JP2006263817A - 継目無管の製造方法及び清掃設備 - Google Patents

Abstract

【課題】操業に支障を来すことなく、継目無管に生じる浸炭を効果的に抑制しながら、継目無管を製造する。
【解決手段】少なくともマンドレルバーＢの搬送工程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洗浄する工程と、この潤滑剤塗布装置７の上流側で延伸圧延に供されたマンドレルバーＢを洗浄する工程と、この潤滑剤塗布装置７によってマンドレルバーＢに非黒鉛系潤滑剤を塗布する工程とを含み、延伸圧延に供される前のマンドレルバーＢの表面に付着する黒鉛量Ｃ２（ｇ／ｍ^２）と、潤滑剤の有機バインダに含有される炭素の含有量Ｃ１（ｇ／ｍ^２）とが、（１）式：０．０８×Ｃ１＋０．０５×Ｃ２≦３、及び（２）式：３≦Ｃ１＋Ｃ２≦５０を満足するように、搬送装置及びマンドレルバーＢそれぞれの洗浄を行うことにより、継目無管を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、継目無管の製造方法及び清掃設備に関する。具体的には、本発明は、操業に支障を来すことなく、延伸圧延される管の内面に生じる浸炭を効果的に抑制できる継目無管の製造方法及び清掃設備に関する。

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、はじめに、丸ビレット又は角ビレットを加熱炉により１２００〜１２６０℃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挿入し、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ーを引き抜いた後、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。

延伸圧延時のマンドレルバーと素管とは焼き付き易い。そこで、マンドレルバーの表面に潤滑剤が塗布される。潤滑剤として、主に、耐摩耗特性や耐焼き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、マンドレルバーは、その表面に塗布された潤滑剤が乾燥してから、例えば搬送ローラ等の搬送装置に当接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、マンドレルバーの搬送時に乾燥していない潤滑剤が滴り落ち、マンドレルバーの下方の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から搬送する場合でも、搬送中の振動等によって潤滑剤の被膜が脱落又は剥げ落ち、搬送装置に付着する。このため、マンドレルバーの搬送装置は、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ーの搬送装置は黒鉛によって汚染されるので、この搬送装置に当接しながら搬送されるマンドレルバーも黒鉛によって汚染される。

このようにして黒鉛によって汚染されたマンドレルバーを用いて、例えばＳＵＳ３０４Ｌ等の炭素含有量が０．０４％以下（本明細書では特にことわりがない限り「％」は「質量％」を意味する）の低炭素鋼からなる素管に延伸圧延を行うと、延伸圧延された管材の内面が不可避的に浸炭される。

この浸炭を防止するには、如何なる鋼種に対しても黒鉛系潤滑剤を一切用いないこと、非黒鉛系潤滑剤のみを用いる製造工程を設けること、又は、黒鉛系潤滑剤を用いる製造工程により低炭素ステンレス鋼の継目無管を製造する際にはマンドレルバーの搬送装置を十分洗浄すること等の対策が考えられる。

しかし、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り、また新たな製造工程を設けるためには新たな設備投資を要し、いずれにしても経済性の点で実施することが難しい。このため、主に、マンドレルバーの搬送装置を洗浄する対策が行われる。

例えば、特許文献１には、搬送装置の洗浄性を高めるために非耐水性の黒鉛系潤滑剤を用いる発明が開示されている。また、特許文献２には、高圧の蒸気や水を吹き付けてマンドレルバーやマンドレルバーの搬送装置を洗浄することによって、マンドレルバーの表面における黒鉛の付着量を１００ｍｇ／ｍ^２以下に抑制する発明が開示されている。
特開２００２−２８７０５号公報 特開２０００−２４７０６号公報

しかし、特許文献１により開示された発明に基づいて非耐水性の潤滑剤を使用すると、マンドレルミルの圧延ロールに吹き付けられる冷却水によってマンドレルバーの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ーと素管とが焼き付くおそれがある。これを防ぐために、特許文献１には圧延ロールに対する冷却水の供給及び停止を厳密に行うことが開示される。しかし、延伸圧延の開始の直前まで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を完全に無くすことは現実には不可能である。したがって、特許文献１により開示された発明に基づいても、延伸圧延時にマンドレルバーと素管とが焼き付くおそれがあり、操業の安定性を確保できない。

また、たとえ特許文献２により開示されるように未使用のマンドレルバーを用いても、黒鉛系潤滑剤を使用した直後にマンドレルバーの表面における黒鉛の付着量が１００ｍｇ／ｍ^２以下になるように搬送装置を洗浄することも、現実には難しい。したがって、特許文献２により開示された発明に基づいても、延伸圧延時にマンドレルバーと素管とが焼き付くおそれがあり、操業の安定性を確保できない。

したがって、特許文献１、２により開示された発明に基づいても、マンドレルバーの製造工程において、特に低炭素ステンレス鋼からなる継目無管に生じる浸炭を効果的に抑制することは、困難である。

