JPS6235844B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は継目無し管の製造方法に関する。

継目無し管としての非溶接金属は主として二つ
の連続工程、すなわち加熱炉から出てくる素棒に
軸方向に孔を穿つて厚みのある中空半加工品e₀を
造り出す工程と、この中空半加工品e₀をミル内で
圧延する工程とからなる方法で通常製作され、こ
の場合、上記ミルのロールの位置付けは90゜ずら
して配列してあり、かつ上記ミルは中空半加工品
e₀がミルの終端に到達するまでに行われる総厚み
減少が所望管厚に一致するように該中空半加工品
e₀の厚みを減少せしめる。

穿孔工程は一般に所定位置に保持されるマンド
レルＭが担持した穿孔ヘツドに回転する素棒ｅを
押しつけることにより行われる。かくして厚みの
ある中空半加工品e₀は穿孔ヘツドを担持したマン
ドレルＭ上を押し通されるわけである。一方、従
来の圧延には二つの方法、すなわち自在マンドレ
ル圧延法と固定マンドレル圧延法がある。

自在マンドレル圧延法の場合、長いマンドレル
が中空半加工品内に導入されて、推進部材がミル
内で該マンドレル上に上記中空半加工品を押しつ
け係合させる。従つてロールとマンドレル間で圧
延される金属管がひきのばされることになる。マ
ンドレルは自在であつて、ミルの各ロールの位置
付けでの金属管の速度から割り出されることにな
る平均速度をとる。

マンドレルと該マンドレルを一部蔽つた圧延半
加工品との組合せ体はミルの出口側でマンドレル
解離装置上に置かれ、ここでマンドレルが解離さ
れる。圧延された中空半加工品は、例えば加熱と
か口径合せとかというような工程域に移されて行
く、他方、長いマンドレルはマンドレル冷却装置
並びに潤滑油塗り機構の方に選ばれ、初めの引き
のばし用ベンチへと戻される。

一般的な用途の場合ではあるけれども、この自
在マンドレル圧延法はいくつかの欠点を有する。
限定された厚みの圧延半加工品の長さは直径100
ミリ・メートルで約25メートル、直径約140ミ
リ・メートルで約30メートルに限定されることに
なる。このような限定が必要なのはマンドレルの
解離中、仕上り半加工品が落ちこんだりするから
である。更に、マンドレルが圧延半加工品内を貫
通するその長さ、従つてマンドレル解離長さは非
常に重要であつて、25メートルの圧延半加工品で
は21メートル、30メートルの圧延半加工品では26
メートルということになる。これは相当な長さで
あつて、肉厚の薄い圧延半加工品の落込みを促進
することになる。

固定マンドレル圧延法もまたミルの入口側で中
空半加工品にマンドレルを導入するというもので
ある。中空半加工品とマンドレルとの組合せ体は
ミルの内部に押込まれるわけであるが、マンドレ
ルは固定されていて、最後から三番目のロールの
位置付けから最後のロールの位置付けまでの距離
よりも一般に短い距離を移動するに過ぎない。

圧延が完了すると、圧延半加工品Ｅはミルの最
後のロールの位置付けから放出されて、マンドレ
ルを解離する。該マンドレルはその後、最終ケー
ジからミルの初めのところへ戻され、次の中空半
加工品e₀が所定位置に来るのを待つことになる。

この固定マンドレル圧延法もまたいくつかの次
点を有する。マンドレルの作用部分は短いけれど
も、マンドレルの速度に対して金属管の速度は速
い。従つて、マンドレルが加熱炉されたり、過度
に摩耗したりすることになる。更に、この方法
は、マンドレルが次の中空半加工品内に導入され
る前に完全に戻りを行つていなければならない。
更に、連続した中空半加工品に通常、同一マンド
レルが使用されるので、該マンドレルは二つの連
続圧延間で適当に冷却されないという結果にな
る。

本発明は、特に継目無し管としての溶接工程の
ない金属管の製造において、製品とマンドレルの
解離工程とに関して上述した先行技術のもつ、製
品の長さと製品特性とを限定することになる欠陥
を改良した新しい方法に関する。

