(57)【要約】  中空素管の内面疵の生成を抑制する穿孔装置を提供する。本発明の実施の形態による穿孔機（１０）は、ビレット（１８）を穿孔する穿孔装置（１０）である。穿孔装置（１０）は、プラグ（１４）を有する。プラグ（１４）は、貫通孔（３０）を有する。貫通孔（３０）は、中心軸上に延び、穿孔されるビレット（１８）の中心部を通す。
2013065780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビレットを穿孔する穿孔装置であって、
中心軸上に延び、穿孔される前記ビレットの中心部を通す貫通孔を有するプラグを備える、穿孔装置。
【請求項２】
請求項１に記載の穿孔装置であって、
前記プラグは、
前記プラグの先端から後端に向かって大きくなる外径を有する胴部と、
前記胴部の先端に設けられ、前記プラグの軸方向に突出する先端部とを備え、
前記貫通孔は、前記先端部の先端中央に開口を有する、穿孔装置。
【請求項３】
請求項２に記載の穿孔装置であって、
前記先端部は、前記プラグの先端から後端に向かって大きくなる外径を有し、
前記胴部の前端部のテーパ角が、前記先端部の後端部のテーパ角よりも大きい、穿孔装置。
【請求項４】
請求項３に記載の穿孔装置であって、
前記先端部の先端面は平らである、穿孔装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の穿孔装置であって、
前記先端面の周縁が丸みを帯びている、穿孔装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の穿孔装置であって、
前記貫通孔の横断形状が、前記プラグの先端から後端に向かって大きくなる、穿孔装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の穿孔装置であってさらに、
前記プラグの後端に結合される芯金を備え、
前記芯金は、前記芯金の中心軸上に延び、前記貫通孔につながる接続孔を有する、穿孔装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の穿孔装置であって、
前記プラグの軸方向の周りに配置される複数のロールをさらに備える、穿孔装置。
【請求項９】
請求項８に記載の穿孔装置であって、
前記複数のロールが、それぞれ、傾斜ロールである、傾斜圧延式の穿孔装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の穿孔装置であって、
前記ビレットを前記プラグに押し込むプッシャロッドをさらに備え、
前記複数のロールが、それぞれ、孔型を有するロールである、プレスロール式の穿孔装置。
【請求項１１】
請求項１〜７の何れか１項に記載の穿孔装置であって、
前記ビレットを収容するコンテナをさらに備え、
前記ビレットの軸方向に、前記プラグが前記ビレットをプレス穿孔する、穿孔プレス式の穿孔装置。
【請求項１２】
ビレットを穿孔する穿孔装置に用いるプラグであって、
前記プラグの中心軸上に延び、穿孔される前記ビレットの中心部を通す貫通孔を有する本体を備える、プラグ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプラグであって、
前記本体は、
前記プラグの先端から後端に向かって大きくなる外径を有する胴部と、
前記胴部の先端に設けられ、前記プラグの軸方向に突出する先端部とを備え、
前記貫通孔は、前記先端部の先端中央に開口を有する、プラグ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプラグであって、
前記先端部は、前記本体部の先端から後端に向かって大きくなる外径を有し、
前記胴部の前端部のテーパ角が前記先端部の後端部のテーパ角よりも大きい、プラグ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプラグであって、
前記先端部の先端面が平らである、プラグ。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載のプラグであって、
前記先端面の周縁が丸みを帯びている、プラグ。
【請求項１７】
請求項１２〜１６の何れか１項に記載のプラグであって、
前記貫通孔の横断形状が、前記本体の先端から後端に向かって大きくなる、プラグ。
【請求項１８】
中心軸上に延びる貫通孔を有するプラグを備えた穿孔装置を準備する工程と、
