JP2006102779A - 熱間における鋼管の横継ぎ部識別方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 不良である継ぎ目部を、より安価、簡易な方法で、より速い段階（例えば矯正機を通過する前）に識別し、リジェクトすることにより、より好ましい品質管理方法となり、さらに生産性を高めた鋼管の製造方法及びその装置を提供する。
【解決手段】 複数の鋼帯の長手方向端部を順次溶接接合して原板を作製し、該原板を加熱、成形して鋼管を連続的に製造する方法であって、原板の溶接接合箇所にマーキングするマーキング工程と、マーキング箇所を加熱炉５、６前（Ａ）で検出し、その位置から絞り圧延機８出側（Ｃ、Ｄ）までトラッキングを行い、該トラッキングにより絞り圧延機出側にてマーキングされていた部位を特定するマーキング部位特定工程と、特定されたマーキング部位に再度マーキングを施す工程と、再度マーキングされた部位を冷却床またはその出側でリジェクトする工程とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電縫鋼管または鍛接鋼管の製造方法、及びその装置に関し、横継ぎ部の識別を、より安価に行うことが可能な鋼管の製造方法、及びその装置に関する。

電縫鋼管または鍛接鋼管は、鋼帯を原材料として、加熱、成形ロールによる製管加工、絞り圧延機による内外径の調整等の工程を経て製造される。通常鋼帯はコイル状にされており、該コイルは所定の長さを有している。このコイル毎に加熱、成形等の加工を行なういわゆるバッチ処理を行うことも可能であるが生産性が悪いので、原材料となるコイル端部を次々に溶接してエンドレスの鋼帯として、連続的に前記加熱、成形ロールによる製管加工、絞り圧延機による内外径の調整等の各工程がおこなわれる。

このような工程を経て出来上がった鋼管は、上記のコイルとコイルとを溶接により接合した部位、すなわち継ぎ目を含んでいる。しかしこのような継ぎ目は、他の部位に比較して機械的強度にばらつきが発生しがちであり、また電気化学的にも、不安定である等の理由で、品質上著しく劣るものが発生する可能性があるため、製造ライン中のいずれかの箇所で除外する必要がある。

製造ラインにおける、かかる継ぎ目の検出方法としては、一般に、鋼管冷却後、矯正作業を行い、連続的に、渦流探傷試験を行い、選別することが行われている。しかし、明らかに不良である継ぎ目が、検査工程直前まで流れることは、品質管理上望ましくなく、また生産性の面でも不利である。

このような継ぎ目を前工程でリジェクトする手段として、特許文献１には熱間渦流探傷装置が開示されている。
実開平 ２−１３５８５７号公報

しかし、特許文献１に開示されている熱間渦流探傷装置は、装置自体が非常に高価であり、実際に導入するとなると、設備費に多くのコストを要してしまうという問題があった。また、この装置は、被検査体のサイズ毎に、段取り替え作業を必要とするため、特に各種サイズが製造されている鋼管の分野では適用が困難であるという問題もあった。

そこで、本発明は、不良である継ぎ目部を、より安価、簡易な方法で、より速い段階（例えば矯正機を通過する前）に識別し、リジェクトすることにより、より好ましい品質管理方法となり、さらに生産性を高めた鋼管の製造方法及びその装置を提供することを課題とする。

