(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプの長さに亘る任意の位置において配置されうる少なくとも１つの壁肉厚部を有する、熱間圧延シームレスパイプを製造するための方法において、  第１の圧延スタンド，第２の圧延スタンド及び第３の圧延スタンドを含む少なくとも３個の圧延スタンドと、第１の圧延スタンド，第２の圧延スタンド及び第３の圧延スタンド毎に少なくとも２個のロール（３）を有する複数スタンドマンドレルバー圧延機によって、前記ロール（３）は要求された公称壁厚にイナーツールとしてマンドレルバー（２）の上で中空シェルを圧延するとともに、前記パイプの長さに亘るある指定された位置において、前記いずれかの圧延スタンド内で前記ロール（３）をオープンすることによって、前記パイプの外側に前記公称壁厚に比較して厚みのある要求された壁肉厚部を生成するものであって、   前記壁肉厚部が、前記指定された位置における、前記圧延方向に連続している２個の圧延スタンドである第１の圧延スタンド及び第２の圧延スタンドのみによって、仕上げ圧延され、  前記ロール（３）がオープンする際の前記ロールの輪郭によって前記壁肉厚部が形成されるとともに、前記仕上げ圧延により、前記壁肉厚部の仕上げ輪郭の断面の円形状からの偏差が最小化され、  第１の圧延スタンド及び第２の圧延スタンドより前記圧延方向の上流に位置する圧延スタンドがある場合、前記圧延方向の上流に位置する圧延スタンド内の対応するロールは、前記壁肉厚部に相当する部位が適切な壁厚となるようにオープンされ、  第３の圧延スタンドを含む、第１の圧延スタンド及び第２の圧延スタンドより前記圧延方向の下流に位置する圧延スタンドは、第１の圧延スタンド及び第２の圧延スタンドより形成された前記壁肉厚部と、前記下流に位置する圧延スタンドのロールとが接触することで、前記壁肉厚部の肉厚を減少させないようにするように、前記ロールをオープンすることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、  前記壁肉厚部を仕上げ圧延する第１の圧延スタンド及び第２の圧延スタンドは、試験圧延手順によって決定され、 前記試験圧延手順は、始めに、壁肉厚部を有していないパイプを、選択されたマンドレルバー（２）を用いて圧延する工程と、 一部に壁肉厚部を有するパイプを、同じマンドレルバー（２）を用いて圧延し、 前記壁肉厚部の仕上げ輪郭の断面の円形状からの偏差を測定する工程を含む、  方法。
【請求項３】
前記マンドレルバー圧延機における圧延の後に、前記マンドレルバー（２）は、前記パイプから引き抜かれ、そして引き続き前記パイプの外方の側での前記壁肉厚部は、前記全体の長さに亘り、一定の外径を有するパイプを生成するために、続く圧延によって前記パイプの内方の側へ促進されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記壁肉厚部は、前記マンドレルバー圧延機あるいはストレッチレデュ―シングミルの下流に位置している、マンドレルバー抽出圧延機によって、前記パイプの内方側へ完全に促進されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記パイプの前記内方の側へ促進される前記壁肉厚部は、較正プレスによって前記パイプの前記外方の側へ部分的に次いで促進されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記生成された壁厚肉部は、少なくとも３００ｍｍの長さに亘って、前記パイプの前記長手方向に延在していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提要件に従って肉厚化された端部を備えた熱間圧延シームレス管材あるいはパイプを製造するための方法に関する。
【０００２】
加熱されたブロックから肉厚の壁で囲われたシームレス中空シェルを製造するためのマンネスマン兄弟の発明以来、管材への更なる熱間稼働工程における、同じ熱で、この中空シェルをストレッチ成形するための色々な提案がなされてきた。この点に関してのキーワードは、例えば、一般的に知られている連続圧延法、プッシュベンチ法、プラグ圧延法、およびピルゲリング法を含んでいる。
【０００３】
前述したすべての方法は、異なった寸法の範囲および材料についてのそれらの利点を有し、ここで重なりがまた存在する。連続圧延およびプラグ圧延の方法は、５”から１８”の平均寸法範囲に対して使用され、そしてピルゲリング法は、最大２６”の寸法範囲に対して使用される。
【０００４】
熱間圧延による加熱ブロックからのシームレス管材の製造に特有な特徴は、穿孔−延伸−更なる加工の間管端部の直径の可能な引き続きのサイジングを伴う最終圧延の３個の工程である。
【０００５】
連続的なランを形成すべく溶接された接続によって、結合されるラインパイプの場合、できるだけ速く且つパイプの何らかの内部オフセットなしで、一緒にパイプを溶接することができることは、重要である。これを達成する方法の一つは、厳密な許容度の内径へのラインパイプの機械的な内部加工である。この場合、壁厚が規定の最小壁厚に不足していないことを、確かにするために、内方側の機械加工に先立ち、端部において肉厚にされることは、これらのパイプにとって好便である。
【０００６】