前記ビレットの中心部を前記プラグの前記貫通孔に通しながら、前記穿孔装置で前記ビレットを穿孔する工程とを備える、継目無鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穿孔装置、穿孔装置に用いられるプラグ及び継目無鋼管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビレットを穿孔する穿孔装置には、例えば、傾斜圧延式の穿孔機や、プレスロール式の穿孔機、さらには、穿孔プレスがある。傾斜圧延式の穿孔機は、マンネスマン法による継目無鋼管の製造に利用される。傾斜圧延式の穿孔機は、丸ビレットを穿孔圧延して中空素管を製造する。【０００３】
傾斜圧延式の穿孔機は、例えば、一対の傾斜ロールとプラグとを備える。一対の傾斜ロールは、それぞれ、パスラインに対して傾斜している。プラグは、一対の傾斜ロールの間であって、パスライン上に配置される。傾斜圧延式の穿孔機は、傾斜ロールにより丸ビレットを周方向に回転させながらプラグに押し込み、丸ビレットを穿孔圧延して中空素管にする。【０００４】
傾斜圧延式の穿孔機により丸ビレットを穿孔圧延して中空素管にするとき、中空素管の内面に疵（以下、内面疵と称する）が生じる場合がある。内面疵はたとえば、次のメカニズムで発生する。穿孔圧延中、丸ビレットにマンネスマン破壊が発生し、丸ビレットの横断面中心部に疵（割れ）が形成される。丸ビレットの中心部に形成された疵は、穿孔圧延により、中空素管の内面疵になる。【０００５】
プラグ先端のドラフト率を低くすれば、マンネスマン破壊による中空素管の内面疵を低減できる。しかしながら、プラグ先端のドラフト率を低くすれば、丸ビレットの傾斜ロールに対する噛み込み性が低下する。したがって、他の方法により中空素管の内面疵を低減出来る方が好ましい。【０００６】
中空素管の内面疵を低減する技術は、国際公開第２００４／０５２５６９号公報（特許文献１）、特開２００９−１８３３８号公報（特許文献２）に提案されている。【０００７】
特許文献１では、特定形状のプラグが用いられる。このプラグは、先端圧延部と、ワーク部と、リーリング部とを有する。先端圧延部は外径ｄの円柱状であり、その先端面が曲率半径ｒの球面状に形成されている。ワーク部は、先端圧延部に連続して外径が軸方向後端に向かうに従って増大するように曲率半径Ｒの円弧回転面で形成されている。リーリング部は、ワーク部に連続して外径が軸方向後端の最大外径Ｄに向かうに従って増大するように所定のテーパ角度で形成されている。外径ｄ、曲率半径Ｒ、先端圧延部の軸方向長さＬ１、ワーク部の軸方向長さＬ２、リーリング部の軸方向長さＬ３及びビレットの外径が、所定の関係式を満たす。【０００８】
特許文献２では、特定構造のプッシャ装置が用いられる。このプッシャ装置は、シリンダ装置と、プッシャ芯金とを備える。シリンダ装置は、シリンダ軸を含む。プッシャ芯金は、シリンダ軸の先端に取り付けられる。プッシャ芯金の先端は、ビレットの後端に当接される。プッシャ芯金の横断面積と、ビレットの横断面積とが、所定の関係式を満たす。プッシャ芯金の長さと、プッシャ芯金の横断面積とが、所定の関係式を満たす。穿孔圧延時におけるシリンダ軸の先端の移動距離とシリンダ軸の外径とが、所定の関係式を満たす。【０００９】
特許文献１，２の技術はいずれも、マンネスマン破壊を抑制することはできる。しかしながら、穿孔圧延前のビレットの横断面中央に、欠陥が内在している場合もある。以下、このような欠陥を「中心欠陥」という。中心欠陥は、例えば、ビレットの中心部に生じるポロシティや偏析である。中心欠陥は、ビレットの中心部に形成される疵を含む。マンネスマン破壊を抑制できても、中心欠陥を有するビレットを穿孔圧延すれば、中心欠陥が延伸されて中空素管の内面に現れる場合がある。【００１０】
そこで、ビレットの中心欠陥に起因する内面疵を低減するために、鋳片の段階で、欠陥の発生を抑制することが考えられる。例えば、特開平２−２２４８５６号公報（特許文献３）には、鋳片の中心部における空孔性欠陥の発生を抑える技術が開示されている。特許文献３では、連続鋳造鋳型から引き抜いた鋳片の内部が凝固を完了する前に、所定の条件下で鋳片を連続して鍛圧する。しかしながら、空孔性欠陥を完全に消滅させることは難しい。
【発明の開示】
【００１１】
本発明の目的は、中空素管に内面疵が発生するのを抑制する穿孔装置を提供することである。
【００１２】
本発明の実施の形態による穿孔装置は、ビレットを穿孔する。穿孔装置は、プラグを備える。プラグは、貫通孔を有する。貫通孔は、プラグの中心軸上に延び、穿孔されるビレットの中心部を通す。
【００１３】