本発明は、少なくともマンドレルバーの搬送工程に設置される潤滑剤塗布装置からマンドレルミルの入側までの間に配置される搬送装置を洗浄する工程と、この潤滑剤塗布装置の上流側で延伸圧延に供されたマンドレルバーを洗浄する工程と、この潤滑剤塗布装置によってマンドレルバーに潤滑剤、特に非黒鉛系潤滑剤を塗布する工程とを含み、延伸圧延に供される前のマンドレルバーの表面に付着する黒鉛量Ｃ２（ｇ／ｍ^２）と、潤滑剤の有機バインダに含有される炭素の含有量Ｃ１（ｇ／ｍ^２）とが下記（１）式及び（２）式を満足するように、搬送装置及びマンドレルバーそれぞれの洗浄を行うことを特徴とする継目無管の製造方法である。
０．０８×Ｃ１＋０．０５×Ｃ２≦３ ・・・・・・・（１）
３≦Ｃ１＋Ｃ２≦５０ ・・・・・・・（２）

また、本発明は、少なくともマンドレルバーの搬送工程に設置される潤滑剤塗布装置からマンドレルミルの入側までの間に配置される搬送装置を洗浄し、この潤滑剤塗布装置によってこの搬送装置により搬送されるマンドレルバーに潤滑剤、特に非黒鉛系潤滑剤を塗布してから、このマンドレルバーを素管の延伸圧延に用い、延伸圧延に用いられたマンドレルバーを潤滑剤塗布装置の上流側で洗浄することを繰り返すマンドレルバーの循環使用を行いながら、継目無管を製造する際に、延伸圧延に供される前のマンドレルバーの表面に付着する黒鉛量Ｃ２（ｇ／ｍ^２）と、潤滑剤の有機バインダに含有される炭素の含有量Ｃ１（ｇ／ｍ^２）とが上記（１）式及び（２）式を満足するように、搬送装置及びマンドレルバーそれぞれの洗浄を行うことを特徴とする継目無管の製造方法である。

これらの本発明に係る継目無管の製造方法では、搬送装置及びマンドレルバーの洗浄が、３０〜１５０ＭＰａの水圧の高圧水を搬送装置及びマンドレルバーに噴射することによって行われることが望ましい。

これらの本発明に係る継目無管の製造方法では、搬送装置の洗浄が、少なくとも、搬送装置のうちでマンドレルバーと接触する部分に、回転するバフを当接させることによって行われることが望ましい。

別の観点からは、本発明は、マンドレルバーの搬送工程に設置される潤滑剤塗布装置、特に非黒鉛系潤滑剤塗布装置からマンドレルミルの入側までの間に配置される搬送装置を洗浄する第１の洗浄手段と、潤滑剤塗布装置の上流側で延伸圧延に供されたマンドレルバーの外面に３０〜１５０ＭＰａの水圧の高圧水を噴射してマンドレルバーを洗浄する第２の洗浄手段とを備えることを特徴とする清掃設備である。この清掃設備を用いることにより、上述した本発明に係る継目無管の製造方法を実施することができる。

この本発明に係る清掃設備では、さらに、バフと、このバフを回転させる回転駆動機構と、搬送されるマンドレルバーに干渉しない位置、及びマンドレルバーの搬送装置のうちでマンドレルバーと接触する位置の間でこのバフを移動させるための移動機構とからなる拭き取り手段を備えることが望ましい。

これらの本発明では、継目無管が、延伸圧延後の管の内面における浸炭が問題であった低炭素ステンレス鋼からなる継目無管であることが例示される。

本発明に係る継目無管の製造方法及び清掃設備によれば、非黒鉛系潤滑剤を用いても、黒鉛系潤滑剤をも用いる汎用の普通鋼を主体とする製造工程によって低炭素ステンレス鋼からなる継目無管を製造した場合における管の内面における浸炭を解決できるとともに、延伸圧延時における焼き付きの発生を抑制できる。

このため、本発明によれば、操業に支障を来すことなく、延伸圧延の際に管の内面に生じる浸炭を効果的に抑制することができる。

本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では、潤滑剤が非黒鉛系潤滑剤であるとともに、低炭素ステンレス鋼からなる継目無管を製造する場合を例にとる。

はじめに、本発明の原理を説明する。

非黒鉛系潤滑剤には、潤滑剤の付着性や貯蔵安定性を確保するために、必要最低限の有機バインダが添加される。この有機バインダには炭素が含有される。このため、黒鉛系潤滑剤を用いた際にマンドレルバーやマンドレルバーの搬送装置に付着した黒鉛を完全に洗浄して除去したと仮定しても、有機バインダに含有される炭素が、依然として浸炭の原因となる。そこで、有機バインダに含まれる炭素と潤滑剤中の黒鉛との両者が搬送装置にどの程度まで付着しても管の内面の浸炭を生じないかを、説明する。

有機バインダに含まれる炭素と黒鉛とは、管の内面の浸炭の原因になる炭素の供給源としては同様に作用するものの、浸炭に及ぼす影響の程度が異なる。

表１には、塗布する潤滑剤の成分を種々変更することによって、表面に付着する非黒鉛系潤滑剤の有機バインダに含まれる炭素含有量Ｃ１（ｇ／ｍ^２）及び黒鉛量Ｃ２（ｇ／ｍ^２）を変化させた４種のマンドレルバーを用いて、素管を延伸圧延しただけで熱処理等を施さない圧延直後における管の内面における炭素の付着量Ｃ（ｇ／ｍ^２）を測定した結果を示す。表１において、管の内面における炭素付着量Ｃは、管の内面の予め定められた一定面積（測定面積）の領域を削り取り、削り取られた粉末の炭素量をカントバック（発光分光分析）によって測定し、測定炭素量（質量）／測定面積として、求めた。

