JPH07214116A - 継目無管圧延用マンドレルバー - Google Patents
継目無管圧延用マンドレルバーInfo
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- JPH07214116A JPH07214116A JP1469094A JP1469094A JPH07214116A JP H07214116 A JPH07214116 A JP H07214116A JP 1469094 A JP1469094 A JP 1469094A JP 1469094 A JP1469094 A JP 1469094A JP H07214116 A JPH07214116 A JP H07214116A
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- mandrel bar
- bar
- sleeve
- rolling
- sleeves
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 使用により磨耗、疵の進行した継目無管圧延
用マンドレルバーを更新できる技術に関するものであ
る。 【構成】 マンドレルバーの胴部に複数個のスリーブが
外嵌されるもので、磨耗、あるいは疵が発生したものを
交換する。また、一部または全部のスリーブを表面に硬
化処理する。また、一部が異なる材質にして耐磨耗性な
どを向上させる。
用マンドレルバーを更新できる技術に関するものであ
る。 【構成】 マンドレルバーの胴部に複数個のスリーブが
外嵌されるもので、磨耗、あるいは疵が発生したものを
交換する。また、一部または全部のスリーブを表面に硬
化処理する。また、一部が異なる材質にして耐磨耗性な
どを向上させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は継目無管圧延に用いるマ
ンドレルバーで、詳しくはロールで圧下される被圧延材
に挿通されて、圧延時にその内径を規制する継目無管圧
延用マンドレルバーに関するものである。
ンドレルバーで、詳しくはロールで圧下される被圧延材
に挿通されて、圧延時にその内径を規制する継目無管圧
延用マンドレルバーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】継目無管を製造する際、断面が丸または
角形のビレットを加熱した後、穿孔して得た中空素管
は、マンドレルミル等で延伸圧延し、さらに、その後サ
イザー（定径機）またはストレッチレデューサーで仕上
圧延を行う圧延方法が一般的である。この延伸過程を受
持つマンドレルミルは通常５〜８基程度のロールスタン
ドより構成される。実際に圧延を行うときは、中空素管
内にマンドレルバーを挿入し、各ロールスタンドにおい
て、外径・肉厚を圧下する。このようなマンドレルバー
は長さが数十メートルにも及び、圧延中は材料速度とバ
ー速度が異なることに起因する管内面とバー表面との摩
擦を受ける。このため、ある程度の期間マンドレルバー
を圧延に使用すると、表面には磨耗、あるいは中空素管
から受ける熱とその開放による熱疲労のために疵が発生
する。このような場合、一般の工具類では磨耗や疵の発
生を防ぐために表面処理を施すことが多い。しかしマン
ドレルバーの場合は長さが長すぎるために表面処理を行
うことが困難である。従って、表面に疵が発生したマン
ドレルバーは、通常は、全長にわたり疵深さ分だけ外径
切削を行い、その後は小径サイズの圧延に使用される。
一方、マンドレルバーに疵が発生する部位は、圧延のと
きに強い応力負荷を受ける前半部分であり、後端側はさ
ほど損傷を受けない。したがって、疵のないところまで
切削を行い、小径サイズの圧延に転用する。あるいは、
疵または磨耗が発生したマンドレルバーは、損傷程度の
大きいところを切捨て、新材と交換して、再使用するこ
とが可能である。その場合の接合手段としては、機械
的継手、溶接継手、摩擦圧接継手（例えば特開平4-
344805号公報）がある。
角形のビレットを加熱した後、穿孔して得た中空素管
は、マンドレルミル等で延伸圧延し、さらに、その後サ
イザー（定径機）またはストレッチレデューサーで仕上
圧延を行う圧延方法が一般的である。この延伸過程を受
持つマンドレルミルは通常５〜８基程度のロールスタン
ドより構成される。実際に圧延を行うときは、中空素管
内にマンドレルバーを挿入し、各ロールスタンドにおい
て、外径・肉厚を圧下する。このようなマンドレルバー
は長さが数十メートルにも及び、圧延中は材料速度とバ
ー速度が異なることに起因する管内面とバー表面との摩
擦を受ける。このため、ある程度の期間マンドレルバー
を圧延に使用すると、表面には磨耗、あるいは中空素管