本発明の実施の形態による穿孔装置は、中空素管に内面疵が発生するのを抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態による傾斜圧延式の穿孔機の構成を示す模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示す穿孔機が備えるプラグの縦断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示すプラグの一部を拡大して示す縦断面図である。
【図３】図３は、貫通孔を有していない従来のプラグの縦断面図である。
【図４】図４は、図３に示す従来のプラグを用いてビレットを穿孔圧延する様子を示す模式図である。
【図５】図５は、図２Ａに示すプラグを用いてビレットを穿孔圧延する様子を示す模式図である。
【図６】図６は、図２Ａに示すプラグと芯金との結合を示す縦断面図である。
【図７】図７は、図１に示す穿孔機に採用可能な他のプラグの縦断面図である。
【図８】図８は、図７に示すプラグを用いてビレットを穿孔圧延する様子を示す模式図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態によるプレスロール式の穿孔機の構成を示す模式図である。
【図１０】図１０は、図９におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態による穿孔プレスの構成を示す模式図である。
【図１２】図１２は、図２Ａに示すプラグを用いて穿孔圧延したビレットのＸ線写真である。
【図１３】図１３は、図３に示すプラグを用いて穿孔圧延したビレットのＸ線写真である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、図２Ａに示すプラグを用いてビレットを穿孔圧延することで形成された中空素管の内面ＰＴ写真であって、中空素管の一端側の内面ＰＴ写真である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図２Ａに示すプラグを用いてビレットを穿孔圧延することで形成された中空素管の内面ＰＴ写真であって、中空素管の他端側の内面ＰＴ写真である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、図３に示すプラグを用いてビレットを穿孔圧延することで形成された中空素管の内面ＰＴ写真であって、中空素管の一端側の内面ＰＴ写真である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図３に示すプラグを用いてビレットを穿孔圧延することで形成された中空素管の内面ＰＴ写真であって、中空素管の他端側の内面ＰＴ写真である。
【図１６】図１６は、３次元剛塑性有限要素法による数値解析の解析モデルを示す模式図であって、プラグの貫通孔にビレットの中心部が入り込んでいる状態を示す模式図である。
【図１７】図１７は、２次元剛塑性有限要素法による数値解析により得られた解析結果であって、静水圧（平均応力）の分布を示す解析結果である。
【図１８】図１８は、２次元剛塑性有限要素法による数値解析により得られた解析結果であって、静水圧（平均応力）の分布を示す解析結果である。
【図１９】図１９は、実施例４において、比較のために用いたプラグを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態による穿孔装置は、ビレットを穿孔する。穿孔装置は、プラグを備える。プラグは、貫通孔を有する。貫通孔は、プラグの中心軸上に延び、穿孔されるビレットの中心部を通す。
【００１６】
この場合、プラグがビレットを穿孔するときに、ビレットの中心部が貫通孔を通過する。そのため、ビレットが中心欠陥を有する場合であっても、中空素管に内面疵が発生し難くなる。
【００１７】
ここで、「貫通孔がプラグの中心軸上に延びる」とは、プラグの中心軸方向から見たときに、プラグの中心軸が貫通孔内に位置することをいう。プラグの中心軸方向から見たときに、プラグの中心軸が貫通孔の中心と一致しているほうが望ましい。
【００１８】
好ましくは、プラグは、胴部と、先端部とを備える。胴部は、プラグの先端から後端に向かって大きくなる外径を有する。先端部は、胴部の先端に設けられ、プラグの軸方向に突出する。貫通孔は、先端部の先端中央に開口を有する。
【００１９】
好ましくは、先端部は、プラグの先端から後端に向かって大きくなる外径を有する。胴部の前端部のテーパ角が、先端部の後端部のテーパ角よりも大きい。この場合、先端部が胴部の先端から突出して設けられる。そのため、プラグがビレットを穿孔するときに、先端部におけるビレットとプラグの接触面積が小さくなる。その結果、ビレットからプラグへの入熱が少なくなり、プラグが溶損し難くなる。
