JP2003236611A - 外径形状に優れた電縫鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロール成形によって、凸部やラップの発生が
少なく外径形状に優れた、すなわち真円度の良い電縫鋼
管を製造する方法を提供する。 【構成】 最後段のフィンパスロールとして、パイプの
円周方向を３分割して各ロールが円周方向の１／３ずつ
の成形を担う３方ロール１０１を使用して、凸部を解消
し、かつラップ量を小さくした状態で高周波溶接する。
３方ロールとして、フィンプレートをなくし、カリバー
を真円とした同形状のものを使用することが望ましく、
この３方ロールで最終成形する際のリダクションを０．
５〜２．０％とすることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯鋼を円筒状に成形
後、板幅方向両端部を突合せて高周波溶接する際、局部
的に凸を発生させることなく、また板幅方向両端部の突
合せ精度を向上させて外径形状に優れた、すなわち真円
度の良い電縫溶接管を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高周波電縫溶接管は、例えば図１に示さ
れるようなレイアウトで配置された各装置により所定幅
にスリットされた鋼帯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、板幅方向両端部を突合せ溶接することにより製造さ
れている。すなわち、一般的には、所定幅にスリットさ
れた鋼帯は、図１中ロール形状の詳細は省略するが、ブ
レークダウンロールの初期段階においては多段配置され
た水平ロールで、中期段階においては多段配置された垂
直ロールで、さらに後期段階においては多段配置された
水平ロールで成形された後、スクイズロールに送り込ま
れ、その途中の高周波溶接装置で加熱されて溶接されて
いる。

【０００３】そして、円形成形を担う工程はロール成形
後期の、水平ロール群で構成されたいわゆるフィンパス
と言われている工程である。ところで、ロール成形で
は、鋼帯の各部位に加わる変形は一様でなく、様々な歪
みが蓄積され、ロール設定によっては局部的な変形であ
る凸部が発生したり、また左右のエッジが連続的に同形
状に成形できず突合せが不安定になって、図２に示すよ
うなラップも発生しやすくなる。このようなラップは適
正なフィンパス成形によりある程度の形状修正は可能で
ある。図３に示すように、フィンパスロール群は、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プ
レート９３を付けた上ロール９１と、オープンパイプを
バックアップする下ロール９２を複数対備えている。オ
ープンパイプに成形された鋼帯の幅方向両端部の間に上
ロール９１のフィンプレート９３を挿し込んで鋼帯を送
ることにより、エッジ面が所定位置に維持され、オープ
ンパイプがセンタリングされて円筒形に成形されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】フィンパスロールを、
水平軸を中心に回る上下２つのロールで構成すると、ロ
ールと鋼帯との接触面積が広く、しかも凹クラウンの中
央部と周辺部とで生じる周速差が大きくなる。上記凸部
を解消させるためには、ロール圧下量を大きくすること
が有効であるが、ロール圧下量を大きくしようとすると
前記した周速差による影響が顕著に現れてオープンパイ
プに疵が発生しやすくなる。したがってフィンパスロー
ルによる後期段階での成形によっても、ラップや凸部な
どの形状不良の発生を完全に防ぐことは困難である。こ
のような形状不良は溶接強度不良をもたらすばかりでな
く、研磨工程において多量の研磨を必要とし、また研磨
不良を起こす要因にもなっている。本発明は、このよう
な問題を解消すべく案出されたものであり、ロール成形
によって、凸部やラップの発生が少なく外径形状に優れ
た、すなわち真円度の良い電縫鋼管を製造する方法を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の外径形状の優れ
た電縫鋼管の製造方法は、その目的を達成するため、成
形ロールにより円筒状に連続成形された鋼帯端部を高周
波溶接して電縫鋼管を製造する際、最後段のフィンパス
ロールとして、パイプの円周方向を３分割して各ロール
が円周方向の１／３ずつの成形を担う３方ロールを使用
することを特徴とする。３方ロールとして、フィンプレ
ートをなくし、カリバーを真円とした同形状のものを使
用することが望ましく、この３方ロールで最終成形する
際のリダクションを０．５〜２．０％とすることが好ま
しい。