から受ける熱とその開放による熱疲労のために疵が発生
する。このような場合、一般の工具類では磨耗や疵の発
生を防ぐために表面処理を施すことが多い。しかしマン
ドレルバーの場合は長さが長すぎるために表面処理を行
うことが困難である。従って、表面に疵が発生したマン
ドレルバーは、通常は、全長にわたり疵深さ分だけ外径
切削を行い、その後は小径サイズの圧延に使用される。
一方、マンドレルバーに疵が発生する部位は、圧延のと
きに強い応力負荷を受ける前半部分であり、後端側はさ
ほど損傷を受けない。したがって、疵のないところまで
切削を行い、小径サイズの圧延に転用する。あるいは、
疵または磨耗が発生したマンドレルバーは、損傷程度の
大きいところを切捨て、新材と交換して、再使用するこ
とが可能である。その場合の接合手段としては、機械
的継手、溶接継手、摩擦圧接継手（例えば特開平4-
344805号公報）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、マンド
レルバーの外径を全長にわたり疵深さ分だけ削下げて、
小径サイズの圧延チャンスを待つ場合には、マンドレル
バーの在庫増を来し、工具原単位の増加を招くところと
なり、大きな無駄が発生していた。また、損傷程度の大
きいところを切捨て、新材と交換して、再使用する場合
には、継手部が問題になってくる。すなわち、機械的
継手においては、継手部分にどうしても段差が生じ、被
圧延材の内面にカキ疵を生じさせることとなる。溶接
継手においては、溶接部とマンドレルバー本体部分とで
硬度が異なることから、磨耗度合いに相違があり、使用
回数の増加と伴に段差を生じ、被圧延材の内面にカキ疵
を生じさせることとなる。さらに、溶接工数が膨大とな
るため、コスト的にも不適当である。摩擦圧接継手に
おいても、摩擦圧接部とマンドレルバー本体部分とに硬
度差があり、磨耗量が異なることから段差が生じ、被圧
延材内面にカキ疵を発生させることとなる。
レルバーの外径を全長にわたり疵深さ分だけ削下げて、
小径サイズの圧延チャンスを待つ場合には、マンドレル
バーの在庫増を来し、工具原単位の増加を招くところと
なり、大きな無駄が発生していた。また、損傷程度の大
きいところを切捨て、新材と交換して、再使用する場合
には、継手部が問題になってくる。すなわち、機械的
継手においては、継手部分にどうしても段差が生じ、被
圧延材の内面にカキ疵を生じさせることとなる。溶接
継手においては、溶接部とマンドレルバー本体部分とで
硬度が異なることから、磨耗度合いに相違があり、使用
回数の増加と伴に段差を生じ、被圧延材の内面にカキ疵
を生じさせることとなる。さらに、溶接工数が膨大とな
るため、コスト的にも不適当である。摩擦圧接継手に
おいても、摩擦圧接部とマンドレルバー本体部分とに硬
度差があり、磨耗量が異なることから段差が生じ、被圧
延材内面にカキ疵を発生させることとなる。
【０００４】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、マンドレルバー外表面の磨
耗、疵が発生しても、部分廃棄などをせず、更新できる
継目無管圧延用マンドレルバーを得ることを目的とす
る。
めになされたものであり、マンドレルバー外表面の磨
耗、疵が発生しても、部分廃棄などをせず、更新できる
継目無管圧延用マンドレルバーを得ることを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】継目無管圧延用マンドレ
ルバーは、無垢の丸棒体でなければならないかと言う原
点に立ち返って検討した結果、マンドレルバーは使用に
よって進行する外周磨耗および表層部に発生する疵の深
さが、所定量に達したとき、削り下げを行い小径サイズ
に転活用され、やがて使用限界を迎え廃棄される。すな
わち、マンドレルバーの使用限界は、削り下げによる転
活用が限度に達したときで、表層部以外の部分が使用限
界を迎えて廃棄されることはない。このことから、予め
削り下げ分だけ交換可能なスリーブにすることの是非に
着眼し本発明するに至ったものである。マンドレルバー
にスリーブを外嵌する場合、圧延中にスリーブが抜け出
さない固定手段が必要である。ところでマンドレルミル
による圧延法は、マンドレルバーの動作方法により、大
別すると、フルフロート法、セミフロート法、リストレ
インド法の３種類に分けられる。フルフロート法は、中
空素管に挿入したマンドレルバーに、被圧延管からの摩
擦力以外に外力が加わることなく圧延を行うものであ
る。これに対し、リストレインド法はバーの後端を拘束
し、その進行速度を調節できるものである。セミフロー
ト法は前期二者を折衷したものである。リストレインド
法ではマンドレルバーを内包した中空素管が、全ロール