【００２０】
また、先端部が、プラグの先端から後端に向かって大きくなる外径を有している。そのため、たとえ溶損が発生したとしても、改削代を小さくできる。その結果、改削後に再使用することができる。
【００２１】
先端部の先端面は平らであってもよい。先端面の周縁が丸みを帯びていてもよい。貫通孔の横断形状は、プラグの先端から後端に向かって大きくなってもよい。
【００２２】
穿孔装置は、芯金をさらに備える。芯金は、プラグの後端に結合される。芯金は、芯金の中心軸上に延び、貫通孔につながる接続孔を有する。この場合、貫通孔を通り抜けたビレットの中心部が芯金の接続孔に入り込む。
【００２３】
穿孔装置は、複数のロールをさらに備える圧延式の穿孔機であってもよい。複数のロールは、プラグの軸方向の周りに配置される。複数のロールは、それぞれ、傾斜ロールであってもよいし、孔型を有するロールであってもよい。複数のロールが、それぞれ、孔型を有するロールである場合、穿孔装置は、ビレットをプラグに押し込むプッシャロッドをさらに備える。
【００２４】
穿孔装置は、ビレットを収容するコンテナを備え、ビレットの軸方向に、プラグがビレットをプレス穿孔する穿孔プレスであってもよい。
【００２５】
本発明の実施の形態によるプラグは、本発明の実施の形態による穿孔装置に用いられる。
【００２６】
本発明の実施の形態による継目無鋼管の製造方法は、本発明の実施の形態による穿孔装置を用いて実施される。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態による穿孔装置及びプラグについて、図面を参照しながら説明する。図中同一又は相当部分には、同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００２８】
［第１の実施の形態］
［穿孔機の構成］
図１は、本発明の実施の形態による穿孔装置としての傾斜圧延式の穿孔機１０を示す。穿孔機１０は、一対の傾斜ロール１２，１２と、プラグ１４と、芯金１６とを備える。
【００２９】
一対の傾斜ロール１２，１２は、パスラインＰＬの周りに配置される。つまり、一対の傾斜ロール１２，１２の間に、パスラインＰＬが配置される。一対の傾斜ロール１２はそれぞれ、パスラインＰＬに対して傾斜して配置される。図示はしていないが、一対の傾斜ロール１２，１２の間には、穿孔圧延中の材料の膨らみを抑えるガイドが配置されている。一対の傾斜ロール１２，１２は、ビレット１８を螺旋回転し、プラグ１４とともに、ビレット１８を穿孔圧延する。傾斜ロール１２は、コーン型であってもよいし、バレル型であってもよい。
【００３０】
プラグ１４は、一対の傾斜ロール１２，１２の間であって、パスラインＰＬ上に配置される。プラグ１４は、横断形状が円形状であり、その外径は、プラグ１４の先端から後端に向かって大きくなる。要するに、プラグ１４の形状は、略砲弾状である。
【００３１】
穿孔機１０がビレット１８を穿孔圧延するとき、プラグ１４は、ビレット１８の前端面（つまり、プラグ１４と対向する端面）の中央部に押し込まれ、ビレット１８を穿孔する。
【００３２】
芯金１６は、パスラインＰＬ上に配置され、パスラインＰＬ方向に延びる。芯金１６は、プラグ１４を所定位置に固定する役割を有する。芯金１６の先端は、プラグ１４の後端と結合される。たとえば、プラグ１４の後端面は軸方向に凹んだ結合部を有し、芯金１６の先端部は、プラグ１４の結合部に挿入され、固定される。
【００３３】
図１では、穿孔機１０は、一対の傾斜ロール１２，１２を備える２ロール式である。しかしながら、穿孔機１０は、パスラインＰＬの周りに配置された３つ以上の傾斜ロールを備えてもよい。
【００３４】
［プラグの構成］
図２Ａは、プラグ１４の縦断面図である。図２Ａに示すように、プラグ１４は、本体１５を備える。本体１５は、略砲弾形状を有する。本体１５は、先端部２２と、胴部２４と、逃げ部２５とを備える。
【００３５】
先端部２２は、プラグ１４の前端部に設けられ、プラグ１４の先端部分である。先端部２２の後端は、胴部２４の前端とつながっている。
【００３６】
先端部２２は、略円柱状である。先端部２２は、先端面２２ＦＳと、側面２２ＳＳとを備える。先端面２２ＦＳは先端部２２の先端部分に設けられ、穿孔圧延前のビレット１８の前端面と対向する。側面２２ＳＳは、プラグ１４の中心軸Ｃ１４の周りに配置される。側面２２ＳＳの前端は、先端面２２ＦＳの周縁と結合される。
【００３７】
