絞り圧延用ロールの製造方法、及び、絞り圧延用ロール
【課題】噛み出し疵及びエッジ疵の発生を抑制できる絞り圧延用ロールの製造方法を提供する。
【解決手段】３ロール式絞り圧延機に用いられる絞り圧延用ロールを準備する。次に、絞り圧延用ロールをロール軸まわりに回転し、カリバ部とフランジ部との隣接部分に形成される稜部５２を切削して稜部５２に丸みをもたせる。稜部５２に丸みをもたせる工程では、稜部５２の頂上を中心としたロール軸方向に３．０ｍｍの範囲の稜部領域ＲＡ５２において、０．５ｍｍピッチで測定された曲率半径の平均を２．５ｍｍ〜３．０ｍｍとし、かつ、曲率半径の最大値と最小値との差分を１．０ｍｍ以下にする。
【解決手段】３ロール式絞り圧延機に用いられる絞り圧延用ロールを準備する。次に、絞り圧延用ロールをロール軸まわりに回転し、カリバ部とフランジ部との隣接部分に形成される稜部５２を切削して稜部５２に丸みをもたせる。稜部５２に丸みをもたせる工程では、稜部５２の頂上を中心としたロール軸方向に３．０ｍｍの範囲の稜部領域ＲＡ５２において、０．５ｍｍピッチで測定された曲率半径の平均を２．５ｍｍ〜３．０ｍｍとし、かつ、曲率半径の最大値と最小値との差分を１．０ｍｍ以下にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、絞り圧延用ロールの製造方法及び絞り圧延用ロールに関し、さらに詳しくは、鋼管を絞り圧延する３ロール式絞り圧延機に用いられる絞り圧延用ロールの製造方法及び絞り圧延用ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
サイザやストレッチデューサに代表される絞り圧延機は、鋼管を所定の外径寸法に絞り圧延する。絞り圧延機としては、主として、３ロール式絞り圧延機が知られている。３ロール式絞り圧延機は、たとえば、国際公開第２００５／０７０５７４号（特許文献１）及び国際公開第２００５／０９２５３１号（特許文献２）に記載されている。
【０００３】
絞り圧延機は、通常、パスラインに沿って配列された複数のスタンドを備える。各スタンドは、孔型（カリバ）を形成する溝を有する複数の絞り圧延用ロールを含む。３ロール式絞り圧延機では、各スタンドの３個のロールがパスライン周りに等間隔に配置され、かつ、前段のスタンドに含まれる３個のロールからパスライン周りに６０°ずれて配置される。
【０００４】
一般的に、絞り圧延機の各スタンドに含まれるロールは、横断面（パスラインと垂直な方向の断面、つまり、ロール軸を含む断面）で楕円弧状の溝を有する。このようなロールを利用することにより、１スタンド当たりの圧下率をある程度大きくすることができる。
【０００５】
しかしながら、圧延中の鋼管の表層部分がロールの溝からはみ出て、いわゆる噛み出し疵が発生する場合がある。さらに、絞り圧延される鋼管のうち、溝の縁近傍に接触する鋼管部分に作用する負荷が増大すれば、当該鋼管部分にエッジ疵が発生しやすくなる。具体的には、鋼管の長手方向に線状の疵が発生しやすくなる。
【０００６】
このような、噛み出し疵やエッジ疵を防止する技術が、特開平１１−１９７７１４号公報（特許文献３）及び特開平１１−５７８１６号公報（特許文献４）に提案されている。
【０００７】
特許文献３及び特許文献４では、絞り圧延機に利用されるカリバロールにおいて、カリバとフランジとを境とする稜部に丸みを持たせる。そのため、絞り圧延中の鋼管のフランジ側での噛み出しが緩和されると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００５／０７０５７４号
【特許文献２】国際公開第２００５／０９２５３１号
【特許文献３】特開平１１−１９７７１４号公報
【特許文献４】特開平１１−５７８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３及び４に記載されているように、ロールの稜部に単に丸みを持たせるだけでは、噛み出し疵やエッジ疵の発生は抑制されない。
【００１０】
本発明の目的は、噛み出し疵やエッジ疵の発生を抑制できる絞り圧延用ロールの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施の形態による絞り圧延用ロールの製造方法は、鋼管を絞り圧延する３ロール式絞り圧延機に用いられ、横断面で弓状をなす溝を有するカリバ部と、前記カリバ部に隣接するフランジ部とを備える絞り圧延用ロールの製造方法である。絞り圧延用ロールの製造方法は、絞り圧延用ロールを準備する工程と、絞り圧延用ロールをロール軸まわりに回転し、カリバ部とフランジ部との隣接部分に形成される稜部を切削して稜部に丸みをもたせる工程とを備え、稜部に丸みを持たせる工程では、稜部の頂上を中心としたロール軸方向に３．０ｍｍの範囲の稜部領域において、０．５ｍｍピッチで測定された曲率半径の平均を２．５ｍｍ〜３．０ｍｍとし、かつ、曲率半径の最大値と最小値との差分を１．０ｍｍ以下にする。
【００１２】
本実施の形態による絞り圧延用ロールの製造方法では、噛み出し疵やエッジ疵の発生を抑制できる絞り圧延用ロールを製造できる。
【００１３】
本実施の形態による絞り圧延用ロールは、鋼管を絞り圧延する３ロール式絞り圧延機に用いられる。絞り圧延用ロールは、横断面で弓状をなす溝を有するカリバ部と、カリバ部に隣接するフランジ部とを備える。カリバ部とフランジ部との隣接部分に形成される稜部の頂上を中心としたロール軸方向に３．０ｍｍの範囲において、０．５ｍｍピッチで測定された曲率半径の平均は２．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、かつ、曲率半径の最大値と最小値との差分は１．０ｍｍ以下である。
【００１４】
本実施の形態による絞り圧延用ロールは、噛み出し疵やエッジ疵の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、３ロール式絞り圧延機の側面図である。
【図２】図２は、図１中のスタンドの正面図である。
【図３】図３は、図２に示すスタンドの前段のスタンドの正面図である。
【図４】図４は、図１に示す３ロール式絞り圧延機を用いた鋼管の絞り圧延の模式図である。
【図５】図５は、図１中の絞り圧延用ロールの正面図である。
【図６】図６は、図５中の絞り圧延用ロールの稜部近傍の拡大図である。
【図７】図７は、図５に示す絞り圧延用ロールの製造に利用される旋盤機の模式図である。
【図８】図８は、図７に示す旋盤機により切削される絞り圧延用ロールの稜部近傍の拡大図である。
