(57)【要約】【課題】耐凝着性、耐摩耗性、耐剥離性、およびロール表面の摩擦係数に優れたチタン管用成形ロールを提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：１．００〜２．３０％、Ｓｉ：０．１０〜０．６０％、Ｍｎ：０．２０〜０．８０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：４．８０〜１３．００％、を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物から成る鋼組成を有する基材と、基材の少なくとも圧延面上に形成された、Ｎｉを含有する第１めっき層と、第１めっき層上に形成された、Ｎｉを含有する第２めっき層と、を備え、第２めっき層は、Ｐを３．０〜１０．０質量％を含有し残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｐめっき層に、４〜１０体積％のフッ素樹脂粒子が含有されてなり、ビッカース硬さが５００〜６５０の範囲である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：１．００〜２．３０％、
Ｓｉ：０．１０〜０．６０％、
Ｍｎ：０．２０〜０．８０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：４．８０〜１３．００％、
Ｍｏ：０〜１．２０％、
Ｖ：０〜１．００％、
Ｗ：０〜０．８０％を含有し、
残部が鉄および不純物である化学組成を有する基材と、
前記基材の表面上に形成された、Ｎｉを含有する第１めっき層と、
前記第１めっき層上に形成された、Ｎｉを含有する第２めっき層と、を備え、
前記第２めっき層は、Ｐを３．０〜１０．０質量％を含有し残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｐめっき層に、４〜１０体積％のフッ素樹脂粒子が含有されてなり、ビッカース硬さが５００〜６５０の範囲であることを特徴とする部材。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ：１．００〜２．３０％、
Ｓｉ：０．１０〜０．６０％、
Ｍｎ：０．２０〜０．８０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：４．８０〜１３．００％、
Ｍｏ：０〜１．２０％、
Ｖ：０〜１．００％、
Ｗ：０〜０．８０％を含有し、
残部が鉄および不純物である化学組成を有する基材と、
前記基材の少なくとも圧延面上に形成された、Ｎｉを含有する第１めっき層と、
前記第１めっき層上に形成された、Ｎｉを含有する第２めっき層と、を備え、
前記第２めっき層は、Ｐを３．０〜１０．０質量％を含有し残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｐめっき層に、４〜１０体積％のフッ素樹脂粒子が含有されてなり、ビッカース硬さが５００〜６５０の範囲であることを特徴とするチタン管成形ロール。
【請求項３】
前記第１めっき層のビッカース硬さが７００〜１３００の範囲である請求項２に記載のチタン管成形ロール。
【請求項４】
前記第１めっき層が、Ｐを３．０〜１０．０質量％を含有し、残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｐめっき層である請求項２または請求項３に記載のチタン管成形ロール。
【請求項５】
前記第１めっき層が、Ｂを０．３〜３．０質量％を含有し、残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｂめっき層である請求項２または請求項３に記載のチタン管成形ロール。
【請求項６】
前記基材と前記第１めっき層との間に、厚み０．１〜１μｍの電気Ｎｉめっき層が形成されている請求項２乃至請求項５の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
【請求項７】
前記第１めっき層の厚みが１〜２μｍの範囲である請求項２乃至請求項６の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
【請求項８】
前記第２めっき層の厚みが１〜５μｍの範囲である請求項２乃至請求項７の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
【請求項９】
前記基材のビッカース硬さが５５０〜６５０である請求項２乃至請求項８の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
【請求項１０】
前記基材の前記圧延面に、窒化層が形成されている請求項２乃至請求項９の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
【請求項１１】
前記窒化層の厚さが０．５μｍ〜５０．０μｍである請求項１０に記載のチタン管成形ロール。
【請求項１２】
前記窒化層の平均窒素濃度が０．１０〜０．５０質量％である請求項１０または請求項１１に記載のチタン管成形ロール。
【請求項１３】
前記窒化層における窒素の濃度分布が、前記窒化層表層から深さ方向に向かって減少する濃度勾配を有する請求項１０乃至請求項１２の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
【請求項１４】
前記基材が、質量％で、
Ｍｏ：０．７０〜１．２０％、
Ｖ：０．１５〜１．００％、
Ｗ：０．６０〜０．８０％から選択される一種以上を含有する請求項２乃至請求項１３の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
【請求項１５】
ロール本体の全周に渡って断面視半円状のロール凹部を設けた孔型ロールであって、
前記圧延面が、前記ロール凹部表面である、請求項２乃至請求項１４の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
【請求項１６】
前記ロール本体が、ロール中央部と、前記ロール中央部の両側に配置されて前記ロール中央部に対して回動自在とされた一対の回動フランジ部とを備え、
前記ロール凹部が、前記ロール中央部と前記回動フランジ部とによって分割されている、請求項１５に記載のチタン管成形ロール。
【請求項１７】
前記ロール中央部は、前記ロール本体を駆動する回転軸に固定されており、前記回動フランジ部は前記回転軸及び前記ロール中央部に対して回動自在とされている、請求項１６に記載のチタン管成形ロール。
【請求項１８】
前記ロール凹部の曲率半径をＲ１としたとき、前記ロール中央部における前記ロール凹部の幅は、０．７×２Ｒ１〜０．８７×２Ｒ１の範囲である、請求項１５乃至請求項１７の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
【請求項１９】
前記ロール中央部には、基部と、前記基部のロール幅方向中央部からロール外周方向に向けて突出された突出部とが備えられ、
前記回動フランジ部は、前記基部上にあって前記突出部のロール幅方向両側に配置され、
前記ロール中央部の前記基部と前記回動フランジ部との間に、第１軸受部が設けられている、請求項１６乃至請求項１８の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
【請求項２０】
前記ロール中央部の前記基部と前記回動フランジ部との間で互いに対向する対向面がそれぞれ、前記第１軸受部の転動体の軌道面とされており、前記対向面が、前記第１めっき層及び前記第２めっき層を備える、請求項１９に記載のチタン管成形ロール。
【請求項２１】
一対の前記回動フランジ部のロール幅方向両側に配置されて前記ロール中央部に固定された固定フランジ部と、前記固定フランジ部と前記回動フランジ部との間に配置された第２軸受部と、を備える、請求項１６乃至請求項２０の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
【請求項２２】
前記固定フランジ部と前記回動フランジ部との間で互いに対向する対向面がそれぞれ、前記第２軸受部の転動体の軌道面とされており、前記対向面が、前記第１めっき層及び前記第２めっき層を備える、請求項２１に記載のチタン管成形ロール。
【請求項２３】
前記固定フランジ部に、前記回動フランジ部を引き寄せて固定する引きねじ部が設けられている、請求項２１または請求項２２に記載のチタン管成形ロール。
【請求項２４】
請求項１５乃至請求項２３の何れか一項に記載のチタン管成形ロールが２つ備えられ、
２つの前記チタン管成形ロールは、それぞれの前記ロール凹部が相互に向き合うように配置されるとともに、前記の各ロール凹部が成形対象のチタン管外周面の同一円周上に接するように配置されている、チタン管成形装置。
【請求項２５】
前記基材からなるロール本体を備え、
前記ロール本体には、その全周に渡って設けられた断面視円弧状のロール凹部と、前記ロール凹部の幅方向両側に設けられ、前記ロール本体のロール幅方向外側に向けてロール本体の回転軸側に傾斜する傾斜部と、を有しており、
前記ロール凹部表面が前記圧延面であって、前記ロール凹部表面に、前記第１めっき層及び前記第２めっき層が備えられ、
更に、前記傾斜部の表面にも、前記第１めっき層及び前記第２めっき層が備えられている、請求項２乃至請求項１４の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
【請求項２６】
前記ロール凸部と前記傾斜部との境界に、凸曲面部が設けられており、前記凸曲面部の曲率半径Ｒｆｒ（単位：ｍｍ）と、前記ロール凹部の曲率半径Ｒ１（単位：ｍｍ）との関係が、Ｒｆｒ＝β×Ｒ１（ただし、０＜β≦０．０２）の関係にあることを特徴とする請求項２５に記載のチタン管成形ロール。
【請求項２７】
請求項２５または請求項２６に記載のチタン管成形ロールが４つ備えられ、
４つの前記チタン管成形ロールのうち、２つの前記チタン管成形ロールの前記ロール凹部が相互に向き合うように配置されるとともに、別の２つの前記チタン管成形ロールの前記ロール凹部が相互に向き合うように配置され、かつ、４つの前記チタン管成形ロールの前記ロール凹部が成形対象のチタン管外周面の同一円周上に接するように配置され、更に、相互に隣接する前記チタン管成形ロールの前記傾斜部同士が対向している、チタン管成形装置。
【請求項２８】
相互に隣接する前記チタン管成形ロールの前記傾斜部同士のクリアランスＣ（単位：ｍｍ）と、前記ロール凹部の曲率半径Ｒ１（単位：ｍｍ）との関係が、Ｃ＝α×Ｒ１（ただし、０≦α≦０．０２）の関係にあることを特徴とする請求項２７に記載のチタン管成形装置。
【請求項２９】
請求項２乃至請求項２３、請求項２５または請求項２６の何れか一項に記載のチタン管成形ロールを備えたチタン管成形装置であって、前記チタン管成形ロールの一部分に対し、チタン管成形中に潤滑剤を供給する潤滑ノズルを有する、チタン管成形装置。
【請求項３０】
チタン管の成形サイズに合わせて前記潤滑ノズルの位置を可変できる、請求項２９に記載のチタン管成形装置。
【請求項３１】
前記チタン管成形ロールの径に合わせて前記潤滑ノズルの位置を可変できる、請求項２９または請求項３０に記載のチタン管成形装置。
【請求項３２】
前記潤滑ノズルの位置および向きを任意に調整できる、請求項２９乃至請求項３１の何れか一項に記載のチタン管成形装置。
【請求項３３】
前記潤滑ノズルは、内径０．５〜３．０ｍｍのチューブである、請求項２９乃至請求項３２の何れか一項に記載のチタン管成形装置。
【請求項３４】
前記潤滑剤としてソリユブル油系潤滑剤を用い、該潤滑剤を１．０〜２０．０ｍｌ／ｈｒ以下で微量滴下して供給する、請求項２９乃至請求項３３の何れか一項に記載のチタン管成形装置。
【請求項３５】
請求項２乃至請求項２３、請求項２５または請求項２６の何れか一項に記載のチタン管成形ロールを用いて成形する、チタン管の製造方法。
【請求項３６】
請求項２４または請求項２７乃至請求項３４の何れか一項に記載のチタン管成形装置を用いて成形する、チタン管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材、チタン管成形ロール、チタン管成形装置およびチタン管の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、鋼管その他の金属管を製造する場合、高精度の外径および真円度の確保、ならびに管の曲がり矯正を目的として、溶接後に成形ロールによる成形工程を行う。
【０００３】
成形ロールの摩耗が激しいと、精度の良い成形ができなくなり、成形する鋼管において高精度な真円度を確保できなくなる。そのため、成形ロールには、ロール表面の状態を長期間にわたって維持できる優れた耐摩耗性が要求される。
【０００４】
さらに近年では、鋼管の生産性の向上を図るべく、成形工程における通搬速度を増加させた過酷な条件で成形することが多い。このような条件で操業すると、鋼管表面と成形ロール表面との聞の周速差によって、その部分において凝着（焼付き）が生じやすくなり、焼付き痕が発生するおそれがある。このように、成形ロールと鋼管との間で凝着が発生すると、鋼管表面に疵が残り商品価値を下げてしまうため、摩耗や凝着が起きる前に成形ロールの交換を行わなければならない。
【０００５】
よって、鋼管を成形するロールには、耐摩耗性と、焼き付き疵を低減させうる耐凝着性を両立させ、ロールの交換頻度を低減できる長寿命なロールが要求される。
【０００６】
このような成形ロールに対する耐摩耗性及び耐凝着性の要求に対して、従来、様々な技術が検討されてきている。
【０００７】
例えば、ロール表面にセラミックス皮膜を成膜し硬度を確保する方法（特許文献１）、ロール表面に、浸硫窒化層、窒化層及びＴｉＣから選ばれる１種の表面硬化層を形成させ硬度を向上させる方法（特許文献２）、表面に硬質皮膜を備えたロールにおいて、ロール表層に分散する炭化物を微細化してロールと硬質皮膜との密着性を確保し、硬質皮膜の剥離を防止することで耐摩耗性と耐凝着性を確保する方法（特許文献３）、等が検討されている。
【０００８】
また一般に、成形ロールの材質としてダイス鋼などの工具鋼が使用される場合が多いが、耐摩耗性や耐凝着性を向上させるために、工具鋼の代わりに超硬合金を使用する対策も取られている。
【０００９】
ここで、チタンは他の金属材料と比較して、各種環境中における耐食性が著しく優れていることから、各種化学用の反応塔や容器、配管などの構成材料として発展してきた。近年では、火力・原子力発電所等の蒸気タービン復水器や蒸発法海水淡水化装置の伝熱管としてもチタン管が多く使用されている。
【００１０】
上述のように、鋼管を成形する際の成形ロールの耐摩耗性及び耐凝着性については、上記の通り様々な検討がされている。しかし、チタン管を成形する成形ロール特性についてはほとんど言及されてきていない。さらに、チタン管成形時の成形ロールに対し、上記のような従来技術を採用しても、耐摩耗性及び耐凝着性が不十分である場合があった。
また近年では、ロールの表面性状を良好に維持できることから、チタン管成形ロールの材質として銅合金を用いることが多いが、銅合金では硬度が不十分なことから、十分な耐摩耗性を確保できない場合があった。
【００１１】
一般的に、チタン管を成形する場合、搬送方向に対して複数配置された多段の成形ロールにて成形することで、真円度や残留応力の制御を行う。
