JPH0261842B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的な管圧延用冷間ピルガー圧延機
の使用方法及び装置に係る。より詳細には本発明
は特に大口径鋼管を高い圧延比で圧延し得るピル
ガー圧延機に係る。

この種の公知の圧延機はロールスタンドに装着
された溝付ロールを備えており該ロールスタンド
が圧延軸に沿つた往復運動を実行し、圧延される
管ブランクが圧延軸に沿つて下流方向に周期的に
前進する。圧延軸に沿つてブランクの内部にマン
ドレルが配置されており該マンドレルは圧延軸に
対して一定の軸方向位置に配置されている。

この種の圧延機は比較的断面の小さい管の処理
には優れた結果を与える。然しながら、大口径厚
肉管の圧延の場合には重大な難点が有る。圧延ゾ
ーンで管ブランクの外面に集中的な散水を実施し
ても顕著な発熱を阻止することが難しく、この熱
は管ブランクとマンドレルの圧延面との間の接触
ゾーンに伝達される。その結果ブランクの内面を
被覆している潤滑膜の少なくとも一部が破壊され
管がマンドレルに焼付く。

このためマンドレルの表面がき裂によつて急速
に破損しまた圧延後の管の内面にも欠陥が生じ
る。

本発明の目的は、特に大断面管の圧延の場合の
冷間ピルガー圧延機の使用条件を改良し管内面の
欠陥の出現を阻止し且つマンドレルの使用寿命を
延長することである。

本発明方法は、上流から下流に向つて直径の漸
減する圧延面をもつマンドレルを備えた冷間ピル
ガー圧延機に係る。本発明方法では、ロールスタ
ンドの１往復に対応する圧延サイクル毎に少なく
とも１回ずつマンドレルを圧延軸に沿つて上流方
向に後退させ次に初期位置に復帰させる。

ブランクがロールスタンドの上死点及び／又は
下死点の近傍でロールの支配から解放された期間
に前記のマンドレルの後退復帰運動を実行し得
る。

また、ロールスタンドの２つの死点の一方の近
傍でマンドレルの後退を実行し２つの死点の他方
の近傍でマンドレルの復帰を実行してもよい。こ
の場合マンドレルの後退と復帰との間の期間にブ
ランクの圧延作業を実施してはならない。

マンドレルの後退距離は好ましくは各圧延パス
以前のブランクの所与の前進距離の２乃至10倍で
ある。

マンドレルが圧延位置から後退している期間を
利用してブランクの回転と整合するようにマンド
レルを回転させるのが好ましい。このように構成
するとマンドレルの回転とブランクの回転とを完
全に整合させることができるので双方の回転の問
題を解決し得る。

特に、マンドレルが初期位置から退却している
期間を利用してマンドレルと管ブランクとの間の
環状スペース内に１種以上の加圧流体を順次又は
同時に循環させるのが有利である。流体は気体で
も液体でもよく液体の場合は潤滑剤が好ましい。

これらの流体は好ましくは２乃至20相対バール
の圧力で導入される。

流体は、マンドレルとマンドレル担持ロツドと
を連結する連結部材と管ブランクとの間の環状ス
ペースに導入されるのが特に有効である。該連結
部材はマンドレルの圧延面の上流で第１環状シー
ル手段の下流に存在する。該シールは連結部材と
管との間の運動用シールとして機能しておりマン
ドレルの圧延面と管ブランクとの間で流体を下流
方向に強制流動せしめる。好ましくは圧延面の下
流に第２の環状シール手段を配備する。該シール
は、マンドレルと管ブランクとの間の運動用シー
ルとして機能しマンドレルに開設された通路を介
して１種以上の流体を上流方向に強制流動させ
る。これら運動用シールは公知のいかなるタイプ
でもよくたとえばリツプパツキン又はＯリングで
ある。又は金属もしくは金属以外のケーシングを
もつシールリング又はリングのごとき金属シール
であつてもよい。

