JPS63188406A - 大口径管用冷間圧延機 - 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］ 本発明は大口径管、特に大口径薄肉管用の冷間圧延機に
係る。

［従来の技術］ シームレス管の冷管圧延技術が開発されたのは１９３０
年代である。１９３１年にアメリカン・チューブ・カン
パニー（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｔｕｂｅ　Ｃｏ、）が冷間
管圧延用のロックライト・ミル（Ｒｏｃｋｒｉｇｈｔ　
Ｍｉｌｌ）に対して特許を認可されている。ここ５０年
間、冷間管圧延技術が急速に発展して来た。ロックライ
ト型管圧延機はますます大型化し、その゛構造もますま
す複雑化して自動制御装置も複雑になったが、その基本
的な技術思想は本質的に変わっていない。

ロックライト型管圧延機を用いて大口径薄肉のシームレ
ス管の製造を行なうのは、往復圧延動作という技術的特
性上困難である。宇宙飛行、航空、造船、化学等の工業
の発展に伴なって、大口径薄肉のシームレス管の需要が
高まり、多くの国々でこのような大口径薄肉シームレス
管を工業的に製造する方法が求められている。現在ある
大口径薄肉管の製造方法としては、ロックライト型チュ
ーブミル、延伸ベンチ、強制ロータリーミルがある。

大口径薄肉管については強制ロータリーミルが採用され
ているが、ロータリーミルの変形技術は旋盤の加工技術
と同様であり、ロータリーミルのロールの変形区域はご
く小さいものにすぎない上把持力が無いため外部から相
当の強さの軸方向の力を加えて母シェルに変形区域を通
過させる必要がある。従ってこのような方法を用いた場
合、管表面に螺旋状の線が生じるのは避は難く、また母
シェルにも特別な準備が必要である。上述の方法の欠点
は、非常に重い機械を使用する必要のあること、生産性
がどちらかと言うと低いこと、製品の品質が劣ることが
ある。従ってこれまでのところ。

大口径薄肉のシームレス管の代わりには熱間圧延管を用
いる他なかった。

［発明が解決しようとする問題点］ よって本発明の目的は、大口径薄肉管を工業生産するた
めの冷間圧延機であって、構造が簡単で調節し易い１生
産性が高く、しかも良質の製品を製造できる圧延機を提
供することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による大口径管用冷間圧延機は案内面を備えたス
タンドと、駆動モータと、軸受チャックに支持されてい
る主軸と、駆動軸と、前記スタンドに装着されているダ
イヘッドと、前記ダイ゛ヘッド内に装着されており、該
ダイヘッドと共に前記スタンドの案内面に沿って軸方向
に移動して管の壁厚および口径を調節するように構成さ
れているサーキュラ−ダイであって、その内側表面が本
質的に錘面であるサーキュラ−ダイと、前記駆動軸に装
着されている圧延機ヘッド部とを含んで成り。

３つまたはそれ以上のロールハウジングが前記ヘッド部
上に、圧延中心線を中心とする円周上に等間隔に位置決
めして装着されており、前記ハウジングの各々の中にロ
ールが装着されており、ロール軸と圧延中心線とが間隔
をあけて角度βを成して交差、すなわちスキュー圧延角
βがロール軸と圧延中心線の間に形成されており、軸方
向に可動の調節コーンおよび１組の釣合いばねが前記ヘ
ッド部にさらに装着されており、該調節コーンおよび釣
合いばねを用いてロールの圧延中心線に対する軸方向位
置を調節して母シェルを圧延機ヘッド部とサーキュラ−
ダイとの間の空間に送入すること、および／または圧延
すべき管の壁厚の調節を行なうように構成されている。

［作用］ 本発明による冷間圧延機を内部遊星形スキュー圧延機と
呼称する。この圧延機は従来のスキュー圧延機に対して
ロールとシェルの間の相対運動および相対位置を変える
ことにより、大口径薄肉管を効果的に圧延することがで
きる。

本発明による大ロ径管用内部遊星形スキュー冷間圧延機
の原理を第１〜３図に示す。静止式サーキュラ−ダイを
符号２で示す、サーキュラ−ダイの内側錘面Ｇが管を圧
延する作用面となり、その錘角θは約１〜６度である０
回転式圧延機ヘッド部４が母シェルの内部に配置されて
いる。この圧延機ヘッド部４に３つ以上のプラネタリロ
ール３が、該ヘッド部の圧延中心線または中心軸を中心
とする円周に沿って等間隔に装着される。各ロールの表
面はＡとＢの２つの作用区画を含んでいる。

