JP2014509950A - 管圧延機のためのマンドレル移送装置 - Google Patents

Abstract

速度制御マンドレル圧延プロセスを実行するため二つ以上のロールによるマルチスタンド圧延機（５）を有する管圧延のための圧延プラント（Ｒ）は、圧延機（５）の入口エリアに配置されてマンドレル（３１）の後舌部と協働する係止解除装置（６１）と、圧延機（５）の出口エリアに配置されて第１係止解除装置（６１）との調整状態でマンドレル（３１）の前舌部と協働する係止解除装置（７１）とを有する。

Description

本発明は、マンドレルとともに作動するマルチスタンド連続管圧延機のためのマンドレル移送装置に関連する。

マンドレルとともに作動する先行技術の長手方向マルチスタンド圧延機は、従来から、特に圧延速度制御と管の中でのマンドレルの速度および位置に関する構造にしたがって、様々なタイプに分類される。

連続浮遊（つまり自由）マンドレル圧延機は、マンドレルと管の内壁との間に発生する摩擦力によって、マンドレルがマルチスタンド圧延機の中通過する間に、マンドレルが管内部で自由に移動できるというものである。圧延スタンドが順に噛み合うにつれてマンドレルは徐々に加速する。圧延ラインを離れる圧延サイクルの終了時に、またはあらゆる場合に管の末端が最終圧延スタンドから出る時に、自由マンドレルが管と同じ前進速度を取った時に、マンドレルは管から取り除かれる。このタイプの圧延機では、短いサイクル時間、毎分４から５個という非常に高い生産性が得られる。

他方、このタイプの圧延機は様々な欠点を持っている。ロールの間に位置する溝が第１スタンドで過剰充填されて圧延機の端部にある仕上げスタンドでは過少充填されるため、マンドレルの加速が寸法品質および管の不具合にとって都合のよくない管の圧縮状態を引き起こす。ゆえに圧延安定性および製品の過大公差という問題が見受けられる。さらに、マンドレルがもはや達しない管の頭部が第１圧延ステップの直後には長時間高温のままであるのに対して、圧延が進行する間にマンドレルがまだ挿入されている後方の部分はそれが接触しているマンドレルそのものによって部分的に冷却されるため、管冷却は管の全長にわたって均一ではない。これらの圧延機では、管直径を校正するかさらに縮小するための最終圧延の前に管温度を均一にするために下流の加熱炉を設けることが、通常は必要である。

第二のタイプの圧延機は、圧延の間にマンドレルが保持されて技術的に好都合な速度で管よりもゆっくりと前進する、部分浮遊マンドレル圧延機として知られる。圧延作業の終了時に、管の末端が最終圧延スタンドを離れた後で、マンドレルが管そのものの中に残っている間、そしてこれに続いて圧延ラインから離間する間に、マンドレルが保持装置から解除される。管の末端が最終圧延スタンドから出た時、ゆえに自由マンドレルが管と同じ前進速度を取った時に、マンドレルが圧延ラインを離れた管から取り除かれる。短いサイクル時間と、例えば管が毎分３〜４本という結果的に高い生産速度がこのタイプの圧延機で得られる。反対に、管に沿った温度が均一でない点に関しては、前出タイプの圧延機のものと同等の欠点が見られる。

第三のタイプの圧延機は保持マンドレル圧延機と呼ばれ、ラックピニオン式マンドレル保持装置を特徴とする。管圧延作業の終了時に、管の末端が圧延機の最終スタンドを離れる時には、管の外面を保持する引抜装置によって管の先端部分が圧延機の下流ですでに予め嵌合している。概して特定順序のロール圧延スタンドの形で設けられる引抜装置は、同じ圧延方向で管を前方に引っ張り、その間に保持システムがマンドレルを固定して管の内部でこれを移動させ、圧延機の入口側へ後ろ向きに引っ張り、ここから従来のマンドレル移送サイクルで取り出され、再導入される。引抜装置または引抜機は、管をさらに圧延することにより管の外径を縮小する機能も有し、取り出される間にマンドレルを内側に含まない。このタイプの圧延機のサイクル時間は長く、ゆえに生産性は上記のタイプより低く、概して毎分２本の管が圧延され得る。

保持マンドレルプラントにおける従来の圧延では、圧延サイクル全体でマルチスタンド圧延機の入口から出口への管と同じ運動方向に、保持速度とも呼ばれる被制御速度での圧延ステップの間、マンドレルが前進する。

このタイプの圧延プラントを使用して実行される圧延プロセスでは、管の圧延方向と同じ方向の運動で、末端から穿孔シェルそのものの先端の方向に始まる各圧延サイクルの開始時にマンドレルが穿孔セルへ挿入されるのが普通である。

この最初の作業は圧延軸との整列状態で行われるとよく、これは整列挿入またはライン外として知られるが、この場合は予備挿入として知られ、マンドレル保持装置の移動距離を短くすることで圧延機そのもののサイクル時間を短縮して生産性を高めるのに穿孔シェルへのマンドレルの予備挿入が使用される。ゆえにこの技術を制限するのは、小型または中型の管、例えば７″（１７７．８ｍｍ）より短いか等しい公称直径を有する管の圧延に使用される圧延機については特に、その低い生産性である。

別のタイプの圧延機は、引抜装置を備えて圧延終了時に管の解除を行う保持マンドレルタイプと呼ばれるものであり、マンドレルが引抜装置を通過する。このタイプの圧延機で実行される圧延プロセスは、管圧延作業の終了時に特定の保持装置にマンドレルが固定化されるのに対して、圧延ラインに沿って引っ張ることにより引抜装置によって管がマンドレルから取り除かれる。管全体が引抜装置を通過した後、次にマンドレルが保持装置から解除され、圧延ラインに沿ってプレスロールにより前方へ移送され、管の直後に引抜装置を通過し、最終的に引抜装置そのものの下流で取り出されて、マンドレル再利用のために設けられた回路を通る。これらの圧延機では、毎分２．５本の管という比較的短いサイクル時間が得られる。