【図９】図９は、図８に示す稜部の曲率半径の測定方法を説明するための模式図である。
【図１０】図１０は、図８に示す稜部の曲率半径の測定方法の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０中の常温硬化樹脂の断面図である。
【図１２】図１２は、実施例で用いられるロールの形状及び曲率半径の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。図中同一又は相当する部分には、同一符号を付してその説明を援用する。
【００１７】
［絞り圧延機の構成］
図１は、本実施の形態による絞り圧延機１の側面図である。絞り圧延機１は、３ロール式である。図１を参照して、絞り圧延機１は、パスラインＲＡに沿って配列された複数のスタンドＳＴ１〜ＳＴｍ（ｍは自然数）を備える。絞り圧延機１はたとえば、ストレッチレデューサであり、スタンド数ｍは２０〜３０程度である。
【００１８】
図２は、図１に示す絞り圧延機１のスタンドＳＴｉ（ｉはｍ以下の自然数）の正面図であり、図３は、スタンドＳＴｉ−１の正面図である。
【００１９】
図２を参照して、各スタンドＳＴｉは、３個の絞り圧延用ロール（以下、単にロールという）１１を含む。３個のロール１１は、パスラインＲＡ周りに互いに等間隔に配置される。したがって、３個のロール１１は、パスラインＲＡ周りに１２０°おきに配置される。ロール１１は、横断面（ロール軸方向の断面）が弓状をなす溝２０を有する。３つのロール１１の溝２０は、孔型ＰＡを形成する。
【００２０】
図２及び図３に示すとおり、スタンドＳＴｉに含まれる３個のロール１１は、前段のスタンドＳＴｉ-１に含まれる３個のロール１１からパスラインＲＡ周りに６０°ずれて配置される。
【００２１】
各スタンドＳＴｉの３個のロールは、図示しないベベルギアにより互いに接続される。３個のロール１１のうちの１つが、図示しないモータにより回転することにより、全てのロール１１が回転する。
【００２２】
各スタンドＳＴｉの３個のロール１１により形成される孔型ＰＡの断面積は、後段のスタンドのものほど小さくなる。したがって、スタンドＳＴ１で形成される孔型ＰＡの断面積が最も大きく、最後尾のスタンドＳＴｍで形成される孔型ＰＡの断面積が最も小さい。図４に示すとおり、鋼管は、パスラインＲＡに沿ってスタンドＳＴ１からスタンドＳＴｍまでを通って絞り圧延され、所定の外径及び肉厚を有する鋼管となる。
【００２３】
スタンドＳＴｉに含まれるロール１１は、図５に示す形状を有する。図５を参照して、ロール１１は、カリバ部５０と、一対のフランジ部５１とを備える。カリバ部５０は円柱状であり、横断面で弓状をなす溝２０を表面に有する。フランジ部５１は、円板状であり、カリバ部５０と同軸に配置される。フランジ部５１は、カリバ部５０から離れるにしたがって幅が小さくなる、円錐台状である。カリバ部５０とフランジ部５１とは、一体的に形成される。
【００２４】
上述のとおり、溝２０の横断形状、つまり、ロール１１のロール軸Ｘ方向の断面における溝２０の形状は弓状である。本例では、溝２０は、半径Ｒａ１の円弧である。溝２０の溝底（溝２０のロール軸方向の中央）ＧＢとパスラインＲＡとを結ぶ線分ＤＢは、半径Ｒａ１よりも短い。したがって、溝２０の横断形状は、線分ＤＢを短半軸とする楕円弧状である。溝２０の横断形状が楕円弧状であるため、１スタンド当たりの圧下率をある程度大きくすることができる。
【００２５】
カリバ部５０とフランジ部５１との隣接部分には、稜部５２が形成される。図６は、図５に示す稜部５２近傍部分の拡大図である。図６を参照して、稜部５２は、ロール１１の円周方向に延びる。そして、稜部５２は丸みを帯びている。
【００２６】
上述の絞り圧延機１は、絞り圧延により薄肉の鋼管を製造する。薄肉の鋼管の肉厚はたとえば、２．０〜３．０ｍｍであり、外径はたとえば、３０．０〜１００．０ｍｍである。このような薄肉の鋼管を製造する場合、噛み出し疵やエッジ疵が発生しやすい。ここでいうエッジ疵とは、鋼管の表層部分がロールの稜部によりえぐられ、その結果、鋼管の表面に長手方向に沿って形成される線状の疵を意味する。薄肉の鋼管で噛み出し疵やエッジ疵が発生しやすいのは、肉厚が薄いため、圧延中の鋼管のうち溝２０の縁近傍部分に接触する部分（以下、メタル部分という）がロール軸Ｘ方向に流動しやすいためと推定される。
【００２７】
以下の製造方法に基づいてロール１１を製造することにより、特に薄肉の鋼管を製造する場合に噛み出し疵やエッジ疵の発生が抑制される。以下、ロール１１の製造方法について詳述する。
【００２８】
［製造方法］
ロール１１は、周知の方法で作製する。具体的には、準備されたロール１１を周知の旋盤機に配置する。図７は、旋盤機６０の模式図である。図７を参照して、旋盤機６０は、ベッド６０１と、主軸台６０２と、往復台６０３と、心押台６０４と、制御装置６０５とを備える。
【００２９】
主軸台６０２及び心押台６０４は、図示しないチャックを備える。主軸台６０２及び心押台６０４のチャックにより、ロール１１が旋盤機６０に回転可能に取り付けられる。
【００３０】
主軸台６０２はさらに、図示しないモータを備える。モータにより、ロール１１がロール軸回りを回転する。
【００３１】
往復台６０３は、ベッド６０１上に配置される。往復台６０３は、図示しないモータにより、ロール軸方向に移動できる。往復台６０３はバイト６０６を備える。バイト６０６は、図示しないサーボモータにより、ロール軸と垂直な方向（ロール１１の径方向）に移動できる。
【００３２】
制御装置６０５は、ロール１１の回転速度を制御する。制御装置６０５はさらに、往復台６０３のロール軸方向への移動と、バイト６０６のロール１１の径方向への移動とを制御する。制御装置６０５は、溝２０及び稜部５２の形状データを記憶する記憶装置を備えてもよい。この場合、制御装置６０５は、形状データに基づいて、往復台６０３及びバイト６０６の移動を制御する。
【００３３】
ロール１１を旋盤機６０に取り付けた後、旋盤により溝２０を形成する。
【００３４】
次に、稜部５２を切削する。具体的には、バイト６０６に変えて、刃先が凹状であり、所定の曲率を有するＲバイト６０７を往復台６０３に取り付ける。ロール１１を回転しながら、Ｒバイト６０７を稜部５２に接触させ、稜部５２をＲ面取りする。このとき、稜部５２の曲率半径が、以下の条件を満たすように、稜部５２を切削する。
【００３５】
図８に稜部５２の拡大図を示す。図８を参照して、稜部５２は、ロール径方向Ｙに凸の形状を有し、丸みを帯びている。
