JP2001047137A

JP2001047137A - 短尺溶接鋼管の製造方法

Info

Publication number: JP2001047137A
Application number: JP11227771A
Authority: JP
Inventors: Keizo Kawamura; 圭造河村; Manabu Ueda; 学上田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2001-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の鋼管切断方法では切断に時間を要し、
切断サイクルタイムが溶接鋼管製造ラインの走行速度に
追随できず、短尺な鋼管を製造することができないとい
う問題を解決する。【解決手段】鋼板をロール成形後、溶接して鋼管を製
造する方法において、ロール成形前の鋼板に剪断加工を
施して所定の間隔で段差を付与し、次いで、この段差が
付与された鋼板をロール成形後、溶接した鋼管の側面を
圧下して前記段差部より切り離すことによって、短尺溶
接鋼管を高能率、高歩留りで製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋼板をロール成形
後、溶接して多数個の短尺な溶接鋼管を高能率、且つ高
歩留りで製造する短尺溶接鋼管の方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】溶接鋼管の製造方法のなかでも、ロール
成形による製造方法は連続的に高速で成形し溶接を行っ
ていくために、ベンディングローラ方式その他の方法と
比較しても極めて高能率な鋼管製造方法である。ロール
成形法においては、コイルフープを多数のロールスタン
ドにより連続的に管状に成形したのち、ＴＩＧ溶接また
は、高周波電気抵抗溶接、高周波誘導溶接によりコイル
フープエッジを溶接し、さらにビードを除去したのち定
径機を通して寸法精度を向上させて長い鋼管を製造す
る。こうして製造した鋼管は、切断機を管の移動速度に
合わせて移動させながら走行切断して、約４〜１８ｍの
所定の長さを有する溶接鋼管としてきた。溶接鋼管の切
断方式には、バンドソー、ミーリングソーを使用する鋸
切断方式、突っ切りバイトを使用する旋盤方式、ディス
ク方式、シャーによる剪断方式があるが、それぞれに特
徴を有している。

【０００３】バンドソーを使用する鋸切断方式は、切り
代に鋸の厚み分しか必要とせず、滅失が少ないものであ
るが、切断に時間を要し能率が低い。したがって切断に
要する時間が長くなって鋼管製造ラインの走行速度に追
随できず、鋼管の最低長さが長くなってしまう。したが
って切断回数の少ない長尺の鋼管の製造には適している
が、切断回数の多い短尺鋼管の製造には適さない方式で
ある。

【０００４】ミーリングソーを使用する鋸切断方式は、
歯幅が３．５〜５ｍｍと厚く切断による滅失が大きいう
えに、歯は高価なものであってランニングコストが高く
なるという欠点を有しているが、切断速度が製造ライン
の速度に追随できる程度には速いために主として中径溶
接鋼管の製造に採用されてきた。しかしながら本方式も
サイクルタイムが長いために切断長を短くすることがで
きず、切断回数の多い短尺溶接鋼管の製造には適してい
ない。

【０００５】突切りバイトを用いて旋盤にて切断する方
式は、ミーリングソーと同じく、切断幅が５ｍｍ程度と
厚く滅失が大きいうえに、切断能率もそれほど高くはな
い。したがってこの方式も短尺鋼管の製造には適してい
ない。

【０００６】ディスクカッター方式は、厚めの円盤状の
板の外周部を薄くして尖らせ、これを鋼管の周囲に２〜
３枚配設して鋼管の外周から内部の方に押し付けながら
回転させて切り込みを深くしていくことにより切断する
方法であり、切り粉が発生せず滅失がほとんどないとい
う利点を有する。しかしながら板の厚みが薄い場合には
ディスクを押し込む力によって、鋼管の切り口がすぼま
って小さくなってしまうという問題がある。一方厚みが
厚い場合には押し込む力を大きくしないとディスクが内
部の方まで達しないために、押し込み力を大きくする
が、これによって鋼材表面の肉が盛り上がり、切り口は
肉の薄い場合とは逆に外周よりに口を開いて広がった状
態になってしまう。したがってディスクカッター方式に
おいては、適用できる鋼板厚みが限定されるのに加え、
鋼材の強度、硬さによってディスクの押し込み力を調整
せねばならないという煩雑な問題を有している。したが
って広い範囲の厚み、鋼種にわたり短尺鋼管を製造しよ
うとする場合には本方式も適していないのである。