後者のタイプのプラントの短所は、プロセスがまだ非常に高温のマンドレルをプレスロールによって移送することを含み、マンドレル表面を破損する危険を伴うことである。このタイプのプロセスでは、通常はラックタイプの、圧延ステップ中のマンドレル保持装置は、サイクルで機能して管を取り除いた後にマンドレルそのものを解除するのに適した解除装置を含まなければならない。保持マンドレルを備える圧延プラントで圧延プロセスを実行するため、引抜装置におけるマンドレルの通過は、穿孔シェルと管とマンドレルとが圧延ラインを移動するのが高速であるとすると、急速に開閉することができ、各圧延サイクルで最初に圧延管を、次にマンドレルを通過させられるスタンドが引抜装置に設けられることを必要とする。引抜装置の動作精度が保証されない場合、二つの隣接ロールの縁部の不整合とその結果としての圧延管の長手方向のマーキングの危険が存在する。

保持マンドレルタイプの圧延プラントによるプロセスは、得ることのできる管品質と管が圧延機を出る熱的条件とに関してあらゆる場合に好都合である。実際にこのタイプの圧延機のみで、やはり中間加熱を伴わずに管の最終直径の校正を含めることが可能である。

保持マンドレルと部分浮遊マンドレルのいずれかのタイプによる効率的な圧延プロセスも保証するには、圧延サイクル中のマンドレル速度安定性を保証し、頑丈で、マンドレルそのものを係止および解除できるマンドレル保持装置を使用することが重要であり、この可能性はチェーンスプロケットシステムによっては提供されず、後者は現在では非常によく見られるものである。実際、部分浮遊または保持マンドレルによる圧延プラントの場合には、スプロケットにチェーンが巻かれて係止キャリアを備える保持装置は、部品の早期摩耗、騒音、そして時間の経過によりチェーンが受ける伸びのため、不都合である。チェーンシステムのこのような欠点を回避するため、速度制御保持マンドレルタイプの周知のプラントのいくつかではサイクル内係止解除システムが使用されて、サイクル時間の短い圧延方法を実行する。あらゆる場合に、これらのシステムはマンドレル牽引軸を中心とするセンタリング状態では機能せず、係止解除システムに作用する屈曲負荷に関連する問題が追加される。

圧延機およびその保持マンドレル圧延プロセスは特許文献１に開示されており、ここでは、マンドレルがまだ保持されたままで管を引き抜いた後で、マンドレルがもはや内部にない状態で管が移送されて引抜装置で圧延された後に、マンドレルが圧延機の下流で、また圧延ラインに対して側方に圧延ラインから排出される。

しかしながら、上述した周知の保持マンドレルプラントでは、マルチスタンド圧延機の最終スタンドの軸と引抜装置の第１スタンドとの間の距離よりも管が短いため、短い管を製作するのは困難である。

市場は、最終製品の高い柔軟性を可能にする、つまり最低数のプラント部品に関する交換作業によって異なる長さの管の圧延を可能にし、管の圧延サイクル時間を短縮してプラントの全体的生産性を高めることができ、完成した管の品質を高めるか少なくともこれを損なわず、プラントそのものがより合理的な構造でプラントの製造および管理コストを削減することのできる圧延プラントを必要とする。

国際公開第２０１１／０００８１９号明細書

本発明の主な目的は、製造および動作の費用効果が高く圧延プロセスの高い生産性を保証する、マンドレルとともに作動する連続マルチスタンド圧延機を備える管圧延プラントのためのマンドレル移送装置を製作することである。

本発明のさらなる目的は、圧延作業中にマンドレル速度の正確な制御を可能にし、圧延される管によりマンドレルに加えられる牽引力に関してセンタリング状態で機能する保持マンドレルまたは半浮遊マンドレルタイプの管圧延プラントのためのマンドレル移送装置を製作することである。

発明の第一態様によれば、ラック装置と、マンドレルの舌部を係止するためと解除するための係止解除装置とを有し、圧延軸に対して平行に並置された二つのラックをラック装置が有し、二つのラックがそれぞれの二つの歯部とそれぞれの二つの端部とを有し、係止解除装置が二つのラックの一端部に配置される、圧延軸を画定するマンドレルを備えるマルチスタンド管圧延機のためのマンドレル移送装置によって、これらの目的が達成される。

本発明のマンドレル移送装置は、上述したタイプの先行技術による保持または半浮遊マンドレルタイプの圧延プラントすべてに適している。マンドレル移送装置は、各圧延サイクルで使用されるマンドレルがライン上の穿孔シェルに挿入されるが、保持マンドレル圧延機で普通は実行されるのとは逆に、つまり圧延方向と反対の方向に、マルチスタンド圧延機を後ろ向きに進み、最初に圧延機の最終スタンドより末端部から入る高生産性圧延プロセスが実行される速度制御保持マンドレル管圧延プラントに特に適しており、好都合である。

この構成の圧延プラントにより、周知のタイプの保持マンドレル圧延プロセスを使用するという長所を維持しながら圧延プラントから引抜装置または引抜機を省略することも可能であるため、さらなる長所が得られる。
本発明のプラントのさらなる長所は、様々な長さの管、特にマルチスタンド圧延機出口でおよそ８〜１０ｍより長いよく生産される管より短い管を圧延できることである。
圧延ラインの端部で引抜機を使用しないことから導出される長所は、より薄い壁を持つ管が得られることである。実際、保持マンドレル圧延機に引抜機が設けられる時には、先行技術では通常、直径と厚さの比が高い薄い管を圧延する可能性が低下してしまう。これは、通常、引抜機は、内側にマンドレルが存在しない状態で、管の外径の３％〜５％の縮小を行うさらなる圧延機能を実施し、この動作によって管壁の厚みが１．５％〜２．５％増加してしまうという事実による。本質的に、４．５％〜７．５％に等しい量の管外径と管の厚みとの比の減少が見られる。これは、本発明の圧延プラントによって回避される。

