(57)【要約】  噛み込み時の非定常域での回転鍛造回数及び剪断変形を抑制し、中空素管のトップ部の回転鍛造効果及び／又は剪断変形に起因する内面疵の発生を防止し、中空素管のトップの偏肉悪化を防止し、噛み込み不良、尻抜け不良等のミスロールを防止し、さらに、中空素管のボトム外径の増加を防止して、高品質な中空素管を確実に製造する。一対の傾斜ロールと、一対のディスクロールと、プラグとを用い、傾斜ロールのゴージ部の直径Ｄｇとビレットの外径ｄとの比（Ｄｇ／ｄ）、ディスクロールの溝底の直径Ｄｄとｄとの比（Ｄｄ／ｄ）、ＤｇとＤｄとの比（Ｄｄ／Ｄｇ）、傾斜ロールの入口面角θ１、噛み込み非定常域のビレットの回転数Ｎｓとこのビレットの外径圧下比Ｄｆとの積の平方根（Ｎｓ×Ｄｆ）０．５が、所定の関係式を満足するようにして、ビレットを回転移動させながら、穿孔圧延して中空素管とし、最終的に継目無管を製造する。
2008020510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パスライン周りに対向配置される一対のコーン型の傾斜ロールと、一対の溝型のディスクロールと、前記傾斜ロール及び前記ディスクロールの間にパスラインに沿って配されるプラグとを用い、前記傾斜ロールのゴージ部の直径Ｄｇと被圧延材であるビレットの外径ｄとの比（Ｄｇ／ｄ）と、前記ディスクロールの溝底の直径Ｄｄと前記ビレットの外径dとの比（Ｄｄ／ｄ）と、前記傾斜ロールのゴージ部の直径Ｄｇと前記ディスクロールの溝底の直径Ｄｄとの比（Ｄｄ／Ｄｇ）とが下記（１）、（２）及び（３）式、又は、下記（１）、（２）及び（４）式のいずれかを満足するとともに、前記傾斜ロールの入口面角θ１が下記（５）式を満足し、さらに、前記傾斜ロールの噛み込み時における非定常域でのビレットの回転数Ｎｓと該ビレットの外径圧下比Ｄｆとの積の平方根（Ｎｓ×Ｄｆ）０．５が、前記傾斜ロールのゴージ部の直径Ｄｇと該傾斜ロールの入口のビレット噛み込み位置の直径Ｄ１との比（Ｄｇ／Ｄ１）を用いて規定される下記（６）式を満足するようにして、前記ビレットを回転移動させながら穿孔圧延を行うことによって、中空素管を製造することを特徴とする継目無管の製造方法。
３≦Ｄｇ／ｄ≦７        ・・・・・（１）
９≦Ｄｄ／ｄ≦１６      ・・・・・（２）
拡管比Ｅｘｐ≧１．１５では
２＜Ｄｄ／Ｄｇ≦３      ・・・・・（３）
拡管比Ｅｘｐ＜１．１５では
１．５≦Ｄｄ／Ｄｇ≦３  ・・・・・（４）
２．５°≦θ１≦４．５°  ・・・・・（５）
０．４６×（Ｄｇ／Ｄ１）−０．３１≦（Ｎｓ×Ｄｆ）０．５≦１．１９×（Ｄｇ／Ｄ１）−０．９５                                  ・・・・・（６）
ただし、Ｎｓ＝Ｌｄ×Ｖｒ／（０．５×π×ｄ×Ｖｆ）、Ｄｆ＝（ｄ−ｄｐ）／ｄであって、Ｖｆは、前記傾斜ロールの噛み込み時の非定常域における前記ビレットの進行方向への最小の速度を示し、Ｖｒは前記傾斜ロールの噛み込み時の非定常域での平均値となる前記ビレットの周方向の速度を示し、ｄｐは前記プラグの先端の位置における前記傾斜ロールのロールギャップを示し、さらに、Ｌｄは、
ビレット先端が傾斜ロールに接触開始する点よりプラグ先端部までのパスラインに沿った長さを示し、この長さは傾斜ロールの傾斜角がゼロの状態で二次元幾何学的に決められる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継目無管の製造方法に関する。具体的には、本発明は、ピアサ（傾斜圧延機）を用いてビレットに穿孔圧延を行って中空素管を製造する工程を経て継目無管を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
