JPS60158905A - 冷間ピルガー圧延機の性能の向上方法及び該方法実施用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的に管圧延用冷間ピルガ−圧延機の使用方
法及び装置に係る。より詳細には本発明は特に大口径鋼
管を高い圧延比で圧延し得るピルガ−圧延機に係る。

この種の公知の圧延機はロールスタンドに装着された溝
付ロールを備えており該ロールスタンドが圧延軸に沿っ
た往復運動を実行し、圧延される管ブランクが圧延軸に
沿って下流方向に周期的に前進する。圧延軸に沿ってブ
ランクの内部にマンドレルが配置されており該マンドレ
ルは圧延軸に対して一定の軸方向位置に配置されている
。

この種の圧延機は比較的断面の小さい管の処理には優れ
た結果を与える。然しなから、大口径厚肉管の圧延の場
合には重大な難点が有る。圧延ゾーンで管ブランクの外
面に集中的な散水を実施しても顕著な発熱を阻止するこ
とが難しく、この熱は管ブランクとマンドレルの圧延面
との間の接触ゾーンに伝達される。その結果ブランクの
内面を被覆している潤滑膜の少なくとも一部が破壊され
管がマンドレルに焼付く。

このためマンドレルの表面がき裂によって急速に破損し
また圧延後の管の内面にも欠陥が生じる。

出願人の目的は、特に大断面管の圧延の場合の冷間ピル
ガ−圧延機の使用条件を改良し管内面の欠陥の出現をｆ
ｉｌｌ　、＋１−ｔ、　「ｉつマンドレルの使用寿命を
延長することである。

本発明方法は、−１−流から下流に向って直径の漸減す
る圧延面をもつマントｌノルを備えた冷間ピルガ−圧延
機に係る。本発明方法では、ロールスタンドの１往復に
対応する圧延ザイクル毎に少なくとも１回ずつマンドレ
ルを圧延軸に’／（’１つて」−流方向に後退させ次に
初期位置に復帰させる。

ブランクがロールスタンドの上死点及び／又は下死点の
近傍でロールの支配から解放された期間に前記のマンド
レルの後退復帰運動を実行し得る。

また、ロールスタンドの２つの死点の一方の近傍でマン
ドレルの後退を実行し２つの死点の他方の近傍でマンド
レルの復帰を実行してもよい。この場合マンドレルの後
退と復帰との間の期間にブランクの圧延作業を実施して
はならない。

マンドレルの後退距離は好ましくは各圧延パス以前のブ
ランクの所与の前進路ＭＩＮの２乃至１０倍である。

マンドレルが圧延位置から後退している期間を利用して
ブランクの回転と整合するようにマンドレルを回転させ
るのが好ま（７い。このように構成オろとマンドレルの
回転とブランクの回転とを完全に整合させることができ
るので双方の回転の問題を解決し得ろ。

特に、マンドレルが初期位置から退却している期間を利
用してマンドレルと管ブランクとの間の環状スペース内
に１秤取」二の加圧流体を順次又は同時に循環させるの
が有利である。流体は気体でも液体でもよく液体の場合
は潤滑剤が好ましい。

これらの流体は好ましくは２乃至２０相対バールの圧力
で導入される。

流体は、マンドレルとマンドレル担持ロッドとを連結す
る連結部材と管ブランクとの間の環状スペースに導入さ
れるのが特に有効である。該連結部材はマンドレルの圧
延面の上流で第１環状シール手段の下流に存在する。該
シールは連結部材と管との間の運動用ソールとして機能
しておりマンドレルの圧延面と管ブランクとの間で流体
を下流方向に強制流動せしめる。好ましくは圧延面の下
流に第２の環状シール手段を配備する。該シールは、マ
ンドレルと管ブランクとの間の運動用シールとして機能
しマンドレルに開設された通路を介して１種以上の流体
を上流方向に強制流動させる。

