JPH02104419A - 溶接管の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属帯を円筒状に連続的に成形する成形ロー
ル群を組み込んだ溶接管の製造装置に関するものである
。

（従来の技術） 例えば、電縫管などの溶接管は、まずロール成形工程に
おいて金属をフラットな状態から徐々に断面を円弧状に
成形し、最終段階で管状に成形してから突合わせ縁部を
溶融圧接することにより製造される。この管状への成形
段階においていわゆるロール曲げ成形が行われており、
一般にその第一段階としてブレークダウンと呼ばれてい
る円弧状への成形が行われ、次いでその円弧をさらに小
さな半径の管状体に成形し、最後はフィンバスと呼ばれ
る段階で管状体の突き合せ縁部を成形するものである。

このような溶接管のロール成形においては、金属帯の両
エツジに加える曲げ成形がきわめて重要であり、この曲
げ成形が不良である場合には、溶接部の形状品質の低下
、材料歩留りの低下の原因となる。

ところで、今日では溶接管の性能向上と相俟って製造が
容易であることから用途の拡大が図られ、薄肉材はもち
ろんかなりの厚肉材についても溶接管の製造が試みられ
るようになってきた。例えば、厚肉材の場合、板厚の増
加に伴いエツジ部の成形が困難となり曲げ成形が行われ
ていない部分である未成形部が残る。このため溶接衝合
不整となり溶接品質が低下する。

第１図はその代表的な例を示す略式断面図であり、特に
鋼管１の内部の溶接部１°近傍が未成形の直線部ａとし
て残り、いわゆるルーフィング現象をもたらす。曲げ成
形されない直線部分がそのまま溶接され屋根状になって
残るのである。

また、通常は同一ロールで薄肉から厚肉までの金属帯の
成形を行うため、第２図（ａ）に示すように、例えば上
ロール２と下ロール３との間にかみ込まれた薄肉の金属
帯４はエツジの曲げ成形が出来ない。むしろ、薄肉では
、エツジが金属帯中央部に比べ多少伸びる傾向にあり、
この伸びたエツジは折れ曲がって波打ちとなり溶接部を
不安定にするのである。薄肉材、例えば肉厚ｔ／外径り
が１．５％以下になると成形途中で金属帯の側縁部に波
打ちが発生ずる。いわゆるエツジバックリングである。

一方、第２図（ｂ）に示すように、厚肉の場合には、エ
ツジの成形は難しくなり、今度はルーフィングが発生す
る。

したがって、１つのロールには最適成形範囲があるため
、金属帯の肉厚を制限するとともに、肉厚に応じ適当な
ロールに組み替えて圧延成形を行っているのが現状であ
る。

従来、溶接管製造用のエツジの曲げ成形法として、特公
昭５９−２７６５４号に示されているＷベンド法がある
が、このＷベンド法でもエツジの曲げ成形時に発生する
エツジの減肉はさけられない。また同一ロールで薄肉か
ら厚肉まで成形を行うことが出来ないため、ある肉厚範
囲ごとにロール替を行っている。

通常の水平ロールスタンドでエツジの曲げ成形を行う場
合のロールと材料の接触状態を第３図に略式説明図で示
す。ここで孔型ロールである下ロール３と金属帯４の接
触は、まずロール入口で金属帯４の両エツジ（点Ａ、Ｂ
）が当たる。そして、下ロールが点Ａ、Ｂで金属帯４を
押し、上ロール２に金属帯４を巻きつけて、金属帯４の
エツジに曲げ成形を行なっている。このため、ロールセ
ンターに至る中間地点にあって金属帯４の点Ａ、Ｂに対
応する箇所では集中応力を受け、減肉を発生する。そし
て、ロールセンターでは減肉された状態で曲げ成形が行
われることになる。このような金属帯エツジの減肉は第
３図のエツジベンドタイプの成形に限らすＷベンド法に
よる成形の場合にも同様である。