継目無管は、一般的には、マンネスマン・プラグミル法、又はマンネスマン・マンドレルミル法により製造される。これらの方法により継目無管を製造するには、始めに、加熱炉に丸棒状の中実ビレット（本明細書では単に「ビレット」という）を挿入して所定の温度に加熱する。次に、ビレットを加熱炉から抽出し、ピアサを用いてこのビレットを穿孔圧延して中空素管とする。そして、プラグミル又はマンドレルミル等を用い、この中空素管の主に肉厚を減じて延伸圧延する。この後、サイザ又はストレッチレデューサ等の絞り圧延機を用い、主に外径を縮小して定径圧延することによって、目標の寸法を有する継目無管を製造する。【０００３】
本発明者らは特許文献１により、ピアサを用いてビレットを穿孔圧延する際に、傾斜ロールの形状と溝型のディスクロールの形状とを適正化することにより、拡管比Ｅｘｐ（中空素管の外径／ビレットの外径）１．１５以上の条件でボトム部の外径の増加を抑制しながら、ミスロール（圧延中に材料の進行が停止する状態）を生じることなく高能率で穿孔圧延する発明を開示した。【０００４】
また、本発明者らは特許文献２により、ピアサの傾斜ロールの入口における直径と傾斜ロールのゴージ部の直径との比に応じて、予め設定されたロール傾斜角と穿孔比及び穿孔効率とにより規定される、プラグの先端までの定常域（図１のグラフを参照しながら説明するように穿孔圧延開始後にビレット進行速度が略一定となるＬＥ２以降の領域）におけるビレット回転数と、ビレットの外径圧下率との比を適正化することによって、回転鍛造効果を抑制して内面疵の発生を防止しながら穿孔圧延する発明を開示した。
【特許文献１】特許第３０２１６６４号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／１０３５９３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ピアサを用いた実際の穿孔圧延は、例えば中心偏析やポロシティを有する連続鋳造材や、熱間変形能が劣悪なステンレス鋼材等からなるビレットに対しても行われる。この場合、特許文献１により開示された発明に基づいてロール条件を適宜決定すれば、ボトム部の外径の増加を抑制できる。しかし、この発明に基づいても、製造される中空素管のトップ部における内面疵や偏肉（管の周方向の肉厚の変動）の発生を完全に解消できないことがある。【０００６】
また、特許文献２により開示された発明では、ピアサの管材案内ガイドとして、被圧延材との接触面が半円溝型の断面形状をなすディスクロールを用いることにより、ビレットの中間部における回転鍛造効果を抑制できる。しかし、この際に、ビレットの回転数を小さくしたり、あるいはビレットの外径圧下率を小さくすると、傾斜ロールとビレットとの間のスリップが増加し、逆に、ビレットの噛み込み時の回転鍛造効果が増加するとともに、プラグとビレットとの間の摩擦抵抗が増加して剪断変形が増加し、内面疵が発生する。また、傾斜ロールへの噛み込み時である非定常時にビレットの振れ回りが増加し、中空素管のトップ部の偏肉が悪化する。さらに、特許文献２により開示された発明では、ディスクロールの径やビレットの回転数によっては、拡管比が大きい場合に中空素管のボトム部の外径が増加する。中空素管のボトム部の外径の増加は、例えばマンドレルミル等といった次工程以降のミルで圧延される際に、孔型のフランジ部よりロールギャップ間に被圧延材が噛み出してロール荷重が増加したり、歩留まりが低下する。【０００７】
このように、特許文献１又は特許文献２により開示された発明では、ビレットの内部性状や熱間変形能の良否さらには、ピアサの管材案内ガイドとしてディスクロールを用いる場合のビレットの回転数や外径圧下率等に起因して、製造される中空素管のトップ部の内面疵や偏肉、さらには中空素管のボトム部の外径の増加が発生することがあり、トップ部からボトム部までの全長にわたって高品質な中空素管を製造できないことがあった。【０００８】
