(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管材又は棒材からなる被圧延材の周方向に沿って並ぶ３個以上の圧延ロールが、各回転軸を上記被圧延材のパスラインに対し傾斜させて配置されると共に、上記３個以上の圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールが回転駆動される駆動ロールとして構成され、上記被圧延材を、上記３個以上の圧延ロール間を回転させながら通過させることで縮径圧延する圧延機であって、
上記３個以上の圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールは、他の圧延ロールのロール径よりも小径であり、
上記３個以上の圧延ロールのうち、一番ロール径が大きな１個以上の圧延ロールを最大径圧延ロールとし、上記最大径圧延ロールよりもロール径が小さい圧延ロールを小径圧延ロールとした場合、上記小径圧延ロールのロール径は、上記最大径圧延ロールのロール径の９０％以下であることを特徴とする縮径圧延用の圧延機。
【請求項２】
上記最大径圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールが上記駆動ロールであり、
上記小径圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールは、非駆動の圧延ロールであることを特徴とする請求項１に記載した縮径圧延用の圧延機。
【請求項３】
上記小径圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールに掛かる荷重を受けるバックアップ機構を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した縮径圧延用の圧延機。
【請求項４】
上記３個以上の圧延ロールのロール回転軸が、上記パスラインの円周方向に沿って、（（３６０度／ロール個数）±２０度）の角度で配置されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した縮径圧延用の圧延機。
【請求項５】
上記３個以上の圧延ロールについて、上記パスラインの円周方向に沿って配置される圧延ロールの回転軸の配置角度間隔が異なることを特徴とする請求項４に記載した縮径圧延用の圧延機。
【請求項６】
上記３個以上の圧延ロールは、上記パスラインの円周方向に沿ってアシンメトリーな配置であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した縮径圧延用の圧延機。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載した縮径圧延用の圧延機を用いて、管材又は棒材からなる被圧延材を圧延して被圧延材の外径を縮径する条材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面円形の管材又は棒材からなる条材の外径を縮径圧延する技術に関する。本発明は、圧延で縮径することで細径とした場合でも、外径寸法精度の優れた管材又は棒材を提供可能な技術に関する。
なお、本発明に係る圧延方法は、穿孔圧延とは異なる圧延方法である。本発明の圧延技術は、例えば、穿孔圧延や電縫造管などで作製した鋼管を被圧延材として、その鋼管を外径寸法精度良く縮径するための圧延技術である。
【背景技術】
【０００２】
本明細書では、圧延ロールの回転軸を被圧延材のパスラインに対し傾斜配置して圧延する方法を傾斜圧延と記載する。
傾斜圧延は、孔空け圧延（穿孔圧延）や外径縮径圧延に使用される。傾斜圧延では、被圧延材の周方向に沿って複数の圧延ロールを配置し、その各圧延ロールの回転軸を、パスセンター（パスライン）に対して傾斜させて配置した圧延機を用いる。そして、傾斜圧延では、回転させたロール間に管又は棒材からなる被圧延材を送り、ロールの回転により、被圧延材を回転させながら引き込んでロール間を通過させる。縮径圧延の場合は、被圧延材を、その被圧延材の外径よりも小さなロール間を通過させることで、被圧延材の外径の縮径圧延を行う。穿孔圧延の場合には、ロール間にプラグを配設することで、棒素材に穿孔圧延をすることが可能である。【０００３】
穿孔圧延用の傾斜圧延機としては、例えば特許文献１〜３に記載の技術がある。
特許文献１には、ロール形状をコーン型とし、更にロールの配置をパスラインに対し交叉角βを設けることや、圧延ロールを４個利用することで、加工性が低い材料について良好な穿孔圧延性を示す傾斜圧延装置が開示されている。
