(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのマンドレルを使用して内側キャビティを有する中空体から管を圧延するためのプロセスであって、圧延軸（Ｘ）と、圧延方向（２３）と、圧延機の上流に定義される入口側（２０）と、圧延機の下流に定義される出口側（２２）とを定義し、複数の圧延スタンド（１２）を備えた圧延機（５）を有する圧延プラント（Ｒ）が設けられ、
第１装填装置（１）と第１取出装置（２）と第１マンドレルコンベヤ（６）とが前記入口側（２０）に設けられ、
第２取出装置（３）と第２装填装置（４）と第２マンドレルコンベヤ（７）とが前記出口側（２２）に設けられ、
前記プロセスは、圧延サイクルにおいて、
前記第１装填装置（１）によって前記入口側（２０）から圧延軸（Ｘ）に沿って前記中空体（３９，４１）を装填する段階と、
前記第２装填装置（４）によって前記出口側（２２）から圧延軸（Ｘ）に沿って前記少なくとも一つのマンドレル（３１，３２）を装填して、前記少なくとも一つのマンドレル（３１，３２）の第１端部領域を前記第２コンベヤ（７）に接続する段階と、
前記圧延機（５）の中および前記中空体（３９，４１）の前記内側キャビティの中で圧延軸（Ｘ）に沿って前記少なくとも一つのマンドレル（３１，３２）を軸方向に移動させる段階と、
前記圧延軸（Ｘ）に関して前記少なくとも一つのマンドレルの前記第１端部領域の反対側の前記少なくとも一つのマンドレル（３１，３２）の第２端部領域を、前記第１コンベヤ（６）に一体的に固定して、前記少なくとも一つのマンドレル（３１，３２）の前記第１端部領域を前記第２コンベヤ（７）から解除する段階と、
前記圧延方向（２３）と反対の方向（Ｌ３）に前記第１コンベヤ（６）により前記マンドレル（３１）を同時に給送しながら圧延管を製造するように、前記中空体（３９，４１）を前記圧延機（５）の圧延スタンド（１２）の中に前記圧延方向（２３）に通過させることにより前記中空体（３９，４１）を圧延する段階と、
前記圧延管（４０，４２）の中および前記圧延機（５）から前記圧延方向（２３）と反対の方向へ前記圧延軸（Ｘ）に沿って前記マンドレル（３１，３２）を完全に引き抜く段階と、
を有する圧延プロセス。
【請求項２】
前記マンドレル（３０，３１）が、前記第１取出装置（２）によって前記圧延軸（Ｘ）から取り出され、次の圧延サイクルのために前記出口側（２２）へ移送される、請求項１に記載の圧延プロセス。
【請求項３】
少なくとも一つのラウンディングスタンド（１０）により実施される圧延管ラウンディング段階を有する、請求項１に記載の圧延プロセス。
【請求項４】
前記第１コンベヤ（６）への前記一体的固定と前記第２コンベヤ（７）からの前記少なくとも一つのマンドレル（３１）の解除とが調和して行われる、請求項１に記載の圧延プロセス。
【請求項５】
請求項１に記載の圧延プロセスを実行するのに適した既定長の管のための圧延プラント（Ｒ）であって、
各圧延サイクルで中空体（３９，４１）を圧延するのに適した複数の圧延スタンド（１２）を内部に有して、圧延軸（Ｘ）と圧延方向（２３）と各圧延管のための圧延サイクルとを定義する圧延機（５）と、
各圧延サイクルの前記圧延で前記圧延機（５）と協働するのに適した少なくとも一つのマンドレル（３０，３１，３２）と、
前記圧延機（５）の上流に配設される、各圧延サイクルで前記中空体を圧延軸（Ｘ）に沿って装填するのに適した第１装填装置（１）と、前記少なくとも一つのマンドレル（３０，３１，３２）を前記圧延軸（Ｘ）から取り出すのに適した第１取出装置（２）と、前記少なくとも一つのマンドレル（３０，３１，３２）の後端部を把持および解除するのに適した第１マンドレルコンベヤ（６）と、
前記圧延機（５）の下流に配設される、前記圧延管を前記圧延軸（Ｘ）から取り出すのに適した第２取出装置（３）と、前記少なくとも一つのマンドレル（３０，３１，３２）を前記圧延軸（Ｘ）に沿って装填するのに適した第２装填装置（４）と、前記少なくとも一つのマンドレル（３０，３１，３２）の前端部を把持および解除するのに適した第２マンドレルコンベヤ（７）と、
前記第２コンベヤ（７）による前記少なくとも一つのマンドレル（３０，３１，３２）の前記前端部の解除および把持のそれぞれと調和して、各圧延サイクルで前記少なくとも一つのマンドレル（３０，３１，３２）の前記後端部を前記第１コンベヤ（６）に把持および解除させる前記圧延プラント（Ｒ）の制御手段と、
を有する圧延プラント。
【請求項６】
前記圧延機（５）がマンドレル支持スタンド（８）を有する、請求項５に記載の圧延プラント。
【請求項７】
高さ調節可能ローラと長手方向マンドレル移動システムとを備えるマンドレル支持装置を前記第１マンドレルコンベヤ（６）が有する、請求項６に記載の圧延プラント。
【請求項８】
前記マンドレルの後部領域に電動駆動ピニオンと舌状係止解除装置とを備えるラック装置を前記長手方向マンドレル移動装置が有する、請求項７に記載の圧延プラント。
【請求項９】
前記圧延機（５）で前記中空体を給送するための装置（１１）が設けられる、請求項８に記載の圧延プラント。
【請求項１０】
前記圧延機（５）の最終圧延スタンドの下流に少なくとも一つのラウンディングスタンド（１０）が設けられる、請求項９に記載の圧延プラント。
【請求項１１】