（発明が解決しようとする課題） したがって、本発明の目的とするところは、溶接管のロ
ール成形において、金属帯の両エツジの曲げ成形を十分
に行い、厚肉材でも、エツジ曲げ成形時のエツジ減肉を
起こさずに成形を行い、すなわち溶接衝合後であっても
ルーフィングを起こさず、また、薄肉材でもエツジバッ
クリングを起こさないで成形を行い、しかも、薄肉がら
厚肉まで同一ロールでエツジ曲げ成形を十分行うことが
出来るロール成形装置を組込んだ溶接管の製造装置を提
供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、かかる課題を解決すべく検討し、厚肉材
のエツジ成形時に発生するエツジ減肉の原因は、ロール
によって金属帯に集中応力が加わることであり、ロール
と金属帯の接触点を連続的に変化させることによって、
集中荷重の防止が図られると考え、また、厚肉から薄肉
まで同一ロールで成形を行った場合、従来のギャップ設
定のみでは薄肉材の場合エツジ部が曲げられないが、そ
の対策として、肉厚に応じてエツジ部と中央部の上下ロ
ールの間隔を調整する方法が必要であるとして、種々実
験をしたところ、そのような対策が有効であり、そのた
めには下孔型ロールを２つ設け、その交叉角を調節自在
とすれば良いことを知り、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、金属帯を円筒状
に連続的に成形する成形ロール群と、そのように成形さ
れた円筒状金属帯の継目を接合する溶接手段とを備えた
溶接管の製造装置であって、前記成形ロール群のブレー
クダウンスタンドにおいて少なくともｌのスタンドの水
平ロールの下孔型ロールを二つのロールから構成し、か
つ金属帯進行方向へ傾斜させておき、金属帯進行方向に
重直な平面内で交叉角を調整可能としたこと特徴とする
溶接管の製造装置である。

ここに、「ブレイクダウンスタンドにおいて少なくとも
１のスタンド」を下側２０一ル方式にするとは、平坦な
金属帯をブレイクダウンスタンドにて成形する過程にお
いてエツジの曲げ成形をおもに担当するロール群のうち
の１スタンドは必ず下孔型ロール（以下、単に「下ロー
ル」という）が二つからなり、必要により２スタンド、
３スタンドと複数のスタンドにおいて下側に二つのロー
ルを用いてもよいことをいうのである。

ブレークダウンスタンドにおける金属帯エツジの曲げ成
形は通常第１スタンドが最も大きく、第２スタンド、第
３スタンドと下流に向って少なくなり第４スタンドでは
ほとんどなくなる。従ゲて少なくとも第１スタンドを下
側２０一ル方式にするとその効果が大きい。また第１ス
タンドでの成形量を少なくし、その少なくした分、第２
スタンドの成形量を増加させることもでき、このような
場合は第２スタンドも下側２０一ル方式にするのが好ま
しい。

このように、本発明によれば、溶接管のロール成形装置
にあって、ロール成形過程の初期段階でエツジの曲げ成
形をおもに担当している少なくとも１つの水平ロールス
タンドにおいて下ロールを２分割し、金属帯の送給方向
に対し、傾きを持たせ、金属帯進行方向に垂直な平面内
で交叉角を調整することができる構成とするのである。

なお、本発明において特定の値に限定されるものではな
いが、下ロールの金属帯進行方向に垂直な平面内での交
叉角（以下、単に「交叉角」と呼ぶ」は薄肉材のときは
大きく、厚肉材のときは小さくするのが好ましい。

次に、図面によって本発明をさらに具体的に説明する。

第４図（ａｌ、ｔｂ＞は、本発明にかかる装置のロール
配置の略式説明図である。エツジの曲げ成形をおもに担
当している少なくとも１の水平スタンドにおいて、下ロ
ール３は２個のロール５．５からなり、金属帯４の送給
方向に対し傾きβ（傾斜角）を持ち、かつ、金属帯４の
送給方向に垂直な平面内で金属帯の幅方向に対し傾きα
（交叉角）を持つ。ここに、傾斜角（β）は、第４図に
おける金属帯４の送給方向に対する平面上の角度をいい
、また交叉角（α）は側面上の角度をいう。

このスタンドに金属帯４を送給した場合の送給方向に対
し垂直な正断面を第４図に併せて示す。

図中、■断面は送給された金属帯４が上ロール２および
一方の下ロール５に接触開始したときの金属帯４の正断
面であり、■断面は上ロール２のセンター位置の断面で
金属帯４のエツジの曲げ成形が完了した時点での正断面
である。また■断面は、■断面と■断面の中間位置での
正断面である。第４図から明らかなように、下ロール５
と金属帯４の接触点は、各下ロール５が傾斜角βおよび
交叉角αをもっているため金属帯４の曲げ成形の進行と
ともに、移動し、その位置が異なり、−点において集中
応力を受けない。そのため金属帯４のエツジ減肉が発生
せず、金属帯４のエツジまで曲げ成形が十分出来、ルー
フィングを起こさない。

次に、肉厚の異なる金属帯の場合、上ロール２の圧下調
整と各下ロール５．５の交叉角αを薄肉材はど交叉角が
大きくなるように調整することにより金属帯４のエツジ
まで十分に成形できるような配置とすることができる。

