WO2008023563A1 - Mandrel bar cleaning facility - Google Patents

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cleaning
mandrel
lubricant
graphite
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French (fr)
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Kouji Nakaike
Yasuyoshi Hidaka
Sumio Iida
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/022—Cleaning travelling work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B25/00—Mandrels for metal tube rolling mills, e.g. mandrels of the types used in the methods covered by group B21B17/00; Accessories or auxiliary means therefor ; Construction of, or alloys for, mandrels or plugs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B21B17/02—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length
    • B21B17/04—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length in a continuous process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B21B17/14—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling without mandrel, e.g. stretch-reducing mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B23/00—Tube-rolling not restricted to methods provided for in only one of groups B21B17/00, B21B19/00, B21B21/00, e.g. combined processes planetary tube rolling, auxiliary arrangements, e.g. lubricating, special tube blanks, continuous casting combined with tube rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B25/00—Mandrels for metal tube rolling mills, e.g. mandrels of the types used in the methods covered by group B21B17/00; Accessories or auxiliary means therefor ; Construction of, or alloys for, mandrels or plugs
    • B21B25/04—Cooling or lubricating mandrels during operation

Definitions

  • the present invention relates to a cleaning facility for a mandrel bar used in the manufacture of seamless pipes. Specifically, the present invention relates to a cleaning apparatus for mandrel bars that can suppress carburization that occurs on the inner surface of a pipe that is rolled and rolled without hindering operation.
  • a lubricant is applied to the surface of the mandrel bar.
  • this lubricant a graphite-based lubricant mixed with graphite having excellent wear resistance and seizure resistance is mainly used.
  • the mandrel bar is transported to the mandrel mill while contacting the transport device on the transport line where the transport device composed of, for example, a transport roll is arranged. And is subjected to drawing and rolling.
  • the mandrel bar when the mandrel bar is transported, it dries! /, Na! / And the lubricant drops and adheres to the transport device below the mandrel bar. Even when the lubricant is completely dry and transports the force, the lubricant film is dropped or peeled off due to vibrations during transport and adheres to the transport device. For this reason, the conveying device arranged in the mandrel bar conveying line is always contaminated by graphite contained in the adhered lubricant. In this way, since the transfer device arranged on the mandrel bar transfer line is contaminated by graphite, the mandrel bar transferred while contacting the transfer device is also contaminated by graphite.
  • non-graphite lubricant As a measure for preventing carburization of the inner surface of the pipe, it is conceivable to apply a non-graphite lubricant to the surface of the mandrel bar.
  • non-graphite lubricants are generally more expensive than graphite lubricants, it is economical to use non-graphite lubricants for the base pipe of any steel grade such as plain steel. It is difficult to carry out.
  • the mandrel bar transport line that also uses black lead-based lubricant is shared when the low carbon steel pipe is drawn and rolled, and when the low carbon steel pipe is drawn and rolled, Measures are mainly taken to apply a non-graphite lubricant to the surface of the mandrel bar after cleaning the transfer device arranged on the mandrel bar transfer line (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-28705, Japanese Patent Laid-Open No. 2000). — See publication 24706).
  • the graphite-based lubricant adhering to the surface of the mandrel bar needs to be cleaned in a relatively short time from the viewpoint of operation efficiency only by cleaning the mandrel lever on the transfer line. There is a risk that it will not be washed and remains when it is subjected to stretching and rolling. For this reason, when a graphite lubricant is applied and the mandrel bar after being subjected to drawing and rolling is extracted from the transport line, and then transported again to the transport line to apply a non-graphite lubricant, it is again applied to the transport line. Before carrying in, it is effective to clean (offline cleaning) the surface of the mandrel bar to which the graphite-based lubricant adheres in advance.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-28705 discloses a graphite system adhering to a mandrel bar. Although it is described that the lubricant is washed off-line! /, The specific cleaning method is disclosed! / None disclosed!
  • the present invention has been made to solve the problems of the prior art, and effectively suppresses carburization that occurs on the inner surface of the pipe during drawing and rolling without hindering operation.
  • the problem is to provide a mandrel bar cleaning facility that can be used.
  • the present invention that solves the above-mentioned problems is an equipment for cleaning a mandrel bar extracted from a mandrel bar transport line after being subjected to pipe rolling in a mandrel mill.
  • a conveying device that conveys in the axial direction while rotating in the circumferential direction and a side of the mandrel bar that is conveyed by the conveying device are arranged opposite to each other, and the water pressure is 0.2 to the outer surface of the mandrel lever; 150 MPa
  • the present invention provides a mandrel bar cleaning facility comprising a cleaning device for injecting high pressure water.
  • the water pressure of the high-pressure water is 20 to 150 MPa.
  • the mandrel bar cleaning facility of the present invention it is possible to remove the graphite-based lubricant adhering to the mandrel bar surface in a short time to such an extent that carburization of the inner surface of the pipe does not become a problem. Therefore, it is possible to share a mandrel conveyor line that also uses a graphite-based lubricant when extending and rolling a low-carbon steel base tube, and it can be applied to the inner surface of the tube at the time of extension rolling without hindering operation. Carburization that occurs can be effectively suppressed.