これら運動用シールは公知のいかなるタイプでもよくた
とえばリップパツキン又はＯリングである。

又は金属もしくは金属以外のケーシングをもつシールリ
ング又はリングのごとき金属シールであってもよい。

本発明は更に冷間ピルガ−圧延機のマンドレルを順次後
退及び復帰させ得る装置に係る。本発明装置はマンドレ
ル担持ロッドのクリップを含む。

該クリップは公知のタイプのものであり該ロッドの後端
近傍を保持して該ロッドを圧延軸に沿った定位置に維持
する。このロッドクリップは連結手段を介して固定サポ
ートに装着されており連結手段は圧延軸に平行な方向に
ロッドクリップを摺動せしめろ。圧延ザイクルに、にっ
て制御される往復駆動手段が該ザイクルに対する所定の
時点毎にロッドクリップの後退と初期位置への復帰とを
所望の移動距離及び移動速度で生起する。

ロッドクリップの往復駆動をカムで生起するのが好まし
い。ロッドクリップの後退の終了と初期位置−・の復帰
との間に退却位置での維持時間をもうけてもよい。

本発明の方法及び装置の有利な用途としてはブランクを
上死点と下死点とにおいて２度送りする場合がある。こ
の場合２つの死点の各々の近傍でマンドレルの後退及び
復帰の順次運動が同時に生起され従って有効な潤滑と冷
却とが確保される。

この場合各サイクル毎に２回の圧延パスが可能である。

圧延パスの戻りストロークでブランクが−Ｌ流方向に摺
動することを阻止又は制限するためにブランクの圧延済
部分をロールスタンドの下流で係止手段に連結してもに
い。この係止手段は戻りストロークの少なくとも一部の
間はブランクを圧延機のフレームに対して定位置に賄：
持する。

非限定的な図面にもとずく以下の詳細な記載より本発明
の方法及び装置の特徴が十分に理解されよう。

第１図は本発明方法で使用される冷間ピルガ−圧延機の
概略斜視図である。管ブランク１はマンドレル担持ロッ
ド２の周囲で圧延軸Ｘ０ＸＩに沿って摺動する。ロッド
２の後端３はロッドクリップ４によって維持されており
、ロッドクリップはロッド２を軸線の回りで回転駆動し
また双方向矢印Ｆで示すように軸線に沿って往復させる
。　公知の型の推進手段５がロールスタンド６の連続圧
延サイクルと同期した時間間隔でブランクを断続的に下
流方向に前進させる。

各サイクルは圧延軸に沿ったスタンド６の往復運動を含
む。圧延ロール７．８は一方゛向又は他方向に回転駆動
される。これらロールは図示しないマントＩノルと協働
する溝９．ＩＯを介して管ブランク１を圧延し、ブラン
クを引き伸ばし肉厚を薄くする。

管クリップ１１．１２はスタンド６の下流の圧延部１３
の上流でロールの支配から解放されている期間のブラン
ク１を回転させる。このとき圧延軸に沿った管の移動は
妨害されない。ロッドクリップ４はブランク１と同期し
てマンドレル担持ロッド２を回転させ後述する要領で矢
印Ｆに沿って移動させる。

第２図、第３図、第４図は、第１図の圧延機で使用され
るマンドレルの動作を示す概略図である。

第２図はブランク１の内部の正常圧延位置でマンドレル
担持ロッド２の末端に装着されたマンドレル１４を示す
。記載の方法では、下流方向へのロールスタンド６の前
進ストローク中にただ１回の圧延パスが含まれる。第２
図はロールスタンド６が上流方向への後退ストロークを
終了して部分的圧延済ゾーン１５でブランク１を解放し
た時点を示す。

次に第３図のごとく一方ではブランク１が前進し他方で
はマンドレルＩ４がＸｏＸｌに沿って上流方向に後退す
る。その後マンドレルが初期位置に戻る。

記載の場合には後述するごとくこれらの移動は第１図の
ロッドクリップを介して生起される。

後退距離“Ｉ、”は、マンドレルの圧延面１６とゾーン
１５の管の壁との間に比較的断面積の大きい環状通路１
７が形成されるような長さに決定される。

即ち管ブランク１が距離“！”前進するだけではマンド
レルが圧延位置に復帰したときに第４図に符号１８で示
すごとく極めて狭い環状通路しか形成されない。マンド
レルの圧延面ｄ実勾配が３つの図に示した勾配より小さ
くなる稈通路はより狭くなる。好ましくはマンドレルの
後退距離“１．”をブランクの所与の前進距離“β”の
２乃至１０倍に調整する。