区画Ａは、錯角α＝約０〜２０度の円錘面であり、区画
Ｂはサーキュラ−ダイ２の内側錘面に正接する凸面であ
る。シェルが区画Ａにおいて回転する時は膨張区画Ｃと
変形区画りを通過するのに対し、区画Ｂにおいて回転す
る時は巻取区画Ｅと丸みっけ区画Ｆを通る。各ロールの
中心線が圧延中心線と間隔をあけて交差し、スキュー角
βを形成している。スキュー圧延を行なうためにスキュ
ー角βは通常１〜１５度の範囲とする。第１図に示した
ように、圧延ヘッド４が遊星形ロールを駆動してＨの回
転を行なわせ１回転中のロールが母シェルの内面と接触
すると、静止式サーキュラ−ダイが母シェルに対して円
周方向に拘束されているためにロールと母シェルとの接
触点に運動の瞬間速度中心工が形成される。従って各ロ
ールが回転Ｊを行なうようになり、軸方向成分速度と軸
方向摩擦力が生まれる。これによって管をスキュー圧延
するために必須の条件が得られる。また、圧延を行なう
間にサーキュラ−ダイ２の内側錘面Ｇも軸方向の圧延力
を与える。これら２要素の作用を得られるように正しく
設計することにより、シェルに軸方向運動と軸方向伸長
を与えることができ、したがって管Ｓを圧延することが
できる。

［実施例］ 本発明による水平形内部遊星形スキュー冷間圧延機の好
適実施態様を第４図に示す、この冷間圧延機を用いて口
径２００〜６００ｍの薄肉管を圧延することができる。

図示のように、この形式の圧延機の駆動源は油圧モータ
７としても良いし、普通の電気モータでも良い。駆動モ
ータを主軸８を介して駆動軸９と連結し、圧延機ヘッド
部４を駆動軸９に装着する。（第１図と第５図参照）主
軸８と駆動軸９を介して圧延機ヘッド部を駆動モータに
よって駆動する。圧延中心線を中心とする円周を小さく
するように圧延機ヘッドのロール３を調節することによ
って、シェルをサーキュラ−ダイ２の中に送り込むこと
ができる。またロールを適正な圧延位置に来るように半
径方向に調節して管を圧延することもできる。サーキュ
ラ−ダイ２を備えたダイヘッド１１を圧延機１３に装着
する。サーキュラ−ダイ２の軸方向位置をねじ機構によ
って調節することができる。油圧シリンダによって作動
する押し装置１０を圧延機１３に装着し、これを用いて
シェルｌを押してロールおよびサーキュラ−ダイと接触
させ、内部遊星形スキュー圧延を開始する。この後は管
５が自動的に圧延機から引きだされるまで、押す力を必
要としない。

管壁の非常に薄い管を圧延する場合、油圧シリンダによ
って作動する延伸装置１２を圧延機に装着する。この延
伸装置を用いて延伸をかけながら管を圧延することによ
って、圧延動作を安定化すると共に真直な製品を得るこ
とができる。延伸装置は通常のグリップジョーを６つ含
んでいる。但し、管壁の非常に薄い管を圧延する以外の
正常条件下では、この延伸装置は不要である。押し装！
１１０と延伸装置１２は圧延機１３の案内面にそって軸
方向（第２図の左右の方向）に移動できる。母シェル１
は右から左へ、すなわちダイヘッド１１と延伸袋［１２
の間を圧延の開始位置まで送られる。

圧延を行なう間に母シェル１は第１図および第４図にお
いて矢印Ｍで示す方向に移動する。

本発明による内部遊星形スキュー冷間圧延機の好適実施
態様のヘッドおよびサーキュラ−ダイを第５図の部分断
面図に示す、駆動軸９を用いて圧延力を伝達する。連結
フランジ１５を軸９に設け。

