(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ロールスタンド列の出側に４ロールスタンドを配置し、２ロールスタンド列で通常圧延よりギャップを絞り込んだ圧延を行い、これに伴う円周方向の肉厚変動を４ロールスタンドで減少させるバー共用型のマンドレルミルにおいて、
４ロールスタンドを構成する４つの孔型ロールの孔型の両側に、ロール軸と平行な直線部を設けたことを特徴とする管圧延機。
【請求項２】
請求項１に記載の管圧延機におけるロール位置設定方法において、４ロールスタンド内に断面が正方形または長方形の基準バーを通し、各孔型ロールの両側直線部を基準バーの各面に接触させた状態からの孔型ロールの移動量により、各孔型ロールの位置設定を行うことを特徴とするロール位置設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は継目無管の製造に使用されるマンドレルミルタイプの管圧延機、特にマンドレルバーを共用してその種類を減らすために、２ロールスタンド列の出側に偏肉解消用の４ロールスタンドを設置した管圧延機、及びその管圧延機におけるロール位置設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
継目無鋼管を製造する方法の一つとして、マンドレルミルを用いるものがある。この方法では、図１に示すように、丸鋼片１１を加熱炉１２で加熱した後、穿孔機と呼ばれる粗圧延機１３により穿孔して中空素管となす。引き続き中空素管を後続のマンドレルミル１４により延伸圧延して所定の肉厚に仕上げ、再加熱後にレデューサーミル１５により外径を所定の寸法に仕上げて、製品である継目無鋼管となす。延伸圧延後の再加熱は省略する場合もある。
【０００３】
ここでマンドレルミル１４は、パスラインに沿って連続配置され、それぞれが一対の孔型ロールを備えた４〜８基の２ロールスタンドにより構成される。隣接するスタンド間では、それぞれの孔型ロールがパスラインに垂直な面内で圧下方向を９０°ずらせて交差配置される。そして素管は、マンドレルバーが挿通された状態で各スタンドの孔型ロール間を通過することにより圧延される。
【０００４】
このようなマンドレルミルによる管圧延では、孔型ロールとマンドレルバーとの隙間で材料を圧下することにより、肉厚が所定の寸法に仕上げられる。そのため、仕上げ肉厚が異なると、それに応じて孔型ロールとマンドレルバーとの隙間寸法を変える必要がある。この隙間寸法を変える方法としては、マンドレルバーの交換、孔型ロールの交換、ロール位置調整によるロールギャップ変更の三つがある。
【０００５】
しかし、孔型ロールの交換はマンドレルバーを交換するよりも手数がかかる。また、ロールギャップを変更した場合には、圧延材に円周方向の偏肉が発生するおそれがある。なぜなら、孔型ロールの孔型径とマンドレルバーの外径とから決定される間隔により肉厚が決まるため、ある一定のロールギャップ以外では、一対の孔型ロールによって形成される孔型形状が変化し、これに伴って前記間隔が円周方向で変化するからである。
【０００６】
このようなことから、仕上げ肉厚の変更に対しては、マンドレルバーを交換するのが通例である。ところが、通常は圧延材の肉厚を０．５ｍｍピッチで変更するように圧延スケジユールが決定されているため、１．０ｍｍピッチで外径を変えたマンドレルバーを準備する必要がある。更に、１種類の肉厚を圧延するには、圧延材からマンドレルバーを引き抜いた後に冷却し、次回の圧延のために潤滑剤を塗布する工程があるため、通常１０数本程度のマンドレルバーが必要である。そのため、膨大な数のマンドレルバーを保有することが必要になる。
【０００７】
この問題を解決するために考え出されたのが、スタンド列の最終段に、４つの孔型ロールを組み合わせた４ロールスタンドを配置し、そのスタンドでの圧下方向を直前の２ロールスタンドでの圧下方向に対して４５°ずらせたバー共用型のマンドレルミルであり、特開平６−８７００８号公報に詳しく説明されている。その構成例を図２に示す。
