JP2001239314A - 溶接管の製造方法及び装置 - Google Patents

溶接管の製造方法及び装置

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JP2001239314A
JP2001239314A JP2000052887A JP2000052887A JP2001239314A JP 2001239314 A JP2001239314 A JP 2001239314A JP 2000052887 A JP2000052887 A JP 2000052887A JP 2000052887 A JP2000052887 A JP 2000052887A JP 2001239314 A JP2001239314 A JP 2001239314A
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roll
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open pipe
welding
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JP2000052887A
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Kazumasa Tarumi
一政 垂水
Takeo Kitaoka
武夫 北岡
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 オープンパイプP0に成形した金属帯板Sを
シューガイド20を経て溶接装置に送ることにより、板
幅方向両端部の突合せを高精度に維持し、安定した溶接
条件下で良好な形状をもつ溶接管P1を製造する。 【構成】 円弧溝が内側に形成された一対の分割型2
1,22を合わせたシューガイド20を溶接装置(高周
波誘導加熱コイル5,スクイズロール6)の入側に配置
し、円弧溝で区画される円柱状空間部にオープンパイプ
0形状に成形された金属帯板を送り込み、オープンパ
イプ形状を拘束した状態で金属帯板を溶接装置に送り出
す。 【効果】 オープンパイプP0の形状がシューガイド2
0で拘束されるため、板幅方向端部Eがぶれなく高精度
に付き合わされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、板幅方向両端部の突合
せ精度を向上させ、良好な形状の溶接管を製造する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】溶接鋼管は、所定幅にスリットされた金
属帯板を多段配置された成形スタンドで板幅方向に順次
折り曲げてオープンパイプにロール成形し、板幅方向両
端部を溶接することにより製造されている。成形スタン
ド1は、上ロール1U及び下ロール1Dを対として多段
配置されており、ペイオフリール2から払い出された金
属帯板Sを幅方向に曲げ加工する(図1)。金属帯板S
の曲げ形状がある程度進行した段階では、サイドロール
群3で金属帯板Sを左右方向から狭持して更に曲げ加工
する。サイドロール群3は、同じ曲率の凹クラウンを付
けた右ロール3R及び左ロール3Lを複数対備えてい
る。鋼帯Sは、右ロール3R及び左ロール3Lのロール
周面で規制され、オープンパイプP0に順次成形され
る。
【0003】オープンパイプP0は、次いでフィンパス
ロール群4に送り込まれる。フィンパスロール群4は、
凹クラウンを付けたロール周面の胴長方向中央部にフィ
ン(図示せず)を付けた上ロール4U及びオープンパイ
プP0をバックアップする下ロール4Dを複数対備えて
いる。オープンパイプP0に成形された金属帯板Sの幅
方向両端部の間に上ロール4Uのフィンを挿し込んで金
属帯板Sを送ることにより、エッジ面が所定位置に維持
され、オープンパイプP0がセンタリングされる。高周