他の例は、個別のパイプが、連続的なランを形成すべく、スレッド接続によって結合される油田用のパイプによって提供される。パイプは、一体のスレッドを具備し、かくして付加的なパイプ結合なしで、一緒に螺子止めされる。パイプに導入されたスレッドはパイプを弱め、それはスレッド接続ポイントが、パイプ本体よりもより少ない負荷を吸収することができることを意味している。外方および内方の円周上で肉厚化された端部は、この欠陥を完全にあるいは部分的に補償することを可能にする。
【０００７】
そのようなパイプは、かくしてホットアップセットによって、分離されたプロセスにおいて、それらの端部でしばしば肉厚化されることが知られている。
【０００８】
その手段によってパイプが溶接状態で最適化された疲労特性を持って製造され、そしてパイプラインを形成すべく、パイプ敷設船あるいは陸上で自動的な手法で溶接される熱間製造シームレスパイプを製造するための、例えば出願人の特許明細書ＥＰ２１７０５４０Ｂ１から、そのような方法は公知である。
【０００９】
この公知の方法の場合、第１の工程において、より大きな壁厚がパイプ本体の残りにおけるよりも関連したパイプ端部の一つの領域において生成される。関連したパイプ端部領域の壁の肉厚は、このパイプ端部のホットアップセットによって生成され、ここで外方および内方の円周上のアップセットの間に生成されるパイプ本体への遷移は、パイプ縦軸に関連してオフセット的に準備される。
【００１０】
第２の工程において、要求されたパイプ断面は、機械加工によってこの領域において生成され、そしてパイプの機械加工された領域から機械加工されていない領域への遷移は、流れおよびノッチフリーな遷移が獲得されるこのような大きな半径であるいは半径の組み合わせで途切れなく提供され、そしてパイプの最初に肉厚化された端部領域における仕上げられた輪郭は、このパイプの最初の直径に対応する外径を有している。
【００１１】
パイプ端部の肉厚が、ホットアップセットおよび機械加工によって、内側および外側に向けて生成される類似の方法は、例えば、公開書類ＤＥ１０２００４０５９０９１Ａ１および特許明細書ＥＰ０７５６６８２Ｂ１からまた公知である。
【００１２】
圧延技術によって肉厚を生成させる更なる可能な方法は、ホットピルゲリングにとって公知である。一方において、各ロールをオープンすることによって、ロールギャップを大きくすることができ、そしてより肉厚の壁をピルガ−できる。ピルガ−ロールは、円滑部に切断される円弧が、圧延軸上に中心線を有し、そしてこの円弧の半径がピルガ−されるべきパイプの熱間直径に対応するように寸法が決められる。
【００１３】
円弧は、ロール毎に約１２０°の範囲をカバーする。しかしながら、ロールがオープンされつつある場合、圧延されつつある材料をクランプさせ、そしてロールベースにおいて壁と比較して側面領域においてより薄くピルガ−された壁を生成させる、垂直な楕円形状が生成される（図１に関する、これ以降の説明を参照されたい）。こうした理由により、この方法では数ミリメータの肉厚だけしか獲得できない。
【００１４】
更にまた、経済的な見地から、ホットピルゲリングは、圧延機の動作時間に対して約１０個というパイプの低い量に起因して油田パイプおよびラインパイプの主たる寸法的な範囲にとって適切である方法ではない。
【００１５】
コールドピルゲリングによって壁の肉厚を生成するためには、異なった直径をピルガ−するために各々提供される２個あるいは３個もの溝を備えた２個のピルガ−ロールを提供することが、公開書類ＤＥ３１２９９０３Ａ１において提案されている。コールドピルゲリングは、例えばパイプ端部の分離ホット・アップセットよりもかなり多くのコストを発生する付加的な加工工程であるため、肉厚化されたパイプ端部を生成するために適切な代替物ではない。更に、パイプは外側に向けて肉厚化されるだけで、そしてかくして溶接によって、ラインパイプを結合するためには、同様に不適切である。
【００１６】
経済的な理由により、油田用パイプおよびラインパイプは、高い能率の装置、即ちマンドレルバー圧延機においてかくして圧延される。マンドレルバー圧延機の目的は、主たるパイプを製造すべく圧延マンドレル上でスキュー圧延によって、以前は生成されていた、熱された中空シェルをストレッチすることである。この主たるパイプは、サイジング又はストレッチレデュ―シングミルにおいて、所望の最終寸法まで次いで減少させられる。
【００１７】
現代のマンドレルバー圧延機は、かくして非常に急速に位置変化を行うことを可能にするために、実際のマンドレルバー圧延機と、ロールの設定を制御すべくサーボバルブを用いた油圧部とを、延伸部において、有している。これは、下流に位置した、レデュ―シング又はストレッチ−レデューシングミルの圧延スタンドを充填および空にする間、加工誘導減少縦方向の引っ張りによって次いで上下が逆にされる、例えば、僅かに減少した壁厚を有する、パイプの端部を生成するために、最近既に使用されつつあり、そしてこのようにして、次いで少なくとも一部にパイプ材料を準備し、そしてかくして頂部および底部におけるスクラップを最小化する。
【００１８】
しかしながら、マンドレルバー圧延機において、ピルガー中にロールをオープンすることがまた存在する場合、色々な問題が出くわしたように、マンドレルバー圧延機によって、パイプ端部において特定の長さに亘り、制御されたやり方で、要求された公称（nominal）のパイプの壁厚に関連して壁の肉厚を生成させることは、現在までまだ可能ではなかった。また、２倍の長さの場合でさえ、肉厚が双方のパイプの端部において提供されることを確かにすべく、２倍の長さの場合に例えばパイプの長さの半分に亘って、パイプ上の特定の位置において、圧延技術を用いて、壁肉厚を生成させることは望ましいことである。
