(57)【要約】      （修正有）【課題】管先端の破れと、管胴体部の内外面波打ちとの双方を有効に防止できる中空素管のエロンゲータ圧延方法を提供する。【解決手段】左右のドライブローラー４１、４２の相互間隔の中心であるパスライン４ｃを、上下の圧延ロール２１、２２のロール軸方向の中心同士を通る鉛直線である圧延ロールセンター２ｃから左右何れかの側へずらしておき、ΔＮ＝Ｎ１−Ｎ２（ここで、Ｎ１、Ｎ２は、上下の圧延ロールのうち、圧延ロールセンターに対しパスライン側が噛み出し側になる圧延ロールと残りの圧延ロール夫々のロール回転数[ｒｐｍ]）で定義されるロール回転数差ΔＮを正の値に設定して圧延開始し、圧延開始から２〜８秒を経過した時点で、ΔＮを零以下の値へ変更し、圧延終了まで維持する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被圧延材である中空素管を管外面側の上下の圧延ロールと、管内面側のプラグとで圧延して減肉拡管延伸しつつ、左右のドライブローラーで拡管の制限をする中空素管のエロンゲータ圧延方法であって、
左右のドライブローラーの相互間隔の中心であるパスラインを、上下の圧延ロールのロール軸方向の中心同士を通る鉛直線である圧延ロールセンターから左右何れかの側へずらしておき、
下記式で定義される圧延ロール回転数差ΔＮを正の値に設定して圧延開始し、圧延開始から２〜８秒を経過した時点で、ΔＮを零以下の値へ変更し、圧延終了まで維持することを特徴とする中空素管のエロンゲータ圧延方法。
記
ΔＮ＝Ｎ１−Ｎ２
ここで、Ｎ１、Ｎ２は、上下の圧延ロールのうち、圧延ロールセンターに対しパスライン側が噛み出し側になる圧延ロールと残りの圧延ロール夫々のロール回転数[ｒｐｍ]である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空素管のエロンゲータ圧延方法に関し、詳しくは、管先端の破れ及び管胴体部の内外面波打ちを抑制するための、中空素管のエロンゲータ圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空素管は、１２３０〜１２９０℃に加熱した円形断面形状のビレットをピアサー圧延（穿孔圧延）して造管される。エロンゲータは、管を減肉拡管延伸する圧延機であり、上下の圧延ロール（詳しくは、樽型圧延ロール）と、圧延ロール間のプラグと、左右のガイドとを備えている。エロンゲータを用いた管圧延をエロンゲータ圧延と云う。エロンゲータ圧延では、被圧延材である中空素管は、上下の圧延ロールと圧延ロール間のプラグとにより減肉拡管されつつ延伸されていき、一方、左右のガイドにより拘束を受け外径が決定される。尚、エロンゲータ圧延温度は、通常、９５０〜１１５０℃である。
【０００３】
従来、エロンゲータ圧延において、ガイドが固定シューである場合に、圧延で減肉拡管した被圧延材がガイドで過度に擦られることがある。この過度の擦れに起因する操業トラブルや品質悪化を防ぐための技術として、拡管を起こしにくいプラグ形状とすること（特許文献１参照）や、拡管程度が小さくなるよう、プラグと被圧延材との接触領域の縦横比、及び肉厚圧下率を夫々上限規定すること（特許文献２参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１４４２０５号公報
【特許文献２】特開平１０−０５８０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エロンゲータ圧延において、前記ガイドが固定シューではなく、ドライブローラー（詳しくは、ドライブ式ローラーシュー）である場合、ドライブローラーが回転して被圧延材とのすべりは殆ど無くなり、前記過度の擦れに起因する操業トラブルや品質悪化も軽減する。
【０００６】
しかし、ガイドをドライブローラーとしたが故に、別の問題として、管先端部に図１の様な管周部分の座屈及び割れを主体とする圧延形状不良、所謂「管先端の破れ」が発生することがあった。
【０００７】
管先端の破れは、被圧延材が、外径１４”、肉厚１０ｍｍ以下の最終製品サイズを有する継目無鋼管向けの中空素管であるときに発生し易い。尚、前記最終製品は、エロンゲータ圧延後の中空素管に定径圧延を施して得られる。
