JPS6310046A - 継目無素管の製造方法および設備 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、継目無管の製造に当り、溶融金属から直接品
質の良い薄肉の中空素管を高速で引抜くことを可能なら
しめ、且つ、多大なコストダウンと品質向上を達成する
画期的な製造プロセスをも可能にする、継目無管の製造
方法及び装置に関する。

（従来の技術） 例えば、継目無ｍ管を製造する方法は、マンネスマンプ
ラグミル法、マンネスマンマンドレルミル法、マンネス
マンピルガ−ミル法、マンネスマンアラセルミル法、ユ
ジーン、セジュルネ法等種々の方法があり、それぞれ特
質を持っており、生産量、サイズ構成、要求品質特性等
によって適切な製造プロセスが選定されるが、いずれの
製造プロセスも中実素材を使用するため、穿孔機と高減
肉をするための多くの圧延機を有し、さらに前記中実素
材を鋳造する際に生ずる品質上の欠陥を除去するために
一旦常温まで冷却することから、圧延設備の前に加熱炉
を有している。

和が国における代表的な製造プロセスは、中径サイズに
おいてはマンネスマンプラグミル法、小径サイズにおい
てはマンネスマンマンドレルミル法が多く採用されてい
るが、その製造工程を小径サイズの製造プロセスの例で
記すと、 連続鋳造（中実材）→冷却呻素材手入れ→加熱炉→穿孔
機→エロンゲーター→サイザー→マンドレルミル→再熱
炉→ストレッチレジューサ−→冷却呻切断→熱処理炉→
冷却→次工程 この製造プロセスは多くの加工工程を要し、その必要と
している理由は、継目％＃４管に課せられた厳しい品質
要求やサイズ構成、所要生産量等から決められるもので
ある。また溶湯から直接中空金属をｌ！鋳造する方法と
しては特開昭６０−２５５２４５号公報がある。これは
固定鋳型と連続供給するコイル状金属パイプの間の空間
に溶湯を連続鋳造して中空金属材料を製造しようとする
ものである。

（発明が解決しようとする問題点） 近年状が国に於て建設された幾つかのミルは。

最先端の技術を駆使して完成した近代的な製造設備であ
るにもかかわらず、次の２つの大きな問題をかかえてい
る。

第一の問題は、中空素管を作る穿孔過程に於ける品質上
の問題である。前記いずれの製管プロセスにおいても、
中実管材から中空素管に加工する穿孔過程を必要とし、
その穿孔工程において、高温高圧下にて非常に苛酷な加
工を受けるため、工具との摩擦、焼付きに起因するスリ
キズ等の表面欠陥が生じ、加えて大きなせん断変形やね
じれ変形が、それを増長し製品品質に悪い影響を与えて
いる。更に穿孔過程に於ける偏肉も問題で、孔を空ける
内面工具の支持方法（片持支持）からくる、やむを得な
い欠陥があり、管周方向の肉厚精度を悪くしている。

第二の問題は、製造コストである。前記製造工程にも示
す様に多くの工程、設備を要していることと、冷却伸加
熱→圧延（冷却）の繰り返しで。

多大なエネルギーを消費するとともに多くの操業要員と
保守要員を必要とするため、これらのコストの総厚価に
占める割合が非常に高く、鋼管製造部門の採算性を悪く
している主原因となっている。又、当然のことながら設
備の建設費も膨大であり、製造コストに占める設備償却
費の比率は低くない。

これらの問題に対して、従来から種々の検討。

開発がなされてきたが、部分的な改善にとどまり現状の
製造プロセスの範囲では、厳しくなる品質要求とコスト
競争に対応出来なくなりつつある。

即ち、大幅なコストダウンと品質向上を達成するには、
大幅な工程省略と、従来の穿孔工程に代わる画期的な中
空素管の新製造プロセスが必要である。そのためには製
品形状に近い中空素管を溶融金属から直接鋳造すること
が最も有効な手段で、過去長年に亘って研究され、且つ
、種々の提案がなされてきた。

中空素管の鋳造方法は、遠心鋳造等の間欠鋳造法と連続
鋳造法があるが、間欠鋳造法は生産性が低く、且つ、歩
留りが悪い等の問題があり、前記対策の手段と゛しては
不向きである。

