JP3297999B2 - マンドレルミル圧延設備およびそれに用いる圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、継目無鋼管の製造
に用いられるマンドレルミル圧延設備およびそれに用い
る圧延方法に関し、さらに詳しくは、製管寸法の小径か
ら大径に至る継目無鋼管の少量多品種生産に対応できる
よう製管寸法に適合したマンドレルミル圧延を選択でき
るマンドレルミル圧延設備およびそれに用いる圧延方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管を熱間で製造する方法では、
いわゆるマンネスマン製管としてマンドレルミルを用い
る製管法が広く採用されている。この製管法は、高温度
に加熱された中実の丸ビレットをピアサにて穿孔して中
空素管を得たのち、マンドレル（マンドレルバー）をこ
の中空素管に挿通し、そのマンドレルを挿通した状態の
中空素管をマンドレルミルに通して圧延することにより
行われる。このマンドレルミルはカリバーロールを備え
た圧延ロールスタンド複数基をタンデムに配置した圧延
設備であり、中空素管はこの圧延設備を通る間にマンド
レルとカリバーロールと内外径を規制されて内径および
外径が減じられ、所定寸法に延伸されて継目無鋼管が製
造される。

【０００３】上記マンドレルを中空素管に挿通する時期
に応じて、マンドレルミル製管法はプリインサート方式
（操作）とインラインインサート方式（操作）とに分類
される。まずプリインサート方式は、圧延ラインに供給
される前工程でマンドレルを中空素管に挿通してのち、
マンドレルと中空素管とを一体として圧延ラインに供給
して圧延するものである。この方式では事前にマンドレ
ル挿通を行うことから、マンドレルミル圧延におけるマ
ンドレル挿通時間を削減することができるので大幅に圧
延サイクルタイムを短縮できる。しかし、マンドレル挿
通から実際の圧延まで時間を要することから、圧延時に
は圧延材の温度が低下することになる。

【０００４】一方、インラインインサート方式は、マン
ドレルと中空素管とをそれぞれ個別に圧延ラインに供給
し、そののちマンドレルを中空素管に挿通して圧延する
方法である。したがって、この方式ではマンドレル挿通
が圧延ライン上のサイクルタイムに含まれることから、
圧延能率を低下させる。しかし、マンドレルを挿通した
中空素管を高温のままで圧延ラインに供給して直ちに圧
延するので、圧延材料の温度低下が少ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、継目無鋼管の高
効率生産方式としてマンネスマン製管設備の連続化と併
せて、製管寸法の小径から大径に至る少量多品種生産に
も対応できる圧延設備の要請が強くなっている。ところ
が、製管寸法が広範囲化するのにともなって圧延寸法に
応じた製管スケジュールの選択が重要になっている。す
なわち、製管寸法が小径になる範囲（例えば、外径241.
3mm以下）では生産性確保のため、圧延サイクルタイム
の短縮が重要になるとともに、製管寸法が大径になる範
囲（例えば、外径279.4mm以上）では圧延負荷の低減を
図るため、製管時の温度低下の抑制に重点が置かれる。

【０００６】このため、従来から、小径の製管範囲では
プリインサート方式が採用され、圧延速度の向上とサイ
クルタイムの低減が図られるのに対し、大径の製管範囲
ではインラインインサート方式が採用され、圧延時の材
料温度を高くして圧延負荷を低減することに重点が置か
れている。したがって、上述の製管寸法の拡大に対応で
きる圧延設備としてプリインサート方式とインラインイ
ンサート方式とを組み合わせたものが最適であるが、こ
の２方式を同一のマンドレルミルで実施できる圧延設備
は未だ開発されていなかった。

【０００７】本発明は上記の事態に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは小径の製管範囲に適す
るプリインサート方式と大径の製管範囲に適するインラ
インインサート方式とを同一の圧延ラインで実施できる
ようにして、製管寸法の小径から大径に至る少量多品種
生産にも対応できる圧延設備を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
(1)のマンドレルミル圧延設備および(2)のマンドレルミ
ル圧延方法にある。