保持マンドレル圧延プロセスを実施するのに最適のマンドレル移送装置であれば、このタイプの圧延機の長所を利用することができる。例えば、上述したプラントを使用することにより、先行技術の保持マンドレル圧延機では校正装置または伸張縮小装置タイプの圧延機で通常は実行されるマンドレルでの圧延段階と最終直径縮小段階との間の中間加熱を回避する管の最終直径の縮小が可能である。

要約すると、本発明のマンドレル移送装置の最適ではあるがこれに限られない使用において、圧延プロセスは、圧延プラントにおいて、特定の圧延サイクルで使用されるマンドレルが圧延機の下流エリアで装填されてから、マルチスタンド圧延機の下流に配置されるコンベヤであるマンドレルコンベヤによってマルチスタンド圧延機へ後ろ向きに挿入されることを、必要とする。特定のマンドレルによりこのサイクルで圧延されるべき穿孔シェルは、圧延方向に対して横方向にこれを並進させてマルチスタンド圧延機入口で圧延軸上に配置することによって装填される。マンドレルの挿入は、マルチスタンド圧延機の第１スタンドから出て、穿孔シェルへと後ろ向きに続き、最終的には、マンドレルの末端エリアが穿孔シェルの末端から現れた瞬間に、マンドレルの後端部がマルチスタンド圧延機の入口側に配置されるマンドレルコンベヤへ係止される。マンドレルコンベヤによる係止を可能にするため、マンドレルの後端部は係止のための特定の舌部を備える。この点で、圧延サイクルのマンドレルは、使用される穿孔シェルと製造される管との特徴に合わせて配置される。続いて、被制御圧延速度でマンドレルが後ろ向きに進行する間に、自動化給送ロールによって穿孔シェルがマルチスタンド圧延機へ押入される。

圧延プラントの（周知のタイプの）制御システムは、マンドレルの先端がスタンドそのもののすぐ上流にある時に、管壁の厚さが圧延される最終スタンドで管の最終部分（つまり末端または後部分）を圧延することを含み、これにより、圧延管をマンドレルから取り除くために次の引抜機を使用することを回避することを含む。このような点は従来、マンドレルと圧延管との間の合流点（meeting point）として知られる。

続いて、やはり同じ圧延サイクル中に、圧延機入口エリアに向かってやはり圧延方向と反対の方向にマンドレルがその運動を進める間に、マルチスタンド圧延機の出口に向かって管が移動する。穿孔シェルの内側のマンドレルの挿入運動とマンドレルと管との間の相対運動とにより、すでに圧延された管が内側キャビティに保持されたマンドレルに重ねられる時間が短縮される。このようにして、管よりも低い温度のマンドレルの本体との接触により生じる管そのものの冷却が抑制され、こうして、必ずしも中間加熱をすることなく、外径の縮小によって次の圧延を容易にする。

管の内側からマンドレルが引き抜かれると、圧延機の設置範囲から完全に離れた位置においてマルチスタンド圧延機の下流で管が停止するのに対して、この圧延サイクルで使用されるマンドレルは、マンドレルの先端が圧延スタンドの完全に外に配置されて圧延機の設置範囲から全く自由である位置において圧延機そのものの入口エリアで停止する。

この点で、入口側では、終了したばかりの圧延サイクルで使用されたマンドレルが、圧延軸から離れるように圧延軸の側方からライン外位置まで排出される。所定の圧延サイクルがこうして完了し、同時に、または直後に、次の穿孔シェルがライン外から圧延軸へ装填されて、同じ順序で実行される次の圧延サイクルが開始される。

このような入口エリアでのラインからのマンドレルの排出作業とライン上での次の穿孔シェルの挿入作業は、様々な方法で、例えば互いに調和して作動する二つの回転アームを使用することにより実行されるとよい。マルチスタンド圧延機の出口側では、完了したばかりの圧延サイクルで圧延される管が固定可能な位置にあって、周知のタイプの制動手段によって行われる制動の後で到達し、様々なシステムによって、例えば回転アームによって圧延軸からライン外位置へ排出される。次のサイクルでの圧延に使用されるべきマンドレルは、例えばやはり回転アームによってライン外位置から圧延軸へ挿入される。サイクル時間を短縮するため、これら二つの回転アームの運動は調和される。

このサイクルでは、プロセスの前のサイクルすべてと同様に、前のサイクルについてすでに説明された作業のすべての段階を再現する圧延機において新しいマンドレルが後ろ向きに挿入される。

各圧延サイクルでのマンドレル係止解除作業についての最適な方法での迅速、正確、かつ調和的な実行は、圧延機の入口エリアと出口エリアのそれぞれで二つのマンドレル移送装置に含まれる係止解除装置の特定の特徴によって保証される。

・保持または半浮遊マンドレル圧延プラントに本発明のマンドレル移送装置を使用することにより、係止解除作業の実行速度により圧延プラントの高生産性が保証される。さらに、周知のタイプの圧延プラントでは通常、マンドレル／穿孔シェル支持ロールと干渉する圧延軸Ｘの下方に設置範囲を有するラックの先端のための余裕を設けるため、マンドレル／穿孔シェル支持ロールの垂直作動システムの使用が回避される。

