(57)【要約】  本発明は、中空品を歪み硬化管へと冷間加工するための冷間ピルガ圧延機に関する。中空品（１１）の長手方向軸と平行な方向において前後に移動可能であり、回転可能に搭載されるローラ（２、３）を有するロールスタンド（２）に加えて、本発明による冷間ピルガ圧延機は、マンドレルバー（８）によって支持されるマンドレル（４）と、径方向に開閉され得る送り込みチャックが中空品を受け入れるために搭載される、ローラに向かう方向において中空品を段階的に送り込むための少なくとも１つの送り込み締め付けキャリッジ（５）と、マンドレルバーを保持するためのチャックを有する少なくとも１つのマンドレルスラストブロック（１５）とを備える。前方マンドレルスラストブロックが、中空品の送り込み方向において送り込み締め付けキャリッジの前に配置され、そのためマンドレルバーは、冷間ピルガ圧延機の動作の間、前方マンドレルスラストブロックのチャックによって所定位置で保持され得る。前方マンドレルスラストブロックのチャックは、中空品がチャックとマンドレルバーとの間に送り込まれ得るように、径方向に開かれ得る。本発明による冷間ピルガ圧延機は、前方マンドレルスラストブロックが、送り込み締め付けキャリッジの後方反転位置において送り込み締め付けキャリッジで測定して、送り込みチャックから少なくとも３０ｍの距離を有することを特徴とする。その距離は、前方マンドレルスラストブロックのチャックの後方端部（中空品の送り込み方向における）と、送り込み締め付けキャリッジの後方反転位置における送り込み締め付けキャリッジの送り込みチャックの前端（中空品の送り込み方向における）との間で測定される。【選択図】図２
2019512399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空品（１１）を歪み硬化管（２５）へと冷間加工するための冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）であって、前記冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）は、
ローラ（２、３）が回転可能に搭載されたロールスタンド（１）を備え、
前記ロールスタンド（１）は、モータによって駆動され、前記中空品（１１）の送り込み方向における前方反転位置（９）と、前記中空品の前記送り込み方向における後方反転位置（１０）との間で、前記中空品（１１）の長手方向軸に平行な方向に前後に移動可能であり、
前記中空品（１１）の往復動作の間、前記ローラ（２、３）は、前記冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）の動作において前記ローラ（２、３）が前記中空品（１１）を管（２５）へと圧延するように、回転動作を実施し、
前記冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）は、マンドレル（４）を備え、
前記マンドレル（４）は、前記冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）の動作の間に前記中空品（１１）が前記マンドレル（４）の上方で前記ローラ（２、３）によって圧延されるような方法で、マンドレルバー（８）によって、前記中空品の前記送り込み方向における前記マンドレルバー（８）の後方端部において支持され、
前記冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）はさらに、
前記中空品（１１）を受け入れるための送り込みチャック（１２）が搭載されている少なくとも１つの送り込み締め付けキャリッジ（５）を備え、
前記中空品（１１）の前記長手方向軸と平行な方向における前記送り込み締め付けキャリッジ（５）は、前記冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）の動作において前記中空品（１１）が前記マンドレル（４）へと向かう方向での段階的な送り込みを受けるように、前記中空品の前記送り込み方向における前方反転位置（１３）と前記中空品の前記送り込み方向における後方反転位置（１４）との間で前後に移動可能であり、
前記送り込みチャック（１２）は、前記中空品（１１）を解放または締め付けするような方法で、径方向に開閉可能とでき、
前記冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）は、前記マンドレルバー（８）を保持するためにチャックが搭載されている少なくとも１つのマンドレルスラストブロック（５）を備え、
前方マンドレルスラストブロック（１５）が、前記冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）の動作において前記マンドレルバー（８）が前記前方マンドレルスラストブロック（１５）のチャック（１９）によって保持可能となるように、前記中空品（１１）の前記送り込み方向において前記送り込み締め付けキャリッジ（５）の前方に位置付けられ、
前記前方マンドレルスラストブロック（１５）の前記チャック（１９）は、中空品（１１）が前記チャック（１９）と前記マンドレルバー（８）との間で送り込み可能となるように、径方向に開くことができる、冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）において、
前記前方マンドレルスラストブロック（１５）は、前記送り込み締め付けキャリッジ（５）がその後方反転位置（１４）にある状態で測定して、前記送り込みチャック（１２）から少なくとも３０ｍの距離を有することを特徴とする冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）。
【請求項２】
前記マンドレルバー（８）は１０００Ｎ以上の引張強度を有することを特徴とする、請求項１に記載の冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）。
【請求項３】
前記マンドレルバー（８）は１０％以下の伸びを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）。
【請求項４】
前記冷間ピルガ圧延機（７’、７”）は、各々が送り込みチャック（１２、１２’）を搭載する２つの送り込み締め付けキャリッジ（５、５’）と制御装置とを備え、前記制御装置は、前記冷間ピルガ圧延機（７’、７”）の連続動作において前記中空品（１１、１１’）の各々が前記送り込みチャック（１２、１２’）のうちの１つによって交互に締め付け可能となり、前記マンドレル（４）へと向かう方向に段階的に送り込み可能となるように、前記２つの送り込み締め付けキャリッジ（５、５’）の動作を制御するように構成され、前記前方マンドレルスラストブロック（１５）は、前記送り込み締め付けキャリッジ（５）がその後方反転位置（１４）にある状態で測定して、前記中空品の前記送り込み方向に前記後方送り込み締め付けキャリッジ（５）から少なくとも３０ｍの距離を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の冷間ピルガ圧延機（７’、７”）。
【請求項５】
前記冷間ピルガ圧延機（７’、７”）は、前記送り込み締め付けキャリッジ（５）の前記前方反転位置（１３）と前記前方マンドレルスラストブロック（１５）との間で前記中空品（１１）の前記送り込み方向に前記マンドレルバー（８）を搭載するためのチャック（２０）を伴う後方マンドレルスラストブロック（１６）を備え、前記後方マンドレルスラストブロック（１６）は、前記冷間ピルガ圧延機（７’、７”）の動作の間に前記マンドレルバー（８）が前記前方マンドレルスラストブロック（１５）または前記後方マンドレルスラストブロック（１６）の少なくとも一方のチャック（１９、２０）によって搭載可能となるように、前記前方マンドレルスラストブロック（１５）から少なくとも３０ｍの距離を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の冷間ピルガ圧延機（７’、７”）。
【請求項６】
前記冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）の各送り込み締め付けキャリッジ（５、５’）は、１００ｋｇ／ｍ以上の重量を伴う中空品（１１）を送り込むように構成されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）。
【請求項７】
巻き付け装置（３０）が、完成した前記管（２５）の前記送り込み方向において前記冷間ピルガ圧延機（７”）の前記ローラ（２、３）の後方に配置され、前記冷間ピルガ圧延機（７”）において製造された前記管（２５）のための前記巻き付け装置（３０）は、前記管（２５）が第１の軸（３４）の周りに巻き付けられるように前記管（２５）を曲げるための曲げ装置（３１）、および保持フレーム（３３）を備え、前記曲げ装置（３１）および前記第１の軸（３４）は、前記第１の軸（３４）に垂直であり、前記ローラ（２、３）同士の間に受け入れられる中空品（１１）の長手方向軸に平行である第２の軸（３５）の周りで、前記保持フレーム（３３）に枢動可能に受け入れられることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の冷間ピルガ圧延機（７”）。