本発明者は、上述した課題を解決するために検討を重ねた結果、例えば、
（１）帯鋼をアンコイルした後に、フラッシュバット溶接等で、鋼帯端部同士を接合し、この接合部分（以下において「継ぎ目」という。）に、ペイントを施す。
（２）加熱炉前で、このペイントが施された部分について、レーザーセンサー等を用いて、未ペイント部との識別を行い、継ぎ目位置を検出する。
（３）継ぎ目を検出した位置から、絞り圧延機出側に配置されたスプレーマーキング装置まで、トラッキング処理を行う。トラッキング処理は、上記レーザーセンサー等による継ぎ目を検出する位置Ａから絞り圧延機入り側Ｂまでの距離Ｌ１、絞り圧延機入り側Ｂから出側Ｃまでの距離Ｌ２、及び絞り圧延機出側Ｃからスプレーマーキング装置Ｄまでの距離Ｌ３、並びに、絞り圧延機入り側Ｂにおける材料速度Ｖ１、及び絞り圧延機出側Ｃにおける材料速度Ｖ２をもとに、継ぎ目が、上記Ａにおいて検出されてからスプレーマーキング装置Ｄまで到達する時間ｓに着目して行う。
（４）上記トラッキング処理に基づき、絞り圧延機出側のスプレーマーキング装置を継ぎ目部が通過するタイミングにおいて、スプレーマーキングを施す。
（５）本スプレーマーキング部（継ぎ目部、すなわち溶接接合部分）について、冷却床工程にてリジェクトする。
ことにより、上記課題を解決することができることを見出した。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、複数の鋼帯の長手方向端部を順次溶接接合して原板を作製し、該原板を加熱、成形して鋼管を連続的に製造する方法であって、原板の溶接接合箇所にマーキングするマーキング工程と、マーキング箇所を加熱炉（５、６）前（Ａ）で検出し、その位置から絞り圧延機（８）出側（Ｃ、Ｄ）までトラッキングを行い、該トラッキングにより絞り圧延機出側にてマーキングされていた部位を特定するマーキング部位特定工程と、特定されたマーキング部位に再度マーキングを施す工程と、再度マーキングされた部位を冷却床またはその出側でリジェクトする工程とを備えた、鋼管の製造方法である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鋼管の製造方法において、マーキングされていた部位を特定するマーキング部位特定工程は、溶接接合箇所が加熱炉前検出位置から、絞り圧延機出側以降のマーキング部位を特定する位置に至るまでの時間を算出して部位特定を行う工程であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、鋼帯の溶接接合機（２）、溶接箇所マーキング装置（２ａ）、加熱炉（５，６）、絞り圧延機（８）をこの順に備えた鋼管の製造装置であって、加熱炉（５、６）前（Ａ）に溶接箇所マーキング装置により付された鋼帯のマークを検出するマーク検出装置（４）、絞り圧延機入り側（Ｂ）までの材料の走行速度を検出する第一速度検出装置（１３）、及び絞り圧延機出側（Ｃ）以降の材料走行速度を検出する第二速度検出装置（１４）を備えるとともに、これらマーク検出装置、第一速度検出装置、及び第二速度検出装置の検出結果をもとに、溶接箇所が絞り圧延機出側を通過する際にその部位を特定するトラッキング装置（１２）を備え、さらに、トラッキング装置にて特定された溶接箇所に再びマークを付する第二マーキング装置（９）を備えることを特徴とする鋼管の製造装置（１００）である。

本発明により、不良である横継ぎ部を、より安価、簡易な方法で、より速い段階（矯正機を通過する前）に識別、継ぎ目をリジェクトすることにより、品質管理のレベルアップ及び精整工程（矯正機以降）の作業性を効率化することができる。本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。

以下、本発明にかかる熱間における鋼管の継ぎ目部識別方法及びその装置の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る鋼管製造装置を概略的に示す概念図である。図示の鋼管製造装置１００においては、まず、アンコイラー１にマウントされたコイルから、鋼帯が払い出される。当該コイルの鋼帯がすべて払い出されると、次のコイルがアンコイラー１にマウントされ、当該コイルの後尾端と次のコイルの先端部とは横継ぎ部溶接装置２により溶接接合される。本実施形態においてはフラッシュバット溶接が採用されている。

この溶接の間、アンコイラー１からの鋼帯の払い出しは停止されるが、その間ルーパー３により適宜通材量が調整されて鋼管製造装置１００の連続稼動が維持される。

ルーパー３を通過した鋼帯は、余熱炉５、次いで、加熱炉６において所定温度に加熱され、複数対配列されたロール列からなるロール成形機７により、連続的に（板状）−（Ｃ字状）−（オープン管状）に変形される。そして、このオープン管は、不図示の誘導加熱コイルにより、両エッジ部を融点まで局部的に加熱される。両エッジ部を融点まで局部的に加熱されたオープン管は、不図示のスクイズロールによって、溶融圧接される。内外面の溶融ビードは、固定切削バイトまたは、回転バイトなどで切削、除去される。ビード除去後、絞り圧延装置６により絞り圧延して、所定の内外径に調整する。その後、ロータリーホットソー１０により、所定の長さに切断し、冷却床１１において放冷する。

上記の鋼管製造設備１００において、横継ぎ部溶接機２により接合された二つのコイルの溶接接合部には、溶接箇所マーキング装置２ａにより、その部位を識別するためのペイントが施される。ペイント塗布後、継ぎ目部は製造装置１００のライン速度に応じて移動し、予熱炉５に入る前に設置したレーザー検出装置４により、ペイント塗布部と、未塗布部とで反射される光量が異なることを利用して、継ぎ目部を検出する。