【０００９】(1)マンドレルを挿通した状態の中空素管
を延伸圧延するマンドレルミル圧延設備において、圧延
に供されるマンドレルを供給する装入装置と、圧延に供
される中空素管を供給する装入装置と、これらの装入装
置の後工程に配置され中空素管にマンドレルを挿通する
プリインサート装置と、マンドレルミル圧延ライン上で
中空素管にマンドレルを挿通するインラインインサート
装置と、圧延後に抜き取られたマンドレルを搬送する搬
出装置と、前記プリインサート装置からミル圧延ライン
までマンドレルおよび中空素管を転送する第１の転送手
段と、前記圧延ラインから搬出装置までマンドレルを搬
出する第２の転送手段とを具備し、前記第１の転送手段
の転送機構はクラッチを介してセクション１、２および
３の３分割で構成されており、マンドレルおよび中空素
管を転送する際に、上記クラッチの着脱によりセクショ
ン１および２並びにセクション３、またはセクション１
並びにセクション２および３の２分割駆動が可能である
ことを特徴とするマンドレルミル圧延設備である。

【００１０】(2)上記(1)のマンドレルミル圧延設備を用
いてマンドレルミル圧延ラインの前工程で中空素管にマ
ンドレルを挿通するプリインサート操作またはマンドレ
ルミル圧延ライン上で中空素管にマンドレルを挿通する
インラインインサート操作を選択できるマンドレルミル
圧延方法であって、プリインサート操作またはインライ
ンインサート操作の選択に応じて第１の転送手段の分割
駆動を選択することを特徴とするマンドレルミル圧延方
法である。

【００１１】本発明においてマンドレルミル圧延は、い
わゆる「リトラクトマンドレルミル法」に基づいて説明
するが、本発明の圧延設備および圧延方法はこれに限定
されるものでなく、いわゆる「フルフローティングマン
ドレルミル法」および「セミフローティングマンドレル
ミル法」であっても適用できる。

【００１２】上記(1)のマンドレルミル圧延設備が「リ
トラクトマンドレルミル法」による場合に、第２の転送
手段は転送機構が３分割で構成されており、前記圧延ラ
インから搬出装置までマンドレルを転送する際に２分割
駆動が可能とすることが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のマンドレルミル圧延設備
は圧延に供されるマンドレルと中空素管とを個別に供給
する装入装置と、装入装置の後工程に配置され中空素管
にマンドレルを挿通するプリインサート装置と、マンド
レルミル圧延ライン上で中空素管にマンドレルを挿通す
るインラインインサート装置と、圧延後に抜き取られた
マンドレルを搬送する搬出装置と、プリインサート装置
からミル圧延ラインまでマンドレルおよび中空素管を転
送する第１の転送手段と、圧延ラインから搬出装置まで
マンドレルを転送する第２の転送手段とを備え、このう
ち第１の転送手段は転送機構が３分割されており、２分
割駆動が可能であることを特徴としている。さらに、圧
延設備がリトラクトマンドレルミル法に基づくものであ
る場合には、第２の転送手段も第１の転送手段と同じ構
成にするのが望ましい。

【００１４】したがって、このようなマンドレルミル圧
延設備を用いた本発明のマンドレル圧延方法は、製管ス
ケジュールに基づいてマンドレルミル圧延ラインの前工
程で中空素管にマンドレルを挿通するプリインサート操
作とマンドレルミル圧延ライン上で中空素管にマンドレ
ルを挿通するインラインインサート操作とを選択し、こ
の選択に応じて第１の転送手段の駆動機構を選択するこ
とを特徴としている。

【００１５】本発明のマンドレルミル圧延設備およびそ
の圧延方法は上記の特徴を有するものであるから、同一
のマンドレルミル圧延設備であっても製管寸法に応じて
プリインサート方式またはインラインインサート方式と
を選択することができる。そのため、製管寸法の小径か
ら大径に至る継目無鋼管の少量多品種生産に対応するマ
ンドレルミル圧延に最適なものとなる。

