JPH06104252B2

JPH06104252B2 - 溶接鋼管の製造装置

Info

Publication number: JPH06104252B2
Application number: JP1317290A
Authority: JP
Inventors: 高明豊岡; 裕二橋本; 進板谷; 勉井手
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Priority date: 1989-12-06
Filing date: 1989-12-06
Publication date: 1994-12-21
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: JPH03180212A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、溶接鋼管の製造装置に関するものである。

「従来の技術と発明が解決しようとする課題」鋼帯板を連続的にロール成形して素管を形成し、突き合
わせた継目を溶接する溶接鋼管は、既によく知られてお
り、現状では、継目を電気溶接（抵抗溶接）する電縫鋼
管が主流となっている。

ところで、この場合のロール成形方法の一つに、帯板を
全体的に逐次幅寄せ曲げ成形しながら素管全体を丸めて
行く全体幅寄せ曲げ加工法があり、これに属する成形装
置に、第11図、第12図に示す米国ヨーダ社のもの（特開
昭45−29896号公報）と、第13図乃至第15図に示す米国
トーランス社のもの（実公昭46−28897号公報）とがあ
る。図中、100は、プレフォーミングロール、102,104,1
06,108は、ブレイクダウンロール、110…は、インナー
ロール、EFは、エッジフォーミングロール、CRは、ケー
ジロール、1F,2F,3Fは、フィンパスロール、SQは、スク
イズロールである。

しかし、これらの装置には、ｉ）成形ロール数が多い。

ii）帯板に対する拘束力が弱く、帯板がローリングし易
い。

iii）製管サイズの変更に対するロール兼用範囲が狭
い。

iv）素管成形形状がロールの影響で不連続の多角形にな
り易い（第16図参照）。

ｖ）粗・中間成形過程での曲げ加工が十分行えないた
め、終段のフィンパス成形での負荷が大きく、実際上、
少なくとも３段のフィンパスロールを要する。

などの欠点がある。

そこで、これらの欠点を改善すべく、先に、第17図、第
18図に示す成形装置（特開昭61−135428号公報）を開発
した。この装置は、上流側から下流側へ、エッジフォー
ミングロールEF、第１乃至第４センターベンドロール1C
B,2CB,3CB,4CBとこれらのロールの両側に配列した多数
のケージロールCR…、複数のフィンパスロール1F,2F,3
F、スクイズロールSQを順次に配列したものであり、エ
ッジフォーミングロールEFで帯板の素管エッジ部を曲げ
加工し（第18図ａ）、第１乃至第３センターベンドロー
ル1CB,2CB,3CBとケージロールCR…とで素管サイド部と
素管ボトム部との境界部を曲げ加工し（第18図b,c,
d）、第４センターベンドロール4CBとケージロールCR…
とで素管ボトム部を曲げ加工して（第18図ｅ）、断面Ｕ
字状に形成し（第18図ｆ）、これをフィンパスロール1
F,2F,3Fで圧下成形して、素管サイド部を張り出させる
とともに、素管エッジ部、素管エッジ部と素管サイド部
との境界部及び素管サイド部と素管ボトム部との境界部
を曲げ・曲げ戻し加工し、溶接機で継目を溶融させ、か
つ、スクイズロールSQによりその継目をアプセットして
接合するものである。

しかし、この場合にも、実際上、第１乃至第４センターベンドロール1CB,2CB,3CB,4CB
が、素管サイド部と素管ボトム部との境界部乃至素管ボ
トム部だけの曲げ加工を行うものであって、帯板の中央
部で幅1/3程度の範囲内に配置され（第18図ｂ〜ｄ）、
かつ、第１乃至第３センターベンドロール1CB,2CB,3CB
は、ツイン型の分割ロールであるから帯板との接触面積
が小さく、したがって、全てのセンターベンドロールを
駆動してもロールから帯板への送りのトルク伝達が十分
なされず、帯板の進行がスムーズに行かない。

