(57)【要約】  【課題】継目無金属管の薄肉側の製造可能範囲を飛躍的に拡大できる冷間圧延方法による超薄肉継目無金属管の製造方法を提供する。  【解決手段】コールドピルガミルによる継目無金属管の製造方法において、ロールの噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって径が拡大するテーパ状孔型を有するロールと、噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって径が拡大するテーパ状マンドレルを用い、拡径しながら冷間圧延することにより、驚異的な肉厚リダクションを得ることができる超薄肉継目無金属管の製造方法である。なかんずく、熱間製造プロセスにより製造された小径薄肉継目無金属管を再度加熱し、熱間にて傾斜圧延機を用いて拡径圧延して製造された薄肉継目無金属管を素管として、さらに冷間圧延工程で拡径圧延することにより、肉厚が０．６ｍｍクラスの超薄肉継目無金属管を比較的容易に得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コールドピルガミルによる超薄肉継目無金属管の製造方法であって、素管ならびに製品圧延管の外径および肉厚寸法に応じて、一対のロールの噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径が拡大するテーパ状孔型を有するロールと、同じく噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径が拡大するテーパ状マンドレルを用い、拡径しながら肉厚を減じて延伸圧延することを特徴とする冷間圧延法による超薄肉継目無金属管の製造方法。
【請求項２】
前記テーパ状マンドレルの仕上げ最大径が素管の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の冷間圧延法による超薄肉継目無金属管の製造方法。
【請求項３】
前記素管として、熱間製造プロセスにより製造された継目無金属管を再度加熱して延伸圧延を行うことによりさらに肉厚を減じた継目無金属管を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の超薄肉継目無金属管の製造方法。
【請求項４】
前記熱間延伸圧延が傾斜圧延機を用いて拡径しながら肉厚を減じる圧延であることを特徴とする請求項３に記載の超薄肉継目無金属管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継目無金属管の冷間圧延方法に関し、特に継目無金属管の薄肉側の製造可能範囲を飛躍的に拡大し、併せて冷間圧延法による超薄肉継目無金属管の製造方法を提供しようとするものである。
【背景技術】
【０００２】
継目無金属管は、熱間仕上げの状態で、品質上、強度上あるいは寸法精度上の要求を満足しない場合には、冷間加工工程に送られる。冷間加工工程としては、ダイスとプラグまたはマンドレルを用いる冷間抽伸法およびコールドピルガミルによる冷間圧延法が一般的である。
【０００３】
コールドピルガミルによる冷間圧延法では、円周方向に次第に径が縮小するテーパ状孔型を有する一対のロールと、同じく長さ方向に次第に径が縮小するテーパ状マンドレルとの間で素管を縮径圧延する。すなわち、一対のロールには円周上に孔型が切られており、その形状は、ロールの回転とともに孔型が狭くなるようになっている。ロールは回転しながらマンドレルのテーパに沿って前進および後退を繰り返し、ロールとマンドレルとの間で素管を圧延する（非特許文献１、非特許文献２など）。
【０００４】
図１は、コールドピルガミルによる圧延原理を示す図であり、同図（ａ）は往行程開始点、（ｂ）は復行程開始点の説明図である。図１に示されるとおり、コールドピルガミルでは、素管１の外径および肉厚寸法（それぞれ、図中のｄｏおよびｔｏ）ならびに製品の圧延管５の外径および肉厚寸法（それぞれ、図中のｄおよびｔ）に応じて、一対のロールの噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって、次第にその径が小さくなるテーパ状孔型３を有するロール２と、同じく噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径が小さくなるテーパ状マンドレル４を採用し、素管１を縮径しながら肉厚を減ずる往復圧延工程が繰り返される。