【０００６】

【実施の形態】鋼帯を円筒形状、すなわちオープンパイ
プに成形する際、鋼帯板幅方向両端部の曲げ成形量が不
足することに起因して端部が湾曲せず、突合せ部にエッ
ジウエーブを発生させることがある。そこで、本発明者
らは、初期成形段階で鋼帯の板幅方向両端部を十分に曲
げ成形するため、初期段階の成形スタンドによる鋼帯の
曲げ成形に先立って、鋼帯の板幅に応じた隆起部，凹部
をもつ上ロール，下ロールを備えた予備成形スタンドに
鋼帯を通板し、板幅方向の両端部を曲げ成形する手段等
も提案してきた。これらにより、鋼帯の板幅方向両端部
が十分に曲げ加工をうけるため、板幅方向両端部の剛性
が大きくなり、エッジウエーブの発生なく、オープンパ
イプに成形した状態で板幅方向両端部を高精度に突合せ
ることができるようになった。

【０００７】しかし、オープンパイプに成形した段階で
の真円度は比較的良くなったが、これにより前記したよ
うに成形ロールとの接触面積が大きく、特にフィンパス
成形の段階でフィンパスロールとの接触面積が大きくな
って、フィンパスロールの凹クラウンに基づく周速差に
よる影響が顕著に現れてオープンパイプに疵が発生しや
すくなった。そこで、本発明者等は、フィンパスロール
の凹クラウンに基づく周速差が顕著に発現し難いよう
に、フィンパス工程の最後のフィンパスロールとして、
円周方向に３分割したロールを使用することとした（図
４参照）。

【０００８】最後のフィンパスロールを円周方向に３分
割したロールで構成したことにより、従来の２方ロール
と比べて周速差が小さくなる。このため、ロールによる
圧下量を多くすることができる。従来の２方ロールを使
用した場合は、ロールの中央部と端部との周速差によっ
て、疵が発生しやすく、最大でも０．５％までのリダク
ションしか与えられなかった。しかし３方ロールを使用
すると前記周速差が小さいためリダクションを２．０％
まで大きくすることができた。従来よりも高いリダクシ
ョンを付与することができるために、前段階のロール成
形で発生していた凸部を修正することができ、外径形状
が非常に良くなった。

【０００９】３方ロールとしては、図４にその断面を示
すように、フィンプレートがなく全く同形の真円カリバ
ーをもつ３つのロールを使用する。カリバーを真円形状
にしているため、成形中にパイプが多少円周方向にねじ
れる、いわゆるローリング現象が発生しても、左右エッ
ジとも必ず同じ形状に成形されているため、ラップの発
生も抑制される。さらに高いリダクションを付与するこ
とにより定形性が向上しており、３方ロール成形後の両
エッジは非常に近い位置まで寄せられているために、突
合せ精度が良く、この点からもラップが発生し難くな
る。

【００１０】

【実施例】実施例１：板幅１９０ｍｍにスリットした板
厚１．４４ｍｍのＳＵＳ４３６の鋼帯をオープンパイプ
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６０．５ｍｍの電縫鋼管を製造した。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
ドに鋼帯を通板した後で、初期段階および中期段階とし
て、フレキシブル・フォーミング方式の成形スタンドで
鋼帯を曲げ成形した。さらに、板幅方向両端部が曲げ加
工された鋼帯を、最終成形部のフィンパスロールに通し
た。なお、最終成形部のフィンパスロールは３段構成と
し、前２段は従来の２方ロールとし、３段目を本発明の
３方ロールとし、種々のリダクションを与えて成形し
た。その後、冷接が防止でき過剰なスパッタが過剰発生
しない範囲の入熱を与え、さらに板厚と同程度の１．５
ｍｍのアプセット量で高周波溶接した。溶接後、通常の
外面ビードカット，内面ビードカットおよび矯正等を行
い、定寸に切断した。

【００１１】得られた溶接管の外観を観察すると、次の
表１に示す通りであった。表中、全く問題なく、真円を
示し綺麗な外観を呈したものを○，疵や凸部あるいはエ
ッジが重なっていたものを×、僅かに凸部が残っていた
ものを△で評価した。