スタンドに噛み込んだ状態を想定すると、最先端部では
ロールスタンドを抜けているために応力が発生しないこ
とを考えれば、最大応力を発生するのはマンドレルバー
を拘束している最後端部ということになる。その最後端
部でのマンドレルバー長手方向への引張荷重は、試験圧
延機により、バー径８０mmφを用いて製品製造とほぼ同
じ最も厳しい条件で圧延を行った結果、約３０Ｔｏｎに
なることが見いだされ、よって最大軸方向応力は約６ｋ
ｇ／mm2 であることが明らかになった。そこで本発明の
実現可能性についてマンドレルバーの強度と分割スリー
ブを締結する方法の一例としてねじによる方法を挙げ、
それぞれ検討を加えた。第１に、マンドレルバー本体の
強度には、外面をスリーブにした結果としてバー径が細
くなることに起因するバー後端近傍での引張応力の負担
の問題である。そこで、上記８０mmφバーを実際に分割
スリーブより構成させ圧延を行い、バー後端近傍に何ら
かの変化が生じるか調査した。その結果、マンドレルバ
ーには全く変化は生じず疵の発生もなかった。次に、ス
リーブとマンドレルバーの結合性の問題について検討を
加えた。後端近傍での接合強度が問題になる最悪の場合
は、スリーブとマンドレルバー本体に全く摩擦がなく、
その全ての長手方向荷重が後端接合部にかかる場合であ
る。この場合でも、ねじによる締結を前提とすると上記
応力条件程度では、ＪＩＳ規格に規定されているねじ、
またはナットでも全く問題にならない。以上より、マン
ドレルバーと、これに長手方向へ複数個連続して外嵌さ
れたスリーブからなる機構が現状と代わることなく有効
であることが示された。これにより、従来は専用の巨大
な処理施設が必要であり、実現が極めて困難であった表
面処理を、この任意の長さに分割されたスリーブには、
溶射（ＷＣ、Ｃｒ2 Ｃ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ等）、メッキ
（Ｎｉ、Ｃｒ等）、溶融塩浴（ＴＤ（ＶＣ）、窒化、浸
硫等）、イオンプレーティング、ＣＶＤ、ＰＶＤ等の各
種表面処理を極めて容易に施すことが可能となり、機械
的接合強度とほぼ同様の充分な強度を持ち、かつ、補修
方法の簡便なマンドレルバーの提供が可能となり、スリ
ーブに表面処理を施したり、スリーブの材質を硬質材料
に変更することで上記課題を一挙にに解決できる。かく
して継目無管圧延用マンドレルバーに係る第１の発明
は、マンドレルバーの胴部に複数個のスリーブが嵌挿さ
れていることを特徴とするものである。第２の発明は、
複数個のスリーブは一部または全部が耐磨耗処理したも
のであることを特徴とするものである。第３の発明は、
複数個のスリーブは一部または全部が異なる材質である
ことを特徴とするものである。第４の発明は、複数個の
スリーブは後端部の少なくとも一つがマンドレルバーに
捩子嵌合されていることを特徴とするものである。第５
の発明は、複数個のスリーブは後端部の少なくとも一つ
が焼ばめされていることを特徴とするものである。
ルバーは、無垢の丸棒体でなければならないかと言う原
点に立ち返って検討した結果、マンドレルバーは使用に
よって進行する外周磨耗および表層部に発生する疵の深
さが、所定量に達したとき、削り下げを行い小径サイズ
に転活用され、やがて使用限界を迎え廃棄される。すな
わち、マンドレルバーの使用限界は、削り下げによる転
活用が限度に達したときで、表層部以外の部分が使用限
界を迎えて廃棄されることはない。このことから、予め
削り下げ分だけ交換可能なスリーブにすることの是非に
着眼し本発明するに至ったものである。マンドレルバー
にスリーブを外嵌する場合、圧延中にスリーブが抜け出
さない固定手段が必要である。ところでマンドレルミル
による圧延法は、マンドレルバーの動作方法により、大
別すると、フルフロート法、セミフロート法、リストレ
インド法の３種類に分けられる。フルフロート法は、中
空素管に挿入したマンドレルバーに、被圧延管からの摩
擦力以外に外力が加わることなく圧延を行うものであ
る。これに対し、リストレインド法はバーの後端を拘束
し、その進行速度を調節できるものである。セミフロー
ト法は前期二者を折衷したものである。リストレインド
法ではマンドレルバーを内包した中空素管が、全ロール
スタンドに噛み込んだ状態を想定すると、最先端部では
ロールスタンドを抜けているために応力が発生しないこ
とを考えれば、最大応力を発生するのはマンドレルバー
を拘束している最後端部ということになる。その最後端
部でのマンドレルバー長手方向への引張荷重は、試験圧
延機により、バー径８０mmφを用いて製品製造とほぼ同
じ最も厳しい条件で圧延を行った結果、約３０Ｔｏｎに
なることが見いだされ、よって最大軸方向応力は約６ｋ
ｇ／mm2 であることが明らかになった。そこで本発明の
