JP2822890B2 - マンドレルミルの圧延装置列 - Google Patents
マンドレルミルの圧延装置列Info
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Description
ドレルミル方式による継目無管の製造において、再加熱
炉およびエキストラクターを省略できると共に、絞り圧
延における偏肉を軽減できるマンドレルミルの圧延装置
列に関する。
ットを加熱したのち穿孔する穿孔工程と、穿孔された中
空素管を延伸圧延する減肉工程と、延伸された母管を所
定仕上げ寸法に絞り圧延する定径圧延工程とからなる。
減肉工程における圧延機としては、プラグミル、マンド
レルミル、アッセルミル、ピルガミル等が知られてい
る。継目無管の製造方法のうちでも生産性に優れたマン
ネスマン−マンドレルミル方式は、図7に示すとおり、
素材の丸ビレット71を回転炉床式加熱炉72で120
0〜1260℃に加熱したのち、穿孔機73でプラグ7
4とロール75により穿孔圧延して中空素管76とす
る。この段階での中空素管76は、外径が数サイズで、
肉厚も製品に比較して非常に厚肉である。
対の孔型ロール78を組込んだロールスタンドを、互い
に90°ずつロール配列を変えて4〜8基連続的に配置
し、中空素管76に挿入したマンドレルバー79と孔型
ロール78間で連続的に所定の肉厚まで減肉、延伸圧延
を行う。通常、マンドレルミル77での減肉量は、内面
の荒さを軽減するためにも、7〜15mm程度圧下を行
うのが一般的である。減肉、延伸圧延された母管80
は、図示しないストリッパによりマンドレルバー79が
引抜かれる。減肉、延伸圧延までで素管温度が加工度に
比較して低下しすぎた場合は、再加熱炉81で母管80
を900〜1100℃まで加熱するが、温度低下をきた
さない場合は、直接定径圧延工程の絞り圧延機82で外
径圧下と若干の肉厚調整を受け所定仕上げ寸法に仕上げ
られる。一般的に外径177.8mm以上の継目無管を
製造する大径ミルでは、再加熱炉がなく、外径177.
8mm以下の継目無管を専門に圧延する小径ミルでは、
再加熱炉を設置するのが一般的である。
を製造する大径ミルにおいては、2ロールマンドレルミ
ルと2ロールサイザーまたは3ロールサイザーを同一軸
にタンデム配列するのが一般的であった。この場合、マ
ンドレルバーの引抜きは、ストリッパを設置できないの
で、エキストラクターまたはサイザーにより母管をグリ
ップして外径圧下しながらパスライン出口側に送り出
し、母管がマンドレルミルの最終スタンドを尻抜けする
と、リテイナーによりマンドレルバーをパスライン入口
側に引戻すことによって行われている(特開平3−11
4605号公報)。特に最近の傾向では、2ロールサイ
ザーよりも外径加工度を大きく取れ、同一の母管寸法か
ら各種寸法の製品が得られることによって、マンドレル
ミルの外径段取5〜8種を集約でき、工具の省略、生産
性を向上できる3ロールサイザーまたは3ロールレデュ
ーサを絞り圧延機として用いる方法が多く採用されてい
る。3ロールサイザーまたは3ロールレデューサ等の3
ロール絞り圧延機は、圧延方向に垂直な面内で、それぞ
れのロールの圧下方向のなす角が120°となるように
配設されたスタンドを、図8(a)(b)に示すとお
り、駆動軸が水平となるよう隣接するスタンド間で孔型
ロール85の圧下方向を60°ずらして交互に配置し、
外径加工度によってスタンド数が決定され、5〜28ス
タンドで母管86の連続絞り圧延を行って外径の縮小と
若干の肉厚減肉加工を行い、所定の製品寸法に仕上げ
る。
は、ロール溝底部ではエッジ部に比較して圧延方向伸び
が大きく、管の周方向肉厚は不均一な変形を受ける。連
続スタンドでの圧延では、ロール溝底部とエッジ部はス
タンド毎に交互に塑性変形が繰返されるため、ほぼ同一
肉厚となるが、ロール溝底部とエッジ部の中間点(溝底
を0°位置として30°方向)は、図9に示すとおり、
