JPS6045963B2 - 継目無鋼管製造設備における管端減肉圧延装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、継目無銅管製造設備における管端派肉圧延
装置に関する。

継目無鋼管の製造工程は、素材丸鋼片に孔を開ける穿
孔工程と、穿孔された中空素管を派内延伸する延伸圧延
工程と、延伸圧延された中空素管を所定の外径にまで絞
る仕上圧延工程の３工程から。

なる。 すなわち、例えばマンドレルミルによる一般的
な継目無鋼管の製造工程にあつては、第１図に示すよう
に、素材丸鋼片１が回転炉床式加熱炉２において所定の
温度にまで加熱された後、穿孔圧延２機としてのピアサ
ーミル３によつて穿孔圧延さ れ、次に、マンドレルバ
ー４を挿入された状態で延伸圧延機としてのマンドレル
ミル５によつて延伸圧延を加えられる。

マンドレルミル５によつて２倍ないし４倍の長さに延伸
された中空素管６は、必要に応じて再加熱炉７において
再加熱された後、仕上圧延機としてのストレツチレデユ
ーサ８によつて絞り圧延され、仕上がり管９となる。
ところで、上記ストレツチレデユーサ８においては、オ
ーバル孔型を備、えた多数のロールスタン）ド列により
、マンドレルバーを挿入されない中空素管６を絞り圧延
し、所定の外径、肉厚の仕上がり管９を成形可能として
いる。ここで、ストレツチレデユーサ８の連続したロー
ルスタンド列における各ロール孔型の径は、後段になる
程小径となるように設定され、最終ロールスクンドのロ
ール孔型は所定の仕上がり管９の外径に相当する寸法と
され、これによつて仕上がり管９の外面を仕上げ成形可
能としている。ここで、ストレツチレデユーサ８におい
て成形される中空素管６の肉厚は、その外径が各ロール
スタンドのロール孔型によつて小径に絞られるに従い厚
くなるとともに、オーバル孔型を通過することによつて
管の円周方向各部における変形が不均一となつて肉厚が
不均一となり、良好な品質の仕上がり管９を得ることが
できないという不都合がある。 上記不都合を解消すべ
く、従来の継目無鋼管の製造工程において、ストレツチ
レデユーサ８によつて中空素管６を圧延するに際し、各
ロールスタンド間で中空素管６の軸方向に引張り力を与
えながら、中空素管６の断面における肉厚不均一を減少
させ、同時に、各ロールスタンドのロール回転速度によ
つて引張り力を制御し、増肉を抑制あるいは減肉し、所
定肉厚の仕上がり管９を得ることを可能としている。

しかしながら、上記従来の継目無鋼管の製造方法によつ
ても、一つのロールを通過してから次のロールに噛込む
までの間の中空素管６の両端部には、ロールスタンド間
の引張り力が十分に付与され得ない。

すなわち、このような中空素管６の両端部は、増肉によ
る肉厚不均一を除去することが不可能となり、仕上がり
管９の両端部に生ずる増肉部を切り捨てる必要を生ずる
。仕上がり管９の両端部における増肉部の切り捨て量は
、ストレツチレデユーサ８における外径絞り率あるいは
各ロールスタンドにおけるロール回転速度の制御の度合
い等によつて大きく変化するものであるが、管全長に対
する両端切り捨て長さの割合は平均して約５％にも達し
ている。そこで、本出願人は、上記絞り圧延によつて得
られる仕上がり管の肉厚を全長手方向において確実に均
一化すべく、特願昭５６−７４６０４号の願書に添付し
た明細書および図面によつて、第２図に示すような１穿
孔され、延伸圧延された中空素管６の端部内周部に装入
される芯金１３と、上記芯金１３が装入された中空素管
６の端部外周部に公転および自転して当接するとともに
、該中空素管６の端部を圧下する圧延ロール１１とを有
し、前記延伸圧延に後続するり圧延によつて該中空素管
６の端部に加えらる増肉分の肉厚を予め減肉可能とする
継目無鋼管製造設備における管端減肉圧延装置ョをすで
に提案している。

しかしながら、上記すでに提案している継目無鋼管製造
設備における管端減肉圧延装置によつて、中空素管６の
外端部につれて減肉する圧延を施していくと、第３図に
示すように、中空素管６の周方向において圧延ロール１
１と離間する非圧下領域にある材料が、中空素管６の周
方向における座屈に起因して半径方向外方側に張り出し
てフレア６Ａを生ずる。

