JPH037474B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電縫鋼管の製造工程における帯板の
成形方法に関し、さらに詳しくはキヤンバを有す
る帯板の成形制御方法に関する。

〔従来の技術〕

電縫鋼管の製造工程の概略を第２図によつて説
明する。

一般に電縫鋼管は、コイル状に巻かれた帯板１
０をアンコイラによつて巻戻し、レベラ１２で平
坦化した後、帯板両サイドをトリミング装置１４
によつて、所定の帯幅に加工すると共に帯板継目
エツジ部端面の仕上加工をするいわゆる前処理を
行い、該帯板をブレイクダウンロール１６または
ケージロール２０等によつて逐次円筒形状に成形
し、フインパスロール２２，２４，２６にて円周
方向リダクシヨンをかけることにより継目エツジ
部の安定な成形を図りつつ、所定の形状、寸法の
素管３４に仕上成形し、次いで、該継目エツジ部
３４ａをコンタクトチツプ２７によつて高周波加
熱し、スクイズロール３０にてアプセツト溶接
し、このアプセツト溶接により生じた溶鋼ビード
をスクイズロール後流側に設置したビード切削装
置３２により切削除去する一連の工程によつて製
造される。

上記のような電縫鋼管の製造にあつては、帯板
の形状、特に帯板１０のキヤンバが素管成形性お
よび溶接性に与える影響は極めて大きい。

ここで帯板１０のキヤンバとは、第３図に帯板
１０の部分平面を示すように、帯板１０の長手方
向に沿つて中心線が直線でなく、円弧状または蛇
行状になつている状態をいう。

キヤンバを有する帯板は、前記電縫鋼管の製造
の前処理工程であるロータリシヤー方式あるいは
ミーリング方式によるサイドトリミング加工にお
ける左右エツジのトリミング代ΔWの調整によつ
て第３図ａに示すように、多少はそのキヤンバ量
を減少する方向に加工することができるが、大き
なキヤンバに対しては、設定帯幅Wsならびに図
中に斜線を施して示したトリムロスΔWによる歩
留低下の面より十分な調整加工を行うことができ
ず、第３図ｂに示すようにトリミング加工後も帯
板はキヤンバを有する状態となつている。仮にキ
ヤンバ修正をトリミング加工で完全に行うとすれ
ば、第３図ｃに示すように、帯幅がWs^*のように
帯幅不足となり、所定の外径寸法の鋼管を製造す
ることが不可能な場合がある。

キヤンバを有する帯板をそのまま成形工程のブ
レイクダウンロールあるいはケージロール等の粗
成形ロールで半円筒形状に丸め、仕上成形ロール
であるフインパスロールで素管に仕上成形して行
くと、上記のようなキヤンバを有する帯板部では
下記に述べるようないくつかの成形不良が発生
し、溶接不良あいはビード切削不良等を招き、歩
留りの低下となつていた。

例えば第４図ａに示すような紙面に向つて左側
へ凸のキヤンバを有する帯板部の成形の場合の各
成形過程におけるキヤンバを有する帯板部の成形
状態および成形不良発生について説明する。

キヤンバを有する帯板部の各成形過程での成形
挙動ならびに成形不良発生の因果関係は、発明者
の行つてきた一連のキヤンバ調査実験によつて明
らかとなつたものである。

第４図ａに示す如く、キヤンバを有する帯板部
は、粗成形域のブレイクダウンロールあるいはケ
ージロール成形で第４図ｂに示す如くのパスセン
ターに対し帯板センターが時計方向に回転した芯
ずれの状態、いわゆる帯板のローリング現象を生
ずる状態となる。

このようなローリングを生じた状態の半円筒素
管は、後段のフインパスロールで仕上成形される
際に、第４図ｃに示す如く左右エツジ部の成形加
工量が大きく異なる。すなわち、第４図ｂのよう
なローリング状態を呈す場合、フインパスロール
成形において左側エツジ部の成形加工量が右側エ
ツジ部の加工量に比べ極めて大きくなり、第４図
ｃに示すように左エツジ部の増肉が大きくなり、
スクイズロールでの溶接の際にエツジ端面接合部
の板厚が異なる結果となり、第４図ｆ，ｇに示す
ような継目エツジ部の段差あるいはラツプとな
り、溶接欠陥ならびにビード切削不良の発生を招
いている。