波誘導加熱コイル5による加熱で鋼帯Sの幅方向両端部
が溶融接合され、スクイズロール6の圧縮力により所定
の溶接部が形成される。溶接管P1は、外面ビード及び
内面ビードが適宜ビードカットされて製品鋼管となる。
【0004】製造しようとする鋼管のサイズに応じ、異
なる板幅の金属帯板Sが使用され、異なるクラウンを付
けた各種ロールに組み替えられる。ロール組換えの煩わ
しさを緩和するため、フレキシブル・フォーミング方式
の成形ロールを特に初期成形スタンド(ブレークダウン
スタンド)で使用することがある。フレキシブル・フォ
ーミング方式の成形スタンドでは、成形部11R,11
Lの開き角度αが変更可能でロール軸方向に移動可能な
上ロール11及び成形部12R,12Lが支持部12C
を中心としてロール軸方向に移動可能な下ロール12を
組み合わせている(図2)。上ロール11,下ロール1
2の間に金属帯板Sを通すと、成形部11R,11L及
び成形部12R,12Lで金属帯板Sの板幅方向端部近
傍が曲げ成形される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】フレキシブル・フォー
ミング方式の成形スタンドでは、上ロール11及び支持
部12Cで金属帯板Sが曲げられる部分は、金属帯板S
に上ロール11,支持部12Cが点接触することから板
幅方向端部Eよりも若干板幅方向内側に位置する。曲げ
部分から板幅方向端部Eまでは、ロールが非接触である
ため曲げ量が不足し、直線状になりやすい。金属帯板S
をフレキシブルフォーミング法で成形するとき、板幅方
向中央部に比較して局部的にロールが接触して加工を受
ける板幅方向端部近傍の伸び量が大きく、エッジウエー
ブが発生しやすくなる。エッジウエーブが生じると、板
幅方向端部Eの突合せが悪く、溶接条件が不安定にな
る。
【0006】そこで、本発明者等は、フレキシブル・フ
ォーミング方式で金属帯板Sの板幅方向端部Eを曲げ成
形する前に、予備成形スタンドで金属帯板Sの板幅方向
端部Eを予め曲げ成形する方法を開発し、別途出願し
た。予備成形スタンド(図3a)は、金属帯板Sの板幅
に応じた隆起部13P,凹部14Dが周面に形成された
上ロール13,下ロール14を備えており、隆起部31
及び凹部41は、ロール軸方向に関して中央部がフラッ
ト、ロール周面との境界部分が同じ曲率の曲面になって
いる。予備成形スタンドで金属帯板Sの最端部E1を曲
げ成形した後、フレキシブル・フォーミング方式の成形
スタンド(図3b)に金属帯板Sを送り、板幅方向に関
して最端部E1よりも若干内側の端部E2を曲げ成形す
る。
【0007】予備成形スタンドの採用により、金属帯板
Sは、最端部E1を含め板幅方向全体がほぼ均一に加圧
成形されるため、エッジウエーブの発生が抑制される。
ところが、予備成形スタンドを用いてエッジウェーブの
発生を抑えると共に板幅方向端部近傍が十分に曲げ加工
された金属帯板Sであっても、突合せ溶接時に溶接条件
が不安定化し、溶接強度にバラツキが発生することが散
見される。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、溶接条件の不
安定化が突合せ精度の低下によるものであるとの知見を
基に、予備成形スタンドを用いてエッジウェーブの発生
を抑えると共に板幅方向端部までも十分に曲げ加工され
た金属帯板であっても更に突合せ精度を良好に維持し、
安定した条件下での溶接を可能とし、溶接強度が一定し
た溶接管を製造することを目的とする。
【0009】本発明の溶接方法は、その目的を達成する
ため、円弧溝が内側に形成された一対の分割型を合わせ
たシューガイドを溶接装置の入側に配置し、円弧溝で区
画される円柱状空間部にオープンパイプ形状に成形され
た金属帯板を送り込み、オープンパイプ形状を拘束した
状態で金属帯板を溶接装置に送り出すことを特徴とす
る。溶接管製造装置は、金属帯板の板幅方向両端部の突
合せ間隙の閉じ角度と同じ角度をもって対向するよう
