(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
継目無鋼管のマンドレルミル圧延に使用するマンドレルバー表面の潤滑剤塗布方法であって、
穿孔機とマンドレルミルの間に配置された測長計によって得られるマンドレルミル圧延前の中空素管長と、マンドレルミル第１スタンドでのマンドレルバーの突き出し長さと、圧延中のマンドレルバー移動速度と、マンドレルミル各スタンド入側及び出側の中空素管速度と、マンドレルミルの各スタンド間距離とに基づき、マンドレルバーの潤滑剤塗布領域を決定することを特徴とするマンドレルバー潤滑剤塗布方法。
【請求項２】
継目無鋼管のマンドレルミル圧延に使用するマンドレルバー表面の潤滑剤塗布方法であって、
穿孔機とマンドレルミルの間に配置された測長計によって得られるマンドレルミル圧延前の中空素管長と、マンドレルミル第１スタンドでのマンドレルバーの突き出し長さと、マンドレルミル各スタンド入側及び出側のマンドレルバー速度比と、マンドレルミルの各スタンド間距離とに基づき、マンドレルバーの潤滑剤塗布領域を決定することを特徴とするマンドレルバー潤滑剤塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継目無鋼管製造用のマンドレルバーに使用する潤滑剤の塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
継目無鋼管は、素材の丸ビレットを回転炉床式加熱炉又はウォーキングビーム式加熱炉で加熱した後、穿孔機で穿孔して中空素管とし、該中空素管に潤滑剤を塗布したマンドレルバーを串状に挿入してマンドレルミルで所定の寸法に延伸圧延し、マンドレルバーを管から引き抜いた後、ストレッチレデューサ等の外径加工スタンドで所定の寸法に仕上げられて製造される。
【０００３】
マンドレルミル圧延においては、中空素管と、潤滑剤を塗布されたマンドレルバーとをマンドレルミル入側に搬送し、バーリテイナーでマンドレルバーを保持しつつ中空素管に串状に挿入した状態において、当該中空素管をマンドレルミルに送ることにより圧延が開始される。マンドレルミルで延伸圧延された管は、マンドレルバーと共にランアウトコンベアからキックアウトされて、ストリッパテーブル上に送られ、ここでマンドレルバーが引き抜かれる。この引き抜かれたマンドレルバーは、冷却槽で水冷され、表面に潤滑剤が塗布された後、マンドレルミル入側まで搬送され再使用される。
【０００４】
マンドレルバーに塗布する潤滑剤は、１１００℃〜１２００℃の中空素管に挿入されるマンドレルバーの焼付き防止のための保護被膜としての作用と、延伸圧延中におけるマンドレルバーと中空素管との摩擦を低減し、管形状及び肉厚分布を安定化させる作用と、マンドレルバーの引き抜きを容易にするためのもので、これらの機能を確保する上で、潤滑剤の膜厚管理は重要な管理項目とされている。
【０００５】
従来、前記潤滑剤の膜厚を管理するべく、種々の試みがなされてきたが、現在では、特許第２８９７７００号公報に記載のように、マンドレルバーの中空素管からの突き出し量をパス回数毎に徐々に変更させ、マンドレルバーの高温となる部位を固定させないで移動させることによって、マンドレルバーの熱履歴の均一化を図り、温度調整を行うのが最も効果的であることが明らかになっている。
【０００６】
また、前記特許第２８９７７００号公報には、マンドレルバーの中空素管からの突き出し量に対応してマンドレルバーの潤滑剤塗布領域を変化させることにより、潤滑剤原単位の向上を図ることが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許第２８９７７００号公報には、マンドレルバーの中空素管からの突き出し量に対応して如何に潤滑剤塗布領域を決定するかの具体的な開示はなされていない。また、従来は、圧延スケジュール上の中空素管寸法とマンドレルミルの圧延条件とからマンドレルバーの潤滑剤塗布領域を決定しており、穿孔機で穿孔された中空素管のピース毎の実寸法を考慮した潤滑剤塗布領域の決定はなされていないのが一般的である。