実現可能性についてマンドレルバーの強度と分割スリー
ブを締結する方法の一例としてねじによる方法を挙げ、
それぞれ検討を加えた。第１に、マンドレルバー本体の
強度には、外面をスリーブにした結果としてバー径が細
くなることに起因するバー後端近傍での引張応力の負担
の問題である。そこで、上記８０mmφバーを実際に分割
スリーブより構成させ圧延を行い、バー後端近傍に何ら
かの変化が生じるか調査した。その結果、マンドレルバ
ーには全く変化は生じず疵の発生もなかった。次に、ス
リーブとマンドレルバーの結合性の問題について検討を
加えた。後端近傍での接合強度が問題になる最悪の場合
は、スリーブとマンドレルバー本体に全く摩擦がなく、
その全ての長手方向荷重が後端接合部にかかる場合であ
る。この場合でも、ねじによる締結を前提とすると上記
応力条件程度では、ＪＩＳ規格に規定されているねじ、
またはナットでも全く問題にならない。以上より、マン
ドレルバーと、これに長手方向へ複数個連続して外嵌さ
れたスリーブからなる機構が現状と代わることなく有効
であることが示された。これにより、従来は専用の巨大
な処理施設が必要であり、実現が極めて困難であった表
面処理を、この任意の長さに分割されたスリーブには、
溶射（ＷＣ、Ｃｒ2 Ｃ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ等）、メッキ
（Ｎｉ、Ｃｒ等）、溶融塩浴（ＴＤ（ＶＣ）、窒化、浸
硫等）、イオンプレーティング、ＣＶＤ、ＰＶＤ等の各
種表面処理を極めて容易に施すことが可能となり、機械
的接合強度とほぼ同様の充分な強度を持ち、かつ、補修
方法の簡便なマンドレルバーの提供が可能となり、スリ
ーブに表面処理を施したり、スリーブの材質を硬質材料
に変更することで上記課題を一挙にに解決できる。かく
して継目無管圧延用マンドレルバーに係る第１の発明
は、マンドレルバーの胴部に複数個のスリーブが嵌挿さ
れていることを特徴とするものである。第２の発明は、
複数個のスリーブは一部または全部が耐磨耗処理したも
のであることを特徴とするものである。第３の発明は、
複数個のスリーブは一部または全部が異なる材質である
ことを特徴とするものである。第４の発明は、複数個の
スリーブは後端部の少なくとも一つがマンドレルバーに
捩子嵌合されていることを特徴とするものである。第５
の発明は、複数個のスリーブは後端部の少なくとも一つ
が焼ばめされていることを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】本発明においては、マンドレルバーは胴部に複
数個のスリーブが外嵌されているので、使用回数に比例
して外表面が磨耗し、または疵の発生があっても、磨耗
または疵の生じたスリーブまたはおよび全部のスリーブ
を交換することで、更新が容易に実施できる。また、複
数個のスリーブは一部または全部が耐磨耗処理されてい
るので、圧延のときに強い応力負荷を受ける前半部分に
おいても、磨耗を抑制でき、局部磨耗が軽減できる。ま
た、複数個のスリーブは一部または全部を所望の材質に
することで、圧延のときに強い応力負荷を受ける前半部
分においても、磨耗を抑制でき、且つ局部磨耗が軽減で
きる。また、複数個のスリーブは後端部の少なくとも一
つが捩子嵌合されているので、スリーブにずれが生じる
ことがなく、また、交換に当たっては捩子嵌合を緩める
だけで、スリーブを取り外す事ができ、新規制作が容易
で、交換も特段の技術を要さず極めて容易に実施でき
る。また、複数個のスリーブは後端部の少なくとも一つ
が焼きばめされているので、接着が強固で、ずれが生じ
ることがなく、また、交換に当たっては焼ばめ温度を上
回る温度に再加熱するだけで、スリーブを容易に取り外
す事ができる。
数個のスリーブが外嵌されているので、使用回数に比例
して外表面が磨耗し、または疵の発生があっても、磨耗
または疵の生じたスリーブまたはおよび全部のスリーブ
を交換することで、更新が容易に実施できる。また、複
数個のスリーブは一部または全部が耐磨耗処理されてい
るので、圧延のときに強い応力負荷を受ける前半部分に
おいても、磨耗を抑制でき、局部磨耗が軽減できる。ま
た、複数個のスリーブは一部または全部を所望の材質に
することで、圧延のときに強い応力負荷を受ける前半部
分においても、磨耗を抑制でき、且つ局部磨耗が軽減で
きる。また、複数個のスリーブは後端部の少なくとも一
つが捩子嵌合されているので、スリーブにずれが生じる
ことがなく、また、交換に当たっては捩子嵌合を緩める
だけで、スリーブを取り外す事ができ、新規制作が容易
で、交換も特段の技術を要さず極めて容易に実施でき
る。また、複数個のスリーブは後端部の少なくとも一つ
が焼きばめされているので、接着が強固で、ずれが生じ