なお、従来は、中空素管のトップ部を切り捨てるか、又はトップ部に手入れを行うことによって中空素管の全長において内面疵及び偏肉が存在しないようにしていたものの、製造コストの上昇は否めなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、パスライン周りに対向配置される一対のコーン型の傾斜ロールと、一対の溝型のディスクロールと、傾斜ロール及びディスクロールの間にパスラインに沿って配されるプラグとを用い、傾斜ロールのゴージ部の直径Ｄｇと被圧延材であるビレットの外径ｄとの比（Ｄｇ／ｄ）と、ディスクロールの溝底の直径Ｄｄとビレットの外径dとの比（Ｄｄ／ｄ）と、傾斜ロールのゴージ部の直径Ｄｇとディスクロールの溝底の直径Ｄｄとの比（Ｄｄ／Ｄｇ）とが下記（１）、（２）及び（３）式、又は、下記（１）、（２）及び（４）式のいずれかを満足するとともに、傾斜ロールの入口面角θ１が下記（５）式を満足し、さらに、傾斜ロールの噛み込み時における非定常域でのビレットの回転数Ｎｓとビレットの外径圧下比Ｄｆとの積の平方根（Ｎｓ×Ｄｆ）０．５が、傾斜ロールのゴージ部の直径Ｄｇと傾斜ロールの入口のビレット噛み込み位置の直径Ｄ１との比（Ｄｇ／Ｄ１）を用いて規定される下記（６）式を満足するようにして、ビレットを回転移動させながら穿孔圧延を行うことによって、中空素管を製造することを特徴とする継目無管の製造方法である。【００１０】
３≦Ｄｇ／ｄ≦７        ・・・・・（１）
９≦Ｄｄ／ｄ≦１６      ・・・・・（２）
拡管比Ｅｘｐ≧１．１５では
２＜Ｄｄ／Ｄｇ≦３      ・・・・・（３）
拡管比Ｅｘｐ＜１．１５では
１．５≦Ｄｄ／Ｄｇ≦３  ・・・・・（４）
２．５°≦θ１≦４．５°  ・・・・・（５）
０．４６×（Ｄｇ／Ｄ１）−０．３１≦（Ｎｓ×Ｄｆ）０．５≦１．１９×（Ｄｇ／Ｄ１）−０．９５                                  ・・・・・（６）
ただし、Ｎｓ＝Ｌｄ×Ｖｒ／（０．５×π×ｄ×Ｖｆ）、Ｄｆ＝（ｄ−ｄｐ）／ｄであって、Ｖｆは、傾斜ロールの噛み込み時の非定常域におけるビレットの進行方向への最小の速度を示し、Ｖｒは、傾斜ロールの噛み込み時の非定常域での平均値となるビレットの周方向の速度を示し、ｄｐは、プラグの先端の位置における傾斜ロールのロールギャップを示し、さらに、Ｌｄは、
ビレット先端が傾斜ロールに接触開始する点よりプラグ先端部までのパスラインに沿った長さを示し、この長さは傾斜ロールの傾斜角がゼロの状態で二次元幾何学的に決められる。【００１１】
この本発明において噛み込み時における「非定常域」とは、ビレットがプラグ先端に接触した時からビレットの先端部が傾斜ロールを離脱するまでの区間を意味する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る継目無管の製造方法によれば、噛み込み時の非定常域での回転鍛造回数及び剪断変形が抑制されるので、中空素管のトップ部の回転鍛造効果及び／又は剪断変形に起因する内面疵の発生を防止できるとともに、中空素管のトップの偏肉の悪化を防止して噛み込み不良や尻抜け不良等といったミスロールを防止でき、さらには、中空素管のボトム部の外径の増加を防止して、トップ部からボトム部までの全長に渡って高品質な中空素管を確実に製造することができる。【００１３】
このように、本発明は、ピアサを用いてビレットに穿孔圧延を行って中空素管を製造する際に、トップ部及びボトム部それぞれの非定常域での圧延不良を改善又は解消することにより、中空素管の歩留り及び生産性の向上に絶大な効果を奏する。中空素管のトップ部及びボトム部それぞれの非定常域での圧延不良を改善又は解消できるという本発明の効果は、中空素管のトップ部及びボトム部それぞれの非定常圧延域での圧延不良の改善を全く考慮しない、特許文献１又は特許文献２により開示されたいずれの発明に基づいても、到底得られないものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ビレットのパスラインに沿った進行速度の測定結果であるビレット進行速度（ｍｍ／ｓｅｃ）と、ビレットが傾斜ロールに接触した位置からのビレットの移動距離を示す、ロール噛みからのビレット移動量（ｍｍ）との関係の一例を示すグラフである。