また、全てのセンターベンドロールを駆動すると、装置
が大型化し、ケージロール設置空間の確保が困難とな
り、設備費用の増加を招く。

第２及び第３センターベンドロール2CB,3CBがツイン
型の分割ロールであり（第19図、第20図参照。ただし、
第19図は、製管サイズが小さい場合、第20図は、製管サ
イズが大きい場合である。）、特に、下ロールの分割ロ
ールでは、ロールコーナー部により帯板にへこみやロー
ル疵が生ずる。

第１乃至第４センターベンドロール1CB,2CB,3CB,4CB
が、各々独立したスタンド構造のため、ロール交換に多
くの手数及び時間がかかる。

第２及び第３センターベンドロール2CB,3CBの下ロー
ルが、両側にケージロールがあるにもかかわらず製管サ
イズの変更の度にロール間隔を変える必要があり、ロー
ル調整に手数及び時間がかかる。

フィンパスロール1F,2F,3Fが、少なくとも３段必要の
ため、ロール交換に多くの手数と時間がかかる。

などの問題点がある。

本発明は、これらのことを十分に考慮し、優れた溶接鋼
管の製造装置とその取扱い方法を提供しようとするもの
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、請求項第１項の発明は、帯板
を連続的にロール成形して素管を形成し、突き合わせた
継目を溶接する溶接鋼管の製造装置において、ロール成
形行程の上流側から下流側に、素管エッジ部から素管サ
イド部との境界部までを圧下拘束して曲げ加工するエッ
ジベンドロール、素管サイド部を圧下拘束して曲げ加工
する第１センターベンドロール、素管サイド部と素管ボ
トム部との境界部乃至素管ボトム部を圧下拘束するとと
もに、両側から素管に側圧を加えて、その境界部乃至素
管ボトム部を曲げ加工する第２乃至第４センターベンド
ロールとそれらのロールの両側に配列した複数のケージ
ロール、その素管を更に圧下成形する第１及び第２フィ
ンパスロールを順次に配列し、少なくとも上記エッジベ
ンドロール、第１センターベンドロール、第１及び第２
フィンパスロールに駆動手段を講じ、また、第１乃至第
４センターベンドロールの全上ロールを１つのハウジン
グに、第２乃至第４センターベンドロールの全下ロール
スタンドを１つの共通サブベースプレートにセットした
ことを特徴とする溶接鋼管の製造装置にある。

請求項第２項の発明は、上記請求項第１項の発明にあっ
て、エッジベンドロールと第１センターベンドロールの
上・下ロールを共に幅調整自在な分割ロールにし、第２
乃至第４センターベンドロールの各下ロールを兼用する
共通範囲の最大管径に適合するカリバー形状の一体ロー
ルに、第２乃至第３センターベンドロールの各上ロール
を幅調整自在な分割ロールに、かつ、第４センターベン
ドロールの上ロールを兼用可能な一体ロールにし、ケー
ジロールを斜め進退調整自在に装備させて成る。

なお、エッジベンドロールは、上ロールを駆動しなくて
もよく、第２乃至第４センターベンドロールは、各下ロ
ールだけを駆動してもよい。

「作用」如上の構成であるから、鋼管の製造に当っては、所定寸
法の帯板を上流側から下流側へと送り込めばよく、これ
により、帯板は、 I.エッジベンドロールで、素管エッジ部から素管サイド
部との境界部までが圧下拘束されて曲げ加工される。こ
こでの曲げは、最終成形円弧にほぼ等しい状態がよい。

II.第１センターベンドロールで、素管サイド部が圧下
拘束されて曲げ加工される。ここでの曲げは、わずかで
よい。

III.第２乃至第３センターベンドロールで、素管サイド
部と素管ボトム部との境界部が圧下拘束され、同時に、
配列された複数のケージロールで、素管両側に側圧が加
えられて、その境界部が曲げ加工される。ここでの曲げ
は、最終成形円弧の曲げよりも過がよい。