緊急条件において前記圧延管または中空体から前記マンドレルを引き抜くためにギロチン状停止装置（９）が設けられる、請求項１０に記載の圧延プラント。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンドレルとともに作動する連続マルチスタンド圧延機で管を圧延するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の技術によるマンドレルとともに作動する長手方向マルチスタンド圧延機は従来、その構造にしたがって、また圧延速度の制御と管の中でのマンドレルの速度および位置とに特別に注目して、様々なタイプに分類される。
【０００３】
フローティングマンドレルつまり自由マンドレルを備える連続圧延機は、マンドレルと管の内壁との間に発生する摩擦力にしたがって、圧延作業のためマルチスタンド圧延機を通過する時にマンドレルが管の中で自由に動くものである。ゆえに、圧延スタンドが順に保持を行うにつれて、マンドレルが加速する。管からのマンドレルの引き抜きは、圧延作業の終了時に圧延ラインの外側で、またはいずれにしても管末端が最終圧延スタンドを出る時、そのため自由マンドレルが管と同じ給送速度である時に行われる。これらのタイプの圧延機では、非常に短いサイクル時間と、これゆえに毎分４〜５個といった高い生産性と、が得られる。
【０００４】
他方、このタイプの圧延機は様々な欠点を備えている。圧延ローラの間に位置する溝が第１スタンドでは詰まって（この状況は従来、「過剰充填」と呼ばれる）、圧延機の端部にある最終スタンドでは狭くなる（この状況は「過少充填」と呼ばれる）ため、マンドレルの加速は、管の寸法品質および欠陥にとって不都合である管の圧縮状態を引き起こす。そのため、圧延安定性と大きすぎる製品公差という問題が発生する。また、マンドレルが到達することない管の頭部は第１圧延ステップの直後に長い間高温のままであるのに対して、圧延作業が継続する際にマンドレルがまだ挿入されている後部は、それが接触しているマンドレルによって部分的に冷却されるため、管の長さ全体にわたる管冷却が不均一である。これらの圧延機では、管直径を校正するかさらに縮小する機能を持つ最終圧延作業の前に管の温度を標準化するため、通常は下流に加熱炉を設ける必要がある。
【０００５】
第二タイプの圧延機は、圧延作業中にマンドレルが保持されて技術的に好ましい速度で管よりもゆっくりと給送される「部分保持マンドレル圧延機」と呼ばれるものである。圧延作業の終了時に、管末端が最終圧延スタンドを離れてしまうと、マンドレルがまだ管の中にある状態で保持装置から解除され、これに続いて圧延ラインから外される。管からのマンドレルの引き抜きは圧延ラインの外で、いずれにしても管末端が最終圧延スタンドを離れた時に行われ、そのため自由マンドレルが管と同じ給送速度を取る時に行われる。非常に短いサイクル時間と、ゆえに管が毎分３〜４本などである高い生産性とが、このタイプの圧延機によって得られる。
【０００６】
他方、管に沿った温度の不均一性に関して、上記タイプの圧延機には同等の問題が発生する。第三タイプの圧延機は、ラックピニオン式マンドレルを保持するための装置を特徴とする「保持マンドレル圧延機」と呼ばれるものである。管圧延作業の終了時には、管末端が最終圧延機スタンドを離れる時に、管の外面を把持する引抜装置により圧延機の下流で管の先端部分がすでに把持されている。概して特定順序のローラ圧延スタンドの形状である引抜装置は、圧延と同じ方向で管を前方に引くのに対して、保持システムは、管の中から引き抜かれるようにマンドレルを固定して、圧延機の入口側へとマンドレルを後方に引き、ここからマンドレルが取り出されて、典型的なマンドレル搬送サイクルへ戻る。引抜装置または圧延機は、内側マンドレルが引き抜かれた時にこのマンドレルなしでさらに管を圧延することにより管の外径を縮小するという機能を果たす。このタイプの圧延機ではサイクル時間が長くなり、そのため上述のタイプよりも生産性が低く、概して毎分２本の管が圧延される。
【０００７】
保持マンドレルプラントでの従来の圧延作業では、圧延ステップにおいて、完全圧延サイクル中にマルチスタンド圧延機の入口から出口まで管と同じ運動方向に、保持速度とも呼ばれる被制御速度でマンドレルが給送される。
【０００８】
通常は、このタイプの圧延機で実行される圧延プロセスの各圧延サイクルの開始時に、管圧延の方向と同じ方向の運動で同じ中空体の先端の方向に、マンドレルの末端が最初に中空体へ挿入される。
【０００９】
この最初の作業は圧延軸との整列状態で行われ（この場合は整列挿入と呼ばれる）、または非整列状態で行われる（この場合は予備挿入と呼ばれる）。これは、マンドレル保持装置の移動距離を減少させることで圧延機のサイクル時間を短縮するとともに生産性を高めるのに、中空体へのマンドレルの予備挿入が使用されるからである。そのため、この技術での制約は、特に７″（１７７．８ｍｍ）以下の公称直径を持つものなどの小型または中型の管を圧延するのに使用される圧延機についての低い生産性である。
【００１０】
別のタイプの圧延機は、引抜機と圧延作業の終了時の管の解除とを伴いマンドレルが引抜機を通過する「保持マンドレル圧延機」と呼ばれるものである。このタイプの圧延機で実行される圧延プロセスは、管圧延作業の終了時に特殊な保持装置によってマンドレルが固定される一方で、圧延ラインに沿って管を引っ張ることにより引抜装置によって管がマンドレルから引き抜かれるというものである。中空体が引抜装置を完全に通過してしまうと、次にマンドレルが保持装置から解除され、ローラを押圧することで圧延ラインに沿って前方へ移送され、管の直後で引抜装置を通過し、最後に引抜機の下流で取り出されて、マンドレルの再利用のために配設された回路を辿る。このタイプの圧延機では、比較的短いサイクル時間（毎分２．５本の管）が得られる。
