CN101300103A - 制造具有极佳焊缝特性的电阻焊接管的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种有效制造具有极佳焊缝特性的电阻焊接管的方法，通过该方法，确保了即将电阻焊接之前的圆形带材的每个横向边缘都适应性地随着带材厚度的变化而被稳定地成形为所需的渐缩形，从而可保持极佳的焊接质量。一种制造电阻焊接管的方法，在该方法中，对带材(20)进行成形，然后使得其边缘对接，然后对边缘进行电阻焊接以形成管(30)，该方法包括这样的处理，即，在成形前通过切削或刨削(3)、或通过翅片成形(4)将带材的上表面侧和下表面侧中的一个表面侧处的边缘和与之相对的边缘成形为渐缩形。

Description

制造具有极佳焊缝特性的电阻焊接管的方法

技术领域

本发明涉及一种诸如用于油井的管线管的需要具有焊接韧性的管或诸如用于油井的套管的需要具有焊接强度的管的制造方法。

背景技术

一般而言，管可大致分为焊接管和无缝管。作为一种焊接管的电阻焊接管是通过辊轧成形等使片材弯成圆形、然后使各边缘对接并进行焊接而制造的。在焊接管中，焊接的韧性和强度通常比母带材的韧性和强度差。在管的使用中，不可避免的问题是要针对每种应用而确保一定的韧性和强度。

例如，因为用于运输原油或天然气的管线通常被铺设在较冷的地带，故而主要要考虑低温下的韧性。而且，对于用以保护油井中的用来开采原油的套管而言，要着重考虑的是强度。

通常，考虑到母带材在被成形为管后的特性而对将要成为电阻焊接管的母带材的热轧片材(带材)进行成分设计或热处理，从而确保母带材的诸如韧性和强度的特性。

然而，因为焊缝的特性要受到电阻焊接而不是母带材的成分设计或热处理的严重影响，故而需要极大地改进焊接技术。

在许多情况下，以下现象可能是电阻焊接问题的原因，即，在带材边缘上产生称为过烧的氧化物，而该过烧不会随着电阻焊接过程中熔化钢的排出而被排离上述边缘，而是残留在上述边缘上，残留下来的过烧使韧性降低，导致强度不够。

因此，为了从焊缝去除引起传统电阻焊接失效的过烧，迄今已经针对从焊缝的带材边缘主动排出熔化钢的技术进行了认真研究。例如，专利文献1至4描述了研究每个带材边缘形状的示例。

而且，专利文献5描述将带材的横向边缘斜切为各种形状，从而便于在电阻焊接管的焊接中对带材两侧处的边缘上的对接压力进行调节，并改进焊接的可靠性。

专利文献1：JP-A-57-031485

专利文献2：JP-A-63-317212

专利文献3：JP-A-2001-170779

专利文献4：JP-A-2003-164909

专利文献5：JP-A-2001-259733

在专利文献1至4中的任一专利文献中，要将每个带材边缘成形为渐缩形，以随着熔化钢的排出而排出过烧。被成形为渐缩形的原因被认为是由于带材边缘能容易地被成形为渐缩形。然而，当带材边缘被成形为具有均匀斜度的直或平的渐缩形时，诸如氧化物的缺陷可能不会随着熔化钢的排出而被充分排出。

而且，专利文献5公开了各种便于调节对接压力的斜切形状。然而，其中没有对这些方面，即，随着熔化钢的排出而排出过烧、通过过烧的这一排出而提高焊缝特性(特别是低温下的韧性)进行描述。因此，在其中公开的各种斜切形状中，完全不知道对改进焊缝的特性(特别是低温下的韧性)有效的具体形状。

在电阻焊接管的实际制造过程中，具有各种厚度的带材要进行辊轧成形从而形成管。当仅仅使用用于在每个带材边缘上形成渐缩形的装置时，例如要调节切削头或刨辊到适当的位置，以使它们被安装在类似于带材厚度的精确间隔处，这是使生产效率极大下降的原因。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种有效生产具有优良焊缝特性的电阻焊接管的方法，该方法能充分地加快诸如氧化物的缺陷随着排出熔化钢的排出，此外还不会导致生产效率的下降。

以下描述实现该目的的本发明。

1.一种制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：在对带材进行成形、然后使该带材的边缘对接、并且随后对所述边缘进行电阻焊接以形成管的过程中，在电阻焊接之前，使所述带材的上表面侧和下表面侧中的一个表面侧处的边缘、或者所述带材的上下两表面成形为渐缩形。

2.一种制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：通过切削或刨削使得带材的上表面侧和下表面侧中的一个表面侧处的边缘成形为渐缩形。

3.一种制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：通过孔形辊使得带材的上表面侧和下表面侧中的一个表面侧处的边缘成形为渐缩形。

4.一种制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：通过翅片成形(finpass forming)使得带材的上表面侧和下表面侧中的一个表面侧处的边缘成形为渐缩形。

5.一种制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：通过切削或刨削、或通过孔形辊成形使得带材的上表面侧和下表面侧中的一个表面侧处的边缘成形为渐缩形，并通过翅片成形使所述带材的另一表面侧处的边缘成形为渐缩形。

6.根据上述1至5所述的制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：在所述带材的厚度方向上的一侧处的边缘是圆形的。

7.根据上述2至3或5至6所述的制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：在辊轧成形之前实施所述切削或刨削、或者利用所述孔形辊的所述辊轧。

8.根据上述2或5至6所述的制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：采用具有被设置成辊形的切削刃的工具或辊形磨石，其中，每个切削刃或磨石研磨表面包括大致平行于带材边缘的部分以及从中点开始向带材边缘倾斜的部分。

9.根据上述2或5至6所述的制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：在具有被设置成辊形的切削刃的工具或辊形磨石与带材边缘平行地接触的同时，对所述带材边缘进行切削或研磨，以及在具有被设置成辊形的切削刃的工具或辊形磨石与带材边缘倾斜地接触的同时，对所述带材边缘进行切削或研磨，从而所述带材边缘被成形为渐缩形。

10.根据上述1、2或4至9所述的制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：使得刚切削或研磨所述带材之后的渐缩形或刚利用所述孔形辊辊轧所述带材之后的渐缩形与垂线的角度在25°至50°的范围内，并且从渐缩的开始位置到结束位置的垂线长度为带材厚度的50％至90％。

11.根据上述1至10所述的制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：使得即将电阻焊接之前的带材的渐缩形与垂线的角度在25°至50°的范围内，并且从该渐缩的开始位置到结束位置的垂线长度为带材厚度的20％至45％。

附图说明

图1是用于实施本发明的电阻焊接管的制造设备的说明图；

图2是沿着图1中的箭头线A-A的图；

图3A和图3B分别是图2的局部详图；

图4A和图4B分别是沿着图1中的箭头线B-B的图；

图5是沿着图1中的箭头线A-A的图；

图6A和图6B分别是图5的局部详图；

图7为示出了通过磨石研磨而在带材的上表面侧进行角部成圆的实施方式的实施例的示意图；

图8A和图8B分别为示出了通过孔形辊而使在带材的上表面侧处的边缘成形为渐缩形的情形的图；

图9为示出了通过孔形辊使在带材的上表面侧处的边缘成形为渐缩形的情形的图；

图10为示出了在辊轧成形前在带材的上表面侧处的边缘上形成的渐缩形的图；以及

图11为示出了现有孔形辊的图。

附图标记

1开卷机

2轧平机

3用于形成渐缩形的装置

31切削或刨削装置

31a切削辊

31b刨削辊

31c切削辊

31d刨削辊

32孔形辊

4翅片成形台架

4a翅片成形边缘台架

5辊轧成形机

6感应加热器

7挤压辊(电阻焊接部分)

8焊缝切削刀

9定径机

10切管机

20带材

30管

具体实施方式

在本发明中，带材的成形是指沿横向逐渐使带材成圆形、从而使带材的截面为圆形的操作，而成形的过程包括辊轧成形的初始阶段以及翅片辊轧阶段，在该初始阶段使带材的两个横向侧处边缘附近的部分弯曲，而在该翅片辊轧阶段，对带材进行精细修整以形成圆形截面。

在本发明中，用于在带材的上表面侧和下表面侧中的一个表面侧处的边缘上形成渐缩形的装置在类型上不同于在上表面侧和下表面侧中的与先前一个表面侧相对的另一表面侧处的边缘上形成渐缩形的装置，即，通过多个装置使边缘成形为渐缩形。因此，使得一个表面侧处的边缘成形为渐缩形，然后使得另一表面侧处的边缘成形为渐缩形。据此，即使改变带材厚度，也可简单地调节用于形成渐缩形的设备的垂直位置，从而带材的上表面侧和下表面侧处的边缘可被成形为渐缩形，而不降低生产效率。

这样，因为带材在辊轧成形进入侧几乎是平的，从而优选通过切削或刨削形成渐缩形。渐缩形的这种成形装置由于其设备尺寸较大而要求有相对大的安装空间，从而该装置难以在辊轧成形期间或辊轧成形之后安装，这是因为带材的两个正在成圆或已经成圆的横向边缘之间的空间减小了。而且，因为用于切削或刨削的设备难以仅仅通过设备本身而垂直地限制带材的边缘，从而该设备的安装以及用于精确保持带材通过的位置的设备的安装需要有较高的定位精度。因此，需要提高每个设备的基座的刚度，这导致需要更大的安装空间。因此，优选在辊轧成形之前安装切削或刨削装置。