【００３６】
稜部５２のうち、Ｙ方向への高さが最も高い地点を頂上Ｔ５２と定義する。稜部５２のうち、頂上Ｔ５２を中心とした、Ｘ軸方向に３．０ｍｍの範囲の領域ＲＡ５２を特定する。以下、この領域を「稜部領域」ＲＡ５２と定義する。稜部領域ＲＡ５２は、頂上Ｔ５２から図中左側（カリバ部側）に１．５ｍｍの範囲と、頂上Ｔ５２から右側（フランジ部側）に１．５ｍｍの範囲とを含む。
【００３７】
特定された稜部領域ＲＡ５２において、ロール軸Ｘ方向に０．５ｍｍピッチで、曲率半径を求める。具体的には、図９に示すように、ロール軸Ｘ方向に０．５ｍｍピッチで、稜部領域ＲＡ５２の表面上の点Ｐ１〜Ｐｎ（ｎは自然数）を特定する。
【００３８】
点Ｐｔ（ｔはｎよりも小さい自然数）での曲率半径Ｒｔを以下のとおり求める。点Ｐｔと隣り合う２点（点Ｐｔ−１及び点Ｐｔ＋１）を特定する。次に、特定された３点（点Ｐｔ−１、点Ｐｔ及び点Ｐｔ＋１）を通る円ＣＲｔを求める。求めた円ＣＲｔの半径を、点Ｐｔでの曲率半径Ｒｔと定義する。
【００３９】
稜部領域ＲＡ５２において、各点Ｐ１〜Ｐｎでの曲率半径Ｒ１〜Ｒｎ（ｍｍ）は、以下の式（１）及び式（２）を満たす。
２．５≦（Ｒ１＋Ｒ２＋…＋Ｒｎ）／ｎ≦３．０ （１）
Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ≦１．０ （２）
ここで、Ｒｍａｘは測定された曲率半径の最大値であり、Ｒｍｉｎは測定された曲率半径の最小値である。
【００４０】
要するに、稜部領域ＲＡ５２でロール軸Ｘ方向に０．５ｍｍピッチで測定された曲率半径の平均は、２．５〜３．０ｍｍであり、かつ、測定された曲率半径の最大値と最小値との差分は１．０ｍｍ以下である。
【００４１】
式（１）及び式（２）を満たすことにより、特に、３０．０〜１００．０ｍｍの外径と、２．０〜３．０ｍｍの肉厚とを有する薄肉の鋼管を圧延するときに、噛み出し疵やエッジ疵の発生を抑制できる。その理由は定かではないが、以下の理由が推定される。
【００４２】
Ｆ１＝（Ｒ１＋Ｒ２＋…＋Ｒｎ）／ｎと定義した場合、Ｆ１値が３．０ｍｍを超えると、圧延中の鋼管のうち、溝２０の縁近傍に接触する部分（メタル部分）は、稜部５２で拘束されず、ロール軸Ｘ方向に流動しやすくなる。そのため、噛み出し疵が発生しやすくなる。
【００４３】
一方、Ｆ１値が２．５ｍｍ未満である場合、溝２０の縁近傍に接触するメタル部分は、稜部５２で過剰に拘束される。そのため、メタル部分が稜部５２にえぐられ、エッジ疵が発生しやすくなる。
【００４４】
Ｆ２＝Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎと定義した場合、Ｆ２値が１．０ｍｍを超えると、噛み出し疵及びエッジ疵が発生する。その理由は定かではないが、以下の理由が推定される。薄肉の鋼管を絞り圧延する場合、溝２０の縁近傍に接触するメタル部分の流動は大きい。Ｆ２値が１．０ｍｍを超える場合、稜部５２の表面に微小ではあるが凹凸が存在する。そのため、Ｆ２値が１．０ｍｍ未満の場合と比較して、メタル部分が凹凸により不均一に流動しやすくなる。不均一な流動により、鋼管のメタル部分は不均一に変形し、その結果、噛み出し疵やエッジ疵が発生しやすいと推定される。
【００４５】
上述の各点Ｐ１〜Ｐｎの曲率半径は、たとえば、以下のように測定する。稜部５２を旋盤機６０により切削した後、図１０に示すとおり、稜部５２の任意の箇所に常温硬化樹脂７０を接触させて硬化させ、稜部５２の形状を型取りする。次に、三次元形状測定機を用いて、硬化した常温硬化樹脂７０の表面形状を測定する。具体的には、図１１を参照して、ロール軸を含みロール径方向に延びる面で切断したときの常温硬化樹脂７０の断面形状を測定する。図１１の断面のうち、稜部５２が型取りされた領域ＲＡ７２は、稜部５２と同じ形状を有する。そのため、領域７２の形状を測定することにより、稜部５２の形状を求めることができる。求められた稜部５２の形状に基づいて、上述のとおり、ロール軸Ｘ方向に０．５ｍｍピッチで曲率半径Ｒｎを求める。なお、形状の測定は、３次元形状測定機以外の他の測定方法により測定されてもよい。
【００４６】
旋盤機６０を用いて稜部５２を切削した後、上述の方法により曲率半径Ｒｎを求める。そして、求めた曲率半径Ｒｎに基づいて、稜部５２が式（１）及び式（２）を満たすか否か判断する。式（１）又は式（２）を満たさない場合、Ｒバイトを調整して、再び稜部５２を切削する。
【００４７】
以上の工程を必要に応じて繰り返し、式（１）及び式（２）を満たすロール１１を製造する。
【００４８】
上述の製造方法により製造されたロール１１を、絞り圧延機１に取り付け、絞り圧延を実施する。この場合、特に薄肉の鋼管の噛み出し疵やエッジ疵の発生が抑制される。
【００４９】
好ましくは、上記方法により製造されたロール１１は、外径加工度が５．７〜６．３％のスタンドＳＴｉに取り付ける。ここでいう外径加工度とは、式（３）で定義される。
外径加工度（％）＝｛（スタンドＳＴｉ−１の孔型の断面積）−（スタンドＳＴｉの孔型の断面積）｝／（スタンドＳＴｉ−１の孔型の断面積）×１００ （３）
この場合、噛み出し疵及びエッジ疵の発生が、有効に抑制される。
【００５０】
本実施の形態による絞り圧延用ロール１１は、特に、３０．０〜１００．０ｍｍの外径と、２．０〜３．０ｍｍの肉厚とを有する薄肉の鋼管を製造する場合に適する。しかしながら、ロール１１は、上述の外径寸法及び肉厚寸法以外の鋼管を製造する場合であっても、噛み出し及びエッジ疵の発生をある程度抑制できる。
【００５１】
ロール１１は、複数のスタンドＳＴ１〜ＳＴｍのうち、少なくとも１つのスタンドＳＴｉに適用されれば、上記効果がある程度得られる。ロール１１は、式（３）で定義される外径加工度が上述の範囲内のスタンドＳＴｉに適用されれば、顕著な効果を発揮する。
【００５２】
上述の実施の形態では、溝２０の横断形状は、半径Ｒａ１の円弧である。しかしながら、溝２０の形状は、これに限定されない。たとえば、溝２０の横断形状は、溝底部分で半径Ｒａ１の円弧であり、かつ、溝縁部分で半径Ｒａ２（Ｒａ２＞Ｒａ１）の弓状であってもよい。また、溝縁部分が直線状であってもよい。溝２０の横断形状は、弓状であれば足りる。
【００５３】
上述の実施の形態では、旋盤機６０及びＲバイト６０７により稜部５２の切削を行ったが、他の周知の方法により稜部５２を切削してもよい。
【００５４】
また、上述の実施の形態では、旋盤機６０の制御装置６０５により、溝２０及び稜部５２の切削を連続的に実施してもよい。
