JP2013533116A - シームレスパイプの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、回転棒（５）に固定されている心棒（４）によって、加熱した塊状金属ブロックからシームレスパイプを製造するための方法であって、前記塊状金属ブロックから中空ブロック（３）へと前記回転棒（５）の作用によって形成するプロセスの間に、コーティング材料が、前記形成の間に作成された中空ブロック（３）の内側に適用される製造方法に関する。

Description

本発明は、加熱した塊状金属ブロックからシームレスパイプを製造するための方法、特に、クロス圧延ミルを含む前記方法であって、その際該ブロックが、１つの角度で設定される複数のローラーによって駆動され、かつ回転棒に必要であれば取り外すことができるように固定され、心棒からなる内部工具によって圧延される方法に関する。

圧延中に、回転棒は、それ自体、心棒から離れたその末端で心棒スラストブロックに対して支持している。圧延熱まで加熱される塊状の、かつほぼ球状の金属ブロックは、穿孔され、かつさらなる工程で延伸されてシームレスパイプを形成する。これによって、円形のブロックを、１つの角度で設定される複数のローラーによって駆動し、そして心棒によって圧延することで、穴が製造される。したがって、前記ブロックの芯領域を穿孔すること、製造された中空ブロックの内部表面を滑らかにすること、及びそれらの壁厚を所望の寸法にすることが、心棒の目的である。

かかる方法及び該方法を実施するための装置は、例えばＤＥ １ ９６ ０４ ９６９ Ｃ２から公知である。この文献は、特に、形成工具の摩耗及びそれらを冷却する必要性並びに圧延材料（ｒｏｌｌｉｎｇ ｓｔｏｃｋ）自体上での冷却剤の影響を扱う。

加熱された金属ブロックが、大気酸素又は他の源、例えば冷却水からの酸素と接触すると、例えば、スケールが中空ブロックの内部表面に、及び必要であれば最初の形成プロセスに続く変形工程においても生じるが、このスケールは、理想的には後の形成前にしかし遅くても形成中に、最終的に製造されたシームレスパイプの内側での表面欠陥を防止するために除去されなくてはならない。

中空ブロックの具体化後で、かつシームレスパイプへと中空ブロックをさらに形成する前に、典型的にこのために使用される方法は、窒素又は空気による既に緩められたスケールの吹き飛ばしと、ホウ酸塩含有粉末、例えばホウ砂の続く導入を提供する。ほとんどの部分について、中空ブロックの表面上でのこのホウ砂溶融物は、確実に中空ブロックの内部から吹き出すことができ、かつスケールを液体形に変換する範囲までスケールを緩める。ホウ酸塩含有粉末の導入は、４〜１０秒かかる。最終的に、ホウ酸塩含有粉末によって柔らかくされた、液化された又は緩められたスケールの、必要となることがある排出は、さらに１〜８秒を要する。

先行技術から公知の方法は、従って、全体として製造プロセスの所望されない遅延だけでなく、圧延材料１トン毎に典型的に約２ｋｇのホウ砂を使用するため、ホウ砂の相当の排出及びそれらの環境中への焼失をもたらす。最終的に、中空ブロックの温度は、現在まで要求されていた、この方法工程によっては所望されないように下げられる。

穿孔プロセスからの下流のミルスケールの干渉の影響を克服するために、ＪＰ ６３−１５４２０７Ａは、さらに、延伸圧延機の心棒及び中空ブロックの内部表面の範囲内にグラファイトから製造した潤滑剤の導入を提案している。しかしながら、スケールの形成は、これによってあまり妨げられない。

発明の課題
前記先行技術に基づいて、したがって、本発明の課題は、先行技術から公知の欠点を確実に妨げることができる、シームレスパイプを製造するための方法を特定することであった。本発明によれば、この課題は、請求項１の特徴を含む方法によって解決される。本発明の有利な実施態様は、従属請求項において示される。

発明の要旨
本発明は、中空ブロックの内部表面上での、及び必要であれば、中空ブロックから後に製造されるシームレスパイプの内側上でのスケールの形成が、既に塊状金属ブロックに対する心棒の作用下での形成プロセス中に、及び全体の穿孔プロセス中にコーティング材料（いわゆる"Ｐｉｅｒｃｅｒ Ｓｈｅｌｌ Ｉｎｎｅｒ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｐｒｏｄｕｃｔ（穿孔機シェル内部表面処理製品）"又は短く"Ｐｒｏｄｕｃｔ（製品）"）が中空ブロックの内側上に適用される場合に、確実に妨げられる認識に基づく。

