熱間ピアシング作業中にシームレス鋼管の生産ラインのそばに立ったことがあれば、ピアシングマンドレルという小型で精密なツールにどれほどの負担がかかるかご存知でしょう。この控えめなコンポーネントは、固体鋼ビレットを中空管に成形する役割を担っており、わずかな位置ずれでも生産全体に支障をきたし、不均一な肉厚、表面欠陥、および費用のかかるダウンタイムを引き起こす可能性があります。製鉄所のオペレーターと長年協力してきたピアシングマンドレルのサプライヤーとして、私はアライメントに少し重点を置くだけで、スムーズなシフトと一連のイライラする故障の間にどのような違いが生じるかをこの目で見てきました。今日は、ピアスマンドレルの位置を調整する科学について説明し、当社がお客様と改良した実践的な手順を共有し、その位置を長期にわたって維持する上で高品質のマンドレルコンポーネントが果たす役割に焦点を当てたいと思います。
まず、ピアスにおいてアライメントがなぜそれほど重要なのかを理解しましょう。穿孔プロセスでは、回転穿孔ミルを使用して、加熱された円筒形ビレットを、丸い先端 (プラグヘッドと呼ばれる) と長いシャフトを備えた固定マンドレル上に押し込みます。マンドレルがミルの軸に沿って完全に中心に配置されていない場合、ビレットは不均一に押されます。チューブの片側がもう一方の側よりも薄く伸びるため、再加工または廃棄する必要があるスクラップ部品が発生します。さらに悪いことに、位置ずれによりマンドレルの片側に余分な摩擦が発生し、マンドレルの摩耗が早くなります。そのため、部品の交換頻度が高くなり、製造コストが増加します。 24 時間 365 日稼働している工場では、0.5 mm の位置ずれでも、毎月最大で数千ドルの生産損失が発生する可能性があります。
では、位置ずれは通常どこから発生するのでしょうか?単一の問題であることはほとんどありません。多くの場合、それは時間の経過とともに蓄積される複数の要因の組み合わせです。最も一般的な原因は、サポートコンポーネントの摩耗または損傷です。マンドレルは独立したツールではなく、ローラー、ガイド レール、ベアリング ハウジングによって所定の位置に保持されており、高温や重い荷重に繰り返しさらされると摩耗する可能性があります。わずかに磨耗したローラーでも、ピアシング中にマンドレルが中心からずれる可能性があります。もう 1 つの一般的な問題は、不適切な取り付けです。マンドレルがピアシング ミルのヘッドに正しく取り付けられていない場合、またはプラグがメーカーの仕様に従って締め付けられていない場合、動作中にプラグがずれる可能性があります。最後に、熱の蓄積は無言の敵です。熱いビレットからの不均一な加熱によりマンドレルのシャフトまたはプラグヘッドが不均一に膨張すると、わずかに歪み、アライメントが崩れる可能性があります。
長年にわたり、[サプライヤー名] のチームは数十の製鉄所と協力してこれらの問題を解決してきました。その結果、マンドレルの位置合わせを確実に行うには、定期的なメンテナンス、適切なコンポーネントの選択、および慎重な取り付けを組み合わせる必要があることがわかりました。独自の業務に適用できる実用的なアドバイスを含めて、各ステップを詳しく見てみましょう。
まず、厳格な運転前検査ルーチンを確立します。前回の操業からすべてが整っていると思い込み、シフトを開始する前に徹底的なチェックを省略する工場が多すぎます。当社は常に、マンドレルの物理的状態、サポートするミルコンポーネント、およびアライメント校正という 3 つの重要な領域に焦点を当てた 10 分間のシフト前検査を推奨しています。マンドレル自体を検査するときは、プラグヘッドに摩耗の兆候がないか確認してください。これはビレットと直接接触する部分であり、わずかな穴あきや不均一な摩耗でもアライメントが狂う可能性があります。たとえば、モリブデン ピアス プラグ ヘッドは、標準的なスチール製プラグ ヘッドよりも高温に耐えるように設計されていますが、それでも使用する前に表面の損傷を確認する必要があります。プラグに深い傷や偏摩耗が見られる場合は交換時期です。そういえば、当社のモリブデン ピアス プラグ ヘッドは、不均一な摩耗に耐える均一な粒子構造で設計されており、低品質の代替品よりも長くアライメントを維持できます。詳細については、[最初のハイパーリンクをここに挿入] をご覧ください。