中空素管の連続鋳造は、従来から研究されてきたが、工
業技術的に多くの解決困難な問題があり、僅かに実用化
されたものは丸ビレツト用の垂直式連続鋳造機をベース
に中空素管の内径に相当する中子を鋳型中央に差し込ん
で管として引抜くものであるが、鋳型に対して中空素管
が相対的に移動することにより発生する問題が解決され
ておらず、長年に亘って種々の改善がなされたにもかか
わらず品質の悪い、厚肉の中空素管が低速でしかできな
かった。即ち、鋳型に接触する凝固初期の金属が摩擦抵
抗のため遊離し、ブレークアウトが頻発するために引抜
き速度が上げられず低ｔ＠率であること、又鋳型と注入
ノズルの寸法制約から薄肉の中空素管が得られないこと
、又１品質面からも鋳型との摩擦によるスリキズ、オフ
シレージョンに伴う内外面しわ、割れ、あるいはスラブ
巻込み、厚肉であるための偏析、センターポロシティ等
数多くの問題があり、新プロセスに採用出来る連続鋳造
設備として完成するに至らなかった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題を全て解消する画期的な継目無管の
製造プロセスを可能ならしめる中空素管の連続鋳造方法
と装置を提供する。即ち１本発明方法及び設備の構成は
次の通りである。

溶融金属から直接継目無素管を製造するに際し、多角形
を形成する複数の鋳型を移動させ、前記鋳型の中央にマ
ンドレルを接続しながら鋳型の移動速度と同期させて挿
入し、前記鋳型とマンドレルが形成する空間に溶融金属
を連続的に注入して凝固させながら前記鋳型と同期する
速度で鋳片を引抜き、マンドレルを中に入れたままの前
記鋳片を円形カリバーを有する圧下ロールに通過させて
外径を円形にし、引き続いて拡管して管を切断し、その
後管とマンドレルを分離させる方法、溶融金属から直接
継目無素管を製造するに際し、多角形を形成する複数の
鋳型を移動させ、前記鋳型の中央にマンドレルを接続し
ながら鋳型の移動速度と同期させて挿入するとともに冷
却し、前記鋳型とマンドレルが形成する空間に溶融金属
を連続的に注入して凝固させながら前記鋳型と同期する
速度で鋳片を引抜き、マンドレルを中に入れたままの前
記鋳片を円形カリバーを有する圧下ロールに通過させて
外径を円形にし、引き続いて拡管して管を切断し、その
後管とマンドレルを分離させる方法。

溶融金属から直接継目無素管を製造する設備において、
溶融金属の注入口に近接する複数のエンドレスベルトお
よび／またはエンドレスコンベアから形成される多角形
の鋳型と、前記鋳型の中央部に挿入されるマンドレルと
、前記鋳型の移動速度と同期して前記マンドレルを挿入
するマンドレル押込装置と、前記鋳型の入口側でマンド
レルを前記挿入中のマンドレルに接続するマンドレル接
続装置と、前記鋳型の後面に位置する円形カリバーを有
する圧延機と、前記圧延機の後面に位置する拡管装置と
、管切断装置とマンドレルと管を引き離すマンドレル分
離装置とからなる継目無素管の製造設備、および 溶融金属から直接継目無素管を製造する設備において、
溶融金属の注入口に近接する複数のエンドレスベルトお
よび／またはエンドレスコンベアから形成される多角形
の鋳型と、前記鋳型の中央部に挿入されるマンドレルと
、前記鋳型の移動速度と同期して前記マンドレルを挿入
するマンドレル押込装置と、前記鋳型の入口側でマンド
レルを前記挿入中のマンドレルに接続するマンドレル接
続装置と、前記挿入中のマンドレルを冷却する冷却装置
と、前記鋳型の後面に位置する円形カリバーを有する圧
延機と、前記圧延機の後面に位こする拡管装置と、管切
断装置とマンドレルと管を引き離すマンドレル分離装置
とからなる継目無素管の製造設備。

である。

（作用） 溶融金属から直接品質の良い薄肉の中空素管を高能率で
作り、高温のまま直接圧延し製品にするもので、下記製
造フローが可能となる。

連続鋳造（中空素管）→エロンゲーター→ストレッチレ
ジューサ−→熱処理→冷却→次工程 この製造プロセスを完成するためには本発明による他、
圧延材の温度降下防止に対して格段の配慮が必要なこと
と、圧延設備のサイズ替えの短縮が前提となるが、前記
従来のプロセスと比較すると、まず加熱炉、再熱炉、焼
入炉等の加熱設備が省略されている。又加工工程も繕以
下となっていること、又薄肉の中空素管が鋳造出来るこ
とから圧延工程においては、必要最小限の鍛錬比を確保
するための圧延設備があれば良く、大幅な設備低減と、
大幅な省エネルギーと、工程省略による大幅な省力が可
能となる。