複数の成形ロールはおおまかに、駆動ロールと無駆動ロールに大別される。駆動ロールは上下に対向配置された一対のロールからなり、この上下ロールに駆動回転力を付与して駆動させてチタン管を搬送方向へ引っ張るロールであり、一方の無駆動ロールは左右に対向配置された一対のロールからなり、駆動回転力は付与されない。
【００１２】
ここで、本発明者らは駆動ロールと無駆動ロールに要求される特性についてより詳細に調査した。その結果、駆動ロールは無駆動ロールよりもロールの周速差が大きいことから、特にフランジの部分でロール表面が剥離、成形対象物であるチタン管にも疵が付きやすいことが分かった。さらに、ロール表面の硬質化を目的として硬質膜を付与した場合でも、駆動ロールは無駆動ロールによりもその硬質膜が剥離しやすく、ロール寿命が短くなることが分かった。
つまり、駆動ロールは、無駆動ロールよりも使用環境が過酷であることから、耐摩耗性や耐凝着性は勿論のこと、耐剥離性、ならびにロール表面の優れたすべり性、つまり低摩擦性が求められることが分かった。更に、チタン管の生産性を高める観点から、ロール表面の低摩耗性が長期間にわたって維持されることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平８−１７４０１４号公報
【特許文献２】特開平１−２０１４４３号公報
【特許文献３】国際公開第２０００／５１７５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、チタン管を成形、造管する際に用いるロールにおいて、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性、およびロール表面の摩擦係数に優れ、かつ安価なチタン管成形ロール、ならびにロールの長寿命化を図り得るチタン管成形装置、チタン管の製造方法を提供することを目的とするものである。また、本発明は、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性、および表面の摩擦係数に優れ、かつ安価な部材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、安価でかつ耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性およびロール表面の摩擦係数に優れ、ロール寿命の長いチタン管成形ロールについて検討した結果、通常、成形ロールの材質として用いられる合金工具鋼鋼材を基材とし、当該基材上に、Ｎｉを主体とする第１めっき層を形成し、更に、Ｎｉ主体とし、フッ素樹脂粒子を含む第２めっき層を形成することで、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性およびロール表面の低摩擦性を両立でき、ロールの交換頻度を低減できる長寿命なロールを提供できることが分かった。また、同様にして、安価でかつ耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性および表面の摩擦係数に優れた部材を提供できることが分かった。
本発明の要旨は、以下の通りである。
【００１６】
（１）  質量％で、
Ｃ：１．００〜２．３０％、
Ｓｉ：０．１０〜０．６０％、
Ｍｎ：０．２０〜０．８０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：４．８０〜１３．００％、
Ｍｏ：０〜１．２０％、
Ｖ：０〜１．００％、
Ｗ：０〜０．８０％を含有し、
残部が鉄および不純物である化学組成を有する基材と、
前記基材の表面上に形成された、Ｎｉを含有する第１めっき層と、
前記第１めっき層上に形成された、Ｎｉを含有する第２めっき層と、を備え、
前記第２めっき層は、Ｐを３．０〜１０．０質量％を含有し残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｐめっき層に、４〜１０体積％のフッ素樹脂粒子が含有されてなり、ビッカース硬さが５００〜６５０の範囲であることを特徴とする部材。
（２）  質量％で、
Ｃ：１．００〜２．３０％、
Ｓｉ：０．１０〜０．６０％、
Ｍｎ：０．２０〜０．８０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：４．８０〜１３．００％、
Ｍｏ：０〜１．２０％、
Ｖ：０〜１．００％、
Ｗ：０〜０．８０％を含有し、
残部が鉄および不純物である化学組成を有する基材と、
前記基材の少なくとも圧延面上に形成された、Ｎｉを含有する第１めっき層と、
前記第１めっき層上に形成された、Ｎｉを含有する第２めっき層と、を備え、
前記第２めっき層は、Ｐを３．０〜１０．０質量％を含有し残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｐめっき層に、４〜１０体積％のフッ素樹脂粒子が含有されてなり、ビッカース硬さが５００〜６５０の範囲であることを特徴とするチタン管成形ロール。
（３）  前記第１めっき層のビッカース硬さが７００〜１３００の範囲である（２）に記載のチタン管成形ロール。
（４）  前記第１めっき層が、Ｐを３．０〜１０．０質量％を含有し、残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｐめっき層である（２）または（３）に記載のチタン管成形ロール。
（５）  前記第１めっき層が、Ｂを０．３〜３．０質量％を含有し、残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｂめっき層である（２）または（３）に記載のチタン管成形ロール。
（６）  前記基材と前記第１めっき層との間に、厚み０．１〜１μｍの電気Ｎｉめっき層が形成されている（２）乃至（５）の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
（７）  前記第１めっき層の厚みが１〜２μｍの範囲である（２）乃至（６）の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
（８）  前記第２めっき層の厚みが１〜５μｍの範囲である（２）乃至（７）の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
（９）  前記基材のビッカース硬さが５５０〜６５０である（２）乃至（８）の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
（１０）  前記基材の前記圧延面に、窒化層が形成されている（２）乃至（９）の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
（１１）  前記窒化層の厚さが０．５μｍ〜５０．０μｍである（１０）に記載のチタン管成形ロール。
（１２）  前記窒化層の平均窒素濃度が０．１０〜０．５０質量％である（１０）または（１１）に記載のチタン管成形ロール。
（１３）  前記窒化層における窒素の濃度分布が、前記窒化層表層から深さ方向に向かって減少する濃度勾配を有する（１０）乃至（１２）の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
（１４）  前記基材が、質量％で、
Ｍｏ：０．７０〜１．２０％、
Ｖ：０．１５〜１．００％、
Ｗ：０．６０〜０．８０％から選択される一種以上を含有する（２）乃至（１３）の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
（１５）  ロール本体の全周に渡って断面視半円状のロール凹部を設けた孔型ロールであって、
前記圧延面が、前記ロール凹部表面である、（２）乃至（１４）の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
（１６）  前記ロール本体が、ロール中央部と、前記ロール中央部の両側に配置されて前記ロール中央部に対して回動自在とされた一対の回動フランジ部とを備え、
前記ロール凹部が、前記ロール中央部と前記回動フランジ部とによって分割されている、（１５）に記載のチタン管成形ロール。
（１７）  前記ロール中央部は、前記ロール本体を駆動する回転軸に固定されており、前記回動フランジ部は前記回転軸及び前記ロール中央部に対して回動自在とされている、（１６）に記載のチタン管成形ロール。
（１８）  前記ロール凹部の曲率半径をＲ１としたとき、前記ロール中央部における前記ロール凹部の幅は、０．７×２Ｒ１〜０．８７×２Ｒ１の範囲である、（１５）乃至（１７）の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
（１９）  前記ロール中央部には、基部と、前記基部のロール幅方向中央部からロール外周方向に向けて突出された突出部とが備えられ、
前記回動フランジ部は、前記基部上にあって前記突出部のロール幅方向両側に配置され、
前記ロール中央部の前記基部と前記回動フランジ部との間に、第１軸受部が設けられている、（１６）乃至（１８）の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
（２０）  前記ロール中央部の前記基部と前記回動フランジ部との間で互いに対向する対向面がそれぞれ、前記第１軸受部の転動体の軌道面とされており、前記対向面が、前記第１めっき層及び前記第２めっき層を備える、（１９）に記載のチタン管成形ロール。
（２１）  一対の前記回動フランジ部のロール幅方向両側に配置されて前記ロール中央部に固定された固定フランジ部と、前記固定フランジ部と前記回動フランジ部との間に配置された第２軸受部と、を備える、（１６）乃至（２０）の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
（２２）  前記固定フランジ部と前記回動フランジ部との間で互いに対向する対向面がそれぞれ、前記第２軸受部の転動体の軌道面とされており、前記対向面が、前記第１めっき層及び前記第２めっき層を備える、（２１）に記載のチタン管成形ロール。
（２３）  前記固定フランジ部に、前記回動フランジ部を引き寄せて固定する引きねじ部が設けられている、（２１）または（２２）に記載のチタン管成形ロール。
（２４）  （１５）乃至（２３）の何れか一項に記載のチタン管成形ロールが２つ備えられ、
２つの前記チタン管成形ロールは、それぞれの前記ロール凹部が相互に向き合うように配置されるとともに、前記の各ロール凹部が成形対象のチタン管外周面の同一円周上に接するように配置されている、チタン管成形装置。
（２５）  前記基材からなるロール本体を備え、
前記ロール本体には、その全周に渡って設けられた断面視円弧状のロール凹部と、前記ロール凹部の幅方向両側に設けられ、前記ロール本体のロール幅方向外側に向けてロール本体の回転軸側に傾斜する傾斜部と、を有しており、
前記ロール凹部表面が前記圧延面であって、前記ロール凹部表面に、前記第１めっき層及び前記第２めっき層が備えられ、
更に、前記傾斜部の表面にも、前記第１めっき層及び前記第２めっき層が備えられている、（２）乃至（１４）の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
（２６）  前記ロール凸部と前記傾斜部との境界に、凸曲面部が設けられており、前記凸曲面部の曲率半径Ｒｆｒ（単位：ｍｍ）と、前記ロール凹部の曲率半径Ｒ１（単位：ｍｍ）との関係が、Ｒｆｒ＝β×Ｒ１（ただし、０＜β≦０．０２）の関係にあることを特徴とする（２５）に記載のチタン管成形ロール。
（２７）  （２５）または（２６）に記載のチタン管成形ロールが４つ備えられ、
４つの前記チタン管成形ロールのうち、２つの前記チタン管成形ロールの前記ロール凹部が相互に向き合うように配置されるとともに、別の２つの前記チタン管成形ロールの前記ロール凹部が相互に向き合うように配置され、かつ、４つの前記チタン管成形ロールの前記ロール凹部が成形対象のチタン管外周面の同一円周上に接するように配置され、更に、相互に隣接する前記チタン管成形ロールの前記傾斜部同士が対向している、チタン管成形装置。
（２８）  相互に隣接する前記チタン管成形ロールの前記傾斜部同士のクリアランスＣ（単位：ｍｍ）と、前記ロール凹部の曲率半径Ｒ１（単位：ｍｍ）との関係が、Ｃ＝α×Ｒ１（ただし、０≦α≦０．０２）の関係にあることを特徴とする（２７）に記載のチタン管成形装置。
（２９）  （２）乃至（２３）、（２５）または（２６）の何れか一項に記載のチタン管成形ロールを備えたチタン管成形装置であって、前記チタン管成形ロールの一部分に対し、チタン管成形中に潤滑剤を供給する潤滑ノズルを有する、チタン管成形装置。
（３０）  チタン管の成形サイズに合わせて前記潤滑ノズルの位置を可変できる、（２９）に記載のチタン管成形装置。
（３１）  前記チタン管成形ロールの径に合わせて前記潤滑ノズルの位置を可変できる、（２９）または（３０）に記載のチタン管成形装置。
（３２）  前記潤滑ノズルの位置および向きを任意に調整できる、（２９）乃至（３１）の何れか一項に記載のチタン管成形装置。
（３３）  前記潤滑ノズルは、内径０．５〜３．０ｍｍのチューブである、（２９）乃至（３２）の何れか一項に記載のチタン管成形装置。
（３４）  前記潤滑剤としてソリユブル油系潤滑剤を用い、該潤滑剤を１．０〜２０．０ｍｌ／ｈｒ以下で微量滴下して供給する、（２９）乃至（３３）の何れか一項に記載のチタン管成形装置。
（３５）  （２）乃至（２３）、（２５）または（２６）の何れか一項に記載のチタン管成形ロールを用いて成形する、チタン管の製造方法。
（３６）  （２４）または（２７）乃至（３４）の何れか一項に記載のチタン管成形装置を用いて成形する、チタン管の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、チタン管を成形、造管する際に用いるロールにおいて、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性、およびロール表面の摩擦係数に優れ、かつ安価なチタン管成形ロール、ならびにロールの長寿命化を図り得るチタン管成形装置、チタン管の製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性、および表面の摩擦係数に優れ、かつ安価な部材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施形態の第１の例であるチタン管成形ロールを用いたチタン管の製造方法を示す側面模式図。
【図２】図２は、本発明の実施形態であるチタン管成形ロールを示す正面模式図。
【図３】図３は、本発明の実施形態の第２の例であるチタン管成形ロールを示す正面断面模式図。
【図４】図４は、本発明の実施形態の第２の例であるチタン管成形ロールを示す正面断面分解模式図。
【図５】図５は、本発明の実施形態の第２の例であるチタン管成形ロールのロール中央部と回動フランジ部とを示す正面断面模式図。
【図６】図６は、チタン管成形ロールにおける滑り率を説明する図であって、（ａ）は駆動ロールにおける滑り率を説明する模式図であり、（ｂ）は無駆動ロールにおける滑り率を説明する模式図であり、（ｃ）は本実施形態のチタン管成形ロールにおける滑り率を説明する模式図。
【図７】図７は、本実施形態のチタン管成形ロールの別の例を示す正面断面模式図。
【図８】図８は、本実施形態のチタン管成形ロールの更に別の例を示す正面断面模式図。
【図９】図９は、本発明の実施形態の第３の例であるチタン管成形ロールを示す正面断面模式図。
【図１０】図１０は、チタン管成形装置を用いた潤滑方法および装置を説明するための正面概略図。
