(57)【要約】【課題】  円周方向剪断歪みを低減することができるバレル型ピアサーロールを提供する。【解決手段】  バレル型ピアサーロールを使用してビレットを穿孔するに当たり、ミルセンターからのずれ幅がロール長さの１０％以下となるようにゴージ位置を設定することにより、被穿孔材に対する拡管作用が増大し、被穿孔材が拡管することによって、円周方向剪断歪みを低減させることを特徴とする円周方向剪断歪みを低減するバレル型ピアサーロール。また、ロール出側のシェル拘束が強いプロファイルとすることを特徴とする、上記円周方向剪断歪みを低減するバレル型ピアサーロール。【選択図】      図５
2007229795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレル型ピアサーロールを使用してビレットを穿孔するに当たり、ゴージ位置のミルセンターからのずれ幅をロール長さの１０％以下にすることを特徴とする円周方向剪断歪みを低減するバレル型ピアサーロール。
【請求項２】
ロール出側のシェル拘束が強いプロファイルとすることを特徴とする請求項１に記載の円周方向剪断歪みを低減するバレル型ピアサーロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円周方向剪断歪みを低減することができるバレル型ピアサーロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マンネスマン穿孔法により製造される継目無鋼管の品質不良の一つに内面疵があり、その発生要因は管材内質とピアサー穿孔条件の２つに大別できる。そこで、これまでに内面疵発生率に及ぼすピアサー穿孔条件の影響を調査した結果、回転鍛造効果が増大すると内面疵発生率が高くなることが分かった。そこで、回転鍛造効果の評価指標であるプラグ先端ドラフト率を低減させるために、リードおよびゴージの設定基準を定めて管理してきた。
【０００３】
しかし、ビレット噛込不良対策の結果として、プラグ先端ドラフト率が高くなることがあり、また、プラグ先端ドラフト率が低くても内面疵がしばしば発生することから、決定的な対策ではなかった。一方、コーン型ロールを用いた交叉角穿孔法を開発し、内面疵発生原因である回転鍛造効果と内面疵伝播原因である円周方向剪断歪みの抑制によって内面疵を防止する方法が提案されている。これに対し、バレル型ピアサーロールの場合、プロファイル変更によって回転鍛造効果を抑制するとビレット噛込性が悪化する。また、円周方向剪断歪みについては、これまでプロファイルとの関係は報告されていない。
【０００４】
従来、バレル型ピアサーロールを使用した場合、円周方向剪断歪みの発生を完全に防止することはできない。また、コーン型ピアサーロールを使用する場合として、例えば特公昭６０−５９０４２号公報（特許文献１）に開示されているように、傾斜角と交叉角の組合せを適正化することにより、シェルの外表面捩れ、円周方向剪断変形を抑制でき、外面疵および内面疵の発生を防止する方法が提案されている。
なお、バレル型ピアサーロールがロール中央部で最大径をなす樽型形状であるのに対して、コーン型ピアサーロールはロール入側から出側に向かって直径が大きくなる円錐形状を有するものである。
【０００５】
一方、図６は、従来のバレル型ピアサーロールプロファイルを示す図である。この図６に示すように、バレル型ピアサーロール１はロール形状が樽型をしており、ロールの中央にゴージ部８を頂点にして、ロールの入側９および出側１０に同一あるいは異なる半径Ｒi およびＲo の円弧を持たせている。このロール入側円弧の半径Ｒi が小さくなれば、回転鍛造効果が小さくなり、内面疵の発生は抑制される。しかし、ビレットの先進に対する抵抗が大きくなり噛み込み不良が多発する。
【０００６】
【特許文献１】特公昭６０−５９０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、従来のコーン型ピアサーロールを使用することは、内面疵の発生防止に対して非常に有効である。しかしながら、バレル型ピアサーロールを使用していた圧延ラインでコーン型ピアサーロールを採用するには、大規模な設備改造が必要であり、多額の費用が掛かるという問題がある。そこでバレル型ピアサーロールを使用した場合での円周方向剪断歪みを低減することが大きな課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、従来、明確に定められていなかったゴージ位置をミルセンターからのずれ幅がロール長さの１０％以下になるように設定することにより、被穿孔材に対する拡管作用が増大し、穿孔時にシェルを拡管することによって、メタルの円周方向の流れを緩和することができ、その結果、円周方向剪断歪みを低減することができ、その結果、内面疵発生率を低減できるバレル型ピアサーロールを提供する。
