２６を介して、芯金１３に対して軸方向およ
び回転方向に相対移動可能に支持されている。スリーブ
２５の一端部は公転ノ・ウジング１８の歯車１９側の端
部から外方に突出し、この突出部列周にはリング状歯車
２７が取付けられている。歯車２７には自転用駆動装置
２８の出力軸に取付けられた歯車２９が噛合いされ、こ
れによってスリーブ２５が芯金１３の周囲を回転駆動さ
れ、かつ歯車２４．２２および自在継手２３を介して各
圧延ロール１４が自転駆動されるようになっている。

１）１１記圧Ｆ装置１５は、そのｆＥ下ねじ３０に螺合
するビニオン３１の回転によって１１０記圧延ロール１
４を圧下方向に進退可能としている。このビニオン３１
は、公転ハウジング１８の一端部１８Ａに軸方向から挿
通されるラック３２と噛合い、このラック３２の軸方向
の移動によって回転駆動されるようになっている。ラッ
ク３２は名圧延＋：＋　−ル１４に対応して３個配置さ
れ、それらの軸方向一端部はリング３３の１１１１面に
連結されている。このリング３３の外端部内側面は、液
圧装置３４のラム３５に回転自在に取付けられた一対の
Ｉ＋−ラ３６の間に挾み込１れ、これによってリング３
３は公転ハウジング１８とともに回転しなからも軸方向
に駆動され得るようになっている。

なお１図において３７は架台１６を移動口■能とする車
輪、３８は中空素管６を挾み込み可能とするビンチロー
ル、３９は中空素管６を軸方向に進退ｉ］能とする送り
ローラ、４０は芯金１３をその軸方向に進退用能とする
液圧装置である。

次に、上記管端減肉圧延装置１２を月１いた本発明に係
る減肉圧延方法の一実施例について説明する。

まず、前記第１図において説明したようにピアサ−ミル
３によって穿孔され、マンドレルミル５によって延伸圧
延された中空素管６の後端部が送りローラ３９により、
後端用の管端減肉圧延装置１２の加工中心に搬入される
。ここで、架台１６の車輪３７は停留状態を保持され、
芯金１３および圧延ロール１４はそれぞれ中空素管６に
対して軸方向の後退位置に待機され、また、各圧延ロー
ル１４の半径方向位置（圧下位置）はその後退位置に待
機されている。中空素管６の後端部が管端減肉圧延装置
１２の加工位置に装入されたことが、例えば赤外線検出
ｚ：（からの検出信号により確認されると、芯金１３お
よび圧延ロール１４がそれぞれ設定された距離だけ軸方
向に前進され、その後圧延ロール１４か川下位置Ｋｖ定
される。ここで。

芯金１３が前進して中空素管６内に装入される時、中空
素管６はピンチ「１−ル３８によって固定保持されてい
る。

上記のようにして圧延ロール１４の圧下位置の設定が完
了すると同時に、ピンチロール３８が中空素管６を解放
するとともに、公転用駆動装置２１と自転用駆動装置２
８が作動され、圧延ロール１４は中空素管６の端部外周
部に公転しかつ自転する状態で当接される。ここで、圧
延ロール１４０回転軸が中空素管６および芯金１３の中
）し・軸に対して食い違う方向に配置されていることか
ら、圧延ロール１４と中空素管６とは相対的に螺旋連動
する。他方、架台１６は停留保持されていることから、
上記螺旋運動に基づき、中空素管６はその軸方向に移動
し、圧延ロール１４にょる圧下位置を徐々にその外端１
＋１１１に変位せしめる。

しかして、上記圧延ロール１４の公転回転速度と自転回
転速度が任意に設定される場合には、圧延ロール１４が
中空素管６に回転トルクを付与し。

中空素管６は自軸口りに振れ回る状態で軸方向に移動す
るとともに、中空素管６の端部にねじり変形を生ずる。

そこで、この実ｈｆｌｊ例においては、Ｈ―延ロール１
４が中空素管６の端部に回転トルクを付与することのな
いように圧延ロール１４の公転回転速度と自転回転速度
が相互に調整され、中空素管６を回転させることなくそ
の軸方向へ移動用能としている。