先端部２２は上述のとおり、略円柱状であるが、好ましくは、プラグ１４の先端から後端に向かって大きくなる外径を有する。つまり、側面２２ＳＳは好ましくは、テーパ形状を有する。図２Ｂに示すとおり、先端部２２の後端部のテーパ角Ａ２２は、胴部２４の前端部のテーパ角Ａ２４よりも小さい。テーパ角とは、側面２４ＳＳ（又は側面２２ＳＳ）の測定位置での接線と、中心軸Ｃ１４と平行な直線とがなす角度を意味する。図２Ａ，２Ｂでは、側面２２ＳＳのテーパ角は略一定である。
【００３８】
先端部２２は、プラグ１４が溶損するのを抑制する役割を有する。具体的には、先端部２２は、プラグ１４がビレット１８を穿孔するときに、先端部２２におけるプラグ１４とビレット１８との接触面積を小さくして、ビレット１８からプラグ１４への入熱を少なくする。その結果、プラグ１４が溶損し難くなる。
【００３９】
胴部２４は、先端部２２の後側で先端部２２に隣接して設けられている。胴部２４は、側面２４ＳＳを有する。側面２４ＳＳの前端は、側面２２ＳＳの後端とつながっている。側面２４ＳＳの外径は、プラグ１４の先端から後端に向かって大きくなる。
【００４０】
上述のとおり、図２Ａ，２Ｂでは、側面２４ＳＳの前端部のテーパ角Ａ２４は、側面２２ＳＳの後端部のテーパ角Ａ２２よりも大きい。そのため、先端部２２が胴部２４の前端から突出して設けられている。
【００４１】
胴部２４は、先端部２２によって孔が開けられたビレット１８を所望の内径及び肉厚の中空素管２０にする役割を有する。具体的には、胴部２４は、ビレット１８の孔の表面、すなわち、中空素管２０の内面と接触して、中空素管２０の内径を拡張する。穿孔機１０は、胴部２４と傾斜ロール１２との間に中空素管２０を挟んで圧延する。これにより、所望の内径及び肉厚の中空素管２０を製造する。
【００４２】
プラグ１４の後端には、芯金結合部２８が設けられている。芯金結合部２８に、芯金１６の先端部が嵌め込まれ、プラグ１４と芯金１６が結合される。
【００４３】
［プラグ１４が有する貫通孔］
図２Ａに示すように、プラグ１４の本体１５は貫通孔３０を有する。貫通孔３０は、プラグ１４の中心軸Ｃ１４上に設けられ、中心軸Ｃ１４方向に延びている。貫通孔３０の一端は、先端面２２ＦＳの中央に開口している。貫通孔３０の他端は、芯金結合部２８の底面中央に開口している。即ち、貫通孔３０は、プラグ１４を軸方向に貫通している。
【００４４】
貫通孔３０の大きさは、プラグ１４の先端から後端に向かって大きくなってもよいし、プラグ１４の軸方向で略一定であってもよい。貫通孔３０の大きさは、ビレット１８の中心欠陥の大きさに応じて、適宜設定される。なお、貫通孔３０の横断形状は、図２に示す例では、円形である。
【００４５】
［継目無鋼管の製造方法］
まず、ビレット１８を加熱炉で加熱する。加熱したビレット１８を加熱炉から取り出す。図１に示す穿孔機１０を用いて、加熱したビレット１８を穿孔圧延し、中空素管２０にする。
【００４６】
ここで、プラグ１４は、貫通孔３０を有する。そのため、プラグ１４を用いて、ビレット１８を穿孔圧延すると、中空素管２０に内面疵の発生が抑えられる。その理由について、図３〜図５を参照しながら、説明する。
【００４７】
図３は、貫通孔を有していないプラグ１４Ａを示す縦断面図である。プラグ１４Ａは、従来構造のプラグである。プラグ１４Ａは、貫通孔３０を有していない。図４は、プラグ１４Ａを用いて、ビレット１８を穿孔圧延し、中空素管２０を製造する工程を示す模式図である。図５は、プラグ１４を用いて、ビレット１８を穿孔圧延し、中空素管２０を製造する工程を示す模式図である。
【００４８】
プラグ１４Ａを用いる場合、プラグ１４Ａの先端部と接触したビレット１８の中心部には、穴が形成される。このとき、ビレット１８の中心部は塑性変形し、プラグ１４Ａの先端部の周辺を通過して中空素管２０の内面近傍部分を形成する。そのため、ビレット１８の中心欠陥３４は、素管の内面に残存し、内面疵を形成する。
【００４９】
一方、プラグ１４を用いる場合、ビレット１８の中心部は、貫通孔３０に入り込む。このとき、ビレット１８の中心部は、プラグ１４の前で圧縮される。このような圧縮応力は、貫通孔３０にビレット１８の中心部が入り込むことにより発生する。この圧縮応力により、中心欠陥３４は圧着される。さらに、中心欠陥３４が圧着された部分は、貫通孔３０を通る。
【００５０】
ここで、プラグ１４の後端は、芯金１６の先端に結合している。図６に示すように、芯金１６は、接続孔３２を有する。接続孔３２は、芯金１６の中心軸上に延び、芯金１６の先端面（プラグ１４の後端と対向する面）に開口を有する。芯金１６の先端が芯金結合部２８に嵌め込まれたとき、貫通孔３０は、接続孔３２に接続される。これにより、貫通孔３０を通るビレット１８の中心部は、貫通孔３０から接続孔３２へ押し出される。
【００５１】