また、特許文献２には、ロールを２個又は３個利用した傾斜圧延機を用いて、冷間の金属管の肉厚を大幅に減ずる方法が開示されている。【０００４】
更に、特許文献３には、対向配置した２個の圧延ロールと、その圧延ロールの間に配置したガイドロールとを有し、圧延ロールではない上記ガイドロールに対しバックアップロールを設ける圧延機が記載されている。
一方、特許文献４には、圧延ロールを３個又は４個利用し、傾斜圧延によって管の外径の縮径圧延を行った際における、管に発生する偏肉を改善する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５８５８２０６号公報
【特許文献２】特許第４５０６５６３号公報
【特許文献３】実開昭６３−２０２４０２号公報
【特許文献４】特開昭５７−１３７００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３に記載の技術は穿孔圧延に関する技術である。しかし、特許文献１〜３には、外径縮径する圧延への適用について記載がない。
なお、特許文献３にはバックアップ機構の開示がある。しかし、特許文献３では、圧延ロールではないガイドロールにバックアップ機構が設けられる構成であり、大荷重が掛かる圧延ロールに対しバックアップロールを設けることについて記載がない。また特許文献３には、大荷重が掛かる圧延ロールを３個以上配置した場合における圧延ロール同士の干渉について考慮がなされていない。
また、特許文献４には、傾斜圧延によって、管材に対し外径圧縮圧延を行う技術も記載されている。しかし、特許文献４では、周方向に沿って配置された３個以上の圧延ロールが全て同一径で構成されている。このため、特許文献４に記載に技術は、隣り合う圧延ロール同士の干渉の関係から、圧延後の被圧延材の外径寸法について、選択自由度が低い。【０００７】
ここで、外径圧縮圧延において、外径寸法精度の向上の観点からは、圧延ロールは２個よりも３個以上の方が有利である。すなわち、圧延ロールを３個以上使用する場合には、疵の抑制や偏肉の改善に有利である。しかし、周方向に沿って圧延ロールを３個以上配置する場合、圧延ロール同士の干渉がない範囲までしかロール間を小さく設定することができず、作製できる被圧延材の外径の細径化に制約がある。また、細径の被圧延材を圧延するために、使用する全ての圧延ロールの外径を小さくした場合、各圧延ロールのロール軸が圧延荷重でたわみ、外径寸法の精度を低下させる原因となる。【０００８】
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、太径から細径までの被圧延材について、外径寸法を精度良く縮径圧延可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意検討した結果、圧延ロールを３個以上利用する傾斜圧延機について、圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールのロール径を、他の圧延ロールの９０％以下とすることで、有意に、圧延可能な被圧延材の最小外径の範囲を拡大することができることを見出した。また、一部の圧延ロールのロール径だけを小径とする場合、全ての圧延ロールのロール径を小さくする場合に比べ、圧延荷重によるロール軸のたわみが抑えられ、良好な外径寸法精度を全長に保つことができることを見出した。
本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものである。【００１０】
すなわち、本発明の一態様は、管材又は棒材からなる被圧延材の周方向に沿って並ぶ３個以上の圧延ロールが、各回転軸を上記被圧延材のパスラインに対し傾斜させて配置されると共に、上記３個以上の圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールが回転駆動される駆動ロールとして構成され、上記被圧延材を、上記３個以上の圧延ロール間を回転させながら通過させることで縮径圧延する圧延機であって、上記３個以上の圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールは、他の圧延ロールのロール径よりも小径であり、上記３個以上の圧延ロールのうち、一番ロール径が大きな１個以上の圧延ロールを最大径圧延ロールとし、上記最大径圧延ロールよりもロール径が小さい圧延ロールを小径圧延ロールとした場合、上記小径圧延ロールのロール径は、上記最大径圧延ロールのロール径の９０％以下であることを要旨とする。【００１１】
