JPH0763798B2 - 中空管の鍛造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、中空丸ビレットを素材とし、鍛造によって
シームレス鋼管を製造する装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、シームレス鋼管は、たとえば特公昭56-4321号
公報に開示されているような圧延による方法、或は熱間
押出しによって製造され、特に生産量の多い普通鋼管
は、圧延法によって製造される。

一方、合金鋼等変形能が低く、加工中に割れが生じ易い
材料から管を製造しようとするときは、熱間押出し法が
適しているとされている。

他方、一部においては、素材である中空丸ビレットの中
心部に貫通孔を穿設した後、その貫通孔にマンドレルを
挿入し、熱間鍛造により素材の肉厚を逐次減少させるこ
とによって管とする方法も採られている。しかしなが
ら、このような鍛造により合金鋼管の製造は、加工速度
が遅いことに起因して生産性が低く、また、材料の温度
低下が大きいことなどのために、一般に、温度低下の小
さな、大断面、肉厚の管の製造にその適用が限定されて
いる。

最近、鍛造法は、生産性は低いものの、自由度が大きい
ために、少量、多サイズの管の製造手段として見直され
つつあり、また、鍛造機の高速化も進められ、対象とし
得るサイズの限界は拡大しつつある。

第３図に、鍛造によって鋼管を製造するときの、マンド
レル９、材料７、金型2,3の関係を示す。材料７は、マ
ンドレル９を挿入された状態で、逐次、金型2,3内に送
り込まれかつ、周方向に回転が加えられながら鍛造され
て肉厚が減じられて鋼管とされる。

このようにして得られた鋼管は、表面性状は優れている
とはいえないけれども、表面の切削加工を行うことによ
って、表面性状を良好ならしめ得るから、加工段階で材
料温度さえ十分に確保できれば、鍛造法による鋼管製造
における技術上の大きな問題はない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、たとえば合金鋼のような、変形能の低い材料
を対象として、鍛造によって、できるだけ小さなサイズ
で薄肉の管を製造しようとするものである。

先に述べたように、変形能の低い材料から管を製造する
には、熱間押出し法が適しているけれども、押出し機の
容量に限界があり、比較的大きなサイズの鋼管を製造し
ようとするときには、適用できない。

一方、鍛造機の速度が向上したとはいえ、管径100〜200
mm、肉厚10〜20mm程度の製品を得るとなれば、材料の温
度降下は大きく、それによって材料の変形抵抗は高くな
り、鍛造機能力を超え、それ以上の加工ができなくな
る。

また、特に変形能の低い、合金鋼等の材料は、その加工
温度域も限られるため、温度の制約条件も生じる。この
ような問題に対して、従来の鍛造法では対処できない。

従って、如何にして鍛造加工中に、材料の未鍛造部の温
度降下を防止し、或は所定の温度に保つかが重要であ
る。本発明は、これを技術的課題としてなされたもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の特徴とする処は、中空丸ビレットを素材とし
て、鍛造によってその断面縮小を行う装置に関して、鍛
造ライン上に、鍛造過程にある中空丸ビレットを囲繞す
る加熱装置を設け、前記製造過程にある中空丸ビレット
の軸方向の一部を加熱若しくは保熱しながら逐次鍛造を
行うことを可能とした中空管の鍛造装置にある。

以下に、本発明を説明する。

第１図に、本発明の実施例装置を示す。

第１図において８は、加熱装置であって、金型2,3の前
段即ち中空素管７の送り込み側に、金型2,3に近接して
設けられる。加熱装置８は、中空素管７の外周面から熱
を供給すべく、中空素管７の外周を囲繞する如く構成さ
れる。

図示しない別加熱炉で、所定の温度に加熱され、抽出さ
れた中空素管７は、その中空部にマンドレルを嵌装さ
れ、その一端は、マニピュレータ15で把持されて逐次金
型2,3に送り込まれかつ、回転が与えられ、周方向、軸
方向の鍛造が行なわれる。

鍛造加工が行なわれている間、加熱装置８は、中空素管
７の未鍛造部の温度低下を防止すべく機能する。

上に述べた、第１図に示す装置（設備配列）において、
上記図示しない別の加熱炉は必須ではない。常温の中空
素管７を加熱装置８でその軸方向端部から逐次加熱しな
がら金型2,3の方へ送り出し、鍛造加工を行なっていく
ようにしてもよい。

前述の、両者の何れを選択するかは、生産能率、各々の
加熱および鍛造能力による。

第２図に、本発明の他の実施例装置を示す。

この例においては、加熱装置８は、金型2,3の後段に距
離を置いて設けられる。

中空素管７は、その軸方向の一部を加熱装置８によって
加熱され、ライン上に移送された後、マンドレル９を嵌
装され、鍛造が行なわれる。中空素管７の所定の部分が
鍛造された後、再び加熱装置８によって次の部分が加熱
され、鍛造が繰返される。

加熱装置８は中空素管７の軸方向の一部を加熱するた
め、トンネル型の構造をなす。中空素管７の中空部にマ
ンドレル９を嵌装したまま、加熱を行なう場合もある。
詳細は以下の通りである。

合せ面に縦断面が略円形をし且つ軸線（以下軸線と言
う）がライン方向に向う空間を形成した上下一対の金型
2,3に、該金型2,3を上下に近接離反させる駆動装置4,5
を接続して成る鍛造プレス６を基礎上に据付け、鍛造プ
レス６の上流にライン方向に延びるガイドレール14を敷
設し、ガイドレール14上にマニプレータ15を配置する。

