JPH069692B2 - 円管の絞り圧延機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、金属管を絞り圧延機により縮管して、素管
（母管）より小径の円管を得るに際し、縮管後の製品管
内面に角張りを生ぜしめないようにした円管の圧延手順
に関するものである。

＜従来の技術＞ 継目無円管は中実ビレットを用いて、マンネスマンピア
サ法、プッシュベンチ法等によって中空素管を作り、そ
れをプラグミル、マンドレルミル等により圧延し、一般
に管外径が３〜４cm以上の圧延製品となるべきものはそ
の後サイジングミルで定型され製品となる。

管外径が３〜４cm未満の製品となるべきものは、マンド
レルミル等による圧延後、再加熱して絞り圧延機（スト
レッチレデューサ）によって縮管圧延され、種々の外
径、肉厚の円管製品が得られる。

この絞り圧延設備は、第５図に示すように２〜４個の圧
延ロールを内設したロールスタンド１が数台ないし20数
台直列に圧延方向に沿い連続的に配設されており、前述
の２〜４個の圧延ロールを内設するロールスタンド１に
おける各ロールは、圧延方向に垂直な面内でロールが２
個である場合は、それぞれのロールの圧下方向のなす角
が180゜、３個である場合は第６図にも示すように、120
゜、４個の場合は90゜となるように配設され、中央に金
属管がとおる円形パスを形成するように構成されるロー
ルスタンド列が適用されている。更に、ロールスタンド
例を構成するロールスタンド１におけるロールは、相隣
るロールスタンド１に対して、２個ロールスタンドの場
合90゜、３個ロールスタンドの場合第６図、第７図の
［NO.1］[NO.2]の如く60゜、４個ロールスタンドの場合
45゜だけ、圧延方向に垂直な面内で角度をずらせてあ
る。第６図は一例としてエクスターナルドライブ式によ
る圧延ロール２が３個のロールスタンド１により構成さ
れた絞り圧延設備を示したものであり、それぞれのロー
ルが圧延方向に垂直な面内で圧下方向に対し120゜に配
設され、相隣るロールスタンド１に対し同じく60゜角度
がずれている。なお、ここでは説明の容易上、ロールス
タンド１の天・位置３は太実線で図示し、同じく天・位
置３に対し90゜をなすロール（第１ロール）にはハッチ
ングを施して示している。

［NO.1］のロールスタンド１は第５図に示すロールスタ
ンド配設図の奇数段位置に配設し、［NO.2］のロールス
タンド１［NO.1ロールスタンドとは天位置３が下方］は
同上偶数段位置に配設し、モータ４減速機５等による入
力軸６の回転をギヤー装置Ｇにより分配しロールスタン
ド１の各ロールは、それぞれ単独に回転される。

また、初段ロールスタンドから最終段ロールスタンドま
での各ロールスタンド１における複数のロール（図示は
３個）のそれぞれの孔型で形成される円形パスの径は段
数が進むに従って順次小さくし、赤熱された素管７を通
過せしめ所定の管径の円管へ絞り圧延する。

このとき、所定の肉厚の製品を得るために各ロールスタ
ンド１間で、管に張力を使用せしめるようにロール回転
数を設定し、張力圧延によって管の肉厚を制御してい
る。管サイズ変更の場合はロールスタンド１を、別サイ
ズロールスタンド1'方向に引き出しロールスタンド1'と
交換を行なう。

上述したロールスタンド列におけるロールスタンド１
は、２〜４個の圧延ロール２を内設しており、相隣るロ
ールスタンド間で対応するロール軸は圧延方向に垂直な
面内でロールの個数により90゜60゜45゜の角度のずれが
ある。このことは第７図に図示の３個ロールとロールス
タンド１により絞り圧延機列が構成される場合、［NO.
1］ロールスタンドは奇数列に、［NO.2］ロールスタン
ドは、天・地が逆になり偶数列に配設され、相隣るロー
ルスタンド間では圧延ロール２は60゜角度をずらして配
設されており、ロールスタンド１中で縮管加工を受ける
円管は第８図に示すように周方向に６分割された区域
で、圧延される。また管表面の傷付防止手段として圧延
ロール２に形成されている楕円カリバーは底部中心８
（黒点部）の位置で圧延力を主に受ける結果カリバー底
部直下の管厚が他より厚くなり［NO.1］ロールスタンド
では管内形状は第７図のように逆３角状、また［NO.2］
ロールスタンドにては正３角状となり塑性変化が繰返え
される結果、第８図に示すような６角形の内面角張りを
生ずるという問題に結びつく。

この所謂、角張り現象は第９図に示すように、絞り圧延
における管長方向延伸率λと圧延後の管の肉厚ｔおよび
外径Ｄに関係し、延伸率が大なる程、且つ肉厚が大きい
程しかも管径が小径になる程、角張り率が増加する傾向
にある。従って、角張りをある程度以下に抑えようとす
れば、大延伸を必要とする絞り圧延ができないという問
題がある。