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a seamless pipe production line in which a mandrel bar cleaning facility (offline cleaning facility) according to the present invention is arranged.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an off-line cleaning facility according to the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a schematic configuration of a conventional rubbing apparatus used for off-line cleaning.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a schematic configuration of a transfer line cleaning apparatus.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a schematic configuration of a mandrel bar cleaning device (online cleaning device),
  • FIG. 5 (a) is a front view of the online cleaning device, and
  • FIG. 5 (b) is an online It is explanatory drawing which shows arrangement
  • the mandrel bar applied with graphite lubricant on the surface and subjected to stretching and rolling is extracted from the mandrel bar transport line (hereinafter referred to as “transport line” as appropriate), and the mandrel bar cleaning according to the present invention is performed.
  • transport line mandrel bar transport line
  • offline cleaning equipment where appropriate
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a seamless pipe production line in which an off-line cleaning facility according to the present invention is arranged.
  • the mandrel bar B is drawn after the drawing and rolling in the mandrel mill 8 is completed, conveyed on the return line 9, and cooled by the water cooling device 5. Thereafter, the mandrel bar B is cleaned by a mandrel bar cleaning device (hereinafter referred to as “online cleaning device”) 2 disposed in the transfer line, and then the surface of the mandrel bar B is again coated with the lubricant by the lubricant applying device 7. It is applied and used for stretching and rolling in the second and subsequent passes in the same process as described above.
  • the mandrel bar B is subjected to the drawing and rolling in the mandrel mill 8 by using the circulation described above. By this circulation use, the transfer device (not shown) arranged in the transfer line of the mandrel lever B is contaminated with graphite contained in the graphite-based lubricant.
  • the tube S 1 stretched and rolled in the mandrel mill 8 is reheated in a re-caloric heat furnace 13 at about 940 ° C to about 10 to 60 ° C for about 20 to 35 minutes. To produce seamless pipes.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an off-line cleaning facility according to the present invention.
  • the off-line cleaning equipment 15 is arranged to face the side of the mandrel bar B transported by the transport device that transports the mandrel bar B in the axial direction while rotating the mandrel bar B in the circumferential direction. And a cleaning device that injects high-pressure water toward the outer surface of the mandrel bar B.
  • the transport device includes a transport roll 17 and a skew roll 18 that support the mandrel bar B.
  • a transport roll 17 By rotating the transport roll 17, the mandrel bar B is transported in the axial direction, and by rotating the skew roll 18, the mandrel bar B rotates in the circumferential direction. Therefore, by rotating both the transport roll 17 and the skew roll 18, the mandrel bar B is transported in the axial direction while rotating in the circumferential direction.
  • the cleaning device includes two cleaning nozzles Id arranged below the mandrel bar B.
  • the cleaning nozzle Id By disposing the cleaning nozzle Id downward, it is possible to make the distance between the cleaning nozzle Id and the mandrel bar B surface constant regardless of the outer diameter of the mandrel bar B.
  • the entire surface of the mandrel bar B can be cleaned by rotating the transport roll 17 and the skew roll 18 while spraying high pressure water 19 from the two cleaning nozzles Id toward the outer surface of the mandrel bar B. Is possible.
  • the distance between the cleaning nozzle Id and the mandrel bar B surface is set to about several hundred mm, and the divergence angle of the high-pressure water 19 sprayed from the cleaning nozzle Id is set to 10 ° to 20 °.
  • the water pressure of the high-pressure water sprayed from the cleaning nozzle Id is set to 0.2 to 150 MPa (preferably 20 to 15 OMPa). Hereinafter, this reason will be described.
  • a washing test of mandrel bar B in which the graphite-based lubricant was sufficiently adhered to the surface was performed by appropriately changing the water pressure of the high-pressure water sprayed from the washing nozzle Id of the offline washing equipment 15.
  • organic binders (vinyl acetate) to ensure lubricant adhesion and storage stability. Cleaning is performed both when a graphite lubricant with a relatively large amount (such as Nyria acrylic resin) is attached and when the amount of organic binder added is small! / And when a graphite lubricant is attached.
  • a test was conducted. In general, the amount of organic binder added is large!
  • the lubricant is difficult to wash because it shows water resistance, and the amount added is small! /, The lubricant is washed to show non-water resistance (water-soluble). It tends to be easy. Then, change the transport speed of mandrel bar B as appropriate (change the cleaning time per mandrel bar), and analyze the adhering material on the surface of mandrel bar B after cleaning. The carbon adhesion amount (g / m 2 ) remaining on the surface was determined. As usual, the surface of the mandrel bar B used in this cleaning test has an oxide film provided to prevent seizure, and the state of the oxide film after cleaning is confirmed by microscopic observation of the surface. did.
  • Table 1 shows a part of the cleaning test results described above.
