(57)【要約】【課題】  素管を圧延する際に発生する力がマンドレルロッド、マンドレルを掴む爪およびスラストチャック止め馬蹄リングを介して、断続的に前方方向へ衝撃を受けて折損を起す欠点の無いスラスト中空軸を提供する。【解決手段】  コールドピルガーミルの素管の送りおよび回転を制御しているコントロールボックス１１のスラスト中空軸１の馬蹄溝部分３の受圧面の角度αを荷重方向に対し４５°〜５５°の形状とした、長寿命のコールドピルガーミルのコントロールボックスのスラスト中空軸１であり、受圧面の角度αが４５°の場合はスラストチャック止め馬蹄リング２に前方方向へ荷重をかけた時のスラスト中空軸１の馬蹄溝部分３のコーナー部４の応力は８ＭＰａであり、５０°の場合は９ＭＰａで、５５°の場合は１２ＭＰａであった。【選択図】      図１
2012130924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管を製造するための圧延設備であるコールドピルガーミルの素管の送りおよび回転を制御しているコントロールボックスのスラスト中空軸の馬蹄溝部分の受圧面の角度を荷重方向に対し４５°〜５５°としたことを特徴とする長寿命のコールドピルガーミルのコントロールボックスのスラスト中空軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管を製造するための圧延設備であるコールドピルガーミルにおいて、素管の送りおよび回転を制御しているコントロールボックスのスラスト中空軸に関し、特にスラスト中空軸の馬蹄溝部分からの折損を防止するスラスト中空軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
コールドピルガーミルにおいて、図３に一般的なコールドピルガーミルの設備の概略図を示すと、この設備において、９は素管テーブル、１０はプッシャートラフ、１１はコントロールボックス、１２は送り台、１３はインレット、１４はロールスタンド、１５はアウトレット、１６はクランク、１７は成品テーブルである。この図３に示す概略図の様に、鋼管を形成する素管はコントロールボックス１１のスラスト中空軸から送り台１２の中空軸の中を通り、通過後に送り台１２のクランプ部でセットされ、ロールスタンド１４へ送られる。この素管はロールスタンド１４のインレット１３およびアウトレット１５で回転が与えられ、続けて圧延される。その後、再び素管の送りおよび回転を繰り返される。コントロールボックス１１のスラスト中空軸からロールスタンド１４にかけて、製品の内径寸法を決定するマンドレルロッドが素管の中に入っている。
【０００３】
マンドレルロッドは、ロールスタンド圧延機で素管と共に加圧されるため、またマンドレルロッドと素管の内径との間で過度な摩擦が生じないようにするため、インレット１３およびアウトレット１５の回転動作に同期するように、回転を与えられる。回転は、図４に示す様に、スラスト中空軸１８により、マンドレルを掴む爪１９を介してマンドレルロッド２３に与えられる。従来のスラスト中空軸１８は、素管を圧延する際に発生する力がマンドレルロッド２３、マンドレルを掴む爪１９およびスラストチャック止め馬蹄リング２１を介し断続的に前方方向への衝撃を受けるため、折損に至るという欠点があった。なお、図４において、２０は爪押えカバーで、２２はスラスト中空軸馬蹄溝部分である。
【０００４】
ところで、これらのコールドピルガーミルの、素管の送りおよび回転を制御しているコントロールボックスのスラスト中空軸の馬蹄溝部分からの折損を防止する機構に関する先行技術文献は容易に見いだすことはできなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、素管を圧延する際に発生する力がマンドレルロッド、マンドレルを掴む爪およびスラストチャック止め馬蹄リングを介して、断続的に前方方向へ衝撃を受け、折損を引き起こす、特に素管を圧延する際に発生する力を受けるスラスト中空軸の馬蹄溝部分の受圧面の角度は、荷重方向に対し９０°であるため、馬蹄溝のコーナー部に応力が集中し、スラスト中空軸が疲労限界を超え、折損を引き起こす。この折損を起す欠点を解消したスラスト中空軸を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
