JP2007275996A - マンドレル緊急引抜装置およびマンドレル緊急引抜方法、並びにこれらを用いるマンドレルミル - Google Patents

Abstract

【課題】異常圧延にともなうマンドレルの緊急引抜に対応した緊急引抜装置およびマンドレル緊急引抜方法、並びにこれらを用いるマンドレルミルを提供する。
【解決手段】２種類以上の溝幅を形成するＵ形ガイド群７と、マンドレル径に対応するＵ形ガイド７を選択・切替する手段９、１０と、前記Ｕ形ガイド７と前記Ｕ形ガイド選択・切替手段を具備するガイド本体８と、このガイド本体を支持する傾倒軸１２と、前記ガイド本体８を拘束するガイドベッド１３とを具備し、正常圧延時には前記ガイド本体８をマンドレル進行方向に前記傾倒軸を介して傾倒支持し、異常圧延時には中空素管２からマンドレル１が引き抜けるように前記ガイド本体８を引き起こす傾倒シリンダー１１を配設するマンドレル緊急引抜装置および引抜方法である。さらにこれらを用いるマンドレルミルである。
【選択図】図１

Description

本発明は、マンドレル緊急引抜装置およびマンドレル緊急引抜方法、並びにこれらを用いるマンドレルミルに関し、さらに詳しくは、テスト圧延や誤操作圧延にともなうマンドレルの緊急引き抜きに対応したマンドレル緊急引抜装置およびマンドレル緊急引抜方法、並びにこれらを用いるマンドレルミルに関するものである。

継目無鋼管を熱間で製造する方法では、いわゆるマンネスマン製管としてマンドレルミルを用いる製管法が広く採用されている。この製管法は、高温度に加熱された中実の丸ビレットをピアサにて穿孔して中空素管を得たのち、マンドレル（マンドレルバー）をこの中空素管に挿通し、そのマンドレルを挿通した状態の中空素管をマンドレルミルに通して圧延することにより行われる。

このマンドレルミルはカリバーロールを備えた圧延ロールスタンド複数基をタンデムに配置した圧延設備であり、中空素管はこの圧延設備を通る間にマンドレルとカリバーロールと内外径を規制されて内径および外径が減じられ、所定寸法に延伸されて継目無鋼管が製造される。

マンドレルミルを用いた製管法には、圧延中のマンドレルの拘束状態に応じて３つの方法に分類される。まずフルフローティングマンドレルミル法は、中空素管に挿通されたマンドレルが何ら拘束されることなく圧延管とともに移動する方式であり、中空素管に対するマンドレルの相対速度が変動することから鋼管の長手方向に偏肉が発生し易い。

次に挙げられるセミフローティングマンドレルミル法は、圧延中にマンドレルを中空素管の進行方法に移動させるようにマンドレルの後端を拘束してその移動を拘束する圧延方式であり、鋼管の長手方向の寸法精度を高めることができる。

上述の２方法は、ともに圧延後にマンドレルを圧延管に嵌合させたまま、マンドレルミルの出側に搬送され、後工程においてストリッパ装置を用いてマンドレルを圧延管から抜き取ることとしているので、マンドレルの引抜が困難になったり、内面品質が低下することがある。このような問題を解消するため、リトラクトマンドレルミル法が開発された。

図３は、リトラクトマンドレルミル法における入側の圧延設備の構成と圧延状況を模式的に説明する図である。マンドレルミル３の入側は中空素管２にマンドレル１を挿通する入側テーブル４とマンドレル保持装置５（リティナー）とで構成されている。一方、図示しないが、マンドレル３の出側にはピンチロールの複数基からなるエキストラクタが連続して配置されている。マンドレルミル圧延の前段階として、中空素管２とマンドレル１とは個別に入側テーブル４まで搬送される。

ピアサ等で穿孔された中空素管２は入側テーブル４の下流側に設けられた素管用ローラー４ａに搬送されるのに対し、外面に潤滑塗布されたマンドレル１が同様に入側テーブル４の上流側に設けられたマンドレル用ローラー４ｂまで転送されて保持される。

