JP2003205317A

JP2003205317A - 成形ロール及び成形方法

Info

Publication number: JP2003205317A
Application number: JP2002004079A
Authority: JP
Inventors: Michitoshi Tanimoto; 道俊谷本; Eiji Tsuru; 英司津留
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-07-22

Abstract

(57)【要約】【課題】電縫鋼管をはじとめする、板の上下面に表面
円弧形状を持ったロールを押し付けて成形するロール成
形において、成形後において、溶接部を除くいずれの部
分においても十分に低いＹＲを有する成形品を製造する
ことのできる成形ロールを提供する。【解決手段】成形ロール上ロール１の幅中央部の膨ら
みを低減しあるいは凹み形状とした凹部４を形成するこ
とにより、押し付け中心部１０において上下ロールが板
を押し付ける状況が解消され、押し付け中心部１０の局
部圧下を防止することができ、当該部位のＹＲ上昇を防
止して低ＹＲ成形品を製造することが可能になる。上ロ
ール１の形状は、押し付け中心部両側のロール形状が曲
率半径Ｒ₁であり、該中央部両側のロール形状に接する
半径Ｒ₁の仮想円１１を描いたとき、幅中央部のロール
表面位置Ｃは仮想円１１の位置よりもロール中心側に位
置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板の上下面に表面
円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロー
ル、特に電縫鋼管成形用のブレークダウンロールに関す
るものであり、低ＹＲ成形品を製造することのできる成
形ロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電縫鋼管、ＴＩＧ溶接鋼管、レーザー溶
接管等の成形鋼管、ロール成形によって成形する角コラ
ム、同様の方法で成形するアルミ管やアルミコラムなど
は、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付
けて成形する成形ロールによって成形される。

【０００３】例えば電縫鋼管は、素材の帯鋼を一群の成
形ロールによって連続的に円筒状のオープンパイプに成
形したのち、その継目部を電気抵抗溶接法を用いて接合
し、製造される。成形ロールは通常十数段のロール群で
構成されている。ブレークダウンロールは、駆動された
水平ロールで、帯鋼エッジ部の成形を含め半円までの初
期成形を行う。サイドロールは非駆動の垂直ロールで、
ブレークダウンロール間またはクラスタとして配置され
る。ブレークダウンロールとサイドロールによって帯鋼
を成形した後、フィンパスロールで仕上成形し、スクイ
ズロールによって溶接工程での帯鋼エッジの突き合せ形
状をコントロールする。

【０００４】ブレークダウンロールは、通常３〜５組の
ロール群として構成され、帯鋼を連続的に内曲げ矯正し
て成形する。ロール群の前段から後段にかけて、ロール
形状の曲率半径が徐々に小さくなるようにロールが配置
されたタイプや、ロール群の前段においては帯鋼をＷ型
に成形するＷベンドロールが配置されたタイプ（図６
（ｃ））（例えば特開昭６２−５００１９号公報）、ロ
ール群の前段においては帯鋼の中央部を除く部分を矯正
するロールが配置されたタイプ（例えば特開昭６３−２
８１７１３号公報）などがある。いずれのタイプにおい
ても、ブレークダウンロール群において帯鋼の幅中央部
を含めて半円から円筒状に近い形状に成形するため、ロ
ール群の後段においては帯鋼の幅中央部を内曲げ矯正す
るためのブレークダウンロール（図６（ａ）（ｂ））が
配置される。また、ブレークダウンロールは帯鋼を進行
させるための駆動ロールとして機能させるため、上下ロ
ールで帯鋼をピンチした上でロールに駆動回転力を付与
している。

【０００５】電縫鋼管の成形用ロールにおいては、ロー
ル取り替え頻度を極力少なくするため、同一の電縫鋼管
外径については薄肉から厚肉までの帯鋼全肉厚について
共通のロールを用いている。従って、ブレークダウンロ
ールの下ロール表面形状の曲率半径がＲ_Lであれば、上
ロール表面形状の曲率半径Ｒ_Uは、下ロール曲率半径Ｒ _L
から帯鋼の最大肉厚ｔ_maxを引いた値としている。さら
に、異なった電縫鋼管外径についても、ブレークダウン
ロールを兼用して使用することがある。この場合は、下
ロールの曲率半径は外径の大きな電縫鋼管にあわせ、上
ロールの曲率半径は外径の小さな電縫鋼管にあわせて定
める。その結果、上ロール表面形状の曲率半径Ｒ_Uと下
ロール曲率半径Ｒ_Lとの差は、帯鋼の最大肉厚ｔ_maxより
も大きな値となることがある。

【０００６】建築物の構造材料として使用される電縫鋼
管においては、地震発生時の電縫鋼管構造部の破断を防
止するため、低ＹＲであることが要求されている。又、
ラインパイプにおいては、船上から海底まで曲げ変形を
加えながらパイプを敷設する時にパイプ長手方向の変形
性能が必要で低ＹＲが要求される場合と、輸送流体から
異常な圧力を受けた時に円周方向に変形能力を確保する
為に低ＹＲが要求される場合がある。