また、キヤンバ量が大きい場合には、上記フイ
ンパスロールでの左右エツジ部の圧縮曲げ加工度
が異なり、第４図ｃの例で示すように右側エツジ
部の圧縮曲げ加工度が小さくなり、フインパスロ
ール成形における適正圧縮加工量を下回る加工不
足となる。このため第４図ｄに示すように右側エ
ツジ部にエツジウエーブが発生する状態となり溶
接不可能なオープン管の発生を招く結果となつて
いる。

さらに上記のようなキヤンバがある場合には、
両エツジ部の増肉量の相違のみならず、フインパ
ス成形後の素管両エツジ部のスプリングバツク量
が異なり、左右の成形状態が非対称の素管とな
る。これはフインパス成形での素管両エツジに付
加される円周方向圧縮ひずみおよび曲げひずみが
帯のキヤンバに起因する帯のローリングによつて
異なるためである。

例えば第４図の例で説明すると、キヤンバを有
する部分の帯板はフインパスロール成形後、第４
図ｅに示すように、左エツジに比べ、右側エツジ
のスプリングバツクが大きくなり、左右エツジの
相対高さ位置が異なる。このような状態を呈する
素管のエツジを高周波加熱してスクイズロールに
てアプセツト溶接する場合、第４図ｈに示すよう
な左右エツジの不均一加熱が生じ、第４図ｉに示
すようなシーム部がゆがんだ状態となり、シーム
部の酸化物の排出が困難となる溶接欠陥の発生を
招いている。またスクイズロールにおける左右エ
ツジのロールへの作用力が異なるため、ロールの
押え位置が若干ではあるが異なり、左右エツジ接
合高さの不一致が生じ、前述同様、継目部の段差
あるいはラツプとなり、溶接欠陥並びに内外面ビ
ード切削不良の発生を招いている。

そして上記のようなキヤンバを有する素管はス
クイズ溶接後すなわちフインパス成形から下流工
程に進むにつれて、第４図ｊに示すように、溶接
継目部が、円周方向に回転する、いわゆるシーム
捩れを生じ、スクイズロール溶接後に設置された
内外面ビード切削装置においてビード切削位置の
ずれによるビード切削不良を生ずる。このため現
状では、オペレータが目視で、ビード切削位置の
変更を行つているが、その追従は十分でなくビー
ド切削不良が発生している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記のようなキヤンバを有する帯板
の成形不良、溶接不良およびビード切削不良等の
問題点を解消するために、キヤンバを有する帯板
部を加工し、成形制御することにより該帯板の成
形、溶接およびビード切削の安定化を図ることを
目的とした電縫鋼管の製造方法を提供するもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、キヤンバを有する帯板部の各成
形工程での成形挙動および成形不良発生の因果関
係を解明するために一連のキヤンバ調査成形実験
を実施し、そのデータの解析により成形挙動を究
明把握した。

本発明はこの知見に基づいて完成されたもの
で、キヤンバを有する帯板部の各成形過程で発生
する成形不良は、 フインパス成形での両エツジ増肉量の相違 フインパス成形でのエツジウエーブ発生 フインパス成形後における素管両エツジ高さ
の相違 スクイズロール出側のビード切削におけるシ
ーム捩れの発生 が挙げられる。

本発明はこれらのキヤンバに起因する成形不良
の発生を成形機の入側に設置したキヤンバ検出器
より得られたキヤンバ量に基づいて各種の制御を
行うことによつて、防止したものである。

第４図に示すキヤンバを例に各成形不良発生の
防止制御方法を説明する。

第一はフインパス成形での両エツジ増肉量の相
違の解消である。すなわちキヤンバ凸側のエツジ
過大増肉の発生は、第４図ｃで説明したように、
キヤンバ凸側のエツジがフインパスロール成形に
おいて圧下が大きくなるためにおこる。そこでこ
の過大増肉を防止するためには、キヤンバ凸側の
エツジがフインパスでの過大圧下を受けた後、両
エツジの板厚が同じになるように予めキヤンバ凸
側のエツジの板厚を小さくしておけばよく、また
フインパスでのエツジ部の増肉はロール拘束のな
い素管内面側に生ずることにより、本発明におい
ては第５図に示すようなキヤンバ凸側の帯板部の
エツジ部上面コーナ部を予めチヤンフア加工す
る。

