JPH0788511A - 継目なし鋼管製造用芯棒および硬化層形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外径が均一で、形成された硬化層が強固に基
礎材に付着して寿命が長い継目なし鋼管製造用芯棒とこ
の芯棒を製作するための硬化層形成装置を提供する。 【構成】 走行自在な台車12上に固定されたガイド柱13
に昇降自在に第１ヘッド15を支持させ、第１ヘッド15に
台車12の走行方向と交差する方向に沿って移動自在にア
ーム16を支持させ、該アーム16の一部にほぼ垂直方向を
軸として回動自在に振動器17を支持させる。この振動器
17に第２ヘッド18を取り付け、該第２ヘッド17に保持部
材19を介して放電加工機23を保持させる。被加工物１に
放電加工機23の電極24を適宜間隙で臨ませて該放電加工
機23を作動させるとともに、振動器17によって放電加工
機23を振動させ、台車12を走行させながら放電加工を行
なうと、基礎材２の表面に硬化層３が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱間継目なし鋼管の
製造に用いられる芯棒の構造と、その構造に加工するた
めに適した硬化層形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間継目なし鋼管の製造に際して、内周
を形成するために芯棒（マンドレルバー）が用いられ
る。このマンドレルバーの材質には特殊鋼が用いられて
いるのが一般的であり、製造する鋼管の口径に適合させ
て機械加工によって研削され、熱処理（焼き入れ）によ
って表面の硬化が施されている。

【０００３】また、マンドレルバーを使用する際には、
芯棒の表面に潤滑剤としてカーボンを塗布し、製造され
る鋼管内面と芯棒との間の摩擦を減少させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の潤滑剤の塗布について、芯棒表面が研削加工に
よって平滑性を備えているため、塗布したカーボンを固
着させることが難しく、簡単に剥離してしまうおそれが
ある。また、塗布した状態で付着にムラが生じ、芯棒の
外径が不均一になってしまうおそれがある。

【０００５】また、従来の芯棒ではその使用限界は１,
０００回〜１,２００回程度であり、寿命に達した芯棒
は表面を再切削した後、熱処理を施して、小径鋼管用に
転用されている。

【０００６】そこで、この発明の目的は、芯棒の表面の
改質を図って外径を均一化するとともに、寿命を長くし
た継目なし鋼管製造用芯棒と、この芯棒を加工するため
の硬化層形成装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの技術的手段として、この発明に係る継目なし鋼管製
造用芯棒は、製造すべき鋼管の口径に適合させて研削し
た特殊鋼に熱処理を施して加工した基礎材の表面に、高
融点金属、炭化クロム、炭化タングステンなどからなる
硬化層を形成したことを特徴としている。

【０００８】また、この継目なし鋼管製造用芯棒の製作
用の硬化層形成装置は、所定の方向に移動自在で、ガイ
ド柱が固定された台車と、上記ガイド柱に沿って昇降自
在に該ガイド柱に支持させた第１ヘッドと、上記台車の
移動方向と交差する方向に沿って移動自在に上記第１ヘ
ッドに支持させたアームと、上記アームの適宜位置に上
記ガイド柱とほぼ平行な方向を軸として該アームに対し
て回動自在に支持させた振動器と、上記振動器に支持さ
せた第２ヘッドと、該第２ヘッドに着脱自在に取り付け
られ、被加工物に放電加工を施して高融点金属、炭化ク
ロム、炭化タングステンなどからなる硬化層を形成する
放電加工機とからなり、上記被加工物に対する上記放電
加工機の位置関係を、上記第１ヘッドの昇降位置と、上
記第１ヘッドに対するアームの移動位置と、上記アーム
に対する振動器の回動位置とにより調整し、上記振動器
によって上記第２ヘッドを振動させるとともに、上記台
車を移動させながら上記放電加工機により、製造すべき
鋼管の口径に適合させて研削した特殊鋼に熱処理を施し
て加工した基礎材の表面に上記硬化層を形成することを
特徴としている。

【０００９】上記第２ヘッドに適宜数の放電加工機を着
脱自在としておけば、１度の加工作業で広範囲の加工を
行なうことができる。また、必要に応じて上記アームを
第１ヘッドに対して往復移動させながら被加工物に対し
て放電加工を行なうようにしても構わない。

