(57)【要約】【課題】継目無鋼管の製造時において、生産性の向上を図りつつ、発生する偏肉をスペック範囲内に抑える。【解決手段】中実丸ビレットを加熱炉で加熱するにあたり、予め実験により作成された、偏熱と偏肉との関係について示す第１の関係式と、偏熱とビレット在炉時間との関係について示す第２の関係式と、に基づいて、ユーザの要求する偏肉仕様に応じた最小在炉時間を確保する。【選択図】　図２
2004098101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中実丸ビレットを炉床に直接置いて該炉床に中実丸ビレットが接触した状態で加熱する加熱炉に、中実丸ビレットを入れて加熱した後に、ビレットの中央部をアッセル・ミルにより穿孔して製造する継目無鋼管の製造方法であって、
中実丸ビレットを前記加熱炉で加熱するにあたり、予め実験により作成された、偏熱と偏肉との関係について示す第１の関係式と、偏熱とビレット在炉時間との関係について示す第２の関係式と、に基づいて、ユーザの要求する偏肉仕様に応じた在炉時間を確保すること
を特徴とする継目無鋼管の製造方法。
【請求項２】
前記第１の関係式として、以下の式（１）を用い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。
Ｐ　≦　（０．０００７×Ｑ２−０．００５１×Ｑ＋０．５）／２・・・式（１）
但し、Ｐ：アッセル・ミルによるビレットの中央部の穿孔時に発生しうる偏肉（最大肉厚−最小肉厚）の最大許容厚さ（ｍｍ）
Ｑ：穿孔時の中実丸ビレットの偏熱（高温部−低温部）の温度（℃）
【請求項３】
前記第２の関係式として、以下の式（２）を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の継目無鋼管の製造方法。
４０≦ｈ＝０．０１９×Ｑ２−３．５５１×Ｑ＋２０７．８９・・・式（２）
但し、ｈ：最低在炉時間（ｍｉｎ）
Ｑ：穿孔時の中実丸ビレットの偏熱（高温部−低温部）の温度（℃）
【請求項４】
前記第２の関係式として、以下の式（３）を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の継目無鋼管の製造方法。
２００≧ｈ＝０．０１９×Ｑ２−３．５５１×Ｑ＋２０７．８９＋Ｈ・・・式（３）
但し、ｈ：在炉時間（ｍｉｎ）
Ｑ：穿孔時の中実丸ビレットの偏熱（高温部−低温部）の温度（℃）
Ｈ：０以上４０以下
【請求項５】
炉床が回転する回転炉を用いるとともに、
１本あたりのビレットの在炉時間が前記第２の関係式を満たすような値となるように、前記炉床の回転ピッチを設定して連続加熱を行うこと
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１記載の継目無鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継目無鋼管の製造方法に関し、詳しくは、偏肉の発生をスペック内に抑えつつ生産性の向上が図られた継目無鋼管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、円柱状の中実丸ビレット（以下、単にビレットとも言う。）を各種加熱炉で加熱して継目無鋼管（シームレスパイプ）を製造する方法としては、熱間圧延方式（アッセルミル方式）や、熱間押出方式（ユージンセジュルネ式）などが公知であり、このうちの前者すなわちアッセルミル方式に基づく製管設備は、加熱状態における中実丸ビレットの中央部を穿孔するためのピアシング・ミル，穿孔後のビレットの肉厚を調整するためのトランスバール・エロンゲーター，肉厚調整後のビレットの外径寸法を調整するためのシンキング・ミル等の各圧延機を用いることにより、後者に比して、より大量生産に適した設備にできるものとされている。以下、継目無鋼管をアッセルミル方式に基づく製管設備により製造する場合について、図４乃至図６を参照して説明する。
【０００３】
アッセルミル方式は、製管法としては圧延方式の一つであって、例えばφ５０ｍｍ〜３００ｍｍで長さ１．０〜５．０ｍ程度の中実丸ビレットを例えば図５（ａ）に示す加熱炉（回転炉１００）に所定本数入れて（工程Ｐ１）、各ビレットを、加熱炉内で加工に適した温度に連続加熱する（工程Ｐ２）。
【０００４】
なお、図５（ａ）では回転炉１００に入れるビレットを８本しか示していないが、実際には各ビレット同士の間隔を詰めて炉内に入れることが可能である。回転炉１００に入れるビレットの本数としては、次工程における穿孔のピッチ（時間間隔）等を考慮した本数とされ、具体的には、生産性向上の観点より、次工程における待ち時間が可及的に少なくなるような本数とされる。
【０００５】
ここで、図５（ａ）に示す回転炉１００では、一部切欠状態で示す外壁１０２の内部に平面略ドーナツ状の炉床１０１が不図示の駆動源により所定ピッチで回転（図の例では時計回り方向）する構成となっており、炉床１０１の回転ピッチは、挿入口１０２ａから炉内に入れられたビレットが加工に十分適した温度になったところで略一周すなわち排出口１０２ｂに到達するようなピッチに設定される。
