(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内に配置されるロール保持台車と、このロール保持台車で保持されて内面ビードを押圧する内面圧延ロールと、シーム部を介して前記内面圧延ロールに対抗するガイドロールとを有する鋼管の内面ビード圧延装置において、前記ロール保持台車に、オイル溜めと、該オイル溜めから前記ロール保持台車内の少なくとも摺動部に至るオイル配管と、前記オイル溜め内のオイルを前記オイル配管内に適時適量送り込むオイル送給手段と、前記オイル溜めを断熱および／または冷却するオイル溜め保護手段とを配設したことを特徴とする、溶接鋼管・固相圧接鋼管の両方に用いる、鋼管の内面ビード圧延装置。
【請求項２】
前記オイルが、MoS2、グラファイト、Cu、Pb、BNの１種または２種以上を含有するグリースであることを特徴とする請求項１記載の鋼管の内面ビード圧延装置。
【請求項３】
前記オイル送給手段が、前記オイル溜め内にガスを送給して該オイル溜め内の圧力を調整するオイル溜め内圧調整機構からなることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管の内面ビード圧延装置。
【請求項４】
前記オイル溜め保護手段が、前記オイル溜めの周囲に配置された通気路、通水路、断熱材の１種または２種以上からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鋼管の内面ビード圧延装置。
【請求項５】
前記摺動部が、表面にグラファイト、グラファイトとBNの混合、MoS2、BNのうち１種からなる固体潤滑剤の塗膜を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鋼管の内面ビード圧延装置。
【請求項６】
前記摺動部をなす材料が、母地に球状黒鉛を分散させてなる材料であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内面ビード圧延装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接鋼管・固相圧接鋼管の両方に用いる、鋼管の内面ビード圧延装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶接鋼管あるいは固相圧接鋼管を製造するとき、オープンシーム部を加熱後スクイズロールにて加圧・接合してなるシーム部の管内面側に肉の盛り上がり部分（内面ビード）が形成されることがある。このような内面ビードが存在すると、伸管用素管・ボイラーチューブ等の高寸法精度鋼管への適用が困難になる。この問題の解決手段として、接合後シーム部が高温状態にあるうちに前記内面ビードを圧延により圧潰する技術が知られている（例えば、特公平１−42768 号公報（電縫管）、特公平２−29439 号公報（熱間溶接管）、特開昭62−137184号公報（熱間溶接管）、特開平10−296493号公報（固相圧接管）等参照）。
【０００３】
これらの技術は、管内に内面圧延ロール、管外にガイドロールを配置し、内面圧延ロールとガイドロール間にシーム部を通して圧延することにより内面ビードを圧潰しようとするものであり、内面圧延ロールはロール保持台車で保持されて管内に装入・配置される。すなわち、鋼管の内面ビードを圧延するための内面ビード圧延装置は、管内に配置されるロール保持台車と、このロール保持台車で保持されて内面ビードを押圧する内面圧延ロールと、シーム部を介して前記内面圧延ロールに対抗するガイドロールとを有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の内面ビード圧延装置では、ロール保持台車内のロール軸受部、車輪軸受部、ロール軸部、車輪軸部などの相互に擦れ合う部分（摺動部と称す）の潤滑について考慮されていない。ガイドロールの方は管外に露出しているから何時でもその摺動部にオイル（潤滑油）を供給することができるが、ロール保持台車の方は管内に装入されている間はその摺動部へのオイル供給手段がない。ロール保持台車を管内に装入する前に摺動部にオイル供給しておくだけで連続製管期間中の十分な潤滑が確保できるのであれば問題はないが、例えば固相圧接管では、内面ビード圧延を行う時のシーム部は1000℃程度、シーム部以外の母材部は600 ℃程度になっており、このような高温環境下ではオイルが連続製管中に変質（炭化）し、潤滑不十分となって摺動部が焼付くおそれがある。
【０００５】
このような問題を解決し、管内が高温で連続製管期間が長時間にわたっても管内のロール保持台車内の摺動部に十分な潤滑状態を維持させることが可能な、溶接鋼管・固相圧接鋼管の両方に用いる、鋼管の内面ビード圧延装置を提供することが本発明の目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、以下の項に記載される、溶接鋼管・固相圧接鋼管の両方に用いる、鋼管の内面ビード圧延装置にある。
（１）管内に配置されるロール保持台車と、このロール保持台車で保持されて内面ビードを押圧する内面圧延ロールと、シーム部を介して前記内面圧延ロールに対抗するガイドロールとを有する鋼管の内面ビード圧延装置において、前記ロール保持台車に、オイル溜めと、該オイル溜めから前記ロール保持台車内の少なくとも摺動部に至るオイル配管と、前記オイル溜め内のオイルを前記オイル配管内に適時適量送り込むオイル送給手段と、前記オイル溜めを断熱および／または冷却するオイル溜め保護手段とを配設したことを特徴とする、溶接鋼管・固相圧接鋼管の両方に用いる、鋼管の内面ビード圧延装置。