【０００７】またシャーによって鋼材を剪断させて切断
する方式は、滅失もなくまた瞬時に切断できるため、サ
イクルタイムが短く能率が高いという利点を有するが、
鋼管切断にシャー方式を適用すると、鋼管は内部が中空
になっているため剪断力によって鋼管が潰れて大きく変
形してしまうという問題がある。したがってシャー方式
は一部の径の細い小径管の製造にしか適用できない。

【０００８】上記の方法による切断可能な最低長さは前
記したとおり約４ｍであって、この長さはラインの走行
速度に切断サイクルが追従できる限界によって決定され
る。したがって従来は４ｍより短尺の鋼管を製造する場
合には、前記の方法にて一旦４ｍ以上の鋼管を製造した
のち、再度所望の長さに再切断していた。よって溶接鋼
管より歯車やガスボンベ等の部品用に供される素形材を
造る場合においては、切断に要するコストが高くなって
しまい、厚板、棒鋼からプレスや鍛造により製造してい
た部品よりもコストが高くなって、溶接鋼管の使用は見
送られてきたのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来法
の鋼管切断における問題を解決するものであって、鋼板
よりロール成形、溶接により溶接鋼管を製造する方法に
おいて、ガスボンベの胴体や歯車の粗形材の如き長さが
４ｍよりはるかに短い溶接鋼管を、高能率、高歩留り
で、且つ安価に製造する方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】発明者らは、切断サイク
ルタイムを短くすることを目的に、瞬時に切断可能なシ
ャーによる剪断方式に着目し鋭意研究を重ねた結果、こ
の方式をロール成形前の鋼板に適用することによって、
短時間で鋼管の切断が可能であることを見いだした。す
なわち本発明は、鋼板をロ−ル成形後、溶接して鋼管を
製造する方法において、ロール成形前の鋼板に剪断加工
を施して所定の間隔で段差を付与し、次いで、この段差
が付与された鋼板をロール成形後、溶接して得た鋼管側
面を圧下して前記段差部より切り離すことを特徴とする
短尺溶接鋼管の製造方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態を図に従って説明する。図１に本発明を実施するため
の短尺溶接鋼管製造ラインを示す。

【００１２】一定の幅にスリットされたホットコイル１
は、アンコイラー２により巻き戻しされて、平坦な鋼板
にされる。そして本発明においては、このあと外周部に
段差を有するロータリーシャー３により鋼板を厚み方向
に、すなわち上下にずらして段差を付ける。段差を付け
ても鋼板は完全に切り離すことなく、また、鋼板はロー
ル成形時および溶接後における定形時に若干長く伸ばさ
れるので、段差は板の中心部が引き伸ばされても切れな
い程度には繋がっている程度の厚みが残されていること
が必要である。また、段差の間隔はロール成形時と定形
時の伸びを考慮して、最終的に必要とする管の長さに対
応して付けられる。ここにおいて従来の工程では鋼板に
段差を付けることは行われてきていない。

【００１３】段差を付けられた鋼板は、次のロール成形
機４でブレークダウンパスロール、フィンパスロールに
より粗成形、仕上げ成形されて連続的に管状に成形され
る。成形を終えたあとは溶接装置５により接合部の端面
を高周波電気抵抗溶接、高周波誘導溶接、あるいは電孤
溶接を行う。十分に加熱された鋼板のエッジはスクイズ
ロールで両側から加圧され溶接が行われる。そして鋼管
の内外面に形成されたビードは切削工具６により切削除
去される。以上のようにして製造された連続的に長い鋼
管は、一定の間隔で段差、すなわち切れ目を有してい
る。成形、溶接、ビードの除去を終わった鋼管は、溶接
部を冷却機７により冷却したのち、定形機８で寸法精度
を向上させて、所定の長さに切断される。本発明におい
て鋼管を切断する方法は、鋼管の支持装置９と切断プレ
ス１０で構成される鋼管切断装置１１により行われる。
すなわち鋼管の切断面近くを支持装置９によって押さえ
つけながら、切断プレス１０を鋼管の側面から押し付け
ることによって、管成形前の鋼板の段階で付けた段差部
を起点にして切断し、短尺な溶接鋼管１２を製造するの
である。