【００５５】
さらに、制御装置６０５を利用せずに、作業者がＲバイト６０７の設置位置を調整し、稜部５２を切削してもよい。
【実施例】
【００５６】
異なる形状の稜部を有する複数のロールを準備した。そして、各ロールを利用して絞り圧延したときの噛み出し疵及びエッジ疵の発生率を調査した。
【００５７】
［調査方法］
２６個のスタンドを備えるストレッチレデューサ（３ロール式）を用いた。また、図１２に示すＡセット〜Ｃセットのロールを準備した。
【００５８】
各セット（Ａセット〜Ｃセット）のロールに対して、稜部形状を測定した。各セットは、３個のロール１１を有した。各セットにおいて、ロール１１の稜部５２の任意の１箇所を常温硬化樹脂（テクノビット）を用いて型取りした。型取りされた常温硬化樹脂を利用して、上述の方法により、稜部領域ＲＡ５２の曲率半径を０．５ｍｍピッチで求めた。
【００５９】
図１２は、上記型取りにより得られた、各セットの稜部５２の形状及び曲率半径を示す。図１２を参照して、表中の「Ｒ形状」欄には、Ａセット〜Ｃセットの稜部形状をグラフで示す。各グラフの縦軸（Ｙ座標）は、ロールの径方向の距離を示す。グラフの横軸（Ｘ座標）は、ロール軸Ｘ方向の距離を示す。図中の点線は、曲率半径が２．５ｍｍの場合の稜部形状を示す。図中の実線は、各セットのロール１１の実際の形状を示す。
【００６０】
図１２の表中の「曲率半径」欄には、「Ｒ形状」欄で示された稜部形状のロール軸Ｘ方向に０．５ｍｍピッチで求めた曲率半径をグラフで示す。各グラフの縦軸は、曲率半径（ｍｍ）を示す。横軸（Ｘ座標）は、ロール軸Ｘ方向の座標を示す。具体的には、横軸の「Ｔ５２」は、稜部５２の頂上Ｔ５２の位置を示す。「Ｔ５２−１．５ｍｍ」は、頂上Ｔ５２から図中左側（カリバ部側）に１．５ｍｍ移動した位置を示し、「Ｔ５２＋１．５ｍｍ」は、頂上Ｔ５２から図中右側（フランジ部側）に１．５ｍｍ移動した位置を示す。要するに、「Ｔ５２−１．５ｍｍ」と「Ｔ５２＋１．５ｍｍ」との間の範囲は、稜部領域ＲＡ５２を示す。
【００６１】
各セットにおいて、測定された曲率半径に基づいて、Ｆ１値及びＦ２値を求めた。求めた結果を表１に示す。
【表１】
【００６２】
表１を参照して、Ｂセットは、式（１）及び式（２）を満たした。一方、ＡセットのＦ１値は、３．０ｍｍを超え、Ｆ２値が１．０ｍｍを超えた。つまり、Ａセットは式（１）及び式（２）を満たさなかった。Ｃセットは、Ｆ１値が３．０ｍｍを超え、かつ、Ｆ２値が１．０ｍｍを超えた。したがって、Ｃセットも式（１）及び式（２）のいずれも満たさなかった。
【００６３】
Ａセットのロールを３番スタンドに取り付けた。そして、Ａセットのロールを取り付けたストレッチレデューサを利用して、ＪＩＳ規格のＸＳＴＣに相当する材質の鋼管２０本を熱間で絞り圧延して、外径３１．８ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの薄肉の鋼管を製造した。このとき、絞り圧延全体での外径加工度は、７１％であった。
ここでいう、絞り圧延全体での外径加工度は、以下の式（４）で求めた。
全体での外径加工度＝｛（絞り圧延前の鋼管の外径）−（絞り圧延後の鋼管の外径）｝／（絞り圧延前の鋼管の外径）×１００ （４）
【００６４】
圧延中、３番スタンドから出た熱間の鋼管を目視観察し、鋼管に噛み出し疵又はエッジ疵が発生しているか否かを判断した。そして、式（５）に基づいて、疵発生率（％）を求めた。
疵発生率（％）＝（噛み出し疵又はエッジ疵が確認された鋼管本数／絞り圧延した鋼管の総本数）×１００（％） （５）
【００６５】
Ａセットでの絞り圧延を終了した後、３番スタンドのロールをＡセットからＢセットに取り替えた。他のスタンドのロールは取り替えなかった。Ｂセットのロールを３番スタンドに取り付けた後、Ａセットの場合と同様に、鋼管２０本に対して絞り圧延を実施した。このとき、鋼管の材質、絞り圧延全体での外径加工度は、Ａセットの場合と同じであった。
【００６６】
Ａセットの場合と同様に、３番スタンドから出た熱間の鋼管を目視観察し、鋼管に噛み出し疵又はエッジ疵が発生しているか否かを判断した。そして、式（５）に基づいて、疵発生率（％）を求めた。
【００６７】
Ｂセットでの絞り圧延を終了した後、３番スタンドのロールをＢセットからＣセットに取り替えた。そして、Ａセット、Ｂセットと同じ条件で圧延を実施し、式（５）に基づいて、疵発生率を求めた。
【００６８】
［調査結果］
表１に調査結果を示す。表１を参照して、ＢセットのロールのＦ１値は式（１）を満たし、かつ、Ｆ２値は式（２）を満たした。そのため、Ｂセットのロールを使用した絞り圧延では、疵発生率が０％であった。
【００６９】
一方、Ｃセットのロールは、式（１）及び式（２）を満たさなかった。そのため、疵発生率が高く、３０．０％であった。また、Ａセットのロールは、式（１）及び式（２）を満たさなかった。そのため、疵発生率は、２０．０％であった。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 絞り圧延機
１１ 絞り圧延用ロール
２０ 溝
５０ カリバ部
５１ フランジ部
５２ 稜部
６０ 旋盤機
７０ 常温硬化樹脂
６０６ バイト
６０７ Ｒバイト
ＲＡ パスライン
ＲＡ５２ 稜部領域
Ｔ５２ 山頂
【技術分野】
【０００１】
この発明は、絞り圧延用ロールの製造方法及び絞り圧延用ロールに関し、さらに詳しくは、鋼管を絞り圧延する３ロール式絞り圧延機に用いられる絞り圧延用ロールの製造方法及び絞り圧延用ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
サイザやストレッチデューサに代表される絞り圧延機は、鋼管を所定の外径寸法に絞り圧延する。絞り圧延機としては、主として、３ロール式絞り圧延機が知られている。３ロール式絞り圧延機は、たとえば、国際公開第２００５／０７０５７４号（特許文献１）及び国際公開第２００５／０９２５３１号（特許文献２）に記載されている。
【０００３】
絞り圧延機は、通常、パスラインに沿って配列された複数のスタンドを備える。各スタンドは、孔型（カリバ）を形成する溝を有する複数の絞り圧延用ロールを含む。３ロール式絞り圧延機では、各スタンドの３個のロールがパスライン周りに等間隔に配置され、かつ、前段のスタンドに含まれる３個のロールからパスライン周りに６０°ずれて配置される。
【０００４】
一般的に、絞り圧延機の各スタンドに含まれるロールは、横断面（パスラインと垂直な方向の断面、つまり、ロール軸を含む断面）で楕円弧状の溝を有する。このようなロールを利用することにより、１スタンド当たりの圧下率をある程度大きくすることができる。
