(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンドレルミル圧延における新品又は改削後の圧延用ロールの圧延開始時、前記新品又は改削後の圧延用ロールの初期表面粗さＲａが、２．０μｍ以上、６．０μｍ以下の状態で圧延することを特徴とする継目無管の圧延方法。
【請求項２】
初期表面粗さＲａが２．０μｍ以上、６．０μｍ以下となす範囲を、溝底を中心に±３５°以上としたことを特徴とする請求項１記載の継目無管の圧延方法。
【請求項３】
初期表面粗さＲａが２．０μｍ以上、６．０μｍ以下となす範囲を、溝底表面積の少なくとも３０％としたことを特徴とする請求項２記載の継目無管の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マンドレルミル圧延における新品又は改削後の圧延用ロールの圧延開始時における前記圧延用ロールの表面粗さ（以下、「初期表面粗さ」という。）Ｒａを管理することで、圧延中の圧延用ロールの表面粗さＲａを所定の範囲に維持し、圧延疵を防止する継目無管の圧延方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マンドレルミル圧延における圧延用ロールの表面粗さは、素管の噛み込み、圧延中のスリップ、製品の表面品質に大きな影響を与えるが、従来、圧延用ロールの表面粗度そのものに起因して発生する外面疵を基にした粗さの最大値を管理するのが主体で、圧延開始時における圧延用ロールの初期表面粗さは切削した状態のままで十分であると考えられていた。
【０００３】
例えば特開平６−３３５７１１号では、ロール材質として特殊合金鋼やアダマイト、球状黒鉛鉄、合金グレーン等を使用し、さらに寿命の向上を図る場合は、ダクタイルロール等を使用し、当該ロールの表面粗さの上限値をＲａ５０〜６０μｍと規定することで、ロール寿命の向上とロール疵の発生を防止するものが提案されている。
【０００４】
また、特開平４−２３８６１２号では、カリバーロール圧延において、非圧延時にカリバーロールを回転駆動し、流体と固体粒子の混合物を当該ロールカリバー部に吹き付けてカリバーロールの表面を粗面化させることで、スリップを防止し、噛み込み性を向上させるものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−３３５７１１号で提案された方法は、ロールの表面粗さの下限値が規定されていないので、表面粗さが小さい場合、圧延時における噛み込み性や耐スリップ性について満足できる結果を得ることができないことがある。また、本発明者の実験によれば、圧延用ロールの表面粗さの上限値がＲａ５０〜６０μｍといったような大きな値では、表面が粗すぎて製品としての外面品質を満足することができないことが判明した。
【０００６】
また、特開平４−２３８６１２号で提案された方法は、噴射装置や固体粒子回収処理装置等の導入が必要となるばかりか、噴射物がギアや軸受等に侵入し、設備に悪影響を及ぼすという問題がある。また、必要な表面粗さに関する具体的な数値については全く記載されていない。
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、合金鋼やステンレス鋼等の難加工性材料であっても、圧延時における噛み込み不良やスリップによる圧延疵を発生させることのない継目無管の圧延方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る継目無管の圧延方法は、マンドレルミル圧延における新品又は改削後の圧延用ロールの圧延開始時、前記新品又は改削後の圧延用ロールの初期表面粗さＲａが、２．０μｍ以上、６．０μｍ以下の状態で圧延することとしている。そして、このようにすることで、合金鋼やステンレス鋼等の難加工性材料であっても、圧延時における噛み込み不良やスリップによる圧延疵の発生を防止できるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者は、圧延用ロールの初期表面粗さを種々変化させて難加工材（合金鋼、ステンレス鋼）の継目無管を製造した結果、以下の知見を得た。