  • the cleaning time and Both carbon deposits can be within acceptable limits (cleaning time: less than 10 minutes / tube, carbon deposits less than 30 g / m 2 ) Met. If a non-water-resistant lubricant with a small amount of organic binder is used, if the frequency of drawing and rolling the tube S with a mandrel mill 8 is high in a certain time (for example, drawing and rolling every 15 to 30 seconds), drawing and rolling The lubricant applied to the surface of the mandrel bar B flows down by the dripping of cooling water sprayed on the rolling roll until just before the start of the water or the water droplet falling from the rolling roll.
  • the mandrel bar B and the raw tube S may be seized during the drawing and rolling. Therefore, it is not preferable to use a non-water-resistant lubricant for steel types and production lines 0 that are frequently drawn and rolled. preferable. For this reason, it is preferable to set the water pressure of the high-pressure water to 20 MPa or more as described above. However, for steel grades and production line 0, the frequency of stretching and rolling is low (for example, stretching every 60 seconds), even if a non-water-resistant lubricant is used, There is little risk of seizure of the raw tube S. For this reason, it is not always necessary to set the water pressure of the high-pressure water to 20 MPa or higher. It is only necessary to set it to 0.2 MPa or higher.
  • the pressure of the high-pressure water sprayed from the cleaning nozzle Id is 0.2 to 150 MPa.
  • mandrel bar B surface is cleaned by the off-line cleaning equipment 15 described above.
  • a test was also conducted to compare the efficiency with the cleaning of the mandrel bar B surface by a scraping device using a conventional rotating brush.
  • a water-resistant graphite-based lubricant with a large amount of organic binder added was adhered to the surface of the mandrel bar B before the test.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a conventional scraping device used for off-line cleaning used in the test.
  • the rubbing device 16 includes a transport roll 17 and a skew roll 18 that support the mandrel bar B, and a rotating brush 4 that is disposed so as to contact the mandrel bar B.
  • the skew roll 18 is rotated to rotate the mandrel bar B in the circumferential direction
  • the transport roll 17 is rotated to transport the mandrel bar B in the axial direction.
  • the rotating brush 4 can be cleaned by rubbing the entire surface of the mandrel bar B.
  • the surface of the mandrel bar B can be cleaned with a cleaning time (less than 10 minutes / bottle) that does not hinder the operation. It was possible to sufficiently reduce the residual graphite-based lubricant to the extent that carburizing of the inner surface of the tube S1 would not be a problem (carbon deposition amount of less than 30 g / m 2 ).
  • the mandrel bar B cleaned by the off-line cleaning equipment 15 is transported to the transport line S again from the transport table 6, and is transported at least by the mandrel bar B before this transport. It is preferable to clean in advance the conveying device disposed between the lubricant application device 7 installed in the line and the entry side of the mandrel mill 8.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the transport line cleaning device 1 used for cleaning the transport rolls constituting the transport device.
  • the transport line cleaning device 1 includes two cleaning nozzles la and lb disposed at positions spaced several hundred mm above the surface of the transport roll 10. While rotating the transport roll 10, high-pressure water 11 is jetted from the cleaning nozzle la, lb toward the transport roll 10 By doing so, the transport roll 10 is cleaned.
  • the divergence angle of the high-pressure water 11 injected from the washing nozzles la and lb is set to 10 ° to 20 °, and the water pressure of the high-pressure water 11 is set to 30 to 150 MPa.
  • the mandrel bar B is transported again from the transport table 6 into the transport line.
  • the loaded mandrel bar B is coated with a non-graphite lubricant on the surface by the lubricant application device 7.
  • the mandrel bar B is inserted into the raw tube S made of low carbon steel in the middle of the transfer line to the entry side of the mandrel mill 8, and the raw tube S is drawn and rolled by the mandrel mill 8 and then the tube S. 1
  • the mandrel bar B is pulled out after the drawing and rolling in the mandrel mill 8 is finished, conveyed on the return line 9 and cooled by the water cooling device 5. Thereafter, the mandrel bar B is cleaned by the on-line cleaning device 2 arranged in the transfer line.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the online cleaning device 2.
  • FIG. 5 (a) is a front view of the online cleaning device 2, and
  • the on-line cleaning device 2 is disposed on the upstream side of the lubricant applying device 7 and cleans the mandrel bar B that has been stretch-rolled.
  • the online cleaning device 2 includes a total of eight cleaning nozzles lc arranged in an annular shape so that the distance from the mandrel bar B is several hundred mm at the maximum.
  • the surface of the mandrel bar B is cleaned by spraying high-pressure water 12 from each cleaning nozzle lc toward the mandrel bar B.
  • the divergence angle of the high-pressure water 11 injected from the cleaning nozzle lc is set to 10 ° to 20 °, and the water pressure of the high-pressure water 12 is set to 30 to 150 MPa.
  • the surface of the mandrel bar B is again coated with the non-graphite-based lubricant by the lubricant coating device 7, and the same process as described above is performed. It is used for drawing and rolling of raw pipe S made of low-carbon steel after the second pass.