这里，当带材的上表面侧和下表面侧处的边缘被切削或刨削时，因为在辊轧成形期间翅片辊在翅片辊轧中被填充有带材，所述带材的边缘受到强挤压，从而先前成形的渐缩形有时会被压坏，这样就有可能得不到所需的形状。因此，考虑到带材在翅片辊轧中的压坏，优选预先使边缘成形为比所需渐缩形大的渐缩形。然而，当带材的上表面侧和下表面侧处的边缘都被成形为渐缩形时，由于带材厚度的限制而难以获得大的渐缩形，从而优选对带材的上表面侧和下表面侧中的仅仅一个表面侧处的边缘进行切削或刨削。

接着，通过使用翅片辊轧而使另一表面侧处的还没有被成形为渐缩形的边缘成形为渐缩形。因为由于以上原因而使带材的上表面侧和下表面侧中的仅仅一个表面侧处的边缘成形为渐缩形，从而优选的是在辊轧成形的过程中或在辊轧成形后使另一表面侧处的边缘成形为渐缩形，以在上表面侧和下表面侧处都成形为渐缩形。因此，发明人注意到带材的边缘在翅片辊轧中容易被压坏这一现象，并考虑利用这一现象。即，在两阶段中将翅片轧辊的翅片成形为渐缩形，且根据翅片辊轧中的挤压(镦锻)量对翅片的渐缩角度和翅片与带材边缘的接触位置进行优化时，另一表面侧的还没有成形为渐缩形的边缘也可以被成形为渐缩形。因为这样的形成渐缩形的作业是由翅片辊轧自身进行的，从而即使两个边缘彼此极其靠近(它们之间的间距通过在横向方向上由辊轧成形使带材成圆从而减小)，也能充分地进行渐缩形作业。

这样，即使带材的厚度不同，也可根据带材的厚度按照需要使带材的两个圆形横向边缘在即将焊接之前被成形为渐缩形。

优选的是，在带材的上表面侧上使横向边缘被成形为渐缩形，以防止相对大的设备与用于传输在辊轧成形进入侧处的带材的工作台相干扰。

优选的是，在带材20的两个横向边缘上成形为渐缩形，使得在即将进行电阻焊接之前，带材20的横向边缘到带材20的上表面或下表面的倾斜角α为25°至50°，并且带材20的横向边缘上的渐缩形开始位置与上表面或下表面之间的距离β是带材厚度的20％至40％。

即，在倾斜角α小于25°时，熔化钢不能从带材厚度上的中央部分充分排出，并且有缺陷地残留过烧，导致电阻焊接后韧性或强度降低，而在倾斜角α大于50°时，成问题的是，在电阻焊接之后渐缩形仍作为缺陷被残留在成品管上。而且，在距离β小于厚度的20％时，熔化钢不能充分地从带材厚度上的中央部分排出，从而趋于留下过烧，并且在距离β大于厚度的40％时，成问题的是，在电阻焊接之后渐缩形仍作为缺陷被残留在成品管上。

以下描述本发明的实施方式。

图1示出了在本发明中使用的电阻焊接管的生产线。该电阻焊接管的生产线具有这样的基本构造，其中，从开卷机1展开带材20；然后通过轧平机2使带材重新变平坦；随后通过辊轧成形机5逐渐使带材20变为圆形；接着利用电阻焊接机对圆形带材20的两个横向边缘进行电阻焊接，从而形成管30，该电阻焊接机包括感应加热部分6和挤压辊(电阻焊接部分)7；然后通过焊缝切削刀8切除管30的焊缝部分；随后通过定径机9调节切削后的管30的外径；以及接着通过切管机10将管切削为预定的长度。辊轧成形机5在最后阶段具有预定数量(这里为两个)的翅片成形台架4。

在本实施方式中，除了该基本构造之外，生产线在轧平机2和辊轧成形机5之间还具有切削或刨削装置31，其用于将带材20的上表面侧处的两个横向边缘成形为渐缩形。如示出了沿着图1箭头线A-A的图的图2以及分别示出了图2的局部详图的图3A和3B所示，切削或刨削装置31在电机3e的作用下使切削工具31a旋转(图3A)或者使呈辊形的刨削石31b旋转(图3B)，并且其切削或刨削表面平行于辊的轴线，该切削工具31a包括被设置成辊形的切削刃。该切削或刨削装置31在带材20的横向方向上被成对设置，并且每个辊轴线与垂直方向成预定的角度γ，从而带材20的上表面侧处的两个横向边缘被成形为具有预定的渐缩形(横向边缘到上表面的倾斜角为γ，并且从该上表面到横向边缘上的渐缩形开始位置的在带材厚度方向上的距离为δ)。以下，将包括被设置成辊形的切削刃的切削工具31a称为切削辊31a，而且将呈辊形的刨削石31b称为刨削辊31b。

而且，在本实施方式中，如示出了沿着图1中箭头线B-B的图的图4A和示出了图4A的局部详图的图4B所示，翅片成形台架4的边缘台架4a具有包括两阶段渐缩形(第二阶段渐缩角为α，第二阶段斜面的垂直长度为β)的翅片形状，并且这样的形状被转印到带材20的每个横向边缘上，从而带材20的下表面侧(管30的外表面侧)处的两个横向边缘被成形为具有预定的渐缩形(从该横向边缘到该下表面的倾斜角为α，从该横向边缘上的渐缩形开始位置到下表面在带材的厚度方向上的距离为β)。

在上述构造的电阻焊接管的生产线中，在使各种厚度的带材20相继通过的情况下，在每个带材20的上表面侧和下表面侧处的两个横向边缘被成形为预定渐缩形时，带材20的上表面侧处的所述两个横向边缘在切削辊31a或刨削辊31b倾斜预定角度γ的同时被切削或刨削，并且精细地调节辊31a或31b在高度方向上的位置，从而带材20的上表面侧处的所述两个横向边缘被成形为预定的渐缩形。此外，通过翅片成形的边缘架台4a将翅片形状转印到带材20的下表面侧的所述两个横向边缘上，从而带材20的下表面侧处的所述两个横向边缘被成形为预定渐缩形。因此，因为不需要根据带材厚度而改变孔形轧辊，或者与现有技术中的那样不同，不需要花长的时间来设置切削刀等的相对位置，从而带材20的所述两个横向边缘可根据带材厚度被成形为预定的渐缩形，而不降低生产效率。

如上所述，在本实施方式中，在电阻焊接之前带材20的所述两个横向边缘能根据带材20的厚度变化而被成形为合适的渐缩形。因此，能保持极佳的焊接质量，并且抑制了生产效率的降低，从而能有效制造具有极佳焊缝特性的电阻焊接管。

在本实施方式中，可按照需要，独立于用于在带材20的上表面侧的两个横向边缘上成形为渐缩形的切削或刨削装置31，在该装置31的上游侧与带材20的横向边缘可以大致平行地设置用于切削或刨削两个横向边缘的切削或刨削装置，从而能事先平整带材20的横向边缘。

在本发明的另一实施方式中使用的电阻焊接管的生产线与第一实施方式中使用的电阻焊接管生产线大致类似，但不同之处在于，用于在带材20的上表面侧的所述两个横向边缘上形成渐缩形的切削或刨削装置31被设置在轧平机2和辊轧成形机5之间。

图5示出了切削或刨削装置31沿着图1的箭头线A-A的图。图6A和图6B分别示出了切削或刨削装置31的局部详图。切削工具31c(图6A)为其中切削刃被呈辊形设置的切削工具。切削工具31c的切削表面具有这样的形状，其中与辊轴线大致平行的部分被连接到对于辊轴线向外倾斜的部分。刨削石31d(图6B)呈辊形。刨削石31d的刨削表面具有这样的形状，其中与辊轴线大致平行的部分被连接到对于辊轴线向外倾斜的部分。以下，将切削工具31c称为具有渐缩形的切削辊31c，将刨削石31d称为具有渐缩形的刨削辊31d。

对于具有各种厚度的带材，通过使用具有这样的形状的切削辊31c或刨削辊31d，可将每个带材的上表面侧处的横向边缘容易地成形为具有角度和位置由一个切削辊31c或刨削辊31d固定的渐缩形。

如在第一实施方式中的那样，为了在带材10的下表面侧处的横向边缘上形成渐缩形，如示出了沿着图1箭头线B-B的图的图4A和示出了图4A的局部详图的图4B所示，翅片成形台架4的边缘台架4a具有包括两阶段渐缩形的翅片形状(第二阶段的渐缩角为α，第二阶段斜面的垂直长度为β)，并且这样的形状被转印到带材20的横向边缘上，从而带材20的下表面侧处的所述两个横向边缘(管30的外表面侧)被成形为具有预定的渐缩形。