本発明では、素棒ｅが、外径ｄ_Hの穿孔ヘツド
（穿孔具）を担持した処の外径ｄ_MのマンドレルＭ
で穿孔され、その後、このマンドレルＭと内径d₀
の中空半加工品e₀との組合せ体は連続ミル１２内
に入り、該マンドレルＭはその有効長さが圧延行
程に是非とも必要な長さに少なくとも等しいよう
に算出された速度に圧延行程中保たれる。換言す
れば、中空半加工品e₀と該中空半加工品e₀内に挿
通している所定長さのマンドレルＭとの組合せ体
をミル１２内に導入してその圧延工程中、伸張さ
れながら軸方向に移動する中空半加工品e₀の先端
部が、ミル１２内の最後のロール位置付け部分
（スタンドともいう）を通過する時、前記マンド
レルＭの先端部が少なくとも前記、最後のロール
の位置付け部分にあるように算出された速度を
該マンドレルＭに与えるということであり、該マ
ンドレルＭは、中空半加工品e₀の圧延が完了する
と、圧延半加工品Ｅと共にミル１２の外へ送り出
されマンドレル解離装置１５により、該マンドレ
ルＭは圧延半加工品Ｅから取り除かれ、圧延半加
工品Ｅは更に通常の処理工程域に送られ、他方上
記マンドレルＭは冷却され、点検され、潤滑油を
塗られ、次の素棒を穿孔するための装置の先端へ
と戻される。

而して、本発明の穿孔ヘツドを担持したマンド
レルＭは製造の第一工程域では素棒ｅに軸方向に
穿孔する穿孔ロツドとして機能し、次いで第二工
程域の圧延工程域では圧延マンドレルとしての働
きをする。このマンドレルＭに穿孔ロツドとして
の働きをさせるためには、工程周期の初めに、穿
孔ヘツドを装着しなければならない。而して、穿
孔ヘツドは全周期中、マンドレルＭに装着された
ままであつてもよいし、あるいは工程周期中の或
る工程域でヘツド解離装置２３によりマンドレル
Ｍから解離しそれ自体の冷却チエツク周期を構成
して再びマンドレルＭに装着してもよいし、ある
いはマンドレルＭの周期の或る工程域で別なマン
ドレルＭに装着してもよい。

本発明に係る方法を達成するための装置は、素
棒ｅの穿孔のための穿孔装置４におけるロールの
位置付けと該ロールの位置付けの方向に、前進又
は後退し、且つ穿孔ヘツドを備えたマンドレルＭ
を収容するようにした支持ストツプ部材７と、ロ
ールの位置付けと支持ストツプ部材７との間に配
設した処のマンドレルＭを支持し且つマンドレル
Ｍが落込んだりしないようにするためのマンドレ
ル案内装置８と、マンドレルＭがその支持ストツ
プ装置７から解離された時、マンドレルＭと中空
半加工品e₀との組合せ体を射出するための射出装
置９と、中空半加工品e₀をマンドレルＭに対して
軸的に位置づけるためのダクト１０と、圧延中、
マンドレルＭの後端を捕捉機構１３と、入口ダク
ト１１と、角度的にずらして複数のロールを適宜
位置付けした該ロールを有するミル１２と、中空
半加工品Ｅをマンドレル解離装置１５に向けて射
出する機構のついたミル用の出口ダクト１３Ａ
と、圧延半加工品排除機構とマンドレル排除機構
とを備えたマンドレル解離装置１５と、マンドレ
ルＭを集めて再び最初の工程のところにまで戻す
ための装置と、圧延半加工品Ｅを更に従来の処理
工程域の装置のところへと運んで行く装置とから
なる。

マンドレルを集めてこれを最初の工程域の装置
のところまで戻す装置はマンドレル冷却用のタン
ク１７と、マンドレル点検プラツトフオーム２０
と、塗油装置２１と、穿孔装置４の前でマンドレ
ルＭを整合するためのダクト２２と、マンドレル
Ｍを穿孔装置４に送り出す装置とからなる。本発
明は素棒ｅの穿孔が別個に行われる場合にも適用
出来るものであることに注意すべきである。