【０００８】
すなわち、従来は、中空素管の実寸法を考慮しておらず、マンドレルバーの圧延に使用される領域に潤滑剤の未塗布が発生しないように、ロット内の中空素管寸法のばらつき代を考慮し、潤滑剤塗布領域を長めに設定することを余儀なくされている。これは、潤滑剤の原単位を高めることに通じ、問題とされている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、潤滑剤の塗布領域を厳密に決定することにより、潤滑剤の原単位を低減し得るマンドレルバー潤滑剤塗布方法を提供することを課題とする。
【００１０】
斯かる課題を解決するべく、本発明は、継目無鋼管のマンドレルミル圧延に使用するマンドレルバー表面の潤滑剤塗布方法であって、穿孔機とマンドレルミルの間に配置された測長計によって得られるマンドレルミル圧延前の中空素管長と、マンドレルミル第１スタンドでのマンドレルバーの突き出し長さと、圧延中のマンドレルバー移動速度と、マンドレルミル各スタンド入側及び出側の中空素管速度と、マンドレルミルの各スタンド間距離とに基づき、マンドレルバーの潤滑剤塗布領域を決定することを特徴とするマンドレルバー潤滑剤塗布方法を提供するものである。
【００１１】
また、前記課題を解決するべく、本発明は、継目無鋼管のマンドレルミル圧延に使用するマンドレルバー表面の潤滑剤塗布方法であって、穿孔機とマンドレルミルの間に配置された測長計によって得られるマンドレルミル圧延前の中空素管長と、マンドレルミル第１スタンドでのマンドレルバーの突き出し長さと、マンドレルミル各スタンド入側及び出側のマンドレルバー速度比と、マンドレルミルの各スタンド間距離とに基づき、マンドレルバーの潤滑剤塗布領域を決定することを特徴とするマンドレルバー潤滑剤塗布方法としても提供される。
【００１２】
なお、前記「マンドレルミル各スタンド入側のマンドレルバー速度比」は、圧延中のマンドレバー移動速度をマンドレルミル各スタンド入側の中空素管速度で除した値を意味する。同様にして、前記「マンドレルミル各スタンド出側のマンドレルバー速度比」は、圧延中のマンドレバー移動速度をマンドレルミル各スタンド出側の中空素管速度で除した値を意味する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る潤滑剤塗布方法が適用されるマンドレルミル周りの概略設備構成を示す平面図である。図１に示すように、本実施形態に係る素材の丸ビレットは、加熱炉６で加熱された後（図中、２ｅで示す）、搬送ラインで搬送され（図中、２ｄ、２ｃで示す）、穿孔機５で順次穿孔されて中空素管（図中、２ｂで示す）とされる。中空素管は、穿孔機５の出側に配置された測長計４によって実長さが計測された後、マンドレルミル３入側の圧延ライン７に搬送される（図中、２ａで示す）。一方、マンドレルバー（図中、１ａ〜１ｅで示す）は、冷却ゾーン９及び潤滑ゾーン１０を具備するバーサーキュレーションライン８において、図１の矢符の方向に循環されておリ（図１では、５本のマンドレルバーが循環される例を示す）、順次圧延ライン７に搬送され、中空素管のマンドレルミル圧延に供される（図中、マンドレルバー１ａが中空素管２ａの圧延に供される）。ここで、中空素管の圧延順序は予め決められており、各中空素管に対応する、つまり、各中空素管の圧延に供されるべきマンドレルバーも、その循環順序に基づき決定されることになる。すなわち、中空素管（丸ビレットを含む）２ａ〜２ｅには、その圧延順序に従って、それぞれマンドレルバー１ａ〜１ｅが対応付けられることになり、本実施形態に係る方法の適用に際しては、中空素管やマンドレルバーの１本毎のトラッキングを特に要しないものとされている。
【００１４】