【図１１】図１１は、図１０に示す潤滑ノズルの配置例を説明するための正面模式図。
【図１２】図１２は、図１０に示す潤滑ノズルの幅方向調整機構、上下方向調整機構を説明するための上面概略図と側面概略図。
【図１３】図１３は、潤滑ノズルを用いて潤滑剤を微量滴下するためのローラーポンプ（潤滑剤供給装置）の構造を示す図。
【図１４】図１４は、本実施形態のチタン管成形装置の他の例を示す正面模式図。
【図１５】図１５は、本実施形態のチタン管成形装置の他の例を示す側面模式図。
【図１６】図１６は、本実施形態のチタン管成形装置の他の例の要部を示す正面模式図。
【図１７】図１７は、図１４〜図１５に示すチタン管成形装置に備えられるチタン管成形ロールを示す模式図であって、（ａ）は部分断面正面図であり、（ｂ）は側面図。
【図１８】図１８は、図１４〜図１５に示すチタン管成形装置を用いたチタン管成形方法を説明する拡大正面模式図。
【図１９】図１９は、図１４〜図１５に示すチタン管成形装置を用いたチタン管成形方法を説明する側面図。
【図２０】図２０（ａ）は、実施例４の成形ロールを用いて成形したチタン管の真円度の測定結果を示す図であり、図２０（ｂ）は、実施例５の成形ロールを用いて成形したチタン管の真円度の測定結果を示す図である。それぞれ、真円からの乖離を拡大表示している。
【図２１】図２１は、実施例６の成形ロールを用いて成形したチタン管の真円度の測定結果を示す図であり、真円からの乖離を拡大表示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態である部材、チタン管成形ロール、チタン管成形装置及びチタン管の製造方法について説明する。
【００２０】
本実施形態の部材は、質量％で、Ｃ：１．００〜２．３０％、Ｓｉ：０．１０〜０．６０％、Ｍｎ：０．２０〜０．８０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：４．８０〜１３．００％、Ｍｏ：０〜１．２０％、Ｖ：０〜１．００％、Ｗ：０〜０．８０％を含有し、残部が鉄および不純物である化学組成を有する基材と、基材の表面に形成された、Ｎｉを含有する第１めっき層と、第１めっき層上に形成された、Ｎｉを含有する第２めっき層と、を備え、第２めっき層は、Ｐを３．０〜１０．０質量％を含有し残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｐめっき層に、４〜１０体積％のフッ素樹脂粒子が含有されてなり、ビッカース硬さが５００〜６５０の範囲である。
【００２１】
本実施形態の部材は、基材の表面に第１めっき層と第２めっき層が形成されているため、安価でかつ耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性および表面の摩擦係数に優れた部材を提供できる。
本発明における第１めっき層、第２めっき層等の皮膜構造は、様々な部材で使用でき、例えばチタン管成形ロール、チタンまたはステンレス鋼製の燃料管の加工工具、チタンまたはステンレス鋼製パイプの曲げ加工工具（例えば、回転引き曲げ用ローラー、内面工具及び中子）、チタンハイドロフォーム加工用の金型や軸押し金具、チタン材の深絞り加工用のプレス金型（シンク、カメラ、携帯電話、カメラなどの筐体用、自動車ホイール用）、自動車や２輪車の燃料タンク成形用金型、圧延用のガイドロール、搬送用のローラー、チタン管やフィン付管やフィン加工用の工具、溶接管用のフォーミングロール、サッシや金属屋根等の成形用のオープンチャンネル用成形ロール、チタン瓦成形用のプレス金型、パイプ端面加工用のレデューシングローラー工具（縮径用、テーパー加工用、フレア用、カール加工用など）、熱交換チューブ用面板固定用拡管工具、繰り返し曲げ方式のチタン形状矯正機用ローラー（圧延形状矯正用）、冷間鍛造用工具や金型に適用できる。
【００２２】
以下、一例としてチタン管成形ロールに適用する場合について説明する。なお、本実施形態は、本発明のチタン管成形ロールの趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り本発明を限定するものではない。
【００２３】
［チタン管成形ロール、チタン管成形装置及びチタン管の製造方法の第１の例］
図１に、本実施形態の第１の例である、チタン管成形ロール、チタン管成形装置及びチタン管成形ロールを用いたチタン管の製造方法の側面模式図を示す。また、図２には、チタン管成形ロールの正面模式図を示す。図１及び図２に示すように、本実施形態のチタン管成形ロール１は、所謂孔型ロールであり、鋼材からなるロール本体２と、ロール本体２に挿通された回転軸３とが備えられている。ロール本体２のロール面２ａには、断面視円弧状、より具体的には半円状に成形されたロール凹部４がロール本体２の全周に渡って設けられている。また、ロール凹部４の表面には、基材上に、第１めっき層と、第２めっき層とが備えられている。
【００２４】
図１に示すように、中空の円筒管であるチタン管１０を真円に成形する際には、一対のチタン管成形ロール１の回転軸３をそれぞれ水平に配置し、かつ、各回転軸３が平行になるように配置する。このようにして各チタン管成形ロール１を上下方向に対向して配置させる。このようにしてチタン管成形装置を構成する。図１のチタン管成形装置は、２つのチタン管成形ロール１からなり、各チタン管成形ロール１は、ロール凹部４が相互に向き合うように配置されるとともに、各ロール凹部４が成形対象のチタン管１０の外周面の同一円周上に接するように配置されている。そして、上下に配置した一対のチタン管成形ロール１の間に成形前のチタン管１０を通過させる。一対のチタン管成形ロール１の間には、各チタン管成形ロール１のロール凹部４によって、正面側から視た場合に真円形状となる孔部が設けられており、この孔部をチタン管１０が通過する際にチタン管１０が真円状に成形される。なお、チタン管成形ロール１の配置は上下方向に限らず、水平方向でも斜め方向でもよい。また、図１に示すように、一対のチタン管成形ロール１の回転軸３をそれぞれ水平に配置し、かつ、各回転軸３が平行になるように配置することで、金属管成形装置の主要部が構成される。
【００２５】
チタン管成形ロール１の回転軸３は、駆動手段によって駆動される駆動軸でもよく、無駆動軸でもよい。本実施形態のチタン管成形ロール１は駆動軸に接続されたとしても、第１めっき層と第２めっき層とが備えられているために、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性、およびロール表面の摩擦係数に優れたものとなる。
【００２６】
本実施形態に係るチタン管成形ロール１のロール本体２の基材は、質量％で、Ｃ：１．００〜２．３０％、Ｓｉ：０．１０〜０．６０％、Ｍｎ：０．２０〜０．８０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：４．８０〜１３．００％、を含有し、残部が鉄及び不純物から成る鋼組成を有する鋼材からなる。
この基材からなるチタン管成形ロール１の少なくともロール凹部４の表面に第１めっき層と第２めっき層とが備えられる。
第１めっき層はＮｉを含有する。第２めっき層は、Ｐを３．０〜１０．０質量％を含有し残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｐめっき層に、４〜１０体積％のフッ素樹脂粒子が含有されてなる。第２めっき層のビッカース硬さは５００〜６５０の範囲である。
第１めっき層のビッカース硬さは７００〜１３００の範囲であってもよい。
第１めっき層は、Ｐを３．０〜１０．０質量％を含有し、残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｐめっき層であってもよく、Ｂを０．３〜３．０質量％を含有し、残部がＮｉ及び不純物からなるＮｉ−Ｂめっき層であってもよい。
基材と第１めっき層との間には、厚み０．１〜１μｍの電気Ｎｉめっき層が形成されていてもよい。
第１めっき層の厚みは、１〜２μｍの範囲であってもよい。また、第２めっき層の厚みは、１〜５μｍの範囲であってもよい。
基材のビッカース硬さは、５５０〜６５０であってもよい。
基材の圧延面には、窒化層が形成されていてもよい。窒化層の厚さは０．５μｍ〜５０．０μｍであってもよい。窒化層の平均窒素濃度は０．１０〜０．５０質量％であってもよい。窒化層における窒素の濃度分布は、窒化層表層から深さ方向に向かって減少する濃度勾配を有していてもよい。
以下に、本実施形態におけるチタン管成形ロールについて詳しく説明する。
【００２７】
［基材の組成］
まず、本実施形態のチタン管成形ロール１における基材成分組成に関し、各元素の限定理由について詳述する。
なお、以下の説明においては、特に指定の無い限り、「％」は質量％を表すものとする。また、以下に示す基本成分及び選択元素の残部は、鉄及び不可避的不純物からなる。
【００２８】
（Ｃ：炭素）  １．００〜２．３０％
Ｃは、炭化物の形成および硬さの確保に必要な元素である。また、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ等と結合して硬い炭化物を形成するので、焼入れ焼き戻し硬さを高め、耐摩耗性を構成させる元素として重要である。そのため、本実施形態ではＣを１．００％以上含有させる。硬さの確保の観点から、１．４％以上含有させることが好ましい。
一方、Ｃ含有量が２．３０％を超えると、靱性を著しく劣化させる。そこで、本実施形態では、Ｃ含有量は２．３０％以下と限定する。なお、靭性確保の観点から、Ｃ含有量の上限は、２．２０％であることが好ましく、２．００％以下であることがさらに好ましい。
【００２９】
（Ｓｉ：ケイ素）  ０．１０〜０．６０％
Ｓｉは、脱酸剤として含有される。また、Ｓｉは、高温焼戻し中の軟化抵抗性を高める作用があるため含有される。これらの観点から、Ｓｉは０．１０％以上含有させる。一方、Ｓｉ含有量が０．６０％を超えると、熱間加工性や靱性を低下させるほか、非金属介在物が増加するおそれがある。そのため、Ｓｉ含有量は０．６０％以下とする。なお、靭性確保の観点から、Ｓｉ含有量の上限は０．５０％であることが好ましい。
【００３０】
（Ｍｎ：マンガン）  ０．２０〜０．８０％
Ｍｎは、Ｓｉと同様に脱酸効果のある元素であり、焼入れ性を向上させると同時に、残留オーステナイトを増加させる元素である。この観点から、Ｍｎは０．２０％以上含有させる。なお、硬度確保の観点から、０．３０以上含有させることが好ましい。なお、靭性とのバランスを考慮し、本実施形態ではＭｎ量の上限を０．８％とする。好ましくは、０．６％以下である。
【００３１】
（Ｐ：リン）  ０．０３０％以下
（Ｓ：硫黄）  ０．０３０％以下
Ｐ，Ｓともに、鋼中に存在しない方が好ましい不純物元素である。このことから、Ｐ，Ｓともに、その含有量を０．０３０％以下に制限する。なお好ましくは、０．０２０％以下に制限する。
【００３２】
（Ｃｒ：クロム）  ４．８０〜１３．００％
ＣｒはＣと結合して、結合して炭化物を形成することにより、耐摩耗性を向上させる需要な元素である。また、本実施形態ではチタン管成形ロール１の基材上にＣｒＮ皮膜（硬質皮膜）を形成することから、当該ＣｒＮ皮膜との密着性を確保する上でも非常に重要である。これらの観点から、Ｃｒ量は４．８０％以上とし、好ましくは８．００％以上、さらに好ましくは１１．００％以上とする。
一方、Ｃｒを過剰に添加すると、粗大な炭化物の生成によって靭性が劣化するおそれがあるので、Ｃｒ量の上限を１３．００％とする。なお、好ましくは１２．５０％以下である。
【００３３】
なお、本実施形態では、上記成分組成にさらに、Ｍｏ：０〜１．２０％及びＶ：０〜１．００％、を含有させてもよい。
【００３４】
（Ｍｏ：モリブデン）  ０〜１．２０％
Ｍｏは、焼戻し軟化抵抗性を向上させるとともに、炭化物の形成により耐摩耗性を付与する効果も有する。これらの観点から、Ｍｏは０．７０％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．８０％以上である。
一方、Ｍｏを過剰に添加すると靱性を劣化させるおそれがある。このことから、Ｍｏは１．２０％以下含有させることが好ましく、より好ましくは１．１０％以下である。
【００３５】
（Ｖ：バナジウム）  ０〜１．００％
Ｖは、基材の焼入れ性向上、焼戻し軟化抑制さらには炭化物の微細化に有効である。そのため、Ｖは０．１５％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．２０％以上である。
一方、Ｖを過剰に添加すると、冷間加工性を阻害するおそれがあるため、Ｖは１．００％以下含有させることが好ましく、より好ましくは０．５０％以下である。
【００３６】
また、本実施形態では、上記成分組成にさらに、Ｗ：０〜０．８０％を含有させてもよい。
【００３７】
（Ｗ：タングステン）  ０〜０．８０％
Ｗは、Ｖと同様に、基材の焼入れ性向上、焼戻し軟化抑制さらには炭化物の微細化に有効である。そのため、Ｗは０．６％以上含有させることが好ましい。一方、Ｗを過剰に添加すると、冷間加工性を阻害するおそれがあるため、Ｗは０．８０％以下含有させることが好ましい。
【００３８】
本実施形態においては、上記した元素以外の残部は実質的にＦｅからなり、不純物をはじめ、本発明の作用効果を害さない元素を微量に添加することができる。
【００３９】
なお、本実施形態のチタン管成形ロール１においては、基材の材質として上記成分組成を有するものを用いるが、その中でも、より安価でかつ耐摩耗性と耐凝着性をバランスよく確保する観点から、ＪＩＳ  Ｇ  ４４０４にて規定されている、ＳＫＤ１，ＳＫＤ２，ＳＫＤ１０，ＳＫＤ１１もしくはＳＫＤ１２（いずれも上記成分組成範囲内）を用いることが好ましく、これらの中でも特に、ＳＫＤ１１を用いることがより好ましい。
【００４０】
上記成分組成を有するような基材の硬度は、ビッカース硬さで約５５０〜６５０である。つまり、上記基材上に皮膜等を形成せず、基材ままの状態でチタン管１０を成形した場合、基材自体の硬度は確保できていることから耐摩耗性に関しては比較的良好な結果が得られるが、耐凝着性に関しては、チタン管の材料が基材に焼付いてしまい、チタン管成形ロール１に多数の疵が生じてしまう。
【００４１】
そこで本発明者らは、チタン管に対する耐凝着性に優れ、耐摩耗性に優れた材料としてＮｉを含むめっき層に着目した。チタン管を冷間加工する際の孔型ロールの材料としてＮｉを含むめっき層を選択した場合に、Ｎｉはチタンに対して耐凝着性を示すことを見出した。更に、Ｎｉを含むめっき層に潤滑性を持たせるために、めっき層中にフッ素樹脂粒子を含有させることが重要であることを見出した。チタンに対する潤滑性を高めることで、耐凝着性をより高めることが可能になる。更にまた、フッ素樹脂粒子を含むめっき層は、基材に対して比較的密着性が低くなるが、フッ素樹脂粒子を含むめっき層と基材との間に、別のめっき層を形成することで、密着性を改善できることを見出した。そこで、本実施形態では、チタン管成形ロールとして、基材上に、第１めっき層と第２めっき層とが形成されてなるものを用いる。以下、第１めっき層及び第２めっき層について説明する。
【００４２】
第１めっき層は、主にＮｉを含有するめっき層である。第１めっき層は無電解法により形成されためっきであることが好ましい。特に、第１めっき層は、無電解法によって形成されるＮｉめっきのうち、Ｎｉ−Ｐめっき層またはＮｉ−Ｂめっき層が好ましい。Ｎｉ−Ｐめっき層は、めっき浴中に含まれる還元剤が比較的安定であるため、品質が安定しためっき層を得ることができる。また、Ｎｉ−Ｂめっき層はＮｉ−Ｐめっき層に比べてビッカース硬度が高くなるので、耐摩耗性に優れたものとなる。従って、求められる性能に応じて、めっきの種類を選択するとよい。より好ましくは、Ｎｉ−Ｐめっき層を選択するとよい。