IV.第４センターベンドロールで、素管ボトム部が圧下
拘束され、同時に、両側に配列された複数のケージロー
ルで、素管両側に側圧が加えられて、その素管ボトム部
が曲げ加工される。ここでの曲げは、最終成形円弧と同
等乃至過度がよい。

V.第１及び第２フィンパスロールで、更にその素管（上
記IV.までの曲げ加工で断面小判状となっている）が圧
下成形され、素管サイド部が側方へと張り出されるとと
もに、上記各境界部及び素管エッジ部が適宜に曲げ・曲
げ戻し加工されて、その素管が円形に近いものとなる。

VI.その後は、適宜に継目が溶接され、形状が整えられ
て、鋼管となる。

「実施例」第１図乃至第９図は、本発明に係る装置を示している。

この装置は、第１図に示すように、上流側から下流側
へ、エッジベンドロールEB、第１乃至第４センターベン
ドロール1CB,2CB,3CB,4CB、第２センターベンドロール
から第４センターベンドロールの下流にかけて両側に配
列した複数のケージロールCR…、第１及び第２フィンパ
スロール1F,2F、ロータリーシームガイドロールRSG、高
周波溶接機HFW及びスクイズロールSQを順次に配列して
いる。

更に詳細には、第２図乃至第９図に示すように、上記各
種ロールのうち、エッジベンドロールEB、第１乃至第４
センターベンドロール1CB,2CB,3CB,4CB、第１及び第２
フィンパスロール1F,2Fは、上ロールＵと下ロールＤと
から成り複数のケージロールCR…、スクイズロールSQ
は、左ロールと右ロールとが対をなしている。そして、
第１乃至第４センターベンドロール1CB,2CB,3CB,4CBに
は、一定の兼用範囲をもたせている。例えば外径22.22m
m〜60〜5mmの鋼管を製造するものとすれば、第10図に示
すように、 22.22mm〜31.03mm 31.03mm〜43.33mm 43.33mm〜60.5mm の兼用範囲とし、、、の３組のロール群を用意す
る。

なお、第１・第２フィンパスロール間にサイドロールSD
を配しているが、無くてもよい。

また、これらのロールのうち、エッジベンドロールEBの
下ロールＤ、第１センターベンドロール1CBの上・下ロ
ールU,D、第１及び第２フィンパスロール1F,2Fの各上・
下ロールU,Dには、駆動手段27…を講じている。具体的
には、ロール軸をユニバーサルジョイントを介して駆動
源へと機械的に接続している。なお、必要であれば、エ
ッジベンドロールEBの上ロールＵ、第２乃至第４センタ
ーベンドロール2CB,3CB,4CBの各下ロールＤ…、スクイ
ズロールSQの駆動も可能である。

エッジベンドロールEBは、上・下ロール共に分割ロール
とし、製管サイズに応じて幅調整できるようにしてお
り、帯板の素管エッジ部から素管サイド部との境界部ま
でを圧下拘束して、帯板を送ると同時に、該素管エッジ
部乃至境界部を、スプリングバックを見越して最終成形
円弧にほぼ等しく曲げ加工する。

第１センターベンドロール1CBは、第３図、第７図に示
すように、下ロールＤを比較的幅の広い左右部材12,13
と、比較的幅の狭い中間部材11との三体の分割ロール、
また、上ロールＵを左右部材14,15二体の分割ロールと
し、いずれもそれぞれ幅調整手段22,22を有して製管サ
イズに応じて幅調整できるようにしており、帯板の素管
サイド部を圧下拘束して、帯板を送ると同時に、わずか
に曲げ加工する。ここでの曲げの程度は、このロールに
おける兼用可能な製管サイズ（管外径）範囲での中間点
のカリバー半径が、これに適合するスクイズロールSQの
カリバー半径の約2.5倍となる程度でよい。

