(57)【要約】【課題】本発明は、スパイラル・マークの少ない中径の厚肉継目無鋼管を円滑に造管可能な継目無鋼管の製造方法及びそれに利用するプラグミル用プラグを提供することを目的としている。【解決手段】環状体のプラグを、プラグミル入側のプッシャと該プラグミルの上下ロールとの間に設けられたプラグ置き台上でプッシャを用いて、鋼鋳片を穿孔して得た素管の内部にその先端側より押し込むと同時に、前記上下ロールで該素管を挟み圧延する継目無鋼管の製造方法を改良した。その内容は、前記プラグ置き台上に供給したプラグが前記素管の内部に確実に押し込まれるように、供給された前記プラグの軸を該プラグ置き台上で水平にすることである。また、この圧延に専用のプラグも開発した。【選択図】        図１
2006150421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外観が砲弾状を呈した環状体のプラグを、プラグミル入側のプッシャと該プラグミルの上下ロールとの間に設けられたプラグ置き台上で前記プッシャを用いて、鋼鋳片を穿孔して得た素管の内部にその先端側より押し込むと同時に、前記上下ロールで該素管を挟み、該プラグの後端側をバーで支えて圧延する継目無鋼管の製造方法において、
前記プラグ置き台上に供給したプラグが前記素管の内部に確実に押し込まれるように、供給された前記プラグの軸を該プラグ置き台上で水平にすることを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
【請求項２】
前記素管が外径４０〜５００ｍｍφで、その肉厚が４０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の継目無鋼管の製造方法。
【請求項３】
プラグミルの上下ロールで挟んだ素管の内部に先端側より押し込まれ、後端側をバーとの接触で支えて該素管の圧延に使用される環状体のプラグであって、
前記環状体は、円錐状の先端ガイド部と、該素管の内面に接触する平行部及び傾斜部で構成したワーク部と、前記バーとの接触面を平坦にした後端部とからなり、該傾斜部は軸方向断面を円弧状に形成すると共に、該環状体全体の重心線が該円弧を通って該環状体の軸がプラグ置き台上で水平になるように、前記後端部の重量をワーク部及び先端ガイド部の合計重量より重くしたことを特徴とするプラグミル用プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継目無鋼管の製造方法及びプラグミル用プラグに係わり、特にプラグミルを用いて所謂「中径」で厚肉の継目無鋼管を安定して製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
継目無鋼管の製造方法の一つに、プラグミル圧延法というのがある。この方法は、製造可能寸法、鋼種範囲が広く、段取替が比較的容易なことから、「中径」（例えば、外径が４０〜５００ｍｍφ）の分野では主流をなしている。その工程は、図７に示すように、断面が丸又は角状の鋼鋳片１を加熱炉２で所定温度（１０００〜１３００℃）に加熱し、例えばプラグを備えたピアサ３なる圧延機で穿孔、エロンゲータ４なる圧延機で拡孔して素管５を形成してから、該素管５をプラグミル６で肉厚を薄くすると共に、長く延ばし、ついでリーラ７なる圧延機で内外表面を滑らかに仕上げ、サイザ８又はホット・ストレッチ・レデューサ９なる所謂「絞り圧延機」で目標寸法に仕上げるようになっている。
【０００３】
プラグミル自体は、図５及び図６に示すように、円形孔型を形成する上下で一対の主ロール１０と、プラグ１１と称し、素管５（ホローと称する）の内部に挿入される外観が砲弾状の環状体との間で該素管５を圧延する。なお、このプラグミル６で用いるプラグ１１は、後端側をバー１２と称する長尺部材で支持される。１回の圧延が終了すると、戻しロール１３で入側に戻し、９０度回転させて再度圧延する。つまり複数パスの圧延を行なう。このような圧延を行うには、１パス毎に前記プラグ１１を交換する必要があるので、主ロール１０の入側、つまり素管５の導入側にはプラグの自動交換装置１４が配設され、主ロール１０へ向けて素管５を押すプッシャ１５との間に設けた図示していないプラグ置き台１６（通常、正面の断面がＶ字形）上に該プラグ１１を供給するようになっている。ここで、素管５は、紙面に垂直な方向から主ロール１０とプッシャ１５との間に送られてくる。