表１に示す結果から、Ｃ、Ｃ１及びＣ２の間には、（３）式：Ｃ＝０．０００８×Ｃ１＋０．０００５×Ｃ２の関係が成立する。

さらに、後述するように炭素濃度の増加量を０．０１％以下に抑制することが望ましく、そのために（３）式により求められる管の内面の炭素付着量Ｃを０．０３ｇ／ｍ^２以下に抑制するので、
０．０８×Ｃ１＋０．０５×Ｃ２≦３ ・・・・・・・（１）
の関係が成り立つ。

図１は、継目無管の製造工程を模式的に示す説明図である。この図１を参照しながら、マンドレルバーＢを搬送しながら延伸圧延に供する際に、効果的にマンドレルバーＢの表面における黒鉛の汚染を抑制するために洗浄すべき搬送工程を説明する。

図１に示すように、この製造工程０では、延伸圧延に供されて搬送されたマンドレルバーＢを、水冷装置５により水冷して搬入テーブル６に搭載する。次に、マンドレルバーＢに潤滑剤塗布装置７により黒鉛系潤滑剤を塗布する。次に、ピアサ（図示しない）により穿孔圧延された素管ＳにマンドレルバーＢを挿入し、マンドレルミル８により通常の操業条件で素管Ｓを延伸圧延して管Ｓ１とする。そして、マンドレルバーＢを管Ｓ１から引き抜いてリターンライン９を介して水冷装置５へ戻す。マンドレルバーＢは、以上の循環使用により延伸圧延に供される。この循環使用により、マンドレルバーＢの搬送装置（図示しない）は、非黒鉛系潤滑剤に含有される有機バインダと、搬送装置に既に付着している黒鉛とにより、汚染される。

この後、条件１〜４により示される範囲に配置された搬送装置を洗浄する。
条件１：図１に示す潤滑剤塗布装置７〜マンドレルミル８の入側
条件２：図１に示すマンドレルミル８の出側〜水冷装置５
条件３：図１に示す潤滑剤塗布装置７〜マンドレルミル８の入側、並びに、マンドレルミル８の出側〜水冷装置５
条件４：洗浄無し

そして、条件１〜４により示される範囲に配置された搬送装置を洗浄した後、潤滑剤塗布装置７を用いて非黒鉛系潤滑剤を表面に５ｇ／ｍ^２の炭素付着量で塗布した新品のマンドレルバーＢの搬送のみ（サーキュレーションという）を行い、各マンドレルバーＢの表面における炭素付着量を測定した。このサーキュレーションを終了したマンドレルバーＢを用いて実際に素管Ｓを延伸圧延し、延伸圧延を行った後の管Ｓ１の内面における浸炭状況を測定した。

測定結果を表２に示す。なお、表２に示す数値の単位は全てｇ／ｍ^２である。また、浸炭状況は、延伸圧延の前の素管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０．００１〜０．０１％を許容できる範囲の○とし、それ以上に炭素濃度が増加した場合を×として、評価した。なお、炭素濃度は、延伸圧延後の管の内面から分析用サンプルを切り出し、カントバック（発光分光分析）で測定することによって、測定した。

表２の条件１、３に示すように、少なくとも潤滑剤塗布装置７からマンドレルミル８の入側までにおける搬送装置を洗浄することにより、浸炭を十分に抑制できる。また、表２の条件２、４に示すように、サーキュレーションを終了した後のマンドレルバーＢ、すなわち延伸圧延に供される直前のマンドレルバーＢの表面の炭素付着量が５０ｇ／ｍ^２よりも多いと、管Ｓ１の内面に浸炭が発生する。

延伸圧延に供されるマンドレルバーＢの表面における炭素付着量｛洗浄後の残存炭素付着量と、マンドレルバーＢの搬送装置からの炭素付着量と、塗布する潤滑剤に含まれる炭素含有量（有機バインダの炭素含有量又は黒鉛量）との総和｝を５０ｇ／ｍ^２以下に抑制すれば、管Ｓ１の内面の浸炭を抑制できる。しかし、この炭素付着量が３ｇ／ｍ^２未満であると、延伸圧延時に焼付きを生じるので、炭素付着量は防止の観点より３ｇ／ｍ^２以上であることが望ましい。

さらに、マンドレルバーＢの表面の付着物を分析することにより、下記（Ａ）及び（Ｂ）の事項が判明した。

（Ａ）黒鉛系潤滑剤を塗布して通常の延伸圧延に使用されたままのマンドレルバーＢの表面の付着物を分析すると、すなわち、延伸圧延に使用した直後のマンドレルバーＢをマンドレルバー搬送装置で搬送せずに抜き取って分析すると、５０〜１００ｇ／ｍ^２程度の炭素が付着していることが多い。