中空素管６が」−記のようにして回転することなく軸方
向へ移動するに従い、圧延ロール１４は。

予め設定された減肉割合、すなわち後続する絞り圧延に
よって該中空素管６の端部に加えられる増内分を相殺’
Ｆｉｌ能とする減肉割合で、中空素管６の端部を減肉す
る。上記圧延ロール１４による減肉圧下作用は、液圧装
置３４によりローラ３６を介してリング３３を駆動し、
これによってラック３２を介してビニオン３１を回転さ
せることにより。

圧延ロール１４を圧下させることにより行なわれる。こ
こで芯金１３は、中空素管５に対して相対移動しないよ
うに、液圧装置４０により突出され。

これにより、圧延ロール１４が中空素管６を減肉圧延し
ている間、芯金１３が中空素管６に対する装入状態を保
持される。

しかして、この実施例においては、上記芯金１３および
圧延ロール１４による減肉圧下作用、減肉圧延に伴う中
空素管６の端部外径の拡管量を予ｆｉｌｌｌし、減肉圧
延前の中空素管６の内径と芯金１３の外径との間に上記
予測拡管Ｍを相殺するだけのクリアランスを設けるべ（
、中空木管６０減肉、圧延前の内径に比して上記予測波
”ｔｄ　Ｍｋ、たけ小なる外径の芯金１３が用いられて
いる。したがって、減肉圧延を施された中空素管６は、
第６図に示すように減肉に伴う拡管量が打消されて、圧
延ロール１４による非圧延部と圧延部の外径が略同等と
なるとともに、軸方向の外端部につれて薄肉の減肉圧延
を施される。なお、圧延ロール１４による圧址部の内径
は第６図に示すように、非圧延部の内径釦比して小とな
り、段差を生ずるが、後続するストレッチレデューサ８
による絞り圧延によって引張り力を付加しながら圧延さ
れることから、上記段差が仕上がり管に残存することは
ない。

中空素管６の後端部の減肉圧延がこのようにして完了す
ると、圧延ロール１４の圧下位置が開かれ、かつ芯金１
３が液圧装置４０によって後退され中空素管６から引き
抜かれる。後退部の減肉１’Ｅ延が終了した中イと素管
６は、引続き前端部用の管端減肉圧延装置の加工中心に
搬入され、前記後端部におけると同様に前端部の減肉圧
延を施される。

第７図は、％’　Ｗ：ＩＡ減肉１．ｔｔ、６Ｔと外径拡
管量△Ｄの関係を示す線図である。すなわぢ、第７図は
、外径８９０ｍｍ、肉厚６４５閣、−長さ２５００聾の
中空素管を、圧延温度９５０℃、ロール傾斜角６度、円
筒状の圧延ロールによって減肉圧延を施した場合の、圧
延ロールによる非圧延部の肉厚Ｔ。と圧延部の肉厚Ｔ１
との差すなわち減肉量ΔＴと、圧延ロールによる非圧延
部の外径Ｄｏと圧延部の外径Ｄ１との差すなわち拡管量
△Ｄの関係を示′１−ものであり１両者の関係は、下記
（υ式の指数関数によって表わされる。

△Ｄ＝８．６９△Ｔ１．９９　　　　　　　　　　・・
・・・・（１）減肉量ΔＴと拡管量△Ｄの一般的な関係
は、下記（２）式の指数関数によって表わされる。

ΔＤ＝Ｋ・ΔＴｎ　　　　　　　　　　　　・・・・・
・（２）上記（２）式において、係数ＫＩ　ｎは、管外
径、肉厚。

ロール傾斜角、圧勉烏度、圧延速度、管材質、ロール形
状等に基づいて予め定まる。したがって、圧延条件に応
じて、減肉量△Ｔと拡管１ＮｋムＤの関係を予め求め、
減肉圧延に伴う拡管１辻を予測し、中空素管内径と芯金
外径との間に設けるべぎクリアランスを設定することが
可能となる。

以下、外径８８．９−＝−、肉厚６４５−の中空木管の
端部に１．２−　　の減肉量を施す場合における具体的
実施結果について説明する。

前記（１）式に従い、減肉量ΔＴ＝１．２−に対する外
径拡管量ΔＤを求めると、ΔＤ＝１２．５＝−となる。

したがって、圧延前の中空素管内径と芯金外径との間に
設けるべきクリアランスは、上記拡管量ムＤと同等σ）
１２．５−’−とすれば良い。したがって、用いるべき
芯金１３の外径は６３．５　ｍｍとなる。この芯金１３
を用いて減肉圧延したところ、中空素管６の非圧延部と
圧延部の外径を略同等とすることがｆ＋１能となった。