に、内側に円弧溝が形成された一対の分割型を開き角度
変更可能に配置したシューガイドを、前記金属帯板をオ
ープンパイプに成形する成形スタンド及びサイドロール
群と溶接装置との間に配置していることを特徴とする。
【0010】
【実施の形態】予備成形スタンドを用いて板幅方向端部
が十分に曲げ加工された金属帯板SをオープンパイプP
0に成形し、板幅方向両端部を突き合わせると、突合せ
部がI形状(図4a)になる。I形状の突合せ部は、厚
み方向に関する接合幅WIが金属帯板Sの板厚tに実質
的に等しい。他方、従来のフレキシブル・フォーミング
方式で曲げ加工された金属帯板Sの板幅方向端部Eでは
曲げ不足による直線部があるため、V形状の突合せ部
(図4b)となる。V形状の突合せ部では、接合幅WV
がWV=t/cosθと算出される。すなわち、I形状の突
合せ部は、ΔW〔(1/cosθ−1)×t〕だけ接合幅
がV形状の突合せ部よりも小さいため、突き合わせた板
幅方向両端部の僅かなズレ(ラップ感受性)が溶接条
件、ひいては溶接強度等に大きな影響を及ぼすことにな
る。
【0011】そこで、本発明においては、板幅方向端部
Eの突合せに関する高精度の要求を満足させるため、溶
接装置の入側にシューガイドを配置することにより、オ
ープンパイプP0の形状を固定し、高精度に板幅方向端
部Eを突き合わせた様態で溶接装置に導いている。シュ
ーガイドは、溶接装置での突合せ精度が維持される限
り、サイドロール群3とフィンパスロール群4との間,
フィンパスロール群4と高周波誘導加熱コイル5との間
の何れに配置しても良い。また、フィンパスロール群4
をシューガイド20で置き換えることも可能である。シ
ューガイド20は、オープンパイプP0を両側から挟む
分割型21,22をそれぞれの軸21a,22aを中心
として回転可能に配置している。分割型21,22の回
転量を調節して開き角度γをオープンパイプP0の閉じ
角度βに一致させるとき、オープンパイプP0が円滑に
スクイズロール6方向に案内される。
【0012】各分割型21,22には、オープンパイプ
0の外径に合った円弧溝21g,22gが形成されて
いる。また、フィンロールのガイド機能をシューガイド
20にもたせるため、中心に向かって突出するガイド突
起21p,22pが円弧溝21g,22gの上縁に形成
されている。ガイド突起21p,22pは、フィンパス
ロール群4やシームガイドロール等を別途使用する場合
には省略できる。オープンパイプP0は、サイドロール
群3からシューガイド20に送り込まれ、円弧溝21
g,22gで外径が拘束され、ガイド突起21p,22
pで円周方向の変位が規制されながら、高周波誘導加熱
コイル5に送り出され、スクイズロール6で板幅方向端
部Eの突合せ部が接合される。したがって、板厚方向に
関する板幅方向端部Eのブレが防止され、スクイズロー
ル6に達した時点でも高精度の突合せ状態が維持されて
いる。その結果、溶接条件が安定化し、溶接強度が一定
した溶接管P1が得られる。
【0013】シューガイド20の出側(図5で右側)で
は、円弧溝21g,22gで形成される円を絞り、リダ
クション量を大きくすることも可能である。この場合、
製造しようとする溶接管P1から計算される値よりも若
干大きな板幅にスリットした金属帯板Sを使用する。リ
ダクション量の増加によって、成形中の金属帯板Sに残
存するスプリングバックが解消され、板幅方向端部Eの
振れが極力抑えられ、溶接直前での突合せ精度が一層向
上する。以上の説明では、生産性に優れた高周波溶接法
を例にとって説明したが、本発明は溶接方法や成形方法
に制約を受けるものではなく、板幅方向端部Eを突き合
わせた同様なI開先を狭い接合幅で溶接するレーザ溶
接,TIG溶接,MIG溶接等に対しても、更にはフレ
キシブル・フォーミング方式によらない通常のロール成
形に対しても同様に適用される。
【0014】
【実施例】板幅321.6mmにスリットした板厚1.