スケールの形成は、中空ブロックの内部表面の有利には完全な被覆によって、効率的に減速されることができ、そうでなければ完全に妨げられる。本発明によれば、これによって、スケールを緩める工程及び形成された中空ブロックからのそれらの排出なしに、必要であれば、中空ブロックの内部表面の品質に関する欠点を容認することなしに、完全に行うことができる。

ホウ酸塩含有物質の使用及び環境中へのそれらの排出を、さらに最小限に制限することができ、かつ必要であれば完全に妨げることができる。コーティング材料の成分としてホウ砂を使用する場合に、材料使用及び結果として環境中へのそれらの排出も、前記の標準方法と比較して、要求された量が、相当低いため、たったの１０〜２０％である。

本発明は、従って、中空ブロックの内側の酸素、特に大気酸素との接触を確実に妨げることに関する。しかしながら、本発明による方法の特に有利な変法において、不活性ガス、有利には窒素が、中空ブロック及び／又はシームレスパイプ内で空気と置き換えるために使用される。これは、例えば、不活性ガスがコーティング材料と共に及び同様のライン及び開口部を介して中空ブロックの内部内に導入されることで実施できる。

しかしながら、不活性ガス、有利には窒素が、窒素供給及びコーティング材料供給の分離を達成する別々のライン及び開口部を介して供給される、本発明による方法の一実施態様も好ましい。

最終的に、不活性ガス、有利には窒素がコーティング材料と共に供給され、かつ該窒素が中空ブロックの内部における任意の位置に、必要であれば別々のライン及び／又は別々の開口部を介してさらに供給される一実施態様も好ましい。

コーティング材料が、心棒から中空ブロックの内側を緩めた少なくともほとんど直後に、中空ブロックの内側上に適用される場合に好ましい。したがって、本発明の思想は、中空ブロックの内部表面が心棒の形状によってそれ自体心棒から持ち上がる、かつ心棒に対してブロックの前進を生じる前でさえも、既に心棒と中空ブロックとの間に、コーティング材料が導入されている方法も含む。酸素の中空の内側との接触は、これによって完全に妨げられる。

しかしながら、コーティング材料が、心棒から中空ブロックの内側を緩める後にのみ適用される方法も好ましい。コーティング材料の適用は、できるだけすぐに、許容できると考えられる、スケールの形成が最小限に制限される場合において実施するべきであることは、言うまでもない。

前記のようなコーティング材料の適用に関しては、心棒及び／又は回転棒自体における開口部が、コーティング材料をこれらの開口部を介して中空ブロックの内側に適用できるように取り付けられる場合に好ましい。工具の周囲を有利には等距離の方法で、横切って配置される多数の開口部は、中空ブロックに対する心棒及び／又は回転棒の回転と協同して、これによって中空ブロックの内部表面上でのコーティング材料の完全な及び有利な一様な分布を保証するために、ここで特に好ましい。

少数の最小限の要求のみが、コーティング材料自体に課される必要がある。中空ブロックの内側と接触した後に、このコーティング材料は少なくとも被覆が製造される範囲まで付着して、それによって、スケールの形成が、前記標準方法と比較して、少なくともかなりの程度で、有利には少なくとも５０％だけ、より有利には少なくとも８０％だけに至ることが確実である必要がある。このために、少なくとも１μｍの最少の厚さを含む連続コーティングフィルムの形成が、一般に有利であると考えられる。

コーティング材料が、中空ブロックの内側で及びシームレスパイプの内側で空気不浸透性カバー層を具体化する方法が特に好ましい。中空ブロックの内側でのカバー層が、平均で１００μｍ未満、特に有利には１０μｍの厚さを有する場合に極めて好ましい。これによって、中空ブロックの内側と、存在しうる大気酸素又はプロセス工程中に入り込む他の酸素との接触は、確実に妨げられることが保証される。