【００４３】
第１めっき層をＮｉ−Ｐめっき層とする場合の組成は、Ｐを３．０〜１０．０質量％を含有し、残部がＮｉ及び不純物からなることが好ましい。Ｐ量が少ないほど第１めっき層のビッカース硬さが向上するが、Ｐ量が少なすぎるとめっきの緻密性が低下するのでＰ量は３．０質量％以上とする。Ｐ量が過剰になるとビッカース硬さが低下するので、Ｐ量は１０．０質量％以下とする。Ｐ量のより好ましい範囲は４．０〜７．０質量％である。
【００４４】
第１めっき層をＮｉ−Ｂめっき層とする場合の組成は、Ｂを０．３〜３．０質量％を含有し、残部がＮｉ及び不純物からなることが好ましい。Ｂ量が少ないほど第１めっき層のビッカース硬さが向上するが、Ｂ量が少なすぎるとめっきの緻密性が低下するのでＢ量は０．３質量％以上とする。Ｂ量が過剰になるとビッカース硬さが低下するので、Ｂ量は３．０質量％以下とする。Ｂ量のより好ましい範囲は０．５〜２．０質量％である。
【００４５】
第１めっき層のビッカース硬さは７００〜１３００の範囲であることが好ましい。第１めっき層は基材よりもビッカース硬さが高く、圧延荷重が加わった場合にクラックが発生しにくくなる。また、第２めっき層が摩耗した場合でも第１めっき層があることで、耐摩耗性を担保できる。第１めっき層のビッカース硬さが７００以上であれば耐摩耗性を向上できる。一方、ビッカース硬さが高すぎると、クラックの発生を招くおそれがあるため、上限を１３００以下、より好ましくは１０００以下とする。例えば、１０００までのビッカース硬さを確保したい場合は、Ｎｉ−Ｐめっき層またはＮｉ−Ｂめっき層を選択することが好ましく、１３００までのビッカース硬さを確保したい場合は、Ｎｉ−Ｂめっき層を選択することが好ましい。
【００４６】
第１めっき層の厚みは１〜２μｍの範囲であることが好ましい。第１めっき層の厚みを１μｍ以上とすることで、めっき層表面の平滑性が向上し、また、耐摩耗性及び耐凝着性を十分に高めることができる。また、第１めっき層の厚みを２μｍ以下とすることで、ロール使用時に荷重が加わった場合でも第１めっき層にクラックが生じることがない。これらのことから、第１めっき層の厚みは１μｍ〜２μｍにすることが好ましい。第１めっき層の厚みの好ましい範囲は１．２〜１．８μｍである。
【００４７】
第１めっき層は無電解めっき法により形成することが好ましい。無電解めっき法により形成されためっき層はビッカース硬度が比較的低いままなので、第１めっき層の形成後に熱処理を行うことが好ましい。熱処理条件としては例えば、熱処理温度３００〜５００℃、熱処理時間０．５〜３時間の条件を例示できる。熱処理温度を３００℃以上にすることで、第１めっき層のビッカース硬さを十分に高めることができる。また、熱処理温度を５００℃以下とすることで、焼戻しによる基材の軟化を防止できる。熱処理時間を０．５〜３時間の範囲にすることで、第１めっき層のビッカース硬さを十分に向上できる。
【００４８】
また、基材の表面粗さが比較的大きい場合であっても、無電解めっき法により第１めっき層を形成することで、基材の表面をならして第１めっき層の表面を平滑にできる。このため、耐用期間が過ぎたチタン管ロールを再生する際の第１めっき層及び第２めっき層の再めっき時に、基材の表面粗さの調整を省略できる場合があり、チタン管成形ロールの生産性を高めることができる。また、チタン管ロールは比較的複雑な形状を有しているが、無電解めっき法を採用することで、第１めっき層を均一な厚みに形成できるようになる。
【００４９】
第１めっき層は、第２めっき層の下地層であり、第２めっき層の密着性を確保するために形成される。第２めっき層はフッ素樹脂粒子を含むものであるため、基材に対する密着性が比較的低く、第２めっき層を基材表面に直接に形成すると、チタン管の圧延中に第２めっき層が剥離するおそれがある。一方、第１めっき層はフッ素樹脂粒子を含まないため、基材に対する密着性は第２めっき層に比べて高い。また、第１めっき層は、第２めっき層と同様にＮｉを主体とするめっき層であるため、第２めっき層に対する密着性は比較的高い。よって、基材上に第１めっき層を形成し、第１めっき層上に第２めっき層を形成することで、第２めっき層の基材に対する密着性を高めることができる。
【００５０】
第２めっき層は、第１めっき層と同様、主にＮｉを含有するめっき層であるが、めっき層にフッ素樹脂粒子が含まれる。第２めっき層も無電解法により形成されためっきであることが好ましく、特に、Ｎｉ−Ｐめっき層であることが好ましい。無電解めっき法によって形成するＮｉ−Ｐめっき層は、めっき浴中にフッ素樹脂粒子を含有させた場合でも品質が安定しためっき層を得ることができる。よって、第２めっき層は、Ｎｉ−Ｐめっき層中に、フッ素樹脂粒子が含まれるものがよい。
【００５１】
第２めっき層を構成するＮｉ−Ｐめっき層の組成は、Ｐを３．０〜１０．０質量％を含有し、残部がＮｉ及び不純物からなることが好ましい。Ｐ量が少ないほど第２めっき層のビッカース硬さが向上するが、Ｐ量が少なすぎるとめっきの緻密性が低下するのでＰ量は３．０質量％以上とする。Ｐ量が過剰になるとビッカース硬さが低下するので、Ｐ量は１０．０質量％以下とする。Ｐ量のより好ましい範囲は４．０〜７．０質量％である。
【００５２】
第２めっき層に含まれるフッ素樹脂粒子は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる粒子が好ましい。フッ素樹粒子を第２めっき層に含有させることで、チタン管に対する第２めっき層の潤滑性を高めることができ、チタン管成形ロール使用時のチタン管の凝着を防止できる。フッ素樹粒子の含有量は、Ｎｉ−Ｐめっき層に対する体積分率で、４〜１０体積％の範囲が好ましい。フッ素樹脂粒子を４体積％以上とすることで、第２めっき層の潤滑性を十分に高め、チタン管成形ロール使用時のチタン管の凝着を防止できる。また、フッ素樹脂粒子を１０体積％以下とすることで、第２めっき層のビッカース硬さの低下を防止できる。フッ素樹粒子の含有量のより好ましい範囲は、Ｎｉ−Ｐめっき層に対する体積分率で４〜７体積％の範囲である。
【００５３】
また、フッ素樹脂粒子の平均粒径は、０．１〜０．３μｍの範囲が好ましい。フッ素樹脂粒子の平均粒径を０．１μｍ以上とすることで、フッ素樹脂粒子同士の凝集を防止して第２めっき層の緻密性を高めることができる。また、フッ素樹脂粒子の平均粒径を０．３μｍ以下にすることによっても、第２めっき層の緻密性を高めることができる。
【００５４】
第２めっき層のビッカース硬さは５００〜６５０の範囲が好ましい。第２めっき層はフッ素樹脂粒子を含有するためビッカース硬さが比較的低くなるが、フッ素樹脂粒子による潤滑性向上の効果により、ビッカース硬さが低くてもチタン管に対する耐摩耗性及び耐凝着性を十分に高められる。第２めっき層のビッカース硬さが５００以上であれば耐摩耗性及び耐凝着性を十分に向上できる。また、第２めっき層のビッカース硬さはフッ素樹脂粒子の含有量に影響され、第２めっき層のビッカース硬さを高めようとすると、フッ素樹脂粒子の含有量を低下させる必要があり、この場合は潤滑性が低下する。よって、第２めっき層は、潤滑性を確保しつつビッカース硬さを可能な限り高めることが好ましい。従って第２めっき層のビッカース硬さの上限は６５０以下とすることが好ましい。
【００５５】
第２めっき層の厚みは１〜５μｍの範囲であることが好ましい。第２めっき層を１μｍ以上とすることで、チタン管に対する耐摩耗性を十分に向上できる。また、第２めっき層を５μｍ以下にすることで、チタン管ロール使用時に荷重が加わった場合でも第２めっき層にクラックが生じることがない。これらのことから、第２めっき層の厚みは１μｍ〜５μｍとすることが好ましく、３μｍ〜５μｍとすることがより好ましい。
【００５６】
第２めっき層は無電解めっき法により形成することが好ましい。その際、めっき浴中にフッ素樹脂粒子を分散させておくことが好ましい。めっき浴中のフッ素樹脂粒子の分散濃度は、Ｎｉ−Ｐめっき層に対して４〜１０体積％の範囲でフッ素樹脂粒子が含有されるように調整すればよい。無電解めっき法により形成された第２めっき層はビッカース硬度が低いので、熱処理を行うことが好ましい。熱処理条件としては例えば、３００〜３８０℃で０．５〜３時間の条件を例示できる。熱処理温度を３００℃以上にすることで、第２めっき層のビッカース硬さを十分に高めることができる。また、熱処理温度を３８０℃以下とすることで、フッ素樹脂粒子の分解を抑制できる。
【００５７】
また、チタン管ロールは比較的複雑な形状を有しているが、無電解めっき法を採用することで、第２めっき層を均一な厚みに形成できるようになる。
【００５８】
第２めっき層は、ロール使用時にチタン管に接するめっき層である。チタンは、他の金属に対しして凝着しやすい金属と言われているが、第２めっき層にフッ素樹脂粒子を含有させることで、チタンの凝着を大幅に抑制できる。このため、本実施形態では、チタン管成形ロールの基材の摩耗を防止する硬質層として、Ｎｉを主体とするめっき層を採用できる。
【００５９】
基材と第１めっき層との間には、電気Ｎｉめっき層が形成されていてもよい。この電気Ｎｉめっき層は、ストライクめっきと呼ばれるものであり、電気めっき層の形成時に基材表面の不動態被膜を除去できる。これにより、基材上に第１めっき層を直接形成した場合に比べて、第１めっき層及び第２めっき層の密着性の向上を期待できる。電気Ｎｉめっき層の厚みは０．１〜１μｍの範囲が好ましい。
【００６０】
また、基材と第１めっき層との聞に、基材表層をプラズマ窒化処理することによって得られる窒化層を設けることが好ましい。このように、基材の表層に窒化層を形成することで、第１めっき層と基材との密着性を向上させることができ、第１めっき層の剥離を低減し、耐凝着性を向上させることが可能となる。
【００６１】
窒化層のビッカース硬さは、８００〜１２００である。ビッカース硬さを８００以上１２００以下の範囲とすることにより、基材と第１めっき層との密着性を高めることができる。
【００６２】
窒化層の厚さは特に限定しないが、本実施形態では、０．５μｍ〜５０．０μｍとすることが好ましい。
基材と第１めっき層との密着性を高めるためには、窒化層の厚みを０．５μｍ以上確保することが好ましい。より好ましくは１．０μｍ以上である。一方、窒化層の厚みを過度に厚くしすぎることは、プラズマ窒化処理に要する時間が長くなり生産性を低下させるほか、製造コストも高くなる。また、窒化層の厚みを過度に厚くすると、基材の表面粗度が大きくなってしまい、第１めっき層の成膜前に基材表面を研磨する必要が生じる。これらの観点から、窒化層の厚みは５０．０μｍ以下とすることが好ましい。
【００６３】
窒化層中の平均窒素濃度は、０．１０〜０．５０質量％とすることが好ましい。
窒化層中の窒素濃度が低すぎると、強度向上の効果が小さく、十分な耐摩耗性が得られないおそれがあるため、窒化層中の平均窒素濃度は０．１０質量％以上とすることが好ましい。より好ましくは、０．２０％以上である。
【００６４】
一方、窒化層中の窒素濃度が高すぎると、窒化層表面が脆化する傾向となりやすく、割れが生じるおそれがある。このことから、窒化層中の平均窒素濃度は０．５０質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは、０．４０％以下である。
【００６５】
また、窒化層における窒素の濃度分布が、窒化層表層から深さ方向に向かって減少するような濃度勾配を有することが好ましい。
基材内部で強度格差が生じることは、第１めっき層と基材との密着性、及び強度の観点から好ましくない。従って、基材内部の強度の格差、すなわちロール内部の深さ方向に沿った強度勾配は緩やかにすることが好ましい。そのためには、窒化層内の窒素の濃度分布を、窒化層表層から基材側に向かって減少するような濃度勾配となるよう制御することが好ましい。
【００６６】
なお、窒素の濃度分布を、窒化層表層から深さ方向に向かって減少する勾配となるよう制御するためには、窒化層を形成するための基材表層に対するプラズマ窒化処理を複数回に分け、かつ、各回の処理を異なる条件で行うことにより、窒化層内における窒素の濃度分布を調整すればよい。
【００６７】
なお、「窒化層」の判別（基材と「窒化層」との境界の判定）は、グロー放電発光分析装置（ＧＤＳ）によって行うことができる。具体的には、まず、上記プラズマ窒化処理によって窒化させた基材表層において、分析領域を直径１ｍｍとし、通常のグロー放電発光分析を行う。引き続き、深さ方向に分析を進め、分析領域の窒素量が母材（基材）の平均窒素濃度を超えているところまでの領域を「窒化層」とする。つまり、グロー放電発光分析を深さ方向に行い、窒素量が基材の平均窒素濃度まで下がった地点を基材と「窒化層」との境界の判定することとする。
【００６８】
また、窒化層中の平均窒素濃度についても、ＧＤＳを用いて測定することができる。なお、本実施形態では、分析領域を直径１ｍｍとし、ＧＤＳを用いて深さ方向に分析を行い、ＪＩＳ  Ｋ  ０１５０に規定されているＱＤＰ（Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  Ｄｅｐｔｈ  Ｐｒｏｆｉｌｅ）法を適用し、深さ５０ｎｍごとの窒素濃度を測定する。これにより、窒化層における窒素の濃度分布を得る事ができる。また、窒化層全体の平均窒素濃度は、深さ５０ｎｍごとの各窒素濃度の平均を算出することで求めることができる。
【００６９】
窒化層の形成前には、ロール（基材）表面を鏡面研磨することが望ましい。また、ショットブラストを行うことが望ましい。これにより、ロール表面性状を良好なものとし、第１めっき層と基材との密着性を向上させることができ、結果、優れた耐凝着性を得ることが可能となる。
【００７０】
以下、チタン管成形ロールの製造方法について説明する。
【００７１】
チタン管成形ロールは、基材に対して無電解めっき法により第１めっき層及び第２めっき層を順次形成することにより製造するが、第１めっき層を形成する前に、基材に対して以下に説明する各種の処理を適宜選択して行ってもよいし、行わなくてもよい。
【００７２】
基材のうち、第１めっき層および第２めっき層を形成する面には、予め研磨等を行って平滑性を高めておくことが好ましい。
【００７３】
また、めっき層の形成前に、基材に対してサブゼロ処理を実施して、基材の組織中に含まれる残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させてもよい。サブゼロ処理は、焼入れ時に−７５℃乃至−１３０℃程度まで冷却すればよい。これにより、基材のビッカース硬さをより高めることができ、例えば、ビッカース硬さを６００〜７００の範囲にできる。また、残留オーステナイト量を減少させることで、第１めっき層または第２めっき層の熱処理時の形状安定性を高めることができる。
【００７４】
また、基材に対してラジカル窒化処理を行って、基材表面に窒化層を形成してもよい。ラジカル窒化処理を実施することで、基材表面のビッカース硬さを１０００ＨＶ以上にすることができる。
【００７５】
更に、第１めっき層を形成する前に、基材表面に電気Ｎｉめっき層を形成してもよい。電気Ｎｉめっき層を形成することで、基材表面の不動態被膜を除去でき、基材に対する第１めっき層および第２めっき層の密着性をより高めることができる。
【００７６】
次いで、無電解めっき法によりに第１めっき層形成する。無電解めっき法により形成された第１めっき層はビッカース硬度が比較的低いままなので、第１めっき層の形成後に熱処理を行う。熱処理条件としては例えば、熱処理温度３００〜５００℃、熱処理時間０．５〜３時間の条件を例示できる。