（Ｂ）マンドレルバーＢの洗浄を事前にオフラインで行った後にマンドレルバーＢの表面の付着物を分析すると、すなわち、延伸圧延に使用した直後のマンドレルバーＢをマンドレルバー搬送装置で搬送せずに抜き取ってオフラインで洗浄して分析すると、マンドレルバーＢの表面における炭素付着量は５ｇ／ｍ^２以下に抑制される。

これらの事項（Ａ）及び（Ｂ）、並びに、炭素付着量が５０ｇ／ｍ^２を超えると浸炭が生じること（表２参照）から、延伸圧延に供される直前で、すなわち非黒鉛系潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置７の前段においてマンドレルバーＢを洗浄することが好ましい。

また、延伸圧延に供される回数が増加するに伴って、マンドレルバーＢの表面に付着する炭素量が増加する可能性があるので、マンドレルバーＢの洗浄は毎回の延伸圧延に供される毎に行うことが好ましい。

本発明は、これらの事項に基づいて完成されたものであり、図１を参照しながら説明すると、少なくともマンドレルバーＢの搬送工程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洗浄する工程と、この潤滑剤塗布装置７の上流側で延伸圧延に供されたマンドレルバーＢを洗浄する工程と、この潤滑剤塗布装置７によってマンドレルバーＢに潤滑剤、特に非黒鉛系潤滑剤を塗布する工程とを含み、延伸圧延に供される前のマンドレルバーＢの表面に付着する黒鉛量Ｃ２（ｇ／ｍ^２）と、潤滑剤の有機バインダに含有される炭素の含有量Ｃ１（ｇ／ｍ^２）とが、（１）式：０．０８×Ｃ１＋０．０５×Ｃ２≦３、及び（２）式：３≦Ｃ１＋Ｃ２≦５０を満足するように、搬送装置及びマンドレルバーＢそれぞれの洗浄を行うことを特徴とする継目無管の製造方法である。

本発明によれば、上述したように、継目無管に生じる浸炭を効果的に抑制することができるとともに、後述するようにマンドレルバーＢの搬送装置を操業を阻害することなく洗浄することができる。

次に、上述した式（１）及び式（２）を満足するように、マンドレルバーＢ及び搬送装置を洗浄するための洗浄条件を説明する。

マンドレルバーＢの搬送装置である搬送ロールに高圧水を噴出する試験用洗浄ノズルを備える搬送ロールの洗浄装置１を、搬送ロール一本当たり２個設置し、マンドレルバーＢに黒鉛系潤滑剤を塗布して、通常の操業条件で素管Ｓを延伸圧延することにより、十分にマンドレルバーＢの搬送装置を黒鉛及び有機バインダにより汚染した後に、搬送ロールを回転させながら洗浄ノズルから高圧水を噴出させて搬送ロールの表面を洗浄する。

そして、目視により、搬送ロールの表面が完全に金属光沢を有するようになった時点で、黒鉛及び有機バインダによる汚染が無くなったと判断し、洗浄を終了する。この試験結果の評価として、洗浄を開始してから終了するまでの洗浄時間を概算する。そして、一つの搬送ロールについて概算した洗浄時間を、潤滑剤塗布装置７からマンドレルミル８の入側までの搬送装置全体を洗浄するのに必要な時間とする。

以上の試験を、洗浄ノズルから噴出する高圧水の水圧を順次変更して繰り返して、行った。なお、設ける洗浄ノズルの個数を３個以上に増加すれば、増加した分だけマンドレルバーＢの搬送工程を洗浄するのに必要な時間が短縮されることは、いうまでもない。

次に、マンドレルバーＢの表面を洗浄するための最適な洗浄条件を見出す試験を説明する。

潤滑剤塗布装置７の前段に、洗浄ノズルを８個環状に配設する。そして、黒鉛系潤滑剤を塗布して通常の延伸圧延に供されて十分に汚染されたマンドレルバーＢを、通常の送り速度で送りながら洗浄する。洗浄後のマンドレルバーＢの表面の付着物を分析することにより、マンドレルバーＢの表面の炭素付着量（ｇ／ｍ^２）を求める。

さらに、洗浄ノズルから噴出する高圧水の水圧を適宜変更する。なお、本試験で用いるマンドレルバーＢの表面には、通常通り、焼き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、この洗浄によってこの酸化皮膜が剥離していないことを、表面のミクロ観察により、確認する。

以上説明した洗浄試験により、マンドレルバーＢ及びその搬送装置の表面を洗浄した結果を表３に示す。

表３に示すように、３０ＭＰａ以上、好ましくは、４０ＭＰａ以上の水圧で高圧水を噴射することにより、操業に支障を来すことがない洗浄時間で、マンドレルバーＢの搬送装置を洗浄することができる。

上述したように、この表３に示す結果は、洗浄ノズルを搬送ロール一本当たり２個設置した場合であり、潤滑剤塗布装置７からマンドレルミル８の入側までの範囲に配置された搬送装置全体を洗浄するのに必要となる時間を概算した結果を示す。このため、例えば洗浄ノズルを搬送ロール一本当り４個設置する場合には、増加する洗浄ノズル数に応じて洗浄時間が半減する。