ることがなく、また、交換に当たっては焼ばめ温度を上
回る温度に再加熱するだけで、スリーブを容易に取り外
す事ができる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例に係る継目無管圧延
用マンドレルバーの構成を示す長手方向断面図である。
図において、１はマンドレルバーで、長尺な棒状をなし
ている。２はスリーブで、前記マンドレルバー１に外装
される。前期マンドレルバー１は被圧延材が嵌脱する側
である先端を、尖った円錐形３に成形している。該円錐
形３に引き続いて段部４を形成するように小径部５が連
続し、前記先端部と反対側の後端部はマンドレルバー１
に軸力を加えるためテーパーで径小になる握持部６を設
けている。後端部は雌ねじを有するねじ付スリーブ７
で、マンドレルバー１の後端部に設けた雄ねじに嵌合さ
せて、スリーブ２の全部をマンドレルバー１の先端近傍
に形成した段部との間に緊締するものである。マンドレ
ルバー長手方向への引張荷重が３０Ｔｏｎの厳しい条件
で圧延を行った結果は、スリーブ２に緩み、その他の異
常は発生せず極めて良好な状態であった。この際、マン
ドレルバー１の材質はＳＫＤ６１相当のものである。ま
た、寸法公差はスリーブを使用する際に製品に影響を及
ぼす怖れのある連接部での表面凹凸を僅少とすべく、マ
ンドレルバー本体の外径公差をｈ５とし、またスリーブ
内径公差をＨ６と公差指定した。この結果、マンドレル
ミル圧延後の肉厚分布が悪化するような影響は全く認め
られなかった。なお、本発明においては特に組立公差の
規定を行わないが、製品肉厚や圧延自体に影響を及ぼす
ような公差の指定はすべきでないことはいうまでもな
い。さらにスリーブ２の緊締はマンドレルバー１の後端
に段部を形成し、先端部をねじ嵌合、または先端部およ
び後端部ともねじ嵌合としてもよい。図２はマンドレル
バー１に、それを覆う形で嵌挿された長手方向に複数の
スリーブ２を、最後の焼嵌スリーブ８がマンドレルバー
１に焼嵌めで固定されて、スリーブ２の全体を緊締する
ものである。この場合、焼嵌めがしっかり行われるよう
にスリーブの組立公差は実施例１と同じとした上で、焼
嵌め部のみ、締嵌めとした。この場合にも、圧延により
製品内面に疵を残したりバー自体が折損したりすること
なく通常と同様に圧延が可能であった。なお、複数のス
リーブを全長に亙って焼嵌めたマンドレルバー１でも圧
延したが、圧延に問題はなく、良好に行うことが可能で
あった。なお、継続使用後のスリーブ交換は、欠損部ま
での全てを取り外せば可能である。図３は圧延中のマン
ドレルバー１へ、マンドレルバー拘束機構１０でその軸
方向に外力を付加してバーの移動速度を拘束制御するた
めに、マンドレルバー１の後端部に設けた部材９（以下
バーリングと呼称）で、前記マンドレルバー１に嵌挿し
たスリーブ２を固定するものである。この場合にも、圧
延により製品内面に疵を残したりバー自体が折損したり
することなく通常と同様に圧延が可能で、これを用いて
固定するのも有効である。図４はスリーブ２に表面処理
を施した実施例を示す。表面処理の種類は、Ｃｒ溶射、
Ｎｉメッキ、窒化処理、ＴＤ処理を施したものについて
を行い耐用度試験を行った。その結果、第４図から明ら
かなように、従来のマンドレルバー耐用度が平均約５０
０パスであるのに対し、表面に硬質材料をＣｒ溶射した
マンドレルバーはスリーブの交換をすることなく平均約
７００パスにまで耐用度が上昇した。また同様に、Ｎｉ
メッキ、窒化処理、ＴＤ処理を施したもののいずれも耐
用度が向上した。この際、いずれのマンドレルバーにつ
いても圧延条件として、全外径圧下率を０．５〜５０
％、全肉厚圧下率を０〜９５％、入側圧延速度０．１〜
３．５ｍ／秒で行い、黒鉛系潤滑剤をバー表面に塗布し
ている。前記のような条件で試験結果を得たが、全外径
圧下率１〜３０％、全肉厚圧下率０〜８５％、入側圧延
速度０．３〜２ｍ／秒の組み合わせで、特に有効な結果
が得られた。圧延回数の増加に伴って表面欠損が発生し
た分割スリーブを交換した。欠損は長手方向に２０分割
したスリーブの先端から７番目に発生したものであった
が、これを交換する際に、表面硬度分布が大きく異なら
ないよう、新スリーブは最後端側へ挿入し、以前から使
用していたスリーブを順次、先端側へ移動させ使用した
ところ、表面硬度差による内面品質の劣化等は観察され
ず、問題ない圧延が可能であった。また、表面処理が剥
離した場合は再処理した。実施例は、マンドレルバー中
央近傍のスリーブに施したＣｒ溶射がバーの使用に伴
い、剥離を起こしたものである。その後、その近傍のス
リーブ全てをよく調査したところ、他に３本のスリーブ
の表面処理が剥離しかけていた。そこでこれらに再度、
