JPH0445247B2 - - 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１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、帯板面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、エツジガイドロ
ール２９でエツジをガイドしつつ該継目エツジ部
３４ａをコンタクトチツプ２７によつて高周波加
熱し、スクイズトツプロール３０ａでエツジ部を
抑えながらスクイズロール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
ドをスクイズトツプ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。なお、エツジガイドロール２
９はコンタクトチツプの上流側に位置してスクイ
ズトツプロール３０ａはコンタクトチツプの下流
側に位置する。

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のギヤンバとは、第２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、設定帯板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。

圧延された製品コイルのキヤンバを修正する方
法としては、例えば特開昭53−100157に示される
ような成形入側でのキヤンバ矯正装置によりコイ
ルキヤンバを矯正するものがあるが、次のような
難点があつた。

(1) コイルを圧延し、伸延するには、矯正装置が
大がかりなものとなり、設備費が大となる。

(2) キヤンバ修正のために、片側エツジ部を圧延
し、伸延する場合、片側エツジの板厚の減少に
より、左右エツジの板厚が異なり、溶接アプセ
ツトにおいて、エツジのラツプならびにビード
切削不良を招く。

(3) 矯正圧延により伸延されたコイルのエツジ部
が長手方向に波打ちを生じ易い。

一方、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、溶接部の左右の成形状
態が非対象の素管となる。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
み及び曲げひずみが帯板のキヤンバに起因する帯
板のローリングによつて異なるためである。

例えば第４図ａに示すようなキヤンバを有する
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及び成形不良発生に
よいて説明する。第４図ａに示す如く、紙面に向
つて左側へ凸のキヤンバを有する帯板部は、フイ
ンンパス成形後、第４図ｂに示す如く、左側エツ
ジ３７ａのスプリングバツク２８ａに比べ、右側
エツジ３７のスプリングバツク３８が大きくな
り、左右エツジ３７，３７ａ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ｃに高温部を陰影３９を付して
示したような左右エツジの不均一加熱が生じ、第
４図ｄ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り溶接の欠
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、溶接欠陥の発
生や内外面ビード切削不良の発生を招いている。

〔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
を円筒形状の素管に成形してその継目エツジ部を
溶接するに際し、キヤンバ部をキヤンバ量に応じ
て成形制御することにより、両エツジ部の高さの
差を解消し、溶接不良を解消することを目的とし
た、電縫鋼管の成形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、連続的に送給される帯板を円筒形状の素管に
成形して、その継目エツジ部を溶接する電縫鋼管
の製造に際し、素管両エツジ部の相対高さ変位量
からスクイズトツプロールの圧下量またはスクイ
ズトツプロール及びエツジガイドロールの圧下量
並びに制御すべき帯板のサイドを決定し、該決定
に従つて前記圧下量を制御することを特徴とする
キヤンバを有する帯板の成形制御方法である。

本発明において圧下量の基準となる位置はキヤ
ンバのない帯板に対する各ロール設定位置であ
る。この基準値は各造管サイズごとに定まつてい
るものである。

本発明は、素管両エツジの相対高さ変位量に基
づいて、成形制御を行うことによつて、キヤンバ
に起因するフインパス成形後において素管両エツ
ジ高さの相違を防止する。

素管の両エツジの相対高さ変位量は、成形機の
入側に設置したキヤンバ検出器の測定値から演算
により求めるか、またはフインパスロール出側に
両素管エツジ部の高さ方向変位を検出する検出器
を設けて測定した実測値を用いるか、その何れで
もよい。素管の両エツジの相対高さ変位が生ずる
のは、帯板のキヤンバ以外に装置の配列精度や帯
板の材質強度のばらつきも原因となるが、帯板の
キヤンバの影響がほとんどであり、その他は無視
してもよい。キヤンバ検出器の測定値から両エツ
ジ部の相対高さ変位量を演算する方法について
は、第５図に、本発明者らが数多くの研究調査に
よつて解明した帯板キヤンバ量Ciと最終フインパ
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との関係を例示した。この高さ方向
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との間には第５図に示す
ような ΔH＝ｆ（Ci） なる一定の関係を有する。

第５図から、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の増加につれて増加する一義的な関係が
あることがわかる。この関係を制御器に記憶さ
せ、造管諸条件とキヤンバ量から高さ方向相対変
位量ΔHを演算により求める。この相対変位量
ΔHは第６図に示すようにフインパスロール２６
の直後に高さ方向変位検出器２５を設けて直接測
定してもよい。

上記いずれかの方法により求めたΔHからスク
イズトツプロールまたはスクイズトツプロール及
びエツジガイドロールの圧下変位量ΔHaを次式、 ΔHa＝αΔH （α＝定数） によつて演算し、ロール圧下位置制御を行う。

第１図は本発明の実施例のブロツク図、第９図
は制御出力例を示すものである。

第９図はキヤンバ検出とスクイズトツプロール
の圧下量又はスクイズトツプロール及びエツジガ
イツロールの圧下量の説明図であつて、帯板の長
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
明による制御の例を示すものである。

第１図において、帯板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。

キヤンバ検出の方法としては、例えば第９図に
示すようにキヤンバ検出量が設定キヤンバ検出レ
ベルCsを超過する時点より微少時間ΔTごとにキ
ヤンバ量Ciを検出し、これを中央処理装置１３に
記憶する。設定キヤンバ検出レベルCsはキヤン
バ検出を実施し、制御する際の中央制御装置への
読込み演算開始の基準となるキヤンバ量であり予
め初期値として定めておく。Cs以下の値ではキ
ヤンバの量は小さいため、制御する必要がない。
キヤンバ検出器の精度上Cs以下のキヤンバは精
度よく検出できない。ちなみにCsの値は0.5mm程
度の微小値である。