鋼管を製造するための圧延設備であるコールドピルガーミルにおいて、素管を圧延する際に発生する負荷を取り除くことあるいは極端に軽減させることは非常に困難である。そこで、コールドピルガーミルのコントロールボックスのスラスト中空軸の馬蹄溝部分の受圧面の形状を変更することで、コーナー部に影響する応力を緩和する。
【０００７】
すなわち、従来のスラスト中空軸の馬蹄溝部分７の受圧面の角度αは、図２に示すように、荷重方向に対し９０°であるため、馬蹄溝のコーナー部８に応力が集中していたが、受圧面を、図１に示すように、馬蹄溝のコーナー部４の角度をテーパー形状のαにすることで応力を拡散させ、その結果、馬蹄溝のコーナー部４での応力集中を軽減することができた。スラスト中空軸１の馬蹄溝部分３の荷重方向に対する受圧面のテーパー角αを、図２の従来の９０°から図１の本発明の手段の４０°〜６０°に形状を変更した場合について、スラストチャック止め馬蹄リング２に前方方向へ荷重をかけた時のスラスト中空軸１にかかる応力をコンピューター支援エンジニアリング解析により評価した。
【０００８】
その結果、図２に示す従来のコーナー部８の受圧面の角度αが９０°の場合に馬蹄溝部分７のコーナー部８にかかる応力は、１８６ＭＰａであったの対し、図１に示す本発明の手段の受圧面の角度αを５５°に形状を変更した場合、馬蹄溝部分３のコーナー部４にかかる応力は、従来の約１／１５の１２ＭＰａに軽減されることがわかった。さらに図１の受圧面の角度αを小さくし、受圧面の角度αを４５°に形状を変更した場合は、馬蹄溝部分３のコーナー部４にかかる応力は８ＭＰａとなった。
【０００９】
ちなみに、受圧面の角度αを小さくすると応力が分散するため、内径側へかかる応力が大きくなるが、内径側の形状は切り欠きのないストレート形状であるので、母材の降伏点と比較しても問題はない範囲と言える。しかし、図１に示す本発明の手段では、応力の分散によりスラストチャック止め馬蹄リング２の取付けボルトにかかる応力が大きくなることも考慮し、最大主応力が小さくなる受圧面の角度αを４５°〜５５°にするのが好ましい。
【００１０】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、第１の手段では、コールドピルガーミルの素管の送りおよび回転を制御しているコントロールボックスのスラスト中空軸の馬蹄溝部分の受圧面の角度αを荷重方向に対し４５°〜５５°の形状とした、長寿命のコールドピルガーミルのコントロールボックスのスラスト中空軸である。
【発明の効果】
【００１１】
以上、説明したように、本発明は、素管を圧延する際に発生する力がマンドレルロッド、マンドレルを掴む爪およびスラストチャック止め馬蹄リングを介し断続的に前方方向へ衝撃を受けるスラスト中空軸の馬蹄溝部分の受圧面の角度αを従来の９０°から本発明の手段の４５°〜５５°に変更することで、応力を分散して、応力集中を軽減させ、スラスト中空軸の疲労による折損を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のスラスト中空軸の馬蹄溝部分の側面図である。
【図２】従来のスラスト中空軸の馬蹄溝部分の側面図である。
【図３】一般的なコールドピルガーミルの設備の概略図である。
【図４】従来のコントロールボックスのスラスト中空軸の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態は、図１に示す、コールドピルガーミルのコントロールボックス１１のスラスト中空軸１の馬蹄溝部分３の受圧面の角度αは荷重方向に対し４５°〜５５°としている。これに対して、図２に示す、従来の中空軸５の馬蹄溝部分７の受圧面の角度αは荷重方向に対し９０°としている。
【実施例１】
【００１４】
本実施例１では、図１に示すスラスト中空軸１の馬蹄溝部分３の受圧面の角度αを、荷重方向に対し４５°に形状を変更した場合に、スラストチャック止め馬蹄リング２に前方方向へ荷重をかけた時の、スラスト中空軸１にかかる応力を解析した結果を示す。スラスト中空軸１の馬蹄溝部分３のコーナー部４の応力は８ＭＰａを得た。段落０００８で記載のように図２に示す従来のコーナー部８の受圧面の角度αが９０°の場合の馬蹄溝部分７のコーナー部８にかかる応力は１８６ＭＰａであったので、本実施例１のコーナー部４の応力は従来品の約１／２３に軽減し、スラスト中空軸１の折損に至る可能性がほぼなくなったと言える。また、内径側に１００ＭＰａの影響が出ることが確認できたがこれも問題のない範囲である。
【実施例２】
【００１５】
