(57)【要約】【課題】管の延伸比を高めることができると同時に穴あき欠陥の発生を抑止可能なマンドレルミル等を提供する。【解決手段】本発明の第１の手段は、２つの孔型ロールＲ１１、Ｒ１２がそれぞれ配設された複数の圧延スタンドを備えるマンドレルミルであって、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比ＤＲ／ＤＣが４．６以上に設定されていることを特徴とする。本発明の第２の手段は、３つの孔型ロールＲ２１〜Ｒ２３がそれぞれ配設された複数の圧延スタンドを備えるマンドレルミルであって、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比ＤＲ／ＤＣが２．８以上に設定されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの孔型ロールがそれぞれ配設された複数の圧延スタンドを備えるマンドレルミルであって、
第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比が４．６以上に設定されていることを特徴とするマンドレルミル。
【請求項２】
３つの孔型ロールがそれぞれ配設された複数の圧延スタンドを備えるマンドレルミルであって、
第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比が２．８以上に設定されていることを特徴とするマンドレルミル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のマンドレルミルによって管を延伸圧延する工程を含むことを特徴とする継目無管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンドレルミル及びこれを用いた継目無管の製造方法に関し、特に管の延伸比を高めることができると同時に穴あき欠陥の発生を抑止可能なマンドレルミル及びこれを用いた継目無管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
継目無管の製造設備であるマンドレルミルとして、従来より、対向する２つの孔型ロールが各圧延スタンドに配設され、隣接する圧延スタンド間で孔型ロールの圧下方向を９０°ずらして交互に配置した２ロール式のマンドレルミルが用いられている。また、圧下方向の成す角が１２０°となるように３つの孔型ロールが各圧延スタンドに配設され、隣接する圧延スタンド間で孔型ロールの圧下方向を６０°ずらして交互に配置した３ロール式のマンドレルミルも用いられている。
【０００３】
ここで、継目無管の製造効率を高めるには、マンドレルミルにおける管の延伸比（＝マンドレルミル入側の管の肉厚／マンドレルミル出側の管の肉厚）をできるだけ高めることが望ましい。管の延伸比を高めれば、延伸圧延後の管の長さが長くなるため、一度の延伸圧延で多数の製品素材を得ることができるからである。
【０００４】
マンドレルミルにおける管の延伸比を高めるには、例えば、各圧延スタンド（特に前段圧延スタンド）毎の肉厚圧下率を大きく設定することが考えられる。しかしながら、肉厚圧下率を大きく設定し過ぎると、孔型ロールの溝底で圧下した管材の流れ（メタルフロー）が孔型ロールのフランジ側に十分に伝わらないこと等に起因して、孔型ロールのフランジに対向する管の部位に穴あき欠陥と称される貫通穴が発生する虞がある。また、管の延伸比を高めるために、各圧延スタンド毎の肉厚圧下率を過度に大きく設定することなく、圧延スタンドの数を増やすことも考えられる。しかしながら、圧延スタンドの数を過度に増やすと、その分だけ設備コストが増大する他、メンテナンスにも手間を要するため、現実的な圧延スタンドの数は５〜８基程度とされる。従って、従来のマンドレルミル、例えば、５基の圧延スタンドを備えるマンドレルミルにおける管の延伸比は、４未満の値に抑えられているのが一般的である。このため、継目無管の製造効率を高める上で、管の延伸比をより一層高めることのできるマンドレルミルが所望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するためになされたものであり、管の延伸比を高めることができると同時に穴あき欠陥の発生を抑止可能なマンドレルミル及びこれを用いた継目無管の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明者は鋭意検討した結果、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径を所定値以上に大きくすれば（従って、ロール径比を所定値以上に大きくすれば）、管の延伸比を高めることができると同時に穴あき欠陥の発生を抑止可能であることを見出した。本発明は、斯かる本発明者の新しい知見に基づき完成されたものである。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の手段は、２つの孔型ロールがそれぞれ配設された複数の圧延スタンドを備えるマンドレルミルであって、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比が４．６以上に設定されていることを特徴とするマンドレルミルを提供する。
【０００８】
なお、前記第１の手段における「第１圧延スタンド」とは、マンドレルミル入側から数えて第１番目に配置された圧延スタンドを意味する。同様に、前記第１の手段における「第２圧延スタンド」とは、マンドレルミル入側から数えて第２番目に配置された圧延スタンドを意味する。また、前記第１の手段における「ロール径比」とは、圧延スタンドに配置された各孔型ロールの溝底の最小ロール径をＤＲ、各孔型ロールの溝底間距離をＤＣとしたときに、ＤＲ／ＤＣで表される値である。
【０００９】