要するに、プラグ１４は、中心欠陥３４を含む可能性が高いビレット１８の中心部を圧縮し、かつ、貫通孔３０に通す。つまり、ビレット１８の中心部をプラグ１４の貫通孔３０に通しながら、穿孔機１０でビレット１８を穿孔圧延し、中空素管２０を形成する。そのため、ビレット１８の中心部は中空素管２０の内面を形成しない。したがって、プラグ１４を使用すれば、中空素管２０に内面疵が発生し難くなる。
【００５２】
ビレット１８を穿孔圧延して中空素管２０にした後、例えばプラグミル、マンドレルミル等により、中空素管２０を延伸圧延する。延伸圧延後、例えばストレッチレデューサ、リーラ、サイザ等により、形状を修正する。これにより、目的とする継目無鋼管が製造される。
【００５３】
［第２の実施の形態］
図２Ａに示すプラグ１４は、胴部２４から突出した先端部２２を備える。しかしながら、本実施の形態におけるプラグは、先端部２２を備えていない。
【００５４】
図７は、図２Ａと異なる形状を有する本実施の形態のプラグ１４Ｂの縦断面図である。図７を参照して、プラグ１４Ｂは、本体１５Ｂを備える。本体１５Ｂは、胴部２４と、逃げ部２５とを備える。
【００５５】
本体１５Ｂはさらに、貫通孔３０を備える。貫通孔３０は、プラグ１４の場合と同じく、中心軸Ｃ１４上に延びる。貫通孔３０の一端は、胴部２４の先端面２４ＦＳの中央に開口している。
【００５６】
以上の構成を有するプラグ１４Ｂは、プラグ１４と同様の作用を奏する。図８は、プラグ１４Ｂを用いて、ビレット１８を穿孔圧延し、中空素管２０を製造する工程を示す模式図である。
【００５７】
図８を参照して、プラグ１４Ｂを用いて穿孔圧延した場合、プラグ１４の場合と同様に、ビレット１８の中心部は、貫通孔３０に入り込む。このとき、ビレット１８の中心部は、プラグ１４Ｂの前で圧縮され、さらに、貫通孔３０を通る。要するに、ビレット１８の中心部は、中空素管２０に含まれない。そのため、ビレット１８の中心欠陥に起因した、中空素管２０の内面疵の発生が抑制される。
【００５８】
［第３の実施形態］
第１の実施形態では、傾斜圧延式の穿孔機１０について説明したが、本発明の実施の形態による穿孔装置は、図９及び図１０に示すように、プレスロール式の穿孔機４０であってもよい。
【００５９】
穿孔機４０は、プラグ１４Ｃと、芯金１６Ａと、プッシャロッド４２と、インレットガイド４４と、一対のロール４６，４６と、アウトレットガイド４８とを備える。
【００６０】
プラグ１４Ｃは、一対のロール４６，４６の間で、パスラインＰＬ上に配置される。
【００６１】
芯金１６Ａは、パスラインＰＬ上に配置され、プラグ１４Ｃを支持する。
【００６２】
プッシャロッド４２は、パスラインＰＬ上に配置され、角ビレット１８Ａをプラグ１４Ｃに向けて押す。
【００６３】
インレットガイド４４は、パスラインＰＬ上に配置され、角ビレット１８Ａを一対のロール４６、４６のそれぞれが有する孔型４６Ａ、４６Ａの間に導く。
【００６４】
一対のロール４６、４６は、パスラインＰＬの周りに配置される。一対のロール４６，４６は、プラグ１４Ｃとともに、角ビレット１８Ａを穿孔圧延する。これにより、中空素管２０Ａが製造される。一対のロール４６，４６は、それぞれ、孔型４６Ａを有する。一対の孔型４６Ａ、４６Ａにより、中空素管２０Ａの外周面が成形される。
【００６５】
アウトレットガイド４８は、パスラインＰＬ上に配置され、中空素管２０Ａを所定の方向に導く。
【００６６】
穿孔機４０では、プッシャロッド４２により、角ビレット１８Ａが押される。プッシャロッド４２で押された角ビレット１８Ａは、プラグ１４Ｃ及び一対のロール４６，４６に接触する。これにより、角ビレット１８Ａは、その内面がプラグ１４Ｃにより穿孔拡管され、その外面が一対のロール４６，４６により円形に成形される。その結果、中空素管２０Ａが生成される。
【００６７】
穿孔機４０では、プラグ１４Ｃが貫通孔３０Ａを有する。そのため、穿孔機１０でビレット１８を穿孔圧延する場合と同様に、角ビレット１８Ａの中心部は、貫通孔３０Ａに入り込む。その結果、角ビレット１８Ａの中心欠陥に起因した、中空素管２０Ａの内面疵の発生が抑制される。なお、貫通孔３０Ａに入り込んだ角ビレット１８Ａの中心部は、プラグ１４Ｃを支持する芯金１６Ａの接続孔３２Ａに入り込む。
【００６８】
［第４の実施形態］
図１１は、本発明の実施の形態による穿孔装置としての穿孔プレス５０を示す。穿孔プレス５０は、プレス方式による継目無鋼管の製造方法（例えば、ユジーンセジェルネ方式による継目無鋼管の製造方法）に用いられる。
【００６９】
穿孔プレス５０は、プラグ１４Ｄと、芯金１６Ｂと、コンテナ５２と、ボトムリング５４と、バックアップポイント５６とを備える。
