(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の傾斜ロールと、一対のディスクロールと、プラグとを備える傾斜圧延機による継目無管の圧延方法において、一の被圧延材を圧延する際の前記一対のディスクロールのロール軸方向の設定位置を前記一の被圧延材を圧延する前の前記ディスクロールの摩耗量に基づいて調節することを特徴とする継目無管の圧延方法。
【請求項２】
一対の傾斜ロールと、一対のディスクロールと、プラグとを備える傾斜圧延機による継目無管の圧延方法において、一の被圧延材を圧延する際の前記一対のディスクロールのロール軸方向の設定位置を前記一の被圧延材の前に圧延した先の被圧延材の材質毎の圧延本数、総圧延時間あるいは総圧延長さに基づいて調節することを特徴とする継目無管の圧延方法。
【請求項３】
一対の傾斜ロールと、一対のディスクロールと、プラグとを備え、更に、一の被圧延材を圧延する前の圧延情報に基づき前記ディスクロールの軸方向の設定位置の変更時期を決定する演算装置と、決定された変更時期に応じてディスクロールの軸方向の設定位置を調節する位置調節機構とを備えることを特徴とする継目無管の傾斜圧延機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は継目無管の傾斜圧延機とその圧延方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
一般に、マンネスマン製管法により継目無金属管（以下、継目無管ともいう）を製造する場合には、例えば、鋼管の場合、まず中実素材である丸鋼片（以下、ビレットともいう）をピアサ、すなわち穿孔機に通してその中心部を穿孔することによりホローシェル（中空素管）を得た後、これをそのまま直接或いは必要によりエロンゲータに通して拡径、延伸圧延する。その後、例えばプラグミルによって更に延伸圧延し、続いてリーラ及びサイザによって磨管、形状修正及びサイジングを行い、更に、精製工程を経て製品とする。
【０００３】
通常、ピアサによる穿孔圧延およびエロンゲータによる延伸圧延には、被圧延材のパスセンタに対してロ−ル軸心線が傾斜した樽形状（バレル形状ともいう）又はコ−ン形状の一対の傾斜ロールと、パスセンタ上に配されたプラグと、パスセンタを挟んで対向配置された一対のディスクロールとを有する傾斜圧延機が用いられる。
【０００４】
上記傾斜圧延機では、被圧延材は一対の傾斜ロ−ルの間隙を移動している間にプラグと傾斜ロ−ルとによって肉厚加工が施されて中空の管に圧延され、ディスクロ−ルの外周面に沿って回転しながら引き出される。ディスクロ−ルは被圧延材の揺動を抑制すると共に、肉厚加工によって生じる被圧延材の外径の膨らみを抑える作用をなす。
【０００５】
ところで、ディスクロールは、回転する被圧延材から受ける摩擦と、被圧延材を延伸せしめる際の摩擦とを受けるので、その外周面と被圧延材表面との間の摩擦は厳しいものとなり、焼き付きを引き起こし易いという問題がある。
【０００６】
焼き付きが生じると、製品となる管の外表面に所謂ガイドマーク疵が生じ、その品質を著しく損なうとともに、ディスクロ−ルの手入れや管外面疵の手入れが増大し、生産性を低下させる。
【０００７】
そこで、ディスクロ−ルの焼き付き対策として、特公平３−２５２４１号公報にはディスクロ−ル外周面に金属酸化物を含む混合液状の塗料を供給して穿孔圧延する方法が開示され、特開平６−２６２２１９号公報には、Ｃ、Ｃｒ、Ｎｉなどの化学組成を特定した表層に、熱処理にてスケ−ルを生成させたディスクロ−ルが開示されている。また、特開平５−２３７５１６号公報には、ディスクロール径の摩耗分の補正量だけ、各ディスクロールのミルセンタに対する設定位置を制御する圧延方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平３−２５２４１号公報に開示された方法は、焼き付きの防止が不十分であり、また、混合液状の塗料が傾斜ロ−ル表面に付着してスリップが発生し、圧延停止を引き起こしやすいという問題がある。
【０００９】
特開平６−２６２２１９号公報に開示された手段は、圧延により徐々にスケール厚が薄くなるため、ディスクロールの頻繁な交換が必要となるといった問題や、熱処理によりディスクロールが扁平化するなどの問題がある。
【００１０】