このフレア６Ａが大きい場合には、材料が圧延ロール１
１に尻詰りを生じて減肉圧延の進行が不可能となつたり
、次工程のストレツチレデユーサ８において中空素管６
の噛込み不良を生じ、圧延作業性を著しく阻害する。本
発明は、中空素管の端部外周部の減肉に伴うフレアの発
生を抑制し、該端部を円滑に減肉し、絞り圧延によつて
得られる仕上がり管の肉厚を全長手方向において確実に
均一化する継目無鋼管製造設備における管端減肉圧延装
置を提供することを目的とする。上記目的を達成するた
めに、本発明は、穿孔され、延伸圧延された中空素管の
端部内周部に装入される芯金と、上記芯金が装入された
中空素管の端部外周部に公転および自転して当接すると
ともに該中空素管の端部を圧下する圧延ロールと、を有
し、前記延伸圧延に後続する絞り圧延によつて該中空素
管の端部に加えられる増肉分の肉厚を予め減肉可能とす
る継目無鋼管製造設備における管端減肉圧延装置であつ
て、上記減肉圧延を施される中空素管の周方向において
圧延ロールと離間する位置に、中空素管の端部外周部を
芯金側に拘束保持するガイドシューを配設するようにし
たものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第４図は本発明に係る継目無鋼管製造設備における管端
減肉圧延装置の一実施例を一部破断して示す側面図、第
５図は第４図の正面図である。

第４図および第５図に示す管端減肉圧延装置１２は、前
記第１図に示した一般的な継目無鋼管の製造工程におい
て、マンドレルミル５と再加熱炉７との間に配置され、
マンドレルミル５によつて延伸圧延された中空素管６の
端部を減肉圧延可能としている。すなわち、管端減肉圧
延装置１２は、中空素管６の端部内周部に装入される芯
金１３と、芯金１３を装入された中空素管６の外周部に
公転かつ自転する状態で当接するとともに、中空素管６
を中心方向に圧下可能とする３個の圧延ロール１４とを
有してなり、中空素管６の端部をその軸方向の外端部程
薄肉となるように圧延可能としている。各圧延ロール１
４は、各圧下装置１５のチヨツク部１５Ａに支軸１４Ａ
を介して自転可能に支持され、かつ圧下装置１５の後述
する圧下機構によつて芯金１３の中心方向に進退可能と
されている。圧下装置１５は、架台１６上に軸受１７を
介して芯金１３に対する同軸上を回転自在に支持された
公転ハウジング１８の一端部１８Ａに、芯金１３を中心
とする周方向の３等配位置に配置され、これによつて芯
金１３が装入された中空素管６の端部外周部に対し、各
圧延ロール１４を公転かつ自転する状態で当接可能とし
ている。さらに、圧延ロール１４の回転中心軸線は、芯
金１３および中空素管６の中心軸線と食い違う方向に設
定され、圧延ロール１４が中空素管６の外周に公転しか
つ自転しつ）当接する時に、中空素管６と圧延ロール１
４との間に相対的な螺旋運動を発生可能としている。前
記公転ハウジング１８の、圧下装置１５と反対側の端部
外周には歯車１９が取付けられ、公転ハウジング１８は
、この歯車１９と噛合う駆動歯車２０を介して公転用駆
動装置２１により回転駆動されるようになつている。前
記圧延ロール１４の支軸１４Ａの端部には、公転ハウジ
ング１８の内周側に支持された歯車２２の軸が自在継手
２３を介して連結されている。

前記歯車２２は圧延ロール１４に対応して公転ハウジン
グ１８の内周部に３等配され、各歯車２２は芯金１３の
周囲において公転ハウジング１８と同軸的に配置された
リング状歯車２４と噛合い可能とされている。歯車２４
は、円筒状スリーブ２５の外周に一体的に設けられ、ス
リーブ２５は前記芯金１３と同軸的かつその外側に軸受
２６を介して、芯金１３に対して軸方向および回転方向
に相対移動可能に支持されている。スリーブ２５の一端
部は公転ハウジング１８の歯車１９側の端部．から外方
に突出し、この突出部外周にはリング状歯車２７が取付
けられている。歯車２７には自転用駆動装置２８の出力
軸に取付けられた歯車２９が噛合いされ、これによつて
スリーブ２５が芯金１３の周囲を回転駆動され、かつ歯
車２４，２２および自在継手２３を介して各圧延ロール
１４が自転駆動されるようになつている。前記圧下装置
１５は、その圧下ねじ３０に螺合するピニオン３１の回
転によつて前記圧延ロール１４を圧下方向に進退可能と
している。