【０００８】
管先端の破れが発生する理由は、以下のように推定されている。図２は、管先端の破れの発生理由を示すロールバイト内の概略断面図である。１は被圧延材、２は圧延ロール（添字１は上、２は下）、３はプラグ、４はドライブローラー（添字１は左、２は右）、５はガイドプレート（添字１は左下、２は右上）である。上下の圧延ロール２１、２２は、被圧延材１を管軸方向（紙面に垂直な方向）に送りうるよう、ロール軸を互いに交差させてある。上下の圧延ロール２１、２２のロール軸方向の中心同士を通る鉛直線である圧延ロールセンター２ｃはプラグ３の中心軸と直交させてある。又、上下の圧延ロール２１、２２は、ロール回転数を互いに同じ値としてある。左右のドライブローラー４１、４２の相互間隔の中心であるパスライン４ｃは圧延ロールセンター２ｃと一致させてある。ガイドプレート５１、５２は、前者が下圧延ロール２２と左ドライブローラー４１との隙間内に位置し、後者が上圧延ロール２１と右ドライブローラー４２との隙間内に位置する配置としてある。
【０００９】
空間（Ａ）は、下圧延ロール２２の被圧延材接触部から左ドライブローラー４１の被圧延材接触部にかけての被圧延材１の管周部分を通す空間であり、空間（Ｂ）は、左ドライブローラー４１の被圧延材接触部から上圧延ロール２１の被圧延材接触部にかけての被圧延材１の管周部分を通す空間であり、空間（Ｃ）は、上圧延ロール２１の被圧延材接触部から右ドライブローラー４２の被圧延材接触部にかけての被圧延材１の管周部分を通す空間であり、空間（Ｄ）は、右ドライブローラー４２の被圧延材接触部から左ドライブローラー４１の被圧延材接触部にかけての被圧延材１の管周部分を通す空間である。
【００１０】
図２において、被圧延材１は上下の圧延ロール２１、２２とプラグ３とにより肉厚方向の圧下を受け、減肉されて送り出される。送り出された管周部分は左右のドライブローラー４１、４２との接触部で送り力を受ける。一般に、圧延ロール２１、２２の送り力は、ドライブローラー４１、４２の送り力よりも大であるので、被圧延材１は、空間（Ａ）、（Ｃ）内の管周部分が周長方向に圧縮力を受け、外側へはみ出し易く、逆に、空間（Ｂ）、（Ｄ）内の管周部分が周長方向に引張力を受け、外側へはみ出し難い。そこで、空間（Ａ）、（Ｃ）には、外側への管周部分のはみ出しを阻止するためのガイドプレート５１、５２が配置されている。
【００１１】
然し、空間（Ａ）、（Ｃ）では、管周部分に作用する周長方向の圧縮力により座屈も生じ易い傾向にあり、この傾向は、管軸方向の拘束力の弱い管先端部で顕著である。又、この傾向は、圧延ロール２１、２２とドライブローラー４１、４２の間隔が大きくなる大径（例えば最終的に１４”以上になる途上の外径）でかつ、減肉量が大きくて周長が大きくなる薄肉（例えば最終的に１０ｍｍ以下になる途上の肉厚）の被圧延材において更に顕著である。この傾向が顕著に現れて、座屈、更には割れに至ったのが管先端の破れであると推察された。
【００１２】
管先端の破れを防止するために、次の対策がとられた。この対策について、図３の例を参照して説明する。
１．  パスライン４ｃを圧延ロールセンター２ｃから左右何れかの側（図３では右側）へΔＨだけ変位させる。これにより、圧延ロールセンター２ｃに対してパスライン４ｃ側では管周部分の屈曲が緩和され、反パスライン４ｃ側では逆に管周部分の屈曲が助長される。すなわち、前記変位ΔＨにより、変位前は座屈の生じ易い場所が空間（Ａ）、（Ｃ）の２箇所であったのを、圧延ロールセンター２ｃに対して反パスライン４ｃ側の１箇所（図３では空間（Ａ））に限定する。
２．  前記１箇所に限定した座屈の生じ易い場所（図３では空間（Ａ））へ管周部分を送り込む側の圧延ロール（図３では下圧延ロール２２）と、これと対向する圧延ロール（図３では上圧延ロール２１）とに、前記１箇所に限定した座屈の生じ易い場所（図３では空間（Ａ））の管周部分への周長方向の圧縮力を軽減する、圧延ロール周速差ΔＶｒを付与する（図３では、上圧延ロール２１の圧延ロール周速をＶｒ、下圧延ロールの圧延ロール周速をＶｒ−ΔＶｒとした）。
【００１３】