また、本発明の他の態様である条材の製造方法は、上記の縮径圧延用の圧延機を用いて、管材又は棒材からなる被圧延材を圧延して被圧延材の外径を縮径することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の態様によれば、太径から細径までの被圧延材について、外径寸法を精度良く縮径圧延することが可能となる。すなわち、本発明の態様によれば、傾斜圧延機を用いた管材や棒材からなる被圧延材(条材)の縮径圧延において、外径の制御範囲を広くしつつ、良好な外径寸法精度を、被圧延材の全長にわたり容易に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る傾斜圧延機における、３個の圧延ロールの配置例を示す模式図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】比較例としての、３個の圧延ロールの配置例を示す模式図である。
【図５】ロール径と被圧延材最小外径との関係を説明する図である。
【図６】駆動ロールと非駆動ロールの関係を説明する図である。
【図７】全ての圧延ロールが駆動ロールの場合を示す図である。
【図８】ロール状のバックアップ機構の例を示す図である。
【図９】面状のバックアップ機構の例を示す図である。
【図１０】ロール状のバックアップ機構を長手方向に２つ配置した例の図である。
【図１１】ロール状のバックアップ機構をロール周方向に２つ配置した例の図である。
【図１２】複数の小径圧延ロールにバックアップ機構を設けた例の図である。
【図１３】バックアップ機構の例を説明する図であり、（ａ）はロールの形状を示し、（ｂ）（ｄ）（ｆ）は面状バックアップ機構を用いた例であり、（ｃ）（ｅ）（ｇ）はロール状バックアップ機構を用いた例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の基づく実施形態について図面に基づき説明する。
ここで、図面は模式的なものであり、各部品の厚さと平面寸法との関係、各部品の比率等は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造等が下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
以下の説明では、条材からなる被圧延材１として、管材の一例である鋼管を例に挙げて説明する。縮径圧延される被圧延材１は、棒材であっても良い。
【００１５】
（構成）
本実施形態における、傾斜圧延を採用した縮径圧延用の圧延機（以下、単に圧延機とも記載する）は、図１に示すように、３個の圧延ロール２を有する。圧延ロール２の数は４個以上でも良い。その３個の圧延ロール２は、被圧延材１のパスラインＰを中心として周方向に沿って配置されている。図２及び図３に示すように、各圧延ロール２の回転軸に、パスラインＰに対し傾斜角αや交叉角βを与えることで、各圧延ロール２は、パスラインＰに沿って傾斜させて配置される。図３では、交叉角β＝０度の場合を図示している。
また、３個の圧延ロール２から選択した１個以上の圧延ロール２が、回転駆動される駆動ロールとして構成される。そして、圧延機は、図２及び図３に示すように、各圧延ロール２の回転軸をパスラインＰに対して傾斜配置した構成となっていることで、圧延ロール２に接触した鋼管１を、３個の圧延ロール２間に回転させながら引き込み、圧延ロール２間を通過させることで、縮径圧延する構成となっている。これらの傾斜圧延機としての基本構成は、公知の機構を採用すればよい。
【００１６】
＜ロール径＞
更に、本実施形態の圧延機は、３個の圧延ロール２から選択した１個以上の圧延ロール２を、他の圧延ロール２のロール径よりも小径とした。
本明細書では、複数の圧延ロール２のうち、一番ロール径が大きな１個以上の圧延ロール２を最大径圧延ロール２Ａとし、上記最大径圧延ロール２Ａよりもロール径が小さい圧延ロール２を小径圧延ロール２Ｂとする。図１では、最大径圧延ロール２Ａが１個の場合であるが、最大径圧延ロール２Ａが２個以上であってもよい。また、小径圧延ロール２Ｂが複数の圧延ロール２で構成される場合、各小径圧延ロール２Ｂのロール径が異なっていても良い。複数の小径圧延ロール２Ｂの各ロール径を異ならせる場合には、３個以上の圧延ロール２の配置は、パスラインに対しアシンメトリーな配置となることもある。