Ｃｒ溶射を施し、マンドレルバーへ組み込み、圧延を行
ったが、バー表面の溶射により摩耗は起きず圧延が可能
であった。マンドレルバーの耐用度はさらに向上した。
上記の比較例として、耐磨耗性を向上させるために表面
硬度の高いマンドレルバーを実現すべく一体物のマンド
レルバーの熱処理を変更し燒入れ後の焼戻し温度を通常
の６００℃前後より約１００℃低くした従来バーについ
ても試験を行った。実機圧延に適用した結果は、最初の
１００パス程度までは従来熱処理バーよりも磨耗程度は
少なかったが、その後に突然折損したため工具歩留り・
生産性の向上にはあまり有効ではなかった。なお、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明と同
等の目的を解決するべく当業者が適宜に設計変更し得る
ものである。
用マンドレルバーの構成を示す長手方向断面図である。
図において、１はマンドレルバーで、長尺な棒状をなし
ている。２はスリーブで、前記マンドレルバー１に外装
される。前期マンドレルバー１は被圧延材が嵌脱する側
である先端を、尖った円錐形３に成形している。該円錐
形３に引き続いて段部４を形成するように小径部５が連
続し、前記先端部と反対側の後端部はマンドレルバー１
に軸力を加えるためテーパーで径小になる握持部６を設
けている。後端部は雌ねじを有するねじ付スリーブ７
で、マンドレルバー１の後端部に設けた雄ねじに嵌合さ
せて、スリーブ２の全部をマンドレルバー１の先端近傍
に形成した段部との間に緊締するものである。マンドレ
ルバー長手方向への引張荷重が３０Ｔｏｎの厳しい条件
で圧延を行った結果は、スリーブ２に緩み、その他の異
常は発生せず極めて良好な状態であった。この際、マン
ドレルバー１の材質はＳＫＤ６１相当のものである。ま
た、寸法公差はスリーブを使用する際に製品に影響を及
ぼす怖れのある連接部での表面凹凸を僅少とすべく、マ
ンドレルバー本体の外径公差をｈ５とし、またスリーブ
内径公差をＨ６と公差指定した。この結果、マンドレル
ミル圧延後の肉厚分布が悪化するような影響は全く認め
られなかった。なお、本発明においては特に組立公差の
規定を行わないが、製品肉厚や圧延自体に影響を及ぼす
ような公差の指定はすべきでないことはいうまでもな
い。さらにスリーブ２の緊締はマンドレルバー１の後端
に段部を形成し、先端部をねじ嵌合、または先端部およ
び後端部ともねじ嵌合としてもよい。図２はマンドレル
バー１に、それを覆う形で嵌挿された長手方向に複数の
スリーブ２を、最後の焼嵌スリーブ８がマンドレルバー
１に焼嵌めで固定されて、スリーブ２の全体を緊締する
ものである。この場合、焼嵌めがしっかり行われるよう
にスリーブの組立公差は実施例１と同じとした上で、焼
嵌め部のみ、締嵌めとした。この場合にも、圧延により
製品内面に疵を残したりバー自体が折損したりすること
なく通常と同様に圧延が可能であった。なお、複数のス
リーブを全長に亙って焼嵌めたマンドレルバー１でも圧
延したが、圧延に問題はなく、良好に行うことが可能で
あった。なお、継続使用後のスリーブ交換は、欠損部ま
での全てを取り外せば可能である。図３は圧延中のマン
ドレルバー１へ、マンドレルバー拘束機構１０でその軸
方向に外力を付加してバーの移動速度を拘束制御するた
めに、マンドレルバー１の後端部に設けた部材９（以下
バーリングと呼称）で、前記マンドレルバー１に嵌挿し
たスリーブ２を固定するものである。この場合にも、圧
延により製品内面に疵を残したりバー自体が折損したり
することなく通常と同様に圧延が可能で、これを用いて
固定するのも有効である。図４はスリーブ２に表面処理
を施した実施例を示す。表面処理の種類は、Ｃｒ溶射、
Ｎｉメッキ、窒化処理、ＴＤ処理を施したものについて
を行い耐用度試験を行った。その結果、第４図から明ら
かなように、従来のマンドレルバー耐用度が平均約５０
０パスであるのに対し、表面に硬質材料をＣｒ溶射した
マンドレルバーはスリーブの交換をすることなく平均約
７００パスにまで耐用度が上昇した。また同様に、Ｎｉ
メッキ、窒化処理、ＴＤ処理を施したもののいずれも耐
用度が向上した。この際、いずれのマンドレルバーにつ
いても圧延条件として、全外径圧下率を０．５〜５０
％、全肉厚圧下率を０〜９５％、入側圧延速度０．１〜
３．５ｍ／秒で行い、黒鉛系潤滑剤をバー表面に塗布し
ている。前記のような条件で試験結果を得たが、全外径
圧下率１〜３０％、全肉厚圧下率０〜８５％、入側圧延
速度０．３〜２ｍ／秒の組み合わせで、特に有効な結果
が得られた。圧延回数の増加に伴って表面欠損が発生し
た分割スリーブを交換した。欠損は長手方向に２０分割
したスリーブの先端から７番目に発生したものであった
が、これを交換する際に、表面硬度分布が大きく異なら
ないよう、新スリーブは最後端側へ挿入し、以前から使