マンドレル用ローラー４ｂに保持されたマンドレル１は、その後端部をマンドレル保持装置５によって挟持される。つぎに素管用ローラー４ａ上で停止する中空素管２の中空部にマンドレル用ローラー４ｂ上のマンドレル１を送り込み、マンドレル１を中空素管２に挿通してのち、そのままマンドレルミル３に通されて圧延される。

このとき、マンドレル１の後端部はマンドレル保持装置５によって拘束されて、中空素管２が圧延されている間マンドレル１の移動量が制御される。圧延終了と同時にマンドレル１はマンドレル保持装置５によって停止拘束されて、圧延管がエキストラクタによって引き抜かれることによって、マンドレル１は圧延管から分離される。そして圧延終了後圧延材から引き抜かれたマンドレル１は、マンドレル保持装置５によって後退され、マンドレルミル３の入側に移動される。

圧延現象解析のため、マンドレルミル圧延中に途中止めを行ったり、マンドレル表面の潤滑不良等でミス圧延が発生する場合がある。すなわち、マンドレルミルによるマンドレル１を挿通した中空素管３の多スタンドによる連続圧延が不調なため、圧延途中で中空素管２がマンドレル１を噛み込んだ状態で圧延を停止しなければならなくなる。このような場合には、緊急にマンドレルと中空素管とを分離しなければならない。

このため、図３に示すように、マンドレル１を引き抜くためのマンドレル引抜装置６が、入口テーブル４の素管用ロール４ａとマンドレル用ロール４ｂとの間に設けられる。また、従来のマンドレル引抜装置では、Ｕ形ガイドを装着する方式のものが多用されている。

図４は、従来のＵ形ガイドを装着する方式のマンドレル引抜装置の構成を説明する斜視図である。マンドレル引抜装置６はガイド本体８にＵ形ガイド７が装着され、図示しないシリンダー機構によって傾倒可能な構造になっており、正常圧延時にはマンドレルおよび中空素管の搬送に干渉が生じないように傾倒される。

そして、Ｕ形ガイドに形成されるＵ形溝の溝幅Ｄは、マンドレル径より大きいが中空素管の外径より小さくなっている。圧延中に異常事態が発生すると、直ちにマンドレル引抜装置６は立ち上げられ、マンドレル保持装置に挟持されたマンドレルがＵ形ガイド中を後退される。このとき、マンドレルはＵ形ガイドのＵ形溝を通過するが、中空素管のみがＵ形溝によって軸方向の後退移動が拘束されて、マンドレルと中空素管とが分離される。

上述の通り、圧延中に異常事態が発生した場合には、直ちにマンドレルを抜き取る必要があるため、常時マンドレル径に対応する溝幅を形成するＵ形ガイドを引抜装置に装着しておかなければならない。一方、噛込み状態の中空素管からマンドレルを引き抜くにはＵ形ガイドのＵ形溝の溝幅とマンドレル径および中空素管の外径との間隙は一定範囲に保たなければならない。このため、製管段取り替えによってマンドレルの交換があると、それにともなってその都度Ｕ形ガイドを取り換える必要がある。

しかしながら、従来のマンドレルミルでのＵ形ガイドの取り換えは、圧延入側に門型クレーンを設けたり、ジグクレーンを配置することにより、手作業で行われていた。このような手作業による取り換え作業では多大な工数を必要とするので、マンドレルミルの稼働率を低下させる要因となる。特に近年のように、継目無鋼管の高効率生産を目的として、マンネスマン製管設備の連続化が実施されるようになると、Ｕ形ガイドの取り換え作業が継目無鋼管製造の全体効率を低下させることにもなり得る。

本発明は、従来のマンドレルミルのマンドレル引抜装置に装着されるＵ形ガイド取り換え作業の問題点を勘案し、複数のＵ形溝を形成するＵ形ガイド群を設けそのうちから適切なＵ形ガイドの選択および切替を自動化し、製管段取り替えごとにＵ形ガイドを取り換えることをなくし、製管寸法の小径から大径に至る継目無鋼管の少量多品種生産に対応するマンドレル引抜装置およびこれを用いたマンドレルミルを提供することを目的としている。