【００１７】
そして、本実施形態の圧延機では、小径圧延ロール２Ｂのロール径を、最大径圧延ロール２Ａのロール径の９０％以下とした。小径圧延ロール２Ｂのロール径は、最大径圧延ロール２Ａのロール径の５０％以上が好ましい。
本明細書では、ロール径は、各圧延ロールの最大径で比較することとする。
ここで、圧延ロール同士の干渉は、ロール軸方向における最大径の部分である最大外径部で最も問題となる。このため、本明細書では、圧延ロールのロール径は、圧延ロール２の最大外径部でのロール径とする。
【００１８】
図１のように、本実施形態では、最大径圧延ロール２Ａのロール径を変えることなく、小径圧延ロール２Ｂのロール径を最大径圧延ロール２Ａよりも小径とする。これによって、本実施形態では、太径の鋼管から細径の鋼管までの広い寸法範囲で縮径圧延が可能となる。これに対し、３ロールとも同径とした場合には、図４（ａ）のように、太径の鋼管１では圧延ロール同士が干渉しないが、図４（ｂ）のように、細径の鋼管１では圧延ロール同士が干渉してしまう。このように、３ロールとも同径とした場合には、製造可能な鋼管径の範囲が狭くなる。
一方、本実施形態のように、小径圧延ロール２Ｂのロール径を、最大径圧延ロール２Ａのロール径の９０％以下とすることで、より細い径の鋼管１についても、寸法精度を良好に保ちながら、外径縮径圧延が可能になる。
【００１９】
次に、小径圧延ロール２Ｂのロール径を、最大径圧延ロール２Ａのロール径の９０％以下とする理由について説明する。
図５は、傾斜圧延で使用する圧延ロール２の数を３個とした場合における、ロール径と被圧延材最小外径との関係を説明する図である。被圧延材最小外径とは、圧延可能な被圧延材１の最小外径を指す。図５中、縦軸は、被圧延材最小外径を示し、横軸は、それを達成できる最大のロール径を示す。また、図５では、ロール径及び圧延可能最小外径を無次元化している。そして、ロール径が１のときの、被圧延材１の圧延可能最小外径を１として表示している。
【００２０】
図５中、「○」は、３個の圧延ロール２の全てのロール径が同じ場合（比較例）である。この比較例の場合、ロール径（１．０）で製造可能な最小被圧延材外径を１．０とした場合、それを０．８倍の径で製造したい場合には、最大のロール径も０．８に小さくする必要があることを示している。
図５中、「△」は、２個を最大径圧延ロール２Ａとし、１個を小径圧延ロール２Ｂとした場合である。そして、相対的に、小径圧延ロール２Ｂのロール径を、最大径圧延ロール２Ａのロール径に対し、２５％まで変化させた場合である。
図５中、「◇」は、１個を最大径圧延ロール２Ａとし、２個を小径圧延ロール２Ｂとした場合である。そして、相対的に、小径圧延ロール２Ｂのロール径を、最大径圧延ロール２Ａのロール径に対し、変化させた場合である。
【００２１】
図５から、最大径圧延ロール２Ａのロール径に対し１個の小径圧延ロール２Ｂのロール径を１０％小さくする毎に、被圧延材最小外径の製造可能範囲を６．３％ずつ拡大できることが分かる。すなわち、この場合、より細い径の鋼管が圧延できるようになることが分かる。また、最大径圧延ロール２Ａのロール径に対し２つの小径圧延ロール２Ｂのロール径を小さくすると、小径圧延ロール２Ｂのロール径を１０％小さくする毎に、被圧延材最小外径の製造可能範囲が８．８％ずつ拡大することが分かる。
【００２２】
以上のように、３個の圧延ロール２の全てを小さくする場合、ロール径の減少と同じ割合で、被圧延材１の圧延可能な最小外径が小さくなる。しかし、その一方で、３個の圧延ロールの全てを小さくする場合、全ての圧延ロール２の剛性が低下する。このため、加工に高い圧延荷重やトルクが必要となる材料を圧延する場合に、全ての圧延ロール２がたわみ、寸法精度が大幅に低下する。又は、トルクを伝達する駆動軸の径が足りずに、圧延ロールの回転ができなくなる、などの問題が生じる。
【００２３】
一方、図５から分かるように、本発明に基づき、３個の圧延ロール２のうち、１個又は２個の圧延ロール２のロール径を小さくしても、被圧延材１の圧延可能な最小外径を小さくすることができる。そして、図５から、小径圧延ロール２Ｂのロール径を最大径圧延ロール２Ａのロール径の９０％以下とすることで、圧延ロール同士の干渉を抑制しつつ、被圧延材１の圧延可能な最小外径を５％以上小さくできることが分かる。更に、本発明に基づく本実施形態では、全ての圧延ロール径を等しく小さくする場合と異なり、１個以上の圧延ロール２（最大径圧延ロール２Ａ）は剛性の高い状態を保つことができる。このため、本実施形態では、寸法精度に優れると共に、最大径圧延ロール２Ａのロール軸を太くできるため、大きなトルクを与えることができる結果、ロール径を小さくした小径圧延ロール２Ｂで不足するトルクを補うことができる。