本発明から生じる利点は多い。それらは連続圧
延技術並びに穿孔技術に関連したものであり、ま
た生産性あるいは投資面に関連したものであり、
更には設備の運転費に関連したものである。すな
わち、マンドレルＭを穿孔ロツドとして又同時に
圧延マンドレルとしても使用することによりマン
ドレルＭと中空半加工品e₀の内径との間のクリア
ランスを減少させることが可能であると共に中空
半加工品e₀の外径の一定の減少即ち肉厚の一定の
減少を可能にし、且つミル１２内に於ける一対の
第一ロールのローラ間で中空半加工品e₀の一部が
圧潰されて、側面に突出するバリ状の突出縁部を
減少し、ミル１２の第一ロールの位置付けでの中
空半加工品e₀の係合を簡単にすることが出来る。
更に、マンドレルは圧延中、変化する速度という
よりむしろ一定速度のものであるから、チヤンネ
ル即ち中空半加工品e₀がロールの位置付け間を通
過するための通路内での金属管の変形条件はマン
ドレルの速度変化によつて変化することはなく、
速度変化というこの現象による金属管の「変形」
はどの場合にも見られなくなるし、金属管の肉厚
を均質性のあるものにする処の前記チヤンネルを
有するロールの位置付けでの圧延が可能である
し、マンドレル解離は変形を生じさせることもな
くより簡単に行われる。

マンドレルＭが中空半加工品e₀内を貫通するそ
の限度は自在マンドレル圧延法におけるよりもは
るかに低いが故に、マンドレル解離時間はより短
く、かつマンドレルを最適条件のもとで解離する
ことが出来る。

而して、本発明はマンドレルの長さを短かく出
来ること、穿孔ヘツドを担持したマンドレルＭを
採用するのでドリル棒が不要であること、マンド
レルＭを循環移動させるのに必要な機構の数が少
なくてすむこと、マンドレル解離ベンチ１５の動
力が小さくてすむことなどは投資並びに運営費の
面からみた利点である。

第１図において参照番号１は回点炉床炉の如き
加熱炉を示し、該加熱炉１から素棒ｅが押出され
て心合せ装置２を通つて斜めミルの如き穿孔装置
４に、素棒ｅを送り込むための公知の送込み装置
３に運ばれる。

前記穿孔装置４のロールは伸長シヤフト６を介
してモータ５で駆動される。穿孔装置４と関連し
て支持ストツプ部材７が配設されていて、該支持
ストツプ部材７は穿孔装置４に於けるロール位置
付けの方向に前進又は後退し、且つ穿孔ヘツドを
備えたマンドレルＭを収容するよう設計してあ
る。穿孔装置４と支持ストツプ部材７との間に参
照番号８で概略的に示してあるのは従来のマンド
レル案内装置、すなわち管状半加工品e₀用の案内
装置であつて、該案内装置８はマンドレルＭの心
合せを行い、かつマンドレルＭが落込んだりしな
いようにする。マンドレルＭと中空半加工品e₀と
の組合せ体はそれ自体公知の射出装置９を通つ
て、マンドレルＭがその支持ストツプ部材７を離
れた後、射出される。マンドレルＭに対する中空
半加工品e₀の長手方向の位置づけはフイーダとエ
ジエクタとを備えた位置付けダクト１０内で調整
される。

角度的に90゜ずらして配列し、複数のロールを
位置付けしたミル１２の入口ダクト１１は位置付
けダクト１０に隣接しかつ並行に配設してある。
入口ダクト１１の後端に位置した捕捉機構１３は
マンドレルＭの後端を捕捉しかつローリング操作
完了時に該マンドレルＭを離すように設計してあ
つて、該捕捉機構１３は機械的、または水力的、
または電気的装置を使用して中空半加工品e₀の圧
延中、所定速度へと調節される。