【０００７】自動車部品等において、電縫鋼管をハイド
ロフォ−ム法により成形した製品が採用され始めてい
る。ハイドロフォ−ム加工法は、内部形状が最終製品形
状である割型の内部に素管を入れ、素管の端部から素管
内に液を導入して内圧をかけ、両側から押し込み用のシ
リンダ−で管軸方向に圧縮荷重を付加して押し込み、素
管を最終形状に加工する方法である。

【０００８】ハイドロフォ−ム法による加工では、軽量
かつ従来法では得られないような高加工度の複雑な形状
のものまで成形可能であり、さらに加工時の軸力と内圧
を高精度に制御することにより、複雑形状部品の一体成
形と高精度化が可能なことから、自動車の軽量化および
コストダウンが可能な車体構造実現の技術として期待さ
れている。

【０００９】ハイドロフォ−ム加工用素管には優れた成
形性が要求される。電縫鋼管を素管としてハイドロフォ
−ム加工を行った場合、加工度を高めると、局所的に伸
びの限界を超え破断が生じることがある。そのため、複
雑な形状の製品をハイドロフォ−ム加工するためには、
電縫鋼管のどの部位においても低いＹＲを有し、また良
好な延性を有することが必要とされる。

【００１０】電縫鋼管の電縫溶接部については、ポスト
アニーラと呼ばれる局部熱処理装置によって歪み取り焼
きなましを行うことができ、これによって電縫溶接部の
延性の改善や低ＹＲ化を図ることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】電縫溶接後の電縫鋼管
において、電縫溶接部を除く部分についてみると、電縫
溶接部の円周方向反対側、すなわち帯鋼の幅中央部に相
当する部分において、その他の部分に比較してＹＲが高
く延性が低い部分が存在することがわかった。このよう
な部分が存在すると、電縫鋼管を建築物の構造材料とし
て使用した場合には、地震に際してＹＲの高い部分が破
断の起点となりやすい。また、電縫鋼管をハイドロフォ
ーム加工用素管に用いた場合には、加工度を高めるとや
はりＹＲが高い部分において伸びの限界を超え破断が生
じることとなる。従来からの電縫溶接部に適用するポス
トアニーラに加え、溶接部反対側の部分にまでポストア
ニーリングを実施しようとすると、新たなポストアニー
ラ設備を設置することが必要となり、造管の生産性を悪
化させることともなる。

【００１２】本発明は、電縫鋼管をはじとめする、板の
上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形
するロール成形において、成形後において、溶接部を除
くいずれの部分においても十分に低いＹＲを有する成形
品を製造することのできる技術を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】板の上下面に表面円弧形
状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールにお
いて、該成形ロールの上ロール表面形状の曲率半径Ｒ_U
は、前述の通り下ロール曲率半径Ｒ_Lから板の最大肉厚
ｔ_maxを引いた値としている。そのため、成形する板の
肉厚が最大肉厚ｔ_maxより薄い場合には、図７に示すよ
うに、上ロール１と下ロール２とが表裏両側から板３を
押し付けている部位は押し付け中心部１０のみとなる。
また、電縫鋼管製造において、異なった電縫鋼管外径に
ついてブレークダウンロールを兼用して使用する場合に
おいては、上ロール表面形状の曲率半径Ｒ_Uと下ロール
曲率半径Ｒ_Lとの差は、帯鋼の最大肉厚ｔ_maxよりも大き
な値となることがある。この場合、たとえ成形する帯鋼
の肉厚が最大肉厚ｔ_maxであっても、上ロール１と下ロ
ール２とが表裏両側から帯鋼３を押し付けている部位は
押し付け中心部１０のみとなる。

【００１４】成形ロールは板を移動するための駆動ロー
ルとなっているので、所定の押し付け力を確保する必要
がある。このため、押し付け中心部１０においてはロー
ルによる過大な圧下力によって板が塑性変形を受け、そ
れが原因で押し付け中心部１０のＹＲが上昇し、延性が
低下し、さらに硬度が高くなることが明らかになった。
特に熱延コイルの幅中央はクラウンの関係で板厚が０．
３ｍｍ程度厚くなることが多いので、トリムによって熱
延コイルの幅中央から採取した帯鋼においては板厚が厚
く、そのため圧下力が増大して押し付け中心部１０のＹ
Ｒ上昇の程度がより大きくなる。

【００１５】図１に示すように、上ロール１の幅中央部
の押し付け中心部に凹部４を形成すれば、押し付け中心
部１０において上下ロールが板を押し付ける状況が解消
され、ロールの圧下力は押し付け中心部１０の両側に分
散される。その結果、押し付け中心部１０の局部圧下を
防止することができ、当該部位のＹＲ上昇を防止するこ
とができるので、低ＹＲの金属成形品を製造することが
可能になる。

