(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンドレルミルとサイザー若しくはストレッチレデューサーが直列に配置された圧延ラインに設置するテールフィン圧潰装置であって、マンドレルミルの出口直近の、マンドレルミルの最終スタンドと９０°ずれた方向に、圧下機能を備えた対を成すテールフィンの圧潰用ロールを配置し、この圧潰用ロールにおける孔型溝底の中央部の円弧の曲率半径Ｒを、マンドレルミル最終スタンドの圧延ロールにおける孔型溝底の円弧の曲率半径Ｒ1 の１．０２５〜１．５００倍となすと共に、孔型溝底の中央部の円弧の曲率半径角度θを４５〜６５°となしたことを特徴とするテールフィン圧潰装置。
【請求項２】
マンドレルミルとサイザー若しくはストレッチレデューサーが直列に配置された圧延ラインに設置され、マンドレルミルの出口直近の、マンドレルミルの最終スタンドと９０°ずれた方向に、圧下機能を備えた対を成すテールフィンの圧潰用ロールを配置したテールフィン圧潰装置を制御する方法であって、
材料の先端からテールフィンの発生部分までは対を成すテールフィンの圧潰用ロールの孔型溝底間の間隔を大きくし、テールフィンの発生部分のみ前記圧潰用ロールの孔型溝底間の間隔をマンドレルミル出口での材料外径に近い間隔まで小さくすることを特徴とするテールフィン圧潰装置の制御方法。
【請求項３】
材料の先端からテールフィンの発生部分までは対を成すテールフィンの圧潰用ロールの孔型溝底間の間隔を大きくし、テールフィンの発生部分のみ前記圧潰用ロールの孔型溝底間の間隔をマンドレルミル出口での材料外径に近い間隔まで小さくすることを特徴とする請求項１記載のテールフィン圧潰装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継目無管をマンドレルミルを用いて延伸圧延する際に発生するテールフィンを圧潰する装置及びこのような圧潰装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
継目無管をマンドレルミルを用いて延伸圧延する際に、マンドレルミルの出口寸法で肉厚ｔと外径Ｄの比ｔ／Ｄが１５％以下の材料を延伸圧延した場合、図６に示したように、不可避的に材料１の圧延後端部に約０〜７００ｍｍに亘ってテールフィン１ａが発生する。なお、図６中の２ａ，２ｂはマンドレルミルの最終スタンドを構成する対を成す圧延ロール、３はマンドレルバーである。
【０００３】
マンドレルミルとサイザー若しくはストレッチレデューサーが同列にない、すなわち、マンドレルミルから出た材料がマンドレルバーと分離されないまま横送りされ、マンドレルミルラインと異なるラインでマンドレルバーと材料とを分離した後に、サイザー若しくはストレッチレデューサーに送る圧延機配置を採用している場合には、マンドレルミルから出た材料の後端部に発生するテールフィンを切断する設備を配置しテールフィンを切断することができる。
【０００４】
しかしながら、マンドレルミルから出た材料を引き続いてサイザー若しくはストレッチレデューサーに導く直列の圧延機配置を採用している場合には、テールフィンが切り落とされるべきマンドレルミルとサイザー若しくはストレッチレデューサーとの間が短くまたマンドレルミル出口付近では、材料の内部にまだマンドレルバーが存在し、サイザー若しくはストレッチレデューサーの入口直近の極限られた位置でしかテールフィンを切り落とせない。また、サイザー若しくはストレッチレデューサーには材料とマンドレルバーを分離する機能も付与されるため圧延機と圧延機の間は非常に狭く限られた空間となる。このため、この空間への切断装置の設置・切断されたテールフィンのラインからの排出装置の設置が困難になる。このことから、直列の圧延機配置を採用している場合には、マンドレルミルで発生するテールフィンは切断除去されることなくサイザー若しくはストレッチレデューサー等で定径圧延されることになる。
【０００５】
この場合、テールフィンが定径圧延される時に発生する衝撃と、マンドレルバーなしの圧下に起因する座屈による影響で、図７に示したように、テールフィンの発生部だけでなく、テールフィン発生部より中央部側寄りの部分にまで、長手方向に３００〜５００ｍｍ程度の折れ込みを生じてしまう。