2mmの金属帯板Sをオープンパイプにロール成形し、
板幅方向両端部を高周波突合せ溶接し、外径101.6
mmの電縫管を製造した。ロール成形では、板幅方向両
端部を曲げ成形する予備成形スタンド(図3a)に金属
帯板Sを通板した後で、フレキシブル・フォーミング方
式の成形スタンド(図3b)により金属帯板Sを曲げ成
形した。成形スタンド1から送り出された金属帯板Sを
サイドロール群3で更に幅方向に曲げ加工してオープン
パイプP0とし、フィンパスロール群4で成形した後、
シューガイド20(図5)に導いた。シューガイド20
としては、金属帯板Sに対して滑り性の良好な合成樹脂
製で、ライン方向Dに沿った長さが500mmの分割型
21,22を突合せ間隙の閉じ角度β(2.0度)と同
じ開き角度γで対向配置させた。フィンパスロール群4
の出側では、リダクション量がオープンパイプP0の外
周基準で約0.8%増加するように上下ロール間のクリ
アランスを設定した。
【0015】シューガイド20から送り出されたオープ
ンパイプP0を、スパッタが飛散する程度の低入熱及び
アプセット量1.0mmで高周波溶接した。形成された
溶接部を観察すると、溶接管P1の全長にわたって板厚
方向に沿った接合幅WIが目標板厚の+0〜−0.05
mmの範囲に収まっており、板幅方向端部Eの突合せ不
良に起因して狭くなった接合幅WIが検出されなかっ
た。また、接合部に臨む板幅方向端部Eが所定の曲率で
曲げ加工されているため、真円度の高い溶接管P1であ
った。
【0016】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、ロール成形した金属帯板をシューガイドに送り込ん
でオープンパイプ形状を拘束し、溶接装置に導いて板幅
方向端部を突合せ溶接している。シューガイドでオープ
ンパイプの全周が拘束されるため板幅方向端部のブレが
なく、板幅方向両端部を高精度で突き合わせることが可
能になる。したがって、溶接条件が安定化し、溶接強度
が一定した形状も良好な溶接管が製造される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 造管ラインの概略図
【図2】 従来のフレキシブル・フォーミング方式の成
形ロール
【図3】 予備成形ロール(a)で板幅方向両端部を予
め曲げた後で、フレキシブル・フォーミング方式の成形
ロール(b)により金属帯板Sを曲げ成形する成形法の
説明図
【図4】 I形状の突合せ(a)がV形状の突合せ
(b)に比較してラップ感受性が高いことを示す説明図
【図5】 フィンパスロール群の後にシューガイドを組
み込んだ造管ラインの要部平面図
【図6】 シューガイドを管軸方向にみた断面図
【符号の説明】
1:初期成形スタンド 3:サイドロール群 5:
高周波誘導加熱コイルス6:クイズロール 20:シューガイド 21,22:分割型 21
g,22g:円弧溝 21p,22p:ガイド突起 S:金属帯板 P0:オープンパイプ P1:溶接管
E:板幅方向端部 D:ライン方向 β:突合せ間隙の閉じ角度 γ:分割型21,22の
開き角度

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円弧溝が内側に形成された一対の分割型
    を合わせたシューガイドを溶接装置の入側に配置し、前
    記円弧溝で区画される円柱状空間部にオープンパイプ形
    状に成形された金属帯板を送り込み、オープンパイプ形
    状を拘束した状態で前記金属帯板を溶接装置に送り出す
    ことを特徴とする溶接管の製造方法。
  2. 【請求項2】 金属帯板の板幅方向両端部の突合せ間隙
    の閉じ角度と同じ角度をもって対向するように、内側に
    円弧溝が形成された一対の分割型を開き角度変更可能に
    配置したシューガイドを、前記金属帯板をオープンパイ
    プに成形する成形スタンド及びサイドロール群と溶接装
    置との間に配置している溶接管製造装置。
JP2000052887A 2000-02-29 2000-02-29 溶接管の製造方法及び装置 Withdrawn JP2001239314A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009056487A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Nisshin Steel Co Ltd 異形断面材の製造方法及びその装置
KR101536519B1 (ko) * 2014-04-22 2015-07-14 주식회사 포스코 파이프 제조방법 및 장치

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