用していたスリーブを順次、先端側へ移動させ使用した
ところ、表面硬度差による内面品質の劣化等は観察され
ず、問題ない圧延が可能であった。また、表面処理が剥
離した場合は再処理した。実施例は、マンドレルバー中
央近傍のスリーブに施したＣｒ溶射がバーの使用に伴
い、剥離を起こしたものである。その後、その近傍のス
リーブ全てをよく調査したところ、他に３本のスリーブ
の表面処理が剥離しかけていた。そこでこれらに再度、
Ｃｒ溶射を施し、マンドレルバーへ組み込み、圧延を行
ったが、バー表面の溶射により摩耗は起きず圧延が可能
であった。マンドレルバーの耐用度はさらに向上した。
上記の比較例として、耐磨耗性を向上させるために表面
硬度の高いマンドレルバーを実現すべく一体物のマンド
レルバーの熱処理を変更し燒入れ後の焼戻し温度を通常
の６００℃前後より約１００℃低くした従来バーについ
ても試験を行った。実機圧延に適用した結果は、最初の
１００パス程度までは従来熱処理バーよりも磨耗程度は
少なかったが、その後に突然折損したため工具歩留り・
生産性の向上にはあまり有効ではなかった。なお、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明と同
等の目的を解決するべく当業者が適宜に設計変更し得る
ものである。
【０００８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来、一
体物であったマンドレルバーを、長手方向に複数個のス
リーブを嵌挿させる構成とすることにより、マンドレル
バー表面に欠損等が起き、その補修が必要となった場
合、一部のスリーブを取り替えることでマンドレルバー
の再使用を可能にする。したがって、劣化度合いの少な
い分割スリーブはほぼ永続的に使用が可能となる。ま
た、この分割したスリーブは長さを短くすることも容易
であるために各種の表面処理を施すことが極めて容易に
可能となり、スリーブ自体を硬質材料に変えてもマンド
レル本体は折損しにくい材料で構成できるため、耐焼付
き性、潤滑性に優れかつ折損し難く、生産性、経済性に
優れたマンドレルバーが得られる。
体物であったマンドレルバーを、長手方向に複数個のス
リーブを嵌挿させる構成とすることにより、マンドレル
バー表面に欠損等が起き、その補修が必要となった場
合、一部のスリーブを取り替えることでマンドレルバー
の再使用を可能にする。したがって、劣化度合いの少な
い分割スリーブはほぼ永続的に使用が可能となる。ま
た、この分割したスリーブは長さを短くすることも容易
であるために各種の表面処理を施すことが極めて容易に
可能となり、スリーブ自体を硬質材料に変えてもマンド
レル本体は折損しにくい材料で構成できるため、耐焼付
き性、潤滑性に優れかつ折損し難く、生産性、経済性に
優れたマンドレルバーが得られる。
【図１】本発明の一実施例に係る継目無管圧延用マンド
レルバーの構成を示す長手方向断面図である。
レルバーの構成を示す長手方向断面図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る継目無管圧延用マン
ドレルバーの構成を示す長手方向断面図である。
ドレルバーの構成を示す長手方向断面図である。
【図３】本発明の他の実施例に係る継目無管圧延用マン
ドレルバーの構成を示す長手方向断面図である。
ドレルバーの構成を示す長手方向断面図である。
【図４】本発明の他の実施例に係る継目無管圧延用マン
ドレルバーの構成を示す長手方向断面図である。
ドレルバーの構成を示す長手方向断面図である。
１ マンドレルバー ２ スリーブ ３ 円錐形 ４ 段部 ５ 小径部 ６ 握持部 ７ ねじ付スリーブ ８ 焼嵌スリーブ ９ バーリング １０ マンドレルバー拘束機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生井 賢治 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 曽谷 保博 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 マンドレルバーの胴部に複数個のスリー
ブが外嵌されていることを特徴とする継目無管圧延用マ
ンドレルバー。 - 【請求項２】 複数個のスリーブは一部または全部が耐
磨耗処理したものであることを特徴とする請求項１また
は２記載の継目無管圧延用マンドレルバー。 - 【請求項３】 複数個のスリーブは一部または全部が異
なる材質であることを特徴とする請求項１または２また
は３記載の継目無管圧延用マンドレルバー。 - 【請求項４】 複数個のスリーブは後端部の少なくとも
一つがマンドレルバーに捩子嵌合されていることを特徴