【００１６】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
ものであり、その要旨とするところは以下のとおりであ
る。（１）板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し
付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロールの上
ロール１の形状は、押し付け中心部両側のロール形状が
曲率半径Ｒ₁（＝Ｒ_U）であり、該押し付け中心部両側の
ロール形状に接する半径Ｒ₁の仮想円１１を描いたと
き、押し付け中心部のロール表面位置Ｃは該仮想円１１
の位置よりもロール中心側に位置していることを特徴と
する成形ロール。（２）第２の仮想円１２は、その半径Ｒ₂が下ロール押
し付け中心部の表面曲率半径Ｒ_Lから成形する板のうち
最も薄い板厚ｔ_minを引いた値であり、該第２の仮想円
１２を押し付け中心部両側において上ロール表面に接す
るように配置したとき、押し付け中心部のロール表面位
置Ｃは第２の仮想円１２の位置と同位置あるいは該位置
よりもロール中心側に位置していることを特徴とする上
記（１）に記載の成形ロール。（３）板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し
付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロールの上
ロール１の形状は、押し付け中心部のロール表面曲率半
径Ｒ₃が、押し付け中心部両側のロール表面曲率半径Ｒ_U
よりも大きいことを特徴とする成形ロール。（４）押し付け中心部の上ロール表面曲率半径Ｒ₃は、
押し付け中心部の下ロール表面曲率半径Ｒ_Lから成形す
る板のうち最も薄い板厚ｔ_minを引いた値以上であるこ
とを特徴とする上記（３）に記載の成形ロール。（５）板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し
付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロールの上
ロール１の形状は、押し付け中心部にロール表面形状が
直線である直線部１６を有することを特徴とする成形ロ
ール。（６）板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し
付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロールの上
ロール１の形状は、押し付け中心部のロール表面曲率中
心がロール中心側と反対側に位置していることを特徴と
する成形ロール。（７）前記成形ロールは、電縫鋼管成形用のブレークダ
ウンロールであることを特徴とする上記（１）乃至
（６）のいずれかに記載の成形ロール。

【００１７】（８）上記（１）乃至（６）のいずれかに
記載の成形ロールを用いることを特徴とする板の成形方
法。（９）上記（７）に記載のブレークダウンロールを用い
ることを特徴とする電縫鋼管の製造方法。

【００１８】（１０）上記（１）乃至（６）のいずれか
に記載の成形ロールを有することを特徴とする板の成形
装置。（１１）上記（７）に記載のブレークダウンロールを有
することを特徴とする電縫鋼管の製造装置。

【００１９】なお、本発明において、上ロールはロール
表面の円弧形状が凸形状であり、下ロールはロール表面
の円弧形状が凹形状である。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明は、電縫鋼管、ＴＩＧ溶接
鋼管、レーザー溶接管等の成形鋼管、ロール成形によっ
て成形する角コラム、同様の方法で成形するアルミ管や
アルミコラムなど、板の上下面に表面円弧形状を持った
ロールを押し付けて成形するあらゆる種類のロール成形
に適用することができる。以下、電縫鋼管のブレークダ
ウンロールを例にとって説明を行うが、本発明が電縫鋼
管のブレークダウンロールに限定されないことはいうま
でもない。

【００２１】電縫鋼管の成形用ブレークダウンロールに
おいて、ブレークダウンロール群の前段から後段にかけ
てロール形状の曲率半径が徐々に小さくなるようにロー
ルが配置されたタイプにおいては、各段のブレークダウ
ンロールが本発明の対象となる。また、ロール群の前段
においては図６（ｃ）に示すような帯鋼をＷ型に成形す
るＷベンドロールが配置されたタイプや、ロール群の前
段においては帯鋼の中央部を除く部分を矯正するロール
が配置されたタイプにおいては、ブレークダウンロール
群後段の、図６（ａ）（ｂ）に示すような帯鋼の幅中央
部に位置する押し付け中心部１０の両側を内曲げ矯正す
るためのブレークダウンロールが本発明の対象となる。
押し付け中心部１０は、ロールの幅中央に位置する。

【００２２】帯鋼の押し付け中心部の両側を内曲げ矯正
するブレークダウンロールの断面形状は、図６（ａ）に
示すようなロールの全幅で一定の曲率半径を有するも
の、図６（ｂ）に示すようなロールの幅中央と幅両側で
異なった曲率半径を有するものなどがある。ロールの幅
中央と幅両側で異なった曲率半径を有する場合におい
て、従来、ロール幅中央部を含む一定範囲の領域におい
ては、一定の曲率半径Ｒ_L又はＲ_Uとすることが多い。上
下ロールの幅中央におけるロール形状の曲率半径が一定
である領域を、ここでは「中央一定曲率半径領域１５」
と呼ぶ。上ロール１と下ロール２との曲率半径の関係
は、例えばロールの幅中央についていうと、上ロール１
の曲率半径Ｒ_Uは下ロール２の曲率半径Ｒ_Lから帯鋼の最
大板厚ｔ_maxの分を差し引いた値としている。