また、本発明の第２の手段は、３つの孔型ロールがそれぞれ配設された複数の圧延スタンドを備えるマンドレルミルであって、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比が２．８以上に設定されていることを特徴とするマンドレルミルを提供する。
【００１０】
前記第２の手段における「第１圧延スタンド」及び「第２圧延スタンド」の意味は、前述した第１の手段の場合と同一である。また、前記第２の手段における「ロール径比」とは、圧延スタンドに配置された各孔型ロールの溝底の最小ロール径をＤＲ、各孔型ロールの溝底と孔型中心との距離をＤＣ／２としたときに、ＤＲ／ＤＣで表される値である。
【００１１】
さらに、前記課題を解決するため、本発明は、前記第１の手段又は第２の手段に係るマンドレルミルによって管を延伸圧延する工程を含むことを特徴とする継目無管の製造方法としても提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、管の延伸比を高めることができると同時に穴あき欠陥の発生を抑止可能である。従って、圧延不良を引き起こすことなく、継目無管の製造効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る２ロール式のマンドレルミルを構成する圧延スタンドの概略構成を示す縦断面図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るマンドレルミルは、２つの孔型ロールＲ１１、Ｒ１２が配設された複数の圧延スタンドを備える。そして、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比ＤＲ／ＤＣが４．６以上に設定されていることを特徴とする。
【００１４】
すなわち、図１（ａ）に示すように、第１圧延スタンドに配置された各孔型ロールＲ１１、Ｒ１２の溝底Ｂの最小ロール径をＤＲ、各孔型ロールＲ１１、Ｒ１２の溝底Ｂ間の距離をＤＣとしたときに、ＤＲ／ＤＣで表されるロール径比が４．６以上に設定されている。第２圧延スタンドについても同様である。なお、他の圧延スタンド（例えば、本実施形態に係るマンドレルミルが合計５基の圧延スタンドを備える場合には、第３圧延スタンド〜第５圧延スタンド）については、上記のロール径比に設定する必要はなく、従来より一般的に用いられているロール径比（例えば、３以下の値）に設定することが可能である。以下、図１（ｂ）を参照しつつ、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比ＤＲ／ＤＣを４．６以上に設定する理由について説明する。
【００１５】
図１（ｂ）は、本実施形態に係るマンドレルミルの第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドでの管の肉厚圧下率及びロール径比を種々の値に設定して延伸圧延を行ったときに、管に穴あき欠陥が発生しなかったロール径比の下限値をプロットしたグラフである。換言すれば、図１（ｂ）に示すグラフは、図１（ｂ）に示す近似直線Ｌよりも下方の領域で肉厚圧下率及びロール径比を設定すれば管に穴あき欠陥が発生する一方、近似直線Ｌよりも上方の領域で肉厚圧下率及びロール径比を設定すれば管に穴あき欠陥が発生しなかったことを意味する。なお、図１（ｂ）の横軸である肉厚圧下率は、第１圧延スタンド入側の管の肉厚をｔｉ１とし、第２圧延スタンド出側の管の肉厚をｔｏ２としたときに、下記の式（１）で定義される値である。
肉厚圧下率＝（ｔｉ１−ｔｏ２）／ｔｉ１
＝１−ｔｏ２／ｔｉ１        ・・・（１）
【００１６】
ここで、上記の式（１）の右辺にあるｔｏ２／ｔｉ１の逆数であるｔｉ１／ｔｏ２は、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドでの管の延伸比に相当する値である。このｔｉ１／ｔｏ２を少なくとも４に設定すれば、マンドレルミル全体での管の延伸比（＝マンドレルミル入側の管の肉厚／マンドレルミル出側の管の肉厚）を従来よりも大きな４以上の値にすることができる。ｔｉ１／ｔｏ２＝４のとき、上記の式（１）で定義される肉厚圧下率は０．７５となる。そして、図１（ｂ）から明らかなように、肉厚圧下率＝０．７５のとき、ロール径比ＤＲ／ＤＣを４．６以上に設定すれば、穴あき欠陥の発生を抑止することが可能である。すなわち、ロール径比ＤＲ／ＤＣを４．６以上に設定すれば、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドでの管の延伸比を４に（従って、マンドレルミル全体での管の延伸比を従来よりも大きな４以上の値に）高めることができると同時に、穴あき欠陥の発生を抑止可能である。
【００１７】
以上に説明した理由により、本実施形態に係るマンドレルミルの第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比ＤＲ／ＤＣは４．６以上に設定される。これにより、本実施形態に係るマンドレルミルによれば、管の延伸比を高めることができると同時に穴あき欠陥の発生を抑止可能である。なお、ロール径比ＤＲ／ＤＣを大きくする（ロール径ＤＲを大きくする）と、延伸圧延中の管と孔型ロールＲ１１、Ｒ１２との接触長さ（管の軸方向に沿った長さ）が長くなる。このため、延伸比（肉厚圧下率）を高く設定したとしても、延伸圧延の過程において、管材の流れ（メタルフロー）が孔型ロールＲ１１、Ｒ１２のフランジ側に十分に伝わる結果、穴あき欠陥の発生を抑止できるのだと考えられる。
【００１８】
＜第２実施形態＞
図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る３ロール式のマンドレルミルを構成する圧延スタンドの概略構成を示す縦断面図である。図２（ａ）に示すように、本実施形態に係るマンドレルミルは、３つの孔型ロールＲ２１、Ｒ２２、Ｒ２３が配設された複数の圧延スタンドを備える。そして、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比ＤＲ／ＤＣが２．８以上に設定されていることを特徴とする。