＜発明が解決しようとする問題点＞ そこで、大延伸を行ないかつ角張りをある程度以下に抑
えるために従来種々の提案がなされ、その代表例をあげ
ると、特公昭54-4336号、特開昭60-152308号、特開昭57
-79007号の各先願がある。特公昭54-4336号では、２〜
４個の圧延ロールからなるロールスタンドを複数台、圧
延方向に直列に配設すると共に該ロールの配置を、ロー
ルスタンド毎にその圧延方向に対して垂直面内で一定の
角度変位せしめることにより、該ロールによって形成さ
れる複合孔形をロールスタンドを最少２台によるブロッ
クになしブロック間において一定の角度変位をするとい
う、方法の提案が開示されているが、実用性についての
具体例はない。なお、この方法の提案では後述する本発
明の構成に示す天地を逆又はずらすという考え、これに
よる圧延区域が12区域になり順次角度が変化する考えは
なく、本質的に異なる。

また、特開昭60-152308号では、上述した従来技術にお
ける複数台、直列に配管されたロールスタンドを任意数
のブロックに分割するとともに、このブロック間にロー
ル等より成る捻回装置（図示せず）、または第10図に示
す捻回ガイド10を配設し管を捻回することにより任意ブ
ロックの前段ブロックにおける材料とロールの対応位置
と、当該ブロックにおける材料とロールとの対応位置を
相異せしめ管内面を12角形状にするものである。

しかし、この方法は捻回装置または捻回ガイド10の設置
個所が、直列の配置されたロールスタンド複数個（概略
28個）の所定位置に１〜３個に制限され、塑性変化が徐
々でなく所定個所で急速に行なわれるため望ましくな
く、捻回ガイドの場合には更にガイド孔、加工が難かし
い（理論的数値の提案はない）。また現状に於ても圧延
時の管表面の傷発生の問題があり、捻回ガイド孔に管が
摺動、捻回通過されるので、傷発生要因が加わる欠点が
ある。

更に、特開昭57-79007号では、第11図(A),(B),(C)に示
すようにロールスタンドに圧延ロールとロール駆動歯車
装置が内設されているインターナル駆動ロールスタンド
に依るものである。これを第11図(A),(B)、第11図(C)の
如く配置する事によりロールを一定の角度変化させて駆
動する事が可能となっている。図示は圧延ロール３個の
場合であるが、入力軸12の回転は歯車13を介し伝達さ
れ、圧延ロールＢ、同じくＣの２個分を回転させる構成
のためロール２ケ分の回転トルクが歯車に作用するが、
ロールと歯車が近接しており上記トルクを伝達するに充
分な大きさの歯車を収納出来ずしたがってトルクを弱め
て使用するため薄肉管には適用されるが大きいトルクを
必要とする厚肉管には使用できない欠点がある。

そこで、本発明は、上述の欠点に鑑みエクスターナル駆
動方式にあって実用性に富み、捻回装置やガイドを用い
るような難点や傷発生もなく、角張りを抑えるようにし
た円管の絞り圧延機の提供を目的とする。

＜問題点を解決するための手段と作用＞ 上述の目的を達成する本発明は、３個の圧延ロールから
なるロールスタンドの複数台を圧延方向に沿って直列に
複数段配置すると共に、上記ロールスタンドごとに上記
圧延方向に垂直な面内で上記圧延ロールの配置を一定の
角度ずつ変化させ、上記複数段のロールスタンドにて成
形されている一定の角度ずつ異なる複数孔形列に金属管
を通過せしめる円管の絞り圧延機において、上記ロール
スタンドの外形を正四角形とししかもこのロールスタン
ドの下面をすべて水平配置とし、このロールスタンド内
部に120゜等配された３個の圧延ロールを有し、第１の
圧延ロールを圧延方向に垂直な面内にて正四角形の天に
対して垂直な線と15゜変位させて配置し、１段目のロー
ルスタンドは天を上方に向け、２段目のロールスタンド
は天を右側に向けて裏返えしとし、３段目のロールスタ
ンドは天を右側に向け、４段目のロールスタンドは天を
下方に向けてかつ裏返えしとし、５段目以後は上記１段
目から４段目の配置を繰返すようにしたことを特徴とす
る。すなわち、エクスターナルドライブ方式によるロー
ルスタンドに３個のロールを圧延方向に垂直な面内で、
120゜等しく配置し、外形が正四角形のロールスタンド
の第１ロールを天位置に対し垂直線となす角15゜となる
よう変位させる。この第１ロールの縦中心線の向く方向
を磁針になぞらえると、第１段目のロールスタンドでは
天位置を上方として縦中心線を北北東に向け、第２段目
のロールスタンドでは天を東にして裏がえすことにより
縦中心線を北東東に向け、第３段目のロールスタンドで
は天を東にして縦中心線を南東東に向け、そして第４段
目のロールスタンドでは天を下にしてかつ裏返しとし縦
中心線を南南東に向けたものである。