【００２３】本発明の上記（１）においては、図１
（ｂ）に示すように、ブレークダウン上ロール１の形状
は、押し付け中心部１０両側のロール形状が曲率半径Ｒ
₁（＝Ｒ_U）であり、該押し付け中心部両側のロール形状
に接する半径Ｒ₁の仮想円（第１の仮想円１１）を描い
たとき、押し付け中心部のロール表面位置Ｃは第１の仮
想円１１の位置よりもロール中心側に位置している。押
し付け中心部１０を除く幅中央部両側のロール形状が曲
率半径Ｒ₁であるとは、上記中央一定曲率半径領域１５
における上ロール断面形状の曲率半径Ｒ_UがＲ₁であると
いうことである。そして、従来の上ロール１であれば、
押し付け中心部のロール表面位置Ｃは第１の仮想円１１
の位置に一致する。本発明において、押し付け中心部の
ロール表面位置Ｃが第１の仮想円１１の位置よりもロー
ル中心側に位置しているということは、上ロール１の幅
中央部の膨らみが少ないかあるいはさらに幅中央部に凹
み部が形成されていると言うことであり、ここではこれ
らを総称して「凹部４」と呼ぶ。

【００２４】下ロール２については、従来通り、中央一
定曲率半径領域１５では断面形状の曲率半径Ｒ_Lが一定
である。通常は、上ロール１の曲率半径Ｒ_Uに帯鋼の最
大板厚ｔ_maxを加えた値の曲率半径Ｒ_Lを有している。従
って、上ロール１の幅中央部に凹部４が形成された結
果、この上ロール１をブレークダウンロールとして使用
して帯鋼の成形を行う際において、上ロール１と下ロー
ル２の圧下を受ける部位は押し付け中心部１０に局部集
中することがなくなり、押し付け中心部の両側、あるい
は押し付け中心部を含めた広い領域に分散することとな
る。その結果、ロール圧下によって帯鋼が受ける圧縮応
力は当然のことながら小さくなり、圧縮による押し付け
中心部の変形歪みが減少してＹＲの局部増大を抑えるこ
とができる。

【００２５】次に、本発明（１）の凹部の形状を規定す
るため、ここでは図２に示すような第２の仮想円１２を
想定する。第２の仮想円１２の半径Ｒ₂は、下ロール幅
中央の表面曲率半径Ｒ_Lから成形する帯鋼のうち最も薄
い板厚ｔ_minを引いた値である。第２の仮想円１２は、
最も薄い板厚ｔ_minの帯鋼３を成形する際に、帯鋼３が
下ロール２に密着したと想定した際における帯鋼３の上
表面の曲率半径を表している。上記の通り、通常はＲ_L
＝Ｒ₁＋ｔ_maxであるから、Ｒ₂＝Ｒ_L−ｔ_min＝Ｒ₁＋（ｔ
_max−ｔ_min）となり、第２の仮想円１２の半径Ｒ₂は第
１の仮想円１１の半径Ｒ₁よりも大きい。

【００２６】本発明の上記（１）において、第２の仮想
円１２を上ロール１に接するように配置したときに第２
の仮想円１２が上ロール１の幅中央で接するような場合
は、まだ上ロール幅中央の膨らみ減少度合いが少なく、
幅中央の圧下は存在する。しかし、従来に比較すると、
上ロール１の幅中央における曲率半径が大きくなってい
るので、幅中央における圧下領域が幅方向に広がり、帯
鋼が局部的に受ける応力は低減し、帯鋼幅中央における
ＹＲの低下効果を享受することができる。

【００２７】本発明の上記（２）においては、図２に示
すように、第２の仮想円１２を上ロール２に接するよう
に配置したとき、第２の仮想円１２は押し付け中心部両
側の点Ｐにおいて上ロール表面に接する。そして、幅中
央部のロール表面位置Ｃは第２の仮想円１２の位置と同
位置（図２（ｂ））あるいは第２の仮想円１２の位置よ
りもロール中心側（図２（ａ））に位置している。第２
の仮想円１２が押し付け中心部両側の点Ｐにおいて上ロ
ール表面に接するということは、上ロール中央の凹部４
の膨らみが小さくなっているかさらには凹み傾向となっ
ていることを意味する。そして、同時に幅中央部のロー
ル表面位置Ｃが第２の仮想円１２の位置と同位置になる
場合（図２（ｂ））は、最低肉厚ｔ_minの帯鋼３を成形
する場合において幅中央部の局部圧下がちょうど解消す
る位置に相当する。さらに幅中央部のロール表面位置Ｃ
が第２の仮想円１２の位置よりもロール中心側に位置し
ている場合（図２（ａ））は、最低肉厚ｔ_minの帯鋼３
を成形する場合において押し付け中心部１０が上下ロー
ルによって圧下されない状況となる。凹部４の膨らみを
ここまで小さくするかあるいは凹み傾向とした場合に
は、ロール及びロール軸のたわみを考慮した場合におい
ても押し付け中心部１０の局部圧下をほぼ解消すること
ができ、いずれの肉厚の帯鋼を用いた場合においても、
造管後の鋼管円周方向のＹＲ分布は、溶接部を除いてほ
ぼ均一となり、局部的に高ＹＲとなる部位は存在しなく
なる。

