JPH0124570B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、チタン、ジルコニウム、又はその合
金（以下、単にチタンという）の溶接管製造方法
に関する。

（従来の技術） 溶接チタン管の製造方法に関する従来技術とし
て、例えば、特願昭55−144133号明細書（特開昭
57−68292）、特願昭57−163020号明細書（特開昭
59−50915号）に記載のものが公知である。

この従来の溶接チタン管の製造方法は、第１図
乃至第６図に示す如く、アンコイラー１からのチ
タンの帯板状素材スケルプ（フープともいう）２
を、ブレイクダウンロール３やフインパスロール
４から成る複数段の成形ロールを通過させて、円
管状のオープン管５に成形し、次いで、スクイズ
ロール６近傍でオープン管５のエツジ接合部をそ
の長手方向に亘つてTIG溶接７して、溶接チタン
管８を製造し、その後、複数段のサイジングロー
ル９を通過させて外径公差、真円度を仕上げるも
のである。

上記溶接チタン管８の所定の外径ｄ及び肉厚ｔ
を得るために使用される素材スケルプ幅Ｗは、成
形工程及びサイジングでのリダクシヨンと、溶接
時のアツプセツト等を考慮して定められる。

この素材スケルプ幅Ｗの決定に関する従来の技
術として、溶接鋼管に関してであるが、例えば、
日本鉄鋼協会編、「第３版、鉄鋼便覧、(2)、条
鋼・鋼管・圧延共通設備」（昭和55年11月20日）、
丸善、第1072頁から第1073頁に記載のものが周知
である。

（発明が解決しようとする問題点） 薄肉溶接チタン管の製造に使用するスケルプの
幅は、製品の真円度や成形の安定性に重大な影響
を及ぼす。

しかし、チタンを素材とする管は、鋼管等の一
般管に比べて、薄肉であること、耐力が比較的高
くヤング率が小さいためスプリングバツク量が大
きいこと、及び、焼付が発生し易いため成形ロー
ルやサイジングロールに銅合金ロールを使用する
ので、ロール圧下を十分に与えられないこと等の
理由から、従来の溶接鋼管に関する素材スケルプ
幅の決定に関する技術を、そのまま適用すること
ができなかつた。

そのため、スケルプ幅が小さ過ぎた場合、真円
度を十分に矯正できるだけのサイジング絞り量が
とれなくなり、製品の真円度が悪化した。

逆に、スケルプ幅が大き過ぎた場合には、フイ
ンパス及びサイジングロールでの絞り量が必要以
上に大きくなり、銅合金ロールの摩耗が激しくな
つた。

更に、肉厚ｔ／外径ｄ＜0.025のような極薄チ
タン管を成形する場合は、スケルプ幅が十分でな
いと成形が不安定となり、溶接点でのスケルプエ
ツジ突合せ部が変動し易くなる等の問題点が生じ
ていた。

そこで、本発明は、薄肉溶接チタン管を製造す
る場合に使用する素材スケルプ幅の適正範囲を計
算式により与えることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の特徴とする処は、チタンから成る素材
スケルプの幅Ｗを次式で与えられるように設定す
る。

(a) t/d≧0.025の場合 Ｗ＝π（ｄ−ｔ）＋απd＋0.2／ｔ ………式 ここに 0.01≦α≦0.02 (b) t/d＜0.025の場合 Ｗ＝π（ｄ−ｔ）＋απd＋0.2／ｔ＋βｄ／ｔ（１
− γt） ………式 ここに 0.01≦α≦0.02 β＝0.006 γ＝1.57 但し、Ｗ；スケルプ幅 ｔ；管肉厚 ｄ；管外径 α、β、γ；定数 上記の如く設定された幅Ｗのスケルプを、成形
ロール間を通過させてオープン管に成形し、その
後、接合エツジ部をスクイズロール近傍で溶接し
その後、サイジングロールにより外径を調整し
て、所定の外径ｄ及び肉厚ｔの溶接管を連続的に
製造する点にある。