【０００６】
各ビレット１０は、外壁１０２の側面に設けられた開閉可能な挿入口１０２ａから炉内に入れられて炉床１０１上に載置され、さらに、加熱されながら炉内を略一周した後に、開閉可能な排出口１０２ｂから炉外に取り出され、次工程に移される。
【０００７】
なお、従来より、工程Ｐ２におけるビレットの加熱時間は、２００分を越えたあたりからビレット表面が脱炭し始めて製品の品質に悪影響を及ぼすため、２００分を越えない範囲で行われていた。
【０００８】
次の穿孔工程Ｐ３において、ビレット１０は、図５（ｂ）に示すように、回転する樽型の２つのロール１０３ａ，１０３ｂを備えた圧延機（ピアシング・ミル１０３）によって挟まれながら回転されつつ、製品内径より大きい直径を有するプラグ１０４が一端側から押し当てられることで穿孔が進行し、製品内径より大きい内径の素管（シェル）となる。なお、工程Ｐ３におけるビレットの穿孔に要する時間については、一般に、ビレットの径が小さくなるほど重量が軽くなることから、短時間で済む。従って、前の工程Ｐ１，Ｐ２において加熱炉内に入れるビレットの本数については、工程Ｐ３における待ち時間を少なくして生産性を向上させるために、一般に、ビレットの径が小さくなるほど多い本数を入れることになる。
【０００９】
ところで、この工程Ｐ３において、加熱状態にあるビレット１０は、その一端側がピアシング・ミル１０３の各ロール１０３ａ，１０３ｂ間に挿入されることで圧延され、かつ回転しながら中央部の穿孔がなされることから、該中央部に繰返し圧縮・引張荷重が働くことによるマンネスマン効果と呼ばれる内部崩壊が生じ、中心部が脆弱化して来る。このため、穿孔（工程Ｐ３）の際には、脆弱化したビレット中心部に、図５（ｂ）に示すような砲弾型のプラグ１０４を押し付けながらビレットを回転させて行うようにする。以下、この工程Ｐ３により穿孔がなされたビレットを、ビレット鋼管と呼ぶ。
【００１０】
このようにして生成されたビレット鋼管１０’は、次の工程Ｐ４において、図５（ｃ）に示すように、芯金としてのマンドレル１０６が挿入された後に、３本のロール１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃを有する圧延機（トランスバール・エロンゲーター１０５）に送り込まれることで、鋼管の肉厚を調整するように圧延がなされる。この工程Ｐ４では、圧延後のビレット鋼管１０’の内径を製品仕様に沿ったものとするために、製品内径に適合した直径のマンドレル１０６が挿入されることになる。
【００１１】
そして、肉厚及び内径の調整がなされたビレット鋼管１０’は、次の工程Ｐ５において、図６（ａ）に示すように、複数本がまとめて再熱炉１０７内に入れられて、例えば５〜２０分程度再加熱させられた後に、次工程Ｐ６での処理が行われる。
【００１２】
すなわち、次の工程Ｐ６において、ビレット鋼管１０’は、図６（ｂ）に示すように、複数のロールが備えられ、かつ送り方向に隣接する各ロールの回転軸が互いに略直交するように配置されたシンキング・ミル１０８に送り込まれて外径寸法の調整が行われ、さらに、必要に応じて図６（ｃ）に示すロータリーサイザー１０９により真円度の調整が行われることで、製品としての継目無鋼管が製造される。
【００１３】
こうして製造された各継目無鋼管は、ある一定の間隔で（例えば圧延３０本毎に１本の間隔で）試験片が切り出され、不図示の測定装置によって各試験片の肉厚が測定される（工程Ｐ７）。なお、試験片の切り出しは、一般的に偏肉の大きい先端側又は後端側から１０〜５００ｍｍ程度の長さとされる。
【００１４】
この肉厚測定による測定値が製品仕様を満たしている場合には、各継目無鋼管は、調整の必要なしとして図示しない冷却床に載置され（工程Ｐ８）、十分冷却された後に出荷等のラインに供される。一方、測定値が製品仕様を満たしていない所謂スペック外れが発生した場合には、当該継目無鋼管を廃棄するとともに、後述のように、工程Ｐ２の加熱炉への在炉時間の調整を行う。
【００１５】
このようなアッセルミル方式による加工法は、寸法精度も良く継目無鋼管の大量生産に適している。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したＰ１，Ｐ２の工程においては、ビレットを炉床に直接置いて加熱することによりビレット全体が均一に加熱されずに、不均一に熱が加えられることとなり、ビレットに偏熱（以下、ビレット偏熱という。）が発生することとなる。このビレット偏熱が生じると、上述したＰ３の工程（アッセル穿孔工程）において管の偏肉が生じやすくなり、かつ発生した偏肉について後の工程での除去が困難なことから、従来より、ビレットの偏熱をいかに発生させないようにするか、が重要な技術的課題となっている。
【００１７】