【００２８】本発明（２）においては第２の仮想円が押
し付け中心部両側の点Ｐにおいて上ロール表面に接する
状況にあるので、当該接している２個所の点Ｐにおいて
帯鋼３が高い圧下力を受けることとなる。従来は押し付
け中心部１０の１点でのみ圧下を受けていたのに対し、
２点で圧下を受けることとなるので局部圧下力は低減し
ている。ただし、局部圧下力をできるかぎり小さくして
ＹＲの均一分布を実現するためには、第２の仮想円１２
が上ロール１と接する幅中央部両側の点Ｐ付近の部位に
おいて、上ロールの表面形状は極力滑らかであることが
好ましい。具体的には、図５（ａ）に示すように、当該
部位に接する第４の仮想円１４の曲率半径Ｒ₄をできる
だけ大きく取った断面形状とすることが好ましい。

【００２９】第２の仮想円１２が帯鋼３の押し付け中心
部両側において上ロール表面に接する点Ｐの間の距離を
図５に示すようにｄ_Pとする。ｄ_Pの値が大きすぎると押
し付け中心部１０を内曲げ矯正するブレークダウンロー
ルの成形機能を十分に発揮することができず、ｄ_Pの値
が小さすぎると押し付け中心部１０の局部圧下を防止す
る本発明の効果が低減する。帯鋼の全幅を２００％とし
たとき、点Ｐの位置を押し付け中心部１０に対し±５％
〜±３０％の位置とすると好ましい。このとき、ｄ_Pの
値は１０〜６０％となる。点Ｐの位置を上記範囲とする
理由は、通板するコイルの幅方向の蛇行を考えると、幅
方向中央位置が±５％程移動する可能性があるため最低
±５％以上が望ましいからである。また、複数段のセン
ターベンドの場合、圧下を受ける位置（点Ｐ）をずらす
必要が有り、例えば４段の場合はコイルの蛇行を考える
と１段目±２５％、２段目±２０％、３段目±１５％、
４段目±１０％のピッチにする必要が有るため、最大３
０％程度とすることが望ましいからである。

【００３０】ブレークダウンロール群の中に押し付け中
心部１０の両側を内曲げ矯正するブレークダウンロール
が複数配置される場合には、各ロールのｄ_Pが同じ値に
ならないように、極力異なった値となるようにロール形
状を定めると好ましい。複数のロールにおいてｄ_Pの値
がほぼ同一であると、帯鋼３の同じ部位が複数回圧下を
受けることになるが、各ロールのｄ_Pが異なった値であ
れば帯鋼の同じ部位が複数回圧下を受けることがなくな
る。その結果、局部圧下によるＹＲの局部異常はより一
層解消されることとなる。通常は、第１の仮想円１１の
半径Ｒ₁が小さくなる後段側ほど、ｄ_Pを小さくすること
とすると好都合である。

【００３１】図３（ａ）に示すとおり、本発明において
上ロール１の幅中央に形成する凹部４の形状としては、
本発明の上記（３）にあるように、押し付け中心部のロ
ール表面曲率半径Ｒ₃が、押し付け中心部両側のロール
表面曲率半径Ｒ₁（＝Ｒ_U）よりも大きいものであると表
現することもできる。これにより、本発明（１）と同様
に押し付け中心部における局部圧下を低減ないし解消す
ることができる。

【００３２】また、本発明の上記（４）にあるように、
押し付け中心部の上ロール表面曲率半径Ｒ₃は、押し付
け中心部の下ロール表面曲率半径Ｒ_Lから成形する帯鋼
のうち最も薄い板厚ｔ_minを引いた値（Ｒ₂）以上である
ことと表現することにより、本発明（２）とほぼ同等の
発明とすることができる。図３（ｂ）はＲ₃がＲ₂よりも
大きな値である場合を示す。押し付け中心部の下ロール
表面曲率半径Ｒ_Lから成形する帯鋼のうち最も薄い板厚
ｔ_minを引いた値とは上記第２の仮想円１２の半径Ｒ₂の
ことであるから、本発明（４）の上ロール形状において
第２の仮想円１２を上ロール１に接するように配置する
と、接する位置はロール幅中央とはならず、幅中央部の
両側の位置Ｐとなる。