（作用） 前記及び式は、各種の試験結果に基づき決
定されたものであり、以下、その決定理由を説明
する。

(i) 、式右辺の第１項について。

この第１項は、理想的に曲げ成形、溶接を行
つた場合の円周長さに相当する。

(ii) 、式右辺の第２項について。

この第２項は、サイジングロールでの外径絞
り量を考慮したものである。

一般鋼管におけるサイジング絞り量は、通常
２〜５％である。しかし、溶接チタン管の製造
においては、焼付防止のため比較的軟かい銅合
金ロールが使用されているので、鋼管等の絞り
量を適用すると、サイジング絞り量が必要以上
に大きくなり、銅合金ロールの摩耗が激しくな
る。

そこで、この問題を解決するために、スクイ
ズロールからサイジング最終ロールまでの外径
絞り量の総量を１〜２％とした。

この総絞り量を１〜２％とした理由は、１％
未満では真円度が改善できず、２％を越えると
ロールと管との接触長が長くなり、ロール摩耗
が激しくなるためである。（この件に関しては、
本願出願人による特願昭58−178957号明細書
（特公昭63−51762）にその詳細が記載されてい
る。） 従つて、この第２項中の係数αを、0.01≦α
≦0.02に定めたのである。

(iii) 、式右辺の第３項について。

この第３項は、溶接による円周長さの縮みを
考慮したものである。通常チタン管の溶接部
は、第７図に示すように、内面ビードが盛上が
つており、健全なチタン管の場合には、この裏
ビード余盛部分１０の断面積が、外径や肉厚に
よらずほぼ一定で0.2mm²程度である。

従つて、この部分１０の円周長さへの寄与
は、0.2/tで与えられる。

(iv) 式右辺の第４項について。

t/d≧0.025のような比較的厚肉のチタン管で
は、式で与えられるスケルプ幅を用いること
により、真円度の優れたチタン管を安定して造
管することができた。しかしながら、t/d＜
0.025のような極薄チタン管の場合には、式
で与えられるスケルプ幅では成形が不安定にな
り易く、スケルプ幅をさらに広くして、フイン
パス及びサイジングロールでの圧下を強めるこ
とが必要であつた。

t/dが小さくなると成形が不安定になる理由
としては、 ◎成形中の素材のスプリングバツクが大きくな
り、成形ロール間で素材両エツジの間隔が開
いてしまう。

◎極薄の板では形状的にも座屈が生じ易い。

◎成形ロールによる素材の保持力が弱くなり、
成形途中の素材に機械の振動などの影響が伝
わり易い。

などがあげられる。

これらの問題に対してはいずれの場合も、ス
ケルプ幅を広くしてフインパス及びサイジング
ロールでの圧下（外径絞り量）を大きくするこ
とが有効である。

そこで、t/d＜0.025のような極薄チタン管を
造管する際には、式で与えられるようなスケ
ルプ幅をとれば安定した成形が得られることを
実験的に見出した。

この式の第４項は、主として、極薄チタン
管の成形を安定させるために必要なフインパス
及びサイジングロールでの外径絞り量の増分に
対応している。

（実施例） 肉厚ｔが0.5mm以下の極薄チタン管の適正スケ
ルプ幅Ｗについて検討するため、実際に各種寸法
のチタン管について造管試験を実施した。

一例として、最も一般的な寸法である外径ｄが
25.4mmのチタン管を対象として、肉厚ｔが、0.3、
0.4、0.5及び0.7mmの４種類のチタン管の造管試験
を行つた。

造管に際しては、すべてのチタン管に対して一
定の幅（Ｗ＝79mm）を有するスケルプを準備し、
種々の外径ｄのチタン管を造管することにより、
真円度が優れ、且つ成形も安定するような臨界の
造管条件（外径絞り量の下限）を求めた。

