(57)【要約】【課題】潤滑油が残留しにくいコールドピルガー圧延装置２の提供。【解決手段】コールドピルガー圧延装置２は、一対のロールダイス４、マンドレル６、ロッド８、ブラシ１０及びユニバーサルジョイント１２を備えている。それぞれのロールダイス４は、カリバー２０を備えている。カリバー２０の径は、周方向に沿って変化している。マンドレル６は、テーパー状である。マンドレル６とカリバー２０との間で素パイプ１４ａが押圧されて、仕上げパイプ１４ｂが得られる。ブラシ１０は、パイプ１４に挿入されている。ブラシ１０は、パイプ１４の内周面に当接している。ブラシ１０は、多数のファイバーを有している。それぞれのファイバーは、ステンレス鋼からなる。ブラシ１０は、ユニバーサルジョイント１２を介してマンドレル６に取り付けられている。【選択図】図１
2011131249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーパー状であり、パイプに通されてこのパイプの内周面と当接するマンドレル、
周方向において径が徐々に変化するカリバーを有しており、上記パイプの外周面に当接してこのパイプを押圧するロールダイス
及び
多数のファイバーを有しており、上記マンドレルよりも下流において上記パイプに挿入されており、このパイプの内周面に当接するブラシ
を備えたコールドピルガー圧延装置。
【請求項２】
上記ブラシがユニバーサルジョイントを介してマンドレルに取り付けられている請求項１に記載の圧延装置。
【請求項３】
上記ブラシが、複合層を有しており、この複合層が上記ファイバーとエラストマーマトリクスとを含む請求項１又は２に記載の圧延装置。
【請求項４】
上記エラストマーマトリクスの基材がシリコーンゴムである請求項３に記載の圧延装置。
【請求項５】
上記ブラシの直径Ｄ１と、得られる仕上げパイプの内径Ｄ２との差（Ｄ１−Ｄ２）が、２ｍｍ以上である請求項１から４のいずれかに記載の圧延装置。
【請求項６】
その内側にテーパー状のマンドレルが通され、かつ内周面に潤滑油が付着した素パイプを、周方向において径が徐々に変化するカリバーを有するロールダイスに向けて供給する工程、
上記素パイプの外周面を上記カリバーで押圧し、素パイプを長尺化かつ細径化させて仕上げパイプを得る工程
及び
この仕上げパイプの内周面にブラシを当接させてこの内主面に付着した潤滑油を除去する工程
を含む管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コールドピルガー圧延装置と、この装置が用いられた管製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
寸法精度の優れた鋼管を得る方法として、コールドピルガー圧延が知られている。コールドピルガー圧延には、カリバーを有する一対のロールダイスが用いられる。このカリバーの径は、周方向において徐々に変化する。テーパー状のマンドレルが通された素パイプが、このロールダイスへと供給される。ロールダイスとマンドレルとにより、素パイプは、間欠的に圧延される。圧延により、素パイプは塑性変形を起こす。具体的には、素パイプは、長尺化し、細径化し、かつ薄肉化する。この塑性変形により、製品であるパイプ（仕上げパイプと称されている）が得られる。
【０００３】
圧延に先立ち、素パイプの内周面には潤滑油が供給される。潤滑油は、マンドレルを保持するロッドの外周面に形成された開口から流出する。圧延時、パイプとマンドレルとの間には加工熱及び摩擦熱が発生する。潤滑油により、パイプとマンドレルとの摩擦力が軽減される。潤滑油はさらに、加工熱及び摩擦熱を吸収し、パイプ及びマンドレルを冷却する役割も果たす。潤滑油は、圧延後も仕上げパイプの内面に残留する。仕上げパイプが圧延装置から搬出されると、残留する潤滑油も装置外に持ち出される。仕上げパイプから漏れ出した潤滑油は、周囲を汚す。
【０００４】
仕上げパイプが熱処理に供されて、鋼管が得られることがある。この熱処理により、残留する潤滑油が炭化する。炭化した潤滑油に含まれる鉄分は、仕上げパイプとの間でマクロ電池効果を発生させる。これにより、鋼管の腐食が誘発される。
【０００５】