中央処理装置１３は、検出したキヤンバ量Ciに
基づいて、スクイズトツプロール３０ａの制御量
または、スクイズトツプロール３０ａおよびエツ
ジガイドロール２９の制御量ΔHaを演算決定す
ると同時に、制御を実施すべき帯板のサイドを決
定する。

さらに、中央処理装置１３は、スクイズトツプ
ロール３０ａの圧下制御またはスクイズトツプロ
ール３０ａおよびエツジガイドロール２９の圧下
制御実施への遅延時間を、ミル速度及びキヤンバ
検出器から制御すべきロール位置までの距離より
演算し、キヤンバ量Ciを有する帯板部が制御され
るスクイズトツプロール３０ａまたはエツジガイ
ドロール２９の位置を通過する際に適正制御を行
うように指令を出力する。

以上の手段を第１０図にフローチヤートで示し
た。

〔作用〕

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、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、
スクイズトツプロールの圧下量またはスクイズト
ツプロール及びエツジガイドロールの圧下量並び
に制御すべき帯板のサイドを決定し、この決定に
従つて前記圧下量を制御することにより、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並びにスク
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。

第６図はフインパスロール２６とスクイズロー
ル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ近傍の素管３４の部分
平面図、第７図、第８図はそれぞれ従来法と本発
明の素管成形状況を比較して示した説明図であ
る。

フインパスロール２６の出側における素管３４
のエツジ部のＢ−Ｂ矢視を第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。

従来はこの変位量ΔHの有無に拘らず、左右の
ロールは同一高さ位置にある。この状態は第７図
ｂに示される。第７図ｂは、第７図のＣ−Ｃ矢視
またはＤ−Ｄ矢視におけるエツジガイドロール２
９またはスクイズトツプロール３０ａの状態を示
す。その結果、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３８，３８ａの差により、両エツジ部３７，３
７ａに高低差が残る。

次に、前記演算又は実測により求めた変位量
ΔHからスクイズロール前のエツジガイドロール
２９及びスクイズトツプロール３０ａによる左右
両エツジ部の圧下すべきサイドと圧下量ΔHaを
決定し、第８図ｂに示すように、圧下量ΔHaに
基づいて、スクイズトツプロールの圧下量または
スクイズトツプロール及びエツジガイドロールの
圧下を制御する。

ロール圧下変位量ΔHaはスクイズトツプロー
ル及びエツジガイドロールの両者のロールに適用
される値であり、同一の値でよい。エツジガイド
ロール位置からスクイズトツプロールの位置まで
の区間の間隔は数百mm以下であり、素管のスプリ
ングバツク量はほとんど変化しない。

第８図ｂは第６図のＣ−Ｃ矢視またはＤ−Ｄ矢
視を示したものである。第８図ｃは上記のように
圧延制御されたスクイズトツプロールにおける素
管３４の横断面を示したもので、両エツジの高さ
の差が零となる。

〔実施例〕 上記本発明によるキヤンバを有する場合の帯板
の成形制御実施効果を従来成形との比較で説明す
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×6.35mm厚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35mm 本発明の成形制御を用いた場合（実施例）と用
いない場合（比較例）を第１１図に示す。

第１１図は、溶接部の品質チエツクのために実
施した超音波探傷試験（UST）の結果である。
第１１図において「欠陥レベル」とは、事前に人
工欠陥（基準欠陥）により超音波探傷試験を行い
その検出信号の大きさを「欠陥レベル」とし、そ
のレベルを超える場合を欠陥と判定する。「欠陥
レベル」以下の小さな信号は基本的には、欠陥と
は見ず欠陥パイプとして排除しない。但し、第１
１図ｂに示すような激しい微小欠陥が連続する場
合は、ビード切削不良等の欠陥が生じていること
があり、手入れを行うことが多い。

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
レベル以下の微少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、結局その
キヤンバ部は不良品となつた。

〔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、素管の両エツジの相対高さ変位
量のキヤンバ量からの計算値または実測変位量に
基づいて、スクイズトツプロールの圧下量または
スクイズトツプロールおよびエツジガイドロール
の圧下量を制御するので、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、材料歩留りが向上し、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図は帯板のキヤンバを示す平
面図、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における成形状態及び
不良発生状況を示す説明図、第５図はキヤンバ量
と素管両エツジの高さ方向相対変位量との関係を
示すグラフ、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
形状況を比較した説明図、第９図は本発明による
キヤンバを有する帯板のエツジガイドロールおよ
びスクイズトツプロール圧下量制御法における制
御出力例を示す説明図、第１０図は本発明方法の
手順を示すフローチヤート、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）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、１５
……キヤンバ検出器、１６……ブレイクダウンロ
ール、１８……エツジ成形ロール、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、
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、３４……素管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 連続的に送給される帯板１０を円筒形状の素
   管に成形して、その継目エツジ部を溶接する電縫
   鋼管の製造に際し、素管両エツジ部の相対高さ変
   位量からスクイズトツプロール３０ａの圧下量ま
   たはスクイズトツプロール３０ａおよびエツジガ
   イドロール２９の圧下量並びに制御すべき帯板１
   ０のサイドを決定し該決定に従つて前記圧下量を
   制御することを特徴とするキヤンバを有する帯板
   の成形制御方法。