(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パスラインに沿って先頭から配列された複数のスタンドを含む前段スタンド群と、前記前段スタンド群の後ろに配列された複数のスタンドを含む後段スタンド群とを有するマンドレルミルを用いて、中空素管より継目無金属管を製造する方法であって、
延伸圧延時に前記中空素管と接触するワーク部の長さが異なる複数のマンドレルバーを準備する工程と；
前記複数のマンドレルバーの中から、肉厚圧下に利用されるスタンド数に応じた長さのワーク部を備えるマンドレルバーを選択する工程と；
前記中空素管に、前記選択する工程で選択された前記マンドレルバーを挿入する工程と；
前記マンドレルバーが挿入された前記中空素管を延伸圧延する工程と；
を備え、
前記延伸圧延する工程では、前記前段スタンド群及び前記後段スタンド群のいずれか一方で外径圧下を実施して他方で肉厚圧下を実施するか、又は、前記前段スタンド群及び前記後段スタンド群のいずれにおいても肉厚圧下を実施する
ことを特徴とする継目無金属管の製造方法。
【請求項２】
前記マンドレルバーの後端部を把持可能な把持部を先端に備える棒状の補助治具を、前記マンドレルバーの後端に取り付ける工程と；
前記補助治具の後端を把持装置により把持しながら、前記把持装置を前進させる工程と；
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の継目無金属管の製造方法。
【請求項３】
前記複数のスタンドと前記把持装置との間に配置された支持ロールを上昇させて、前進中の前記マンドレルバーを前記支持ロールで支持する工程と；
前記補助治具の外径が前記マンドレルバーの外径と異なる場合、前記補助治具の前進距離に基づいて前記支持ロールを昇降させて、前記支持ロールの高さを調整する工程と；
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の継目無金属管の製造方法。
【請求項４】
前記調整する工程では、前記補助治具の外径が前記マンドレルバーの外径よりも大きい場合、前記補助治具が前記支持ロールを通過する前に、前記支持ロールを下降させることを特徴とする請求項３に記載の継目無金属管の製造方法。
【請求項５】
前記延伸圧延する工程では、前記前段スタンド群で外径圧下を実施し；前記複数のマンドレルバーの全長は、互いに等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の継目無金属管の製造方法。
【請求項６】
パスラインに沿って配列された複数のスタンドと； 
前記複数のスタンドのうち、先頭のスタンドの入側に配置され、マンドレルバーの後端部を把持可能な把持部を前端に備える棒状の補助治具と、前記補助治具の後端を把持可能な把持装置と、前記把持装置を前記パスラインに沿って前進させる駆動装置とを備えるリテーナと；
を備えることを特徴とするマンドレルミル。
【請求項７】
マンドレルバーの後端を把持可能な把持装置と、前記把持装置を前進させる駆動装置とを備えるリテーナに用いられる補助治具であって、
棒状の本体と； 
前記本体の前端に配置され、前記マンドレルバーの後端を把持可能な把持部と； 
前記本体の後端に配置され、前記把持装置が把持可能な形状の取付部と；
を含むことを特徴とする補助治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継目無金属管の製造方法、マンドレルミル及び補助治具に関し、さらに詳しくは、マンドレルミルを用いた継目無金属管の製造方法、マンドレルミル、及び、継目無金属管の製造方法に利用される補助治具に関する。
本願は、２０１２年７月２４日に、日本に出願された特願２０１２−１６３４３７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
マンドレルミルを用いた継目無金属管の製造方法では、初めに、加熱された丸ビレットを穿孔機により穿孔圧延し、中空素管を製造する。製造された中空素管に対して、マンドレルバーを挿入する。マンドレルバーが挿入された中空素管を、マンドレルミルにより延伸圧延する。このとき、マンドレルミルの各スタンドは、中空素管を肉厚圧下する。そのため、中空素管の外径及び肉厚は、延伸圧延により変化する。延伸圧延された中空素管を、必要に応じて加熱し、さらに、サイザ又はレデューサにより絞り圧延する。以上の工程により、継目無金属管が製造される。【０００３】
延伸圧延において、マンドレルバーは、特定サイズ（外径及び肉厚）の中空素管を１ロット製造するごとに、複数本（たとえば、１０〜２０本）使用される。そのため、製造される継目無金属管のサイズが複数存在すれば、マンドレルバーの在庫数は非常に多くなる。在庫数が多ければ、それだけマンドレルバーのコストも高くなる。【０００４】
特許文献１及び特許文献２は、マンドレルバーのコスト低減を目的とした技術を提案する。【０００５】
特許文献１では、使用済のマンドレルバーから、先半部の圧延部を切断し、後半部の支持部を残す。そして、先半部を新たな先半部に取り替える。このとき、先半部と支持部との間に短尺接合材を配置して、摩擦圧接により、先半部、短尺接合材及び支持部を一体化する。これにより、マンドレルバーの再生使用が可能であると、特許文献１では記載されている。【０００６】
特許文献２も、特許文献１と同様に、マンドレルバーを、シェルと接触する圧延部と、シェルと接触しない保持部と、に分割する。圧延部は、保持部とネジで結合される。この場合においても、圧延部のみを補修、取り替えできるため、マンドレルバーのコストを抑えることができると、特許文献２では記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特開平４−３４４８０５号公報
【特許文献２】日本国特開平１０−２４９４１１号公報
【発明の概要】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び２のいずれにおいても、圧延部の長さは一定であると考えられる。なぜなら、マンドレルミルの各スタンドは、肉厚圧下を実施するため、圧延部は少なくともマンドレルミルの先頭スタンドから末尾スタンドまでの距離に相当する長さが必要となるからである。そのため、保持部（支持部）を再利用することにより保持部の製造コストを低減できても、圧延部の製造コストは依然として掛かる。圧延部には、保持部よりも強度、耐ヒートクラック性及び耐摩耗性に優れた素材が利用され、保持部に利用される素材よりも高価である。つまり、マンドレルバーの製造コストは圧延部に依存する。
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、延伸圧延に必要なマンドレルバーのコストを抑えることができる、継目無金属管の製造方法、マンドレルミル及び補助治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
（１）本発明に係る第１の態様は、パスラインに沿って先頭から配列された複数のスタンドを含む前段スタンド群と、前記前段スタンド群の後ろに配列された複数のスタンドを含む後段スタンド群とを有するマンドレルミルを用いて、中空素管より継目無金属管を製造する方法であって、延伸圧延時に前記中空素管と接触するワーク部の長さが異なる複数のマンドレルバーを準備する工程と；前記複数のマンドレルバーの中から、肉厚圧下に利用されるスタンド数に応じた長さのワーク部を備えるマンドレルバーを選択する工程と；前記中空素管に、前記選択する工程で選択された前記マンドレルバーを挿入する工程と；前記マンドレルバーが挿入された前記中空素管を延伸圧延する工程と；を備える。この継目無金属管の製造方法は、前記延伸圧延する工程では、前記前段スタンド群及び前記後段スタンド群のいずれか一方で外径圧下を実施して他方で肉厚圧下を実施するか、又は、前記前段スタンド群及び前記後段スタンド群のいずれにおいても肉厚圧下を実施する。
（２）上記（１）の態様において、前記マンドレルバーの後端部を把持可能な把持部を先端に備える棒状の補助治具を、前記マンドレルバーの後端に取り付ける工程と；前記補助治具の後端を把持装置により把持しながら、前記把持装置を前進させる工程と；をさらに備えていてもよい。