特開平５−２３７５１６号公報に開示された方法では、１対のディスクロ−ルに作用する荷重の均一化が図られ、偏荷重によって生じる焼き付きは改善されるものの、焼き付きの防止効果は不十分である。
【００１１】
本発明の課題は、ディスクロ−ルの焼き付きを抑制し、ガイドマーク疵を軽減することができる継目無管の圧延方法およびその装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ディスクロ−ルの摩耗と焼き付きとの関係に着目し、多くの実験を重ね、以下の知見を得た。
【００１３】
ａ．図１は、ディスクロールの摩耗状況と焼き付きの発生位置とを模式的に示す概要図である。図１で、符号３ｕ、３ｄはディスクロール、１ａ、１ｂは傾斜ロールで、斜線部は摩耗した部分、Ａは、ディスクロールと被圧延材とが接触を開始する部分（以下、接触開始部ともいう）、Ｂは接触が終了する部分（以下、接触終了部ともいう）を表す。
【００１４】
図１に示すように、ディスクロール３ｕ、３ｄには、接触開始部Ａと接触終了部Ｂのほぼ中間で摩耗量が最も大きくなる不均一な摩耗が生じ、接触開始部Ａと接触終了部Ｂとに焼き付きが発生する。
【００１５】
ｂ．不均一な摩耗を低減することにより、焼き付き状態が改善され、ガイドマーク疵の発生が抑制される。
ｃ．不均一摩耗は、被圧延材に対するディスクロールの軸方向設定位置を変更して圧延することにより低減する。
【００１６】
ｄ．ディスクロールの軸方向設定位置の適切な変更時期は、摩耗量、圧延本数、総圧延時間および総圧延長さなどの圧延情報から決定することができる。
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨は、以下の通りである。
【００１７】
（１）一対の傾斜ロールと、一対のディスクロールと、プラグとを備える傾斜圧延機による継目無管の圧延方法において、一の被圧延材を圧延する際の前記一対のディスクロールのロール軸方向の設定位置を前記一の被圧延材を圧延する前の前記ディスクロールの摩耗量に基づいて調節することを特徴とする継目無管の圧延方法。
【００１８】
（２）一対の傾斜ロールと、一対のディスクロールと、プラグとを備える傾斜圧延機による継目無管の圧延方法において、一の被圧延材を圧延する際の前記一対のディスクロールのロール軸方向の設定位置を前記一の被圧延材の前に圧延した先の被圧延材の材質毎の圧延本数、総圧延時間あるいは総圧延長さに基づいて調節することを特徴とする継目無管の圧延方法。
【００１９】
（３）一対の傾斜ロールと、一対のディスクロールと、プラグとを備え、更に、一の被圧延材を圧延する前の圧延情報に基づき前記ディスクロールの軸方向の設定位置の変更時期を決定する演算装置と、決定された変更時期に応じてディスクロールの軸方向の設定位置を調節する位置調節機構とを備えることを特徴とする継目無管の傾斜圧延機。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の継目無管の傾斜圧延機および圧延方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、傾斜圧延機としてピアサを例にとるが、エロンゲータも同様に適用できる。
【００２１】
図２は、本実施形態のピアサの構成を模式的に示すブロック図で、図３は、このピアサの要部を示す模式的平面図で、図４は、図３の模式的側面図である。図２〜図４において、符号１ａ、１ｂは傾斜ロ−ル、２はプラグ、３ｕ、３ｄはディスクロ−ル、４は芯金、５は位置調節機構、６は演算装置、１０はピアサ、Ｂは中実素材、Ｈは中空素管である。
【００２２】
図２〜４に示すように、ピアサ１０は、パスセンタＸ−Ｘを挟んで互いに傾斜し対向配置された一対の傾斜ロ−ル１ａ、１ｂと、この傾斜ロールと位相を９０°ずらせてパスセンタを挟んで対向配置された一対のディスクロ−ル３ｕ，３ｄと、パスセンタ上に配置されたプラグ２と、そのプラグを保持する芯金４と、位置調節機構５と、演算装置６とを備える。
【００２３】
傾斜ロ−ル１ａ、１ｂは、その中心軸方向のほぼ中間部にゴ−ジ部１１を備える。このゴージ部１１の入側（図３の左側）には入口面角がθ１の入口面１２が設けられ、この入口面は傾斜ロールの端面側に向かうに従って直径が小さくなる円錐台形となっている。ゴージ部１１の出側（図３の右側）には出口面角がθ２の出口面１３が設けられ、この出口面は傾斜ロールの端面側に向かうに従って直径が大きくなる円錐台形となっている。