【００１１】
このタイプの圧延機の欠点は、まだ非常に高温であるマンドレルを押圧ローラによって移送することをプロセスが含み、マンドレル表面の損傷の危険を伴うということである。このタイプのプロセスでは、通常はラックタイプである圧延ステップでのマンドレル保持装置には、管の引抜の後でマンドレルを解除するのに適した、サイクル内で作動する解除装置が設けられる。
【００１２】
保持マンドレル圧延機で圧延プロセスを実行するため、引抜装置または圧延機にマンドレルを通過させるには、管およびマンドレルが圧延ラインに沿って移動するのが高速であるとして、各圧延サイクルで急速に開閉して最初に圧延管、次にマンドレルを通過させるスタンドを引抜装置または圧延機が備える必要がある。この引抜装置の作業で精度が保証されない場合には、二つの隣接ローラの角が不整合になり圧延管に長手方向の模様がついてしまうという危険が起こり得る。
【００１３】
保持マンドレル圧延機によるプロセスは、得られる管の品質と、管が圧延機を出る際の熱的条件とに関して好都合であり、実際には、管の最終直径への校正が中間加熱なしでも行われるのはこのタイプの圧延機のみである。
【００１４】
保持および部分保持の両タイプの効率的な圧延プロセスも確実にするため、マンドレル速度の安定性を保証し、頑丈で、チェーンおよび星形部材のシステムを設けずにマンドレルを係止および解除することが可能である保持装置を配設することは有意義である。実際、部分保持または保持マンドレルを含む圧延機の事例では、星形部材に巻かれて係止ギヤを備えるチェーンを有する装置は、発生する早期摩耗と、作業時間の経過とともに生じるチェーンそのものの騒音および伸延のために、好都合ではない。チェーンシステムのこのような欠点を解消するため、保持マンドレルおよび被制御速度タイプの周知のプラントの一部では、短いサイクル時間での圧延方法を開発するためサイクル内係止解除システムが用意された。しかし、これらのシステムはマンドレルの引抜軸とのセンタリング状態では作動せず、そのため係止解除システムに作用する曲げ荷重に関連した問題が生じる。
【００１５】
これに関連する圧延機および保持マンドレル圧延プロセスは特許文献１に開示されており、同文献では、マンドレルがまだ保持された状態での管の引抜の後で、中にマンドレルを含まずに管が引抜装置を搬送され圧延されて、圧延ラインに関して横方向に圧延ラインからマンドレルが取り除かれる。
【００１６】
しかし、上述した周知の保持マンドレルプラントでは、短い管はマルチスタンド圧延機の最終スタンドの軸と引抜機の第１スタンドとの間の距離よりも短いので、このような管を製造するのは困難である。
【００１７】
市場では、最終製品の柔軟性を高められる、つまりプラントの構成要素の量を最少にする交換作業によって様々な長さの管を圧延することが可能であり、管圧延サイクル時間を短縮してプラントの全体的生産性を高められ、完成した管の品質を高めるか少なくともこれを損なわず、プラントそのものよりも合理的な構造を有することでその生産および取扱いのコストを低下させる圧延プラントが必要とされている。
【００１８】
概して、上述したタイプの長手方向圧延機は、
−  圧延スタンドごとのローラの数（概して２または３）
−  すでに予備挿入されたマンドレルまたは整列挿入されたマンドレルを備える圧延機の入口側に中空体を装填することが可能であるかどうか。
−  第１圧延スタンドの上流に管の校正用スタンドが存在するかどうか。
−  ローラとやはり管の中に配設されるマンドレルとの間の管の厚さを圧延する最終圧延スタンドの下流に配設されるラウンディングスタンドが存在するかどうか。通常は、管からのマンドレルの引抜が非整列状態で実施されるこれらの圧延プロセスではラウンディングスタンドが使用される。
などのパラメータによっても定義される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０００８１９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の主な目的は、周知のプロセスよりも生産性が高く、圧延プロセスの生産性を低下させずにより妥当な構築および管理が可能な圧延機において実行され得る、マンドレルとともに作動する連続マルチスタンド圧延機で管を圧延するためのプロセスを実行することである。
【００２１】
本発明の別の目的は、上記の圧延プロセスの実施に最適であって妥当な製造および実施が可能である圧延プラントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
少なくとも一つのマンドレルを使用して内部空洞を有する中空体から管を圧延するためのプロセスによって、本発明の第一態様にしたがってこれらの目的が達成され、複数の圧延スタンドを備えて圧延軸と圧延方向と圧延機の上流に定義される入口側と圧延機の下流に定義される出口側とを定義する圧延機を有する圧延プラントが設けられ、第１装填装置と第１取出装置と第１マンドレルコンベヤとが入口側に設けられ、第２取出装置と第２装填装置と第２マンドレルコンベヤとが出口側に設けられ、このプロセスは圧延サイクルにおいて以下の段階を有する。
−  第１装填装置によって入口側から圧延軸に沿って中空体を装填する段階。