  • Table 3 shows the carburization status of the inner surface of the seamless pipe made of the low-carbon steel manufactured by the process described above, and the low-carbon steel manufactured without the offline cleaning of the mandrel bar B by the offline cleaning equipment 15
  • the results of an evaluation of the carburization situation on the inner surface of a powerful seamless pipe are shown.
  • conditions 1 and 3 are the second pass with mandrel mill 8.
  • Samples for analysis were cut out from the inner surface of the seamless pipe drawn and rolled to the inner surface of the seamless pipe drawn and rolled in the first pass (and therefore no online cleaning) for conditions 2 and 4, respectively.
  • the carbon concentration was measured by (emission spectroscopic analysis).

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Description

明 細 書
マンドレルバ一洗浄設備
技術分野
[0001] 本発明は、継目無管の製造に用いられるマンドレルバ一の洗浄設備に関する。具 体的には、本発明は、操業に支障を来すことなぐ延伸圧延される管の内面に生じる 浸炭を抑制できるマンドレルバ一の洗浄設備に関する。
背景技術
[0002] マンネスマン マンドレルミル方式による継目無管の製造では、初めに、丸ビレット 又は角ビレットを加熱炉により 1200〜； 1260°Cに加熱した後、ピアサにより穿孔圧延 して中空の素管を製造する。次に、この素管の内面にマンドレルバーを揷入し、マン ドレルミルにより延伸圧延することにより、所定の肉厚まで減肉して管とする。その後、 減肉された管からマンドレルバ一を引き抜いた後、この管を定径圧延機により所定の 外径まで成形圧延して、製品である継目無管を製造する。
[0003] 延伸圧延時のマンドレルバ一と素管とは焼付き易い。これを防止するため、マンドレ ルバ一表面に潤滑剤が塗布される。この潤滑剤として、主に、耐摩耗特性や耐焼付 き特性に優れた黒鉛を混合した黒鉛系潤滑剤が用いられる。本来、マンドレルバ一 は、その表面に塗布された潤滑剤が乾燥した後、例えば搬送ロール等から構成され る搬送装置が配置された搬送ライン上を、搬送装置に接触しながらマンドレルミルま で搬送されて、延伸圧延に供される。しかし、実際の製造工程では、潤滑剤が完全 に乾燥する時間を確保できないことが多い。このため、マンドレルバ一の搬送時に、 乾燥して!/、な!/、潤滑剤が滴り落ちて、マンドレルバ一の下方にある搬送装置に付着 する。また、たとえ潤滑剤が完全に乾燥して力も搬送する場合でも、搬送中の振動な どによって、潤滑剤の被膜が脱落し又は剥げ落ちて、搬送装置に付着する。このた め、マンドレルバ一搬送ラインに配置された搬送装置は、常に、付着した潤滑剤に含 まれる黒鉛によって汚染される。このように、マンドレルバ一搬送ラインに配置された 搬送装置は黒鉛によって汚染されるので、この搬送装置に接触しながら搬送される マンドレルバ一も黒鉛によって汚染される。 [0004] 上記のように黒鉛によって汚染されたマンドレルバ一を用いて、例えば SUS304L などの炭素含有量が 0. 04質量％以下の低炭素鋼からなる素管に延伸圧延を行うと 、延伸圧延された管の内面が不可避的に浸炭される。
[0005] この管内面の浸炭を防止するための対策として、マンドレルバ一表面に非黒鉛系 潤滑剤を塗布することが考えられる。しかしながら、一般的に非黒鉛系潤滑剤は黒鉛 系潤滑剤に比較して高価であるため、普通鋼など如何なる鋼種の素管に対しても非 黒鉛系潤滑剤を用いることは、経済性の点で実施することが難しい。また、低炭素鋼 力、らなる素管の延伸圧延用として、非黒鉛系潤滑剤のみを用いる搬送ラインを設ける ことも、新たな設備投資を要するため、経済性の点で実施困難である。このため、黒 鉛系潤滑剤をも用いるマンドレルバ一搬送ラインを低炭素鋼の素管を延伸圧延する 際にも共用すると共に、低炭素鋼の素管を延伸圧延する際には、マンドレルバ一や マンドレルバ一搬送ラインに配置された搬送装置を洗浄した後、マンドレルバ一表面 に非黒鉛系潤滑剤を塗布する対策が主として行われる（例えば、 日本国特開 2002 — 28705号公報、 日本国特開 2000— 24706号公報参照）。