（３）上記（２）の態様において、前記複数のスタンドと前記把持装置との間に配置された支持ロールを上昇させて、前進中の前記マンドレルバーを前記支持ロールで支持する工程と；前記補助治具の外径が前記マンドレルバーの外径と異なる場合、前記補助治具の前進距離に基づいて前記支持ロールを昇降させて、前記支持ロールの高さを調整する工程と；をさらに備えていてもよい。
（４）上記（３）の態様において、前記調整する工程では、前記補助治具の外径が前記マンドレルバーの外径よりも大きい場合、前記補助治具が前記支持ロールを通過する前に、前記支持ロールを下降させてもよい。
（５）上記（１）または（２）の態様において、前記延伸圧延する工程では、前記前段スタンド群で外径圧下を実施し；前記複数のマンドレルバーの全長は、互いに等しくてもよい。
（６）本発明に係る第２の態様は、パスラインに沿って配列された複数のスタンドと；前記複数のスタンドのうち、先頭のスタンドの入側に配置され、マンドレルバーの後端部を把持可能な把持部を前端に備える棒状の補助治具と、前記補助治具の後端を把持可能な把持装置と、前記把持装置を前記パスラインに沿って前進させる駆動装置とを備えるリテーナと；を備えるマンドレルミルである。
（７）本発明に係る第３の態様は、マンドレルバーの後端を把持可能な把持装置と、前記把持装置を前進させる駆動装置とを備えるリテーナに用いられる補助治具であって、棒状の本体と；前記本体の前端に配置され、前記マンドレルバーの後端を把持可能な把持部と； 前記本体の後端に配置され、前記把持装置が把持可能な形状の取付部と；を含む。
【発明の効果】
【００１１】
上記各態様によれば、延伸圧延に必要なマンドレルバーのコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】継目無金属管の製造設備を示す機能ブロック図である。
【図２】図１中の穿孔機の要部を示す模式図である。
【図３】図１中のマンドレルミルを示す機能ブロック図である。
【図４】図３中のマンドレルミルの圧延機本体の側面図である。
【図５】図４中のスタンドの正面図であって、図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図５と異なる他のスタンドの正面図であって、図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】マンドレルミルによる中空素管の延伸圧延を示す模式図である。
【図８】図３中のリテーナの縦断面図である。
【図９】図８中の支持部材の正面図である。
【図１０Ａ】リテーナの把持部材及びマンドレルバーの平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示す把持部材及びマンドレルバーの縦断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａの把持部材にマンドレルバーが取り付けられた状態を示す平面図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｃに示す把持部材及びマンドレルバーの縦断面図である。
【図１１】図３に示す圧延機本体及びエキストラクタの模式図である。
【図１２】マンドレルミルでの「全肉厚圧下」を説明するための模式図である。
【図１３】マンドレルミルでの「一部外径圧下」を説明するための模式図である。
【図１４】本実施形態による継目無金属管の製造工程を示すフロー図である。
【図１５】マンドレルバーの側面図である。
【図１６】全肉厚圧下時のマンドレルバーの状態を説明するための模式図である。
【図１７】一部外径圧下時のマンドレルバーの状態を説明するための模式図である。
【図１８】マンドレルミルの後段スタンド群で外径圧下を実施した場合のマンドレルバーの状態を説明するための模式図である。
【図１９】補助治具を用いた場合のマンドレルミルでの延伸圧延を説明するための模式図である。
【図２０】図１９中の補助治具の縦断面図である。
【図２１】図２０の補助治具の正面図であって、図２０のＣ−Ｃ断面図である。
【図２２】図２０の補助治具の平面図である。
【図２３】図２０の補助治具の変形例を示す図であって、複数の溝部を有する補助治具の縦断面図である。
【図２４】同補助治具の平面図である。
【図２５】補助治具及び支持ロールを用いたマンドレルミルでの延伸圧延を説明するための模式図である。
【図２６】図２５中の制御装置の動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１４】
本実施形態による継目無金属管の製造方法では、パスラインに沿って先頭から配列された複数のスタンドを含む前段スタンド群と、前段スタンド群の後ろに配列された複数のスタンドを含む後段スタンド群とを有するマンドレルミルを用いて、中空素管より継目無金属管を製造する。この継目無金属管の製造方法は、延伸圧延時に中空素管と接触するワーク部の長さが異なる複数のマンドレルバーを準備する工程と；複数のマンドレルバーの中から、肉厚圧下に利用されるスタンド数に応じた長さのワーク部を備えるマンドレルバーを選択する工程と；中空素管に、選択する工程で選択されたマンドレルバーを挿入する工程と；マンドレルバーが挿入された中空素管を延伸圧延する工程と；を備える。そして、延伸圧延する工程では、前段スタンド群及び後段スタンド群のいずれか一方で外径圧下を実施して他方で肉厚圧下を実施するか、又は、前段スタンド群及び後段スタンド群のいずれにおいても肉厚圧下を実施する。
【００１５】
本実施形態において、マンドレルミルは、全てのスタンドで肉厚圧下を実施するだけでなく、前段スタンド群及び後段スタンド群のいずれか一方で、外径圧下も実施する。ここで、前段スタンド群及び後段スタンド群のいずれか一方で外径圧下し、他方で肉厚圧下する延伸圧延を「一部外径圧下」という。また、前段スタンド群及び後段スタンド群のいずれにおいても肉厚圧下する延伸圧延を「全肉厚圧下」という。
【００１６】
マンドレルミルが一部外径圧下を実施する場合、外径圧下を実施するスタンドでは、ワーク部は不要である。なぜなら、外径圧下では、中空素管の内面を、ワーク部に接触させる必要はないからである。そのため、一部外径圧下を実施する場合、全肉厚圧下を実施する場合と比較して、外径圧下を実施するスタンド群のスタンド数に相当する長さだけ、ワーク部を短くしてもよい。
【００１７】
換言すれば、一部外径圧下を実施する場合、ワーク部の長さは、肉厚圧下を実施するスタンド数に相当する長さで足りる。
【００１８】
そこで、本実施形態では、ワーク部の長さが異なる複数のマンドレルバーを予め準備し、マンドレルミルの複数のスタンドのうち、肉厚圧下に利用されるスタンド数に応じた長さのワーク部を備えたマンドレルバーを使用する。
【００１９】
以上の製造方法では、従来のように、ワーク部の長さを一定にする必要がなく、従来よりもワーク部の短いマンドレルバーを準備できる。そのため、マンドレルバーのコストを抑えることができる。
【００２０】
好ましくは、上記の製造方法はさらに、マンドレルバーの後端部を把持可能な把持部を先端に備える棒状の補助治具を、マンドレルバーの後端に取り付ける工程と、補助治具の後端を把持装置により把持しながら、把持装置を前進させる工程と、を備える。
【００２１】
この場合、補助治具を利用することにより、マンドレルバーの長さを短くすることができる。そのため、マンドレルバーの在庫スペースを抑えることができ、マンドレルバーのコストも抑えることができる。
【００２２】
好ましくは、上記の製造方法はさらに、複数のスタンドと把持装置との間に配置され昇降可能な支持ロールを上昇させて、前進中のマンドレルバーを支持ロールで支持する工程と、補助治具の外径がマンドレルバーの外径と異なる場合、補助治具の前進距離に基づいて支持ロールを昇降させて、支持ロールの高さを調整する工程と、を備える。
【００２３】
この場合、補助治具の外径がマンドレルバーの外径と異なっていても、支持ロールを、補助治具にとって適切な高さに調整できる。
【００２４】