【図２】ピアサの構成を模式的に示す平面図である。
【図３】ピアサの構成を模式的に示す縦面図である。
【図４】ピアサによる穿孔途中の状況を模式的に示す横断面図である。
【図５】ピアサによる穿孔途中の状況を模式的に示す横断面図である。
【図６】プラグの形状を示す説明図である。
【図７】穿孔試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１５】
０  ピアサ
１  傾斜ロール
１ａ  ゴージ部
１ｂ  入口面
１ｃ  出口面
２  プラグ
Ｌ１  圧延部
Ｌ２  リーリング部
Ｌｐ  圧延部長+リーリング部長
ｒ    プラグ先端ｒ寸法
Ｒ    プラグ圧延部Ｒ寸法
Ｄｐ  プラグ径
３  ビレット
４  駆動装置
Ｇ  ディスクロール
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る中空素管の製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
はじめに、本発明の基礎となる新規な知見を説明する。【００１７】
中空素管の長手方向の中央部よりも先端部において内面疵が多発する原因を検討するため、穿孔圧延における回転鍛造効果と深い係わりのある穿孔圧延時のビレットの進行速度（圧延方向速度）と、穿孔圧延時におけるビレットの周方向への回転速度とを調査する。【００１８】
Ｓ４５Ｃからなる外径７０ｍｍのビレットが１２００℃に加熱され、ピアサにより穿孔圧延される。具体的には、ビレットは、ピアサの傾斜ロールの傾斜角度が１０°であり、傾斜ロールのゴージ部のロール間隔が６１ｍｍであり、さらに、傾斜ロールからプラグの先端までの軸方向距離であるプラグ先進量が３８ｍｍである条件で穿孔圧延され、外径７５ｍｍ、肉厚６ｍｍの中空素管が製造される。【００１９】
穿孔圧延中のビレットの進行速度は、ピアサの入側にパスラインに沿って目盛板を設置しておき、ビレットの後端とこの目盛板とをビデオカメラで撮影し、撮影した画像データに基づいてビレット後端の単位時間当たりの移動距離からビレットの進行速度を算出する。【００２０】
一方、ビレットの回転速度は、ビレットの後端面の外周縁の近傍にマークとなるピンを打ち込んでおき、穿孔圧延時のこのピンの周方向への移動をビデオカメラで撮影し、撮影した画像データに基づいて単位時間当たりのピンの周方向への移動量から、ビレットの移動量に対する回転速度を算出する。【００２１】
図１は、ビレットのパスラインに沿った進行速度の計算結果であるビレット進行速度（ｍｍ／ｓｅｃ）と、ビレットが傾斜ロールに接触した位置からのビレットの移動距離を示す、ロール噛み時からのビレット移動量（ｍｍ）との関係の一例を示すグラフである。【００２２】
図１にグラフで示すように、ビレットの進行速度は、ビレットの先端が傾斜ロールに接触し、噛み込まれるにしたがって急速に低下する（ビレット移動量＝ＬＥ０→ＬＥ１）。そして、ビレットの先端がプラグ先端位置に到達して穿孔され始めるとき（ビレット移動量＝ＬＥ１）、ビレットの進行速度が最も低下する。ビレットが継続的に穿孔圧延されるにともなってビレットは徐々に安定して噛み込まれ、ビレット進行速度も徐々に増加する（ビレット移動量＝ＬＥ１→ＬＥ２）。そして、進行速度がほぼ一定である定常状態で穿孔圧延される（ビレット移動量＝ＬＥ２）。【００２３】
これに対し、ビレットの回転速度は、ビレットが傾斜ロールに接触してから穿孔圧延が定常状態に至るまでの間で略一定である。