【０００５】
しかしながら、圧延中の鋼管の表層部分がロールの溝からはみ出て、いわゆる噛み出し疵が発生する場合がある。さらに、絞り圧延される鋼管のうち、溝の縁近傍に接触する鋼管部分に作用する負荷が増大すれば、当該鋼管部分にエッジ疵が発生しやすくなる。具体的には、鋼管の長手方向に線状の疵が発生しやすくなる。
【０００６】
このような、噛み出し疵やエッジ疵を防止する技術が、特開平１１−１９７７１４号公報（特許文献３）及び特開平１１−５７８１６号公報（特許文献４）に提案されている。
【０００７】
特許文献３及び特許文献４では、絞り圧延機に利用されるカリバロールにおいて、カリバとフランジとを境とする稜部に丸みを持たせる。そのため、絞り圧延中の鋼管のフランジ側での噛み出しが緩和されると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００５／０７０５７４号
【特許文献２】国際公開第２００５／０９２５３１号
【特許文献３】特開平１１−１９７７１４号公報
【特許文献４】特開平１１−５７８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３及び４に記載されているように、ロールの稜部に単に丸みを持たせるだけでは、噛み出し疵やエッジ疵の発生は抑制されない。
【００１０】
本発明の目的は、噛み出し疵やエッジ疵の発生を抑制できる絞り圧延用ロールの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施の形態による絞り圧延用ロールの製造方法は、鋼管を絞り圧延する３ロール式絞り圧延機に用いられ、横断面で弓状をなす溝を有するカリバ部と、前記カリバ部に隣接するフランジ部とを備える絞り圧延用ロールの製造方法である。絞り圧延用ロールの製造方法は、絞り圧延用ロールを準備する工程と、絞り圧延用ロールをロール軸まわりに回転し、カリバ部とフランジ部との隣接部分に形成される稜部を切削して稜部に丸みをもたせる工程とを備え、稜部に丸みを持たせる工程では、稜部の頂上を中心としたロール軸方向に３．０ｍｍの範囲の稜部領域において、０．５ｍｍピッチで測定された曲率半径の平均を２．５ｍｍ〜３．０ｍｍとし、かつ、曲率半径の最大値と最小値との差分を１．０ｍｍ以下にする。
【００１２】
本実施の形態による絞り圧延用ロールの製造方法では、噛み出し疵やエッジ疵の発生を抑制できる絞り圧延用ロールを製造できる。
【００１３】
本実施の形態による絞り圧延用ロールは、鋼管を絞り圧延する３ロール式絞り圧延機に用いられる。絞り圧延用ロールは、横断面で弓状をなす溝を有するカリバ部と、カリバ部に隣接するフランジ部とを備える。カリバ部とフランジ部との隣接部分に形成される稜部の頂上を中心としたロール軸方向に３．０ｍｍの範囲において、０．５ｍｍピッチで測定された曲率半径の平均は２．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、かつ、曲率半径の最大値と最小値との差分は１．０ｍｍ以下である。
【００１４】
本実施の形態による絞り圧延用ロールは、噛み出し疵やエッジ疵の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、３ロール式絞り圧延機の側面図である。
【図２】図２は、図１中のスタンドの正面図である。
【図３】図３は、図２に示すスタンドの前段のスタンドの正面図である。
【図４】図４は、図１に示す３ロール式絞り圧延機を用いた鋼管の絞り圧延の模式図である。
【図５】図５は、図１中の絞り圧延用ロールの正面図である。
【図６】図６は、図５中の絞り圧延用ロールの稜部近傍の拡大図である。
【図７】図７は、図５に示す絞り圧延用ロールの製造に利用される旋盤機の模式図である。
【図８】図８は、図７に示す旋盤機により切削される絞り圧延用ロールの稜部近傍の拡大図である。
【図９】図９は、図８に示す稜部の曲率半径の測定方法を説明するための模式図である。
【図１０】図１０は、図８に示す稜部の曲率半径の測定方法の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０中の常温硬化樹脂の断面図である。
【図１２】図１２は、実施例で用いられるロールの形状及び曲率半径の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。図中同一又は相当する部分には、同一符号を付してその説明を援用する。
【００１７】
［絞り圧延機の構成］
図１は、本実施の形態による絞り圧延機１の側面図である。絞り圧延機１は、３ロール式である。図１を参照して、絞り圧延機１は、パスラインＲＡに沿って配列された複数のスタンドＳＴ１〜ＳＴｍ（ｍは自然数）を備える。絞り圧延機１はたとえば、ストレッチレデューサであり、スタンド数ｍは２０〜３０程度である。
【００１８】
図２は、図１に示す絞り圧延機１のスタンドＳＴｉ（ｉはｍ以下の自然数）の正面図であり、図３は、スタンドＳＴｉ−１の正面図である。
【００１９】
図２を参照して、各スタンドＳＴｉは、３個の絞り圧延用ロール（以下、単にロールという）１１を含む。３個のロール１１は、パスラインＲＡ周りに互いに等間隔に配置される。したがって、３個のロール１１は、パスラインＲＡ周りに１２０°おきに配置される。ロール１１は、横断面（ロール軸方向の断面）が弓状をなす溝２０を有する。３つのロール１１の溝２０は、孔型ＰＡを形成する。
【００２０】
図２及び図３に示すとおり、スタンドＳＴｉに含まれる３個のロール１１は、前段のスタンドＳＴｉ-１に含まれる３個のロール１１からパスラインＲＡ周りに６０°ずれて配置される。
【００２１】
各スタンドＳＴｉの３個のロールは、図示しないベベルギアにより互いに接続される。３個のロール１１のうちの１つが、図示しないモータにより回転することにより、全てのロール１１が回転する。
【００２２】
各スタンドＳＴｉの３個のロール１１により形成される孔型ＰＡの断面積は、後段のスタンドのものほど小さくなる。したがって、スタンドＳＴ１で形成される孔型ＰＡの断面積が最も大きく、最後尾のスタンドＳＴｍで形成される孔型ＰＡの断面積が最も小さい。図４に示すとおり、鋼管は、パスラインＲＡに沿ってスタンドＳＴ１からスタンドＳＴｍまでを通って絞り圧延され、所定の外径及び肉厚を有する鋼管となる。
【００２３】
