JP2005034882A

JP2005034882A - 鋼管のシーム捩れ矯正方法及び矯正装置

Info

Publication number: JP2005034882A
Application number: JP2003275126A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Takemura; 泰昌竹村; Akira Yorifuji; 章依藤; Toshibumi Kodama; 俊文児玉
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】本発明は、電縫鋼管等の製造時に発生する管円周方向へのシーム部の捩れを従来より抑制可能な鋼管のシーム捩れ矯正方法及び矯正装置を提供することを目的としている。
【解決手段】鋼帯を走行させながら管状に成形すると共に、その突き合わせた幅方向両端を接合し、管の長手方向に延びるシーム部を形成して鋼管とする技術を改善した。その概要は、接合後の鋼管外面にレーザー光を照射し、その受像処理でシーム部の偏った位置を検出し、その検出位置が目標位置に一致するように、軸を中心に該鋼管を転回するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管のシーム捩れ矯正方法及び矯正装置に係わり、詳しくは、鋼帯を管状に成形し、突き合わせた幅方向両端部を溶接、圧接等で接合して鋼管とする際に、鋼管長手方向に生じる接合部分（シームという）の捩れを矯正し、従来より品質に優れた鋼管を安定して製造する技術に関する。

例えば、電縫鋼管は、一般に、素材であるコイル状鋼帯を巻き戻して連続的に走行させながら、一群の成形ロールによって円筒状に成形した後、突き合せた該鋼帯の幅方向両端部を溶接して製造される。その製造には、素材として、溶鋼を連続鋳造して得た鋼鋳片を加熱炉で所定温度（通常、１２００〜１３００℃）に加熱してから、熱間圧延で一定幅として巻き取ったコイル状鋼帯を用いる。そして、図５に示すように、この鋼帯１を、種々の形状をしたロールを多段に配設した一群の成形ロール２に鋼帯面を水平にして一定速度で送り込む。この成形ロール２で加工して円筒状にされた管体（突き合わされた幅方向端部は未接合なので、オープン管と称する）は、引き続き、その突き合わされた幅方向両端部をインダクション・コイル３で加熱し、スクイズ・ロール（図示せず）で押さえて圧着、溶接し、素鋼管４とされる。その素鋼管４の長手方向に連続して延びる接合部分（以下、シーム部という）の内外面には、ビード２１と称するじゅず状突起が形成されるので、該ビードをビード切削手段５で切削除去したり、又は外面若しくは内面を圧延する特殊な圧延機で平滑化する。さらに、鋼管をカッター２２にて切断後、該素鋼管４を加熱炉７で再加熱し、ホット・ストレッチ・レデューサーあるいはサイザー６のような多段の絞り圧延機で寸法を整え、所望特性を有する電縫鋼管となる。また、接合方法を上記溶接に代え、圧接あるいは鍛接とすると、圧接鋼管や鍛接鋼管になる。

ところで、鋼管４は前記した長さ方向切断用のカッター２２まで連続しており、該シーム部が円周方向へずれる（この現象を捩れと称する）ことがある。この捩れた状態で前記ビード２１を切削すると、例えば、図４（ｂ）に示すように、ビード切削手段５のバイトが適切な位置で接触しなくなる。そのため、シーム部８に片削りと称する「段差」１０ができ、鋼管４の品質を低下させる。また、ビード切削後には切削物を圧搾空気又は窒素ガスで吹き飛ばすが、片削りの場合、切削屑がラセン状となり、鋼管内面への抵抗が大きくなるため、切削屑が抜けない現象が生じる。この切削屑は、後にホット・ストレッチ・レデューサーあるいはサイザー６での絞り圧延で鋼管４の肉に巻き込まれ、疵の原因となる。最近、鋼管の品質特性の向上及び製品コストの低減に対する要求が従来より一段と厳しくなっているので、このようなシーム部の捩れは、できるだけ改善することが望ましい。もしシーム捩れが改善されれば、品質が向上するばかりでなく、製品歩留りが従来より向上し、その結果として製造コストの低減も期待できるからである。なお、かかるシーム部の位置（捩れ）は、例えば、鋼管４の表面にレーザー光を照射し、その反射光の画像解析から鋼管の断面形状を推定することで検出できる（特許文献１参照）。
特開昭５７―２０６５８３号公報

本発明は、かかる事情に鑑み、電縫鋼管等の製造時に発生する管円周方向へのシーム部の捩れを従来より抑制可能な鋼管のシーム捩れ矯正方法及び矯正装置を提供することを目的としている。