本発明の要旨は、下記（１）のマンドレル緊急引抜装置および（２）のマンドレル緊急引抜方法、並びに（３）のこれらを用いるマンドレルミルにある。

（１）マンドレル径より大きいが中空素管２の外径より小さな２種類以上の溝幅を形成するＵ形ガイド群７と、このＵ形ガイド７群のうちからマンドレル径に対応する溝幅を形成するＵ形ガイド７を選択・切替する手段９、１０と、前記Ｕ形ガイド７を装着し、かつ前記Ｕ形ガイド選択・切替手段を具備するガイド本体８と、このガイド本体を傾倒可能に支持する傾倒軸１２と、前記ガイド本体８のマンドレル引抜き方向への移動を拘束するためのガイドベッド１３とを具備し、さらに、正常圧延時にはマンドレル１の移動の妨げにならないように前記ガイド本体８をマンドレル進行方向に前記傾倒軸を介して傾倒支持し、異常圧延時には前記Ｕ形ガイド８がマンドレル１に挿通された中空素管２の軸方向の移動を拘束し中空素管２からマンドレル１が引き抜けるように前記ガイド本体８を前記ガイドベット１３と接触する位置まで前記傾倒軸を介して引き起こす傾倒シリンダー１１を配設することを特徴とするマンドレル緊急引抜装置（図１参照）。

（２）マンドレルに挿通された中空素管の軸方向の移動を拘束して中空素管からマンドレルが引き抜けるように、マンドレル径より大きいが中空素管の外径より小さな２種類以上の溝幅を形成するＵ形ガイド群がガイド本体に装着されており、このＵ形ガイド群のうちから、マンドレル径に対応する溝幅を形成するＵ形ガイドを選択し、選択されたＵ形ガイドに切り替えた状態とし、正常圧延時にはマンドレルの移動の妨げにならないように前記ガイド本体をマンドレル進行方向に傾倒支持すると同時に、異常圧延時には前記ガイド本体を引き起こすとともにマンドレル進行方向への移動を拘束するガイドベッドに支持させ、前記Ｕ形ガイドがマンドレルに挿通された中空素管の移動を拘束し中空素管からマンドレルを引き抜くことを特徴とするマンドレル緊急引抜方法。

（３）マンドレル１を挿通した状態の中空素管２を延伸圧延するマンドレルミル３において、圧延入側で中空素管にマンドレルを挿通する装置４と、マンドレルミルで圧延される間マンドレルの後端を拘束し、かつ圧延終了後または必要時にマンドレルを後退させるマンドレル保持装置５と、上記（１）記載のマンドレル緊急引抜装置６とを具備することを特徴とするマンドレルミル（図３参照）。

上記（３）のマンドレルミルは、さらに異常圧延時には上記（２）記載のマンドレル緊急引抜方法により、マンドレルに挿通された中空素管の移動を拘束し中空素管からマンドレルを引き抜くことを特徴とする。

上記（３）において、中空素管にマンドレルを挿通する装置は、中空素管２を停止、保持する入側テーブル４に設けられた素管用ローラー４ａと、マンドレル１を中空素管２の中空部に向けて送り込む入側テーブル４に設けられたマンドレル用ローラー４ｂとで構成される。また、マンドレル保持装置５は駆動用ロールによって前後進可能な構造になっている。

本発明のマンドレル緊急引抜装置およびマンドレル緊急引抜方法によれば、正常圧延時にはマンドレルおよび中空素管の搬送に支障を生ずることなく、異常圧延時にはマンドレルと中空素管とを確実に分離ができ、さらに段取り替えに際し、Ｕ形ガイドの切り替えを自動化し、製管段取り替えごとのＵ形ガイド取り換えをなくすことができる。これらを用いる、本発明のマンドレルミルは、製管寸法の小径から大径に至る継目無鋼管の少量多品種生産に適切に対応できる。

本発明のマンドレル引抜緊急装置およびマンドレル引抜緊急方法は、中空素管の軸方向の移動を拘束してマンドレルが引き抜けるようなＵ形ガイドを有するものであり、簡単な構造からなっている。しかも、２種類以上、望ましくはマンドレルミルが保有する全てのマンドレルに対応するＵ形溝の溝幅を形成するＵ形ガイド群を設け、このＵ形ガイド群のうちから適切なＵ形ガイドを選択して切り替える手段と、装置全体を傾倒させる手段とを具備することを特徴としている。

