(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の孔型ロールスタンドを有し、該孔型ロールスタンドが形成するロール孔型内にマンドレルバーを配置したマンドレルミルによる、前記マンドレルミルによる圧延後の管の肉厚ｔＦと管の外径ＤＦとの比（ｔＦ／ＤＦ）が０．０３以下である管の圧延方法において、上流から下流に向かって第１番目の孔型ロールスタンドと第２番目の孔型ロールスタンドの内の少なくとも該第２番目の孔型ロールスタンドのロール孔型の溝底中央部の肉厚圧下率ｒと当該ロール孔型の平均接触角ψとにより下記式で規定されるパラメータｓ１が−５２．０以上の条件下で管の圧延を行うことを特徴とするマンドレルミルによる管の圧延方法。
ｓ１＝−２１３ｒ＋ψ
但し、
ｒ＝（Ｔ０−Ｔ）／Ｔ０、
【数１】
0004035960.tif 000010
Ｔ：当該孔型ロールスタンド出側でのロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
Ｔ０：当該孔型ロールスタンド入側でのロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
ｔｍａｘ：当該孔型ロールスタンドでの肉厚圧下量の最大値（単位：ｍｍ）、
θ（ｔ）：当該孔型ロールスタンドにおいて、肉厚圧下量がｔとなる周方向位置における溝底中央部からの角度の最大値（単位：度）。
【請求項２】
複数の孔型ロールスタンドを有し、該孔型ロールスタンドが形成するロール孔型内にマンドレルバーを配置したマンドレルミルによる管の圧延方法において、上流から下流に向かって第３番目の孔型ロールスタンドと第４番目の孔型ロールスタンドの内の少なくとも一つの孔型ロールスタンドのロール孔型の溝底中央部の肉厚圧下率ｒと当該ロール孔型の肉厚圧下量の最大部における肉厚圧下率ｒＱＰとにより下記式で規定されるパラメータｓ２が１．４９以下の条件下で管の圧延を行うことを特徴とするマンドレルミルによる管の圧延方法。
ｓ２＝３．６ｒ＋ｒＱＰ
但し、
ｒ＝（Ｔ０−Ｔ）／Ｔ０、
ｒＱＰ＝（ＴＱＰ−Ｔ）／ＴＱＰ
Ｔ：当該孔型ロールスタンド出側でのロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
Ｔ０：当該孔型ロールスタンド入側でのロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
ＴＱＰ：当該孔型ロールスタンドで肉厚圧下量が最大となる部分の当該孔型ロールスタンド入側の管の肉厚。
【請求項３】
複数の孔型ロールスタンドを有し、該孔型ロールスタンドが形成するロール孔型内にマンドレルバーを配置したマンドレルミルによる管の圧延方法において、上流から下流に向かって第１番目の孔型ロールスタンドと第２番目の孔型ロールスタンドとの、ロール孔型の溝底中央部の肉厚圧下率ｒとロール孔型の平均接触角ψとにより下記式で規定されるパラメータｓ１が−５２．０以上で、かつ、上流から下流に向かって第３番目の孔型ロールスタンドと第４番目の孔型ロールスタンドとの、ロール孔型の溝底の肉厚圧下率ｒとロール孔型の肉厚圧下量の最大部における肉厚圧下率ｒＱＰとにより下記式で規定されるパラメータｓ２が１．４９以下の条件下で管の圧延を行うことを特徴とするマンドレルミルによる管の圧延方法。
ｓ１＝−２１３ｒ＋ψ
ｓ２＝３．６ｒ＋ｒＱＰ
但し、
ｒ＝（Ｔ０−Ｔ）／Ｔ０
【数２】
0004035960.tif 000011
ｒＱＰ＝（ＴＱＰ−Ｔ）／ＴＱＰ
Ｔ：当該孔型ロールスタンド出側におけるロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
Ｔ０：当該孔型ロールスタンド入側におけるロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
ｔｍａｘ：当該孔型ロールスタンドでの肉厚圧下量の最大値（単位：ｍｍ）、
θ（ｔ）：当該孔型ロールスタンドにおいて、肉厚圧下量がｔとなる周方向位置における溝底中央部からの角度の最大値（単位：度）、