潤滑ゾーン１０におけるマンドレルバー１ｂの潤滑剤塗布領域は、当該マンドレルバー１ｂに対応する中空素管２ｂの実長さと、マンドレルミル３における圧延条件とにより決定される。つまり、（１）穿孔後の中空素管２ｂの実長さ（ｌ）、（２）マンドレルミル３の第１スタンドにおけるマンドレルバー１ｂの突き出し長さ（Ｌ）、（３）マンドレルミル３の第１スタンドにおける中空素管２ｂの入側速度（Ｖin,1）、（４）マンドレルミル圧延中のマンドレルバー１ｂの移動速度（Ｖbar）、（５）マンドレルミル３の各スタンドにおける中空素管２ｂの出側速度（Ｖout,i）、及び（６）マンドレルミル３のスタンド間距離（Ｌi,i-1）に基づき、Ｌ＋Σ［Ｌi,i-1×｛（Ｖbar／Ｖout,i-1）−１｝］（但しｉ＝２〜ｎ，ｎはスタンド数）と、Ｌ＋Ｖbar×（ｌ／Ｖin,1）の２つのパラメータの数値を演算し、これによりマンドレルバー２ｂに対する潤滑剤塗布領域が決定される。なお、前記パラメータを演算するために使用する圧延条件としては、必ずしも前記（３）〜（５）をそれぞれ別個に与える必要はなく、スタンド入側のマンドレルバー速度比（Ｖbar／Ｖin,1）及びスタンド出側のマンドレルバー速度比（Ｖbar／Ｖout,i）として与えることも可能である。以下、斯かる潤滑剤塗布領域の決定手順について、図２を参照しつつ、より詳細に説明する。
【００１５】
図２は、マンドレルミル３における圧延中のマンドレルバー１ａと中空素管２ａの動きを説明する説明図であり、図２の（ａ）から（ｄ）までの順序で時間が遷移した状態を表している。
【００１６】
図２（ａ）は、マンドレルミル３の第１スタンドに中空素管２ａが噛み込んだ時点における、マンドレルバー１ａと中空素管２ａの状態を示している。ここで、中空素管２ａは、前述のように、穿孔機５とマンドレルミル３の間に配置された測長計４によって実長さ（ｌ）が測定され、確定している。また、マンドレルミル３の第１スタンドへの噛み込み時点におけるマンドレルバー１ａの突き出し長さ（Ｌ）は、前述した従来技術と同様にパス回数毎に変化させており、各パスに対応する突き出し長さが潤滑剤塗布領域の算出に際して適用される。また、マンドレルバー１ａは、移動速度Ｖbarで図中矢符で示す圧延方向に移動する。なお、Ｌ2,1は、第１スタンドと第２スタンドのスタンド間距離を示し、Ｖin,1は、第１スタンド入側における中空素管２ａの速度を示している。
【００１７】
次に、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）の状態から時間Ｌ2,1／Ｖout,1経過後に、中空素管２ａの先端が第２スタンドに到達する。ここで、Ｖout,1は、第１スタンド出側における中空素管２ａの速度を示している。一方、マンドレルバー１ａは、図２（ａ）の状態からＶbar×（Ｌ2,1／Ｖout,1）だけ圧延方向に移動するため、この時点でのマンドレルバー１ａの突き出し長さは、Ｌ＋Ｖbar×（Ｌ2,1／Ｖout,1）−Ｌ2,1、つまり、Ｌ＋Ｌ2,1×｛（Ｖbar／Ｖout,1）−１｝となる。
【００１８】
以下、同様にして、順次各スタンドで圧延がなされ、図２（ｃ）に示すように、図２（ａ）の状態から時間Σ（Ｌi,i-1／Ｖout,i-1）（但しｉ＝２〜ｎ）経過後に、中空素管２ａの先端が、最終スタンドである第ｎスタンドに到達する。ここで、Ｌi,i-1は、第（ｉ−１）スタンドと第ｉスタンドのスタンド間距離を示し、Ｖout,i-1は、第（ｉ−１）スタンド出側における中空素管２ａの速度を示している。一方、マンドレルバー１ａは、図２（ａ）の状態からＶbar×｛Σ（Ｌi,i-1／Ｖout,i-1）｝（但しｉ＝２〜ｎ）だけ圧延方向に移動するため、この時点でのマンドレルバー１ａの突き出し長さは、Ｌ＋Σ［Ｌi,i-1×｛（Ｖbar／Ｖout,i-1）−１｝］（但しｉ＝２〜ｎ）となる。
【００１９】
図２（ｄ）は、中空素管１ａが第１スタンドを抜ける直前の状態を示している。ここで、図２（ｄ）に示す状態になるのは、図２（ａ）の状態から時間ｌ／Ｖin,1経過後である。一方、マンドレルバー１ａは、Ｖbar×（ｌ／Ｖin,1）だけ圧延方向に移動することになるため、マンドレルバー１ａは、第１スタンドにおいて、先端からＬの位置を起点として、Ｌ＋Ｖbar×（ｌ／Ｖin,1）までの領域を圧延に使用することになる。