該マニプレータ15は以下の構成を備えている。ガイドレ
ール14に沿って移動するローラ16を備えた本体17の上流
側をライン方向に伸縮するキャリアシリンダ18に接続
し、本体17内部にピニオンギヤ19を有するモータ20を設
け、前記軸線上に存在する操作軸21を鍛造プレス６側か
ら本体17内部に向け本体17に設けた軸受22を介して回転
自在に挿通し、操作軸21の本体17内側端に前記ピニオン
ギヤ19と噛合するギヤ23を取付けると共に装置軸21の鍛
錬プレス６側端にトングヘッド24取付け、トングヘッド
24の鍛造ブレス６側端で且つ前記軸線に関して対称の位
置に先端が鍛造ブレス６に向って延びる一対のトングレ
バー25,26の中途部を前記軸線を中心とする円の接続方
向に延びるピン27,28で回転可能に枢着し、両トングレ
バー25,26の後端に開閉シリンダ29を接続している。

鍛造プレス６に給送するパイプ素材７は、中心部にマン
ドレル９を挿入するライン方向に延びる挿入孔13を形成
する。

更に鍛造プレス６直上流のパイプ素材７挿入口の回りに
加熱装置８を設ける。

次に、作動について説明すると、先ずパイプ素材７の挿
入孔13にマンドレル９をストッパ10が当たるまで挿通
し、マンドレル９を挿通したパイプ素材７の末端（上流
側端部）を開閉シリンダ29を作動してマニプレータ15の
トングレバー25,26で把持する。

パイプ素材７をマニプレータ15で把持したら、キャリア
シリンダ18を伸長してマニプレータ15を下流側に移動
し、パイプ素材７より突出したマンドレル９の先端（下
流側端部）を加熱装置８及び鍛造プレス６の金型2,3の
空間１内に挿通した更にマニプレータ15を進めてパイプ
素材７の先端（下流側端部）を加熱装置８内にセットす
る。

パイプ素材７を鍛造プレス６にセットしたら、本体の上
流側に設けられた加熱装置８を作動して鍛造プレス６で
成形される直前及び成形中のパイプ素材７を外部から加
熱する。

パイプ素材７を加熱したら、鍛造プレス６を駆動し、金
型2,3にてパイプ素材７を成形する。この際パイプ素材
７を周方向均一に成形するためにマニプレータ15のモー
タ20を間欠的に駆動しパイプ素材７に回転を与える。

パイプ素材７は加熱装置８より適宜の温度に加熱されて
いるため、鍛造プレス６で成形される際には容易に成形
される状態となっており、パイプ素材に掛ける荷重は少
なくて良く又成形されてできたパイプにひびやわれが生
じることがない。そのため硬度の高い合金鋼をパイプ素
材７として用いたパイプの製造が可能である。

こうして、パイプ素材７を順次送りながら同様に成形を
行いパイプを製造する。

尚、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、
加熱装置は伝熱方式或は加熱流体給排方式更には発熱体
等同種の機能を有する装置を使用し得ること、その他本
発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得るこ
と等は勿論である。

次に本発明の実施例装置によりパイプを成形した例につ
いて述べる。

100mmφ×20mmt×5m（長さ）のステンレス鋼中空素管を
素材として、80mmφ×10mmt×10m（長さ）のステンレス
鋼管を鍛造した。

ステンレス鋼中空素管の加熱温度は、1200℃とし、抽出
後１分で鍛造を開始したが、従来の方法では、鍛造作業
半ばで失熱した。

本発明の実施例装置によって鍛造を行った処、鍛造温度
は、常に1000℃以上を保つことができ、製造可能となっ
た。

また、再度の加熱、鍛造は加工の信号に伴う管長の増大
に見合う長さの加熱装置を設ける（蓋を閉じて加熱する
から）ことが実際的でないことならびに、マンドレルの
嵌装が不可能で、実用的な生産手段とはなりえなかっ
た。

［発明の効果］ 本発明装置を用いることによって、これまで、圧延法お
よび熱間押出し法で製造できなかった、直径100〜200m
m、肉厚５〜15mmのシームレス合金鋼管の製造が、高能
率下に可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明の実施例装置の説明図、同
（ｂ）は、第１図（ａ）のＡ−Ａ断面図、第２図は、他
の本発明実施例装置説明図、第３図（ａ），（ｂ）は、
従来の鍛造によってシームレス管を製造するときの装置
の説明図である。 １……金型間の空間、２……金型 ３……金型、４……金型駆動装置 ５……金型駆動装置、６……鍛造プレス ７……中空素管（パイプ素材） ８……加熱装置、９……マンドレル 10……ストッパー、13……マンドレル挿入口 14……ガイドレール、15……マニピュレータ 16……ローラ 17……マニピュレータ本体 18……キャリアシリンダ、19……ピニオンギヤ 20……モーター、21……操作軸 22……軸受、23……ギヤ 24……トングヘッド、25……トングレバー 26……トングレバー、27……ピン 28……ピン、29……開閉シリンダー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空丸ビレットを素材として、鍛造によっ
   てその断面縮小を行う装置に関して、鍛造ライン上に、
   鍛造過程にある中空丸ビレットを囲繞する加熱装置を設
   け、前記製造過程にある中空丸ビレットの軸方向の一部
   を加熱若しくは保熱しながら逐次鍛造を行うことを可能
   とした中空管の鍛造装置。