【００１６】以下、本発明の内容をリトラクトマンドレ
ルミル法に基づいて説明するが、この開示は本発明の一
実施例にすぎず、本発明の圧延設備および圧延方法はこ
れに限定されるものでないことは前述の通りである。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明のマンドレルミル圧延設備の
平面構成例とマンドレルの供給状況を模式的に説明する
図であり、図２は、図１におけるＸ−Ｘ矢視での正面構
成を示す断面図である。マンドレルミル圧延に用いられ
るマンドレルは、圧延材から引き抜かれたのち十分に冷
却するとともに次回の圧延に備えてマンドレルの外表面
に潤滑剤を塗布する必要がある。このため、通常、マン
ドレルミル圧延では圧延能率を低下させることなくマン
ドレルの冷却および潤滑塗布のサイクルタイムを確保で
きるように、同時に複数本のマンドレルを循環使用す
る。

【００１８】図１はマンドレルの循環使用時におけるマ
ンドレル１と中空素管２の供給状況を示しており、この
ときのマンドレルの循環本数は圧延能率とマンドレルの
冷却サイクルタイムとから定められる。循環使用される
マンドレル１はマンドレルミルへの供給に際して、装入
コンベヤー５上で潤滑塗布装置13によって外表面に潤滑
剤が塗布され、装入コンベヤーの終端まで移動される。
これに対し、ピアサ等によって穿孔された中空素管２は
装入テーブル４上を転送される。

【００１９】本発明の圧延設備ではマンドレル１を中空
素管２に挿通するため、二つの方式による挿通装置が併
設されている。すなわち、事前にマンドレルを挿通する
ため装入テーブル４の最終端であって装入コンベヤー５
の後工程にプリインサート装置６が配設され、さらに圧
延と同時に挿通するため圧延ライン上にインラインイン
サート装置７が設置される。前述の通り、プリインサー
ト方式およびインラインインサート方式は製管寸法によ
って適、不適があるため、圧延時には製管スケジュール
に応じていずれかのインサート装置が選択される。

【００２０】製管寸法が小径となる圧延スケジュールで
は、マンドレルの挿通手段としてプリインサート装置６
が選択され、事前に挿通された中空素管２とマンドレル
１とが一体としてマンドレルミル３に供給されて圧延さ
れる。このため、マンドレルミル圧延におけるマンドレ
ル挿通時間を削減することができるので大幅に圧延サイ
クルタイムを短縮できる。一方、製管寸法が大径となる
圧延スケジュールでは、インラインインサート装置７が
選択され、マンドレル１と中空素管２とは個別に圧延ラ
イン上のインラインインサート装置７まで搬送されて、
中空素管２にマンドレル１を挿通したのちマンドレルミ
ル圧延に供される。このようにマンドレルの挿通手段と
してインラインインサート装置７を選択すれば、マンド
レル挿通が圧延ライン上のサイクルタイム中に行われる
ことから圧延能率を低下させることになるが、中空素管
を高温のままで圧延ラインに供給して直ちに圧延するの
で、圧延材料の温度低下が少なくなる。これにより、圧
延負荷を低減することができて、大径圧延管の製品品質
を確保することができる。

【００２１】マンドレル１を挿通した中空素管２がプリ
インサート装置６から搬送され、またはインラインイン
サート装置７で中空素管２にマンドレル１が挿通される
と、マンドレル１の後端部はマンドレル保持装置（リテ
ィナー）11によって挟持され、中空素管２が圧延されて
いる間マンドレル１の移動量が制御される。そして圧延
の終了と同時に圧延材から引き抜かれたマンドレル１は
保持装置11によってマンドレルミル３の入側に移動さ
れ、次いで搬出コンベヤー９に転送されてマンドレルの
供給領域から搬出される。