【０００８】
パスラインに沿って連続配置され、それが一対の孔型ロールを備えた４基の２ロールスタンド３ａ〜３ｄの後方に、圧下方向が直交する２組の孔型ロール対を組み合わせた４ロールスタンド４が配置されている。２ロールスタンド３ａ〜３ｄでは圧下方向が順番に９０°ずつずれている。４ロールスタンド４での圧下方向は、直前のスタンド、すなわち２ロールスタンド３ｄでの圧下方向に対して４５°ずれている。２ロールスタンドは通常２〜７基とされる。
【０００９】
このようなマンドレルミルでは、中空の素管１にマンドレルバー５を通し、２ロールスタンド３ａ〜３ｄでロールギャップを孔型形状によって決まる基準値より絞り込んで、通常圧延より肉厚の薄い仕上げ管を圧延する。これにより、その仕上げ管には、２ロールスタンド３ｄでの溝底から４５°の４位置をピークとする肉厚変動が生じる。この肉厚変動を、２ロールスタンド３ｄに対して圧下方向を４５°ずらした４ロールスタンド４により減少させる。かくして、２ロールスタンド３ａ〜３ｄでの絞り込み量の変更範囲が広がり、その結果としてマンドレルバーの種類を少なくできる。同様のマンドレルミルは特開昭６２−２８０１１号公報にも示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
マンドレルミル圧延では、周知の通り、各スタンドで肉厚を所定の寸法に減じる。その肉厚はマンドレルバーと孔型ロールの隙間寸法によって決まり、隙間寸法は孔型ロールのギャップ量によって決まる。２ロールスタンド列の出側に４ロールスタンドを組み合わせた上述のバー共用型マンドレルミルでは、各スタンドでのロールギャップを通常圧延より絞り込んで圧延を行い、そのロールギャップ量が仕上げられる材料の肉厚精度に大きな影響を及ぼすため、各スタンドでのギャップ設定がとりわけ重要になる。しかし、４ロールスタンドでは２ロールスタンドに比べ孔型ロールのギャップ設定が次のような理由から非常に困難である。
【００１１】
２ロールスタンドでは、図３（Ａ）に示すように、対向する２つの孔型ロール３０，３０のフランジ部同士を接触させることにより、ギャップの零点が決定され、その零点からの孔型ロールの開き量によってロールギャップを正確に求めることができる。しかし、４ロールスタンドでは、図３（Ｂ）に示すように、４つの孔型ロール４０，４０…のフランジ部が接触した状態でも、孔型ロールの基準位置が一義的に決まらない。同図では上下の孔型ロールが左右の孔型ロールより大きく開いているが、この状態でも隣接する孔型ロールのフランジ部同士は接触している。このため、孔型ロールがそれぞれ接触していても、ロール位置の関係は一義的には決まらないということになる。
【００１２】
従って、４ロールの場合はロールギャップの零点設定が非常に不正確なものになり、その結果、ロールギャップを設定してもロール位置は特定できず、マンドレルバーと孔型ロールの隙間寸法を正確に求めることも当然不可能である。
【００１３】
４ロールスタンドの孔型ロールの位置設定を正確に行うため、図４に示すように、断面が円形の基準バー７を用いて、基準位置を設定する方法が考えられる。しかし、この方法では孔型ロール４０の溝底部においてロール４０と基準バー７が点接触するため、接触部に集中荷重が加わり、孔型ロール４０の溝底部に疵が付くという致命的な問題がある。
【００１４】
４ロールスタンドでのロール位置設定が難しいという問題に対し、特開平６−８７００８号公報、特開昭６２−２８０１１号公報は有効な対策を示していない。そのため、４ロールスタンドでのロール位置設定が不正確となり、偏肉が十分に解消されない。そして、このことがバー共用化圧延による効果を著しく阻害する原因となっている。
【００１５】
すなわち、マンドレルバーを共用化しその種類を減らすために、２ロールスタンド列の出側に偏肉解消用の４ロールスタンドを設けたバー共用型のマンドレルミルでは、２ロールスタンド列のギャップ絞り込み量を大きくするほど偏肉が増大する傾向がある。そのため、４ロールスタンドで偏肉が十分に解消されないと、バー共用化の範囲が制限され、バー削減の効果も低減するのである。