【００１０】すなわち、この発明は硬化層形成装置とし
て、所定の方向に移動自在で、ガイド柱が固定された台
車と、上記ガイド柱に沿って昇降自在に該ガイド柱に支
持させた第１ヘッドと、上記台車の移動方向と交差する
方向に沿って移動自在に上記第１ヘッドに支持させたア
ームと、上記アームの適宜位置に上記ガイド柱とほぼ平
行な方向を軸として該アームに対して回動自在に支持さ
せた振動器と、上記振動器に支持させた第２ヘッドと、
該第２ヘッドに着脱自在に取り付けられ、被加工物に放
電加工を施して高融点金属、炭化クロム、炭化タングス
テンなどからなる硬化層を形成する放電加工機とからな
り、上記被加工物に対する上記放電加工機の位置関係
を、上記第１ヘッドの昇降位置と、上記第１ヘッドに対
するアームの移動位置と、上記アームに対する振動器の
回動位置とにより調整し、上記振動器によって上記第２
ヘッドを振動させるとともに、上記台車を移動させなが
ら上記放電加工機により、被加工物の表面に上記硬化層
を形成することも特徴としている。

【００１１】

【作用】研削され熱処理された上記基礎材の表面に形成
された上記硬化層は、該基礎材に対して強固に固着され
て、外径が均一化される。また、固着が強固であるから
容易に剥離せず、鋼管製造用芯棒の寿命が長くなる。

【００１２】また、前記台車の走行範囲に芯棒用の被加
工物を配し、上記第１ヘッドとアーム、振動器のそれぞ
れの位置を調整して、前記放電加工機の電極と被加工物
との間の間隙を所定のものとする。そして、被加工物に
対して高融点金属、炭化クロム、炭化タングステンなど
からなる硬化層を放電加工によって形成する。このと
き、被加工物である基礎材を適宜に回転させながら作業
を行なう。そして、振動器によって放電加工機を適宜な
振幅で振動させることにより、被加工物の表面にムラな
く硬化層を形成できる。また、台車を走行させることに
より被加工物の所定の範囲に硬化層を形成することがで
きる。

【００１３】なお、上記アームを第１ヘッドに対して往
復移動させながら加工作業を行なうことにより、加工範
囲をさらに広くすることができ、平板や曲板の表面に硬
化層を形成することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図示した実施例に基づいて、この発明
に係る継目なし鋼管製造用芯棒と硬化層形成装置とを具
体的に説明する。

【００１５】図２はこのマンドレルバーの端部の断面図
で、被加工物１は特殊鋼からなる中実円柱の表面を機械
加工によって研削して焼入れにより熱処理が施された基
礎材２からなる。この基礎材２の表面に高融点金属や炭
化クロム、炭化タングステンなどからなる硬化層３が放
電加工によって形成されているものである。

【００１６】図１および図３ないし図５は、放電加工に
よって上記基礎材２に硬化層３を形成するための装置の
概略を示す図である。図１および図３に示すように、レ
ール11が作業場所に敷設され、台車12が該レール11に案
内されて走行するようにしてある。この台車12の上面に
軸受部12a が取り付けられており、この軸受部12a にロ
ータ12b が垂直方向を軸として回動自在に支持されてい
る。このロータ12b の上面には適宜高さまで伸びた一対
のガイド柱13が固定されており、このガイド柱13の上端
部に駆動機構を収容した駆動部14が取り付けられてい
る。そして、上記駆動部14から駆動チェーン15a よって
第１ヘッド15が吊り下げられており、この第１ヘッド15
が上記ガイド柱13に案内されて昇降自在とされている。

【００１７】上記第１ヘッド15にはアーム16が移動自在
に支持されており、このアーム16の移動方向は前記台車
12の移動方向と交差する方向に沿った方向としてある。
そして、このアーム16の先端部に上記ガイド柱13とほぼ
平行な方向を軸として該アーム16に対して回動自在な軸
部17a が支持され、この軸部17a の下端部に振動器17が
取り付けられている。この振動器17の振動部17b にはほ
ぼ三角形をした第２ヘッド18が支持されており、振動器
17の動作によって図１および図３上矢標Ｐ方向に振動す
るようにしてある。この第２ヘッド18は帯材やアングル
材などによって枠状に組まれ、図４に示すように下面は
適宜間隔を設けて配置された一対の帯材18a によって形
成されており、この帯材18a には長手方向に沿った長孔
によって支持孔18b が形成されている。