【００１９】
更にまた、ヨーロッパ特許書類ＥＰ１７７９９３９Ｂ１は、パイプ用の複数のスタンドマンドレルバー圧延機の圧延制御方法を既に開示している。従来のやり方では、ロッド圧延機は、仕上げ圧延スタンドを有している。パイプの中心領域と比較して、より低い壁厚を備えた端部領域を有する圧延されたパイプを製造する公知の作用を中和するために、圧延制御方法は、圧延方向において見られるように、その上流に位置し、そして仕上げ圧延スタンドと同様なロール減少方向を有する、仕上げスタンドのおよび圧延スタンドのロールが、所定量だけオープンされることを確かにする。
【００２０】
更にまた、ドイツ特許ＤＥ１１２０１３００４５５７Ｔ５は、パイプマンドレルバー圧延機用の更なる制御方法を開示しており、ここで圧延ストックの長さが測定され、及び／又は計算され、そして圧延ストックの端部からの所定の離隔間隔の領域において、圧延スタンドの調整は、圧延軸に沿ったパイプの厚さが、所望の厚さに対して、できる限り一定で且つできる限りまた一致しているように適合している。
【００２１】
それ故、それによって壁肉厚が、最適化された円心度で且つ分離したアップセット処理の付加なしで、パイプの端部において、又パイプ上の定められた位置において生成することができる、マンドレルバー圧延機によって熱間圧延シームレスパイプを製造するための方法を提供することが本発明の目的である。
【００２２】
更なる目的において、仕上げられたパイプの製造のために要求される、成形部によって、パイプの壁厚が可変的なやり方で、パイプの内方側でおよび外方側で生成することができるように、この方法は柔軟性に富むべきである。
【００２３】
この目的は、請求項１の特徴を有する方法によって獲得される。利益のある展開は、従属請求項に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１ａ】図１ａは、３個のロールマンドレルバー圧延機のロール３のために、例によって、ゼロ位置のための（図１ａを参照）、およびロール３のオープンするためおよびクローズするための幾何学的形状位置を示す。
【図１ｂ】図１ｂは、３個のロールマンドレルバー圧延機のロール３のために、例によって、ゼロ位置のための（図１ａを参照）、およびロール３のオープンするためおよびクローズするための幾何学的形状位置を示す。
【図１ｃ】図１ｃは、３個のロールマンドレルバー圧延機のロール３のために、例によって、ゼロ位置のための（図１ａを参照）、およびロール３のオープンするためおよびクローズするための幾何学的形状位置を示している。
【図２】図２は、溝ベース半径Ｒ１がセントラルな変位ｅによって圧延軸１に対して設定されるセンターポイントＭ１を有し、そして溝ベース半径Ｒ１が，センターポイントを有する側面半径に角度アルファにおいて接線方向に変化することを示している。
【図３】図３は、色々な溝直径およびｅ−寸法に対して、アルファ＝３０°の円周位置の場合、３個のロールマンドレルバー圧延機のために、例によって、生ずるロールギャップ変化を示している。
【図４ａ】図４ａは、３ロールマンドレルバー圧延機の場合およびかくして引用された実施例に従って、溝ベースの半径の異なった中心点変位ｅｖ，ｉ（−２．０ｍｍから＋５．０ｍｍの範囲内で）に対して、比較的に、どの壁厚の偏差が生成されるかを示している。
【図４ｂ】図４ｂは、３ロールマンドレルバー圧延機の場合およびかくして引用された実施例に従って、溝ベースの半径の異なった中心点変位ｅｖ，ｉ（−２．０ｍｍから＋５．０ｍｍの範囲内で）に対して、絶対的に（図４ｂ）、どの壁厚の偏差が生成されるかを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の教示に従うと、この目的を達成するためには、パイプの長さに亘って任意の位置において配置されることができる壁肉厚を有する、熱間圧延されるシームレスパイプを製造するための方法が提供され、ここで少なくとも３個の圧延スタンドおよびスタンド毎に少なくとも２個のロールを有する複数のスタンドマンドレルバー圧延機によって、ロールは要求された公称壁厚にイナーツールとしてマンドレルバーの上で中空シェルを圧延し、そしてパイプの長さに亘る指定された位置において、圧延スタンド内でロールをオープンすることによって、公称壁厚に比較してパイプの外方側で要求された壁肉厚を生成させるもので、この方法は、肉厚化された壁が、指定された位置における２個の圧延スタンドによってのみ、生成され更に仕上げ圧延されるという事実によって特徴づけられ、ここでロールがオープンされつつある場合、ロールの輪郭によって生成される、理想的な円形状の断面からの肉厚の仕上げ輪郭の偏差が最小化され、圧延方向において見られるように、その上流に位置する圧延スタンドは、圧延スタンドの要求された壁厚ステッピングに対して同様にオープンされ、そしてその次の圧延スタンドのすべては、少なくとも以前に生成された肉厚、かくして生成された壁肉厚の任意の引き続く減少で、これらの圧延スタンドのロールの任意の接触を高い信頼性で避けるような程度で、オープンされる。
【００２６】
壁肉厚を生成させるために、円周に亘ってオフセットされるロールの配置は、パイプの完全な円周が、パイプの外方端部ジオメトリを形成すべく意図されたロールパスデザインの部分に接触することがこのようにしてあるだけなので、一方が他方の背後に位置している２個の圧延スタンドが常に要求されることを意味している。
