JP2001062572A

JP2001062572A - インピーダー装置

Info

Publication number: JP2001062572A
Application number: JP24095999A
Authority: JP
Inventors: Yasutake Murashige; 健剛村重
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Sumitomo Pipe and Tube Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Pipe Co Ltd
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2001-03-13

Abstract

(57)【要約】【課題】強度支持体の断面積を大きくすることなく、
すなわちインピーダーコアの断面積を小さくすることな
く、強度支持体が誘導加熱されることを防止し、内面ビ
ードの重切削に耐え得るインピーダー装置を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】本発明のインピーダー装置１は、磁性材
料でなるインピーダーコア３、このインピーダーコア３
を覆うインピーダーケース２、及び内面ビード切削荷重
によるインピーダーコア３の強度を支持するために該イ
ンピーダーコア３内に設けられた強度支持体（バー６）
を有し、バー６の外周を、電気伝導度の高い材料（メッ
キ６Ａ）で被覆したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内面ビード切削荷
重によるインピーダーコアの強度を支持するために該イ
ンピーダーコア内に設けられた強度支持体の断面積を大
きくすることなくすなわちインピーダーコアの断面積を
小さくすることなく、強度支持体が誘導加熱されること
を防止して、内面ビードの重切削に耐え得るようにした
インピーダー装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電縫鋼管は、例えばワークコイルによっ
てオープンパイプのエッジ部を誘導加熱し、直ちにスク
イズロールで加圧・接合して製造する。その電縫鋼管の
内面には、溶接時に渦電流を溶接点に集中させることに
より溶接熱効率を向上させ、溶接後に管内面に生成され
るビードを切削するための図５に示すようなバイト５４
をその先端に設けた通称マンドレル５０が挿入される。

【０００３】マンドレル５０は、溶接時に加熱効率向上
の機能を持つ磁性材料でなるインピーダーコア５１、そ
れを覆うインピーダーケース５２、及びインピーダーコ
ア５１内に設けられ、内面ビード切削荷重の強度を支持
する強度支持体５３（以下バー５３という）、などで構
成されている。

【０００４】また、一般に、マンドレル５０は、インピ
ーダーコア５１の性能が悪化しないように冷却用の水の
配管が施されており、インピーダーコア５１を連続的に
冷却できる構造となっている。

【０００５】上記構成の従来のマンドレル５０におい
て、通常の炭素鋼を溶接する際、冷却水は、溶接点付近
の管内面に位置するインピーダーケース５２の先端部よ
り、溶接時に発生するスパッタが治具に付着しないよう
に排出され、これと同時にマンドレル５０の先端に取り
付けてある内面ビード切削用のバイト５４を冷却する役
割をも果たしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のマンドレル５０では、インピーダーコア５１内
に設けたバー５３は、インピーダーコア５１が内面ビー
ドの切削荷重に耐え得るように強度を支持するため、一
般的に高強度鋼や耐熱鋼などを使用しているが、特にワ
ークコイルを用いた誘導加熱方式による電縫鋼管の製造
時には、バー５３におけるワークコイル直下の部分が誘
導加熱される。

【０００７】バー５３が誘導加熱されると、高温によっ
て強度低下が発生して劣化すると共に、内面ビード切削
時にマンドレル５０に引張方向の荷重がかかるため、バ
ー５３の強度が大幅に低下するといった問題が生じてい
た。そして、バー５３の強度が低下すると、切削荷重に
耐えきれずにバー５３が破断してしまうといった問題も
生じる。

【０００８】そこで、切削荷重に耐えるために、図６に
示すように、バー５３の断面積を大きくして対応すれば
必然的により大きな荷重にも耐えることが可能となるも
のの、そのようにすることで、逆にインピーダーコア５
１の断面積が必然的に小さくなり、従来よりも溶接効率
が悪化してしまうといった問題が新たに生じる。