【００２０】
ここで、Ｖin,1≦Ｖin,2≦Ｖin,3・・・・≦Ｖin,n-1に設定されるのが通常であるため、図２（ｃ）に示す状態における圧延使用領域がマンドレルバー１ａの最も先端側にまで及ぶことになる一方、図２（ｄ）に示す状態における圧延使用領域がマンドレルバー１ａの最も基端側まで及ぶことになる。従って、マンドレルバー１ａの圧延に使用する領域は、マンドレルバー１ａの先端からＬ＋Σ［Ｌi,i-1×｛（Ｖbar／Ｖout,i-1）−１｝］（但しｉ＝２〜ｎ）を起点とし、Ｌ＋Ｖbar×（ｌ／Ｖin,1）までの領域となる。
【００２１】
以上のようにして、マンドレルバー１ａの圧延使用領域が算出されるため、斯かる領域に潤滑剤を塗布することにより、マンドレルバー１ａのピース毎に必要最小限の潤滑領域が決定されることになる。つまり、潤滑ゾーン１０の入側に位置するマンドレルバー１ｂに対応する中空素管２ｂの実長さと、当該マンドレルバー１ｂ及び中空素管２ｂのマンドレルミルにおける圧延条件により決定される以下の２つのパラメータの数値を演算し、マンドレルバー１ｂの先端からＬ＋Σ［Ｌi,i-1×｛（Ｖbar／Ｖout,i-1）−１｝］（但しｉ＝２〜ｎ）を起点とし、Ｌ＋Ｖbar×（ｌ／Ｖin,1）までの領域に潤滑剤を塗布すればよい。
【００２２】
上記のようにして決定された潤滑剤塗布領域に対し、前述した潤滑ゾーン１０において潤滑剤が塗布される。図３は、潤滑ゾーン１０における概略装置構成を示す。図３に示すように、潤滑剤の塗布に際しては、潤滑ゾーン１０入側の搬送コンベア１０１によって、マンドレルバー１ｂが潤滑ボックス１０２に向けて搬送される。この際、潤滑ゾーン１０入側に配置されたマンドレルバー先端検出用の光学式センサ１０３によりマンドレルバー１ｂの先端が検出された後、コンベア１０１の速度実績値から得られるマンドレルバー１ｂの搬送速度が積分され、センサ１０３の位置を起点としたマンドレルバー１ｂの先端トラッキングが行われる。
【００２３】
ここで、マンドレルバー１ｂの先端トラッキング値（Ｘ）が、以下の条件を満たした場合、潤滑剤が充填された潤滑タンク１０４と潤滑リング１０５の間に設けられた噴射弁１０６が開放される。
Ｘ＞Ｘ1＋Ｌ＋Σ［Ｌi,i-1×｛（Ｖbar／Ｖout,i-1）−１｝］−Ｖ×Ｔdon（但しｉ＝２〜ｎ）
ここで、Ｘ1（例えば、５０００ｍｍ）はセンサ１０３と潤滑リング１０５間の距離、Ｖは潤滑速度、Ｔdonは噴射弁１０６の開放時の遅れ時間をそれぞれ意味する。
【００２４】
また、マンドレルバー１ｂの先端トラッキング値（Ｘ）が、以下の条件を満たした場合に、噴射弁１０６が閉鎖される。
Ｘ＞Ｘ1＋Ｌ＋Ｖbar×（ｌ／Ｖin,1）−Ｖ×Ｔdoff
ここで、Ｔdoffは噴射弁１０６の閉鎖時の遅れ時間を意味する。
以上のようにして、潤滑ゾーン１０において、マンドレルバー１ｂの潤滑剤塗布領域に潤滑剤が適切に塗布されることになる。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例を説明することにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。
図４は、本実施例で使用した中空素管（圧延スケジュール上の長さ１１．０ｍ、外径２６５ｍｍφ）３７８本における、圧延スケジュール上の長さに対する実長さ（測長計により計測）の偏差を示す。図４に示すように、中空素管の実長さは、圧延スケジュール上の長さに対して、−２００ｍｍ〜＋４００ｍｍの間でばらついている。本実施例では、前記各中空素管の実長さに基づき算出した潤滑剤塗布領域に潤滑剤を塗布し、圧延スケジュール上の長さに基づき算出した潤滑剤塗布領域に潤滑剤を塗布した場合を比較例として両者を対比した。より具体的には、比較例では、圧延スケジュール上の長さ（１１．０ｍｍ）に、ばらつきの上限値（＋０．４ｍｍ）を加算した１１．４ｍｍを一律に全中空素管の長さとし、この値に基づいて潤滑剤塗布領域を決定した。なお、潤滑剤の狙い膜厚は、実施例、比較例共に１００μｍとし、潤滑剤塗布領域の決定に必要なマンドレルバーの突き出し長さ等の圧延条件は両者同一とした。
