(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延機（１）を用いて中実体から管（２）又は管中間製品を製造する方法であって、前記圧延機（１）は、前記中実体又は前記管中間製品に外側から作用する少なくとも１つのロール（５）と、穿孔マンドレル（３）を支持し且つ前記管（２）又は前記管中間製品に内側から係合するマンドレルバー（４）とを有しているものにおいて、
前記穿孔マンドレル（３）により前記中実体を完全に穿孔した直後に、流動化された脱酸剤及び／又は不活性ガスを、前記管（２）又は前記管中間製品の、前記ロール（５）に面した側に供給し、且つ前記管（２）又は前記管中間製品を通じて前記穿孔マンドレル（３）を引き戻す際に、前記管（２）又は前記管中間製品の内部に導入することを特徴とする、圧延機（１）を用いて中実体から管（２）又は管中間製品を製造する方法。
【請求項２】
前記流動化された脱酸剤及び／又は前記不活性ガスの供給を、前記穿孔マンドレル（３）の引き戻し前に開始する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記流動化された脱酸剤及び／又は前記不活性ガスの供給を、前記中実体の完全穿孔後１０秒以内に行う、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記穿孔マンドレル（３）の引き戻しと、前記流動化された脱酸剤及び／又は前記不活性ガスの供給とを、プロセス制御装置が同時にスタートさせる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記管（２）又は前記管中間製品の内部への空気の流入を、少なくとも前記流動化された脱酸剤及び／又は前記不活性ガスの供給開始までは、少なくとも概ね阻止する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記流動化された脱酸剤及び／又は前記不活性ガスの供給を、１ｂａｒ以下の正圧下で行う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記脱酸剤にキャリアガスを混入する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記脱酸剤を空圧式に供給する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実施するための圧延機（１）であって、前記中実体又は前記管中間製品に外側から作用する少なくとも１つのロール（５）と、穿孔マンドレル（３）を支持し且つ前記管（２）又は前記管中間製品に内側から係合するマンドレルバー（４）とを有しているものにおいて、
前記流動化された脱酸剤及び／又は前記不活性ガスを、前記管（２）又は前記管中間製品の、前記少なくとも１つのロール（５）に面した側に供給し且つ導入する装置（８）が設けられていることを特徴とする、圧延機（１）。
【請求項１０】
前記装置（８）は、周辺雰囲気に対して前記管（２）又は前記管中間製品の少なくとも片側をシールする手段（１０）を有している、請求項９記載の圧延機（１）。
【請求項１１】
前記不活性ガス用のリザーバ（１５）と、前記脱酸剤用のリザーバ（１４）と、各リザーバ（１４，１５）から前記管（２）又は前記管中間製品への供給を制御するための弁（１１，１２）とが設けられている、請求項９又は１０記載の圧延機（１）。
【請求項１２】
前記脱酸剤及び／又は前記不活性ガスの供給を制御し、且つ前記穿孔マンドレル（３）を制御する、プロセス制御ユニットが設けられている、請求項９から１１までのいずれか１項記載の圧延機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延機を用いて中実体から管又は管中間製品を製造する方法に関し、前記圧延機は、前記中実体又は前記管中間製品に外側から作用する少なくとも１つのロール、特に傾斜ロールと、穿孔マンドレルを支持し且つ内側から前記管又は管中間製品に係合するマンドレルバーとを有している。更に本発明は、前記方法を実施する圧延機に関する。
【０００２】
背景技術