【０００７】
（２）前記オイルが、MoS2、グラファイト、Cu、Pb、BNの１種または２種以上を含有するグリースであることを特徴とする（１）記載の鋼管の内面ビード圧延装置。
（３）前記オイル送給手段が、前記オイル溜め内にガスを送給して該オイル溜め内の圧力を調整するオイル溜め内圧調整機構からなることを特徴とする（１）または（２）記載の鋼管の内面ビード圧延装置。
【０００８】
（４）前記オイル溜め保護手段が、前記オイル溜めの周囲に配置された通気路、通水路、断熱材の１種または２種以上からなることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の鋼管の内面ビード圧延装置。
（５）前記摺動部が、表面にグラファイト、グラファイトとBNの混合、MoS2、BNのうち１種からなる固体潤滑剤の塗膜を有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の鋼管の内面ビード圧延装置。
【０００９】
（６）前記摺動部をなす材料が、母地に球状黒鉛を分散させてなる材料であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の内面ビード圧延装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明では、管内に配置されるロール保持台車と、このロール保持台車で保持されて内面ビードを押圧する内面圧延ロールと、シーム部を介して前記内面圧延ロールに対抗するガイドロールとを有する鋼管の内面ビード圧延装置において、前記ロール保持台車に、オイル溜めと、該オイル溜めから前記ロール保持台車内の摺動部に至るオイル配管と、前記オイル溜め内のオイルを前記オイル配管内に適時適量送り込むオイル送給手段と、前記オイル溜めを断熱および／または冷却するオイル溜め保護手段とを配設した。
【００１１】
ロール保持台車（以下、単に台車とも称す）にオイル溜めを配設したから、連続製管期間中の潤滑に必要かつ十分なオイル量を管内装入前に台車に保有させておくことができる。
オイル溜めから台車内の摺動部に至るオイル配管を配設したから、オイル溜めから各摺動部へのオイル供給路が確保できる。なお、別途必要に応じて摺動部以外の個所に至るオイル配管を追設してもよい。
【００１２】
オイル溜め内のオイルをオイル配管内に自動または手動で適時適量送り込むオイル送給手段を配設したから、摺動部のオイル量を何時でも自在に調整することができ、連続製管期間中、摺動部を常に十分な潤滑状態に保持することができる。オイル送給手段の運転は連続的であっても間欠的であってもよい。
オイル溜めを断熱および／または冷却するオイル溜め保護手段（以下、単に保護手段とも称す）を配設したから、管内が高温であっても、オイル溜め内のオイルへの外熱流入を効果的に制限することができ、外熱によるオイルの変質を防止することができる。
【００１３】
オイルには、適度の粘度・潤滑能を有するグリースを使用できるが、なかでも耐熱仕様のもの（現状では耐熱使用温度が350 ℃程度以下）がよい。また、オイルの潤滑能を向上させるために、固体潤滑剤を含有させたグリースを用いるのが好ましい。この固体潤滑剤としては、MoS2、グラファイト、Cu、Pb、BNなどが好ましく、これらの１種または２種以上をグリースに適当な量だけ含有させたものを使用するのがよい。
【００１４】
前記オイル送給手段の装置構成をできるだけ簡素なものとするには、前記オイル溜め内のオイル自由表面と接する空間にガスを送給して該空間の圧力を調整するのが好ましい。これによれば、送給ガス圧を変えることによりオイル送給量を調整できるから制御が簡単であり、また、基本的にガス配管にガス圧力調整弁を取り付けたもので構成できるので、装置構成も簡単である。ガスとしては、エア、窒素ガス、アルゴンガスなどが使用できる。
【００１５】
前記保護手段は、具体的には、前記オイル溜めの周囲に通気路・通水路・断熱材の１種または２種以上を配置して構成することができる。通気路の場合はこれに流す冷却ガスの流量、通水路の場合はこれに流す冷却水の流量、断熱材の場合はその材質・厚みを適切に選定することにより保護能を設定する。無論これらを組み合わせてもよい。なお、前記のようにグリースの耐熱使用温度は現状350 ℃程度までであるから、保護手段はオイル溜め内オイル温度を350 ℃以下、より好ましくは200 ℃以下に保持できる保護能をもたせて設計するのが望ましい。
【００１６】
また、前記摺動部は、その表面に予めグラファイト、グラファイトとBNの混合、MoS2のうち１種からなる固体潤滑剤の塗膜（固体潤滑膜）を施されたものであることが好ましい。
グリース等のオイルの単独供給では、高温域での揮発や流出により摺動部にて初期の潤滑剤を保持したまま滞留する時間、すなわち耐久時間が短いのであるが、表面に上記固体潤滑膜を施された摺動部であれば、供給されたオイル（グリースも含む）が塗膜表面に無数に存在する凹部内に侵入して保持されるため、耐久時間が格段に向上する。このオイル保持能力を十分なものとするには固体潤滑膜の表面粗さRaが５μm 以上であることが望ましく、一方、固体潤滑膜自身の潤滑能を低下させないためには同表面粗さRaが50μm 以下であることが望ましい。
