(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下一対の水平配置の成形ロールを左右に分割してシャフトで軸支してなるロール成形用スタンドにおいて、シャフトの一端側に一方の成形ロールを固定的に嵌合し、シャフトの他端側に他方の成形ロールを摺動可能に嵌合し、シャフトの一端側は一方の軸受箱で支持し、シャフトの他端側は軸方向移動可能に嵌合させたスリーブを介して他方の軸受箱で支持し、該スリーブと他方の成形ロールを固定的に連結し、軸受箱をスタンドの支持枠で軸方向移動可能に支持し、該支持機構は、前記一方と他方の軸受箱を相反向きにネジ切りしたネジ部で支持枠に螺合させると共に、軸受箱外周に設けた歯部と支持枠に配設したギヤの歯とを噛合させたものとし、かつ該ギヤに噛合するギヤロッドと該ギヤロッドを回転させるロール幅調整用モータとを設けて、該モータの正逆回転を前記一方と他方の成形ロールの間隔の拡縮に変換可能に構成し、前記シャフトの一端側を出入口としてシャフト内部から両方の成形ロール内部に至る冷却水の水路を設けたことを特徴とするロール成形用スタンド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロール成形用スタンドに関し、詳しくは、温間温度域に加熱されたスケルプ（管素材としての帯鋼類）の異幅材、異厚材を連続して管状にロール成形するのに好適なロール成形用スタンドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶接鋼管は、従来、鍛接管、電縫管に大別される。
鍛接管は、スケルプを連続的に加熱炉で1350〜1400℃に加熱し、成形ロールでＶ形のオープン部を有する管状に成形し、オープン部の両端をなすエッジ部を酸素ブローによる酸化熱で更に昇温させた後、Ｖ先端のところを鍛接ロールで加圧・接合する工程で造管される。成形ロールとしては、一般に２本１組の孔型ロールが用いられ、熱損傷を防ぐため作業中のロールには常時外部から冷却水がかけられる。なお、鍛接管は1350℃以上に赤熱されているので、成形ロールの冷却水がかかったくらいでは、鍛接できなくなるほど冷えてしまうことはない。
【０００３】
一方、電縫管は、常温のスケルプを連続的に成形装置でＶ形のオープン部を有する管状に成形し、オープン部の両端をなすエッジ部を高周波により融点以上の温度域に誘導加熱または通電加熱した後、Ｖ先端のところをスクイズロールで加圧・接合する工程で造管される。成形装置は、普通十数段の成形用ロール（初期成形用のブレイクダウンロール、中期成形用のサイドロールおよび／またはケージロール、終期成形用のフィンパスロールなど）からなり、スケルプ幅を徐々に湾曲させて最終的に円筒状のオープン管に成形する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
鍛接管は、造管速度が300 ｍ／min 以上と速く生産性は高いが、1350℃以上の高温に加熱されるから、スケルプエッジにスケールが残りやすいためシーム部の強度が母材部に比べてかなり劣ると共に管表面にスケールが生成して表面肌が悪いことから、ＪＩＳのＳＴＫ等の強度信頼性や表面品質を要求される高級鋼管には適用できない。
【０００５】
電縫管は、常温で造管されるからシーム品質・表面肌は良好で、高級鋼管に適用されているが、スケルプエッジが溶融・加圧されてできたシーム部の大きな溶接ビードをオンラインで切削する必要があって、造管速度を高々100 ｍ／min 程度までしか上げられず、生産能率が悪い。
これらの問題点は、本発明者らの創案になる、スケルプをスケール生成量の少ない温間温度域（例えば600 ℃前後）に加熱した後、電縫管同様に成形し、エッジ部を大きな溶接ビードの生じない融点未満の温度域に高周波加熱して加圧・接合するという新造管法（電縫型固相圧接造管法と仮称）によれば一挙に解決できる。
【０００６】
しかし、この新造管法では、温間温度域にあるスケルプを成形装置で成形するため、成形用ロールのロールシャフトベアリングが、高温のスケルプに接触するロールからの熱伝導により、使用可能温度を超える温度域に上昇して成形加工精度が悪くなる。これを防止するためにロールの水冷が必要となるが、外部水冷を行うと、鍛接管の場合とは異なり、スケルプにかかる冷却水がスケルプ温度を下げてしまい、エッジ部を高周波加熱によって融点直下の固相圧接可能温度域に保つことが難しくなるので、内部水冷を行わねばならない。
【０００７】
