JP2002153903A - 冷間ピルガー圧延機の逆方向転動可能なロール溝の回転駆動方法 - Google Patents

冷間ピルガー圧延機の逆方向転動可能なロール溝の回転駆動方法

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JP2002153903A
JP2002153903A JP2001296911A JP2001296911A JP2002153903A JP 2002153903 A JP2002153903 A JP 2002153903A JP 2001296911 A JP2001296911 A JP 2001296911A JP 2001296911 A JP2001296911 A JP 2001296911A JP 2002153903 A JP2002153903 A JP 2002153903A
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JP
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roll
rolling
pinion
cold pilger
groove
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Application number
JP2001296911A
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English (en)
Inventor
Michael Baensch
ベンシュ ミヒャエル
Horst Stinnertz
シュティネルツ ホルスト
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SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B21/00Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/06Devices for revolving work between the steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
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    • B21B21/005Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills with reciprocating stand, e.g. driving the stand

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】冷間ピルガー圧延機のロール対駆動方法におい
て、ピニオンの転動曲線の、リングロールの先細り溝の
ニュートラルゾーンに対する適合性を改善する。 【解決手段】リングロールの駆動ピニオンの転動曲線を
リングロールの先細り溝のニュートラルゾーンに適合さ
せるため円形のピニオンを使用し、これをロール軸線上
に偏心配置して固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷間ピルガー圧延
機のリングロールのテーパ溝における中立ゾーンにリン
グロールの駆動ピニオンの転動曲線を適合させるための
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】冷間ピルガー圧延機は、押出し成形、熱
間圧延、または連続鋳造された厚壁の金属中空ビレット
を、特に銅中空ビレットを、比較的長い距離で1回の工
程で偏心率の小さな、薄壁の、引き抜き可能な管に圧延
するのに適している。
【0003】適用されるピルガー方法は金属管の成形圧
延方法であり、多数の成形ステップで径と壁厚を減少さ
せるものである。この場合、管溝内で圧延を行なう際
に、圧延方向に先細りになっている位置固定の圧延マン
ドレルが設けられる。圧延マンドレルは長いマンドレル
バーに固定され、マンドレルバーはマンドレル対向支持
部により締め付け保持される。
【0004】ロール対は往復工程でマンドレル上にある
管状の圧延材を圧延し、パン生地を引き伸ばす麺棒のよ
うに圧延材を引き伸ばす。ロール対は逆方向に往復動す
る圧延スタンドで支持されており、該ロール対と結合さ
れ、2つの定置のラックと噛み合っているピニオンによ
り、スタンド移動時に駆動される。この場合、ロール溝
は往復動する圧延スタンドと同期して往復動する。
【0005】圧延スタンド自身は、エンジンのピストン
のようにクランク装置により往復動せしめられる。ロー
ル溝はほぼ円形であり、従来の技術の通常の構成では、
ロール周全体にわたって縮小している。ロールと圧延マ
ンドレルの間の、縮小または先細りになっている横断面
は、圧延材の径と壁厚を同時に減少させる。
【0006】ロールは、2つの死点の少なくとも一方の
領域で中空ビレットを短時間解放し、その際中空ビレッ
トは前進および(または)同時に回転せしめられ、たと
えばほぼ60゜回転せしめられる。この方法では、プレ
ストロークとリターンストロークはともに成形のために
利用される。前記両死点における送りと回転角は管の材
料および品質必要条件に依存している。圧延された管の
形状変化抵抗率は、特殊合金の場合400N/mm
ら1500N/mm以上まで達する。
【0007】上述した管圧延方法の原理図を図2のaと
bに純粋に概略的に示す。図2のaはプレストローク時
のリダクションを示し、bは切断線A−Bによる出口横
断面を示し、cはリターンストローク時のリダンクショ
ンを示し、dは切断線A−Bによる出口横断面を示して