【００２７】
発明の重要な利点は、壁肉厚を生成させるために、一方では、高性能マンドレルバー圧延部が、油田用の各パイプおよび各ラインパイプ用の連続圧延法に従って使用されるが、他方パイプの端部上に壁肉厚を生成させる続くホットアップセット手順は、省略できるという点にある。また、この方法は、２倍の長さ、即ち要求されている仕上がったパイプの長さの２倍の圧延の間、壁肉厚が、例えばパイプの中心内およびパイプの端部において生成できるように、スタンドにおいて制御されたやり方でロールをオープンすることによって、パイプの長さに亘って任意の位置における壁肉厚をまた生成することを可能にする。この中心の壁肉厚の領域において、パイプをスプリットした後に、双方のパイプの端部は、要求された壁肉厚を次いで有する。同じようなやり方で、壁肉厚は、複数の長さを有するパイプが圧延されつつある場合でさえ、パイプ端部上で生成することができる。
【００２８】
発明の第１の実施の形態において、壁肉厚を圧延することを意図している２個のスタンドは、最初に肉厚を有さないパイプが選択されたマンドレルバーを用いて圧延される、簡単な試験圧延手順によって決定することができる。次いで、その次の試験圧延手順の間、壁肉厚を有するパイプラインは、同じマンドレルバーを用いて圧延され、そして理想的な円形状の断面からの生成された壁肉厚の仕上げられた輪郭の偏差が、この目的のために選択された圧延パラメータ（肉厚を圧延するための選択された圧延スタンド、ロール設定および回転スピード、スタンドのすべてに対する時間シーケンス）に対して決定される。その次の使用および最終製造の間の更なるペンディング成形を考慮する最小の幾何学的形状偏差を生成する２個の圧延スタンドは、肉厚を圧延するために次いで引き続き選択される。
【００２９】
本発明の好ましい実施の形態において、試験圧延手順は、可能な最も最適な円形状の断面を圧延する各スタンドが、簡単且つコスト的に効果的なやり方で予め決定でき、そしてその結果試験手順のためのコストを減少することができるように、各スタンドについて肉厚に関する算術的な決定および製造可能な断面ジオメトリの数値的な決定によって置き換えられる。
【００３０】
この目的のために、以下の実施例においてより詳細に記載される評価パラメータＢＷＶ，ｉは、圧延肉厚を圧延するための２個のスタンドを算術的に決定するために導入され、ここでスタンドｉについて決定された評価パラメータＢＷＶ，ｉの助けで、決定される理想的な円形状の断面からの最小の幾何学的形状偏差−数値的な立場で−を有する圧延スタンドは、壁肉厚の仕上げ圧延用のスタンドとして選択され、そして圧延方向において見られるように、その上流に配置された圧延スタンドは、第２のスタンドとして選択される。本発明の更に有益な実施の形態において、マンドレルバー圧延機の出口における公称パイプ壁厚さを圧延するために、肉厚を圧延するための評価パラメータＢＷＶ，ｉと組み合わされて２個の最後の圧延スタンドの公称パイプ壁厚を備えた、ロール輪郭によって生成される、理想的な円形状断面からの偏差が最小化されるように、マンドレルバー直径は選択され、そしてマンドレルバー直径ＤＳＴｉｓｔは、公称パイプ壁厚を圧延するための決定された評価パラメータＢＷＲによって確立される。この場合、以下の工程が適用される：評価パラメータＢＷＲが小さくなるにつれて、理想的な円形状のリングからの公称パイプ壁厚の幾何学的形状偏差がより小さくなる。ゼロのＢＷＲ値は、理想的なシナリオを表す。
【００３１】
マンドレルバー圧延機における壁肉厚を生成するために提案された従来の非典型的な方法の背後の核心的なアイデアは、溝および溝側面のベースにおける生成されたパイプの断面の−ロールジオメトリおよび内部ツールに起因している−圧延機の各スタンドについて、異なった幾何学的形状輪郭は、制御されたやり方で評価される。円の内最も小さい幾何学的形状偏差を生成する要求された壁肉厚の仕上げ圧延のための唯一２個のスタンドの特定の使用によって、マンドレルバー圧延機でこのようにして、以前は生成しようとしてもできなかった、壁肉厚を圧延することが今や可能である。
【００３２】
その結果、パイプ端部上又はパイプ上の特定された位置において以前は生成しようとしても、できなかった壁肉厚を生成することが可能であり、そしてこのようにして、ロールがオープンされつつある場合に生ずる公知の問題は最小化され、そして円心度の最大寸法は、パイプ上の肉厚化された位置において獲得することができる。
【００３３】
公称の壁厚さ及び／又は肉厚の領域においては、パイプの円心度の要求に依存して、これは圧延の間、発明性のある評価パラメータＢＷＶ，ｉおよびＢＷＲの助けで、それに応じて有益に最適化できる。
【００３４】
マンドレルバー圧延機によって、パイプの圧延の間、スタンドがオープンあるいはクローズされつつある場合に生ずる基本的な問題は、これ以降もう一度再び説明される。
【００３５】
ロールギャップが減少する圧延され肉細くされた端部に比して、このロールギャップがオープンされつつある場合、既に上記で記載したように、生ずる問題は、中心、ロール溝から側面に向けての切断ロールプロファイルにおいて、移動した距離が増加すればするほど、ロールから圧延軸への半径方向の距離は、垂直な楕円が生成されるように、オープンする寸法未満まで増加する。以前に既に記載されたように、この問題は、ピルガー圧延の間のみならず、マンドレルバー圧延機を用いた連続的な圧延の間も生ずる。
【００３６】