発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。

すなわち、本発明は、鋼帯を走行させながら管状に成形すると共に、その突き合わせた幅方向両端を接合し、管の長手方向に延びるシーム部を形成して鋼管とするにあたり、接合後の鋼管外面にレーザー光を照射し、その受像処理でシーム部の偏った位置を検出し、その検出位置が目標位置に一致するように、軸を中心に該鋼管を転回することを特徴とする鋼管のシーム捩れ矯正方法である。

また、本発明は、管状に成形された鋼帯の突き合わせた幅方向両端を接合し、管の長手方向に延びるシーム部を形成するスクイズ・ロールの下流側に、接合後の鋼管外面へレーザー光を照射し、受像する装置と、該受像を画像処理してシーム部の位置を出力するコンピューターと、その出力を受け、シーム位置を目標位置に一致するように、軸を中心に該鋼管を転回する管姿勢調整手段と備えたことを特徴とする鋼管のシーム捩れ矯正装置である。この場合、前記コンピューターに、画像処理によるシーム部の位置を表示するモニターを接続してあることが好ましく、また前記管姿勢調整手段が、鋼管を左右で挟み、一方が鋼管のパスライン高さに固定され、他方が上下移動自在な一対のツツミ状ロールと、鋼管の上下移動手段とを備えていることをが好ましい。

以上述べたように、本発明により、電縫鋼管等の製造時に発生する管円周方向へのシーム部の捩れが矯正でき、従来より適切な位置で管内外面のバイト切削が行えるようになる。その結果、鋼管の品質が向上するばかりでなく、製品歩留りが高まり、製造コストの低減も達成される。

以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。

発明者は、シーム捩れが検出されたら、シーム位置に応じてビード切削手段のバイトを移動させて、ビード等を切削する従来技術を試みた。しかしながら、この技術では、切削が必要な部分やバイトの幅が種々異なるので、片削りによる前記「段差」１０を完全に防止するようにならない。そこで、シーム捩れを矯正し、シームの位置を接合時の状態に戻してから切削、内外面圧延等を行うのが良いと考えた。

まず、シーム位置の検出については、前記した鋼管の表面にレーザー光を照射し、その反射光の画像処理から鋼管の断面形状を推定する方法が十分に利用できることを確認した。すなわち、画像処理によって図４（ａ）に示したようなシーム部８の像が得られ、そのシーム位置の経時変化を図３に示すような情報として得ることができる。なお，この場合のビード捩れ量とは、目標位置を０（零）とし、スクイズロール側から見て円周方向へのずれである。

次に、シーム位置に偏りが発見された時に、それを元の位置（目標位置）に戻す手段、つまり管姿勢の調整手段が必要になる。そこで、発明者は、その具体的な管姿勢調整手段について鋭意検討し、図１に示すように、鋼管４を左右で挟み、一方が鋼管４のパスライン高さに固定され、他方が高さを上下に移動自在な一対のツツミ状ロール１１，１２と、その上下移動手段１３とを備えたものであれば良いことを見出した。これによれば、上下移動自在なロール１２の位置（高さ）を上方へ移動させれば、スクイズロール側から見て、鋼管４は軸を中心に時計廻り（記号１５の矢印方向）に転回され、下方へ移動させれば、反時計廻り（記号１４の矢印方向）に転回できるからである。なお、ロール自体１１、１２は、無駆動方式で良いが、一方のロール１２の位置上下には、モーターで駆動するラックとかスクリュー等の上下移動手段１３が必要になる。また、位置を移動させるロール１２の移動量は、偏ったシーム位置を元の位置に戻すための鋼管４の転回量に対応する。そのため、本発明では、その対応関係を試験操業あるいは鋼管やロールのサイズに基づき計算して予め定めておき、その関係に従いロール１２の移動量を調整することになる。

このように、本発明は、鋼帯を走行させながら管状に成形し、その突き合わせた幅方向両端を接合するに際して、接合後の鋼管外面にレーザー光を照射し、その受像処理でシーム部の偏った位置を検出し、その検出位置が目標位置（実際には鉛直方向のことが多い）に一致するように、軸を中心に該鋼管を転回させてシーム捩れを矯正するものである。

かかる本発明を実際に実施するには、自動又はオペレーターによる遠隔操作のいずれでも良い。そこで、発明者は、図１に示した鋼管の矯正装置を開発した。すなわち、管状に成形された鋼帯１の突き合わせた幅方向両端を接合し、管の長手方向に延びるシーム部８を形成するスクイズ・ロール１６の下流側に、以下の各手段を配設するようにして、シーム捩れの矯正を自動的に行えるようにしたのである。