これにより、ΔＨとΔＶｒを適正範囲に設定して、管先端の破れを効果的に防止することができている。図４に示す一例では、ΔＨは２．５〜３．５ｍｍ、ΔＶｒはＶｒの５〜７．６％が適正範囲である。尚、圧延ロールは、エロンゲータ圧延中の扁平化や被圧延材とのすべりが無視できることから、圧延ロール周速Ｖｒ[ｍｍ/ｓ]、圧延ロール半径Ｒ[ｍｍ]、圧延ロール回転数Ｎ[ｒｐｍ]の間に成り立つ関係式「Ｖｒ＝２πＲＮ/６０」に基づき、上下の圧延ロール回転数差ΔＮを付与することで、圧延ロール周速差ΔＶｒを設定している。
【００１４】
然し、上記の圧延ロール周速差を付与すると、管先端部よりも管軸方向の拘束力が大きい管胴体部におい、ロールバイト内の屈曲側（例えば図３の空間（Ａ）側）では過度の圧縮が作用し、非屈曲側（例えば図３の空間（Ｃ）側）では過度の引張が作用した状態となり、図５に示すように管内外面側が波打ったような形状不具合が起り易くなることが分った。斯かる形状不具合である所謂「管胴体部の内外面波打ち」は、波の高さ（波の谷底から山頂までの高さ）が５〜１０ｍｍ程度、波のピッチ（波の山頂から隣りの山頂までの距離）が５０〜１５０ｍｍ程度であり、次工程以降で解消できないと、これに起因して内面にピットが数多く発生し、品質上問題となる。
【００１５】
上述のように、従来の技術では上下の圧延ロール周速差（回転数差）を付与することで管先端の破れを有効に防止できるが、管胴体部の内外面波打ちを招き易く、管先端の破れと管胴体部の内外面波打ちの双方を有効に防止できないと云う難点があった。
【００１６】
本発明は、上記従来の技術の難点に鑑み、管先端の破れと、管胴体部の内外面波打ちとの双方を有効に防止できる中空素管のエロンゲータ圧延方法を提供することを課題（本発明が解決しようとする課題）とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記課題を解決する為になされた本発明は以下の通りである。
（１）  被圧延材である中空素管を管外面側の上下の圧延ロールと、管内面側のプラグとで圧延して減肉拡管延伸しつつ、左右のドライブローラーで拡管の制限をする中空素管のエロンゲータ圧延方法であって、
左右のドライブローラーの相互間隔の中心であるパスラインを、上下の圧延ロールのロール軸方向の中心同士を通る鉛直線である圧延ロールセンターから左右何れかの側へずらしておき、
下記式で定義されるロール回転数差ΔＮを正の値に設定して圧延開始し、圧延開始から２〜８秒を経過した時点で、ΔＮを零以下の値へ変更し、圧延終了まで維持することを特徴とする中空素管のエロンゲータ圧延方法。
【００１８】
記
ΔＮ＝Ｎ１−Ｎ２
ここで、Ｎ１、Ｎ２は、上下の圧延ロールのうち、圧延ロールセンターに対しパスライン側が噛み出し側になる圧延ロールと残りの圧延ロール夫々のロール回転数[ｒｐｍ]である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、特に大径[外径１４”（３５５．６ｍｍ）〜１６．７５”（４２６ｍｍ）]かつ薄肉[肉厚６〜１０ｍｍ]の継目無鋼管製造において、エロンゲータ圧延工程での管先端の破れ及び管内外面の波打ちを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】管先端の破れを示す概略図である。
【図２】管先端の破れの発生理由を示すロールバイト内の概略断面図である。
【図３】管先端の破れを防止する対策を例示する概略断面図である。
【図４】ΔＨ及びΔＶｒの適正範囲の一例を示すグラフである。
【図５】管胴体部の内外面波打ちを示す概略図である。
【図６】本発明に則ったエロンゲータ圧延成品を定径圧延してなる製品管の形状を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明では、例えば図３に示すように、被圧延材１である中空素管を管外面側の上下の圧延ロール２１、２２と、管内面側のプラグ３とで圧延して減肉拡管延伸しつつ、左右のドライブローラー４１、４２で拡管の制限をするにあたり、左右のドライブローラー４１、４２の相互間隔の中心であるパスライン４ｃを、上下の圧延ロールのロール軸方向の中心同士を通る鉛直線である圧延ロールセンター２ｃから左右何れかの側へずらしておく。これにより、ずらした側の反対側（図３では空間（Ａ））が、最も座屈の生じ易い場所となり、座屈の生じ易い場所が１箇所に限定される。