【００２２】マンドレルおよび中空素管の転送には、図
２に示すように、転送手段８としてロータリーアームが
使用される。このため、マンドレル等はロータリーアー
ムの旋回機構によって装入コンベヤー５〜プリインサー
ト装置６〜圧延ライン（インラインインサート装置）〜
搬出コンベヤー９と順次移動することになる。特にプリ
インサート装置６から圧延ラインまでマンドレルおよび
中空素管を転送する際には、第１の転送手段8aが用いら
れ、圧延ラインから搬出コンベヤー９までマンドレルを
転送する際には、第２の転送手段8bが用いられる。

【００２３】搬出コンベヤー９に転送されたマンドレル
１は搬出コンベヤー９上を搬送され、前記図１に示すよ
うに、搬出コンベヤー９と装入コンベヤー５とを結ぶ搬
送コンベヤー10に設けられたマンドレル冷却装置12によ
って冷却される。ここで十分に冷却された後、マンドレ
ル１は搬送コンベヤー10から装入コンベヤー５に転送さ
れて、コンベヤー上で潤滑塗布装置13によって外表面に
潤滑剤が塗布されてのち、再びマンドレルミル圧延に循
環使用される。

【００２４】図３は、プリインサート方式を選択した場
合の転送手段の構成を説明する図である。転送手段８は
いずれもロータリーアームであって、３分割されて、セ
クション１、２、３に区分される。しかし、それぞれの
セクションはクラッチ8cが設けられており、着脱自在と
なる。さらに転送手段８を駆動するための転送モータ8m
が２個備えられ、セクション１およびセクション３に配
設される。プリインサート装置（本図では図示せず）で
挿通され中空素管２と一体となったマンドレル１は第１
の転送手段8aによって、圧延ラインまで転送される。こ
のとき、マンドレル１の転送にはセクション２およびセ
クション３の駆動機構が選択され、セクション２、３間
のクラッチ8cが接続されてセクション３の転送モータ8m
が駆動される。これに対し、セクション１、２間のクラ
ッチ8cは切られたままであり、セクション１の転送モー
タ8mも駆動されないため、セクション１では転送操作が
行われない。図３から明らかなように、マンドレル１を
転送するには第１の転送手段8aのうちセクション２、３
の転送長さで十分であるからである。

【００２５】圧延終了と同時に圧延材から引き抜かれた
マンドレル１はマンドレルミルの入側に移動され、その
後第２の転送手段8bによって搬出コンベヤーに転送され
る。このときマンドレルの転送手段は、図３に示すよう
に、第２の転送手段8bも第１の転送手段8aと同様の構成
を採用するのが望ましい。すなわち、第２の転送手段8b
の転送機構も３分割されてセクション１、２、３に区分
させ、それぞれのセクションはクラッチ8cによって着脱
自在にし、さらに転送装置８を駆動するための転送モー
タ8mがセクション１およびセクション３に２個配設され
る。そして、圧延後に引き抜かれたマンドレルの転送に
は、セクション２およびセクション３の駆動機構を選択
して、セクション２、３間のクラッチ8cを接続して行わ
れる。このように、第１の転送手段8aによる圧延ライン
への転送と、第２の転送手段8bによる搬出コンベヤーへ
の転送とを併行動作させることにより、大幅にサイクル
タイムを短縮できるので望ましい。

【００２６】図４は、インラインインサート方式を選択
した場合の転送手段の構成を説明する図である。前記図
３と同様に、転送手段８は３分割されてセクション１、
２、３に区分され、それぞれのセクションにクラッチ8c
が設けられ、２個の転送モータ8mが設けられている。中
空素管２へのマンドレル１の挿通が圧延ライン上で行わ
れたため、マンドレル１と中空素管２とは個別に圧延ラ
インに転送される。両者を個別に転送することによっ
て、お互いに干渉しあうことなく転送効率を向上させる
ことができるからである。このため、第１の転送手段8a
はセクション１、２間のクラッチ8cが接続されるととも
にセクション１の転送モータ8mが駆動されて、セクショ
ン１およびセクション２の駆動機構が選択される。