又、品質上の問題に対しては、溶融金属から直接中空素
管を作るため穿孔過程が省略されており、前記穿孔時に
生じる品質上の問題は発生しない、又鋳片と鋳型は移動
速度が同期しているため、中空素管の外面にすリキズは
発生しない、特に、中空素管の内面品質については、マ
ンドレルと中空素管の内面の移動速度が完全に同期して
鋳造するため、摩擦によって引き起こされる品質上の問
題は皆無である。更に、前記省略された各設備にて発生
していたスジ状のキズ、ピット状のキズ、肌荒れ等もな
くなり高品質な製品を提供出来ることとなった。

以上説明の様に、品質の良い薄肉の中空素管を高能率で
鋳造することは、画期的な製造プロセスを完成するため
の最大のポイントであり、技術上の難関であった０本発
明はかかる問題を一挙に解決するもので、長年の念願で
あった“無加熱圧延”による継目無管の製造を可能なら
しめる。

（実施例） 次に本発明に基ず〈実施例を図面によって説明する。第
１図は１本発明を水平式連続鋳造する場合に適用した実
施例の縦方向断面図で、第２図は、第１図の部分的な断
面図である。まず、鋳造部と、マンドレル装入部と、製
管部に大別して各部の機能と構造を説明すると、 鋳造部のａ１ｉ＠は、溶融金属から中空素管を作ること
にあるが、前述したように高品質の薄肉中空素管を高速
で鋳造し引抜くためには、内外鋳型移動の相対速度がゼ
ロになるよう完全に同期して移動する鋳型にする必要が
ある０本発明の最大の特徴は、前記鋳型の同期移動を可
能とするため、鋳造部において鋳造材の外形を一旦多角
形に鋳造することである。即ち、溶融金属を鋳型に注入
する際には、ノズルの外径より大きな（ノズル径の２倍
以上が望ましい）溶湯液面の開口部が必要で。

そのためには鋳型を構成するエンドレスコンベアの内、
少なくとも１つのコンベアの曲面が前記溶湯の液面に接
することとなる０例えば鋳型を円形にすると円形の溝を
持つスラットコンベアにならざるを得ないが、スラット
コンベアの曲面は必ず隙間があるため、溶湯が入り込み
湯漏れが生じるので鋳型として有り得ない、即ち、溶湯
液面に曲面が接する鋳型はベルトコンベアでなければな
らず、少なくとも鋳片の１面は平面となる０本発明は、
鋳片の凝固時及び冷却時に於ける熱的なアンバランスを
防止することと、後述する製管部に於ける圧延加工の周
方向のバランスを考慮して多角形にて鋳造することとし
ている。

鋳造部の構成は、左右の鋳型を構成する互いに密着する
セグメントｌａを持つスラットコンベア２と、上部鋳型
を構成するセグメン）ｌｂを持つ下部スラットコンベア
３と、上部鋳型を構成する上部ベルトコンベア４とによ
って六角形の鋳型が構成される。該各コンベアはエンド
レスに回転し、鋳型として鋳片と同周速で前進方向へ移
動する。

又、上部ベルトコンベア４は他のコンベアよす若干短く
しである。又、前記鋳型の入側にあって左右のスラット
コンベアと下部スラットコンベアに囲われ、且つ、上部
が開放されている部分を覆うようにして耐熱壁５を配置
する。該耐熱壁５の上方にはタンディ、シュアよりノズ
ル８を介して溶融金属を鋳型内に注入するためのノズル
貫通孔が上方より鋳型内下方に向けてあけである。又、
前記耐熱壁５の側壁外周付近には、内壁に溶融金属が凝
固するのを防止するために加熱コイルを設けている。又
、鋳造する際に溶融金属が外気にふれない様タンディッ
シュア、ノズル８、耐熱壁５にわたって完全にシールさ
れ断気鋳造が可能であり、更に、凝固部において一定の
静圧が得られるよう鋳型に注入された溶融金属の液面を
鋳片上面より高くシ、且つ、液面の制御をして加圧鋳造
が可能なようにしである。一方中空素管の内径部の＃ｐ
Ｊ型として、該中空素管の内径より若干小さな外径を持
つマンドレル６を前記鋳型の中心に連続的に送り込む必
要があるため、前記耐熱壁５の下方には前記マンドレル
６の外径に相当する貫通穴を持つマンドレルガイド９が
配設される。該マンドレルガイド９の入側外周部には、
前記マンドレル６とマンドレルガイド９の隙間に溶湯が
差し込まないようにするためシール用電磁コイル５３が
設けられている。