−  第２装填装置によって出口側から圧延軸に沿って少なくとも一つのマンドレルを装填し、少なくとも一つのマンドレルの第１端部領域を第２コンベヤに接続する段階。
−  圧延機の中と中空体の内部空洞の中とを通って圧延軸に沿って少なくとも一つのマンドレルを軸方向に移動させる段階。
−  少なくとも一つのマンドレルの第２端部領域を第１コンベヤに一体的に固定して、少なくとも一つのマンドレルの第１端部領域を第２コンベヤから解除する段階。
−  圧延方向と反対の方向に第１コンベヤによりマンドレルを同時に給送しながら圧延管を製造するように、圧延機の圧延スタンドに中空体を圧延方向に通過させることにより中空体を圧延する段階。
−  圧延管の中と圧延機とからマンドレルを完全に引き抜く段階。
【００２３】
各圧延サイクルで中空体を圧延するのに適した複数の圧延スタンドを内部に有するとともに、各圧延管について圧延軸と圧延方向と圧延サイクルとを定義する圧延機と、
各圧延サイクルでの圧延で圧延機と協働するのに適した少なくとも一つのマンドレルと、
圧延機の上流に配設される、各圧延サイクルで圧延軸に沿って中空体を装填するのに適した第１装填装置と、圧延軸から少なくとも一つのマンドレルを取り出すのに適した第１取出装置と、少なくとも一つのマンドレルの後端部を把持および解除するのに適した第１マンドレルコンベヤと、
圧延機の下流に配設される、圧延軸から圧延管を取り出すのに適した第２取出装置と、圧延軸に沿って少なくとも一つのマンドレルを装填するのに適した第２装填装置と、少なくとも一つのマンドレルの前端部を把持および解除するのに適した第２マンドレルコンベヤと、
各圧延サイクルで少なくとも一つのマンドレルの後端部を第１コンベヤに把持および解除させて、第２コンベヤにより少なくとも一つのマンドレルの前端部を調和してそれぞれ解除および把持する圧延プラントの制御手段と、
を有する、上述した圧延プロセスを実行するのに適した規定長の管のための圧延プラントによって、本発明の第二態様にしたがっても上述の目的が達成される。
【００２４】
そのため、本発明の圧延プロセスでは、圧延サイクルで使用されるマンドレルは中空体に整列状態で挿入されるが、末端部を最初に最終圧延機スタンドへ通すことにより、保持マンドレル圧延機の通常動作と比較すると逆にマルチスタンド圧延機の中を反対方向に、つまり圧延方向と逆の方向に進行する。
【００２５】
本発明の圧延プロセスの画期的な特徴により、周知のタイプの保持マンドレル圧延プロセスが使用される時に得られる長所を維持しつつ、引抜装置または圧延機をプラントから省略してもよい。本発明のプロセスから直接的に得られるさらなる長所は、様々な長さの管、特に今日では普通に製造されているもの、つまりマルチスタンド圧延機の出口で約８〜１０ｍｍを超える長さを持つものよりも短いものでも圧延する可能性を有していることである。
【００２６】
圧延ラインの端部で引抜圧延機を使用しないことで、壁厚がさらに小さい管が得られる。実際、当該技術の事例では普通に見られるように保持マンドレル圧延機に引抜圧延機が設けられると、細い管、つまり直径／厚さの比が大きな管を圧延する可能性が低下する。これは、管の外径の３％〜５％の縮小を生じるさらなる圧延機能を引抜圧延機が普通は果たすためであり、マンドレルがここに含まれない時には、この作業は１．５％〜２．５％の管壁の厚さ増加を伴う。本質的に、管の外径とその厚さとの比には４．５％〜７．５％の減少が見られるだろう。本発明のプロセスによってこれが回避される。
【００２７】
しかし、本発明のプロセスは保持マンドレル圧延プロセスに由来するので、このようなタイプの圧延機と同じ長所が維持され、また、マンドレル圧延段階と、周知の技術の保持マンドレル圧延機では校正または伸縮タイプの圧延機で実行されるのが普通である最終直径の縮小段階との間の中間加熱を回避しながら、管の最終直径を縮小する可能性が向上する。
【００２８】
要するに、マンドレルコンベヤが圧延機の下流に配設されているので、特定の圧延サイクルに使用されるマンドレルが圧延機の下流で装填されて、マンドレルコンベヤによってマルチスタンド圧延機へ逆に挿入されるのである。特定のマンドレルとともに圧延される中空体は、圧延方向に対して横方向にこれを移動させることにより装填され、マルチスタンド圧延機の入口について圧延軸に沿って配設される。マルチスタンド圧延機の第１スタンドを出て逆方向に中空体へとマンドレルの挿入は継続し、中空体の末端から突出するマンドレル後端部は、マルチスタンド圧延機の入口側でマンドレルコンベヤに最終的に係止される。このような目的のため、マンドレルの後端部は係止に適した特殊な舌部を備える。この点に、使用される中空体と製造される管との特徴にしたがってマンドレルが載置される。それから、マンドレルが被制御圧延速度で逆方向に進む間に、従動給送ローラによって中空体がマルチスタンド圧延機へ押入される。
【００２９】
圧延プラントの制御システムは、マンドレルヘッドがスタンドのすぐ下流に設けられる時には管壁の厚さが圧延される最終スタンドにおいて管の最終部分（末端または後部分）を圧延することで、圧延管をマンドレルから引き抜く別の引抜圧延機を使用する必要性を解消する。このような点は従来、マンドレルと圧延管との間のミーティングポイントと呼ばれる。
【００３０】