従属クレームは、発明の好適な実施形態に言及している。

管圧延プロセスのいずれかのサイクルの規定段階における本発明の管圧延プラントのライン部分の平面図を概略的に示す。 図１のプラントの部品の平面図を概略的に示す。 図２の部品の側面図を概略的に示す。 図２の部品の詳細の拡大側面図を示す。 図４の詳細の上面図を示す。 図５の詳細の正面図を示す。 図５の詳細のＡ‐Ａ面での断面図を示す。 異なる動作位置における図５の詳細のＡ‐Ａ面での断面図を示す。 図１のプラントの別の部品の平面図を概略的に示す。 図９の部品の変形例の平面図を概略的に示す。 図９の部品の側面図を概略的に示す。 図９の部品の詳細の拡大側面図を示す。 図１１の詳細の上面図を示す。 図１２の詳細の正面図を示す。 図１２の詳細のＡ‐Ａ面での断面図を示す。 異なる動作位置における図１２の詳細のＡ‐Ａ面での断面図を示す。 図２の部品の拡大部分の正面図を示す。 図９の部品の拡大部分の正面図を示す。 図９ａの部品の拡大側面図を概略的に示す。 図１８の詳細の上面図を示す。 図１９の詳細の正面図を示す。 図１９の詳細のＡ‐Ａ面での断面図を示す。 異なる動作位置における図１９の詳細のＡ‐Ａ面での断面図を示す。

本発明のさらなる特徴および長所は、添付図面を参照して非限定的な例として図示された本発明による管圧延プラントの好適だがこれに限られない実施形態についての詳細な説明に照らし合わせると明白になるだろう。
様々な図の等しい参照番号は、同じ要素または部品に対応する。

図は、速度制御マンドレルとともに作動して、本発明の移送装置を有する連続的な速度制御高生産性のマンドレル管圧延プロセスを実行する、全体として参照符号Ｒで示された本発明による圧延プラントの好適な実施形態を示す。圧延プラントＲは、圧延軸Ｘと、一般に穿孔シェル３９と呼ばれる圧延材料と圧延管４２とが辿る圧延方向２３とを画定する。プラントＲは従来、圧延軸Ｘからマンドレルを取り出すためのマンドレル取出装置２と圧延軸Ｘに穿孔シェルを装填するための穿孔シェル装填装置１とが設けられる入口エリアまたは入口側２０と、マルチスタンド圧延機５が設けられる厳密な意味での圧延エリア２１と、マンドレル装填装置４と圧延軸Ｘからの圧延管取出装置３とが設けられる出口エリアまたは出口側２２とに分割される。

圧延軸Ｘに沿った穿孔シェル３９の装填装置１は、マルチスタンド圧延機５の入口に配置され、圧延軸Ｘの側方に装着される回転アームの形で設けられるとよいがこれに限られない。このような穿孔シェル装填装置１は動作時に、図には詳細に示されていないが先行技術では周知であるように、圧延ラインから離れた側方位置から穿孔シェル３９を取り上げ、穿孔シェルおよびマンドレルの支持ロールが配置される圧延軸Ｘに沿ってこれを載置する。

圧延軸Ｘからのマンドレル３１の取出装置２もマルチスタンド圧延機５の入口に配置され、圧延軸Ｘの側方に装着される回転アームの形で設けられるとよいがこれに限られない。マンドレル３１の取出装置２は、圧延軸Ｘについて穿孔シェル装填装置１と反対の側でマルチスタンド圧延機５の入口に装着される。

装置２は動作時に、管４２を圧延するのに使用されたマンドレル３１を各圧延サイクルの終了時に圧延軸Ｘそのものから取り上げ、圧延ラインから離れた側方位置へこれを運ぶ。この位置は、圧延サイクル中に管から受け取る熱の作用によって温度が上昇したマンドレルの冷却作業と、続く他の圧延サイクルでの使用のため圧延機の出口側２２へ移送される前の潤滑作業とを周知のため図に詳細に示していない方法で含むプロセスにおいて使用されるマンドレルの再循環装置に属する。

圧延軸Ｘからの圧延管４２の取出装置３はマルチスタンド圧延機５の出口に配置され、圧延軸Ｘの側方に取り付けられた回転アームの形で設けられるとよいがこれに限られず、圧延の終了時に管４２を取り上げて、保管のためまたは他のプロセスまたは作業のため、圧延軸そのものから離れた側方位置へこれを移送する。この圧延軸Ｘからの取出装置３は、圧延軸Ｘについて図１の下方部分に示される穿孔シェル装填装置１と同じ側でマルチスタンド圧延機出口に装着される。

圧延軸Ｘに沿ったマンドレル装填装置４は、マルチスタンド圧延機５の出口に配置され、圧延軸Ｘの側方に回転アームの形で設けられるとよいがこれに限られない。動作時に、装置４は側方ライン外位置からマンドレル３１を取り上げ、ロールを支持して出口側２２のマンドレルコンベヤ７に属するマンドレルおよび管が配置される（先行技術のため詳細には示していない）圧延軸Ｘに沿って、これを載置する。圧延軸Ｘについて、図１の上方部分に示されたマンドレル取出装置２と同じ側で、マンドレル装填装置４はマルチスタンド圧延機５の出口に装着されている。

圧延軸Ｘに沿った奇数スタンドのロール間隙が偶数スタンドの溝底部に対応するかその逆であるようにスタンドが順に配置されてスタンドにつき二つ以上のロールが設けられる交互スタンドタイプの圧延機としてマルチスタンド圧延機５が使用されるとよいがこれに限られない。本発明の圧延プラントは、発明の趣旨を逸脱せずに他のタイプの管圧延機を有してもよい。