マンドレル装入部のａ俺は、前記鋳造部の鋳型中心に対
して中空素管の内径部を形成するため　　　□に、マン
ドレルを中空素管の引抜き速度に同期させて連続的に送
り込むことと、マンドレルの外周囲に対する溶融金属の
凝固初期割れを防止するために、マンドレルの温度を適
正な温度に予熱又は冷却すること、中空素管が特に薄肉
の場合は、マンドレルの熱容量が相対的に大きくなるた
め、マンドレルを特に冷却しなくても鋳片からマンドレ
ルへ抜熱出来るが、肉厚が厚い場合は凝固に際して内面
からの抜熱のため、マンドレルを冷却制御すること、中
空素管鋳造後マンドレルを引抜きやすくするためにマン
ドレルの外面に潤滑剤を塗布すること等である。

マンドレル装入部の構成は、マンドレル６と、マンドレ
ル押込装＋ａｔｏと、マンドレル接続装置！１と、冷却
管１２と、冷却管グリップ装設１３と、マンドレル予熱
装置１４と、潤滑装２ｔ１５とからなっている。

マンドレル６は、中実の金属丸棒又は中空の金属管が使
用され、熱衝撃に強く耐摩耗性に優れた材質が選ばれ、
更に薄い断熱層を兼ねた表面硬化層（例えばセラミック
コーティングなど）を施すことが望ましい、マンドレル
の長さは図中では説明用に短く記入しであるが、実際に
は前記マンドレル押込装置１０から後述のピンチロール
２３に至る長さが望ましい、マンドレルの接続は強度が
ありシール性が良ければ何でも良いが、本実施例ではネ
ジ継手をもちいた。マンドレル押込装置１Ｇは、前記接
続されたマンドレル６の外径部を上下左右から挟み込ん
で強制的に鋳造部の鋳型中心に向かって押込む装置であ
るが、上下ロールと、左右ロールの交互配置で２乃至４
スタンドが適当である。ロールにはマンドレルの外径に
合せてカリバーが切っであるが、若干の圧下をかけてマ
ンドレルを押圧することでマンドレルの変形修正の効果
も与えている。マンドレルを互いに接続するためのマン
ドレル接続装置１１は、チャックとその回転装置及び軸
方向移動装置からなっており、マンドレルの外周部に対
して円周方向よりチャックし、続いて回転と前進をしな
がらマンドレルを接続する。

冷却管１２は、マンドレル６の内部に対して冷却剤を送
り込むための管であるが、後端は冷却管グリップ装置１
３にあり、先端はピンチロール２３まで至っており、途
中鋳造部付近からピンチロール２３までの範囲〒冷却剤
が噴出する。冷却管の後端部と後端よりマンドレルの１
本分以上あけた所に図示しない逆止弁付冷却剤供給口が
あり、マンドレル６の差し入れ時に交互に冷却剤が供給
される。

冷却管グリップ装置１３は、前記冷却管１２の２箇所の
冷却剤供給口に対応して配設されている。グリップ装置
は前記冷却管！２を左右から挟むようにして冷却管を保
持しつつ、グリップした時はグリップ位置より冷却管の
逆止弁を□開けながら冷却剤を注入する。冷却剤は水、
蒸気、窒素等の不活性ガス等条件によって使い分けるが
、本実施例においてはマンドレルの最先端の噴出時の安
全性、及び環境上を配慮して気水冷却を主体としている
。

マンドレル予熱装置１４は、マンドレル押込装置１０の
直前に配置され、マンドレル６の外周部全周を覆うよう
な構造とした誘導加熱装置を採用している。予熱温度は
２００℃〜７００℃の範囲で調整可能である。循環使用
されて戻ってきたマンドレルの温度が高い場合のために
、気水噴霧冷却（図示せず）が併用される。

潤滑装置１５は、前記鋳造部の直前に配置されており、
マンドレル６の周囲上にリング状のへラダーと、スプレ
ーノズル群を持っており、連続的にマンドレル切離に対
して薄い潤滑皮膜を吹付は固着させる。

製管部の機能は、前記鋳造部にて鋳造された中空素管を
マンドレルと共に引抜くこと、鋳造された中空素管の外
周多角形の角部のパリを取ること、同多角形の角部を圧
下せしめ円形となすこと、中空素管の内部で焼ばめ状態
となっているマンドレルに対し、圧下をかけリーリング
することで、中空管とマンドレルの間に隙間を持たせる
こと、中空素管を所定長さに切断すること、中空素管を
マンドレルから引抜くこと、マンドレルを弛めた上で切
離し、マンドレルの供給位置に戻すこと等である。