本実施例２では、図１に示すスラスト中空軸１の馬蹄溝部分３の受圧面の角度αを荷重方向に対し５０°に形状を変更した場合に、スラストチャック止め馬蹄リング２に前方方向へ荷重をかけた時のスラスト中空軸１にかかる応力を解析した結果を示す。スラスト中空軸１の馬蹄溝部分３のコーナー部の応力は９ＭＰａを得た。上記した図２に示す従来のコーナー部８にかかる応力は１８６ＭＰａであったので、本実施例２のコーナー部４の応力は従来品の約１／２１に軽減し、スラスト中空軸１の折損に至る可能性がほぼなくなったと言える。また、内径側に９４ＭＰａの影響が出ることが確認できたがこれも問題ない範囲である。
【実施例３】
【００１６】
本実施例３では、図１に示すスラスト中空軸１の馬蹄溝部分３の受圧面の角度αを荷重方向に対し５５°に形状を変更した場合に、スラストチャック止め馬蹄リング２に前方方向への荷重をかけた時のスラスト中空軸１にかかる応力を解析した結果を示す。スラスト中空軸１の馬蹄溝部分３のコーナー部の応力は１２ＭＰａを得た。上記した図２に示す従来のコーナー部８にかかる応力は１８６ＭＰａであったので、本実施例３のコーナー部４の応力は従来品の約１／１５に軽減し、スラスト中空軸１が折損に至る可能性がほぼなくなったと言える。また、内径側に８３ＭＰａの影響が出ることが確認できたがこれも問題ない範囲である。
（比較例１）
【００１７】
本比較例１では、図２に示すスラスト中空軸５の馬蹄溝部分７の受圧面の角度αを荷重方向に対し従来の９０°の形状の場合に、スラストチャック止め馬蹄リング６に前方方向へ荷重をかけた時のスラスト中空軸５にかかる応力を解析した結果を示す。スラスト中空軸５の馬蹄溝部分７のコーナー部８の応力は１８６ＭＰａを得た。コーナー部の応力は非常に大きく、スラスト中空軸が折損に至る可能性が高い。
（比較例２）
【００１８】
本比較例２では、図２に示すスラスト中空軸５の馬蹄溝部分７の受圧面の角度αの９０°を荷重方向に対し４０°に形状を変更した場合に、スラストチャック止め馬蹄リング６に前方方向へ荷重をかけた時のスラスト中空軸５にかかる応力を解析した結果を示す。スラスト中空軸５の馬蹄溝部分７のコーナー部８の応力は８ＭＰａを得た。しかし、応力の分散によりスラストチャック止め馬蹄リング６の取付けボルトにかかる応力が大きくなることも考慮すると、この形状を採用するのは好ましくない。
（比較例３）
【００１９】
本比較例３では、図２に示すスラスト中空軸５の馬蹄溝部分７の受圧面の角度αの９０°を荷重方向に対し６０°に形状を変更した場合に、スラストチャック止め馬蹄リング６に前方方向へ荷重をかけた時のスラスト中空軸５にかかる応力を解析した結果を示す。スラスト中空軸５の馬蹄溝部分７のコーナー部８の応力は１７ＭＰａを得た。コーナー部８の応力は繰り返し荷重を受けると疲労によりスラスト中空軸５が破断する可能性があり、十分小さい値であるとは言えないので、この形状を採用するのは好ましくない。
【００２０】
以上の実施例１〜３および比較例１〜３の結果より、本発明の手段では、コントロールボックス１１のスラスト中空軸１の馬蹄溝部分の受圧面の角度αを９０°から４５°〜５５°に変更することで、応力集中を軽減させ、スラスト中空軸１の疲労による折損を防止することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１  スラスト中空軸
２  スラストチャック止め馬蹄リング
３  スラスト中空軸の馬蹄溝部分
４  スラスト中空軸の馬蹄溝部分のコーナー部
５  スラスト中空軸
６  スラストチャック止め馬蹄リング
７  スラスト中空軸の馬蹄溝部分
８  スラスト中空軸の馬蹄溝部分のコーナー部
９  素管テーブル
１０  プッシャートラフ
１１  コントロールボックス
１２  送り台
１３  インレット
１４  ロールスタンド
１５  アウトレット
１６  クランク
１７  成品テーブル
１８  中空軸
１９  マンドレルを掴む爪
２０  爪押えカバー
２１  スラストチャック止め馬蹄リング
２２  スラスト中空軸の馬蹄溝部分
２３  マンドレルロッド
α  スラスト中空軸の馬蹄溝部分の受圧面の角度
【図１】
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【図２】
2012130924.tif 000004
【図３】
2012130924.tif 000005
【図４】
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