ロール溝底部とエッジ部の肉厚より減肉する負の位相
(a)図または増肉する正の位相(b図)状況となり、
位相の異なった六角形状の角張りを生ずる。この角張り
現象は、絞り圧延における管長方向の延伸率が大きくな
るほど、かつ厚肉小径になるほど角張り率が増加する傾
向にある。
与えるパラメーターとしては、圧延材とロールとの接触
面の形状が重要なファクターとなる。絞り圧延における
管内面の角張り度合いは、ロールの孔型、すなわち図1
0、図11に示す母管101とロール102との接触面
投影図103の形状のロール溝底入口面からロール出口
面までの距離CLGに対するエッジ部入口面からロール
出口面までの距離CLEの比(CLE/CLG)で示さ
れる矩形率λを最適化することによって、図12に示す
とおり、ある程度改善することができるが、製品サイズ
は、外径×肉厚では数千種類にのぼり、各サイズ毎にロ
ール孔型を最適にして準備することは、非効率で現実的
には不可能である。また、圧延肉厚によっては、ロール
溝底部とエッジ部との周速度差によってエッジマーク疵
を生じ、矩形率λの最適化だけではロール形状を決定で
きない。現実的には、ロールシリーズ化して外径範囲と
肉厚範囲毎に集約しているのが現状で、表1に示すロー
ルシリーズA、Bで絞り圧延した製品鋼管の外径Dに対
する製品肉厚tの比(以下t/Dという)と角張り率と
の関係を、図13、図14に示す。なお、角張り率P
は、管の外径D、管の断面内の平均肉厚Tmean、ロ
ール溝底部とエッジ部の平均肉厚Teおよびロール溝底
部とエッジ部より30°の部分の平均肉厚T30■によ
り、P=[(T30■−Te)/{(D/2−Tmea
n)×(1−Cos30°)}]×100(%)として
定義される。図13、図14に示すとおり、製品鋼管の
角張りは、ロールシリーズAでは負、Bでは正の偏りを
示し、t/Dに対しても傾向がある。
の内面角張り防止対策としては、ロールカリバーを楕円
率が所定の関係を有する3個の円弧曲線となし、第1の
楕円による中央部円弧長と、第2、第3の楕円による端
部円弧長とが所定比率で、かつ、サイドクリアランスを
所定値に限定した3ロール絞り圧延機のロール(特開昭
51−31663号公報)、隣接するスタンド毎に圧延
方向に垂直な面で30°ずつ角度を変えて配置し、管を
円周方向に12分割された区域で塑性変形を繰返すこと
によって、角張り現象を低く抑制し、製品品質の向上を
可能とした3ロール絞り圧延機(特開昭58−2580
5号公報)等が提案されている。
は、各スタンドの対称性や、配置、基礎工事の容易性か
ら、図15に示すとおり、ロール151の圧下方向を4
5°傾斜させると共に、隣接する圧延スタンドで交互に
ロール151の圧下方向を90°変えながら圧延装置列
を配置しているため、圧延するロール151の溝底部1
52と中空素管153を逃がすエッジ部154の境界
で、材料がマンドレルバー155から離れるところに段
差が生じる。このため、図16に示すとおり、2ロール
マンドレルミルで延伸圧延された母管161には、2ロ
ールマンドレルミルの最終2スタンドの圧延を通して、
ロール圧下方向の両側約45°の位置に目標肉厚162
より厚肉になる局部的偏肉163が4ヶ所存在する。こ
の局部的偏肉163の位置は、ロール孔型や段取りによ
って変化するが、通常ロール圧下方向の両側45°±5
°の範囲に存在する。
1663号公報に開示のロールは、各サイズ毎にロール
孔型を最適にして準備する必要があり、非効率的で現実
には実施不可能である。また、特開昭58−25805
号公報に開示の3ロール絞り圧延機は、管を円周方向に
12分割された区域で塑性変形を繰返すことによって、
角張り現象を低く抑制するもので、内面角張りを解消す
るものではなく、六角形状が十二角形状になるだけで、
抜本的な対策とはいえないばかりでなく、設備も複雑で
大型化してしまうという欠点を有している。