スタンドＳＴｉに含まれるロール１１は、図５に示す形状を有する。図５を参照して、ロール１１は、カリバ部５０と、一対のフランジ部５１とを備える。カリバ部５０は円柱状であり、横断面で弓状をなす溝２０を表面に有する。フランジ部５１は、円板状であり、カリバ部５０と同軸に配置される。フランジ部５１は、カリバ部５０から離れるにしたがって幅が小さくなる、円錐台状である。カリバ部５０とフランジ部５１とは、一体的に形成される。
【００２４】
上述のとおり、溝２０の横断形状、つまり、ロール１１のロール軸Ｘ方向の断面における溝２０の形状は弓状である。本例では、溝２０は、半径Ｒａ１の円弧である。溝２０の溝底（溝２０のロール軸方向の中央）ＧＢとパスラインＲＡとを結ぶ線分ＤＢは、半径Ｒａ１よりも短い。したがって、溝２０の横断形状は、線分ＤＢを短半軸とする楕円弧状である。溝２０の横断形状が楕円弧状であるため、１スタンド当たりの圧下率をある程度大きくすることができる。
【００２５】
カリバ部５０とフランジ部５１との隣接部分には、稜部５２が形成される。図６は、図５に示す稜部５２近傍部分の拡大図である。図６を参照して、稜部５２は、ロール１１の円周方向に延びる。そして、稜部５２は丸みを帯びている。
【００２６】
上述の絞り圧延機１は、絞り圧延により薄肉の鋼管を製造する。薄肉の鋼管の肉厚はたとえば、２．０〜３．０ｍｍであり、外径はたとえば、３０．０〜１００．０ｍｍである。このような薄肉の鋼管を製造する場合、噛み出し疵やエッジ疵が発生しやすい。ここでいうエッジ疵とは、鋼管の表層部分がロールの稜部によりえぐられ、その結果、鋼管の表面に長手方向に沿って形成される線状の疵を意味する。薄肉の鋼管で噛み出し疵やエッジ疵が発生しやすいのは、肉厚が薄いため、圧延中の鋼管のうち溝２０の縁近傍部分に接触する部分（以下、メタル部分という）がロール軸Ｘ方向に流動しやすいためと推定される。
【００２７】
以下の製造方法に基づいてロール１１を製造することにより、特に薄肉の鋼管を製造する場合に噛み出し疵やエッジ疵の発生が抑制される。以下、ロール１１の製造方法について詳述する。
【００２８】
［製造方法］
ロール１１は、周知の方法で作製する。具体的には、準備されたロール１１を周知の旋盤機に配置する。図７は、旋盤機６０の模式図である。図７を参照して、旋盤機６０は、ベッド６０１と、主軸台６０２と、往復台６０３と、心押台６０４と、制御装置６０５とを備える。
【００２９】
主軸台６０２及び心押台６０４は、図示しないチャックを備える。主軸台６０２及び心押台６０４のチャックにより、ロール１１が旋盤機６０に回転可能に取り付けられる。
【００３０】
主軸台６０２はさらに、図示しないモータを備える。モータにより、ロール１１がロール軸回りを回転する。
【００３１】
往復台６０３は、ベッド６０１上に配置される。往復台６０３は、図示しないモータにより、ロール軸方向に移動できる。往復台６０３はバイト６０６を備える。バイト６０６は、図示しないサーボモータにより、ロール軸と垂直な方向（ロール１１の径方向）に移動できる。
【００３２】
制御装置６０５は、ロール１１の回転速度を制御する。制御装置６０５はさらに、往復台６０３のロール軸方向への移動と、バイト６０６のロール１１の径方向への移動とを制御する。制御装置６０５は、溝２０及び稜部５２の形状データを記憶する記憶装置を備えてもよい。この場合、制御装置６０５は、形状データに基づいて、往復台６０３及びバイト６０６の移動を制御する。
【００３３】
ロール１１を旋盤機６０に取り付けた後、旋盤により溝２０を形成する。
【００３４】
次に、稜部５２を切削する。具体的には、バイト６０６に変えて、刃先が凹状であり、所定の曲率を有するＲバイト６０７を往復台６０３に取り付ける。ロール１１を回転しながら、Ｒバイト６０７を稜部５２に接触させ、稜部５２をＲ面取りする。このとき、稜部５２の曲率半径が、以下の条件を満たすように、稜部５２を切削する。
【００３５】
図８に稜部５２の拡大図を示す。図８を参照して、稜部５２は、ロール径方向Ｙに凸の形状を有し、丸みを帯びている。
【００３６】
稜部５２のうち、Ｙ方向への高さが最も高い地点を頂上Ｔ５２と定義する。稜部５２のうち、頂上Ｔ５２を中心とした、Ｘ軸方向に３．０ｍｍの範囲の領域ＲＡ５２を特定する。以下、この領域を「稜部領域」ＲＡ５２と定義する。稜部領域ＲＡ５２は、頂上Ｔ５２から図中左側（カリバ部側）に１．５ｍｍの範囲と、頂上Ｔ５２から右側（フランジ部側）に１．５ｍｍの範囲とを含む。
【００３７】
特定された稜部領域ＲＡ５２において、ロール軸Ｘ方向に０．５ｍｍピッチで、曲率半径を求める。具体的には、図９に示すように、ロール軸Ｘ方向に０．５ｍｍピッチで、稜部領域ＲＡ５２の表面上の点Ｐ１〜Ｐｎ（ｎは自然数）を特定する。
【００３８】
点Ｐｔ（ｔはｎよりも小さい自然数）での曲率半径Ｒｔを以下のとおり求める。点Ｐｔと隣り合う２点（点Ｐｔ−１及び点Ｐｔ＋１）を特定する。次に、特定された３点（点Ｐｔ−１、点Ｐｔ及び点Ｐｔ＋１）を通る円ＣＲｔを求める。求めた円ＣＲｔの半径を、点Ｐｔでの曲率半径Ｒｔと定義する。
【００３９】
稜部領域ＲＡ５２において、各点Ｐ１〜Ｐｎでの曲率半径Ｒ１〜Ｒｎ（ｍｍ）は、以下の式（１）及び式（２）を満たす。
２．５≦（Ｒ１＋Ｒ２＋…＋Ｒｎ）／ｎ≦３．０ （１）
Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ≦１．０ （２）
ここで、Ｒｍａｘは測定された曲率半径の最大値であり、Ｒｍｉｎは測定された曲率半径の最小値である。
【００４０】
要するに、稜部領域ＲＡ５２でロール軸Ｘ方向に０．５ｍｍピッチで測定された曲率半径の平均は、２．５〜３．０ｍｍであり、かつ、測定された曲率半径の最大値と最小値との差分は１．０ｍｍ以下である。
【００４１】
式（１）及び式（２）を満たすことにより、特に、３０．０〜１００．０ｍｍの外径と、２．０〜３．０ｍｍの肉厚とを有する薄肉の鋼管を圧延するときに、噛み出し疵やエッジ疵の発生を抑制できる。その理由は定かではないが、以下の理由が推定される。
【００４２】
Ｆ１＝（Ｒ１＋Ｒ２＋…＋Ｒｎ）／ｎと定義した場合、Ｆ１値が３．０ｍｍを超えると、圧延中の鋼管のうち、溝２０の縁近傍に接触する部分（メタル部分）は、稜部５２で拘束されず、ロール軸Ｘ方向に流動しやすくなる。そのため、噛み出し疵が発生しやすくなる。
【００４３】
一方、Ｆ１値が２．５ｍｍ未満である場合、溝２０の縁近傍に接触するメタル部分は、稜部５２で過剰に拘束される。そのため、メタル部分が稜部５２にえぐられ、エッジ疵が発生しやすくなる。