【請求項８】
前記冷間ピルガ圧延機（７”）は、巻き出し装置（２６）を有し、前記巻き出し装置（２６）により、第１の軸（２８）の周りでスピンドル（２７）に巻き付けられた中空品（１１）が、巻き出し可能であり、前記冷間ピルガ圧延機（７”）への送り込みの間、前記前方マンドレルスラストブロック（１５）へと送り込み可能であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の冷間ピルガ圧延機（７”）。
【請求項９】
前記冷間ピルガ圧延機（７”）は、巻き付けられた状態にある前記中空品（１１）を、１０００℃から１２００℃までの範囲の温度に加熱するように構成される焼鈍し炉（２９）を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の冷間ピルガ圧延機（７”）。
【請求項１０】
ローラが回転可能に搭載されるロールスタンドと、マンドレルバー（８）によって支持されるマンドレル（４）と、前記マンドレルバー（８）を保持する少なくとも１つのマンドレルスラストブロック（１５、１６）と、前記中空品（１１）を受け入れるための送り込みチャック（１２）を伴う少なくとも１つの送り込み締め付けキャリッジ（５）と、を伴う冷間ピルガ圧延機（７、７’、７”）において、中空品（１１）を冷間加工することによって、管（２５）を製造するための方法であって、
ａ）  前記中空品（１１）の送り込み方向における前方マンドレルスラストブロック（１５）のチャック（１９）を径方向に開き、前記前方マンドレルスラストブロック（１５）を通して第１の中空品（１１）を送り込むステップと、
ｂ）  前記前方マンドレルスラストブロック（１５）を通して前記第１の中空品（１１）を完全に送り込んだ後、前記前方マンドレルスラストブロック（１５）が前記マンドレル（４）を支持する前記マンドレルバー（８）を保持するように、前記前方マンドレルスラストブロック（１５）の前記チャック（１９）を前記径方向に閉じるステップと、
ｃ）  前記第１の中空品（１１）を送り込み締め付けキャリッジ（５）へ送り込み、前記送り込みチャック（１２）を前記径方向に開くことで、前記第１の中空品（１１）を受け入れ、前記中空品（１１）の前記送り込み方向における前記送り込み締め付けキャリッジ（５）の前方反転位置（１３）において前記送り込みチャック（１２）を前記径方向に閉じることで、前記第１の中空品（１１）を締め付けるステップと、
ｄ）  前記送り込み締め付けキャリッジ（５）を用いた前記第１の中空品（１１）の段階的な送り込み、および、前記ローラ（２、３）による前方反転位置（９）と後方反転位置（１０）との間での前記ロールスタンド（１）の前後の振動動作によって、前記第１の中空品（１１）を前記ローラ（２、３）により前記マンドレル（４）の上方で歪み硬化管（２５）へと圧延するステップと
を含む方法において、
前記第１の中空品（１１）は３０ｍ以上の長さを有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
ステップｂ）の後でステップｃ）の前の次の追加のステップ、
ｅ）  前方送り込み締め付けキャリッジ（５’）の前方反転位置（１３’）と前記前方マンドレルスラストブロック（１５）との間で前記中空品（１１）の前記送り込み方向に位置付けられた前記中空品（１１）の前記送り込み方向における後方マンドレルスラストブロック（１６）のチャック（１２’）を径方向に開くステップであって、前記後方マンドレルスラストブロック（１６）は前記前方マンドレルスラストブロック（１５）から少なくとも３０ｍの距離を有する、ステップと、前記第１の中空品（１１）を前記後方マンドレルスラストブロック（１６）を通して送り込むステップであって、ステップｄ）における前記第１の中空品（１１）を前記ローラ（２、３）により前記マンドレル（４）の上方で歪み硬化管（２５）へと圧延することが、前記前方送り込み締め付けキャリッジ（５’）の前記前方反転位置（１３’）から後方反転位置（１４’）への前記前方送り込み締め付けキャリッジ（５’）を用い、および前記後方送り込み締め付けキャリッジ（５）の前方反転位置（１４）から後方反転位置（１３）への前記中空品の前記送り込み方向における後方送り込み締め付けキャリッジ（５）を用いた、前記第１の中空品（１１）を段階的に交互に送り込むことと、前記ロールスタンド（１）を前記ローラ（２、３）によって前方反転位置（９）と後方反転位置（１０）との間で前後に振動させることと、により実行される、ステップ
によって特徴付けられ、前記方法は、
ｆ）  前記後方マンドレルスラストブロック（１６）を通して前記第１の中空品（１１）を完全に送り込んだ後、前記後方マンドレルスラストブロック（１６）が前記マンドレル（４）を支持する前記マンドレルバー（８）を保持するように、前記後方マンドレルスラストブロック（１６）の前記チャック（２０）を前記径方向に閉じるステップと、
ｇ）  前記第１の中空品（１１）の圧延の間、前記前方マンドレルスラストブロック（１５）の前記チャック（１９）を開き、第２の中空品（１１’）を、前記前方マンドレルスラストブロック（１５）を通して、前記前方マンドレルスラストブロック（１５）と前記後方マンドレルスラストブロック（１６）との間の領域へ送り込むステップと、
ｈ）  前記第２の中空品（１１’）が前記前方マンドレルスラストブロック（１５）を通して完全に送り込こまれた後、前記前方マンドレルスラストブロック（１５）が前記マンドレル（４）を支持する前記マンドレルバー（８）を保持するように、前記前方マンドレルスラストブロック（１５）の前記チャック（１９）を閉じるステップと、
ｉ）  前記後方マンドレルスラストブロック（１６）の前記チャック（２０）を開くステップと、
ｊ）  前記後方マンドレルスラストブロック（１６）を通して前記第２の中空品（１１’）を送り込むステップと、
ｋ）  前記第２の中空品（１１’）を前記前方送り込み締め付けキャリッジ（５’）へ送り込み、前記前方送り込み締め付けキャリッジ（５’）の前記送り込みチャック（１２’）において前記第２の中空品（１１’）を受け入れ、前記前方送り込み締め付けキャリッジ（５’）の前記送り込みチャック（１２’）を径方向に閉じることで、前記第２の中空品（１１’）を締め付けるステップと、
ｌ）  前記後方送り込み締め付けキャリッジ（５）の前記送り込みチャック（１２）を前記径方向に開くステップと、
ｍ）  前記第２の中空品（１１’）が締め付けられている状態で、前記前方送り込み締め付けキャリッジ（５’）と前記後方送り込み締め付けキャリッジ（５）とを用いて、前記第２の中空品（１１’）を段階的に交互に送り込むステップと、
ｎ）  前記第１の中空品（１１）から圧延された完成した前記管（２５）の完全な前記ロールスタンド（１）からの送り出しの後、前記第２の中空品（１１’）を前記ロールスタンド（１）へ挿入するステップと、
ｏ）  前記後方送り込み締め付けキャリッジ（５）および前記前方送り込み締め付けキャリッジ（５’）を用いて前記第２の中空品（１１’）を交互に段階的に送り込み、前記ロールスタンド（１）を前記ローラ（２、３）によって前方反転位置（９）と後方反転位置（１０）との間で前後に振動させることで、前記第２の中空品（１１’）を前記ローラ（２、３）により前記マンドレルの上方で歪み硬化管（２５’）へと圧延するステップと
を追加で含む、請求項１０に記載の管を製造するための方法。
【請求項１２】
前記中空品（１１）の歪み硬化管（２５）へと圧延されるべき部分の圧延の間、前記中空品のすでに完全に圧延された部分（２５）を巻き付けることによって特徴付けられ、
前記中空品のすでに完全に圧延された部分（２５）を曲げ装置（３１）において曲げ、前記中空品のすでに完全に圧延された部分（２５）を第１の軸（３４）の周りで螺旋状に巻き付けるステップと、
支持フレーム（３３）において受け入れられた前記曲げ装置（３１）と前記第１の軸（３４）とを、前記第１の軸（３４）に実質的に垂直であり、前記ローラ（２、３）の間で受け入れられた中空品（１１）の長手方向軸と実質的に平行である第２の軸（３５）の周りに枢動させ、前記枢動は、前記中空品（１１）の圧延の間の前記中空品（１１）のその長手方向軸の周りでの枢動と同じ角速度で起こるステップと
を伴う、請求項１０または１１に記載の管を製造するための方法。
【請求項１３】
第１の軸（２８）の周りの巻き付けられた中空品（１１）のスピンドル（２７）からの巻き出しが巻き出し装置（２６）において行われ、前記中空品（１１）のすでに巻き出された部分が前記前方マンドレルスラストブロック（１５）を通して送り込まれることを特徴とする、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の管を製造するための方法。