【００１２】

【００１３】上記結果からわかるように、最終成形部の
フィンパスロールを３方ロール構成とすることにより、
溶接管表面にロール疵がなく、エッジ部の重なりのない
溶接鋼管を得ることができる。この際、凸部を修正する
には、リダクション率を比較的大きくして円筒形状を積
極的にロールのカリバー形状に合わせるように変形させ
ることが望ましいこともわかる。ただし、リダクション
率を大きくしすぎると、３方ロール成形の途中で両エッ
ジが重なりあってしまうために良好な成形品を得ること
ができない。上記のように本発明では、リダクション率
を大きくすることができ、これによって凸部があっても
これを容易に修正できる。したがって、例えば、フィン
パス成形の前段階の粗成形工程での成形スタンド数を少
なくして、凸部が形成されていても、最終のフィンパス
ロールを通すことにより容易に修正できるので、成形ス
タンド数を少なくすることも可能になる。

【００１４】実施例２：実施例１のうち、リダクション
率０．８％で成形・溶接した電縫鋼管と、従来法でしか
も同じリダクション率で成形・溶接した電縫鋼管につい
てその突合せ溶接部の断面を観察し、板幅方向端部のエ
ッジ振れの状況を溶接管の長さ方向に測定した。エッジ
の振れは、レーザー式変位センサーを用いて、図５に示
すように、基準高さから両側の各エッジ（Ａ側，Ｂ側）
のそれぞれの高さの差（Ａ，Ｂ）を求めた。その結果
を、破線をＡ側、実線をＢ側として図６に示す。

【００１５】図６からわかるように、本発明の３方ロー
ルを使用した方法で製造した電縫鋼管は、板幅方向端部
の振れが０．０３ｍｍ以内に抑えられているのに対し
て、従来法で製造した電縫鋼管では、振れは０．０６ｍ
ｍまでにもなっていた。この結果は、表面研磨後の板厚
について、本発明法による電縫鋼管では溶接部において
十分な厚さを確保できているのに対して、従来法では表
面研磨後板厚の薄いところがあることを示している。し
たがって、本発明法を採用することにより、電縫鋼管に
所定の機械的強度を持たせることもできる。

【００１６】

【発明の効果】以上に説明したように、円筒状に連続成
形された鋼帯端部を高周波溶接して電縫鋼管を製造する
際、最後段のフィンパスロールとして、パイプの円周方
向を３分割して各ロールが円周方向の１／３ずつの成形
を担う３方ロールを使用することにより、リダクション
率を大きくしても表面に疵を付けることがなく、外径形
状の優れた、すなわち真円度の良い電縫鋼管が得られ
る。したがって、この方法の採用により、場合によって
は成形スタンドの削減が可能であり、表面を研磨する際
には研磨工程を大幅に削減することができるようにな
る。さらには、エッジのずれ幅が小さいので所定の板厚
確保、すなわち鋼管の強度確保が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一般的な電縫鋼管製造ラインのレイアウトを
説明する図

【図２】 端部突合せ部に生じたずれ（ラップ）を説明
する図

【図３】 通常のフィンパスロール形状を説明する図

【図４】 ３方ロールの配置を説明する断面図

【図５】 エッジの振れを説明する図

【図６】 エッジ振れの測定結果で（ａ）は本発明法に
よるもの、（ｂ）は従来法によるもの

【符号の説明】

１：アンコイラー ２：レベラー ３：端部切断機
４：突合せ溶接機 ５：ルーパー ６：入口ガイド ７：ブレークダウ
ンロール ８：クラスターロール ９：フィンパスロール １
０：高周波誘導溶接機 １１：スクイズロール １２：サイジングロール １３：タークスヘッドロール １４：切断機 １
５：ラップ ９１：上ロール ９２：下ロール ９３：フィンプ
レート １０１：３方ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E028 CA02 CA07 CA08 CA13 CA16 CA20 4E063 AA01 BB06 EA02 JA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形ロールにより円筒状に連続成形され
   た鋼帯端部を高周波溶接して電縫鋼管を製造する際、最
   後段のフィンパスロールとして、パイプの円周方向を３
   分割して各ロールが円周方向の１／３ずつの成形を担う
   ３方ロールを使用することを特徴とする外径形状に優れ
   た電縫鋼管の製造方法。
2. 【請求項２】 ３方ロールとして、フィンプレートをな
   くしカリバーを真円とした同形状のものを使用する請求
   項１に記載の外径形状に優れた電縫鋼管の製造方法。
3. 【請求項３】 ３方ロールで最終成形する際のリダクシ
   ョンを０．５〜２．０％とする請求項１または２に記載
   の外径形状に優れた電縫鋼管の製造方法。