【０００９】つまり、従来のマンドレルでは、以下の２
つの相反する問題を有していた。すなわち、インピーダ
ーコアにおける内面ビードの切削荷重に耐えるように強
度を支持するバーが、誘導加熱されてしまうので強度が
低下し、これによってバーが破断して内面ビード切削が
不能となる。これに対応するために、バーの断面積を大
きくするとインピーダーコアの断面積が小さくなり、溶
接効率が大幅に低下してしまう。

【００１０】本発明は、上記した従来の問題を解決する
ものであり、強度支持体の断面積を大きくすることな
く、すなわちインピーダーコアの断面積を小さくするこ
となく、強度支持体が誘導加熱されることを防止して、
内面ビードの重切削に耐え得るインピーダー装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のインピーダー装置は、内面ビード切削荷
重によるインピーダーコアの強度を支持するために該イ
ンピーダーコア内に設けられた強度支持体の外周を、電
気伝導度の高い材料で被覆したのである。このようにす
れば、強度支持体が誘導加熱されることを防止して、内
面ビードの重切削に十分に耐え得るようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のインピーダー装置は、電
縫鋼管の製造時に溶接加熱効率を向上させるために設け
られ、磁性材料でなるインピーダーコア、このインピー
ダーコアを覆うインピーダーケース、及び内面ビード切
削荷重によるインピーダーコアの強度を支持するために
該インピーダーコア内に設けられた強度支持体を有した
インピーダー装置において、強度支持体の外周を、電気
伝導度の高い材料で被覆したものである。

【００１３】上記構成において、電気伝導度が高いと
は、比抵抗が３．０×１０^-6Ωｃｍ以下であるものとす
る。この理由は、例えば電気伝導度の比抵抗が３．０×
１０^-6Ωｃｍより大きいと、大きな電気抵抗となって強
度支持体の外周を覆った部分が発熱しやすく、従って熱
によって劣化しやすく長時間の稼働に不利となるからで
ある。

【００１４】一方、電気伝導度の比抵抗が３．０×１０
^-6Ωｃｍ以下とすれば、電気抵抗が小さいため、強度支
持体の外周を覆った部分は、発熱しにくく、従って熱に
よる劣化が少なくなり、長時間の稼働に有利となるから
である。

【００１５】このようにすることで、強度支持体の断面
積を大きくすることなく、強度支持体が誘導加熱される
ことが防止され、従って強度支持体の熱による劣化に起
因する強度低下及び破断を抑制することができると共に
長期に亘って内面ビードの重切削に耐えることができ
る。

【００１６】また、本発明は、上記構成において、強度
支持体の外周を、電気伝導度の高い材料で被覆すること
に代えて、強度支持体を、電気伝導度の高い材料とした
ものである。このようにすることでも、上記と同等の作
用効果を得ることができると共に、強度支持体の外周を
被覆する手間が省けるので、より簡単な構成で、確実な
効果を得ることができる。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例について図１〜図４を
参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例による
インピーダー装置を示す。図２は、本発明の第２実施例
によるインピーダー装置を示す。図３及び図４は、本発
明の効果を説明するための図である。

【００１８】図において、１は、不図示のワークコイル
内を通過させ、該ワークコイルによって誘導加熱された
オープンパイプのエッジ部を、直ちにスクイズロールで
加圧・接合して製造した電縫鋼管Ｐの製造時における溶
接加熱効率を向上させるために使用されるインピーダー
装置であり、以下のように構成されている。

【００１９】図１及び図２では、ワークコイルを通過し
てオープンパイプのエッジ部を加圧・接合した電縫鋼管
Ｐの内面ビードを切削している状況を示している。これ
らの図においては、電縫鋼管Ｐは紙面の右から左に移動
するものとする。

【００２０】２は、電縫鋼管Ｐの内面に挿入された絶縁
材料でなるインピーダーケースである。３は、このイン
ピーダーケース２内に挿入されたインピーダーコアであ
り、このインピーダーコア３は、磁性材料として例えば
飽和磁束密度が１５ｋｇ以上で抵抗率が２５μΩｃｍ以
上とされたフェライトを採用している。

