(57)【要約】      （修正有）【課題】ネッキング等の疵がない管を製造することができるマンドレルミルの提供。【解決手段】複数の孔型ロールスタンドを連設してなり、これらの孔型ロールスタンドで形成されたロール孔型配列内にマンドレルバー３を配し、管２を連続的に延伸圧延するマンドレルミルであって、少なくとも第１スタンドおよび第２スタンドのロール孔型４を、下記の(1)式〜(4)式で示される条件を満たすように配置したことを特徴とするマンドレルミル。  ｂ≦１０ａ＋１．５    ・・・(1)、    ｂ≧１０ａ−０．２    ・・・(2)  ｂ≦−ａ＋１．５      ・・・(3)、    ｂ≧−ａ＋１．１５    ・・・(4)  但し、ａ＝Ｓ／Ｒ１であり、ｂ＝Ｃ／（Ｒ１−Ｓ）である。【選択図】図１
2008119706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の孔型ロールスタンドを連設してなり、これらの孔型ロールスタンドで形成されたロール孔型配列内にマンドレルバーを配し、管を連続的に延伸圧延するマンドレルミルであって、少なくとも第１スタンドおよび第２スタンドのロール孔型を、下記の(1)式〜(4)式で示される条件を満たすように配置したことを特徴とするマンドレルミル。
ｂ≦１０ａ＋１．５    ・・・(1)
ｂ≧１０ａ−０．２    ・・・(2)
ｂ≦−ａ＋１．５      ・・・(3)
ｂ≧−ａ＋１．１５    ・・・(4)
但し、式中のａは、孔型ロールの溝底曲率半径Ｒ１とこの溝底曲率中心とミルセンターとの変位オフセット量Ｓとの比Ｓ／Ｒ１であり、ｂは楕円度である。
【請求項２】
複数の孔型ロールスタンドを連設してなり、これらの孔型ロールスタンドで形成されたロール孔型配列内にマンドレルバーを配したマンドレルミルの操業方法であって、少なくとも第１スタンドおよび第２スタンドにおける孔型ロールの溝底曲率半径Ｒ１、変位オフセット量Ｓおよび楕円度が下記の(1)式〜(4)式を満たす条件で管を連続的に延伸圧延することにより穴明き欠陥および疵の発生を防止したことを特徴とするマンドレルミルの操業方法。
ｂ≦１０ａ＋１．５    ・・・(1)
ｂ≧１０ａ−０．２    ・・・(2)
ｂ≦−ａ＋１．５      ・・・(3)
ｂ≧−ａ＋１．１５    ・・・(4)
但し、式中のａは、孔型ロールの溝底曲率半径Ｒ１とこの溝底曲率中心とミルセンターとの変位オフセット量Ｓとの比Ｓ／Ｒ１であり、ｂは楕円度である。
【請求項３】
複数の孔型ロールスタンドを連設してなり、これらの孔型ロールスタンドで形成されたロール孔型配列内にマンドレルバーを配したマンドレルミルを用いて継目無管を製造する方法であって、少なくとも第１スタンドおよび第２スタンドにおける孔型ロールの溝底曲率半径Ｒ１、変位オフセット量Ｓおよび楕円度が下記の(1)式〜(4)式を満たす条件で管を連続的に延伸圧延することを特徴とする継目無管の製造方法。
ｂ≦１０ａ＋１．５    ・・・(1)
ｂ≧１０ａ−０．２    ・・・(2)
ｂ≦−ａ＋１．５      ・・・(3)
ｂ≧−ａ＋１．１５    ・・・(4)
但し、式中のａは、孔型ロールの溝底曲率半径Ｒ１とこの溝底曲率中心とミルセンターとの変位オフセット量Ｓとの比Ｓ／Ｒ１であり、ｂは楕円度である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穴明き、ロールスリップ疵、蛇腹疵等を発生させないマンドレルミルおよびその操業方法ならびに継目無管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
継目無鋼管の熱間製管用の圧延機として、複数基（通常、６〜８基）の上下一対（２個一対）の圧延ロールからなるロールスタンドを、前後スタンドのロール孔型の溝底方向が９０°交差するように連続設置して、これら複数のロールスタンドで形成するロール孔型の配列内にマンドレルバーを配置して、中空管材を連続して延伸圧延するマンドレルミルが多用されている。
【０００３】