このようにして必要ならば通路１７の断面積を圧延ゾー
ンの一ヒ流でブランク１とマンドレルの最大断面部分と
の間に存在する通路の断面積以上にすることが可能であ
る。

前記のごとく開設された通路１７は極めて短時間しか維
持されないが多くの目的に利用され得る。

最も重要な利用の１つはマンドレルの圧延面Ｉ６と一部
圧延済の管壁ゾーン１５との間のスペースに気体又は液
体から成る一種以上の流体を同時に又は順次導入するこ
とである。後述するごとく１種以上の流体の流動方向を
誘導することが可能であり、またロール担持スタンド６
の各往復サイクルが唯一回の圧延パスのみを含む場９合
特に下流方向ヘのスタンドの前進ストローク中にマンド
レルを下死点から上死点まで後退させて維持することも
可能である。これにより１種以上の流体を処理時間の約
５０％にわたって循環させ得る。

第５図及び第６図は本発明方法の使用に特に適した２種
のマンドレルを示す。

第５図は圧延中の管ブランク２０の内部のマンドレル１
９を示す。接合ネジ２９によってマンドレルと接続され
た連結部材２２はマンドレルを中空のマンドレル担持ロ
ッド２１に連結する。通路２３はマンドレルの圧延面２
６の−１−流で部材２２と管ブランク２０との間に存在
する環状スペース２５とロッド２１の内部２４とを連通
させる。第１の環状シール手段は連結部材２２の周囲に
形成さイまた溝２８内に配置された運動用リップパラギ
ン２７から成る。従ってロッド２１の内部２４に到着し
た加圧流体はマンドレルの後退で通路２３が開放される
度毎に通路２３から環状スペース２５に入りマンドレル
の圧延面２６と管ブランク２０との間で下流方向に流れ
る。リップパラギンを０リングのごとき別のタイプのシ
ールに代えて乙よい。またはシールリングのごとき金属
シールを使用してもよい。更に、連結部材２２とマン）
・レル１９との接続を溶接、ろう付は等の任意の方法で
実施し得る。また、２つの部材を単体ブロックアセンブ
リとして構成してもに＜、また、連結部材２２とマンド
レル担持ロッド２１との間の接合を螺合、溶接、ろう付
は等の適当な任意の手段で実施し得る。

第６図は第２のタイプのマンドレル３０を示す。

このマンドレルは第５図と同様に圧延面３１を含む。

該マンドレルは圧延中の管ブランク３２に収納されてい
る。連結部材３４の一方は接合ネジ３５でマンドレル３
０に連結されており他方は中空のマンドレル担持ロッド
３３に連結されている。

第１通路手段３６は、圧延面３１の」−流で連結部材３
４と管ブランク３２との間の環状スペース３８とロッド
３３の内部３７とを連通させる。

該スペースは溝４０に収納された運動用リップパツキン
３９によって−１−流で閉鎖されている。

圧延面３１の下流の第２の環状シール手段は溝４３に収
納された運動用シール４２から成る。前出シールと同効
の該シールは例えば金属シールリングから成るのが有利
である。該シールが複数の連続素子から成ってもにい。

このことは第１シール手段についても同様である。

半径方向チャネル４５．４６と長手方向チャネル４４と
から成る第２の通路手段はシール４２の上流の環状スペ
ース４７とシール３９の上流の環状スペース４８とを連
通させる。従ってマンドレル３０が後退する度毎に中空
ロッド３７から来る１種以上の加圧流体を通路３６から
環状スペース３８を通り圧延面３１とブランク３１との
間を経由して下流方向に循環させ得る。該加圧流体はチ
ャネル４５，４４．４６と環状スペース４８とを経由し
て上流に戻る。該流体の循環方向が逆になるように構成
してもよい。

