JPH02197329A - 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。

（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
おいて平坦な金属帯を徐々に円弧状に成形し最終段階で
管状に成形した後、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に成
形し、最後はフィンパスと呼ばれる段階で管状の突き合
わ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所望の成品形状
を得るためには、金属帯の幅方向の両端に加える曲げ成
形が極めて重要であり、この曲げ成形が適正に行われな
い場合には、溶接部の形状品質の低下または材料歩留り
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撲って製造が
容易であることから溶接管の用途の拡大が図られ、薄肉
材からなる管においてはもちろん、相当な板厚を有する
厚肉材からなる管においても溶接管が用いられるように
なってきた。

（発明が解決しようとする課題） しかしこのような厚肉材からなる溶接管の場合、板厚の
増加に伴って接合部である、金属帯の幅方向の両端部の
成形が困難となり、曲げ成形が行われない部分である未
成形部が残る。このためこの成形工程に続く溶接工程に
おいて溶接衝合不整となり溶接品質が著しく低下する。

第６図は金属帯として鋼板を用いたその代表的な例を示
す略式断面図である。第６図において特に鋼管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。このルーフィング
現象とは、曲げ成形が行われなかった直線部分がそのま
ま溶接され屋根状になって製品である溶接管に残る現象
である。

また、通常は同一ロールで薄肉材から厚肉材までの金属
帯の成形を行うため、第７図Ｔａ）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材
の金属帯４の端部は曲げ成形が十分に行われない。むし
ろ、薄肉材では、かかる成形を行うとその端部が中央部
に比較して多少伸びる傾向にあり、この伸びた端部は折
れ曲がって波打ちとなり溶接部を不安定にする。たとえ
ば肉厚ｔの外径りに対する割合ｔ／Ｄが１．５％以下に
なると成形の途中で金属帯の両端部に波打ちが発生する
。いわゆるエツジバンクリングである。一方、第７図（
ｂ）に示すように、厚内材の場合には、端部の成形は難
しくなり、今度はルーフィングが発生する。

つまり、１つのロールには最適な成形範囲が存在するた
め、成形する金属帯の板厚を制限するとともに、板厚に
応じて最適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。

たとえば溶接管用鋼板の両端部の曲げ成形法として、特
公昭５９−２７６５４号公報に開示されているようなＷ
ベンド法があるが、このＷベンド法でもその両端部の曲
げ成形時に発生する板厚の低下は避けられない。また同
一ロールで薄肉材から厚肉材まで成形を行うことが出来
ないため、板厚に応じて最適なロールに組替えを行って
いる。

このように従来の公知方法では、厚肉材の成形において
その両端部の成形時の板厚低下および溶接衝合後のいわ
ゆるルーフイングを起こさずに、また薄肉材の成形にお
いてエツジバックリングおよび溶接衝合不整を完全に防
止することができる手段はこれまで存在しなかったので
ある。

ここに本発明の目的は、溶接管のロール成形において、
金属帯の幅方向の両端部の曲げ成形を完全に行い、厚肉
材の成形においても端部の曲げ成形時の板厚低下を発生
せず、すなわちルーフイングを起こさずに、また薄肉材
の成形においてもエツジバックリングを起こさずに成形
を行うことができ、しかも薄肉材から厚肉材ま゛で同一
ロールで金属帯の端部の曲げ成形を十分行うことが出来
るロール成形装置を具備する溶接管の製造装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者は上記の課題を解決するため、まず金属帯とし
て鋼板を用い、この鋼板の曲げ成形時における、ロール
と鋼板との接触状態を詳細に検討した。

第８図（ａ）、第８図０１１）、第８図（Ｃ１および第
８図Ｔａ）に通常の水平ロールスタンドを用いて鋼板の
端部の曲げ成形を行う場合のロールと材料との接触状態
を模式的に示す。第８図（ａｌにおいて孔型ロールであ
る下ロール３と金属帯４との接触は、先づロール入口で
は金属帯４の両端部（点ＡＳＢ）で最初に発生しく第８
図（ト）））、そして下ロール３が点Ａ、Ｂで金属帯４
を押しく第８図（Ｃ１）、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が行われている（
第８図（ｄ））ことがわかる。したがって金属帯４の点
Ａ、Ｂに対応する箇所は集中荷重を受け、板厚の低下が
発生すると考えられる。したがってこの金属帯の両端部
における板厚の低下は第８図（ａｌに示すエツジベンド
法による成形に限らずＷベンド法による成形の場合にお
いても同様であると考えられる。

すなわち本発明者は、厚肉材の両端部の成形時に発生ず
る板厚低下の原因は、ロールとの接触により金属帯に集
中荷重が加わることであり、かかる板厚の低下を防止す
るにはロールと金属帯との接触点を連続的に変化させる
ことにより、集中荷重を低減することが有効であること
を知見した。

また、厚肉材から薄肉材まで同一ロールで成形を行った
場合に従来法のように、ロール間距離（ギヤツブ）の変
更を行うだけでは薄肉材の場合に金属帯の端部に曲げ加
工を行うことができないことに対しては、金属帯の板厚
に応じて金属帯の両端部と中央部とにおける、上下ロー
ルの間隔を調整し変化させることが有効であることを知
見して、本発明を完成した。