製管部の構成は、サポートロール２０、冷却スプレー２
１、コーナーカッター２２、ピンチロール装置２３、弛
め装置２４．走行切断機３０．引抜きロール３１、マン
ドレル切離し装置３２、マンドレル払出床４０、マンド
レルローラーテーブル４１、マンドレル装入床４２とか
らなっている。

サポートロール２０は、第２図（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図
に示すように、冷却スプレーとの組合せで各３個が１組
となり、次１とは６０°ずらせて配置し、鋳造能力に応
じ配置列数をきめる。サポートロール２０は鋳造される
中空素管の多角形の３面に合せサポートすることで、鋳
造材の捻れ、偏芯を押さえつつ冷却スプレー２１による
２次冷却（外面）を行う。

コーナーカッター２２は、第２図（ｃ）のＣ−Ｃ線断面
図に示すように、Ｍ造部鋳型の境目、即ち本実施例によ
るとセグメントｌａとセグメント１ｂ及び上部ベルトコ
ンベア４の境目に発生するパリに対応して、中空素管周
上４箇所に配置されている。

カッターは超硬チップを使用したミーリングカッターで
、管軸に直角方向の回転軸で回転し切削する。

ビンチロール装置２３は、第２６（ｄ）、（ｅ）、（ｆ
）に示すように、本実施例において鋳造材が六角の場合
は３０−ルの組合せスタンドが良く、例えば同図（ｄ）
においては、ロールを楕円カリバーとなし、六角の角の
うち３つの角をマンドレルとの間に於て圧延することで
円となし、次に（ｅ）に示すように、前記同様のカリバ
ーで前スタンドより８０”ずらせて配置し、残りの３つ
の角をマンドレルとの間に於て圧延することで円となし
、次に（ｆ）に示すようにカリバーを真円となし、前ス
タンドより６０°ずらせて配置し若干の圧下をかけるこ
とで、はぼ全周に亘って円形となす０本実施例は３スタ
ンドにて図は記しであるが、更に形状を整える場合はス
タンドを増加することが好ましい。

弛め装置２４は、前記ビンチロール装置２３と後述する
走行切断機３０との間に配設される。弛め装置２４は、
傾斜した２〜３組の樽形ロールを円周上に配置し、且つ
、それぞれのロールを組み込んだケース全体を公転させ
る構造が好ましく、前記ロールとマンドレル６との間に
於て周方向に圧延することで、中空素管３５ｂとマンド
レル６の間に隙間を持たせる。又、肉厚／外径比の小さ
い鋳造の場合、前記ビンチロール装置２３に於て適正な
スタンド数と圧下量を選定すれば、弛め装２１２４を省
略することも可能である。

走行切断機３０は、測長器（図示せず）との組合せに於
て、所定長さ測長の上、中空素管３５ｃの外周に対して
クランプした上で、中空素管３５ｃと共に移動しつつロ
ータリーディスクカッターにより中空素管３５ｃの外周
に対し公転させながら切断する。

引抜きロール３１は、前記走行切断機３０に於て切断さ
れた中空素管３５ｄを直ちに引抜くための装置で、中空
素管３５ｄの外径に応じたカリバーを持ち、且つ、開閉
可能な１対のロールを持っており、本実施例では間隔を
あけて２スタンド配置しである。引抜かれた中空素管３
５ｄは、直ちに直角方向にラインオフされ、次いで保熱
炉５０に入り均熱された上、圧延工程に送られる。

マンドレル切離し装Ｍ３２は１機構的にはマンドレル接
続装置１１１と同じであるが、中空素管３５が通過する
ため、チャックのストロークを大すくシてあり、更に、
弛め方向に対する衝撃的な回転力がかけられるよう配慮
しである。

切離されたマンドレル６は、更に前進方向に送られた後
直角方向にラインオフされ、マンドレル払出床４０を経
由して、マンドレルローラーテーブル４１によって逆送
され、マンドレル装入床４２を経由してマンドレルの供
給位置に戻される。

以上の装置を用いて外径２００ｍｍ　、内径１４０ｍ−
から１ｆｌＯａｍ　（肉厚は３０ｓ＋ｓから２０ｍｍ）
の中空素管を製造する方法について述べる。

鋳造工程の始めには、鋳型内部に対して入側より予め３
００℃から８００℃に予熱されたマンドレル６を接続し
つつ挿入し、更に出側後方より中空素管の形状と同じ断
面形状を持つダミーバーを後方より挿入しておく。

タンディシュア内の溶融金属は、ストッパ５１が上昇す
ることでノズル８を通して耐８壁５の注湯口に入り鋳型
内に注入される。同時に左右のスラットコンベアー２、
下部スラットコンベアー３及び上部ベルトコンベアー４
並びにマンドレル６と前記ダミーパーを同時に出口方向
にそれぞれ５ｍ／ａ＋ｉｎからＩｏｎ／ｓｉｎの速度で
同期させて移動する。