因此，再回到本实施方式中，可在电阻焊接之前根据带材20的厚度变化而使带材20的所述两个横向边缘被成形为具有合适的渐缩形。因此，能保持极佳的焊接质量，并且抑制了生产效率的降低，因此能有效制造具有极佳焊缝特性的电阻焊接管。

在第一和第二实施方式中，渐缩形被成形为带材上表面侧处的边缘以及其下表面侧处的边缘相对于带材厚度上的中央平面对称。然而，这并非是限制性的，渐缩形也可被成形为带材上表面侧处的边缘和其下表面侧处的边缘相对于带材厚度上的中央平面不对称。

在其中带材的成形方向与图1所示的生产线(即，其中带材的上表面为外表面)中的成形方向垂直相对的生产线的情况中，带材下表面侧处的横向边缘可在成形之前通过切削或刨削而被成形为具有渐缩形，并且带材上表面侧处的横向边缘可通过翅片成形而被成形为具有渐缩形。

如上所述，以下现象通常是电阻焊接产生问题的原因，即，在带材边缘处产生称为过烧的氧化物，并且在电阻焊接的过程中所述过烧不会随着熔化钢的排出而排出，从而残留在上面，留下的过烧引起韧性的降低，导致强度不够。

因此，在任何的现有技术中，都要将带材边缘成形为具有渐缩形以随着熔化钢的排出而排出过烧。这样形成渐缩形的原因被认为是带材边缘容易被成形。然而，当带材边缘被成形为平直或平面的渐缩形时，在一些情况下诸如氧化物的缺陷不会随着熔化钢的排出而充分排出。

为了理清这一现象的原因，发明人对其作了认真的研究，结果获知了以下事实。即，在焊接开始时产生的熔化钢由于较小的接触面积而在被成形为渐缩形的带材边缘上的量较少，然后在电阻焊接中由于镦锻(压力焊接)而使焊接的部分内面积增加，从而熔化钢的量相应增加。然而，发现现有在带材厚度方向上被均匀成形的渐缩形，由于熔化钢的排出角(排出量)沿着带材厚度方向是恒定的，从而即使熔化钢从带材厚度上的边缘附近被充分排出，但在某些时候也不会从带材厚度上的中央附近的部分被充分排出，导致事先已经熔化了的熔化钢填充带材的表面并在其上固化成盖的现象，所述盖有时会阻碍要随后从焊接表面排出的熔化钢的排出。

因此，发明人对随着焊接时间的推进而连续地极佳地排出熔化钢的方法进行了认真研究。结果，认识到在焊接带材厚度上的中央附近的部分时，熔化钢的量少，在焊接带材厚度上的边缘附近的部分时，熔化钢的量增加，从而为了连续地排出大致恒定量的熔化钢需要有特定的边缘形状。

发明人基于所述结果研究了各种形状，结果发现，对带材边缘进行圆形成形，从而能极佳地执行连续地排出熔化钢。即，当对带材边缘进行圆形成形时，因为接触面积在焊接带材厚度上中央附近的部分时突然增加，从而在此过程中熔化钢的排出量增加，并且因为接触面积在焊接带材厚度上的边缘附近的部分时逐渐增加，从而熔化钢的排出量在此过程中减少。这样的操作使得能稳定地排出熔化钢，并消除了这样的现象，即，先前从焊接表面排出的熔化钢被固化形成为盖，阻碍了要随后排出的熔化钢的排出。

因此，熔化钢从带材边缘充分排出，从而能有效去除过烧，结果，能将焊缝的诸如韧性或强度的特性保持为极佳。

当针对带材厚度方向上的两侧(上表面侧和下表面侧处的角部)进行带材边缘的圆形成形时，给出较大的效果。

在通过孔形辊进行圆形成形时，因为带材边缘要进行不充分的塑性作业，从而难以获得所需的形状。然而，可通过切削或磨石研磨进行圆形成形而直接获得所需的形状。而且，在翅片成形中，使带材成圆形从而使其截面成为圆形，从而带材边缘受到翅片的强力挤压。这样，事先将翅片成形为所需的圆形，从而可使带材边缘的形状充分接近所需的圆形。

因此，因为带材在辊轧成形进入侧基本是平坦的，从而优选的是通过切削或磨石研磨对边缘进行圆形成形。用于进行圆形成形的这些装置需要一定的安装空间，这是因为其设备尺寸相对较大，从而因为带材边缘之间的空间减小而难以在辊轧成形过程中或在辊轧成形后安装该装置。而且，因为用于切削或刨削的设备难以仅仅通过设备本身约束带材，从而该设备的安装以及用于精确保持带材通过的位置的设备的安装要求有较高的定位精度。

因此，需要提高设备支座的刚度，导致需要有更大的安装空间。这里，当对带材的上边缘和下边缘(上表面侧和下表面侧的角部)进行切削或刨削时，因为翅片轧辊在辊轧成形期间的翅片辊轧(指的是翅片成形，以下与此类同)中填充有带材，从而带材的边缘受到强挤压，从而有时先前成形的圆形形状被压坏，从而不能获得所需的形状。因此，优选的是，考虑到每个带材边缘在翅片辊轧中的压坏而事先成形为大的圆形形状。然而，在带材的上边缘和下边缘(上表面侧和下表面侧的角部)都被成形为圆形形状时，由于带材厚度的限制而难以获得较大的运行形状，从而优选的是仅仅对一侧(上表面侧和下表面侧中仅仅一个表面侧处的角部)进行切削或磨石研磨。

接着，通过利用翅片辊轧而将没有被成形为圆形形状的另一些边缘(另一表面侧处的角部)成形为圆形形状。因为出于以上原因而仅仅将一侧处的边缘成形为圆形形状，从而相对侧处的边缘可在辊轧成形的过程中或辊轧成形之后被优选成形为圆形形状，从而在两个边缘上成形为圆形形状。

因此，发明人注意到这样的现象，即，带材的边缘在翅片辊轧中容易被压坏，并考虑利用这一现象。即，在翅片轧辊的翅片被成形为圆形形状，并且根据翅片辊轧中的挤压量(镦锻量)对翅片的角度及其与带材边缘的接触位置进行优化时，在与带材的在辊轧成形之前被成形为圆形形状的边缘的一侧相对的一侧处的边缘也可被成形为圆形形状。因为这样的圆形成形是通过翅片辊轧本身进行的，从而即使带材通过辊轧成形而横向地成为圆形，从而所述两个横向边缘之间的间隙减小或者边缘彼此对接，也可充分地进行圆形成形。

这样，带材的上下两个边缘(带材上表面侧和下表面侧处的角部)在即将开始电阻焊接之前可被成形为圆形形状。

通过切削或刨削进行的圆形成形优选针对带材上表面侧处的角部进行，以防止相对大的设备与辊成形进入侧处的工作台相干扰。而且，因为带材的下表面侧在辊轧成形后变为管的外表面侧(外径侧)，从而优选的是，下表面侧处的角部在翅片辊轧过程中利用形状改变了的翅片而被成形为圆形形状。

发明人曾试图对通过利用切削或研磨、或翅片辊轧而在电阻焊接即将开始之前的圆形形状进行优化，结果，认识到圆形成形中的半径R优选为带材厚度的20％至50％。即，在电阻焊接即将开始之前的半径R小于带材厚度的20％时，熔化钢多少有些不会从带材厚度上的中央部分充分排出，从而多少有些过烧残留下来，导致电阻焊接之后韧性或强度稍有降低。

当半径R大于带材厚度的50％时，圆形部分在带材宽度方向上的距离变得过小或过大。在距离过小的情况下，熔化钢不会从带材厚度的中央部分充分排出，从而残留过烧，导致电阻焊接后韧性或强度下降。另一方面，在距离过大的情况下，镦锻困难，从而容易在焊缝和母带材之间的边界处出现管厚度不够的现象(管厚度变为小于带材厚度的现象)。

在本发明的另一实施方式中，除了图1的基本构造之外，电阻焊接管生产线还在轧平机2和辊轧成形机5之间具有孔形辊32，所述孔形辊32用于在带材20的边缘上形成渐缩形。

如图8A和图8B所示，孔形辊32包括与基本垂直的带材边缘平行的表面以及向基本垂直的带材边缘倾斜的平面，所述平面相互连接，并可在垂直方向上移动。如图8A所示的示例所示，辊32的旋转方法可被设计为使得与大致垂直的带材边缘平行的表面被制成为旋转体，并且提供与该大致垂直的带材边缘平行的旋转轴，或者如图8B的示例所示，该方法可被设计成使得与大致垂直的带材边缘倾斜的平面平行的表面被制成为旋转体，并且提供与向大致垂直的带材边缘倾斜的平面平行的旋转轴线。

如图8A和图8B所示，通过这样的孔形辊32对带材20进行辊轧，带材20的上表面侧(管30的内表面侧)处的边缘可被成形为渐缩形，其中从带材边缘的表面向着垂直方向的渐缩角(向着带材厚度方向的渐缩角)为γ，并且在一侧上渐缩形的开始位置到结束位置的垂线长度(渐缩形在带材厚度方向上的长度)为δ。

