JP2008137030A - 電縫溶接鋼管のスクイズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上ロールをそのまま用い、簡単な装置で付着物巻込みに起因する溶接シーム部不良発生率を低減可能な電縫溶接鋼管のスクイズ装置を提供する。
【解決手段】上ロールの条溝に収まる凸部を有するスクレーパを、上ロールの上方に配設してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電縫溶接鋼管のスクイズ装置に関する。

電縫溶接鋼管を製造するには、帯鋼を成形工程において連続的にオープンパイプに成形し、次の溶接・圧接工程でエッジ部を加熱しつつ、スクイズ装置を用い、圧接するのが普通である。溶接・圧接工程では盛り上がったシーム部をもつシーム管が得られるので、盛り上がり部を除去する。次いで場合によりシーム部（溶接部）に熱処理を施したのち、サイジング工程でシーム管を製品寸法に仕上げる。

このようにして製造する電縫溶接鋼管のラインには、図４（ａ）に示すように、一対のサイドロール２に加え、上ロール１を有するスクイズ装置が配置されている（例えば非特許文献１）。一対のサイドロール２は、エッジ部４がＶ字形をなすように、帯鋼をサイドから押し付けている。図４（ｂ）には一対のサイドロール２の図示を省略した。
ここで、上ロール１を有するスクイズ装置の問題点について、図４（ｃ）を参照しつつ、説明する。この上ロール１は、上から見て帯鋼のエッジ部４がＶ字形をなす終端近傍上に配置され、また上ロール１の軸方向中央には、盛り上がったシーム部５との接触を避ける目的で条溝１Ｂが設けてある。

このようなスクイズ装置を用い、エッジ部を圧接する際、回転している上ロール１の条溝１Ｂに、盛り上がったシーム部５からにじみ出した溶鋼５Ａが付着する場合がある。このようなことが起こると、条溝１Ｂに付着した溶鋼５Ｂは急冷され、条溝１Ｂに固着した鋼異物５Ｃとなり、固着した鋼異物５Ｃが上ロール１の軸芯１Ａ周りの回転に伴い、剥離して図４（ａ）のＶ部に付着し、鋼異物５Ｃを巻き込んだ状態で溶接するため、溶接シーム部不良が発生する。
日本鉄鋼協会編、第３版 鉄鋼便覧第III巻（２）、丸善出版、1980年5月15日発行、ｐ1076〜1077

しかしながら、、スクイズ装置の上ロールには、帯鋼を上方から押し付け、エッジ部の上下方向位置を決める役割があるため、付着物巻込み対策として、上ロールを省略することはできず、また上ロールに代わる装置を設置することは、投資額が過大となるという、問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑み、上ロールをそのまま用い、簡単な装置で付着物巻込みに起因する溶接シーム部不良の発生率を低減可能な電縫溶接鋼管のスクイズ装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討し、固着した鋼異物５Ｃは上ロール１の軸芯１Ａ周りの回転に伴い、盛り上がったシーム部５からにじみ出した溶鋼５Ａが条溝１Ｂ内の壁面に付着して急冷され、条溝１Ｂ内の壁面に次々と形成されることを知見し、本発明をなした。
本発明は、一対のサイドロールに加え、上ロールを有する電縫溶接鋼管のスクイズ装置において、前記上ロールの条溝に収まる凸部を有するスクレーパを、前記上ロールの上方に配設してなることを特徴とする電縫溶接鋼管のスクイズ装置である。前記スクレーパの厚みを上ロールの最小半径Ｒ３の４〜１０％としてなることが好ましい。

本発明によれば、上ロールの条溝に収まる凸部を有するスクレーパを、上ロールの上方に配設したから、上ロールをそのまま用い、簡単な装置で、上ロール１の軸芯１Ａ周りの回転に伴い、条溝１Ｂ内の壁面に次々と形成される固着した鋼異物５Ｃを剥ぎ取ることができる。このため、付着物巻込みに起因する溶接シーム部不良の発生率を低減することができる。

以下、本発明について図により説明する。
本発明にかかる電縫溶接鋼管のスクイズ装置は、図１（ａ）に示したように、上ロール１の条溝１Ｂに収まる凸部３Ｂを有するスクレーパ３を、上ロール１の上方に配設したことが特徴である。すなわち、スクレーパ３を上ロール架台（図示せず）に着脱可能に固定した以外は、図４を用いて説明した従来のスクイズ装置と同様である。上ロール１は、この上ロール架台に回転自在に支持されている。

なお、図１（ａ）は、本発明の一例のスクレーパ３を配設したスクイズ装置を示す正面図であり、図１（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。
一例のスクレーパ３は板状の部材とされ、本体３Ａの下部に凸部３Ｂを形成してなる。そして本体３Ａの上部を前記した上ロール架台に着脱可能に固定することで、その厚みＨ方向に本体３Ａの移動が拘束されている。またスクレーパ３の凸部の幅ｂは条溝の幅ａよりも小さくされ、隙間ｇ（＝（ａ−ｂ）／２）が凸部の側面と条溝１Ｂ内の壁面との間に形成される。この隙間ｇの初期設定値は、スクイズ装置に応じて、例えば０．１ｍｍ程度とすることができる。