入口側２０のマンドレルコンベヤ６は、高さ調節可能なロール９２を備えるマンドレル支持装置と、相互に平行な二つのラック６２′，６２″（図１には不図示）を有する長手方向マンドレル作動部品６２とを有する。単一体でありマンドレル３１の把持エリアの遠位端部と所定長さの二つのラック６２′，６２″との間に三つの部品６２′，６２″，６２″′が頑丈な本体を形成するように、剛性接続部６２″′が二つの平行ラックの間に設けられる。各ラック６２′，６２″は、圧延軸Ｘの上下でこれと平行に配置される均衡したそれぞれの歯部５１，５１′および５２，５２′を有する。こうして四つの歯部５１，５１′５２，５２′は、圧延軸Ｘと一致するマンドレル３１の軸について対称的に配置され、そのため、マンドレルに作用する圧延に関連する作業により発生する軸方向負荷が、四つの歯部およびこれと嵌合するピニオン５５，５５′，５６，５６′において均一に軽減される。部品６２に固有の小型構造は、圧延中に曲げの危険を伴わずマンドレルに非常に高い軸方向負荷を印加することを可能にする。

必要な力を印加して部品６２に運動を伝達するピニオン５５，５５′，５６，５６′は、歯車を備えるシャフトの支持構造で構成されて、圧延軸Ｘについて対称的に配置された二つのラック６２′，６２″と嵌合する必要のあるピニオンボックス５７に配置される。ピニオン５５，５５′，５６，５６′の歯車は、ラックそのものの上下に装着されるとよい。構造的な理由から、ラック６２′の二つの歯部と嵌合するピニオン５５，５５′の歯車は、ラック６２″の二つの歯部５２，５２′と嵌合するピニオン５６，５６′の歯車から運動学的に分離されているとよい。

ピニオン５５，５５′，５６，５６′は、一つまたは二つの減速機と、ピニオンボックスの歯車の数に対応する数のモータとを有するそれぞれの駆動装置５８に周知の方法で接続されている。ピニオンボックス５７から出るシャフトはすべて同じ側を向いているとよく、モータはすべて圧延軸２３について同じ側にあるとよい。

二つのラック６２′，６２″の各々は、剛性接続部６２″′が設けられていない空間において二つの内側歯車５３′，５４′と二つの外側歯車５３，５４とを有するのに対して、マンドレルホルダヘッドエリア６８，６９およびシステム６２の後部エリアでは、歯車５９′，５９″は二つのヘッド６８，６９の外側のみに装着されている。歯車５９′，５９″はレールまたはガイド４７の上を動く。

歯車の構成は、図に示されるのとは異なり、方向Ｘに沿って歯車をオフセットすることによって、または接続部６２″′が存在するエリアにも接続部を局所的に分断するなどして内側歯車を配置することによるものであってもよい。

この歯車の使用の代わりに、ラックに装着されてレールまたはガイドに沿って摺動する摺動ランナによって構成してもよい。

マンドレルコンベヤ６は、圧延プロセスで使用されるマンドレルの後部エリアに設けられる第１舌部を嵌合させるための係止解除装置６１も備えている。係止解除装置６１はいわゆる「跳ね橋」タイプであり、マンドレル３１の後舌部と関連して作用する。跳ね橋の閉位置は図６および７に示されているのに対して、開位置は図８に示されている。

装置６１は、それぞれラック６２′およびラック６２″の前端部に一体的に固定される別々の二つのヘッド６８，６９と、第２ヘッド６９に配置される凹部の他端部と、マンドレルの後舌部の上方部分と嵌合するいわゆる跳ね橋を構成する、第１ヘッド６８にヒンジ結合されるレバー６７とを有する。レバー６７は、マンドレルの後舌部の形状と相補的な逆Ｕ字形の溝６７″が中央部分に形成されている。前の変形例と同じ機能と逆の回転方向とを持つヘッド６９に内含されるレバー６７の支点を有するように装置６１の要素を配置することも可能である。

係止解除装置６１は、各圧延サイクルでレバー６７の急速な開閉を制御するための制御装置６３を有する。一方で制御装置６３は、可動カム６５により、または同等の作動装置により制御される。制御装置６３はヘッド６８に装着される。制御装置６３は、ヘッド６８そのものにヒンジ接続されたレバー６７の支持ピン４５と、それぞれのサポートと、回転運動を９０°で伝達するための円錐歯車と、を有する運動学的連鎖機構で構成される。さらに、歯車を備えることが好ましいシャフトおよび制御レバー６３′と、シャフトの必要なサポートと、スプリングを備える伸長ロッドタイプであることが好ましい双安定システム８９とが設けられる。この双安定システム８９は、固定マンドレルおよび非固定マンドレルの二つの位置に対応する交互の二つの下降および上昇位置に制御レバー６３′を維持する。レバー６７は、図６から８に示されているように反時計方向の回転によって係止位置から解除位置へ移行する。これに対して、時計方向の回転によって、解除位置から係止位置へ移行する。

閉位置にあるレバー６７のロック装置６４が存在して、それぞれの可動カム装置６６または他の同等の作動装置により制御されるとよい。レバー６７の下降位置でのロック装置６４は、ヘッド６９に含まれている。ロック装置６４は、ヘッド６９と一体的なレバー６７の固定ピン４６と、それぞれのサポートと、運動の９０°伝達のための円錐歯車と、歯車を有することが好ましいシャフトと制御レバー６４’と、必要なシャフトサポートと、を有する運動学的連鎖機構を構成する。固定ピン４６は、レバー６７に設けられる適切な形状の凹部６７′と嵌合する。制御装置６４は好ましくは回転してピン４６に作用し、ピン４６がそれぞれの成形凹部６７′からの解除位置から成形凹部６７′との妨害位置まで回転する。このロック装置６４は、下降した跳ね橋６７の固定と、跳ね橋を開位置へ回転させる跳ね橋６７の解除とに対応する二つの交互位置に制御レバー６４′を維持するのに適した、ヘッド６８に含まれるシステム８９に類似した双安定システム８９′の使用も含む。