而且，如示出了沿着图1的箭头线B-B的图的图4A以及示出了图4A的局部详图的图4B所示，在本实施方式中，翅片成形台架4的边缘台架4a具有包括预定的两阶段渐缩形的翅片形(第二阶段渐缩角为α，第二阶段斜面的垂直长度为β)。这样的翅片形被转印到带材20的每个横向边缘上，从而带材20的下表面侧(管30的外表面侧)处的两个横向边缘能被成形为具有预定的渐缩形。

因此，在具有不同厚度的带材的上表面侧和下表面侧处的边缘上形成渐缩形时，利用孔形辊32在带材厚度上的预定位置处对带材20的上表面侧(管30的内表面侧)处的边缘进行辊轧，同时对孔形辊32的垂直位置进行精细地调节。另一方面，通过翅片成形在带材厚度方向上的预定位置处将带材20的下表面侧(管30的外表面侧)处的边缘转印为渐缩形。这样，带材的上表面和下表面的边缘都可以根据带材的厚度被成形为预定的渐缩形，而不降低生产效率。

这样，提供与带材边缘平行的表面以及与带材边缘倾斜的表面，并且可垂直运动的孔形辊32与具有包括两阶段渐缩形的翅片形状的翅片边缘台架4a相结合，从而带材的上表面侧处的边缘和下表面侧处的边缘都被成形为渐缩形。因此，即使具有不同厚度的带材被成形为渐缩形，也不会降低效率。而且，即使带材厚度有着大变化，孔形辊也不会施加有过量的载荷，从而孔形辊不会破坏。

通过孔形辊32和翅片边缘台架4a成形的渐缩形优选使得，即将开始电阻焊接之前的渐缩形从带材边缘的表面向着垂直方向的角度α或γ在25°至50°的范围内，并且在一侧上渐缩形的开始位置到结束位置的垂线长度β或δ为带材厚度的20％至40％。

即，在渐缩角α或γ小于25°时，熔化钢不会充分地从带材厚度上的中央部分排出，从而有缺陷地留下过烧，导致电阻焊接后韧性或强度降低，并且在渐缩角α或γ大于50°时，成问题的是，渐缩形仍在电阻焊接之后作为缺陷被残留在成品管上。而且，在渐缩形高度β或δ小于带材厚度的20％时，熔化钢不能充分地从带材厚度上的中央部分排出，从而趋于留下过烧，并且在渐缩形高度β或δ大于带材厚度的40％时，成问题的是，渐缩形仍在电阻焊接之后作为缺陷被残留在成品管上。

这样，在本实施方式中，因为在电阻焊接之前带材的边缘可被适当地成形，从而能有效制造具有显著极佳韧性和焊接强度的电阻焊接管。

在本实施方式中，带材20的上表面侧(管30的内表面侧)处的边缘在辊轧成形之前被成形为渐缩形，带材20的下表面侧(管30的外表面侧)处的边缘通过翅片成形而被成形为渐缩形。然而，在一些情况下，带材20的下表面侧(管30的外表面侧)处的边缘可在辊轧成形之前被成形为渐缩形，带材20的上表面侧(管30的内表面侧)处的边缘可通过翅片成形而被成形为渐缩形。

假设生产线中带材20的上表面侧对应于管30的内表面侧而进行以上的描述。但是，显然本发明可被类似地应用到这样的电阻焊接管的生产线中，其中带材20的上表面侧对应于管30的外表面侧。

在本发明的仍另一实施方式中，除了图1的基本构造之外，电阻焊接管的生产线还在轧平机2和辊轧成形机5之间具有用于在带材20的边缘上形成渐缩形的孔形辊32。

如图9所示，该孔形辊32具有包括垂直辊轧表面32a₁和倾斜成角度γ的辊轧表面32a₂的辊轧表面32a，并在该辊轧表面32a的上端和下端处具有凸缘部分32b，并具有垂直的旋转轴。这里，辊轧表面32a的宽度与带材20的厚度大致相同，并且上下凸缘部分32b夹持住带材20，从而在垂直方向(带材宽度方向)上约束带材20。

如图9所示，通过利用这样的孔形辊32辊轧带材20，带材20的上表面侧(管30的内表面侧)处的边缘可被成形为渐缩形，其中，该渐缩形相对于带材边缘的表面与垂直方向的角度(渐缩形与带材厚度方向的角度)为γ，在一侧上从渐缩形的开始位置至结束位置的垂线长度(渐缩形在带材厚度方向上的长度)为δ。

而且，在本实施方式中，如示出了沿着图1中的箭头线B-B的图的图4A和示出了图4A的局部详图的图4B所示，翅片成形台架4的边缘台架4a具有包括预定的两阶段渐缩形(第二阶段渐缩角为α，第二阶段斜面的垂直长度为β)的翅片形状。这样的翅片形状被转印到带材20的每个横向边缘上，从而带材20的下表面侧(管30的外表面侧)处的两个横向边缘可被成形为具有预定的渐缩形。

通过孔形辊32成形的渐缩形以及通过边缘台架4a成形的渐缩形优选使得，即将开始电阻焊接之前的渐缩形从带材边缘向着垂直方向的角度α或γ在25°至50°的范围内，并且在一侧上从渐缩形的开始位置到结束位置的垂线长度β或δ为带材厚度的20％至40％。

即，在渐缩角α或γ小于25°时，熔化钢不会充分地从带材厚度上的中央部分排出，从而有缺陷地留下过烧，导致电阻焊接后韧性或强度降低，并且在渐缩角α或γ大于50°时，成问题的是，渐缩形仍在电阻焊接之后作为缺陷被残留在成品管上。而且，在渐缩形高度β或δ小于带材厚度的20％时，熔化钢不能充分地从带材厚度上的中央部分排出，从而趋于留下过烧，在渐缩形高度β或δ大于带材厚度的40％时，成问题的是，渐缩形仍在电阻焊接之后作为缺陷被残留在成品管上。

这样，在本实施方式中，因为在电阻焊接之前带材的边缘可被适当地成形，从而能制造具有显著极佳韧性和焊接强度的电阻焊接管。

在本实施方式中，带材20的上表面侧(管30的内表面侧)处的边缘在辊轧成形之前被成形为渐缩形，带材20的下表面侧(管30的外表面侧)处的边缘通过翅片成形而被成形为渐缩形。然而，在一些情况下，带材20的下表面侧(管30的外表面侧)处的边缘可在辊轧成形之前被成形为渐缩形，带材20的上表面侧(管30的内表面侧)处的边缘可通过翅片成形而被成形为渐缩形。

此外，尽管假设生产线中带材20的上表面侧对应于管30的内表面侧而进行了以上的描述，但是显然本发明可类似地被应用到这样的电阻焊接管的生产线中，其中带材20的上表面侧对应于管30的外表面侧。

此外，发明人对这样的装置进行了研究，所述装置用于在每个带材边缘上形成渐缩形，即使在厚度变化时也不会降低效率。

结果，在带材的上表面侧处的边缘和带材的下表面侧处的边缘之间改变了用于形成渐缩形的装置，从而使用多个装置来形成渐缩形。即，通过多个装置将带材上表面侧处的边缘和其下表面侧处的边缘成形为渐缩形，并且一个表面侧处的边缘被成形为渐缩形，然后另一表面侧处的边缘被成形为渐缩形。因此，即使厚度变化，也可简单地精细调节用于形成渐缩形的装置的垂直位置，从而带材的上下边缘都被成形为渐缩形，而不降低生产效率。

在此情况下，因为辊轧成形之前的带材大致是平坦的，从而优选的是，在辊轧成形之前通过切削或研磨将一个表面侧处的带材边缘成形为渐缩形。但是，因为带材的边缘没有被加工硬化，从而如上所述可能导致以下事情，即，带材的边缘由于在翅片成形过程中对带材的边缘有强的压力作用而极大地变形，从而大多数成形了的渐缩形被破坏。

因此，发明人针对翅片成形过程中带材边缘如何被变形以致破坏渐缩形进行了多种研究。通常是通过两个或三个台架来进行翅片成形。

结果认识到以下事实。即，在第一翅片台架中，因为带材在进入侧的边缘基本上没有被加工硬化，从而在带材厚度方向上的大约40％至60％的长度上渐缩形被破坏。在第二翅片台架中，因为带材的边缘已经通过由第一翅片台架的强挤压而被加工硬化，从而剩下的渐缩形的10％至30％被破坏。此外，如果在第二台架之后添加一定数量的台架，则在每一台架中，留在前一台架中的渐缩形的10至30％被破坏。

另一方面，由于对翅片成形之后即将开始电阻焊接之前的最佳渐缩形形状的研究，意识到与垂线的角度(渐缩形向着带材厚度方向的角度)优选在25°到50°的范围内，并且从渐缩形的开始位置到结束位置的垂线长度(渐缩形在带材厚度方向上的长度)优选为带材厚度的20％至40％。

即，在与垂线的角度小于25°时，熔化钢不会充分地从带材厚度上的中央部分排出，从而有缺陷地留下过烧，导致电阻焊接后韧性或强度降低，并且在与垂线的角度大于50°时，成问题的是，渐缩形仍在电阻焊接之后作为缺陷被残留在成品管上。而且，在渐缩形从开始位置到结束位置的垂直距离小于带材厚度的20％时，熔化钢不能充分地从带材厚度上的中央部分排出，从而趋于留下过烧，在该长度大于带材厚度的40％时，成问题的是，渐缩形仍在电阻焊接之后作为缺陷被残留在成品管上。