従来は、ビレット偏熱を抑えるために、加熱炉（回転炉１００）への在炉時間を十分に確保することで対処していた。また、偏肉スペック外の不良品が発生した場合には、従来は、各工程における操業を停止して、当初からの合計の在炉時間が２００分を超えないように工程Ｐ２における在炉時間（加熱時間）を増加させるようにしていた。
【００１８】
しかしながら、従来におけるこのような対処法では、加熱燃料の無駄が生じ、生産性の向上が望めない等の問題点があることから、この改善が求められていた。
【００１９】
なお、ビレットの偏肉を防止する方法の従来技術としては、例えば特公昭６０−１２１２９号公報（「ホローシエルの偏肉防止方法」）記載のものがあり、該公報には、加熱炉から抽出される丸ビレットの横断面温度分布を予測演算し、その演算結果から求めた最大温度偏差が、丸ビレットの温度偏差−偏肉率相関関係に基づき予め求めた偏肉発生警戒基準以上となった場合には加熱条件を変更し、また前記基準値よりも大きい偏肉不良発生基準値以上となった場合には加熱炉からの丸ビレットの抽出又は穿孔を中断することによって、偏肉を防止する方法が開示されている。
【００２０】
しかしながら、この方法では、偏肉のスペック外となる不良品の発生を減らすことはできても、偏肉の発生につきあくまで確率値を扱っていること、及び、丸ビレットの抽出又は穿孔を中断する必要が生じるので、生産性の向上の観点からは依然改良の余地があった。
【００２１】
一方、ビレット偏熱を抑えるための他の従来技術としては、上述したＰ１，Ｐ２の工程において、炉床からビレットを持ち上げて加熱するポケット式の加熱炉を用いることにより、ビレットを炉床と接触させないようにすることが行われていた。このポケット式の加熱炉は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、炉床２０１の上に、空間部Ｓを有するポケット状のホルダ部２０２を複数個配置できる構造となっており、ビレット１０を各ホルダ部２０２の上に乗せて加熱することによって、ビレット１０と炉床との接触による偏熱の発生を防止することが可能となる。
【００２２】
しかしながら、ポケット式の加熱炉を用いた場合には、各ホルダ部２０２にビレット１０を乗せることになるため、図７（ｂ）に示すホルダ部２０２同士の間隔Ｌは、加熱炉に装入する種々の径のビレットの内の最大ビレット径に合わせて決める必要がある。そのため、ポケット式の加熱炉では、装入可能なビレットの本数が固定されてしまい、操業中はこの変更が出来ない。
【００２３】
また、ポケット式の加熱炉を用いた場合には、加熱炉に種々の径のビレットを装入するケースでは、小径ビレットの占める割合が多くなるほど生産性が悪くなる、という弱点があった。詳細には、小径ビレットの場合には、ビレット重量が軽いためアッセル穿孔工程における１本あたりの穿孔速度が速くなり（すなわち穿孔時間が短くなり）、加熱炉からの小径ビレット１本あたりの抽出ピッチを速くする必要が生じる一方で、加熱炉内での小径ビレットの配置間隔が大きいため一度に十分な本数を加熱することができず、また、抽出ピッチを速くしようとすると在炉時間（すなわち加熱時間）が短くなり十分な加熱ができなくなる。このため、小径ビレットの場合には、加熱時間を確保してビレットの昇温待ちを行う必要から、適宜アッセル穿孔工程における操業を停止しなければならなくなり、生産性が悪くなる弱点を有していた。
【００２４】
一方、通常の炉（回転炉１００）を用いた場合には、加熱炉に装入できるビレットの本数や配置間隔等については柔軟な調整が行えることから、大径ビレットと小径ビレットを炉内に混在させる場合であっても上記の問題は生じないが、偏熱改善の必要上在炉時間を十分に確保していたがために、各種径のビレットを炉内に混在させる場合や、異なるユーザ仕様の継目無鋼管を連続して製造する連続操業を行う場合にあっては、必要以上に在炉時間を確保することになり、結果としてこの場合にも生産性の低下を招くとともに、加熱燃料の無駄が生じるという問題点があった。
【００２５】
このような実状に鑑みて、本発明者は、「通常の（直接載置式の）加熱炉を用いて生産性を確保しながら、操業を停止することなく、偏肉をスペック内に抑える」ことを課題として鋭意研究を繰り返し、以下のような知見を得るに至った。
【００２６】
すなわち、本発明者は、従来から知られている偏肉発生要因であるビレットの偏熱に着目し、種々の実験を経て、「アッセル偏肉は、ビレット偏熱による変形抵抗の差によって生じる要因が大きい」ことを見い出すに至った。
【００２７】
また、本発明者は、上記種々の実験において、加熱時間（在炉時間）をあえて従来よりも少ない種々の時間でビレットを加熱して継目無管を製造し、加熱時間（すなわち在炉時間）と偏熱値と偏肉値との相関関係についての分析を行った。その結果、偏熱値の増加に対する偏肉値の増加の特性、及び、加熱時間（在炉時間）の増加に対する偏熱値の減少の特性、について、それぞれ近似式で表せること、及び、近似式に基づいてビレットの加熱時間を設定することにより、偏肉値をスペック範囲内に抑えながら従来よりも加熱時間を短縮できること、を見い出した。
【００２８】