このような潤滑モードと第５図のタイプのマンドレルと
を使用した本発明方法の実施例を以下に示す。この条件
を用いて外径１３３ｍｍ及び肉厚２０ｍｍのＡｌ５Ｉ型
鋼管ブランクを圧延した。圧延速度は、１２０圧延サイ
クル／分であり各サイクル毎に１回の圧延パス及び１回
の前進を用いた。外径８８．９ｍｍ及び肉厚１３．４ｍ
ｍの管が得られた。各サイクルの」二元点の近傍でブラ
ンクは９．４ｍｍ前進しマンドレルは３０ｍｍ後退して
初期位置に戻る。スペース２５に公知の種類の潤滑剤を
約ＩＯ相対バールの圧力で注入する。

該潤滑剤は前記のごとくマンドレル１９が後退する度毎
にマンドレル１９の圧延面２６の周囲を循環する。この
結果約１５０＋ｎ／時のベースで圧延管が得られる。管
の内壁の表面状態が良好であることを確認した。

本発明はまたロールスタンドの往復サイクルと同期させ
てマンドレルの後退及び復帰の順次運動を簡単に実行さ
せ得る装置に係る。

第７図及び第８図は第１図のロッドクリップ４と同様の
機能を有するロッドクリップの具体例である。

該ロットクリップ４９はマンドレル担持ロッド５０を上
流末端５１の近傍で締付げて、圧延パスの間はロッド５
０を軸線ＸｏＸ　Ｉに沿った定位置に維持する。

また前記のごとく軸線周囲で部分回転せしぬる。

該ロッドクリップはベースプレート５３を介して固定サ
ポート５２に装着されている。ベースプレートはスライ
ドレール５４内を軸線ＸｏＸ　］に平行に双方向矢印Ｆ
で示すように摺動する。

ロッドクリップ４９の摺動はスライドレールの延長上に
配置された係止部材Ｒによって制御される。

該部材Ｒは２つの等しい剛性細長部材５５．５６から成
り、部材５５．５６は末端で互いに突き合わせ配置され
軸５７に関して互いに回動する。部材５５の自由端は固
定部材５２に装着された軸５８の面間で回動する。

部材５６の自由端はベースプレート５３の前端に装着さ
れた軸５９の周囲で回動する。軸５７，５８．５９は互
いに平行で図の平面に垂直である。カム６０はこれらの
軸に平行な軸６１の周囲で回転する。

カム６０はローラ６３を介して押圧ロッド６２を作動さ
ぜろ。該押圧ロッドは輔５７の周囲に枢着されてロッド
クリップ４９は上流方向に移動してマンドレル担持ロッ
ドを駆動する。従って下流端に固定されたマンドレルも
駆動される。

カム６０の隆起部６４に所望のプロフィルを与えカム６
０をロール担持スタンドの移動に対して厳密に一定の速
度で駆動すると、所望時点毎に所望の距離だ（トマンド
レルを」上流方向に移動させ次に初期位置に復帰させる
運動を厳密に一定の時間で実行し得イ；。