一方、３０ＭＰａ以上の水圧で高圧水を噴射してマンドレルバーＢの表面を洗浄することにより、表面の炭素付着量を５０ｇ／ｍ^２以下にできる。すなわち、洗浄後のマンドレルバーＢに潤滑剤塗布装置７によって所定量の非黒鉛系潤滑剤を塗布し、さらに、潤滑剤塗布装置７からマンドレルミル８の入側までの全ての搬送装置により搬送した後のマンドレルバーＢの表面の炭素付着量を５０ｇ／ｍ^２以下として、上述した（２）式を満足することができる。しかし、１５０ＭＰａより高い水圧の高圧水を噴出すると、マンドレルバーＢの表面に形成された酸化皮膜が剥離して焼付き等の圧延不良が生じる。

なお、表３には示していないが、３０ＭＰａ以上の水圧で高圧水を噴射すれば、（１）式の関係が満足される。この際、上述したのと同様に、洗浄、潤滑剤塗布さらには搬送後のマンドレルバーＢの表面における潤滑剤付着量（膜厚）を測定し、この測定値と予め分かっている潤滑剤の成分比率とに基づいて、有機バインダに含まれる炭素含有量Ｃ１及び黒鉛量Ｃ２を算出した。

以上の理由により、マンドレルバーＢ及びその搬送装置の表面を洗浄するための高圧水の水圧は、３０〜１５０ＭＰａに設定することが好ましい。したがって、少なくともマンドレルバーＢの搬送工程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洗浄する工程と、この潤滑剤塗布装置７の上流側で延伸圧延に供されたマンドレルバーＢを洗浄する工程とにおいては、３０〜１５０ＭＰａの水圧で高圧水を噴射することにより洗浄を行うことが好ましい。

マンドレルバーＢの搬送装置として、一般的には、搬送ロールが多用される。しかし、例えばチェーンコンベア等のように、外部に露出してマンドレルバーに当接する搬送要素を備える搬送装置を、搬送ロールとともに併用することもある。このような搬送装置の搬送要素も、マンドレルバーＢの搬送に伴って黒鉛等で汚染される。この搬送要素に上述した高圧水を噴射して洗浄すると、例えばチェーンコンベアの場合にはチェーンの潤滑を目的に塗布した潤滑剤まで黒鉛等とともに洗い流すことになり、チェーンの磨耗が進行してその寿命が著しく低下し、最悪の場合には破断に至る。このため、マンドレルバーＢに当接する搬送要素が外部に露出した搬送装置に対しては、上述した高圧水の噴射による洗浄を行わないことが望ましい。

つまり、例えばチェーンコンベアのように高圧水を噴射することによる洗浄を行うことが望ましくない搬送装置に対しては、そのマンドレルバーＢとの接触面に、回転するバフを当接させて拭き取る拭き取り装置を用いて、洗浄を行うことが望ましい。

これによれば、例えばチェーンコンベアにおけるマンドレルバーＢとの接触面に付着した黒鉛等を、回転するバフによって拭き取ることができるので、高圧水を噴射することによるチェーンコンベア等の搬送装置の寿命の低下を来すことなく、搬送装置を清掃することができる。

この拭き取り装置は、バフと、このバフを回転させる回転駆動機構と、搬送されるマンドレルバーに干渉しない位置、及びマンドレルバーの搬送装置のうちでマンドレルバーと接触する位置の間でこのバフを移動させるための移動機構とからなることが、望ましい。

これによれば、マンドレルバーＢの搬送装置のうち、例えばチェーンを用いた搬送装置といった高圧水を噴射することによる洗浄を行うことができない搬送装置に対しては、マンドレルバーＢを搬送する際には、移動機構によってマンドレルバーＢに干渉しない位置にバフを移動させる。そして、マンドレルバーＢを搬送せずに清掃する際には、移動機構によって搬送装置のマンドレルバーＢとの接触面に接触する位置にバフを移動させ、回転駆動機構によってバフを回転させる。このようにして、搬送装置の接触面に付着した黒鉛等を搬送装置の寿命の低下を来すことなく拭き取ることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を、説明する。

本実施の形態においても、図１に示すように、少なくともマンドレルバーＢの搬送工程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洗浄する。また、この潤滑剤塗布装置７の上流側で延伸圧延に供されたマンドレルバーＢを洗浄する。さらに、この潤滑剤塗布装置７によってマンドレルバーＢに潤滑剤、特に非黒鉛系潤滑剤を塗布する。

この際、延伸圧延に供される前のマンドレルバーＢの表面に付着する黒鉛量Ｃ２（ｇ／ｍ^２）と、潤滑剤の有機バインダに含有される炭素の含有量Ｃ１（ｇ／ｍ^２）とが、（１）式：０．０８×Ｃ１＋０．０５×Ｃ２≦３、及び（２）式：３≦Ｃ１＋Ｃ２≦５０を満足するように、搬送装置及びマンドレルバーＢそれぞれの洗浄を行って、継目無管を製造する。

図２は、搬送装置である搬送ローラを清掃するために用いられる清掃設備の第１の洗浄手段である洗浄装置１を示す説明図である。

本例では、搬送装置が搬送ロール１０である場合を示す。図２に示すように、搬送ロール１０の表面から数１００ｍｍ上方に離間した位置に２個の洗浄ノズル１ａ、１ｂを配置し、搬送ロール１０を回転しながら、洗浄ノズル１ａ、１ｂから搬送ロール１０へ向けて高圧水１１を噴出することにより、搬送ロール１０を洗浄する。