好ましくは、調整する工程では、補助治具の外径がマンドレルバーの外径よりも大きい場合、補助治具が支持ロールを通過する前に、支持ロールを下降させる。
【００２５】
この場合、補助治具と支持ロールとの衝突を抑制することができる。
【００２６】
上述の製造方法では、延伸圧延する工程において、前段スタンド群で外径圧下を実施する場合、複数のマンドレルバーの全長は、互いに等しくしてもよい。
【００２７】
前段スタンド群において外径圧下を実施する場合（つまり、一部外径圧下が実施される場合）、後段スタンド群では肉厚圧下が実施される。この場合、後段スタンド群の最終スタンドは、肉厚圧下を実施するため、延伸圧延に利用される複数のマンドレルバーの全長は互いに等しくなる。この場合、マンドレルバーのうち、ワーク部以外の部分であって、延伸圧延中に中空素管ＨＳと接触しないエクステンション部の長さも変化する。具体的には、ワーク部が短くなれば、その分、エクステンション部が長くなる。ワーク部の素材及び加工費用の方が、エクステンション部よりも高いため、本ケースにおいてもマンドレルバーのコストを抑えることができる。
【００２８】
本実施形態によるマンドレルミルは、上述の継目無金属管の製造方法に利用される。マンドレルミルは、複数のスタンドと、リテーナとを備える。複数のスタンドは、パスラインに沿って配列され、複数のロールを含む。リテーナは、複数のスタンドのうちの先頭のスタンドの入側に配置され、延伸圧延中にマンドレルバーを前進させる。リテーナは、補助治具と、把持装置と、駆動装置とを備える。補助治具は、マンドレルバーの後端部を把持可能な把持部を前端に備える。把持装置は、補助治具の後端を把持する。駆動装置は、把持装置を、パスラインに沿って前進させる。
【００２９】
本実施形態によるマンドレルミルは、補助治具を備える。そのため、マンドレルバーの全長を短くすることができる。その結果、マンドレルバーのコストを低減できる。
【００３０】
本実施形態による補助治具は、マンドレルバーの後端部を把持可能な把持装置と、把持装置を前進させる駆動装置とを備えるリテーナに用いられる。
【００３１】
補助治具は、棒状の本体と、把持部と、取付部とを含む。把持部は、本体の前端に配置され、マンドレルバーの後端部を把持する。取付部は、本体の後端に配置され、把持装置が把持可能な形状を有する。
【００３２】
本実施形態による補助治具は、延伸圧延中に、マンドレルバーとリテーナとの間に配置可能である。そのため、マンドレルバーの長さを短くでき、マンドレルバーのコストを低減できる。
【００３３】
以下、本実施形態を詳述する。
【００３４】
［継目無金属管の製造設備］
図１は、本実施形態による継目無金属管の製造設備の概略を説明するためのブロック図である。継目無金属管の製造設備は、いわゆるマンネスマンマンドレルミル方式により継目無金属管を製造する。図１を参照して説明すると、本実施形態の製造設備は、加熱炉１と、穿孔機２と、マンドレルミル３とを備える。加熱炉１と、穿孔機２と、マンドレルミル３との間には、それぞれ、搬送装置１０が配置される。各搬送装置１０は、たとえば、複数の搬送ローラを備え、丸ビレット又は中空素管を搬送する。
【００３５】
［加熱炉１及び穿孔機２］
加熱炉１は、継目無金属管の素材である中実の丸ビレットを収納し、これを加熱する。穿孔機２は、図２に示すとおり、一対の傾斜ロール２１とプラグ２２とを備える。プラグ２２は、一対の傾斜ロール２１の間であってかつ、パスライン（圧延軸）ＰＬ上に配置される。穿孔機２は、両傾斜ロール２１により、これらの間に挟んだ丸ビレットＢＬをその周方向に回転させながらプラグ２２に押し込み、丸ビレットＢＬを穿孔圧延して中空素管（Ｈｏｌｌｏｗ  Ｓｈｅｌｌ）ＨＳを製造する。
【００３６】
［マンドレルミル３］
マンドレルミル３は、中空素管ＨＳ内にマンドレルバーを挿入し、マンドレルバーが挿入された中空素管ＨＳを圧延機本体で延伸圧延する。マンドレルミル３により延伸圧延された中空素管ＨＳは、マンドレルバーが引き抜かれた後、図示しない絞り圧延機に搬送される。絞り圧延機は、たとえば、サイザやレデューサである。絞り圧延機は、中空素管ＨＳを絞り圧延し、継目無金属管を製造する。
【００３７】
図３は、マンドレルミル３の構成を示すブロック図である。図３を参照して説明すると、マンドレルミル３は、リテーナ３１と、圧延機本体３２と、エキストラクタ３３とを備える。リテーナ３１と、圧延機本体３２と、エキストラクタ３３とは、一列に配列される。リテーナ３１は、圧延機本体３２が中空素管ＨＳを延伸圧延する前に中空素管ＨＳにマンドレルバーを挿入したり、延伸圧延後の中空素管ＨＳからマンドレルバーを引き抜いたりする。圧延機本体３２は、中空素管ＨＳを延伸圧延する。エキストラクタ３３は、延伸圧延後の中空素管ＨＳからマンドレルバーを引き抜くときに利用される。以下、各設備について詳述する。
【００３８】
［圧延機本体３２］
図４は、マンドレルミル３の圧延機本体３２の側面図である。図４を参照して説明すると、圧延機本体３２は、パスラインＰＬに沿って一列に配列される複数のスタンドＳＴ１〜ＳＴｍ（ｍは自然数）を備える。スタンド総数ｍは特に制限されない。スタンド総数ｍは、たとえば、４〜８である。
【００３９】
図５及び図６は、スタンドＳＴｉ（ｉ＝２〜ｍ）及びスタンドＳＴｉ−１の断面図である。図５及び図６を参照して説明すると、本例では、各スタンドＳＴ１〜ＳＴｍは、パスラインＰＬ周りに互いに１２０°の位置に配置される３個のロールＲＯを含む。各ロールＲＯは、その中心軸線を含む断面で見た場合の横断形状が弓状をなす溝ＧＲを有し、３つのロールＲＯの溝ＧＲにより孔型ＰＡを形成する。
【００４０】
図５及び図６に示すように、パスラインＰＬに沿って見た場合、後段のスタンドＳＴｉ（ｉ＝２〜ｍ）に含まれる３個のロールＲＯは、前段のスタンドＳＴｉ−１に含まれる３個のロールＲＯからパスラインＰＬ周りに６０°ずらして配置される。
【００４１】
各スタンドＳＴ１〜ＳＴｍの３個のロールＲＯは、図示しない３つのモータにより回転駆動される。
【００４２】
各スタンドＳＴにおいて３個のロールＲＯにより形成される孔型ＰＡの断面積は、前段よりも後段のスタンドのものほど小さくなる。
【００４３】
図７に示すように、マンドレルバー４０が挿入された中空素管ＨＳは、パスラインＰＬに沿って、スタンドＳＴ１からＳＴｍまでを通って延伸圧延され、中空素管ＨＳの外径及び肉厚が変更される。
【００４４】
図４〜図７に示す圧延機本体３２では、各スタンドＳＴｉが３つのロールＲＯを備える。しかしながら、ロール数は３つのみに限定されない。各スタンドＳＴｉは複数のロールＲＯを備えていればよい。ロール数は２つであってもよいし、４つであってもよい。より具体的には、スタンドＳＴｉは、パスラインＰＬの周りに配置されたｎ個（ｎは２以上の自然数）のロールを含み、後段におけるｎ個のロールは、その前段にあるスタンドＳＴｉ−１に含まれるｎ個のロールからパスライン周りに１８０°／ｎずらして配置される。
【００４５】
［リテーナ３１］
図８は、リテーナ３１の縦断面図である。リテーナ３１は、マンドレルバー４０の後端部を把持したまま、マンドレルバー４０を前進させて、中空素管ＨＳ内にマンドレルバー４０を挿入する。リテーナ３１はさらに、延伸圧延中、マンドレルバー４０が挿入された中空素管ＨＳをパスラインＰＬに沿って前進させる。
【００４６】
図８を参照して説明すると、リテーナ３１は、モータ及び減速機を含む駆動源３１１と、駆動ホイル３１２と、従動ホイル３１３と、チェーン３１４と、複数の支持部材３１５と、把持部材３１６とを備える。
【００４７】
駆動源３１１は、駆動ホイル３１２を正方向（図８中の時計回り）及び逆方向（図８中の反時計回り）に回転させる。従動ホイル３１３は、駆動ホイル３１２の前方に駆動ホイル３１２から離れて配置される。チェーン３１４は、駆動ホイル３１２及び従動ホイル３１３にわたって架けられ、無限軌道を形成する。駆動源３１１、駆動ホイル３１２、従動ホイル３１３及びチェーン３１４は、マンドレルバー４０を基準距離Ｄｒｅｆ分、前進又は後進させる駆動装置を構成する。
【００４８】