このピニ・オン３１は、公転ハウジング１８の一端部１
８Ａに軸方向から挿通されるラック３２と噛合い、この
ラック３２の軸方向の移動によつて回転駆動されるよう
になつている。ラック３２は各圧延ロール１４に対応し
て３個配置され、それらの軸方向一端部はリング３３の
側面に連結されている。このリング３３の外端部両側面
は、液圧装置３４のラム３５に回転自在に取付けられた
一対のローラ３６の間に挾み込まれ、これによつてリン
グ３３は公転ハウジング１８とともに回転しながらも軸
方向に駆動され得るようになつている。なお、図におい
て３７は架台１６を移動可能とする車輪、３８は中空素
管６を挾み込み可能とすノるピンチロール、３９は中空
素管６を軸方向に進退可能とする液圧装置である。

さらに、この実施例に係る管端減肉圧延装置１２にあつ
ては、第５図に示すように、各圧下装置１５のチヨツク
部１５Ａの側部に、ブラケット４１を介してローラ式ガ
イドシュー４２が取付けられている。

各ガイドシュー４２は、各圧延ロール１４の中間位置に
３等配され、圧延ロール１４の圧下移動に追随して芯金
１３の中心方向に進退し、中空素管６の端部外周部を芯
金１３側に拘束保持可能としている。次に、上記管端減
肉圧延装置１２を用いた本発明に係る減肉圧延方法の一
実施例について説明する。

まず、前記第１図において説明したようにピアサーミル
３によつて穿孔され、マンドレルミル５によつて延伸圧
延された中空素管６の後端部が送りローラ３９により、
後端用の管端減肉圧延装置１２の加工中心に搬入される
。

ここで、架台１６の車輪３７は停留状態を保持され、芯
金１３および圧延ロール１４はそれぞれ中空素管６に対
して軸方向の後退位置に待機され、また、各圧延ロール
１４の半径方向位置（圧下位置）はその後退位置に待機
されている。中空素管６の後端部が管端減肉圧延装置１
２の加工位置に装入されたことが、例えば赤外線検出器
からの検出信号により確認されると、芯金１３および圧
延ロール１４がそれぞれ設定された距離だけ軸方向に前
進され、その後圧延ロール１４が圧下位置に設定される
。ここで、芯金１３が前進して中空素管６内に装入され
る時、中空素管６はピンチロール３８によつて固定保持
されている。上記のようにして圧延ロール１４の圧下位
置の設定が完了すると同時に、ピンチロール３８が中空
素管６を解放するとともに、公転用駆動装置２１と自転
用駆動装置２８が作動され、圧延ロール１４は中空素管
６の端部外周部に公転しかつ自転する状態で当接される
。

ここで、圧延ロール１４の回転軸が中空素管６および芯
金１３の中心軸に対して食い違う方向に配置されている
ことから、圧延ロール１４と中空素管６とは相対的に螺
旋運動する。他方、架台１６は停留保持されていること
から、上記螺旋運動に基づき、中空素管６はその軸方向
に移動し、圧延ロール１４による圧下位置を徐々にその
外端側に変位せしめる。しかして、上記圧延ロール１４
の公転回転速度と自転回転速度が任意に設定される場合
には、圧延ロール１４が中空素管６に回転トルクを付与
し、中空素管６は自軸回りに振れ回る状態て軸方向に移
動するとともに、中空素管６の端部にねじり変形を生ず
る。

そこで、この実施例においては、圧延ロール１４が中空
素管６の端部に回転トルクを付与することのないように
圧延ロール１４の公転回転速度と自転回転速度が相互に
調整され、中空素管６を回転させることなくその軸方向
へ移動可能としている。中空素管６が上記のようにして
回転することなく軸方向へ移動するに従い、圧延ロール
１４は、予め説定されている減肉割合、すなわち後続す
るストレツチレデユーサ８による絞り圧延によつて該中
空素管６の端部に加えられる増肉分を相殺可能とする減
肉割合で、中空素管６の端部を減肉する。