特開２０００−１６７６０７公報には、仕上げパイプから潤滑油を除去する装置が開示されている。この装置は、ゴムからなる円盤と、この円盤をマンドレルに取り付けるためのスプリングとを備えている。円盤は、マンドレルの下流に位置している。この円盤により、仕上げパイプの内周面に付着した潤滑油が掻き取られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１６７６０７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開２０００−１６７６０７公報に開示された装置では、円盤がゴムからなるので、この円盤の強度が不十分である。繰り返し使用されることにより、円盤は永久歪みを起こす。永久歪みが生じた円盤では、潤滑油の掻き取りが十分にはなされ得ない。この円盤が用いられると、潤滑油が残留する。永久歪みが生じた円盤はマンドレルから取り外され、新たな円盤がマンドレルに取り付けられる。この交換作業には、時間を要する。
【０００８】
本発明の目的は、潤滑油が残留しにくいコールドピルガー圧延装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るコールドピルガー圧延装置は、
テーパー状であり、パイプに通されてこのパイプの内周面と当接するマンドレル、
周方向において径が徐々に変化するカリバーを有しており、上記パイプの外周面に当接してこのパイプを押圧するロールダイス
及び
多数のファイバーを有しており、上記マンドレルよりも下流において上記パイプに挿入されており、このパイプの内周面に当接するブラシ
を備える。
【００１０】
好ましくは、ブラシは、ユニバーサルジョイントを介してマンドレルに取り付けられる。
【００１１】
好ましくは、ブラシは複合層を有する。この複合層は、ファイバーとエラストマーマトリクスとを含む。好ましくは、このエラストマーマトリクスの基材は、シリコーンゴムである。
【００１２】
好ましくは、ブラシの直径Ｄ１と、得られる仕上げパイプの内径Ｄ２との差（Ｄ１−Ｄ２）は、２ｍｍ以上である。
【００１３】
本発明に係る管の製造方法は、
その内側にテーパー状のマンドレルが通され、かつ内周面に潤滑油が付着した素パイプを、周方向において径が徐々に変化するカリバーを有するロールダイスに向けて供給する工程、
上記素パイプの外周面を上記カリバーで押圧し、素パイプを長尺化かつ細径化させて仕上げパイプを得る工程
及び
この仕上げパイプの内周面にブラシを当接させてこの内主面に付着した潤滑油を除去する工程
を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るコールドピルガー圧延装置では、内周面の潤滑油が十分に除去されうる。この装置により、潤滑油による汚れが防止されうる。この圧延装置で得られた管に熱処理がなされても、潤滑油の炭化が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るコールドピルガー圧延装置が示された断面図である。
【図２】図２は、図１の圧延装置の一部が示された拡大図である。
【図３】図３は、図２の圧延装置の一部が示された拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１７】
図１及び２に示されたコールドピルガー圧延装置２は、一対のロールダイス４、マンドレル６、ロッド８、ブラシ１０及びユニバーサルジョイント１２を備えている。図１には、パイプ１４も示されている。図１において、左側が上流であり、右側が下流である。パイプ１４の上流側は素パイプ１４ａであり、パイプ１４の下流側は仕上げパイプ１４ｂである。
【００１８】
それぞれのロールダイス４は、軸１６、ボディ１８及びカリバー２０を有している。カリバー２０は、パイプ１４の外周面に当接している。このカリバー２０の径は、周方向において徐々に変化している。ロールダイス４は、軸１６を中心として回転する。ロールダイス４は、図１中の矢印Ａ１の方向及び矢印Ａ２の方向に、交互に回転する。矢印Ａ１の方向にロールダイス４が回転することにより、カリバー２０のうちパイプ１４と当接する部分の径及び深さが、徐々に大きくなる。矢印Ａ２の方向にロールダイス４が回転することにより、カリバー２０のうちパイプ１４と当接する部分の径及び深さが、徐々に小さくなる。ロールダイス４はさらに、図１の上流方向及び下流方向への往復運動も行う。ロールダイス４の回転及び往復運動により、パイプ１４のうちカリバー２０と当接する箇所が、パイプ１４の軸方向において変動する。
【００１９】
マンドレル６は、パイプ１４に挿入されている。マンドレル６は、パイプ１４の内周面と当接している。マンドレル６は、下流に向かってテーパー状である。マンドレル６は、硬質かつ高強度な金属材料からなる。図１の上下方向に沿ったマンドレル６の断面形状は、円である。