【００４４】
Ｆ２＝Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎと定義した場合、Ｆ２値が１．０ｍｍを超えると、噛み出し疵及びエッジ疵が発生する。その理由は定かではないが、以下の理由が推定される。薄肉の鋼管を絞り圧延する場合、溝２０の縁近傍に接触するメタル部分の流動は大きい。Ｆ２値が１．０ｍｍを超える場合、稜部５２の表面に微小ではあるが凹凸が存在する。そのため、Ｆ２値が１．０ｍｍ未満の場合と比較して、メタル部分が凹凸により不均一に流動しやすくなる。不均一な流動により、鋼管のメタル部分は不均一に変形し、その結果、噛み出し疵やエッジ疵が発生しやすいと推定される。
【００４５】
上述の各点Ｐ１〜Ｐｎの曲率半径は、たとえば、以下のように測定する。稜部５２を旋盤機６０により切削した後、図１０に示すとおり、稜部５２の任意の箇所に常温硬化樹脂７０を接触させて硬化させ、稜部５２の形状を型取りする。次に、三次元形状測定機を用いて、硬化した常温硬化樹脂７０の表面形状を測定する。具体的には、図１１を参照して、ロール軸を含みロール径方向に延びる面で切断したときの常温硬化樹脂７０の断面形状を測定する。図１１の断面のうち、稜部５２が型取りされた領域ＲＡ７２は、稜部５２と同じ形状を有する。そのため、領域７２の形状を測定することにより、稜部５２の形状を求めることができる。求められた稜部５２の形状に基づいて、上述のとおり、ロール軸Ｘ方向に０．５ｍｍピッチで曲率半径Ｒｎを求める。なお、形状の測定は、３次元形状測定機以外の他の測定方法により測定されてもよい。
【００４６】
旋盤機６０を用いて稜部５２を切削した後、上述の方法により曲率半径Ｒｎを求める。そして、求めた曲率半径Ｒｎに基づいて、稜部５２が式（１）及び式（２）を満たすか否か判断する。式（１）又は式（２）を満たさない場合、Ｒバイトを調整して、再び稜部５２を切削する。
【００４７】
以上の工程を必要に応じて繰り返し、式（１）及び式（２）を満たすロール１１を製造する。
【００４８】
上述の製造方法により製造されたロール１１を、絞り圧延機１に取り付け、絞り圧延を実施する。この場合、特に薄肉の鋼管の噛み出し疵やエッジ疵の発生が抑制される。
【００４９】
好ましくは、上記方法により製造されたロール１１は、外径加工度が５．７〜６．３％のスタンドＳＴｉに取り付ける。ここでいう外径加工度とは、式（３）で定義される。
外径加工度（％）＝｛（スタンドＳＴｉ−１の孔型の断面積）−（スタンドＳＴｉの孔型の断面積）｝／（スタンドＳＴｉ−１の孔型の断面積）×１００ （３）
この場合、噛み出し疵及びエッジ疵の発生が、有効に抑制される。
【００５０】
本実施の形態による絞り圧延用ロール１１は、特に、３０．０〜１００．０ｍｍの外径と、２．０〜３．０ｍｍの肉厚とを有する薄肉の鋼管を製造する場合に適する。しかしながら、ロール１１は、上述の外径寸法及び肉厚寸法以外の鋼管を製造する場合であっても、噛み出し及びエッジ疵の発生をある程度抑制できる。
【００５１】
ロール１１は、複数のスタンドＳＴ１〜ＳＴｍのうち、少なくとも１つのスタンドＳＴｉに適用されれば、上記効果がある程度得られる。ロール１１は、式（３）で定義される外径加工度が上述の範囲内のスタンドＳＴｉに適用されれば、顕著な効果を発揮する。
【００５２】
上述の実施の形態では、溝２０の横断形状は、半径Ｒａ１の円弧である。しかしながら、溝２０の形状は、これに限定されない。たとえば、溝２０の横断形状は、溝底部分で半径Ｒａ１の円弧であり、かつ、溝縁部分で半径Ｒａ２（Ｒａ２＞Ｒａ１）の弓状であってもよい。また、溝縁部分が直線状であってもよい。溝２０の横断形状は、弓状であれば足りる。
【００５３】
上述の実施の形態では、旋盤機６０及びＲバイト６０７により稜部５２の切削を行ったが、他の周知の方法により稜部５２を切削してもよい。
【００５４】
また、上述の実施の形態では、旋盤機６０の制御装置６０５により、溝２０及び稜部５２の切削を連続的に実施してもよい。
【００５５】
さらに、制御装置６０５を利用せずに、作業者がＲバイト６０７の設置位置を調整し、稜部５２を切削してもよい。
【実施例】
【００５６】
異なる形状の稜部を有する複数のロールを準備した。そして、各ロールを利用して絞り圧延したときの噛み出し疵及びエッジ疵の発生率を調査した。
【００５７】
［調査方法］
２６個のスタンドを備えるストレッチレデューサ（３ロール式）を用いた。また、図１２に示すＡセット〜Ｃセットのロールを準備した。
【００５８】
各セット（Ａセット〜Ｃセット）のロールに対して、稜部形状を測定した。各セットは、３個のロール１１を有した。各セットにおいて、ロール１１の稜部５２の任意の１箇所を常温硬化樹脂（テクノビット）を用いて型取りした。型取りされた常温硬化樹脂を利用して、上述の方法により、稜部領域ＲＡ５２の曲率半径を０．５ｍｍピッチで求めた。
【００５９】
図１２は、上記型取りにより得られた、各セットの稜部５２の形状及び曲率半径を示す。図１２を参照して、表中の「Ｒ形状」欄には、Ａセット〜Ｃセットの稜部形状をグラフで示す。各グラフの縦軸（Ｙ座標）は、ロールの径方向の距離を示す。グラフの横軸（Ｘ座標）は、ロール軸Ｘ方向の距離を示す。図中の点線は、曲率半径が２．５ｍｍの場合の稜部形状を示す。図中の実線は、各セットのロール１１の実際の形状を示す。
【００６０】
図１２の表中の「曲率半径」欄には、「Ｒ形状」欄で示された稜部形状のロール軸Ｘ方向に０．５ｍｍピッチで求めた曲率半径をグラフで示す。各グラフの縦軸は、曲率半径（ｍｍ）を示す。横軸（Ｘ座標）は、ロール軸Ｘ方向の座標を示す。具体的には、横軸の「Ｔ５２」は、稜部５２の頂上Ｔ５２の位置を示す。「Ｔ５２−１．５ｍｍ」は、頂上Ｔ５２から図中左側（カリバ部側）に１．５ｍｍ移動した位置を示し、「Ｔ５２＋１．５ｍｍ」は、頂上Ｔ５２から図中右側（フランジ部側）に１．５ｍｍ移動した位置を示す。要するに、「Ｔ５２−１．５ｍｍ」と「Ｔ５２＋１．５ｍｍ」との間の範囲は、稜部領域ＲＡ５２を示す。
【００６１】
各セットにおいて、測定された曲率半径に基づいて、Ｆ１値及びＦ２値を求めた。求めた結果を表１に示す。
【表１】
【００６２】
表１を参照して、Ｂセットは、式（１）及び式（２）を満たした。一方、ＡセットのＦ１値は、３．０ｍｍを超え、Ｆ２値が１．０ｍｍを超えた。つまり、Ａセットは式（１）及び式（２）を満たさなかった。Ｃセットは、Ｆ１値が３．０ｍｍを超え、かつ、Ｆ２値が１．０ｍｍを超えた。したがって、Ｃセットも式（１）及び式（２）のいずれも満たさなかった。