鋳型内に注入された溶融金属は、鋳型内壁及びマンドレ
ル外面に接触し冷却され順次凝固しつつ前記鋳型とマン
ドレルとともに同期して移動する。凝固しつつある中空
素管３５は前述の通り外形が六角形で、内形は円形であ
るが、ＰＩ型内における固相率は中空素管の最大肉厚部
の少なくとも５０％は確保することとしている。

Ｐ＃型より出た中空素管はサポートロール２０にて保持
されながら、冷却スプレー２１によって肉厚方向におい
て完全に凝固するまで冷却される０次いで完全に凝固し
た中空素’ｆｉ３５ａは、コーナーカッター２２により
鋳型継目において発生したノ（りを削り落とされ、次い
でピンチロール２３のＮ０１１スタンドの楕円カリバー
ロールにかみ込ませ、六角形の内３つの角をマンドレル
６との間で圧延する０次いでＮｏ、２スタンド（前記Ｎ
ｏ、ｌスタンドと６０°位相をずらしである）の楕円カ
リバーロール２３ｂにかみ込ませ六角形の残りの３つの
角をマンドレル６との間で圧延する０次いでＮ０９３ス
タンド（前記Ｎｏ。

１スタンドと同位相）の真円カリバーロール２３ｃにか
み込ませ全周にわたって円形となす、内外とも円形とな
った中空素管３５ｂは、次いでピンチロール２３の後方
にある弛め装置２４の互いに傾斜した樽形の公転するロ
ールにかみ込んで、マンドレル６との間においてス、＜
イラル状に周方向に圧延され、内径、外径とも若干大き
くなり、マンドレル６との間で引抜くのに充分な隙間が
与えられる。若干径が大きくなった中空素管３５ｃは、
次し）で測長機（図示せず）で長さを測定された上で。

走行切断機３０のデスフカ；ターにて５ｍから１２ｍ（
最終製品の寸法によって選定される）の長さに切断され
る。切断された中空素管３５ｄはただちに引抜きローラ
３１の挟圧によって出側方向に移動しマンドレル６より
引抜かれる。中空素管３５ｄは引抜き後ただちにライン
オフされ、保熱炉５０に挿入され炉内において肉厚方向
に均熱された上で圧延ライン（図示せず）に送られる。

一方、マンドレル６は中空素管を引抜き後、マンドレル
切離し装置３２にて１本づつ切離され、鋳造部入側に戻
され循環使用される。なお、前記ダミーバーがピンチロ
ール２３及び弛め装置２４を通過の際には、それぞれの
ロールは開状態となる。

以上の操業において幾つかの問題がある。その１つは、
鋳型内において溶融金属が凝固する際の収縮応力による
割れ（又はクラック）の問題である。即ち、マンドレル
に対して中空素管が焼ばめ状態になり、中空素管自身に
引っ張り応力が働き、割れが発生することがある０本発
明はこの問題に対して次のように対応した。

（１）　＊造中の形状を多角形にすることにより周方゛
　向の収縮による応力を分散すること。

（２）マンドレルをマンドレル予熱装置１４にて比較的
高温に予熱すること、（予熱温度は鋳造される中空素管
の肉厚、鋼種等によって選定される。）（３）凝固に際
しての抜熱はスラットコンベアー２、下部スラットコン
ベアー３及び上部ベルトコンベアー４からの冷却、即ち
、外面冷却を主体とし、マンドレル側（内面側）の冷却
を抑制すること。

などである。

次に中空素管の偏肉の問題がある。即ち、鋳型中央に対
してマンドレルが重力あるいは浮力により下方向又は上
方向に片寄ること、又はマンドレルの偏熱、偏冷却に起
因する曲がりによる片寄り等によって偏肉が発生するが
、本発明はこの問題に対して次のように対応した。

（１）　Ｉ型出側において肉厚測定器５４にて中空素管
の肉厚を複数点（六角の場合６点）測定の上、その結果
に応じて鋳型全体がマンドレルに対して上下左右に移動
するよう自動制御をすること。

（２）　Ｍ型内において溶融金属が凝固中に、鋳型外部
より電磁石５２の電磁力により軸芯と直角方向にマンド
レルを引く（厚肉方向）及び／又は押す（薄肉方向）よ
う自動制御すること。

（３）溶融金属を鋳型内に注入する際、溶湯がマンドレ
ル６の周りをスパイラル状に流れる様、耐熱壁５に挿入
されているノズル８の先端を、マンドレル６の軸芯に対
して偏芯及び傾斜させること。