【００１８】そして、上記第２ヘッド18の下面に保持部
材19が着脱自在に取り付けられている。この保持部材19
は図５に示すように、アングル材や帯材によってほぼ直
角三角形に形成され、その斜辺を下側にして他の一辺に
は一対の取付ボルト20が植設されている。この取付ボル
ト20を上記支持孔18b に挿通させて端部にナットを締め
付けることにより、保持部材19を第２ヘッド18に取り付
ける。そして、支持孔18b に対する取付ボルト20の位置
を変更することにより、保持部材19の取付位置を変更す
る。

【００１９】保持部材19の斜辺の外側面には該斜辺に沿
ってガイドレール19a が設けられており、このガイドレ
ール19a に案内されて移動自在となるようにスライダ21
が設けられている。そして、このスライダ21の下部に形
成された保持プレート21a に保持帯22などによって、先
端部に電極24を有する放電加工機23が着脱自在に取り付
けられている。

【００２０】他方、継目なし鋼管の芯棒となる被加工物
１は、図１に示すように、前記案内レール11の両端部近
傍に配設した工作台４に、該被加工物１の両端部が保持
され、該工作台４により長手方向を軸として適宜な速度
で回転させられる。

【００２１】以上により構成したこの発明に係る硬化層
形成装置によって継目なし鋼管製造用の芯棒を製作する
際の作用を、以下に説明する。

【００２２】工作台４に保持させた被加工物１に対し
て、放電加工機23の電極24が図５に示すように、電極24
の延長上に被加工物１の中心が位置するように、保持部
材19の位置を調整する。この調整は、被加工物１に対す
る電極24の方向は振動器17をアーム16に対して軸部17a
を回動させて行ない、高さ関係は第１ヘッド15をガイド
柱13に対して昇降させて行ない、被加工物１の長手方向
と交差する方向の位置関係はアーム16を第１ヘッド15に
対して移動させることにより行なう。

【００２３】位置の調整が完了したならば放電加工機23
を作動させる。次いで、振動器17を作動させて第２ヘッ
ド18を図１上矢標Ｐ方向に振動させ、台車12を走行させ
る。放電加工機23が作動すると、基礎材２の表面に高融
点金属や炭化クロム、炭化タングステンなどが順次固着
されて硬化層３が形成されることになるのである。

【００２４】硬化層３を形成していくと電極24が摩耗し
てしまうが、電極24と被加工物１との間隙は一定に保た
れる。すなわち、この放電加工機23を保持した保持部プ
レート21a はスライダ21に形成されており、該スライダ
21はガイドレール19a に対して摺動するようにしてあ
る。そして、このスライダ21は保持部材19の斜辺に設け
られているから、ガイドレール19a は斜めに配設されて
おり、その下側端部が被加工物１側となっている。この
ため、放電加工機23はその自重によって被加工物１側に
移動することになり、電極24が摩耗した場合には被加工
物１との間隙が大きくなるが、この放電加工機23の移動
によって該間隙が所定の大きさに保たれることになる。

【００２５】次に、被加工物１に平板を用いてその表面
に硬化層３を形成する場合を、図３を参照して説明す
る。平板の場合には芯棒の場合と異なり被加工物１を回
転させることができないとともに加工範囲が広くなる。
このため、図３に示すように、鋼管製造用の芯棒を加工
する場合とは第２ヘッド18の方向をほぼ90度回動させた
状態とする。そして、加工の際には振動器17の振動と台
車12の走行に加えてアーム16を第１ヘッド15に対して往
復移動させ、比加工物１の全面あるいは所定の部分に亙
って電極24が臨むようにする。

【００２６】なお、加工に要する放電加工機23の取付数
と取付位置は、平板の幅員とアーム16の移動距離とから
決定する。

【００２７】さらに、被加工物１の形状に応じて、前記
ロータ12b を軸受部12a に対して回動させてアーム16の
方向をレール11と平行にした状態で硬化層の形成加工を
行なうこともできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る継
目なし鋼管製造用芯棒によれば、表面に硬化層が形成さ
れているから、この芯棒の外径の均一化が図られるとと
もに、寿命を長くすることができる。