从这些结果意识到，当逆向计算要在辊轧成形之前(在翅片成形之前)通过切削或研磨事先在一个表面侧处的边缘上形成渐缩形时，从渐缩形的开始位置到结束位置的垂线长度优选为带材厚度的50％至90％。

在辊轧成形的中间进行的翅片成形被优选用来在另一表面侧处的带材边缘上成型渐缩形。其原因如下。因为翅片辊在翅片成形中填充有带材，从而带材的边缘在翅片成形的过程中受到强挤压。因此，在翅片成形中，优选的是使翅片的形状包括至少两个阶段的渐缩形，并且通过向带材边缘施加强的压力而将翅片的形状转印到带材上。

如上所述，在翅片成形中成形的渐缩形使得与垂直的角度为25°到50°，并且从渐缩形的开始位置到结束位置的垂线长度(渐缩形在带材厚度方向上的长度)为带材厚度的20％至40％，这对应于翅片成形之后并且即将开始电阻焊接之前的最佳渐缩形形状。

图1示出了基于以上考虑而构成的根据本发明实施方式的电阻焊接管的生产线。该电阻焊接管生产线具有这样的基本构造，其中，从开卷机1展开带材20；然后通过轧平机2使带材重新变平坦；随后通过辊轧成形机5逐渐使带材20变为圆形；接着利用电阻焊接机对圆形带材20的两个横向边缘进行电阻焊接，从而形成管30，该电阻焊接机包括感应加热部分6和挤压辊(电阻焊接部分)7；然后通过焊缝切削刀8切除管30的焊缝部分；随后通过定径机9调节切削后管30的外径；以及接着通过切管机10将管切削为预定的长度。辊轧成形机5在最后阶段具有拥有预定数量的台架(这里为两个台架)的翅片成形台架4。

在本实施方式中，除了该基本构造之外，生产线在轧平机2和辊轧成形机5之间还具有沿着带材20的横向方向的一对每个都具有被设置成辊形的切削刃的切削工具(或辊形磨石)3。因此，如图10所示，带材20的上表面侧(管30的内表面侧)处的两个横向边缘被成形为渐缩形，其中向着带材厚度方向的角度(渐缩角)γ为25°至40°，并且渐缩形在带材厚度上的长度(渐缩形高度)δ为带材厚度的50％至90％。

而且，在本实施方式中，如示出了沿着图1中箭头线B-B的图的图4A和示出了图4A的局部详图的图4B所示，翅片成形台架4的边缘台架4a具有包括预定的两阶段渐缩形(第二阶段渐缩角为α，第二阶段斜面的垂直长度为β)的翅片形状。这样的翅片形状被转印到带材20的横向边缘上，从而带材20的下表面侧(管30的外表面侧)处的两个横向边缘被成形为渐缩形，其中朝向带材厚度方向的角度(渐缩角)为25°至40°，并且渐缩形在带材厚度方向上的长度(渐缩形高度)为带材厚度的20％至40％。

因此，在具有不同厚度的带材的上表面侧和下表面侧处的边缘上形成渐缩形时，利用切削工具在带材厚度的预定位置处对带材20的上表面侧(管30的内表面侧)处的边缘进行切削或刨削，所述每个都具有被设置成辊形的切削刃切削工具(或辊形磨石)3，其竖直位置可被精细调节。另一方面，通过翅片成形在带材厚度的预定位置处转印带材20的下表面侧(管30的外表面侧)处的边缘。这样，带材的上表面和下表面的边缘都能根据带材厚度被成形为具有预定的渐缩形，而不降低生产效率。

在此情况下，带材宽度有时候由于翅片成形中的边缘压坏而显著降低。因此，为了校正带材宽度，使带材的厚度事先增加与这种带材宽度的降低相对应的量，并采用该带材来制造电阻焊接管。因此，可容易地制造具有所需外径的电阻焊接管。

这样，在本实施方式中，因为能在电阻焊接之前适当地成形带材的边缘，从而能有效地制造具有显著极佳韧性和焊接强度的电阻焊接管。

在本实施方式中，带材20的上表面侧(管30的内表面侧)处的边缘在辊轧成形之前被成形为渐缩形，并且通过翅片成形将带材20的下表面侧(管30的外表面侧)处的边缘成形。然而，在一些情况下，带材20的下表面侧(管30的外表面侧)处的边缘在辊轧成形之前可以被成形为渐缩形，并且可以通过翅片成形将带材20的上表面侧(管30的内表面侧)处的边缘成形为渐缩形。

假设生产线中带材20的上表面侧对应于管30的内表面侧而进行以上的描述。但是显然本发明可类似地被应用到这样的电阻焊接管的生产线中，其中带材20的上表面侧对应于管30的外表面侧。

实施例1

以下根据实施例进行描述。

图1示出了实施例中使用的管制造机。以下为使用该管制造机的管制造方法。从开卷机1展开带材20；然后通过轧平机2使带材重新变平坦；随后通过辊轧成形机5逐渐使带材20变为圆形；接着利用电阻焊接机(包括感应加热部分6和挤压辊(电阻焊接部分)7)对横向成圆的带材的两个横向边缘进行电阻焊接，从而形成管30；然后通过焊缝切削刀8切除管30的焊缝部分；随后通过定径机9调节切削后管30的外径；以及接着通过切管机10将管切削为预定的长度。辊轧成形机5在前一阶段侧具有第一粗轧机座13，在最后阶段具有翅片辊轧台架4。

除了上述基本构造之外，在辊轧成形机5的进入侧和轧平机2的排出侧，如图2所示设置有作为切削或刨削装置31的工具，该工具包括呈辊形的切削刃，使得该辊形切削刃对带材20的两个横向边缘的上表面侧处的部分进行切削，从而所述部分可被成形为具有预定渐缩角γ和预定渐缩距离δ的渐缩形，而且使翅片辊轧的第一台架4A的翅片轧辊具有如图4A所示的包括两阶段渐缩形的翅片，使得带材20的所述两个横向边缘的下表面侧处的横向成圆的部分被辊轧，从而该部分能被成形为具有预定渐缩角α和预定渐缩距离β的渐缩形。

(本发明实施例1)

在本发明实施例1中，使用图1的管制造机，从宽度为1920mm、厚度为19.1mm的钢带(带材A)制造外径为600mm的钢管(管)。然后，从宽度为1920mm、厚度为11.3mm的钢带(带材B)制造外径为600mm的钢管(管)。在管的制造中，通过切削或刨削装置31在带材的下表面侧处的横向边缘上形成渐缩形，并通过第一翅片辊轧台架4A的翅片轧辊在带材的下表面侧处的横向边缘上形成渐缩形。使得带材A上表面侧和下表面侧的渐缩形都具有30°的渐缩角α和5mm(带材厚度的26％)的渐缩距离β，并且使得带材B上表面侧和下表面侧的渐缩形都具有30°的渐缩角α和2.5mm(带材厚度的22％)的渐缩距离β。当带材从带材A(厚度为19.1mm)变化为带材B(厚度为11.3mm)时，切削或刨削装置31的位置被向下移动7.8mm以精细地调节切削位置。

从已制造的钢管的焊接部分切下测试片，并对该测试片进行Charpy测试以评估管的性能。以这样的方式针对管长度方向上的十个不同点中的每个点作一次Charpy测试片采样，即，测试片的纵向方向平行于管圆周方向，并且凹口的纵向中心对应于焊接部分的厚度的中心位置。将测试片成形为JIS52mm-V-凹口冲击测试片，在-46℃下进行冲击测试，并测量所吸收的能量以及脆性断裂表面率。吸收能量为125J以上以及脆性断裂表面率为35％以下被分别指定为容许的性能范围。

(本发明实施例2)

在本发明实施例2中，将本发明实施例1中的渐缩角α改变为40°，除此之外，以与本发明实施例1中相同的方式制造管，并对管进行Charpy测试以评估其性能。

(对比实施例1)

在对比实施例1中采用如图1所示的管制造机。而且，除了该机器的基本构造之外，设置有如图9所示的孔形轧辊32以取代辊轧成形机5进入侧、即轧平机2的排出侧处的切削或刨削装置31，使得可辊轧带材20的两个横向边缘，从而上表面侧和下表面侧的所述两个边缘都能同时被成形为具有预定渐缩角α和预定渐缩距离L的渐缩形。在翅片辊轧台架4的翅片轧辊中，翅片不象典型的情形中的那样在任何辊中具有两阶段的渐缩形。

利用图1的管制造机，从宽度为1920mm、厚度为19.1mm的钢带(带材A)制造外径为600mm的钢管(管)。然后，从宽度为1920mm、厚度为11.3mm的钢带(带材B)制造外径为600mm的钢管(管)。在管的制造过程中，通过孔形轧辊12对带材横向边缘的上表面侧和下表面侧处的部位都进行辊轧，从而使这些部位成形为渐缩形。使渐缩形的形状与本发明实施例1中的形状相同。在带材从带材A(厚度为19.1mm)变化为带材B(厚度为11.3mm)时，暂时中止管制造机的运行，并且用于形成渐缩形的孔形辊12从用于厚度为19.1mm的带材的辊变化为用于厚度为11.3mm的带材的辊。