ロールのサイジングの結果、ロール軸に垂直なオープンする寸法の方向と、壁厚のために関連している半径方向とは、ロール溝内でのみ一致している。
【００３７】
図１ａ，１ｂおよび１ｃは、３個のロールマンドレルバー圧延機のロール３のために、例によって、ゼロ位置のための（図１ａを参照）、およびロール３のオープンするためおよびクローズするための幾何学的形状位置を示しており（図１ｂおよび図１ｃを参照）、ここでロール３のロール輪郭は、円弧として簡単化されたやり方で例示されている。図１ａは断面におけるマンドレルバー２、圧延軸１およびゼロ位置又は中立位置におけるロール３の一部を例示している。圧延軸１およびマンドレルバーの軸は、一方の上に他方が位置している。このロールギャップは、円形状のリングとして例示されている。ロール３とマンドレルバー２との間のギャップは、ロール溝ＳＧｒｕｎｄおよびロール側面ＳＦｌａｎｋｅに対して同じサイズである。
【００３８】
ロールがオープンされつつある場合（図１ｂを参照）、ロールの側面に対してよりも、ロール溝に対してより大きなギャップが生成される、即ちＳＧｒｕｎｄ＞ＳＦｌａｎｋｅ．
圧延軸１は、マンドレルバーの軸に対して上方に変位される。
【００３９】
ロール３がクローズされる場合（図１ｃを参照）、比率は逆転し、ロールの側面に対してよりも、ロール溝に対してより小さなギャップが生成される、即ちＳＧｒｕｎｄ＜ＳＦｌａｎｋｅ．圧延軸１は、マンドレルバーの軸に対して下方に変位される。
【００４０】
ロール溝に比べて、側面においてより小さいロールギャップは、ロールの周速が溝ベースから側面へ増加するにつれて、臨界的となる。側面に向けてより小さくなるロールギャップと組み合わせて、これは、極端な場合、孔を生成することができる、肉細に引っ張られつつある側面上の材料になることができる。
【００４１】
これらの偏差が制御下のままであることを確かにするために、ロールパスデザインは、２個の円弧から典型的に構成されている。図２は、溝ベース半径Ｒ１がセントラルな変位ｅによって圧延軸１に対して設定されるセンターポイントＭ１を有し、そして溝ベース半径Ｒ１が，センターポイントを有する側面半径に角度アルファにおいて接線方向に変化することを示している。このセントラルな変位は、圧延軸と中心点との間の垂直な距離に相当する。連続したスタンドにおけるロール３は、角度ベータによって互いに対して回転されて各々配置されているので、一方が他方の背後に配置されている２個のスタンドのロールパスデザインが同じである場合、溝ベース半径Ｒ１を有する溝部からのみ角度アルファ＝ベータ／２用に形成される輪郭が生成される。例えば、３０°の角度アルファは３個のロールを有するスタンド用に形成される。
【００４２】
それ故、正確な円は、ｅ＝０のセントラル変位について形成される。しかしながら、実際上、角度アルファは角度ベータの半分より僅かに大きく選択される。しかしながら、この付加デルタアルファは、角度ベータの５％より、大きくすべきではない。
【００４３】
指定されるロールのゼロ位置は、セントラル変位ｅがロールパスデザイナによって指定される所望の値に相当している位置である。
【００４４】
ベース半径Ｒ１から側面半径Ｒ２を計算するためにＲ２＝ＣｘＲ１であるファクターＣの最小サイズは、幾何学的形状の考慮から同様に推論される。ロールが最大の意図された程度にオープンされつつある場合ですら、側面に到着する壁厚における減少が存在すべきではなく、代わりにエアギャップがなお存在すべきである。それ故、例えば、３個のロールマンドレルバー圧延機の場合、２以上のＣの値が典型的である。
【００４５】
図３は、色々な溝直径およびｅ−寸法に対して、アルファ＝３０°の円周位置の場合、３個のロールマンドレルバー圧延機のために、例によって、生ずるロールギャップ変化を示している。
【００４６】
壁肉厚を生成する目的で、ロールをオープンする際、生ずる記載された問題を克服するために、個別のスタンドを用いて生成される、壁肉厚のジオメトリおよび理想的な円形状の断面からのその偏差が、本発明に従って評価される。溝のベースにおける壁厚から出発して、全てのスタンドの出口において、壁肉厚が、パイプの圧延中に必要な壁肉厚にどのスタンドで実際達しないかが立証される。
【００４７】
円形から最も小さい幾何学的形状偏差を生成する２個のスタンドは、壁肉厚を圧延するために、次いで使用される。残りのスタンドのロールおよび要求された壁肉厚に最初に達しないスタンドのロールの設定は、制御されたやり方で次いでオープンされる。本発明に従うと、このオープンする手順は、以下の２個の基準を満たさなければならない。
【００４８】
基準１：２個の選択されたスタンドは、溝ベース内で所望の肉厚化された壁厚を仕上げ圧延する。それらはそれに応じてオープンされる。上流に位置する全てのスタンドは、肉厚を圧延するために、スタンド毎に適切な壁厚のステッピングを生成するように、同様にオープンされる。これに関して、用語「適切な」は、肉厚化された壁を圧延するために要求される、スタンドにおける壁厚の減少は、公称のパイプ壁厚が圧延されつつある場合に比較的に類似していることを意味している。そのあとに続く全てのスタンドは、肉厚の位置におけるパイプとのロールの何らかの接触、そしてかくして生成される壁肉厚における次の減少を避ける程度に、オープンされる。
【００４９】
基準２：壁肉厚の仕上げ圧延を担当しているスタンドは、評価パラメータＢＷＶ，ｉによって決定される。評価パラメータＢＷＶ，  ｉが小さくなればなるほど、獲得されるべき肉厚化されたパイプ部の最終的な輪郭が精確な円形状のリングに相当する。