【０００９】
その発明の要旨とするところは、
（１）バレル型ピアサーロールを使用してビレットを穿孔するに当たり、ゴージ位置のミルセンターからのずれ幅をロール長さの１０％以下にすることを特徴とする円周方向剪断歪みを低減するバレル型ピアサーロール。
（２）ロール出側のシェル拘束が強いプロファイルとすることを特徴とする前記（１）に記載の円周方向剪断歪みを低減するバレル型ピアサーロールにある。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、本発明により、内面疵発生率を低減することができ、品質向上、歩留り向上を図ることが出来る工業的に極めて優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
一般に、継目無鋼管の穿孔圧延に当たっては、ピアサーミルを用いて穿孔を行い圧延するもので、図１は、バレル型ピアサーミルの上面断面図であり、図２は、バレル型ピアサーミルの正面断面図である。この図１または図２に示すように、ピアサーでは、穿孔時にビレット４をプッシャー７で押し込み一対のピアサーロール１を用いてビレット４を回転させながら圧延し、反対側より挿入したピアサーマンドレル３の先端のプラグ２で回転鍛造効果を利用してビレット４中心に穿孔を行うもので、ピアサーロール１はゴージ部８を頂点とした樽型の形状をしており、ビレット４が回転しながら前進する。そのためにビレット４内部には引張りと圧縮の力が交互に働きビレット４を穿孔することができ、穿孔中のシェル外表面と内表面のメタルフローの周速差によって内面疵の伝播原因である円周方向剪断歪みが発生する。符号５はロールシャフトであり、６はガイドシューである。
【００１２】
図３は、ピアサーセットアップ状態を示す図である。図３（ａ）は正面断面図であり、図３（ｂ）は横断面図であり、図３（ｃ）はピアサーロールの傾斜角θを示す図である。この図に示すように、符号Ｘはビレット径であり、Ｙはゴージ間隔であり、Ｚはプラグ径をそれぞれ示す。
【００１３】
図４は、円周方向剪断歪みに及ぼすロール出側プロファイルの影響を示す図である。図４（ａ）はプロファイルＡ（Ｒi ＝１０００ｍｍ、Ｒo ＝１２００ｍｍ）、図４（ｂ）はプロファイルＢ（Ｒi ＝１０００ｍｍ、Ｒo ＝２１００ｍｍ）、（ｃ）はプロファイルＣ（Ｒi ＝１０００ｍｍ、Ｒo ＝３０００ｍｍ）を示すもので、現状通り、ゴージ位置をミルセンターから７０ｍｍ入側の位置に設定し、入側円弧半径Ｒi を同一とし、出側円弧半径Ｒo を変更することによって、ロール出側のシェル拘束レベルを変えて、円周方向剪断歪みに及ぼす出側プロファイルの影響を試験した結果、ゴージをミルセンターから７０ｍｍ入側の位置に設定した場合には、ロール出側プロファイルを変更しても円周方向剪断歪みは減少しないことが分かった。
【００１４】
図５は、円周方向剪断歪みに及ぼすゴージ位置の影響を示す図である。この図はゴージをミルセンターに設定した場合の円周方向剪断歪みであって、図５（ａ）はプロファイルＡの場合であり、図５（ｂ）はプロファイルＢの場合であり、図５（ｃ）はプロファイルＣの場合での、穿孔比と円周方向剪断歪みとの関係について、傾斜角７°、９°、１１°、１３°の各々の場合の関係を示している。ミルセンターから７０ｍｍ入側の位置に設定した場合に比べて、全てのプロファイルで円周方向剪断歪みが減少した。
【００１５】
また、ロール出側のシェル拘束が強いプロファイルほど円周方向剪断歪みの減少率は大きく、プロファイルＡで約４〜１２％、プロファイルＢで約９〜２３％、プロファイルＣで約１９〜３６％となっている。そのため、ロール出側のシェル拘束が強いプロファイルほど円周方向剪断歪みの絶対値が小さいことが分かった。
【００１６】