本発明による方法の好ましい一実施態様において、コーティング材料は、キャリヤーガスによって粉末の形で中空ブロックの内側に適用される。特に有利には、回転棒を通じて及びあるいは心棒を通じても開口部に導くパイプラインがこのために使用され、これを介して中空ブロックの内側にコーティング材料の適用が確実に保証される。ここで、これによって開口部で十分な圧力を保証するために、キャリヤーガスとコーティング材料との混合物が、２０ｂａｒ未満、しかし有利には１〜５ｂａｒの圧力でラインに導入される場合が、特に好ましい。

粉末の少なくとも９０％の粒度が、８４０μｍ未満、有利には２５０μｍ未満、及びより有利には３０〜５０μｍである場合が特に好ましい。これによって、供給パイプ又は回転棒又は心棒内での開口部内で閉塞の恐れがないこと、及びかかる粒度を含む連続コーティングフィルムの形成が特に有利には支持されることが保証される。

本発明による方法の代わりの及び同様の好ましい一実施態様において、コーティング材料の適用は、しかしながら、液体の形で、有利には水中で溶解された及び／又は水と混合した粉末として実施する。これによって、回転棒及び心棒を介した中空ブロックの内側へのコーティング材料の供給は、特に単純であるように設計される。さらに、コーティング材料の供給の液体の形は、特に有利には中空ブロックの内側でコーティングフィルムの形成も支持する。

本発明による方法のこの変法の特に好ましい一実施態様において、液体、有利には水の体積分率は、混合物又は溶液中で６０〜９０％である。コーティング材料が、５〜５０ｂａｒ、より有利には１０〜２５ｂａｒの圧力で液体の形でラインを介して供給される場合が、さらに特に好ましい。

ホウ砂を含む条件で、コーティング材料は、ホウ砂及びトリポリリン酸ナトリウム（ＮａＴＰＰ）との混合物、有利には石鹸及び／又は雲母に加えてホウ砂及びトリポリリン酸ナトリウム（ＮａＴＰＰ）との混合物、又はホウ砂と硫酸ナトリウムとの混合物、有利にはグラファイトの添加によるホウ砂と硫酸ナトリウムとの混合物からなる。それぞれ質量％で特定される場合に、それぞれの成分の個々の好ましい割合を、個々の成分のための効果に関する情報と共に次の表１において明記する。

雲母としては、ケイ酸塩、特に一般の化学式ＤＧ_2,3［Ｔ₄Ｏ₁₀］Ｘ₂（式中、Ｄは１２配位カチオン（Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｂａ、Ｒｂ、Ｃｓ、ＮＨ⁴⁺）を意味し、Ｇは６配位カチオン（Ｌｉ、Ｍｇ、Ｆｅ²⁺、Ｍｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｆｅ³⁺、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ）を意味し、Ｔは、４配位カチオン（Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ³⁺、Ｂ、Ｂｅ）を意味し、かつＸはアニオン（ＯＨ^-、Ｆ^-、Ｃｌ^-、Ｏ^2-、Ｓ^2-）を意味する）を有する層状ケイ酸塩であると解される。

本発明によって、主成分としてナトリウム及び／又はカリウム並びにカルシウム及び／又はバリウム、及びケイ素及び／又はアルミニウム及び／又は鉄及び／又はチタンを有する雲母が好ましい。

しかしながら、コーティング材料が、特に好ましいホウ酸塩を完全に有さないべきである事象において、コーティング材料のための混合物は、実質的にトリポリリン酸ナトリウム（ＮａＴＰＰ）及びＮ−メタリン酸ナトリウム、有利には主成分がジメタリン酸ナトリウムからなるＰｈｏｓｋａｄｅｎｔ Ｍ（登録商標）からなり、そこにグラファイトも特に有利には添加される。それぞれの場合において成分に関して特定されている、質量％に関する個々の割合を、個々の成分の効果と共に以下に記載した表２において明記する。

これによって、本発明によるコーティング材料が、たとえこれを実際に好ましいと考えることができても、必ずしも潤滑効果を与える必要がないことが分かる。特に、続くプロセス工程、特に中空ブロックからのシームレスパイプの製造のための適切に構成されたコーティングフィルムの潤滑効果は有用であってよい。

コーティングフィルムが中空ブロック中に残る方法は、前記コーティングフィルムが、中空ブロックの製造中に適用されていれば、シームレスパイプのための全体の製造プロセスにおけるスケールの出現を確実に妨げる。