【００１９】
すなわち、図２（ａ）に示すように、第１圧延スタンドに配置された各孔型ロールＲ２１〜Ｒ２３の溝底Ｂの最小ロール径をＤＲ、各孔型ロールＲ２１〜Ｒ２３の溝底Ｂと孔型中心（被圧延材である管のパスライン中心）Ｏとの距離をＤＣ／２としたときに、ＤＲ／ＤＣで表されるロール径比が２．８以上に設定されている。第２圧延スタンドについても同様である。なお、他の圧延スタンド（例えば、本実施形態に係るマンドレルミルが合計５基の圧延スタンドを備える場合には、第３圧延スタンド〜第５圧延スタンド）については、上記のロール径比に設定する必要はなく、従来より一般的に用いられているロール径比（例えば、３以下の値）に設定することが可能である。以下、図２（ｂ）を参照しつつ、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比ＤＲ／ＤＣを２．８以上に設定する理由について説明する。
【００２０】
図２（ｂ）は、本実施形態に係るマンドレルミルの第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドでの管の肉厚圧下率及びロール径比を種々の値に設定して延伸圧延を行ったときに、管に穴あき欠陥が発生しなかったロール径比の下限値をプロットしたグラフである。換言すれば、図２（ｂ）に示すグラフは、図２（ｂ）に示す近似直線Ｌよりも下方の領域で肉厚圧下率及びロール径比を設定すれば管に穴あき欠陥が発生する一方、近似直線Ｌよりも上方の領域で肉厚圧下率及びロール径比を設定すれば管に穴あき欠陥が発生しなかったことを意味する。なお、図２（ｂ）の横軸である肉厚圧下率は、前述した第１実施形態と同様に、前述した式（１）で定義される値である。
【００２１】
図２（ｂ）から明らかなように、肉厚圧下率＝０．７５のとき、ロール径比ＤＲ／ＤＣを２．８以上に設定すれば、穴あき欠陥の発生を抑止することが可能である。すなわち、ロール径比ＤＲ／ＤＣを２．８以上に設定すれば、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドでの管の延伸比を４に（従って、マンドレルミル全体での管の延伸比を従来よりも大きな４以上の値に）高めることができると同時に、穴あき欠陥の発生を抑止可能である。
【００２２】
以上に説明した理由により、本実施形態に係るマンドレルミルの第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比ＤＲ／ＤＣは２．８以上に設定される。これにより、本実施形態に係るマンドレルミルによれば、管の延伸比を高めることができると同時に穴あき欠陥の発生を抑止可能である。なお、ロール径比ＤＲ／ＤＣを大きくする（ロール径ＤＲを大きくする）と、延伸圧延中の管と孔型ロールＲ１１、Ｒ１２との接触長さ（管の軸方向に沿った長さ）が長くなる。このため、延伸比（肉厚圧下率）を高く設定したとしても、延伸圧延の過程において、管材の流れ（メタルフロー）が孔型ロールＲ１１、Ｒ１２のフランジ側に十分に伝わる結果、穴あき欠陥の発生を抑止できるのだと考えられる。
【００２３】
なお、以上に説明した第１実施形態及び第２実施形態に係るマンドレルミルにおいて、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比ＤＲ／ＤＣを過度に大きく設定し過ぎる（ロール径ＤＲを大きく設定し過ぎる）と、大径の孔型ロールが必要となるために設備コストが増大する。また、圧延スタンド間の距離（第１圧延スタンド〜第２圧延スタンド間の距離、及び、第２圧延スタンド〜第３圧延スタンド間の距離）が長くなるため、管端の非定常部（孔型ロールによって両端が拘束されない状態で延伸圧延される管端の部位）が長くなり、管の品質が低下する虞もある。さらに、圧延スタンド間の距離が長くなるに伴い、長尺のマンドレルバーが必要となるために設備コストが増大する。以上のような弊害を防止するには、第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドのロール径比ＤＲ／ＤＣをできるだけ下限値に近い値に設定することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る２ロール式のマンドレルミルを構成する圧延スタンドの概略構成を示す縦断面図である。図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るマンドレルミルの第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドでの管の肉厚圧下率及びロール径比を種々の値に設定して延伸圧延を行ったときに、管に穴あき欠陥が発生しなかったロール径比の下限値をプロットしたグラフである。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る３ロール式のマンドレルミルを構成する圧延スタンドの概略構成を示す縦断面図である。図２（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るマンドレルミルの第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドでの管の肉厚圧下率及びロール径比を種々の値に設定して延伸圧延を行ったときに、管に穴あき欠陥が発生しなかったロール径比の下限値をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３・・・孔型ロール
Ｂ・・・溝底
ＤＢ・・・ロール径
Ｄｃ・・・溝底間距離
Ｏ・・・孔型中心
【図１】
2008296250.tif 000003
【図２】
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