JPH091232A - 電縫管製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は金属の帯板またはコイルから断面形
状を徐々に円形状にする電縫管の製造方法に関するもの
であり、ｔ／ｄ＝５％程度以下の薄肉電縫管の製造に好
適な製造方法に関するものである。 【構成】 帯板またはコイルを順次円形に成形する工程
において、最終フィンパスロールとスクイズロールとの
間に配置した押上ロールにより、最終フィンパスロール
とスクイズロールとの距離を１００％としたとき、スク
イズロールの上流側１８％〜４６％の間で成形材のエッ
ジ部を押上げて伸張させることを特徴とする電縫管製造
方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属の帯板またはコイル
から断面形状を徐々に円形状にする電縫管の製造方法に
関するものであり、ｔ／ｄ＝５％程度以下の薄肉電縫管
の製造に好適な製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大径薄肉電縫管の製造装置として、ブレ
ークダウンロール，ケージロール，フィンパスロール，
スクイズロールを上流側から順に備えた装置が知られて
いる。通常、このような製造装置では、図７および図８
に示すように最終のフィンパスロールａとスクイズロー
ルｂとの間に、管外側からエッジ部を拘束するシームガ
イドロールｃが配され、管Ｐのエッジ部を拘束しつつス
クイズロールｂに案内している。ところで、電縫管の成
形では図９に示すように帯板エッジ部の軌跡が中央に比
較して長いため、エッジ部が一時的に伸され、エッジス
トレッチが生じる。この成形中におけるエッジ部と中央
部との長さの不均衡により、エッジに対して長さ方向の
引張応力と圧縮応力が作用する。そして、この圧縮応力
がエッジに過剰に作用した場合、エッジ部が座屈するた
め波打ち現象が発生する。いわゆる縁波である。電縫溶
接以前にエッジ部に縁波が発生すると、安定した溶接が
行われないばかりか、両エッジ端の縁波の位相が同期し
ない場合が一般的であるため、図１０に示す如くエッジ
１ａ同志が会合せず、ギャップＧが生じ、溶接自体が不
可能になるケースがある。上述したような電縫管製造装
置では、成形の開始から終了に至るまでケージロール，
フィンパスロールを配置することによって、エッジスト
レッチの発生を最小限に抑え、且つ、フィンパスロール
でリダクションを与えることによってエッジストレッチ
を吸収し、肉厚比が小さい場合の薄肉成形を安定化させ
るようにしている。また、エッジ部の長手方向伸びを抑
え、逆にボトム部に伸びを付与する方法の１つとして、
ライン全体にダウンヒルを与える方法が用いられている
（特開昭61-165225 号公報、特開昭61-165226 号公
報）。しかし、このような処置を講じても、ｔ／Ｄ＝
１．６％（ｔ：管肉厚，Ｄ：管外径）が安定成形の限界
となる。

【０００３】このような問題に対して、薄肉管成形中の
縁波の発生はある程度許容し、一度発生した縁波を消去
するべく、フィンパスロールとスクイズロール間で管の
エッジ部下側を押上げつつガイドする下シームガイドロ
ールを設置した技術が提案されている。これは、エッジ
部の長手方向に伸びが生じているために余った材料が縁
波として具象化していることに着目し、この余った材料
を連続的に上方へ押上げ、エッジにテンションを与え
て、見掛け上波を消去するものである。斯かる技術とし
て特公昭61-34908号公報では、エッジの押し付け量を調
整するため下シームガイドロール８が、図１１に示すよ
うにターンバックル１４を備えた左右１対のアジャスト
ロッドにより支持された構造となっている。従って、従
来技術では成形安定限界を超えエッジに波が発生するよ
うな薄肉成形においても、突合せ溶接時の成形を安定化
させることができるとしている。しかし、下シームガイ
ドロールがそれ自体独立して設けられているため、フィ
ンパスロールとスクイズロール間で一定の位置に保持す
ることが難しいという問題がある。同号公報には内面ビ
ードカッター用ロッド１０の剛性が許すならば、下シー
ムガイド装置をロッド１０に載せてもよいと記載してい
るが、このような構造は内面ビードカッター用ロッドの
剛性を考えた場合実現性に乏しい。また、下シームガイ
ドロールの押し付け量の調整をターンバックルにより左
右独立して行っているが、これを遠隔操作することは難
しく、下シームガイドロールの調整を操業中に随時行う
ことが困難である。さらに、一定位置に保持することも
難しい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本願出願人は、上記従
来技術の問題点を解決するべく、成形材エッジ部の押上
ロールの位置を保持する機構を強化し、またロールの押
上げ量を遠隔操作できる構造にしたことを提案している
（特開平5-208213号公報）。この技術によれば、安定し
た造管が望めない大径薄肉管（t/D が1.6 ％以下）でも
成形が可能であるが、図１２に示す如く、（ａ）図の状
態から（ｂ）図の状態へと押上げる量が大きいと、断面
形状が上に凸の瓜状の形状となり、この状態で電縫溶接
することにより、（ｃ）図のように真円度が低下するこ
とがあり、さらなる技術の向上が望まれていた。