ボトルと平キーその他の連結手段を用いて固定する。圧
延ヘッド１９をこの連結フランジ１５上に止めナツト１
７を介して鎖錠し、２つの半径方向平キー１６またはそ
の他適当な手段を介して圧延機ヘッド１９を駆動軸９に
よって駆動する。油圧シリンダ１４を連結フランジ１５
に装着する。この油圧シリンダが調節コーン１８を押し
て、軸方向に移動させる。圧延機ヘッド１９上に３つま
たはそれ以上のハウジング２ｏを設け、ロール３を各々
ハウジング内に装着する。ロール３をそのハウジング内
で支持するのはロール軸２１と軸受である。圧延機ヘッ
ドの蓋２３の上に１組の釣合いばね２２を設けて、ロー
ルハウジングを均衡させる。油圧シリンダ１４を介して
調節コーン１８を移動させることによってロールハウジ
ングの動作位置を変えることができるため、ハウジング
２０内のロール３も圧延中心線に沿って最小の軸方向位
置、すなわちロールがそれに沿って配置される圧延中心
線を中心とする円周が小さくなる位置に調節して、母シ
ェルｌをサーキュラ−セル２に送り入れることができる
。また、ハウジング２ｏ内のロール３の位置を圧延位置
に調節して、圧延管の壁厚を予め設定することができる
。調節コーン１８のテーパは１：３〜１：５の範囲であ
り、ピラミッド形でも円錐形でも良い。サーキュラ−ダ
イ２はねじ機構の駆動の下でダイヘッド１１と共に圧延
中心線に沿って移動して、サーキュラ−ダイ２の内側錘
面Ｇとロール３の間に形成される空隙を変えることがで
きる。こうすることで圧延管の壁厚および外径を微細設
定する。サーキュラ−ダイ２とロール３によって母シェ
ル１を管５の中に回転しながら入れる。管面の平滑仕上
げをｖ７または８とすることができ、管の口径は母シェ
ル１よりやや大きくなる。

本発明による内部遊星形スキュー冷間圧延機の別の実施
態様を第６図に示す。この形式の冷間圧延機を用いて、
口径４００〜２０００■あるいはそれ以上の薄肉管を圧
延することができる。縦形の冷間圧延機の原理および構
造も基本的には水平形のものと同じである。駆動源に油
圧モータ２４または電気モータを用い、駆動モータを主
軸と軸受チャック２６を介して駆動軸２７に連結する。

軸受チャック２６にねじ機構２５を設けて、駆動軸２７
の垂直位置に変えられるようにしている。

サーキュラ−ダイおよび圧延機ヘッド（不図示）の構成
は、水平形冷間圧延機のそれと同様である。

圧延機ヘッドを駆動軸２７に装着し、３つまたはそれ以
上のロールハウジングを圧延機ヘッドに設け、ロールを
各ハウジング内に装着する。駆動モータが主軸および駆
動軸を介して圧延機ヘッドの駆動を行なう、サーキュラ
−ダイ（不図示）をダイヘッド２９に装着し、次にこの
ダイヘッド２９をベースプレートに固定装着する。２つ
の油圧シリンダが押し装置２８の駆動を行なって、圧延
中心線に沿って移動させることができる。母シェル１を
押してサーキュラ−ダイと接触させ、管５の圧延を開始
するのに要する押圧力は小さなもので良い。管壁の非常
に薄い管を圧延する場合、延伸装置３０を特別に設ける
。この延伸装置は２つの油圧シリンダによって作動され
て圧延中心線に沿って移動する。延伸装置を用いること
によって、水平膨圧延機の場合と同じく、圧延動作を安
定化し、真直な管を得ることが可能になる。このような
好適実施態様による縦形圧延機のスタンドは１組の円柱
部３１を含んで成る。母シェル１が頂部の、延伸装置３
ｏとダイヘッド２９の間から送られる。圧延を行なう間
に、母シェルは第６図中矢印Ｎで示す方向に移動する。

本発明による大口径管用冷間圧延機は、内部遊星形スキ
ュー圧延法による加工を行なうため、口軽が２００〜２
０００ｍｎまたはそれ以上であり管壁の薄い管を圧延す
ることができる。さらに本発明の圧延機は相当高速度で
圧延できるため、シームレス管冷間圧延の生産性が向上
する。この他にも、本発明による大ロ径管用内部遊星形
スキュー冷間圧延機には構造が簡単である、調節し易い
。

自動化が容易である、製品の品質が向上し、製造コスト
を低減できると言った利点がある。本発明による内部遊
星形スキュー圧延機を用いると、鋼および鋼合金製管の
他、銅、アルミニウム、チタン等の非鉄金属製の管も製
造することができる。

冷間圧延シームレス管を作製するための母管としては熱
間圧延管のシェルおよび溶接管の何れを用いても良く、
圧延前に特別に母管の処理を行なう必要はない。

大口径薄肉管を冷管圧延する製造ラインはその全体を本
発明による内部遊星形スキュー冷間圧延機を基に確立す
ることができる。大口径薄肉管の製造工程の流れ図を第
７図に示す。熱間圧延したシームレス管３２またはコイ
ル３３を原料として使用できる。コイルを切断３４して
エツジ圧延３５した後、このコイルを屈曲して管３６に
する。

その後外側３７と内側３８の間を溶接する。補修３９の
後に溶接管となる。シームレス管と溶接管を熱処理炉４
０内で７ニールした後、４１において取り出して、４２
において中性化し洗浄する。

この後、本発明による内部遊星形スキュー冷間圧延機上
で管を圧延する。４４において圧延管から不要部分、を
除去し、さらに数回圧延する。４・５において検査後、
管を梱包して貯蔵所４６へと送出する。