【００７０】
プラグ１４Ｄは、ビレット１８Ｂの中心軸線上に配置され、ビレット１８Ｂをプレス穿孔する。
【００７１】
芯金１６Ｂは、ビレット１８Ｂの中心軸線上に配置され、プラグ１４Ｄを支持する。
【００７２】
コンテナ５２は、ビレット１８Ｂの軸方向に延びる筒形状を有しており、ビレット１８Ｂを収容する。
【００７３】
ボトムリング５４は、コンテナ５２の下端に配置され、ビレット１８Ｂを支持する。ボトムリング５４は、中心孔５４Ａを有する。中心孔５４Ａの直径は、プラグ１４Ｄの直径よりもわずかに大きい。
【００７４】
バックアップポイント５６は、ブロック形状を有しており、中心孔５４Ａ内に配置される。パックアップポイント５６は、例えば、油圧装置で支持される。
【００７５】
穿孔プレス５０では、プラグ１４Ｄをビレット１８Ｂに向けて移動させる。そして、プラグ１４Ｄにより、ビレット１８Ｂをプレス穿孔する。これにより、中空素管２０Ｂが製造される。なお、プレス穿孔が完了するとき、バックアップポイント５６は、プラグ１４Ｄに押されて、中心孔５４Ａから抜ける。
【００７６】
穿孔プレス５０では、プラグ１４Ｄが貫通孔３０Ｂを有する。そのため、ビレット１８Ｂの中心部は、貫通孔３０Ｂに入り込む。その結果、ビレット１８Ｂの中心欠陥に起因した、中空素管２０Ｂの内面疵の発生が抑制される。なお、貫通孔３０Ｂに入り込んだビレット１８Ｂの中心部は、プラグ１４Ｄに接続される芯金１６Ｂが有する接続孔３２Ｂに入り込む。
【００７７】
第４の実施形態では、コンテナ５２の下端に、ボトムリング５４及びバックアップポイント５６が配置されていたが、これらの代わりに、プラグの直径よりもわずかに大きな内径を有するダイスを配置してもよい。
【００７８】
上記第１〜第４の実施形態に示すとおり、本発明のプラグは貫通孔を有していればよい。本発明では、プラグの外面形状は特に限定されない。
【実施例１】
【００７９】
図２Ａに示すプラグ（以下、本発明例プラグという）を用いて、中心欠陥があるビレットを穿孔圧延し、中空素管に内面疵が発生するか否かを確認した。ビレットの鋼種は、ＪＩＳ規格で規定されたＳＵＳ４２０であった。ビレットは、１２００℃で１時間加熱した。ビレットの直径は、７０ｍｍであった。ビレットの軸方向長さは、３７０ｍｍであった。本発明例プラグが有する貫通孔の直径は、１０ｍｍであった。プラグの軸方向長さは、１１０ｍｍであった。先端部の軸方向長さは、１０ｍｍであった。胴部の軸方向長さは、９０ｍｍであった。逃げ部の軸方向長さは、１０ｍｍであった。プラグの最大径は、５４ｍｍであった。先端部の後端の外径は、２２ｍｍであった。先端面の周縁の曲率半径は、４ｍｍであった。先端部の先端周縁以外のテーパ角Ａ２２は、ｔａｎＡ２２＝０．１であった。【００８０】
また、比較のために、図３に示すプラグ（以下、比較例プラグという）を用いて、同じ試験を行った。比較例プラグは、貫通孔を有していなかった。比較例プラグの軸方向長さは、１１０ｍｍであった。胴部の軸方向長さは、１００ｍｍであった。逃げ部の軸方向長さは、１０ｍｍであった。プラグの最大径は、５４ｍｍであった。【００８１】
初めに、ビレットの中心欠陥を、Ｘ線写真で確認した。図１２は、本発明例プラグを用いて穿孔圧延したビレットのＸ線写真を示す。図１３は、比較例プラグを用いて穿孔圧延したビレットのＸ線写真を示す。使用したビレットはいずれも、同程度の中心欠陥を有した。【００８２】
本発明例プラグ及び比較例プラグを使用して製造された複数の中空素管の内面疵は、浸透探傷試験（ＰＴ）により調査した。具体的には、浸透探傷試験後の中空素管を軸方向に沿って切断し、内面疵の有無を目視観察した。【００８３】
図１４Ａ，１４Ｂは、本発明例プラグを用いてビレットを穿孔圧延することで形成された中空素管の内面ＰＴ写真を示す。図１５Ａ，１５Ｂは、比較例プラグを用いてビレットを穿孔圧延することで形成された中空素管の内面ＰＴ写真を示す。【００８４】
本発明例プラグを用いた場合、中空素管に内面疵は観察されなかった。一方、比較例プラグを用いた場合、中空素管に内面疵が観察された。従って、本実施の形態によるプラグを用いれば、中空素管に内面疵が発生するのを抑制できた。
【実施例２】
【００８５】
プレスロール穿孔において、角ビレットの中心欠陥に起因する内面疵の発生が抑制されるか確認した。【００８６】
図１６は、３次元剛塑性有限要素法による数値解析の解析モデルにおいて、プラグの貫通孔にビレットの中心部が入り込んでいる状態を示す。【００８７】