【００２２】
このずらし量（変位量）ΔＨは、０超２ｍｍ以下が好ましい。ΔＨが０ｍｍ以下の場合、管先端の破れが生じることがあり、２ｍｍ超の場合、管胴体部の内外面波打ちが生じることがある。
【００２３】
また、圧延ロール回転数差ΔＮを次式で定義しておく。
【００２４】
ΔＮ＝Ｎ１−Ｎ２
ここで、Ｎ１、Ｎ２は、上下の圧延ロール２１、２２のうち、圧延ロールセンター２ｃに対しパスライン４ｃ側が噛み出し側になる圧延ロール（図３では上圧延ロール２１）と残りの圧延ロール（図３では下圧延ロール２２）夫々のロール回転数である。
【００２５】
そして、ΔＮを正の値に設定して圧延開始し、圧延開始から２〜８秒を経過した時点で、ΔＮを零以下の値へ変更し、圧延終了まで維持する。
【００２６】
圧延開始前に設定するΔＮの値（ΔＮの初期値）を正の値とすることで、１箇所に限定された座屈の生じ易い場所での管周部分に作用する周長方向の圧縮力が低下し、管先端の破れの発生を防止できる。ただし、ΔＮの初期値が過小であると管先端の破れの防止効果に乏しく、一方、ΔＮの初期値が過大であると圧延ロール２と被圧延材１のすべり摩擦が過剰となって品質悪化や設備短命化を招くから、ΔＮの初期値は、対Ｎ１比率で１〜８％とするのが好ましい。より好ましくは１〜４％である。
【００２７】
また、圧延開始から２〜８秒を経過した時点で、ΔＮを零以下の値へ変更し、圧延終了まで維持することで、管先端部よりも管軸方向の拘束力が大きい管胴体部が圧延される段階において、ロールバイト内の屈曲側（図３では空間（Ａ）側）での過度の圧縮の発現と、非屈曲側（図３では空間（Ｃ）側）での過度の引張の発現とが抑止でき、管胴体部の内外面波打ちの発生を防止でき、図６に示すように、管胴体部が内外面とも真っ直ぐで、内面側のピットが少量である製品管が得られる。
【００２８】
ここで、ΔＮを正の値から零以下の値へ変更するタイミングは、早すぎると管先端の破れの防止効果に乏しく、一方、遅すぎると管胴体部の内外面波打ちの発生を管全長に亘って防止するのが困難であるので、圧延開始から２〜８秒を経過した時点とした。また、ΔＮの変更後の値（零以下の値）の絶対値が過大であると、適度な引張、圧縮であった箇所が夫々過度の圧縮、引張に転じ、管胴体部の内外面波打ちの抑制効果が不十分であるため、ΔＮの変更後の値は、Ｎ１の０〜−３％とするのが好ましい。
【実施例】
【００２９】
素材規格がＷＴＫ２１ＴＲ（ＪＩＳ  Ｇ３４４５，ＳＴＫＭ１３Ａ相当の鋼種）、製品寸法が外径３５７．６ｍｍ、肉厚６．４ｍｍである継目無鋼管の製造において、穿孔圧延後のエロンゲータ圧延の際に、表１に示す諸条件下で圧延を行い、管先端の破れの有無、及び、管胴体部の内外面波打ちの有無を夫々目視で判別した。その結果を表１に示す。表１より、本発明例（条件Ｃ１）では、管先端の破れ、管胴体部の内外面波打ちとも発生しなかった。これに対し、圧延開始から圧延終了までΔＮを非正値とした比較例(条件Ｃ２)では、先端の破れが発生した。また、ΔＮの零以下の値への変更タイミングを遅らせた比較例(条件Ｃ３)では、エロンゲータ圧延成品に管胴体部の内外面波打ちが観察され、これを定径圧延して得た最終製品の内面に多くのピットが観察された。
【００３０】
【表１】
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【符号の説明】
【００３１】
１  被圧延材（中空素管）
２  圧延ロール（添字１は上、２は下）
２１  上圧延ロール
２２  下圧延ロール
２ｃ  圧延ロールセンター
３  プラグ
４  ドライブローラー（添字１は左、２は右）
４１  左ドライブローラー
４２  右ドライブローラー
４ｃ  パスライン
５  ガイドプレート（添字１は左下、２は右上）
５１  左下ガイドプレート
５２  右上ガイドプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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