圧延ラインに沿った所定位置に配置されてラック６２′，６２″の摺動方向について固定される二つのカム６５，６６または作動装置は、それぞれの制御レバー６３′，６４′に係止解除装置６１が達した時にこれら制御レバーの角変位に対応する垂直方向の運動を発生させることができる。

少なくとも二つのカム６５，６６または作動装置は、マンドレル３１の後舌部の係止および係止解除が予定される点の各々に装着される。圧延プラントＲが緊急ギロチン９も含む場合には、緊急位置でマンドレルを解除するため別の装置６５，６６が設けられてもよい。

マンドレル移送装置６のこの好都合な構成によって、図ではうち一つが数字９２で概略的に示されている、垂直方向に移動可能な軸を持つロールにより構成されるマンドレル支持装置をシンプルにできる。実際、係止装置６１の運動中には、二つのヘッド６８，６９の間に設けられる空間をロールが通過できるため、ヘッド６８，６９の設置範囲の高さに等しい空間までロール９２を下降させる必要はない。

第一実施形態における出口側２２のマンドレルコンベヤ７は、高さ調節可能なロールで構成されるマンドレルの支持装置と、図１に示していない周知のタイプのマンドレルの長手方向作動システムとを有する。コンベヤ７はさらに、図９から１５に一層詳細に図示された、上述したものに類似のラック７２および跳ね橋係止解除装置７１を有する。ラック７２は、圧延軸Ｘの上方および下方に配置された均衡する二つの歯部７８，７８′を含んでいる。ラックは、軸方向摺動を容易にするための歯車８４，８４′を備えている。ラック７２のための歯車の使用に代えて、ラック７２と一体的でレールまたはガイド上を摺動する摺動ランナによって構成してもよい。

マンドレル３１そのもののヘッド端部の近傍に配置されるマンドレルの第２舌部または前舌部は、装置７１によって嵌合する。装置７１の係止位置は図１３および１４に示されているのに対して、装置のマンドレルの解除位置は図１５に示されている。

装置７１も、圧延機の出口側のラック７２の前端部に固定されるヘッド７６と、ヘッド７６にヒンジ結合されるレバー７７（正確には跳ね橋）とを有する。ヘッド７６は、レール４８上を動く歯車７９の存在も含む。係止解除装置７１は、マンドレルを舌部の上方部分のみと嵌合させて、マンドレル３１の前舌部の溝と相補的な逆Ｕ字形溝７７′を備えるレバー７７である下方部分とは嵌合させないようになっている。図からわかるように、ピン８７の軸を中心とする反時計回りの回転によって、装置７１はマンドレル３１の係止位置から解除位置へ移行するとよい。これに対して、時計回りの回転によってマンドレル３１の解除位置から係止位置へ移行する。

圧延方向を示す矢印２３の配置から推論され得るように、図９および１０に示された二つの図が上述した部品６２についての図２および３と反対に配置されていることは言及に値する。

圧延軸Ｘについて反対側にヘッド７６を配置することも可能であり、この場合、上記と反対の方向にレバーを回転させることにより同じ機能が得られる。

装置７１は、ラックと一体的であり、可動カム７５により、または同等の作動装置により制御されるヘッド７６に内含されるレバー７７の開閉制御装置７３を、有する。

制御装置７３は、それぞれのサポートを有する支持ピンと、運動の９０°伝達のための円錐歯車と、好ましくは歯車を有するシャフトと制御レバー７３’と、双安定システム８８とを有する運動力学的連鎖機構を構成する。双安定システム８８は、閉じた跳ね橋７７と開いた跳ね橋７７とに対応する二つの交互位置に制御レバー７３′を維持し、スプリングを備える伸長ロッドタイプであることが好ましい。

可動カム７５は、ラック７２の摺動方向について固定された制御レバー７３′と嵌合するのに適しており、係止解除装置７１がそれぞれの制御レバー７３′に達した時にその垂直方向での角変位を誘発することが可能である。少なくとも二つの可動カム７５が圧延プラントに設けられ、マンドレル３１の前舌部の係止解除位置に装着されている。

出口エリアのマンドレル移送装置７のさらなる変形例が図９ａおよび１８から２２に示されている。上述した変形例と同じ部品には、同じ数字が付けられている。

この変形例では、ここでは数字７１′で記されてレバー９７を有するマンドレル係止解除装置７１は、レバーが下降位置にある時に圧延軸Ｘに対して横方向に管が外れることを抑制するのに使用されるコンベヤ７の側方に管の封入壁９０′，９０″を設けることができるように形成される。図９ａに示されているように、壁部９０′，９０″はその長さが分断されて、管取出装置およびマンドレル装填装置の通過を可能にする。この場合に、ラック７２の軸Ｘ１は圧延軸Ｘについて上昇位置で垂直方向に配置されるとよい。

以下に示される装置７１についての言及は、変形例７１′にも適用され得る。

ラック７２およびマンドレル係止解除装置７１の速度制御システムは、自動化ピニオンボックス８１を有する。ピニオンボックス８１は、必要な力および運動を伝達するため嵌合するラック７２の歯部７８，７８′の上方および下方に取り付けられると二つの歯車８３，８３′を備えるシャフトの支持構造で構成される。駆動装置８０はまた、一つ以上の減速機と、ピニオンボックスの歯車の数に対応する数のモータとを有する。モータと、ピニオンボックス８１から出るシャフトとがすべて圧延軸について同じ側に配置されるとよい。それぞれのコンベヤ６，７に内含される入口側２０および出口側２２の係止解除装置６１，７１は、先端および末端において所与の圧延サイクルで作動するマンドレルの係止および解除作業が各サイクルで周期的かつ急速に実行されるように、往復調和した態様で制御される。