【００１４】図２は本発明を実施するための、鋼板に段
差を付ける装置の詳細を示す図である。板と接触して回
転することによって鋼板の長さを連続的に測定するＰＬ
Ｇ１３により、希望する鋼管長に応じて、ロータリーシ
ャー３を回転させながら油圧装置１４により押し付けて
鋼板を上下に若干ずらして段差部１５を一定の間隔で付
けていく。鋼板はロール成形の工程において、また鋼管
になってからは定形の工程において、延伸されるので、
鋼板に段差を付ける場合にはその伸び分を考慮に入れた
間隔にて段差部を付けることが必要である。またロール
成形の工程においては、ブレークダウンにおける各ロー
ルによって鋼板は幅方向全体にわたって圧下や曲げを受
けるが、これによって段差は押し込められて、鋼板の段
差の高さは段々小さくなっていき、定形後はほとんど段
差はなくなっている。したがって、プレスによる切断前
の鋼管における段差部は、鋼管の内側表面近傍と外側表
面近傍が完全に亀裂の形成された状態であって、肉厚み
の中央部付近は加工硬化を大きく受けてかろうじて繋が
っている状態になっている。

【００１５】前記のとおり、切断前の鋼管は幅２〜３ｍ
ｍの溶接部を除き、不完全な剪断状態となっている段差
部によって繋がっているだけであり、図３に示す如く鋼
管を支持装置９によって段差部１５の付近を押さえつけ
て切断プレス１０によりプレスするだけで切り粉の発生
しない高速切断が可能となる。前述したとおり段差部１
５は大きく加工硬化されて延性が低下しているので、プ
レスにより切断してもかえりの発生もなく、また変形の
ない短尺な溶接鋼管を製造することが可能である。ま
た、溶接部は加熱された領域が狭いうえにプレスにより
容易に切断されるのでプレス切断の方向は特に注意を払
う必要はないが、溶接部から９０°の位置の鋼管側面を
圧下するようにすれば、容易に不完全剪断部と同一な平
坦度を有する切断面を得ることができて好ましい。

【００１６】

【実施例】以下に実施例について説明する。図１に示し
た溶接鋼管製造ラインを使用して３種の太さの鋼管を製
造し、本発明方法を含む４種の方法により鋼管を切断し
た。その試験の結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】試験Ｎｏ．１〜４は従来厚板から冷間鍛造
により製造されていた歯車を製造するための素形材を、
溶接鋼管より製造した例である。切断に供した溶接鋼管
は、いずれの試験も外径８９．１ｍｍ、肉厚７ｍｍの同
一の形状のものであって、これを１０ｍｍの長さに切断
した。試験Ｎｏ．１の比較例１においては、突切りバイ
トを使用して旋盤により切断した。突切りバイトの厚み
分の切り屑が発生するため、一回の切断による歩留りロ
スは５ｍｍと大きく、したがって１０ｍｍの素形材を製
造すると歩留りは６７％と極めて低くなってしまった。
また１ケ所を切断するに要する時間は３０秒と長く、１
分当たりの生産個数も１２０個と生産能率の低いもので
あった。また摩耗した工具の取り替え等の段取り、切り
屑の排出、運搬に労力を要し作業員が２人必要であっ
た。

【００１９】試験Ｎｏ．２の比較例２においては、鋼管
をディスクカッターにより切断した。切り屑の発生はな
く歩留りは高いものの生産能率は突切りバイトと同程度
の低さであった。また切断によって切り口が盛り上がっ
てしまい、切断後に修正を必要としコストが大きく上昇
した。また変形した切り口の修正に人手を要するために
作業員が２人必要であった。

【００２０】試験Ｎｏ．３の比較例３においては、鋼管
をバンドソーにより切断した。切り屑の発生は歯の厚み
分の２ｍｍで済むために歩留りは突切りバイト方式より
は高いが、切断に長時間を要するため生産能率は突切り
バイトやディスクカッター方式の半分と低い。またバン
ドソーの取り替え、切り屑の排出、運搬に作業員２人を
必要とした。

