(57)【要約】【課題】マンドレルバーへの素管焼付きに起因する継目無鋼管の内面疵発生を防止し、かつマンドレルバーの損傷を防止しうるマンドレルバーの製造方法を提供する。【解決手段】マンドレルバー製造工程に含まれるベルト研磨１５工程の最終段階で、用いるエンドレス研磨ベルト６の幅端６Ｅ以外の部分のみを、研磨対象であるバー材８に押し当てる。そうするには、最終段階で用いるベルト６の回転支軸７を、周方向回転２０かつ長手方向搬送２１されているバー材８の搬送方向２１と非平行（交差角度θ＝１〜１７９°）に配置することが好適である。【選択図】  図１
2004351479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒鋼を、粗切削、先後端加工、仕上切削をこの順に含む工程に通して、マンドレルバー形状となしたバー材を、ベルト研磨した後、熱処理してマンドレルバーとなすマンドレルバーの製造方法において、前記ベルト研磨の最終段階で、用いるエンドレス研磨ベルトの幅端以外の部分のみをバー材に押し当てて研磨することを特徴とするマンドレルバーの製造方法。
【請求項２】
前記ベルト研磨の最終段階で用いるエンドレス研磨ベルトの幅端部に丸みをつけたことを特徴とする請求項１記載のマンドレルバーの製造方法。
【請求項３】
前記ベルト研磨の最終段階で用いるエンドレス研磨ベルトの回転支軸を、周方向回転かつ長手方向搬送されているバー材の搬送方向と非平行に配置することを特徴とする請求項１または２に記載のマンドレルバーの製造方法。
【請求項４】
前記回転支軸を前記搬送方向と交差角度３０〜１５０°で交差させて配置することを特徴とする請求項３記載のマンドレルバーの製造方法。
【請求項５】
前記回転支軸を前記搬送方向と略直交させて配置することを特徴とする請求項４記載のマンドレルバーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マンドレルバーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マンドレルバーは、継目無鋼管の製造においてマンドレルミル（中・小径マンネスマン製管ラインの主延伸圧延機として用いられる熱間タンデム孔型圧延機）を用いた圧延操業の際に、被圧延材である中空シェルの中空部に挿入して用いる棒状の内面工具である（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
例えば図２に示すように、マンドレルバー１は、通常、所定鋼種（例えばＪＩＳ  ＳＫＤ６相当）の棒鋼５を素材として、粗切削１０、矯正１１（必要に応じて実施）、先後端加工１２、仕上切削１３、矯正１４（必要に応じて実施）をこの順に行った後、エンドレス研磨ベルトを用いてベルト研磨１５を行い、さらに表面硬化のための熱処理１６（例えば表面焼入れ‐焼戻し）を行うという工程で製造される（例えば特許文献１；図３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２７０７５１９号公報
【非特許文献１】
日本塑性加工学会編  塑性加工シリーズ８「棒線・形・管圧延」１７４頁、１９９１年、コロナ社発行
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発明者が従事する継目無鋼管の製造現場では、最近、太径（直径１４０ｍｍ以上）のマンドレルバーを用いたマンドレルミル圧延操業時に、マンドレルバーが素管に焼付き、製品管に内面疵が多発するとともに、マンドレルバーが損傷して繰返し使用可能回数が減少する（短寿命化する）という問題がある。本発明は、この問題を解決し、マンドレルバーへの素管焼付きに起因する継目無鋼管の内面疵発生を防止し、かつマンドレルバーの損傷を防止しうるマンドレルバーの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するために、まず、マンドレルバーの損傷状況を調査した。その結果、損傷した太径のマンドレルバー１には、圧延使用時に頻繁に素管内面と接触する箇所に相当する先端から約１８ｍの長さの部分にわたって、図３に示すような、バー周面をらせん状に周回して延びた一条のクラック２が存在することが認められた。このらせん状クラック２のらせんピッチＰは約２０ｍｍであった。
【０００７】