ル絞り圧延機(エキストラクターまたはサイザー)を、
延伸圧延された母管の長さより短い間隔でタンデムに同
一軸を有する圧延パスラインに配置した圧延装置列にお
いては、前記2ロールマンドレルミルによって生じるロ
ール圧下方向の両側45°付近に発生する局部的厚肉部
と、後続の3ロール絞り圧延機によって生じる六角形状
の内面角張厚肉部が重複し、その相乗作用によって厚肉
不良が助長されるという問題点を有している。
ンドが2ロールスタンドであるマンドレルミルと3ロー
ル絞り圧延機を同一軸を有する圧延パスラインにタンデ
ムに配置する圧延ラインにおいて、マンドレルミルの局
部的厚肉部と3ロール絞り圧延機の六角形状の内面角張
厚肉部の重複による相乗作用によって悪化する偏肉を抑
制することのできるマンドレルミルの圧延装置列を提供
することにある。
を達成すべく鋭意試験研究を行った。その結果、マンド
レルミルと3ロール絞り圧延機を、延伸圧延された母管
の長さより短い間隔で同一軸を有する圧延パスラインに
タンデムに配置する圧延装置列において、少なくとも最
終2スタンドが2ロールスタンドのマンドレルミルを用
い、マンドレルミル最終2スタンドのロール圧下方向の
いずれかと、3ロール絞り圧延機列のロール圧下方向の
いずれかが、±5°の範囲内に位置するよう配置するこ
とによって、両圧延機の厚肉部の重複が防止でき、最終
製品の継目無管の偏肉率を低減できることを究明し、こ
の発明に到達した。
ロール絞り圧延機を、同一軸を有する圧延パスラインに
延伸圧延される母管の長さより短い距離でタンデムに配
列したマンドレルミルの圧延装置列において、少なくと
も最終2スタンドが2ロールスタンドであるマンドレル
ミルを用い、最終2スタンドのロール圧下方向のいずれ
かと、3ロール絞り圧延機列のロール圧下方向のいずれ
かが、±5°の範囲内に位置するよう配置したことを特
徴とするマンドレルミルの圧延装置列である。
ルバーで拘束し、外表面を孔型ロールで拘束することに
よって、孔型ロールとマンドレルバーの間で中空素管を
延伸圧延し、肉厚を減じて目的の肉厚に加工するミル
で、4〜8スタンドから構成されている。便宜上図5に
示す角度にて方向を呼称するものとすると、前記したと
おり少なくとも最終2スタンドが2ロールスタンドのマ
ンドレルミルは、各スタンドの対称性や、配置、基礎工
事の容易性からロール圧下方向を45°傾斜させると共
に、交互に圧下方向を90°変えながら圧延装置列を配
置しているため、ロール圧下方向は45°、135°、
225°、315°方向からである。この場合の局部的
厚肉部分は、0°、90°、180°、270°(±5
°)の点に現れるのは前述のとおりである。
ドレルミルと同様に各スタンドの対称性や、配置、基礎
工事の容易性から、図6(a)(b)に示すとおり、駆
動軸61が水平となるよう交互に配置される。その場
合、孔型ロール62の圧下方向は、30°、150°、
270°の図6(a)のスタンドと、90°、210
°、330°の図6(b)のスタンドが交互に配置され
ていることになる。したがって、従来技術における2ロ
ールマンドレルミルと3ロール絞り圧延機の同一軸圧延
パスライン配置においては、上記したとおり2ロールマ
ンドレルミルのロール圧下方向と3ロール絞り圧延機の
ロール圧下方向のいずれもは一致してはいない。
いては、ロール溝底部とエッジ部の中間点がロール溝底
部とエッジ部の肉厚より増肉する正の位相と、ロール溝
底部とエッジ部が中間点の肉厚より増肉する負の位相の
2種類の六角形状の内面角張が生じるが、ロール孔型や
圧延段取りによって角張位相が異なる。従って、前記図
6(a)(b)に示すとおり、孔型ロールの圧下方向が
(30°、150°、270°)(90°、210°、
330°)である3ロール絞り圧延機の角張りによる増
肉位置は、正位相なら、30°、90°、150°、2
10°、270°、330°、負位相なら0°、60
°、120°、180°、240°、300°となる。
