JPH03230817A - 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
おいて平坦な金属帯を徐々に円弧状に成形し、該円弧状
の金属帯を最終段階で管状に成形した後、突き合わせ縁
部を溶融圧接することにより製造される。この管状への
成形段階においては、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イクダウンと呼
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対して行わ
れ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。

（発明が解決しようとする課題） 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溶接管の用途の拡大が図られてお
り、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。

ところが、厚肉材を用いて溶接管を得る場合、板厚の増
加に伴いエツジ部の成形が困難となるために、エツジ部
近傍には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、当該部の溶接を行うと、溶接衝合不
整となり溶接品質が低下してしまう。

第３図はその代表的な例を示す略式側面図であり、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ａがそのまま溶接されて屋根状になっ
て、最終製品に残るのである。

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４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材
の金属帯４はエツジの曲げ成形ができない。むしろ、薄
肉材では、エツジが金属帯中央部に比較して多少伸びる
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と外径りとの比ｔ／Ｄ（イ）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する。いわ
ゆるエツジバックリングである。一方、第４図（ｂ）に
示すように、余り厚内である場合には、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。

このように、各ロールには肉厚の観点から最適な成形範
囲が存在するため、成形する金属帯の肉厚を制限すると
ともに、成形する金属帯の肉厚に応じて適宜ロールを組
み替えて圧延成形を行っているのが現状である。

また、溶接管製造用のエツジの曲げ成形法として、特公
昭５９−２７６５４号公報に示されているＷベンド法が
あるが、このＷベンド法によってもエツジの曲げ成形時
に発生するエツジの減肉は避けられない。また、同一の
ロールで薄肉材から厚肉材まで成形を行うことができな
いため、ある肉厚の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
合のロールと材料との接触状態を第５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
との接触は、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３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のエツジの曲
げ成形を行っている。このため、金属帯４の点Ａ、Ｂに
対応する箇所では集中荷重を受け、減肉を発生する。こ
の金属帯エツジの減肉は第５図のエツジベンドタイプの
成形の場合に限らず、Ｗベンド法による成形の場合にも
同様である。

さらに、特開昭６４−４４２１７号公報に示されている
ように、下ロールを２分割し、かつ金属帯進行方向への
傾斜角を調整可能とした溶接管の製造装置がある。とこ
ろで、既設の、中径以上〈外径１０インチ以上〉の溶接
管の製造装置のブレイクダウンロール群においては、−
船釣には、ロール径が大きくなり、ロール費用が高くな
ることから、外径サイズ、すなわち金属帯幅が異なって
いても下ロールは同じロールを共通に使っている。とこ
ろが、このような装置に前述の特開昭６４−４４２１７
号公報に示される装置を適用する場合には、最終製品の
外径・サイズ等に対応するためロールを複数有する必要
があり、ロール費用が著しく増加してしまうために現実
には殆ど実施することができない。

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
に行うことにより、厚肉材でもエツジ曲げ成形時のエツ
ジ減肉を起こさず、すなわちルーフィングを起こさない
で成形を行い、一方、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エツジ曲げ成形を十分行うこ
とができるロール成形装置を組込んだ溶接管の製造装置
であって、中径以上（外径１０インチ以上）のロール成
形装置にあってもロール費用が安価な溶接管の製造装置
を提供することである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者は、鋭意研究の結果
、本発明を完成したものである。

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、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
ール群のブレイ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ハ、水平ロールの下ロールが （ｉ）回転軸方向で分割された３つ以上のロールからな
り、そのうち少なくとも両側の２つのロールは、 （１１）金属帯の進行面において、金属帯の進行方向に
直交する方向と前記回転軸とが傾斜角をなすとともに、 （ｉｉｉ　）金属帯の進行面と直交する平面において、
金属帯の幅方向と前記回転軸とが交叉角をなすように配
置されたことを特徴とする溶接管の製造装置である。

本発明において、「傾斜角」とは、金属帯の進行面にお
いて、金属帯の進行方向に直交する方向と前記回転軸方
向で分割されたロールのうちの両側のロールそれぞれの
回転軸とがなす角度をいい、また本発明において、「交
叉角」とは、金属帯の進行面と直交する平面において、
金属帯の幅方向と前記回転軸とがなす角度をいう。