【０００５】
この往復運動の往行程の開始点および復行程の開始点において、管材（素管１）には、間欠的におよそ６０°の回転角とおよそ５〜１５ｍｍの送り（フィード）が与えられ、新しい部分の圧延が繰り返される。
【０００６】
コールドピルガミルによる冷間圧延では、管材の加工度が極めて高く、およそ１０倍の延伸も可能であり、管の偏肉の矯正効果も大きく、さらに、絞り工程が不要であり、歩留まりが高いという利点がある。しかし、その反面、冷間抽伸法に比較して生産能率が極めて低いという欠点もあるので、主として素材費が高く、かつ、中間処理にコストを要するステンレス鋼管、高合金鋼管などの高級管の冷間加工に適している。なお、伸銅業界では、３ストランド圧延により高能率生産を実現し、コールドピルガミルは、伸銅事業の最も中核的な製造プロセスとなっている。
【０００７】
本発明は、コールドピルガミルの上述した高加工度特性をさらに高めるための技術開発を志向するものである。
【０００８】
【非特許文献１】日本鉄鋼協会編集：第３版  鉄鋼便覧  第３巻（２）条鋼・鋼管・圧延設備（昭和５５年１１月２０日）  ９９６〜１００９頁
【非特許文献２】林  千博著：鋼管の製造方法（２０００年１０月１０日）  ２３１〜２６４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、継目無金属管の薄肉側の製造可能範囲を飛躍的に拡大できる冷間圧延法による超薄肉継目無金属管の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上述の課題を解決するために、従来の問題点を踏まえて研究を進め、下記の知見を得て、本発明を完成させた。
【００１１】
一般に、管材の塑性加工における肉厚加工は、管材料を管の長手方向に延伸圧延することによって達成される。すなわち、管材の冷間圧延では、孔型ロールとテーパ状マンドレルとの間で肉厚加工する場合に、縮径しながら圧延し、長手方向に延伸する。
【００１２】
これに対して、本発明者は、管材を塑性加工して肉厚を圧下する際に、長手方向にのみ延伸しようとするから、肉厚圧下量が制限され、更なる薄肉化が困難になるものと解釈し、コールドピルガミルによる管材の肉厚圧下に際しては、長手方向に延伸させると同時に管周方向にも延伸させるようにすれば、上記の問題は回避できるものと考えた。因みに、極端な場合として、リングミルによる環状品の圧延について検討すると、環状素材は、長手方向（軸心方向）には延伸されずに、環周方向にのみ延伸されるので、肉厚の圧下は際限なく可能となる。
【００１３】
コールドピルガミルにおいて、管周方向に延伸させながら長手方向にも延伸させるためには、ロールの噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径を拡大するテーパ状ロール孔型と、同じく噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径を拡大するテーパ状マンドレルを採用して、管材料を拡径しながら肉厚を減じ、延伸圧延すればよい。この場合に、少なくとも素管の外径よりも大きい仕上げ最大径を有するテーパ状マンドレルを使用すれば、素管を確実に拡径することができる。
【００１４】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記（１）〜（４）に示す冷間圧延法による超薄肉金属管の製造方法にある。
【００１５】
（１）コールドピルガミルによる超薄肉継目無金属管の製造方法であって、素管ならびに製品圧延管の外径および肉厚寸法に応じて、一対のロールの噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径が拡大するテーパ状孔型を有するロールと、同じく噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径が拡大するテーパ状マンドレルを用い、拡径しながら肉厚を減じて延伸圧延することを特徴とする冷間圧延法による超薄肉継目無金属管の製造方法。