本発明におけるチヤンフア加工方法としては切
削装置１４ａ，１４ｂによる方法あるいは、ロー
ル１４ｃ等によるエツジ部の圧延を行う方法等本
発明の目的を達成するものであればよい。

チヤンフア加工量（第５図ａ値、ｂ値）は予め
把握しているキヤンバ量と、フインパス成形での
両エツジ増肉量差との関係を用いて、実測キヤン
バ検出量より、演算して決定する。

例えばエツジチヤンフア加工量はキヤンバ量
Ci、フイン角度θf、帯板強度σy、板厚ｔ、外径
Ｄ、フインパスリダクシヨン量ｒによつて算出さ
れるものである。

チヤンフア加工量 ａ＝ｆ（Ci、θf、σy、ｔ、Ｄ、ｒ） ｂ＝ｇ（Ci、θ₅、σy、Ｄ、ｒ） 上記発明によりキヤンバを有する帯板エツジ部
のフインパス成形後のエツジ板厚は均等となる。

第二に、帯板のキヤンバ検出量Ciがフインパス
成形許容基準設定キヤンバ量Cfを超過する場合
には、第４図ｄに示したようにキヤンバ凹側のエ
ツジがフインパス成形で加工不足となりエツジが
波打ついわゆるエツジウエーブの発生となる。

そこでキヤンバ検出量Ciがフインパス成形許容
基準設定キヤンバ量Cfを超過した場合は、上記
本発明のエツジチヤンフア加工に加え、該帯板の
キヤンバ部がフインパスロール成形で成形される
に際し、フインパスロールの圧下量（リダクシヨ
ン量）を検出キヤンバ量Ciから決定されたフイン
パスロール圧下量に基づいて圧下変更し制御す
る。

圧下制御としてはフインパスリダクシヨンを増
加させる方向の制御を行いキヤンバ凹側エツジ部
の圧縮曲げ加工不足を解消し、適正圧下範囲内の
加工度を与える。例えば圧下制御方法としては第
１フインパスロールのリダクシヨン量をキヤンバ
検出量に応じて制御する方法、あるいはフインパ
スの圧下配分は同じとしてフインパストータルリ
ダクシヨンを制御する方法等がある。またフイン
パスリダクシヨン制御量も、前記エツジチヤンフ
ア加工量と同じく、Ci、σy、ｔ、Ｄ、ｒの関数
として算出決定される。なお、フインパスのリダ
クシヨン制御を必要とするキヤンバを有する帯板
は前記に示したエツジチヤンフア加工を行うに際
し、後工程のフインパス成形でのリダクシヨン変
更増加に伴なうエツジの増肉量を予め演算して、
それより決定されるチヤンフア加工量でチヤンフ
ア加工されるものである。

上記制御によりキヤンバを有する帯板エツジ部
のフインパス成形におけるエツジウエーブ発生は
解消される。

上記本発明による帯板エツジのチヤンフア加工
制御または／およびフインパスリダクシヨン制御
によつて、キヤンバを有する帯板部はフインパス
成形後において両エツジの板厚均等化ならびにエ
ツジウエーブの発生防止化が図られ、素管成形の
安定化が達成される。

第三の技術手段は次の通りである。

上記本発明による制御がなされたキヤンバーを
有する素管は、フインパス成形後、両エツジのス
プリングバツク量が異なるため、左右の成形状態
が非対称の素管となり、両エツジの相対高さ位置
が異なる状態を呈する。

フインパスロール２６の出側における素管３４
のエツジ部を第７図ａ、第８図ａに示したよう
に、キヤンバを有する帯板部では、左右エツジの
高さ方向相対変位量ΔHを生ずる。

第７図は従来の場合で、この変位量ΔHの有無
に拘らず、第７図ｂに示すように左右のロールは
同一高さ位置にある。

エツジガイドロール２９またはスクイズトツプ
ロール３０ａにおける素管３４の状態は、第７図
ｃに示したように、スプリングバツク３８，３８
ａの差により、両エツジ部３７，３７ａに高低差
が残る。