上述したように、ミルセンターからのずれ幅がロール長さの１０％以下になるようにゴージ位置を設定すると、ミルセンターから入側の位置に設定した場合に比べて、円周方向剪断歪みは減少する。しかも、ミルセンターからのずれ幅がロール長さの１０％以下になるようにゴージ位置を設定した場合には、出側でのシェル拘束が強いプロファイルほど円周方向剪断歪みは小さくなる。
【００１７】
さらに、ミルセンターからのずれ幅がロール長さの１０％以下になるようにゴージ位置を設定すると、ミルセンターから入側の位置に設定した場合に比べて、同一条件で穿孔したシェルの外径が大きく、肉厚が薄くなり、その結果、穿孔比に対するＤ（外径）／Ｔ（肉厚）の値は大きくなる。従って、ゴージ位置を変更する場合は、ピアサーミル以降の圧延機の圧延条件を勘案して、適切な穿孔条件を設定する必要がある。
【００１８】
なお、ミルセンターからのずれ幅がロール長さの１０％以下になるようにゴージ位置を設定すると、ミルセンターから入側の位置に設定した場合に比べて、円周方向剪断歪みが減少する理由については、定かではないが、ゴージのミルセンターからのずれ幅を低減することで、被穿孔材が横断面上でロールから受ける圧縮水平方向分力が減少し、引張水平分力が増加して、被穿孔材への拡管作用が増大し、シェルの外径が大きくなったため、メタルの円周方向の流れを緩和することができた可能性は考えられる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
外径１０００ｍｍ、長さ７００ｍｍ、入側半径１０００ｍｍ、出側半径３０００ｍｍのバレル型ピアサーロールを使用して、ＳＵＪ２ビレットを穿孔するに際し、従来は、表１に示すようにロールのゴージ位置をミルセンターから７０ｍｍ入側に設定していた。そこで、従来のゴージ位置をミルセンターから９０ｍｍ、８０ｍｍ、７０ｍｍ、６０ｍｍ、５０ｍｍ入側、ミルセンター、５０ｍｍ、６０ｍｍ、７０ｍｍ、８０ｍｍ、９０ｍｍ出側に設定して、ロール傾斜角、穿孔比を変えた条件でビレットを穿孔した。その円周方向剪断歪みを調査した結果、ロールのゴージ位置のミルセンターからのずれ幅をロール長さの１０％以下にすると、円周方向剪断歪みが従来に比べて約１５％減少することが分かった。
なお、円周方向剪断歪みは、
【００２０】
【数１】
2007229795.tif 000003
【００２１】
【表１】
2007229795.tif 000004
【００２２】
以上述べたように、表１からも分かるように、ミルセンターからのずれ幅がロール長さの１０％以下となるようにゴージ位置を設定することによって、被穿孔材に対する拡管作用が増大し、被穿孔材が拡管することによって、メタルの円周方向の流れを緩和することができる。特にロール出側のシェル拘束が強いプロファイルとすることによって顕著となり、その結果、円周方向剪断歪みを減少させることができ、内面疵発生率を低減することができ、品質向上および歩留り向上を図ることが可能となり、工業上極めて有利なバレル型ピアサーロールを提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】バレル型ピアサーミルの上面断面図である。
【図２】バレル型ピアサーミルの正面断面図である。
【図３】ピアサーセットアップ状態を示す図である。
【図４】円周方向剪断歪みに及ぼすロール出側プロファイルの影響を示す図である。
【図５】円周方向剪断歪みに及ぼすゴージ位置の影響を示す図である。
【図６】従来のバレル型ピアサーロールプロファイルを示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ピアサーロール
２  プラグ
３  ピアサーマンドレル
４  ビレット
５  ロールシャフト
６  ガイドシュー
７  プッシャー
８  ゴージ部
９  ロールの入側
１０  ロールの出側
Ｘ  ビレット径
Ｙ  ゴージ間隔
Ｚ  プラグ径
特許出願人  山陽特殊製鋼株式会社
代理人    弁理士    椎  名    彊
【図１】
2007229795.tif 000005
【図２】
2007229795.tif 000006
【図３】
2007229795.tif 000007
【図４】
2007229795.tif 000008
【図５】
2007229795.tif 000009
【図６】
2007229795.tif 000010