【００２７】圧延終了ののち引き抜かれたマンドレル１
は第２の転送手段8bによって搬出コンベヤーに転送され
る。このときマンドレルの転送は、第１の転送手段8aの
場合と同様の構成で、セクション１およびセクション２
の駆動機構を選択するのが望ましい。このため、第２の
転送手段8bのうちセクション３の駆動機構は、異常発生
時における中空素管２の搬出等に使用される。

【００２８】本発明の圧延設備では、プリインサート方
式またはインラインインサート方式の選択に応じて、ク
ラッチの切り替えおよびモータ作動の切り替えが必要に
なるが、円滑な切り替えを行うには転送モータの位相を
常時監視する必要がある。これによって、小径の製管範
囲に適するプリインサート方式と大径の製管範囲に適す
るインラインインサート方式とを同一の圧延ラインで実
施できるようになる。

【００２９】

【発明の効果】本発明のマンドレルミル圧延設備および
圧延方法によれば、製管スケジュールに応じたマンドレ
ルの挿通方式が選択できて、プリインサート方式とイン
ラインインサート方式とを同一の圧延ラインで実施でき
るようになる。これにより、製管寸法の小径から大径に
至る継目無鋼管の少量多品種生産に対応できるよう製管
寸法に適合したマンドレルミル圧延を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマンドレルミル圧延設備の平面構成例
とマンドレルの供給状況を模式的に説明する図である。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ矢視での正面構成を示す断
面図である。

【図３】プリインサート方式を選択した場合の転送手段
の構成を説明する図である。

【図４】インラインインサート方式を選択した場合の転
送手段の構成を説明する図である。

【符号の説明】

１：マンドレル、 ２：中空素管 ３：マンドレルミル ４：装入テーブル ５：装入コンベヤー ６：プリインサート装置 ７：インラインインサート装置 ８：転送手段 8a：第１の転送手段 8b：第２の転送手段 8c：クラッチ、 8m：転送モータ ９：搬出コンベヤー 10：搬送コンベヤー 11：マンドレル保持装置 12：マンドレル冷却装置 13：潤滑塗布装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 17/02 B21B 23/00 B21B 25/04 - 25/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マンドレルを挿通した状態の中空素管を延
   伸圧延するマンドレルミル圧延設備において、圧延に供
   されるマンドレルを供給する装入装置と、圧延に供され
   る中空素管を供給する装入装置と、これらの装入装置の
   後工程に配置され中空素管にマンドレルを挿通するプリ
   インサート装置と、マンドレルミル圧延ライン上で中空
   素管にマンドレルを挿通するインラインインサート装置
   と、圧延後に抜き取られたマンドレルを搬送する搬出装
   置と、前記プリインサート装置からミル圧延ラインまで
   マンドレルおよび中空素管を転送する第１の転送手段
   と、前記圧延ラインから搬出装置までマンドレルを搬出
   する第２の転送手段とを具備し、前記第１の転送手段の
   転送機構はクラッチを介してセクション１、２および３
   の３分割で構成されており、マンドレルおよび中空素管
   を転送する際に、上記クラッチの着脱によりセクション
   １および２並びにセクション３、またはセクション１並
   びにセクション２および３の２分割駆動が可能であるこ
   とを特徴とするマンドレルミル圧延設備。
2. 【請求項２】請求項１記載のマンドレルミル圧延設備を
   用いてマンドレルミル圧延ラインの前工程で中空素管に
   マンドレルを挿通するプリインサート操作またはマンド
   レルミル圧延ライン上で中空素管にマンドレルを挿通す
   るインラインインサート操作を選択できるマンドレルミ
   ル圧延方法であって、プリインサート操作またはインラ
   インインサート操作の選択に応じて第１の転送手段の分
   割駆動を選択することを特徴とするマンドレルミル圧延
   方法。