尚、コイル状スケルプ２から断面円形の溶接チ
タン管８を造管する工程は、第１図乃至第６図に
示したものと同じであるから、造管工程の説明は
前述したものを代用する。

第８図に示す実線のグラフは、上記のような臨
界の造管条件で得られたチタン管の外径ｄを測定
した結果である。

同図における一点鎖線は、79mm幅のスケルプを
用いて外径絞りを行なうことなく、理想的に成形
した場合のチタン管の外径ｄの計算値を示してい
る（、式右辺の第１項）。

同図の破線は、理想成形に溶接による外径減少
（前記、式の第３項）のみを考慮して得られ
る外径推定値を示したものである。

従つて、破線の推定値と実際の外径との差が、
成形を安定させ製品真円度を矯正するために必要
な外径絞り量に対応している。この第８図によれ
ば、この値は、肉厚（t/d）が小さくなる程大き
くなつており、極薄チタンの場合には、特に成形
の安定性を保つためにより多くの外径絞りが必要
であることがわかる。

第９図は、肉厚ｔの異なる外径ｄ＝25.4mmのチ
タン管の外径絞り量とその肉厚との関係を示した
ものである。

同図の●印は、造管試験で求めた臨界の条件
を、○印は適正な造管が得られた実施例を、また
×印は成形の不安定または真円度悪化の問題が発
生した実施例を示す。

同図の縦軸は式の右辺第２〜４項の総和に対
応しているため、この総和の下限（α＝0.01の
時）が臨界条件である●印のデータと一致するよ
うに、式の係数β、γを求めた。

以上のようにして決定した及び式で与えら
れる適正外径絞り量の範囲を、第９図中に斜線で
示す。

（発明の効果） 本発明によれば、目的とする外径ｄ及び肉厚ｔ
の溶接チタン管を造管するに際し、適正なスケル
プ幅を設定することができるので、成形の安定、
製品の真円度の向上、及び、銅合金ロールの摩耗
防止が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接チタン管の造管工程図、第２図は
スケルプ幅を示す第１図―線断面図、第３図
は成形工程のブレイクダウンロールを示し、第１
図―線断面図、第４図は成形工程のフインパ
スロールを示し、第１図―線断面図、第５図
は溶接工程を示し、第１図―矢視図、第６図
はチタン管の製品断面を示し、第１図―線断
面図、第７図は溶接部分の断面拡大図、第８図は
肉厚と外径の関係を示すグラフ、第９図は外径絞
り量と肉厚との関係を示すグラフである。 Ｗ……スケルプ幅、ｄ……溶接チタン管の外
径、ｔ……管の肉厚。

【特許請求の範囲】

１ 底面部に通水孔を有し、鉛直軸心回りに回転
自在に設けられた有底槽状の外胴と、 該外胴の下側に外胴と同軸かつ一体的に設けら
れ、回転用駆動装置により回転駆動される中空カ
ラム状の鉛直駆動軸と、 該鉛直駆動軸内に軸方向移動可能に挿入設置さ
れた支持軸と、 該支持軸の軸方向移動用の駆動装置と、 該支持軸の上端に水平面内で回転自在に枢着さ
れると共に、支持軸の上下動により外胴内を上下
動自在な水平なパンと、 該パンに上下方向に穿設された通水孔と、 該パン上に前記支持軸と同軸的にかつパンに対
して接離可能に設けられた線状体巻取用の巻取ド
ラムと、 該巻取ドラムの上方に昇降可能に設けられた、
巻取ドラムを把持して昇降可能なクランプと、 前記外胴の周面を囲んでおり、その底部には排
水口が設けられているケーシングと、 該巻取ドラムがパン上に着座した状態のときに
鉛直駆動軸、パン及び巻取ドラムに係合し、鉛直
駆動軸の駆動力をパン及び巻取ドラムに伝達可能
な係合部材と、 該巻取ドラムと外胴との間のコイル巻取部分の
上方に設置されており、このコイル巻取部分に注
水する注水器と、