ＴＱＰ：当該孔型ロールスタンドで肉厚圧下量が最大となる部分の当該孔型ロールスタンド入側の管の肉厚（単位：ｍｍ）。
【請求項４】
前記マンドレルミルによる圧延後の管の肉厚ｔＦと管の外径ＤＦとの比（ｔＦ／ＤＦ）が０．０３以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマンドレルミルによる管の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マンドレルミルによる管の圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小径継目無鋼管の熱間圧延用連続圧延機として広く採用されているマンドレルミルは、中空の素管をその内部にマンドレルバーを挿入し、上下一対の圧延ロールからなる４〜８基の孔型ロールスタンドに通して圧延し、目標とする肉厚を有する管に形成するように構成される。隣接する孔型ロールスタンドのロール軸は圧延軸に垂直な面内で相互にずらして配置される。
【０００３】
ところで、このようなマンドレルミルを用いて圧延を行うと、圧延中の管材に穴明きが発生することがある。穴明きは重大な品質上の欠陥となる。管材の鋼種と管材の外径が同じであれば管材の仕上げ肉厚が薄いほど穴明き欠陥は発生し易く、また、普通鋼に比較して変形能の劣る高合金鋼において穴明き欠陥は発生し易い。
【０００４】
従来、この穴明き欠陥の発生原因は、圧延中圧下を受けないフランジ部が長手方向に引っ張られて、変形能不足により破断するためと考えられてきた。以後、この原因によりフランジ部に発生する穴明き欠陥を穴明き欠陥Ａと記す。
【０００５】
この穴明き欠陥Ａを防止するために、各種方法が提案されている。例えば、特開昭６３−８４７２０号公報には、穴明き欠陥Ａの発生するスタンドの圧下率を軽減して、その負荷を他の各スタンドに分散する方法や、入側素管の肉厚を減じて各スタンドの圧下率を軽減する方法が開示されている。
【０００６】
一方、特公平７−１０２３６９号公報には、肉厚圧下率が溝底部よりその両側で大きいとき、溝底部が長手方向に延ばされネッキングするため溝底部に穴明き欠陥が発生し、この穴明き欠陥（以下、この欠陥を穴明き欠陥Ｂと記す）の対策として、ロール溝底間隔に基づいて第１スタンド、第２スタンドのロール溝底中央部の曲率半径を決定する方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６３−８４７２０号公報に開示された方法では、穴明き欠陥Ａの防止は可能となるが、マンドレルミルによる圧延可能範囲が制約されるという問題がある。即ち、圧下負荷を各スタンドに分散しても圧延荷重が基準値を超えるスタンドが存在する場合には、マンドレルミル全体での圧下率を軽減するため肉厚の薄い素管が必要となる。ところが、素管を製造する穿孔機での圧下率が制約されるため素管肉厚の薄肉化に限界があり、マンドレルミルで肉厚の薄い管材の圧延が困難となる場合が生じる。
【０００８】
本発明者の試験によれば、特に肉厚の薄い管の圧延において、穴明き欠陥Ａ、Ｂとは異なる穴明き欠陥が発生し、特公平７−１０２３６９号公報に開示された方法では、穴明き欠陥Ａ、Ｂとは異なる穴明き欠陥の防止が不十分であることが判った。
【０００９】
本発明の課題は、マンドレルミルによる管の圧延の際の上記問題点を解決し、穴明き欠陥Ａ、Ｂとは異なる穴明き欠陥の防止を可能とするマンドレルミルによる管の圧延方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マンドレルミルの連続配置された孔型ロールスタンド列のロール孔型を適切に設計することにより、穴明き欠陥Ａ、Ｂとは異なる穴明き欠陥を防止するものである。
【００１１】
本発明者は、マンドレルミル圧延における穴明き欠陥の発生原因を鋭意調査した結果、穴明き欠陥の発生のメカニズムに関し、下記の新たな知見を得た。なお、以下の説明では、孔型ロールスタンドを単にスタンドとも記し、マンドレルミルの上流から下流に向かって第１スタンド、第２スタンド、・・・とする。