図３は、マンドレルミルの全体構成を説明する模式図である。同図に示すように、マンドレルミルは、一対の圧延ロール４から構成される孔型を有するロールスタンド１１〜１４が互いに９０°交差するように複数基（図では、４基）が連設されている。鋼管を圧延する場合には、事前にピアサーで穿孔された中空管材２にマンドレルバー３を挿入して、各ロールスタンド１１〜１４で順次圧下が加えられて、延伸圧延される。設置されたロールスタンドは、ミル入側から順に第１スタンド（図中の１１）、第２スタンド（図中の１２）、第３スタンド（図中の１３）、および第４スタンド（図中の１４）と呼ばれ、通常、第１スタンドで最初に管材の肉厚圧下が行われる。
【０００４】
特許文献１には、複数の孔型ロールスタンドを交差して連設し、これらの孔型ロールスタンドが形成するロール孔型配列内にマンドレルバーを配置して中空管材を圧延するマンドレルミルの第１または／および第２スタンドの孔型の楕円度を１．２５〜１．４０の範囲とすることを特徴とするマンドレルミル圧延用孔型に関する発明が開示されている。この発明では、穴明き欠陥の発生と管端割れの発生を防止することができる。
【０００５】
特許文献２には、複数の穴形ロールスタンドを有し、それら穴形ロールスタンドが形成するロール穴形配列内にマンドレルバーを配置し、管を圧延するマンドレルミルにおいて、第１スタンドのロール穴形周長を、ミル出側管材の熱間仕上げ周長に対する１．１２倍以上とすることを特徴とするマンドレルミルに関する発明が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、複数の穴形ロールスタンドを有し、それら穴形ロールスタンドが形成するロール穴形配列内にマンドレルバーを配置し、管を圧延するマンドレルミルにおいて、第１スタンドのロール穴形の溝底曲率半径がロール溝底間隔の０．５４倍以下であることを特徴とするマンドレルミルに関する発明が開示されている。
【０００７】
特許文献４には、複数の孔型ロールスタンドを連設してなり、これら孔型ロールスタンドで形成されたロール孔型配列内にマンドレルバーを配し、管を連続的に延伸圧延するマンドレルミルであって、各スタンドのロール孔型を、その溝底曲率半径Ｒ１と、この溝底曲率中心とミルセンターとの偏位オフセット量Ｓとの比Ｒ１／Ｓが３０以上であり、少なくとも第２スタンドの楕円度を１．２０以下としたことを特徴とするマンドレルミルに関する発明が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１１３３０６号公報
【特許文献２】特許第２５８２７０５号公報
【特許文献３】特公平７−１０２３６９号公報
【特許文献４】特許第２９８５７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されるように、管材の穴明き欠陥の防止のためには楕円度を制限するのが有効である。しかし、楕円度だけでは、オフセット量によっては管に疵が発生する場合がある。
【００１０】
特許文献２に開示されるように、第１スタンドまたは更に第２スタンドのロール穴形周長をミル出側管材の熱間仕上げ周長に対して一定の範囲に制限することで、マンドレルバーと管材内面との間に適正な空隙を形成して、ストリッピングミスを防止するとしているが、楕円度、更には、オフセットについて考慮されておらず、管に疵が発生する場合がある。
【００１１】
特許文献３に開示されたマンドレルミルによれば、穴明き欠陥の発生は抑制されるが、オフセットを小さくするだけで楕円度を適正にしなければ管に疵が発生する場合がある。
【００１２】
特許文献４に開示されたマンドレルミルでは、楕円度も、オフセットも所定範囲に制限することにより、ネッキング現象の発生を抑制し、穴明き欠陥を低減することができる。しかし、楕円度とオフセットとの関係については、示唆されていない。
【００１３】
本発明は、従来技術の問題を解決するためになされたものであって、適正な楕円度とオフセットの関係を維持することによって、管の疵発生が少ないマンドレルミルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、下記（１）に示すマンドレルミル、下記（２）に示すマンドレルミルの操業方法および下記（３）に示す継目無管の製造方法を要旨とする。
【００１５】
（１）複数の孔型ロールスタンドを連設してなり、これらの孔型ロールスタンドで形成されたロール孔型配列内にマンドレルバーを配し、管を連続的に延伸圧延するマンドレルミルであって、少なくとも第１スタンドおよび第２スタンドのロール孔型を、下記の(1)式〜(4)式で示される条件を満たすように配置したことを特徴とするマンドレルミル。
【００１６】