第２乃至第４センターベンドロール2CB,3CB,4CBは、第
４図、第５図、第８図（第９図）に示すように、それぞ
れ下ロールＤ…を一体ロール16とし、これらの一体ロー
ルを製管サイズの一定範囲に兼用させるが、前述のよう
に、その兼用範囲が22.22mm〜31.03mm、31.03mm〜4
3.33mm、43.33mm〜60.5mmの３つだとすれば、用〜
用の３つの一体ロールを用意し、用の一体ロールに
あっては、31.03mmに適合するカリバー形状に、用の
一体ロールにあっては、43.33mmに適合するカリバー形
状に、また、用の一体ロールにあっては、60.5mmのカ
リバー形状に形成する。つまり、兼用し得る共通範囲の
最大外径に適合するカリバー形状に形成するのである。

また、第２及び第３センターベンドロール2CB,3CBは、
第４図、第８図（第９図）に示すように、それぞれ上ロ
ールU,Uを左右二部材17,18二体の分割ロールとして、製
管サイズに応じて任意に幅調整できるようにしており
（第８図は、製管サイズが小さな場合を、第９図は、製
管サイズが大きな場合を示している。）、第４センター
ベンドロール4CBは、第５図に示すように、上ロールＵ
を一体ロール28としている。

而して、第２及び第３図センターベンドロール2CB,3CB
は、帯板の素管サイド部と素管ボトム部との境界部を圧
下拘束し、第４センターベンドロール4CBは、素管ボト
ム部を圧下拘束して、これらのロールの両側に配列され
た複数のケージロールCR…,CR…と共に、その素管境界
部を最終成形円弧の曲げよりも過度に、かつ、素管ボト
ム部を最終成形円弧と同等乃至過度にまで曲げ加工す
る。

ケージロールCR…,CR…は、第２図、第４図乃至第６図
に示すように、第２センターベンドロール2CBの上流位
置から第４センターベンドロール4CBの下流位置までの
両側に、１ゾーン３個で４ゾーン、計12個を配列してお
り、素管に両側から適宜に側圧を加えて、上記第２乃至
第４センターベンドロールと相埃って素管サイド部と素
管ボトム部との境界部から素管ボトム部までを、上述の
ように順次に曲げ加工する。

第１及び第２フィンパスロール1F,2Fは、フィン付きの
上ロールとフィンなしの下ロールとを備えており、第１
フィンパスロール1Fは、以前の工程で断面小判状となっ
た素管を圧下成形して、素管エッジ部と素管サイド部と
の境界部及び素管サイド部と素管ボトム部との境界部を
更に過度に曲げ加工するとともに、素管エッジ部を適度
に曲げ加工し、次いで、第２フィンパスロール2Fは、そ
の素管を引き続き圧下成形して、素管サイド部を外側へ
張り出させて最終成形円弧とほぼ同等にまで曲げ加工す
ると同時に、上記各境界部を最終成形円弧近くまで曲げ
戻し加工する。

ロータリーシームガイドロールRSGは、フィン付きの上
ロールとフィンなしの下ロールを備え、該ロールの位
置、角度等の調整が可能であり、素管を正規の溶接態勢
に整える。

高周波溶接機HFWは、一種の抵抗溶接機であり、素管の
継目に溶接電流を流して継目を加熱溶融させる。

スクイズロールSQは（第１図）、左右一対のロールを備
え、素管を両側から押圧して、その溶融した継目をアプ
セットして接合するとともに、その接合管を円形に整形
する。

ところで、上述のエッジベンドロールEB、第１及び第２
フィンパスロール1F,2F、ロータリーシームガイドロー
ルRSGは、第１図、第２図に示すように、上・下ロール
Ｕ…,D…をそれぞれ独立したロールスタンド19…にロー
ル交換可能に装備させ、スクイズロールSQは、左・右ロ
ールをロールスタンド20にロール交換可能に装備させて
いる。