本発明は更に冷間ピルガー圧延機のマンドレル
を順次後退及び復帰させ得る装置に係る。本発明
装置はマンドレル担持ロツドのクリツプを含む。
該クリツプは公知のタイプのものであり該ロツド
の後端近傍を保持して該ロツドを圧延軸に沿つた
定位置に維持する。このロツドクリツプは連結手
段を介して固定サポートに装着されており連結手
段は圧延軸に平行な方向にロツドクリツプを摺動
せしめる。圧延サイクルによつて制御される往復
駆動手段が該サイクルに対する所定の時点毎にロ
ツドクリツプの後退と初期位置への復帰とを所望
の移動距離及び移動速度で生起する。

ロツドクリツプの往復駆動をカムで生起するの
が好ましい。ロツドクリツプの後退の終了と初期
位置への復帰との間に退却位置での維持時間をも
うけてもよい。

本発明の方法及び装置の有利な用途としてはブ
ランクを上死点と下死点とにおいて二度送りする
場合がある。この場合２つの死点の各々の近傍で
マンドレルの後退及び復帰の順次運動が同時に生
起され従つて有効な潤滑と冷却とが確保される。
この場合各サイクル毎に２回の圧延パスが可能で
ある。

圧延パスの戻りストロークでブランクが上流方
向に摺動することを阻止又は制限するためにブラ
ンクの圧延済部分をロールスタンドの下流で係止
手段に連結してもよい。この係止手段は戻りスト
ロークの少なくとも一部の間はブランクを圧延機
のフレームに対して定位置に維持する。

非限定的な図面にもとずく以下の詳細な記載よ
り本発明の方法及び装置の特徴が十分に理解され
よう。

第１図は本発明方法の実施例で使用される冷間
ピルガー圧延機の概略斜視図である。管ブランク
１はマンドレル担持ロツド２の周囲で圧延軸
XoX1に沿つて摺動する。ロツド２の後端３はロ
ツドクリツプ４によつて維持されており、ロツド
クリツプはロツド２を軸線の回りで回転駆動しま
た双方向矢印Ｆで示すように軸線に沿つて往復さ
せる。公知の型の推進手段５がロールスタンド６
の連続圧延サイクルと同期した時間間隔でブラン
クを断続的に下流方向に前進させる。

各サイクルは圧延軸に沿つたスタンド６の往復
運動を含む。圧延ロール７，８は一方向又は他方
向に回転駆動される。これらロールは図示しない
マンドレルと協働する溝９，１０を介して管ブラ
ンク１を圧延し、ブランクを引き伸ばし肉厚を薄
くする。管クリツプ１１，１２はスタンド６の下
流の圧延部１３の上流でロールの支配から解放さ
れている期間のブランク１を回転させる。このと
きは圧延軸に沿つた管の移動は妨害されない。ロ
ツドクリツプ４はブランク１と同期してマンドレ
ル担持ロツド２を回転させ後述する要領で矢印Ｆ
に沿つて移動させる。

第２図、第３図、第４図は、第１図の圧延機で
使用されるマンドレルの動作を示す概略図であ
る。

第２図はブランク１の内部の正常圧延位置でマ
ンドレル担持ロツド２の末端に装着されたマンド
レル１４を示す。記載の方法では、下流方向への
ロールスタンド６の前進ストローク中にただ１回
の圧延パスが含まれる。第２図はロールスタンド
６が上流方向への後退ストロークを終了して部分
的圧延済ゾーン１５でブランク１を解放した時点
を示す。

次に第３図のごとく一方ではブランク１が前進
し他方ではマンドレル１４がXoX1に沿つて上流
方向に後退する。その後マンドレルが初期位置に
戻る。

記載の場合には後述するごとくこれらの移動は
第１図のロツドクリツプを介して生起される。

後退距離“Ｌ”は、マンドレルの圧延面１６と
ゾーン１５の管の壁との間に比較的断面積の大き
い環状通路１７が形成されるような長さに決定さ
れる。

即ち管ブランク１が距離“ｌ”前進するだけで
はマンドレルが圧延位置に復帰したときに第４図
に符号１８に示すごとく極めて狭い環状通路しか
形成されない。マンドレルの圧延面の突勾配が３
つの図に示した勾配より小さくなる程通路はより
狭くなる。好ましくはマンドレルの後退距離
“Ｌ”をブランクの所与の前進距離“ｌ”の２乃
至10倍に調整する。