一方、図２に示したマンドレルバー製造工程におけるベルト研磨１５では、従来、例えば図４に示すように、周方向回転２０されながら長手方向搬送２０されている、マンドレルバー製品となる途中のバー材８に、複数のエンドレス研磨ベルト６を押し当てるという方法で、研磨が行われていた。エンドレス研磨ベルト６の回転支軸７はバー材８の長手方向搬送２１方向に平行に配置されていた。また、前記長手方向搬送２１の搬送速度は、被処理材８の１周方向回転２０の所要時間あたり約２０ｍｍであって、前記クラック２のらせんピッチＰと等しくなっていた。
【０００８】
これらのことから、発明者は、前記問題の原因を次のように推察した。すなわち、バー材に最後に接触するエンドレス研磨ベルトの幅端がバー材に凹みを付ける。この凹みはバー材の搬送仕様（周方向回転速度と長手方向搬送速度の関係）によって決まる形のらせん状をなし、熱処理で消失せず、製品となったマンドレルバーに残る。マンドレルバーは圧延に繰返し使用されるが、使用中は加熱され、再使用前は水冷されるので、この加熱‐冷却の繰返しにより、前記凹みからヒートクラックが発生し、このヒートクラックが素管焼付きの起点となるとともに、マンドレルバーの短寿命化につながる、と推察したのである。
【０００９】
実際、ベルト研磨後のバー材周面には約２０ｍｍピッチのらせん状模様が目視観察された。このらせん状模様の発生箇所から採取したレプリカについて表面粗さを測定したところ、このらせん状模様発生箇所には２〜４μｍ深さの凹みが存在することがわかった。また熱処理後の製品でも同様であった。
そこで、発明者は、この凹みを生じさせないようにすれば、前記問題は解決すると考え、それを実現する方法を鋭意検討した結果、ベルト研磨の最終段階で、エンドレス研磨ベルトの幅端をバー材から離して研磨することにより、前記凹みが生じなくなり、前記問題を解決しうることを見出して本発明をなした。
【００１０】
すなわち、本発明は、棒鋼を、粗切削、先後端加工、仕上切削をこの順に含む工程に通して、マンドレルバー形状となしたバー材を、ベルト研磨した後、熱処理してマンドレルバーとなすマンドレルバーの製造方法において、前記ベルト研磨の最終段階で、用いるエンドレス研磨ベルトの幅端以外の部分のみをバー材に押し当てて研磨することを特徴とするマンドレルバーの製造方法である。
【００１１】
本発明では、前記ベルト研磨の最終段階で用いるエンドレス研磨ベルトの幅端以外の部分のみをバー材に押し当てるには、当該ベルトの幅端部に丸みをつけたものを用いること、および／または、当該ベルトの回転支軸を、周方向回転かつ長手方向搬送されているバー材の搬送方向と非平行に配置することが好ましい。本発明にいう非平行とは交差角度１〜１７９°で交差していることを意味する。好ましくは前記回転支軸を前記搬送方向と交差角度３０〜１５０°で交差させて配置することである。さらに好ましくは前記回転支軸を前記搬送方向と略直交させて配置することである。本発明にいう略直交とは交差角度８５〜９５°で交差していることを意味する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明では、マンドレルバー製造工程に含まれるベルト研磨工程の最終段階で、用いるエンドレス研磨ベルトの幅端以外の部分のみを、研磨対象であるバー材に押し当てるようにしたから、ベルト幅端がバー材から離れた状態で研磨が行われる。これによりベルト研磨工程を終えたバー材にはらせん状の凹みが存在しなくなる。なお、ベルト研磨工程の最終段階よりも前の段階では従来同様ベルト幅端がバー材に当接していてもよい。この段階でらせん状の凹みが生じても、その凹みはベルト幅端以外の部分のみをバー材押し当てる最終段階の研磨により消すことができるからである。
【００１３】
ここで、研磨ベルトの幅端以外の部分のみをバー材に押し当てる方法としては、ベルトの幅端部形状をＲ状（丸みのついた形状；図５参照）にしたり、ベルトの回転支軸をバー材の搬送方向と非平行に配置する方法等がある。
本発明では、ベルト研磨以外の工程（すなわち粗切削、先後端加工、仕上切削および熱処理）およびベルト研磨工程の最終段階以外の段階について、その手順は、とくに限定される点はなく、通常の方法により行えばよい。また、粗切削後からベルト研磨前までの間に、どこかの段階で必要に応じてバー材に適宜の矯正（形状矯正）を施してもよい。また、本発明は、ベルト研磨に用いるエンドレス研磨ベルトが複数タンデム配置されている場合に限定されず、単一のエンドレス研磨ベルトで研磨する場合も本発明範囲に属する。この場合、この単一のベルトがベルト研磨の最終段階で用いられるものとなることはいうまでもない。
【００１４】
