JPH09174151A - 電縫管製造装置および電縫管製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 縁波発生を抑制し、安定シーム突き合せ領域
が大きく安定成形が可能な電縫管製造装置および製造方
法を提供する。 【解決手段】 フィンパスロールスタンド、溶接手段お
よびスクイズロールスタンドを有する電縫管製造装置に
於いて、溶接手段を挟んでスクイズロールスタンド１、
２を２スタンド備え、フィンパスロールスタンド３に近
い方のスクイズロールスタンド１と溶接手段５の間に、
押上げロール８を有する押上げ装置７を設けたことを特
徴とする電縫管製造装置。この電縫管製造装置を用いる
電縫管の製造において、押上げロール８の押上げ量を、
発生した縁波高さの１〜４．９倍にすることを特徴とす
る電縫管製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、電縫管製造装置
および電縫管製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電縫管製造方法は、帯板またはコイルか
ら断面形状を徐々に管状にするスタンドを有するロール
成形を行い、突き合わせ部を溶接して電縫管を製造する
方法である。

【０００３】図７は電縫管製造装置の概略を示す図であ
る。図中、３はフィンパスロール、２はスクイズロー
ル、１０はシームガイドロールをそれぞれ示す。

【０００４】図８は図７のシームガイドロール付近を進
行方向から見た図である。図中、１０はシームガイドロ
ール、９は管をそれぞれ示す。

【０００５】通常の装置はフィンパスロールより上流側
に、図示しないブレークダウンロール，ケージロールを
順に備えている。図７および図８に示されるように最終
のフィンパスロール３とスクイズロール２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１０が
配され、管９のエッジ部を拘束しつつスクイズロール２
に案内している。

【０００６】図９は電縫管の成形における帯板の各部分
の長さの変化を示す図である。この図に示すように、電
縫管の成形では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にまず引張応
力が作用し、次いで圧縮応力が作用する。

【０００７】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が発生し、いわゆる
縁波となる。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。両エッジ端の縁波は、
位相が同期しない場合が一般的であるため、更に縁波が
大きくなると、エッジが会合せず溶接自体が不可能にな
るケースがある。

【０００８】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、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
が用いられており、特開昭61-165225号公報，特開昭61-
165226号公報に記載されている。

【０００９】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
する方法として、図11に示す如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
する押上げロール８または下シームガイドロールを設置
する方法が特開昭61-34908号公報に記載されている。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方法である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】特開昭61-165225号公
報，特開昭61-165226号公報に記載されている方法で
は、このような処置を講じても、後述のようにｔ／Ｄ＝
１．６％（ｔ：管肉厚，Ｄ：管外径）が安定成形の限界
となる。

【００１１】特開昭61-34908号公報に記載されている方
法では、縁波は消去できるが断面形状が図１０に示す如
く上に凸の瓜状の形状となり、この状態で後に溶接する
ことにより、真円度が著しく低下する管が製造されてし
まう。または、この後スクイズロールにて真円成形する
と、シーム部が上に凸形状になっているが故、シーム部
近傍に形状不良が生じる。

【００１２】さらに、押上げ量及び押上げ力の目標値や
絶対値が明確でないため、最適な押上げが行われず、縁
波の消去が不十分であったり、過度の変形を与える可能
性がある。

【００１３】本発明では縁波発生を抑制し、且つ安定シ
ーム突き合せ領域を大きくし、特に直径−板厚比（t/D
）が５％以下の薄肉電縫管の安定成形を可能にするこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、フィ
ンパスロールスタンド、溶接手段およびスクイズロール
スタンドを有する電縫管製造装置に於いて、溶接手段を
挟んでスクイズロールスタンドを２スタンド備え、フィ
ンパスロールスタンドに近い方のスクイズロールスタン
ドと溶接手段の間に、押上げロールを有する押上げ装置
を設けたことを特徴とする電縫管製造装置である。

【００１５】フィンパスロールスタンドを出た段階で
は、材料は従来技術と同様まだ突き合わせ部が開口した
状態である。この材料は、本発明ではフィンパスロール
スタンドに近い方のスクイズロールスタンド（以下、１
段目のスクイズロールスタンド）に入っていく。

【００１６】ここで、材料は突き合わせ部が会合し管状
体になるが、そのままでは縁波が生じることは言うまで
もない。本発明では、２スタンドのスクイズロールスタ
ンドの間に押上げ装置を設けて、材料の突き合わせ部に
張力を与える。材料には、２スタンドのスクイズロール
スタンドで、管状体の両端が拘束された状態で張力が与
えられることになる。従って、本発明においては、片端
がフリーな状態で張力を与える従来技術に比べて、縁波
を消去するために必要な押上量が小さくて済む。その結
果、最終製品（電縫管）の真円度の低下も低く抑えるこ
とができる。