如在本发明实施例1中的那样，对制造出的钢管进行Charpy测试以评估其性能。

(现有技术实施例1)

从对比实施例1中的图1的管制造机中移除用于形成渐缩形的孔形辊32和切削或刨削装置31而构成管制造机。在管的制造过程中，带材20没有在两个横向边缘处被成形为渐缩形，而是保持为具有矩形截面形状。除此之外，以与对比实施例1中的相同方式制造钢管，并对钢管进行Charpy测试以评估其性能。

测量根据这些实施例制造的钢管的焊接部分的Charpy冲击值和脆性断裂表面率，测量的结果在表1中示出。在表1中也示出了各个实施例的生产效率。生产效率是生产时间的倒数对现有技术实施例1中的值(归一化)的相对比值。

表1

	用于在辊轧成形之前形成渐缩形的装置	用于在辊轧成形中形成渐缩形的装置	即将电阻焊接之前的渐缩角度	Charpy冲击值	脆性断裂表面率	生产效率
							本发明实施例1	切削辊	翅片轧辊	渐缩角α＝30°带材A的渐缩距离β＝5.0mm带材B的渐缩距离β＝2.5mm	180J	15％	1
本发明实施例2	切削辊	翅片轧辊	渐缩角α＝40°带材A的渐缩距离β＝5.0mm带材B的渐缩距离β＝2.5mm	190J	13％	1
							对比实施例1	孔形辊	未设置	渐缩角α＝30°带材A的渐缩距离β＝5.0mm带材B的渐缩距离β＝2.5mm	170J	18％	0.7
现有技术实施例1	未设置	未设置	无渐缩	20J	58％	1

从表1中可得知，在根据现有技术实施例1的成品钢管中，焊接部分具有较低的冲击强度和较大的脆性断裂表面率，即，韧性降低，并且产品的可靠性也低。在根据对比实施例1的成品钢管中，与现有技术实施例1相比，焊接部分具有较高的冲击强度和较小的脆性断裂表面率，即，韧性极佳，且产品的可靠性高，但是降低了生产效率。与此对照的是，在根据本发明实施例1和2中的每一个实施例的钢管中，焊接部分的韧性明显等于或高于对比实施例1中的韧性，此外，生产效率高，大致与现有技术实施例1中的处在相同水平。

尽管实施例中成形的渐缩形使得带材的上表面侧及其下表面侧相对于带材厚度上的中央平面对称，但是这并非是限制性的，渐缩形也可被成形为带材的上表面侧及其下表面侧相对于带材厚度上的中央平面不对称。在使用与图1的机器竖直相对的管制造机时(即，带材的上表面侧对应于管的外表面侧)时，优选的是，在成形之前通过切削或刨削在带材的横向边缘的下表面侧处的部位上形成渐缩形，并且通过翅片辊轧在带材的横向边缘的上表面侧处的部位上形成渐缩形。

实施例2

这里，利用宽度为1920mm、厚度为19.1mm的带材(钢带)制造外径为600mm的电阻焊接管。然后，利用宽度为1920mm、厚度为11.3mm的带材(钢带)制造外径为600mm的电阻焊接管。

然后，从已制造的电阻焊接管的焊接部分切下测试片，并对所述测试片进行Charpy测试以评估这些片的性能。以这样的方式针对管长度方向上的十个不同点中的每个点作一次Charpy测试片采样，即，测试片的纵向方向平行于管圆周方向，并且凹口的纵向中心对应于焊接部分的厚度上的中心位置。将测试片成形为JIS52mm-V-凹口冲击测试片，在-46℃下进行冲击测试，并测量所吸收的能量以及脆性断裂表面率。吸收能量为125J以上以及脆性断裂表面率为35％以下被分别指定为容许的性能范围。

(本发明实施例21)

在本发明实施例21中，根据第一实施方式制造上述电阻焊接管。在制造中，采用图3A所示的切削辊31a作为用于在带材上表面侧处的两个横向边缘上形成渐缩形的切削或刨削装置31。使得在上表面侧和下表面侧处的渐缩形的倾斜角α都为30°。当带材厚度从19.1mm变化为11.3mm时，切削辊31a的竖直位置被下移7.8mm，从而进行精细调节。

(本发明实施例22)

作为本发明实施例22，根据第一实施方式制造上述电阻焊接管。在制造中，采用图3B所示的刨削辊31b作为用于在带材上表面侧处的两个横向边缘上形成渐缩形的切削或刨削装置31。使得在上表面侧和下表面侧处渐缩形的倾斜角α都为40°。当带材厚度从19.1mm变化为11.3mm时，刨削辊31b的竖直位置被下移7.8mm，从而进行精细调节。

(本发明实施例23)

作为本发明实施例23，根据第二实施方式制造上述电阻焊接管。在制造中，采用图6A所示的具有渐缩形的切削辊31c作为用于在带材上表面侧处的两个横向边缘上形成渐缩形的切削或刨削装置31。使得在上表面侧和下表面侧处渐缩形的倾斜角α都为30°。当带材厚度从19.1mm变化为11.3mm时，具有渐缩形的切削辊31c的竖直位置被下移7.8mm，从而进行精细调节。

(本发明实施例24)

作为本发明实施例24，根据第二实施方式制造上述电阻焊接管。在制造中，采用图6B所示的具有渐缩形的刨削辊31d作为用于在带材上表面侧处的两个横向边缘上形成渐缩形的切削或刨削装置31。使得在上表面侧和下表面侧处渐缩形的倾斜角α都为40°。当带材厚度从19.1mm变化为11.3mm时，具有渐缩形的刨削辊31d的竖直位置被下移7.8mm，从而进行精细调节。

(对比实施例2)

作为对比实施例2，通过图1所示的制造线制造上述电阻焊接管，但是在轧平机2和辊轧成形机5之间设置孔形轧辊，并且采用该孔形轧辊在带材的上表面侧和下表面侧的横向边缘上形成渐缩形。使得在上表面侧和下表面侧处渐缩形的倾斜角α都为30°。在制造中，移除了切削或刨削装置31，并且使翅片成形边缘台架4a的翅片形状包括通常的一阶段渐缩形。当带材厚度从19.1mm变化为11.3mm时，暂时中断生产线，并且将该孔形轧辊从用于厚度为19.1mm的带材的辊改变为用于厚度为11.3mm的带材的辊。

(现有技术实施例2)

作为现有技术实施例2，通过图1所示的制造线制造上述电阻焊接管，但是在轧平机2和辊轧成形机5之间平滑地研磨带材的两个横向边缘。在制造中，移除了切削或刨削装置31，并且使翅片成形边缘台架4a的翅片形状包括通常的一阶段渐缩形。当带材厚度从19.1mm变化为11.3mm时，不停止生产线，生产继续进行。

测量根据这些实施例制造的电阻焊接管的焊接部分的Charpy冲击值和脆性断裂表面率，测量的结果在表2中示出。在表2中也示出了各个实施例的生产效率对假设为1的对比实施例2中的生产效率的比值。

表2

	用于在上表面侧处形成渐缩形的装置	用于在下表面侧处形成渐缩形的装置	即将电阻焊接之前的渐缩角	Charpy冲击值	脆性断裂表面率	生产效率
							本发明实施例21	切削辊	翅片成形辊	30度	180J	15％	1.5
本发明实施例22	刨削辊	翅片成形辊	40度	180J	15％	1.5
							本发明实施例23	具有渐缩形的切削辊	翅片成形辊	30度	180J	15％	1.5
本发明实施例24	具有渐缩形的刨削辊	翅片成形辊	40度	180J	15％	1.5
							对比实施例2	孔形轧辊	未设置	30度	170J	18％	1.0
现有技术实施例2	未设置	未设置	无渐缩	20J	58％	1.5

从表2中得知，在根据本发明实施例21至24的电阻焊接管中，焊接部分具有高的冲击强度和小的脆性断裂表面率，即，韧性极佳，并且产品的可靠性高。相反，在根据现有技术实施例2的电阻焊接管中，焊接部分具有低的冲击强度和大的脆性断裂表面率，即，韧性降低，并且产品的可靠性低。而且，与对比实施例2相比，本发明实施例21至24显著地提高了生产效率。

因此确认了根据本发明能有效生产具有极佳焊缝特性的电阻焊接管。

实施例3

以下根据实施例进行描述。在该实施例中采用图1所示的管制造设备或采用将该管制造设备局部改型了的设备。该管制造设备由开卷机1、轧平机2、辊轧成形机5、感应加热装置(感应加热线圈)6、挤压辊7、焊缝切削装置(焊缝切削刀)8、定径机9和切管机10构成，所述装置以上述次序设置。辊轧成形机5包括从包括第一辊粗扎机座13的粗成形阶段到包括翅片成形辊4的精成形阶段分阶段设置的多个辊台架。