いる。
【0008】冷間ピルガー圧延機をインラインコイル装
置と組み合わせることにより、たとえば250m長のコ
イル化された管の製造が可能である。この場合、圧延過
程で歩進的な送りで往復動して冷間ピルガー圧延機から
走出する管は曲げられてコイルになり、次の引抜き過程
に必要なケージの中へ直接蓄積される。
【0009】前述した冷間ピルガー方法による成形過程
は、生産速度が比較的遅いにもかかわらず、かなりの適
用分野に対し大きな利点がある。 −場合によっては径および壁厚の横断面減縮は比較的大
きい。 −周方向において十分流動する結果、偏心率がかなり減
少する。 −機械的な焼き戻しの結果、材料継ぎ目が最適化され
る。 −長い管の製造。
【0010】管を製造するための冷間ピルガー方法は、
丸みだしを改善させ、表面の均質性および粗さを一定に
する。しかも、 −圧延材の径および壁厚に対する公差が小さい。 −プロセスに伴う材料ロスがない。 −成形が困難な素材に対しても適用できる。 −重量があり、長い中空ビレットを使用することにより
経済性が高い。 −ある寸法の中空ビレットから種々のサイズの完成品を
製造できる。
【0011】それにもかかわらず、ピルガーステップ型
圧延機のストローク長に対する幾何学的状況のために、
従来の技術では、駆動ホイールの半径が不変の場合、ロ
ール溝の転動半径がロール回転時に広範囲に変化すると
いう欠点が生じる。駆動ホイールは圧延対象である管上
で強制的にスリップし、これにより管のクオリティが悪
化する。この場合、圧延材に対し不具合なスラスト力が
生じるために、一連の問題が発生する。たとえば、薄壁
の未加工管を通常の送りで圧延するのは困難であり、或
いはほとんど不可能である。圧延の際に未加工管の両端
面が互いに食い込んで、圧延機のパワーが低下するから
である。さらに圧延機はその機能要素のすべてに高負荷
がかかり、強制的に磨耗する。特にロールおよびマンド
レルが破損する恐れがあり、ほかにも圧延機に損傷が生
じ高くつく。
【0012】従来の技術の他の欠点は、圧延スタンドの
リターンストロークが成形作業に対し制限的にしか利用
できないことである。これは、最大リターンローリング
力が主にリターンストロークで生じるからである。これ
により、走出死点領域における基本的に重要な未加工管
の補助的な送りを完全に利用できず、よって可能な生産
効率を制限してしまう。
【0013】さらに、従来の技術により、成形技術的に
可能な径の減縮が制限されている。径の減縮率が増大す
るに伴って、局所的に適合されていないピニオン基準円
による問題も増加することがある。これも冷間ピルガー
方法の経済性を損なう。
【0014】この対策として従来の技術で知られいるこ
とは、とりわけ、中心に配置される円形のピニオンの基
準円とロール径とを実際の圧延サイズに関係づけること
である。しかし、これにより圧延過程を満足に改善する
ことはできない。
【0015】これに対し、ドイツ特許公開第17529
96号公報は、適当な直線状のラックと噛み合うスパイ
ラル状のピニオンを使用することを提案している。この
解決法の主要な欠点は、これにより利用可能なロール溝
長さが消失し、圧延効率が低下することである。さらに
この解決法はラックが直線状の形状でなければならな
い。しかしながら、ロール溝の展開は高次の放物線に従
うので、この解決法でも目標曲線への接近はかなり制限
的にしか可能でない。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
従来の技術から出発して、冷間ピルガー圧延機のロール
対駆動方法において、ピニオンの転動曲線の、リングロ
ールの先細り溝のニュートラルゾーンに対する適合性を
著しく改善することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、リングロールの駆動ピニオンの転動曲線を
リングロールの先細り溝のニュートラルゾーンに適合さ
せるために円形のピニオンを使用し、これをロール軸線
上に偏心配置して固定することを特徴とするものであ
る。
【0018】本発明により以下の効果が得られる。 −送り往復台に対する圧力負荷が低下する。 −ロールプロフィールと圧延材との相対運動による制御
不能な送りが回避される。 −ロールプロフィールの磨耗が減少する。 −摩擦力が減少するので、エネルギー消費量が低減す
る。 −ピニオンの転動曲線をリングロールの先細り溝のニュ
ートラルゾーンに適合させることができる。 −公知の解決法の上記以外の欠点も解消される。
【0019】本発明の構成の特徴は、ピニオンを駆動す
るため、よってリングロールを駆動するため、対応的に
正弦状のラックを使用することにある。この本発明によ
る解決法は、従来の技術の不満足な方法および装置の欠
点を低減または解消させるものであり、たとえば圧延製
品および圧延機に対する前述の欠点を伴う、圧延材上で
のロール対のスリップ、或いは生産効率の減少を解消す
るものである。
【0020】本発明による方法の他の構成によれば、対
応的に正弦状のラックと噛み合う円形の偏心ピニオンを
使用し、以下の4つのパラメータ、すなわち −ロール径と、 −ピニオン基準円と、 −偏心率と、 −ロールスタンドの走入死点に対する偏心率の角度位置 の4つのパラメータが実際の圧延サイズに適合可能であ
る。
【0021】本発明の他の特徴および詳細は、図面に図
示した実施形態に関する以下の説明から明らかである。
【0022】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を添付の
図面を用いて詳細に説明する。図2のaないしdは、従
来よく知られている冷間ピルガープロセスを示すもので
ある。この冷間ピルガープロセスは、冷間ピルガーロー