このような状態の素管はエツジの高周波加熱に
おける左右エツジの不均一加熱を招き、前述した
如く、シーム部のゆがみならびに継目部の段差、
ラツプ等の不良発生となる。

そこで、この問題を解決するために、第８図に
示す如く、スクイズロール前のエツジガイドロー
ル２９または／およびスクイズトツプロール３０
ａの左右両エツジ部を圧下する圧下量を制御す
る。まずキヤンバ検出量より最終フインパスロー
ル出側における素管両エツジの高さ方向相対変位
量ΔHを予測演算する。この演算に代り、最終フ
インパスロールの出側に設置した素管両エツジ高
さ方向変位検出器２５によつて測定した素管両エ
ツジの高さ方向相対変位量を用いてもよい。上記
演算値または測定値から圧下量ΔHaを決定し、
該圧下量に基づいてスクイズロール前のエツジガ
イドロール２９または／およびスクイズトツプロ
ール３０ａの圧下を制御する。第６図はスクイズ
ロール前のライン構成平面図、第７図は圧下制御
のない場合、第８図はロール圧下制御も行つた場
合の例をそれぞれ示す説明図である。

最終フインパスロール出側における素管両エツ
ジの高さ方向相対変位量ΔHはキヤンバ量Ci、帯
板強度σy、加工硬化指数ｎ、板厚ｔ、外径Ｄ、
フインパスリダクシヨンｒによつて決定され、
σy、ｎ、ｔ、Ｄ、ｒが一定下ではΔHとCiとの間
には、 ΔH＝ｆ（Ci） なる一定の関係を有することが本発明者らの数多
くの研究調査により明らかとなつている。そして
演算されたΔHよりロール圧下変更量ΔHaが、 ΔHa＝α×ΔH（αは定数） による演算されロール圧下位置制御が行われる。

本発明によるスクイズロール前のエツジガイド
ロールまたは／およびスクイズトツプロールの圧
下制御により高周波アプセツト溶接が安定化す
る。

第四に、上記本発明による各種制御がなされ、
成形ならびに溶接の安定化がなされた溶接管は、
スクイズロール後に設置された第９図に示す内外
面ビード切削装置３２ａ，３２ｂによつて溶接ビ
ードの切削が行われる。この内外ビード切削にお
いて、内外面ビード切削位置をキヤンバー検出量
より演算したシーム捩れ量θsに基づいて回転制御
させることにより、内外面ビード切削不良の発生
を防止する。

帯板キヤンバ量Ciとシーム捩れ量θsの間には、
これまでの発明者らの研究調査により、一定の関
係を有することが明らかとなつている。第９図
は、帯板キヤンバによるシーム捩れ発生時の内外
面ビード切削装置の切削位置制御例を示す。

以上のように本発明は、キヤンバを有する帯板
を素管に製造するに際し、該帯板のキヤンバ量を
検出し、その検出キヤンバ量に基づき最初に該キ
ヤンバ部のエツジチヤンフア加工制御を行うこと
によりフインパス成形での両エツジの板厚均等化
を図り、検出キヤンバ量が基準値を超過する場合
は、エツジのチヤンフア加工制御に加え、フイン
パスの圧下制御を行うことにより、フインパス成
形でのエツジウエーブ発生の防止を図る。そして
上記制御の後、スクイズロール前のエツジガイド
ロールまたは／およびスクイズトツプロールの左
右圧下制御を行うことにより、素管の両エツジの
高さ方向相対位置を同じとし、エツジ加熱の不均
一ならびにスクイズロールでのアプセツト溶接時
のエツジ段差、ラツプの発生を防止し、かつ、溶
接後のビード切削装置のビード切削位置を制御す
ることにより、キヤンバによつて生ずるシーム捩
れ発生時のビード切削不良の発生を防止する。