【００７７】
次いで、無電解めっき法により第２めっき層を形成する。その際、めっき浴中にフッ素樹脂粒子を分散させておく。めっき浴中のフッ素樹脂粒子の分散濃度は、Ｎｉ−Ｐめっき層に対して４〜１０体積％の範囲でフッ素樹脂粒子が含有されるように調整すればよい。無電解めっき法により形成された第２めっき層はビッカース硬度が低いままなので、熱処理を行うことが好ましい。熱処理条件としては例えば、３００〜３５０℃で０．５〜３時間の条件を例示できる。
【００７８】
また、本実施形態では、第１めっき層及び第２めっき層を形成した後に一度に熱処理を行うことで、第１めっき層及び第２めっき層のビッカース硬度を同時に高めてもよい。その場合の熱処理条件は、例えば、３００〜３５０℃で０．５〜３時間の条件を例示できる。
【００７９】
以上の工程により、チタン管ロールを製造できる。
【００８０】
以上、本実施形態に係るチタン管成形ロール１について説明したが、チタン管１０を製造する際には、水または通常チタン管の成形で用いられるエマルジョンまたはソリュブル油系潤滑剤を潤滑剤として用いれば、チタン管１０とチタン管成形ロール１の間の摩擦が更に低減するので好ましい。潤滑性能及び製品に付着した潤滑剤の除去のし易さの観点から、水溶性切削油剤であるソリュブル油系潤滑剤が最も適している。
【００８１】
［チタン管成形ロール及びチタン管の製造方法の第２の例］
次に、本発明の実施形態であるチタン管成形ロール及びチタン管の製造方法の第２の例について、図３〜８を参照して説明する。
【００８２】
図３及び図４には、本実施形態の第２の例であるチタン管成形ロール１１を示す。図３及び図４に示すチタン管成形ロール１１は、所謂孔型ロールであり、鋼材からなるロール本体１２と、ロール本体１２に挿通された回転軸３とが備えられている。ロール本体１２のロール面１２ａには、断面視半円状に成形されたロール凹部１４がロール本体１２の全周に渡って設けられている。また、圧延面であるロール凹部１４の表面には、第１めっき層と第２めっき層が順次積層されている。基材と第１めっき層の間には、窒化層や電気Ｎｉめっき層があってもよい。図１の場合と同様に、図３及び図４に示すチタン管成形ロール１１を２つ用意し、それぞれのロール凹部１４が相互に向き合うように配置させ、各ロール凹部１４が成形対象のチタン管外周面の同一円周上に接するように配置させることで、チタン管形成装置を構成する。
【００８３】
ロール本体１２は、ロール中央部２１と、ロール中央部２１の両側に配置されてロール中央部２１に対して回動自在とされた一対の回動フランジ部２２と、一対の固定フランジ部２３とが備えられている。ロール凹部１４は、ロール中央部２１と回動フランジ部２２とによって分割されている。また、ロール中央部２１と回動フランジ部２２との間には第１軸受部２４が備えられ、固定フランジ部２３と回動フランジ部２２との間には第２軸受部２５が備えられている。更に、ロール中央部２１と固定フランジ部２３とは、固定ボルト２６によって相互に固定されている。
【００８４】
ロール中央部２１は、ロール本体１２を駆動する回転軸３に固定されている。一方、回動フランジ部２２は回転軸３及びロール中央部２１に対して回動自在とされている。固定フランジ部２３は固定ボルト２６によってロール中央部２１に固定されている。すなわち、固定フランジ部２３は、ロール中央部２１と一体になって回転軸３に固定されている。
回転軸３が回転することでロール中央部２１と固定フランジ部２３とが回転する。一方、回動フランジ部２２は、第１、第２軸受部２４、２５によってロール中央部２１及び固定フランジ部２３に対して回動自在とされているため、ロール中央部２１及び固定フランジ部２３とは連動しない。以下、各部について詳細に説明する。
【００８５】
ロール中央部２１は、回転軸３が挿通される円筒状の基部２１ａと、基部２１ａのロール幅方向中央から突出する突出部２１ｂとからなる。基部２１ａには、回転軸３を挿通させるための挿通孔２１ｃが設けられている。突出部２１ｂの上面２１ｄは、回転軸３側に凹み、かつロール本体１２の全周に渡って連続する丸溝状に成形されており、この上面２１ｄがロール凹部１４の一部を構成している。ロール中央部２１は、第１の例で説明した鋼成分を有する基材から構成される。また、ロール中央部２１の上面２１ｄには、第１の例で説明した第１めっき層と第２めっき層が順次積層されている。また、基材と第１めっき層の間に、窒化層や電気Ｎｉめっき層があってもよい。
【００８６】
回動フランジ部２２は、略リング状の部材であり、ロール中央部２１の基部２１ａの外周側かつ突出部２１ｂのロール幅方向両側に嵌められている。このように、回動フランジ部２２は、基部２１ａの上にあって突出部２１ｂのロール幅方向両側に配置される。ロール中央部２１の基部２１ａと回転フランジ部２２との間には第１軸受２４が配設されている。また、ロール中央部２１の突出部２１ｂの側壁面２１ｂ１と、回転フランジ部２２との間には０．１ｍｍ程度の隙間が設けられている。この隙間と、第１軸受部２４とにより、回転フランジ部２２はロール中央部２１に対して摺動することなく回動自在になっている。また、回転フランジ部２２の外周傾斜面２２ａは、断面視したときに凹んだ円弧面に成形されており、ロール中央部２１の上面２１ｄと連続する円弧面になっている。これにより、回動フランジ部２２の外周傾斜面２２ａとロール中央部２１の上面２１ｄとによってロール凹部１４が構成される。
【００８７】
また、回動フランジ部２２を断面視してわかるように、回動フランジ部２２の外周傾斜面２２ａを含む先端部２２ｄは、突出部２１ｂの先端に覆い被さるように屈曲している。
これにより、回動フランジ部２２がチタン管１０からの荷重を受けた際に、荷重を十分に受け止めることが可能になっている。
【００８８】
回動フランジ部２２は、第１の例で説明した鋼成分を有する基材から構成される。また、回動フランジ部２２の外周傾斜面２２ａには、第１の例で説明した第１めっき層と第２めっき層が順次積層されている。また、基材と第１めっき層の間に、窒化層や電気Ｎｉめっき層があってもよい。また、回転フランジ部２２の表面全面に、第１めっき層と第２めっき層が順次積層されていてもよい。更に、基材と第１めっき層の間に窒化層や電気Ｎｉめっき層があってもよい。
【００８９】
次に、第１軸受部２４は、図示略の針状ころからなる転動体と、複数の転動体を保持する図示略の保持器とを備えている。そして、第１軸受部２４に隣接する面である、ロール中央部２１の基部２１ａの外周面２１ａ１と、回転フランジ部２２の内周面２２ｂとが、第１軸受部２４の転動体の軌道面となっている。言い換えると、ロール中央部２１の基部２１ａと回転フランジ部２２とがそれぞれ、第１軸受部２４の内周レース及び外周レースになっている。本実施形態では、これらの外周面２１ａ１と内周面２２ｂにも、第１の例で説明した第１めっき層と第２めっき層が順次積層されている。また、基材と第１めっき層の間に、窒化層や電気Ｎｉめっき層があってもよい。
【００９０】
次に、固定フランジ部２３は、略円板状の部材であって、中央に回転軸３が挿通可能な挿通孔２３ａが設けられている部材である。固定フランジ部２３は、ロール本体１２のロール幅方向両側に配置されている。固定フランジ部２３の回転軸寄りの部分は固定ボルト２６によってロール中央部２１の基部２１ａに固定されている。また、固定フランジ部２３の外周寄りの部分は、回転フランジ部２２のロール幅方向両側に位置しており、回転フランジ部２２と対向している。固定フランジ部２３と回動フランジ部２２との間には第２軸受部２５が配置されている。
【００９１】
固定フランジ部２３は、第１の例で説明した鋼成分を有する基材から構成される。また、固定フランジ部２３のうち、回転フランジ部２２と対向する対向面２３ｂに、第１の例で説明した第１めっき層と第２めっき層が順次積層されていてもよい。更に、基材と第１めっき層の間に窒化層や電気Ｎｉめっき層があってもよい。
【００９２】
第２軸受部２５は、図示略の針状ころからなる転動体と、複数の転動体を保持する図示略の保持器とからなる。一方、第２軸受部２５に隣接する面である、固定フランジ部２３の対向面２３ｂと、回動フランジ部２２の側面２２ｃとは、第２軸受部２５の転動体の軌道面となっている。言い換えると、固定フランジ部２３の対向面２３ｂと回動フランジ部２２の側面２２ｃとがそれぞれ、第２軸受部２５のレースになっている。本実施形態では、これらの対向面２３ｂと側面２２ｃにも、第１の例と同様に、基材上に、第１めっき層と第２めっき層が順次積層されている。また、基材と第１めっき層の間に、窒化層や電気Ｎｉめっき層があってもよい。
【００９３】
なお、図４に示すように、本例のチタン管成形ロール１は、固定ボルト２６を取り外すことにより、ロール本体１２を、ロール中央部２１、回動フランジ部２２、固定フランジ部２３、第１軸受部２４及び第２軸受部２５に分解可能となっている。
【００９４】
以上の構成により、チタン管１０を成形する際には、回転軸３の回転駆動によってロール中央部２１及び固定フランジ部２３を回転させる。この状態でチタン管１０を一対のチタン管成形ロール１の間に挿通させると、ロール中央部２１の上面２１ｄがチタン管１０に接触してチタン管１０に回転軸３の回転トルクを伝達する。一方、回動フランジ部２２の外周傾斜面２２ａにもチタン管１０が接触するが、回動フランジ部２２はチタン管１０の動きに合わせてチタン管１０によって回動させられる。このとき、外周傾斜面２２ａの周速度はロール中央部の上面２１ｄの周速度より小さくなるため、回動フランジ部２２の回転速度はロール中央部２１の回転速度よりも小さくなる。回動フランジ部２２は、第１、第２軸受部２４、２５とによってそれぞれ、ロール中央部２１及び固定フランジ部２３に対して回動自在とされており、また、回動フランジ部２２とロール中央部２１の突出部２１ｂとの間には０．１ｍｍ程度の隙間があるため、回動フランジ部２２は、ロール中央部２１の回転速度よりも小さな回転速度で回動する。これにより、チタン管１０に対するロールの滑り率が全体的に小さくなり、チタン管１０における疵の発生が抑制される。
【００９５】
また、一対のチタン管成形ロール１の間にチタン管１０が挿入されて、ロール凹部１４にチタン管１０が侵入すると、回転フランジ部２２がロール幅方向外側に僅かに押されて固定フランジ部２３に押しつけられる一方で、回転フランジ部２２とロール中央部２１の突出部２１ｂとの間には０．１ｍｍ程度の隙間が確保される。これにより、回転フランジ部２２と突出部２１ｂとが擦れ合うことなく回動フランジ部２２が円滑に回転する。
【００９６】
次に、ロール中央部２１の突出部２１ｂの幅の好適範囲とロールの滑り率について、図５及び図６により説明する。
図５に示すように、ロール中央部２１の突出部２１ｂの上面２１ｄの幅Ｗは、ワークとなるチタン管の外径をＤとしたとき、０．７Ｄ〜０．８７Ｄの範囲であることが好ましい。言い換えると、ロール凹部１４の曲率半径をＲ１としたとき、ロール中央部２１におけるロール凹部１４の幅Ｗは、０．７×２Ｒ１〜０．８７×２Ｒ１の範囲であることが好ましい。ここで、図５に示すように、ロール中央部２１の上面２１ｄと回動フランジ部２２の外周傾斜面２２ａとの境界位置をＡとし、チタン管１０の中心軸Ｏから境界位置Ａに向かう方向と水平方向とのなす角度をθとしたとき、幅Ｗが０．７Ｄ（０．７×２Ｒ１）の場合の境界位置Ａはθ＝４５°の位置となり、また、幅Ｗが０．８７Ｄ（０．８７×２Ｒ１）の場合の境界位置Ａはθ＝３０°の位置となる。すなわち、本実施形態では、角度θが３０〜４５°の範囲になるように境界位置Ａを設定するとよい。この理由を以下に説明する。
【００９７】
図６（ａ）は非分割型の駆動ロールにおける滑り率を説明する模式図である。駆動ロールの場合、チタン管１０に対して最も効率よく回転トルクを伝達できるピンチ位置は、ロール凹部４の最底部になる。そこで、ロール凹部１４の最底部におけるロール径をＲｄとし、ピンチ位置におけるロール径をＲｐとし、ロールのフランジ部上面におけるロール径をＲｆとすると、フランジ部上面近傍におけるチタン管に対する滑り率は以下の通りとなる。
【００９８】
（フランジ部）滑り率＝（Ｒｆ−Ｒｐ）／Ｒｐ  …（１）
【００９９】
例えばチタン管の外径Ｄ（ロール凹部の曲率半径Ｒ１）を２５ｍｍとし、Ｒｄ＝５０ｍｍ、Ｒｆ＝６２．２５ｍｍとした場合、ＲｐはＲｄにほぼ一致するから（Ｒｐ＝Ｒｄ＝５０ｍｍ）、駆動ロールにおける滑り率は０．２４５になる。
【０１００】
次に、図６（ｂ）は非分割型の無駆動ロールにおける滑り率を説明する模式図である。
無駆動ロールの場合のピンチ位置は、ロール凹部４の最底部と、フランジ部の上面との間の中間になる。この場合のフランジ部の上面近傍におけるチタン管に対する滑り率は、例えばチタン管の外径Ｄ（ロール凹部の曲率半径Ｒ１）を２５ｍｍとし、Ｒｄ＝５０ｍｍ、Ｒｆ＝６２．２５ｍｍ、Ｒｐ＝５６．１２５ｍｍとなるから、これらを上記式（１）に導入すると、無駆動ロールにおける滑り率は０．１０９になる。
【０１０１】
図６（ａ）と図６（ｂ）との対比から明らかなように、駆動ロールは無駆動ロールに比べて滑り率が大きく、チタン管１０に疵が発生しやすく、ロール自体も摩耗しやすい。
【０１０２】
次に、図６（ｃ）に示すように、本実施形態の分割型の駆動ロールについて検討する。
本実施形態のチタン管成形ロール１１においては、ロール中央部２１が駆動ロールとして機能し、回動フランジ部２２が無駆動ロールとして機能する。そうすると、Ｒｆ、Ｒｐ及びＲｄは図６（ｃ）に図示した通りになる。
【０１０３】
ここで、図５に示すように境界位置Ａがθ＝３０°の位置にある場合、ロール中央部２１における滑り率は０．１２２５となり、回動フランジ部２２における滑り率は０．０５１７となり、いずれも図６（ｂ）における非分割型の無駆動ロールの滑り率（０．１２５）よりも小さくなる。しかしながら、角度θが３０°未満になると、非分割型の無駆動ロールの滑り率（０．１２５）よりも滑り率が大きくなってしまう。
【０１０４】
また、図５に示すように境界位置Ａがθ＝４５°の位置にある場合は、ロール中央部２１における滑り率は０．０７３となり、回動フランジ部２２における滑り率は０．０７６となり、いずれも図６（ｂ）における非分割型の無駆動ロールの滑り率（０．１２５）よりも大幅に小さくなる。しかしながら、角度θが４５°を超えると、回動フランジ部２２の外周傾斜面２２ａの幅が小さくなりすぎ、チタン管１０の荷重を十分に受け止めきれなくなり、回動フランジ部２２が破損するおそれがある。
【０１０５】
以上のことから、図５に示す角度θは３０〜４５°の範囲が好ましい。これをロール中央部２１の突出部２１ｂの上面２１ｄの幅Ｗで表すと、ワークとなるチタン管１０の外径をＤとしたときに、幅Ｗは０．７Ｄ〜０．８７Ｄの範囲となる。すなわち、ロール凹部１４の曲率半径をＲ１としたとき、ロール中央部２１におけるロール凹部１４の幅Ｗは、０．７×２Ｒ１〜０．８７×２Ｒ１の範囲となる。この範囲であれば、チタン管１０に疵を生じさせることなく成形が可能になり、かつ、回動フランジ部２２の破損も防止される。
【０１０６】
以上説明したように、本実施形態の第２の例のチタン管成形ロール１１によれば、ロール本体１２が、ロール中央部２１と、ロール中央部２１の両側に配置されてロール中央部２１に対して回動自在とされた一対の回動フランジ部２２とからなり、ロール凹部１４が、ロール中央部２１と回動フランジ部２２とによって分割されているので、回動フランジ部２２とチタン管１０とが互いに滑りにくくなり、これにより、チタン管１０に疵が発生しにくくなり、また、回動フランジ部２２に形成した第１めっき層及び第２めっき層が剥がれにくくなる。このように本例のチタン管成形ロール１によれば、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性が向上し、ロール表面の摩擦係数を小さくできる。