【０００５】本発明は、上記問題点等に鑑みてなされた
もので、縁波の消去に有効な押上げ位置と必要な押上げ
力を同定し、これをもとにエッジ部を押上げて形状不良
のない電縫管製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電縫管製造
方法は、このような目的を達成するため、帯板またはコ
イルを順次円形に成形する工程において、最終フィンパ
スロールとスクイズロールとの間に配置した押上ロール
により、最終フィンパスロールとスクイズロールとの距
離を１００％としたとき、スクイズロールの上流側１８
％〜４６％の間で成形材のエッジ部を押上げて伸張させ
ることを特徴とするものである。また、前記押上ロール
での押上げ量を成形材のエッジ部に発生する縁波高さの
２〜５倍とすることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明に係る電縫管製造方法の第１の発明にお
いては、最終フィンパスロールとスクイズロールとの間
で成形材のエッジ部を伸張させるように、最終フィンパ
スロールとスクイズロールとの間に配置した押上ロール
での押上位置がスクイズスタンドより遠すぎると、一度
伸された縁波がスクイズスタンドに入る前に再び発生
し、またスクイズスタンドに近すぎると、エッジ部がス
クイズスタンドに押え込まれ、十分な押上げ量が確保で
きない。最終フィンパスロールとスクイズロールとの距
離を１００％としたとき、スクイズロールの上流側４６
％以下とすることによって一度伸された縁波がスクイズ
スタンドに入る前に再び発生することがない。したがっ
て押上ロールの押上位置の上限を４６％とした。また、
最終フィンパスロールとスクイズロールとの距離を１０
０％としたとき、スクイズロールの上流側１８％以上と
することによってエッジ部がスクイズスタンドに押え込
まれることなく、十分な押上げ量が確保できること、お
よびこの位置範囲内では造管ラインの他の装置、例えば
高周波電機抵抗溶接用のコンタクトチップ等と干渉する
ことが殆ど皆無となり設置に支障を来すことがなく、品
質の優れた電縫管を製造できる。

【０００８】第２の発明においては、最終フィンパスロ
ールとスクイズロールと間ので成形材のエッジ部を伸張
させるように、最終フィンパスロールとスクイズロール
との間に配置した押上ロールでの押上げによって、縁波
を消去する場合、原理的には波の高さ分だけ押上ロール
を押上げれば充分なはずであるが、実際には一箇所押上
げることにより図３に示すごとく周辺のエッジも平行に
上方へ押上げられ、押上げた量の全てが縁波消去に有効
に働くわけではない。発生している縁波高さの２倍以上
は押上げないと縁波消去効果は発現しない。押上げ量の
下限値は発生している縁波高さの２倍以上とすることに
より、縁波が５０％以上抑制される。また、押上げ量が
大きすぎると、管中央部とエッジの軌跡差による電縫管
成形本来のエッジストレッチに加えて、更なるエッジス
トレッチが加わり縁波高さが増大する結果となる。この
ため、押上げ量の上限は発生している縁波高さの５倍以
下が適当であり、品質の優れた電縫管を製造できる。