金属の中実体から管又は管中間製品等の中空ブロックを製造することは、数十年来、当業者に十分に知られたマンドレル穿孔プロセスを用いて行われており、このマンドレル穿孔プロセスでは、マンドレルバーが穿孔マンドレルを支持して、熱間変形加工プロセスにおいて金属の中実体を連続的に変形加工することにより、中空ブロックを形成する。この変形加工プロセスにおいてワークは一般に、外側から作用する２つの傾斜ロール間に保持され、これらの傾斜ロールを介してワークが回転運動させられる。この場合、中空体の壁厚さは一般に、穿孔マンドレルと、外側のロールとの間の間隔によって決められる。
【０００３】
前記熱間変形加工プロセスでは、変形加工に際して形成された表面と空気雰囲気との接触に基づいて、ロールにスケールが生じてしまう。このスケールは、変形加工プロセス自体に支障を来すと共に、管又は管中間製品の表面品質をも低下させる恐れがある。
【０００４】
よって、形成されるスケールの量を最小限に制限する一方で、それにも関わらず形成されたロールのスケールは、次の製造プロセス段階の前に再び除去することが試みられる。ロールのスケールを除去するためには、最初に例えば流動化された脱酸剤を用い、且つ製造された管又は管中間製品の中空ブロック内側表面を少なくとも保護するために、不活性ガスを吹き込む。このような方法は、例えばドイツ連邦共和国特許第１４２７８２８号明細書、ドイツ連邦共和国特許第３４０５７７１号明細書、スイス国特許第６５５５１６号明細書、並びに国際公開第２０１１／０８３１０１号パンフレットに記載されている。
【０００５】
この場合、脱酸剤の吹き込みは、特別な脱酸ステーションにおいて穿孔圧延過程後に、中空ブロックの一方の側に吹き込み装置を接続し、場合によっては中空ブロックの他方の側に吸い込み装置を接続することにより、行われる。これに対して択一的に、国際公開第２０１１／１５４１３３号パンフレット及びドイツ連邦共和国特許第１４２７８２８号明細書では、穿孔時又は穿孔直後に、不活性ガス又は脱酸剤を、穿孔マンドレルの支持体バーに設けられた孔を通じて、又は穿孔マンドレル自体に設けられた孔を通じて、中空ブロック内に吹き込むことが提案されている。
【０００６】
この方法手段が今までまだ十分には試行されてこなかったとしても、多数の問題が、装置側とプロセス実施の両方に予想される。
【０００７】
専用の脱酸ステーションでの脱酸剤の吹き込みは、まず最初に合間に形成された緩い内部スケールを吹き出してから、侵入した周辺空気を中空ブロックから押し退け、その後で脱酸剤の余剰量を押し出すために、多量の不活性ガスを必要とする。それというのも、脱酸剤の余剰量は、好適には中空ブロックの最初の半分に堆積するからである。これにより、中空ブロックの全長に到達させるためには、不必要に多量の脱酸剤を使用せねばならない、という問題が生じる。余剰な脱酸剤は、一部は圧延機の設備内に放出され、一部は激しい火炎成長に基づき燃焼させられる。
【０００８】
穿孔中又は穿孔終了直後に、脱酸剤を支持体バーを介して吹き込もうとする方法は、傾斜ロールにおける支持部、穿孔マンドレルの支持体バー、又は穿孔マンドレル自体に、手間のかかる構造を必要とする。更に、塊状になりやすい、一般に高吸湿性の脱酸剤に基づき、特に穿孔マンドレルと支持体バーとは外側及び／又は内側から水冷されるという状況にも基づいて、供給導管や流出通路の閉塞の危険が生じる。
【０００９】
本発明の課題
よって本発明の課題は、管の内側表面に対する脱酸剤の付与及び被着の均一性の改善を達成可能な方法並びに装置を提供することにある。更に本発明の課題は、脱酸剤の使用量を、必要最小限に制限することにある。
【００１０】
この課題は、本発明に基づき請求項１記載の特徴を有する方法、並びに請求項９記載の特徴を有する圧延機により解決される。本発明の有利な構成は、従属請求項に記載されている。
【００１１】
本発明の概要
本発明では、穿孔マンドレルにより中実体を完全に穿孔した直後に、流動化された脱酸剤及び／又は不活性ガスが、管又は管中間製品の、ロールに面した側に供給され、且つ管又は管中間製品を通して穿孔マンドレルを引き戻す際に、管又は管中間製品の内部に導入される。つまり、穿孔マンドレルが中実体を完全に貫通し、且つ中空ブロック、管又は管中間製品の開口が一貫して得られると直ちに、時を置かずして、特に中実体の貫通後１０秒以内に、好適には５秒以内に、特に好適には中実体の完全穿孔後１秒以内に、不活性ガス、脱酸剤又はこれらの混合物が、管又は管中間製品の、少なくとも１つのロール、特に傾斜ロールに面した側に供給され、次いで特に穿孔マンドレルを管又は管中間製品を通して引き戻す際に発生する負圧の作用に基づいて、管又は管中間製品の内部にもたらされる。