【００２４】
ゴージ部１１における傾斜ロール１ａ、１ｂ間のロール間隔であるロール開度Ｒｇは、図示しないロール開度調節手段により調節可能とされる。傾斜ロール１ａ、１ｂの中心軸は、図３に示すように、その中心軸とパスセンタとのなす角度がγ（この角度を交叉角と云う）で、図４に示すように、その中心軸とパスセンタとのなす角度がβ（この角度を傾斜角と云う）となる、パスセンタに対して３次元的な傾きを持つ。なお、図３、４では傾斜ロ−ルとしてコ−ン型の例を示したが、ゴ−ジ部より両端部に向かうにしたがってロ−ル径が漸減した樽型としてもよい。
【００２５】
プラグ２は砲弾形状をなし、その基端部は円形断面の芯金４の先端部で支持される。このプラグは傾斜ロ−ルの中間部にてパスセンタ上に位置決め保持されており、パスセンタをその軸中心として回転可能となっている。
【００２６】
芯金４は、パスセンタに沿って配置された図示しない複数の芯金保持装置によって保持されている。芯金４の基端部は図示しない前進と後退を可能とする機能を有するスラストブロックに連結され回転可能となっている。
【００２７】
ディスクロ−ル３ｕ，３ｄは、図２に示すように、その外周面２１が円弧状の溝孔型で形成された円盤状体で図示しない駆動モ−タで被圧延材の進行方向と同方向に回転駆動され、被圧延材を傾斜ロール間に案内する作用をなすとともに、圧延中の被圧延材が傾斜ロールの対向方向に対して直角方向に膨らむことを抑制し、中空素管Ｈの外面形状を整える作用をなす。
【００２８】
ディスクロ−ル３ｕ、３ｄは、パスセンタから各ディスクロ−ル軸心までの距離がそれぞれ所定の値となるように調節可能に設けられ、中空素管の目標外径寸法に応じて、ディスクロール間隔Ｄｇ（図２参照）が所定の値に設定される。
【００２９】
ディスクロール３ｕ、３ｄは、その軸方向（Ｙ−Ｙ）にディスクロールを保持するロール軸７ｕ、７ｄを移動させることにより、ディスクロールの軸方向の設定位置を調節可能とされる。
【００３０】
位置調節機構５は、図示しない駆動装置と位置制御装置とを備える。駆動装置はディスクロールをその軸方向に移動させる機能を有し、例えば電動モータや液圧装置などを用いることができる。位置制御装置は駆動装置を作動してディスクロールの軸方向位置を所定の位置に制御する機能を有する。
【００３１】
演算装置６は、一の被圧延材の圧延に際し、その一の被圧延材を圧延する前の圧延情報からディスクロールの軸方向設定位置の変更時期、変更量を決定する機能を備える。
【００３２】
圧延情報としては、例えば、ディスクロールの摩耗量を用いることができる。
前述したように、ディスクロールの摩耗量は、ガイドマーク疵の発生に影響する。以下、ガイドマーク疵が発生しない摩耗量の最大値を限界摩耗量という。
【００３３】
演算装置には、予め限界摩耗量が設定される。演算装置は、一の被圧延材を圧延する前のディスクロールの摩耗量が限界摩耗量以下の所定値に到達した時点で、ディスクロールの軸方向設定位置の変更指令ならびに変更量の目標値を位置調節機構に出力する。
【００３４】
変更量の目標値ΔＤｐは、特に限定しないが、例えば０．５〜１０ｍｍの範囲とすることができる。また、所定値をΔｄｍとすると、ΔＤｐ＝ｋｍ×Δｄｍとしてもよい。但し、ｋｍは係数であり、実験により得られる。ディスクロールの摩耗量は、計測や計算にて求めることができる。計算による摩耗量の予測は、例えば被圧延材の材質毎に圧延長さや圧延時間などの圧延条件と摩耗量との関係を予め経験的に求めておくことにより可能である。
【００３５】
また、圧延情報としては、一の被圧延材の前に圧延した先の被圧延材の圧延情報、すなわち、圧延本数、総圧延時間あるいは総圧延長さを用いることができる。ここで、圧延本数、総圧延時間、総圧延長さとは、一の被圧延材の圧延に際し、一の被圧延材の前で、かつ、ディスクロールの軸方向設定位置を同じとして圧延した先の被圧延材の圧延本数、圧延時間の合計、圧延長さの合計を指す。以下、圧延情報として圧延本数を用いる場合を説明するが、総圧延時間、総圧延長さも同様に適用することができる。
【００３６】