【００１６】
本発明の目的は、４ロールスタンドでのロール位置設定を簡単かつ正確に行い得る管圧延機を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、その管圧延機において実行される簡単かつ正確なロール位置設定方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の管圧延機は、上記目的を達成するために、２ロールスタンド列の出側に４ロールスタンドを配置し、２ロールスタンド列で通常圧延よりギャップを絞り込んだ圧延を行い、これに伴う円周方向の肉厚変動を４ロールスタンドで減少させるバー共用型のマンドレルミルにおいて、４ロールスタンドを構成する４つの孔型ロールの孔型の両側に、ロール軸と平行な直線部を設けたものである。
【００１９】
また、本発明のロール位置設定方法は、上記目的を達成するために、上記４ロールスタンド内に断面が正方形または長方形の基準バーを通し、各孔型ロールの両側直線部を基準バーの各面に接触させた状態からの孔型ロールの移動量により、各孔型ロールの位置設定を行うものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の態様を図示例に基づいて説明する。図５は本発明の管圧延機に使用される４ロールスタンドのロール構成例を示す正面図である。
【００２１】
本４ロールスタンド４は圧下方向が直交する２組の孔型ロール対を具備する。一方のロール対は上下の孔型ロール４０，４０により構成され、他方のロール対は左右の孔型ロール４０，４０により構成されている。４つの孔型ロール４０は同じ形状で、軸方向中央部に円弧状の孔型４１を有する。孔型４１の両側には、ロール軸に平行な直線部４２，４２が対称的に形成されており、それらの更に外側にはロール軸に対して４５°傾斜したフランジ部４３，４３が設けられている。従って、４つの孔型ロール４０は、パスセンターから等距離にある状態では、それぞれの直線部４２，４２によりロール内側に正方形を形成する。
【００２２】
本４ロールスタンドにて孔型ロール４０，４０…の位置設定を行うには、孔型ロール４０，４０…を開いてその内側に断面が正方形の基準バー７を通す。基準バー７の中心がパスセンターに一致する状態に基準バー７を保持して、その各面に各孔型ロール４０の直線部４２，４２が接触するまで、各孔型ロール４０を絞り込む。これよりパスセンターから各孔型ロール４０までの距離が同じになり、各孔型ロール４０は基準位置にセットされる。そして各孔型ロール４０を外側へ開く。
【００２３】
このとき、事前に基準バー７の寸法を測定しておき、各孔型ロール４０を基準バー７の各面に接触させた状態からのロール開き量により、各孔型ロール４０の位置を求める。そして、所定のロール位置となるように、基準位置からのロール開き量を調整する。
【００２４】
このようなロール位置設定方法によると、２ロールスタンドの場合と大差ない手間で、ロール位置を高精度に設定することができる。また、基準バー７と孔型ロール４０は直線部４２，４２で広い範囲にわたって線接触するので、真円の基準バーを使った場合に孔型の溝底部に発生するような疵は生じない。
【００２５】
直線部が短くなると、基準バーと孔型ロールを接触させた場合に、基準バーとロールの面圧が高くなり、基準バーにへこみが発生する。基準バーとロールを接触させる場合には、ロール軸受等のガタをなくするため、ある一定の圧力を加えるのが普通である。その圧力に対して発生する面圧が基準バーにへこみを発生させないように直線部長さを採用する必要がある。逆に直線部が長くなると、孔型ロールの孔型の幅が小さくなり、偏肉を十分解消出来なくなる。従って直線部長さは長すぎても、短すぎても問題があり、望ましい長さが存在する。しかし、その長さ範囲は圧延設備、圧延条件により異なる。
【００２６】