【００１２】
つまり本発明では、穿孔マンドレルの引き戻しにより中空ブロック内に形成される負圧が、不活性ガス及び／又はキャリアガスにより流動化された脱酸剤を吸い込むために用いられる。この場合、脱酸剤と、場合によっては不活性ガスも、両側に配置された、中空ブロックの自由端部を介して送り込まれる。
【００１３】
これにより、新規に形成された管内側表面と、空気中の酸素との接触を、必要最小限に制限しつつ、脱酸剤及び／又は不活性ガスを、穿孔マンドレルを引き戻す際に形成される負圧の作用に基づき供給することが可能になるばかりでなく、穿孔後直ちに中空ブロック内側表面が覆われることに基づく、脱酸剤及び／又は不活性ガスの、より少ない消費量、及び脱酸剤及び／又は不活性ガスの渦動、並びに通常は必要とされるキャリアガス、不活性ガス及び／又は脱酸剤の余剰量が生じない、中空ブロック内での分散も達成される。
【００１４】
このために装置側について、本発明では管又は管中間製品の、少なくとも１つのロールに面した側に、流動化された脱酸剤及び／又は不活性ガスを供給し且つ導入する装置が設けられている。この装置により得られる効果は、上記方法について既に説明したものと同じである。
【００１５】
本発明の好適な構成では、流動化された脱酸剤及び／又は不活性ガスの供給は、穿孔マンドレルを引き戻す前に既に行われているので、穿孔マンドレルの引き戻しによって、中空ブロック内部に負圧によって周辺空気は一切導入されず、不活性ガス、脱酸剤又はこれらの混合物だけが導入される、ということが保証されている。
【００１６】
プロセス制御装置が、穿孔マンドレルの引き戻しと、流動化された脱酸剤及び／又は不活性ガスの供給とを同時に開始させると、特に好適である。これにより、不活性ガス及び／又は脱酸剤の消費量が、必要最小限に制限される。
【００１７】
管又は管中間製品の内部への空気の流入が、少なくとも、流動化された脱酸剤及び／又は不活性ガスの供給開始までは、少なくともほぼ阻止されると、やはり好適である。このことは例えば、マンドレル穿孔プロセスがまだ終了しないうちに、ワークの、ロール、特に傾斜ロールとは反対の側を通じて既に不活性ガスが導入されることにより、達成され得る。
【００１８】
本発明の好適な構成では、流動化された脱酸剤及び／又は不活性ガスの供給は、１ｂａｒ以下、好適には０．２５ｂａｒ以下の正圧下で行われる。これによっては単に、流動化された脱酸剤及び／又は不活性ガスの供給が有利に支援されるに過ぎず、中空ブロックの内部における脱酸剤及び／又は不活性ガスの導入及び分散は概ね、穿孔マンドレルによって形成された負圧により生ぜしめられる。
【００１９】
穿孔マンドレルは一般に、中空ブロックの内径よりもやや小さいだけなので、マンドレルの引戻し時に、穿孔マンドレルの、支持部とは反対の側、つまり穿孔マンドレルの、ロールに面した側に、負圧が形成される。この負圧に基づき、不活性ガス及び／又は流動化された脱酸剤を中空ブロック自体に引き込むために、吸引作用が利用される。この場合、吹き込まれた媒体は、中空ブロック内に存在する空気質量の抵抗を最初は克服する必要はなく、且つ穿孔マンドレルの吸引作用によって強力な渦動が発生させられるので、より少量の不活性ガス及び／又は脱酸剤、並びに中空ブロック内での不活性ガス及び／又は脱酸剤の、より一様な分散が期待される。更に、不活性ガス及び／又は脱酸剤は、中空ブロックの内部に供与される空間が常に拡大しながら導入されるので、実地において時々見られる、ガス状媒体が高温の中空ブロック内部と接触して衝撃的に膨張することによる、媒体流の打ち返しも起こらない。
【００２０】
脱酸剤にキャリアガスが混入されていると、好適である。これにより、ワーク及び中空ブロック内への脱酸剤の供給及び分散が、特に有利に支援される。特にキャリアガスによって、ガス状媒体の混入による脱酸剤の流動化が達成され得る。
【００２１】