薄肉材においては、エツジの曲げ成形により、エツジ部
の剛性が増加し、エツジバックリングの防止に効果があ
る。

このように、本発明によれば交叉角をその都度、板厚に
応じて調節することにより、同一ロールにて薄肉から厚
肉までエツジの曲げ成形を十分行うことが出来、薄肉成
形時のエツジバックリングの発生ならびに厚肉成形時の
ルーフィングの発生を効果的に防止できる。

なお、このときの板厚と交叉角との関係については下孔
型ロールの曲率半径とも関連するため必ずしも一義的に
述べることはできないが、当業者であれば、以下に述べ
る実施例の記載からも適宜設定できよう。

次に、本発明をその実施例によってより具体的に説明す
る。

（実施例） 単スタンドにて肉厚１０ｍｍ、　０．７ｍｍの二種類の
鋼板について従来法及び本発明法によるロール成形を行
い、その成形性の比較を行った。

第５図は、このときの従来例のロール形状を示す略式説
明図であり、上ロールの曲率半径Ｒは２０Ｉであった。

一方、下ロールのそれはＲ＝３０１！１１１であった。

本例の場合は第６図に同じく略式説明図で示すように、
下ロールを２つに分割し、傾斜角（β）は３０°、それ
ぞれの交叉角（α）を板厚１ＯＩＩＩｌでは２０″、板
厚０．７ｍｍでは４５°とした。

肉厚ｌ１０ｌ１の鋼板の場合の単スタンド通過後のエツ
ジの肉厚分布を第７図にグラフで示す。従来法ではエツ
ジ減肉が２１１１１発生したが、本発明ではエツジ減肉
は、はとんど発生していない。

次に、単スタンド成形後の内面曲率を第８図に示す。従
来法では厚肉の場合すなわち肉厚１０ｍ＋＊ではエツジ
減肉のため、内面が曲げられていない。

肉厚０．７ｍｍでもエツジの曲げ成形が出来なかった。

それに比べ本発明法では厚肉１０ｍｍでも肉厚０．７＋
ｎｍでもいずれの場合も十分にエツジまで曲げることが
できた。なお、図中、内面曲率（１／Ｒ）０．０５とは
上ロールのＲ＝２０としたときの値である。

ここで、本発明法を通常の電縫管製造装置のロール成形
装置の第１段のロールスタンドに組み込んで、外径５０
．ｈｓ、肉厚１０１％１１及び０．７＋ｎｍ　”ｔ’溶
接管の製造を行った。溶接は電気抵抗溶接法により行っ
た。その結果、肉厚１０Ｉｌａ＋ではエツジ減肉を起こ
さないためルーフィングは見られなかった。また０、７
ｏ１１１厚の鋼板の場合従来法ではエツジバンクリング
を発生したが、本発明法ではエツジが十分曲げられてい
るためエツジバックリングは見られなかった。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、ｊ７肉材であっ
ても薄肉材であっても、両エツジの成形が十分に行われ
、特に従来問題であった厚肉材のルーフィングが効果的
に防止で８、また、薄肉材のエツジバンクリングも防止
できるのであり、その品質管理上の意義は大きい。

また、各下ロールの好意さを調整することにより板厚の
変更に対応でき、従来のようにロール組替えなどを必要
としないため、その生産技術上の利益も大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来法による溶接管の欠陥を示す略式断面図
； 第２図（ａｌおよび山）は、それぞれ薄肉、厚肉材のロ
ールかみ込み状態を示す略式説明図：第３図は、ロール
と成形材との接触状態の略式： 第４図（ａｌおよびＴｂ）は、本発明にかかる溶接管製
造装置の成形装置の上下ロールのそれぞれ配置を説明す
る略式説明図： 第５図および第６図は、実施例の略式説明図；および 第７図および第８図は、実施例の結果をまとめて示すグ
ラフである。 ｌ：溶接鋼管　　　　２：上ロール ３：下ロール　　　　４：金属帯 ５：分割下ロール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属帯を円筒状に連続的に成形する成形ロール群と、そ
   のように成形された円筒状金属帯の継目を接合する溶接
   手段とを備えた溶接管の製造装置であって、前記成形ロ
   ール群のブレークダウンスタンドにおいて少なくとも１
   のスタンドの水平ロールの下孔型ロールを二つのロール
   から構成し、かつ金属帯進行方向へ傾斜させておき、金
   属帯進行方向に垂直な平面内で交叉角を調整可能とした
   こと特徴とする溶接管の製造装置。