【００１７】次いで、溶接手段あるいはそれより後で２
段目のスクイズロールスタンドより前にスロート部が形
成される。スロート部の形状は、溶接手段の前に１段目
のスクイズロールスタンドが設けられているので改善さ
れ、スロート部においてエッジがなす角度（Ｖスロート
角度）が大幅に小さくなる。その結果、溶接可能な突き
合わせ部の長さ（シーム突き合わせ長さ）が長くなり、
より一層安定した溶接が行える。

【００１８】なお、１段目のスクイズロールスタンドで
管状体となった材料の突き合わせ部は、材料のスプリン
グバックにより再度開口するが、これは材料の弾性変形
によるものであり、２段目のスクイズロールスタンドで
は容易に突き合わせ部を会合させることができる。

【００１９】このように、本発明は２スタンドのスクイ
ズロールの間に押上げロールを配置することによって、
押上げロールは帯板を円形に成形した時に発生する波の
みを純粋に消去することが可能となる。その結果、薄肉
材を電縫管成形する際、不可避である縁波を消去するこ
とができ、且つ成形される電縫管の高真円度が達成され
る。

【００２０】請求項２の発明は、請求項１記載の電縫管
製造装置を用いる電縫管の製造において、押上げロール
の押上げ量を、発生した縁波高さの１〜４．９倍にする
ことを特徴とする電縫管製造方法である。

【００２１】図５は、押上げロールの押上げ量と縁波の
低減の関係を示す図である。図中、横軸は押上げ量（押
上げ高さ）と最初の縁波の高さ（初期波高さ）の比率
（押上げ率）、縦軸は押上げ時の波の高さと最初の縁波
の高さ（初期波高さ）の比率（縁波高さ変化率）であ
る。

【００２２】押上げ時の波の高さが、最初の縁波の高さ
の半分になる条件を基準にとると、押上げ率を１ないし
４．９とする必要がある。この値は、従来技術では２．
２ないし５であり、押上げ率の許容範囲が広がり、操業
し易くなっている。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、発明の実施の形態の１例
を示す配置図である。図中、１は１段目のスクイズロー
ル、２は２段目のスクイズロール、３はフィンパスロー
ル、４は形状検出手段、５は溶接手段、７は押上げ装
置、８押上げロール、９は管状体をそれぞれ示す。フィ
ンパスロール３を通過した素材は、１段目のスクイズロ
ール１に入り、一旦真円の管に成形されるが、t/Dが小
さい場合には、この段階ではまだエッジ部の長手方向の
伸びは改善されず縁波が生じている。次に素材は押上げ
ロール８により縁波を消去するのに必要な変位量分上方
へ押上げられ、２段目のスクイズロール２に入る。

【００２４】この図１では、溶接手段５としてコンタク
トチップを用いて、それにより電気抵抗溶接を行なうよ
うに描いているが、もちろん溶接手段については前述の
様にTig溶接やレーザー溶接によるものでもよく、特に
制約は受けない。縁波消去のための押上げ量は小さすぎ
ると縁波消去効果は発現しないが、逆に過大すぎると管
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
縁波高さを増大する結果となる。

【００２５】図２は、この装置を上から見た平面図であ
る。図中、６はスロート部を示し、その他の符号は図１
に同じである。ここで、２段目のスクイズロール２に入
る時のスロート部６の角度（Ｖスロート角度）が従来の
電縫管成形より小さくなる点も、より一層安定した溶接
が行える要因である。また、押上げロール８の押上げ量
を形状検出手段４で測定しコントロールすることによ
り、効果的な縁波抑制作用が再現性よく実現できる。

【００２６】このような目的を達成するため、本発明で
はシーム突き合せ領域を安定して拡大させるため、スク
イズロール直前のＶスロート角度を小さくする方法を用
いる。具体的には、スクイズスタンドを２段にして、１
段目のスクイズロールで完全なる真円を作り、シームの
開きは材料のスプリングバックによるものだけとした上
で、最終スクイズロールに導入する。

【００２７】図３はこのスクイズスタンドを２段にする
ことの効果を示す模式図である。この図に示すごとく、
従来法に比べてＶスロート角：θは小さくなり、突き合
せ距離：Ｌは長くなる。

【００２８】標準的な大径電縫管成形のミル配置は、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段である。ここ
にスクイズロールセットを１組追加するには新たなスタ
ンドを増設することになるが、現実的にはコスト面，ス
ペース面で増設は不可能に近い。そこで３段あるフィン
パススタンドを２段とし、フィンパススタンド（ＦＰ＃
３）があったスタンドにスクイズロールをセットする方
法が現実的である。

【００２９】

【実施例】

(1)1.0^t ×323 ^w の鋼板から外径φ101.6の電縫管をブ
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段の従来タイプ
のラインで成形した場合と、これに対してフィンパスス
タンド２段、スクイズスタンド２段に押上げロールを付
加した本発明による成形を行なった場合の造管品のシー
ム部近傍縁波急峻度（波高さ／波ピッチ）の比較を行っ
た。