解析モデルは、１つのロールと、角ビレットと、プラグとで構成した。数値解析において、角ビレットの断面は１辺の長さが１２２ｍｍの正方形とし、角ビレットの長さは３００ｍｍとした。角ビレットの中心欠陥を模擬するために、角ビレットの中心部に直径７ｍｍの中心孔を形成した。鋼種は、ＪＩＳ規格のＳ４５Ｃとした。角ビレットの加熱温度は１２００℃とした。プラグの後端の直径は、６０ｍｍとした。プラグの貫通孔の直径は、７ｍｍとした。ロール溝底の直径は、４５０ｍｍとした。ロールの回転数は、１０ｒｐｍとした。【００８８】
図１６に示すように、角ビレットの中心部に形成された中心孔は、プラグの前方で圧着された。そして、圧着された中心孔を含む角ビレットの中心部は、プラグの貫通孔に入った。この結果から、角ビレットの中心欠陥に起因する内面疵の発生が抑制されると推定できた。
【実施例３】
【００８９】
プレス穿孔において、ビレットの中心欠陥に起因する内面疵の発生が抑制されるか確認した。【００９０】
図１７は、２次元剛塑性有限要素法による数値解析により得られた静水圧（平均応力）の分布を示す。【００９１】
数値解析は、軸対称モデルで行った。数値解析において、コンテナに収容するビレットは、直径が７０ｍｍ、軸方向長さが２４０ｍｍとした。ビレットの中心欠陥を模擬するために、ビレットの中心部に直径７ｍｍの中心孔を形成した。鋼種は、ＪＩＳ規格のＳ４５Ｃとした。ビレットの加熱温度は、１２００℃とした。プラグの最大外径は、６０ｍｍとした。プラグの貫通孔の直径は、１０ｍｍとした。プレス速度は、４０ｍｍ／ｓとした。【００９２】
図１７に示すように、プラグの前方において、圧縮応力が発生した。これにより、プラグの前方では、中心孔が圧着された。そして、圧着された中心孔を含むビレットの中心部は、プラグの貫通孔に入った。この結果から、ビレットの中心欠陥に起因する内面疵の発生が抑制されると推定できた。
【実施例４】
【００９３】
プレス穿孔において、ビレットの中心欠陥に起因する内面疵の発生が抑制されるか確認した。【００９４】
図１８は、２次元剛塑性有限要素法による数値解析により得られた静水圧（平均応力）の分布を示す。【００９５】
数値解析は、軸対称モデルで行った。数値解析において、コンテナに収容するビレットは、直径が８０ｍｍ、軸方向長さが１４０ｍｍとした。ビレットの中心欠陥を模擬するために、ビレットの中心部に直径７ｍｍの中心孔を形成した。鋼種は、ＪＩＳ規格のＳ４５Ｃとした。ビレットの加熱温度は、１２００℃とした。プラグは、内径が１０ｍｍ、外径が５２ｍｍの円筒形状とした。つまり、プラグが有する貫通孔の直径は、１０ｍｍであった。プレス速度は、４０ｍｍ／ｓとした。【００９６】
図１８に示すように、プラグの前方において、圧縮応力が発生した。これにより、プラグの前方では、中心孔が圧着された。そして、圧着された中心孔を含むビレットの中心部は、プラグの貫通孔に入った。この結果から、ビレットの中心欠陥に起因する内面疵の発生が抑制されると推定できた。また、プラグを筒状としたことにより、プラグの前方では、広い範囲に亘って、大きな圧縮応力が発生した。
【実施例５】
【００９７】
図１１に示すプラグを用いて、ビレットをプレス穿孔し、得られた中空素管に内面疵が発生するか確認した（実施例）。また、比較のために、図１９に示すプラグ１４Ｅ（貫通孔を有していないプラグ）を用いて、ビレットをプレス穿孔し、得られた中空素管に内面疵が発生するかを確認した（比較例）。【００９８】
ビレットは、以下のようにして、製造した。【００９９】
先ず、中心部にポロシティがある鋳込み材を製造した。ポロシティの大きさは、鋳込み材の径方向に最大で８〜１０ｍｍであった。直径が１２０ｍｍの鋳込み材を分塊圧延することで、ビレットを製造した。【０１００】
ビレットは、直径が１００ｍｍ、軸方向長さが２００ｍｍであった。ビレットの加熱温度は１２２０℃であった。実施例に係るプラグは、最大外径が６０ｍｍ、貫通孔の直径が１５ｍｍであった。比較例に係るプラグの最大外径は、６０ｍｍであった。プレス速度は、４０ｍｍ／ｓであった。各プラグを用いて、ビレットを１０本ずつプレス穿孔した。得られた中空素管を酸洗浄した後、浸透探傷試験（ＰＴ）により内面疵を調査した。【０１０１】
比較例に係るプラグを用いた場合には、内面疵を確認したが、実施例に係るプラグを用いた場合には、内面疵を確認しなかった。【０１０２】
以上、本発明の実施形態について、詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施形態によって、何等、限定されない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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