【０１０７】
また、ロール中央部２１がロール本体１２を駆動する回転軸３に固定される一方で、回動フランジ部２２が回転軸３及びロール中央部２１に対して回動自在とされているので、回転軸３が駆動軸となる場合にはロール中央部２１が駆動ロールとなり、回動フランジ部２２が無駆動ロールとなり、無駆動ロールとなる回動フランジ部２２における滑り率が小さくなるので、チタン管１０における疵発生を防止し、また、回動フランジ部２２に形成した第１めっき層及び第２めっき層の剥がれを抑制できる。これにより、チタン管成形ロール１の耐久性を向上でき、メンテナンスの頻度を低減できる。
【０１０８】
また、ロール凹部１４の曲率半径をＲ１としたとき、ロール中央部２１におけるロール凹部１４の幅を０．７×２Ｒ１〜０．８７×２Ｒ１の範囲とすることで、チタン管１０に対する滑り率を低減し、かつ、回動フランジ部２２の破損を防止できる。
【０１０９】
更に、ロール中央部２１に基部２１ａと突出部２１ｂとが備えられ、回動フランジ部２２が基部２１ａ上にあって突出部２１ｂのロール幅方向両側に配置され、基部２１ａと回動フランジ部２２との間に第１軸受部２４が設けられることで、回動フランジ部２２をロール中央部２１に対して円滑に回動させることができる。
【０１１０】
また、ロール凹部１４にチタン管１０が侵入した際に回転フランジ部２２がロール幅方向外側に僅かに押され、回転フランジ部２２と突出部２１ｂとの間に０．１ｍｍ程度の隙間が確保されることで、回転フランジ部２２と突出部２１ｂとが擦れ合うことなく回動フランジ部２２を円滑に回転させることができる。
【０１１１】
また、ロール中央部２１の基部２１ａと回動フランジ部２２との間で互いに対向する対向面が第１軸受部２４の転動体の軌道面とされており、これら対向面に第１めっき層及び第２めっき層が備えられているので、第１軸受部２４の長寿命化を図ることができる。また、第１軸受部２４自体を小型にすることができるため、ロール本体１２を小さくして設備のコンパクト化が図れる。
【０１１２】
更に、ロール本体１２には、固定フランジ部２３と第２軸受部２５とが備えられており、固定フランジ部２３によってロール中央部２１からの回動フランジ部２２の脱落を防止しつつ、第２軸受け部２５によって回動フランジ部２２を円滑に回動させることができる。
【０１１３】
また、固定フランジ部２３と回動フランジ部２２との間で互いに対向する対向面が第２軸受部２５の転動体の軌道面とされており、これら対向面に第１めっき層及び第２めっき層が備えられているので、第２軸受部２５の長寿命化を図ることができる。また、第２軸受部２５自体を小型にすることができるため、ロール本体１２を小さくして設備のコンパクト化が図れる。
【０１１４】
更に、図４に示したように、本例のチタン管成形ロール１は、固定ボルト２６を取り外すことで、ロール本体１２を、ロール中央部２１、回動フランジ部２２、固定フランジ部２３、第１軸受部２４及び第２軸受部２５に分解可能となっているため、保守作業を容易に行うことができる。例えば、回動フランジ部２２のみが摩耗して第１めっき層及び第２めっき層が剥がれた場合は、予備の回動フランジ部２２に交換することで、直ちに使用可能な状態になり、チタン管の成形加工を継続することができる。また、取り外した回動フランジ部２２については、補修が必要な箇所に第１めっき層及び第２めっき層を形成するだけで、再利用可能な状態にすることができる。
【０１１５】
また、本実施形態に係る第１めっき層、第２めっき層、窒化層、電気Ｎｉめっき層は、ロール凹部１４の表面のみならず、あらゆる部分に成膜することで、チタン管成形ロール１の寿命を延長することができる。例えば、上述したように、第１、第２軸受部２４，２５の転動体の軌道面となる箇所に第１めっき層及び第２めっき層を形成することで、本来は耐摩耗性や対疲労性に優れた軸受用の素材を適用すべき箇所であっても、ロール本体１４の素材に第１めっき層及び第２めっき層を形成することで転動体の軌道面とすることができるようになる。また、ロール中央部２１の突出部２１ｂと回動フランジ部２２とが対向する面にも第１めっき層及び第２めっき層を形成することで、突出部２１ｂと回動フランジ部２２との摩耗を防止できる。
【０１１６】
なおさらに加えて、水または通常チタン管の成形で用いられるエマルジョンまたはソリュブル油系潤滑剤を潤滑剤として用いれば、チタン管１０とチタン管成形ロール１１の間の摩擦が更に低減するので好ましい。また、エマルジョンまたはソリュブル油系潤滑剤を潤滑剤として用いることで、ロール中央部２１と、ロール中央部２１の両側に配置されてロール中央部２１に対して回動自在とされた一対の回動フランジ部２２との間の摩擦もさらに低減されるので好ましい。なお、潤滑剤を用いる場合は、潤滑性能及び製品に付着した潤滑剤の除去のし易さの観点から、水溶性切削油剤であるソリュブル油系潤滑剤が最も適している。
【０１１７】
以上、第２の例のチタン管成形ロール１１について説明したが、本例では、図７または図８に示す変形例を採用してもよい。
図７に示す変形例では、ロール本体１２を断面視した際に、回動フランジ部２２と突出部２１ｂとの境界面がロール本体１２の外周方向に向けて真っ直ぐに伸びている。図７の例によれば、回動フランジ部２２及び突出部２１ｂの形状を図３の場合よりも比較的単純な形状にすることができ、がたつきが起きにくくなり、チタン管１０の成形精度を高めることができる。この図７の例では、チタン管１０から受ける荷重が比較的小さい場合に適用できる。
【０１１８】
また、図８に示す変形例では、ロール本体１２を断面視した際に、回動フランジ部２２の先端部２２ｄが、ほぼ真横に屈曲している。図８の例においても、回動フランジ部２２及び突出部２１ｂの形状を図３の場合よりも比較的単純な形状にすることができ、がたつきが起きにくくなり、チタン管１０の成形精度を高めることができる。図８の例についても、チタン管１０から受ける荷重が比較的小さい場合に適用できる。
【０１１９】
［チタン管成形ロール及びチタン管の製造方法の第３の例］
次に、本発明の実施形態であるチタン管成形ロール及びチタン管の製造方法の第３の例について、図９を参照して説明する。図９に示すチタン管成形ロール３１と、図３〜図４に示す第２の例のチタン管成形ロール１１との違いは、回動フランジ部２２を固定フランジ部２３に固定するための機構が備えられた点であり、その他の点には違いがない。以下の説明では、回動フランジ部２２を固定フランジ部２３に固定する機構について説明する。
【０１２０】
図９には、本実施形態の第３の例であるチタン管成形ロール３１を示す。このチタン管成形ロール３１には、固定フランジ部２３に、回動フランジ部２２を引き寄せて固定する引きねじ部３２が設けられている。引きねじ部３２は例えば、固定フランジ部２３の３箇所に備えられている。引きねじ部３２は、着脱ボルト３２ａと、この着脱ボルト３２ａが挿入されるねじ穴３２ｂとから構成されている。ねじ穴３２ｂは、固定フランジ部２３及び回動フランジ部２２にそれぞれ設けられている。
【０１２１】
チタン管１０を成形する際には、着脱ボルト３２ａを取り外して、回動フランジ部２２を固定フランジ部２３及びロール中央部２１に対して回動自在な状態にする。
【０１２２】
一方、チタン管成形ロール３１のロール凹部１４を補修する際には、着脱ボルト３２ａをねじ穴３２ｂに挿入してねじ締めする。これにより回動フランジ部２２は、固定フランジ部２３側に引き寄せられて固定フランジ部２３と密着する一方で、回動フランジ部２２とロール中央部２１の突出部２１ｂとの間には０．１ｍｍ程度の隙間が生じる。この状態は、チタン管１０を成形加工中に回動フランジ部３２が固定フランジ部２３側に押された状態とほぼ同じになる。そして、回動フランジ部２２と固定フランジ部２３とが密着した状態で、ロール凹部１４の補修を行う。補修内容として具体的には、ロール凹部１４が部分的に摩耗して真円度が低下した場合に、真円度を回復させるようにロール凹部１４の内面を研磨加工する。すなわち、回動フランジ部２２を固定フランジ部２３側に引き寄せてチタン管１０を成形加工する場合と同じ状態にして、補修を行う。
【０１２３】
以上説明したように、本例のチタン管成形ロール３１には、回動フランジ部２２と固定フランジ部２３とを密着した状態で固定する引きねじ部３２が備えられており、ロール凹部１４を補修する際に、回動フランジ部２２を、チタン管１０を成形加工する場合と同じ状態することができるので、補修後のロール凹部の真円度を高めることができる。
【０１２４】
［チタン管の製造方法および装置］
本実施形態に係るチタン管成形装置は、図１、図３または図９に示すチタン管成形ロール１、１１、３１のいずれかを備えるとともに、チタン管成形ロール１、１１、３１の一部分に対し、チタン管成形中に潤滑剤を供給する潤滑ノズルを備える。なお、潤滑剤の使用及びここで示す潤滑ノズルの使用は望ましいが、必要に応じて、潤滑剤を使用するか否か、及び潤滑ノズルの使用をするか否か、適宜選択して良い。また、潤滑剤を使用する場合、潤滑剤を布に浸して塗布する、潤滑剤をスプレーで吹き付ける等の他の方法でも良い。
【０１２５】
一般的に、実際にチタン管を造管するに際し、チタン管溶接後の定型工程では、パイプ疵の防止および冷却のために水溶性の潤滑剤が用いられることが多い。
そこで、本実施形態に係るチタン管成形ロールの更なる寿命の向上およびロール表面のロールマーク・疵を防止するためにも、本実施形態に係るチタン管成形装置においては、チタン管成形ロールに対して潤滑剤を供給する潤滑ノズルを備えることが好ましい。
以下、潤滑ノズルを備えたチタン管成形装置の一例について図面を用いて説明するが、尚、以下に示す図面は、チタン管成形装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の加熱炉の寸法関係等とは異なる場合がある。
なお、チタン管の溶接には様々な方法が適用可能だが、ＴＩＧ溶接が好ましい。
【０１２６】
図１０は、本実施形態に係るチタン管成形装置を示す図であって、（ａ）は正面概略図であり、（ｂ）は潤滑ノズル１０１の近傍の構成を示す側面図であり、（ｃ）は潤滑ノズル１０１の近傍の構成を示す断面図である。図１１は、潤滑ノズル１０１の配置例を説明するための図であって、（ａ）は正面模式図であり、（ｂ）は側面模式図である。図１２は、潤滑ノズル１０１の幅方向調整機構、上下方向調整機構を詳細に説明するための図であって、（ａ）はチタン管成形装置の上面概略図であり、（ｂ）は側面概略図である。
【０１２７】
チタン管１０は、上下に対向するように配置されたチタン管成形ロール１，１１、３１により成形されながら搬送される。図１の場合と同様に、本実施形態に係るチタン管成形装置は、チタン管成形ロール１，１１、３１を２つ用意し、それぞれのロール凹部が相互に向き合うように配置させ、各ロール凹部が成形対象のチタン管１０の外周面の同一円周上に接するように配置させる。
このとき、成形ロール１、１１、３１とチタン管１０が接するロールフランジ部（孔型の終端のロール平行部）近傍では、他の部位よりも摩擦による摩耗、疵の発生が起こりやすくなっている。そのため、チタン管１０を成形するに際し、潤滑剤は、ロールフランジ部近傍に滴下することが必要である。
【０１２８】
しかしながら、ロールフランジ部は、チタン管成形ロール１，１１、３１の径の変更等によってその都度その位置が変わる。そのため、潤滑剤を滴下するための潤滑ノズル１０１の位置もその都度調整しなければならない。したがって本実施形態においては、潤滑剤を滴下するための潤滑ノズル１０１を配置する際は、潤滑剤の滴下位置を幅方向および上下方向に調整できるような拡縮機構を設けることが好ましい。
【０１２９】
本実施形態に係る潤滑ノズル１０１を幅方向に拡縮する機構について説明する。
図１０に示すように、幅移動溝（長溝）１１８が設けられたパイプ状の水平移動ガイド１０３が成形ロール１、１１、３１の前方に配置されており、この水平移動ガイド１０３上には、幅移動溝１１８内に嵌め込まれた幅移動ガイド１１９を介して、潤滑ノズル固定台１０２ならびに潤滑ノズル固定台１０２上に載置された潤滑ノズル１０１が設けられている。スライド可能に設けてある潤滑ノズル角度調整冶具１０９に接続した幅移動用ガイド部品１１５が、幅調整用ねじ（中心から左・右をそれぞれ正・逆ねじとし、調整ねじを回転させるとその左・右のガイド部１１５が対称的に反対方向に移動する）１１４（図１２参照）により幅方向に拡縮する機構を有している。
【０１３０】
また、潤滑ノズル１０１を上下方向に拡縮する機構としては、成形スタンド支柱１１７に固定されたあり型台座１０７と、あり型台座１０７に対して上下方向にスライド可能に設けられた中心位置調整冶具１０６と、中心位置調整冶具１０６に差し込まれた上下移動ねじ１１６とにて潤滑ノズル１０１の上下位置を調整する。中心位置調整冶具１０６は水平移動ガイド１０３とも連結しているため、あり型台座１０７上をこの中心位置調整冶具１０６が上下方向に移動すると、水平移動ガイド１０３、すなわち潤滑ノズル１０１も同じように上下方向に移動することとなる。
なお、上下移動ねじ１１６は上下位置調整ハンドル１０４と連結しており、この上下位置調整ハンドル１０４を回すことで、中心位置調整冶具１０６の上下方向の移動を制御でき、ロールフランジ部に合わせた潤滑ノズル１０１の上下方向の調整が可能となっている。
【０１３１】
また、チタン管成形ロール１、２１、３１の径の変動によるチタン管１０との接触を考慮した潤滑ノズル１０１の位置合わせのための角度調整は、潤滑ノズル挟み込み冶具（潤滑ノズル前後調整冶具）１１３と潤滑ノズル角度調整冶具１０９を潤滑ノズル角度固定ねじ１１２にて回転させることで調整が可能である。
潤滑ノズル１０１が前後する機構は潤滑ノズル挟み込み冶具（潤滑ノズル前後調整冶具）１１３を有する装置にて、潤滑ノズル角度固定ねじ１１２によって調整ができる。
これらの機構によりチタン管成形ロール１、２１、３１とチタン管１０が接するロールフランジ部近傍に潤滑剤が滴下をすることができる。
【０１３２】
ここで、潤滑剤としては、潤滑性能及び製品に付着した潤滑剤の除去のし易さの観点から、水溶性切削油剤であるソリュブル油系潤滑剤が最も適している。
【０１３３】
潤滑ノズル１０１は、チタン管サイズ（ロールフランジ幅）に応じて適宜、ロールフランジ部に対応するようその配置位置を調節する必要がある。また、ロール潤滑の状況によりチタン管成形ロール１、２１、３１のうち上部ロールへはロールの上からの滴下も必要となる。
図１１は潤滑ノズル１０１の配置例を説明するための正面模式図であるが、上述にて説明したような、チタン管成装置には潤滑ノズル１０１の前後・上下ならびに左右の調整機構が備えられているので、チタン管成形ロール１、２１、３１のフランジ幅の大小に合わせて、潤滑ノズル１０１の位置を所望の位置へ適宜変更できる。
【０１３４】
図１２を用いて、潤滑ノズル１０１の幅方向調整機構、上下方向調整機構を詳細に説明する。
なお、潤滑ノズル１０１の各方向調整機構を説明しやすくするため、図１２中において、一部の部材については記載を省略している。
パイプ状の水平移動ガイド１０３内の略中央部分には、正逆反転する２つの幅調整用ねじ１１４（左、右ねじ）が配置されている。そしてこの幅調整用ねじ１１４は、水平移動ガイド１０３内に敷設された左右位置調整ハンドル１０５と連結しており、左右位置調整ハンドル１０５を回すことで水平移動ガイド１０３を水平方向に移動させることができ、結果、ロールフランジ部に合わせた潤滑ノズル１０１の幅方向拡縮が調整できる。