また、一方において、鋼管製品の多様化に伴い、多品種少量生産を効率よく行うことが強く要請されている。この要請に応じるには、スケルプの異幅材および／または異厚材の連続造管が不可欠であり、それには、成形装置のうちのブレイクダウンミルにおいて水平ロールの上下間隔を変更可能とすると共に、上下各水平ロールを左右に分割し、分割されたロールの左右間隔も変更可能にする必要がある。
【０００８】
水平ロールの上下間隔の変更に関しては、シャフト（ロールシャフト）を両側で支持する軸受箱を昇降させる機構が知られている。
分割ロールの左右間隔の変更に関しては、シャフトに径拡縮機能を有する油圧アーバシャフトを用い、シャフトを縮径し分割ロールの軸方向移動を自由にして位置決め後シャフトを拡径して分割ロールをロックする機構が知られている。
【０００９】
しかし、油圧アーバシャフトは、シャフト内部に油圧機構が内蔵されているので、内部水冷機構を設けることは極めて困難である。
このように、従来のロール成形用スタンドでは、ロール幅可変機構とロールの内部水冷機構とを同時に具備することは困難であり、このことが、前記電縫型固相圧接造管法を、多品種少量生産に適用するためのネックとなっている。
【００１０】
そこで、本発明は、シーム品質および表面肌に優れる鋼管を高能率で生産できる電縫型固相圧接造管法の、多品種少量生産への適用を可能にするために、ロール幅可変機構と内部水冷機構とを兼備したロール成形用スタンドを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上下一対の水平配置の成形ロールを左右に分割してシャフトで軸支してなるロール成形用スタンドにおいて、シャフトの一端側に一方の成形ロールを固定的に嵌合し、シャフトの他端側に他方の成形ロールを摺動可能に嵌合し、シャフトの一端側は一方の軸受箱で支持し、シャフトの他端側は軸方向移動可能に嵌合させたスリーブを介して他方の軸受箱で支持し、該スリーブと他方の成形ロールを固定的に連結し、軸受箱をスタンドの支持枠で軸方向移動可能に支持し、該支持機構は、前記一方と他方の軸受箱を相反向きにネジ切りしたネジ部で支持枠に螺合させると共に、軸受箱外周に設けた歯部と支持枠に配設したギヤの歯とを噛合させたものとし、かつ該ギヤに噛合するギヤロッドと該ギヤロッドを回転させるロール幅調整用モータとを設けて、該モータの正逆回転を前記一方と他方の成形ロールの間隔の拡縮に変換可能に構成し、前記シャフトの一端側を出入口としてシャフト内部から両方の成形ロール内部に至る冷却水の水路を設けたことを特徴とするロール成形用スタンドである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、上下一対の水平配置の成形ロールを左右に分割してシャフトで軸支してなるロール成形用スタンドにおいて、シャフトの一端側に一方の成形ロールを固定的に嵌合し、シャフトの他端側に他方の成形ロールを摺動可能に嵌合し、シャフトの一端側は一方の軸受箱で支持し、シャフトの他端側は軸方向移動可能に可能に嵌合させたスリーブを介して他方の軸受箱で支持し、該スリーブと他方の成形ロールを固定的に連結し、軸受箱をスタンドの支持枠で軸方向移動可能に支持したから、左右の成形ロールの間隔を、左右の軸受箱を軸方向に移動させることによって自在に変更することができる。
【００１３】
また、前記シャフトの一端側を出入口としてシャフト内部から両方の成形ロール内部に至る冷却水の水路を設けたから、成形ロールの内部水冷ができるようになる。
よって、本発明によれば、ロール幅可変機構と内部水冷機構とを兼備したロール成形用スタンドが実現するので、シーム品質および表面肌に優れる鋼管を高能率で生産できる電縫型固相圧接造管法を、多品種少量生産に適用することが可能になる。
【００１４】
【実施例】
図１は、本発明の実施例を示す正面断面図である。上下一対の水平配置の左右に分割された成形ロール１、１がシャフト２で軸支されている。左の成形ロール１はシャフト２に固定的に嵌合され、右の成形ロール１はシャフト２に摺動可能に嵌合されている。シャフト２の左端側は左の軸受箱３で直接支持され、右端側にはスリーブ４がスプライン結合により軸方向移動可能に嵌合している。そしてスリーブ４と右の成形ロール１とは固定的に連結されている。
【００１５】
左右の軸受箱３は、スタンドの左右に配設された支持枠５により、軸方向移動可能に支持される。図１では、軸受箱３を軸方向移動可能に支持する支持機構を上についてのみ示しているが、下についても同様に設けることができる。この支持機構は、軸受箱３をネジ部６によって支持枠５に螺合させると共に、軸受箱３外周に設けた歯部７と支持枠５に配設したギヤ８の歯とを噛合させたものであり、ギヤ８を回して軸受箱３をシャフト２の回りに回転させることにより、軸受箱３が軸方向に移動する。移動の向きの正逆は回転の向きの正逆に対応する。