初期表面粗さＲａが０．１ｍｍ程度の圧延用ロールを用いて難加工材（合金鋼、ステンレス鋼）の継目無管を製造した場合、圧延当初は噛み込み不良やスリップによる圧延疵が発生するものの、圧延を続ける毎にロール表面が粗面化していき、表面粗さＲａが１．０μｍ以上となったところから圧延が安定し、前記した噛み込み不良やスリップによる圧延疵は発生しなくなった。この表面粗さＲａが１．０μｍ以上となるための圧延本数は、圧延用ロールの材質や硬度によって異なるものの、圧延中における圧延用ロールの表面粗さＲａが１．０μｍ以上となれば、従来一般的に用いられるアダマイトロール、ダクタイトロール、グレンロール、鋳鉄ロール、チルドロールはもとより、高硬度のハイスロールを用いた場合にも、安定した圧延が可能であった。
【００１０】
そして、さらに圧延を続けていくことにより圧延用ロールの表面粗さＲａが徐々に粗くなり、圧延用ロールの表面粗さＲａが６．０μｍを超えるとロール表面の凹凸が管表面にプリントされ、疵となった。以後、この疵を「プリント疵」という。
【００１１】
すなわち、本発明者は、圧延中における圧延用ロールの表面粗さＲａを、１．０μｍ以上、６．０μｍ以下に管理した場合には、圧延が安定し、プリント疵も発生しないことを見出した（図１参照）。
【００１２】
ところで、ロールの表面硬さＨＳが約６０以上の高硬度ロールを切削したままの状態から使用する場合、切削加工が困難なため、通常初期表面粗さＲａは０．０５〜０．５μｍ程度となり、圧延用ロールの表面粗さＲａを１．０μｍ以上とするためには、炭素鋼等の圧延が容易な鋼管（以下、「調整材」という。）を約２０００本程度圧延する必要がある（図１参照）。しかしながら、２０００本もの調整材を準備するのはスケジュール上からも非常に困難であるため、圧延中における圧延用ロールの表面粗さＲａを１．０μｍ以上とするためには、例えば切削後のロール表面にショットブラスト、ベルター又はグラインダー等で粗面化加工を施している。
【００１３】
このような粗面化加工を行った場合の表面粗さの推移は、図２に示したように、一旦減少し、その後増加する。そこで、本発明者は圧延開始時における圧延用ロールの初期表面粗さＲａを種々変更して実験を行ったところ、圧延中における圧延用ロールの表面粗さＲａを常に１．０μｍ以上に保つためには、圧延開始時における圧延用ロールの初期表面粗さＲａを２．０μｍ以上に管理する必要があることが判明した（図２参照）。
【００１４】
本発明に係る第１の継目無管の圧延方法は上記した知見によってなされたものであり、マンドレルミル圧延における新品又は改削後の圧延用ロールの使用開始時、前記新品又は改削後の圧延用ロールの初期表面粗さＲａが、２．０μｍ以上、６．０μｍ以下の状態で圧延することを要旨とするものである。
【００１５】
この圧延用ロールの表面に粗面化加工を行う際、例えばカリバーロールでは溝底側とフランジ側とではロールに作用する負荷が異なるため、図３に示したように、摩耗状況が異なる。そこで、本発明者は、圧延用ロール１の溝底１ａを中心に粗面化する角度θ（図７（ａ）参照）を変化させたところ、図４に示したように、溝底を中心に±３５°以上の範囲に粗面化を施した場合により安定した圧延が可能であることが明らかとなった。
【００１６】
すなわち、本発明に係る第２の継目無管の圧延方法は、上記した知見によってなされたものであり、本発明に係る第１の継目無管の圧延方法において、初期表面粗さＲａが２．０μｍ以上、６．０μｍ以下となす範囲を、溝底を中心に±３５°以上としたものである。
【００１７】
また、本発明者は、上記したのと同様に圧延用ロールの表面の粗面化領域比を変化させた場合、図５に示したように、粗面化する領域を増加させるにつれて噛み込み不良やスリップによる圧延疵は減少し、３０％以上では噛み込み不良やスリップによる圧延疵は発生しないことが判った。
【００１８】