【００２４】
このように、最大径圧延ロール２Ａのロール径に対し、小径圧延ロール２Ｂのロール径を９０％以下とすれば、寸法精度の低下を抑えつつ、有意な差で被圧延材１の圧延可能な最小外径を小さくできる。
ロール径比の下限値については、特に限定する必要はない。ただし、小径圧延ロール２Ｂのロール径を余り小さくとすると、圧延ロールの割損等のリスクがある。したがって、ロール径比の下限値は、５０％以上とすることが好ましい。ロール径比を、更に６５％以上８５％未満とすると、小径圧延ロール２Ｂの損傷を抑制しつつ、広い製造可能範囲を得られるため、より好ましい。
ここで、ロール径比とは、（（小径圧延ロール２Ｂのロール径）／最大径圧延ロール２Ａのロール径））×１００［％］である。
【００２５】
＜圧延ロール２の数＞
複数の圧延ロール２は、パスラインＰの周方向に沿って配列して、圧延前の鋼管１よりも小径の圧延空間を構成する。その圧延ロール２の数は、圧延ロール同士の干渉が問題になる３個以上が好ましい。なお、圧延ロール２の数に上限はないが、圧延ロールの数が多くなるほど設備の複雑さを招く。このため、圧延ロール２の数は４個以内とすることが好ましい。
【００２６】
＜圧延ロール形状＞
各圧延ロール２の形状は、一般的な傾斜圧延で用いられるバレル形状、コーン型形状のいずれでも利用できる。更に、本実施形態では、ロール表面のプロフィールが非対称なロール形状の場合でも効果が得られる。つまり、圧延ロール２の回転軸を、パスセンター（パスライン）に対して傾斜させてパスラインの円周方向に配置し、回転させたロール間に管又は棒材からなる被圧延材を送り、ロールの回転により、その被圧延材を回転させながら引き込んでロール間を通過させる傾斜圧延の構成を満たしていれば、本実施形態は利用できる。このため、圧延ロール形状に制限はない。
【００２７】
＜被圧延材１＞
本実施形態では、被圧延材１として、穿孔圧延や電縫造管などで作製した鋼管１を例示した。外径縮径される管材又は棒材からなる条材は、鋼製に限定されず、塑性変形により傾斜圧延により外径縮径の効果が得られる素材、例えば金属材料の条材であれば、被圧延材１の材質、加工温度等に制約はない。
本実施形態は、被圧延材の様々な外径に対応できると共に、高い圧延荷重に耐えることで良好な仕上げ寸法精度が得られる。そのため、本実施形態は、例えば、鋼等の強度が高い材料における冷間加工に利用すると、特に大きな効果を発揮する。本実施形態は、そのような冷間加工に好適である。
【００２８】
更に、鋼等の強度が高い鋼管材料の冷間加工に本実施形態を利用する場合は、高い寸法精度とともに優れた機械的特性を得ることができる。優れた機械的特性とは、管軸方向の引張降伏強度が７５７．９ＭＰａ以上である。また、優れた機械的特性とは、例えば（管軸方向圧縮降伏強度／管軸方向引張降伏強度）で表される降伏強度比が、０．９０〜１．１５である。ここで、一般的な鋼管の冷間加工方法である冷間引き抜きや冷間ピルガー圧延では、高い寸法精度は得られるものの、降伏強度比は、管軸方向バウシンガー効果により０．９０以上を得られない。このため、優れた機械的特性が必要なものは、本発明の形態を利用した冷間加工を利用することが好ましい。これら管軸方向引張降伏強度や圧縮降伏強度との比は、鋼の中でも組織中に低い降伏強度であるオーステナイト相が２０％以上含む鋼では得ることが難しい。しかし、本実施形態では、高い寸法精度を得るために与えるひずみを利用して、優れた機械的特性も得ることができる。なお、より安定して寸法精度と機械的特性を両立するには圧延前鋼管外径に対する圧延後鋼管外径を９５％以下とすることが好ましい。更に、高い強度を得るためには９０％以下とすることが好ましい。
【００２９】
＜圧延条件＞
傾斜圧延に用いられる通常の圧延条件、つまり圧延ロールのロール間隔や圧延ロールの回転数についても自由に選択できる。
また、複数の圧延ロール２は、被圧延材１が通過するパスラインＰに対して周方向に配置される。このとき、各圧延ロール２の圧延ロール軸は、パスラインＰの円周方向に、（（３６０度／ロール個数）±２０度）の角度で配置すると良い。
先行文献にも記載されているように、圧延ロール径が全て同じ場合は、パスラインＰの円周方向に、均等な角度で圧延ロール２が配置される。
【００３０】