次に、ピアシングミルのサポートコンポーネントを確認します。マンドレルは、シャフトに沿って動く一組のローラーによって案内され、穿孔中にマンドレルを中心に保ちます。これらのローラーの遊びをチェックする必要があります。ミルがオフのときにローラーを手で 0.2 mm 以上動かすことができる場合は、調整または交換する必要があります。マンドレルを所定の位置に保持するガイド レールも、へこみや曲がりがないか検査する必要があります。小さなへこみでもマンドレルが軸から外れる可能性があるためです。プラグ自体を忘れないでください。プラグは、チューブの内径を形作るマンドレルの先端にある丸い部分です。マンドレルヘッド内でプラグが緩んでいたり、位置がずれていると、ピアシング中にプラグがずれてしまいます。当社のプラグラインには、標準のピアシングミルヘッドにぴったりとフィットするように調整された精密機械加工のオプションが含まれており、ずれのリスクを軽減します。 [ここに 2 番目のハイパーリンクを挿入] で、プラグの製品をご覧いただけます。
動作前検査が完了したら、次の重要なステップは校正です。マンドレルの位置調整は複雑に聞こえるかもしれませんが、正しく行えば簡単なプロセスです。標準的な方法では、ダイヤルインジケータを使用して、マンドレルシャフトからピアシングミルの中心線までの距離を、プラグの先端、シャフトの中間、およびマンドレルがミルから出る点の 3 点で測定します。測定値が0.3mm以上異なる場合は調整が必要です。当社がお客様に校正を案内する方法は次のとおりです。まず、マンドレルのガイド ローラーを保持しているボルトを緩め、次にダイヤル インジケーターが 3 点すべてで一貫した測定値を示すまで各ローラーをわずかに調整します。ずれを防ぐためにローラーを十字パターンで締めてから、位置合わせを再確認します。この簡単な手順には 15 分もかかりませんが、操作中のほとんどの位置ずれの問題を防ぐことができます。
適切なマンドレル コンポーネントを選択することは、長期にわたってアライメントを維持するためのもう 1 つの重要な要素です。すべてのプラグが同じように作られているわけではないため、工場の動作条件に適合したプラグを使用すると、磨耗や位置ずれを大幅に減らすことができます。たとえば、非常に熱いビレットを使用して大量生産を行う工場は、モリブデンの融点が高く、従来の合金鋼よりも熱安定性に優れているため、加熱するとより均一に膨張し、アライメントを狂わせる可能性のある反りのリスクを軽減します。当社の Moly プラグは厳しい公差に合わせて精密加工されており、マンドレル ヘッドに完全にフィットし、数千回の穴あけサイクル後でも位置がずれません。 [ここに 3 番目のハイパーリンクを挿入] でモリブデン プラグのオプションを確認できます。
ミルがより低い温度で稼働している場合、またはより厚い壁を持つチューブを生産している場合は、合金プラグがより良い選択となる可能性があります。合金プラグは耐久性とコストのバランスがとれた高張力鋼で作られており、高熱が主な懸念事項ではない作業に最適です。当社のアロイプラグラインは、ビレットの激しい圧縮による摩耗に耐えることがテストされており、寿命を通じて一貫したアライメントを維持するのに役立ちます。当社の Alloy Plug 製品の詳細については、[ここに 4 番目のハイパーリンクを挿入] をご覧ください。