【００６３】
Ａセットのロールを３番スタンドに取り付けた。そして、Ａセットのロールを取り付けたストレッチレデューサを利用して、ＪＩＳ規格のＸＳＴＣに相当する材質の鋼管２０本を熱間で絞り圧延して、外径３１．８ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの薄肉の鋼管を製造した。このとき、絞り圧延全体での外径加工度は、７１％であった。
ここでいう、絞り圧延全体での外径加工度は、以下の式（４）で求めた。
全体での外径加工度＝｛（絞り圧延前の鋼管の外径）−（絞り圧延後の鋼管の外径）｝／（絞り圧延前の鋼管の外径）×１００ （４）
【００６４】
圧延中、３番スタンドから出た熱間の鋼管を目視観察し、鋼管に噛み出し疵又はエッジ疵が発生しているか否かを判断した。そして、式（５）に基づいて、疵発生率（％）を求めた。
疵発生率（％）＝（噛み出し疵又はエッジ疵が確認された鋼管本数／絞り圧延した鋼管の総本数）×１００（％） （５）
【００６５】
Ａセットでの絞り圧延を終了した後、３番スタンドのロールをＡセットからＢセットに取り替えた。他のスタンドのロールは取り替えなかった。Ｂセットのロールを３番スタンドに取り付けた後、Ａセットの場合と同様に、鋼管２０本に対して絞り圧延を実施した。このとき、鋼管の材質、絞り圧延全体での外径加工度は、Ａセットの場合と同じであった。
【００６６】
Ａセットの場合と同様に、３番スタンドから出た熱間の鋼管を目視観察し、鋼管に噛み出し疵又はエッジ疵が発生しているか否かを判断した。そして、式（５）に基づいて、疵発生率（％）を求めた。
【００６７】
Ｂセットでの絞り圧延を終了した後、３番スタンドのロールをＢセットからＣセットに取り替えた。そして、Ａセット、Ｂセットと同じ条件で圧延を実施し、式（５）に基づいて、疵発生率を求めた。
【００６８】
［調査結果］
表１に調査結果を示す。表１を参照して、ＢセットのロールのＦ１値は式（１）を満たし、かつ、Ｆ２値は式（２）を満たした。そのため、Ｂセットのロールを使用した絞り圧延では、疵発生率が０％であった。
【００６９】
一方、Ｃセットのロールは、式（１）及び式（２）を満たさなかった。そのため、疵発生率が高く、３０．０％であった。また、Ａセットのロールは、式（１）及び式（２）を満たさなかった。そのため、疵発生率は、２０．０％であった。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 絞り圧延機
１１ 絞り圧延用ロール
２０ 溝
５０ カリバ部
５１ フランジ部
５２ 稜部
６０ 旋盤機
７０ 常温硬化樹脂
６０６ バイト
６０７ Ｒバイト
ＲＡ パスライン
ＲＡ５２ 稜部領域
Ｔ５２ 山頂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管を絞り圧延する３ロール式絞り圧延機に用いられ、横断面で弓状をなす溝を有するカリバ部と、前記カリバ部に隣接するフランジ部とを備える絞り圧延用ロールの製造方法であって、
前記絞り圧延用ロールを準備する工程と、
前記絞り圧延用ロールをロール軸まわりに回転し、前記カリバ部と前記フランジ部との隣接部分に形成される稜部を切削して前記稜部に丸みをもたせる工程とを備え、
前記稜部に丸みをもたせる工程では、
前記稜部の頂上を中心とした前記ロール軸方向に３．０ｍｍの範囲の稜部領域において、０．５ｍｍピッチで測定された曲率半径の平均を２．５ｍｍ〜３．０ｍｍとし、かつ、前記曲率半径の最大値と最小値との差分を１．０ｍｍ以下にする、絞り圧延用ロールの製造方法。
【請求項２】
鋼管を絞り圧延する３ロール式絞り圧延機に用いられる絞り圧延用ロールであって、
横断面で弓状をなす溝を有するカリバ部と、
前記カリバ部に隣接するフランジ部とを備え、
前記カリバ部と前記フランジ部との隣接部分に形成される稜部の頂上を中心としたロール軸方向に３．０ｍｍの範囲において、０．５ｍｍピッチで測定された曲率半径の平均が２．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、かつ、前記曲率半径の最大値と最小値との差分が１．０ｍｍ以下である、絞り圧延用ロール。
【請求項１】
鋼管を絞り圧延する３ロール式絞り圧延機に用いられ、横断面で弓状をなす溝を有するカリバ部と、前記カリバ部に隣接するフランジ部とを備える絞り圧延用ロールの製造方法であって、
前記絞り圧延用ロールを準備する工程と、
前記絞り圧延用ロールをロール軸まわりに回転し、前記カリバ部と前記フランジ部との隣接部分に形成される稜部を切削して前記稜部に丸みをもたせる工程とを備え、
前記稜部に丸みをもたせる工程では、
前記稜部の頂上を中心とした前記ロール軸方向に３．０ｍｍの範囲の稜部領域において、０．５ｍｍピッチで測定された曲率半径の平均を２．５ｍｍ〜３．０ｍｍとし、かつ、前記曲率半径の最大値と最小値との差分を１．０ｍｍ以下にする、絞り圧延用ロールの製造方法。
【請求項２】
鋼管を絞り圧延する３ロール式絞り圧延機に用いられる絞り圧延用ロールであって、
横断面で弓状をなす溝を有するカリバ部と、
前記カリバ部に隣接するフランジ部とを備え、
前記カリバ部と前記フランジ部との隣接部分に形成される稜部の頂上を中心としたロール軸方向に３．０ｍｍの範囲において、０．５ｍｍピッチで測定された曲率半径の平均が２．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、かつ、前記曲率半径の最大値と最小値との差分が１．０ｍｍ以下である、絞り圧延用ロール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２１３７８６（Ｐ２０１２−２１３７８６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７９７５９（Ｐ２０１１−７９７５９）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【特許番号】特許第５００３８３３号（Ｐ５００３８３３）
【特許公報発行日】平成２４年８月１５日（２０１２．８．１５）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【特許番号】特許第５００３８３３号（Ｐ５００３８３３）
【特許公報発行日】平成２４年８月１５日（２０１２．８．１５）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]