【００３３】さらには、本発明の上記（５）にあるよう
に、上ロールの形状は、図４（ａ）に示すように押し付
け中心部にロール表面形状が直線である直線部１６を有
することとしてもよい。これにより、第２の仮想円１２
を上ロール１に接するように配置すると、接する位置は
ロール幅中央とはならず、幅中央部の両側の位置Ｐとな
る。本発明において、通常は下ロール形状として下ロー
ル幅中央の表面曲率半径がＲ_Lである形状を採用する
が、本発明（５）においては、下ロール幅中央の表面形
状も上ロールと同様に直線形状としても良い。これによ
り、押し付け中心部１０において、板３が上ロール１と
下ロール２によって圧下される部位は、点ではなく線と
なり、局部圧下を防止しつつ適正なロール圧下力を付加
することが可能になる。

【００３４】本発明の上記（６）においては、上ロール
の形状は、押し付け中心部のロール表面曲率中心がロー
ル中心側と反対側に位置している。即ち、図４（ｂ）に
示すように、上ロール幅中央部の表面形状に接するよう
に仮想円１３（曲率半径Ｒ₃）を作図したとき、仮想円
１３の中心がロール中心側と反対側に位置している。こ
れにより、上ロール１の幅中央部に位置する凹部４は、
積極的に凹みを形成することとなる。第２の仮想円１２
を上ロール１に接するように配置すると、接する位置は
ロール幅中央とはならず、幅中央部の両側の位置Ｐとな
る。

【００３５】本発明の上ロール１において、幅中央部に
凹みは形成されていないが幅中央部の曲率半径Ｒ₃が幅
中央部両側の曲率半径Ｒ_Uより大きい形状を有するよう
な場合、幅中央部の曲率半径Ｒ₃は、下ロール曲率半径
Ｒ_Lから板の最大肉厚ｔ_maxを引いた値よりも大きな値と
なっている。一方、例えば図６（ｂ）にあるような従来
の上ロールにおいては、幅中央部の曲率半径Ｒ₃は、下
ロール曲率半径Ｒ_Lから板の最大肉厚ｔ_maxを引いた値と
同等あるいはそれよりも小さな値となっている。この点
において、本発明の上ロール１と図６（ｂ）に示す上ロ
ールとを区別することができる。

【００３６】本発明（３）〜（６）においても、上ロー
ル幅中央部の曲率半径部又は直線部からその両側の曲率
半径部に移行する部分においては、ロール形状を極力滑
らかにすべき点は本発明（１）（２）と同様である。ま
た、本発明（３）〜（６）で第２の仮想円が上ロールに
接する点Ｐの距離ｄ_Pについても、本発明（１）（２）
と同様の配慮を行うことによってより好適な結果を得る
ことができる。

【００３７】本発明の上記（７）は、本発明（１）〜
（６）の成形ロールを電縫鋼管成形用のブレークダウン
ロールに限定したものである。

【００３８】本発明の上記（８）にあるように、本発明
（１）〜（６）の成形ロールを用いることにより、押し
付け中心部１０の局部圧下を防止することができ、当該
部位のＹＲ上昇を防止することができるので、低ＹＲ成
形品を製造することが可能になる。また、本発明（９）
は、本発明（７）のブレークダウンロールを用いて電縫
鋼管を製造することにより、押し付け中心部１０の局部
圧下を防止することができ、当該部位のＹＲ上昇を防止
することができるので、低ＹＲ電縫鋼管を製造すること
が可能になる。

【００３９】さらに、本発明の上記（１０）にあるよう
に、本発明（１）〜（６）の成形ロールを有する板の成
形装置は、この装置を使用して板を成形することによ
り、押し付け中心部１０の局部圧下を防止することがで
き、当該部位のＹＲ上昇を防止することができるので、
低ＹＲ成形品を製造することが可能になる。また、本発
明（７）のブレークダウンロールを有する本発明（１
１）の電縫鋼管の製造装置は、この装置を使用して電縫
鋼管を製造することにより、押し付け中心部１０の局部
圧下を防止することができ、当該部位のＹＲ上昇を防止
することができるので、低ＹＲ電縫鋼管を製造すること
が可能になる。