【０００６】
折れ込みが生じなくても、テールフィンがサイザーの各スタンドを通過する際の衝撃により、外径の真円度を悪化させる。
そして、これらの折れ込み部１ｂや外径の真円度悪化部１ｃはクロップとして切り捨てることになるので、クロップを増大させることになる。
【０００７】
そこで、マンドレルミルにおける圧延最終スタンド若しくは該圧延最終スタンドの出側に、管の横断面の中心に対して対称配置となる４本の孔型ロールを同一平面上に配置し、圧延中に管後端に生じるテールフィンを前記孔型ロールで圧潰しながら圧延する装置が特開昭６３−１４０７１２号で提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開昭６３−１４０７１２号で提案されている装置では、対を成す孔型ロールの相対位置は固定されていることから、定常圧延部もテールフィン部と同じ位置で圧延するので、テールフィン部の圧潰時に生じやすいロール表面の焼付きや損傷が、次材の圧延定常部に転写されて外面疵を発生させるという欠点がある。
【０００９】
なお、上記した欠点を解決しようとして圧潰後のテールフィンの高さを、圧延仕上げ管外径の１．１倍以下とするように対を成す孔型ロールの孔型溝底間距離を決定することとしているが、このように孔型ロールの孔型溝底間距離を決定した場合には、テールフィン部の外径を圧延仕上げ管外径より大きな範囲にまでしか圧潰できないことになって、テールフィン部における外径を矯正する効果がなくなってしまう。
【００１０】
本発明は、上記した従来のテールフィン圧潰装置にあった問題点に鑑みてなされたものであり、定常圧延部に何ら悪影響を及ぼすことなく、テールフィン部のみを所定に外径に矯正可能なテールフィン圧潰装置及びこのような圧潰装置の制御方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係るテールフィン圧潰装置は、マンドレルミルとサイザー若しくはストレッチレデューサーが直列に配置された圧延ラインに設置されるもので、マンドレルミルの出口直近の、マンドレルミルの最終スタンドと９０°ずれた方向に、圧下機能を備えた対を成すテールフィンの圧潰用ロールを配置し、この圧潰用ロールにおける孔型溝底の中央部の円弧の曲率半径Ｒを、マンドレルミル最終スタンドの圧延ロールにおける孔型溝底の円弧の曲率半径Ｒ1 の１．０２５〜１．５００倍となすと共に、孔型溝底の中央部の円弧の曲率半径角度θを４５〜６５°となすこととしている。
【００１２】
そして、材料の先端からテールフィンの発生部分までは対を成すテールフィンの圧潰用ロールの孔型溝底間の間隔を大きくし、テールフィンの発生部分のみ前記圧潰用ロールの孔型溝底間の間隔をマンドレルミル出口での材料外径に近い間隔まで小さくすることで、定常圧延部に何ら悪影響を及ぼすことなく、テールフィン部のみを所定に外径に矯正することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るテールフィン圧潰装置は、マンドレルミルとサイザー若しくはストレッチレデューサーが直列に配置された圧延ラインに設置するテールフィン圧潰装置であって、マンドレルミルの出口直近の、マンドレルミルの最終スタンドと９０°ずれた方向に、圧下機能を備えた対を成すテールフィンの圧潰用ロールを配置し、この圧潰用ロールにおける孔型溝底の中央部の円弧の曲率半径Ｒを、マンドレルミル最終スタンドの圧延ロールにおける孔型溝底の円弧の曲率半径Ｒ1 の１．０２５〜１．５００倍となすと共に、孔型溝底の中央部の円弧の曲率半径角度θを４５〜６５°となしたものである。
【００１４】
本発明に係るテールフィン圧潰装置は、マンドレルミルの出口直近に配置したので、材料の内部にマンドレルバーが存在した状態でテールフィンを圧潰することができ、定径圧延時にテールフィンよりも中央部寄りの部分でも折れ込みを生じさせず、テールフィンだけを潰すことができる。このことから、圧延後端部における外径の真円度悪化も抑制されることになる。
【００１５】