などである。

本実施例は、前記に示す寸法の中空素管としているが、
本発明によれば更に大径の例えば外径５００ｍｍの中空
素管の製造、更に小径の例えば外径１２０＋＊ｍの中空
素管の製造も可能である。又、肉厚についても鋳型寸法
に対してマンドレル径を変えれば自由に選べる。

更に本実施例は、水平式の連ｔｈｉ！鋳造を行う場合を
記述してきたが、第３図に示すように傾斜式の連続鋳造
に於ても適用可能である。この例においては、設備全体
が傾斜するため設＋ｎ′ｌ！が増加することと、マンド
レルの回収、循環がしにくいこと、断気鋳造、加圧鋳造
がしすらい等、前記水平式のＭ統鋳造に比較すると不利
な面があるが、マンドレルに対するシールの問題（１１
！漏れの心配）がないのでトラブルが少ない、又、耐熱
壁５の構造についても、溶湯と接触する部分が少ないの
で簡単で良い。

又、第４図に示すように、垂直式の連続鋳造に適用する
ことも可能である。この方式によると、前記傾斜式の連
続鋳造機とほぼ同様な不利な点と、有利な点がある。第
４図に示す例では、鋳型の構成は第１図に示す実施例と
同じであるが、抜熱のための冷却剤の給排出が比較的容
易であること、マンドレルに対する重力あるいは浮力は
軸方向のみであるために肉厚制御が容易で、前記例に比
較して偏肉が発生しにくい。

又、以上の説明はいずれもマンドレルに金属管を使用す
ることで記述してきたが、中実のマンドレルを使用して
も良く、その場合はマンドレル冷却装置は不要となり設
備が単純化されるが、比較的肉厚の厚い中空素管の鋳造
には、マンドレル表面が溶損する可能性があるため不向
きで、且つ、マンドレルの温度制御が難しくなる。

更に、本発明の装置を使って、マンドレルに異種金属（
あるいは非金属でも良い）の管を使用し、弛め装置など
使用せずに鋳ぐるみの２重管あるいは２回通すことによ
り３重管の製造も可能である。

（発明の効果） 以上、本発明の継目無管の製造方法及び装置によると、
下記に示す画期的な効果が得られる。

（１）凝固しつつある中空素管は外面については鋳型と
、内面についてはマンドレルと完全に同期して引抜かれ
るため、相対速度が生ぜずブレークアウトの問題が解消
し、高速引抜き及び薄肉化が可能となる。

（２）上記同様、内外面共に完全に同期移動するため摩
擦が生ぜず、焼付き、スリキズ、微小割れ等は激減し、
又、従来機の問題であったオツシレーションに伴うしわ
キズ、割れ等は皆無となるため、品質上の問題は解消す
る。

（３）前述のように薄肉の鋳造が可能となるため中心偏
析等の欠陥が発生しずらく、内面性状の非常に良い素管
が得られる。更に中空素管の凝固は外面（あるいは内面
）主体に行うことも可能で、肉厚方向の一方から凝固が
始まり、他方にて凝固が終わるよう内面（又は外面）の
冷却を抑制するため、管の肉厚中心部に対する偏析等内
質欠陥が発生しすらい。