このようにして必要ならば通路１７の断面積を
圧延ゾーンの上流でブランク１とマンドレルの最
大断面部分との間に存在する通路の断面積以上に
することが可能である。

前記のごとく開設された通路１７は極めて短時
間しか維持されないが多くの目的に利用され得
る。

最も重要な利用の１つはマンドレルの圧延面１
６と一部圧延済の管壁ゾーン１５との間のスペー
スに気体又は液体から成る一種以上の液体を同時
に又は順次導入することである。後述するごとく
１種以上の流体の流動方向を誘導することが可能
であり、またロール担持スタンド６の各往復サイ
クルが唯一回の圧延パスのみを含む場合に特に下
流方向へのスタンドの前進ストローク中にマンド
レルを下死点から上死点まで後退させて維持する
ことも可能である。これにより１種以上の流体を
処理時間の約50％にわたつて循環させ得る。

第５図及び第６図は本発明方法の実施例の使用
に特に適した２種のマンドレルを示す。

第５図は圧延中の管ブランク２０の内部のマン
ドレル１９を示す。接合ネジ２９によつてマンド
レルと接続された連結部材２２はマンドレルを中
空のマンドレル担持ロツド２１に連結する。通路
２３はマンドレルの圧延面２６の上流で部材２２
と管ブランク２０との間に存在する環状スペース
２５とロツド２１の内部２４とを連通させる。第
１の環状シール手段は連結部材２２の周囲に形成
された溝２８内に配置された運動用リツプパツキ
ン２７から成る。従つてロツド２１の内部２４に
到着した加圧流体はマンドレルの後退で通路２３
が開放される度毎に通路２３から環状スペース２
５に入りマンドレルの圧延面２６と管ブランク２
０との間で下流方向に流れる。リツプパツキンを
Ｏリングのごとき別のタイプのシールに代えても
よい。またはシールリングのごとき金属シールを
使用してもよい。更に、連結部材２２とマンドレ
ル１９との接続を溶接、ろう付け等の任意の方法
で実施し得る。また、２つの部材を単体ブロツク
アセンブリとして構成してもよく、また、連結部
材２２とマンドレル担持ロツド２１との間の接合
を螺合、溶接、ろう付け等の適当な任意の手段で
実施し得る。

第６図は第２のタイプのマンドレル３０を示
す。このマンドレルは第５図と同様に圧延面３１
を含む。該マンドレルは圧延中の管ブランク３２
に収納されている。連結部材３４の一方は接合ネ
ジ３５でマンドレル３０に連結されており他方は
中空のマンドレル担持ロツド３３に連結されてい
る。

第１通路手段３６は、圧延面３１の上流で連結
部材３４と管ブランク３２との間の環状スペース
３８とロツド３３の内部３７とを連通させる。

該スペースは溝４０に収納された運動用リツプ
パツキン３９によつて上流で閉鎖されている。

圧延面３１の下流の第２の環状シール手段は溝
４３に収納された運動用シール４２から成る。前
出シールと同効の該シールは例えば金属シールリ
ングから成るのが有利である。該シールが複数の
連続素子から成つてもよい。このことは第１シー
ル手段についても同様である。

半径方向チヤネル４５，４６と長手方向チヤネ
ル４４とかな成る第２の通路手段はシール４２の
上流の環状スペース４７とシール３９の上流の環
状スペース４８とを連通させる。従つてマンドレ
ル３０が後退する度毎に中空ロツド３７から来る
１種以上の加圧流体を通路３６から環状スペース
３８を通り圧延面３１とブランク３１との間を経
由して下流方向に循環させ得る。該加圧流体はチ
ヤネル４５，４４，４６と環状スペース４８とを
経由して上流に戻る。該流体の循環方向が逆にな
るように構成してもよい。

このような潤滑モードと第５図のタイプのマン
ドレルとを使用した本発明方法の実施例を以下に
示す。この条件を用いて外径133mm及び肉厚20mm
のAISI型鋼管ブランクを圧延した。圧延速度は、
120圧延サイクル／分であり各サイクル毎に１回
の圧延パス及び１回の前進を用いた。外径88.9mm
及び肉厚13.4mmの管が得られた。各サイクルの上
死点の近傍でブランクは9.4mm前進しマンドレル
は30mm後退して初期位置に戻る。スペース２５に
公知の種類の潤滑剤を約10相対バールの圧力で注
入する。