第１図には本発明によるキヤンバを有する場合
の帯板の制御方法の全体構成を示す。

以下に本発明によるキヤンバを有する場合の電
縫鋼管の製造方法の実施手順を第１図ならびに第
１０図の各制御出力例をもとに説明する。

帯板１０のエツジトリミング装置１４の出側に
設置した帯板キヤンバ検出器１５により帯板のキ
ヤンバを検出する。該帯板キヤンバ量は中央処理
装置１３にて、検出キヤンバ量の大きさを判定す
ると同時に、本発明による各制御の必要性を判定
する。キヤンバ検出の方法としては例えば第１０
図に示すようにキヤンバ検出量Ciが、設定キヤン
バ検出レベルCsを超過する時点より、微小時間
ΔTごとにキヤンバ量Ciを検出記憶する。そして
中央処理装置１３において、検出キヤンバ量Ciよ
り、各制御への制御量を演算決定すると同時に各
制御を実施する帯板のサイドを決定する。さらに
各制御実施への遅延時間を、ミル速度およびキヤ
ンバ検出器から各制御位置までの距離より演算
し、キヤンバ量Ciを有する帯板が各制御位置を通
過するに際し、適正制御が可能となるようにす
る。

例えば第１０図の例は、帯の長手方向l^*の長さ
において最大キヤンバ量Cmaxを有する帯板のキ
ヤンバがある場合の、本発明による各制御の実施
例を示すものである。

キヤンバ検出器による検出キヤンバ量が設定キ
ヤンバ検出レベルCsを超過すると微小時間ΔTご
とにキヤンバ量Ciがサンプリングされ、それに基
づいてエツジチヤンフア加工装置１７におけるエ
ツジのチヤンフア加工量ai、bi、フインパス圧下
制御変更のための第１フインパスリダクシヨン
r_1Fiエツジガイドロール２９およびスクイズトツ
プロール３０ａの圧下位置変更のための圧下量
ΔHiaおよび内外面ビード切削装置３２ａ，３２
ｂの切削位置変更のための回転制御量θsiが演算
され、前記の制御出力遅延時間に応じて各制御装
置に出力される。

ところで、フインパスの圧下制御に関しては、
第１０図に示すようにフインパス成形許容基準設
定キヤンバ量Cfを設定し、この値を検出キヤン
バ量Ciが超過する場合に制御すればよい。

これはエツジウエーブの発生しないフインパス
適正リダクシヨンがある許容範囲を持つているた
めで、キヤンバによるエツジの圧下量が、この許
容リダクシヨン範囲内にある場合にはエツジウエ
ーブは発生せず従つてフインパスの圧下量をあえ
て変更する必要はない。

また本発明による他の制御も各々の制御必要キ
ヤンバ限界を詳細に調査把握すれば、フインパス
圧下制御と同様、各々の制御開始のキヤンバ基準
値を設定することが可能である。

〔作用〕

以上のように本発明はキヤンバを有する帯板か
ら電縫鋼管を製造するに際し、該キヤンバ量を検
出し、その検出キヤンバ量から求めた演算値によ
りチヤンフア加工制御し、前記演算値あるいは素
管両エツジの相対高さ変位量実測値に基づき、ス
クイズロール前のエツジガイドロールおよび／ま
たはスクイズトツプロールの左右圧下制御を行う
ことにより、素管の両エツジの高さ方向相対位置
を同じ高さ位置に修正する。かくしてエツジ加熱
の不均一ならびにスクイズロールでのアプセツト
溶接時のエツジ段差、ラツプの発生を防止するこ
とができる。また、前記キヤンバ量検出に基づい
てビード切削装置を回動制御してビードを正確に
切削することができる。

〔実施例〕

上記本発明によるキヤンバを有する場合の電縫
鋼管の製造方法の実施例を従来方法との比較で説
明する。次の仕様の電縫鋼管の造管を行つた。

実施管サイズ：24インチ×6.35、API 5LX、X60 帯板のキヤンバ量：スパン約25ｍで最大キヤンバ
量約45mmおよび35mm 本発明の製造方法による成形制御を用いた場合
（実施例）と用いない場合（比較例）とを示す。

本発明による成形制御を実施した場合は、キヤ
ンバ部における成形不良、ビード切削不良の発生
は全くなく、溶接部の超音波探傷（UST）結果
を第１１図ａに示すように良好であり、欠陥検出
レベル以下の微小欠陥の発生もほとんどなかつ
た。