ミル１２の出口ダクト１３Ａは射出装置１４を
有していて、該射出装置１４は部分的に係合した
マンドレルＭと圧延半加工品Ｅとの組合せ体をマ
ンドレル解離装置１５に送り出す。例えば移動機
構を備えたマンドレル解離装置１５からなる該装
置は圧延半加工品Ｅをプラツトフオーム１６へ且
つまたマンドレルＭを冷却タンク１７へと移動さ
せる。

圧延半加工品Ｅは切断部材１８によりその先端
を切断されるわけであるが、その後、該圧延半加
工品Ｅは従来の加熱炉１９に送られて、ここで仕
上げをまつばかりの状態のものにされる。冷却タ
ンク１７内で冷却されたマンドレルＭはその後、
点検プラツトフオーム２０上に移動し、続いてダ
クト２２に到達する前に塗油装置２１のところで
潤滑油を塗られて、ダクト２２では穿孔装置４と
再び整合させられる。このようにマンドレルＭが
穿孔装置４、ミル１２、マンドレル解離装置１５
を通過する単一周期を構成することは明らかであ
ろう。

最も有利なものと考える図示の実施例では穿孔
ヘツドを担持するマンドレルＭの先端がミル１２
に導入されるマンドレルの先端と対向している。
しかしながら逆の装置、すなわち穿孔ヘツドを担
持するマンドレルＭの先端がそのままミル１２に
導入されるマンドレルＭの先端となるような可逆
の装置を採用することもまた可能であろう。参照
番号２３は穿孔ヘツドをマンドレルＭから解離す
るためのヘツド解離装置を示す。もつとも穿孔ヘ
ツドは一周期中、マンドレルＭに装着したままで
もよいし、あるいはマンドレルＭが構成する周期
の他の適当な工程域でマンドレルＭから解離され
てもよい。

第２図は時間の函数としての半加工品の移動を
実線でかつ時間の函数としてのマンドレルの移動
を破線で示した三つのグラフであつて、グラフＡ
は従来の自在のマンドレル圧延法に関するもので
あり、グラフＢは従来の固定マンドレル圧延法に
関するものであり、グラフＣは本発明による新規
な圧延法に関するものである。

方法Ａの場合、圧延後、圧延された半加工品
E₁の殆んど全長とする係合する相当な長さのマ
ンドレルM₁を使用する。方法Ｂの場合マンドレ
ルM₂は固定されていて、圧延中ミルの最後から
三番目の位置（参照符号で示す）から最後の位
置（）までの距離に殆んど相当する距離を移動
するにすぎない。圧延された半加工品E₂が最後
の位置（）を離れると、マンドレルM₂は別な
中空半加工品と係合出来るように戻り移動を行
う。グラフＣに示す本発明による方法の場合、自
在マンドレル圧延法で使用するマンドレルM₁よ
りも明らかに短いマンドレルＭを使用するだけで
充分である。該マンドレルＭは中空半加工品e₀が
ミル１２を通過する間、一定速度に保たれ、その
後、マンドレルＭと圧延された半加工品Ｅとの組
合せ体はマンドレル解離装置１５へと移されて解
離される。マンドレルＭが一定の長さだけ圧延半
加工品Ｅ内へと係合するにすぎないことは明らか
であつて、このことは前に述べたいくつかの利点
を証明するものである。

圧延された半加工品Ｅから引き出されるマンド
レルＭの長さは自在マンドレル圧延法における如
く一つの拘束を構成することにはならないが故
に、半加工品の長さを25ｍまたは30ｍに限定しな
ければならないというが如き先行技術で必要であ
つた処の限定を行う必要はない。

例えば、3.8ｍの素棒から直径100mmの圧延され
た半加工品を製造するミルにおいて、長さ16.5ｍ
のマンドレルで長さ44ｍの圧延された半加工品を
製造することが可能である。該半加工品は引抜き
型の径違いソケツトで変形されて直径21.3mm、長
さ2.3mm、長さ300ｍの管となる。以下に本発明に
於けるマンドレルＭの長さと速度に関する基本的
な計算式を第３図に基いて説明する。