【０００４】
したがって、素管は、１回の圧延が開始される直前に、プッシャ１５で押され、前記プラグ置き台１６上の床から素管５の孔の中にプラグ１１を先端側から拾い、主ロール１０の上下間隙（ギャップ）に押し付けられる。また、圧延中のプラグ１１は、その後端を主ロール１０の出側より挿入したバー１２で支持され、圧延後には前記プッシャ１５との間に設けた前記プラグ置き台１６に戻されてから引き抜かれ、自動交換される。
【０００５】
ところで、中径の継目無鋼管のうちでも比較的厚肉（例えば、肉厚３５ｍｍ程度以上）のものは、前記図７に示した工程よりエロンゲータ４及びプラグミル６をバイパスさせて、ピアサ３で穿孔した素管５をリーラ７に直行させて造管させることも行われている。厚肉であるから、エロンゲータ４及びプラグミル６を経なくても所望の製品サイズにできるからである。ところが、このような工程で造管させた場合、ピアサ３での圧延で製品の内面にスパイラル・マークと称する凸状の環状疵が残る。このスパイラル・マークが残留すると、内部に流体（気体、液体等）を流した時に抵抗になり、圧力損失を増加させるという問題が生じ、ラインパイプ等での利用に支障があり、曲げ、引張り加工時にスパイラルマークの薄肉部に応力が集中し、破断する等の支障が生じる。そこで、従来は小ロットの生産が多かったので、オフラインでスパイラル・マークを除去する内面疵手入れ作業を行ってから出荷するようにしていた。ちなみに、製造した鋼管のうち、内面疵手入れ作業を経ないで製品となる割合（非直行率＝（手入れ作業を経ないで製品になる本数）／（全製品本数）×１００で定義する）は、２５〜３０％にもなる。
【０００６】
これに対して、最近は、高温・高圧用ボイラー管の需要が非常に増大し、中径管のうちで厚肉材の生産割合が増加傾向にある。したがって、上記したようなオフラインでスパイラル・マークの内面疵手入れ作業を行うのでは納期が遅くなるので、生産速度を増加する対策が必要になる。そこで、本出願人は、バイパスさせていた前記プラグミル６を経由させてリーラ７での圧延負荷を軽減し、スパイラル・マークの残留を防止しようとした。
【０００７】
しかしながら、従来のプラグ１１を利用すると、前記プラグミル６の圧延前において素管５がプラグ１１を拾い損ねたり、圧延時にバー１２のプラグ支持不良を多発し、円滑な操業ができないという問題が生じていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑み、スパイラル・マークの少ない中径の厚肉継目無鋼管を円滑に造管可能な継目無鋼管の製造方法及びそれに利用するプラグミル用プラグを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は、上記目的を達成するためプラグミル用プラグの形状改造に鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【００１０】
すなわち、本発明は、外観が砲弾状を呈した環状体のプラグを、プラグミル入側のプッシャと該プラグミルの上下ロールとの間に設けられたプラグ置き台上で前記プッシャを用いて、鋼鋳片を穿孔して得た素管の内部にその先端側より押し込むと同時に、前記上下ロールで該素管を挟み、該プラグの後端側をバーで支えて圧延する継目無鋼管の製造方法において、前記プラグ置き台上に供給したプラグが前記素管の内部に確実に押し込まれるように、供給された前記プラグの軸を該プラグ置き台上で水平にすることを特徴とする継目無鋼管の製造方法である。この場合、前記素管が外径４０〜５００ｍｍφで、その肉厚が４０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、プラグミルの上下ロールで挟んだ素管の内部に先端側より押し込まれ、後端側をバーとの接触で支えて該素管の圧延に使用される環状体のプラグであって、前記環状体は、円錐状の先端ガイド部と、該素管の内面に接触する平行部及び傾斜部で構成したワーク部と、前記バーとの接触面を平坦にした後端部とからなり、該傾斜部は軸方向断面を円弧状に形成すると共に、該環状体全体の重心線が該円弧を通って該環状体の軸がプラグ置き台上で水平になるように、前記後端部の重量をワーク部及び先端ガイド部の合計重量より重くしたことを特徴とするプラグミル用プラグである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、内面のスパイラル・マークの残留が抑制でき、肉厚３５ｍｍ以上で外径が４０〜５００ｍｍφの継目無鋼管を安定して効率良く製造できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、発明の経緯をまじえ、本発明の最良の実施形態を説明する。