図３は、マンドレルバーＢの表面を清掃するために用いられる清掃設備の第２の洗浄手段である洗浄装置２の構成を示す説明図であって、図３（ａ）は第２の洗浄装置２の正面図であり、図３（ｂ）は第２の洗浄装置２の配置を示す説明図である。

図３に示すように、図１に示す潤滑剤塗布装置７の上流側に配置する第２の洗浄装置２により、延伸圧延を終了したマンドレルバーＢを洗浄する。この第２の洗浄装置２は、潤滑剤塗布装置７の前段に、マンドレルバーＢとの距離が最大で数１００ｍｍとなるように計８個の洗浄ノズル１ｃを環状に配設されて、配置される。各洗浄ノズル１ｃから高圧水１２を、延伸圧延を終了したマンドレルバーＢへ向けて噴出することによりマンドレルバーＢの表面が洗浄される。

なお、本実施の形態では、各洗浄ノズル１ａ〜１ｃから噴出する高圧水１２の水圧は、１００ＭＰａに設定される。また、噴出する高圧水の拡がり角は１０°〜２０°に設定される。これにより、およそ１５分程度（表３参照）の洗浄時間でマンドレルバーＢの洗浄を完了できる。

継目無管の製造に際しては、まず上述した洗浄ノズル１ａ、１ｂを有する第１の洗浄装置１を用いて、マンドレルバーＢの搬送工程に配置された搬送ローラを洗浄する。次に、図１に示す搬入テーブル６からマンドレルバーＢを搬送工程に搬入する。続いて、潤滑剤塗布装置７によってマンドレルバーＢの表面に非黒鉛系潤滑剤を塗布した後、マンドレルミル８の入側までの搬送工程の途中で素管ＳにマンドレルバーＢを挿入し、マンドレルミル８で延伸圧延する。マンドレルバーＢは、マンドレルミル８での延伸圧延が終了した後に管Ｓ１から引き抜かれ、リターンライン９で搬送して水冷装置５で冷却する。この後、第２の洗浄装置２によりマンドレルバーＢを洗浄し、再び潤滑剤塗布装置７によってマンドレルバーＢの表面に非黒鉛系潤滑剤を塗布して、前述した工程と同様の工程で２パス目以降の延伸圧延に供される。

マンドレルミル８で延伸圧延された管Ｓ１は、再加熱炉１３で約９４０℃〜１０６０℃で約２０〜３５分間再加熱され、ストレッチレデューサ１４で製品寸法に仕上げられて、継目無管が製造される。

表４には、以上に説明した本実施の形態に係る製造方法によって製造された低炭素ステンレス鋼からなる継目無管の内面における浸炭の状況、及び、比較例に係る製造方法によって製造された低炭素ステンレス鋼からなる継目無管の内面における浸炭の状況を評価した結果を示す。

なお、浸炭の状況の評価では、１、５、１０パス目に圧延した継目無管の内面から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、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０．００１〜０．０１％である場合（許容できる範囲）を○とし、それ以上に炭素濃度が増加した場合を×として、それぞれ評価した。

表４に示すように、比較例に係る製造方法によって製造した継目無管では浸炭が生じたのに対し、本実施形態に係る製造方法によって製造した継目無管では、１、５、１０パス目の全てについて浸炭を、実用上問題ない程度に抑制できた。

なお、本実施の形態では、洗浄ノズル１ａ、１ｂから搬送ロール１０に向けて高圧水を噴出することによりマンドレルバーＢの搬送装置を洗浄する態様を説明したが、マンドレルバーＢの搬送装置として、搬送ロールの他に、例えば、チェーンコンベア等のチェーンを用いた装置が設置されることがある。この搬送装置に対して、チェーンの寿命の低下を来すことがないように高圧水を噴出することによる洗浄ではなく、バフを用いた拭き取り手段を用いて清掃することが好ましい。

図４は、この拭き取り手段３の構成を示す説明図であり、図４（ａ）は拭き取り手段３の側面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図である。

図４に示すように、拭き取り手段３は、例えば、無限軌道となるように巻き掛けられたチェーンＣ１の適宜の複数箇所に設けられたマンドレルバー支持部Ｃ２を具備するチェーンコンベアＣに適用される。マンドレルバーＢは、マンドレルバー支持部Ｃ２の上に載置され、チェーンＣ１の矢符Ｘ方向への移動に伴って搬送される。

拭き取り手段３は、バフ３１と、バフ３１を回転させる回転駆動機構３２と、チェーンコンベアＣで搬送中のマンドレルバーＢに干渉しない位置（図４の実線で示す位置）とチェーンコンベアＣにおけるマンドレルバーＢとの接触面、すなわち支持部Ｃ２の上面に接触する位置（図４の破線で示す位置）との間でバフ３１を、図４に示す例では矢符θ１の方向へ、移動させる移動機構３３とを備える。

バフ３１は、ドラム３１１の周方向へ、例えば、綿、麻、ウール等の布材の他、ウレタン、スポンジ、フェルト、皮さらにはゴム等の適宜の材料が巻回されることによって、構成される。