すなわち、2ロールマンドレルミルによる局部厚肉の位
置が0°、90°、180°、270°であることか
ら、3ロール絞り圧延機の角張り位相が正負いずれの位
相にせよ、2ヶ所厚肉位置が重複することとなり、相乗
作用によって厚肉偏肉が増長されることは避けられな
い。
は、90°ピッチで生じ、3ロール絞り圧延機の厚肉部
は、60°ピッチで30°位相のずれがある2種類が生
じ得ることから、30°ピッチの位置に生じ得るという
ことである。したがって、両者の厚肉位置の重複による
相乗作用を避けるためには、2ロールマンドレルミルの
90°ピッチの局部厚肉位置と3ロール絞り圧延機の3
0°ピッチの増肉位置をずらせば良い。
5°程度ずれることを考慮すると、30°の半分である
15°だけ2ロールマンドレルミルのロール圧下方向を
ずらせば、3ロール絞り圧延機での正負の角張り位相に
よらず、2ロールマンドレルミルの90°ピッチの局部
厚肉位置と3ロール絞り圧延機の30°ピッチの増肉位
置が最も重複しない配置となる。マンドレルミルの局部
厚肉は、15°ずらせて配置したマンドレルミルのロー
ル圧下方向を中心に±5°の範囲ならば、最大限ずれて
現れたとしても、3ロール絞り圧延機の増肉位置と重複
しない。この目的のために厚肉発生の可能性のある位置
を15°±5°ずらすということは、2ロールマンドレ
ルミルと3ロール絞り圧延機の相対位置を、前述した位
置から15°±5°もしくは15°+30°×n±5°
(n=0、±1、±2、±3…)ずれせば良い。相対位
置関係につき、2ロールマンドレルミルまたは3ロール
絞り圧延機のいずれを変えても同じであるが、仮に2ロ
ールマンドレルミルのロール圧下方向を変えたとする
と、ロール圧下方向は、前記の45°、135°、22
5°、315°から、30°、120°、210°、3
00°、または、0°、90°、180°、270°、
あるいは、60°、150°、240°、330°とい
う方向になる。これは2ロールマンドレルミルのロール
圧下方向のいずれかが3ロール絞り圧延機のロール圧下
方向のいずれかと±5°の範囲で一致していることに他
ならない。
ミルと3ロール絞り圧延機のロール圧下方向の配置を、
いずれかを従来の相対的位置関係から15°+30°×
n±5°(n=0、±1、±2…)ずらす、すなわち、
両者のロール圧下方向のいずれかが±5°の範囲で一致
するように配置することによって、2ロールマンドレル
ミルの局部厚肉と3ロール絞り圧延機の六角張り厚肉の
重複が防止され、厚肉部の重複による相乗作用によって
発生する偏肉悪化を抑制することができる。この発明に
おいて、マンドレルミルを少なくとも最終2スタンドが
2ロールスタンドであるマンドレルミルとしてのは、2
ロールマンドレルミルばかりでなく、3ロールマンドレ
ルミルであっても少なくとも最終2スタンドが2ロール
スタンドであれば、2ロールマンドレルミルと同様の作
用効果が得られるからである。
2に基づいて説明する。図1はこの発明の2ロールマン
ドレルミルの圧延装置列を備えた継目無管製造ラインの
要部概略図、図2は2ロールマンドレルミルのスタンド
配置を示す正面図である。図1および図2において、1
は図示しない穿孔機で穿孔圧延された中空素管、2は中
空素管1を減肉、延伸圧延する2ロールマンドレルミル
で、2個の孔型ロール3を180°間隔で組込んだロー
ルスタンドを、隣接するスタンド間で互いに90°ずつ
配列を変えて4〜8基連続的に配置し、中空素管1に挿
入したマンドレルバー4と孔型ロール3間で連続的に所
定の肉厚まで減肉、延伸圧延を行う。5は2ロールマン
ドレルミル2と同一軸を有する圧延パスラインに延伸圧
延された母管6の長さより短い距離でタンデムに配列し
た3ロール絞り圧延機で、3個の孔型ロール7を120
°間隔で組込んだロールスタンドを、隣接するスタンド
間で互いに60°ずつ配列を変えて5〜28基連続的に
配置している。