[0006] また、マンドレルバ一表面に付着した黒鉛系潤滑剤は、搬送ライン上でマンドレノレ バーを洗浄するだけでは、操業効率の点より比較的短時間で洗浄を終える必要があ るために、十分に洗浄されず、延伸圧延に供する際に残存するおそれがある。このた め、黒鉛系潤滑剤を塗布して延伸圧延に供された後のマンドレルバ一を搬送ライン から抜き取り、再び搬送ラインに搬入して非黒鉛系潤滑剤を塗布する場合、搬送ライ ンに再び搬入する前に、黒鉛系潤滑剤が付着したマンドレルバ一表面を予め清掃（ オフライン清掃)することが有効である。
[0007] 従来のオフライン清掃は、たわし等の清掃道具を用いて作業者が手作業で行った り、或いは、マンドレルバ一表面に回転ブラシを摺過させることにより行われている。
[0008] しかしながら、作業者の手作業による場合は無論のこと、回転ブラシを摺過させる 場合であっても、清掃効率が良くない。つまり、マンドレルバ一表面に付着した黒鉛 系潤滑剤を管内面の浸炭が問題にならない程度まで十分に除去するには長い時間 を要するため、操業に支障を来す場合がある。
[0009] 一方、 日本国特開 2002— 28705号公報には、マンドレルバ一に付着した黒鉛系 潤滑剤をオフラインで水洗することが記載されて!/、るものの、その具体的な洗浄方法 につ!/ヽては何ら開示されて!/ヽなレ、。
発明の開示
[0010] 本発明は、斯カ、る従来技術の問題を解決するためになされたものであり、操業に支 障を来すことなぐ延伸圧延の際に管内面に生じる浸炭を効果的に抑制できるマンド レルバーの洗浄設備を提供することを課題とする。
[0011] 前記課題を解決するべぐ本発明は、マンドレルミルでの管の延伸圧延に供された 後、マンドレルバ一搬送ラインから抜き出されたマンドレルバ一を洗浄する設備であ つて、マンドレルバ一を周方向に回転させながら軸方向に搬送する搬送装置と、前 記搬送装置によって搬送されるマンドレルバ一の側方に対向して配置され、マンドレ ノレバーの外面に向けて水圧が 0. 2〜； 150MPaの高圧水を噴射する洗浄装置とを備 えることを特徴とするマンドレルバ一洗浄設備を提供するものである。
[0012] 好ましくは、前記高圧水の水圧は、 20〜； 150MPaとされる。
[0013] 本発明に係るマンドレルバ一洗浄設備によれば、マンドレルバ一表面に付着した 黒鉛系潤滑剤を管内面の浸炭が問題にならない程度まで短時間で除去することが 可能である。従って、黒鉛系潤滑剤をも用いるマンドレルバ一搬送ラインを低炭素鋼 の素管を延伸圧延する際にも共用可能であると共に、操業に支障を来すことなぐ延 伸圧延の際に管内面に生じる浸炭を効果的に抑制可能である。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]図 1は、本発明に係るマンドレルバ一洗浄設備 (オフライン洗浄設備）を配置し た継目無管の製造ラインを模式的に示す説明図である。
[図 2]図 2は、本発明に係るオフライン洗浄設備の概略構成を示す説明図である。
[図 3]図 3は、従来のオフライン清掃に用いられる擦過装置の概略構成を示す説明図 である。
[図 4]図 4は、搬送ライン洗浄装置の概略構成を示す説明図である。
[図 5]図 5は、マンドレルバ一洗浄装置 (オンライン洗浄装置）の概略構成を示す説明 図であって、図 5 (a)はオンライン洗浄装置の正面図であり、図 5 (b)はオンライン洗 浄装置の配置を示す説明図である。 発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
なお、本実施形態では、表面に黒鉛系潤滑剤を塗布して延伸圧延に供したマンド レルバーを、マンドレルバ一搬送ライン (以下、適宜「搬送ライン」という）から抜き出し て本発明に係るマンドレルバ一洗浄設備（以下、適宜「オフライン洗浄設備」という） で洗浄した後、再び搬送ラインに搬入して表面に非黒鉛系潤滑剤を塗布して低炭素 鋼の素管を延伸圧延する場合を例にあげて説明する。
[0016] 図 1は、本発明に係るオフライン洗浄設備を配置した継目無管の製造ラインを模式 的に示す説明図である。