また、第１乃至第４センターベンドロール1CB,2CB,3CB,
4CBは、第１図、第２図に示すように、下ロールＤ…だ
けをそれぞれ独立したロールスタンド21…に装備させ、
その第２乃至第４センターベンドロールスタンド21…を
１つの共通サブベースプレート50に固定し、共通サブベ
ースプレートごと一挙に交換可能ならしめるようにして
いる。そして、上ロールＵ…も四者共通の１つの着脱自
在なハウジング23にロール交換可能に装備させている。
したがって、上下ロールＵ…,D…の交換には、ハウジン
グ23及び共通サブベースプレート50の交換により四者及
び三者一挙の交換が可能である。

ケージロールCR…は、第２図、第４図乃至第６図に示す
ように、１ゾーン３個をそれぞれ１つのロールスタンド
23…に装備させており、各ロールスタンドには、３個共
通の斜め進退調整手段25を講じている。この場合の調整
は、中間のロールを中心に行えばよい。なお、この調整
手段により、ケージロールは全製管サイズに共用でき
る。角度については、位置に対応させてあらかじめ適度
に設定しておくことで十分である。

次に、上述の装置に係る実験につき説明する。

（１）試作する鋼管（第10図参照）外径 22.22〜60.5mm （２）使用する帯板板厚 0.8〜3.0mm 材質普通鋼 SS41相当ステンレス SUS304 （３）第１乃至第４センターベンドロール1CB,2CB,3CB,
4CBの兼用範囲（第10図参照）鋼管外径 22.22〜31.03mm 〃 31.03〜43.33mm 〃 43.33〜60.5mm （ロールは用〜用の３サイズである。）本実験では、所期の目的を支障なく達成できた。特に、
製管サイズの変更（調整）及びロール交換には、従来の
半分以下の手数及び時間で行えることが確認できた。

「発明の効果」本発明によれば次の効果を奏する。

イ）第１乃至第４センターベンドロールの全上ロールを
１つのハウジングにセットすることによりそれらの上ロ
ールを一挙に交換するようにしたので、ロール交換の手
数及び時間を大幅に低減でき、稼働率を向上させること
ができる。

ロ）第２乃至第４センターベンドロールの全下ロールス
タンドを１つの共通サブベースプレートにセットするこ
とにより、それらの下ロールを一挙に交換するようにし
たので、ロール交換の手数及び時間を大幅に低減でき、
稼動率を向上させることができる。

ハ）エッジベンドロールで素管エッジ部から素管サイド
部との境界部までを、第１センターベンドロールで素管
サイド部を、また、第２乃至第４センターベンドロール
と両側にある多数のケージロールで素管サイド部と素管
ボトム部との境界部乃至素管サイド部を順次に曲げ加工
するので、フィンパスロールに至る前までに、素管を断
面小判状に形成でき、これをフィンパスロールで圧下成
形して素管サイド部を側方に張り出させるので、多角形
になることもなく適確に曲げ加工できる。また、フィン
パス成形での負荷が小さくなり、フィンパスロールは２
段で足り、そして、全体を通じてロール数を低減でき、
装置全体をコンパクトにできる。

ニ）エッジベンドロールで素管エッジ部から素管サイド
部までの境界部を、第１センターベンドロールで素管サ
イド部を、第２乃至第４センターベンドロールで素管サ
イド部と素管ボトム部との境界部乃至素管ボトム部を拘
束し、ケージロールで素管エッジ部乃至素管サイド部を
拘束するので、帯板は、幅方向のほぼ全域で十分拘束さ
れることになり、芯ずれやローリングは勿論、エッジウ
エーブも生ぜず、成形を安定化させることができ、品質
を向上させることができる。

ホ）素管エッジ部乃至隣接する上記境界部を拘束するエ
ッジベンドロールと、素管サイド部を拘束する第１セン
ターベンドロールと、素管上下を拘束する第１及び第２
フィンパスロールとに駆動手段を講じることにより、帯
板は、幅方向の広い範囲でトルク伝達を受けることにな
り、スムーズに進行させることができる。また、第２乃
至第４センターベンドロールでは、上ロールを駆動させ
ないで、装置をより小型化でき、ケージロール設置空間
を支障なく確保でき、設備費を低減できる。