本発明者らは、図１にグラフで示す結果から以下に示す知見を得た。ビレットが傾斜ロールに噛み込まれてプラグにより穿孔され始めてから定常状態で穿孔圧延されるまでの間、つまり、非定常域である図１中のＬＥ１からＬＥ２までの間でビレットの進行速度は定常域での進行速度よりも低く、かつ、ビレットの回転速度は略一定である。つまり、傾斜ロールに噛み込まれて非定常域での進行方向のスリップが増加することがわかる。図１にグラフで示す、ビレットのこのような速度変化の現象は、本願出願前に当業者の間でも全く知られていない特筆すべき知見である。【００２４】
図１にグラフで示す、ビレットのこのような速度変化の現象は、つぎのような問題を引き起こすと考えられる。
非定常域において、ビレットの進行方向への単位移動当たりの回転鍛造回数は、定常域よりも多く、回転鍛造効果が顕著に生じる。さらに、ビレットの進行速度が遅いことによりビレットとプラグとの間の摩擦力による付加的剪断変形が増加する。上記の相乗効果によりビレットのトップ部での穿孔が不安定となり、ビレットのトップ部での穿孔圧延の際にビレットの振れ回りが顕著に増加する。その結果、中空素管の先端部で内面疵が多発し、しかも偏肉も顕著に生じる。【００２５】
この非定常域は不可避的に存在する。本発明者らは、非定常域で不可避的に生じる回転鍛造効果と付加的剪断変形とを、中空素管の先端部における内面疵の発生原因とならない程度に抑制することができる条件を見出すことが必須であることに思い至った。【００２６】
ところで、ビレットの外径圧下比Ｄｆ、又は予め設定されたロール傾斜角β、ビレット径、穿孔比から求まる定常域での回転鍛造回数Ｎを小さくすれば、定常域での回転鍛造効果を抑制できることは、知られている。【００２７】
しかし、ビレットの外径圧下比Ｄｆ及び定常域での回転鍛造回数Ｎを単に小さくしても、上述した図１にグラフで示す非定常域の問題は解決されない。
本発明者らは、非定常域で不可避的に生じる回転鍛造効果と付加的剪断変形とを、中空素管の先端部における内面疵の発生原因とならない程度に抑制できる条件は、非定常域のビレットの回転数Ｎｓと、ビレットの外径圧下比Ｄｆの積の平方根（Ｎｓ×Ｄｆ）０．５と、比（Ｄｇ／Ｄ１）とを指標として用いて規定することができることを知見した。非定常域のビレットの回転数Ｎｓと、ビレットの外径圧下比Ｄｆの積の平方根（Ｎｓ×Ｄｆ）０．５と、比（Ｄｇ／Ｄ１）とを指標として用いる場合、各指標が示す定性的な意義は次のとおりである。【００２８】
ビレットの外径圧下比Ｄｆを小さくすると、安定的なビレット噛み込みを阻害し、スリップし易くなる。これによって、プラグの表面とビレットの内面との摩擦力によって生じる剪断変形が増加し、この剪断変形による内面疵が生じる。傾斜ロールによる推進力は傾斜ロールの形状に影響されるので、傾斜ロールの入口のビレットの噛み込み位置の直径Ｄ１と傾斜ロールのゴージ部の直径Ｄｇとの比（Ｄｇ／Ｄ１）の大きさによって、プラグの表面とビレットの内面との摩擦力によって生じる剪断変形も影響される。そして、上述したようにスリップが大きくなると、ビレットの穿孔圧延が不安定となって周方向へ振れ回り、中空素管のトップ部の偏肉が悪化する。【００２９】
一方、例えば傾斜角を変更することによって非定常域のビレットの回転数Ｎｓを小さくし過ぎると、非定常域においてビレットが半回転する間に圧延方向へ進むビレットの移動量が大きくなり、これにより、非定常域においてロールとプラグとでのビレットの単位回転当たりの肉厚圧下量が大きくなる。このため、傾斜ロールとビレットとの間でスリップが発生し易くなる。なお、非定常域のビレットの回転数Ｎｓを小さくする方法として、傾斜ロールの入口面角θ１を大きくする方法もある。【００３０】
また、傾斜ロールの形状を表す、傾斜ロールの入口のビレット噛み込み位置の直径Ｄ１と傾斜ロールのゴージ部の直径Ｄｇとの比（Ｄｇ／Ｄ１）の大きさは、傾斜ロールによる推進力に影響し、結果的にスリップの発生、プラグの表面とビレットの内面との摩擦力によって生じる剪断変形に影響を与える。【００３１】
次に、本実施の形態で用いるピアサを説明する。