(1) マンドレルＭの最小長さＬ_Mminimumの計算
について。又最小＝minimumをminiと略称す
る。

尚、各記号を下記の如く定義付けるものとす
る。

Ｖ_D…マンドレルＭの速度 Ｌ_M…マンドレルＭの長さ L₀…圧延前の中空半加工品e₀の長さ Ｌ_L…ミル１２の長さ Ｌ_I…圧延後の半加工品Ｅの長さ Ｔ_R…中空半加工品e₀の先端部がミル１２に入
つた時から該先端部がミル１２を横切る時
までの時間 Ｔ_S…中空半加工品e₀の先端部がミル１２を横
切つた時から該中空半加工品e₀の後端部が
ミル１２を横切るまでの時間 Ｔ_T…総圧延時間 Ｔ_T＝Ｔ_R＋Ｔ_S ｌ…ロールの位置付け部分とロールの位置付
け部分との間の距離又は２つのロールの
位置付け部分間の距離 l₁…圧延前に中空半加工品e₀の先端部から突出
しているマンドレルＭの長さ l₄…圧延前に中空半加工品e₀の後端部から突出
しているマンドレルＭの長さ l₃…圧延後に圧延半加工品Ｅの内にあるマンド
レルＭの長さ Ｖ_E…ミル１２の入口での中空半加工品e₀の速
度 Ｖ_S…ミル１２の出口での中空半加工品e₀の速
度 Ｔ_V…空になる時間 α…中空半加工品e₀の伸長度 Ａ…中空半加工品e₀のミル内での総伸長度 而して、マンドレルＭの長さＬ_Mの最小長
さＬ_Mnioiの計算はマンドレルＭの後端部が
中空半加工品e₀の後端部を合致することを
前提として行う。

第３図に於いて、 ＝＝＋＝Ｌ_L＋Ｖ_D・Ｔ_S しかし、三角形ACGでは Ｖ_D＝ＡＣ／ＣＧ＝ＡＢ＋ＢＣ／ＣＧ＝ｌ_４＋Ｌ_０／
Ｔ_Ｔ 従つて ＝Ｌ_L＋（l₄＋L₀）Ｔ_Ｓ／Ｔ_Ｔ 今l₄＝Ｏとすると _nioi＝Ｌ_L＋L₀Ｔ_Ｓ／Ｔ_Ｔ ∴Ｌ_Mnioi＝Ｌ_L＋L₀Ｔ_Ｓ／Ｔ_Ｔ …(1) となる。

そして、ミル１２の入口での中空半加工品e₀の
速度はＶ_Eである。

もし、Ｌ_Iがロールの位置付け部分に於ける
中空半加工品e₀の伸長度であるなら該位置付け
部分の出口又は位置付け部分の入口での中空半
加工品e₀の速度Ｖ_Iは Ｖ_I＝Ｖ_E・α_I …(2) となる。

もしｌがロールの位置付け部分と位置付け
部分との間の距離とすると、この距離ｌを横切る
時間△Ｔは △Ｔ₍

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マンドレルＭが担持した穿孔ヘツドで素棒ｅ
   を穿孔して前記マンドレルＭを挿通している中空
   半加工品e₀を形成すべく前記素棒ｅを前記マンド
   レルＭで担持された穿孔ヘツド上で伸張し、前記
   穿孔ヘツドを有するマンドレルＭと中空半加工品
   e₀との組合せ体を連続ミル１２の入口へ移送し、
   次いで前記マンドレルＭと中空半加工品e₀との組
   合せ体を連続ミル１２に挿入し、前記中空半加工
   品e₀が連続ミル１２の入口スタンドに挿入された
   時点でマンドレルＭの先端が連続ミル１２の出口
   スタンドの手前であつて連続ミル１２内に在るよ
   うにすると共に伸張され且つ軸方向に移動する中
   空半加工品e₀の先端が連続ミル１２の最終スタン
   ド（）部分を通過する時、マンドレルＭの少な
   くとも先端が最終スタンド（）部分内に在るよ
   うに算出された速度を前記マンドレルＭに与える
   ことを特徴とする継目無し管の製造方法。