【００１４】
発明者は、図４に示すような先端ガイド部１７、ガイドプラグ部１８及びワーク部１９からなる従来のプラグ１１を利用した場合の問題点、つまり、プラグミル６の圧延前において素管５がプラグ１１を拾い損ねたり、圧延時にバー１２のプラグ支持不良を多発し、円滑な操業ができないことの原因を追求した。なお、この場合、製造工程としては、「ピアサによる穿孔→プラグミルによる延伸圧延→リーラによる磨管圧延→サイザによる外径調整」のようになる。
【００１５】
その結果、従来のプラグは、プラグ置き台１６上に供給された際にその先端が図３（ａ）〜図３（ｂ）に示すように水平にならないことが多く、素管５で拾い上げが難しいということが判明した。この現象は、素管５の肉厚に依存し、厚みがあるほど拾い難くなる。また、後端面に突出部を有すると、バー１２の先端に設けた凹部２０への噛み込みが図３（ｃ）に示すように正確にならず、素管５の内部でのプラグ１１の姿勢によっては、バー１２の先端に設けた凹部２０への噛み込みが不良で、該バー１２によるプラグ１１の拾い損ねが生じることも明らかになった。
【００１６】
そこでまず、発明者は、プラグ置き台１６に供給したプラグ１１の軸が水平になっていれば、素管５による拾い上げが円滑に行えると考え、この考えを本発明に具現化したのである。
【００１７】
本発明では、このプラグ置き台１６に供給したプラグ１１の軸が水平になる手段については、特に限定しない。プラグ自動交換機１４から該プラグ置き台１６に供給されたプラグの傾きを、作業者が監視し、傾きが大きい場合には、手作業でプラグ自体の姿勢を修正したり、あるいは置き台１２の角度を自動的に変更しても良いからである。また、後述するように、プラグ１１の構造を変更し、プラグ１１の軸が自発的にプラグ置き台１６上で水平になるようなプラグを利用しても良い。
【００１８】
なお、本発明では、製造対象の継目無鋼管が外径４０〜５００ｍｍφで、その肉厚が３５ｍｍ以上であることが好ましい。つまり、プラグミルを使用するので、外径が４０〜５００ｍｍφの所謂「中径」管の製造に有効だからである。また、肉厚を３５ｍｍ以上としたのは、そのようなサイズの鋼管の場合には、素管の肉厚は４０ｍｍ以上と厚く、プラグの先端が素管内にガイドされずに拾い損ねが多発したからである。ちなみ、拾い損ねは、少なくとも５本に１回は生じ、操業の一時停止等により製造が不安定であった。本発明によれば、このような拾い損ねが皆無になり、円滑な操業が達成できるようになるのである。
【００１９】
次に、発明者は、プラグの構造を変更することで、供給されたプラグの軸が自発的にプラグ置き台上で水平になるようにしたいと考え、種々形状のプラグを試作した。そして、
所謂「起き上がり小法師」の鉛直方向での自発的な姿勢制御を、横方向で行えるようにすれば良いと考え、その具体化に努力した。
【００２０】
本発明に係るプラグミル用プラグは、まず環状体であり、図１に示すように、円錐状の先端ガイド部１７と、素管５の内面に接触する平行部２１及び傾斜部２２で構成したワーク部１９と、前記バー１２との接触面を平坦にした後端部２３とからなる。ここで、ワーク部１９は、平行部２１及び傾斜部２２で形成してあり、そこで素管５の内面と接触し、該傾斜部２２で主に圧延を行い、内面の平滑化に平行部２１が利用されことは従来通りである。ただし、本発明では、該プラグの先端を素管５で拾い上げ易くするため、該先端は円錐形状としてより鋭角に、ガイド距離を長くするように改良してある。また、前記バー１２と接触する後端部２３の端面を平坦にする改良も行っている。その理由は、ここが平坦であれば、バー１２との接触が容易になり、バー１２によるプラグ１１の拾い損ねが解消されるからである。
【００２１】