基準バー７は、４つの孔型ロールのフランジ部を相互に接触させないようにする断面形状であればよく、長方形でもよい。但し、必要以上に大きいと、ロール位置を調整する余地がなくなるので、この点を考慮することは言うまでもない。４つの孔型ロールのフランジ部を相互に接触させたときにロール内側に各ロールの両側直線部にて形成される正方形の一辺の長さをＬとすると、基準バーの一辺の長さは１．０１×Ｌ〜１．１×Ｌが適当である。
【００２７】
孔型ロールの位置設定作業は、圧延ラインの外のロール組み替え場等で行ってもよいし、圧延ラインの中で行ってもよい。
【００２８】
なお、本４ロールスタンドを２スタンド列の出側に設置すること、最終段の２スタンドに対して圧下方向を４５°ずらすことなどは、従来と同じである。
【００２９】
【実施例】
外径１８４ｍｍ×肉厚４０ｍｍ，２５ｍｍ，１７ｍｍの素管をそれぞれ外径１５５ｍｍ×肉厚３０ｍｍ，１５ｍｍ，７ｍｍに圧延する場合を通常圧延とする２ロールスタンド列（４スタンド）の出側に４ロールスタンドを設置し、２ロールスタンド列でのロールギャップを通常圧延の場合よりも絞り込んで前記素管を圧延すると共に、これによって生じる周方向の偏肉を４ロールスタンドで解消するようにした。
【００３０】
このとき、４ロールスタンドの各孔型ロールに直線部付きのものを用いた。４つの孔型ロールはフランジ部を相互に接触させた状態でロール内側に両側直線部により一辺が１３０ｍｍの正方形を形成する。そして、一辺が１３４ｍｍの正方形の断面をもつ基準バーを用いてロール位置設定を行い、圧延後の偏肉を調査した。また、両側直線部のない孔型ロールの場合を想定して、基準バーを用いずに４つの孔型ロールのフランジ部を接触させることによりロール位置設定を行った。それぞれの場合の調査結果を表１に示す。
【００３１】
通常圧延肉厚が大きくなると、相対的に偏肉率が低下する。また、２ロールスタンドでのロールギャップ絞り込み量が小さいほど偏肉率が低い。基準バーによるロール位置設定を行わない場合は、通常圧延肉厚およびロールギャップの絞り込み量に関係なく１０％を超える偏肉が発生した。しかし、基準バーによるロール位置設定を行うと、通常圧延肉厚が７ｍｍの場合は絞り込み量が最も大きい４ｍｍのときでも偏肉率は６％に抑えられ、通常圧延肉厚が３０ｍｍの場合は１２ｍｍの絞り込みを行っても偏肉率は６％に抑えられた。
【００３２】
【表１】
0003633071.tif 000002
【００３３】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明の管圧延機は、２ロールスタンド列の出側に設置する偏肉解消用の４ロールスタンドにおいて、孔型の両側に直線部を設けた孔型ロールを使用するので、その孔型ロールの位置設定を簡単かつ高精度に行うことができる。従って、４ロールスタンドでの偏肉矯正効果が増進し、バー共用化の範囲を従来より拡大することができる。
【００３４】
また本発明のロール位置設定方法は、その４ロールスタンドにおいて孔型ロールの位置設定を簡単かつ高精度に行うことにより、２ロールスタンドでの絞り込み圧延に伴う偏肉を効果的に解消し、バー共用化の範囲を従来より拡大して、バー削減効果を一層増進する。
【図面の簡単な説明】
【図１】マンドレルミルを用いた管圧延法を示す模式図である。
【図２】２ロールスタンド列の出側に４ロールスタンドを設置したマンドレルミルの構成例を示す模式図である。
【図３】ロールスタンドでロールを接触させた状態を模式的に示す正面図である。
【図４】真円の基準バーを用いてロール位置設定を行う状況を模式的に示す正面図である。
【図５】本発明の管圧延機に使用される４ロールスタンドのロール構成例を示す模式正面図である。
【符号の説明】
１  素管
３ａ〜３ｄ  ２ロールスタンド
４  ４ロールスタンド
５  マンドレルバー
７  基準バー
４０  孔型ロール
４１  孔型
４２  直線部
４３  フランジ部
【図１】
0003633071.tif 000003
【図２】
0003633071.tif 000004
【図３】
0003633071.tif 000005
【図４】
0003633071.tif 000006
【図５】
0003633071.tif 000007