【０００９】

【実施例】

実施例１．図１は本発明に係る電縫管製造方法を適用し
た実証例の構成を示す概念図である。図において、成形
材Ｐは、フィンパスロールａとスクイズロールｂとが有
する距離Ｌの中間部としてスクイズロールｂより距離ｌ
の位置へ押上ロール３を設置して、高さＨだけ押上げて
成形材のエッジ部に張力を付加して伸長するようにして
いる。押上ロール３の構造としては、例えば、先に出願
した特開平5-208213号公報による技術を採用することに
よって、その目的を達成することができる。先に出願し
た特開平5-208213号公報による技術は、図２に示すよう
に、エッジ押上装置１が装置本体１００に対して、押上
ロール３を昇降装置５により上下可能に支持するように
なっている。このエッジ押上装置１は下部に配設したボ
トムロール４で内面上を滑走する構造としている。ま
た、スクイズロールｂ中心から手前の所定位置ｍに縁波
計を設置している。初期の縁波高さおよび縁波消去の効
果を確認するために、レーザー変位計や光切断装置など
を設置した方が好ましく、測定した縁波高さのデータを
基に、前記エッジ押上げ装置１へフィードバック制御す
るようにした方が良い。

【００１０】上記の構成により成形材Ｐのエッジ部は、
押上ロール３によって、図１中破線で示すエッジライン
から実線で示す上方に押上げ、エッジ部にテンションを
与えることにより波打ちを押さえつつ、溶接部にガイド
することにより、電縫溶接部において良好な状態で会合
し、完全な電縫溶接が行えるものである。上記のように
して、縁波高さを消去する場合、原理的には波高さ分だ
け押上ロールを押上げれば良いが、実際には一箇所押上
げることにより、周辺のエッジも平行に上方へ押上げら
れ、押上げた量の全てが縁波消去に有効に働くわけでは
なく、発生している縁波高さ以上は押上げないと縁波消
去効果は発現しない。しかし、逆に押上げ量が大きすぎ
ると、管中央部とエッジの軌跡差による電縫管成形本来
のエッジストレッチに加えて、更なるエッジストレッチ
が加わり縁波高さが増大することになる。また、押上ロ
ールを設置する位置は、押上ロールがスクイズスタンド
より遠すぎると、一度伸された縁波がスクイズスタンド
に入る前に再び発生し、またスクイズスタンドに近すぎ
ると、エッジ部がスクイズスタンドに押え込まれ、十分
な押上げ量が確保できないことになる。ブレークダウン
スタンド３段，ケージセクション，フィンパススタンド
３段，スクイズスタンド１段の電縫管成形ラインにおい
て厚さ１．０mm×３２３mm幅の鋼板から外径１０１．６
mmの電縫管を造管する場合について押上ロールの位置の
影響を調査した。この場合のt/D は約１％であり、これ
はロールギャップの設定などを最適化しても縁波が発生
し易い造管サイズである。尚、フィンパス最終スタンド
とスクイズスタンドの距離は400mm である。押上げ位置
は、スクイズスタンドから上流側に40mm，80mm，160mm
，240mm ，280mm の５ヵ所について調べた。これはフ
ィンパス＃３スタンドとスクイズスタンドの距離を１０
０％とした時、スクイズスタンドより上流側にそれぞれ
10%,20%,40%,60%,70% 離れた位置に相当する。なお、縁
波高さの測定はスクイズスタンド上流20mmの位置でレー
ザー変位計により非接触測定を行っている。また、押上
げ量は発生した縁波高さの３倍で一定とした。図４に押
上ロールの位置と縁波高さ変化率（押上げた時の縁波高
さ／押上げなしの時の縁波高さ）の関係を示す。押上ロ
ールの効果として縁波高さを半分以下に抑えることを目
標とした場合、この条件を満足する波高さになる押上ロ
ールの位置はスクイズスタンドの上流側１８％〜４６％
の範囲である。なお、上記範囲内では造管ラインの他の
装置、例えば高周波電機抵抗溶接用のコンタクトチップ
などと、製造する管の凡ゆるサイズにおいて干渉する可
能性が低く好都合である。