また、前記対を成すテールフィンの圧潰用ロールにおける孔型溝底の中央部の円弧の曲率半径Ｒを、マンドレルミル最終スタンドの圧延ロールにおける孔型溝底の円弧の曲率半径Ｒ1 の１．０２５〜１．５００倍となすと共に、孔型溝底の中央部の円弧の曲率半径角度θを４５〜６５°となしているので、以下の理由により、テールフィンをより効果的に圧潰することができるようになる。なお、前記孔型溝底の中央部の円弧の曲率半径角度θとは、図２に示すように、中央部の円弧と、これに連続する両側の円弧のうちのどちらか一方の円弧との接続部と、孔型の中心線とのなす角度を言う。
【００１６】
すなわち、テールフィンは定常部の断面積に比べて断面積が大きいので、本発明に係るテールフィン圧潰装置の孔型溝底の中央部の円弧の曲率半径Ｒを、マンドレルミル最終スタンドの孔型溝底の円弧の曲率半径Ｒ1 の１．０２５倍未満にすると、圧潰時にテールフィンが逃げるスペースを確保できなくなって、マンドレルミル最終スタンドのテールフィン発生方向とは９０°ずれた方向に新たにテールフィンを発生させてしまう。他方、テールフィン圧潰装置の孔型溝底の前記曲率半径Ｒを、マンドレルミル最終スタンドの孔型溝底の円弧の曲率半径Ｒ1 の１．５００倍を超えるようにすると、圧潰時に円周方向の拘束力が弱くなり、フィン部が捻られて新たな外径変動を生じさせる。
【００１７】
また、本発明に係るテールフィン圧潰装置の孔型溝底の前記曲率半径角度θが４５°未満の場合には、円周方向の拘束力が弱くなり、テールフィンを圧潰する時にフィン部が捻られて新たな外径変動を生じさせる。逆に、孔型溝底の前記曲率半径角度θが６５°を超えると、テールフィンの圧潰時に円周方向の広がりを孔型内で収めきれなくなって、マンドレルミル最終スタンドのテールフィン発生方向とは９０°ずれた方向に新たにテールフィンを発生させてしまう。
【００１８】
以上の理由により、本発明に係るテールフィン圧潰装置では、対を成すテールフィンの圧潰用ロールにおける孔型溝底の前記曲率半径Ｒを、マンドレルミル最終スタンドの圧延ロールにおける孔型溝底の円弧の曲率半径Ｒ1 の１．０２５〜１．５００倍となすと共に、孔型溝底の前記曲率半径角度θを４５〜６５°となしている。
【００１９】
そして、マンドレルミルとサイザー若しくはストレッチレデューサーが直列に配置された圧延ラインに設置され、マンドレルミルの出口直近の、マンドレルミルの最終スタンドと９０°ずれた方向に、圧下機能を備えた対を成すテールフィンの圧潰用ロールを配置したテールフィン圧潰装置や、本発明に係るテールフィン圧潰装置を用いてテールフィンを圧潰する際、材料の先端からテールフィンの発生部分までは対を成すテールフィンの圧潰用ロールの孔型溝底間の間隔を大きくし、テールフィンの発生部分のみ前記圧潰用ロールの孔型溝底間の間隔をマンドレルミル出口での材料外径に近い間隔まで小さくするように制御した場合には、テールフィン部の圧潰時に生じやすいロール表面の焼付きや損傷が、次材の圧延定常部に転写されて外面疵を発生させるという問題を発生させることもなくなる。これが本発明に係る圧潰装置の制御方法である。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明に係るテールフィン圧潰装置を図１及び図２に示す一実施例に基づいて説明し、この圧潰装置の制御方法を図３を用いて説明する。
図１（ａ）は本発明に係るテールフィン圧潰装置の設置位置を説明する図、（ｂ）は対を成す圧潰用ロールの説明図、図２は本発明に係るテールフィン圧潰装置を構成する対を成すテールフィンの圧潰用ロールにおける孔型溝底の説明図、図３は本発明に係るテールフィン圧潰装置の制御方法を説明する図である。
【００２１】
図１（ａ）において、１１はマンドレルミル、１２はマンドレルミル１１と直列に配置されたサイザーであり、このようにマンドレルミル１１とサイザー１２が直列に配置された圧延ラインの、マンドレルミル１１の出口直近に本発明に係るテールフィン圧潰装置１３が設置されている。
【００２２】
そして、本発明に係るテールフィン圧潰装置１３は、図１（ｂ）に示したように、マンドレルミル１１の最終スタンドと９０°ずれた方向に、圧下機能を備えた例えば２個で対を成すテールフィンの圧潰用ロール１３ａ，１３ｂを配置した構成である。なお、圧潰用ロール１３ａ，１３ｂの圧下機構は図示省略したが、圧延機などに採用されている周知の機構が採用される。