一方、加熱炉６の入り口前には材料（鋼帯）の走行速度Ｖ１を検出する第一速度検出装置１３が、絞り圧延機８の出側には成形された管材の走行速度Ｖ２を検出する第二速度検出装置１４が設けられている。

第一速度検出装置１３、及び第二速度検出装置１４により検出された速度情報は、端末（以下において「トラッキング装置１２」という。）に送られる。トラッキング装置１２は、これら
（１）検出された速度情報と、
（２）レーザー検出装置４（図において符号「Ａ」が付されている位置）から絞り圧延機１０入り側（図において符号「Ｂ」が付されている位置）までの距離Ｌ１、
（３）絞り圧延機１０入り側Ｂから出側（図において符号「Ｃ」が付されている位置）までの距離Ｌ２、及び、
（４）絞り圧延機１０出側Ｃからマーキング装置９までの距離Ｌ３、
に基づいて、溶接接合部が図１のＡ点からＤ点に至るに要する下記時間（ｓ）を算出する。
ｓ＝Ｋ１（Ｌ１／Ｖ１）＋Ｋ２｛２Ｌ２／（Ｖ１＋Ｖ２）｝＋Ｋ３（Ｌ３／Ｖ２）
ここに
Ｖ１：材料速度、 Ｖ２：パイプ速度、
Ｌ１：レーザー検出装置４（予熱炉５入り側）から絞り圧延機８入り側までの距離
Ｌ２：絞り圧延機８入り側から出側までの距離
Ｌ３：絞り圧延機８出側からマーキング装置９までの距離
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３：補正係数
である。

上記において、速度Ｖ１、Ｖ２はメジャーリングロール用いてその回転数より算出しているが、ロール径の磨耗度合いを補正する為、補正係数としてＫ１、Ｋ３を設けた。また、絞り圧延機８は多数のスタンドで絞り込むが、各スタンドをシミュレートした値を用いても、スタンド間でのすべりなどの考慮が必要な為、それらを勘案して補正係数としてＫ２を設けた。

レーザー検出装置４によって、継ぎ目検出して、上記トラッキング装置１２により演算された時間ｓが経過した後、絞り圧延機８出側に設置されたスプレーマーキング装置９から熱間で識別可能な白色ペイントを施す。

スプレーマーキング装置９は、高速で絞り圧延されたパイプヘの塗布を明確に行い、後の冷却床工程でも明らかに識別可能とする為、パイプの周方向２箇所に、更に２度塗りを行えるように４つのスプレーノズル１５ａ〜１５ｄを配列する（図２参照）。スプレー時間は、外部タイマーにより、任意に設定する。

スプレーマーキング装置９は、昇降及び、ラインからの前進、後退を油圧又は空圧シリンダー１８にて行えるようにしており、鋼管のサイズ、材料速度に応じて、使用するスプレーノズルの数を選択できるようにしている。継ぎ目へのスプレーマーキングを行い、予め設定した時間（例えば５秒後）経過後、上昇し、パイプ搬送ラインから後退する。また、次の継ぎ目をレーザー検出装置４が検出したタイミングで、再度、前進、下降し、マーキングを施す。

さらに、本発明について、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
例えば、１５Ａの鋼管を製造する場合において、使用するコイルをアンコイルし、帯鋼の端面同士をフラッシュバット溶接する。フラッシュバット溶接後、この部分に、ラッカースプレー等により、白色ペイントを施す。その後、この継ぎ目の部分は、ルーパーを通過し、加熱炉入り側のレーザーセンサーを通過する。レーザーセンサーは、帯鋼から、例えば、高さ３００ｍｍ、角度３０°に傾けて設置され、波長６５０ｎｍの光を発信する。発信された光は、帯鋼から反射され、レーザー検出装置にて受光される。このとき、予め、帯鋼通常部の受講レベルと、白色ペイント塗布部の受光レベルの比率を確認（例えば１：２）して、閾値を設けておく（例えば未塗布部の１．５倍）。レーザー検出装置を横継ぎ部が通過したとき、閾値の受光量を超え、横継ぎと認識する。また、帯鋼の外周面の錆がある場合、受光量が変化するが、継ぎ目検出から、オフディレイタイマーを設けることで、この部分の誤検知を防止した。