回転駆動機構３２は、モータ３２１と、モータ３２１の軸とドラム３１１の軸との間に巻き掛けられたベルト３２２とを備える。モータ３２１の回転動力をベルト３２２を介してドラム３１１に伝達することによって、バフ３１を回転させる。

移動機構３３は、バフ３１及び回転駆動機構３２を取り付けるためのアーム３３１と、一端が搬送ラインに設けられた適宜の梁Ｈに固定される一方、他端でアーム３３１を回動可能に支持する支持部材３３２と、一端が支持部材３３２に回動可能に取り付けられ、他端がアーム３３１に回動可能に取り付けられたシリンダ装置３３３とを備える。そして、アーム３３１が図４の実線で示す状態であるときにシリンダ装置３３３のピストンロッドを後退させて上方に引くことにより、アーム３３１が支持部材３３２の他端部周りに回動（図４の破線で示す状態に遷移）し、アーム３３１に取り付けられたバフ３１が支持部Ｃ２の上面に接触する位置に遷移する。逆に、アーム３３１が図４の破線で示す状態であるときにシリンダ装置３３３のピストンロッドを前進させて下方に押し出すことにより、アーム３３１が支持部材３３２の他端部周りに回動（図４の実線で示す状態に遷移）し、アーム３３１に取り付けられたバフ３１が搬送中のマンドレルバーＢに干渉しない位置に遷移する。

このように構成された拭き取り手段３によってチェーンコンベアＣの支持部Ｃ２の上面を清掃する際には、移動機構３３によってチェーンコンベアＣの支持部Ｃ２に接触する位置にバフ３１を移動させ、マンドレルバーＢを搬送せずにチェーンＣを矢符Ｘの方向に移動させながら、回転駆動機構３２によってバフ３１を矢符θ２の方向に回転させることにより、各支持部Ｃ２の上面に付着した黒鉛等を順次拭き取る。

図５は、この拭き取り手段３の最適な設定条件を見出す試験を行った結果を示すグラフであり、図５（ａ）にはバフ３１の支持部Ｃ２への押し付け力と必要な清掃時間との関係を示し、図５（ｂ）はバフ３１の回転速度と必要な清掃時間との関係を示す。

マンドレルバーＢに黒鉛系潤滑剤を塗布して、通常の操業条件で素管を圧延し、十分にチェーンコンベアＣを黒鉛及び有機バインダで汚染させた後、新品又は洗浄したバフ３１を用いて種々の押し付け力や回転速度の条件下で清掃を開始してから清掃を終了するまでの経過時間である清掃時間を評価した。

なお、清掃を開始してから、目視によって各支持部Ｃ２の上面が完全に金属光沢を有するようになった時点で、黒鉛及び有機バインダーによる汚染が無くなったと判断し、清掃を終了する。

図５（ａ）に示すように、バフ３１の回転速度を６０ｒｐｍｄで一定として支持部Ｃ２への押し付け力を種々変更した場合、操業に支障を来すことのない、例えば２５分以内の清掃時間とするには、およそ５０Ｎ以上の押し付け力に設定する。一方、図５（ｂ）に示すように、バフ３１の支持部Ｃ２への押し付け力を７５Ｎで一定としてバフ３１の回転速度を種々変更した場合、操業に支障を来すことのない、例えば２５分以内の清掃時間とするには、およそ１７ｒｐｍ以上の回転速度に設定する。ただし、回転速度を速め過ぎると、バフ３１によって支持部Ｃ２から拭き取られた黒鉛及び有機バインダーが周辺設備に飛散するため、およそ１１０ｒｐｍ以下の回転速度に設定することが好ましい。

なお、以上の説明では、継目無管の製造工程におけるマンドレルバーＢの搬送工程に配置された、いわばオンラインの洗浄装置２によって、マンドレルバーＢの表面の洗浄を行う（以下、「オンライン洗浄」という）場合を例にとった。しかし、搬送工程に搬入する前のマンドレルバーＢの表面の清掃を行う（以下、「オフライン清掃」という）ことをこのオンライン洗浄と併用することも可能である。そこで、このオフライン清掃についても説明する。

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ーＢを搬送工程から抜き取り、再び搬入テーブル６から搬送工程へ搬入して、非黒鉛系潤滑剤を塗布して延伸圧延に供する場合、再び搬送工程に搬入した直後のマンドレルバーＢの表面には、黒鉛系潤滑剤が付着する。この搬入直後のマンドレルバーＢは、洗浄装置２に搬送されて洗浄されるものの、表面に付着した黒鉛系潤滑剤が完全に洗浄されずに残存すると、管Ｓ１の内面に浸炭が生じる。こレースウェイを防ぐには、搬送工程に搬入する前に、黒鉛系潤滑剤が付着したマンドレルバーＢの表面を予めオフライン清掃することが好ましい。

図６は、マンドレルバーＢのオフライン清掃に用いられる清掃設備１５，１６を示す説明図であり、図６（ａ）は高圧水をマンドレルバーの表面に噴出して洗浄する洗浄装置１５を示し、図６（ｂ）はマンドレルバーの表面に回転ブラシを当接させて清掃する擦過装置１６を示す。