【００４０】

【実施例】２４インチケージミルにおいて、直径６０
９．６ｍｍ、肉厚２２．０ｍｍ、品種５０ｋ級の電縫鋼
管を製造するに際し、従来の電縫鋼管製造方法を用いて
製造を行った。ブレークダウンロール群は合計で６台で
あり、最初の２台は特開昭６２−５００１９号公報に記
載されたようなＷベンドタイプのロール（図６
（ｃ））、後半の４台は押し付け中心部両側を内曲げ矯
正するタイプのロール（図６（ａ）（ｂ））を用いてい
る。後半４台（＃３〜＃６ロール）のロールについて、
上記中央一定曲率半径領域１５におけるロール表面形状
の曲率半径は、下ロール２がそれぞれ＃３：２４７６ｍ
ｍ、＃４：１１２１ｍｍ、＃５：６４８ｍｍ、＃６：４
６６ｍｍ、上ロール１がそれぞれ＃３：２４９８ｍｍ、
＃４：８８９ｍｍ、＃５：４０５ｍｍ、＃６：２８５ｍ
ｍである。このロールを用いた電縫鋼管の肉厚製造範囲
は６．３ｍｍ〜２２．０ｍｍであり、成形中における＃
３〜＃６ロールの垂直荷重は１１０トン程度である。

【００４１】造管後の鋼管の円周方向におけるＹＲの分
布を図９（ａ）に示す。また、鋼管の円周方向における
相当塑性歪みを計算によって求めた結果を図９（ｂ）に
示す。これらの図から明らかなように、溶接部と円周反
対方向に位置する帯鋼の幅中央部、即ち押し付け中心部
１０において、局部的に高いＹＲを示すと共に同じ部位
で相当塑性歪みが高い値となっている。このことから、
成形時、特に＃３〜６ブレークダウンロールによる成形
時に押し付け中心部１０が局部的に圧下を受け、それが
原因で当該部位において高いＹＲとなっていることがわ
かる。

【００４２】造管肉厚が製造可能範囲の最大肉厚ｔ_max
であるにもかかわらず、押し付け中心部１０が局部的に
圧下を受けている。本実施例に用いたブレークダウンロ
ールは、異なった電縫鋼管外径について兼用して使用す
ることを想定している。例えば＃６ロールは６０９．６
〜４５７．２ｍｍφの外径について兼用している。その
結果、上ロール表面形状の曲率半径Ｒ_Uと下ロール曲率
半径Ｒ_Lとの差は帯鋼の最大肉厚ｔ_maxよりも大きな値と
なっており、帯鋼の肉厚が最大肉厚であっても上ロール
１と下ロール２とが表裏両側から帯鋼を押し付けている
部位は押し付け中心部１０のみとなるからである。造管
肉厚が最大肉厚ｔ_maxより薄い場合には、押し付け中心
部１０におけるＹＲの増大は一層激しいものとなる。

【００４３】次に、同じ電縫鋼管製造用のブレークダウ
ンロールに本発明を適用した。＃３〜６ブレークダウン
ロールの上ロール幅中央に凹部４を形成した。上ロール
１の凹部４の形状について以下のように定める。まず図
８に示すように、中央部両側のロール形状に接する半径
Ｒ₁の第１の仮想円１１を描いたとき、幅中央部のロー
ル表面位置Ｃと第１の仮想円１１の位置との距離をｚ₁
とおく。ｚ₁がプラスであれば幅中央部のロール表面位
置Ｃは図８に示すとおり第１の仮想円１１の位置よりも
ロール中心側に位置している。次に、第２の仮想円１２
を押し付け中心部両側において下ロール表面に接するよ
うに配置したとき、第２の仮想円１２と幅中央部のロー
ル表面位置との距離をｚ₂とおく。ｚ₂がプラスであれば
幅中央部のロール表面位置は図８に示すとおり第２の仮
想円の位置よりもロール中心側に位置している。さらに
帯鋼の幅中央部の上ロール表面曲率半径をＲ₃とおく。
＃３〜６ブレークダウンロールのＲ_L、Ｒ_U、Ｒ₃、ｚ₁、
ｚ₂、ｄ_Pを表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】ブレークダウン上ロール１に上記のような
凹部４を形成した上で上記従来例と同じ品種の電縫鋼管
を造管したところ、造管後の鋼管の円周方向におけるＹ
Ｒの分布は図１０（ａ）に示すとおりとなり、鋼管の円
周方向における相当塑性歪みを計算によって求めた結果
は図１０（ｂ）に示すとおりとなった。即ち、従来造管
方法において発生した押し付け中心部１０の局部ＹＲ上
昇部位、局部歪み部位は解消し、溶接部を除く円周方向
全周において均一の品質を有し、ＹＲの低い鋼管を製造
することができた。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、板の上下面に表面円弧形状を
持ったロールを押し付けて成形する成形ロール、例えば
電縫鋼管成形用のブレークダウンロールであって、押し
付け中心部両側を内曲げ矯正するブレークダウンロール
において、ブレークダウン上ロールの幅中央の膨らみを
減少しあるいは凹み部を形成することにより、電縫鋼管
造管後において、電縫溶接部を除くいずれの部分におい
ても十分に低いＹＲを有する電縫鋼管を製造することが
できる。これにより、建築物の構造材料として使用され
る電縫鋼管においては、地震発生時の電縫鋼管構造部の
破断を防止することができる。また、電縫鋼管を素管と
してハイドロフォ−ム加工を行う場合において、鋼管の
破断を発生させずに複雑な形状の製品をハイドロフォー
ム加工することができるようになる。本発明は電縫鋼管
のみならず、ＴＩＧ溶接鋼管、レーザー溶接管等の成形
鋼管、ロール成形によって成形する角コラム、同様の方
法で成形するアルミ管やアルミコラムなど、板の上下面
に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形するあ
らゆる種類の金属板のロール成形において同様の効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形ロールを示す図であり、（ａ）は
概略断面図、（ｂ）は上ロールの凹部付近の部分断面図
である。