ここに本発明の要旨とするとごろは、金属帯を円筒状に
連続的に成形する成形ロール群と、前記成形ロール群に
より成形された円筒状金属帯の継目を接合する溶接手段
とを具備する溶接管の製造装置において、 前記成形ロール群のブレークダウンスタンドの少なくと
も１つのスタンドの成形ロールは、水平ロールの下ロー
ルが （１）２つのロールからなり、 （ｉｔ　）その回転軸が金属帯進行方向へ傾斜してなり
、さらに （ｉｉｉ　）金属帯の進行方向および／または上ロール
の軸方向に移動自在に設置されてなることを特徴とする
溶接管の製造装置である。

ここに、「ブレークダウンスタンドの少なくとも１つの
スタンドの成形ロールは、水平ロールの下のロールが二
つのロールからなる」とは、平坦な金属帯をブレークダ
ウンスタンドにおいて曲げ成形する際に、金属帯の両端
部の曲げ成形を主に行うロール群のうち１つのスタンド
は必ず下ロールが２つのロールからなり、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も下ロ
ールに２つのロールを用いてもよいことを意味する。

たとえば通常の成形工程においては、ブレークダウンス
タンドにおける金属帯の端部の曲げ成形は第１スタンド
、あるいは第１スタンドおよび第２スタンドで行われる
ことが多い。従って第１スタンドの下ロール（以下単に
「下ロール」という。

）を２つのロールにすることが例示される。また、第２
スタンドの方が第１スタンドより金属帯の端部の曲げ成
形の負荷が高い場合には第２スタンドの下ロールをも２
つのロールにすることが好ましい。

すなわち本発明は、溶接管の製造装置であって、ロール
成形過程の初期段階で金属帯の端部の曲げ成形を主に行
う少なくとも１つの水平ロールスタンドにおいて、下ロ
ールを２つのロールからなる構成とし、これらのロール
の回転軸を金属帯の進行方向に対して傾斜させるととも
に、金属帯の進行方向に対し移動調整することができる
構成、または上ロール軸方向に移動調整することができ
る構成とするのである。

（作用） 以下本発明を実施例とともにさらに詳細に説明する。な
お、これはあくまでも本発明の例示であって、これによ
り本発明が不当に制限されるものではない。

第１図（ａ）および第１図（ｂ）は、本発明にかかる装
置のロール配置の略式説明図であり、第１図（ａｌは側
面図、第１図ｔｂ）は上面図である。エツジの曲げ成形
を主に担当している少なくとも一つの水平ロールスタン
ドにおいて、下ロール３は２個のロール５．５°からな
り、第１図（ｂ）に示すように金属帯の進行方向と９０
度交叉する方向に対し傾きβ（傾斜角）を存する。なお
、第１図ｆａｔにおいて、下ロール３の回転軸が金属帯
の送給方向に対し角度γを有しているが、これは本発明
の作用効果には特に関係なく、γ＝０６であってもよい
。

かかるロール配置のスタンドに金属帯を送給した場合の
金属帯の進行方向に対し垂直な方向の断面、すなわち第
１図（ｂ）におけるＹ−Ｙ断面、ＹＹ”断面およびＹ″
−Ｙ″断面第１図ｆｃ）、第１図（ｄｌおよび第１図（
Ｑ）に併せて示す。つまり第１図ｆｃ）は送給された金
属帯４が上ロール２および下ロール５に接触開始したと
きの金属帯４の断面であり、第１図（ｉ＋＋はロール２
のセンター位置で金属帯４の工ッジ曲げ成形が完了した
時点での断面である。また第１図＋ｄ）は、第１図（Ｃ
１と第１図（ａ）との中間位置での断面である。第１図
（Ｃ１ないし第１図（Ｑｌから明らかなように、下ロー
ル５．５゛と金属帯４の接触点は各下ロール５．５゛が
傾斜角βを有しているため金属帯４の曲げ成形の進行と
ともに移動しその位置が異なるため、金属帯４の端部は
一点において集中荷重を受けない。そのため金属帯４の
端部における板厚低下が発生せず、金属帯４の端部まで
曲げ成形を十分行うことができるため、ルーフィングを
起こさない。

さらに板厚の異なる金属帯の曲げ成形を行った場合にも
、上ロール２の圧下調整を行うこと、そして各下ロール
５．５°を金属帯進行方向または上ロール軸方向に移動
自在に設置することにより、金属帯４の端部まで十分に
成形することができるような配置とする。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。そのため
同一ロールにより薄肉材から厚肉材までエツジの曲げ成
形を十分行うことができ、薄肉材の曲げ成形時のエツジ
バックリングの発生ならびに厚肉材の曲げ成形時のルー
フィングの発生を効果的に防止することができる。