このように、ロールスタンドの第１ロールを15゜変位す
ること及び上記の配置により各ロールスタンドの内部の
圧延ロールは配置ごとに一定角度ずつ変化をするにもか
かわらずその外形は全て同一の向きでかつロールスタン
ドの下面が全て水平をなしておりこれはロールスタンド
の交換を従来同様容易に行なうことが出来る。

＜実 施 例＞ ここで、第１図ないし第４図を参照して本発明の実施例
を説明する。第１図、第２図において、ロールスタンド
１が複数台圧延方向に沿って直列に連続的に配設されて
おり、各ロールスタンド１には３個の圧延ロール２が12
0゜なして等配に備えられている。この圧延ロール２の
うち正四角形をなすロールスタンド１の天位置に対し垂
直な線とのなす角が15゜となるような第１圧延ロール
（ハッチングで示す）があり、この第１ロールに伴ない
第２、第３のロールもロールスタンドの外周辺に垂直線
に対し15゜ずれている。圧延ロールの圧下方向中心には
円形パスが形成される。

配設されるロールスタンド１は、１段目はＷ面を上に配
置し、２段目はＺ面を上になるよう配置し、３段目はＹ
面を上に、４段目はＸ面が上に配置される。こ方法は具
体的には従来のロールスタンドが天・地の配列であった
ものをまったくこれにこだわることなく、天を右に向け
たり下に向けたり配置する新らしい発想に基づくもので
あり、これに加えてロールスタンドの第一ロールを15゜
変位させている事により各ロールスタンドの配列内のロ
ールは順次一定角度ずつ変位し第３図に示すような周方
向に12分割された区域で圧延され塑性加工を繰返し各張
りの少ない縮管加工が出来る。このようにして５段以降
の下流も１段〜４段を繰返し配設されている。

一方ロールスタンドを駆動する駆動装置の配置は第４図
に示すごとく１段目[A]，２段目[B]を従来通り一対で構
成出来るようモータ４と減速機５の傾斜方向が同一右下
りである。３段、４段は同一右上りでありこれもモータ
４と減速機５を従来通り一対に構成するのに都合がよ
い。第４図は本実施例のロールスタンド[A]〜[D]の駆動
機構、また(1')はサイズ変更ロールスタンドを示してい
る。

ロールスタンドをサイズ替え又はロールの摩耗等により
別のスタンドと交換する際は全てのロールスタンドの下
面が水平方向を向いているため一せいに水平方向に引き
出す手段又は押込む手段により容易にこれを行なう事が
出来る。

＜発明の効果＞ 以上、説明したように本発明では、ロールスタンドにお
ける第１ロールを圧延方向に垂直な面内で垂直線に対し
15゜変位することにより、上述の３段、４段のロールス
タンドを30゜変位しても従来と同じく、同一角度面に傾
斜なくロールスタンドを配設可能となり内面角張りを防
止する効果が大きくかつロールスタンドを交換する際も
従来使用されていた手段を流用し全スタンド一せいに水
平方向に出し入れするだけでよくこの意味での実用性も
高い。

圧延区域が12ケ所に分散する効果ばかりかその区域が順
次回転変化しているため、スタンド構成が４〜６台と少
ない場合でも有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、本発明の一実施例で、第１図は
ロールスタンドの配置図、第２図は第１図のロールスタ
ンドの配設説明図、第３図はカリバー底部のポイント
図、第４図[A][B][C][D]はロールスタンドの駆動機構
図、第５図ないし第11図は従来例で、第５図はロールス
タンドの配設説明図、第６図はスタンドの駆動機構図、
第７図は３個ロールでロールスタンドの天地逆にした構
成図、第８図は内面角張り図、第９図は理論角張り線
図、第10図は捻回ガイドの図、第11図(A)(C)はインター
ナル駆動の構成図、第11図(B)は第11図(A)の側面図であ
る。 図 中、 １はロールスタンド、 ２は圧延ロール、 ３は天位置、 ８はカリバー底部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３個の圧延ロールからなるロールスタンド
   の複数台を圧延方向に沿って直列に複数段配置すると共
   に、上記ロールスタンドごとに上記圧延方向に垂直な面
   内で上記圧延ロールの配置を一定の角度ずつ変化させ、
   上記複数段のロールスタンドにて成形されている一定の
   角度ずつ異なる複数孔形列に金属管を通過せしめるエク
   スターナル駆動方式の円管の絞り圧延機において、上記
   ロールスタンドの外形を正四角形とししかもこのロール
   スタンドの下面をすべて水平配置とし、このロールスタ
   ンド内部に１２０゜等配された３個の圧延ロールを有
   し、第１の圧延ロールを圧延方向に垂直な面内にて正四
   角形の天に対して垂直な線と１５゜変位させて配置し、
   １段目のロールスタンドは天を上方に向け、２段目のロ
   ールスタンドは天を右側に向けて裏返えしとし、３段目
   のロールスタンドは天を右側に向け、４段目のロールス
   タンドは天を下方に向けて裏返しとし、５段目以後は上
   記１段目から４段目の配置を繰返すようにしたことを特
   徴とする円管の絞り圧延機。