【請求項１４】
前記前方マンドレルスラストブロック（１５）を通じた前記中空品（１１）の前記送り込みの前に、スピンドル（２７）に巻き付けられた前記中空品（１１）が１０００℃から１２００℃までの範囲の温度に加熱されることを特徴とする、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の管を製造するための方法。
【請求項１５】
前記中空品を加熱する前に、完成した前記管（２５）が複数回の中空品（１１）の冷間加工によって製造されるように、前記中空品（１１）のさらなる冷間加工が第２の冷間ピルガ圧延機において実行されることを特徴とする、請求項１４に記載の管を製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空品を歪み硬化管へと冷間加工するための冷間ピルガ圧延機に関し、冷間ピルガ圧延機は、ローラが回転可能に搭載されるロールスタンドを備え、ロールスタンドは、中空品の送り込み方向における前方反転位置と、中空品の送り込み方向における後方反転位置との間、中空品の長手方向軸と平行な方向に前後に移動可能であり、ロールスタンドはモータによって駆動され、中空品の往復動作の間、ローラは、冷間ピルガ圧延機の動作においてローラが中空品をマンドレルの上方で管へと圧延するように、回転動作を実行し、冷間ピルガ圧延機は、マンドレルを備え、マンドレルは、中空品の送り込み方向で考えられるとき、冷間ピルガ圧延機の動作において、中空品がマンドレルの上方でローラによって圧延されるように、マンドレルバーの後方端部において支持され、冷間ピルガ圧延機はさらに、中空品を受け入れるための送り込みチャックが搭載されている少なくとも１つの送り込み締め付けキャリッジを備え、送り込み締め付けキャリッジは、冷間ピルガ圧延機の動作において中空品がマンドレルへと向かう方向での段階的な送り込みを受けるように、中空品の送り込み方向における前方反転位置と中空品の送り込み方向における後方反転位置との間で中空品の長手方向軸と平行な方向において前後に移動可能であり、送り込みチャックは、中空品を解放または締め付けするように径方向で開閉可能であり、冷間ピルガ圧延機はさらに、マンドレルバーを保持するためのチャックを伴う少なくとも１つのマンドレルスラストブロックを備え、前方マンドレルスラストブロックが、冷間ピルガ圧延機の動作においてマンドレルバーが前方マンドレルスラストブロックのチャックによって固定可能となるように、中空品の送り込み方向において送り込み締め付けキャリッジの前方に位置付けられ、前方マンドレルスラストブロックのチャックは、中空品がチャックとマンドレルバーとの間で送り込み可能となるように、径方向に開くことができる。
【０００２】
また、本発明は、冷間ピルガ圧延機において中空品を冷間加工することによって管を製造するための方法に関し、冷間ピルガ圧延機は、ローラが回転可能に搭載されるロールスタンドと、マンドレルバーによって支持されるマンドレルと、マンドレルバーを保持する少なくとも１つのマンドレルスラストブロックと、中空品を受け入れるための送り込みチャックを伴う少なくとも１つの送り込み締め付けキャリッジとを有し、方法は、
ａ）  中空品の送り込み方向における前方マンドレルスラストブロックのチャックを径方向に開き、前方マンドレルスラストブロックを通して第１の中空品を送り込むステップと、
ｂ）  第１の中空品を送り込み締め付けキャリッジへと送り込み、送り込みチャックを径方向に開くことで第１の中空品を受け入れ、中空品の送り込み方向において考えられるときに送り込み締め付けキャリッジの前方反転位置において送り込みチャックを径方向に閉じることで第１の中空品を締め付けるステップと、
ｃ）  前方マンドレルスラストブロックを通して第１の中空品を完全に送り込んだ後、前方マンドレルスラストブロックが、マンドレルを支持するマンドレルバーを保持するように、前方マンドレルスラストブロックのチャックを径方向に閉じるステップと、
ｄ）  送り込み締め付けキャリッジを用いて第１の中空品を段階的に送り込み、ローラによって前方反転位置と後方反転位置との間でロールスタンドを前後に振動させることによって、第１の中空品をローラによってマンドレルの上方で歪み硬化管へと圧延するステップと
を含む。
【背景技術】
【０００３】
具体的には鋼である精密な金属の管の製造のために、延伸された中空の円筒状ブランクが、典型的には、圧縮応力によって全体で冷却されている状態において冷間圧延される。この場合、ブランクは、定められた縮小された外径と、定められた肉厚とを伴う管へと加工される。
【０００４】
最も一般的な管圧延方法は、ブランクが中空品として意味されている冷間ピルガ圧延として知られている。圧延の間の中空品は、完成した管の内径を備える調整されたマンドレルの上方で押され、一方で、中空品は、完成した管の外径を定める２つの調整されたローラによって外側から架け渡され、マンドレルの上方で長手方向で圧延される。
【０００５】
冷間ピルガ圧延の間、中空品はマンドレルに向けてマンドレルを通して段階的に送り込まれ、一方、ローラは、マンドレルの上方で、延いては、中空品の上方で、水平方向に往復させられる。この場合、ローラの水平動作はロールスタンドによって決定され、ローラはロールスタンドにおいて回転可能に搭載される。知られているピルガ圧延機では、ロールスタンドは、マンドレルと平行な方向においてクランク機構を用いて往復させられ、一方、ローラは、ロールスタンドに対して固定しているラック歯車による回転動作を受け入れ、そこでは、ローラ軸に固定的に搭載された歯車がラック歯車と係合している。
【０００６】
マンドレルにわたる中空品の送り込みは、送り込み締め付けキャリッジを用いて行われ、マンドレルの軸と平行な方向における並進動作を可能にする。
【０００７】
圧延工程の開始において、中空品は、ローラを伴う装填駆動部によって、送り込み締め付けキャリッジのチャックへと押し込まれる。中空品の送り込み方向におけるロールスタンドの前方反転位置において、つまり、ロールスタンドの送り込み死点ＥＴにおいて、ローラは、中空品がローラのいわゆる送り込みポケットにおいて、ローラ同士の間で受け入れられ得る位置に到達する。圧延機において一方が他方の上方に配置される円錐形で調整されたそれらローラは、送り込み締め付けキャリッジの送り込み方向で中空品において前後に転動することで、中空品の上方で圧延する。この場合、圧延行程の間、一対のローラは、送り込み死点ＥＴから、中空品の送り込み方向にロールスタンドの後方反転位置まで、つまり、圧延機の送り出し死点ＡＴまで、距離Ｌだけ移動し、中空品の内部で保持されるマンドレルの上方で中空品を引き伸ばす。ローラおよびマンドレルは、ローラの作用直径の領域におけるローラとマンドレルとの間の隙間が、中空品の肉厚から、完成した圧延された管の肉厚まで着実に縮小するように調整されている。ローラの平滑化直径の隣接する領域では、製造される管の肉厚の低減はもはや行われないが、製造される管の表面の平滑化だけは行われる。送り出し死点に到達したとき、完成した圧延された管は、ローラの送り出しポケットによって解放される。
【０００８】
ローラ同士の間での中空品の送り込みは、前方反転位置のみにおいて、または、ロールスタンドの前および後の両方の反転位置において行われる。各々の管部分を繰り返し圧延することで、つまり、前方反転位置と後方反転位置との間でのロールスタンドの進行の経路より相当に小さい送り込みステップによって、管の均一な肉厚および真円度と、管の高い表面品質と、均一な内径および外径とが達成され得る。
【０００９】
完成した管の均一な形を得るためには、中空品は、ロールスタンドの前方反転位置に到達するとき、段階的な送り込みに加えて、その軸の周りで間欠的な回転を受ける。中空品の回転は、ロールスタンドの両方の反転位置において、つまり、送り込み死点と解放死点との両方で行われる。
【００１０】
先行技術では、約１５ｍまでの長さを伴う中空品を取り扱うことができる冷間ピルガ圧延機が知られている。しかしながら、高品質な管、つまり、均一な肉厚と、内面および外面の高い表面品質とを伴う高品質な管が、１５０ｍ超の長さで必要とされる場合、このような管は、先行技術による冷間ピルガ圧延機で製造できない。冷間ピルガ圧延機での１５０メートルを超える長さを伴う一体品の管の製造は、従来の機器で圧延され得る中空品の長さを相当に超える長さを持つ中空品の冷間加工を必要とする。
【発明の概要】
【００１１】
そのため、先行技術との比較で、３０ｍ以上の長さを有する中空品の冷間圧延を可能にする装置および方法を提供することが本発明の目的である。本発明の別の目的は、３０ｍ以上の長さを有する中空品の空間を節約する機械加工に関し、そのため、高品質の長い管が、大きな作業場が必要なために高コストになることを回避した冷間ピルガ圧延機において製造できる。本発明の別の目的は、製造される管の品質を下げることなく、長い中空品をできるだけ効率的に圧延することである。
【００１２】