【００１２】
（ｉ）図１は、５つのスタンドを備えたマンドレルミルで管を圧延する際の第１〜第４スタンドにおける肉厚圧下量の周方向分布の例を模式的に示すグラフで、同図（ａ）は第１スタンド、（ｂ）は第２スタンド、（ｃ）は第３スタンド、（ｄ）は第４スタンドの場合である。同図（ａ）〜（ｄ）で横軸はロール孔型の溝底中央部からの角度で、縦軸は肉厚圧下量である。
【００１３】
マンドレルミルのロール孔型は、通常、複数スタンドの前段側のスタンドでは楕円形で後段側のスタンドになるほど真円形状に近づくように設計される。従って、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１スタンドや第２スタンドおける肉厚圧下量の周方向分布は、溝底部の肉厚圧下量が大きい台形状や半円状となる。一方、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、第３スタンドや第４スタンドにおける肉厚圧下量の周方向分布は、溝底部とフランジ部との中間の部分（中間部）の肉厚圧下量が大きい角状となる。
【００１４】
（ｉｉ）例えば、第１スタンドや第２スタンドでの圧延のように肉厚圧下率の周方向分布が溝底部で高い台形状や半円形状の場合、溝底部の材料が長手方向に伸ばされる過程で、溝底部の材料はその周りの材料からの拘束により長手方向に波打ち、極端な場合には折れ込んだ状態となり、スリップを生じ穴明き欠陥が溝底部に発生する。この穴明き欠陥はスリップを伴うものであり、穴明き欠陥Ａ、Ｂとは異なる。
【００１５】
（ｉｉｉ）また、例えば、第３スタンドや第４スタンドでの圧延のように肉厚圧下率の周方向分布が溝底部に比べ中間部で高い角状の場合、中間部の材料が長手方向に伸ばされる過程で、中間部の材料は溝底部の材料やフランジ部の材料からの拘束により長手方向に波打ち、極端な場合には折れ込んだ状態となり、スリップを生じ穴明き欠陥が溝底部に発生する。この穴明き欠陥はスリップを伴うものであり、穴明き欠陥Ａ、Ｂとは異なる。
【００１６】
本発明者は、上記のように、溝底部の材料あるいは溝底部とフランジ部との中間部の材料が長手方向に波打つ現象が発生してスリップを生じ穴明き欠陥が発生することを新たに知見した。以降、この穴明き欠陥を穴明き欠陥Ｃとも記す。
【００１７】
この穴明き欠陥Ｃの原因となる波打ち現象を回避するには、各スタンドにおいて、圧下率の周方向分布を均一化するのが有効である。すなわち、例えば、第１スタンドや第２スタンドのように、溝底部の肉厚圧下量が大きいときは、円周方向に圧下領域の幅を広げ、かつ溝底部の圧下量を低減すればよい。
【００１８】
また、例えば、第３スタンドや第４スタンドのように、溝底部より中間部の肉厚圧下量が大きいときは、中間部の圧下量を低減すればよい。ただし、中間部に発生する穴明き欠陥Ｃには溝底部の肉厚圧下率も影響する。従って、第３スタンドや第４スタンドのように、中間部の肉厚圧下率が大きいスタンドの穴明き欠陥Ｃを防止するには、溝底部の肉厚圧下量と中間部の肉厚圧下量とを考慮することが重要となる。
【００１９】
本発明者は、上記基礎的検討を踏まえ、穴明き欠陥Ｃの発生に繋がるスリップを防止する方法を鋭意検討し、以下の知見を得た。
（ｉｖ）図１（ｂ）に示す肉厚圧下量の分布となる第２スタンドにおける溝底部でのスリップの発生に及ぼす第２スタンドにおける溝底の肉厚圧下率と平均接触角の関係を調べた。なお、第２スタンドにおける肉厚圧下率ｒならびに平均接触角ψは下記式（１）、（２）で定義される。
【００２０】
ｒ＝（Ｔ０−Ｔ）／Ｔ０                  （１）
【００２１】
【数３】
0004035960.tif 000002
【００２２】
但し、
Ｔ：当該スタンド（第２スタンド）出側のロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