ル対10,10’を用いて管12を製造または成形する
ために用いられる。冷間ピルガーロール対10,10’
は図示していない圧延スタンドで支持されている。被加
工対象である管12は圧延マンドレル13で案内されて
いる。圧延スタンドは圧延プロセスの間往復運動を実施
し、その際往復振動数は300/分およびそれ以上が可
能である。その際、管12は圧延溝11,11’により
その仕上げ形状または最終輪郭にもたらされる。圧延溝
11,11’はその全周にわたって、互いに対向してい
るロール10または10’にカッティングされており、
圧延間隙(図2のbとdを参照)内で管12を、その外
周を閉じるように取り囲んでいる。圧延溝11または1
1’は、ロール周の展開図で見ると、その溝形成態様に
応じて異なる幅および(または)深さを有している。こ
れを図2のaまたはcでは圧延溝輪郭部11,11’を
ハッチングで示すことにより示唆した。
【0023】管12は圧延の間搬送方向Rへ移動する。
プレストローク(図2のaに概略的に図示した)の間、
互いに補完的な冷間ピルガーロール対10,10’は、
搬送方向Rにおいて、圧延間隙内で圧延溝11,11’
によって取り囲まれている管12上を転動する。リター
ンストローク(図2のcに概略的に示した)では、搬送
方向Rとは逆の方向において管12上での冷間ピルガー
ロール対10,10’の転動が行なわれる(図中の回転
方向14と並進方向15を示す矢印を参照)。
【0024】図1には、冷間ピルガー圧延機のストロー
ク長に関する幾何学的状況をグラフの形で示した。この
基礎になっているのは、1実施形態における以下のよう
なデータまたはパラメータである。 銅圧延 87×11を40×2へ圧延 ロール径 375mm ピニオン基準円 336mm スタンドのストローク 1023mm 減少溝長さ 600mm 平坦溝長さ 140mm ピニオン偏心率 13mm 角度のずれ 140゜
【0025】溝の基本曲線としての溝展開構成は以下の
構成からなる。 −ロールが圧延材を前進および回転させるために解放す
るゾーン1 −パラボラ機能に従うリダクションゾーン2 −筒状の平坦ゾーン3 −圧延材を補助的に回転および(または)前進させるこ
とのできる移行部4
【0026】曲線5は、種々の転動速度から縦方向の力
が中立化する中立素分を示している。溝底部と中立素分
の間にある圧延材部分は比較的低速で圧延され、ロール
径部6と中立素分5の間の圧延材部分はより高速で圧延
される。
【0027】曲線5に従うピニオン基準円も、溝の長さ
に関連して変化する転動挙動から生じる縦方向の力を中
立化させる。中心に配置される円形のピニオン7は、こ
の必要条件に完全に近づくことはできない。なぜなら、
前部溝領域では、大きすぎる周速成分が優勢であるが、
これに対して平坦ゾーン3の平坦領域では劣勢だからで
ある。120゜のロール展開でのみ挙動はほとんど正確
である。
【0028】しかしながら、本発明に従ってピニオンを
偏心配置すると(符号8を参照)、努力目標である曲線
5に極めて十分に接近し、圧延材の運動傾向は十分に中
立化される。ロール外周は無制限に利用可能であり、曲
線の変化は従来の技術の場合よりも著しく目標曲線に従
う。
【図面の簡単な説明】
【図1】冷間ピルガー圧延機のストローク長に関する幾
何学的状況を示すグラフである。
【図2】本発明による圧延方法の作業ステップを示すも
ので、aはピニオンを偏心配置して送りを行なう際のリ
ダクションを示す図、bは切断線A−Bによる出口横断
面図、cはリターンストローク時のリダクションを示す
図、dは切断線A−Bによる出口横断面図である。
【符号の説明】
1 ロールが圧延材を前進および回転させ
るために解放するゾーン 2 パラボラ機能に従うリダクションゾー
ン 3 筒状の平坦ゾーン 4 圧延材を補助的に回転およびまたは前
進させることのできる移行部 5 中立素分 6 ロール径部 7 ピニオン 8 ピニオンの偏心配置 10,10’ 冷間ピルガーロール対 11,11’ 圧延溝 12 管 13 圧延マンドレル 14 回転方向 15 並進方向
フロントページの続き (72)発明者 ホルスト シュティネルツ ドイツ連邦共和国 デー・47877 ヴィリ ヒ クニッケルスドルフ 89

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷間ピルガー圧延機のリングロールのテー
    パ溝における中立ゾーンにリングロールの駆動ピニオン
    の転動曲線を適合させるための方法において、 円形のピニオンを使用し、これをロール軸線上に偏心配
    置して固定することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】ピニオンおよびリングロールを駆動するた
    め、対応的に正弦状のラックを使用することを特徴とす
    る、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】対応的に正弦状のラックと噛み合う円形の
    偏心ピニオンを使用し、以下の4つのパラメータ、すな
    わちロール径と、ピニオン基準円と、偏心率と、ロール
    スタンドの走入死点に対する偏心率の角度位置の4つの
    パラメータが実際の圧延サイズに適合可能であることを
    特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
JP2001296911A 2000-11-02 2001-09-27 冷間ピルガー圧延機の逆方向転動可能なロール溝の回転駆動方法 Pending JP2002153903A (ja)

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