在该管制造设备中，带材(片材)20被开卷机1展开；然后通过轧平机2使带材重新变平坦；随后通过辊轧成形机5的从粗成形阶段到精成形阶段分阶段设置的多个辊台架而横向地逐渐使带材变为圆形；接着通过翅片成形辊4对该带材进行精成形。因为带材20的横向成圆大致是从第一粗轧机座13开始的，从而辊轧成形之前的部分是指从轧平机2的排出侧到第一粗轧机座辊13的进入侧的部分。

带材20在精成形之后被成形为开口管的形状，并且通过感应加热装置6对带材在横向方向(开口管的圆周方向)上的两个边缘进行加热，然后通过挤压辊7进行挤压(进行电阻焊接)而使这两个边缘相接触，从而形成管。然后，利用焊缝切削装置8进行切削而去除管的焊缝，接着通过定径机9对管进行恒定直径的辊轧，随后通过切管机10将管切削为预定长度。

作为本发明实施方式的实施例，在图1的管制造设备中，用于带材上表面侧处每个角部的成圆的磨石研磨装置31被设置在辊轧成形进入侧。此外，翅片成形辊4的翅片角部被成形为圆形，而不是渐缩形，从而通过翅片成形而使带材下表面侧(带材的外径侧)处的每个角部都是圆形。

依次采用宽度为1920mm且厚度为19.1mm的钢带和宽度为1920mm且厚度为15.3mm的钢带作为带材，并且在这两个情况下，都制造出成品管的外径为600mm的钢管(电阻焊接管)。

从已制造的钢管的焊接部分切下测试片，并对该测试片进行Charpy测试以评估管的性能。以这样的方式针对管长度方向上的十个不同点中的每个点作一次Charpy测试片采样，即，测试片的纵向方向平行于管圆周方向，并且凹口的纵向中心对应于焊接部分在厚度上的中心位置。将测试片成形为JIS52mm-V-凹口冲击测试片，在-46℃下进行冲击测试，并测量所吸收的能量以及脆性断裂表面率。

吸收能量为125J以上以及脆性断裂表面率为35％以下被分别指定为容许的性能范围。采用以下四种条件作为制造条件。

作为本发明实施例31，利用图1的管制造设备制造管。在管的制造过程中，在辊轧成形之前通过磨石研磨使带材上表面侧处的每个角部都被成形为圆形，然后通过翅片成形而使带材下表面侧(管的外径侧)处的每个角部都被成形为圆形。所成形的圆形的半径R为7mm(厚度为19.1mm的带材厚度的37％，厚度为15.3mm的带材厚度的46％)。

在带材厚度从19.1mm变为15.3mm时，研磨石的位置被向下移动3.8mm以进行精细调节。

作为本发明实施例32，利用其中设置有切削辊(未示出)以替代图1中的磨石研磨装置3的管制造设备制造管。在管的制造过程中，在辊轧成形之前通过使用切削辊辊轧切削使带材上表面侧处的每个角部都被成形为圆形，然后通过翅片成形而使带材下表面侧(管的外径侧)处的每个角部都被成形为圆形。所成形的圆形的半径R为4mm(厚度为19.1mm的带材厚度的21％，厚度为15.3mm的带材厚度的26％)。

在带材厚度从19.1mm变为15.3mm时，切削辊的位置被向下移动3.8mm以进行精细调节。

作为比较例3，利用其中设置有用于成形横向边缘的孔形辊(未示出)以替代图1中的磨石研磨装置3、并且翅片成形辊4的翅片角部大致呈矩形的管制造设备来制造管。在管的制造过程中，在辊轧成形之前通过利用用于成形横向边缘的孔形辊进行孔形辊轧而将带材上表面侧和下表面侧处的每个角部都成形为圆形。所成形的圆形的半径R为3mm(厚度为19.1mm的带材厚度的16％，厚度为15.3mm的带材厚度的19％)。

在带材厚度从19.1mm变为15.3mm时，制造线暂时停止，并且孔形辊从用于厚度为19.1mm的带材的辊变化为用于厚度为15.3mm的带材的辊。

作为现有技术例3，利用其中从比较例3所用的管制造设备移除了用于成形横向边缘的孔形辊的管制造设备制造管。带材的上表面侧和下表面侧处的每个角部仍然大致呈矩形(近似为矩形)。

测量根据这些条件制造的钢管的焊接的Charpy冲击值(所吸收的能量)和脆性断裂表面率，测量的结果在表3中示出。该表还通过在每个实施例中的生产时间对假设为1的比较例3中的生产时间的比值而示出了在各个实施例中的生产时间。

表3

	用于带材上表面侧处的角部成形的装置	用于带材下表面侧处的角部成形的装置	带材横向边缘的形状	Charpy冲击值	脆性断裂表面率	生产时间
							本发明实施例31	磨石研磨	翅片成形辊	成形为圆形，半径7mm	250J	8％	0.7
本发明实施例32	切削辊	翅片成形辊	成形为圆形，半径4mm	280J	7％	0.7
							对比实施例3	孔形辊(上下表面侧相同)	孔形辊(上下表面侧相同)	成形为圆形，半径3mm	180J	15％	1
现有技术实施例3	未设置	未设置	大致为矩形	25J	55％	0.7

从表3得知，在本发明实施例31和32中，焊接部分具有高的冲击强度和小的脆性断裂表面率，即，韧性极佳，并且产品的可靠性高。相反，在现有技术实施例3中，焊接部分具有低的冲击强度和大的脆性断裂表面率，即，韧性降低，并且产品的可靠性低。

而且，在本发明实施例31和32中，制造时间与对比实施例3相比显著降低，这表明可根据本发明有效制造具有极佳焊缝特性的电阻焊接管产品。

实施例4

这里，利用宽度为1920mm且厚度为19.1mm的带材(钢带)制造直径为600mm的电阻焊接管。然后，利用宽度为1920mm且厚度为11.3mm的带材(钢带)制造直径为600mm的电阻焊接管。

然后，从已制造的电阻焊接管的焊接部分切下测试片，并对所述测试片进行Charpy测试以评估这些片的性能。以这样的方式针对管长度方向上的十个不同点中的每个点作一次Charpy测试片采样，即，测试片的纵向方向平行于管圆周方向，并且凹口的纵向中心对应于焊接部分在厚度上的中心位置。将测试片成形为JIS52mm-V-凹口冲击测试片，在-46℃下进行冲击测试，并测量所吸收的能量以及脆性断裂表面率。吸收能量为125J以上以及脆性断裂表面率为35％以下被分别指定为容许的性能范围。

(本发明实施例41)

作为本发明实施例41，根据所述实施方式制造上述电阻焊接管。在制造中，利用图8A和图8B所示的孔形辊32将带材上表面侧处的边缘(管的内表面侧处的边缘)成形为大致平直的渐缩形，其中渐缩角γ为30°。然后，通过翅片成形将带材的下表面侧处的边缘(管的外表面侧处的边缘)成形为渐缩角α为30°的大致平直渐缩形。当带材厚度从19.1mm变化为11.3mm时，孔形辊32的位置被下移7.8mm，从而进行精细调节。

(对比实施例4)

作为对比实施例4，在制造以上电阻焊接管时，在轧平机作业后，或在辊轧成形之前，采用图4所示的常用孔形辊将带材上表面侧处的边缘以及其下表面处的边缘同时成形为大致平直的渐缩形，其渐缩角为30°。在带材厚度从19.1mm变化为11.3mm时，制造线暂时停止，并且将孔形辊从用于厚度为19.1mm的带材的辊变化为用于厚度为11.3mm的带材的辊。

(现有技术实施例4)

作为现有技术实施例4，在制造以上电阻焊接管时，在轧平机作业后，或在辊轧成形之前，对每个带材边缘进行竖直平滑研磨，然后通过常用的辊轧成形而制造电阻焊接管。在带材厚度从19.1mm变化为11.3mm时，制造线暂时停止，但重新启动操作以继续制造。

测量根据这些实施例制造的电阻焊接管的焊接的Charpy冲击值和脆性断裂表面率，测量的结果在表4中示出。在表4中也示出了各个实施例的生产效率对假设为1的对比实施例4中的生产效率的比值。

表4

	用于在辊轧成形之前形成渐缩形的装置	用于在辊轧成形中形成渐缩形的装置	即将电阻焊接之前的渐缩角度	Charpy冲击值	脆性断裂表面率	生产效率
							本发明实施例41	孔形辊	翅片轧辊	30°	180J	15％	1.3
对比实施例4	孔形辊	未设置	30°	170J	18％	1.0
							现有技术实施例4	未设置	未设置	无渐缩	20J	58％	1.3

从表4中得知，在根据本发明实施例41的电阻焊接管中，焊接部分具有低的冲击强度和小的脆性断裂表面率，即，韧性极佳，并且产品的可靠性高。相对照的是，在根据现有技术实施例4的电阻焊接管中，焊接部分具有低的冲击强度和大的脆性断裂表面率，即，韧性降低，并且产品的可靠性低。而且，与对比实施例4相比，本发明实施例41中的生产效率显著提高。