【００２９】また、この硬化層形成装置によれば、継目
なし鋼管製造用芯棒を製作するために基礎材の表面に硬
化層を形成する場合に、該基礎材に対して一定の速度で
かつ電極を振動させながら硬化層を形成するから、硬化
層の厚さを均一にでき、芯棒の外径を均一にすることが
できる。しかも、硬化層は放電加工によって形成される
から、基礎材に強固に固着して容易に剥離せず、芯棒の
寿命を長くすることができる。

【００３０】さらに、硬化層を形成する際に、硬化層形
成装置のアームを往復移動させながら作業を行なうこと
によって幅員の大きな被加工物に対しても硬化層を形成
することができるから、必要に応じて平板の表面に硬化
層を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る硬化層形成装置によって継目な
し鋼管製造用芯棒の製作のために、被加工物の表面を加
工している状態を示す正面図である。

【図２】この発明に係る継目なし鋼管製造用芯棒の一部
の断面図である。

【図３】この硬化層形成装置の側面図で、平板に硬化層
を形成する場合について示している。

【図４】図３におけるＡ−Ａ矢視の概略図である。

【図５】図１におけるＢ−Ｂ矢視の概略図である。

【符号の説明】

１ 被加工物 ２ 基礎材 ３ 硬化層 12 台車 13 ガイド柱 15 第１ヘッド 16 アーム 17 振動器 17a 軸部 18 第２ヘッド 19 保持部材 19a ガイドレール 20 取付ボルト 21 スライダ 23 放電加工機 24 電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製造すべき鋼管の口径に適合させて研削
   した特殊鋼に熱処理を施して加工した基礎材の表面に、
   高融点金属、炭化クロム、炭化タングステンなどからな
   る硬化層を形成したことを特徴とする継目なし鋼管製造
   用芯棒。
2. 【請求項２】 所定の方向に移動自在で、ガイド柱が固
   定された台車と、 上記ガイド柱に沿って昇降自在に該ガイド柱に支持させ
   た第１ヘッドと、 上記台車の移動方向と交差する方向に沿って移動自在に
   上記第１ヘッドに支持させたアームと、 上記アームの適宜位置に上記ガイド柱とほぼ平行な方向
   を軸として該アームに対して回動自在に支持させた振動
   器と、 上記振動器に支持させた第２ヘッドと、 該第２ヘッドに着脱自在に取り付けられ、被加工物に放
   電加工を施して高融点金属、炭化クロム、炭化タングス
   テンなどからなる硬化層を形成する放電加工機とからな
   り、 上記被加工物に対する上記放電加工機の位置関係を、上
   記第１ヘッドの昇降位置と、上記第１ヘッドに対するア
   ームの移動位置と、上記アームに対する振動器の回動位
   置とにより調整し、 上記振動器によって上記第２ヘッドを振動させるととも
   に、上記台車を移動させながら上記放電加工機により、
   製造すべき鋼管の口径に適合させて研削した特殊鋼に熱
   処理を施して加工した基礎材の表面に上記硬化層を形成
   することを特徴とする継目なし鋼管製造用芯棒の製作用
   の硬化層形成装置。
3. 【請求項３】 所定の方向に移動自在で、ガイド柱が固
   定された台車と、 上記ガイド柱に沿って昇降自在に該ガイド柱に支持させ
   た第１ヘッドと、 上記台車の移動方向と交差する方向に沿って移動自在に
   上記第１ヘッドに支持させたアームと、 上記アームの適宜位置に上記ガイド柱とほぼ平行な方向
   を軸として該アームに対して回動自在に支持させた振動
   器と、 上記振動器に支持させた第２ヘッドと、 該第２ヘッドに着脱自在に取り付けられ、被加工物に放
   電加工を施して高融点金属、炭化クロム、炭化タングス
   テンなどからなる硬化層を形成する放電加工機とからな
   り、 上記被加工物に対する上記放電加工機の位置関係を、上
   記第１ヘッドの昇降位置と、上記第１ヘッドに対するア
   ームの移動位置と、上記アームに対する振動器の回動位
   置とにより調整し、 上記振動器によって上記第２ヘッドを振動させるととも
   に、上記台車を移動させながら上記放電加工機により、
   被加工物の表面に上記硬化層を形成することを特徴とす
   る硬化層形成装置。