次に、管がマルチスタンド圧延機の出口に向かって動き、一方、マンドレルが圧延機の入口領域に向かって反対方向に動く。このようなマンドレルと管との間の相対運動の運動力学のため、すでに圧延された管が、その内部空洞に保持されているマンドレルを覆っている時間間隔が短縮される。これにより、管よりも低い温度を有するマンドレル本体との接触により生じる管の冷却が抑制されることで、中間加熱を必ずしも続行することなく外径を縮小するために可能な次の圧延作業を容易にする。
【００３１】
管がマンドレルから分離されてしまうと、圧延機のボリュームから完全に自由な位置であるマルチスタンド圧延機の下流で管が停止し、一方で、使用されたマンドレルは、マンドレル先端が圧延機スタンドの完全に外側に配設されて圧延機のボリュームから全体として自由になった位置である圧延機の入口で停止する。
【００３２】
この点において、入口側では、完了したばかりの圧延サイクルで使用されたマンドレルが、圧延ラインから外れるように圧延軸からライン外位置へ横方向に取り除かれる。同時または直後に、前と同じ手順で次の圧延サイクルを開始するため、次の中空体がライン外から圧延軸へ装填される。
【００３３】
次の中空体のライン上にある入口挿入領域でラインからマンドレルを取り外すこのような作業は、様々な手法で、例えば調和して作動する二つの回転アームを採用することで行われるとよい。
【００３４】
マルチスタンド圧延機の出口側では、制動後に達した静止位置にある、完了直後の圧延サイクルで圧延された管が、様々なシステムによって、例えば回転アームによって、回転軸からライン外へ取り除かれる。次のサイクルの圧延に使用される予定のマンドレルは、例えばやはり回転アームによって、ライン外から回転軸へ移送される。サイクル時間を短縮するため、これら二つの回転アームの運動が調和して行われる。
【００３５】
このサイクルでは、プロセスの前のサイクルすべてと同様に、新しいマンドレルが圧延機へ逆向きに挿入されることで、前のサイクルについて上述した作業のすべての段階を再現する。
【００３６】
本発明によるプロセスによってもたらされるいくつかの長所は、以下の通りである。
・  高い生産性が維持され、長い管の圧延が可能である。
・  プロセスを実行する引抜圧延機をプラントに設ける必要がない。
・  圧延機の入口側に配設されるマンドレルコンベヤの作業移動距離が減少する。
・  マルチスタンド圧延機のスタンドに保持される時に、デッドタイム、つまりサイクル時間と管圧延時間との差が減少する。
・  圧延管の空洞からマンドレルを引き抜く段階で引抜機のローラの下で管が摺動することによるマンドレルへの管の固着の危険が解消される。
・  周知の保持マンドレル圧延機により通常は圧延されるものより短い管も圧延され得る。
・  比較的薄い壁を持つ管も圧延され得る。
【００３７】
従属請求項は、本発明の好適な実施形態に言及している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
添付図面を用いて非限定的な例として示される本発明による管圧延プロセスの好適だがこれに限られない実施形態についての詳細な説明を参照すると、本発明のさらなる特徴および長所がより明らかになるだろう。
【図１】本発明の管圧延プロセスの一段階が実施される管圧延プラントの平面図を図示する。
【図２】図１の段階よりも後にあるプロセスの一段階における図１のプラントの平面図を図示する。
【図３】図２の段階よりも後にあるプロセスの一段階における図１のプラントの上面図を図示する。
【図４】図３の段階よりも後にあるプロセスの一段階における図１のプラントの上面図を図示する。
【図５】図４の段階よりも後にあるプロセスの一段階における図１のプラントの上面図を図示する。
【図６】図５の段階よりも後にあるプロセスの一段階における図１のプラントの上面図を図示する。
【図７】第１動作位置にある図１のプラントの要素の圧延軸Ｘに平行な方向の図を示す。
【図８】図７の要素の圧延軸Ｘに直交する面における断面図を示す。
【図９】第２動作位置にある図７の要素の圧延軸Ｘに直交する面における断面図を示す。
【図１０】図１のプラントのさらなる詳細についての圧延軸Ｘに平行な方向における図を示す。
【図１１】図１０の要素の圧延軸Ｘに直交する面における断面図を示す。
【図１２】第２動作位置にある図１０の要素の圧延軸Ｘに直交する面における断面図を示す。
【００３９】
様々な図の同じ数字は同じ要素または部品に対応する。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図を参照すると、本発明により被制御速度および高生産性でマンドレルによる管の連続圧延プロセスを実行する、被制御速度でマンドレルとともに作動する圧延プラントの好適な実施形態が、全体として参照符号Ｒとして示されている。圧延プラントは、圧延軸Ｘと、中空体３９と呼ばれる圧延対象材料の材料と圧延管４０とが辿る圧延方向２３とを定義し、図ではこの方向が左から右に描かれている。記されていなくても、図１から６で圧延方向２３は同じである。プラントは従来、圧延軸からマンドレルを取り出すための装置２と圧延軸に沿って中空体を装填するための装置１とが設けられる入口領域または側２０と、マルチスタンド圧延機５が設けられる正しくは圧延領域２１と、マンドレルを装填するための装置４と圧延軸Ｘから圧延管を取り出すための装置３とが設けられる出口領域または側２２とに分割される。
【００４１】
圧延軸に沿って中空体を装填するための装置１は、マルチスタンド圧延機５の入口に配置され、圧延軸の側方に取り付けられる回転アームの形で製作されると好都合であるがこれに限られない。動作時に、中空体を装填するためのこのような装置１は、側方のライン外位置から中空体３９を取り上げ、中空体とマンドレル（当該技術で周知の装置なので図には詳細に示されていない）とを支持するためにローラが配設された圧延軸に沿ってこれを載置する。