因此，确认了根据本发明能有效生产具有极佳焊缝特性的电阻焊接管。

实施例5

这里，利用宽度为1920mm且厚度为19.1mm的带材(钢带)制造直径为600mm的电阻焊接管。

然后，从已制造的电阻焊接管的焊接部分切下测试片，并对所述测试片进行Charpy测试以评估这些片的性能。以这样的方式针对管长度方向上的十个不同点中的每个点作一次Charpy测试片采样，即，测试片的纵向方向平行于管圆周方向，并且凹口的纵向中心对应于焊接部分在厚度上的中心位置。将测试片成形为JIS52mm-V-凹口冲击测试片，在-46℃下进行冲击测试，并测量所吸收的能量以及脆性断裂表面率。吸收能量为125J以上以及脆性断裂表面率为35％以下被分别指定为容许的性能范围。

(本发明实施例51)

作为本发明实施例51，根据所述实施方式制造上述电阻焊接管。在制造中，采用图9所示的孔形辊32将带材上表面侧处的边缘(管的内表面侧处的边缘)成形为渐缩角γ为30°的大致平直渐缩形。然后，通过翅片辊轧将带材下表面侧处的边缘(管的外表面侧处的边缘)成形为渐缩角α为30°的大致平直渐缩形。

(本发明实施例52)

作为本发明实施例52，根据所述实施方式制造上述电阻焊接管。在制造中，采用图9所示的孔形辊32将带材上表面侧处的边缘(管的内表面侧处的边缘)成形为渐缩角γ为45°的大致平直渐缩形。然后，通过翅片辊轧将带材下表面侧处的边缘(管的外表面侧处的边缘)成形为渐缩角α为40°的大致平直渐缩形。

(对比实施例5)

作为对比实施例5，在制造以上电阻焊接管时，在轧平机作业后，或在辊轧成形之前，利用切削工具将带材上表面侧处的边缘以及其下表面处的边缘同时成形为渐缩角为20°的大致平直渐缩形，然后通过常用的辊轧成形而制造电阻焊接管。

(现有技术实施例5)

作为现有技术实施例5，在轧平机作业后，或在辊轧成形之前，对每个带材边缘进行竖直平滑研磨，然后通过常用的辊轧成形而制造电阻焊接管。

测量根据这些实施例制造的电阻焊接管的焊接的Charpy冲击值和脆性断裂表面率，测量的结果在表5中示出。

表5

	用于在辊轧成形之前形成渐缩形的装置	用于在辊轧成形中形成渐缩形的装置	即将电阻焊接之前的渐缩角度	Charpy冲击值	脆性断裂表面率
						本发明实施例51	孔形辊	翅片轧辊	管内表面侧30°管外表面侧30°	250J	11％
本发明实施例52	孔形辊	翅片轧辊	管内表面侧30°管外表面侧30°	230J	13％
						对比实施例5	切削工具	未设置	管内表面侧20°管外表面侧20°	100J	40％
现有技术实施例5	未设置	未设置	无渐缩	20J	58％

从表5中得知，在根据本发明实施例51和52的电子焊接管中，焊接部分具有高的冲击强度和小的脆性断裂表面率，即，韧性极佳，并且产品的可靠性高。相对照的是，在根据对比实施例5和现有技术实施例5的电阻焊接管中，焊接部分具有低的冲击强度和大的脆性断裂表面率，即，韧性降低，并且产品的可靠性低。

因此，确认了根据本发明能有效生产具有极佳焊缝特性的电阻焊接管。

实施例6

这里，分别根据以下的本发明实施例61、本发明实施例62、对比实施例6以及现有技术实施例6利用宽度为1920mm且厚度为19.1mm的带材(钢带)制造直径为600mm的电阻焊接管。

然后，从已制造的电阻焊接管的焊接部分切下测试片，并对所述测试片进行Charpy测试以评估这些片的性能。以这样的方式针对管长度方向上的十个不同点中的每个点作一次Charpy测试片采样，即，测试片的纵向方向平行于管圆周方向，并且凹口的纵向中心对应于焊接部分在厚度上的中心位置。将测试片成形为JIS52mm-V-凹口冲击测试片，在-46℃下进行冲击测试，并测量所吸收的能量以及脆性断裂表面率。吸收能量为125J以上以及脆性断裂表面率为35％以下被分别指定为容许的性能范围。

(本发明实施例61)

作为本发明实施例61，根据所述实施方式制造上述电阻焊接管。在制造中，在轧平机作业后，或在辊轧成形之前，利用具有被设置成辊形的切削刃的切削工具(切削辊)对带材上表面侧的边缘(管的内表面侧处的边缘)进行切削，从而被成形为渐缩角为30°，且渐缩高度为带材厚度的70％的大致平直的渐缩形。然后，通过两台架翅片成形中的第二台架将管外表面侧处的边缘(带材下表面侧处的边缘)成形为渐缩角为30°，且渐缩高度为带材厚度的30％的大致平直的渐缩形。

(本发明实施例62)

作为本发明实施例62，根据所述实施方式制造上述电阻焊接管。在制造中，在轧平机作业后，或在辊轧成形之前，利用辊形磨石对带材上表面侧处的边缘(管的内表面侧处的边缘)进行切削，从而被成形为渐缩角为40°，且渐缩高度为带材厚度的85％的大致平直的渐缩形。然后，通过三台架翅片成形中的第三台架将管外表面侧处的边缘(带材下表面侧处的边缘)成形为渐缩角为40°，且渐缩高度为带材厚度的25％的大致平直的渐缩形。

(比较实施例6)

作为比较实施例6，在制造以上电阻焊接管时，在轧平机作业后，或在辊轧成形之前，带材的上表面侧处的边缘以及其下表面处的边缘都利用辊形磨石而被切削，从而被成形为大致平直的渐缩形，其渐缩角为20°，且渐缩高度为40％的带材厚度。然后，利用具有通常的一台架渐缩形的翅片的三台架式翅片台架执行所述成形。

(现有技术实施例6)

作为现有技术实施例6，在制造以上电阻焊接管时，在轧平机作业后，或在辊轧成形之前，每个带材边缘被竖直地光滑打磨，然后通过通常的辊轧成形而制造电阻焊接管。

对根据所述实施例制造的电阻焊接管的焊接部分的Charpy冲击值和脆性断裂表面率进行测量，测量的结果在表6中示出。在比较实施例6中，渐缩形的高度在翅片成形之后并且即将电阻焊接之前降低到带材厚度的10％或更小，即，渐缩形高度通过翅片成形而显著降低。

表6

从表6得知，在根据本发明实施例61和62的电阻焊接管中，焊接部分具有高的冲击强度和小的脆性断裂表面率，即，韧性极佳，并且产品的可靠性高。相对照的是，在根据对比实施例6和现有技术实施例6的电阻焊接管中，焊接部分具有低的冲击强度和大的脆性断裂表面率，即，韧性降低，并且产品的可靠性低。

Claims (11)

1.一种制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：

在对带材进行成形、然后使所述带材的边缘对接、并且随后对所述边缘进行电阻焊接以形成管的过程中，

在电阻焊接之前，使所述带材的上表面侧和下表面侧中的一个表面侧处的边缘、或者所述带材的上下两表面成为渐缩形。

2.一种制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：通过切削或刨削使得带材的上表面侧和下表面侧中的一个表面侧处的边缘成形为渐缩形。

3.一种制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：通过孔形辊使得带材的上表面侧和下表面侧中的一个表面侧处的边缘成形为渐缩形。

4.一种制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：

通过翅片成形使得带材的上表面侧和下表面侧中的一个表面侧处的边缘成形为渐缩形。

5.一种制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：

通过切削或刨削、或通过孔形辊使得带材的上表面侧和下表面侧中的一个表面侧处的边缘成形为渐缩形，并通过翅片成形使所述带材的另一表面侧处的边缘成形为渐缩形。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：

在所述带材的厚度方向上的一侧处的边缘是圆形的。

7.根据权利要求2至3或5至6中任一项所述的制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：

在辊轧成形之前实施所述切削或刨削、或者利用所述孔形辊的所述辊轧。

8.根据权利要求2或5至6中任一项所述的制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：

采用具有被设置成辊形的切削刃的工具或辊形磨石，其中，每个切削刃或磨石研磨表面包括大致平行于带材边缘的部分以及从中点开始向所述带材边缘倾斜的部分。

9.根据权利要求2或5至6中任一项所述的制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：

在具有被设置成辊形的切削刃的工具或辊形磨石与带材边缘平行地接触的同时，对所述带材边缘进行切削或研磨，以及

在具有被设置成辊形的不同切削刃的工具或辊形磨石与带材边缘倾斜地接触的同时，对所述带材边缘进行切削或研磨，从而所述带材边缘被成形为渐缩形。

10.根据权利要求1或2或4至9中任一项所述的制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：

使得刚切削或研磨所述带材之后的渐缩形或刚利用所述孔形辊辊轧所述带材之后的渐缩形与垂线的角度在25°至50°的范围内，并且从所述渐缩形的开始位置到结束位置的垂线长度为带材厚度的50％至90％。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的制造电阻焊接管的方法，其改进了焊缝特性，其特征在于：

使得即将电阻焊接之前的所述带材的渐缩形与垂线的角度在25°至50°的范围内，并且从所述渐缩形的开始位置到结束位置的垂线长度为带材厚度的20％至45％。

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