ローラ６３はアーム６５によってカム６０に当接してお
りアーム６５は軸６６の周囲に枢着されており引張バネ
６７によって引張られている。

本発明の範囲内で装置の種々の変更及び変形が可能であ
る。

同様に方法についても本発明の範囲内で種々の変更及び
変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を備えた冷間ピルガ−圧延機の全体
図、第２図、第３図、第４図は、第１図の圧延機の場合
の本発明方法の動作図、第５図は本発明方法に使用され
る改良マンドレルの説明図、第６図は本発明の方法に使
用される改良マンドレルの別の具体例の説明図、第７図
及び第８図は本発明方法の実施装置の説明図である。 ｌ・・・管、　２・・・マンドレル担持クリップ、４・
・・ロッドクリップ、５・・・推進手段、６・・・ロー
ルスタンド、７．８・・・ロール、９，１ｏ・・・溝、
１１．１２・・・管、１４，１９．２０・・・マンドレ
ル。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｊ：流から下流に向かって口径の漸減する圧延面
   を有するマンドレルを備えた冷間ピルガ−圧延機の性能
   を改良するために、ロールスタンドの一往復に対応する
   圧延サイクル毎に少なくとも一回の割合で圧延軸に沿っ
   て−に流方向にマンドレルを後退させ次に初期位置に復
   帰させることを特徴とする方法。
2. （２）マンドレルの後退と初期位置復帰との順次運動が
   ロールスタンドの−Ｌ死点の近傍及び／又は下死点の近
   傍でブラン′りが圧延ロールの支配から解放された期間
   に生じることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。
3. （３）ロールスタンドの２つの死点の一方の近傍でマン
   ドレルの後退を生起し他方の死点の近傍でマンドレルの
   復帰を生起ずろことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。
4. （４）マンドレルの後退距離が好ましくは各圧延パス以
   前のブランクの所与の前進距離の２ない１，５倍である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のい
   ずれかに記載の方法。
5. （５）マンドレルが圧延位置に対して退却している期間
   を利用してブランクの回転と整合したマントレノ／の回
   転を生起することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第４項のいずれかに記載の方法。
6. （６）少なくともマンドレルが圧延位置に対して退却し
   ている期間にマンドレルと管のブランクとの間の環状ス
   ペースに１挿置」二の加圧流体を順次又は同時に循環さ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項
   のいずれかに記載の方法。
7. （７）少なくとも１種類の循環流体が潤滑剤であること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の方法。
8. （８）１種以上の流体が２乃至２０相対バールの圧力で
   導入されることを特徴とする特許請求の範囲第６項又は
   第７項に記載の方法。
9. （９）マンドレルの圧延面の」二流で且つ第１環状シー
   ル手段の下流でマンドレルとマンドレル担持ロッドとを
   連結する連結部材と管ブランクとの間の環状スペースに
   少なくとも１種類の流体を侵入させるステップを含んで
   おり、前記シール手段は、連結部材と管との間の運動用
   シールを確保しており且つマンドレルの圧延面と管ブラ
   ンクとの間で流体を下流方向に強制循環せしめることを
   特徴とする特許請求の範囲第６項乃至第８項のいずれか
   に記載の方法。
10. （１０）連結部材がマンドレルと一体の単体ブロックで
    あることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の方
    法。
11. （１１）圧延面の下流に備えられた第２の環状シール手
    段を介してマンドレルと管ブランクとの間に運動用シー
    ルが確保されており少なくとも１種類の流体をマンドレ
    ルに開設された通路を介して−に流方向に強制還流させ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第６項乃至第１０項
    のいずれかに記載の方法。
12. （１２）　２つの環状シール手段の少なくとも１つが運
    動用リップパツキンか又はＯリングか又はシールリング
    であることを特徴とする特許請求の範囲第９項乃至第１
    １項のいずれかに記載の方法。
13. （１３）マンドレルと公知の型のロッドクリップとを含
    んでおり前記マンドレルの圧延面が」二流から下流に向
    かって漸減する直径を有しており圧延軸に沿ってマンド
    レルを上流方向に後退させ次に初期位置に復帰させる運
    動を実行すべく構成され前記ロッドクリップはマンドレ
    ル担持ロッドを該ロッドの後端近傍で保持して圧延軸に
    沿った定位置に維持し得るように構成された冷間ピルガ
    −圧延機用装置であって、ロッドクリップが圧延軸に平
    行な方向で摺動し得る連結手段を介して固定サポートに
    装着されていること、及び、圧延ザイクルによって制御
    される往復駆動手段が咳サイクルに対する所定の時点毎
    に所望の距離及び速度でロッドクリップを上流方向に後
    退させ次に初期位置に復帰させることを特徴とする装置
    。
14. （１４）ロッドクリップの往復駆動がカムを介して行な
    われることを特徴とする特許請求の範囲第１３項に記載
    の方法。
15. （１５）　ロッドクリップの後退と初期位置復帰との間
    に退却位置維持期間が設けられていることを特徴とする
    特許請求の範囲第１３項又は第１４項に記載の方法。