そして、本発明に係るプラグミル用プラグ（以下、単にプラグともいう）の構造で最も重要なポイントは、図８の原理図で示すように、前記傾斜部２２をその軸方向断面が円弧状になるように形成すると共に、該環状体全体の重心位置（例えば、記号Ａで示す）をその重心線（重心を通る鉛直線）２４が該円弧を通るようにすることである。このようにすると、プラグ自動交換機より該プラグ１１がプラグ置き台１６上に供給された際に該プラグ（環状体）の軸が該プラグ置き台１６上で傾いても、重量のバランス作用により自発的に復元してプラグの軸は水平になるからである。図８には、傾斜部が１ケ所だけ備えたプラグ１１の軸が下向きにたれている場合を示したが、上向きであっても同様である。なお、このような作用を具体的に発揮させるには、前記後端部２３の重量をワーク部１９及び先端ガイド部１７の合計重量より重くすれば良い。通常、プラグ１１は、耐摩耗性、耐熱ヒズミを考慮して、Ｃｒ−Ｎｉ−Ｗ系，Ｃｒ−Ｎｉ系の鋳鋼で製作されているが、本発明では、この後端部２３の重量を増加させるため、該後端部２３は、比重が格段に大きい金属、合金等を使用するのが良い。また、そのような重量の調整には、後端部２３、ワーク部１９及び先端ガイド部１７のサイズも影響することは言うまでもない。
【実施例】
【００２２】
鋼種がＳ４５Ｃの丸鋼鋳片を素材にして、外径が３２３．８ｍｍφで、肉厚が６０ｍｍと厚い鋼管を製造した。その製造には、従来通りの「ピアサによる穿孔→リーラによる圧延→サイザによる寸法調整」を順次行う工程と、本発明に係る方法を適用して「ピアサによる穿孔→プラグミルによる延伸圧延→リーラによる磨管圧延→サイザによる寸法調整」を順次行う工程の２つのケースをそれぞれ別に実施した。いずれの場合も、ロール間隔、素材の温度、走行速度等の操業条件は、鋼種Ｓ４５Ｃの丸鋼鋳片を用いる際に従来より適用している通りにした。ただし、本発明に係る方法の実施には、新たに開発した自発的に姿勢調整作用を起こすプラグ１１を採用した。その各部のサイズ及び材質は、表１に示す通りである（各部の記号は、図１参照）。
【００２３】
【表１】
2006150421.tif 000003
【００２４】
その結果、本発明に係る継目無鋼管製造方法の実施では、プラグミルを利用したにもかかわらず、素管やバーによるプラグの拾い損ねは起きず、安定した操業ができた。そして、その操業成績を、図２に示すように、前記した製品の非直行率、つまりオフラインでの内面疵手入れ作業の実施程度で評価し、従来の操業での値と比較した（それぞれ１００本の圧延を行っている）。
【００２５】
図２より、本発明によれば、オフラインでの内面疵手入れ作業が従来より格段と減少することが明らかである。その結果、中径で厚肉の継目無鋼管が納期に遅れることなく製造できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るプラグミル用プラグを示す側面図である。
【図２】本発明に係る継目無鋼管の製造方法及び従来の製造法を実施した際のオフラインでの内面疵手入れ作業状況を非直行率として比較した図である。
【図３】プラグミルで従来のプラグを使用した場合の問題点を説明する模式図であり、（ａ）は素管がプラグを拾う前の状況を、（ｂ）は素管がプラグを拾い損ねる状況を、（ｃ）はバーがプラグを拾い損ねる状況を示している。
【図４】プラグミルに使用していた従来のプラグを示す模式図である。
【図５】プラグミルでのロールの配置を示す図である。
【図６】プラグミル圧延法での各装置の配置状況を説明する平面図である。
【図７】プラグミル圧延法による継目無鋼管の製造で採用している工程を示す流れ図である。
【図８】プラグが自発的な姿勢調整作用を発揮する原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    鋼鋳片
２    加熱炉
３    ピアサ
４    エロンゲータ
５    素管
６    プラグミル
７    リーラ
８    サイザ
９    ホット・ストレッチ・レデューサ
１０  主ロール（上下ロール）
１１  プラグ（環状体）
１２  バー
１３  戻しロール
１４  プラグの自動交換機
１５  プッシャ
１６  プラグ置き台
１７  先端ガイド部
１８  ガイドプラグ部
１９  ワーク部
２０  凹部
２１  平行部
２２  傾斜部
２３  後端部
２４  重心線
【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】
2006150421.tif 000008
【図６】
2006150421.tif 000009
【図７】
2006150421.tif 000010
【図８】
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