このため、本発明のマンドレル引抜緊急装置およびマンドレル引抜緊急方法では、圧延異常が発生した場合であっても、確実に噛込み状態の中空素管からマンドレルを引き抜くことができる。しかも、Ｕ形ガイドの取り換えが手作業に頼ることなく自動化できる。

このようなマンドレル引抜緊急装置およびマンドレル引抜緊急方法を用いた本発明のマンドレルでは、製管段取り替えごとにマンドレル引抜装置に装着されるＵ形ガイドを取り換える必要がないので、段取り替えの効率化が図れ、製管寸法の小径から大径に至る継目無鋼管の少量多品種生産に対応するのに最適なものとなる。

以下、本発明の内容を具体的な実施例に基づいて説明するが、この開示は本発明の一構成例にすぎず、本発明のマンドレル引抜装置およびマンドレルミルはこれに限定されるものでないことは前述の通りである。

図１は本発明のマンドレル引抜装置の構成例を説明する図であり、同図（ａ）は正面構成を、（ｂ）は平面構成をそれぞれ示している。マンドレル引抜装置６は、基本的にはＵ形ガイド７とこれを支持するガイド本体８から構成されている。Ｕ形ガイド７は２種類以上のＵ形溝の溝幅を形成するＵ形ガイド群を構成するため、ガイド回転軸９によって回動可能にガイド本体８に軸支される。

このような構造を採用することによって、Ｕ形ガイド７の選択・切替はガイド回転軸９を旋回してＵ形ガイドを順次切り替えることによって行われる。本実施例では、ガイド回転軸９の旋回は、ガイド回転軸９の先端に取り付けられたピニオンと回転シリンダー１０に内蔵されたラックの作用によって行われる。

図２は、マンドレル引抜装置に装着されるＵ形ガイドの切替方法を模式的に説明する図である。図から明らかなように、Ｕ形ガイド７には４種類のマンドレル径に対応できるように４個のＵ形溝が形成され、これらが一組のＵ形ガイド群を構成する。このＵ形ガイド群のうちから最適なＵ形ガイド７を選択・切替するため、図中の矢印方向にＵ形ガイド７が旋回される。

前述の通り、Ｕ形ガイド７の旋回はガイド回転軸９の先端に取り付けられたピニオン９ｐと回転シリンダー１０で作動するラック１０ｒの組み合わせによる。すなわち、回転シリンダー１０内に駆動用の流体を供給することによってラック１０ｒを変位させ、その変位量に応じてピニオン９ｐが旋回するとともに最適なＵ形ガイド７が選択される。回転シリンダー１０の作動方向を変更することによって、Ｕ形ガイド７の旋回方向を簡易に調整できるので、Ｕ形ガイドの選択・切替が容易に行われる。

図１中の破線で示すように、マンドレル１が搬送される高さは、マンドレル引抜装置６のＵ形ガイド７およびガイド本体８と干渉する位置にする必要がある。しかし、正常圧延時にはマンドレル１および中空素管２の搬送ができないため、傾倒シリンダー１１を設けて、傾倒軸１２を中心にして引抜装置全体をは前方に傾倒させる。

マンドレルミル圧延中に前述の途中止めやミス圧延等の圧延異常が発生すると、直ちに傾倒シリンダー１１を作動させてマンドレル引抜装置６を立ち上げる。その後、マンドレル保持装置に挟持されたマンドレル１が中空素管２に噛込まれた状態でＵ形ガイド７中を後退すると、図１（ｂ）に示すように、マンドレル１はＵ形ガイド７のＵ形溝を通過することができるが、中空素管２の管端部はＵ形ガイド７に後退を拘束されて、マンドレル１が中空素管２から引き抜かれる。

通常、マンドレル１の引き抜きに際して、マンドレル引抜装置６には数１００Ｔの負荷が加わるが、ガイド本体８をガイドベット１３で固定支持することによって、マンドレル引抜装置６の変形、撓み等の問題はない。