図２は、ピアサ０の構成を模式的に示す平面図である。図３は、ピアサ０の構成を模式的に示す縦面図である。さらに、図４、５は、いずれも、ピアサ０による穿孔圧延の途中の状況を模式的に示す横断面図である。【００３２】
図２〜５において、傾斜ロール１は、その中間部にロール径Ｄｇなるゴージ部１ａと、このゴージ部１ａの入側端部に向かうに従って外径が小さくなる略円錐台状をなす入口面１ｂと、ゴージ部１ａの出側端部に向かうに従って外径が大きくなる略円錐台状をなす出口面１ｃとを備えており、全体としてコーン型に形成される。【００３３】
傾斜ロール１、１は、パスラインＸ−Ｘに対して、一点鎖線で示すロール軸芯線がそれぞれ交叉角γをなすように、配置される。
図３に示すように、傾斜ロール１、１はパスラインＸ−Ｘに対して互いに逆方向に傾斜角βとなるように、配置される。傾斜ロール１、１は、それぞれ駆動装置４によって回転駆動される。【００３４】
図４に示すように、傾斜ロール１、１間には、管材案内ガイドである、一対のディスクロールＧ、Ｇが対向して配置される。ディスクロールＧは、ビレットとの接触面が半円溝型の断面形状をなすガイドロールである。【００３５】
さらに、傾斜ロール１、１の間には、パスラインＸ−Ｘに沿ってプラグ２が配置される。図６は、プラグ２の形状を示す説明図である。
同図に示すように、プラグ２は、一般には先端部ｒを備える。プラグ２は、円錐形をなし、縦断面ではＲ寸法の曲線となす圧延部Ｌ１とリーリング部Ｌ２とを備えており、最大外径がＤｐである砲弾形状をなす。プラグ２の基端部は，芯金Ｍ（マンドレルバー）の先端部によって保持され、芯金Ｍの基端部は図示しない軸方向に移動可能なスラストブロック装置によって支持される。【００３６】
本実施の形態では、穿孔圧延に用いるプラグ２は、プラグ２の先端部ｒと、ビレット３の径ｄとの比（ｒ／ｄ）が０．０８５以上０．１９以下であるとともに、プラグ２の圧延部長Ｌ１と、プラグ２の圧延部曲線Ｒとの比（Ｒ／Ｌ１）が１．５以上である形状を有する。【００３７】
比（ｒ／ｄ）が０．０８５未満であると熱影響によりプラグ２の寿命が極端に低下し、一方比（ｒ／ｄ）が０．１９超であるとビレット３の進行方向のスリップが増大する。さらに、比（Ｒ／Ｌ１）が１．５未満であるとビレット３の進行方向のスリップが増大する。【００３８】
次に、このピアサ０を用いて穿孔圧延を行う状況を説明する。
所定の温度に加熱されたビレット３は、ピアサ０の入側テーブル（図示しない）上に搬送され、パスラインＸ−Ｘに沿って傾斜ロール１、１に噛み込む。【００３９】
傾斜ロール１、１に噛み込んだビレット３は、プラグ２の先端部に到達するまでは、図２、３における白抜き矢符の方向に旋回しながら進行し、この際に傾斜ロール１、１によってその外径を低減する加工を行われる。【００４０】
次に、ビレット３は、プラグ２によりその中心部を穿孔され、半回転毎にプラグ２と傾斜ロール１、１との間で肉厚加工が行われ、これにより中空素管Ｈへ穿孔圧延される。
このようにして穿孔圧延が行われる際、本実施の形態では、先ず、下流側の圧延機で問題となるボトム部の外径の増加を抑制するために、
（ａ）傾斜ロール１、１のゴージ部１ａの直径Ｄｇとビレット３の外径ｄとの比（Ｄｇ／ｄ）と、
（ｂ）管材案内ガイドであるディスクロールＧの溝底の直径Ｄｄとビレット３の外径dとの比（Ｄｄ／ｄ）と、
（ｃ）傾斜ロール１、１のゴージ部１ａの直径ＤｇとディスクロールＧの溝底の直径Ｄｄとの比（Ｄｄ／Ｄｇ）と
が下記（１）、（２）及び（３）式、又は、下記（１）、（２）及び（４）式のいずれかを満足するとともに、傾斜ロール１、１の入口面角θ１が（５）式を満足する傾斜ロール１及びディスクロールＧを用いる。【００４１】
３≦Ｄｇ／ｄ≦７        ・・・・・（１）
９≦Ｄｄ／ｄ≦１６      ・・・・・（２）
拡管比Ｅｘｐ≧１．１５では
２＜Ｄｄ／Ｄｇ≦３      ・・・・・（３）
拡管比Ｅｘｐ＜１．１５では
１．５≦Ｄｄ／Ｄｇ≦３  ・・・・・（４）