まず最初に、マンドレルバ一 B表面に黒鉛系潤滑剤を塗布して素管 Sを延伸圧延し 、管 S1を製造する工程について説明する。図 1に示すように、搬入テーブル 6から搬 送ラインに搬入されたマンドレルバ一 Bは、潤滑剤塗布装置 7によって表面に黒鉛系 潤滑剤が塗布される。この後、マンドレルバ一 Bは、マンドレルミル 8の入側までの搬 送ラインの途中で、ピアサ（図示せず）により穿孔圧延された素管 Sに揷入される。素 管 Sは、マンドレルミル 8により延伸圧延されて管 S1となる。マンドレルバ一 Bは、マン ドレルミル 8での延伸圧延が終了した後に引き抜かれ、リターンライン 9上を搬送され て、水冷装置 5で冷却される。この後、マンドレルバ一 Bは、搬送ラインに配置された マンドレルバ一洗浄装置（以下、適宜「オンライン洗浄装置」という） 2で洗浄された後 、再び潤滑剤塗布装置 7によって表面に黒鉛系潤滑剤が塗布され、前述と同様のェ 程で 2パス目以降の延伸圧延に供される。マンドレルバ一 Bは、以上に説明した循環 使用によりマンドレルミル 8での延伸圧延に供される。この循環使用により、マンドレ ノレバー Bの搬送ラインに配置された搬送装置（図示せず）は、黒鉛系潤滑剤に含ま れる黒鉛によって汚染される。
[0017] なお、マンドレルミル 8で延伸圧延された管 S 1は、再カロ熱炉 13で約 940°C〜； 1060 °Cで約 20〜35分間再加熱され、ストレツチレデューサ 14で製品寸法に仕上げられ て、継目無管が製造される。
[0018] 次に、マンドレルバ一 B表面に非黒鉛系潤滑剤を塗布して素管 Sを延伸圧延し、低 炭素鋼からなる管 S1を製造する工程について説明する。上記のようにして表面に黒 鉛系潤滑剤が塗布され延伸圧延に供されたマンドレルバ一 Bは、搬送ラインから抜き 出され、本発明に係るオフライン洗浄設備で洗浄される。このオフライン洗浄設備は 、例えば、継目無管の製造ライン 0から離間したマンドレルバ一 Bを保管するための バー保管庫 3に設置することが例示される。
[0019] 図 2は、本発明に係るオフライン洗浄設備の概略構成を示す説明図である。
図 2に示すように、オフライン洗浄設備 15は、マンドレルバ一 Bを周方向に回転させ ながら軸方向に搬送する搬送装置と、該搬送装置によって搬送されるマンドレルバ 一 Bの側方に対向して配置され、マンドレルバ一 Bの外面に向けて高圧水を噴射す る洗浄装置とを備える。
[0020] 本実施形態に係る搬送装置は、マンドレルバ一 Bを支持する搬送ロール 17及びス キューロール 18で構成されている。搬送ロール 17を回転させることによりマンドレル バー Bは軸方向に搬送され、スキューロール 18を回転させることによりマンドレルバ 一 Bは周方向に回転する。したがって、搬送ロール 17及びスキューロール 18の双方 を回転させることにより、マンドレルバ一 Bは周方向に回転しながら軸方向に搬送され ることになる。
[0021] 本実施形態に係る洗浄装置は、マンドレルバ一 Bの下方に配置された 2個の洗浄ノ ズル Idを備えている。洗浄ノズル Idを下方に配置することにより、マンドレルバ一 Bの 外径に関わらず洗浄ノズル Idとマンドレルバ一 B表面との距離を一定にすることが可 能である。そして、 2個の洗浄ノズル Idからマンドレルバ一 Bの外面に向けて高圧水 1 9を噴射しながら、搬送ロール 17及びスキューロール 18を回転させれば、マンドレル バー Bの表面全体を洗浄することが可能である。なお、洗浄ノズル Idとマンドレルバ 一 B表面との距離は数 100mm程度に設定され、洗浄ノズル Idから噴射する高圧水 19の拡がり角は 10° 〜20° に設定される。
[0022] 洗浄ノズル Idから噴射する高圧水の水圧は、 0. 2〜； 150MPa (好ましくは 20〜； 15 OMPa)に設定される。以下、この理由について説明する。
[0023] オフライン洗浄設備 15の洗浄ノズル Idから噴射する高圧水の水圧を適宜変更して 、表面に黒鉛系潤滑剤が十分に付着したマンドレルバ一 Bの洗浄試験を行った。具 体的には、潤滑剤の付着性や貯蔵安定性を確保するための有機バインダー（酢酸ビ ニルゃアクリル樹脂など)が比較的多く添加された黒鉛系潤滑剤を付着させた場合と 、有機バインダーの添加量が少な!/、黒鉛系潤滑剤を付着させた場合の双方にっレヽ て洗浄試験を行った。一般的に、有機バインダーの添加量が多!/、潤滑剤は耐水性 を示すために洗浄し難く、添加量が少な!/、潤滑剤は非耐水性 (水溶性）を示すため に洗浄し易い傾向がある。そして、マンドレルバ一 Bの搬送速度を適宜変更（マンドレ ルバ一 1本当たりの洗浄時間を変更）して洗浄を行い、洗浄後のマンドレルバ一 B表 面の付着物を分析することにより、マンドレルバ一 B表面に残存する炭素付着量 (g/ m2)を求めた。なお、この洗浄試験で用いたマンドレルバ一 B表面には、通常通り、 焼付きの防止を目的として設けられた酸化皮膜が存在しており、洗浄後の酸化皮膜 の状態を表面のミクロ観察によって確認した。
以上に説明した洗浄試験の結果の一部を表 1に示す。
[表 1]
Figure imgf000007_0001