これらの目的のうちの少なくとも１つは、中空品を歪み硬化管へと冷間加工するための冷間ピルガ圧延機であって、冷間ピルガ圧延機は、ローラが回転可能に搭載されたロールスタンドを備え、ロールスタンドは、中空品の長手方向軸と平行な方向において、中空品の送り込み方向における前方反転位置と、中空品の送り込み方向における後方反転位置との間で前後に移動可能であり、ロールスタンドはモータによって駆動され、中空品の往復動作の間のローラは、冷間ピルガ圧延機の動作におけるローラが中空品を管へと圧延するように、回転動作を受け、冷間ピルガ圧延機はさらに、マンドレルを備え、マンドレルは、冷間ピルガ圧延機の動作において中空品がマンドレルの上方でローラによって圧延されるように、マンドレルバーによって、中空品の送り込み方向におけるマンドレルバーの後方端部において支持され、冷間ピルガ圧延機はさらに、中空品を受け入れるため送り込みチャックが取り付けられている少なくとも１つの送り込み締め付けキャリッジを備え、送り込み締め付けキャリッジは、冷間ピルガ圧延機の動作における中空品がマンドレルへと向かう方向において段階的な送り込みを受けるように、中空品の送り込み方向における前方反転位置と中空品の送り込み方向における後方反転位置との間で、中空品の長手方向軸と平行な方向において前後に移動可能であり、送り込みチャックは、中空品を解放または締め付けするような方法で径方向に開閉可能であり、冷間ピルガ圧延機はさらに、マンドレルバーを保持するためにチャックを伴う少なくとも１つのマンドレルスラストブロックを備え、中空品の送り込み方向における前方マンドレルスラストブロックが、冷間ピルガ圧延機の動作におけるマンドレルバーが前方マンドレルスラストブロックのチャックによって保持可能となるように、送り込み締め付けキャリッジの前に配置され、前方マンドレルスラストブロックのチャックは、中空品が前方マンドレルスラストブロックとマンドレルバーとの間で送り込み可能となるように、径方向に開くことができ、前方マンドレルスラストブロックは、送り込み締め付けキャリッジがその後方反転位置にある状態で測定して、送り込みチャックから少なくとも３０ｍの距離を備えることを特徴とする冷間ピルガ圧延機によって解決される。
【００１３】
送り込みチャックからの前方マンドレルスラストブロックの選択された距離は、本発明による冷間ピルガ圧延機において、３０ｍ以上の長さを伴う中空品の処理を可能にする。ここで、実施形態では、前方マンドレルスラストブロックと送り込みチャックとの間の距離は、中空品の送り込み方向における前方マンドレルスラストブロックのチャックの後方端部と、中空品の送り込み方向における送り込み締め付けキャリッジの送り込みチャックの前端との間で測定され、ここで送り込み締め付けキャリッジはその後方反転位置にある。
【００１４】
先に定められた距離は、少なくとも３０ｍであり、前方マンドレルスラストブロックのチャックと送り込み締め付けキャリッジの送り込みチャックとの両方が中空品を締め付けまたは挟み付けすることなく閉じられ得るように、前方マンドレルスラストブロックと送り込み締め付けキャリッジの送り込みチャックとの間に中空品を配置することを許容する。したがって、前方マンドレルスラストブロックと送り込みチャックとの間の距離は、本発明による冷間ピルガ圧延機へと装填でき、その冷間ピルガ圧延機で圧延できる中空品の長さをおおよそ表している。
【００１５】
中空品を冷間ピルガ圧延機へと挿入するとき、前方マンドレルスラストブロックは、マンドレルスラストブロックのチャックを径方向に開くことで開かれ、そのため、中空品は、前方マンドレルスラストブロックとマンドレルバーとの間で、マンドレルに向かう方向において送り込み可能である。中空品が前方マンドレルスラストブロックを離れた後、前方マンドレルスラストブロックのチャックがマンドレルバーを保持するために閉じられる。
【００１６】
本出願の目的について、前位置および後位置が言及される場合、これらの位置は、中空品の送り込み方向において中空品に沿って見る人の視点からのものである。
【００１７】
本発明の実施形態では、後方反転位置において送り込みチャックによって測定される前方マンドレルスラストブロックと送り込みチャックとの間の距離は、少なくとも４０ｍであり、別の実施形態では、少なくとも５０ｍである。
【００１８】
本発明の実施形態では、冷間ピルガ圧延機のマンドレルバーの材料は、１０００Ｎ／ｍｍ２以上または１５００Ｎ／ｍｍ２以上の引張強度を有する。
【００１９】
本発明のさらなる実施形態では、マンドレルバーは、外径、内径、および肉厚を有する管である。
【００２０】
引張強度は、材料の特性であり、材料が破断する前の材料が耐えられる最大の機械的な引張応力を表している。引張強度は、測定される試料の初期の横断面に対する最大の達成可能な引っ張り力に基づいて測定される。
【００２１】
中空品の圧延の間にマンドレルを支持するマンドレルバーは大きな力に耐えなければならず、そのため、マンドレルバーを作る材料は、引張強度の観点において大きな荷重容量を有していなければならない。
【００２２】
この目的のために適した材料は、例えば、熱処理によって、つまり、焼き入れと焼き戻しとによって、大きな引張強度と疲労強度とを得る、ＤＩＮ  ＥＮ  １００８３による焼戻鋼がある。焼戻鋼の炭素含有量は、通常、０．２％から０．６５％の間であり、クロム、マンガン、モリブデン、およびニッケルの異なる合金成分が、意図されている使用に依存して異なる割合で混合されている。１０００Ｎ／ｍｍ２を超える引張強度を伴う合金とされた焼戻鋼の例は、鋼等級４２ＣｒＭｏ４、３４ＣｒＮｉＭｏ６、および３０ＣｒＭｏ８である。
【００２３】
また、本発明の実施形態では、マンドレルバーは、１０％以下の伸びを有し、５％以下の実施形態もある。
【００２４】
伸びは、例えば、力による、または、温度における変化による、荷重の下での試料の長さにおける相対変化の指示である。また、マンドレルバーの大きな弾性が、マンドレルバーが大きな伸びのために破断するのを防止するために、圧延において要求される。大きな引張強度についてと同様に、焼戻鋼は、要求される伸びを提供するのにも適する。例えば、１ｍｍ２あたり１０００Ｎの引張強度に加えて、焼戻鋼３０ＣｒＮｉＭｏ８は１０％以下の伸びも有し、したがって、本発明によるマンドレルバーのための材料として適している。
【００２５】
本発明のさらなる実施形態では、冷間ピルガ圧延機は、各々に送り込みチャックが取り付けられた２つの送り込み締め付けキャリッジと制御装置とを有し、制御装置は、冷間ピルガ圧延機の連続動作における中空品が、送り込みチャックのうちの１つによって交互に締め付けられ、マンドレルへと向かう方向において段階的に送り込まれるように、２つの送り込み締め付けキャリッジの動作を制御するように構成され、前方マンドレルスラストブロックは、送り込み締め付けキャリッジがその後方反転位置にある状態で測定して、中空品の送り込み方向において後方送り込み締め付けキャリッジの送り込みチャックから少なくとも３０ｍの距離を含む。
【００２６】
この方法では、冷間ピルガ圧延機を通じた中空品のより大きな処理能力、つまり、連続的な処理能力が、可能とされる。これは、圧延工程をより効率的にし、運転コストにおける節約によって、より安価にする。また、長い進行の経路を伴う送り込み締め付けキャリッジが必要とされず、全体で必要とされる運動は２つの下位部分へと分割されるため、２つの送り込み締め付けキャリッジの各々は、これらの部分の一方を網羅する必要があるだけである。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、冷間ピルガ圧延機は、送り込み締め付けキャリッジの前方反転位置と前方マンドレルスラストブロックとの間で中空品の送り込み方向にマンドレルバーを保持するためのチャックを伴う後方マンドレルスラストブロックを有し、後方マンドレルスラストブロックは、冷間ピルガ圧延機の動作の間のマンドレルバーが前方マンドレルスラストブロックまたは後方マンドレルスラストブロックの少なくとも一方のチャックによって保持可能となるような方法で、前方マンドレルスラストブロックから少なくとも３０ｍの距離を含む。
【００２８】
実施形態では、前方マンドレルスラストブロックと後方マンドレルスラストブロックとの間の距離は、中空品の送り込み方向における前方マンドレルスラストブロックの後方端部と、中空品の送り込み方向における後方マンドレルスラストブロックの前端との間の距離として定められる。そのため、この最大の間隔を伴う長さを有する中空品が、前方マンドレルスラストブロックと後方マンドレルスラストブロックとの間に装填でき、一方、前方マンドレルスラストブロックのチャンクと後方マンドレルスラストブロックのチャンクとは、閉じられ、マンドレルバーを保持し、つまり、中空品を挟み付けることがない。
【００２９】