２．５°≦θ１≦４．５°  ・・・・・（５）
以下、（１）〜（５）式の限定理由を説明する。【００４２】
（１）式における比（Ｄｇ／ｄ）が３未満であると、軸受けの強度不足による軸受けの寿命低下を生じるとともに、比（Ｄｇ／ｄ）が７超であると、ビレットのボトム部の増肉により生じるボトム部の外径の増加を抑制するための設備費が上昇する。そこで、本実施の形態では、比（Ｄｇ／ｄ）を３以上７以下と限定する。【００４３】
（２）式における比（Ｄｄ／ｄ）が９未満であると、中空素管Ｈの尻抜けの不良とボトム部の外径の増加とを生じるとともに、比（Ｄｄ／ｄ）が１６超であると、中空素管Ｈの外面疵が多発するとともにボトム部の外径の増加を生じ、さらには、ディスクロールＧの径が大きくなってミル全体が大型化して設備費が嵩む。そこで、本実施の形態では、比（Ｄｄ／ｄ）を９以上１６以下と限定する。【００４４】
（３）式における比（Ｄｄ／Ｄｇ）が２以下であると、拡管比１．１５以上で中空素管Ｈの尻抜けの不良とボトム部の外径の増加とが発生する。一方、比（Ｄｄ／Ｄｇ）が３超であると、拡管比１．１５以上での中空素管Ｈの外面疵の発生とボトム部の外径の増加とを生じる。そこで、本実施の形態では、拡管比１．１５以上では比（Ｄｄ／Ｄｇ）を２超３以下と限定する。【００４５】
（４）式における比（Ｄｄ／Ｄｇ）が１．５以上であると、拡管比１．１５未満で中空素管Ｈのボトム部の外径の増加による次工程ミルでのトラブルは発生せず、穿孔の安定性（偏肉とロール噛み込み性）の面から決定する。一方、比（Ｄｄ／Ｄｇ）が３超であると、拡管比１．１５以上での中空素管Ｈの外面疵の発生とボトム部の外径の増加とが発生する。そこで、本実施の形態では、拡管比１．１５以上では比（Ｄｄ／Ｄｇ）を１．５以上３以下と限定する。【００４６】
（５）式における傾斜ロール１の入口面角θ１は、４．５度超、又は２．５度未満のいずれであっても、ビレット３の傾斜ロール１への噛み込み性が悪化する。そこで、本実施の形態では、傾斜ロール１の入口面角θ１は２．５度以上４．５度以下と限定する。【００４７】
本実施の形態では、（１）〜（５）式により規定される形状を有する傾斜ロール１、プラグ２及びディスクロールＧを備えるピアサ０を用いて、ロール設定条件であるビレット３の回転数とビレット３の外径圧下比を、（６）式の条件として、穿孔圧延する。
０．４６×（Ｄｇ／Ｄ１）−０．３１≦（Ｎｓ×Ｄｆ）０．５≦１．１９×（Ｄｇ／Ｄ１）−０．９５                                                        ・・・・・（６）
ただし、この（６）式において、Ｎｓ＝Ｌｄ×Ｖｒ／（０．５×π×ｄ×Ｖｆ）、Ｄｆ＝（ｄ−ｄｐ）／ｄであって、Ｖｆは、傾斜ロールの噛み込み時の非定常域におけるビレットの進行方向への最小の速度を示し、例えば、穿孔圧延データを採取して、そのデータを用いて傾斜ロールの噛み込み時の非定常域における軸方向速度を最小２乗法によって近似し、この近似によって求められる最小となるビレットの進行方向速度として求められ、Ｖｒは傾斜ロールの噛み込み時の非定常域での平均値となるビレットの周方向速度を示し、ｄｐはプラグの先端の位置における傾斜ロールのロールギャップを示し、さらに、Ｌｄは、ビレットの先端部が傾斜ロールに噛み込みを開始する位置からプラグの先端の位置までの距離を示す。【００４８】
傾斜ロール１の設定条件によって生じる剪断変形、偏肉、尻詰まりさらにはボトム部の外径の増加を解決するために、本発明者らは上記（１）〜（５）式を満足するピアサ０を用いて、０．２質量％炭素鋼の連続鋳造材からなる外径３１０ｍｍのビレット３の中心部から外径７０ｍｍのビレット３を削り出して得られる材料と、連続鋳造から分塊圧延により製造した直径２２５ｍｍの試料の中心部から採取した、１３質量％Ｃｒ含有鋼からなる外径７０ｍｍの材料とを、ともに１２００℃に加熱し、表１に示す条件で穿孔試験を行った。穿孔試験の結果を図７にグラフで示す。【００４９】