【００１６】
左の軸受箱３の軸方向移動に伴い、シャフト２がこの動作に追従し、シャフト２に固定的に嵌合する左の成形ロール１も同時に軸方向に移動する。一方、右の軸受箱３の軸方向移動に伴い、スリーブ４がこの動作に追従し、シャフト２に摺動可能に嵌合しかつスリーブ４に固定的に連結された右の成形ロール１も同時に軸方向に移動する。
【００１７】
この例ではネジ部６のネジは左右で反対の向きに切ってあり、左右の軸受箱３は、左右のギヤ８を正逆同じ向きに回すことにより近接離反する。ギヤ８の回転は、ギヤ８の歯と噛合する歯を設けたギヤロッド９をロール幅調整用モータ10で駆動するようにしている。
従って、ロール幅調整用モータ10を正逆回転させることにより、左右の成形ロール１、１の間隔を拡縮することができる。
【００１８】
なお、高さ方向のロール間隔の調整に関しては、支持枠５が基台11上に立設された支柱12に螺合されており、この螺合部をウォームギヤ13を介して昇降用モータ14で回すことにより支持枠５、５に随伴させて上の成形ロール１、１を昇降させるようにしている。
この構成によれば、シャフト２は、内部に複雑な機構をもたず、他部材との連結形態については、左の成形ロール１を固定的に嵌合し、右の成形ロール１を摺動可能に嵌合し、右端側で軸受箱３を介して支持枠５で支持されているから、シャフト２の内部を通して成形ロール１の内部と外部との間に冷却水を循環させる水路を容易に形成することができる。
【００１９】
この例では、図示しないシャフトドライブモータに連結されるシャフト左端側に位置する左の支持枠（左端張り出し部分）５に冷却水の入口と出口を設け、入口から、左の支持枠５の部材壁、左の軸受箱３の部材壁を順次貫通してシャフト２内部に至り、シャフト２内部を右に走って右の成形ロール１の内部に至り、該内部からシャフト２内部を経て左の成形ロール１の内部に至り、該内部からシャフト２内部を左に走り、左の軸受箱５の部材壁、左の支持枠５の部材壁を順次貫通して出口に達する冷却水の水路15を設けている。
【００２０】
なお、支持枠５と左の軸受箱３、左の軸受箱３とシャフト２の左端部、シャフト２と右の成形ロール１については、界面を挟んで摺動、回転など相互移動する両部材に対し該界面を横切って水路15を連通させる必要がある。そこで、水路15がこのような相互移動によって遮断されないようにするために、例えば図２に示すように、界面の両側で相互移動する部材ｍ、ｎの片側または両側（図２では部材ｎの側）に、その相互移動範囲20以上のサイズの水路連結部21を設けるようにした。
【００２１】
600 ℃に加熱した厚さ 4.5mm×幅 270mmのスケルプ（帯鋼）を、図１に示したロール成形スタンドを用いて連続的に湾曲成形し、その際、水路15に冷却水を５ｌ／min 通水して内部水冷を行った場合と、通水しなかった場合とについて、成形ロール１のロール表面およびロール軸側で測定したロール温度の推移を図３に示す。温度の測定は左右の成形ロール１、１の表面（ロール表面）とそれらのつけ根近傍のシャフト２の部分（ロール軸側）に接触温度計を押し付けて行った。図３には、ロール表面、ロール軸側とも左右の測温データのうち高いほうを示した。
【００２２】
図３に示すように、内部水冷有りの場合のロール表面の温度は、内部水冷無しの場合の約１／２に抑えられ、ロール軸側の温度は、ベアリング使用可能温度の上限である200 ℃よりもずっと低い120 ℃程度に抑えられ、本発明の効果が明らかである。
【００２３】
【発明の効果】
かくして、本発明によれば、ロール幅可変機構と内部水冷機構とを兼備したロール成形用スタンドが実現するので、シーム品質および表面肌に優れる鋼管を高能率で生産できる電縫型固相圧接造管法を、多品種少量生産に適用することが可能になるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す正面断面図である。
【図２】相互移動する両部材に水路を連通させる形態の説明図である。
【図３】内部水冷によりロール温度上昇を抑制した例を示すグラフである。
【符号の説明】
１  成形ロール
２  シャフト
３  軸受箱
４  スリーブ
５  支持枠
６  ネジ部
７  歯部
８  ギヤ
９  ギヤロッド
10  ロール幅調整用モータ
11  基台
12  支柱
13  ウォームギヤ
14  昇降用モータ
15  水路
20  相互移動範囲
21  水路連結部
【図１】
0003812998.tif 000002
【図２】
0003812998.tif 000003
【図３】
0003812998.tif 000004