本発明のマンドレル緊急引抜装置およびマンドレル緊急引抜方法によれば、正常圧延時にはマンドレルおよび中空素管の搬送に支障を生ずることなく、異常圧延時にはマンドレルと中空素管とを確実に分離ができ、さらに段取り替えに際し、Ｕ形ガイドの切り替えを自動化し、製管段取り替えごとのＵ形ガイド取り換えをなくすことができる。これらを用いる、本発明のマンドレルミルは、製管寸法の小径から大径に至る継目無鋼管の少量多品種生産に適切に対応できることから、継目無鋼管の圧延法として広く利用することができる。

本発明のマンドレル引抜装置の構成例を説明する図であり、同図（ａ）は正面構成を、（ｂ）は平面構成をそれぞれ示している。 マンドレル引抜装置に装着されるＵ形ガイドの切替方法を模式的に説明する図である。 リトラクトマンドレルミル法における入側の圧延設備の構成と圧延状況を模式的に説明する図である。 従来のＵ形ガイドを装着する方式のマンドレル引抜装置の構成を説明する斜視図である。

符号の説明

１：マンドレル、 ２：中空素管
３：マンドレルミル、 ４：入側テーブル
４ａ、４ｂ：素管用、マンドレル用ローラー
５：マンドレル保持装置
６：マンドレル引抜装置
７：Ｕ形ガイド、 ８：ガイド本体
９：ガイド回転体、 １０：回転シリンダー
１１：傾斜シリンダー、 １２：傾斜軸
１３：ガイドヘッド

Claims (4)

1. マンドレル径より大きいが中空素管の外径より小さな２種類以上の溝幅を形成するＵ形ガイド群と、
   このＵ形ガイド群のうちからマンドレル径に対応する溝幅を形成するＵ形ガイドを選択・切替する手段と、
   前記Ｕ形ガイドを装着し、かつ前記Ｕ形ガイド選択・切替手段を具備するガイド本体と、
   このガイド本体を傾倒可能に支持する傾倒軸と、
   前記ガイド本体のマンドレル引抜き方向への移動を拘束するためのガイドベッドとを具備し、
   さらに、正常圧延時にはマンドレルの移動の妨げにならないように前記ガイド本体をマンドレル進行方向に前記傾倒軸を介して傾倒支持し、異常圧延時には前記Ｕ形ガイドがマンドレルに挿通された中空素管の移動を拘束し中空素管からマンドレルが引き抜けるように前記ガイド本体を前記ガイドベットと接触する位置まで前記傾倒軸を介して引き起こす傾倒シリンダーを配設することを特徴とするマンドレル緊急引抜装置。
2. マンドレルに挿通された中空素管の軸方向の移動を拘束して中空素管からマンドレルが引き抜けるように、マンドレル径より大きいが中空素管の外径より小さな２種類以上の溝幅を形成するＵ形ガイド群がガイド本体に装着されており、このＵ形ガイド群のうちから、マンドレル径に対応する溝幅を形成するＵ形ガイドを選択し、選択されたＵ形ガイドに切り替えた状態とし、
   正常圧延時にはマンドレルの移動の妨げにならないように前記ガイド本体をマンドレル進行方向に傾倒支持すると同時に、異常圧延時には前記ガイド本体を引き起こすとともにマンドレル進行方向への移動を拘束するガイドベッドに支持させ、前記Ｕ形ガイドがマンドレルに挿通された中空素管の移動を拘束し中空素管からマンドレルを引き抜くことを特徴とするマンドレル緊急引抜方法。
3. マンドレルを挿通した状態の中空素管を延伸圧延するマンドレルミルにおいて、
   圧延入側で中空素管にマンドレルを挿通する装置と、
   マンドレルミルで圧延される間マンドレルの後端を拘束し、かつ圧延終了後または必要時にマンドレルを後退させるマンドレル保持装置と、
   請求項１記載のマンドレル緊急引抜装置とを具備することを特徴とするマンドレルミル。
4. マンドレルを挿通した状態の中空素管を延伸圧延するマンドレルミルにおいて、
   圧延入側で中空素管にマンドレルを挿通する装置と、
   マンドレルミルで圧延される間マンドレルの後端を拘束し、かつ圧延終了後または必要時にマンドレルを後退させるマンドレル保持装置とを配置し、
   異常圧延時には請求項２記載のマンドレル緊急引抜方法により、マンドレルに挿通された中空素管の移動を拘束し中空素管からマンドレルを引き抜くことを特徴とするマンドレルミル。

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