このようにして減肉圧延を施された中空素管６を、スト
レンチレゾユーザ８において外径５０．８−’−１肉厚
６．４５　＝−、全員２２汎の仕上がり管に圧延する場
合において、その先後端のクロップ長さを従来法による
場合と比較した結果、表１を得た。

表　　１ この表ＩＫよれば、本発明の実施によってクロップ切り
捨て長さは顕著に減少し１歩留まりは１．１−向上可能
となることが認められる。

なお、上記実施例は、圧延ロール１４による減肉圧延時
に、ビ′ンチロール３８によって中空素管６を解放する
場合について説明した。しかしながら、−に配管端減肉
圧延装置１２にあっては、その圧延ロール１４による減
肉圧延時に、ピンチロール３８によって中ピど素管６を
固定するとともに。

架台１６を移動可１１ｔとしても良い。

−また、上記実施例は、中空素管６に対して食い違い方
向罠配置されるとともに、中空素管６の軸方向に相対移
動する圧延ロール１４を用いた管端減肉圧延装置１２に
本発明を適用する場合について説明した。しかしながら
、本発明は、圧延ロールが中空素管に対して食い違い方
向に配置されず、圧延ロールと中空素管を軸方向に相対
移動する他の手段を備えてなるＶ端減肉圧延装置、もし
くは。

減肉すべき中空素管端部の長さ以上のロール幅を有して
なる圧延ロールを用い、圧延ロールと中空素管を軸方向
に相対移動させる心安のない管端減肉圧延装置等にも適
用σｊ能である。

“また、本発明はマンドレルミル方式に基づ（継目無鋼
管の＃造工程に用いられるだけでな（、プラグミル方式
等、他の圧延方式による継目無鋼管の製造工程において
も同様に適用１」］能である。

以上のように、本発明は、穿孔され、延伸圧延された中
空木管のｙｆＭ部内周部に装入される芯金と。

上記芯金が装入された中空素管の端部外周部に公転およ
び自転して当接するとともに該中空素管の端部を圧下す
る圧延ロールと、を有し、前記延伸圧延に後続する絞り
圧延によって該中空素管の端部に加えられる増内分の肉
厚を予め減肉可能とずる継目無鋼管製造設備における管
端減肉圧延装置による減肉圧延方法であって、上記減肉
圧延に伴う端部外径の拡管量を予測し、減肉圧延前の中
空素管内径と芯金外径との間に上記予測拡管量を相殺す
るだけのクリアランスを設けて減肉圧延するようにした
ので、中空素管端部の減肉圧延に伴う外径の拡管を抑制
し、絞り圧延によって得られる仕上がり管の肉厚をその
全長手方向において確実に均一化することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な継目無鋼管の製造工程を示す工程図、
第２図は本出願人がすでに提案している管端減肉圧延装
置による中空素管の減肉圧延状態を示す正面図、第３図
は第２図のＩｌｌ　−ＩＩ線に沿う断面図、第４図は本
発明の実施に用いられる管端減肉圧延装置の一例を一部
破断して示す側面図、第５図は第４図の正面図、第６図
は本発明の実施による減肉圧延で得られた鋼管の中央縦
断面図、第７図は管端減肉量と外径拡管量との関係を示
す線図である。 ３°°゛ヒアサーミル、５゛°”マンドレルミル、６・
・・中空素管、８・・ストレンチレゾユーザ、１１゛°
管端減肉圧延装置、１３゛・芯金、１４・・・圧延ロー
ル、２１・・・公転用駆動装置、２８・・・１］転用駆
動装置。 代理人　弁理士　塩　川　修　治

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　穿孔され、延伸圧延された中空素管の端部内
   周部に装入される芯金と、上記芯金が装入された中空素
   管の端部外周部に公転および自転して当接するとともに
   、該中空素管の端部を圧下する圧延ロールと、を有し、
   前記延伸圧延に後続する絞り圧延によって該中空素管の
   端部に加えられる増肉外の肉厚を予め減肉５］能とする
   継目無鋼管製造設備におげろ管端減肉圧延装置による減
   肉圧延方法であって、上記減肉圧延に能つ端部外径の拡
   管（１ｔを予測し、減肉圧延前の中空素管内径と芯金外
   径との間に上記予測拡管量を相殺するだけのクリアラン
   スを設けて減肉圧延する継目無鋼管製造設備における管
   端減肉圧延装置による減肉圧延方法。