圧延機５には、マンドレルそのものが、管が存在しない状態で圧延スタンド１２および可能であればラウンディングスタンド１０を通って圧延方向２３と逆の方向に移動すること、そしてロールに衝突してロールおよび／またはマンドレルに破損を生じることを防止するために、センタリング状態にマンドレル３１を保持することを機能とするマンドレル支持スタンド８が設けられる。マンドレル支持スタンド８は、マンドレルのサイズまで閉じて急速に開き、圧延段階への穿孔シェルの通過を可能にする調節可能ロールで構成される先行技術の装置である。

圧延プラントＲは、圧延プロセスをさらに向上させるとともに、すべて一緒に存在しても個別に挿入されてもよいいくつかの装置を含むと好都合であるが必須ではない。緊急の場合に管からマンドレルを引き抜くために起動されるのに適した、単に緊急ギロチンとも称されるギロチン状停止装置９が、圧延軸Ｘに沿って入口側２０に設けられる。緊急ギロチン９は、非妨害位置と、穿孔シェルの末端区分を含む妨害位置との間で移動可能である後退可能なＵ字形休止面を有する。このような面は、穿孔シェルまたは圧延中の管がまだマンドレルに挿入されている間に圧延が中断された場合に、穿孔シェルまたは管の運動を対比させるのに使用される。緊急ギロチン９は、あらゆる場合に常に圧延軸Ｘ上で入口側２０の様々な点に配置されるとよい。好適な解決法は、入口側２０に緊急ギロチン９を配置して、後退位置にあって緊急引抜位置で係止解除装置６１に係止された時のマンドレルの先端と、入口エリア２０に整列配置された時の穿孔シェルの後縁部との間の空間を残すことである。

厚さを圧延する最終圧延機１２の下流に配置されるラウンディングスタンド１０が設けられることが可能である。ラウンディングスタンド１０の目的は、マンドレルと管の内径との間にほぼ均一な間隙を作り出すことであり、圧延サイクルの最終段階で管を制動する効果的な装置としても使用されるとよい。厚さを縮小する最終スタンドを圧延管の末端が離れる時に、ラウンディングスタンドを使用して管そのものが制動されるとよい。このような作業は、圧延の終了時に管そのものを制動するのに必要なサイクル時間および空間を削減することができる。代替的に、圧延軸Ｘに沿って順に配置される複数のラウンディングスタンド１０を設けることも可能である。

圧延機への穿孔シェルの給送装置１１も圧延プラントＲに設けられるとよい。単純化のため図４のみに示される給送装置１１は、少なくとも一つが電動化され、穿孔シェルが圧延軸Ｘに装填された後でいかなる妨害も受けない穿孔シェルと正反対の位置から穿孔シェルと接触する一つの位置へ移動する、一つ以上の一連の均衡ロールを有することが好ましい。このような給送装置１１は、速度および位置制御条件でマルチスタンド圧延機５へ穿孔シェルを給送できる。

さらに、穿孔シェルへのマンドレルの後ろ向き挿入ステップ中に穿孔シェルを定位置に保持するのに給送装置１１が使用されると好都合であるが、必須ではない。

上述した本発明による圧延プラントＲは、特に好都合な高生産性の管圧延プロセスを最適な方法で実行できる。このタイプの圧延プロセスの段階が以下で詳細に説明される。従来、他に明記されなければ、様々な要素の「前」および「後」の表記は圧延方向２３を指しており、つまり前部は矢印の先端を指し、後部は矢印２３の末端を指す。

図１では、何らかの圧延プロセスサイクルにおいて管の特定圧延段階に部品が配置された状態で圧延プラントＲが示されている。説明を一般化するため、「ｎ」は上記のサイクルを指し、「ｎ」は一般的なフルレート最高速度圧延サイクルを指す序数である。

サイクル「ｎ」の開始時には、回転アーム４を側方方向に起動することにより、圧延ラインＸ上に挿入される準備が整ったマンドレル３１が出口側２２で圧延ラインＸの側方に配置される。出口側２２でのマンドレルの係止装置７１は、係止位置Ｐ１でのマンドレル３１の先端の高さで圧延ラインに沿って配置される。

軸Ｘに対して横方向である並進により回転アーム１を起動することによって、穿孔シェル３９の前端が給送装置１１にある状態で穿孔シェル３９が圧延ラインＸに配置される。

係止装置６１は矢印２３の方向に穿孔シェル３９の後端部へ移動して、マンドレル３１の係止位置を取る。同時に、そして調和した態様で、出口側２２でも作業が実行されることにより、回転アーム４の回転でマンドレル３１が圧延軸Ｘに沿って装填され、マンドレル３１の前舌部が係止装置７１に把持され、係止装置は圧延方向２３と逆方向にマンドレルを一体的に押圧する並進運動を開始する。

続いて、係止装置７１により押圧されるマンドレル３１が、最初にマルチスタンド圧延機５の内側から圧延方向と反対である後方に動かされ、このような作業でマンドレル支持スタンド８により案内され、続いて、マンドレル３１の後部エリアが穿孔シェル３９の後部エリアから出るまで穿孔シェル３９の軸孔の内側も通り、係止装置６１に配置される。マンドレル３１がこの位置に達すると、係止装置７１がマンドレル３１の前舌部の係止を解除する。同時に、そして調整方法で、係止装置６１がマンドレル３１の後舌部を把持する。こうして、マルチスタンド圧延機５の内側で穿孔シェルを引っ張る給送装置１１によって穿孔シェル３９の前端部が把持されて、図１に示された圧延段階を実行する。

