JPS6045962B2 - 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

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派肉圧延
装置による派内圧延方法に関する。

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派内延伸する延伸圧延
工程と、延伸圧延された中空素管を所定の外径にまで絞
る仕上圧延工程の３工程からなる。

すなわち、例えばマンドレルミルによる一般的な継目
無鋼管の製造工程にあつては、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
にまで加熱された後、穿孔圧延機としてのピアサーミル
３によつて穿孔圧延され、次に、マンドレルバー４を挿
入された状態で延伸圧延機としてのマンドレルミル５に
よつて延伸圧延を加えられる。

マンドレルミル５によつて２倍ないし４倍の長さに延伸
された中空素管６は、必要に応じて再加熱炉７において
再加熱された後、仕上圧延機としてのストレツチレデユ
ーサ８によつて絞り圧延され、仕上がり管９となる。
ところで、上記ストレツチレデユーサ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
ンドレルバー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、ストレツチレデユーサ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
、これによつて仕上がり管９の外面を仕上げ成形可能と
している。ここで、ストレツチレデユーサ８において成
形される中空素管６の肉厚は、その外径が各ロールスタ
ンドのロール孔型によつて小径に絞られるに従い厚くな
るとともに、オーバル孔型を通過することによつて管の
円周方向各部における変形が不均一となつて肉厚が不均
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く、従
来の継目無鋼管の製造工程において、ストレツチレデユ
ーサ８によつて中空素管６を圧延するに際し、各ロール
スタンド間で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つて引張り力を制御し
、増肉を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つ
ても、一つのロールを通過してから次のロールに噛込む
までの間の中空素管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、このような中空素管６の両端部は、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９の両端部に生ずる増肉部を切り捨てる必要を生ずる
。仕上がり管９の両端部における増肉部の切り捨て量は
、ストレツチレデユーサ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
い等によつて大きく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、上記絞り圧延によつて得
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
た明細書および図面によつて、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
よつて該中空素管の端部に加えられる増肉分の肉厚を予
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ョ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図におよび
第３図に示すように、芯金１３および圧延ロール１１に
よつて中空素管６を外端部につれて減肉圧延することは
可能であるが、その減肉に伴つて、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
ストレツチレデユーサ８における外径絞り率が大となり
、その結果、中空素管６の端部て増肉現象を生じ、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、絞り圧延によつ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。

上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
る圧延ロールと、を有し、前記延伸圧延に後続する絞り
圧延によつて該中空素管の端部に加えられる増肉分の肉
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であつて、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
ものてある。

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側面図、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鋼管の製造工程におい
て、マンドレルミル５と再加熱炉７との間に配置され、
マンドレルミル５によつて延伸圧延された中空素管６の
端部を減肉圧延可能としている。

すなわち、管端減肉圧延装置１２は、中空素管６の端部
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
の軸方向の外端部程薄肉となるように圧延可能としてい
る。各圧延ロール１４は、各圧下装置１５”のチヨツク
部１５Ａに支軸１４Ａを介して自転可能に支持され、か
つ圧下装置１５の後述する圧下機構によつて芯金１３の
中心方向に進退可能とされている。圧下装置１５には、
架台１６上に軸受１７を介して芯金１３に対する同軸上
を回転自在に支持された公転ハウジング１８の一端部１
８Ａに、芯金１３を中心とする周方向の３等配位置に配
置され、これによつて芯金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、圧延ロール１
４の回転中心軸線は、芯金１３および中空素管６の中心
軸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との間に相対的な螺旋運動を
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と反対側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を介して公転用駆動装置２１により回転駆動され
るようになつている。前記圧延ロール１４の支軸１４Ａ
の端部には、公転ハウジング１８の内周側に支持された
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に対応して公転ハウジン
グ１８の内周部に３等配され、各歯車２２は芯金１３の
周囲において公転ハウジング１８と同軸的に配置された
リング状歯車２４と噛合い可能とされている。歯車２４
は、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周に軸受
２６を介して、芯金１３に対して軸方向おひ回転方向に
相対移動可能に支持されている。スリーブ２５の一端部
は公転ハウジング１８の歯車１９側の端部から外方に突
出し、この突出部外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、これによつてスリ
ーブ２５が芯金１３の周囲を回転駆動され、かつ歯車２
４，２２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つている。前記圧下装置１５
は、その圧下ねじ３０に螺合するピニオン３１の回転に
よつて前記圧延ロール１４を圧下方向に進退可能として
いる。

このピニオン３１は、公転ハウジング１８の一端部１８
Ａ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つて回転駆動されるように
なつている。ラック３２は各圧延ロール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の側
面に連結されている。このリング３３の外端部両側面は
、液圧装置３４のラム３５に回転自在に取付けられた一
対のローラ３６の間に挾み込まれ、これによつてリング
３３は公転ハウジング１８とともに回転しながらも軸方
向に駆動され得るようになつている。なお、図において
３７は架台１６を移動可能とする車輪、３８は中空素管
６を挟み込み可能とするピンチロール、３９は中空素管
６を軸方向に進゛退可能とする送りローラ、４０は芯金
１３をその軸方向に進退可能とする液圧装置てある。