（作用） 以下、本発明の構成と作用とについて詳しく説明する。

本発明において、「ブレイクダウンスタンドの少なくと
も１つのスタンド」の下ロールをその回転軸方向で分割
した三つ以上のロールからなる構成とするとは、平坦な
金属帯をブレイクダウンスタンドにおいて成形する過程
において、エツジの曲げ成形を主に担当するロール群の
うちの１スタンドは必ず下ロールが３つ以上のロールか
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、下ロールとして３つ以上のロールを
用いてもよいことをいうのである。

ブレイクダウンスタンドにおける金属帯エツジへの成形
時の集中荷重は第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
ンドでは殆どなくなる。したがって、第１スタンドの下
ロールを三つ以上のロール方式にすると効果が大きい。

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スタンドも下ロールを三つ以上
のロー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
形を主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Ｑ（ ３つ以上に分割し、そのうち少なくとも２つのロールは
、前述した傾斜角および交叉角を有し、これらの角度が
調整可能である構成とするのである。

なお、本発明においては、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の傾斜角あるいは
交叉角は、薄肉材のときは大きく、厚肉材のときは逆に
小さく調整するのが好ましい。

次に、下ロールを３つ以上にする理由を説明する。第２
図に同一装置の製造可能範囲内で大径サイズと小径サイ
ズのロール配置を模式的に示す。

下ロールが二つの場合（下ロール６がない場合）、大径
サイズでは、下ロール５を小径サイズの場合のロールと
共用すると素材が下に逃げることにより成形できない。

したがって、下ロールを共用化させるためには、下ロー
ルを三つ以上に分割し、下ロール６で素材を保持してお
く必要があるからである。また、下ロール６はさらにい
くつかのロールに分割しても良い。

次に、図面によって本発明をさらに具体的に説明する。

）− ０ 第１図（ａ）、第１図（ロ）および第１図（Ｃ）は、本
発明にかかる装置のロール配置の、それぞれ略式断面図
、略式側面図および略式上面図である。

第１図（ａ）および（Ｃ）からも分かるように、エツジ
の曲げ成形を主に担当している少なくとも１つの水平ス
タンドにおいて、下ロールは３個以上のロール５．５．
６からなり、このうち両側の２個のロール５．５は金属
帯４の送給方向に対し傾きβ（（ｌＪｔ斜角）を有し、
かつ、第１図（ａ）において金属帯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）を有
する。

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
し垂直な断面を第１図（ロ）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に接触したときの金属帯４の断面であ
り、■断面は上ロール２のセンター位置の断面で金属帯
４のエツジ曲げ成形が完了した時点での断面である。ま
た■断面は、■断面と■断面との中間位置での断面であ
る。第１図（ロ）および第１図（Ｃ）から明らかなよう
に、下ロール５と１ 金属帯４との接触点は、各下ロール５が傾斜角βおよび
交叉角α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、その位置が異なり、−点において集中
荷重を受けない。そのため金属帯４のエツジ減肉が発生
せず、金属帯のエツジまで成形を十分に行うことができ
、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
整と下ロール５．５の傾斜角βまたは／および交叉角α
を薄肉材はど大きくなるように調整することにより、金
属帯４のエツジまで十分成形できるようなロール配置と
することができる。

特に、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大
きな効果がある。

このように、本発明によれば傾斜角βまたは／および交
叉角α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、薄肉材成形時のエツジバックリ
ングの発生ならびに２ 厚肉材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、このときの板厚と傾斜角、交叉角との関係につい
ては下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。

（実施例） 次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

単スタンドにより、肉厚１０＋ｎｍ、　０．７　ｍｍの
二種類の鋼板について従来例および本発明例のそれぞれ
にかかる溶接管の製造装置を用いてロール成形を行い、
その成形性の比較を行った。

第６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２０ＩＩ１ｍであ
った。一方、下ロールのそれはＲ＝３０ｍｍであった。