Ｔ０：当該スタンド（第２スタンド）入側のロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
ｔｍａｘ：当該スタンド（第２スタンド）での肉厚圧下量の最大値（単位：ｍｍ）、
θ（ｔ）：当該スタンド（第２スタンド）において、肉厚圧下量がｔとなる周方向位置における溝底中央部からの角度の最大値（単位：度）。
【００２３】
図２は、ｔｍａｘとθ（ｔ）とを説明するための肉厚圧下量の周方向分布を模式的に示すグラフである。図２に示すように、ｔｍａｘは当該スタンドにおける肉厚圧下量の最大値であり、θ（ｔ）は、肉厚圧下量がｔとなる位置の溝底中央部からの角度で、肉厚圧下量がｔとなる位置が２箇所以上ある場合は、角度の最大値である。
【００２４】
なお、ここで定義した平均接触角ψは、管の変形の予測計算により、あるいは、素管を圧延した後のロール表面を観察し、ロール肌荒れ状況を調査することにより、求めることができる。
【００２５】
溝底部のスリップ発生有無は、溝底中央部の肉厚圧下率ｒと、平均接触角ψとで整理できる。スリップ発生の境界は、下記式（３）で表される。
【００２６】
ψ＝２１３ｒ−５２．０                  （３）
したがって、溝底部における穴明き欠陥Ｃの発生を防止する条件は、下記式（４）で規定されるパラメータｓ１を用いて下記式（５）で与えられる。
【００２７】
ｓ１＝−２１３ｒ＋ψ                    （４）
ｓ１≧−５２．０                        （５）
（ｖ）図１（ｄ）に示す肉厚圧下量の分布となる第４スタンドでのスリップの発生に及ぼす第４スタンドにおける溝底中央部の肉厚圧下率ｒと肉厚圧下量の最大部における肉厚圧下率ｒＱＰ（以下、最大肉厚圧下率ともいう）との関係を調べた。なお、肉厚圧下率ｒと最大肉厚圧下率ｒＱＰは下記式（６）、（７）で定義される。
【００２８】
ｒ＝（Ｔ０−Ｔ）／Ｔ０                （６）
ｒＱＰ＝（ＴＱＰ−Ｔ）／ＴＱＰ              （７）
但し、
Ｔ：当該スタンド（第４スタンド）出側のロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
Ｔ０：当該スタンド（第４スタンド）入側のロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
ＴＱＰ：当該スタンド（第４スタンド）で肉厚圧下量が最大となる部分の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
例えば、第４スタンドのように中間部の肉厚圧下量が大きいときは、穴明き欠陥Ｃの発生有無を、溝底中央部の肉厚圧下率ｒと最大肉厚圧下率ｒＱＰとで整理できる。スリップ発生の境界は、下記式（８）で表される。
【００２９】
ｒＱＰ＝−３．６ｒ＋１．４９            （８）
したがって、中間部での穴明き欠陥Ｃの発生を防止する条件は、下記式（９）で規定されるパラメータｓ２を用いて下記式（１０）で与えられる。
【００３０】
ｓ２＝３．６ｒ＋ｒＱＰ                      （９）
ｓ２≦１．４９                            （１０）
（ｖｉ）上記穴明き欠陥Ｃの発生は、管の肉厚と外径との比と関係する。すなわち、マンドレルミル圧延後の管の肉厚ｔＦと外径ＤＦとの比（ｔＦ／ＤＦ：肉厚外径比ともいう）が３％以下のときに穴明き欠陥が発生しやすい。特に、炭素鋼では肉厚外径比（ｔＦ／ＤＦ）が１．７％以下の場合に顕著となる。また、１％程度のクロムを含む普通鋼では肉厚外径比（ｔＦ／ＤＦ）が２．１％以下の場合に、合金鋼では肉厚外径比（ｔＦ／ＤＦ）が２．４％以下の場合に顕著となる。
【００３１】
本発明は、上記知見に基づき完成されたもので、その要旨は以下の通りである。