なお、下ロールを金属帯の進行方向に移動自在に設置す
ることと、下ロールを上ロールの軸方向に移動自在に設
置することとは、それぞれ別々に、または共に行ってよ
いことは言うまでもない。また、下ロールは図示例の孔
型ロールに限らず、軸方向等外径の円柱ロールあるいは
軸方向中央が最小径となったテーバ円柱ロールをそれぞ
れ軸方向中央で２分割した２つのロールであってもよい
。

なお、下ロールを金属帯の進行方向に移動自在に設置す
るには、または、下ロールを上ロールの軸方向に移動自
在に設置するには、例えばモーフを用いて機械的にロー
ルを移動する手段や、油圧を用いてロールを移動する手
段等が例示される。

さらに本発明をその実施例によって具体的に説明する。

実施例１ 単スタンドにて板厚１抛驕および０．７　ｖ＋＋の２種
類の鋼板について従来法および本発明法によりロール成
形を行い、その成形性の比較を行った。

第２図は、このときの従来法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２０１１Ｎであっ
た。また、下ロールの曲率半径Ｒは３０ｍｍであつた。

一方本発明例の場合は第３図に同じく略式説明図で示す
ように、下ロールを２つのロール５．５゛に分割し、傾
斜角βは３０″とした。

板厚１０＋ｕ＋の鋼板の場合の単スタンド通過後のエツ
ジの板厚分布を第４図にグラフで示す。第４図中の本発
明法（１１は、下ロールを金属帯の進行方向へ移動させ
、調整を行ったものである。本発明法（２）は、下ロー
ルを上ロール軸方向へ移動させ、調整を行ったものであ
る。

第４図から明らかなように従来法では、鋼板の端部の板
厚低下が２１１１Ｉ発生したが、本発明にかかる（１）
または（２）に示す方法によれば鋼板の板厚低下はほと
んど発生していないことがわかる。

次に単スタンド成形後の内面曲率を第５図（ａｌ、第５
図（ｂｌおよび第５図（Ｃ１に示す。第５図（ａｌに示
すように従来法では厚肉材の場合すなわち板厚０．７１
の鋼板でも端部の曲げ成形を行うことができなかった。

これに対して本発明にかかる（１１または（２）に示す
方法では、板厚１ｈａ＋、０．７　ｍｓ＋のいずれの鋼
板の場合も十分端部まで曲げ成形を行うことができた。

実施例２ 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
ルスタンドに本発明にかかるロール配置を適用して外径
５０．８ｗｍ、肉厚１０ＩＩＩＩｌおよび０．７　ａｍ
（７）鋼板を用いて溶接管の製造を行った。なお下ロー
ルとしては、孔型ロールを用い、この下孔型ロールの傾
斜角は３０°とし、溶接は電気抵抗溶接法により行った
。

その結果、肉厚１抛−の鋼板では端部の板厚低下を起こ
さないためルーフィングはまったく発生しなかった。ま
た０、７ｍｍの板厚の鋼板の場合、従来法ではエツジバ
ッ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まったく発生し
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、厚肉材であって
も薄肉材であっても、金属帯の両端部の曲げ成形を十分
行なうことができ、特に従来問題であった厚肉材のルー
フィングを効果的に防止することができ、また薄肉材の
エツジバンクリングをも防止することができるのであり
、その意義は大きい。

また、各下ロールを金属帯の進行方向あるいは上ロール
軸方向に調整することにより板厚の変更に対応すること
ができ、従来法のようにロール組替などを必要としない
ため、その実用上の効果も極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図ｆａ）、第１図ｔｂ）、第１図（Ｃ）、第１図＋
ｄ）および第１図ｔｅ＋は、本発明にかかる溶接管製造
装置の成形スタンドの上下ロール配置を説明する略式説
明図： 第２図は、従来法のロール形状を示す略式説明図； 第３図は、本発明にかかるロール形状を示す略式説明図
； 第４図、第５図（ａｌ、第５図（ｔ＋）および第５図（
Ｃ，ｌは、実施例の結果をまとめて示すグラフ； 第６図は、従来法による厚肉材の成品形状を示す略式断
面図； 第７図＋ａ＋および第７１１ｇ（ｂｌは、薄肉材、厚肉
材のロールかみ込み状態を示す略式説明図；および第８
図（ａｌ、第８図（ｂｌ、第８図（Ｃ１および第８図（
ｄｌは、ロールと成形材との接触状態の略式説明図であ
る。 １：　溶接鋼管　　　２：上ロール ３：　下ロール　　　４：金属帯 ５．５”：　分割下ロール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属帯を円筒状に連続的に成形する成形ロール群と、前
   記成形ロール群により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具備する溶接管の製造装置におい
   て、 前記成形ロール群のブレークダウンスタンドの少なくと
   も１つのスタンドの成形ロールは、水平ロールの下ロー
   ルが （ｉ）２つのロールからなり、 （ｉｉ）その回転軸が金属帯進行方向へ傾斜してなり、
   さらに （ｉｉｉ）金属帯の進行方向および／または上ロールの
   軸方向に移動自在に設置されてなる ことを特徴とする溶接管の製造装置。