とする請求項１記載の継目無管圧延用マンドレルバー。 - 【請求項５】 複数個のスリーブは後端部の少なくとも
一つが焼ばめされていることを特徴とする請求項１記載
の継目無管圧延用マンドレルバー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1469094A JPH07214116A (ja) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | 継目無管圧延用マンドレルバー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1469094A JPH07214116A (ja) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | 継目無管圧延用マンドレルバー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07214116A true JPH07214116A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=11868199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1469094A Pending JPH07214116A (ja) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | 継目無管圧延用マンドレルバー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07214116A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100430181C (zh) * | 2005-03-30 | 2008-11-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 钢管连轧限动芯棒的制造新工艺 |
| WO2008152747A1 (ja) | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 熱間圧延用Ｃｒメッキマンドレルバーの使用方法 |
| CN111760913A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-13 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 受压型芯棒 |
| CN118060478A (zh) * | 2024-02-28 | 2024-05-24 | 宝鸡宝钛精密锻造有限公司 | 一种钛及钛合金厚壁管体锻造成型的脱模芯棒及脱模方法 |
-
1994
- 1994-02-08 JP JP1469094A patent/JPH07214116A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100430181C (zh) * | 2005-03-30 | 2008-11-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 钢管连轧限动芯棒的制造新工艺 |
| WO2008152747A1 (ja) | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 熱間圧延用Ｃｒメッキマンドレルバーの使用方法 |
| US7661284B2 (en) | 2007-06-11 | 2010-02-16 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Application method of Cr-plated mandrel bar for hot rolling |
| CN111760913A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-13 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 受压型芯棒 |
| CN118060478A (zh) * | 2024-02-28 | 2024-05-24 | 宝鸡宝钛精密锻造有限公司 | 一种钛及钛合金厚壁管体锻造成型的脱模芯棒及脱模方法 |
| CN118060478B (zh) * | 2024-02-28 | 2025-03-25 | 宝鸡宝钛精密锻造有限公司 | 一种钛及钛合金厚壁管体锻造成型的脱模芯棒及脱模方法 |
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