【００２０】
ロッド８は、マンドレル６に固定されている。ロッド８の軸線は、マンドレル６の軸線と一致している。ロッド８が下流方向に進行することにより、このロッド８に押されてマンドレル６も下流方向に進行する。ロッド８がその軸線を中心として回転することにより、マンドレル６も回転する。マンドレル６の回転により、パイプ１４のうちカリバー２０と当接する箇所が、パイプ１４の周方向において変動する。
【００２１】
ロッド８は、開口２２を有している。図示されていないが、この開口２２は流路に通じている。流路は、ロッド８の内部に設けられている。この流路を、潤滑油が流動する。潤滑油は開口２２から流出し、パイプ１４の内部に供給される。
【００２２】
ブラシ１０は、マンドレル６よりも下流に位置している。ブラシ１０は、パイプ１４に挿入されている。ブラシ１０は、パイプ１４の内周面に当接している。
【００２３】
ユニバーサルジョイント１２は、第一要素２４及び第二要素２６からなる。第一要素２４は、マンドレル６に固定されている。第二要素２６は、ブラシ１０に固定されている。換言すれば、ブラシ１０は、ユニバーサルジョイント１２を介してマンドレル６に取り付けられている。マンドレル６が下流方向に進行することにより、ユニバーサルジョイント１２に押されてブラシ１０も下流方向に進行する。
【００２４】
前述の通り、ブラシ１０がユニバーサルジョイント１２を介してマンドレル６に取り付けられているので、ブラシ１０はマンドレル６に対して回転自在である。従って、マンドレル６の回転によっても、ブラシ１０に過大な負荷がかからない。マンドレル６に生じた振動をユニバーサルジョイント１２が吸収するので、マンドレル６とユニバーサルジョイント１２との間での破断及びユニバーサルジョイント１２とブラシ１０との間での破断は生じにくい。
【００２５】
図３には、ブラシ１０の断面が示されている。このブラシ１０は、芯２８と多数のファイバー３０とを備えている。芯２８は、ろう材３２によってユニバーサルジョイント１２に接合されている。好ましいろう材３２は、銀ロウである。それぞれのファイバー３０の一端は、芯２８に埋設されている。ファイバー３０は、金属材料からなる。好ましくは、ファイバー３０は、ステンレス鋼からなる。
【００２６】
ブラシ１０は、複合層３４を有している。この複合層３４は、エラストマーマトリクスと、このエラストマーに囲まれた多数のファイバー３０とからなる。多数のファイバー３０の間にエラストマーが含浸させられることにより、複合層３４が形成される。エラストマーマトリクスの基材には、耐油性及び耐熱性に優れたポリマーが用いられる。好ましいポリマーとしては、シリコーンゴムが例示される。
【００２７】
以下、本発明に係る鋼管製造方法が説明される。この製造方法では、素パイプ１４ａが準備される。素パイプ１４ａは、ピアサー等の熱間加工で得られうる。他の方法により、素パイプ１４ａが得られてもよい。
【００２８】
この素パイプ１４ａに、マンドレル６が通される。この素パイプ１４ａ及びマンドレル６が、ロールダイス４に供給される。このとき、ロッド８の開口２２からは潤滑油が供給される。潤滑油は、素パイプ１４ａの内周面に付着する。この素パイプ１４ａの外周面が、ロールダイス４のカリバー２０で押圧される。ロールダイス４とマンドレル６とに挟まれて、素パイプ１４ａは塑性変形を起こす。具体的には、素パイプ１４ａが長尺化、細径化かつ薄肉化されて、仕上げパイプ１４ｂが得られる。塑性変形により、仕上げパイプ１４ｂは、マンドレル６に対して下流へと移動する。
【００２９】
仕上げパイプ１４ｂの内周面には、ブラシ１０が当接している。仕上げパイプ１４ｂが下流へと進行するとき、このブラシ１０によって潤滑油が掻き取られる。仕上げパイプ１４ｂは、潤滑油が除去された状態で、外部へ搬出される。従って、潤滑油による外部の汚れが防止されうる。この仕上げパイプ１４ｂに各種処理が施され、鋼管が得られる。仕上げパイプ１４ｂに熱処理が施された場合でも、潤滑油の炭化が抑制されるので、高品質な鋼管が得られうる。
【００３０】
ブラシ１０は、ゴムからなる円盤に比べて永久歪みが生じにくい。従って、このブラシ１０が長期間使用されても、潤滑油を掻き取る能力が低下しにくい。複合層３４の液密性が高いので、この複合層３４を有するブラシ１０は、潤滑油を掻き取る能力に優れる。
【００３１】