【００４２】
圧延軸からマンドレルを取り出すための装置２は、やはりマルチスタンド圧延機５の入口に配置されて、圧延軸Ｘの側方に取り付けられる回転アームとともに製作されると好都合であるがこれに限られない。マンドレルを取り出すための装置２は、中空体を装填するための装置１と圧延軸Ｘについて反対の側で、マルチスタンド圧延機５の入口に取り付けられる。
【００４３】
動作時に、装置２は、管４０を圧延するように機能するマンドレル３０を各圧延サイクルの終了時に圧延軸Ｘから取り上げ、圧延ラインの外側の側方位置にこれを搬送する。この位置は、図には詳細に示されていない周知の手法で、圧延作業中に管から受け取られる熱のために温度が上昇するマンドレルの冷却作業と、他の圧延サイクルでの使用のため圧延機の出口側２２へ移送される前の潤滑作業とを含むプロセスに使用されるマンドレル再循環装置の一部を形成する。
【００４４】
圧延軸Ｘから圧延管４０を取り出すための装置３は、マルチスタンド圧延機５の出口に配置され、保管のためまたは他の機械加工または作業のため圧延の終了時に管４０を取り上げて圧延軸から側方ライン外位置へこれを搬送する、圧延軸Ｘの側方に取り付けられる回転アームの形で製作されると好都合であるがこれに限られない。この圧延軸Ｘから管を取り出すための装置３は、圧延軸Ｘについて図の底側の区分に示される、中空体を装填するための装置１と同じ側で、マルチスタンド圧延機の出口に取り付けられる。
【００４５】
圧延軸Ｘに沿ってマンドレルを装填するための装置４はマルチスタンド圧延機５の出口に配置され、圧延軸Ｘの側方に取り付けられる回転アームの形で製作されると好都合であるがこれに限られない。動作時に、装置は側方ライン外位置からマンドレル３１を取り上げて、出口側２２でマンドレル用コンベヤ７の一部を形成するローラ（周知の技術であるためやはり詳細には図示されない）がマンドレルおよび管を支持するために配設されたところで圧延軸Ｘに沿ってマンドレルを降ろす。マンドレルを装填するための装置４は、圧延軸Ｘについて図の上側の区分に示されたマンドレルを取り出すための装置２と同じ側で、マルチスタンド圧延機５の出口に取り付けられる。
【００４６】
マルチスタンド圧延機５は、スタンドごとに二つ以上のローラを含む交互スタンド圧延機として製作され、圧延軸Ｘに沿って奇数スタンドのローラによるジャンプが偶数スタンドの溝底部に対応するかその逆であるようにスタンドが相互に連続することが好ましいが、これに限られない。本発明のプロセスは、発明の趣旨を逸脱することなく他のタイプの管圧延機によって実行されてもよい。
【００４７】
入口側２０のマンドレルコンベヤ６は本質的に、高さ調節可能なローラと、電動駆動ピニオンを備えるラックタイプであることが好ましいがこれに限られない長手方向マンドレル移動システムとを備えるマンドレル支持装置を有する。マンドレルコンベヤは、マンドレルの後部領域に配設された舌部と嵌合するための係止解除装置６１も、有する。係止解除装置６１はいわゆる「跳ね橋」タイプのものであり、マンドレルの後舌部と関連して作用する。跳ね橋の閉位置が図７および８に示されているのに対して、図９には開位置が示されている。図の描写で考えると反時計方向回転によって、装置６１が係止位置から解除位置へ動く。代わりに、解除から係止への移動は時計方向回転で行われる。装置６１は、ラック装置（不図示）の前端部にそれぞれ固定される二つの別々のヘッド６８，６９と、第２ヘッド６９に配設されるスロットに他端部で嵌合するとともにマンドレルの後舌部の上部と嵌合する跳ね橋で構成される、第１ヘッド６８にヒンジ止めされるレバー６７とを有し、このようなレバー６７の中央は逆向きＵ字溝の形状である。ヘッド６９に配設されるレバー６７の支点となり前の変形例と逆の方向の回転により同じ機能を有するように装置６１の要素を配設することも、可能である。
【００４８】
装置６１はまた、レバー６７の急速な開閉を制御するための装置６３も有し、この装置は可動カム６５により制御される。それぞれの可動カム装置６６に制御される、装置６１を閉位置にロックするための装置６４が設けられると好都合である。
【００４９】
装置６１は、ラック装置（図示せず）の前端と第一のヘッド６８にヒンジで取り付けられるレバー６７にそれぞれ取り付けられる２つの別々のヘッド６８，６９を有し、第２のヘッド６９に設けられるスロットにおける他端においてマンドレルの後トングの最上部に係合される跳ね橋からなり、そのようなレバー６７は中央に逆Ｕ型の溝をもつ形状である。また、ヘッド６９に配置されて先述の変形例と逆方向に回転する同じ機能を有するレバー６７の支点を提供するように、装置６１の要素を配置することもできる。
【００５０】
出口側２２のマンドレルコンベヤ７は、高さ調節可能なローラと、電動駆動ピニオンを備えるラックタイプであることが好ましいがこれに限られない長手方向マンドレル移動システムとで構成されるマンドレル支持装置を有する。
【００５１】
出口側２２のマンドレルコンベヤ７は、マンドレルの先端部の近傍に配設されるマンドレルの舌部と嵌合する跳ね橋係止解除装置７１を有する。装置７１の係止位置が二つの図１０，１１に示されているのに対して、装置のマンドレル解除位置は図１２に示されている。
【００５２】