【００５０】
以下の実施例は、所望の壁肉厚の仕上げ圧延のためのスタンドの選択を説明する。
【００５１】
［実施例１］
５個のスタンドおよび、スタンド毎の３個のロールとを含むマンドレルバー圧延機が、延伸および肉厚を圧延するために、使用される。
【００５２】
以下が適用される：
ｉ＝１で始まり、そして圧延方向に上昇する、スタンドの連続番号
ｉ−ｍａｘ＝最後のスタンドの連続番号
スタンドの数＝５
ｓ−Ｒ＝マンドレルバー圧延機の出口におけるパイプ壁厚
ｓ−Ｖ＝肉厚化された壁
【００５３】
以下が各スタンドｉについて又適用される：
ｓ，ｉ＝スタンドｉの溝ベース内の壁厚
ｅ，ｉ＝スタンドｉ内のロールのゼロ位置に対する溝ベース半径Ｒ１の中心点の偏芯的な変位。ロールのゼロ位置は、ロールパスデザイナーが、溝の輪郭を確立するために指定した、即ち、指定された溝輪郭と実際の輪郭が、ロールがスタンドにおけるゼロ位置にある時一致する、位置である。
【００５４】
ＤＳＴｉｄｅａｌ＝ロール位置がゼロ位置にある場合、それを用いてパイプの壁ｓ−Ｒが圧延される、理想的なマンドレルバー直径
【００５５】
ＤＳＴｉｓｔ＝ｓ−Ｒの圧延用に使用されるマンドレルバー直径
【００５６】
Ａ−ｇｅｓ．＝パイプ壁厚ｓ−Ｒが、実際のマンドレルバー直径で圧延できるように、すべてのロール位置に対する同一の設定寸法
＋＝ゼロ位置に対してロールがオープンされている。
−＝ゼロ位置に対してロールがクローズされている。
【００５７】
オープンするおよびクローズする寸法は、半径方向の距離として、定義される。
Ａ−ｇｅｓ＝１／２ｘ（ＤＳＴｉｓｔ−ＤＳＴｉｄｅａｌ）
【００５８】
ｅＲ，ｉ＝圧延軸に比較して、溝ベース半径Ｒ１，ｉの実際の中心点変位（＋＝圧延中心の上方、−＝パイプ壁ｓ−Ｒの圧延中の圧延中心の下方）
【００５９】
Ａ，ｉ−溝ベース内で肉厚化された壁を圧延するために、スタンドｉの理論的なオープンする寸法
Ａ，ｉ＝ｓ−Ｖ−ｓ，ｉ
【００６０】
ｅｖ，ｉ＝圧延軸に比較して、溝ベース半径Ｒ１，ｉの中心点変位（＋＝圧延中心の上方、−＝肉厚化された壁ｓ−Ｖの圧延中の圧延中心の下方）
ｅｖ，ｉ＝ｅＲ，ｉ＋Ａ，ｉ
【００６１】
ＢＷＲ＝絶対値の形式で公称のパイプ壁厚を圧延するための評価パラメータ
ＢＷＲ＝｜ｅＲ，ｉ−ｍａｘ−Ｉ＋ｅＲ，ｉ−ｍａｘ｜ｆｏｒｉ−ｍａｘ＝５
【００６２】
ＢＷＶ，ｉ＝絶対値の形式で肉厚化された壁ｓ−Ｖを圧延するための評価パラメータ
ＢＷＶ，ｉ＝｜ｅｖ，ｉ−Ｉ＋ｅｖ，ｉ｜ｆｏｒｉ＝２ｔｏｉ−ｍａｘ（５）
ＭＩＮＢＷＶ，ｉ＝連続番号ｉで第２のスタンドからのすべてに対して決定された評価パラメータＢＷＶ，ｉからの最小値
【００６３】
0006623211.tif 000002
【００６４】
Ｍｍ単位でのすべての寸法
【００６５】
表１：５スタンドマンドレルバー圧延機の基本構成と、各肉厚の圧延のための実施例１および２
【００６６】
0006623211.tif 000003
【００６７】
Ｍｍ単位でのすべての寸法
【００６８】
表２：５スタンドマンドレルバー圧延機の基本構成と、肉厚の圧延のための実施例３および４
【００６９】
基準として表１および２において指定された開始位置は、ゼロ位置におけるロール位置を示し、使用されているマンドレルバーは、マンドレルバー圧延機の出口で１０ｍｍの公称パイプ壁厚を圧延するための理想的なマンドレルバーに対応している。
【００７０】
表１の実施例１において、生成すべき肉厚化された壁は、１１ｍｍである。それ故、１ｍｍの壁肉厚が生成されるべきである。使用されているマンドレルバーは、理想的なマンドレルバーに対応しているので、全体のロール設定（Ａ−ｇｅｓ）はゼロに等しく、さらに中心点の変位ｅＲ，ｉは、ロールのゼロ位置用の値に一致している。１１ｍｍの壁厚を圧延するために、ロールは１０ｍｍの公称パイプ壁厚に対して１ｍｍだけオープンしなければならない。
【００７１】
１．０の値を有するスタンド４は、評価パラメータＭＩＮ  ＢＷＶ，ｉ用の数値的に最も小さな値を有し、即ち、肉厚がスタンド４によって圧延されつつある場合、理想的な円形状のリングからの最小の偏差が生ずる。スタンド４は最も小さな値ＭＩＮ  ＢＷＶ，ｉを有しているので、圧延方向におけるその上流に位置するスタンド３と、既に決定したスタンド４とを用いて肉厚が仕上げ圧延される、何故ならこのスタンド４は理想的な円形状のリングからの最も小さい幾何学的形状偏差で、仕上げスタンドに関しては、パイプを製造しているからである。
【００７２】
それ故、最初の４個のスタンドのみが、壁肉厚を生成するために必要とされ、ここでスタンド３および４は、１１ｍｍの壁厚を仕上げ圧延する。スタンド５は、依然として、１０ｍｍの公称のパイプ壁厚を圧延するためのみに必要とされるのである。
【００７３】
［実施例２］
表１の実施例２において、同様に１０ｍｍの公称パイプ壁厚および１ｍｍの要求された壁肉厚の場合、直径で２ｍｍ小さく、即ちＤＳＴｉｄｅａｌ−２ｍｍであるマンドレルバーを用いて、圧延が行われる。この場合、０．０が、スタンド５に対して、最も好ましい評価ＭＩＮ  ＢＷＶ，ｉであるように示される。それ故、この変形例では、全ての５個のスタンドは、肉厚を圧延するために要求され、ここで最後の２個のスタンド、即ちスタンド４および５が、１１ｍｍの壁厚の肉厚を仕上げ圧延する。
【００７４】
［実施例３および４］