検出された情報は、トラッキング用の端末であるトラッキング装置に送られ、トラッキング装置は、レーザー検出装置から絞り圧延機入り側までの距離Ｌ１、絞り圧延機入り側から出側までの距離Ｌ２、及び、絞り圧延機出側からスプレーマーキング装置までの距離Ｌ３（例えば８ｍ）、並びに、絞り圧延機入り側までの速度Ｖ１（例えば６０ｍｐｍ）、及び、絞り圧延機出側の速度Ｖ２（例えば３５０ｍｐｍ）により、レーザー検出後、スプレー吹き付けまでの時間（ｓ）を算出する。

継ぎ目が検出されたら、絞り圧延機出側のスプレーマーキング装置がパイプ搬送ライン上まで前進、予め設定した吹き付け高さ（パイプ表面とスプレーノズル先端までの距離が例えば３５ｍｍになる位置：予め微調整ハンドルにて調整）まで、シリンダーにて下降する。下降後、継ぎ目がレーザー検出され、マーキング装置までに到達するのに必要な時間が経過したタイミングで、パイプ表面への吹き付けを行う。ノズルの選択は１５Ａで、例えばパイプ速度が３５０ｍｐｍの場合、４本で、吹き付け時間は０.５秒である。吹き付けが完了したら、マーキング装置は上昇し、後退、次の継ぎ目検出まで、待機する。

本実施例にかかる鋼管製造装置では、塗料は耐熱性に優れた水溶性塗料（例えば：タイネット社製ＳＥＰ−６０Ｎ）を用いた。

スプレーマーキングが施された継ぎ目部は、冷却床工程にて明確に識別することができ、これにより、矯正機を通過する前に、オフラインしリジェクトすることができた。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う鋼管の製造方法及びその装置もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

鋼管の製造装置を示す概念図である。 スプレーマーキング装置のノズル配列を示す図である。

符号の説明

１ アンコイラー
２ 横継ぎ部溶接機（溶接接合機）
２ａ 溶接箇所マーキング装置
３ ルーパー
４ レーザー検出装置（マーク検出装置）
５ 予熱炉（加熱炉）
６ 加熱炉
７ ロール成形機
８ 絞り圧延機
９ スプレーマーキング装置（マーキング装置、第二マーキング装置）
１０ ロータリーホットソー
１１ 冷却床
１２ トラッキング装置
１３ 第一速度検出装置
１４ 第二速度検出装置
１５、１５ａ〜ｄ スプレーノズル
１６ 搬送ローラー
１７ パイプ
１８ 油圧（空圧）シリンダー
１００ 鋼管製造装置

Claims (3)

1. 複数の鋼帯の長手方向端部を順次溶接接合して原板を作製し、該原板を加熱、成形して鋼管を連続的に製造する方法であって、
   前記原板の溶接接合箇所にマーキングするマーキング工程と、
   前記マーキング箇所を加熱炉前で検出し、その位置から絞り圧延機出側までトラッキングを行い、該トラッキングにより絞り圧延機出側にて前記マーキングされていた部位を特定するマーキング部位特定工程と、
   前記特定されたマーキング部位に再度マーキングを施す工程と、
   前記再度マーキングされた部位を冷却床またはその出側でリジェクトする工程と、
   を備えた、鋼管の製造方法。
2. 前記マーキングされていた部位を特定するマーキング部位特定工程は、前記溶接接合箇所が、前記加熱炉前検出位置から、前記絞り圧延機出側以降のマーキング部位を特定する位置に至るまでの時間を算出して部位特定を行う工程である、請求項１に記載の鋼管の製造方法。
3. 鋼帯の溶接接合機、溶接箇所マーキング装置、加熱炉、絞り圧延機をこの順に備えた鋼管の製造装置であって、
   前記加熱炉前に前記溶接箇所マーキング装置により付された前記鋼帯のマークを検出するマーク検出装置、前記絞り圧延機入り側までの材料の走行速度を検出する第一速度検出装置、及び前記絞り圧延機出側以降の材料走行速度を検出する第二速度検出装置を備えるとともに、これらマーク検出装置、第一速度検出装置、及び第二速度検出装置の検出結果をもとに、前記溶接箇所が前記絞り圧延機出側を通過する際にその部位を特定するトラッキング装置を備え、
   さらに、前記トラッキング装置にて特定された前記溶接箇所に再びマークを付する第二マーキング装置を備える、ことを特徴とする鋼管の製造装置。
   

Images