（１）複数の孔型ロールスタンドを有し、該孔型ロールスタンドが形成するロール孔型内にマンドレルバーを配置したマンドレルミルによる、前記マンドレルミルによる圧延後の管の肉厚ｔＦと管の外径ＤＦとの比（ｔＦ／ＤＦ）が０．０３以下である管の圧延方法において、上流から下流に向かって第１番目の孔型ロールスタンドと第２番目の孔型ロールスタンドの内の少なくとも第２番目の孔型ロールスタンドのロール孔型の溝底中央部の肉厚圧下率ｒと当該ロール孔型の平均接触角ψとにより下記式で規定されるパラメータｓ１が−５２．０以上の条件下で管の圧延を行うことを特徴とするマンドレルミルによる管の圧延方法。
【００３２】
ｓ１＝−２１３ｒ＋ψ
但し、
ｒ＝（Ｔ０−Ｔ）／Ｔ０、
【００３３】
【数４】
0004035960.tif 000003
【００３４】
Ｔ：当該孔型ロールスタンド出側でのロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
Ｔ０：当該孔型ロールスタンド入側でのロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
ｔｍａｘ：当該孔型ロールスタンドでの肉厚圧下量の最大値（単位：ｍｍ）、
θ（ｔ）：当該孔型ロールスタンドにおいて、肉厚圧下量がｔとなる周方向位置における溝底中央部からの角度の最大値（単位：度）。
【００３６】
（２）複数の孔型ロールスタンドを有し、該孔型ロールスタンドが形成するロール孔型内にマンドレルバーを配置したマンドレルミルによる管の圧延方法において、上流から下流に向かって第３番目の孔型ロールスタンドと第４番目の孔型ロールスタンドの内の少なくとも一つの孔型ロールスタンドのロール孔型の溝底中央部の肉厚圧下率ｒと当該ロール孔型の肉厚圧下量の最大部における肉厚圧下率ｒＱＰとにより下記式で規定されるパラメータｓ２が１．４９以下の条件下で管の圧延を行うことを特徴とするマンドレルミルによる管の圧延方法。
【００３７】
ｓ２＝３．６ｒ＋ｒＱＰ
但し、
ｒ＝（Ｔ０−Ｔ）／Ｔ０、
ｒＱＰ＝（ＴＱＰ−Ｔ）／ＴＱＰ
Ｔ：当該孔型ロールスタンド出側でのロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
Ｔ０：当該孔型ロールスタンド入側でのロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
ＴＱＰ：当該孔型ロールスタンドで肉厚圧下量が最大となる部分の当該孔型ロールスタンド入側の管の肉厚。
【００３８】
（３）複数の孔型ロールスタンドを有し、該孔型ロールスタンドが形成するロール孔型内にマンドレルバーを配置したマンドレルミルによる管の圧延方法において、上流から下流に向かって第１番目の孔型ロールスタンドと第２番目の孔型ロールスタンドとの、ロール孔型の溝底中央部の肉厚圧下率ｒとロール孔型の平均接触角ψとにより下記式で規定されるパラメータｓ１が−５２．０以上で、かつ、上流から下流に向かって第３番目の孔型ロールスタンドと第４番目の孔型ロールスタンドとの、ロール孔型の溝底の肉厚圧下率ｒとロール孔型の肉厚圧下量の最大部における肉厚圧下率ｒＱＰとにより下記式で規定されるパラメータｓ２が１．４９以下の条件下で管の圧延を行うことを特徴とするマンドレルミルによる管の圧延方法。
【００３９】
ｓ１＝−２１３ｒ＋ψ
ｓ２＝３．６ｒ＋ｒＱＰ
但し、
ｒ＝（Ｔ０−Ｔ）／Ｔ０
【００４０】
【数５】
0004035960.tif 000004
【００４１】
ｒＱＰ＝（ＴＱＰ−Ｔ）／ＴＱＰ
Ｔ：当該孔型ロールスタンド出側におけるロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
Ｔ０：当該孔型ロールスタンド入側におけるロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
ｔｍａｘ：当該孔型ロールスタンドでの肉厚圧下量の最大値（単位：ｍｍ）、
θ（ｔ）：当該孔型ロールスタンドにおいて、肉厚圧下量がｔとなる周方向位置における溝底中央部からの角度の最大値（単位：度）、
ＴＱＰ：当該孔型ロールスタンドで肉厚圧下量が最大となる部分の当該孔型ロールスタンド入側の管の肉厚（単位：ｍｍ）。
【００４２】