【表１】
2008020510.tif 000003
【００５０】
図７のグラフにおいて、黒丸印は剪断変形に起因した内面疵が発生し、偏肉率が７％以上と悪化し、噛み込み不良もしくは尻抜け不良が発生し、又はボトム部の外径増加率が５％を越えることの少なくとも一つが発生することを示す。黒三角印は、回転鍛造又は／及び剪断変形に起因した内面疵が発生することを示す。さらに、白丸印は、中空素管を問題なく製造できることを示す。【００５１】
図７のグラフに示す結果から、０．４６×（Ｄｇ／Ｄ１）−０．３１≦（Ｎｓ×Ｄｆ）０．５≦１．１９×（Ｄｇ／Ｄ１）−０．９５の関係が満足されると、問題なく中空素管を製造できることがわかる。【００５２】
このように、（６）式における比（Ｎｓ×Ｄｆ）０．５≦が、（０．４６×（Ｄｇ／Ｄ１）−０．３１）未満であると、トップ部の剪断変形の増加による内面疵の発生と偏肉、尻詰まり、ボトム部の外径の増加等の問題を生じる。一方、比（Ｎｓ×Ｄｆ）０．５が、（１．１９×（Ｄｇ／Ｄ１）−０．９５）超であると、回転鍛造効果と剪断変形とによる内面疵の発生を抑制できない。そこで、本実施の形態では、（Ｎｓ×Ｄｆ）０．５は、０．４６×（Ｄｇ／Ｄ１）−０．３１以上１．１９×（Ｄｇ／Ｄ１）−０．９５以下と限定する。【００５３】
このように、本実施の形態によれば、ピアサを用いてビレットに穿孔圧延を行って中空素管を製造して継目無管を製造する際に、（ａ）穿孔圧延時におけるボトム部の外径の増加を抑制し、（ｂ）トップ部の回転鍛造効果と剪断変形とを抑制してトップ部の内面疵を防止し、さらには（ｃ）トップ部の偏肉を良好にすることができる。このため、本実施の形態によれば、寸法と内質を同時に、しかも管全長に渡って高品質化が図られる中空素管を確実に製造できる。
【実施例１】
【００５４】
さらに、本発明を、実施例を参照しながらより具体的に説明する。
０．２質量％炭素鋼からなる連続鋳造材を素材とする外径２２５ｍｍのビレットの中心から外径７０ｍｍのビレットを切り出し、このビレットを１２００℃に加熱して、表２に示す条件で穿孔圧延する。穿孔圧延の結果を表３にまとめて示す。【００５５】
【表２】
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【００５６】
【表３】
2008020510.tif 000005
【００５７】
表３における○印は何ら問題なく穿孔できることを示し、×印は噛み込み不良、尻抜け不良、偏肉もしくは外径の増加のいずれかが生じることを示す。
また、表３における内面疵では、中空素管のトップ部２０〜２００ｍｍの範囲で疵個数が２個以上あった場合を×印として示す。【００５８】
また、表３における偏肉率は、中空素管のトップ部２０〜２００ｍｍの範囲で長手方向５ｍｍピッチで周方向に８点の管肉厚をマイクロメータで実測した肉厚の値を用いて、各長手位置における周方向の偏肉率（（肉厚の最大値−肉厚の最小値）／８点の平均肉厚））を求め、各長手位置で求めた偏肉率を平均化した平均偏肉率である。偏肉率６％以上を×印として示す。【００５９】
さらに、表３における噛み込み不良と尻抜け不良の判定は、穿孔本数１００本で１本以上発生する場合を×印として示すとともに、表３のボトム部の外径増加率は、ミドル部の外径の平均値に対するボトム部の外径増大部との比率で６％以上を×印として示す。【００６０】
表３に示す結果から、（１）〜（５）式のみならず（６）式をも満足することによって、トップ部の内面疵、噛み込み不良、尻抜け不良、偏肉率及びボトム部の外径増加をいずれも実用上問題ない程度に抑制しながら、ピアサを用いて穿孔圧延して中空素管を製造することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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