ただし、本実施形態では、複数の圧延ロール２の一部に、異なるロール径を持つ圧延ロール２を利用する。そのため、本実施形態では、利用する圧延ロール２の数と径に応じた、パスラインに対し非対称な配置（アシンメトリー）としている。すなわち、本実施形態では、隣り合う圧延ロール同士の干渉を最も小さくするために、円周方向に沿った圧延ロール２の配置(配置角度)を、均等な配置とはしない。また、その場合、圧延ロール間隔の変更時のロール移動方向も、パスラインＰを中心とした放物線上ではなく、圧延ロール２の数と径に応じた方向になる。これらの圧延ロール２の配置やロールの移動方向は、利用するロールの径や数により適切に選定されればよい。ロール径の組合せやロールの移動量について、隣り合うロール同士が最も干渉しない配置と移動方向は、幾何学的に一義的に決定できる。ただ、非対称性が強くなるほど圧延ロール２を収納するハウジング形状の複雑化を招く。このため、本実施形態では、被圧延材１が通過するパスラインＰに対し円周方向に配置される圧延ロール軸が、（３６０度／ロール個数）±２０度の範囲の角度で配置するとする。
【００３１】
配置角度間隔は、ロール軸中心位置の被圧延材周方向の、それぞれのロールの配置角度を示す。配置角度間隔を均等に配分する場合、例えばロール数が３つの場合、ロールの配置角度間隔は、３６０度を３等分した１２０度であり、ロール数が４つの場合は、各ロールの配置角度間隔は９０度である。特許文献１に記載の方法では、圧延ロールの数により、この配置角度間隔を一義的に定めている。
これに対し、本発明に基づく実施形態では、例えば、パスラインＰの円周方向に配置される圧延ロールの回転軸の配置角度間隔が異なるように設定するなど、各圧延ロールの回転軸の配置角度間隔を、適切なものにそれぞれ設定する。これにより、細い径の管、又は棒材の外径精度を良好にできるものである。
【００３２】
＜駆動ロール＞
本実施形態では、図６のように、最大径圧延ロール２Ａから選択した１個以上の圧延ロール２を駆動ロールとする。更に、少なくとも小径圧延ロール２Ｂから選択した１個以上の圧延ロール２を、非駆動の圧延ロールとすることが好ましい。符号３は駆動軸３を示している。
【００３３】
最大径圧延ロール２Ａは、ロール径を大きい状態に保持できるため、十分なトルクを伝達させることが可能である。このため、最大径圧延ロール２Ａを駆動ロールとすることが好ましい。最大径圧延ロール２Ａに駆動トルクを伝達する構成とした場合、小径圧延ロール２Ｂにおいて、軸径が細くなったことに起因する伝達トルクの不足が起こっても、それを補うことができる。また、最大径圧延ロール２Ａのトルクで十分に圧延が可能な場合は、小径圧延ロール２Ｂの回転軸周りの拘束を無くすと、鋼管１（被圧延材１）の軸方向の曲りを抑制する効果が得られる。すなわち、傾斜圧延のための３個以上の圧延ロール２について、各ロール径が異なる場合、それぞれのロール外周速を被圧延材外周速度と合わせる必要がある。このバランスが崩れると、被圧延材１がロール接触面から受ける進行方向の力が圧延ロール２毎に変化し、それに伴い軸方向に曲りが生じてしまう。その一方で、小径圧延ロール２Ｂの回転方向の拘束をなくし、小径圧延ロール２Ｂの回転を被圧延材１の回転に従属させるようにすれば、結果的に、他の圧延ロール２が与える進行方向の力と釣り合うことで、曲りの発生を抑制することができる。
【００３４】
図７のように、全ての圧延ロール２を駆動ロールとする場合、各圧延ロールの外周速度と被圧延材１の外周速度とを合わせるように、各圧延ロール２が駆動させることになる。一方、最大径圧延ロール２Ａのトルクが圧延に対して十分な大きさの場合は、その１個以上の圧延ロール２だけを駆動していれば、より軸方向の曲りを抑制できる。更に、駆動ロールを減らすことは、動力や回転用の駆動軸を付ける必要がなくなるため、設備費用の削減やスペースの確保も可能になる。
また、図７のように、全ての圧延ロール２を駆動ロールとする場合、鋼管１が細径となったときに、交叉角βの大きさによっては、駆動軸３がパスラインＰに干渉しやすくなり、設備の自由度が小さくなる。
【００３５】
＜バックアップ機構５＞
小径圧延ロール２Ｂから選択した１個以上の圧延ロール２に対し、図８〜図１３のように、当該圧延ロール２に掛かる荷重を受けるバックアップ機構５を設けることが好ましい。なお、図１３中、符号２ｂは圧延ロールの軸部を、符号２ａは、ロール本体に軸部を接続する接続部を示す。