次に、上記管端減肉圧延装置１２を用いた本発明に係る
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ビアサーミル
３によつて穿孔され、マンドレルミル５によつて延伸圧
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１
２の加工位置に装入されたことが、例えば赤外線検出器
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が圧下位置に設定される
。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はピンチロール３８によつて固定保持
されている。上記のようにして圧延ロール１４の圧下位
置の設定が完予すると同時に、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２８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１４の回転軸が中空素管６および芯
金１３の中心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
旋運動する。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による圧下位置を徐々にその
外端側に変位せしめる。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は自軸回りに振れ回る状態て軸方向に移
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、この実施例においては、圧延ロール１４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
へ移動可能としている。 中空素管６が上記のようにし
て回転することなく軸方向へ移動するに従い、すなわち
後続する絞り圧延によつて該中空素管６の端部に加えら
れる増肉分を相殺可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３
３を駈動し、これによつてラック３２を介してピニオン
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６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】４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による減肉圧延
時に、減肉圧延に伴う中空素管６の端部外径の拡管量を
予測し、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量を相殺するだけのクリアラン
スを設けるべく、中空素管６の減肉圧延前の内径に比し
て上記予測拡管量だけ小なる外径の芯金１３が用いられ
ている。

したがつて、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による圧延部の内径は第６
図に示すように、非圧延部の内径に比して小となり、段
差を生ずるが、後続するストレッチデューサ８による絞
り圧延によつ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１３
が液圧装置４０によつて後退され中空素管６から引き抜
かれる。

後退部の減肉圧延が終了した中空素管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、管端減肉量△Ｔと外径拡管量△Ｄの関係を示す
線図てある。

すなわち、第７図は、外径８９．０ＴＩＴ：ＦｆＬｌ肉
厚６．４５萌、長さ２５００ｍｇ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
よつ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Ｄ。と圧延
部の外径Ｄ１との差すなわち拡管量ΔＤの関係を示すも
のであり、両者の関係は、下記（１）式の指数関数によ
つて表わされる。減肉量ΔＴと拡管量ΔＤの一般的な関
係は、下記（２）式の指数関数によつて表わされる。

−ヒ記（２）式において、係数Ｋ，ｎは、管外径、肉厚
、ロール傾斜角、圧延温度、圧延速度、管材質、ロール
形状等に基づいて予め定まる。

したがつて、圧延条件に応じて、減肉量ΔＴと拡管量△
Ｄの関係を予め求め、減肉圧延に伴う拡管量を予測し、
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
スを設定することが可能となる。以下、外径８８．ｈ１
肉厚６．４５？の中空素管の端部に１．２Ｔｍｍ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＝１．２ＴｍＩｎに
対する外径拡管量ΔＤを求めると、ΔＤ＝１２．５悶と
なる。

したがつて、圧延前の中空素管内径と芯金以外との間に
設けるべきクリアランスは、上記拡管量ΔＤと同等の１
２．５ｗ＄ｔとすれば良い。したがつて、用いるべき芯
金１３の外径は６３．５＝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可能となつた。このように
して減肉圧延を施された中空素管６を、ストレツチレデ
ユーサ８において外径５０．８蒜、肉厚６．４５ｗｒｍ
１全長２加の仕上がり管に圧延する場合において、その
先後端のクロツプ長さを従来法による場合と比較した結
果、表１を得た。この表１によれば、本発明の実施によ
つてクロツプ切り捨て長さは顕著に減少し、歩留まりは
１．Ｉ％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、ピンチロール３８によつて中空素管６を解放する場
合について説明した。しかしながら、上記管端減肉圧延
装置１２にあつては、その圧延ロール１４による減肉圧
延時に、ピンチロール３８によつて中空素管６を固定す
るとともに、架台１６を移動可能としても良い。また、
上記実施例は、中空素管６に対して食い違い方向に配置
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管端減肉圧
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必要のない．管端
減肉圧延装置等にも適用可能てある。また、本発明はマ
ンドレルミル方式に基づく継目無鋼管の製造工程に用い
られるだけでなく、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可能で
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つて
該中空素管の端部に加えられる増肉分の肉厚を予め減肉
可能とする継目無鋼管製造設備における管端減肉圧延ノ
装置による減肉圧延方法であつ〃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
圧延によ一つ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図は本出願人がすてに提案［７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■−■線に沿う断面、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銅管の中央縦断面図、
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・・・ピアサーミル、５・・・マンドレルミル、６・
・・中空素管、８・・・ストレツチレデユーサ、１２・
・・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・・・自転
用駆動装置。

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つて該中空素管の端部に
   加えられる増肉分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
   法であつて、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。