【００２１】４は、インピーダーケース２の先端部に設
けた治具４Ａに設けられ、ワークコイルを通過した電縫
鋼管Ｐに生じている内面ビードを切削するためのバイト
であり、治具４Ａの一部には電縫鋼管Ｐの内面を転がる
車輪４ａが設けられている。

【００２２】５は、インピーダーケース２の後端部に接
続され、インピーダーコア３を冷却するための冷却水配
管５Ａがその内部に設けられた挿入杆である。

【００２３】冷却水配管５Ａを通ってきた冷却水は、イ
ンピーダーコア３を連続的に冷却すると共に、インピー
ダーケース２の先端部より溶接時に発生するスパッタが
付着しないように排出されてバイト４を冷却する。

【００２４】６は、インピーダーコア３の内部に設けら
れた強度支持材（以下、バーという）であり、このバー
６は、内面ビード切削荷重によるインピーダーコア３の
強度を支持するために、図１に示す第１実施例では、該
バー６の外周を、例えば電気伝導度の比抵抗が３．０×
１０^-6Ωｃｍ以下とされた電気伝導度の高い銅でのメッ
キ６Ａにより被覆した一例を示している。

【００２５】さらに、図２に示す第２実施例のインピー
ダー装置１においては、バー６そのものを、例えば電気
伝導度の比抵抗が３．０×１０^-6Ωｃｍ以下とされた電
気伝導度の高い銅合金で構成しており、図１のような被
覆が施されていない。

【００２６】つまり、本発明のインピーダー装置１は、
図１に示す第１実施例では、バー６の外周を電気伝導度
の高い材料で被覆し、図２に示す第２実施例では、バー
６自体を、電気伝導度の高い材料としたことが大きな特
徴であり、このようにすることで、電気抵抗が小さくな
るため、第１実施例ではバー６の被覆部分、第２実施例
ではバー６自体が発熱しにくくなる。

【００２７】この結果、バー６が誘導加熱されて劣化す
ることに起因する、強度低下や破断を抑制することがで
きると共に長期に亘って内面ビードの重切削に耐えるこ
とができる。そして、バー６の強度を大きくするために
断面積を大きくする必要がなく、バー６の断面積を大き
くすることでインピーダーコア３の断面積が小さくなっ
て溶接効率を低下させることがなくなる。

【００２８】次に本発明の効果について図３及び図４を
参照して説明する。これらの図で、使用する電縫鋼管Ｐ
のサイズは外径５０．８ｍｍであり肉厚を適宜変更して
測定している。また、比較する従来のインピーダー装置
は、図５及び図６に示したインピーダー装置５０とす
る。図３は、縦軸に示すバー６（強度支持体）の断面積
と、横軸に示す製造する電縫鋼管Ｐの肉厚との関係を示
す。図４は、縦軸に示す溶接（造管）速度と、横軸に示
す電縫鋼管Ｐの肉厚との関係を示す。

【００２９】従来のインピーダー装置５０では、肉厚が
６ｍｍ未満のときは、バー５３の断面積は略５０ｍｍ²
で内面ビード切削が可能であるが、肉厚が６ｍｍ以上に
なると、その分オープンパイプのエッジを加熱するとき
にバー５３が受ける熱量も大きくなり、バー５３が熱に
より劣化するので内面ビードの重切削による引張荷重に
耐え難くなり、結果としてバー５３の断面積を１００ｍ
ｍ² 以上となるように大きくする必要が生じていた（図
３）。

【００３０】これに対して、本発明のインピーダー装置
１は、バー６が加熱されにくいので、熱によって劣化し
にくく、従って測定した４〜１０ｍｍ程度の肉厚のとき
は、バー６の断面積を略５０ｍｍ² のまま、断面積を大
きくすることなく、内面ビードの重切削による引張加重
に十分耐えることができた（図３）。