【００２６】
図５は、比較例、つまり中空素管の実長さを考慮しない場合と、実施例、つまり中空素管の実長さを考慮する場合との塗布領域の差異を模式的に示す説明図である。ここで、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ突き出し長さＬの場合の比較例及び実施例の塗布範囲を示す。また、図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、それぞれ突き出し長さＬ’（Ｌ’＞Ｌ）の場合の比較例及び実施例の塗布範囲を示す。
【００２７】
前述のように、図５（ａ）及び図５（ｃ）に示す場合、中空素管の長さのばらつきを４％考慮し、圧延スケジュール上の長さ×１．０４に基づき塗布範囲を算出しており、斯かる塗布範囲はロット内で固定である。一方、図５（ｂ）及び図５（ｄ）に示す場合、中空素管のピース毎の実長さを考慮しているので、ピース毎に最小塗布範囲（図５（ｂ）及び図５（ｄ）中、黒で塗りつぶした部分）から最大塗布範囲（図５（ｂ）及び図５（ｄ）中、黒で塗りつぶした部分と網掛け部分の和）の間で塗布範囲が決定されることになる。なお、図５（ｃ）及び図５（ｄ）では、突き出し長さが大きくなっているため、その分だけ塗布範囲がマンドレルバー中央部にシフトすることになる。以上のように、比較例（図５（ａ）及び図５（ｃ））では、図中の網掛け部分に相当する範囲にも一律に潤滑剤が塗布されることになるのに対し、本実施例（図５（ｂ）及び図５（ｄ））では、前記網掛け部分に塗布する潤滑剤がマンドレルバーの実長さに応じて変動するので、その分だけ潤滑剤の原単位を低減することができる。
【００２８】
図６に、以上に説明した実施例の潤滑剤使用量と比較例の潤滑剤使用量を示す。図６に示すように、比較例と対比し、本実施例では、潤滑剤使用量が約１６リットル削減した。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係るマンドレルバー潤滑剤塗布方法によれば、穿孔機とマンドレルミルの間に配置された測長計によって得られるマンドレルミル圧延前の中空素管の実長さと、マンドレルミルでの圧延条件から、各マンドレルバー毎に必要最小限の潤滑塗布領域が決定され、斯かる領域にのみ潤滑剤を塗布することで、潤滑剤の原単位を低減することができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の一実施形態に係る潤滑剤塗布方法が適用されるマンドレルミル周りの概略設備構成を示す平面図である。
【図２】  図２は、図１に示すマンドレルミルにおける圧延中のマンドレルバーと中空素管の動きを説明する説明図である。
【図３】  図３は、図１に示す潤滑ゾーンにおける概略装置構成を示す。
【図４】  図４は、中空素管の圧延スケジュール上の長さに対する実長さの偏差例を示す。
【図５】  図５は、実施例と比較例の塗布領域の差異を模式的に示す説明図である。
【図６】  図６は、実施例の潤滑剤使用量と比較例の潤滑剤使用量を示す。
【符号の説明】
１ａ〜１ｅ：マンドレルバー        ２ａ〜２ｂ：中空素管
２ｃ〜２ｅ：丸ビレット                    ３：マンドレルミル
４：測長計                        ５：穿孔機
６：加熱炉                        ７：圧延ライン
８：バーサーキュレーションライン  ９：冷却ゾーン
１０：潤滑ゾーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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