図６に例示した清掃設備１５、１６は、例えば、継目無管の製造ラインから離間した、マンドレルバーＢを保管するためのバー保管庫に設置することが例示される。

図６（ａ）に示す洗浄装置１５は、マンドレルバーＢを支持する搬送ロール１７及びスキューロール１８と、下方に配置された２個の洗浄ノズル１ｄとを備える。洗浄ノズル１ｄを下方に配置することにより、マンドレルバーＢの外径に関わらず洗浄ノズル１ｄとマンドレルバーＢの表面との距離を一定に保つことができる。そして、２個の洗浄ノズル１ｄからマンドレルバーＢに高圧水１９を噴出しながら、スキューロール１８を回転させてマンドレルバーＢを周方向へ回転させ、搬送ロール１７を回転させてマンドレルバーＢを軸方向に搬送する。これにより、マンドレルバーＢの表面全体を洗浄できる。

図６（ｂ）に示す擦過装置１６は、マンドレルバーＢを支持する搬送ロール１７及びスキューロール１８と、マンドレルバー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ー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ーＢを軸方向に搬送する。これにより、マンドレルバーＢの表面全体に回転ブラシ４が擦過して清掃できる。

なお、マンドレルバーＢのオフライン清掃は、図６に例示した清掃設備を用いて自動的に行うことが効率面で好ましいが、たわし等の清掃道具を用いて作業者が手作業で行うようにしてもよい。

継目無管の製造工程を模式的に示す説明図である。 搬送装置である搬送ローラを清掃するために用いられる清掃設備の第１の洗浄手段（洗浄装置）を示す説明図である。 マンドレルバーの表面を清掃するために用いられる清掃設備の第２の洗浄手段（洗浄装置）の構成を示す説明図であって、図３（ａ）は第２の洗浄装置の正面図であり、図３（ｂ）は第２の洗浄装置の配置を示す説明図である。 拭き取り手段の構成を示す説明図であり、図４（ａ）は拭き取り手段の側面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図である。 拭き取り手段の最適な設定条件を見出す試験を行った結果を示すグラフであり、図５（ａ）はバフの支持部への押し付け力と必要な清掃時間との関係を示し、図５（ｂ）はバフの回転速度と必要な清掃時間との関係を示す。 マンドレルバーのオフライン清掃に用いられる清掃設備の構成を示す説明図であり、図６（ａ）は高圧水をマンドレルバーの表面に噴出して洗浄する洗浄手段を示し、図６（ｂ）はマンドレルバーの表面に回転ブラシを当接させて清掃する擦過手段を示す。

符号の説明

０ 製造工程
１ａ，１ｂ，１ｃ 洗浄ノズル
２ 洗浄装置
３ 拭き取り手段
３１ バフ
３２ 回転駆動機構
３３ 移動機構
４ 回転ブラシ
５ 水冷装置
６ 搬入テーブル
７ 潤滑剤塗布装置
８ マンドレルミル
９ リターンライン
１０ 搬送ロール
１１、１２ 高圧水
１３ 再加熱炉
１４ ストレッチレデューサ
１５ 洗浄装置
１６ 擦過装置
１７ 搬送ロール
１８ スキューロール
１９ 高圧水

Claims (5)

1. 少なくともマンドレルバーの搬送工程に設置される潤滑剤塗布装置からマンドレルミルの入側までの間に配置される搬送装置を洗浄する工程と、該潤滑剤塗布装置の上流側で延伸圧延に供されたマンドレルバーを洗浄する工程と、該潤滑剤塗布装置によってマンドレルバーに潤滑剤を塗布する工程とを含み、延伸圧延に供される前のマンドレルバーの表面に付着する黒鉛量Ｃ２（ｇ／ｍ^２）と、潤滑剤の有機バインダに含有される炭素の含有量Ｃ１（ｇ／ｍ^２）とが下記（１）式及び（２）式を満足するように、前記搬送装置及び前記マンドレルバーそれぞれの洗浄を行うことを特徴とする継目無管の製造方法。
   ０．０８×Ｃ１＋０．０５×Ｃ２≦３ ・・・・・・・（１）
   ３≦Ｃ１＋Ｃ２≦５０ ・・・・・・・（２）
2. 前記搬送装置及びマンドレルバーの洗浄は、３０〜１５０ＭＰａの水圧の高圧水を該搬送装置及びマンドレルバーに噴射することによって行われる請求項１に記載の継目無管の製造方法。
3. 前記搬送装置の洗浄は、少なくとも、該搬送装置のうちで前記マンドレルバーと接触する部分に、回転するバフを当接させることによって行われる請求項１又は２に記載の継目無管の製造方法。
4. マンドレルバーの搬送工程に設置される潤滑剤塗布装置からマンドレルミルの入側までの間に配置される搬送装置を洗浄する第１の洗浄手段と、前記潤滑剤塗布装置の上流側で延伸圧延に供されたマンドレルバーの外面に３０〜１５０ＭＰａの水圧の高圧水を噴射してマンドレルバーを洗浄する第２の洗浄手段とを備えることを特徴とする清掃設備。
5. バフと、該バフを回転させる回転駆動機構と、搬送されるマンドレルバーに干渉しない位置及びマンドレルバーの搬送装置のうちでマンドレルバーと接触する位置の間で前記バフを移動させるための移動機構とからなる拭き取り手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の清掃設備。
   

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