【００１６】
（２）前記テーパ状マンドレルの仕上げ最大径が素管の外径よりも大きいことを特徴とする前記（１）に記載の冷間圧延法による超薄肉継目無金属管の製造方法。
【００１７】
（３）前記素管として、熱間製造プロセスにより製造された継目無金属管を再度加熱して延伸圧延を行うことによりさらに肉厚を減じた継目無金属管を用いることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の超薄肉継目無金属管の製造方法。
【００１８】
（４）前記熱間延伸圧延が傾斜圧延機を用いて拡径しながら肉厚を減じる圧延であることを特徴とする前記（３）に記載の超薄肉継目無金属管の製造方法。
【００１９】
本発明において、「超薄肉継目無金属管」とは、肉厚が１．３ｍｍ以下の継目無金属管を意味する。
【００２０】
また、「熱間製造プロセス」とは、マンネスマン・マンドレルミルプロセス、マンネスマン・プラグミルプロセス、マンネスマン・アッセルミルプロセス、マンネスマン・プッシュベンチミルプロセス、ユジーンエクストルージョンプロセスなどによる熱間製管プロセスを意味する。
【００２１】
そして、「延伸圧延」とは、素管内に挿入されたマンドレルあるいはプラグなどの内面規制工具とロールとの間で素管を圧延することを意味する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明法によれば、コールドピルガミルによる冷間圧延方法において、一対のロールの噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって径が拡大するテーパ状孔型を有するロールと、噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって径が拡大するテーパ状マンドレルを用い、拡径しながら肉厚を減じて延伸圧延することにより、超薄肉継目無金属管を製造することができる。したがって、本発明の超薄肉継目無金属管の製造方法を用いることにより、冷間加工法による金属管の薄肉側の製造可能範囲を飛躍的に拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、前記のとおり、コールドピルガミルによる超薄肉継目無金属管の製造方法であって、一対のロールの噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径が拡大するテーパ状孔型を有するロールと、同じく噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって次第にその径が拡大するテーパ状マンドレルを用い、拡径しながら肉厚を減じて延伸圧延することを特徴とする冷間圧延法による超薄肉継目無金属管の製造方法である。
【００２４】
発明の実施の形態を図２に示した。同図（ａ）は往行程開始時点、（ｂ）は復行程開始時点をそれぞれ示す。同図（ａ）に示されるように、噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって径が滑らかに拡大するテーパ状孔型１３がその周囲に設けられた上下一対のロール１２は、噛み込み入口側から仕上げ出口側に向かって滑らかにその外径が拡大するテーパ状マンドレル１４のテーパに沿って、図中の矢印Ａにて示す方向に前進し、ロール１２のテーパ状孔型１３の表面とテーパ状マンドレル１４の表面との間で素管１を延伸圧延する。次に、同図（ｂ）に示されるように、上下一対のロール１２は逆転し、図中の矢印Ｂにて示す方向に後退しながら、同様にして、ロール１２のテーパ状孔型１３とテーパ状マンドレル１４との間で素管１を延伸圧延する。
【００２５】
上記のような往復圧延工程の繰り返しにより、外径ｄｏおよび肉厚ｔｏを有する素管１は、外径ｄおよび肉厚ｔを有する製品圧延管５へと拡径圧延される。この往復運動の往行程の開始点および復行程の開始点において行われる管材（素管１）のフィードおよびターンの方法は、前述の従来法と同様である。
【実施例】
【００２６】
本発明の冷間圧延法による超薄肉継目無金属管の製造方法の効果を確認するため、下記の試験を行い、その結果を評価した。
【００２７】
（本発明例１）