見落とされがちなもう 1 つのコンポーネントは、ピアシング ミルのプラグ ヘッド自体です。これは、ピアシング中にビレットの内壁と直接接触するプラグの外面です。ピアシング ミル プラグ ヘッドが摩耗したり誤ったりすると、不均一な摩擦が生じ、ビレットがマンドレル上に押し付けられるときにマンドレルがわずかに移動する可能性があります。当社のピアシング ミル プラグ ヘッドは、滑らかで均一な表面に精密研磨されているため、摩擦が軽減され、ピアシング中にビレットがプラグ上で均一に移動します。この均一な動きは、マンドレルの位置を揃えるのに重要です。ビレットが押し込まれたときにくっついたりずれたりすると、マンドレルが中心からずれてしまう可能性があります。当社のピアス ミル プラグ ヘッドの詳細については、[ここに 5 番目のハイパーリンクを挿入] をご覧ください。
予防保守は稼働前点検と同じくらい重要です。徹底的な検査を行ったとしても、コンポーネントは時間の経過とともに摩耗するため、定期的なメンテナンスを定期的に実施することで、ダウンタイムが発生する前にアライメントの問題を発見できます。ワイヤーブラシを使用してマンドレルシャフトやローラーに蓄積したスケールや破片を除去し、マンドレルとミルのコンポーネントを週に一度徹底的に洗浄することをお勧めします。シャフトにスケールが蓄積すると表面に凹凸が生じ、マンドレルの中心がずれる可能性があるため、定期的にスケールを除去することが重要です。たとえ前の週にマンドレルが調整されていたように見えたとしても、毎月、完全な調整キャリブレーションを実行してください。 3 か月ごとに、摩耗したローラーまたはガイドを交換します。これらの部品の交換までに時間がかかりすぎると、修正するには工場の完全な停止が必要となる重大なミスアライメントが発生する可能性があります。
温度管理はパズルの最後のピースです。前に述べたように、加熱が不均一になるとマンドレルが歪み、位置合わせが崩れる可能性があります。これを防ぐには、ビレットがピアシングミルに入る前に再加熱炉で均一に加熱されていることを確認してください。ビレットが不均一に加熱されるとホットスポットが生じ、プラグヘッドの片側がさらに膨張して位置ずれが生じます。また、稼働中にマンドレルが適切に冷却されていることを確認してください。多くのミルでは水冷を使用してマンドレルのシャフトを一定の温度に保ち、熱膨張を低減します。当社のチームは、お客様と協力して、特定の動作条件に合わせた冷却速度を推奨することがよくあり、これにより、長期の生産運転にわたってマンドレルのアライメントを維持することができます。
あまりにも多くの製鉄所が小さなアライメントの問題を「プロセスの一部」として無視しているのを見てきましたが、それは間違いです。マンドレルの位置合わせを維持するための少額の投資により、高品質のチューブが得られ、スクラップが減り、生産コストが削減されます。 [サプライヤー名] では、ピアスマンドレルコンポーネントを販売するだけではありません。お客様と協力して、これらのコンポーネントが確実に調整され、最高のパフォーマンスを発揮できるように取り組んでいます。交換用プラグ、新しいモリブデンプラグヘッド、またはピアシングミルの校正に関するガイダンスが必要な場合でも、当社のチームがお手伝いいたします。
マンドレルのずれに対処するのにうんざりしている場合、または生産工程の一貫性を向上させるためにコンポーネントをアップグレードしたい場合は、お客様のニーズについて喜んでご相談させていただきます。当社の精密に設計されたピアッシングマンドレル部品が、お客様のスムーズな業務運営の維持にどのように役立つかについて、今すぐお問い合わせください。
参考文献
- シームレスパイプおよびチューブ製造の冶金学。 ASM インターナショナル、2003 年。
- 継目無鋼管のホットピアシングプロセスの基礎。鉄鋼協会、2018.
- ピアスマンドレルコンポーネントの摩耗メカニズム。材料処理技術ジャーナル、vol. 256、2018、123-132ページ。
- 熱間圧延機コンポーネントのアライメント校正。国際製造技術ジャーナル、vol. 92、いいえ。 1-4、2017、897-905ページ。
- 高温産業用途向けのモリブデン合金。モリブデン協会、2020年。