【００３０】図４は、この結果から得られた板厚管径比
t/D （％）と縁波の急峻度の関係を示す図である。この
図に示すように、フィンパススタンドの段数を少なくし
て２段スクイズ方式としただけでは、従来の３段フィン
パス成形に比べると１段当たりの成形量が大きくなり、
むしろ縁波急峻度は大きくなる。そこで、本発明で提案
する如く押上げロールを併用すると（図中、２ＳＱ＋押
上げ）、縁波急峻度は全領域に於いて溶接上の許容値
0.01 を下廻るようになる。

【００３１】特に、押上げロールを縁波高さの３倍押上
げた場合、t/Dが0.4 〜2.4 の全範囲に於いて縁波急峻
度が0.01以下となる。これは目視上縁波があるとは思わ
れない範囲である。

【００３２】(2)1.0^t ×323 ^w の鋼板から外径φ101.6
の電縫管を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
の従来タイプのラインに押上げロールを適用した場合
と、本発明に於ける押上げ率に対する縁波高さ変化率の
関係を前記図５に示した。従来法の押上げ率適用範囲は
２〜５であったものが、本発明では１〜４．９に広がっ
ており操業安定性が向上する。

【００３３】(3)1.0^t ×323 ^w の鋼板から外径φ101.6
の電縫管を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
の従来タイプのラインで成形した場合と本発明によって
成形した管のt/D に対するＶスロート角度の影響を調べ
た。

【００３４】図６は、従来法と上記結果から得られた板
厚管径比とＶスロート角度の関係を示す図である。この
図の横軸は板厚t と管径D の比t/D （％）、縦軸はＶス
ロート角度（度）である。従来法ではt/D が1.5 以下に
なると縁波が発生し、Ｖスロート角が息継ぎを起こし始
め角度も大きくなる。これに対し、本発明ではt/D が小
さい領域でも安定してＶスロート角度を小さくすること
ができる。

【００３５】従来法ではt/D が1.5 以下になると縁波が
発生し、波の山と谷の部分ではスクイズされる時、スク
イズ率が異なることによってＶスロート角が息継ぎ現象
を起こすとともに、角度そのものも大きくなる。これに
対し、本発明ではt/D が小さい領域でも安定してＶスロ
ート角度を小さくすることができる。

【００３６】高出力のレーザーにより溶接する場合に
は、アプセット量が少なくできることが特徴であるが、
それ故アプセットによる縁波の除去があまり期待できな
い。もっとも、溶接部の幅が小さいため、スクイズスタ
ンドに於けるスクイズ率が十分とれないことも事実であ
る。

【００３７】それよりも、レーザー光の直径は通常φ0.
5〜1.0mmと細いため、照射位置のシームの変動が大きい
と溶接不良が生じる可能性が高い。この為、レーザーを
照射する際には、シーム突き合せ領域が安定して大きい
ことが望まれる。前記の結果では、突き合せ距離は従来
の10mmに対して本発明では20mmとなり、レーザー溶接す
る場合の安定領域拡大効果が大きいことが判る。

【００３８】

【発明の効果】本発明により、薄肉材を電縫管成形する
際不可避である縁波を消去することができ、且つ成形さ
れる電縫管の高真円度が達成される。また、スクイズロ
ールを２スタンド備え、それらの間に押上げロールを配
置することによって、縁波のみを純粋に消去することが
可能となり、スロート角度が従来の電縫管成形より小さ
くなり、より一層安定した溶接が行える。また、押上げ
ロールの押上げ量を測定しコントロールすることによ
り、縁波抑制を再現性よく効果的に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態の１例を示す配置図。

【図２】図１の装置を上から見た平面図。

【図３】スクイズスタンドを２段にすることの効果を示
す模式図。

【図４】板厚管径比t/D（％）と縁波の急峻度の関係を
示す図。

【図５】押上げロールの押上げ量と縁波の低減の関係を
示す図。

【図６】板厚管径比とＶスロート角度の関係を示す図。

【図７】従来技術の電縫管製造装置の概略を示す図。

【図８】図７のシームガイドロール付近を進行方向から
見た図。

【図９】電縫管の成形における帯板の各部分の長さの変
化を示す図。

【図１０】従来技術の押上げ装置による管状体の変形状
況を示す断面図。

【符号の説明】

１ １段目のスクイズロール ２ ２段目のスクイズロール ３ フィンパスロール ５ 溶接手段 ７ 押上げ装置 ８ 押上げロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 幸夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 長浜 裕 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィンパスロールスタンド、溶接手段お
   よびスクイズロールスタンドを有する電縫管製造装置に
   於いて、溶接手段を挟んでスクイズロールスタンドを２
   スタンド備え、フィンパスロールスタンドに近い方のス
   クイズロールスタンドと溶接手段の間に、押上げロール
   を有する押上げ装置を設けたことを特徴とする電縫管製
   造装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電縫管製造装置を用いる
   電縫管の製造において、押上げロールの押上げ量を、発
   生した縁波高さの１〜４．９倍にすることを特徴とする
   電縫管製造方法。