【図２】本発明の上ロールにおける凹部付近の部分断面
図である。

【図３】本発明の上ロールにおける凹部付近の部分断面
図である。

【図４】本発明の上ロールにおける凹部付近の部分断面
図である。

【図５】本発明の上ロールにおける凹部付近の部分断面
図である。

【図６】従来の成形ロールを示す図であり、（ａ）
（ｂ）は押し付け中心部両側を内曲げ矯正する成形ロー
ル、（ｃ）は帯鋼をＷ型に成形するＷベンドロールであ
る。

【図７】従来の成形ロールにおける中央部付近の接触状
況を示す図である。

【図８】本発明の上ロールにおける凹部付近の位置関係
を示す図である。

【図９】従来法により製造した電縫鋼管の円周方向品質
を示すものであり、（ａ）はＹＲ分布、（ｂ）は相当塑
性歪みの分布を示すものである。

【図１０】本発明法により製造した電縫鋼管の円周方向
品質を示すものであり、（ａ）はＹＲ分布、（ｂ）は相
当塑性歪みの分布を示すものである。

【符号の説明】

１下ロール２上ロール３板（帯鋼）４凹部１０押し付け中心部１１第１の仮想円１２第２の仮想円１３第３の仮想円１４第４の仮想円１５中央一定曲率半径領域１６直線部Ｒ₁ 第１の仮想円半径Ｒ₂ 第２の仮想円半径Ｒ₃ 第３の仮想円半径Ｒ₄ 第４の仮想円半径Ｒ_L 下ロール曲率半径Ｒ_U 上ロール曲率半径ｔ_max 帯鋼の最大肉厚ｔ_min 帯鋼の最小肉厚

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板の上下面に表面円弧形状を持ったロー
ルを押し付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロ
ールの上ロールの形状は、押し付け中心部両側のロール
形状が曲率半径Ｒ₁であり、該押し付け中心部両側のロ
ール形状に接する半径Ｒ₁の仮想円を描いたとき、押し
付け中心部のロール表面位置は該仮想円の位置よりもロ
ール中心側に位置していることを特徴とする成形ロー
ル。
【請求項２】第２の仮想円は、その半径が下ロール押
し付け中心部の表面曲率半径から成形する帯鋼のうち最
も薄い板厚を引いた値であり、該第２の仮想円を押し付
け中心部両側において上ロール表面に接するように配置
したとき、押し付け中心部のロール表面位置は第２の仮
想円の位置と同位置あるいは該位置よりもロール中心側
に位置していることを特徴とする請求項１に記載の成形
ロール。
【請求項３】板の上下面に表面円弧形状を持ったロー
ルを押し付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロ
ールの上ロールの形状は、押し付け中心部のロール表面
曲率半径が、押し付け中心部両側のロール表面曲率半径
よりも大きいことを特徴とする成形ロール。
【請求項４】押し付け中心部の上ロール表面曲率半径
は、押し付け中心部の下ロール表面曲率半径から成形す
る板のうち最も薄い板厚を引いた値以上であることを特
徴とする請求項３に記載の成形ロール。
【請求項５】板の上下面に表面円弧形状を持ったロー
ルを押し付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロ
ールの上ロールの形状は、押し付け中心部にロール表面
形状が直線である部分を有することを特徴とする成形ロ
ール。
【請求項６】板の上下面に表面円弧形状を持ったロー
ルを押し付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロ
ールの上ロールの形状は、押し付け中心部のロール表面
曲率中心がロール中心側と反対側に位置していることを
特徴とする成形ロール。
【請求項７】前記成形ロールは、電縫鋼管成形用のブ
レークダウンロールであることを特徴とする請求項１乃
至６のいずれかに記載の成形ロール。
【請求項８】請求項１乃至６のいずれかに記載の成形
ロールを用いることを特徴とする板の成形方法。
【請求項９】請求項７に記載のブレークダウンロール
を用いることを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
【請求項１０】請求項１乃至６のいずれかに記載の成
形ロールを有することを特徴とする板の成形装置。
【請求項１１】請求項７に記載のブレークダウンロー
ルを有することを特徴とする電縫鋼管の製造装置。