本発明は、このような知見に基づいて提案されたものであり、ビレットを炉床に直接置く方式の加熱炉を使用しながら、生産性の向上を図りつつ、発生する偏肉をスペック範囲内に抑えることが可能な継目無鋼管の製造方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中実丸ビレットを炉床に直接置いて該炉床に中実丸ビレットが接触した状態で加熱する加熱炉に、中実丸ビレットを入れて加熱した後に、ビレットの中央部をアッセル・ミルにより穿孔して製造する継目無鋼管の製造方法であって、中実丸ビレットを加熱炉で加熱するにあたり、予め実験により作成された、偏熱と偏肉との関係について示す第１の関係式と、偏熱とビレット在炉時間との関係について示す第２の関係式と、に基づいて、ユーザの要求する偏肉仕様に応じた在炉時間を確保することを特徴とする。
【００３０】
すなわち、本発明では、加熱炉への中実丸ビレットの加熱時間設定にあたり、偏熱と偏肉との関係式と、偏熱と在炉時間との関係式とを用いて、ユーザの要求する偏肉仕様に応じた偏熱の許容範囲が抽出され、さらには偏熱を許容範囲内にするための在炉時間を確保することで、アッセル・ミルによる穿孔時に発生する偏肉の値がユーザ仕様を満足する許容範囲内となる。
【００３１】
ここで、「偏熱」とは、加熱後における中実丸ビレットの（高温部−低温部）の温度（℃）である。
【００３２】
また、「偏肉」とは、穿孔後のビレット中央部の（最大肉厚−最小肉厚）の値（ｍｍ）である。
【００３３】
最小在炉時間の値を求めるにあたっては、まず、偏熱と偏肉との関係についての第１の関係式を作成する。この第１の関係式は、例えば、中実丸ビレットを加熱炉に入れて様々な加熱時間で加熱して、アッセル・ミルによる穿孔時に、偏熱及び偏肉の値を測定する予備実験を行って、実験データから見積もることで作成可能である。
【００３４】
次に、偏熱とビレット在炉時間（加熱時間）についての第２の関係式を作成する。この第２の関係式を作成するにあたっては、同様に上記予備実験に基づく実験データから見積もることになるが、正確かつ定量的な評価を行うために、実験データをＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）解析により見積って作成することが好ましい。
【００３５】
そして、各式の作成後における継目無鋼管の製造にあたっては、ユーザの要求する偏肉仕様に応じて、偏熱許容範囲を第１の関係式より見積もり、その偏熱許容範囲を満たす在炉時間を第２の関係式より見積もることとすればよい。
【００３６】
そして、作成した第１及び第２の関係式に基づいて見積もった在炉時間は、ビレットに発生する偏熱をユーザの要求する偏肉仕様にするための最小在炉時間としての意義を有することから、この条件下での中実丸ビレットの加熱を行うことにより、偏肉の改善と加熱時間低減の双方が実現でき、生産性が向上する。
【００３７】
ここで、第１の関係式については、本発明者が実験を行った結果、以下の式（１）で近似されることが分かった。
【００３８】
Ｐ　≦　（０．０００７×Ｑ２−０．００５１×Ｑ＋０．５）／２・・・式（１）
但し、Ｐ：アッセル・ミルによるビレットの中央部の穿孔時に発生しうる偏肉（最大肉厚−最小肉厚）の最大許容厚さ（ｍｍ）
Ｑ：穿孔時の中実丸ビレットの偏熱（高温部−低温部）の温度（℃）
一方、第２の関係式については、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）解析の結果、以下の式（２）で近似されることが判明した。
【００３９】
４０≦ｈ＝０．０１９×Ｑ２−３．５５１×Ｑ＋２０７．８９・・・式（２）
但し、ｈ：最低在炉時間（ｍｉｎ）
Ｑ：穿孔時の中実丸ビレットの偏熱（高温部−低温部）の温度（℃）
ここで、最低在炉時間ｈの値を４０分以上とするのは、一般に、アッセルミルにより製造される継目無鋼管は、一般には直径φ６０ｍｍ〜２６５ｍｍ程度の中実丸ビレットが用いられ、実際の製造可能範囲としても上述のように直径５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度の中実丸ビレットが対象となるため、このようなビレットに対して４０分に満たない在炉時間とすると、中実丸ビレットが圧延可能温度まで昇温せず、圧延出来なくなるからである。
【００４０】
なお、在炉時間の上限については、従来と同様に２００分程度である。
【００４１】
さらに、偏肉スペックを維持しつつ生産性の向上を図ろうとする場合には、第２の関係式につき、上述した式（２）に変えて、以下の式（３）を用いて在炉時間（加熱時間）を設定する。
【００４２】
２００≧ｈ＝０．０１９×Ｑ２−３．５　５１×Ｑ＋２０７．８９＋Ｈ・・・式（３）
但し、ｈ：在炉時間（ｍｉｎ）
Ｑ：穿孔時の中実丸ビレットの偏熱（高温部−低温部）の温度（℃）
Ｈ：０以上４０以下
すなわち、式（３）では、式（２）における最低在炉時間から４０（分）以内の在炉時間（但し、２００分を越えないこと）としており、在炉時間をこのように設定することで、従来よりも在炉時間（加熱時間）の短縮、加熱燃料の節約等が図られ、生産性の向上が確保される。