【００１７】
また、前記摺動部は、その構成材料（摺動部材）が、母地（例えば鋼母地）に球状黒鉛を分散させてなる材料（球状黒鉛分散材）であることが望ましい。これにより、固体潤滑膜を施した場合と同等の効果を得ることができる。なお、摺動部材を上記球状黒鉛分散材とし、かつ摺動部表面に固体潤滑膜を施すと、両方の効果が相乗して耐久時間がさらに向上するため、最も好ましい。
【００１８】
なお、本発明の内面ビード圧延装置は、電縫管等、オープンシーム部接合後にビード切削装置を用いてビード切削を行う類の溶接鋼管に適用する場合には、これを前記ビード切削装置の下流側に配置して使用するのが好適である。
【００１９】
【実施例】
図１（ａ）は本発明の一実施例を示す側面模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。図１において、１は台車（ロール保持台車）、２は内面圧延ロール、３はガイドロール、４は車輪、５は摺動部（軸受部）、６はオイル溜め、７はオイル配管、８はオイル供給手段、8Aはガス配管、8Bはガス圧調整弁、９はオイル溜め保護手段（保護手段；通水路）、10は管（鋼管）、10A はシーム部、11はサポートロール、12は内面ビード、20はオイル、30は台車連結管である。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、本発明の内面ビード圧延装置は、鋼管10内に装入した台車１に保持せしめた内面圧延ロール２と鋼管10外に配置したガイドロール３とでシーム部10A に生じた内面ビード12を圧延（挟圧・圧潰）するものである。なお、特に限定されないが、台車１は管10外に固定端をもつ台車連結管30の先端に連結して管10内の所定装入位置に固定するようにし、また、台車１車輪５の反力は管10外に設けたサポートロール11で受けるようにしている。
【００２１】
オイル溜め６は台車１先端部に取り付け、オイル溜め６底部から摺動部（内面圧延ロール２と車輪５の軸受部）５に至るオイル配管７を設けている。オイル送給手段８は、オイル溜め６内オイル20上空に通じるガス配管8Aを設けこれの管10外露出部分にガス圧調整弁8Bを取り付けて構成している。ガスをガス配管8Aに送給しガス圧調整弁8Bにてガス圧を調整することにより、オイル溜め６内オイル20上空内圧が変化し、適量のオイル20が摺動部５に送給される。なお、この例では、オイルはMoS2を含有する耐熱使用温度300 ℃のグリース（粘度300cSt；at40℃）、ガスは窒素ガスを用いた。
【００２２】
オイル溜め保護手段９として、オイル溜め６を抱持する台車１のオイル溜め６周囲部位に通水路（オイル溜め保護手段と同符号）９（図１（ｂ））を穿孔・配置した。なお、通水路９は図１（ａ）では図示省略するが、台車連結管30内を通って管10外の給水源と接続する。
この内面ビード圧延装置を、固相圧接管製造ラインのスクイズロール出側に設置（この設置位置ではシーム部温度1000℃程度、母材部温度600 ℃程度）し、製管サイズ：肉厚2.3 mm×外径146 mmφの固相圧接管を延べ長さ67,200ｍにわたり連続製管する期間（延べ時間８ｈ）中、通水路９に常時冷却水35l/min （水圧10kgf/cm2G）を通水することでオイル溜め６内オイル20温度を100 ℃以下に保持し、かつ、15分おきに１秒間だけガス圧を０kgf/cm2Gから３kgf/cm2Gに変更することで摺動部５にオイル20を送給しながら連続運転して、オープンシーム部接合後の鋼管10シーム部10A の内面ビード圧延を行った。その結果、台車１の摺動部５が焼付くトラブルの発生なく、平滑な内面を有する断面形状の良好な製品管が得られた。
【００２３】
なお、発明例において、摺動部５にオイル20を送給せずに発明例と同じ製管条件下で運転したが、製管延べ長さ200 ｍのところで摺動部５に焼付が生じて内面圧延ロール２が円滑に回転できなくなり、管10の内面圧延ロール２当接面に顕著なスリ疵が生じたため、製管を中断せざるを得なかった。
【００２４】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、管内が高温で連続製管期間が長時間にわたっても管内のロール保持台車内の摺動部に十分な潤滑状態を維持させることが可能な鋼管の内面ビード圧延装置が実現し、この装置を用いることにより内面平滑で断面形状に優れる溶接鋼管（電縫管）・固相圧接鋼管の高能率生産が可能になるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施例を示す側面模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
【符号の説明】
１  台車（ロール保持台車）
２  内面圧延ロール
３  ガイドロール
４  車輪
５  摺動部（軸受部）
６  オイル溜め
７  オイル配管
８  オイル供給手段
8A  ガス配管
8B  ガス圧調整弁
９  オイル溜め保護手段（保護手段；通水路）
10  管（鋼管）
10A シーム部
11  サポートロール
12  内面ビード
20  オイル
30  台車連結管
【図１】
0003539625.tif 000002