装置７１は、圧延機の出口側のラックの前端部に固定されるヘッド７６と、ヘッド７６にヒンジ止めされる跳ね橋で構成されるレバー７７とを有する。係止解除装置７１は舌部の底部ではなく舌部の上部のみでマンドレルと嵌合するのに適しており、レバー７７は逆向きＵ字溝を装備している。装置７１は、図の描写で考えると反時計方向回転によって係止位置から解除位置に動く。代わりに、解除から係止への移動は時計方向回転で行われる。
【００５３】
レバーを逆方向に回転させることにより達成される、同じ機能を持つヘッド７６を、回転軸Ｘの反対側に配設することも可能である。装置７１は、ラックに取り付けられて可動カム７５により制御される制御装置７３も有する。
【００５４】
それぞれのコンベヤ６および７に内含される入口側２０および出口側２２の係止解除装置６１および７１は、先端および末端において所与の回転サイクルで作動するマンドレル係止解除作業が各サイクルで周期的かつ急速に達成されるという長所を有し、緊急時のみこれらの作業を行う係止解除装置とは異なっている。
【００５５】
また、入口側２０でのマンドレルコンベヤ６の係止解除作業は、出口側２２でのマンドレルコンベヤ７の係止解除装置と調和して正確かつ迅速に行われる。
【００５６】
圧延機５にはマンドレル支持スタンド８も設けられ、その機能は、管がない場合に圧延スタンド１２を経由してラウンディングスタンド１０を通る圧延方向２３と逆の方向の逆方向通過においてマンドレルがローラに当たることでローラおよび／またはマンドレルに損傷を与えるのを防止するように、マンドレル３１をセンタリング状態にしておくことである。マンドレル支持スタンド８は、マンドレルの寸法で閉じられて即座に開き圧延段階で中空体の通過を可能にする調節可能ローラで構成される周知の技術の装置である。
【００５７】
圧延プロセスをさらに向上させ、すべて一緒に存在するか個別に挿入されるある種の装置が圧延プラントＲに設けられると好都合であるが、必須ではない。圧延ラインＸに沿って入口側２０に設けられるのは、緊急時に起動して管からマンドレルを引き抜くのに適した、「緊急ギロチン」とも呼ばれるギロチン状停止装置９である。緊急ギロチン９は、中空体の末端区分により非妨害位置と妨害位置との間で移動可能である後退可能な「Ｕ」字形の支承面で構成される。圧延される中空体または管がまだマンドレルに挿入された状態で圧延が非妨害状態にある場合に、中空体または管の移動に対するコントラストを発生させるのにこのような面が使用される。緊急ギロチン９は入口側２０の様々な点に配置されてもよいが、常に圧延軸Ｘの上にある。好適な解決法は、マンドレルが完全後退位置にあって緊急引抜位置で係止解除装置６１に係止される時のマンドレルの先端と、中空体が入口領域２０で整列配置される時の中空体の後縁部との間に空間を残したままで、入口側２０に緊急ギロチン９を配設することである。
【００５８】
厚さを圧延する最終圧延スタンド１２の下流に配設されるラウンディングスタンド１０を設けることも可能である。ラウンディングスタンド１０は、マンドレルと管の内径との間に概ね均一な間隙を作り出すという目的を果たし、圧延サイクルの最終段階で管を制動するための有効な装置としても使用されるとよい。圧延管の末端が、厚さを減少させる最終スタンドを離れると、ラウンディングスタンドを使用することによって管が制動され、このような作業によって、圧延の終了時に管を制動させるのに必要なサイクル時間および空間が削減される。代替的に、圧延ラインＸに沿って連続して配設されるいくつかのラウンディングスタンド１０を設けることも可能である。
【００５９】
さらに、中空体を圧延機へ給送するための装置１１が圧延プラントＲに設けられてもよい。給送装置１１（単純化のため図４のみに図示）は、圧延軸Ｘに沿って中空体が装填された後で、非妨害状態の中空体について径方向反対の位置から中空体と接触する位置まで移動する、少なくとも一つが電動化された一つ以上の一連のコントラストローラを有することが好ましい。このような給送装置１１は、被制御速度および位置という条件で、中空体がマルチスタンド圧延機５において給送されることを可能にする。
【００６０】
さらに、中のマンドレルの逆挿入段階中に中空体を定位置に静止したままにしておくのに給送装置１１が採用されると好都合であるが、必須ではない。
【００６１】
上述した発明による圧延プラントＲによって、本発明にしたがい管圧延プロセスが実行され、その段階が以下に詳述される。従来通り、他に明記されなければ、様々な要素の「前」および「後」という表記は、圧延方向２３を指し、つまり前は矢印２３の先端を指し、後は矢印２３の末端を指す。
【００６２】
図１を参照すると、この説明を一般化するためのサイクル「ｎ」と記される速度でプラントが作動する時に、発明の管圧延プロセスが何であれ、サイクルの開始段階にある圧延プラントＲが描かれており、「ｎ」は一般的な圧延サイクルを指す序数を示す。圧延ラインＸに沿って出口側２２に存在するのは、前のサイクル「ｎ−１」ですでに完全に圧延された管４０であり、管を圧延するように機能したマンドレル３０はすでに管から完全に引き抜かれて、管４０は矢印Ｔ３と記される横方向に回転アーム３を起動させることにより圧延ラインＸから取り出される用意が整っている。この段階では、矢印Ｔ２と記された横方向に回転アーム２を起動させることにより圧延ラインＸから取り出される準備が整ったマンドレル３０が、入口側２０でコンベヤ６に配設されている。
【００６３】