本実施形態の圧延機は、３個以上の圧延ロール２から選択した１個以上の圧延ロール２が、他の圧延ロール２よりもロール径が９０％以下の小径圧延ロール２Ｂとなっている。このため、全ての圧延ロール２のロール径を全て小さくする場合に比べ、圧延機全体の剛性が向上し、寸法精度に優れると共に、最大外径の圧延ロール２へ大きなトルクを伝えることができる。
【００３６】
一方で、ロール径を９０％以下とした小径圧延ロール２Ｂに掛かる荷重による、小径圧延ロール２Ｂのたわみを更に抑制して、外径寸法精度を向上させる観点から、小径圧延ロール２Ｂに対し、荷重を受けるバックアップ機構５を設けることは有効な手段である。
バックアップ機構５は、圧延ロール２の圧延反力を支える方式であればいずれの形態でもよい。バックアップ機構５は、圧延ロール圧延面の反対側付近へ１個又は２個以上のバックアップ機構５を配設しても良いし、圧延ロール軸部に配設しても良い。また、バックアップ機構５は、図８などのような、ロールからなるものや、図９などのような、ロール又は軸部を面で滑りながら支える方式でもよい。
【００３７】
以上のように、本実施形態の縮径圧延用の傾斜圧延機を用いれば、管材や棒材からなる条材が細径となっても、その条材の全長にわたる圧延後の外径寸法精度が向上し、格段の製品品質向上効果が得られる。すなわち、外径寸法精度の良い管材や棒材を製造できる。
【００３８】
（１）本実施形態の縮径圧延用の圧延機は、管材又は棒材からなる被圧延材の周方向に沿って並ぶ３個以上の圧延ロールが、各回転軸を上記被圧延材のパスラインに対し傾斜させて配置されると共に、上記３個以上の圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールが回転駆動される駆動ロールとして構成され、上記被圧延材を、上記３個以上の圧延ロール間を回転させながら通過させることで縮径圧延する圧延機であって、上記３個以上の圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールは、他の圧延ロールのロール径よりも小径であり、上記３個以上の圧延ロールのうち、一番ロール径が大きな１個以上の圧延ロールを最大径圧延ロールとし、上記最大径圧延ロールよりもロール径が小さい圧延ロールを小径圧延ロールとした場合、上記小径圧延ロールのロール径は、上記最大径圧延ロールのロール径の９０％以下である。
この構成によれば、管材や棒材からなる条材が細径となっても、その条材の全長にわたる圧延後の外径寸法精度が向上し、格段の製品品質向上効果が得られる。すなわち、外径寸法精度の良い管材や棒材を製造できる。
【００３９】
（２）本実施形態では、上記最大径圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールが上記駆動ロールであり、上記小径圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールは、非駆動の圧延ロールである。
この構成によれば、一部の圧延ロールを小径圧延ロールとして被圧延材が細径でも対応可能としても、当該小径圧延ロールの曲がりが抑制されて、良好な外径寸法精度が確保可能となる。
【００４０】
（３）本実施形態では、上記小径圧延ロールから選択した１個以上の圧延ロールに掛かる荷重を受けるバックアップ機構を設けた。
この構成によれば、更に、小径圧延ロールの曲がりが抑制されて、良好な外径寸法精度が確保可能となる。
【００４１】
（４）本実施形態では、上記３個以上の圧延ロールのロール回転軸が、上記パスラインの円周方向に沿って、（（３６０度／ロール個数）±２０度）の角度で配置される。
この構成によれば、一部の圧延ロールを小径圧延ロールとしても、ハウジング形状の複雑化を抑制可能となる。
このとき、上記３個以上の圧延ロールについて、上記パスラインの円周方向に沿って配置される圧延ロールの回転軸の配置角度間隔が異なる、構成とする良い。
また、例えば、上記３個以上の圧延ロールは、上記パスラインの円周方向に沿ってアシンメトリーな配置である、構成を採用する。
この構成によれば、一部の圧延ロールを小径圧延ロールとしても、圧延ロール同士の干渉を小さくすることが可能となる。
【００４２】
（５）本実施形態の条材の製造方法は、上記の縮径圧延用の圧延機を用いて、管材又は棒材からなる被圧延材を圧延して被圧延材の外径を縮径する。
この構成によれば、外径寸法精度の良い管材や棒材を製造できる。
【実施例】
【００４３】