表２の実施例３および４は、同様に１０ｍｍの公称パイプ壁厚を備えた１３あるいは１８ｍｍの肉厚化されたパイプ壁のための状況を示している。この場合、１３  ｍｍへの壁の肉厚のために（実施例３）、２．０の最も低いＢＷＶ値ＭＩＮ  ＢＷＶ，ｉがスタンド３に対して獲得されるので、最初の３個のスタンドだけが要求される。１８ｍｍへのパイプ壁の肉厚のための実施例４において、３．５におけるスタンド２は、最初の２個のスタンドのみが、壁肉厚を仕上げ圧延するように、最も低いＢＷＶ値を有している。
【００７５】
ポジティブな各ｅｖ，ｉ値は、すべてのケースにおいて、避けることができないことが表２からまた明らかである。それ故、理論的には、ターゲットの肉厚が獲得できない範囲がまた生成される。図４は、３ロールマンドレルバー圧延機の場合およびかくして引用された実施例に従って、溝ベースの半径の異なった中心点変位ｅｖ，ｉ（−２．０ｍｍから＋５．０ｍｍの範囲内で）に対して、比較的に（図４ａ）および絶対的に（図４ｂ）、どの壁厚の偏差が生成されるかを示している。
【００７６】
ロールの輪郭は、パイプの外方の輪郭を決定し、そして壁厚がマンドレルバー直径によって形成されているので、絶対壁厚の偏差は、ロールがオープンされるかあるいはクローズされる場合、常に同じである。それ故、ロールが１ｍｍだけオープンされる場合、約０．１３ｍｍの壁の肉細が生成され、そして５ｍｍだけオープンされる場合、約０．６９ｍｍだけ薄い壁が生成される。ロールが１ｍｍだけクローズされる場合、最大の偏差は＋０．１４ｍｍである。相対値は、壁厚が増加するにつれて、だんだんと減少する。直線部分から構成される曲線を示す例示は、より明瞭化するためだけに選択されてきたのであった。
【００７７】
究極的には、更なる処理のタイプおよびパイプ端部をサイジングするための方法が、なお許容可能な壁厚の偏差を決定する。
【００７８】
理論的に、記載された方法は、中空のシェルの壁厚に精々対応する、肉厚化された壁を生成すべく使用することができる。実施例において、表１に従うと、中空シェルの壁厚は、２５ｍｍである。
【００７９】
上記で記載したように、公称のパイプ壁厚を圧延するための最適な真円度を獲得するためのマンドレルバー直径ＤＳＴｉｓｔは、決定された評価パラメータＢＷＲによって確立される。
【００８０】
表１の実施例１および２において、さもなければ、圧延すべきパイプのための同一の幾何学的形状の仕様を用いて、実施例１における各評価パラメータＢＷＲは、式ＢＷＲ＝｜ｅＲ，ｉｍａｘ−Ｉ＋ｅＲ，ｉｍａｘ｜ｆｏｒｉ−ｍａｘ＝５によって実施例１においては０．０として、そして実施例２においては、２．０として計算される。
【００８１】
記載されたように、理想的な円形状リングからの、公称のパイプ壁厚の幾何学的形状偏差は、ＢＷＲ値が小さくなればなるほど、より小さくなる。本ケースにおいては、実施例１に従うマンドレルバー直径ＤＳＴｉｄｅａｌは、かくして選択されるであろう。
【００８２】
しかしながら、パイプ圧延技術態様の各壁厚許容度の要求および肉厚の壁厚均一性の要求は、最も適切なマンドレルバー直径、そしてかくして肉厚にとって効果的なＢＷＲ値およびＢＷＶ，ｉそしてかくして肉厚を圧延するために要求されるスタンドを確立するために、互いに重みをかけるべきである。
【００８３】
ゼロのＢＷＲ値は、理論的にベストであるが、しかし側面領域内で縦方向の張力ストレスに起因して、ＢＷＶ，ｉの同時的な改善を用いて、ゼロから逸脱するＢＷＲに導く、ネガティブなｅＲ，ｍａｘおよびｅＲ，ｉｍａｘ−１が、より良いソリューションを表現できる。実際、実施例２は、縦方向張力が臨界であることができ、そしてかくしてより良い圧延結果を提供する薄い壁厚を備えた、マンドレルバー直径ＤＳＴｉｓｔ＝ＤＳＴｉｄｅａｌ−２ｍｍを有している。
【００８４】
しかしながら、マンドレルバーは、マンドレルバー圧延機において圧延されてきた後のパイプ、いわゆる連続パイプからなお取り除かなければならない。典型的には、スタンド毎に２個のロールを有するマンドレルバー圧延機のパイプ下流は、連続パイプとして示される。しかしながら、この場合、この用語は、スタンド毎に何個のロールが使用されるかに関わらず、マンドレルバー圧延機において圧延されるパイプを一般的に表している。
【００８５】
このマンドレルバーは、圧延の後チェーンを経由して二次的な流れの中でそれを抜き出すことによって、連続パイプから取り除くことができる。しかしながら、共通の方法は、圧延ラインにおいて、マンドレルバーから連続パイプを引き抜くいわゆる抽出圧延機であり、そしてパイプの内方の側へ向けてパイプの外方の側に位置する壁肉厚を変位させるべく有益に使用することができる。
【００８６】
この目的のために、約２．５％だけ連続パイプの直径を少なくとも減少させる、３個の３ロールのスタンドが一般に使用される。抽出圧延機の助けでパイプを取り除くことは、パイプヘッドが抽出圧延機に到達するとすぐに、開始する。時間におけるこのポイントにおいて、マンドレルバー圧延機における圧延手順は、多くの場合まだ完了していない。マンドレルバー圧延機における圧延手順は、マンドレルバーヘッドが抽出圧延機の丁度上流の停止になると、遅くとも終了する。次いで、抽出圧延機は、マンドレルバーから、その上になお位置しているパイプの残りの部分を取り除く。
【００８７】