演算装置６には、予め、圧延本数の限界値（以下、限界圧延本数ともいう）が設定される。この限界圧延本数は、ディスクロールの軸方向設定値を変更せずに圧延した際の、ガイドマーク疵の発生がない圧延本数の最大値として得られる。なお、ガイドマーク疵の発生は被圧延材の材質により影響される。したがって、限界圧延本数は、被圧延材の材質毎に設定するのがよい。
【００３７】
演算装置６は、一の被圧延材の圧延に際し、一の被圧延材の前で、かつ、ディスクロールの軸方向設定位置を同じとして圧延した先の被圧延材の圧延本数が限界圧延本数以下の所定本数になった時点で、軸方向設定位置の変更指令ならびに変更量の目標値を位置調節機構５、５に出力する。変更量の目標値ΔＤｐは、特に限定しないが、例えば０．５〜１０ｍｍの範囲とすることができる。また、所定本数をΔｄｐとすると、ΔＤｐ＝ｋｐ×Δｄｐとしてもよい。但し、ｋｐは係数であり、実験により得られる。
【００３８】
本実施形態のピアサは、以上のように構成される。
次に、位置調節機構５と演算装置６とを備える本実施形態のピアサ１０により、圧延を行う方法を説明する。なお、以下の説明では、圧延情報として圧延本数を例にとる。
【００３９】
図２〜４に示すピアサにより、加熱炉で所定の温度に加熱された中実素材Ｂは図３の白抜き矢符方向に送給され、その先端部が傾斜ロ−ル１ａ，１ｂの入口面１２，１２間に噛み込まれ、それ以降は傾斜ロ−ル１ａ，１ｂの回転により螺進移動せしめられつつプラグ２と傾斜ロ−ル１ａ，１ｂとの間において半回転につき一回の間欠的な圧下を受けて穿孔圧延される。
【００４０】
この穿孔圧延時、上記圧下を受けていない穿孔圧延直後の被圧延材２２は、図２に示す如く、周方向に外径が膨れ出るが、この外径の膨れ出るのを対向配置されたディスクロール３ｕ，３ｄの外周面２１によって拘束抑制されるため、穿孔直後の被圧延材は楕円形状を呈しつつ圧延され、螺進方向の下流側に至るに従って徐々に円形に成形され、所定形状寸法の中空素管Ｈに成形される。
【００４１】
上記ピアサにおいて、一の被圧延材を圧延する前の先の被圧延材はディスクロールの軸方向設定位置を一の位置に設定して圧延される。演算装置６では、一の被圧延材の圧延に際し、上記先の被圧延材の圧延本数が演算され、この圧延本数が演算装置に予め設定された限界圧延本数以下の所定本数となった時点で、ディスクロールの軸方向設定位置の変更を指令する変更指令と、予め演算装置に設定された軸方向設定位置の変更量の目標値とが、位置制御装置と駆動装置とから構成される位置調節機構５、５に出力される。
【００４２】
位置制御装置は、変更指令と変更量の目標値とに基づいて、それぞれの駆動装置を作動して、軸方向設定位置変更量が目標値となるように制御する。
これにより、不均一な摩耗が軽減するため、焼き付きの発生が抑制され、ガイドマーク疵の発生を軽減することができる。
【００４３】
なお、本発明は、外径が同一の管を連続して圧延する場合や寸法が同一のプラグを用いて圧延する場合に好適である。
【００４４】
【実施例】
（実施例１）
図２〜４に示す基本構成のピアサで、中実素材として外径３１０ｍｍの炭素鋼製ビレットを用い、圧延本数が２００本に達するたびに、ディスクロ−ル軸方向設定位置を順次変化させて総圧延本数２０００本の穿孔圧延を行い、外径２４０ｍｍの管を得た。表１と表２にそれぞれ圧延条件と軸方向設定位置変更条件を示す。
【００４５】
【表１】
0003820896.tif 000002
【００４６】
【表２】
0003820896.tif 000003
【００４７】
表２ならびに後述する表５、表８の記号Ｓ１、Ｓ２はそれぞれディスクロ−ル３ｕ、３ｄの設定位置変更量で、双方ともディスクロ−ル軸方向設定位置の初期値を基準とした値である。各ディスクロ−ル軸方向設定位置変更量の極性を示す＋は、図２に示すように入側正面より見て被圧延材がディスクロ−ルへ進入する位置側にある傾斜ロ−ルの側にディスクロールの設定位置を変更する場合（すなわち、ディスクロ−ル３ｕは傾斜ロ−ル１ａ側に移動する場合、ディスクロ−ル３ｄは傾斜ロ−ル１ｂ側へ移動する場合）で、極性−は各ディスクロ−ルの軸方向設定位置を極性＋と反対方向へ変更する場合を意味する。
【００４８】
なお、比較のため、表１に示す条件で、ディスクロール軸方向設定位置を固定し、総圧延本数２０００本の穿孔圧延も実施した。また、焼き付きの発生状況に応じて、ディスクロールの手入れを実施した。
【００４９】