図３において矢印Ｄ１で示されているのは、ブラシ１０の直径である。直径Ｄ１は、パイプ１４に挿入される前の段階で測定される。直径Ｄ１は、仕上げパイプ１４ｂの内径Ｄ２との関係が考慮されて、適宜決定される。直径Ｄ１が内径Ｄ２よりも大きく設定されることにより、ファイバー３０が強く仕上げパイプ１４ｂに押し付けられる。潤滑油が十分に掻き取られるとの観点から、直径Ｄ１と内径Ｄ２との差（Ｄ１−Ｄ２）は２ｍｍ以上が好ましく、５ｍｍ以上がより好ましい。差（Ｄ１−Ｄ２）は、５０ｍｍ以下が好ましい。
【００３２】
図３において矢印Ｔで示されているのは、複合層３４の厚みである。潤滑油が十分に掻き取られるとの観点から、厚みＴは５ｍｍ以上が好ましく、１０ｍｍ以上がより好ましい。厚みＴは、１００ｍｍ以下が好ましい。
【００３３】
潤滑油が十分に掻き取られるとの観点から、それぞれのファイバー３０の太さは、０．０５ｍｍ以上が好ましく、０．１０ｍｍ以上がより好ましい。太さは、２ｍｍ以下が好ましい。
【００３４】
潤滑油が十分に掻き取られるとの観点から、それぞれのファイバー３０の長さは１０ｍｍ以上が好ましく、２０ｍｍ以上がより好ましい。長さは、２００ｍｍ以下が好ましい。
【００３５】
潤滑油が十分に掻き取られるとの観点から、ファイバー３０の密度は、５０本／ｃｍ以上が好ましく、１００本／ｃｍ以上がより好ましい。密度は、２０００本／ｃｍ以下が好ましい。密度は、軸方向における１ｃｍあたりのファイバー３０の本数である。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００３７】
［実験１］
［実施例１］
図１から３に示されたブラシを用意した。このブラシは、ステンレス鋼からなる多数のファイバーを有している。このブラシはさらに、シリコーンゴムを含む複合層を有している。このブラシの直径Ｄ１は、３５ｍｍである。複合層の厚みは、１５ｍｍである。このブラシを備えたコールドピルガー圧延装置により、内径が３０ｍｍである仕上げパイプを得た。
【００３８】
［実施例２から４］
ブラシの直径Ｄ１を下記の表１に示される通りとした他は実施例１と同様にして、仕上げパイプを得た。
【００３９】
［比較例１］
ブラシを設けなかった他は実施例１と同様にして、仕上げパイプを得た。
【００４０】
［残留する潤滑油の量の測定］
長さが５ｍである仕上げパイプの内部に残留する潤滑油の量を測定した。この結果が、下記の表１に示されている。
【００４１】
【表１】
2011131249.tif 000003
【００４２】
［実験２］
［実施例５］
図１から３に示されたブラシ（除去手段）を用意した。このブラシは、ステンレス鋼からなる多数のファイバーを有している。このブラシはさらに、シリコーンゴムを含む複合層を有している。このブラシの直径Ｄ１は、３０ｍｍである。複合層の厚みは、１５ｍｍである。このブラシを備えたコールドピルガー圧延装置により、内径が２５ｍｍである仕上げパイプを得た。
【００４３】
［実施例６及び７］
ブラシの直径及びパイプの内径Ｄ２を下記の表２に示される通りとした他は実施例５と同様にして、仕上げパイプを得た。
【００４４】
［比較例２］
ブラシに代えてゴム製の円盤を設けた他は実施例１と同様にして、仕上げパイプを得た。
【００４５】
［比較例３及び４］
円盤の直径及びパイプの内径Ｄ２を下記の表２に示される通りとした他は比較例２と同様にして、仕上げパイプを得た。
【００４６】
［残留する潤滑油の量の測定］
実験１と同様にして、仕上げパイプの内部に残留する潤滑油の量を測定した。この結果が、下記の表２に示されている。
【００４７】
【表２】
2011131249.tif 000004
【００４８】
表１及び２に示されるように、実施例の製造方法では、比較例の製造方法に比べて潤滑油の残留量が少ない。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る圧延装置は、種々の管の製造に用いられうる。
【符号の説明】
【００５０】
２・・・コールドピルガー圧延装置
４・・・ロールダイス
６・・・マンドレル
８・・・ロッド
１０・・・ブラシ
１２・・・ユニバーサルジョイント
１４・・・パイプ
２０・・・カリバー
２４・・・第一要素
２６・・・第二要素
３０・・・ファイバー
３４・・・複合層
【図１】
2011131249.tif 000005
【図２】
2011131249.tif 000006
【図３】
2011131249.tif 000007