[0025] 表 1に示すように、洗浄ノズル Idから噴射する高圧水の水圧を 20〜； 150MPaに設 定することにより、操業に支障を来すことがない洗浄時間（10分/本未満)で、マンド レルバー B表面に残存する黒鉛系潤滑剤を管 S 1内面の浸炭が問題にならない程度 まで十分に低減すること（炭素付着量 30g/m2未満）が可能であった。
[0026] また、高圧水の水圧を 0. 2MPa以上 20MPa未満に設定した場合、有機バインダ 一の添加量が多!/、黒鉛系潤滑剤を付着させたマンドレルバ一 Bにつ!/、ては、洗浄時 間を許容範囲外である 20分/本にしても、残存する黒鉛系潤滑剤を十分に低減す ることができなかった (炭素付着量 30g/m2以上)。一方、有機バインダーの添加量 が少なレ、黒鉛系潤滑剤を付着させたマンドレルバ一 Bにつ!/、ては、高圧水の水圧を 0. 2MPa以上 20MPa未満に設定しても、洗浄時間及び炭素付着量の双方を許容 範囲内（洗浄時間： 10分/本未満、炭素付着量： 30g/m2未満）にすることが可能 であった。有機バインダーの添加量が少ない非耐水性の潤滑剤を使用すると、一定 時間にマンドレルミル 8で素管 Sを延伸圧延する頻度が高ければ (例えば、 15〜30 秒毎の延伸圧延）、延伸圧延の開始の直前まで圧延ロールに吹き付けられる冷却水 の滴りや、圧延ロールから落下する水滴によって、マンドレルバ一 B表面に塗布され た潤滑剤まで流れ落ちる。このため、延伸圧延時にマンドレルバ一 Bと素管 Sとが焼 付くおそれがある。従って、延伸圧延する頻度の高い鋼種や製造ライン 0に対して、 非耐水性の潤滑剤を使用することは好ましくなぐ有機バインダーの添加量が多!/、耐 水性の潤滑剤を使用することが好ましい。このため、前述のように高圧水の水圧を 20 MPa以上に設定することが好ましい。し力もながら、延伸圧延する頻度が低い（例え ば、 60秒毎の延伸圧延)鋼種や製造ライン 0に対しては、非耐水性の潤滑剤を使用 しても、延伸圧延時にマンドレルバ一 Bと素管 Sとが焼付くおそれが少ない。このため 、必ずしも高圧水の水圧を 20MPa以上に設定する必要はなぐ 0. 2MPa以上に設 定しさえすればよい。
[0027] 一方、表 1に示すように、高圧水の水圧を 0. 2MPa未満に設定すると、非耐水性の 潤滑剤を付着させたマンドレルバ一 Bであっても、許容範囲内の洗浄時間では、残 存する黒鉛系潤滑剤を十分に低減することができな力 た。また、 150MPaより高い 水圧の高圧水を噴射すると、マンドレルバ一 Bの表面に形成された酸化皮膜が剥離 した。
[0028] 以上の理由により、洗浄ノズル Idから噴射する高圧水の水圧は、 0. 2~150MPa
(好ましくは 20〜； 150MPa)に設定される。
[0029] なお、以上に説明したオフライン洗浄設備 15によるマンドレルバ一 B表面の洗浄と
、従来の回転ブラシを用いた擦過装置によるマンドレルバ一 B表面の清掃との効率を 比較する試験も行った。試験前のマンドレルバ一 Bの表面には、有機バインダーが多 く添加された耐水性の黒鉛系潤滑剤を付着させた。
[0030] 図 3は、上記試験に用いた従来のオフライン清掃に用いられる擦過装置の概略構 成を示す説明図である。
図 3に示すように、擦過装置 16は、マンドレルバ一 Bを支持する搬送ロール 17及び スキューロール 18と、マンドレルバ一 Bに接触するように配置された回転ブラシ 4とを 備える。回転ブラシ 4を回転させながら、スキューロール 18を回転させてマンドレルバ 一 Bを周方向に回転させ、搬送ロール 17を回転させてマンドレルバ一 Bを軸方向に 搬送する。これにより、マンドレルバ一 Bの表面全体に回転ブラシ 4が擦過して清掃で きる。
上記試験の結果を表 2に示す。
[表 2]
Figure imgf000009_0001
[0032] 表 2に示すように、従来の擦過装置 16を用いると、操業に支障を来すことがない清 掃時間（5分/本)では、マンドレルバ一 B表面に残存する黒鉛系潤滑剤 (炭素付着 量)を管 S 1内面の浸炭が問題にならない程度まで十分に低減することができなかつ た。また、マンドレルバ一 B表面に残存する黒鉛系潤滑剤を十分に低減するには、清 掃時間を許容範囲外である 10分/本以上にする必要があり、操業上の問題がある。 これに対して、オフライン洗浄設備 15によれば、表 1を参照して説明したのと同様に、 操業に支障を来すことがない洗浄時間（10分/本未満）で、マンドレルバ一 B表面に 残存する黒鉛系潤滑剤を管 S1内面の浸炭が問題にならない程度まで十分に低減 すること (炭素付着量 30g/m2未満）が可能であった。
[0033] 以上のようにして、オフライン洗浄設備 15で洗浄されたマンドレルバ一 Bは、搬入テ 一ブル 6から再び搬送ラインに搬入される力 S、この搬入の前に、少なくともマンドレル バー Bの搬送ラインに設置される潤滑剤塗布装置 7からマンドレルミル 8の入側まで の間に配置される搬送装置を予め洗浄しておくことが好ましい。