この段階で、矢印Ｔ４と記された横方向に回転アーム４を起動させることにより、圧延ラインＸへ挿入される準備が整った別のマンドレル３１が、「ｎ」サイクルの圧延作業のため出口側２２で圧延ラインＸの側方に配置されている。この段階で、出口側２２にマンドレルを係止するための装置７１は、係止位置Ｐ１におけるマンドレル３１の先端の高さで圧延ラインに沿って配設され、入口側２０の係止装置６１は、解除位置Ｐ３ですでに解除されたマンドレル３０の後部にある。
【００６４】
中空体３９は、圧延ラインの側方で、回転アーム１を矢印Ｔ１の方向に起動させることにより圧延ラインＸへ挿入されて「ｎ」圧延サイクルを受ける準備が整っている。
【００６５】
図２は、圧延プロセスの次の段階を示す。ここでマンドレル３０は回転アーム２により圧延ラインから取り出されており、図の上側または圧延ラインＸに対して左側において、出口側２２へ戻る前に他の作業を受け続ける準備が整っており、マンドレルの冷却および潤滑作業が適切な圧延のサイクル時間よりも長い場合にはプロセスで採用されるマンドレルの量が多いかもしれないので必ずしもサイクルはｎ＋１とは限らないが、次の圧延サイクルのために機能する。
【００６６】
「ｎ」圧延サイクルで圧延される中空体３９は、中空体３９の前端が給送装置１１にある状態で回転アーム１の回転により圧延軸Ｘに挿入される。
【００６７】
解除位置Ｐ３と係止位置Ｐ４との間で矢印Ｌ１により示されたように、中空体３９の後端部に向かって係止装置６１が動かされる。この段階で、入口側２０について上述した作業と調和して、圧延ラインＸから図に示された側方の方向にラインＸの底部に向かって回転アーム３の回転により圧延管が取り出される作業も、出口側２２で実施される。回転アーム４の回転によりマンドレル３１が圧延軸Ｘに沿って調和して装填され、圧延方向２３と反対の矢印Ｌ２の方向にマンドレルを一体的に押すことにより移動を開始する係止位置Ｐ１の係止装置７１により、マンドレル３１の前部が把持される。
【００６８】
圧延プロセスの次の段階の作業が図３に示され、係止装置７１に押されたマンドレル３１が最初にマルチスタンド圧延機５の中を逆向きに通過して、マンドレル支持スタンド８により案内され、次にマンドレル３１の後部領域が係止位置Ｐ４にある係止装置６１に配置されるまでやはり中空体３９の中を通過する。この位置に達してしまうと、解除位置Ｐ２にある係止装置７１がマンドレル３１の前部を解除し、特殊な舌部を装備するマンドレル３１の後部領域を係止装置６１が調和して把持する。こうしてマルチスタンド圧延機５へ中空体３９を給送して図４および５に示された圧延段階を実施する給送装置１１によって、中空体３９が受け取られる。
【００６９】
係止位置Ｐ４と解除位置Ｐ３との間の圧延方向２３に対して後戻りになる矢印Ｌ３で示される方向に係止装置６１により給送されるマンドレル３１の移動により、マルチスタンド圧延機５で中空体３９の圧延が行われる。圧延機５の圧延スタンド１２のローラにより生じる矢印Ｌ４で示された中空体３９の移動と、マンドレル３１の移動が調和して行われる。矢印Ｌ３の方向におけるマンドレル３１の移動速度は、最終圧延スタンド１２つまり図の描写では数字１２と示されたスタンドの間で最も右側のスタンドであって「ミーティングポイント」を定義するスタンドを管４２の後端部が離れる時にマンドレル３１の前端部が完全に圧延されて管の後端部に配置されるようにして決定される。こうして、完全に圧延されたマンドレル３１が、ミーティングポイントを通過した後に管４２の空洞から完全に引き抜かれる。
【００７０】
その間に、今ではマンドレル３１から解除された係止装置７１が、解除位置Ｐ２と係止位置Ｐ１との間の圧延方向２３にしたがって矢印Ｌ５と記された移動により動かされ、ここでマンドレル３２が係止され、これは次の圧延サイクル「ｎ＋１」で使用される。
【００７１】
図５に示されているように、圧延スタンド１２のローラによる圧延に加えて、管４２が一つ以上のラウンディングスタンド１０を通過するようにしてもよい。この作業は任意であり、完成した管の形状の向上に貢献する。
【００７２】
この最終圧延段階では、管４２の内側から出たマンドレル３１が制動され、次の圧延サイクル「ｎ＋１」の開始時に圧延ラインから取り出されるように、マルチスタンド圧延機５のボリュームの外側となる位置で、図６に示されているように圧延ラインＸに配置される。マンドレル３１の後部領域が解除位置Ｐ３で係止装置６１の把持により解除されて、回転アーム２を回転させることで取り出しが可能となることは自明である。
【００７３】
出口側２２では、マルチスタンド圧延機５のボリューム領域から完全に取り出された後で、回転アーム３を回転させることにより圧延管４２が圧延ラインＸから取り出される準備が整い、次の圧延サイクル「ｎ＋１」の作業の開始が可能となる。
【００７４】
こうして、上述した前のサイクル「ｎ」と同じ作業で、そして次のマンドレル３２を使用することにより、中空体４１の次の圧延サイクル「ｎ＋１」が開始するとよい。
【図１−２】
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【図３−４】
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【図５−６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１−１２】
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