複数の支持部材３１５は、チェーン３１４の外表面上に一列に配列される。図９は、支持部材３１５の正面図である。なお、図９の二点鎖線は、マンドレルバー４０を表す。支持部材３１５は、逆三角形状の溝３１７を有する。溝３１７の幅は、支持部材３１５の上端から下端に向かって徐々に小さくなる。複数の支持部材３１５は、リテーナ３１がマンドレルバー４０を前進させている間、マンドレルバー４０の軸線がパスラインＰＬと一致し続けるように支持する。
【００４９】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、把持部材３１６及びマンドレルバー４０の平面図及び縦断面図である。図１０Ｃ及び図１０Ｄは、マンドレルバー４０の後端を把持した把持部材３１６の平面図及び縦断面図である。
【００５０】
図８、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明すると、把持部材３１６は、チェーン３１４の上面に固定される。把持部材３１６は、チェーン３１４が稼働する（回る）ことにより、基準距離Ｄｒｅｆ分（開始位置Ｐｓｔａｒｔから終了位置Ｐｅｎｄまでの間）前進又は後進する（図８参照）。
【００５１】
図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明すると、把持部材３１６は、溝３１９とフック３１８とを備える。溝３１９は、把持部材３１６の上面に形成され、マンドレルバー４０の軸方向に対して垂直に伸びる。フック３１８は、溝３１９よりも前方に形成され、上方に凸の形状を有する。
【００５２】
マンドレルバー４０は棒状であり、その軸線に垂直な横断形状は円である。マンドレルバー４０は、その後端部に、ネック４１０と、フランジ４２０とを備える。ネック４１０は、その軸線に垂直な横断面が円の棒状であり、その外径は、マンドレルバー４０の本体部分の外径よりも小さい。フランジ４２０は、ネック４１０の後端に配置される。フランジ４２０は円板形状であり、ネック４１０よりも大きな外径を有する。
【００５３】
溝３１９の幅は、フランジ４２０の幅とほぼ同一、もしくは若干大きい。そして、溝３１９の底面は、円弧状に凹に湾曲している。また、フック３１８の上面には、ネック４１０が嵌め込まれる凹部３２０が形成されている。
【００５４】
図１０Ｃ及び図１０Ｄに示すとおり、把持部材３１６の溝３１９には、フランジ４２０が嵌め込まれる。これにより、把持部材３１６は、マンドレルバー４０を把持する。圧延機本体３２による延伸圧延中、把持部材３１６は、中空素管ＨＳ内に配置されたマンドレルバー４０の後端部（ネック４１０及びフランジ４２０）を把持しながら、図８に示す基準距離Ｄｒｅｆ分、前進する。このとき、リテーナ３１の駆動装置（駆動源３１１、駆動ホイル３１２、従動ホイル３１３及びチェーン３１４）が把持部材３１６を基準距離Ｄｒｅｆ分、前進させる。以上のとおり、リテーナ３１は、圧延機本体３２による延伸圧延中における、マンドレルバー４０の前進速度を制御する。リテーナ３１はさらに、延伸圧延前に、中空素管ＨＳにマンドレルバー４０を挿入する。リテーナ３１はさらに、延伸圧延後、把持部材３１６を後進させて、マンドレルバー４０を延伸圧延された中空素管ＨＳから引き抜く。
【００５５】
上述のリテーナ３１は、チェーン３１４により無限軌道を形成する駆動装置により、把持部材３１６を前進又は後進させる。しかしながら、リテーナ３１の駆動装置は、他の構成を有してもよい。たとえば、リテーナ３１の駆動装置は、ラックアンドピニオンを備えることにより、把持部材３１６を前進又は後進させてもよいし、電動又は油圧シリンダを含み、シリンダの先端に把持部材３１６を取り付けることにより、把持部材３１６を前進又は後進させてもよい。
【００５６】
［エキストラクタ３３］
図１１を参照して説明すると、エキストラクタ３３は、パスラインＰＬに沿って一列に配列される複数のスタンドＳＡ１〜ＳＡｒ（ｒは自然数）を備える。各スタンドＳＡ１〜ＳＡｒは、パスラインＰＬ周りに等間隔に配置される複数のロールを含む。各スタンドＳＡ１〜ＳＡｎのロール数は２であってもよいし、３又は４であってもよい。エキストラクタ３３のスタンド総数ｒは、たとえば、２〜４である。
【００５７】
エキストラクタ３３は、中空素管ＨＳが圧延機本体３２により延伸圧延されているときに、中空素管ＨＳの先端部分を噛み込み、その先端部分に対して若干の絞り圧延を実施する。中空素管ＨＳの先端部分がエキストラクタ３３により絞り圧延されているとき、リテーナ３１は、駆動ホイール３１２を逆回転して把持部材３１６を後進させる。これにより、マンドレルバー４０が中空素管ＨＳから後方へ引き抜かれる。要するに、エキストラクタ３３は、マンドレルバー４０を引き抜くための設備である。
【００５８】
本実施形態では、マンドレルバー４０を引き抜くために、エキストラクタ３３を使用する。しかしながら、エキストラクタ３３に替えて、サイザ又はレデューサといった絞り圧延機を配置してもよい。これらの絞り圧延機も、エキストラクタ３３と同様に、中空素管を絞り圧延する。そのため、エキストラクタ３３を利用する場合と同様に、マンドレルバー４０を中空素管ＨＳから引き抜くことができる。
【００５９】
［継目無金属管の製造工程］
本実施形態による継目無金属管の製造方法では、継目無金属管の鋼種及び延伸比に応じて、マンドレルミル３の圧延機本体３２において肉厚圧下に使用するスタンド数を変更する。
【００６０】
たとえば、高合金等の圧延荷重が高い鋼種からなる中空素管を延伸圧延する場合、又は、継目無金属管の延伸比が高い場合、図１２に示すとおり、マンドレルミル３の全てのスタンドＳＴ１〜ＳＴｍで肉厚圧下を実施する。ここで、「肉厚圧下」とは、中空素管ＨＳがスタンドＳＴｉ内のロールＲＯに接触して圧下されるときに、中空素管ＨＳの内面がマンドレルバー４０の外面と接触しながら圧下されることを意味する。この場合、中空素管ＨＳは、ロールＲＯ及びマンドレルバー４０に挟まれて延伸圧延され、肉厚が変動する。全てのスタンドＳＴ１〜ＳＴｍで肉厚圧下を実施するため、圧延荷重が高い継目無金属管の製造、及び、延伸比の高い継目無金属管の製造に適する。図１２に示す延伸圧延を、「全肉厚圧下」と呼ぶ。
【００６１】
一方、たとえば、普通鋼等の圧延荷重が低い鋼種からなる中空素管を延伸圧延する場合、又は、継目無金属管の延伸比が低い場合、マンドレルミル３のスタンドＳＴ１〜ＳＴｍのうち、一部の複数のスタンドＳＴが肉厚圧下をすれば足りる。そこで、この場合、図１３に示すとおり、複数のスタンドＳＴ１〜ＳＴｍのうち、先頭から連続して配列された複数のスタンドＳＴ１〜ＳＴｊ（ｊは自然数、ｊ＜ｍ）を含むスタンド群（以下、前段スタンド群ＦＳＴという）において、肉厚圧下に替えて外径圧下を実施し、スタンドＳＴｊ＋１〜ＳＴｍを含むスタンド群（以下、後段スタンド群ＲＳＴという）において、肉厚圧下を実施する。ここで、「外径圧下」とは、中空素管ＨＳがスタンドＳＴｉ（ｉ＝１〜ｊ）内のロールＲＯに接触して圧下されるときに、中空素管ＨＳの内面がマンドレルバー４０の外面と接触しないまま圧下されることを意味する。換言すれば、前段スタンド群ＦＳＴでは、絞り圧延が実施される。この延伸圧延を「一部外径圧下」と呼ぶ。
【００６２】
一部外径圧下では、穿孔機２により製造された中空素管ＨＳをさらに縮径することができる。そのため、たとえば、従来であれば穿孔機２で所定の外径にまで圧延しなければならなかった中空素管を、前段スタンド群ＦＳＴで外径圧下して、所定の外径にすることができる。したがって、穿孔機２で仕上げるべき中空素管の外径を従来よりも大きくすることができる。この場合、製造すべき中空素管の外径寸法に応じた、穿孔機２の傾斜ロール２１に交換するための頻度を下げることができる。穿孔機２で縮径すべきサイズを、前段スタンド群ＦＳＴで代替することができるからである。したがって、一部外径圧下を実施することにより、ロールを交換する頻度を減らすことができ、穿孔機２及びマンドレルミル３のローリングスケジュールの自由度を高めることができる。換言すれば、本実施形態の継目無金属管の製造工程は、穿孔機２及びマンドレルミル３の稼働率を高めることができ、その結果、生産効率を高めることができる。
【００６３】
一部外径圧下を実施する場合、さらに、穿孔機２により製造された中空素管ＨＳの外径を、前段スタンド群ＦＳＴでさらに均一に整えることができる。そのため、継目無金属管の寸法精度をさらに高めることができる。