脱酸剤が空圧式に供給されると、更に好適である。これにより、特に容易且つ正確に調節可能な圧力で、脱酸剤をワークに確実に供給することを保証する、特に簡単で管理しやすい方法が適用される。
【００２２】
本発明の第２の観点では、冒頭で既に述べたように、本発明の第１の観点に基づく本発明による方法を実施する圧延機が開示される。この圧延機は、中実体又は管中間製品に外側から作用する少なくとも１つのロール、特に傾斜ロールと、穿孔マンドレルを支持し且つ内側から管又は管中間製品に係合するマンドレルバーとを有している。流動化された脱酸剤及び／又は不活性ガスを供給し且つ導入する装置が設けられており、該装置は好適には、周辺雰囲気に対して管又は管中間製品の少なくとも片側をシールする手段を有している。このような手段は、例えば穿孔マンドレルにより形成された貫通開口を完全に覆うカバーの形態で得られる。
【００２３】
本発明の別の好適な構成では、不活性ガス用のリザーバと、脱酸剤用のリザーバと、各リザーバから管又は管中間製品への供給を制御するための弁とが設けられている。
【００２４】
これに関連して、脱酸剤及び／又は不活性ガスの供給を制御し、且つ穿孔マンドレルを制御するプロセス制御ユニットが設けられていると、特に好適である。このプロセス制御ユニットによって、不活性ガス及び／又は脱酸剤の供給が、穿孔マンドレルの移動に合わせられ、これにより、プロセス状況に応じて、不活性ガス及び／又は脱酸剤を最適な量で供給して、プロセスをより確実に実施することが達成され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来技術による、圧延機を用いて中実体から管又は管中間製品を製造する方法を概略的に示した図である。
【図２】本発明による方法開始前の、本発明による圧延機の概略図である。
【図３】本発明による方法実施時の、本発明による圧延機の概略図である。
【００２６】
発明の詳細な説明
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。
【００２７】
図１には、穿孔マンドレル３を支持するマンドレルバー４を用いてワーク２を穿孔する圧延機１の概略図が示されている。外側に当接する２つの傾斜ロール５ａ，５ｂが作用することにより、ワーク２が回転させられると同時に矢印６の方向に送られ、これにより、穿孔マンドレル３によって新たに形成された内側表面７を備える管２又は管中間製品が、金属の中実ブロックから連続的に形成されることになる。
【００２８】
図２には、本発明による圧延機１の概略図が示されており、この圧延機１では、脱酸剤及び不活性ガスを、管２の、ロール５ａ，５ｂに面した端部に供給する装置８が設けられている。今、穿孔マンドレル３はワーク２を完全に貫通しており、装置８は、矢印９で示した方向に沿って送られる。装置８は、管２の、ロールに面した側を覆うためのカバー１０と、装置８を通じた管２の内部への脱酸剤及び不活性ガスの供給を制御する弁１１，１２とを有している。
【００２９】
最後に図３には、圧延機１が本発明による方法を実施している状態が示されている。穿孔マンドレル３がマンドレルバー４と共に、矢印１３の方向に沿って管２から引き出される間に、脱酸剤と、不活性ガスとしての窒素とが、リザーバ１４，１５から装置８を介して管２内に供給され、そこでマンドレルバー４が通過した空間内の負圧の作用に基づいて、管２の内部と、管内壁７に対して渦を巻きながら供給される。装置８は更に、リザーバ１５から脱酸粉末用のリザーバ１４内への窒素の供給を制御可能な弁１６を有しており、これにより脱酸粉末は、リザーバ１５から供給された窒素により、流動状態に移行させられることになる。つまり、この好適な実施形態では、リザーバ１５から供給される窒素は、リザーバ１４から供給される脱酸粉末用のキャリアガスとしても働く。
【符号の説明】
【００３０】
１  圧延機、  ２  管、  ３  穿孔マンドレル、  ４  マンドレルバー、  ５ａ，５ｂ  ロール、  ６  矢印、  ７  管内壁、  ８  供給装置、  ９  矢印、  １０  カバー、  １１，１２  弁、  １３  矢印、  １４，１５  リザーバ
【図１】
0005976227.tif 000002
【図２】
0005976227.tif 000003
【図３】
0005976227.tif 000004