マンネスマン・マンドレルミルプロセスにより製造された外直径３４．０ｍｍ、肉厚３．５ｍｍの１８％Ｃｒ−８％Ｎｉステンレス鋼管を供試素管とし、コールドピルガミルにより、外径５０．８ｍｍ、肉厚１．３ｍｍに拡径圧延した。
【００２８】
試験条件および結果を以下に要約する。
【００２９】
テーパ状マンドレルの径：ｄｍ：２６．０〜４７．２ｍｍ
フィード：ｆ＝１０．０ｍｍ
ターン角度：θ＝６０°
素管外径：ｄｏ＝３４．０ｍｍ
素管肉厚：ｔｏ＝３．５ｍｍ
圧延後の管外径：ｄ1＝５０．８ｍｍ
圧延後の管肉厚：ｔ1＝１．３ｍｍ
拡径比：ｄ1／ｄｏ＝１．４９
延伸比：ｔｏ（ｄｏ−ｔｏ）／｛ｔ1（ｄ1−ｔ1）｝＝１．６６
（肉厚／外径）比：ｔ1／ｄ1＝２．５６％
上記の試験により得られた鋼管の内外面肌は美麗であり、品質上、特に問題はなかった。なお、従来の縮径圧延法により冷間圧延した場合には、１８％Ｃｒ−８％Ｎｉステンレス鋼管の製造可能な最小肉厚は、外径５０．８ｍｍの場合で２．０ｍｍ程度であり、本発明の拡径圧延法による効果の著しいことは明瞭である。
【００３０】
（本発明例２）
マンネスマン・マンドレルミルプロセスにより製造された外直径２５．４ｍｍ、肉厚３．３ｍｍの２５％Ｃｒ−３５％Ｎｉ−３％Ｍｏ高合金鋼管を供試素管とし、これを再加熱して９２０℃の温度にて、２ロール型傾斜圧延機を用いて、外径３８．２ｍｍ、肉厚１．２ｍｍに拡径延伸圧延した後、冷間圧延工程において、コールドピルガミルを用いて外径５０．８ｍｍ、肉厚０．６ｍｍに拡径圧延した。
【００３１】
試験条件および結果を以下に要約する。
（１）熱間傾斜圧延工程
ロール交叉角：γ＝２０°
ロール傾斜角：β＝１２°
プラグ径：ｄｐ＝３４．０ｍｍ
素管外径：ｄｏ＝２５．４ｍｍ
素管肉厚：ｔｏ＝３．３ｍｍ
傾斜圧延後の管外径：ｄ1＝３８．２ｍｍ
傾斜圧延後の管肉厚：ｔ1＝１．２ｍｍ
拡径比：ｄ1／ｄｏ＝１．５０
延伸比：ｔｏ（ｄｏ−ｔｏ）／｛ｔ1（ｄ1−ｔ1）｝＝１．６４
（肉厚／外径）比：ｔ1／ｄ1＝３．１４％
（２）冷間圧延工程
テーパ状マンドレルの径：ｄｍ：３４．８〜４８．６ｍｍ
フィード：ｆ＝１０．０ｍｍ
ターン角度：θ＝６０°
素管外径：ｄ1＝３８．２ｍｍ
素管肉厚：ｔ1＝１．２ｍｍ
冷間圧延後の管外径：ｄ2＝５０．８ｍｍ
冷間圧延後の管肉厚：ｔ2＝０．６ｍｍ
拡径比：ｄ2／ｄ1＝１．３３
延伸比：ｔ1（ｄ1−ｔ1）／｛ｔ2（ｄ2−ｔ2）｝＝１．４７
（肉厚／外径）比：ｔ2／ｄ2＝１．１８％
上記の試験において、傾斜圧延工程で生じたスパイラルマークは冷間圧延によって完全に消失し、管の内外面肌は美麗であった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の冷間圧延方法による超薄肉継目無金属管の製造方法を用いれば、冷間加工法による継目無金属管の薄肉側の製造可能範囲を飛躍的に拡大することができる。本発明の方法により、従来の冷間仕上げ継目無金属管のおよそ２／３以下の肉厚を有する継目無金属管が経済的に安定して製造可能となれば、ＴＩＧ溶接管、レーザ溶接管などの薄肉溶接金属管を、本発明法で製造される高い信頼性を有する超薄肉継目無金属管により代替することが可能となる。さらにまた、肉厚０．６ｍｍ以下の超薄肉継目無金属管を安定して製造できれば、カラーレーザプリンタの加熱スリーブ、同じく加圧ロール、あるいは燃料電池のセルケースなどのハイテク分野への適用も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の縮径圧延法の説明図であり、同図（ａ）は往行程開始点、同図（ｂ）は復行程開始点をそれぞれ示す。
【図２】本発明に係る拡径圧延法の説明図であり、同図（ａ）は往行程開始時点、同図（ｂ）は復行程開始時点をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００３４】
１：素管、  ２：ロール、  ３：孔型、  ４：マンドレル、  ５：製品圧延管、  １２：テーパ状孔型ロール、  １３：テーパ状孔型、  １４：テーパ状マンドレル、  １５：製品圧延管
【図１】
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【図２】
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