【００６４】
本実施形態では、マンドレルミル３のスタンドＳＴ１〜ＳＴｍを、必要に応じて、前段スタンド群ＦＳＴと、後段スタンド群ＲＳＴとに区分けして、「全肉厚圧下」又は「一部外径圧下」を実施する。以下に製造工程を詳述する。
【００６５】
図１４は、本実施形態による継目無金属管の製造方法のフロー図である。図１４を参照して説明すると、まず初めに、製造予定の継目無金属管の鋼種及びサイズに応じて、マンドレルミル３の各スタンドＳＴ１〜ＳＴｍのロール距離Ｄｒｏｌｌ（パスラインＰＬの中心からロールＲＯの溝ＧＲまでの距離）を設定する（ステップＳ１）。
【００６６】
ステップＳ１の設定により、マンドレルミル３が全肉厚圧下をするか、一部外径圧下をするかが決定される。さらに、ステップＳ１の設定により、一部外径圧下の場合、前段スタンド群ＦＳＴとするスタンドＳＴ1〜ＳＴｊも決定される。要するに、前段スタンド群ＦＳＴに含まれるスタンド総数ｊを、ステップＳ１の設定により変更できる。前段スタンド群ＦＳＴに含まれるスタンド総数ｊは、たとえば、鋼種及び／又は製造される継目無金属管のサイズ（外径及び肉厚）に基づいて決定される。
【００６７】
各スタンドＳＴｉのロール距離Ｄｒｏｌｌは、たとえば、製造される継目無金属管の鋼種及びサイズ（外径及び肉厚）に対応して予め決定されている。そして、これらのロール距離Ｄｒｏｌｌは、継目無金属管の鋼種及びサイズと対応づけて、図示されないコンピュータの記憶装置（ＨＤＤ又はメモリ）に記録されている。製造される継目無金属管の鋼種及びサイズに応じたロール距離Ｄｒｏｌｌの値をコンピュータから読み出すことにより、各スタンドＳＴ１〜ＳＴｍのロール距離Ｄｒｏｌｌは、設定すべきロール距離Ｄｒｏｌｌの値に調整される。
【００６８】
さらに、製造予定の継目無金属管のサイズ（外径寸法及び肉厚寸法）に応じて、使用するマンドレルバーを選択する（ステップＳ２）。本実施形態では、継目無金属管のサイズに応じて、外径が異なる複数のマンドレルバーが予め準備されている。ステップＳ２では、これらのマンドレルバーの中から、適切な外径を持つマンドレルバーを選択する。
【００６９】
続いて、加熱炉１にて丸ビレットを加熱する（ステップＳ３）。丸ビレットは、連続鋳造により製造されてもよいし、インゴット又はスラブを圧延して製造されてもよい。加熱された丸ビレットを穿孔機２により穿孔圧延して、中空素管ＨＳを製造する（ステップＳ４）。
【００７０】
続いて、中空素管ＨＳ内に、ステップＳ２で選択されたマンドレルバー４０を挿入する（ステップＳ５）。本実施形態では、リテーナ３１が中空素管ＨＳ内にマンドレルバー４０を挿入する。
【００７１】
続いて、マンドレルミル３により中空素管ＨＳを延伸圧延する（ステップＳ６）。ステップＳ１でのロール距離Ｄｒｏｌｌの設定に応じて、マンドレルミル３は、中空素管ＨＳを、全肉厚圧下又は一部外径圧下する。マンドレルミル３での延伸圧延後、サイザ又はレデューサにより中空素管ＨＳを絞り圧延して、継目無金属管を製造する（ステップＳ７）。
【００７２】
以上の工程により、本実施形態による継目無金属管の製造方法では、製造される継目無金属管の鋼種及びサイズに応じて、マンドレルミル３により全肉厚圧下又は一部外径圧下を実施する。そのため、圧延荷重の高い鋼種の継目無金属管及び延伸比の高い継目無金属管に対しては、全肉厚圧下を実施して、マンドレルミル３での圧延を可能にする。さらに、圧延荷重の低い鋼種の継目無金属管又は延伸比の低い継目無金属管に対しては、一部外径圧下を実施して、穿孔機２及びマンドレルミル３の圧延機本体３２のロール交換の頻度を減らし、ローリングスケジュールの自由度を高めることができる。そのため、穿孔機２及びマンドレルミル３の稼働率を高め、生産効率を高めることができる。
【００７３】
以上のとおり、マンドレルミル３は「全肉厚圧下」または「一部外径圧下」を実施する。そのため、中空素管ＨＳの鋼種及びサイズに応じて、マンドレルミル３の圧延機本体３２において肉厚圧下を実施するスタンド数が変化する。そこで、本実施形態では、肉厚圧下を実施するスタンド数に応じて、マンドレルバー４０を選択する。
【００７４】
図１５は、マンドレルバー４０の側面図である。図１５を参照して説明すると、マンドレルバー４０は、ワーク部４０１とエクステンション部４０２とを備える。ワーク部４０１及びエクステンション部４０２は、別個の素材で製造され、互いに同軸に結合される。たとえば、ワーク部４０１の後端及びエクステンション部４０２の前端には、ねじ切りが施されており、これらを締め合わせることにより、互いに結合される。ワーク部４０１及びエクステンション部４０２は、ねじによる結合に替えて、溶接により結合されてもよいし、他の方法により結合されてもよい。
【００７５】
ワーク部４０１は、マンドレルバー４０の前部に配置される。ワーク部４０１は、延伸圧延時に中空素管ＨＳの内面と接触する。つまり、ワーク部４０１は、マンドレルバー４０のうち、肉厚圧下に利用される部分である。ワーク部４０１は、中空素管ＨＳから熱を受けやすく、肉厚方向の圧縮応力及び軸方向の引張応力を受けやすいため、ワーク部４０１には摩耗及びクラックが発生しやすい。そのため、ワーク部４０１には、ＪＩＳ規格の合金工具鋼鋼材（ＳＫＤ）に代表される、高温強度、耐ヒートクラック性及び耐摩耗性に優れた高価な材料が使用される。さらに、継目無金属管の肉厚の精度は、ワーク部４０１の形状（外径精度）に依存し、継目無金属管の内面の清浄度（平滑さ）は、ワーク部４０１の外面の清浄度（平滑さ）に依存する。したがって、ワーク部４０１は、機械特性に優れた材料、高い外径精度及び外面清浄度が要求される。そのため、ワーク部４０１の製造コストは高い。
【００７６】
エクステンション部４０２は、ワーク部４０１と同軸に、ワーク部４０１の後端に取り付けられる。エクステンション部４０２の後端部には、ネック４１０及びフランジ４２０が形成される。エクステンション部４０２は、延伸圧延時に中空素管ＨＳの内面と接触しない。そのため、エクステンション部４０２は、ワーク部４０１に比べて、高い機械特性（強度、耐ヒートクラック性及び耐摩耗性）、外径精度及び外面清浄度が要求されない。したがって、エクステンション部４０２は、ワーク部４０１よりも安価な材料を用いて、製造コストを抑えることができる。また、エクステンション部４０２の外径は、ワーク部４０１の外径より小さくてもよく、この場合、製造コストをさらに抑えることができる。
【００７７】
上述のとおり、マンドレルミル３では、全肉厚圧下及び一部外径圧下のいずれかが実施される。一部外径圧下の場合は、さらに、製造される継目無金属管の鋼種及びサイズにより、前段スタンド群ＦＳＴに含まれるスタンド数ｊが異なる場合がある。つまり、マンドレルミル３では、肉厚圧下を実施するスタンドＳＴの総数が、継目無金属管の鋼種及びサイズにより異なる。
【００７８】
そこで、本実施形態では、肉厚圧下を実施するスタンド数に応じて、異なる長さのワーク部４０１を備える複数のマンドレルバー４０を準備する。上述のとおり、図１４のステップＳ２においてマンドレルバー４０を選択する場合、製造される継目無金属管のサイズに応じた外径を有する複数種類のマンドレルバー４０を選択する。
【００７９】
ここで、ステップＳ１のロール距離Ｄｒｏｌｌの設定により、肉厚圧下を実施するスタンド数は決定されている。そこで、上記選択された複数種類のマンドレルバー４０のうち、肉厚圧下を実施するスタンド数に応じた長さのワーク部４０１を備えるマンドレルバー４０を、使用するマンドレルバー４０に決定する（ステップＳ２）。
【００８０】
たとえば、図１６に示すように、全肉厚圧下が実施される場合、リテーナ３１の把持部材３１６がチェーン３１４上の終点位置Ｐｅｎｄまで前進したときに、少なくとも、圧延機本体３２の先頭スタンドＳＴ１の入側位置Ｐ１ｉｎから最終スタンドＳＴｍの出側位置Ｐｍｏｕｔまでの距離に等しい長さを有するワーク部４０１を備えるマンドレルバー４０を選択する。この場合、各スタンドＳＴ１〜ＳＴｍでワーク部４０１を利用して肉厚圧下が実施可能である。なお、この場合、エクステンション部４０２は、少なくとも、終点位置Ｐｅｎｄから入側位置Ｐ１ｉｎまでの距離に等しい長さを有すればよい。