これに対して、本発明例の場合は第７図に同じく略式説
明図で示すように、下ロールを３つに分割し、前述の傾
斜角βは３０°、交叉角αは２０°と設定した。

肉厚ｌ０ＩＩｌｌ１１の鋼板の成形を行った場合の単ス
タンド通過後におけるエツジの肉厚分布を第８図にグラ
フで示す。従来例のロールを用いて成形を行った場合で
はエツジ減肉が２１１１ｆｆ１発生したが、本発明例の
ロールを用いて成形を行った場合ではエツジ減肉は殆ど
発生していないことがわかる。

次に、単スタンド成形後の被成形品の内面の曲率を第９
図（ａ）および第９図（ロ）に示す。従来例では、厚肉
の場合、すなわち肉厚１ＯＩｌｌＩＩ＋の鋼板ではエツ
ジ減肉のために内面が曲げられていない。さらに、肉厚
０．７　ｍｍの鋼板でもエツジの曲げ成形が出来なかっ
た。

これに対して、本発明例では肉厚１０關（図中のＡ）で
も肉厚０．７　ｍ＋ａ　（図中のＢ、　Ｃ’）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）が０．０５とは上ロー
ルのＲ＝２０＋ｅｍとしたときの値である。なお、第９
図（ｂ）にその結果を示す本発明の実施例では、Ａ、　
ＢおよびＣについて、（傾斜角および交叉角をそれツレ
、（２０°、３０°）、（３０’　、３０”　）、（２
０°、３５°）と変化させた。

このように、本発明により、厚肉材について、エツジ減
肉およびルーフィングを発生させることなく、また、薄
肉材についてはエツジバックリングを発生させることな
く、溶接管を安定的に製造することができた。

ここで、本発明例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
．８ｍｍであって、肉厚が１０１１１１１１または０゜
７１である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１０ＩＩＩＩ１１の鋼板の場合、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、７ｍｍ厚の鋼板の場合、従来例ではエツジバッ
クリングを発生したが、本発明例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。

以上の実施例の結果からも本発明の効果が明ら５ かである。

（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、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
防止でき、また、薄肉材のエツジバックリングも防止で
きるのであり、その品質管理上の意義は大きい。

また、各下ロールの傾斜角・交叉角を適宜調整すること
により厚肉材から薄肉材までの、広い範囲の板厚の鋼板
に対応することができ、従来のように、成形に際して、
板厚に応じてロール組替えを行うことを必要としないた
め、その生産技術上の利益も大きい。

かかる効果を有する本発明の意義は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、第１図（ハ）および（Ｃ）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配置を
説明する、それぞれ略式断面図、略式側面図、６ 略式上面図； 第１図（ハ）は、第１図（ハ）および第１図（Ｃ）にお
ける■断面、■断面および■断面を示す略式断面図：第
２図（ａ）および第２図（ｂ）は、下側ロールを３つに
分けた理由を示すために用いた、本発明にかかる溶接管
の製造装置を示すそれぞれ略式断面図および略式上面図
； 第３図は、従来例による溶接管の欠陥であるルーフィン
グを示す略式断面図： 第４図（ａ）および第４図い）は、それぞれ薄肉材、厚
肉材のロールかみ込み状態を示す略式説明図；第５図は
、ロールと成形材との接触状態の略式第６図および第７
図は、本発明の実施例において用いた、それぞれ従来例
のロールと本発明例のロールを示す略式説明図；および 第８図、第９図（ａ）および第９図（ｂ）は、実施例の
結果をまとめて示すグラフである。 １：溶接鋼管　　　　　　２：上ロール３：下ロール　
　　　　　４：金属帯 ５．６： 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イ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）回転軸方向で分割された３つ以上のロールからな
   り、そのうち少なくとも両側の２つのロールは、 （ｉｉ）金属帯の進行面において、金属帯の進行方向に
   直交する方向と前記回転軸とが傾斜角をなすとともに、 （ｉｉｉ）金属帯の進行面と直交する平面において、金
   属帯の幅方向と前記回転軸とが交叉角をなすように配置
   されたことを特徴とする溶接管の製造装置。