【００１１】実施例２ 上記造管条件において、押上ロールの位置をスクイズス
タンドの上流側２４％と４３％の位置の固定し、押上げ
量を変化させた場合の結果を図５に示す。横軸の押上げ
率とは押上げ高さを押上げなしの時の縁波高さで割った
値である。押上ロールの効果として縁波高さを半分以下
に抑えることを目標とした場合、この条件を満足する波
高さになる押上ロールの押上げ率は発生する縁波高さの
２〜５倍であることが判る。この傾向は押上ロールの位
置を多少変えても大きく変ることはなく、この範囲以外
では押上げを行わない時よりは縁波高さは小さいが、絶
大な効果は認められない。

【００１２】実施例３ 上記造管条件において、押上ロールの位置をスクイズス
タンドの上流側３３％の位置に固定し、押上げ量を初期
波高さの３倍として、造管サイズを変えた場合の結果を
図６に示す。具体的には造管する管の外径は変えずに板
厚のみを変えてｔ／Ｄ（t:素板の板厚，Ｄ造管外径）を
変化させた。また、図中には押上げ装置を用いない従来
法のデータも併記する。実際の造管工程では縁波急峻度
が０．０１を越えると突き合わせの精度が悪くなり、安
定した電縫溶接やレーザー溶接ができなくなると言われ
ている。図６より従来法ではt/D が１．６以下では縁波
急峻度が０．０１を越えるが、本発明ではt/D が０．８
までは縁波急峻度が０．０１を越えないことが判る。な
お、溶接方法については高周波電気抵抗溶接を始め、Ti
g 溶接やレーザー溶接によるもの等何れの方法でも制約
は受けない。当然のことながら、高周波電気抵抗溶接を
行なう場合には、押上ロールに高周波電流が流れないよ
うに押上ロール３の左右間には絶縁体を挟むことは必要
となる。

【００１３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、薄肉の電
縫管成形時のエッジ部の波打ちを適切に抑制し、突き合
せ溶接時の成形を安定化させることができる。これによ
り、同一の製造ラインにおいて製造範囲を拡大すること
ができるばかりか、縁波高さを連続的に監視しフィード
バック制御を行う場合、素材の材質や造管サイズの変更
に際しても、押上げ量の再設定を行う必要がない点も特
筆できる。また、同様の理由により非定常成形や不安定
成形発生の早期発見にも役立つものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電縫管製造方法を適用した実証例
の構成を示す概念図である。

【図２】図１に示す成形材エッジ部の押上状態を示す横
断面説明図である。

【図３】成形材エッジ部の押上げによる変化を示す説明
図である。

【図４】成形材の押上げ位置と縁波高さ変化率の関係を
示すグラフ図である。

【図５】成形材の押上げ率と縁波高さ変化率の関係を示
すグラフ図である。

【図６】ｔ／Ｄと成形材エッジ部の縁波急峻度の変化を
示すグラフ図である。

【図７】従来のシームガイドロールを示す側面図であ
る。

【図８】図７のシームガイドロールを示す正面図であ
る。

【図９】電縫管成形におけるエッジストレッチを示す説
明図である。

【図１０】成形材エッジ部の食い違い状態を示す説明図
である。

【図１１】従来のシームガイドロールの要部構成を示す
説明図である。

【図１２】シームガイドロールによる押上げ量と成形材
エッジ部の形状変化の関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ エッジ押上装置 ３ 押上ロール ａ フィンパスロール ｂ スクイズロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯板またはコイルを順次円形に成形する
   工程において、最終フィンパスロールとスクイズロール
   との間に配置した押上ロールにより、最終フィンパスロ
   ールとスクイズロールとの距離を１００％としたとき、
   スクイズロールの上流側１８％〜４６％の間で成形材の
   エッジ部を押上げて伸張させることを特徴とする電縫管
   製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の押上ロールでの押上げ量
   を成形材のエッジ部に発生する縁波高さの２〜５倍とす
   ることを特徴とする電縫管製造方法。