ヘ）第２乃至第４センターベンドロールの各下ロールを
兼用し得る共通範囲の最大管径に適合するカリバー形状
の一体ロールとするので、ロールコーナー部によって生
ずる帯板のへこみやロール疵を無くすることができ、ま
た、製管サイズが一定の範囲内であれば、製管サイズの
変更にもロール間隔の調整は不要であり、ロール調整の
手数及び時間がかからない。

ト）ケージロールを斜め進退調整自在に装備させている
ので、全製管サイズに共用でき、しかも、その調整が１
要素で足り、容易にかつ迅速に調整できる。また、構造
を簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の溶接鋼管の製造装置を示す構成要領
説明図、第２図乃至第11図は、本発明の実施例を示し、
第２図は、ロール成形工程の装置の側面図、第３図は、
第１センターベンドロールの正面図、第４図は、第３セ
ンターベンドロールの正面図、第５図は、第４センター
ベンドロールの正面図、第６図は、ケージロールの平面
図、第７図は、第１センターベンドロールの要部拡大正
面図、第８図、第９図は、小さな製管サイズと大きな製
管サイズとにおける第２乃至第４センターベンドロール
の要部拡大正面図、第10図は、グラフ、第11図乃至第20
図は、従来例を示し、第11図は、第１従来例の構成要領
平面図、第12図は、同例の要部拡大截断正面図、第13図
は、第２従来例の斜視図、第14図は、第13図XIV−XIV線
の断面図、第15図は、第13図XV−XV線の断面図、第16図
は、第１従来例及び第２従来例の要部の説明図、第17図
は、第３従来例の構成要領平面図、第18図a,b,…ｆは、
第17図ａ−ａ線、ｂ−ｂ線、…ｆ−ｆ線の各要部を示す
図、第19図、第20図は、同例のセンターベンドロールの
要部拡大正面図である。 EB……エッジベンドロール 1CB……第１センターベンドロール 2CB……第２センターベンドロール 3CB……第３センターベンドロール 4CB……第４センターベンドロール 1F……第１フィンパスロール 2F……第２フィンパスロール SQ……スクイズロール SD……サイドロール RSG……ロータリーシームガイドロール HFW……高周波溶接機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井手勉愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内 (56)参考文献特開昭59−45032（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯板を連続的にロール成形して素管を形成
し、突き合わせた継目を溶接する溶接鋼管の製造装置に
おいて、ロール成形行程の上流側から下流側に、素管エ
ッジ部から素管サイド部との境界部までを圧下拘束して
曲げ加工するエッジベンドロール、素管サイド部を圧下
拘束して曲げ加工する第１センターベンドロール、素管
サイド部と素管ボトム部との境界部乃至素管ボトム部を
圧下拘束するとともに、両側から素管に側圧を加えて、
その境界部乃至素管ボトム部を曲げ加工する第２乃至第
４センターベンドロールとこれらのロールの両側に配列
した複数のケージロール、その素管を更に圧下成形する
第１及び第２フィンパスロールを順次に配列し、少なく
とも上記エッジベンドロール、第１センターベンドロー
ル、第１及び第２フィンパスロールに駆動手段を講じ、
また、第１乃至第４センターベンドロールの全上ロール
を１つのハウジングに、第２乃至第４センターベンドロ
ールの全下ロールスタンドを１つの共通サブベースプレ
ートにセットしたことを特徴とする溶接鋼管の製造装
置。
【請求項２】エッジベンドロールと第１センターベンド
ロールの上・下ロールを共に幅調整自在な分割ロールに
し、第２乃至第４センターベンドロールの各下ロールを
兼用する共通範囲の最大管径に適合するカリバー形状の
一体ロールに、第２乃至第３センターベンドロールの各
上ロールを幅調整自在な分割ロールに、かつ、第４セン
ターベンドロールの上ロールを兼用可能な一体ロールに
し、ケージロールを斜め進退調整自在に装備させて成る
請求項第１項記載の溶接鋼管の製造装置。