後方マンドレルスラストブロックに加えて、送り込み締め付けキャリッジの前方反転位置と前方マンドレルスラストブロックとの間での後方マンドレルスラストブロックの配置は、複数の長い中空品、つまり、３０ｍ以上の長さを伴う中空品の処理を、連続動作で可能にする。中空品が後方マンドレルスラストブロックをすでに完全に通過し、マンドレルの上方で圧延された場合、後方マンドレルスラストブロックは、マンドレルバーを支持するために閉じられる。ここで、前方マンドレルスラストブロックは、マンドレルバーを保持する必要がすでになく、後方マンドレルスラストブロックとは対照的に開かれ、そのため別の中空品が冷間ピルガ圧延機へと送り込まれてもよい。
【００３０】
実施形態では、冷間ピルガ圧延機は、後方マンドレルスラストブロックおよび前方マンドレルスラストブロックに加えて、送り込みチャックを各々伴う２つの送り込み締め付けキャリッジを備える。
【００３１】
結果として、本発明による冷間ピルガ圧延機は、３０ｍ以上の長さを伴う長い中空品の効率的でコスト効果のある冷間ピルガ圧延に適する。
【００３２】
本発明の別の実施形態では、冷間ピルガ圧延機の各々の送り込み締め付けキャリッジは、１００ｋｇ／ｍ以上の重量を有する中空品を送り込むように設計される。
【００３３】
本発明の実施形態では、各々の送り込み締め付けキャリッジは、１００ｋｇ／ｍから１５０ｋｇ／ｍの間の範囲の重量を有する中空品を送り込むように構成される。
【００３４】
特に、少なくとも３０ｍの長さと、１００ｋｇ／ｍから１５０ｋｇ／ｍの間の範囲の重量とを伴う中空品を送り込み締め付けキャリッジで送り込むことができるようにするためには、実施形態における送り込み締め付けキャリッジは、中空品をマンドレルに向けて送り込むために、対応する強力な線形駆動部を備える。また、チャックも、中空品をその長手方向軸の周りに回転させるために、対応する強力な回転駆動部を有する。
【００３５】
本発明のさらなる実施形態では、冷間ピルガ圧延機の各々の送り込み締め付けキャリッジは、１２５ｋｇ／ｍ以上の重量を伴う中空品を送り込むように構成される。
【００３６】
本発明の実施形態では、巻き付け装置が、中空品の送り込み方向において圧延機のローラの後方に配置され、圧延機において製造された管のための巻き付け装置は、管が第１の軸の周りに巻き付けられるように管を曲げるための曲げ装置を備え、曲げ装置および第１の軸は、第１の軸に実質的に垂直であり、ローラ同士の間に受け入れられる中空品の長手方向軸に平行である第２の軸の周りで、保持フレームにおいて枢動可能に搭載される。
【００３７】
このような空間を節約する設計は、巻き付け装置での長い管の巻き付けにより、非常に大きく、特には非常に長い作業場を不要にできるため、長い管のコストも相当に低下させる。
【００３８】
このような巻き付け装置は、容易に加工された管を冷間ピルガ圧延機から獲得することもでき、螺旋状の経路で巻き付けられ得るようにその管を曲げることができる。この構成は、巻き付けられ得るような寸法とされる鋼管の製造において相当の長さの時間を節約する。ロールスタンドから送り出された管は、すでに巻き付けることができるが、なおも同じストランドにおいて、中空品がピルガ口へと送り込まれ、ローラ同士の間で加工される。また、巻き付け装置は、管の製造において、管が巻き付けられ得る前にストランド全体がその全長の上方でロールスタンドから送り出される必要がないため、冷間ピルガ圧延機について相当の空間節約を可能にする。
【００３９】
巻き付け装置の本質的な態様は、曲げ装置と第１の軸とが第２の軸の周りに枢動するように搭載されることである。この方法では、巻き付け装置は枢動動作に追従でき、管または中空品は、送り込み締め付けキャリッジによって駆動される圧延の間にその枢動動作に曝され、管は捩じられることなく巻き付けられ得る。曲げ装置および第１の軸の対応する枢動可能な搭載がない場合、巻き付けの間に管の捩じれがあり、完成した管の関連する品質の相当の低下がある。
【００４０】
曲げ装置および第１の軸が保持フレームにおいて枢動可能に搭載される際の中心の第２の軸は、ロールスタンドを離れる完成した管の対称の軸と平行である。実施形態では、第２の軸は、ロールスタンドを離れる完成した管の対称の軸と一致する。
【００４１】
本発明のさらなる実施形態では、曲げ装置および第１の軸は、モータによって駆動され、第２の軸の周りに枢動可能である。曲げ装置の枢動動作は、本質的に、ロールスタンドを離れる完成した管の旋回動作によってもたらされ得るが、モータ駆動部が、管が巻き付けられるときに管が捩じり応力を受けるのを主に防止している。このような巻き付け装置の実施形態の詳細な記述は、ドイツ特許出願ＤＥ１０２００９０４５６４０Ａ１において見出すことができる。
【００４２】
本発明のさらなる実施形態では、送り込み締め付けキャリッジの送り込みチャックは、モータによって枢動可能となるように構成され、中空品をその長手方向軸の周りに枢動可能に受け入れ、冷間ピルガ圧延機は、送り込みチャックと曲げ装置および第１の軸とを、巻き付け装置の動作の間、同じ角速度で同期して枢動させるように構成される制御部も有している。このような実施形態では、曲げ装置は、モータ駆動される手法で第２の軸の周りに旋回され得るように、保持フレームに枢動可能に搭載される。送り込み締め付けキャリッジと巻き付け装置との間の「電子駆動シャフト」は、完成した管のほとんど捩じれのない巻き付けを可能にする。
【００４３】
本発明の実施形態では、冷間ピルガ圧延機は、巻き出し装置を有し、この巻き出し装置により、第１の軸の周りでスピンドルに巻き付けられた中空品が、巻き出し可能であり、冷間ピルガ圧延機への挿入のために前方マンドレルスラストブロックへと送り込み可能である。
【００４４】
具体的には、３０ｃｍ以上の長さを伴う中空品は、冷間ピルガ圧延機へと長さ方向で挿入されるとき、相当の大きさの空間を必要とする。本発明による巻き出し装置を用いれば、中空品は、第１の軸の周りでスピンドルに先に巻き付けられ、３０ｍ以上の長さを有する中空品が、実質的により小さい空間を必要とする冷間ピルガ圧延機へと送り込まれ得る。
【００４５】
実施形態では、巻き出し装置は歪み矯正装置を備え、歪み矯正装置は、装置の動作の間、巻き付けられた、つまり、曲げられた中空品の歪みを矯正する。このような歪み矯正装置は、具体的には圧延または傾斜圧延の歪み矯正機械といった歪み矯正機械である。この方法では、中空品の巻き出しの間、中空品は、歪み矯正され、同時に、前方マンドレルスラストブロックと送り込みチャックとの間、または、前方マンドレルスラストブロックと後方マンドレルスラストブロックとの間の中空品ベッドへと装填される。
【００４６】
したがって、中空品のための本発明による巻き出し装置は、冷間ピルガ圧延機の全体の配置のよりコンパクトな設計を確保し、そのため運転コストがさらに低減される。本発明の実施形態では、巻き出し装置と前方マンドレルスラストブロックの前端との間の距離は、前方マンドレルスラストブロックの後方端部と、後方送り込み締め付けキャリッジの後方反転位置における後方送り込み締め付けキャリッジの送り込みチャックの前端との間の距離より小さい。さらなる実施形態では、巻き出し装置と前方マンドレルスラストブロックの前端との間の距離は、前方マンドレルスラストブロックの後方端部と、後方マンドレルスラストブロックの前端との間の距離より小さい。
【００４７】
本発明のさらなる実施形態では、冷間ピルガ圧延機は焼鈍し炉を有し、焼鈍し炉は、冷間ピルガ圧延機の動作において、１０００℃から１２００℃の範囲の温度、または、１０５０℃から１１５０℃の範囲の温度へと中空品を加熱するように構成される。
【００４８】
実施形態では、焼鈍し炉は、スピンドルに巻き付けられた中空品が焼鈍し炉において焼鈍しされ得るような方法で構成される。そのため、実施形態では、焼鈍し炉は高炉である。代替の実施形態では、中空品は、先に列記した温度まで、長さ方向において連続炉で加熱される。
【００４９】
本発明のさらなる実施形態では、冷間ピルガ圧延機は、中空品を冷間加工するための第２の冷間ピルガ圧延機を有し、第２の冷間ピルガ圧延機における中空品は、先に詳述した冷間ピルガ圧延機の実施形態へと送り込まれる中空品へと加工可能であり、そのため、先に詳述した冷間ピルガ圧延機から送り出される管は、２回以上圧延された管である。
【００５０】
さらなる実施形態では、個別のマンドレルスラストブロックのチャックの各々は、マンドレルスラストブロックの少なくとも３つの締め付け顎部がマンドレルに係合するような方法で締め付け顎部を挿入するために開口を備える。これは、顎部にアクセスすることでマンドレルバーの単純な複雑でない固定を可能にし、冷間ピルガ圧延機の動作において、少なくとも１つのマンドレルスラストブロックがマンドレルバーを保持し、他のマンドレルスラストブロックの顎部が中空品を通して送り込まれるように開かれ得る。
【００５１】
実施形態では、それぞれのマンドレルスラストブロックのチャックがマンドレルを交互に保持する。マンドレルバーのこのような交互の保持は、一方のマンドレルスラストブロックがマンドレルバーを保持する一方で他方のマンドレルスラストブロックが中空品の送り込みを許容するように、冷間ピルガ圧延機の連続動作を可能にする。
【００５２】