【００８１】
一方、図１７に示すように、一部外径圧下が実施され、スタンドＳＴ１及びＳＴ２が前段スタンド群ＦＳＴに相当する場合、肉厚圧下が実施されるのは、スタンドＳＴ３〜スタンドＳＴｍである。したがって、ワーク部４０１は、少なくとも、スタンドＳＴ３〜スタンドＳＴｍのスタンド数に対応する長さ、より具体的には、スタンドＳＴ３の入側位置Ｐ３ｉｎから最終スタンドＳＴｍの出側位置Ｐｍｏｕｔまでの距離に等しい長さを有すればよい。そして、エクステンション部４０２は、少なくとも、終点位置Ｐｅｎｄから第３スタンドＳＴ３の入側位置Ｐ３ｉｎまでの距離に等しい長さを有すればよい。
【００８２】
一部外径圧下を実施する場合のワーク部４０１は、全肉厚圧下を実施する場合のワーク部４０１よりも短くてよい。なぜなら、一部外径圧下において肉厚圧下が実施されるスタンド数は、全肉厚圧下において肉厚圧下が実施されるスタンド数よりも少ないからである。さらに、図１７からも理解できるように、一部外径圧下において、前段スタンド群ＦＳＴに含まれるスタンド数が多いほど、マンドレルバー４０のワーク部４０１を短くすることができる。
【００８３】
以上のとおり、本実施形態では、互いに異なる長さのワーク部４０１を備える複数のマンドレルバー４０を予め準備する。各マンドレルバー４０のワーク部４０１の長さは、肉厚圧下を実施するスタンド数に対応して予め決められている。そして、図１４に示す製造工程中のステップＳ２において、肉厚圧下が実施されるスタンド数に応じた長さを有するワーク部４０１を備えるマンドレルバー４０を選択する。
【００８４】
上述のとおり、マンドレルバー４０は、継目無金属管を１ロット製造するごとに、複数本使用される。そのため、製造される継目無金属管のサイズが複数存在すれば、延伸圧延に必要なマンドレルバー４０の在庫数は非常に多くなる。本実施形態では、一部外径圧下に利用されるマンドレルバー４０のワーク部４０１の長さを、全肉厚圧下の場合よりも短くすることができる。ワーク部４０１が短いマンドレルバーを利用可能であるため、在庫に必要なマンドレルバー４０のコストを抑えることができる。
【００８５】
本実施形態では、前段スタンド群ＦＳＴで一部外径圧下を実施する。したがって、準備される複数のマンドレルバー４０には、ワーク部４０１の長さが異なるマンドレルバー４０が含まれるものの、複数のマンドレルバー４０の全長はいずれも等しい。図１６及び図１７に示すとおり、最終スタンドＳＴｍは、全肉厚圧下及び一部外径圧下のいずれであっても、肉厚圧下を実施するからである。したがって、ワーク部４０１が短い場合、エクステンション部４０２が長くなる。
【００８６】
上述の例では、一部外径圧下において、前段スタンド群ＦＳＴで外径圧下を実施する。しかしながら、図１８に示すように、外径圧下を後段スタンド群ＲＳＴ（ＳＴｍ−１及びＳＴｍ）で実施してもよい。この場合、マンドレルバー４０のワーク部４０１は、少なくとも、先頭スタンドＳＴ１の入側位置Ｐ１ｉｎから前段スタンド群ＦＳＴの最終スタンドＳＴｍ−２の出側位置Ｐｍ−２ｏｕｔまでの距離に等しい長さを有すればよい。さらに、マンドレルバー４０のエクステンション部４０２は、少なくとも、終点位置Ｐｅｎｄから先頭スタンドＳＴ１の入側位置Ｐ１ｉｎまでの距離に等しい長さを有すればよい。したがって、マンドレルバー４０の全長は、終点位置ＰｅｎｄからスタンドＳＴｍ−２の出側位置Ｐｍ−２ｏｕｔまでの距離に等しい長さで足りる。外径圧下が実施される後段スタンド群ＲＳＴ（スタンドＳＴｍ−１及びＳＴｍ）では、外径圧下させる中空素管ＨＳ内にマンドレルバー４０が挿入される必要がないからである。
【００８７】
一部外径圧下において、後段スタンド群ＲＳＴで外径圧下を実施する場合、肉厚圧下を実施する最終スタンド（図１８におけるスタンドＳＴｍ−２）は、製造される継目無金属管の鋼種及びサイズ等に応じて変わる。この場合、マンドレルバー４０の全長も、肉厚圧下が実施される最終スタンドの位置に応じて、変化する。より具体的には、肉厚圧下が実施されるスタンド数が少ないほど、マンドレルバー４０の全長も短くなる。したがって、後段スタンド群ＲＳＴで外径圧下をする場合、在庫に必要なマンドレルバー４０をさらに短くすることができる。
【００８８】
ただし、上述のとおり、前段スタンド群ＦＳＴで外径圧下を実施する場合、穿孔機２で製造された中空素管ＨＳを前段スタンド群ＦＳＴでさらに縮径し、後段スタンド群ＲＳＴで肉厚圧下を実施することができる。そのため、後段スタンド群ＲＳＴで外径圧下を実施する場合に比べて、前段スタンド群ＦＳＴで外径圧下を実施する場合の方が、穿孔機２及びマンドレルミル３でのローリングスケジュールの自由度が増し、ロール交換をするための頻度を抑制することができる。そのため、前段スタンド群ＦＳＴで外径圧下を実施する場合、製造ラインの稼働率が高まり、生産効率が高まる。
【００８９】
［第２の実施形態］
上述のとおり、マンドレルミル３による延伸圧延では、多数のマンドレルバー４０が準備され、在庫される。マンドレルバー４０が長いほど、マンドレルバー４０の製造コストが高くなる。さらに、マンドレルバー４０が長いほど、広い在庫スペースが必要となる。在庫スペースはなるべく小さくできる方が好ましい。
【００９０】
図１９は、本実施形態によるマンドレルミル３の縦断面図である。図１９を参照して説明すると、マンドレルミル３は、第１の実施形態におけるマンドレルミル３と比較して、新たに、補助治具５０を備える。
【００９１】
［補助治具５０］
図２０は、図１９中の補助治具５０の縦断面図であり、図２１は図２０のＣ−Ｃ線より見た断面図であり、図２２は平面図である。図２０〜図２２を参照して説明すると、補助治具５０は、本体部５１と、把持部５２と、取付部５３とを備える。
【００９２】
本体部５１は、棒状であり、好ましくは、横断形状が円である。本体部５１の素材は特に限定されないが、好ましくは金属である。
【００９３】
把持部５２は、本体部５１の前端に配置される。把持部５２は、マンドレルバー４０の後端のフランジ４２０及びネック４１０と嵌合する。つまり、把持部５２により、補助治具５０はマンドレルバー４０に同軸に取り付けられる。
【００９４】
把持部５２は、溝部５２１とフック部５２２とを含む。フック部５２２は、本体部５１の前端面５１１よりも前方に、前端面５１１と隙間を設けて形成される。本例では、フック部５２２の上面に、ネック４１０と嵌合する溝５２３が形成される。
【００９５】
溝部５２１は、フック部５２２と前端面５１１との間に形成され、補助治具５０の横断方向に延びる。より具体的には、溝部５２１は、補助治具５０の周方向に弓状又は円弧状に延びる。溝部５２１の幅は、フランジ４２０の幅よりも若干大きい。溝部５２１はフランジ４２０と嵌合する。
【００９６】
把持部５２は、溝部５２１及びフック部５２２により、マンドレルバー４０の後端部を把持する。
【００９７】
取付部５３は、リテーナ３１の把持部材３１６が把持可能な形状を有する。好ましくは、取付部５３は、マンドレルバー４０の後端部と同じ形状を有する。取付部５３は、ネック５３１と、フランジ５３２とを含む。ネック５３１及びフランジ５３２の形状は、マンドレルバー４０のネック４１０及びフランジ４２０と同じ形状である。取付部５３は、リテーナ３１の把持部材３１６と嵌合する。これにより、補助治具５０は、把持部材３１６に固定される。
【００９８】
図１９を参照して説明すると、補助治具５０の把持部５２は、マンドレルバー４０の後端部（ネック４１０及びフランジ４２０）を把持して、マンドレルバー４０に着脱可能に固定される。さらに、補助治具５０の取付部５３は把持部材３１６と嵌合して、把持部材３１６に着脱可能に固定される。
【００９９】
要するに、補助治具５０は、マンドレルバー４０の長さを補完する。補助治具５０はエクステンション部４０２と同じ役割を果たし、エクステンション部４０２を延長する。これにより、予め準備されるマンドレルバー４０の全長を短くすることができる。
【０１００】