本発明に基づく傾斜圧延機を用いて縮径圧延を行った。本例では、被圧延材として、外径が１００ｍｍ又は９０ｍｍで、長さが１０ｍの棒鋼と鋼管を用いた。また、圧延後の外径目標をそれぞれ、９０ｍｍと８０ｍｍとして、圧延を行った。下記の表１中、Ｎｏ．４，１７，１９の被圧延材は、圧延前の外径を９０ｍｍの細径とした。その他の被圧延材（Ｎｏ．１〜３，５〜１６，１８，２０）は、圧延前の外径を１００ｍｍの太径とした。
ここで、棒鋼と鋼管の化学組成は、ＪＩＳに既定のものを使用した。棒鋼については、ＪＩＳ  Ｓ１５Ｃ（炭素鋼  ０．１５％Ｃ鋼）を使用した。鋼管については、ＪＩＳ  ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ（２５％Ｃｒステンレス鋼、オーステナイト相５０％）を使用した。なお、本発明は、金属材料に代表される冷間の加工で塑性変形するものであれば特に限定されない。【００４４】
評価として、圧延後の軸方向の外径交差を測定した。外径交差は、先端から長手方向に１００ｍｍピッチで、それぞれ被圧延材の最大外径部及び最小外径部を測定し、その最大値と最小値の狙い外径との差（誤差）を、百分率（％）で測定した。また、軸方向の曲りについても、１ｍ当たりの曲り量で評価した。
圧延ロール数は３個又は４個とし、ロール形状としてバレル型を採用した。
比較例では、ロール径が全て同じ条件においては、ロール数が３個の場合はロール径を６５０ｍｍとし、ロール数が４つの場合は２５０ｍｍとした。なお、この比較例でのロール径は、圧延ロール同士の干渉が発生しない限界の値であった。【００４５】
以上の条件に対し、ロール数と最大径圧延ロール２Ａのロール径、小径圧延ロール２Ｂのロール径と個数、また、その小径圧延ロール２Ｂを駆動、非駆動とした場合、更にバックアップ機構５の有無について比較し、圧延後の寸法誤差と曲りを評価した。バックアップについては、ロール圧延面の背面側にロール又は回転軸へ滑りながら接触させるタイプの機構とした。また、バックアップ機構５は、小径圧延ロール２Ｂに対してのみ設けた。
条件及び評価結果を表１に示す。【００４６】
【表１】
0006901057.tif 000002
【００４７】
圧延後の良否判定は、測定した最小、最大の外径誤差の差とし、下記の通り評価した。
◎  ：外径誤差の差が０％以上１％未満
○  ：外径誤差の差が１％以上２％未満
×  ：外径誤差の差が２％以上【００４８】
表１から分かるように、比較例では外径誤差の差が２％を超える寸法精度であったが、発明例では、外径誤差の差が２％未満に抑えられた。このように、本発明に基づく圧延機で縮径圧延を行うことで、外径精度品質に優れた棒鋼、鋼管を得ることができることが分かった。
また、発明例について、小径圧延ロール２Ｂの駆動を非駆動とした条件でも曲りが改善されたことを確認した。更に、このとき、バックアップ機構５を設けることで、寸法精度がより改善したことも確認された。
また、鋼管については、いずれの発明例においても、優れた機械的特性を有して、管軸引張降伏強度が７５７．９ＭＰａ以上であり，且つ（管軸圧縮降伏強度／管軸引張降伏強度）が０．９０〜１．１５を得ることが出来たことを確認した。【００４９】
また、本願が優先権を主張する、日本国特許出願２０１９−２１１７８４（２０１９年１１月２２日出願）の全内容は、参照により本開示の一部をなす。ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
【符号の説明】
【００５０】
１ 被圧延材（鋼管）
２ 圧延ロール
２Ａ 最大径圧延ロール
２Ｂ 小径圧延ロール
３ 駆動軸
５ バックアップ機構
Ｐ パスライン
【要約】
太径から細径までの被圧延材を、外径寸法精度良く縮径圧延する。周方向に沿って並ぶ３個以上の圧延ロール（２）が、各回転軸を被圧延材（１）のパスラインＰに対し傾斜させて配置され、管材又は棒材からなる被圧延材（１）を、３個以上の圧延ロール（２）間を回転させながら通過させることで縮径圧延する圧延機である。３個以上の圧延ロール（２）から選択した１個以上の圧延ロール（２）は、他の圧延ロール（２）のロール径よりも小径であり、３個以上の圧延ロール（２）のうち、相対的に一番ロール径が大きな１個以上の圧延ロール（２）を最大径圧延ロール（２Ａ）とし、最大径圧延ロール（２Ａ）よりもロール径が小さい圧延ロール（２）を小径圧延ロール（２Ｂ）とした場合、小径圧延ロール（２Ｂ）のロール径は、最大径圧延ロール（２Ａ）のロール径の９０％以下である。【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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