該潤滑剤は前記のごとくマンドレル１９が後退
する度毎にマンドレル１９の圧延面２６の周囲を
循環する。この結果約150ｍ／時のペースで圧延
管が得られる。管の内壁の表面状態が良好である
ことを確認した。

本発明はまたロールスタンドの往復サイクルと
同期させてマンドレルの後退及び復帰の順次運動
を簡単に実行させ得る装置に係る。

第７図及び第８図は第１図のロツドクリツプ４
と同様の機能を有するロツドクリツプの実施例で
ある。

該ロツドクリツプ４９はマンドレル担持ロツド
５０を上流末端５１の近傍で締付けて、圧延パス
の間はロツド５０を軸線XoX1に沿つた定位置に
維持する。また前記のごとく軸線周囲で部分回転
せしめる。

該ロツドクリツプはベースプレート５３を介し
て固定サポート５２に装着されている。ベースプ
レートはスライドレール５４内を軸線XoX1に平
行に双方向矢印Ｆで示すように摺動する。

ロツドクリツプ４９の摺動はスライドレールの
延長上に配置された係止部材Ｒによつて制御され
る。該部材Ｒは２つの等しい第１の板状部材とし
ての剛性細長部材５６、第２の板状部材としての
剛性細長部材５５から成り、部材５５，５６は末
端で互いに突き合わせ配置され軸５７に関して互
いに回動する。部材５５の自由端は固定部材５２
に装着された軸５８の周囲で回動する。

部材５６の自由端は−スプレート５３の前端に
装着された軸５９の周囲で回動する。軸５７，５
８，５９は互いに平行で図の平面に垂直である。
カム６０はこれらの軸に平行な軸６１の周囲で回
転する。

カム６０はローラ６３を介して押圧ロツド６２
を作動させる。該押圧ロツドは軸５７の周囲に枢
着されており従つて軸５７を軸５８と５９とを結
ぶ直線から離間され得る。従つて軸５８と５９と
の間の距離が短縮されロツドクリツプ４９は上流
方向に移動してマンドレル担持ロツドを駆動す
る。従つて下流端に固定されたマンドレルも駆動
される。

カム６０の隆起部６４に所望のプロフイルを与
えカム６０をロール担持スタンドの移動に対して
厳密に一定の速度で駆動すると、所望時点毎に所
望の距離だけマンドレルを上流方向に移動させ次
に初期位置に復帰させる運動を厳密に一定の時間
で実行し得る。ローラ６３はアーム６５によつて
カム６０に当接しておりアーム６５は軸６６の周
囲に吸着されており引張バネ６７によつて引張ら
れている。