［発明の効果コ 本発明によれば、従来困難とされていた製品品質の良い
大口径薄肉管を、高生産性で製造し得る、簡単な構造で
調節容易な圧延機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による大ロ径管用内部遊星形スキュー
冷間圧延機の原理を示す概略図で部分断面側面図、第２
図は回正面図、第３図は第１図のプラネタリーロル部分
図である。第４図は、本発明による大ロ径管用内部遊星
形スキュー冷間圧延機の好適実施態様の１つを示す概略
図である。第５図は、本発明による大ロ径管用内部遊星
形スキュー冷間圧延機の好適実施態様のヘッド部とサー
キュラ−ダイを示す部分断面図である。第６図は、本発
明による大ロ径管用内部遊星形スキュー冷間圧延機の別
の実施態様を示す概略図である。第７図は、本発明によ
る内部遊星形スキュー冷間圧延機により大口径薄肉管を
製造する工程を示す流れ図である。 符号の説明 １・・・母シェル、２・・・サーキュラ−ダイ、３・・
・プラネタリ−ロール、４・・・回転式圧延ヘッド部、
５・・・管、７・・・油圧モータ、８・・・主軸、９・
・・駆動軸、１１・・・ダイヘッド。 代理人　弁理士　高　橋　明　夫 ′ｊ４７　図　　　　　　　第２　図 案　３　図 第　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、大口径管用冷間圧延機または内部遊星形スキュー冷
   間圧延機であって、案内面を備えたスタンドと、駆動モ
   ータと、軸受チャック上に支持されている主軸と、駆動
   軸と、前記スタンドに装着されているダイヘッドと、前
   記ダイヘッド内に装着されており、該ダイヘッドと共に
   前記スタンドの案内面にそって軸方向に移動して管の壁
   厚および口径を調節するように構成されているサーキュ
   ラーダイであって、その内側表面が本質的に錘面である
   サーキュラーダイと、前記駆動軸に装着されている圧延
   機ヘッド部とを含んで成り、３つまたはそれ以上のロー
   ルハウジングが前記ヘッド部上に、圧延中心線を中心と
   する円周に沿って等間隔に位置決めして装着されており
   、前記ハウジングの各々の中にロールが装着されており
   、ロール軸と圧延中心線とが間隔をあけて角度βを成し
   て交差しており、すなわちスキュー圧延角βがロール軸
   と圧延中心線の間に形成されており、軸方向に可動の調
   節コーンおよび１組の釣合いばねが前記ヘッド部にさら
   に装着されており、該調節コーンおよび釣合いばねを用
   いてロールの圧延中心線に対する軸方向位置を調節して
   母シェルを圧延機ヘッド部とサーキュラーダイとの間の
   空間に送入すること、および／または圧延すべき管の壁
   厚の調節を行なうように構成されている大口径管用冷間
   圧延機。 ２、前記スキュー圧延角βがほぼ１〜１５度である、特
   許請求の範囲第１項に記載の冷間圧延機。 ３、前記サーキュラーダイの内側錘面の錘角が約１〜６
   度である、特許請求の範囲第１項に記載の大口径管用冷
   間圧延機。 ４、前記調節コーンのテーパがほぼ１：３〜１：５であ
   る、特許請求の範囲第１項に記載の大口径管用冷間圧延
   機。 ５、前記ロール表面が２つの区画を含んでおり、区画Ａ
   が錘面であり、区画Ｂが前記サーキュラーダイの内側錘
   面に正接する凸面である、特許請求の範囲第１項記載の
   大口径管用冷間圧延機。 ６、区画Ａの錘角αが約０〜２０度である、特許請求の
   範囲第５項に記載の大口径管用冷間圧延機。 ７、ダイヘッドの調節を行うために、ねじ機構または油
   圧機構がさらに設けられている、特許請求の範囲第１項
   に記載の大口径管用冷間圧延機。 ８、母シェルを押してこれをサーキュラーダイと接触さ
   せ、内部遊星形圧延工程を開始させるように、押し装置
   がさらに設けられている、特許請求の範囲第１項に記載
   の大口径管用冷間圧延機。 ９、管壁の非常に薄い管を圧延する場合に、圧延動作を
   安定させると共に真直な製品が得られるように、延伸装
   置がさらに設けられている、特許請求の範囲第１項に記
   載の大口径管用冷管圧延機。 １０、当該圧延機が水平に構成されている、特許請求の
   範囲第１項に記載の大口径管用冷間圧延機。 １１、当該圧延機が垂直に構成されている、特許請求の
   範囲第１項に記載の大口径管用冷間圧延機。