ｂ≦１０ａ＋１．５    ・・・(1)
ｂ≧１０ａ−０．２    ・・・(2)
ｂ≦−ａ＋１．５      ・・・(3)
ｂ≧−ａ＋１．１５    ・・・(4)
【００１７】
但し、式中のａは、孔型ロールの溝底曲率半径Ｒ１とこの溝底曲率中心とミルセンターとの変位オフセット量Ｓとの比Ｓ／Ｒ１であり、ｂは楕円度である。
【００１８】
（２）複数の孔型ロールスタンドを連設してなり、これらの孔型ロールスタンドで形成されたロール孔型配列内にマンドレルバーを配したマンドレルミルの操業方法であって、少なくとも第１スタンドおよび第２スタンドにおける孔型ロールの溝底曲率半径Ｒ１、変位オフセット量Ｓおよび楕円度が上記の(1)式〜(4)式を満たす条件で管を連続的に延伸圧延することにより穴明き欠陥および疵の発生を防止したことを特徴とするマンドレルミルの操業方法。
【００１９】
（３）複数の孔型ロールスタンドを連設してなり、これらの孔型ロールスタンドで形成されたロール孔型配列内にマンドレルバーを配したマンドレルミルを用いて継目無管を製造する方法であって、少なくとも第１スタンドおよび第２スタンドにおける孔型ロールの溝底曲率半径Ｒ１、変位オフセット量Ｓおよび楕円度が上記の(1)式〜(4)式を満たす条件で管を連続的に延伸圧延することを特徴とする継目無管の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、オフセットと楕円度とのバランスを保った状態で管の圧延ができるので、欠陥が生じやすい薄肉管、高合金鋼管等を圧延する場合でも、ネッキング等の疵がない管を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のマンドレルミルは、複数の孔型ロールスタンドを連設してなり、これらの孔型ロールスタンドで形成されたロール孔型配列内にマンドレルバーを配し、管を連続的に延伸圧延するマンドレルミルである。
【００２２】
前掲の図３に示すように、本発明のマンドレルミルにおいても、一対の圧延ロール４から構成される孔型を有するロールスタンド１が互いに９０°交差するように複数基（図では、４基）が連設してなり、鋼管を圧延する場合には、事前にピアサーで穿孔された中空管材２にマンドレルバー３を挿入して、各ロールスタンド１で順次圧下が加えられて、延伸圧延される。
【００２３】
図４は、マンドレルミルにおける鋼管の圧延状況を示す模式図である。図４の(a)〜(f)は、それぞれ第１〜第６スタンドにおける鋼管の圧延状況を示す。なお、(b)〜(f)においては、孔型ロールを省略した図を示している。また、図４では、６スタンドのマンドレルミルの例を示すが、スタンド数には制限はない。
【００２４】
図４に示すように、本発明のマンドレルミルにおいては、一対の孔型ロール４間に、マンドレルバー３を挿入した管材２を連続的に通過させることにより圧延が行われる。そして、その肉厚および径は、スタンドを通過する毎に徐々に小さくなっていく。
【００２５】
マンドレルミル圧延では、図３に示すように、孔型ロール４とマンドレルバー３とによって管材２の加工が行われ、溝底部（孔型ロール４と管材２とが接している部分）において肉厚の減肉加工が施される。一方、フランジ部（孔型ロール４と管材２とが接していないの部分）においては、溝底部での減肉に伴う材料の軸方向への塑性変形によって引っ張られて軸方向に延ばされる。
【００２６】
すなわち、フランジ部では、内面圧力を受けず、外面圧力もほとんど受けないため、軸方向の引張り力のみを受けて延ばされる単軸引張りに近い状態となる。このため、フランジ部に対応する管材部分に、引き細りによる肉厚が部分的に減肉する、いわゆるネッキング現象が生じ易く、このネッキング現象が著しい場合、材料が破断して穴明き欠陥となる。
【００２７】
本発明のマンドレルミルでは、このような問題が生じないように、少なくとも第１スタンドおよび第２スタンドのロール孔型を、下記の(1)式〜(4)式で示される条件を満たすように配置してある。
【００２８】
ｂ≦１０ａ＋１．５    ・・・(1)
ｂ≧１０ａ−０．２    ・・・(2)
ｂ≦−ａ＋１．５      ・・・(3)
ｂ≧−ａ＋１．１５    ・・・(4)
【００２９】