好ましくは、互いに外径の異なる複数のマンドレルバー４０であっても、後端部（ネック４１０及びフランジ４２０）の形状は、いずれも同じである。この場合、補助治具５０の把持部５２は、種々のサイズ（外径）のマンドレルバー４０を把持できる。そのため、補助治具５０は、サイズの異なる複数のマンドレルバー４０に汎用可能である。したがって、複数のマンドレルバー４０の全長を短くすることができる。
【０１０１】
本実施形態の継目無金属管の製造工程は、次のとおりである。図１４を参照して説明すると、ステップＳ５において、リテーナ３１の把持部材３１６に、補助治具５０を取り付ける。その後、補助治具５０にステップＳ２で選択されたマンドレルバー４０を取り付ける。以上の工程により、マンドレルバー４０の後端部に、補助治具５０が取り付けられる。リテーナ３１は、補助治具５０が取り付けられたマンドレルバー４０を中空素管ＨＳ内に挿入する。その他の動作は、第１の実施形態と同じである。なお、マンドレルバー４０に補助治具５０を取り付けた後に、補助治具５０を把持部材３１６に取り付けてもよい。
【０１０２】
本実施形態では、補助治具５０を１種類のみ準備してもよいし、外径の異なる複数種類の補助治具５０を準備してもよい。複数種類の補助治具５０を準備する場合、図１４のステップＳ２において、最適なマンドレルバー４０及び補助治具５０を選択する。
【０１０３】
また、本実施形態では、把持部５２は１つの溝部５２１を有する。しかしながら、図２３および図２４に示すように、把持部５２は、大きさの異なる複数の溝部を有してもよい。この場合たとえば、把持部５２は、軸方向に一列に配列された複数の溝部を有する。フック部５２２に近いほど、溝部は小さい。この場合、把持部５２は、後端部のサイズの異なる複数のマンドレルバー４０を、把持することができる。複数の溝部は、サイズの異なる複数のマンドレルバーの各後端部に対応して形成されている。そのため、後端部のサイズが異なるマンドレルバーについても、把持部５２で把持することができる。
【０１０４】
さらに、把持部５２の構成は、図２０〜図２２に限定されない。たとえば、把持部５２は、開閉可能なアームを備え、アームを開閉してマンドレルバー４０の後端部をアームで挟むことにより、マンドレルバー４０を把持してもよい。この場合も、１つの補助治具５０が、外径の異なる複数のマンドレルバー４０を把持できる。把持部５２は把持部材３１６と同じ構成を有していてもよい。
【０１０５】
［第３の実施形態］
補助治具５０をサイズの異なる複数のマンドレルバー４０に適用する場合、補助治具５０の外径とマンドレルバー４０の外径が異なる場合が生じる。このような場合であっても、適切に延伸圧延できる方が好ましい。
【０１０６】
図２５を参照して説明すると、本実施形態によるマンドレルミル３は、第２の実施形態と比較して、さらに制御装置７０を備える。
【０１０７】
制御装置７０は、複数の支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋ（ｋは自然数）の昇降を制御する。
【０１０８】
支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋは、リテーナ３１と圧延機本体３２との間に、パスラインに沿って配列される。支持ロールはたとえば、外周面が平坦なロールであってもよいし、横断形状が三角形状の溝を外周面の円周方向に有するＶロールであってもよい。
【０１０９】
支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋは、昇降装置ＤＲ１〜ＤＲｋによって上下に昇降する。昇降装置ＤＲ１〜ＤＲｋはたとえば、油圧シリンダ、電動シリンダ等である。図２５では、各支持ロールＳＲに１つの昇降装置ＤＲが配置されている。しかしながら、複数の支持ロールＳＲに１つの昇降装置ＤＲが配置されてもよい。
【０１１０】
制御装置７０は、昇降装置ＤＲ１〜ＤＲｋを制御して、支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋを昇降する。リテーナ３１と圧延機本体３２とは離れている。そのため、マンドレルバー４０がリテーナ３１と圧延機本体３２との間で下方に湾曲する場合がある。このような湾曲は、圧延中のマンドレルバーの安定した搬送及び延伸圧延後の中空素管ＨＳの寸法精度に影響する。そこで、延伸圧延中、マンドレルバー４０の位置に応じて、支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋが上昇し、マンドレルバー４０をパスラインＰＬ上に支持する。
【０１１１】
しかしながら、上述のとおり、補助治具５０を汎用する場合、補助治具５０の外径がマンドレルバー４０の外径と異なる場合が生じる。この場合、延伸圧延中のマンドレルバー４０の下端位置と、補助治具５０の下端位置とは異なる。支持ロールＳＲの高さを、マンドレルバー４０の下端位置の高さに合わせたまま維持すれば、支持ロールＳＲと補助治具５０との間に隙間が生じたり、補助治具５０が支持ロールＳＲに衝突したりする場合が起こり得る。
【０１１２】
そこで、制御装置７０は、延伸圧延中の補助治具５０の移動距離（前進距離）に応じて、支持ロール高さを調整する。具体的には、補助治具５０の外径がマンドレルバー４０の外径よりも大きい場合、補助治具５０が支持ロールＳＲｑ（ｑは１〜ｋの自然数）を通過する前に、昇降装置ＤＲｑを制御して支持ロールＳＲｑを降下させる。このとき、制御装置７０は、補助治具５０の外径とマンドレルバー４０の外径との差分値に基づいて、降下量を決定してもよい。この場合、下降後の支持ロールＳＲｑが補助治具５０の下端に接する程度に、支持ロールＳＲｑを下降させることができる。
【０１１３】
一方、補助治具５０の外径がマンドレルバー４０の外径よりも小さい場合、補助治具５０が支持ロールＳＲｑを通過した後、昇降装置ＤＲｑを制御して支持ロールＳＲｑを上昇する。このとき、制御装置７０は、補助治具５０の外径とマンドレルバー４０の外径との差分値に基づいて、上昇量を決定してもよい。この場合、上昇後の支持ロールＳＲｑが補助治具５０の下端に接する程度に、支持ロールＳＲｑを上昇させることができる。
【０１１４】
以上のとおり、制御装置７０は、補助治具５０の移動距離に応じて、支持ロールＳＲｑを昇降させて支持ロールＳＲｑの高さを調整する。そのため、補助治具５０が支持ロールＳＲに衝突するのを抑制できる。好ましくは、制御装置７０はさらに、補助治具５０及びマンドレルバー４０の外径差を考慮して、支持ロールＳＲｑを昇降させる。この場合、支持ロールＳＲｑで補助治具５０を支持できる。
【０１１５】
本実施形態の製造工程の詳細は次の通りである。
【０１１６】
図１４中のステップＳ１〜Ｓ７の動作は、本実施形態でも実施される。制御装置７０は、ステップＳ６の延伸圧延中において、図２６に示す動作を実行する。
【０１１７】
制御装置７０は、最初に、補助治具５０の外径及びマンドレルバー４０の外径を読み出し、比較する（ステップＳ６０１）。制御装置７０はこのとき、補助治具５０の外径とマンドレルバー４０の外径との差分値を求める。続いて、支持ロールＳＲｑ上を補助治具５０が通過するときの支持ロールＳＲｑの高さを決定する（ステップＳ６０２）。制御装置７０は、マンドレルバー４０及び補助治具５０の組み合わせごとに、支持ロールＳＲｑの高さを予めテーブルに管理して、メモリに格納していてもよい。
【０１１８】
制御装置７０は、マンドレルバー４０及び補助治具５０の移動開始を認識する（ステップＳ６０３）。たとえば、リテーナ３１は、延伸圧延において把持部材３１６の前進を開始したとき、その旨を制御装置７０に通知する。制御装置７０は通知を受け、補助治具５０等の移動開始を認識する（ステップＳ６０３）。
【０１１９】
制御装置７０は、マンドレルバー４０が支持ロールＳＲｑを通過するごとに、支持ロールＳＲｑを上昇させる（ステップＳ６０４）。このとき、制御装置７０は、マンドレルバー４０のサイズ（外径）に応じて、支持ロールＳＲｑの上昇量を決定する。
【０１２０】
以上の動作により、延伸圧延中のマンドレルバー４０は、支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋにより支持される。
【０１２１】