マルチスタンド圧延機５の内側での穿孔シェル３９の圧延は、矢印２３とは反対の後戻りになる矢印Ｌ３の方向の動作で、係止装置６１によりマンドレル３１が引っ張られた状態で行われる。マンドレル３１の運動は、圧延機５の圧延スタンド１２のロールにより発生される矢印Ｌ４で示された管４２の運動に合わせて調整される。矢印Ｌ３の方向におけるマンドレル３１の運動速度は、マンドレル３１の前端部が管４２の後端部にあって、最終圧延スタンド１２、つまり「当接点」を画定する図１の参照番号１２で示された最も右側のスタンドから管の後端部が出る時に完全に圧延されるように設定される。この方法で、マンドレル３１は、当接点を通過した後で完全に圧延された管４２のキャビティから完全に引き抜かれる。

ここでマンドレル３１から係止解除された係止装置７１は、しばらく、圧延方向２３と一致する矢印Ｌ５で示された運動により係止位置Ｐ１まで移動して、ここで次の圧延サイクル「ｎ＋１」で使用される別のマンドレル（不図示）が係止される。

図１に示されているように、管４２は、圧延スタンド１２のロールにより圧延されることに加えて、一つ以上のラウンディングスタンド１０を通過するとよい。この作業は任意であり、完成した管の形状を改良するのに寄与する。

この最終圧延段階では、次の圧延サイクル「ｎ＋１」を開始する前に、回転アーム２の回転により側方方向に圧延ラインから排出されるため、管４２の内側を離れたマンドレル３１が制動されて、マルチスタンド圧延機５から離れた位置で圧延軸Ｘ上に配置される。

調整方法で、マンドレル３１の後舌部が、解除位置Ｐ３にある時に係止装置６１の嵌合から解除されて、側方方向での回転アーム２の回転によって圧延軸Ｘからの排出を可能にする。

こうして次の穿孔シェルの圧延サイクル「ｎ＋１」が、上述した前のサイクル「ｎ」と同じ作業で、次のマンドレルを使用して開始するとよい。

Claims (13)

1. 圧延軸（Ｘ）を画定するマンドレルによるマルチスタンド管圧延機のためのマンドレル移送装置（６）であって、
   ラック装置（６２）と、前記マンドレル（３１）の舌部を係止および解除する係止解除装置（６１）とを有し、
   前記ラック装置（６２）が、前記圧延軸（Ｘ）と平行に並んで配置された二つのラック（６２′，６２″）を有し、
   二つの前記ラックがそれぞれ二つの歯部（（５１，５１′），（５２，５２′））を有し、前記係止解除装置（６１）が二つの前記ラックの一端部に配置される、装置。
2. 前記係止解除装置（６１）が、それぞれのラック（６２′，６２″）の一端部に配置される二つのヘッド（６８，６９）を有配置する、請求項１に記載の装置。
3. 前記二つのラック（６２′，６２″）が結合要素（６２″′）により長さの一部に沿って結合される、請求項２に記載の装置。
4. 各ラックのそれぞれの二つの歯部が前記圧延軸（Ｘ）の上下に一つずつ対称的に配置される、請求項３に記載の装置。
5. 前記係止解除装置（６１）が、前記マンドレル（３１）の前記舌部の係止位置と解除位置との間で角度方向の揺動により移動するのに適したレバー（６７）を有し、前記角度方向の揺動は前記圧延軸（Ｘ）に対して交差する面で行われる、請求項４に記載の装置。
6. カム装置（６５）を有し、前記係止解除装置（６１）は前記カム装置（６５）により動作する機構（６３）を有する、請求項５に記載の装置。
7. 前記係止解除装置（６１）は、前記マンドレルの係止位置に前記レバー（６７）をブロックするブロック装置を有する、請求項６に記載の装置。
8. 規定長を有する管のための圧延プラント（Ｒ）であって、
   穿孔シェル（３９）の圧延を実行して前記シェルを圧延管に変形させる複数の圧延スタンド（１２）を有し、圧延軸（Ｘ）を画定する圧延機（５）と、
   前端部と後端部とを有し、前記圧延の間に前記圧延機（５）と協働する、少なくとも一つのマンドレル（３１）と、
   を有し、
   前記圧延プラント（Ｒ）は、前記圧延機（５）の上流に、
   前記圧延軸（Ｘ）に沿って前記穿孔シェル（３９）を装填する第１装填装置（１）と、
   前記圧延軸（Ｘ）から前記少なくとも一つのマンドレル（３１）を取り出す第１取出装置（２）と、
   請求項１から請求項から７のいずれか一項に記載の第１移送装置（６）と、を有し、
   前記圧延プラント（Ｒ）は、前記圧延機（５）の下流に、
   前記圧延軸（Ｘ）から前記圧延管を取り出す第２取出装置（３）と、
   前記圧延軸（Ｘ）に沿って少なくとも一つの前記マンドレル（３１）を装填する第２装填装置（４）と、
   少なくとも一つの前記マンドレル（３１）の前記前端部を係止および解除する第２係止解除装置（７１，７１′）を有する第２移送装置（７）と、
   を有する、圧延プラント。
9. 各圧延サイクルにおいて、少なくとも一つの前記マンドレル（３１）の前記前後端部の係止および解除動作で前記第１移送装置（６）と前記第２移送装置（７）とを調和させる前記圧延プラント（Ｒ）の制御手段が設けられる、請求項８に記載の圧延プラント。
10. 少なくとも一つの前記マンドレル（３１）の前記前端部および前記後端部がそれぞれ、前記第１移送装置および前記第２移送装置によって前記係止解除動作を行うための前舌部および後舌部を備える、請求項９に記載の圧延プラント。
11. 前記圧延機（５）がマンドレル支持スタンド（８）を有する、請求項１０に記載の圧延プラント。
12. 前記穿孔バー（３９）の給送装置（１１）が前記圧延機（５）に設けられる、請求項１１に記載の圧延プラント。
13. 前記圧延機（５）の最終圧延スタンドの下流に、配置少なくとも一つのラウンディングスタンド（１０）が設けられる、請求項１２に記載の圧延プラント。
    
    

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