また、幅調整用ねじ１１４を中心に移動すること、ならびにあり型台座１０７に設けられた中心位置調整冶具１０６を調整することで、チタン管成形ロール１、２１、３１の中央位置を合わせることができる。
【０１３５】
また、図１２の側面図に示すように、潤滑ノズル１０１の前後調整、拡縮移動位置調整により、自在に潤滑剤の滴下位置を変えることができ、チタン管１０とチタン管成形ロール１、２１、３１との接触部への潤滑剤の滴下位置の調整が可能となっている。
【０１３６】
なお、あり型台座１０７はスタンド支柱取付冶具１０８を介して成形スタンド支柱１１７に固定されているが、成形スタンド支柱１１７にスタンド支柱取付冶具１０８を固定する際は、スタンド固定ねじ１２０により容易に装着できるような片持ち形式となっている。
【０１３７】
図１３に、潤滑ノズル１０１を用いて潤滑剤を微量滴下するためのローラーポンプ（潤滑剤供給装置）の構造を示す図である。
潤滑剤は、原液と同等な濃い潤滑剤をロールに微量添付するため、チューブポンプといわれるチューブ１３２を、中心軸１３１を中心に自公転するローラー１３０で押しつぶしながら搬送する。
潤滑方法としては、内径３ｍｍ以下のチューブ１３２を用いて、滴下速度が２０ｍｌ／ｈｒ以下の汚染のないチューブ（ローラー）ポンプを用いた微量滴下する方法となっている。
【０１３８】
ここで、潤滑ノズル１０１としては、内径０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下のチューブを用いるのが、潤滑剤を適量供給する上で適切である。
【０１３９】
さらに、該潤滑剤を１ｍｌ／ｈｒ以上２０ｍｌ／ｈｒ以下の滴下速度で微量滴下して該潤滑剤を供給することが適している。
該潤滑剤の供給速度が１ｍｌ／ｈｒ未満では、潤滑剤としての機能を十分に発揮できず、一方、その供給速度が２０ｍｌ／ｈｒを超えると潤滑剤としての機能は飽和し、むしろチタン管成形ロール１、２１、３１の空転を招き、チタン管成形に支障が出たり、最終製品から除去すべき潤滑剤が多量となり、製造コストが嵩むことになる。
【０１４０】
［チタン管成形ロール及びチタン管の製造方法の第４の例］
次に、チタン管成形ロール及びチタン管の製造方法の第４の例について図面を参照して説明する。
図１４及び図１５に、本実施形態の第４の例である、チタン管成形ロール、チタン管成形装置及びチタン管成形ロールを用いたチタン管の製造方法の模式図を示す。図１４はチタン管成形ロールを備えたチタン管成形装置の正面図であり、図１５は側面図である。また、図１６には、チタン管成形装置の要部の正面図を示す。更に、図１７には、チタン管成形装置に備えられるチタン管成形ロールを示す。図１７（ａ）は、チタン管成形ロールの部分断面図であり、図１７（ｂ）はチタン管成形ロールの側面図である。
【０１４１】
図１４〜図１７に示すように、本実施形態のチタン管成形ロール４１は、所謂孔型ロールであり、鋼材からなるロール本体４２と、ロール本体４２に挿通された回転軸４３とが備えられている。ロール本体４２にはその全周に渡ってロール面４２ａが設けられており、このロール面４２ａには、ロール凹部４４及び傾斜部４５が設けられている。ロール凹部４４及び傾斜部４５はロール本体４２の全周に設けられている。なお、ロール本体４２を構成する鋼材は、第１の例で説明した鋼であることが好ましい。
【０１４２】
ロール面４２ａに設けられたロール凹部４４は、チタン管１０を成形する際の圧延面とされており、回転軸４３側に向けて凹んだ形状となっており、図１７（ａ）に示すようにロール本体４２を断面視した形状が円弧状となっている。ロール凹部４４は、ロール本体４２の幅方向中央部分に形成されている。なお、ロール本体４２の回転軸４３と平行な方向をロール本体４２の幅方向という。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示すように、ロール凹部４４は成形対象のチタン管１０が接触する面になる。ロール凹部４４の表面には、第１の例において説明した第１めっき層及び第２めっき層が順次積層されている。ロール凹部４４と第１めっき層との間に、窒化層や電気Ｎｉめっき層があってもよい。
【０１４３】
傾斜部４５は、ロール面４２ａにあってロール凹部４４の幅方向両側に設けられている。傾斜部４５は、ロール本体４２の幅方向外側に向けてロール本体４２の回転軸４３側に傾斜した傾斜面とされている。傾斜部４５の傾斜角度は、例えば、回転軸４３の軸方向に対して４５°の角度とされている。傾斜部４５は、後述するように、隣接する他のチタン管成形ロール４１の傾斜部４５に接触する可能性がある面である。このため、傾斜部４５の表面にも、第１の例において説明した第１めっき層及び第２めっき層が順次積層されている。傾斜部４５と第１めっき層との間に、窒化層や電気Ｎｉめっき層があってもよい。
【０１４４】
ロール凹部４４と傾斜部４５との境界には、凸曲面部４６が設けられている。凸曲面部４６は、ロール本体４２の全周に渡って設けられている。ここで、凸曲面部４６の曲率半径Ｒｆｒ（単位：ｍｍ）と、ロール凹部４４の曲率半径Ｒ１（単位：ｍｍ）との関係は、Ｒｆｒ＝β×Ｒ１（ただし、０＜β≦０．０２）の関係にある。この関係式については後述する。凸曲面部４６にも、第１の例において説明した第１めっき層及び第２めっき層が順次積層されている。また、窒化層や電気Ｎｉめっき層があってもよい。
【０１４５】
図１４及び図１５に示すチタン管成形装置５１には、先に説明した４つのチタン管成形ロール４１と、各チタン管成形ロール４１を回転自在に支持する軸受け部５２と、軸受け部５２に連結されてチタン管成形ロール４１の位置を調整する第１調整装置５３と、４つの第１調整装置５３を固定する板状の基体部５４と、板状の基体部５４を垂直に立たせて支持する支持筐体５５と、支持筐体５５における基体部５４の位置を上下させる第２調整装置５６と、から構成されている。成形対象のチタン管１０は、支持筐体５５の正面側（図１５の支持筐体５５の左側）から支持筐体５５の裏面側（図１５の支持筐体５５の右側）に向けてチタン管成形装置５１を通過する際に、４方に配置されたチタン管成形ロール４１によって断面形状が真円になるように成形される。
【０１４６】
支持筐体５５は、例えば、チタン管製造工場の地盤面に設置されている。支持筐体５５には、その表面から突出する第１フランジ部５５ａと第２フランジ部５５ｂとが設けられている。第１フランジ部５５ａは支持筐体５５の下部に位置しており、第２フランジ部５５ｂは支持筐体５５の上部に位置している。第１フランジ部５５ａと第２フランジ部５５ｂとの間に、基体部５４が配置されている。支持筐体５５には、チタン管１０が通過するための通過孔５５ｃが設けられている。
【０１４７】
基体部５４は、正面視略八角形状に成形されている。基体部５４に、第１調整装置５３、軸受け部５２及びチタン管成形ロール４１が備えられている。基体部５４のほぼ中央には、チタン管が通過するための貫通孔５４ａが設けられている。この貫通孔５４ａは、支持筐体５５に設けられたチタン管１０の通過孔５５ｃに連通している。以下、チタン管１０が通過する領域をチタン管１０の通過領域という。チタン管成形ロール４１は、チタン管１０を４方から囲むように配置されている。より詳細には、４つのチタン管成形ロール４１のうち、２つのチタン管成形ロール４１のロール凹部４４が、チタン管１０の通過領域において相互に向き合うように配置されるとともに、別の２つのチタン管成形ロール４１のロール凹部４４がチタン管１０の通過領域において相互に向き合うように配置されている。ロール凹部４４が相互に向き合う一対のチタン管成形ロール４１同士は、それぞれの回転軸４３が平行になるように配置されている。一方、ロール凹部４４が相互に向き合わないチタン管成形ロール４１同士、すなわち隣接するチタン管成形ロール４１同士は、それぞれの回転軸４３の軸方向が直交するように配置されている。
【０１４８】
また、４つのチタン管成形ロール４１のロール凹部４４が成形対象のチタン管１０の外周面の同一円周上に接するように配置されている。１つのチタン管成形ロール４１は、チタン管１０の外周面の円周の１／４に接するように配置されている。すなわち、チタン管成形ロール４１のロール凹部４４のロール幅方向に沿う長さＬは、チタン管１０の外周面の円周の１／４の長さにほぼ等しくなっている。これにより、４つのチタン管成形ロール４１によって、成形対象となるチタン管１０の外周面の円周全部を同時に成形できるようになっている。
【０１４９】
更に、チタン管１０の通過領域の近傍において、相互に隣接するチタン管成形ロール４１は、それぞれの傾斜部４５同士が対向している。図１４及び図１６においては、傾斜部４５同士が接している状態で図示されているが、傾斜部４５同士は所定のクリアランスを空けるように位置決めされている。本実施形態のチタン管成形装置５１は、傾斜部４５の表面に、第１めっき層及び第２めっき層が形成されており、これらの被膜によって傾斜部４５同士が接触した場合でも傾斜部４５同士の潤滑性が保たれるため、傾斜部４５同士の焼き付きが起きるおそれがない。そのため、本実施形態では、傾斜部４５同士のクリアランスを大幅に小さくすることができる。より具体的には、隣接するチタン管成形ロール４１の傾斜部４５同士のクリアランスＣ（単位：ｍｍ）と、ロール凹部４４の曲率半径Ｒ１（単位：ｍｍ）との関係は、Ｃ＝α×Ｒ１（ただし、０≦α≦０．０２）の関係にすることができる。αを０．０２以下にすることにより、傾斜部４５同士のクリアランスＣが過大にならず、チタン管１０の真円度を高めることができる。また、αは小さければ小さいほどよく、０でもよいが、真円度調整のための各ロール一を相対位置を調整する場合や入り側径の変化に対応して外径寸法調整をする場合を考慮すると、より好ましくは０．００７以上が良い。αを０．００７以上にすることで、傾斜部４５同士が焼き付くおそれを低減できるようになる。
なお、クリアランスＣ（単位：ｍｍ）は、チタン管１０の肉厚ｔ（単位：ｍｍ）未満であることが好ましい。クリアランスＣをチタン管１０の肉厚未満とすることで、成形後のチタン管の真円度をより高めることができる。
【０１５０】
チタン管成形ロール４１は、軸受け部５２によって回転自在に支持されている。軸受け部５２は、基体部５４には直接取り付けらず、第１調整装置５３を介して基体部５４に取り付けられている。第１調整装置５３は、基体部５４に取り付けられた位置調整用フランジ部５３ａと、位置調整用フランジ部５３ａに設けられた雌ねじ穴５３ｂと、雌ねじ穴５３ｂに挿入された調整ボルト５３ｃと、軸受け部５２に設けられた雌ねじ穴５２ａとにより構成されている。位置調整用フランジ部５３ａは、例えば金属板が折り曲げられて構成されており、基体部５４の表面に溶接されている。調整ボルト５３ｃには雄ねじ部が形成されており、位置調整用フランジ部５３ａの雌ねじ穴５３ｂと、軸受け部５２に設けられた雌ねじ穴５２ａとに挿入されている。調整ボルト５３ｃを回転させることで、位置調整用フランジ部５３ａと軸受け部５２との距離を調整できるようになっており、これにより、チタン管成形ロール４１の相対位置を調整できるようになっている。より具体的には、傾斜部４５同士のクリアランスは第１調整装置５３によって調整可能である。また、４つのチタン管成形ロール４１のロール凹部４４の位置も、第１調整装置５３によって調整可能であり、ロール凹部４４の曲率半径の中心位置が成形対象のチタン管１０の中心軸と一致するように調整するとよい。
【０１５１】
次に、第２調整装置５６について説明する。支持基体５５の第２フランジ部５５ｂに、貫通孔５５ｃが設けられており、貫通孔５５ｃの内面には雌ねじ部が設けられている。また、基体部５４の表面の上端側に別の位置調整用フランジ部５４ｂが設けられている。この位置調整用フランジ部５４ｂにも貫通孔５４ｃが設けられ、その内面には雌ねじ部が設けられている。そして、支持基体５５の第２フランジ部５５ｂの貫通孔５５ｃと、位置調整用フランジ部５４ｂの貫通孔５４ｃには、雄ねじ部を有するボルト５６ａが鉛直方向から挿入されている。このように、第２調整装置５６は、貫通孔５５ｃを有する第２フランジ部５５ｂ、貫通孔５４ｃを有する位置調整用フランジ部５４ｂ、及びボルト５６ａによって構成されている。鉛直方向に挿入されたボルト５６ａを回転させることで、第２フランジ部５５ｂと位置調整用フランジ部５４ｂとの間隔を調整することができ、これにより、支持筐体５５における基体部５４の位置を上下させることが可能になる。これにより、チタン管成形装置５１の前段または後段にある他の成形ロールとの相対位置を調整可能になる。
【０１５２】
次に、図１５〜図１７に示したチタン管成形ロール４１及びチタン管成形装置５５による、チタン管１０の成形方法を説明する。
チタン管１０を成形する際には、４つのチタン管成形ロール４１のロール凹部４４によって形成された孔部に、チタン管１０を挿通させる。これにより、チタン管１０の外周面が、その円周方向の同一位置においてチタン管成形ロール４１に接触し、真円形状に成形される。
【０１５３】
ここで、本例と第３の例との違いについて説明すると、第３の例では、ロール中央部２１と回転フランジ部２２がチタン管１０を成形する際に、ロール中央部２１及び回転フランジ部２２の回転軸が同じであるため、ロール中央部２１と回転フランジ部２２は同じ方向に回転する。ロール中央部２１では、チタン管１０に当たる面が回転軸と平行に近い向きになっているが、回転フランジ部２２では、チタン管１０に当たる面が回転軸に対して垂直に近い向きになっている。このため、回転フランジ部２２では、チタン管１０への当たり方が複雑になり、ロール中央部２１に比べてチタン管１０に疵を発生させる可能性が若干高くなる。また、ロール中央部２１及び回転フランジ部２２ではチタン管１０に与える荷重量が異なってくるため、チタン管１０に与える荷重にばらつきが生じる可能性がある。一方、本例では、第３の例における回転フランジ部２２に相当するロール面を、隣接する他のチタン管成形ロール４１が担っており、この隣接するチタン管成形ロール４１同士の回転軸が平行ではないため、第３の例のようにロール中央部２１と回転フランジ部２２とが同軸で回転することによるチタン管１０における疵発生やチタン管１０への荷重の不均一性が解消され、より理想的な状態でチタン管１０を成形できる。
【０１５４】
また、本例では、隣接するチタン管成形ロール４１の傾斜部４５同士のクリアランスを従来よりも小さく設定できるため、チタン管１０の真円度をより高められる。
【０１５５】
更に、本例では、ロール凹部４４と傾斜部４５との間に凸曲面部４６が設けられており、この凸曲面部４６の曲率半径Ｒｆｒ（単位：ｍｍ）は、従来の４方ロールに比べて大幅に小さくなっている。凸曲面部４６の曲率半径が相対的に大きいと、図１８に示すように、チタン管１０においてロール凹部４４に接触しない部分が拡大してチタン管１０の真円度が低くなるおそれがある。一方、凸曲面部４６の曲率半径が相対的に小さいと、チタン管１０に疵を生じさせるおそれが高まる。図１９（ａ）及び図１９（ｂ）には、チタン管１０が図中右側から左側に移動する様子を示しているが、チタン管１０の外周面の円周方向に付与した補助線ｍの位置と、チタン管成形ロール４１の凸曲面部５６とに注目すると、チタン管成形ロール４１のうち、チタン管１０が最初に接触する箇所は凸曲面部５６であり、チタン管１０に接触した際の面圧が大きくなる。凸曲面部４６の曲率半径が相対的に小さいと、面圧が集中して疵発生のおそれが高まる。
【０１５６】