（４）前記マンドレルミルによる圧延後の管の肉厚ｔＦと管の外径ＤＦとの比（ｔＦ／ＤＦ）が０．０３以下であることを特徴とする上記（１）項〜（３）項のいずれかに記載のマンドレルミルによる管の圧延方法。
【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て説明する。
図３は、本発明に係るマンドレルミルの構成例を示す模式図である。図３において、符号１１はマンドレルミル、１２は中空の素管、１３はマンドレルバー、２２は圧延ロールである。なお、マンドレルミルの圧延では、マンドレルミルを構成する複数のスタンドの内、管のサイズや管の材質に基づき、一部のスタンドのみを用いる場合があり、図３では、圧延に使用されるスタンドのみを示す。
【００４４】
マンドレルミル１１は、上流から下流に向かって＃１（第１スタンド）〜＃８（第８スタンド）の８基の孔型ロールスタンドを備える。各孔型ロールスタンドは一対の圧延ロールを有し、隣接する孔型ロールスタンドのロール軸は圧延軸に垂直な面内で相互に９０度ずらして配置される。
【００４５】
このマンドレルミルにおいて、マンドレルバー１３を挿入された素管１２は、各孔型ロールスタンド＃１〜＃８の圧延ロール２２とマンドレルバー１３とにより肉厚圧下を受け、所定の外径と肉厚の管に圧延される。
【００４６】
最初に、本発明の一の実施形態を説明する。この説明では第２スタンドを例にとる。
図４は、本発明の一の実施形態に係る第２スタンドのロール孔型例を示す模式図である。図４において、符号１３は、マンドレルバー、２２は圧延ロールで、２３はロール孔型、２４は溝底中央部、２５は溝底部、２６はフランジ部、２７は被圧延材、Ｓは孔型オフセット量、φは溝底部を形成する第１曲率半径Ｒ１に対する角度（以下、第１角度ともいう）である。
【００４７】
図４に示すように、圧延ロール対２２、２２は、溝底部を形成する第１曲率半径Ｒ１とこのＲ１に続く第２曲率半径Ｒ２をそれぞれが有し、中央部に溝底中央部２４を有する溝底部２５とフランジ部２６とからなるロール孔型２３を形成する。
【００４８】
本実施形態では、第２スタンドにおいて、ロール孔型の溝底中央部の肉厚圧下率ｒと平均接触角ψにより下記式（１１）で規定されるパラメータｓ１が−５２．０以上である。パラメータｓ１を−５２．０以上とすることにより、溝底部でのスリップの発生が抑制され、穴明き欠陥Ｃを防止する事が出来る。
【００４９】
ｓ１＝−２１３ｒ＋ψ                    （１１）
但し、
ｒ＝（Ｔ０−Ｔ）／Ｔ０、
【００５０】
【数６】
0004035960.tif 000005
【００５１】
Ｔ：当該スタンド（第２スタンド）出側でのロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
Ｔ０：当該スタンド（第２スタンド）入側でのロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
ｔｍａｘ：当該スタンド（第２スタンド）での肉厚圧下量の最大値（単位：ｍｍ）、
θ（ｔ）：当該スタンド（第２スタンド）において、肉厚圧下量がｔとなる周方向位置における溝底中央部からの角度の最大値（単位：度）
圧延時には、マンドレルバーの潤滑状態の変動あるいは素管の寸法変動などの圧延条件外乱があると、肉厚圧下率ｒや平均接触角ψが変化し、穴明き欠陥Ｃが発生し易い。したがって、上記圧延条件外乱を考慮し、ｓ１は−４０以上にするのが望ましい。
【００５２】
次に、ロール孔型の設計手法を第２スタンドを例に説明する。最初に各スタンドの孔型形状の初期値および圧下量を与え、第２スタンドの平均接触角ψと肉厚圧下率ｒを求める。次いで、求めた平均接触角ψと肉厚圧下率ｒとに基づき、前式（１１）からパラメータｓ１を算出し、パラメータｓ１が−５２．０より小さい場合は、ｓ１が−５２．０以上となるように第２スタンドの孔型オフセットＳや第１角度φなどの孔型パラメータを調整する。なお、ｓ１が−５２．０以上となるように第１スタンドの孔型パラメータを調整してもよい。
【００５３】