なお、前記粗面化領域比とは、図７（ｂ）（ｃ）に示したように、圧延用ロール１の周方向での粗面化範囲（斜線を施した範囲）の中心角φ°の合計をΣφ°とする時、（Σφ°／３６０°）×１００を意味し、３つ以上の各粗化領域は概ね均等に分散していることとする。
【００１９】
すなわち、本発明に係る第３の継目無管の圧延方法は、上記した知見によってなされたものであり、本発明に係る第２の継目無管の圧延方法において、初期表面粗さＲａが２．０μｍ以上、６．０μｍ以下となす範囲を、溝底表面積の少なくとも３０％としたものである。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明に係る圧延方法の効果を確認するために、２ロール７スタンドのマンドレルミルを用いて行なった実験結果について説明する。
実験は、２ロールのマンドレルミルの７スタンド全てに、圧延用ロールとしてロール表面硬さＨＳ＝６０のハイスロールを使用し、鋼種が２〜９％Ｃｒ鋼の、外径が１５１ｍｍ、肉厚が３．５〜１０．０ｍｍの素管を下記の圧延条件にて各アイテム毎に１００〜２００本ずつ、初期表面粗さＲａ、表面を粗面化した溝底を中心とした範囲、表面を粗面化した範囲の溝底表面積に対する割合を種々変化させて圧延を行ない、噛み込み不良によるスリップの発生の有無と、ロール表面荒れによる外面疵の発生について調査した。その結果を下記表１、及び、表１中のアイテム１〜６の結果を図６に示す。
【００２１】
なお、下記表１中、噛み込み不良によるスリップの発生の有無は、スリップの発生率が０〜０．５％のものを◎、スリップの発生率が０．５〜１．０％以下のものを○、スリップの発生率が１．０〜３．０％以下のものを△、スリップの発生率が３．０％を超えたものを×として表わした。また、ロール表面荒れによる外面疵は、その発生率が０％のものを◎、０〜１．０％以下の場合を○、１．０％を超えた場合を×として表わした。
【００２２】
（１）圧延温度
圧延機入側：１０５０℃±１００℃
圧延機出側：１０００℃±１００℃
（２）ロールの冷却条件
圧延中、圧延間アイドリング中も冷却水の供給を継続。
（３）潤滑条件
ロール潤滑無。
【００２３】
【表１】
0003778017.tif 000002
【００２４】
上記した表１より明らかなように、本発明に係る継目無管の圧延方法によれば、何れの実施例においても噛み込み不良によるスリップや、ロール表面荒れによる外面疵を効果的に抑制できていることが判る。また、請求項１に比べて、請求項２、さらには請求項３に対応する実施例ほど、良好な結果が得られていることも明らかである。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る継目無管の圧延方法によれば、合金鋼やステンレス鋼等の難加工性材料であっても、圧延時における噛み込み不良やスリップによる圧延疵の発生を防止できるようになる。また、圧延用ロール表面の粗面化領域を最小に抑えることで、ロール加工に要する工数も削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧延本数とロール表面粗さＲａの関係を示した図である。
【図２】初期表面粗さＲａの異なるロールにおける圧延本数とロール表面粗さＲａの関係を示した図である。
【図３】カリバーロールの溝底側とフランジ側における圧延本数とロール表面粗さＲａの関係を示した図である。
【図４】溝底を中心とした圧延用ロール表面の粗面化範囲と噛み込み不良及び圧延疵の発生率の関係を示した図である。
【図５】圧延用ロール表面の粗面化領域比率と噛み込み不良及び圧延疵の発生率の関係を示した図である。
【図６】ロールの初期表面粗さＲａと外面疵発生率の関係を示した図である。
【図７】（ａ）は圧延用ロール表面の粗面化範囲を説明する図、（ｂ）は圧延用ロール表面の粗面化領域比率を説明する図、（ｃ）は（ｂ）を軸方向に中心で横断面した斜視図である。
【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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