一方、キヤンバ制御を行わない従来法において
はキヤンバ量45mmの場合、フインパス成形におい
てキヤンバ部でエツジウエーブが発生し、溶接不
能なオープンパイプとなり、１コイル当りの歩留
り低下として約10％の歩留り低下を招いた。キヤ
ンバ量35mmの場合は、溶接は可能であつたが、溶
接状態が安定せず、第１１図ｂに超音波探傷の結
果を示すように、溶接部に欠陥（ペネトレータ）
が発生し、かつ継目部の段差発生ならびにシーム
捩れの発生によるビード切削不良も生じ、微少欠
陥の多発が生じ、結局そのキヤンバ部は不良品と
なつた。

第１２図にはキヤンバ量35mmの場合の継目部Ｃ
方向断面の溶接およびビード切削状態の模式図を
比較して示す。従来成形の場合はシーム線３３の
ゆがみによるペネトレータ４２の発生およびエツ
ジの段差ならびにシーム捩れに基づく内外面ビー
ド切削不良４０が認められる。

〔発明の効果〕

本発明はキヤンバを有する帯板から電縫鋼管を
製造する場合に、本発明によるキヤンバを有する
帯板の成形制御によれば、従来キヤンバにより成
形不良、溶接不良、ビード切削不良等を生じてい
た帯板を適正に成形、溶接することが可能とな
り、材料歩留が向上し、溶接部形状品質の優れた
電縫鋼管を製造することが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した電縫鋼管の製造工程
を示す工程図、第２図は電縫鋼管の製造工程の全
体系統図、第３図はキヤンバを有する帯板のエツ
ジトリミング加工状態を示す平面図、第４図はキ
ヤンバを有する帯板の成形工程ならびに溶接、ビ
ード切削工程における成形状態および不良発生状
況を示す説明図、第５図はチヤンフア加工方法を
示す説明図、第６図は最終フインパスロールとス
クイズロール間の素管製造工程の平面図、第７
図、第８図はそれぞれ従来法と本発明法の素管成
形状況におけるエツジガイドロールおよびスクイ
ズトツプロール圧下状態とエツジ成形状態とを比
較した説明図、第９図は本発明によるビード切削
位置制御方法を示す説明図、第１０図は本発明方
法の成形制御の出力側を示す説明図、第１１図は
キヤンバを有する帯板の溶接部の超音波探傷結果
を示すチヤートで、ａは実施例、ｂは比較例（従
来例）、第１２図はａ本発明、ｂ従来法における
キヤンバを有する帯板の溶接部Ｃ方向断面図であ
る。である。 １０……帯板、１２……レベラ、１３……中央
処理装置、１４……エツジトリミング装置、１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ……エツジ加工装置、１５…
…キヤンバ検出器、１６……ブレイクダウンロー
ル、１７……エツジチヤンフア加工装置、２０…
…ケージロール、２２，２４，２６……フインパ
スロール、２５……素管両エツジ高さ方向変位検
出器、２７……コンタクトチツプ、２８……シー
ムガイドロール、２９……エツジガイドロール、
３０……スクイズロール、３０ａ……スクイズト
ツプロール、３０ｂ……スクイズサイドロール、
３２ａ，３２ｂ……外、内面ビード切削装置、３
３……シーム、３４……素管、３４ａ……素管エ
ツジ、３６……溶接管、４０……ビード切削不
良、４２……溶接欠陥。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続的に送給される帯板を連続する成形ロー
   ルにより順次円筒形状の素管に成形して、その継
   目エツジ部を溶接する電縫鋼管の製造において、 () 帯板のキヤンバ量を検出する工程、 () 該キヤンバ検出量から、前記キヤンバを有
   する帯板のエツジ部の加工量と、フインパスロ
   ールの圧下量と、スクイズロールまたは／およ
   びエツジガイドロールの左右エツジ部の圧下量
   と、帯板のキヤンバにより生じるシーム捩れ量
   を演算する工程、 () 該演算結果に応じて、該帯板のエツジ部の
   加工と、フインパスロールの圧下量と、スクイ
   ズトツプロールまたはおよびスクイズロールの
   左右圧下と、ビード切削装置の切削位置制御と
   を組み合わせて最適制御する工程、 からなることを特徴とする電縫鋼管の製造方法。