回転棒を通じた窒素の供給のための、及び回転棒を通じたコーティング材料の供給のための装置の概要図を示す図。

本発明は、詳細に以下で図１に関して定義する。

図１は、回転棒を通じた窒素の供給のための、及び回転棒を通じたコーティング材料の供給のための装置の概要図を示す。コーティング材料は、調節可能な計量測定装置を使用して、ＰＬＣ調整された適用システムによって適用される。

発明の詳細な説明
図１は、概要図において、中空ブロック３が、１つの角度で設定された上方ローラー１と、１つの角度で設定された下方ローラー２との間を、回転棒５に固定された取り外し可能な心棒４を介して操作される穿孔ミルを示す。中空ブロック３中での塊状の金属ブロックの形成は、ここに示された図の左から右へ実施し、その際中空ブロックシェル３ａは、形成プロセスにおいて心棒４から離れ、かつ回転棒５と中空ブロック６の内側との間の空気ギャップを形成する。本発明に関して、コーティング材料の供給を、コーティング材料貯蔵庫９から、回転棒及び心棒を通じた、必要であれば、中空ブロック６の内側に向かうコーティング材料のための計量供給装置１０及び供給ライン８を介して実施して、これによって中空ブロック６の内側の完全なシーリングをもたらす。粉末状のコーティング材料を、供給ライン８及び回転棒５を通じて、制御された方法で、圧力１〜５ｂａｒで窒素と共に、中空ブロック６の内側に適用する。大気酸素は、窒素の過剰量によって中空ブロック３からほとんど完全に置き換えられ、それは、中空ブロック３の赤熱した金属と反応せず、かつ回転棒５及び中空ブロック６の内側を介してここで導入されている。必要であれば、追加の窒素を、他の（図示されていない）供給ラインを介して中空ブロック３の内部に適用できる。

Claims (14)

1. 回転棒に固定されている心棒によって加熱した塊状金属ブロックからシームレスパイプを製造する方法において、前記塊状金属ブロックから中空ブロックへと前記回転棒の作用によって形成するプロセスの間にコーティング材料が、前記形成の間に作成された中空ブロックの内側に適用される前記製造方法。
2. 前記コーティング材料が、心棒から中空ブロックの内側を緩めた、少なくともほとんど直後に中空ブロックの内側に適用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記コーティング材料が、心棒中に及び／又は回転棒中に配置された開口部を介して、中空ブロックの内部に適用されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記コーティング材料が、中空ブロックの内側で、及びシームレスパイプの内側で、有利には空気不浸透性のカバー層を与えることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 中空ブロックの内側のカバー層が、平均で１００μ未満、有利には１０μｍ未満の厚さを有することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 不活性ガス、有利には窒素が、形成プロセスの間に中空ブロック中に及び有利にはシームレスパイプ中にも導入されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 前記コーティング材料が、キャリヤーガス、有利には窒素によって粉末の形で、中空ブロックの内部に適用されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 前記キャリヤーガスが、２０ｂａｒ未満、有利には１〜５ｂａｒの圧力で使用されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記粉末の少なくとも９０％の粒度が、８４０μｍ未満、有利には２５０μｍ未満、特に３０〜５０μｍであることを特徴とする、請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記コーティング材料が、液体の形で、有利には水中に溶解した又は水と混合した粉末として、中空ブロックの内側に適用されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
11. 前記液体の、有利には水の体積分率が、混合物又は溶液の６０〜９０％であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記コーティング材料が、液体の形で、３〜４０ｂａｒ、有利には５〜２０ｂａｒの圧力で供給されることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記コーティング材料が、（ａ）ホウ砂とトリポリリン酸ナトリウム（ＮａＴＰＰ）との混合物、有利には石鹸及び／又は雲母に加えたホウ砂とトリポリリン酸ナトリウム（ＮａＴＰＰ）との混合物、又は（ｂ）ホウ砂と硫酸ナトリウムとの混合物、有利にはグラファイトに加えたホウ砂と硫酸ナトリウムとの混合物であることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
14. 前記コーティング材料が、トリポリリン酸ナトリウム（ＮａＴＰＰ）とＮ−メタリン酸ナトリウムとの混合物、有利にはグラファイトに加えてホウ酸塩を有さないトリポリリン酸ナトリウム（ＮａＴＰＰ）とＮ−メタリン酸ナトリウムとの混合物であることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。

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