本実施形態では第２スタンドに適用する場合を示したが、第１スタンドと第２スタンドの内の少なくとも一つのスタンドに適用することにより穴明き欠陥Ｃの発生を抑制することができる。しかし、第２スタンドでは、平均接触角ψが他のスタンドに比べて小さく、溝底の肉厚圧下率ｒも他のスタンドに比べて大きくなる傾向にあるため、穴明き欠陥が発生しやすい。したがって、好ましくは、第２スタンドへの適用であり、更に好ましくは、第１スタンドと第２スタンドへの適用であり、なお更に好ましくは全スタンドへの適用である。
【００５４】
次に、本発明の別の実施形態を説明する。この実施形態の説明では第３スタンドへの適用を例にとる。
この実施形態では、第３スタンドにおいて、ロール孔型の溝底中央部の肉厚圧下率ｒとロール孔型の肉厚圧下量の最大部における肉厚圧下率ｒＱＰとにより下記式で規定されるパラメータｓ２が１．４９以下である。パラメータｓ２を１．４９以下とすることにより、中間部におけるスリップの発生が抑制され、穴明き欠陥Ｃを防止することができる。
【００５５】
ｓ２＝３．６ｒ＋ｒＱＰ                    （１２）
但し、
ｒ＝（Ｔ０−Ｔ）／Ｔ０、
ｒＱＰ＝（ＴＱＰ−Ｔ）／ＴＱＰ、
Ｔ：当該スタンド（第３スタンド）出側でのロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
Ｔ０：当該スタンド（第３スタンド）入側でのロール孔型溝底中央部の管の肉厚（単位：ｍｍ）、
ＴＱＰ：当該スタンド（第３スタンド）で肉厚圧下量が最大となる部分の当該スタンド（第３スタンド）入側の管の肉厚（ｍｍ）、
圧延時に、マンドレルバーの潤滑状態の変動や素管の寸法変動などの圧延条件外乱があると、溝底中央部の肉厚圧下率ｒや最大肉厚圧下率ｒＱＰが変化し、穴明き欠陥Ｃが発生し易い。したがって、圧延条件外乱を考慮して、ｓ２は１．２５以下にすることが望ましい。
【００５６】
次に、この実施形態に係るロール孔型の設計手法を第３スタンドを例に説明する。最初に、各スタンドの孔型形状の初期値および圧下量を与え、第３スタンドのロール孔型の溝底中央部の肉厚圧下率ｒと、最大肉厚圧下率ｒＱＰを求める。次いで、求めた肉厚圧下率ｒと、最大肉厚圧下率ｒＱＰに基づき、式（１２）でｓ２を算出し、パラメータｓ２が１．４９より大きい場合は、ｓ２が１．４９以下となるように、第１スタンド、第２スタンドおよび第３スタンドの内の少なくとも一つのスタンドの孔型形状のパラメータである孔型オフセットＳや第１角度φを調整する。例えば、第３スタンドのパラメータｓ２が１．４９より大きい場合は、第３スタンドの孔型オフセットＳを大きくする、および／または、第１角度φを小さくするように調整し、あるいは、第１スタンドや第２スタンドの孔型オフセットＳを小さく、および／または、第１角度φを大きくするように調整すればよい。
【００５７】
上記本実施形態では第３スタンドに適用する場合を示したが、第３スタンドと第４スタンドの内の少なくとも一つのスタンドに適用することにより中間部での穴明き欠陥Ｃの発生を抑制することができる。好ましくは、第３スタンドと第４スタンドの両方への適用であり、更に、好ましくは、全スタンドへの適用である。
【００５８】
一般的に、マンドレルミルの圧延においては、第１スタンドと第２スタンドでは、溝底部の肉厚圧下率が大きく、第３スタンドと第４スタンドでは、中間部の肉厚圧下率が大きい。したがって、第１スタンドと第２スタンドではｓ１を−５２．０以上とし、第３スタンドと第４スタンドではｓ２を１．４９以下とするのがよい。
【００５９】
マンドレルミル圧延後の管の肉厚外径比（ｔＦ／ＤＦ）が小さくなると穴明き欠陥Ｃが発生しやすい。従って、本発明の方法は、管の肉厚外径比ｔ／Ｄが３％以下の圧延に適用すると好適である。
【００６０】
本発明に係る方法により製造される管の鋼種は特に、限定されるものでなく、炭素鋼や合金鋼とすることができる。但し、炭素鋼では肉厚外径比ｔ／Ｄが１．７％以下の範囲で、また、１％程度のクロムを含む炭素鋼では肉厚外径比ｔ／Ｄが２．１％以下の範囲で、合金鋼では肉厚外径比ｔ／Ｄが２．４％以下の範囲で、穴明き欠陥の発生が大きくなるので、肉厚外径比が上記範囲の管に適用すると穴明き欠陥の防止効果が大きいので好ましい。