【００２１】以上の比較例に対し、本発明方法、すなわ
ちロール成形前の帯鋼に段差を付けて、これをロール成
形、溶接して鋼管を製造し、その後プレスを押し付けて
段差部から切断する方法を実施した試験Ｎｏ．４の実施
例１は、切断によるロスが全くなく歩留りは１００％で
あり、切断はほんの瞬時で完了するために切断工程が鋼
管製造ラインの走行速度を律速することはなく、したが
って生産能率が突切りバイト、ディスクカッターの１０
００倍と際立って高い。また工具の磨耗もほとんどなく
段取りを必要とせず、また切り屑の排出、運搬作業も必
要なく、作業員は１名で十分であった。

【００２２】試験Ｎｏ．５〜８は、従来は棒鋼から冷間
鍛造により製造されていた歯車を製造するための素形材
を、溶接鋼管より製造した例である。切断に供した溶接
鋼管は、いずれの試験も外径２５．４ｍｍ、肉厚３．２
ｍｍの同一の形状のものであって、これを４０ｍｍの長
さに切断した。突切りバイト、ディスクカッター、バン
ドソーを使用して切断した試験Ｎｏ．５〜７の比較例４
〜６は、比較例１〜３と同様に歩留りが低く、生産能率
も低く、必要な作業員の人数も多い等の問題を有してい
た。これに対しＮｏ．８に示す本発明方法の実施例２
は、歩留りは１００％と高く、生産能率も他の方法と較
べて１００倍以上と高く、また必要な作業員の人数も１
名と少ないものであった。

【００２３】試験Ｎｏ．９〜１３は、従来は鋼板を所定
の短い長さに切断後プレスでＵＯ曲げし、その後溶接し
て製造していた小型ボンベの胴体部分の素形材を、溶接
鋼管より製造した例である。切断に供した溶接鋼管は、
いずれの試験も外径３１８．５ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの
同一の形状のものであって、これを２００ｍｍの長さに
切断した。突切りバイト、ディスクカッター、バンドソ
ーを使用して切断した試験Ｎｏ．９〜１０の比較例７〜
９は、やはり歩留りが低く、生産能率も低く、また必要
な作業員の人数も多い等の問題を有していた。特にディ
スクカッターを使用した場合には、肉厚が薄いためにカ
ッターを押し付ける力により切り口がすぼまって変形が
大きく修復不可能となって、製品としての使用はできな
かった。これに対しＮｏ．１２に示す本発明方法の実施
例３は、歩留りは１００％と高く、生産能率も他の方法
と較べて５００倍前後と際立って高く、また必要な作業
員の人数も１名と少ないものであり、本発明方法が短尺
鋼管の製造にまさにうってつけであることが立証され
た。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明方法は、
連続して一定の速度で流れながら製造される溶接鋼管の
切断において、切断が瞬時に行われるため、鋼管の生産
速度を低下させる必要がない、切り屑の発生がなく製品
歩留りが高い、鋼管切り口の変形がなく修正の必要がな
い、工具の取り替え等の必要がなく作業員の省力化が図
れる等の多くの利点を有しており、本発明方法は短尺な
溶接鋼管を安価に製造する方法として業界の発展に寄与
するところ大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である短尺溶接鋼管を製
造するラインの設備配置を示す図である。

【図２】本発明に係る鋼板に段差を付ける装置の詳細
を示す図である。

【図３】本発明に係る鋼管切断装置の詳細を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ホットコイル２アンコイラー３ロータリーシャー４ロール成形機５溶接装置６切削工具７冷却機８定形機９支持装置１０切断プレス１１鋼管切断装置１２溶接鋼管１３ＰＬＧ１４油圧装置１５段差

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼板をロール成形後、溶接して鋼管を製
造する方法において、ロール成形前の鋼板に剪断加工を
施して所定の間隔で段差を付与し、次いで、この段差が
付与された鋼板をロール成形後、溶接して得た鋼管側面
を圧下して前記段差部より切り離すことを特徴とする短
尺溶接鋼管の製造方法。
【請求項２】溶接部から９０°の位置の鋼管側面を圧
下することを特徴とする請求項１に記載の短尺溶接鋼管
の製造方法。