【００４３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４４】
まず、図１及び上述の各図を参照して、ビレットを炉床に直接置く方式の加熱炉を用いて継目無鋼管を製造する際に発生するビレット偏熱、及びこのビレット偏熱に基づき工程Ｐ３のアッセル穿孔時に発生するビレット鋼管の偏肉発生の態様等に関する本発明者の知見について説明する。
【００４５】
上述したＰ１，Ｐ２の工程において、ビレットを炉床に直接置く方式の加熱炉（回転炉１００）を用いて加熱した場合には、図１に示すように、加熱炉の炉床１０１にビレット１０が直接載置され両者が接触した状態となる。そして、図５（ａ）で説明した挿入口１０２ａ及び排出口１０２ｂからの進入空気や、炉の冷却水（図示せず）等により、炉床１０１の温度が常に低下する傾向にある。このため、ビレット１０における炉床１０１との接触面１０ａの温度が低くなるとともに、矢印Ａ及びＢで示すように、この温度低下がビレット１０の周方向に広がるように伝導して行くことから、ビレット１０においては、周方向の偏熱（ビレット偏熱）が生じる。
【００４６】
このようにして生じたビレット偏熱は、鋼材の変形抵抗の差を生じさせる要因となることから、上述した工程Ｐ３のアッセル穿孔時に、変形抵抗の低い高温部（図１の例ではビレット１０の上方部分）が薄肉となり、変形抵抗の高い低温部（図１の例ではビレット１０の下方部分）が厚肉となり、偏肉が生じることが分かった。この偏肉は、外径や新円度調整のための後工程（Ｐ６）では除去できないものとなる。
【００４７】
また、本発明者は、ビレット偏熱が生じた場合でも、その熱の分布態様がランダムではなく図１で説明したように規則的であることから、偏熱値と偏肉値との関係を一定の式で表すことができるものと考え、「偏熱の値が増加するにつれて、発生する偏肉の値がどのようになっていくか」についての一般的な特性を見い出すべく、製造可能範囲である直径（φ）５０〜３００ｍｍの中実丸ビレットについて、種々の時間で連続加熱して各種データを収集する実験を行った。
【００４８】
具体的には、各種（鋼種、太さ、等）のビレットについて、回転炉内に入れて加熱し、加熱温度を１０５０℃〜１２００℃の範囲に維持しつつ、在炉時間を様々（４０〜１８０分）に設定して回転炉から取り出して偏熱値を測定し、続けてアッセル・ミルによる穿孔を行った直後にその偏肉値を測定し、偏熱値及び対応する偏肉値及び対応する在炉時間等の各数値のデータを収集した。そして、収集したデータに基づいて、偏熱値と偏肉値との関係、及び在炉時間と偏熱値との関係についてそれぞれグラフ化した。この結果を図２（ａ）及び（ｂ）に示す。
【００４９】
まず、偏熱と偏肉との関係については、図２（ａ）に示すように、偏熱の値が上昇するにつれて、偏肉の値が指数関数的に増加していくのが分かる。この特性については、以下の式（１）の関係式で近似することが可能である。
【００５０】
Ｐ　≦　（０．０００７×Ｑ２−０．００５１×Ｑ＋０．５）／２　　　・・・式（１）
但し、Ｐ：穿孔時に発生した偏肉（最大肉厚−最小肉厚）の値
Ｑ：中実丸ビレットにおける高温部温度−低温部温度
ここで、Ｐについては、「穿孔時に発生しうる偏肉（最大肉厚−最小肉厚）の最大許容厚さ」と言い換えることが可能である。
【００５１】
次に、在炉時間と偏熱値との関係については、図２（ｂ）に示すように、在炉時間が長くなるにつれて、偏熱の値が指数関数的に減少していくのが分かる。そして、本発明者は、在炉時間と偏熱値の各データをコンピュータに入力してＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）解析を行うことで、以下の式（２）’を導出した。
【００５２】
ｈ’＝０．０１９×Ｑ２−３．５５１×Ｑ＋２０７．８９・・・式（２）’
但し、ｈ’：在炉時間（ｍｉｎ）
Ｑ：穿孔時の中実丸ビレットの偏熱（高温部−低温部）の温度（℃）
さらに、上記式（２）’の実用的な範囲を規定すべく、以下の式（２）を導出した。
【００５３】
４０≦ｈ＝０．０１９×Ｑ２−３．５５１×Ｑ＋２０７．８９・・・式（２）
但し、ｈ：最低在炉時間（ｍｉｎ）
Ｑ：穿孔時の中実丸ビレットの偏熱（高温部−低温部）の温度（℃）
以下に、本発明者が行った実験及び各式の導出過程等について詳細に説明する。なお、以下は、説明の便宜のため、最も多く用いられている直径（φ）１１０ｍｍのＳＵＪ２（軸受鋼）管材のビレットを用いて実験した場合を説明するが、実際には各種径、各種鋼のビレットについて実験した。
【００５４】
本発明者は、直径（φ）１１０ｍｍのＳＵＪ２管材のビレット１０（図５参照）について、上述した加熱炉（回転炉１００）の炉床１０１に複数本入れ（工程Ｐ１）、かつ、加熱温度を１０５０℃〜１２００℃の範囲とし、在炉時間（加熱時間）を４０〜１８０分の範囲で種々の時間に設定して回転炉１００内で連続加熱（工程Ｐ２）した後に、プラグ径９０ｍｍのピアシング・ミル１０３で穿孔し（工程Ｐ３）、穿孔直後に、このビレットにおける偏熱を測定した。偏熱の測定は、ＮＥＣ三栄株式会社製のサーモトレーサー（赤外放射温度計）を用いた。