長い中空品を圧延するための先行技術の前述した問題のうちの少なくとも１つは、ローラが回転可能に搭載されるロールスタンドと、マンドレルバーによって支持されるマンドレルと、マンドレルバーを保持する少なくとも１つのマンドレルスラストブロックと、中空品を受け入れるための送り込みチャックを有する少なくとも１つの送り込み締め付けキャリッジとを有する冷間ピルガ圧延機において、中空品を冷間加工することによって、管を製造するための方法であって、
ａ）  中空品の送り込み方向における前方マンドレルスラストブロックのチャックを径方向に開き、前方マンドレルスラストブロックを通して第１の中空品を送り込むステップと、
ｂ）  前方マンドレルスラストブロックを通して第１の中空品を完全に送り込んだ後、前方マンドレルスラストブロックが、マンドレルを支持するマンドレルバーを保持するように、前方マンドレルスラストブロックのチャックを径方向に閉じるステップと、
ｃ）  第１の中空品を送り込み締め付けキャリッジへ送り込み、送り込みチャックを径方向に開くことで第１の中空品を受け入れ、送り込みチ、ャックの前方反転位置において送り込みチャックを径方向に閉じることで第１の中空品を締め付けるステップと、
ｄ）  送り込み締め付けキャリッジを用いて第１の中空品を段階的に送り込み、ローラによって前方反転位置と後方反転位置との間でロールスタンドを前後に振動させることによって、第１の中空品をローラによってマンドレルの上方で歪み硬化管へと圧延するステップと
を含み、
第１の中空品は３０ｍ以上の長さを有する、方法によって、同じく本発明により解決される。
【００５３】
マンドレルスラストブロックのチャックが閉じられるだけであり得るという事実とは別に、中空品がチャックを完全に通過したとき、上記の順序付けは、実行されるステップの順番を必ずしも決定していない。具体的には、前方マンドレルスラストブロックのチャックが開いているとき、送り込み締め付けキャリッジへの中空品の送り込みはすでに行われている。
【００５４】
本発明による方法は、冷間ピルガ圧延機における３０ｍ以上の長さを有する長い中空品の機械加工を可能にし、結果として、中空品を少なくとも３００ｍの長さを有する単一品の歪み硬化管へと加工することができる。完成された管は、冷間ピルガ圧延機における製造過程のため、非常に高い品質を有する。これは、先行技術の冷間ピルガ圧延機が、中空品を１６ｍの最大長さまで圧延できるだけであり、結果として特定の長さまでの間を一体品で製作できるだけであるため、先行技術と比較して大幅な向上を意味している。
【００５５】
本発明による方法の実施形態は、管を製造する方法に関し、方法は、ステップｂ）の後でステップｃ）の前の以下の追加のステップ、
ｅ）  中空品の送り込み方向における後方マンドレルスラストブロックのチャックを径方向に開くステップであって、後方マンドレルスラストブロックは、中空品の送り込み方向における前方送り込み締め付けキャリッジの前方反転位置と前方マンドレルスラストブロックとの間で位置付けられ、後方マンドレルスラストブロックは前方マンドレルスラストブロックから少なくとも３０ｍの距離を有する、ステップと、後方マンドレルスラストブロックを通して第１の中空品を送り込むステップであって、ステップｄ）における第１の中空品をローラによりマンドレルの上方で歪み硬化管へと圧延することが、前方送り込み締め付けキャリッジの前方反転位置から後方反転位置への前方送り込み締め付けキャリッジを用い、および、後方送り込み締め付けキャリッジの前方反転位置から後方反転位置への後方送り込み締め付けキャリッジを用いて、第１の中空品を段階的に交互に送り込むことと、ロールスタンドをローラによって前方反転位置と後方反転位置との間で前後に振動させるように移動させることと、により実行される、ステップを伴い、
方法はさらに、
ｆ）  後方マンドレルスラストブロックを通して第１の中空品を完全に通過させた後、後方マンドレルスラストブロックが、マンドレルを支持するマンドレルバーを保持するように、後方マンドレルスラストブロックのチャックを径方向に閉じるステップと、
ｇ）  第１の中空品の圧延の間、前方マンドレルスラストブロックのチャックを開き、第２の中空品を、前方マンドレルスラストブロックを通して、前方マンドレルスラストブロックと後方マンドレルスラストブロックとの間の領域へと通過させるステップと、
ｈ）  前方マンドレルスラストブロックを通して第２の中空品を完全に通過させた後、前方マンドレルスラストブロックが、マンドレルを支持するマンドレルバーを保持するように、前方マンドレルスラストブロックのチャックを閉じるステップと、
ｉ）  後方マンドレルスラストブロックのチャックを開くステップと、
ｊ）  後方マンドレルスラストブロックを通して第２の中空品を通過させるステップと、
ｋ）  第２の中空品を前方送り込み締め付けキャリッジへと送り込み、第２の送り込み締め付けキャリッジの送り込みチャックにおいて中空品を受け入れ、第２の送り込み締め付けキャリッジの送り込みチャックを径方向に閉じることで第２の中空品を締め付けるステップと、
ｌ）  後方送り込み締め付けキャリッジの送り込みチャックを径方向に開くステップと、
ｍ）  第２の中空品が締め付けられている状態で、前方送り込み締め付けキャリッジと後方送り込み締め付けキャリッジとの交互の助けで第２の中空品を段階的に送り込むステップと、
ｎ）  第１の中空品から圧延された完成した管の完全なロールスタンドからの送り出しの後、第２の中空品をロールスタンドへ挿入するステップと、
ｏ）  後方送り込み締め付けキャリッジおよび前方送り込み締め付けキャリッジを交互に用いて第２の中空品を段階的に送り込み、ロールスタンドをローラによって前方反転位置と後方反転位置との間で前後に振動させるように移動させることで、第２の中空品をローラによりマンドレルの上方で歪み硬化管へと圧延するステップと
をさらに含む。
【００５６】
このような方法は、第２の中空品が冷間ピルガ圧延機へとすでに送り込まれている間に第１の中空品を圧延するために、長い中空品、つまり、３０ｍ以上の中空品の冷間ピルガ圧延を連続動作で可能にする。これは、特に２つのマンドレルスラストブロックの存在によって可能とされる。マンドレルスラストブロックは、圧延の間にマンドレルバーを保持するような方法で常に閉じられなければならない。２つのマンドレルスラストブロック（１つの前方マンドレルスラストブロックおよび１つの後方マンドレルスラストブロック）の場合、一方のマンドレルスラストブロックがマンドレルバーを保持する間、他方のマンドレルスラストブロックは第２の中空品を通過させるために開いている。したがって、冷間ピルガ圧延機の動作は、少なくとも２つのマンドレルスラストブロックの存在によって加速される。
【００５７】
前方送り込み締め付けキャリッジおよび後方送り込み締め付けキャリッジがマンドレルに向かう方向において第２の中空品を交互に送り込む間、第１の中空品は、マンドレルに向かう方向においてさらなる送り込みも受ける。第１の中空品の送り込みは、前方送り込み締め付けキャリッジおよび後方送り込み締め付けキャリッジによる第２の中空品の送り込みによって第１の中空品が押されることによって、前方送り込み締め付けキャリッジおよび後方送り込み締め付けキャリッジの交互の線形動作によって、間接的にもたらされる。
【００５８】
本発明のさらなる実施形態は、中空品のすでに完全に圧延された部分の巻き付けが、歪み硬化管へとなおも圧延される中空管の部分の圧延と同時に実行される、管を製造するための方法であって、中空品のすでに完全に圧延された部分を曲げ装置において曲げるステップと、中空品のすでに完全に圧延された部分を第１の軸の周りで螺旋状に巻き付けるステップと、支持フレームにおいて受け入れられた曲げ装置と第１の軸とを、第１の軸に実質的に垂直であり、ローラの間で受け入れられた中空品の長手方向軸と実質的に平行である第２の軸の周りに枢動させ、枢動は、中空品の圧延の間の中空品のその長手方向軸の周りでの枢動と同じ角速度で起こるようにするステップとを伴う方法に関する。
【００５９】
この種類の方法では、中空品のすでに巻きつけられた部分、つまり、すでに完成した管の部分は、巻き付け装置の助けで第１の軸の周りに巻き付けられ、同時に、中空品の別の部分は、ロールスタンドに回転可能に搭載されるローラによってマンドレルの上方で圧延されており、可及的には、中空品の別の部分がピルガ口に向かう方向でなおも送り込まれる。巻き付け装置における巻き付けは、すでに完成した管が最初に曲げ装置において曲げられるような方法で行われる。湾曲の結果として、次に管は第１の軸の周りに螺旋状に巻き付けられ、その巻き付けに加えて、曲げ装置および第１の軸は第２の軸の周りに枢動させられる。第２の軸は、第１の軸と実質的に垂直に、ローラ同士の間で受け入れられる中空品の長手方向軸と平行に延びる。実施形態では、第２の軸は、受け入れられた中空品の長手方向軸と一致する。加えて、第２の軸の周りでの曲げ装置および第１の軸の枢動は、中空品のその長手方向軸の周りでの枢動と同じ角速度で起こり、そのため、巻き付けの間の管の捩じりと、関連する品質の相当の低下とが、完成した管において回避される。