また、前記したように、従来、らせん状のクラックは、太径のマンドレルバーに多発し、細径のバー材での発生は稀であるので、本発明は、太径（直径１４０ｍｍ以上）のマンドレルバーを製造する場合に適用されることが、効果の顕現性の点から好ましい。
ベルト研磨の最終段階で、ベルト幅端６Ｅをバー材に当てないようにするには、図１  （ａ）  に平面図で示すように、エンドレス研磨ベルト６の回転支軸７を、周方向回転２０かつ長手方向搬送２１されているバー材８の搬送方向２１と非平行（交差角度θ＝１〜１７９°）に配置することが好適である。こうすることにより、図１（ｂ）に  （ａ）  のＡ−Ａ矢視図で示すようにベルト幅端６Ｅはバー材８の周面から離れた位置を通るので、ベルト６の幅端６Ｅ以外の部分のみをバー材８に当接させた研磨を容易に行うことができる。
【００１５】
なお、交差角度θを３０〜１５０°の範囲にすると、より有効にらせん状凹みの発生を防止できてさらに好ましい。なかでもとくに、ベルト６の回転支軸７をバー材８の搬送方向２１と略直交（θ＝８５〜９５°）とすると、さらに一段と効果的にらせん状凹みの発生を防止することができて最も好ましい。
【００１６】
【実施例】
図２に示した製造工程によりマンドレルミル圧延用のマンドレルバー１（材料鋼種：ＪＩＳ  ＳＫＤ６、直径：１５３ｍｍ、長さ：２２．４ｍ）を製造した。このとき、３台タンデム配置したエンドレス研磨ベルト６を用いて行うベルト研磨１５工程において、図１に示したように、最終段階で用いるベルト６の回転支軸７とバー材８の搬送方向２１との交差角度θを表１に示すように変更した。なお、一部の条件においてベルト６の幅端部に丸みをつけた。ベルト幅端６Ｅは、θ＝０°かつベルト幅端に丸みなしの条件（比較例）ではバー材８に当接し、それ以外の条件（発明例）ではバー材から離間した。
【００１７】
これらの条件で製造されたマンドレルバーを用いて、フルフロート方式の２ロール型マンドレルミル圧延により継目無鋼管（品種：１３Ｃｒ鋼、外径：７３ｍｍ、肉厚５．５ｍｍ、長さ９．６ｍ）を製造した。各マンドレルバーは、繰返し使用され、各使用の都度、黒鉛系潤滑剤を塗布された後、被圧延材である中空シェルの中空部に挿入された。また、繰返し使用される間、各マンドレルバーは、挿入時の圧延温度（約１２００℃）への加熱⇔引き抜き後の略常温への水冷、の繰返しからなる熱サイクルを被った。
【００１８】
上記マンドレルミル圧延操業について、素管焼付き発生率、製品管内面疵による不合格率、およびマンドレルバー寿命（廃却までに圧延に繰返し使用できた回数）を調査した。その結果を表１に示す。なお、表１に示した調査結果は、比較例に対する比を１００倍した指数で表示されている。
【００１９】
【表１】
2004351479.tif 000003
【００２０】
表１に示すように、発明例では、比較例に比べ素管焼付き発生率、製品管内面疵による不合格率が低減し、かつマンドレルバー寿命が大幅に改善した。
【００２１】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、継目無鋼管をマンドレルミル圧延により製造する場合に、マンドレルバーの素管焼付きトラブルが低減し、製品管の製造歩留りが向上し、かつマンドレルバーの寿命が向上するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の１例を示す模式図であって、  （ａ）はベルト研磨の最終段階を示す平面図、（ｂ）は  （ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
【図２】マンドレルバーの製造工程の１例を示すフロー図である。
【図３】マンドレルバーの損傷状況を示す模式図である。
【図４】ベルト研磨方法の従来例を示す模式図である。
【図５】本発明のもう一つの実施形態の１例としてベルト幅端部に丸みをつけた例を示す模式図である。
【符号の説明】
１  マンドレルバー
２  クラック（らせん状クラック）
５  棒鋼
６  ベルト（エンドレス研磨ベルト）
６Ｅ  幅端（ベルト幅端）
７  回転支軸
８  バー材
１０  粗切削
１１  矯正
１２  先後端加工
１３  仕上切削
１４  矯正
１５  ベルト研磨
１６  熱処理
２０  バー材の周方向回転
２１  バー材の長手方向搬送（搬送方向）
【図１】
2004351479.tif 000004
【図２】
2004351479.tif 000005
【図３】
2004351479.tif 000006
【図４】
2004351479.tif 000007
【図５】
2004351479.tif 000008