本発明の範囲内で装置の種々の変更及び変形が
可能である。

同様に方法についても本発明の範囲内で種々の
変更及び変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を備えた冷間ピル
ガー圧縮機の全体図、第２図、第３図、第４図
は、第１図の圧延機の場合の本発明方法の実施例
の動作図、第５図は本発明方法の実施例に使用さ
れる改良マンドレルの説明図、第６図は本発明方
法の実施例に使用される別の改良マンドレルの説
明図、第７図及び第８図は本発明装置の実施例の
説明図である。 １……管、２……マンドレル担持クリツプ、４
……ロツドクリツプ、５……推進手段、６……ロ
ールスタンド、７，８……ロール、９，１０……
溝、１１，１２……管、１４，１９，２０……マ
ンドレル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上流から下流に向かつて口径の漸減する圧延
   面を有するマンドレルを備えた冷間ピルガー圧延
   機の性能を改良するために、ロールスタンドの一
   往復に対応する圧延サイクル毎に少なくとも一回
   の割合で圧延軸に沿つて上流方向にマンドレルを
   後退させ次に初期位置に復帰させることを特徴と
   する方法。 ２ マンドレルの後退と初期位置復帰との順次運
   動がロールスタンドの上死点の近傍及び／又は下
   死点の近傍でブランクが圧延ロールの支配から解
   放された期間に生じることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。 ３ ロールスタンドの２つの死点の一方の近傍で
   マンドレルの後退を生起し他方の死点の近傍でマ
   ンドレルの復帰を生起することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ マンドレルの後退距離が好ましくは各圧延パ
   ス以前のブランクの所与の前進距離の２から５倍
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第３項のいずれか一項に記載の方法。 ５ マンドレルが圧延位置に対して退却している
   期間を利用してブランクの回転と整合したマンド
   レルの回転を生起することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の
   方法。 ６ 少なくともマンドレルが圧延位置に対して退
   却している期間にマンドレルと管のブランクとの
   間の環状スペースに１種以上の加圧流体を順次又
   は同時に循環させることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項から第５項のいずれか一項に記載の方
   法。 ７ 少なくとも１種類の循環流体が潤滑剤である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
   方法。 ８ １種以上の流体が２から20相対バールの圧力
   で導入されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項又は第７項に記載の方法。 ９ マンドレルの圧延面の上流で且つ第１環状シ
   ール手段の下流でマンドレルとマンドレル担持ロ
   ツドとを連結する連結部材と管ブランクとの間の
   環状スペースに少なくとも１種類の流体を侵入さ
   せるステツプを含んでおり、前記シール手段は、
   連結部材と管との間の運動用シールを確保してお
   り且つマンドレルの圧延面と管ブランクとの間で
   流体を下流方向に強制循環せしめることを特徴と
   する特許請求の範囲第６項から第８項のいずれか
   一項に記載の方法。 １０ 連結部材がマンドレルと一体の単体ブロツ
   クであることを特徴とする特許請求の範囲第９項
   に記載の方法。 １１ 圧延面の下流に備えられた第２の環状シー
   ル手段を介してマンドレルと管ブランクとの間に
   運動用シールが確保されており少なくとも１種類
   の流体をマンドレルに開設された通路を介して上
   流方向に強制還流させることを特徴とする特許請
   求の範囲第６項から第１０項のいずれか一項に記
   載の方法。 １２ ２つの環状シール手段の少なくとも１つが
   運動用リツプパツキンか又はＯリングか又はシー
   ルリングであることを特徴とする特許請求の範囲
   第９項から第１１項のいずれか一項に記載の方
   法。 １３ マンドレルと公知の型のロツドクリツプと
   を含んでおり前記マンドレルの圧延面が上流から
   下流に向つて漸減する直径を有しており圧延軸に
   沿つてマンドレルを上流方向に後退させ次に初期
   位置に復帰させる運動を実行すべく構成され前記
   ロツドクリツプはマンドレル担持ロツドを該ロツ
   ドの後端近傍で保持して圧延軸に沿つた定位置に
   維持し得るように構成された冷間ピルガー圧延機
   用装置であつて、ロツドクリツプが圧延軸に平行
   な方向で摺動し得る連結手段を介して固定サポー
   トに装着されていること、及び、圧延サイクルに
   よつて制御される往復駆動手段が該サイクルに対
   する所定の時点毎に所望の距離及び速度でロツド
   クリツプを上流方向に後退させ次に初期位置に復
   帰させることを特徴とする装置。 １４ 前記連結手段は、前記固定サポートに配設
   されたスライドレールに摺動自在に装着されたベ
   ースプレートと、一端が前記ベースプレートの一
   端に回動自在に連結された第１の板状部材と、一
   端が前記第１の板状部材の他端に、他端が前記固
   定サポートに夫々回動自在に連結された第２の板
   状部材とを含む特許請求の範囲第１３項に記載の
   装置。 １５ 前記往復駆動手段は、一端が前記固定サポ
   ートに揺動自在に連結されたアームと、前記アー
   ムの他端に回動自在に配設されたローラと、一端
   が前記アームの前記他端に、他端が前記第１の板
   状部材の他端に夫々回動自在に連結されたロツド
   と、前記ローラと当接するように前記固定サポー
   トに回動自在に配設されており、前記ローラを介
   して前記アームの他端を揺動させる一つの隆起部
   を有するカムとを含む特許請求の範囲第１４項に
   記載の装置。