【００５５】
ピアシング・ミル１０３で穿孔されたビレット１０は、その後、上述のように、トランスバール・エロンゲーター１０５による肉厚調整の工程（工程Ｐ４），再熱炉１０７による再加熱の工程（工程Ｐ５），シンキング・ミル１０８による外径寸法調整及びロータリーサイザー１０９による真円度形成の工程（工程Ｐ６），不図示の冷却床上に載置される冷却工程（工程Ｐ７）へと、順次移ることになる。
【００５６】
ここで、本実験では、ロータリーサイザー１０９による真円度形成の工程（工程Ｐ６）が終了した後に、当該ビレット１０を、所定の位置及び長さで切り出して、肉厚測定用のサンプル（以下、「測定サンプル」という。）とし、この測定サンプルの肉厚を円周方向に沿って測定することで、肉厚状態（偏肉の程度）について検査した。
【００５７】
ここで、測定サンプルの切り出し方法及び肉厚の測定方法について、図３（ａ），（ｂ）を参照して説明する。まず、直径（φ）１１０ｍｍのビレット１０につき、図３（ａ）に示すように、その先端部１０ｂから５０〜３００ｍｍの位置（すなわちＬ０＝５０〜３００ｍｍ）から長さ１０〜１００ｍｍ（すなわちＬ１＝１０〜１００ｍｍ）の測定サンプル１１を切り出し、図３（ｂ）に示すように、この測定サンプル１１の肉厚Ｗを測定した。測定サンプル１１の肉厚測定にあたっては、不図示のマイクロメータを用いて、円周方向に沿って３２箇所の肉厚Ｗを測定した。
【００５８】
そして、この測定結果に基づいて、以下の式（Ａ）
Ｐ＝最大肉厚値Ｗ１−最小肉厚値Ｗ０・・・・式（Ａ）
により偏肉値Ｐを算出した。
【００５９】
また、本発明者は、同径のビレット１０について、その在炉時間（加熱時間）を４０〜１８０分の範囲内で種々の値に設定して連続加熱（工程Ｐ２）したものについて、それぞれ、工程Ｐ３の穿孔直後の偏熱値、及び工程Ｐ６の後の各肉厚Ｗを測定し、偏肉値Ｐ’を算出した。
【００６０】
そして、偏熱値Ｑ（℃）と偏肉値Ｐ’（ｍｍ）との関係について、Ｑを横軸上、Ｐ’を縦軸上にとりグラフ化したところ、図２（ａ）で上述した曲線で表されることが分かった。この曲線は、
Ｐ’　＝　｛０．０００７×Ｑ２−０．００５１×Ｑ＋０．５）｝／２・・・式（１）’
の関係式で近似することが可能である。
【００６１】
この式（１）’から、偏肉値Ｐ’を、穿孔時に発生しうる偏肉（最大肉厚−最小肉厚）の最大許容厚さＰ（ｍｍ）に置き換えると、以下の不等式による式（１）
Ｐ　≦　（０．０００７×Ｑ２−０．００５１×Ｑ＋０．５）／２・・・式（１）
が導出される。この式（１）におけるＰは、ユーザの要求する偏肉仕様（偏肉スペック）としての意義を有することになる。また、式（１）におけるＱは、ユーザの要求する偏肉仕様に応じた偏熱許容範囲としての意義を有することになる。
【００６２】
さらに、本発明者は、上述した実験の結果より、在炉時間（加熱時間）ｈ（分）と偏熱値Ｑ（℃）との関係について、ｈを横軸上、Ｑを縦軸上にとりグラフ化したところ、図２（ｂ）に示されるような曲線で表されることが分かった。この曲線は、コンピュータに各データを入力してＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）解析　によって見積もった結果、
ｈ＝０．０１９×Ｑ２−３．５５１×Ｑ＋２０７．８９・・・式（２）’の関係式が導出された。すなわち、在炉時間（加熱時間）ｈ（分）と偏熱値Ｑ（℃）との関係については、上記式（２）’で近似することが可能である。
【００６３】
なお、継目無鋼管製造時におけるビレットの実用的な在炉時間（加熱時間）ｈ（分）の範囲としては、従来より、上限については上述のように２００分を超えないこと、及び、下限については４０分を割らないことが条件となっていることから、この式（２）’から、
２００（ｍｉｎ）≧（ｈ＝０．０１９×Ｑ２−３．５５１×Ｑ＋２０７．８９）≧４０（ｍｉｎ）・・・式（２）
が導出される。
【００６４】
具体的には、例えば、偏熱値Ｑが１０℃，２０℃，３０℃，４０℃，５０℃，６０℃，７０℃，と上がるにつれて、それぞれ、発生しうる偏肉の最大値Ｐは式（１）より、０．２５９５（約０．２６ｍｍ），０．３３９（約０．３４ｍｍ），０．４８８５（約０．４９ｍｍ），０．７０８（約０．７１ｍｍ），０．９９７５（約１．０ｍｍ），１．３５７（約１．３６ｍｍ），１．７８６５（約１．７９ｍｍ）と増加し、逆に、確保すべき最低在炉時間は式（２）より、１７４．２８（約１７５分），１４４．４７（約１４５分），１１８．４６（約１１９分），９６．２５（約９７分），７７．８４（約７８分），６３．２３（約６４分），５２．４２（約５３分）と減って行くことになる。
【００６５】