[0034] 図 4は、上記の搬送装置を構成する搬送ロールを洗浄するために用いられる搬送 ライン洗浄装置 1の概略構成を示す説明図である。
図 4に示すように、搬送ライン洗浄装置 1は、搬送ロール 10の表面から数 100mm 上方に離間した位置に配置された 2個の洗浄ノズル la、 lbを備える。搬送ロール 10 を回転させながら、洗浄ノズル la、 lbから搬送ロール 10に向けて高圧水 11を噴射 することにより、搬送ロール 10が洗浄される。なお、好ましくは、洗浄ノズル la、 lbか ら噴射する高圧水 11の拡がり角は 10° 〜20° に設定され、高圧水 11の水圧は 30 〜； 150MPaに設定される。
[0035] 上記のようにして、マンドレルバ一搬送ラインに配置された搬送装置が予め洗浄さ れた後、マンドレルバ一 Bは、搬入テーブル 6から再び搬送ラインに搬入される。搬入 されたマンドレルバ一 Bは、潤滑剤塗布装置 7によって表面に非黒鉛系潤滑剤が塗 布される。この後、マンドレルバ一 Bは、マンドレルミル 8の入側までの搬送ラインの途 中で低炭素鋼からなる素管 Sに揷入され、素管 Sは、マンドレルミル 8により延伸圧延 されて管 S 1となる。マンドレルバ一 Bは、マンドレルミル 8での延伸圧延が終了した後 に引き抜かれ、リターンライン 9上を搬送されて、水冷装置 5で冷却される。この後、マ ンドレルバ一 Bは、搬送ラインに配置されたオンライン洗浄装置 2で洗浄される。
[0036] 図 5は、オンライン洗浄装置 2の概略構成を示す説明図であって、図 5 (a)はオンラ イン洗浄装置 2の正面図であり、図 5 (b)はオンライン洗浄装置 2の配置を示す説明 図である。
図 5に示すように、オンライン洗浄装置 2は、潤滑剤塗布装置 7の上流側に配置さ れ、延伸圧延を終了したマンドレルバ一 Bを洗浄する。オンライン洗浄装置 2は、マン ドレルバ一 Bとの距離が最大で数 100mmとなるように環状に配設された計 8個の洗 浄ノズル lcを備える。各洗浄ノズル lcからマンドレルバ一 Bに向けて高圧水 12を噴 射することにより、マンドレルバ一 Bの表面が洗浄される。なお、好ましくは、洗浄ノズ ノレ lcから噴射する高圧水 11の拡がり角は 10° 〜20° に設定され、高圧水 12の水 圧は 30〜； 150MPaに設定される。
[0037] 上記のようにして、マンドレルバ一 Bは、オンライン洗浄装置 2で洗浄された後、再 び潤滑剤塗布装置 7によって表面に非黒鉛系潤滑剤が塗布され、前述と同様のェ 程で 2パス目以降の低炭素鋼からなる素管 Sの延伸圧延に供される。
[0038] 表 3は、以上に説明した工程によって製造した低炭素鋼からなる継目無管内面の 浸炭状況、及び、オフライン洗浄設備 15によるマンドレルバ一 Bのオフライン洗浄を 行わずに製造した低炭素鋼力 なる継目無管内面の浸炭の状況を評価した結果を 示す。なお、浸炭状況の評価では、条件 1、 3についてはマンドレルミル 8で 2パス目 に延伸圧延した継目無管の内面から、条件 2、 4については 1パス目（したがって、ォ ンライン洗浄は無し）に延伸圧延した継目無管の内面から、それぞれ分析用サンプ ルを切り出し、カントバック (発光分光分析）によって炭素濃度を測定した。そして、継 目無管の素材の炭素濃度に対して同等以下 (浸炭無し)である場合を◎とし、炭素濃 度の増加量が 0· 00；!〜 0· 01 %である場合 (許容できる範囲）を〇とし、それを超え て炭素濃度が増加した場合を Xとして、それぞれ評価した。
[表 3]
Figure imgf000011_0001
表 3に示すように、マンドレルバ一 Bのオフライン洗浄を行わずに製造した継目無管 では浸炭が生じたのに対し、オフライン洗浄設備 15によるマンドレルバ一 Bのオフラ イン洗浄を行って製造した継目無管では、オンライン洗浄装置 2による洗浄の有無に 関わらず、浸炭を実用上問題ない程度に抑制できた。

Claims

請求の範囲
[1] マンドレルミルでの管の延伸圧延に供された後、マンドレルバ一搬送ラインから抜き 出されたマンドレルバ一を洗浄する設備であって、
マンドレルバ一を周方向に回転させながら軸方向に搬送する搬送装置と、 前記搬送装置によって搬送されるマンドレルバ一の側方に対向して配置され、マン ドレルバ一の外面に向けて水圧が 0. 2〜150MPaの高圧水を噴射する洗浄装置と を備えることを特徴とするマンドレルバ一洗浄設備。
[2] 前記高圧水の水圧は、 20〜150MPaであることを特徴とする請求項 2に記載のマ ンドレルバ一洗浄設備。
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