但し、式中のａは、孔型ロールの溝底曲率半径Ｒ１とこの溝底曲率中心とミルセンターとの変位オフセット量Ｓとの比Ｓ／Ｒ１であり、ｂは楕円度である。孔型ロールの溝底曲率半径Ｒ１およびこの溝底曲率中心とミルセンターとの変位オフセット量Ｓは、図１に示すとおりである。また、楕円度は、図１に示される率半径Ｒ１、この溝底曲率中心とミルセンターＯとの変位オフセット量Ｓおよび管材の長径Ｃとを用い、Ｃ／（Ｒ１−Ｓ）で表される。
【００３０】
図２は、本発明のマンドレルミルにおける、孔型ロールの溝底曲率半径Ｒ１とこの溝底曲率中心とミルセンターとの変位オフセット量Ｓとの比Ｓ／Ｒ１と、楕円度との関係を示す図である。なお、図に示すのは、第１スタンドにおける関係である。
【００３１】
図２に示すように、上記（１）式を満足しない場合、即ち、楕円度ｂに対する比Ｓ／Ｒ１の値が小さすぎる場合には、孔型ロールに対して鋼管が未充満の状態となる。未充満とは、材料の外周長が孔型に対して小さくなり過ぎる状態を意味し、アンダーフィルとも呼ぶ。その結果、楕円度が大きいにも拘わらずバー引き抜き不良（ストリッピング不良）が発生したり、ネッキングによる穴明き不良が発生したりする。
【００３２】
上記（２）式を満足しない場合、即ち、楕円度ｂに対する比Ｓ／Ｒ１の値が大きすぎる場合には、孔型ロールに対して鋼管が過充満の状態となる。過充満とは、材料の外周長が大きくなり、孔型フランジ部から噛み出す状態を意味し、オーバーフィルとも呼ぶ。その結果、孔型フランジから材料が噛み出し焼き付き、パイプ表面に焼き付き疵が発生したり、次スタンドの溝底部で材料速度がロール速度よりも遅れ、材料に折れ込み状の疵が発生したりする。
【００３３】
上記（３）式を満足しない場合、即ち、比Ｓ／Ｒ１に対する楕円度ｂの値が大きすぎる場合には、オーバーフィルの状態となる。その結果、その結果、孔型フランジから材料が噛み出し焼き付き、パイプ表面に焼き付き疵が発生したり、次スタンドの溝底部で材料速度がロール速度よりも遅れ、材料に折れ込み状の疵が発生したりする問題が生じる。
【００３４】
上記（４）式を満足しない場合、即ち、比Ｓ／Ｒ１に対する楕円度ｂの値が小さすぎる場合には、アンダーフィルの状態となる。その結果、バー引き抜き不良（ストリッピング不良）が発生したり、ネッキングによる穴明き不良が発生したりするという問題が生じる。
【００３５】
本発明のマンドレルミルにおいては、孔型ロールを上記の（１）式〜（４）式で示される条件を満たすように配置するのは、少なくとも第１スタンドおよび第２スタンドのロール孔型をだけでよい。これは、一般的にマンドレルミル圧延では第１スタンドと第２スタンドの圧下量は他スタンドよりも大きく、孔型特性が圧延に及ぼす影響は第３スタンド以降の孔型特性が圧延に及ぼす影響よりも格段に大きいという理由による。
【００３６】
以上のように、比Ｓ／Ｒ１と楕円度とを別々に規定したのでは、圧延における種々の問題を改善することができない場合がある。本発明は、上記(1)〜(4)で示される関係を満足する条件でマンドレルミルを操業することにより、穴明き欠陥も疵もない管を安定的に製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によれば、オフセットと楕円度とのバランスを保った状態で管の圧延ができるので、欠陥が生じやすい薄肉管、高合金鋼管等を圧延する場合でも、ネッキング等の疵がない管を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のマンドレルミルにおける、孔型ロール、管材およびマンドレルバーの位置関係を示す模式図である。
【図２】本発明のマンドレルミルにおける、孔型ロールの溝底曲率半径Ｒ１とこの溝底曲率中心とミルセンターとの変位オフセット量Ｓとの比Ｓ／Ｒ１と、楕円度との関係を示す図である。
【図３】マンドレルミルの全体構成を説明する模式図である。
【図４】マンドレルミルにおける鋼管の圧延状況を示す模式図であり、(a)〜(f)は、それぞれ第１〜第６スタンドにおける鋼管の圧延状況を示す。
【符号の説明】
【００３９】
１１、１２、１３、１４．ロールスタンド
２．管材
３．マンドレルバー
４．孔型ロール
Ｒ１．溝底曲率中心
Ｏ．ミルセンター
Ｓ．溝底曲率中心とミルセンターとの変位オフセット量
Ｃ．管材の長径
【図１】
2008119706.tif 000003
【図２】
2008119706.tif 000004
【図３】
2008119706.tif 000005
【図４】
2008119706.tif 000006