一方、実際の継目無鋼管の製造にあたっては、ユーザの偏肉スペックすなわち偏肉の最大値Ｐが決められているので、例えば、Ｐが０．２５ｍｍ，０．５０ｍｍ，０．７５ｍｍ，１．００ｍｍ，１．２５ｍｍ，１．５０ｍｍ，１．７５ｍｍの場合には、それぞれ、偏熱値Ｑの発生限度は式（１）より、７．０℃，３０．５℃，４１．５℃，５０．０℃，５７．０℃，６３．５℃，６９．０℃となり、確保すべき最低在炉時間は式（２）より、１８３．９６４（約１８４分），１１７．２５（約１１８分），９３．２４６３（約９４分），７７．８４（約７８分），６７．２１４（約６８分），５９．０１４２（約６０分），５３．３３（約５４分）と決定される。
【００６６】
この結果に基づいて、任意に在炉時間（すなわちビレットの抽出ピッチ）を設定可能な回転炉を用いて、中実丸ビレットの連続加熱を行う場合に適用した例を表１に示す。
【００６７】
【表１】
2004098101.tif 000003
【００６８】
ここで、
×：偏肉不良（スペック外れ）
△：偏肉不良あり（１０本の圧延中、偏肉不良１本発生）
○：スペック内（１０本の圧延中、偏肉不良の発生無し）
−：脱炭深さが深くなるため、不可。
【００６９】
また、「○」のうち、最低在炉時間を含む斜線で囲まれた領域については、ＣＡＥによる計算によって新たに得られた在炉時間の範囲であって、偏肉対策に有効で、生産性の増加に有利な範囲と判明した在炉時間範囲である。この在炉時間範囲は、上述した式（３）の範囲と一致する。
【００７０】
一方、「○」のうち、２００分の欄を含む下方の斜線で囲まれた領域については、従来より、「在炉時間を十分確保することにより、偏肉が低減し偏肉対策に有効な時間」として経験的に設定していた在炉時間である。
【００７１】
上述の各式は、加熱炉を制御するコンピュータの制御プログラム等に予め組み込んでおき、上述した工程Ｐ２の加熱に先立って、ユーザからの偏肉仕様に基づくＰの値を上記コンピュータ等に設定入力し、Ｑ及びｈの値を算出することで、算出値ｈに基いて在炉時間（回転床が１周する時間）を自動設定したり、加熱を自動停止させる等の設定が可能となる。さらには、偏肉仕様が異なる複数の製造計画を連続して行う場合には、製造計画毎の各Ｐの値を順次設定入力し、算出された各ｈの値に基づいて、在炉時間（回転床が１周する時間）を自動変更することも可能となる。
【００７２】
（具体的な製造計画に基づく継目無管の製造例）
以下、継目無鋼管の具体的な製造計画があると仮定した場合の本発明の適用例について説明する。なお、本発明につき下記例の具体的数値に限定されるものでないことは勿論である。
【００７３】
使用する加熱炉：連続加熱式で、１０分間隔で在炉時間を設定可能な回転炉（図５（ａ）参照）
操業計画Ａ：直径（φ）１１０ｍｍのＳＵＪ２管材のビレットから、肉厚１０ｍｍの継目無管を２００本製造する（偏肉許容スペック１．０ｍｍ）
操業計画Ｂ：直径（φ）１１０ｍｍのＳＵＪ２管材のビレットから、肉厚１０ｍｍの継目無管を３００本製造する（偏肉許容スペック０．５ｍｍ）
・・・以下、各種操業計画が続くものとする。
【００７４】
ここで、操業計画Ａの場合には、工程Ｐ１及び工程Ｐ２の加熱を行うにあたっては、式（１）乃至式（３）に基いて作成した上述の表１の該当欄より、加熱炉へのビレットの在炉時間を８０分〜２００分の広い範囲内で選択できるが、従来に比して生産性の向上及び加熱燃料の節約を図るためには、式（３）に基いて在炉時間を８０分〜１１０分の範囲に設定すれば良いことが分かる。
【００７５】
従って、加熱炉として連続加熱式の回転炉１００を使用する本例では、回転床１０１の回転ピッチについて、ビレットの在炉時間が８０分〜１２０分の範囲内（例えば、誤差等も考慮して９０分）になるように設定して工程Ｐ２の連続加熱を行えばよい。
【００７６】
これにより、操業計画Ａにおいて、アッセル偏肉の発生を許容範囲内に維持しつつ、従来行っていた設定時間に比して在炉時間の大幅な短縮を図ることが可能となる。また、次のアッセル穿孔工程との関係についても、炉内に装入するビレットの本数の調整が可能であるため、アッセル穿孔工程における操業を停止しなければならないケースが著しく減少し、生産性の向上が図られる。
【００７７】
同様に、操業計画Ｂの場合には、工程Ｐ１及び工程Ｐ２の加熱を行うにあたっては、式（１）乃至式（４）に基いて作成した上述の表１の該当欄より、加熱炉へのビレットの在炉時間を１２０分〜２００分の広い範囲内で選択できるが、従来に比して生産性の向上及び加熱燃料の節約を図るためには、式（４）に基いて在炉時間を１２０分〜１６０分の範囲に設定すれば良いことが分かる。
【００７８】
従って、加熱炉として連続加熱式の回転炉１００を使用する本例では、回転床１０１の回転ピッチについて、ビレットの在炉時間が１２０分〜１６０分の範囲内（例えば、誤差等も考慮して１３０分）になるように設定して工程Ｐ２の連続加熱を行えばよい。
【００７９】
これにより、操業計画Ｂにおいても、アッセル偏肉の発生を許容範囲内に維持しつつ、従来行っていた設定時間に比して在炉時間の大幅な短縮を図ることが可能となる。また、次のアッセル穿孔工程との関係についても、炉内に装入するビレットの本数の調整が可能であるため、アッセル穿孔工程における操業を停止しなければならないケースが著しく減少し、生産性の向上が図られる。