【００６０】
本発明による方法の実施形態が、中空品のすでに巻き出された部分が前方マンドレルスラストブロックを通過させられるような、巻き出し装置のスピンドルからの、巻き付けられた中空品の巻き出しに関する。
【００６１】
実施形態では、巻き出しされるとき、スピンドルに巻き付けられた中空品は、中空品が前方マンドレルスラストブロックを通過する前に、中空品を長手方向において再び歪み矯正する曲げローラを通過する。曲げローラによる初期の湾曲した形からの中空品の歪み矯正は、冷間ピルガ圧延機における中空品の装填の間に、つまり、前方マンドレルスラストブロックへの中空管の送り込みの間、および、前方マンドレルスラストブロックを通る中空品の送り込み間に、行われる。
【００６２】
巻き付け装置と同様に、このような方法は、冷間ピルガ圧延機が置かれる作業場において多くの空間を節約し、結果として、冷間ピルガ圧延機において製造される長い管についての製造コストを低減する。
【００６３】
管を製造するための本発明による方法のさらなる実施形態は、前方マンドレルスラストブロックを通じた中空品の送り込みの前に、スピンドルに巻き付けられた中空品が、１０００℃から１２００℃までの範囲における温度まで加熱される点で区別される。具体的には、本発明による方法の実施形態では、中空品は、１０５０℃から１１５０℃までの範囲の温度に加熱される。
【００６４】
本発明による方法のさらなる実施形態では、中空品を焼鈍しする前に、第２の冷間ピルガ圧延機における中空品の別の冷間加工が、完成した管が中空品の複数の冷間加工によって製造されるような方法で行われる。中空品の複数の冷間加工によって、完成した管の引張強度がさらに増加させられ、そのため、中空品を繰り返し冷間加工した後の完成した管が増加した荷重容量を有する。
【００６５】
本発明のさらなる利点、特徴、および適用は、本発明の実施形態の以下の記載と、添付の図面とから明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態による、前方マンドレルスラストブロックを伴う冷間ピルガ圧延機の配置の概略的な側面図である。
【図２】本発明のさらなる実施形態による、前方マンドレルスラストブロック、後方マンドレルスラストブロック、および２つの送り込み締め付けキャリッジを伴う冷間ピルガ圧延機の配置の概略的な側面図である。
【図３】本発明の別の実施形態による、前方マンドレルスラストブロック、後方マンドレルスラストブロック、２つの送り込み締め付けキャリッジ、巻き出し装置、および巻き付け装置を伴う冷間ピルガ圧延機の配置の概略的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
図１では、本発明による冷間ピルガ圧延機の配置が側面図において概略的に示されている。冷間ピルガ圧延機７は、上方ローラ２および下方ローラ３を伴うロールスタンド１と、調整されたマンドレル４と（図では、マンドレルの位置が符号４によって指示されている）、マンドレル４を支持するマンドレルバー８と、中空品１１を受け入れるための送り込みチャック１２を伴う送り込み締め付けキャリッジ５と、チャック１９を伴う前方マンドレルスラストブロック１５と、チャック２２を伴う送り出し締め付けキャリッジ１８とから成る。図示した実施形態では、冷間ピルガ圧延機は、送り込み締め付けキャリッジ５のための直接的な駆動部としてリニアモータ６を有している。
【００６８】
図１に示した冷間ピルガ圧延機における冷間ピルガ圧延の間、中空品１１は、マンドレル４に向かう方向において、または、マンドレル４を越えて、段階的な送り込みを受け、一方、ローラ２、３は、マンドレル４の上方で、延いては、中空品１１の上方で、水平方向で前後に回転して移動される。ローラ２、３の水平方向の移動は、ローラ２、３が回転可能に搭載されているロールスタンド１によって定められる。ロールスタンド１は、中空品１１の送り込み方向における前方反転位置９と、中空品１１の送り込み方向における後方反転位置１０との間で、中空品の長手方向軸と平行な方向において、プッシュロッド２４を介してクランク駆動部２３を用いて往復動させられる。ローラ２、３は、さらに、ロールスタンド１に対して固定されているラック歯車（図示せず）によってそれらの回転動作を受け入れ、ローラ軸に固定的に搭載された歯車（図示せず）がラック歯車と噛み合っている。マンドレル４にわたる中空品１１の送り込みは、送り込み締め付けキャリッジ５の助けで行われ、これは中空品１１の軸と平行な方向における並進動作を許容する。送り込み締め付けキャリッジ５は、中空品１１の送り込み方向における前方反転位置１３と、中空品１１の送り込み方向における後方反転位置１４との間の往復動作を実施する。図１の実施形態では、２つの反転位置１３、１４の間の送り込み締め付けキャリッジ５の進行の経路は合計で２４ｍになる。
【００６９】
中空品１１が前方マンドレルスラストブロック１５を離れると、前方マンドレルスラストブロック１５のチャック１９が径方向で閉じられ、そのためチャック１９はマンドレルバー８をしっかりと締め付ける。この場合、図１における前方マンドレルスラストブロック１５は、送り込み締め付けキャリッジ５がその後方反転位置１４に位置決めされるとき、送り込み締め付けキャリッジ５の送り込みチャック１２から３６ｍの距離を備える。この距離は、送り込み締め付けキャリッジがその後方反転位置１４にあるときに、送り込み方向において、前方マンドレルスラストブロック１５のチャック１９の前端と、送り込み締め付けキャリッジ５の送り込みチャック１２の前端との間で測定される。したがって、３６ｍの最大長さを伴う中空品は、前方マンドレルスラストブロック１５のチャック１９、または、送り込み締め付けキャリッジ５の送り込みチャック１２によって挟み付けまたは締め付けされることなく、前方マンドレルスラストブロック１５と、後方反転位置１４に位置決めされたときの送り込み締め付けキャリッジ５の送り込みチャック１２との間に配置できる。
【００７０】
図１におけるマンドレルバー８は、材料３０ＣｒＮｉＭｏ８から成り、１０００Ｎ／ｍｍ２の引張強度と８％の伸びとを有する。
【００７１】
中空品１１の送り込み方向におけるロールスタンド１の前方反転位置９において、つまり、ロールスタンドの入口死点ＥＴにおいて、中空品１１はローラ２、３の間に入り、ローラ２、３の送り込みポケット（図示せず）によって受け入れられる。ロールスタンド１において互いの上に積み重ねられた円錐形で調整されたローラ２、３は、送り込み締め付けキャリッジ５の送り込み方向における中空品１１において前後に圧延することで、中空品１１の上方で転動させられる。ローラ２、３の対は、圧延行程の間、入口死点ＥＴから、中空品の送り込み方向におけるローリングスタンドの後方反転位置１０まで、つまり、ロールスタンドの送り出し死点ＡＴまで、距離Ｌだけ移動する。図１では、これは２８０°の角度でのローラの回転に対応する。ローラ２、３の対は、中空品１１の内部に保持されたマンドレル４の上方で、中空品１１を引き伸ばす。ローラ２、３およびマンドレル４は、ローラ２、３の作用直径帯域におけるローラ２、３とマンドレル４との間の隙間が、中空品１１の肉厚から、完成した圧延された管２５の肉厚まで着実に低減させられるように調整されている。また、ローラによって定められた外径は、中空品１１の外径から完成した管２５の外径まで縮小し、マンドレル４によって定められた内径は、中空品１１の内径から完成した管２５の内径まで縮小する。ローラ２、３の作用直径帯域がローラ２、３の平滑化直径帯域に続いた後、平滑化直径帯域では、製造される管２５の表面の平滑化が行われる。ロールスタンド１の後方反転位置１０に到達すると、ローラ２、３の送り出しポケット（図示せず）が、完成した圧延された管を解放する。
【００７２】
完成した管２５の均一な形を得るために、中空品１１は、段階的な送り込みに加えて、その長手方向軸の周りでの回転を受ける。中空品１１の回転は、ロールスタンド１の両方の反転位置９、１０において、つまり、入口死点ＥＴと送り出し死点ＡＴとの両方で行われる。各々の管部分の上方で繰り返し圧延することで、管の均一な肉厚および真円度と均一な内径および外径とが達成される。
【００７３】
完成した管２５が、送り出し締め付けキャリッジ１８のチャック２２によって受け入れられ、冷間ピルガ圧延機７から引っ張り出される。
【００７４】
図２は、本発明による別の冷間ピルガ圧延機７’の概略的な配置を側面図で示している。しかしながら、図１と対照的に、図２に示した冷間ピルガ圧延機７’は、中空品１１を受け入れるための送り込みチャック１２、１２’を各々伴う２つの送り込み締め付けキャリッジ５、５’を有している。２つの送り込み締め付けキャリッジ５、５’は、それらの前方反転位置１３、１３’と後方反転位置１４、１４’との間において１２ｍだけ各々移動でき、そのため、図１に示した送り込み締め付けキャリッジ５との比較でより短い進行の経路によって区別される。
【００７５】