直径の減少の最大値は、全ての３個のスタンドを横切って全体で約４．５％である。例えば、１１ｍｍ連続パイプの厚さが圧延され、そして肉厚が１０ｍｍであるよう意図される場合、これは、２００ｍｍ溝の場合、既に１０％を構成する、２０ｍｍの外径減少における増加を意味する。抽出スタンドのロールの設定は一般的には可変ではないので、より大きな壁肉厚用のロールパスデザインに適合することが必要である。これは、フィレット部用の最小の減少が、多くて２個のスタンドにおいてのみ、好ましくは最後のもののみにおいて、行われるように、遂行されなければならない。それ故、２個のフロントスタンドは、しかしながら、スタンド毎に４．５％を超えるべきではない、付加的に要求された直径の減少を各々達成することができる。
【００８８】
更なる変形例において、マンドレルバーを引き抜くために、抽出圧延機を使用しないで、その代わりにマンドレルバーは、サイジングあるいはストレッチレデューシングミルによって引き抜かれる。この場合、マンドレルバーの引き抜きは、抽出圧延機の場合、パイプ端部の肉厚に依存して、１個あるいは複数の付加的なスタンドが、フィレット部を減少させるために要求されるスタンドの上流に位置されなければならないため、より簡単である。公称の壁厚を有するパイプ部分は、フィレット部として示されている。
【００８９】
抽出あるいはストレッチレデューシングミルにおける直径減少は、肉厚化が内方に促進され、そしてパイプが一定の外径を有することを確かにする。これは、各パイプの輸送および又多くの場合に要求される熱処理が、付加的な手段なしで、遂行できるという利点を有している。しかしながら、パイプの外方側および内方側に向けて任意のやり方で壁肉厚を分散させることが同様に可能である。
【００９０】
ライン用の生産ラインあるいは油田用パイプにおいて使用される場合、仕様に応じて、パイプ端部の壁厚さの連続を生成するように、端部は較正プレスあるいは他の適切なユニットによって次いでサイジングされる。この目的のために要求される成形と、冷間状態における許容された変形および内部ストレスに関してのカストマー仕様は、パイプ端部がプレヒート及び／又はポストヒートされなければならないことを意味している。次いで、更なる処理は、使用に従って所望の目的の生産物を究極的に生成するために、実行される。多くの場合規定されている油圧試験は、パイプ端部のサイジングの前あるいは後に、仕様に依存して各ケースにおいて行われる。
【００９１】
それ故、肉厚化された端部を生成するために、以下の手順が本発明に従って、採用される。
【００９２】
１．内部あるいは外部機械加工、螺子止めあるいは類似手段などの機械的な更なる処理に先立ち、仕上げられたパイプのパイプ端部における壁厚さの連続および観察されるべき許容度を特定せよ。
【００９３】
２．仕上げられたパイプ壁を備えた長さ範囲と、フィレット部と、観察されるべき許容度を特定せよ。
【００９４】
３．仕上げられたパイプ上の壁厚連続を、マンドレルバー圧延機のラン・アウトにおけるパイプのために外側に向けて、壁厚の増加を備えた壁厚連続に変換せよ、連続パイプは、もし存在するならば、サイジングあるいはストレッチレデュ−シングミルおよび抽出圧延機により、壁厚さにおけるストレッチングおよび変化、更に要求された切抜きの各切り取りを考慮している。この連続パイプは、仕上げられたパイプの複数の長さを随意的に含むことができる。
【００９５】
４．各スタンドのロールの設定の仕様を計算し、上記に記載されたように、オープンされた状態における所望の肉厚および結果として得られるジオメトリの仕上げ圧延のための各スタンドを決定するための導入された評価パラメータＢＷＶ，ｉおよびＢＷＲを考慮して、スタンドの全てにおける連続パイプの予め計算されたジオメトリ連続に合致させよ。肉厚或いは遷移を圧延するためにもはや要求されないスタンドは、信頼性のあるやり方で、それらが任意の壁変形をもはや行わない程度にオープンされる。
【００９６】
５．各スタンドの出口において関連した表面エリアを備えた長さに亘って連続パイプの断面を計算せよ。
【００９７】
６．最後のスタンドの下流の連続パイプの所望の出口スピードを特定せよ。この連続パイプがかくして一定のスピードでラン・アウトする場合、抽出圧延機のロール回転スピードは、調節される必要はない。
【００９８】
７．ポイント５および６に従って、すべてのスタンドについて、時間に亘ってロール設定を計算せよ。
【００９９】
８．ポイント７に従って、各スタンドのラン・アウトにおいて、時間に亘る連続パイプスピードを計算せよ。
【０１００】
９．すべてのスタンドについて、時間に亘るロール回転スピードを計算せよ。
【０１０１】
１０．ロール設定およびロール回転スピードを制御するために、マンドレルバー圧延機を制御するために必要な調整仕様およびデータレコードを生成せよ。
【０１０２】
１１．サイジングあるいはストレッチレデュ―シングミルにおける熱間仕上げ済パイプを圧延せよ、ここで外径における減少の結果、すべての壁肉厚は、今や内側に位置し、そして必要な切抜きおよび各部分的な切り取りを実行せよ。
【０１０３】
１２．もし必要ならば、パイプを焼き戻し、そして機械的に技術的な特質を吟味せよ。
【０１０４】
１３．仕様に従ってパイプの非破壊試験を実行せよ。
【０１０５】
１４．冷間ワーク硬化および内部ストレスを避けるべく、随意的に加熱と共に、各パイプ端部のサイジングを実施せよ。
【０１０６】
１５．仕様に従って目的の生産物を生成すべく、油圧試験および更なる各工程を実行せよ。
【符号の説明】
【０１０７】
１      圧延軸
２      マンドレルバー
３      ロール
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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