【００２３】
この圧潰用ロール１３ａ，１３ｂにおける孔型溝底１３ａａ，１３ｂａの中央部の円弧の曲率半径Ｒや曲率半径角度θは、マンドレルミル圧延時に材料の後端部に発生したテールフィンを効果的に圧潰できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば曲率半径Ｒは、マンドレルミル最終スタンドの圧延ロールにおける孔型溝底の円弧の曲率半径Ｒ1 （図６参照）の１．０２５〜１．５００倍に、また、曲率半径角度θは４５〜６５°となした場合には、テールフィンをより効果的に圧潰できることを発明者は各種の実験によって知見している。
【００２４】
本発明に係るテールフィン圧潰装置１３は、上記した構成であり、マンドレルミル１１の出口直近に配置したので、材料の内部にマンドレルバー３が存在した状態でテールフィンを圧潰することができる。従って、サイザー１２による定径圧延時にテールフィンよりも中央部寄りの部分でも折れ込みを生じさせず、テールフィンだけを潰すことができるようになって、材料１の圧延後端部における外径の真円度悪化も抑制できるようになる。
【００２５】
ところで、上記した本発明に係るテールフィン圧潰装置を用いてテールフィンを圧潰する際には、図３に示したように、材料１の先端からテールフィン１ａの発生部分までは、対を成すテールフィンの圧潰用ロール１３ａ，１３ｂの孔型溝底間の間隔を、図３における縦軸のＡ、すなわち、マンドレルバーの外径にマンドレルミルの肉厚の２倍を加算した値よりも例えば２〜８０ｍｍ大きくして（図３における縦軸のＢ）、圧潰用ロール１３ａ，１３ｂと材料１が強く接触しないように設定する。
【００２６】
そして、テールフィン１ａの発生部分では、圧潰用ロール１３ａ，１３ｂの孔型溝底間の間隔を、図３における縦軸のＢからマンドレルミル出口での材料外径に近い間隔、例えば前記したＡの値よりも例えば１〜３０ｍｍ大きな値（図３における縦軸のＣ）となるまで小さくする。この圧下パターンは過去の圧延実績からテールフィンが発生する位置を統計解析した結果に基づいて決定する。これが、本発明に係るテールフィン圧潰装置の制御方法である。
【００２７】
このように制御した場合には、上記した作用効果に加えて、テールフィン部の圧潰時に生じやすいロール表面の焼付きや損傷が、次材の圧延定常部に転写されて外面疵を発生させるという問題を発生させることもなくなる。
【００２８】
次に上記した本発明の効果を確認するために行った実験結果について説明する。
マンドレルミルとサイザーを直列に配置した圧延ラインに、図１に示したように、本発明に係るテールフィン圧潰装置１３を設置した設備で、下記表１に示した寸法の０．２％炭素鋼継目無鋼管をマンドレルミルで延伸圧延した際、その圧延後端部に発生したテールフィンを、下記表２に示した孔型諸元を有する圧潰用ロールを備えた本発明に係るテールフィン圧潰装置１３で、図４に示した制御パラメータによって圧潰した。
【００２９】
【表１】
0003637847.tif 000002
【００３０】
【表２】
0003637847.tif 000003
【００３１】
上記した表１に示したＮｏ．１とＮｏ．２の２種類の対象材を、表２に示したＮｏ．５の孔型諸元を有する圧潰用ロールを用いて、ひれ残し高さ（図３におけるＣ−Ａの距離）を１〜３０ｍｍと変化させてテールフィンを圧潰した場合の結果を図５に示す。
【００３２】
この図５より、ひれ残し高さを１０ｍｍ以下にした場合には、表１に示したＮｏ．１（図５中の●印）とＮｏ．２（図５中の○印）の２種類の対象材共に、圧潰制御しなかった場合（ひれ残し高さが４０ｍｍの場合）と比較して圧延後端部における最大楕円量は約３ｍｍから１．６ｍｍ以下に改善されていることが判る。そして、この改善により、切り捨てるクロップ長さは、圧潰制御しなかった場合の５００〜７００ｍｍに比べて４００〜５００ｍｍに減少した。
【００３３】
次に、上記した表１に示したＮｏ．１の対象材を、表２に示したＮｏ．１〜Ｎｏ．８の８種類の孔型諸元を有する圧潰用ロールを用いて、ひれ残し高さを２．５ｍｍに制御してテールフィンを圧潰した場合の結果を下記表３に示した。