【００８０】
さらに、操業計画Ａと操業計画Ｂとを連続して行う場合には、操業計画Ａから操業計画Ｂへと移行する際に、具体的には、例えば回転炉１００内に操業計画Ａの最後（２００本目）のビレットが入っている状態で、かつ、操業計画Ｂの最初（１本目）のビレットを回転炉１００内に搬入する際に、ビレットの在炉時間が１２０分〜１６０分の範囲になるように、回転床１０１の回転ピッチを変更するように操作すること、あるいは予め設定しておくこととすればよい。
【００８１】
このような回転床１０１の回転ピッチの変更が行われることで、複数の操業計画を連続して実行することが可能となり、継目無管の一連の製造においてアッセル偏肉の発生を許容範囲内に維持しつつ、加熱時間を最小限とすることが可能となり、生産性の大幅な向上が実現される。
【００８２】
なお、逆に、操業計画Ｂから操業計画Ａに移行するような場合には、例えば回転炉１００から操業計画Ｂの最後（３００本目）のビレットが出される際に、ビレットの在炉時間が１２０分〜１６０分の範囲になるように、回転床１０１の回転ピッチを変更するように操作すること、あるいは予め制御プログラム等で設定しておけばよい。
【００８３】
さらには、例えば一の操業計画において大径のビレットと小径のビレットとを混在させて加熱するような場合や、一の操業計画において偏肉スペックが異なるビレット同士を混在させて加熱するような場合であっても、これらビレット間において最低在炉時間が最も長く必要なビレットの在炉時間の範囲になるように、回転床１０１の回転ピッチを変更するように操作すること、あるいは予め設定しておくことにより、連続操業を停止することなく続行することが可能となる。
【００８４】
このように、本実施形態の継目無鋼管の製造方法によれば、ビレットを炉床に直接置く方式の加熱炉を使用しながら、加熱時間を最小限に抑えつつライン停止を回避する等により、コスト面及び全体の生産時間の短縮等に基づく生産性の向上を図りつつ、発生する偏肉をスペック範囲内に抑えることが可能となる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ビレットを炉床に直接置く方式の加熱炉を使用しながら、生産性の向上を図りつつ、発生する偏肉をスペック範囲内に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビレットを炉床に直接置く方式の加熱炉を用いて継目無鋼管を製造する際に発生する偏熱について説明するための図である。
【図２】偏肉と偏熱と在炉時間との関係を説明するための図表であり、（ａ）が偏熱の値の変化に対応する偏肉の値について説明する図表、（ｂ）が在炉時間の値の変化に対応する偏熱の値について説明する図表である。
【図３】実施の形態における肉厚の測定方法について説明する図であり、（ａ）が測定サンプルの切り出しの位置及び長さを説明する図、（ｂ）が測定サンプルの肉厚を測定する状態について説明する図である。
【図４】継目無鋼管の従来の製造方法を説明する図であり、アッセルミル方式に基づく製管設備により、継目無鋼管を製造する場合について示す工程図である。
【図５】継目無鋼管の従来の製造方法を説明する図であり、（ａ）は複数本のビレットが回転炉で加熱される状態を、（ｂ）は加熱済みのビレットの中央部がピアシング・ミル等により穿孔される状態を、（ｃ）は穿孔されたビレットが圧延機（トランスバール・エロンゲーター）により肉厚調整される状態を、それぞれ示す。
【図６】継目無鋼管の従来の製造方法を説明する図であり、（ａ）はビレット鋼管が再熱炉で加熱される状態を、（ｂ）は再加熱後のビレット鋼管がシンキング・ミルにより外径寸法調整される状態を、（ｃ）は外径寸法調整後のビレット鋼管がロータリーサイザーにより真円度が出される状態を、それぞれ示す。
【図７】ポケット式の加熱炉について説明する図であり、（ａ）がホルダ部の構成を示す斜視図，（ｂ）が各ホルダ部にビレットが載置された状態を示す図である。
【符号の説明】
１０　中実丸ビレット
１０’　ビレット鋼管
１１　測定サンプル
１００　　加熱炉（回転炉）
１０１　（加熱炉の）炉床
１０２　外壁
１０２ａ　挿入口
１０２ｂ　排出口
１０３　ピアシング・ミル
１０３ａ，１０３ｂ　ロール
１０４　プラグ
１０５　トランスバール・エロンゲーター（圧延機）
１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ　ロール
１０６　マンドレル
１０７　再熱炉
１０８　シンキング・ミル
１０９　ロータリーサイザー
【図１】
2004098101.tif 000004
【図２】
2004098101.tif 000005
【図３】
2004098101.tif 000006
【図４】
2004098101.tif 000007
【図５】
2004098101.tif 000008
【図６】
2004098101.tif 000009
【図７】
2004098101.tif 000010