しかしながら、本例では、凸曲面部４６にも第１めっき層及び第２めっき層が形成されているため、凸曲面部４６における潤滑性が向上し、凸曲面部４６の曲率半径が相対的に小さくなって面圧が集中したとしても、疵が発生するおそれが低くなる。このため、本例では、凸曲面部４６の曲率半径Ｒｆｒ（単位：ｍｍ）を、ロール凹部４４の曲率半径Ｒ１（単位：ｍｍ）との関係で、Ｒｆｒ＝β×Ｒ１（ただし、０＜β≦０．０２）の関係に設定できる。βを０．０２以下にすることにより、凸曲面部４６の曲率半径Ｒｆｒが十分小さくなり、チタン管１０の真円度を高めることができる。また、βは０超であればよく、より好ましくはクリアランスがある場合および面圧による疵防止を考慮すると０．０１以上が良い。βを０超、若しくは０．０１以上にすることで、凸曲面部４６への面圧集中を抑制してチタン管１０の疵発生を防止できるようになる。
【０１５７】
また、本例においては、ロール凹部１４の最底部におけるロール半径をＲｄとしたとき、Ｒｄ／Ｒｆｒが大きいほど、チタン管の管軸方向に対する凸曲面部４６の当たり方が緩やかになり、疵がより発生しにくくなる。従って、疵発生をより効果的に抑制するためには、ロール凹部１４の最底部におけるロール半径Ｒｄを大きくすることが好ましい。
【０１５８】
以上説明したような、本発明に係るチタン管成形ロールによれば、基材上に、第１めっき層及び第２めっき層を形成するため、耐摩耗性及び耐凝着性を向上させることができる。特に、第２めっき層にフッ素樹脂粒子を含有させることで、チタン管に対する潤滑性を高めることができ、チタン管成形時のチタンの凝着を防止できる。また、第２めっき層と基材との間に第１めっき層を形成することで、第２めっき層の密着性を高めることができ、第２めっき層の剥離を抑制できる。
【０１５９】
また、チタン管を成形する際、潤滑剤を成形ロールの一部に微量滴下しながら成形することで、成形ロール、特に駆動ロールの摩擦係数を低減することができる。その効果による、周速差の大きい（すべりの大きい）ことによる、ロールフランジ部の凝着を防止することにより、駆動ロールで発生するロールフランジ部の疵や、ロールマークの発生を抑えることができる。
【０１６０】
すなわち、本発明に係るチタン管成形ロール、チタン管成形装置、チタン管の製造方法によれば、成形ロール寿命を格段に向上でき、成形ロールの交換頻度を低減でき、製造コストを大幅に削減できる。また、成形ロール寿命の向上による成形ロールの交換頻度を低減によって、ロール交換時のロール調整（位置調整等）に伴う歩留まり低下の防止、及び、成形寸法精度向上による歩留まり向上（高精度化）を達成することができる。
【実施例】
【０１６１】
次に、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。
【０１６２】
＜成形ロール＞
（実施例１）
まず、成形ロールの基材としてＪＩＳ  Ｇ  ４４０４にて規定されている工具鋼ＳＫＤ１１（Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｐ，Ｓ，残部鉄及び不純物を本発明の範囲で含む鋼）を採用し、焼入れ及び焼戻し処理を行った。
次に、得られた基材表面に、Ｐを含むＮｉ−Ｐめっき層からなる第１めっき層を形成した。第１めっき層は無電解めっき法により形成した。めっき浴には、硫酸ニッケル、次亜りん酸ナトリウム、ｐＨ緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用いた。
次に、第１めっき層上に、Ｐを含むＮｉ−Ｐめっき層からなる第２めっき層を形成した。第２めっき層は無電解めっき法により形成した。めっき浴には、硫酸ニッケル、次亜りん酸ナトリウム、ｐＨ緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用い、更に、めっき浴に、平均粒径０．３μｍのテトラフルオロエチレンからなるフッ素樹脂粒子を添加した。これにより、第２めっき層にフッ素樹脂粒子を含有させた。第２めっき層の形成後、熱処理温度３００℃、熱処理時間１時間の条件で熱処理を行った。
このようにして、表１に示すような、第１めっき層及び第２めっき層を備えた成形ロールを製造した。
そして、孔型Ｒ：１２．６ｍｍ、ロール底径Ｄｒ：１００ｍｍ、ロール外径Ｄｏ：１２４ｍｍ、ロール幅Ｗ：６０．０ｍｍの図２に示す成形ロールを製造した。
【０１６３】
（実施例２）
成形ロールの基材としてＪＩＳ  Ｇ  ４４０４にて規定されている工具鋼ＳＫＤ１１（Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｐ，Ｓ，残部鉄及び不純物を本発明の範囲で含む鋼）を採用し、焼入れ及び焼戻し処理を行った。
次に、基材の表面に、電気めっき法によりＮｉ電気めっき層を形成し、その後直ちに、第１めっき層形成用の無電解めっき浴に基材を浸漬させて第１めっき層を形成した。めっき浴には、硫酸ニッケル、次亜りん酸ナトリウム、ｐＨ緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用いた。
次に、第１めっき層上に、Ｐを含むＮｉ−Ｐめっき層からなる第２めっき層を形成した。第２めっき層は無電解めっき法により形成した。めっき浴には、硫酸ニッケル、次亜りん酸ナトリウム、ｐＨ緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用い、更に、めっき浴に、平均粒径０．３μｍのテトラフルオロエチレンからなるフッ素樹脂粒子を添加した。これにより、第２めっき層にフッ素樹脂粒子を含有させた。第２めっき層の形成後、熱処理温度３００℃、熱処理時間１時間の条件で熱処理を行った。
このようにして、表１に示すような、電気Ｎｉめっき層、第１めっき層及び第２めっき層を備えた成形ロールを製造した。
【０１６４】
（実施例３）
成形ロールの基材としてＪＩＳ  Ｇ  ４４０４にて規定されている工具鋼ＳＫＤ１１（Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｐ，Ｓ，残部鉄及び不純物を本発明の範囲で含む鋼）を採用し、焼入れ及び焼戻し処理を行った。
次に、基材の表面に、電気めっき法によりＮｉ電気めっき層を形成し、その後直ちに、第１めっき層形成用の無電解めっき浴に基材を浸漬させて第１めっき層を形成した。めっき浴には、硫酸ニッケル、ジメチルアミンボラン、ｐＨ緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用いた。
次に、第１めっき層上に、Ｐを含むＮｉ−Ｐめっき層からなる第２めっき層を形成した。第２めっき層は無電解めっき法により形成した。めっき浴には、硫酸ニッケル、次亜りん酸ナトリウム、ｐＨ緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用い、更に、めっき浴に、平均粒径０．３μｍのテトラフルオロエチレンからなるフッ素樹脂粒子を添加した。これにより、第２めっき層にフッ素樹脂粒子を含有させた。第２めっき層の形成後、熱処理温度３００℃、熱処理時間１時間の条件で熱処理を行った。
このようにして、表１に示すような、電気Ｎｉめっき層、第１めっき層及び第２めっき層を備えた成形ロールを製造した。
【０１６５】
（比較例１）
成形ロールの基材としてＪＩＳ  Ｇ  ４４０４にて規定されている工具鋼ＳＫＤ１１（Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｐ，Ｓ，残部鉄及び不純物を本発明の範囲で含む鋼）を採用し、焼入れ及び焼戻し処理を行った。
次に、基材の表面に、Ｐを含むＮｉ−Ｐめっき層からなるめっき層を形成した。めっき層は無電解めっき法により形成した。めっき浴には、硫酸ニッケル、次亜りん酸ナトリウム、ｐＨ緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用い、更に、平均粒径０．３μｍのテトラフルオロエチレンからなるフッ素樹脂粒子を添加した。めっき層の形成後、熱処理温度３００℃、熱処理時間１時間の条件で熱処理を行った。
このようにして、表１に示すようなめっき層を備えた成形ロールを製造した。なお、比較例１のめっき層の成分等は、表１の第２めっき層の欄に記載した。
【０１６６】
＜機械特性評価＞
実施例１〜３及び比較例１の各成形ロールにおいて、機械特性を評価した。評価条件は、径２５．０ｍｍ、０．５ｍｍ厚のＪＩＳ３種チタン金属管を用い、ＴＩＧ溶接による造管速度を６／ｍｉｎ分として、溶接後に図１０に示す成形装置を用いて成形を行った。このとき、潤滑剤としてはソリュブル油系潤滑剤を用い、この潤滑剤を１０ｍｌ／ｈｒで微量に滴下しながら成形を行った。
その結果、実施例１〜３は、成形時間が２４時間経過しても、ロール疵は発生せず、耐凝着性、耐摩耗性は良好であり、ロールフランジ部の疵、ロールマークの発生を抑制できた。
一方、比較例１のロールを用いＪＩＳ３種チタン管の成形を行うと、３０分も立たずにロール疵、膜剥離が発生し、基材が露出した。
【０１６７】
【表１】
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【０１６８】
（実施例４、５）
実施例４として、図３に示す成形ロールを製造した。その際、回動フランジ部２２とロール中央部２１の突出部２１ｂとの間の隙間を５０μｍに調整した。
また、実施例５として、図３に示す成形ロールを製造し、その際、回動フランジ部２２とロール中央部２１の突出部２１ｂとの間の隙間を１０μｍ以下に調整した。各成形ロールにおける第１めっき層及び第２めっき層の品質は、実施例１と同等であった。
【０１６９】
これら実施例４及び５の成形ロールを用いて、径２５．０ｍｍ、０．５ｍｍ厚のＪＩＳ３種チタン管を成形した。成形条件は、ＪＩＳ３種チタンを用いてＴＩＧ溶接し、造管速度を６／ｍｉｎ分とし、ＴＩＧ溶接後に図１０に示す成形装置に図３のロールを用い、潤滑剤としてはソリュブル油系潤滑剤を用い、この潤滑剤を１０ｍｌ／ｈｒで微量に滴下しながら成形を行った。成形後のチタン管の真円度の評価結果を図２０に示す。図２０には、３００時間連続製造の成形後のチタン管の真円度の測定結果を実線で示し、製品としての真円度の許容範囲を三重円（点線）で示している。三重円のうちの内側と外側の円が許容範囲を示しており、残りの円は成形目標を示している。
【０１７０】
図２０に示すように、実施例４（図２０（ａ））、実施例５（図２０（ｂ））とも真円度は良好で、実施例４では３４μｍ、実施例５では３２μｍであった。製品としての真円度の許容範囲内であったが、実施例５のほうがより優れた真円度を示した。また、実施例４では、回動フランジ部２２とロール中央部２１の突出部２１ｂとの間の隙間によって、チタン管の表面に製品として許容できる程度の疵が生じた。
また、実施例４、５においては、チタン管に対するロールとの焼き付きや、ロール中央部または固定フランジ部と回動フランジ部と間の焼き付きは、３００時間連続製管後も発生することがなく、更に連続製管の続行が可能な状態であった。
よって、実施例５のように、回動フランジ部２２とロール中央部２１の突出部２１ｂとの間の隙間を１０μｍ以下に調整することは、それらが製管中に互いに摺動したとしても、第１めっき層及び第２めっき層による摩擦係数の低減により、互いに磨耗することがなく、問題がなく連続製管することができ、チタン管製品の真円度を保ち、疵発生を防ぐ点から望ましいことがわかる。
【０１７１】
（実施例６）
実施例６として、図１４〜図１７に示すチタン管成形ロール及びチタン管成形装置を製造した。その際、傾斜部同士のクリアランスＣを１００μｍ（０．１ｍｍ）とし、凸面部の曲率半径Ｒｆｒを０．３ｍｍとした。ロール凹部の曲率半径Ｒ１は３０．０ｍｍであるので、α＝０．００３、β＝０．０１となり、Ｃ＝α×Ｒ１（ただし０≦α≦０．０２）及びＲｆｒ＝β×Ｒ１（ただし、０＜β≦０．０２）の関係式は満たしていた。第１めっき層及び第２めっき層は実施例１と同様にした。
【０１７２】
これら実施例６の成形ロールを用いて、径６０．５ｍｍ、０．８ｍｍ厚のＪＩＳ１種チタン管を成形した。成形条件は、ＪＩＳ１種チタンを用いてＴＩＧ溶接し、造管速度を６／ｍｉｎ分とし、ＴＩＧ溶接後に、図１４及び図１５に示すチタン管成形装置に挿通させた。潤滑剤としてはソリュブル油系潤滑剤を用い、この潤滑剤を１０ｍｌ／ｈｒで微量に滴下しながら成形を行った。成形後のチタン管の真円度の評価結果を図２１に示す。図２１には、３００時間連続製造の成形後のチタン管の真円度の測定結果を実線で示し、製品としての真円度の許容範囲を三重円（点線）で示している。三重円のうちの内側と外側の円が許容範囲を示しており、残りの円は成形目標を示している。
【０１７３】
図２１に示すように、実施例６の真円度は良好で、製品としての真円度の許容範囲内であった。また、図２１に示す４つの矢印は、チタン管ロールの凸曲面部が当接する位置であるとともに、クリアランスの位置であったが、真円度に大きな乱れはなかった。
また、実施例６においては、チタン管に対するチタン管成形ロールとの焼き付きや、チタン管成形ロールの傾斜部同士の焼き付きは、３００時間連続製管後も発生することがなく、更に連続製管の続行が可能な状態であった。
よって、実施例６のように、４つのチタン成形ロールによって４方からチタン管を成形する際に、傾斜部同士のクリアランスＣを１００μｍに調整し、凸面部の曲率半径Ｒｆｒを０．３ｍｍに調整したとしても、第１めっき層及び第２めっき層による摩擦係数の低減により、互いに磨耗することがなく、問題がなく連続製管することができ、チタン管製品の真円度を保ち、疵発生を防ぐ点から望ましいことがわかる。
【符号の説明】
【０１７４】
１、２１、３１…チタン管成形ロール、３…回転軸、１０…チタン管、１２…ロール本体、４、１４…ロール凹部、２１…ロール中央部、２１ａ１…外周面（対向面）、２１ａ…基部、２１ｂ…突出部、２２…回動フランジ部、２２ｂ…内周面（対向面）、２２ｃ…外側面（対向面）、２３…固定フランジ部、２３ｂ…対向面、３２…引きねじ部、１０１…潤滑ノズル、１０２…潤滑ノズル固定台、１０３…水平移動ガイド、１０４…上下位置調整ハンドル、１０５…左右位置調整ハンドル、１０６…中心位置調整冶具、１０７…あり型台座、１０８…スタンド支柱取り付け冶具、１０９…潤滑ノズル角度調整冶具、１１２…潤滑ノズル角度固定ねじ、１１３…潤滑ノズル前後調整冶具、１１４…幅調整用ねじ（正・ねじ使用）、１１５…幅移動用ガイド部品、１１６…上下移動ねじ、１１７…成形スタンド支柱、１１８…幅移動溝、１１９…幅移動ガイド、１２０…スタンド固定ねじ、１３０…ローラー、１３１…中心軸、１３２…シリコンチューブ。
【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】
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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１４】
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【図１５】
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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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【図２０】
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【図２１】
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