穿孔圧延により得られた製品の外表面のガイドマーク疵とディスクロールの焼き付き発生状況を観察した。表３にガイドマーク疵の発生率（疵発生本数／総圧延本数）とディスクロ−ルの手入れ回数を示す。
【００５０】
【表３】
0003820896.tif 000004
【００５１】
表３に示すように、本発明例は従来例に比してガイドマーク疵発生率は大幅に減少し、さらにディスクロ−ルの焼き付きも観察されずディスクロ−ルの手入れ回数は激減し、安定した穿孔圧延が可能となった。
（実施例２）
図２〜４に示す基本構成のピアサで、中実素材として外径２２５ｍｍのステンレス製ビレットを用い、総圧延長さがほぼ３００ｍに達するたびに、ディスクロ−ル軸方向設定位置を順次変化させて総圧延本数１００本の穿孔圧延を行い、外径２４０ｍｍの管を得た。表４と表５にそれぞれ圧延条件と軸方向設定位置変更条件を示す。
【００５２】
【表４】
0003820896.tif 000005
【００５３】
【表５】
0003820896.tif 000006
【００５４】
なお、比較のため、表４に示す条件で、ディスクロールの軸方向設定位置を固定し、総圧延本数１００本の穿孔圧延も実施した。また、焼き付きの発生状況に応じて、ディスクロールの手入れを実施した。
【００５５】
穿孔圧延により得られた製品の外表面のガイドマーク疵とディスクロ−ルの焼き付き発生状況を観察した。表６にガイドマーク疵の発生率（疵発生本数／総圧延本数）とディスクロ−ルの手入れ回数を示す。
【００５６】
【表６】
0003820896.tif 000007
【００５７】
表６に示すように、本発明例は従来例に比してガイドマーク疵発生率は大幅に減少し、さらにディスクロ−ルの焼き付きも観察されずディスクロ−ルの手入れ回数は激減し、安定した穿孔圧延が可能となった。
（実施例３）
図２〜４に示す基本構成のピアサで、中実素材として外径２２５ｍｍの炭素鋼製ビレットを用い、総圧延時間がほぼ１８００秒に達するたびに、ディスクロ−ル軸方向設定位置を順次変化させ、総圧延本数１０００本の穿孔圧延を実施し、外径２４０ｍｍの管を得た。表７と表８に圧延条件と設定位置変更条件を示す。
【００５８】
【表７】
0003820896.tif 000008
【００５９】
【表８】
0003820896.tif 000009
【００６０】
なお、比較のため、表７に示す条件で、ディスクロールの軸方向設定位置を固定し、総圧延本数１０００本の穿孔圧延も実施した。また、焼き付きの発生状況に応じて、ディスクロールの手入れを実施した。
【００６１】
穿孔圧延により得られた製品の外表面のガイドマーク疵とディスクロ−ルの焼き付き発生状況を観察した。表９にガイドマーク疵の発生率（疵発生本数／総圧延本数）とディスクロ−ルの手入れ回数を示す。
【００６２】
【表９】
0003820896.tif 000010
【００６３】
表９に示すように、本発明例は従来例に比してガイドマーク疵発生率は大幅に減少し、さらにディスクロ−ルの焼き付きも観察されずディスクロ−ルの手入れ回数は激減し、安定した穿孔圧延が可能となった。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、ディスクロ−ルの焼き付きが抑制されるので、管外表面のガイドマーク疵の発生率が低減する。したがって、管ならびにディスクロ−ル手入れ工数の削減と高品質で高能率の生産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディスクロールの摩耗状況と焼き付きの発生位置とを模式的に示す概要図である。
【図２】本実施形態のピアサの構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】ピアサの要部を示す模式的平面図である。
【図４】図３の模式的側面図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ：傾斜ロール、
２：プラグ、
３ｕ、３ｄ：ディスクロール、
４：芯金、
５：位置調節機構、
６：演算装置、
１０：ピアサ、
１１：ゴージ部、
１２：入口面、
１３：出口面、
２１：外周面、
２２：被圧延材。
【図１】
0003820896.tif 000011
【図２】
0003820896.tif 000012
【図３】
0003820896.tif 000013
【図４】
0003820896.tif 000014