上記圧延ロール１４による減肉圧下作用は、液圧装置３
４によりローラ３６を介してリング３３を駆動し、これ
によつてラック３２を介してピニオン３１を回転させる
ことにより圧延ロール１４を圧下させることによりなさ
れる。この時、芯金１３は、中空素管６に対して相対移
動しないように、液圧装置４０により突出され、圧延ロ
ール１４が中空素管６を減肉圧延している間、芯金１３
が中空素管６に対する装入状態を保持される。しかして
、この実施例においては、上記圧延ロール１４による減
肉圧延時に、中空素管６の圧延ロール１４によつて圧下
されていない端部外周部がガイドシュー４２によつて芯
金１３側に拘束保・持されることから、その端部外周部
におけるフレアの発生が抑制される。このようにして中
空素管６の後端部の減肉圧延が完了すると、圧延ロール
１４の圧下位置が開かれ、かつ芯金１３が凌圧装置４０
によつて後退され中空素管６から引き抜かれる。後端部
の減肉圧延が終了した中空素管６は、引続き前端部用の
管端減肉圧延装置の加工中心に搬入され、前記後端部に
おけると同様に前端部の減肉圧延を施される。上記管端
減肉圧延装置１２より、外径８８．ｈおよび肉厚４．―
、ならびに外径８８．９および肉厚６．４５？の中空素
管６を、減肉量を変更して減肉圧延し”た結果、それら
の端部外周部におけるフレアの発生が著しく抑制可能と
なることが認められた。

なお、上記実施例は、圧延ロール１４による減肉圧延時
に、ピンチロール３８によつて中空素管６を解放する場
について説明した。しかしながら、上記管端減肉圧延装
置１２にあつては、その圧延ロール１４による減肉圧延
時に、中空素管６をピンチロール３８によつて固定化し
、架台１６を移動可能とするようにしても良い。また、
上記実施例は、中空素管６に対して食い違い方向い配置
されるとともに、中空素管６の軸方向に相対移動する圧
延ロール１４を用いた管端減肉圧延装置１２に本発明を
適用する場合について説明した。

しかしながら、本発明は、圧延ロールが中空素管に対し
て食い違い方向に配置されず、圧延ロールと中空素管を
軸方向に相対移動する他の手段を備えてなる管端減肉圧
延装置、もしくは、減肉すべき中空素管端部の長さ以上
のロール幅を有してなる圧延ロールを用い、圧延ロール
と中空素管を軸方向に相対移動させる必要のない管端減
肉圧延装置等にも適用可能てある。また、本発明はマン
ドレルミル方式に基づく継目無鋼管の製造工程に用いら
れるだけでなく、プラグミル方式等、他の圧延方式によ
る継目無鋼管の製造工程においても同様に適用可能であ
る。

以上のように、本発明は、穿孔され、延伸圧延された中
空素管の端部内周部に装入される芯金と、上記芯金が装
入された中空素管の端部外周部に公転および自転して当
接するとともに該中空素管の端部を圧下する圧延ロール
と、を有し、前記延伸圧延に後続する絞り圧延によつて
該中空素管の端部に加えられる増肉分の肉厚を予め減肉
可能とする継目無鋼管製造設備における管端減肉圧延装
置であつて、上記減肉圧延を施される中空素管の周方向
において圧延ロールと離間する位置に、中空素管の端部
外周部を芯金側に拘束保持するカイドシユーを配設する
ようにしたので、中空素管の端部外周部の減肉に伴うフ
レアの発生を抑制し、該端部を円滑に減肉し、絞り圧延
によつて得られる仕上がり管の肉厚を全長手方向におい
て確実に均一化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な継目無鋼管の製造工程を示す工程図、
第２図は本出願人がすでに提案している管端減肉圧延装
置を示す正面図、第３図は第２図の要部拡大図、第４図
は本発明に係る管端減肉圧延装置の一実施例を一部破断
して示す側面図、第５図は第４図の正面図てある。 ３・・・ピアサーミル、５・・・マンドレルミル、６・
・・中空素管、８・・・ストレツチレデユーサ、１２・
・・管端減肉圧延装置、１３・・・芯金、１４・・・圧
延ロール、１５・・・圧下装置、２１・・・公転用駆動
装置、２８・・・自転用駆動装置、４２・・・ガイドシ
ュー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 穿孔され、延伸圧延された中空素管の端部内周部に
   装入される芯金と、上記芯金が装入された中空素管の端
   部外周部に公転および自転して当接するとともに該中空
   素管の端部を圧下する圧延ロールと、を有し、前記延伸
   圧延に後続する絞り圧延によつて該中空素管の端部に加
   えられる増肉分の肉厚を予め減肉可能とする継目無鋼管
   製造設備における管端減肉圧延装置であつて、上記減肉
   圧延を施される中空素管の周方向において圧延ロールと
   離間する位置に、中空素管の端部外周部を芯金側に拘束
   保持するガイドシューを配設した継目無鋼管製造設備に
   おける管端減肉圧延装置。