（４）従来プロセスにて問題になっていた偏肉精度につ
いても大幅に改善される。

以上説明したように本発明によれば、品質の良い、薄肉
の中空素管を高速で鋳造引抜くことが可能になるため、
圧延設備に直結することが可能となり、更に圧延設備そ
のものが単純化されるため、大幅なコストダウンが達成
され、加えて大幅な品質向上も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を水平式連続鋳造設備に適用した実施例
の縦方向断面図、第２図は同設備の部分的な断面図、第
３図は本発明を傾斜式の連続鋳造設備に適用した実施例
の縦方向断面図、第４図は本発明を垂直式の連続鋳造設
備に適用した実施例の縦方向断面図。 １・・・セグメント、２・・・スラットコンベアー、３
・・・下部スラットコンベアー、４・・・上部ベルトコ
ンベアー、５・・・耐熱壁、６・・・マンドレル、７・
・・タンディツシュ、８・・・ノズル、１０・・・マン
ドレル押込装置、１１・・・マンドレル接続装置、１２
・・・冷却管、　１４・・・マンドレル予熱装２１．１
５・・・潤滑装置、２０・・・サポート０−７１ｚ、２
１・・・冷却スプレー、２２・・・コーナーカッター、
２３・・・ピンチロール装置、２４・・・弛め装置、　
３０・・・走行切断機、３１・・・引抜きロール、３２
・・・マンドレル切離し装置、３５ａ・・・中空素管（
六角）、３５ｃ・・・中空素管（円形）、４０・・・マ
ンドレル払出床、４１・・・マンドレルローラーテーブ
ル、４２・・・マンドレル装入床、５０・・・保熱炉。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属から直接継目無素管を製造するに際し、
   多角形を形成する複数の鋳型を移動させ、前記鋳型の中
   央にマンドレルを接続しながら鋳型の移動速度と同期さ
   せて挿入し、前記鋳型とマンドレルが形成する空間に溶
   融金属を連続的に注入して凝固させながら前記鋳型と同
   期する速度で鋳片を引抜き、マンドレルを中に入れたま
   まの前記鋳片を円形カリバーを有する圧下ロールに通過
   させて外径を円形にし、引き続いて拡管して管を切断し
   、その後管とマンドレルを分離させることを特徴とする
   継目無素管の製造方法。
2. （２）前記分離したマンドレルを前記鋳型の前に搬送し
   、再び挿入中のマンドレルに接続することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の継目無素管の製造方法。
3. （３）前記マンドレルとして金属管を用いることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の継目無
   素管の製造方法。
4. （４）溶融金属から直接継目無素管を製造するに際し、
   多角形を形成する複数の鋳型を移動させ、前記鋳型の中
   央にマンドレルを接続しながら鋳型の移動速度と同期さ
   せて挿入するとともに冷却し、前記鋳型とマンドレルが
   形成する空間に溶融金属を連続的に注入して凝固させな
   がら前記鋳型と同期する速度で鋳片を引抜き、マンドレ
   ルを中に入れたままの前記鋳片を円形カリバーを有する
   圧下ロールに通過させて外径を円形にし、引き続いて拡
   管して管を切断し、その後管とマンドレルを分離させる
   ことを特徴とする継目無素管の製造方法。
5. （５）前記分離したマンドレルを前記鋳型の前に搬送し
   、再び挿入中のマンドレルに接続することを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載の継目無素管の製造方法。
6. （６）前記マンドレルとして金属管を用い、前記金属管
   の内径側を冷却することを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項または第５項記載の継目無素管の製造方法。
7. （７）溶融金属から直接継目無素管を製造する設備にお
   いて、溶融金属の注入口に近接する複数のエンドレスベ
   ルトおよび／またはエンドレスコンベアから形成される
   多角形の鋳型と、前記鋳型の中央部に挿入されるマンド
   レルと、前記鋳型の移動速度と同期して前記マンドレル
   を挿入するマンドレル押込装置と、前記鋳型の入口側で
   マンドレルを前記挿入中のマンドレルに接続するマンド
   レル接続装置と、前記鋳型の後面に位置する円形カリバ
   ーを有する圧延機と、前記圧延機の後面に位置する拡管
   装置と、管切断装置と、マンドレルと管を引き離すマン
   ドレル分離装置とからなることを特徴とする継目無素管
   の製造設備。
8. （８）前記マンドレル分離装置と前記マンドレル接続装
   置はマンドレル搬送装置を介して接続されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第７項記載の継目無素管の製
   造設備。
9. （９）前記マンドレルは管継手よりなり、前記管継手の
   内面に冷却媒体を供給する冷却装置を設けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第７項または第８項記載の継目無
   素管の製造設備。
10. （１０）溶融金属から直接継目無素管を製造する設備に
    おいて、溶融金属の注入口に近接する複数のエンドレス
    ベルトおよび／またはエンドレスコンベアから形成され
    る多角形の鋳型と、前記鋳型の中央部に挿入されるマン
    ドレルと、前記鋳型の移動速度と同期して前記マンドレ
    ルを挿入するマンドレル押込装置と、前記鋳型の入口側
    でマンドレルを前記挿入中のマンドレルに接続するマン
    ドレル接続装置と、前記挿入中のマンドレルを冷却する
    冷却装置と、前記鋳型の後面に位置する円形カリバーを
    有する圧延機と、前記圧延機の後面に位置する拡管装置
    と、管切断装置と、マンドレルと管を引き離すマンドレ
    ル分離装置とからなることを特徴とする継目無素管の製
    造設備。
11. （１１）前記マンドレル分離装置と前記マンドレル接続
    装置はマンドレル搬送装置を介して接続されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の継目無素管
    の製造設備。
12. （１２）前記マンドレルは金属管よりなり、前記金属管
    の内面に冷却媒体を供給する冷却装置を設けたことを特
    徴とする特許請求の範囲第１０項または第１１項記載の
    継目無素管の製造設備。