延された母管6は、2ロールマンドレルミル2で減肉、
延伸圧延中に3ロール絞り圧延機5の孔型ロール7に噛
み込まれて絞り加工を受けながら前進し、2ロールマン
ドレルミル2での減肉、延伸圧延が完了すると、マンド
レルバー4は図示しないリテイナーにより後端を把持し
て後退させて母管6から抜き出される。一方、3ロール
絞り圧延機5の孔型ロール7に噛み込まれて絞り加工を
受けながら前進した母管6は、所定の外径、肉厚の継目
無管8に仕上げられるよう構成されている。また、上記
2ロールマンドレルミル2は、図2に示すとおり、例え
ば、前段スタンド21では駆動軸22が水平に位置し、
隣接する後段スタンド23では駆動軸24が垂直に位置
するよう配置され、ロール圧下方向のいずれかが3ロー
ル絞り圧延機5のロール圧下方向と±5°の範囲で一致
するように構成されている。なお、25は前段スタンド
21の駆動用電動機、26は後段スタンド23の駆動用
電動機、27は減速機、28はギヤボックスである。
ールマンドレルミル2で減肉、延伸圧延された母管6
は、3ロールマンドレルミル2で減肉、延伸圧延中に3
ロール絞り圧延機5の孔型ロール7に噛み込まれて絞り
加工を受けながら前進し、3ロールマンドレルミル2で
の減肉、延伸圧延が完了すると、マンドレルバー4は図
示しないリテイナーにより後端を把持して後退され、母
管5から抜き出されるから、エキストラクターの代替と
して3ロール絞り圧延機5が使用でき、再加熱炉ならび
にエキストラクターを省略することができる。また、2
ロールマンドレルミル2で減肉、延伸圧延された母管6
に生じる局部厚肉は、孔型ロール3のロール圧下方向を
後続する3ロール絞り圧延機5の3個の孔型ロール7の
ロール圧下方向の何れかと±5°の範囲で一致させて配
置したことによって、3ロール絞り圧延機5で発生する
正または負の位相の内面六角形状の角張り偏肉の厚肉部
と重複しない。すなわち、3ロール絞り圧延機5で生じ
る内面六角形状の角張り偏肉の厚肉部と2ロールマンド
レルミル2での局部厚肉部の重複せず、厚肉部の相乗作
用による厚肉の発生が防止され、周方向肉厚精度を大幅
に向上させることができる。
ドからなる3ロール絞り圧延機を、同一軸を有する圧延
パスラインにタンデムに配列した圧延装置列において、
表2に示すとおり、3ロール絞り圧延機のロール圧下方
向は30°、90°、150°、210°、270°、
330°のままで、2ロールマンドレルミルのロール圧
下方向が45°、135°、225°、315°の従来
例と、従来例のロール圧下方向から15°移動させて3
0°、120°、210°、300°とした本発明例に
ついて比較試験を実施した。比較試験は、外径63.5
mm、肉厚9.0mmの中空素管を本発明例と従来例の
2ロールマンドレルミルで外径40.0mmのマンドレ
ルバーを用い、外径50.0mm、肉厚5.0mmまで
それぞれ延伸圧延し、マンドレルミル出側の管周方向の
肉厚分布をそれぞれ調査した。また、2ロールマンドレ
ルミルで延伸圧延した外径50.0mm、肉厚5.0m
mの管を、前記4スタンドからなる矩形率0.3の3ロ
ール絞り圧延機を用い、外径40.0mm、肉厚5.0
mmにそれぞれ定径圧延し、得られた本発明例と従来例
の継目無鋼管の周方向の肉厚分布を調査すると共に、角
張り率を測定した。その結果を本発明例を図3、比較例
を図4および表3に示す。
は、2ロールマンドレルミルによって生じた局部厚肉部
が、3ロール絞り圧延機で圧延される際に生じる6角形
状の内面角張り部と重複し、その相乗作用によって製品
角張り率、偏肉率とも悪化している。これに対し図3お
よび表3に示すとおり、本発明例では、従来例に比較し
て製品角張り率、偏肉率とも20%以上の改善効果が生
まれている。
列によれば、少なくとも最終2スタンドが2ロールスタ
ンドのマンドレルミルと3ロール絞り圧延機の相乗効果
によって、偏肉、内面形状の悪化を抑制でき、継目無管