【００３１】図３の結果から、従来のインピーダー装置
５０は、バー５３の断面積を大きくすることでインピー
ダーコア５１の断面積が図６のように小さくなり、ま
た、本発明のインピーダー装置１は、バー６の断面積が
変わらない、つまりはインピーダーコア３の断面積も変
わらないので、両者を比較すると、肉厚が６ｍｍを越え
ると、従来のインピーダー装置５０は、溶接の加熱効率
が低下して造管速度が本発明のインピーダー装置１によ
る造管速度より大幅に低下した（図４）。

【００３２】図３及び図４に示すように、本発明のイン
ピーダー装置１は、従来のインピーダー装置５０と比較
して、造管速度の向上、インピーダー装置１のバー６が
熱で劣化しにくいことから耐用期間の長期化、バー６の
断面積の変更やインピーダーコア３の変更を肉厚に応じ
て行う必要がないことから作業の効率化、といった優れ
た効果を得ることができた。

【００３３】なお、本発明は、上記実施例に限らず、種
々の変形が可能である。例えばバー６を被覆する材料及
び方法、又はバー６自身は、上記実施例では銅メッキ
を、バー６の材質として銅合金を採用したが、これに限
らず電気伝導度の高い、好ましくは電気伝導度の比抵抗
が３．０×１０^-6Ωｃｍ以下とされた、材料及び方法で
バー６を被覆したり、バー６自身を構成するようにして
も、上記と同等の作用効果を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明のインピーダー装
置は、インピーダーコアの強度を支持するために該イン
ピーダーコア内に設けられた強度支持体の外周を、電気
伝導度の高い材料で被覆したので、強度支持体の断面積
を大きくすることなく、すなわちインピーダーコアの断
面積を小さくすることなく、強度支持体が誘導加熱によ
り劣化することを防止することができ、従って、内面ビ
ードの重切削に十分にかつ長期に亘り耐えることがで
き、しかも造管効率を向上させることができる。

【００３５】また、本発明のインピーダー装置は、強度
支持体の外周を、電気伝導度の高い材料で被覆すること
に代えて、強度支持体を、電気伝導度の高い材料とした
もので、上記と同等の作用効果を得ることができると共
に、強度支持体の外周を被覆する手間が省けるので、よ
り簡単な構成で確実な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるインピーダー装置の
概略構成を示し、（ａ）は製造された電縫鋼管に挿入さ
れて内面ビードを切削している状態の断面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ線拡大断面図、である。

【図２】本発明の第２実施例によるインピーダー装置の
概略構成を示し、（ａ）は製造された電縫鋼管に挿入さ
れて内面ビードを切削している状態の断面図、（ｂ）は
（ａ）のＢ−Ｂ線拡大断面図、である。

【図３】本発明と従来例とを比較して効果を説明するた
め、強度支持体の断面積と鋼管の肉厚との関係を示した
図である。

【図４】本発明と従来例とを比較して効果を説明するた
め、溶接（造管）速度と鋼管の肉厚との関係を示した図
である。

【図５】従来のインピーダー装置の概略構成を示し、
（ａ）は製造された電縫鋼管に挿入されて内面ビードを
切削している状態の断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線
拡大断面図、である。

【図６】従来のインピーダー装置において、強度支持体
の断面積を大きくしたときのインピーダーコアの断面積
が小さくなった状況を示す図である。

【符号の説明】

１インピーダー装置３インピーダーコア６バー（強度支持体）６Ａメッキ（バーの外周を被覆した材料又はメッキ）Ｐ電縫鋼管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電縫鋼管の製造時に溶接加熱効率を向上
させるために設けられ、磁性材料でなるインピーダーコ
ア、このインピーダーコアを覆うインピーダーケース、
及び内面ビード切削荷重による前記インピーダーコアの
強度を支持するために該インピーダーコア内に設けられ
た強度支持体を有したインピーダー装置において、前記
強度支持体の外周を、電気伝導度の高い材料で被覆した
ことを特徴とするインピーダー装置。
【請求項２】前記強度支持体の外周を、電気伝導度の
高い材料で被覆することに代えて、強度支持体を、電気
伝導度の高い材料としたことを特徴とする請求項１記載
のインピーダー装置。