中空品１１の送り込み方向における前方送り込み締め付けキャリッジ５’は、その後方反転位置１４’に向かってマンドレル４に向けた方向ですでに進んでいる。中空品１１の送り込み方向における後方送り込み締め付けキャリッジ５は、中空品の送り込み方向において前方送り込み締め付けキャリッジ５’に近付き、そのため、前方送り込み締め付けキャリッジ５’は、その後方反転位置１４’に到着したとき、後方送り込み締め付けキャリッジ５の前方反転位置１３における後方送り込み締め付けキャリッジ５へと中空品を引き渡すことができる。後方送り込み締め付けキャリッジ５による中空品１１の締め付けの後、後方送り込み締め付けキャリッジ５は、次のステップにおいて、中空品１１をマンドレル４に向けて段階的に送り込み、一方、前方送り込み締め付けキャリッジ５’は、別の中空品１１’を受け入れるためにその前方反転位置１３’へと戻ることになる。この方法では、冷間ピルガ圧延機の連続的な動作が可能とされ、これは、図１に示しているように、単一の送り込み締め付けキャリッジ５がその後方反転位置１４からその前方反転位置１３まで戻る間の無駄な時間を回避する。
【００７６】
図１に示した冷間ピルガ圧延機７と対照的に、図２の冷間ピルガ圧延機７’は、前方マンドレルスラストブロック１５に加えて、中空品１１の送り込み方向において後方マンドレルスラストブロック１６も有している。後方マンドレルスラストブロック１６は、前方送り込み締め付けキャリッジ５’の前方反転位置１３’と前方マンドレルスラストブロック１５との間に配置されており、前方マンドレルスラストブロック１５のように、マンドレルバー８を保持するためのチャック２０を有している。図２における中空品１１は前方マンドレルスラストブロック１５をすでに離れており、そのため、前方マンドレルスラストブロック１５のチャック１９は閉じられ、マンドレル８はしっかりと締め付けられる。しかしながら、後方マンドレルスラストブロック１６のチャック２０は開けられ、中空品１１をチャック２０とマンドレルバー８との間に通過させることができる。
【００７７】
図２では、中空品の送り込み方向においてチャック１９の後方端部で測定された前方マンドレルスラストブロック１５と、チャック２０の前端で測定された後方マンドレルスラストブロック１６との間の距離は、合計で３８ｍになる。図２で描写されている中空品１１は、前方マンドレルスラストブロック１５と後方マンドレルスラストブロック１６との間に配置でき、両方のマンドレルスラストブロック１５、１６のチャック１９、２０は、中空品１１を挟み付けることなく閉じることができる。
【００７８】
図３では、図２に示した冷間ピルガ圧延機７’と比較して、送り込み締め付けキャリッジ５、５’に加えて、前方マンドレルスラストブロック１５および後方マンドレルスラストブロック１６が巻き出し装置２６と巻き付け装置３０とを備える、本発明による冷間ピルガ圧延機７”が示されている。
【００７９】
巻き出し装置２６は、スピンドル２７に配置され、第１の軸２８の周りに巻き付けられた中空品１１が巻き出されることを確保する。この場合、スピンドル２７のモータ駆動回転が、描写されている矢印の方向において第１の軸２８の周りで起こり、そのため、スピンドル２７に配置されて巻き付けられた中空品は５つの曲げローラ３２ａの間に送り込まれる。３つの曲げローラ３２ａが上方列に配置され、２つの曲げローラ３２ａが下方列に配置されている。曲げローラ３２ａは、中空品１１が、前方マンドレルスラストブロック１５のチャック１９を通して送り込まれる前に、曲げローラ３２ａ同士の間で曲げられて歪み矯正されるように、均一に相対する方向で通過する中空品１１を曲げる。湾曲した最初の形からの中空品１１の歪み矯正は、中空品１１の装填の間に、冷間ピルガ圧延機７”における前方マンドレルスラストブロック１５を通じた中空品１１の装填の間に行われる。
【００８０】
図３に示されているように、巻き出し装置２６の組み込みは、３０ｍ以上の長さを有する中空品１１の場合に特に有利である。巻き付けられた中空品１１をスピンドル２７から巻き出し、同時に、中空品１１を前方マンドレルスラストブロック１５へと送り込み、中空品１１に前方マンドレルスラストブロック１５を通過させることによって、冷間ピルガ圧延機７”が設置される作業場において大きな空間が節約できる。
【００８１】
ロールスタンド１の後の完成した管２５を出荷される形へと巻き付けることを可能とするために、巻き付け装置３０が、図３で示された冷間ピルガ圧延機７”に追加的に設けられている。図３において概略的に示されている巻き付け装置３０は、保持フレーム３３と曲げ装置３１とから成る。曲げ装置３１は３つの曲げローラ３２ｂを有し、それら曲げローラ３２ｂは、図示した実施形態では、すべてモータ駆動され、完成した管２５と摩擦係合される。
【００８２】
中空品のすでに完全に圧延された部分、つまり、すでに完成した管２５の部分は、送り出し締め付けキャリッジ１８のチャック２２によって最初に受け入れられ、巻き付け装置３０に向かう方向において引っ張られる。すでに完成した管２５の部分が巻き付け装置３０の曲げ装置３１の曲げローラ３２ｂ同士の間を走行するとすぐに、完成した管２５のこの部分は、完成した管２５の上に配置された２つの曲げローラ３２ｂと、完成した管２５の下に配置された曲げローラ３２ｂとによって最初に曲げられる。図３に描写されている矢印の方向における巻き付け装置３０のモータ駆動される回転の結果として、完成した管３５の湾曲部分が第１の軸３４の周りに螺旋状に巻き付けられる。
【００８３】
また、曲げ装置３１および３つの曲げローラ３２ｂは、第２の軸３５の周りで枢動可能に保持フレーム３３に搭載され、第２の軸３５は、送り出し締め付けキャリッジ１８を離れる完成した管２５の長手方向軸と一致する。この場合、第２の軸３５の周りでの曲げローラ３２ｂの枢動動作は、モータ駆動部を用いて行われる。巻き付けと同時に行われる枢動は、中空品１１の圧延の間の中空品１１の長手方向軸の周りでの中空品１１の枢動動作と同じ角速度で実行される。そのため、両方の枢動動作が互いに対して同期して行われる。これは、圧延の間の完成した管２５の捩じれが、完全に回避され、そうでなくても少なくとも実質的に回避され、完成した管２５は、圧延の間の捩じり応力なしで巻き付けられる。
【００８４】
また、ピルガ圧延機７”へと入る前で、第２の冷間ピルガ圧延機における第１の圧延の後に、中空品１１が焼鈍しされる焼鈍し炉２９が、同じ作業場に設けられている。
【００８５】
元の開示の目的について、本開示、図面、および請求項から当業者に明らかとなるすべての特徴は、特定のさらなる特徴との関連で明確に記載されているとしても、本明細書に開示されている特徴のうちの他のものまたは特徴の群との任意の組み合わせにおいて、これが明示的に除外されていない場合、または、技術的な条件がこのような組み合わせを不可能または無意味にさせない場合、個別および別々の両方で組み合わせできることが、理解されるものである。説明の簡潔性および読みやすさのために、特徴のすべての考えられる組み合わせの包括的で明白な表現は省略されている。本発明は、図面および前述の記載において詳細に図示および記載されているが、このような図示および記載は、単なる例示であり、請求項によって定められているような保護の範囲を限定するように意図されていない。本発明は、開示されている実施形態に限定されない。
【００８６】
開示されている実施形態の変形は、図面、記載、および添付の請求項から当業者には明らかとなる。請求項では、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という言葉は他の要素またはステップを排除せず、「ある（ａ、ａｎ）」という不定冠詞は複数を排除しない。特定の特徴が異なる請求項で請求されている単なる事実は、それらの組み合わせを排除しない。請求項における符号は、保護の範囲を限定するように意図されていない。
【符号の説明】
【００８７】
１  ロールスタンド
２、３  上方ローラ、下方ローラ
４  マンドレル
５  送り込み締め付けキャリッジ
６  リニアモータ
７、７’、７”  冷間ピルガ圧延機
８  マンドレルバー
９  ロールスタンドの前方反転位置
１０  ロールスタンドの後方反転位置
１２  送り込みチャック
１３  送り込み締め付けキャリッジの前方反転位置
１４  送り込み締め付けキャリッジの後方反転位置
１５  前方マンドレルスラストブロック
１６  後方マンドレルスラストブロック
１８  完成した管のための送り出し締め付けキャリッジ
１９、２０、２２  チャック
２３  クランクシャフト
２４  プッシュロッド
２５  完成した管
２６  巻き出し装置
２７  スピンドル
２８  第１の軸（巻き出し装置）
２９  焼鈍し炉
３０  巻き付け装置
３１  曲げ装置
３２ａ、３２ｂ  曲げローラ
３３  保持フレーム
３４  第１の軸（巻き付け装置）
３５  第２の軸（巻き付け装置）
ＥＴ  入口死点
ＡＴ  出口死点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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