【００６１】
【実施例】
（実施例１）
５基のスタンド（第１〜第５スタンド）を有するマンドレルミルを用い、各スタンドのロール孔型形状を種々変更した３種類の孔型列で、外径：３６８ｍｍのマンドレルバーを挿入した外径：４２０ｍｍで肉厚：１６ｍｍの炭素鋼製の素管を外径：３８０ｍｍ、肉厚：６ｍｍ：長さ：１０ｍの管に圧延し、本発明の効果を確認した。表１にロール孔型形状の特性値を示す。
【００６２】
【表１】
0004035960.tif 000006
【００６３】
表１に示すように、孔型列Ｉは、第１、第２スタンドのｓ１を−５２．０以上、第３、第４スタンドのｓ２を１．４９以下とし、孔型列ＩＩは、第２スタンドのｓ１を−５２．０以上、第４スタンドのｓ２を１．４９以下とした。なお、比較のため、第１，第２スタンドのｓ１を−５２．０未満、第３、第４スタンドのｓ２を１．４９超とした孔型列ＩＩＩも準備した。
【００６４】
表１に示す孔型列毎に３０本の管を圧延し、穴明き欠陥Ｃが発生した管の本数を調査した。表２に穴明き欠陥Ｃの発生率を本数比率（％：発生本数／３０×１００）で示す。
【００６５】
【表２】
0004035960.tif 000007
【００６６】
表２に示すように、試験Ｎｏ．３に比べ、試験Ｎｏ．１、２では穴明き欠陥Ｃの発生率が減少した。特に、試験Ｎｏ．１は穴明き欠陥Ｃの発生が無く、極めて良好であった。なお、穴明き欠陥Ａ、Ｂに関しては、試験Ｎｏ．１〜３のいずれにも発生しなかった。
（実施例２）
５基の孔型ロールスタンドを有するマンドレルミルを用い、肉厚外径比の異なる炭素鋼製の４種類の管を圧延し、穴明き欠陥の発生状況を調査した。表３に圧延条件を示す。
【００６７】
【表３】
0004035960.tif 000008
【００６８】
表１に示す孔型列Ｉで、表３に示すそれぞれの圧延条件毎に、３０本の管を圧延し、穴明き欠陥Ｃが発生した管の本数を調査した。なお、比較のために、表１に示す孔型列ＩＩＩで上記と同様の試験も実施した。表４に穴明き欠陥Ｃの発生率を本数比率（％：発生本数／３０×１００）で示す。
【００６９】
【表４】
0004035960.tif 000009
【００７０】
表４に示すように、試験Ｎｏ．１〜４は、穴明き欠陥の発生が無く、したがって、本発明は肉厚外径比が１．６〜３．０の管の圧延において有効であることが判った。特に、肉厚外径比が、２．３以下の薄肉の管の圧延において、著しい改善効果があった。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、スリップの発生を伴う穴明き欠陥の発生を防止することができる。特に、肉厚の薄い管材や変形能の劣る高合金鋼の圧延の際の穴明き欠陥の防止が可能となり、高強度管や薄肉管の製造範囲が拡大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  マンドレルミルで管を圧延する際の第１〜第４スタンドにおける肉厚圧下量の周方向分布の例を模式的に示すグラフで、同図（ａ）は第１スタンド、（ｂ）は第２スタンド、（ｃ）は第３スタンド、（ｄ）は第４スタンドの場合である。
【図２】  ｔｍａｘとθ（ｔ）とを説明するための肉厚圧下量の周方向分布を模式的に示すグラフである。
【図３】  本発明に係るマンドレルミルの構成例を示す模式図である。
【図４】  本発明の一の実施形態に係る第２スタンドのロール孔型例を示す模式図である。
【符号の説明】
１１：マンドレルミル、
１２：素管、
１３：マンドレルバー、
２２：圧延ロール、
２３：ロール孔型、
２４：溝底、
２５：溝部
２６：フランジ部、
２７：被圧延材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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