の周方向肉厚精度を大幅に向上させることができる。
列を備えた継目無管製造ラインの要部概略図である。
配置を示す正面図である。
で延伸圧延した母管および絞り圧延機で定径圧延後の管
の周方向角度と肉厚との関係を示すグラフである。
延伸圧延した母管および絞り圧延機で定径圧延後の管の
周方向角度と肉厚との関係を示すグラフである。
下方向の説明図で、(a)図は前段スタンド、(b)図
は後段スタンドを示す。
無管製造ラインの全体概略図である。
置の説明図で、(a)図は前段スタンド、(b)図は後
段スタンドを示す。
の角張り位相を示す周方向角度と増肉率との関係説明
図、(b)図は正の角張り位相を示す周方向角度と増肉
率との関係説明図である。
との接触面投影図である。
との接触面積の概念図である。
角張り率と管外径との関係の一例を示すグラフである。
張り率との関係を示すグラフである。
張り率との関係を示すグラフである。
ール圧下方向の説明図で、(a)図は前段スタンド、
(b)図は後段スタンドを示す。
位置の説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 マンドレルミルと3ロール絞り圧延機
を、同一軸を有する圧延パスラインに延伸圧延される母
管の長さより短い距離でタンデムに配列したマンドレル
ミルの圧延装置列において、少なくとも最終2スタンド
が2ロールスタンドであるマンドレルミルを用い、最終
2スタンドのロール圧下方向のいずれかと、3ロール絞
り圧延機列のロール圧下方向のいずれかが、±5°の範
囲内に位置するよう配列したことを特徴とするマンドレ
ルミルの圧延装置列。 - 【請求項2】 マンドレルミルの全スタンドが2ロール
スタンドであることを特徴とする請求項1記載のマンド
レルミルの圧延装置列。 - 【請求項3】 マンドレルミルの最終2スタンドを除く
スタンドが3ロールスタンドであることを特徴とする請
求項1記載のマンドレルミルの圧延装置列。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17376894A JP2822890B2 (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | マンドレルミルの圧延装置列 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17376894A JP2822890B2 (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | マンドレルミルの圧延装置列 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0819806A JPH0819806A (ja) | 1996-01-23 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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---|---|---|---|---|
WO2008050627A1 (fr) | 2006-10-16 | 2008-05-02 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Laminoir continu et processus de fabrication de tube sans soudure |
-
1994
- 1994-07-01 JP JP17376894A patent/JP2822890B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0819806A (ja) | 1996-01-23 |
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