続いて、制御装置７０は、ステップＳ６０１の検討結果を読み出す（ステップＳ６０５）。補助治具５０の外径がマンドレルバー４０の外径と同じである場合、支持ロールＳＲｑの高さを調整する必要がない。そのため、制御装置７０は、１本の中空素管ＨＳの延伸圧延が終了するまで、支持ロールＳＲｑの高さをそのまま維持する。
【０１２２】
一方、補助治具５０の外径が、マンドレルバー４０の外径よりも大きい場合、制御装置７０は、支持ロール下降処理を実施する（ステップＳ６１０）。具体的には、制御装置７０は、現在の補助治具５０の移動量をチェックする（ステップＳ６１１）。制御装置７０はたとえば、リテーナ３１から所定時間ごとに把持部材３１６の移動量の通知を受け、補助治具５０の移動量（開始位置Ｐｓｔａｒｔからの前進距離）を認識する。
【０１２３】
ステップＳ６１１でチェックした補助治具５０の移動量に基づいて、補助治具５０が支持ロールＳＲ１の所定距離手前に来たとき（ステップＳ６１２でＹＥＳ）、制御装置７０は、支持ロールＳＲ１を下降させる。このとき、制御装置７０は、支持ロールＳＲ１を補助治具５０と離れるように下降させてもよい。制御装置７０はまた、補助治具５０とマンドレルバー４０との外径差に基づいて、支持ロールＳＲ１が補助治具５０と接触するよう、支持ロールＳＲ１を下降させてもよい。
【０１２４】
支持ロールＳＲ１を下降させた後、カウントｑをインクリメントし（ステップＳ６１５）、ステップＳ６１１に戻る。そして、カウントｑがｋを超えるまで（ステップＳ６１４でＹＥＳ）、つまり、各支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋに対して、ステップＳ６１１〜Ｓ６１３の動作を実行する。
【０１２５】
以上の動作により、補助治具５０の外径がマンドレルバー４０の外径よりも大きい場合、制御装置７０は支持ロールＳＲｑを下降する。そのため、補助治具５０が支持ロールＳＲｑと衝突することを抑制できる。
【０１２６】
ステップＳ６０５に戻って、補助治具５０の外径が、マンドレルバー４０の外径よりも小さい場合、支持ロール上昇処理を実施する（ステップＳ６２０）。制御装置７０は、現在の補助治具５０の移動量（前進距離）を所定時間ごとにチェックする（ステップＳ６２１）。
【０１２７】
ステップ６２１でチェックした補助治具５０の移動量に基づいて、補助治具５０が支持ロールＳＲ１を所定距離通過したとき（ステップＳ６２２でＹＥＳ）、制御装置７０は、支持ロールＳＲ１を所定量上昇させる。このとき、制御装置７０は、補助治具５０とマンドレルバー４０との外径差に基づいて、支持ロールＳＲ１が補助治具５０と接触するよう、支持ロールＳＲ１を所定量上昇させる。
【０１２８】
その後、支持ロール下降処理Ｓ６１０と同様に、各支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋに対して、ステップＳ６２１〜Ｓ６２３の動作を実施する（ステップＳ６２４及びＳ６２５）。
【０１２９】
以上の動作により、補助治具５０の外径がマンドレルバー４０の外径よりも小さい場合、制御装置７０は支持ロールＳＲｑを所定量上昇させて、支持ロールＳＲｑを補助治具５０に接触させる。補助治具５０は下方に湾曲することなく、前進することができる。
【０１３０】
上述の例では、制御装置７０が、支持ロール下降処理Ｓ６１０及び支持ロール上昇処理Ｓ６２０を実施する。しかしながら、制御装置７０は、支持ロール下降処理Ｓ６１０のみ実施してもよい。制御装置７０はさらに、支持ロール下降処理Ｓ６１０において、補助治具５０の外径によらず、一定量支持ロールＳＲｑを下降させてもよい。この場合、少なくとも、補助治具５０が支持ロールＳＲｑと衝突することを抑制でき、より適切な延伸圧延を実施できる。
【０１３１】
上述の実施形態では、各支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋに対して、ステップＳ６１１〜Ｓ６１３の処理を実施する。しかしながら、複数の支持ロールＳＲを一度に下降させてもよい。また、全ての支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋを一度に下降させてもよい。
【０１３２】
上述の実施形態では、リテーナ３１と圧延機本体３２の先頭スタンドＳＴ１との間に複数の支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋを配列する。しかしながら、１以上の支持ロールが配置されればよい。
【０１３３】
以上、本実施形態について説明したが、本実施形態は、上述の実施形態に限定されない。
【０１３４】
第３の実施形態では、支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋを配置したが、第１及び第２の実施形態では、支持ロールＳＲ１〜ＳＲｋがなくてもよい。
【０１３５】
上述の実施形態では、リテーナ３１により、中空素管ＨＳ内にマンドレルバー４０が挿入される。しかしながら、他の方法により、中空素管ＨＳ内にマンドレルバー４０を挿入してもよい。たとえば、リテーナ３１とは別個の装置であるインサータにより、中空素管ＨＳ内にマンドレルバー４０を挿入してもよい。
【０１３６】
リテーナ３１の把持部材３１６は、上述の構成に限定されない。把持部材３１６はたとえば、開閉可能な複数のアームを備えてもよい。この場合、把持部材３１６は、マンドレルバー４０の後端部をアームで挟むことにより、マンドレルバー４０を把持してもよい。
【０１３７】
上述の実施形態では、マンドレルバー４０の後端部は、ネック４１０とフランジ４２０とを備える。しかしながら、マンドレルバー４０の後端部の形状はこれに限定されない。要するに、把持部材３１６及び補助治具５０の把持部５２が把持可能な形状であれば、マンドレルバー４０の後端部の形状は特に限定されない。
【０１３８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態のみに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。例えば、上述した実施形態では、マンドレルミルは、外径圧下または肉厚圧下を実施する前段スタンド群および後段スタンド群を有し、中空素管を延伸圧延するが、外径圧下および肉厚圧下のいずれも実施しないスタンドを有していてもよい。すなわち、必要に応じて、マンドレルミルのスタンドから、前段スタンド群および後段スタンド群に用いるスタンドを適宜選択すればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
延伸圧延に必要なマンドレルバーのコストを抑えることができる継目無金属管の製造方法、マンドレルミルおよび補助治具を提供することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
２  穿孔機
３  マンドレルミル
３１  リテーナ
３２  圧延機本体
４０  マンドレルバー
５０  補助治具
５２  把持部
５３  取付部
３１１  駆動源
３１２  駆動ホイル
３１３  従動ホイル
３１４  チェーン
３１６  把持部材
ＨＳ  中空素管
ＳＴ１〜ＳＴｍ  スタンド
ＦＳＴ  前段スタンド群
ＲＳＴ  後段スタンド群
ＳＲ１〜ＳＲｋ  支持ロール
【要約】
この継目無金属管の製造方法は、延伸圧延時に中空素管と接触するワーク部の長さが異なる複数のマンドレルバーを準備する工程と；前記複数のマンドレルバーの中から、肉厚圧下に利用されるスタンド数に応じた長さのワーク部を備えるマンドレルバーを選択する工程と；前記中空素管に、前記選択する工程で選択された前記マンドレルバーを挿入する工程と；前記マンドレルバーが挿入された前記中空素管を延伸圧延する工程と；を備える。そして、前記延伸圧延する工程では、前段スタンド群及び後段スタンド群のいずれか一方で外径圧下を実施して他方で肉厚圧下を実施するか、又は、前記前段スタンド群及び前記後段スタンド群のいずれにおいても肉厚圧下を実施する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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