【００３４】
【表３】
0003637847.tif 000004
【００３５】
表３より明らかなように、圧潰用ロールにおける孔型諸元が請求項１の本発明を満足するもの（Ｎｏ．２，３，６，７）は、マンドレルミルの最終スタンドでのテールフィン発生方向とは９０°ずれた方向に新たなテールフィンが発生することがなく、かつ、テールフィンが捻られて新たな外径変動が生じ、真円度が悪化することもなかった。
【００３６】
一方、圧潰用ロールにおける孔型溝底の曲率半径Ｒが、マンドレルミル最終スタンドの圧延ロールにおける孔型溝底の曲率半径Ｒ1 の１．０２５より小さい場合（Ｎｏ．１）、及び、曲率半径角度θが６５°より大きい場合（Ｎｏ．８）には、マンドレルミルの最終スタンドでのテールフィン発生方向とは９０°ずれた方向に、元のテールフィンより小さい新たなテールフィンが発生し、テールフィンを圧潰しない従来よりも真円度は良くなるものの、請求項１の本発明の孔型諸元を満足するものと比較して真円度は若干悪化した。
【００３７】
また、圧潰用ロールにおける孔型溝底の曲率半径Ｒが、マンドレルミル最終スタンドの圧延ロールにおける孔型溝底の曲率半径Ｒ1 の１．５００より大きい場合（Ｎｏ．４）、及び、曲率半径角度θが４５°より小さい場合（Ｎｏ．５）には、テールフィンを圧潰しない従来ほどではないもののテールフィンが若干捻られて新たな外径変動が生じ、請求項１の本発明の孔型諸元を満足するものと比較して真円度は若干悪化した。
【００３８】
本実施例では圧潰用ロールとして２ロールのものを示したが、マンドレルミルの最終スタンドと９０°ずれた方向に圧潰用ロールを配置できるものであれば、４ロールのものでも良いことは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るテールフィン圧潰装置を適用すれば、材料の内部にマンドレルバーが存在した状態でテールフィンを圧潰することができるので、定径圧延時にテールフィンよりも中央部寄りの部分でも折れ込みを生じさせず、テールフィンだけを潰すことができるようになって、圧延後端部における外径の真円度悪化も抑制することができる。
【００４０】
そして、本発明に係るテールフィン圧潰装置の制御方法を実施することで、テールフィン部の圧潰時に生じやすいロール表面の焼付きや損傷が、圧延定常部に転写されて外面疵を発生させるという問題を発生させることもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係るテールフィン圧潰装置の設置位置を説明する図、（ｂ）は対を成す圧潰用ロールの説明図である。
【図２】本発明に係るテールフィン圧潰装置を構成する対を成すテールフィンの圧潰用ロールにおける孔型溝底の説明図である。
【図３】本発明に係るテールフィン圧潰装置の制御方法を説明する図である。
【図４】本発明に係るテールフィン圧潰装置の制御時における圧潰用ロールの圧下位置の説明図である。
【図５】本発明適用時における効果を説明する図である。
【図６】テールフィンの説明図で、（ａ）はマンドレルミル最終スタンドのロールとの関係でテールフィンの発生状態を説明する図、（ｂ）はテールフィンの発生した材料の後端部を示した図である。
【図７】テールフィンによって定径圧延時に発生する折れ込み部と、外径の真円度悪化部の説明図で、（ａ）は折れ込み部が発生した材料の後端部を側面から見た図、（ｂ）は（ａ）を正面から見た図である。
【符号の説明】
１        材料
１ａ      テールフィン
１１      マンドレルミル
１２      サイザー
１３      テールフィン圧潰装置
１３ａ    圧潰用ロール
１３ｂ    圧潰用ロール
１３ａａ  孔型溝底
１３ｂａ  孔型溝底
【図１】
0003637847.tif 000005
【図２】
0003637847.tif 000006
【図３】
0003637847.tif 000007
【図４】
0003637847.tif 000008
【図５】
0003637847.tif 000009
【図６】
0003637847.tif 000010
【図７】
0003637847.tif 000011