１）接合後の鋼管外面に対するレーザー光の照射、受像装置１７
２）該受像を画像処理してシーム部の位置を出力するコンピューター１８
３）その出力を受け、シーム位置を目標位置に一致するように、軸を中心に該鋼管を転回する管姿勢調整手段
ここで、１）〜３）のうちの１）については、前記したレーザー光の照射、受像装置１７を利用する。また、２）については、画像処理の可能な周知のコンピューター１８で良い。さらに、３）には、一対のツツミ状のロール１１，１２及び上下移動手段１３からなる前記した管姿勢調整手段を利用すれば良い。

また、この場合、前記コンピューター１８に、画像処理によるシーム部８の位置を表示するモニター１９を接続してあることが好ましい。そのようなモニター１９があれば、オペレーターがそれを監視しながら、前記管姿勢調整手段をペンダント・スイッチ２０等で遠隔操作するという所謂「手動運転」も可能となるからである。

鋼種規格ＳＡＥ１０１０の熱延鋼帯を素材にして、外径１４６.０ｍｍφ×肉厚２.６４ｍｍの電縫鋼管を図５に示した工程を用いて製造した。その際、前記工程に本発明に係る鋼管の矯正装置を配設し、それを配設しない従来の操業方法での結果と比較した。本発明の実施時では、前記レーザー光の照射、受像装置１７の設置位置を前記スクイズ・ロール１６から約１．２ｍ下流に、また、シーム矯正に用いるツツミ状ロール１２の設置位置を該レーザー光の照射、受像装置１７よりビード切削手段５を経て約７ｍ下流側とした。

操業中に生じた鋼管のシーム捩れ量の一例を経時変化として図２に示す。図２より、本発明によれば、鋼管のシーム捩れが従来より格段と低減し、改善されていることが明らかである。なお、シーム捩れが±１.０ｍｍ以下であれば、許容範囲内である。その結果、製品の合格率及び生産性が従来より１０％向上した。

本発明に係る鋼管のシーム矯正装置を説明する模式図である。鋼管のシーム捩れ量の経時変化を、本発明を採用した操業と従来通りの操業とで比較して示す図である。従来の操業における鋼管のシーム位置の経時変化を示す図である。電縫鋼管等の接合（シーム）部を示す図であり、（ａ）は溶接ビードの状態を示し、（ｂ）は偏って生じた内面シーム部のビードをバイトで切削する状況である。電縫鋼管の製造工程を示すフロー図である。

符号の説明

１鋼帯
２一群の成形ロール
３インダクション・コイル
４素鋼管（鋼管）
５ビード切削手段（バイト）
６ホット・ストレッチ・レデューサーあるいはサイザー
７加熱炉
８シーム部中心
１０段差
１１高さ位置を固定したロール
１２高さ位置を上下自在なロール
１３上下移動手段
１４反時計廻り方向を示す矢印
１５時計廻り方向を示す矢印
１６スクイズ・ロール
１７レーザ光の照射、受像装置
１８コンピューター
１９モニター
２０ペンダント・スイッチ
２１ビード
２２カッター
２３バイト中心
Ｘシーム中心とバイト中心との角度

Claims

鋼帯を走行させながら管状に成形すると共に、その突き合わせた幅方向両端を接合し、管の長手方向に延びるシーム部を形成して鋼管とするにあたり、
接合後の鋼管外面にレーザー光を照射し、その受像処理でシーム部の偏った位置を検出し、その検出位置が目標位置に一致するように、軸を中心に該鋼管を転回することを特徴とする鋼管のシーム捩れ矯正方法。
管状に成形された鋼帯の突き合わせた幅方向両端を接合し、管の長手方向に延びるシーム部を形成するスクイズ・ロールの下流側に、
接合後の鋼管外面へレーザー光を照射し、受像する装置と、該受像を画像処理してシーム部の位置を出力するコンピューターと、その出力を受け、シーム位置を目標位置に一致するように、軸を中心に該鋼管を転回する管姿勢調整手段と備えたことを特徴とする鋼管のシーム捩れ矯正装置。
前記管姿勢調整手段が、鋼管を左右で挟み、一方が鋼管のパスライン高さに固定され、他方が上下移動自在な一対のツツミ状ロールと、鋼管の上下移動手段とを備えていることを特徴とする請求項２記載の鋼管の捩れ矯正装置。