このような構成のスクレーパ３を上ロール１の上方に配設したので、簡単な装置で、上ロール１の軸芯１Ａ周りの回転に伴い、条溝１Ｂ内の壁面に次々と形成される固着した鋼異物を剥ぎ取ることができる。
ここで、上ロール１の上方に配設したスクレーパ３を用い、条溝１Ｂ内の壁面に固着した鋼異物を剥ぎ取ると、スクレーパ３の凸部の側面には摩耗が生じる。このため、凸部の側面と条溝１Ｂ内の壁面との間の初期隙間ｇが増し、それがある所定値、例えば１．０ｍｍを超えると、効果的に鋼異物を剥ぎ取ることが難しくなる。そうなる前にスクレーパ３の交換が必要である。スクレーパ３の交換頻度を少なくするには、スクレーパ３の厚みＨを厚くし、摩耗速度（＝摩耗量／造管距離）を小さくするのがよい。

後述する実施例によれば、スクレーパ３の厚みＨが上ロール１の最小半径Ｒ３の４％未満の場合、摩耗速度が０．３ｍｍ／ｋｍを超える。この結果、スクレーパ３の交換頻度が増して生産性が低下するい。一方、スクレーパ３の厚みＨが上ロールの最小半径Ｒ３の１０％を超える場合、摩耗低減効果が飽和し、厚みＨを厚くした分の改善効果が得られず、その分だけ余分に本体３Ａの下面を、上ロール１の周面に応じた曲面に加工する曲面加工費、および厚みＨを厚くした分の材料が無駄となる。そこで、スクレーパ３の厚みＨを上ロールの最小半径Ｒ３の４〜１０％としてなることが好ましい。

また本体３Ａの下面は、図１（ｂ）に示したように、上ロール１の周面に応じた曲面に加工されている。そしてスクレーパ３は、その本体３Ａの下面と、上ロール１の外周面とが所定の押力Ｆで接触するよう、上ロール架台に着脱可能に固定されてなるのが、上ロール１の外周面の損傷を抑制することができるので好ましい。例えば上ロール架台と本体３Ａの上部の間に、圧縮ばねを介在させてやればよい。

またスクレーパ３の材質としては、耐磨耗性に優れるステンレス鋼、高Ｃｒ鋼、セラミックスなどを用いることができる。ただし、セラミックス製のスクレーパを採用した場合、ステンレス鋼、高Ｃｒ鋼よりも耐磨耗性は優れるが、曲面加工や凸部３Ｂの加工に時間がかかり、しかも使用中に欠けやすいので、工程的に使用するには注意が必要である。

小径電縫溶接鋼管の製造設備に本発明を適用した結果について図２、図３により説明する。図２は、スクレーパを使用し、外径：８８ｍｍ、肉厚：５〜７.３ｍｍの小径電縫溶接鋼管を製造したときの、スクレーパの摩耗量速度（摩耗量／造管距離）に及ぼす材質、厚みの影響を調査した試験結果である。摩耗量は、最も摩耗が著しい凸部３Ｂの上部位置の幅ｂを試験前後で測定し、その差で算出した。

図２に示した試験結果から、厚みが６ｍｍ以上のステンレス鋼製のスクレーパを用いた場合、摩耗量速度を０．３ｍｍ／ｋｍ以上にできることがわかる。すなわち、厚みが６ｍｍ（上ロールの最小半径Ｒ３の４％）のステンレス鋼製のスクレーパを用いた場合、造管距離３ｋｍ以下でスクレーパの交換を行えばよく、厚みが６ｍｍのステンレス鋼製のものを２枚重ねしたスクレーパ（上ロールの最小半径Ｒ３の１０％）を用いた場合、造管距離５ｋｍ超えでスクレーパの交換を行えばよい。また、小径電縫溶接鋼管の肉厚が薄い場合、摩耗量速度が図２に比べて小さくなることもわかっている。

そこで、スクレーパの交換を行う際には、造管距離に加え、肉厚の影響を勘案して行うれば付着物巻込みによる不良の発生を確実に軽減できる。また厚み６ｍｍのアルミナ・セラミック製のスクレーパを用いた場合、摩耗量速度はステンレス鋼製のスクレーパよりも小さいが、造管距離５ｋｍ以下で欠けが生じた（図示省略）。このことから、工程的に使用するスクレーパの材質は、耐磨耗性に優れるステンレス鋼とし、その厚みは上ロールの最大径の１４〜２８％とした。

図３には、厚み６ｍｍのステンレス鋼製のスクレーパを用い、小径電縫溶接鋼管（外径：８８ｍｍ以下、肉厚：１．８５〜７.３ｍｍ）を製造した場合の溶接シーム部不良発生率の推移を示した。この結果から本発明を適用することにより、付着物巻込みに起因する溶接シーム部不良の発生率が顕著に低下していることがわかる。

（ａ）は本発明の一例のスクレーパを配設したスクイズ装置を示す正面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。 スクレーパの摩耗量速度に及ぼすスクレーパ材質、厚みの影響を調査した結果を示す特性図である。 本発明を小径電縫溶接鋼管に適用した場合の効果を示す特性図である。 従来のスクイズ装置の構成を示す平面図（ａ）、その上ロールの回転方向を示す側面図（ｂ）、従来のスクイズ装置の問題点を説明する正面図（ｃ）である。

符号の説明

Ｗ シーム管
ａ 条溝の幅
ｂ 凸部の幅
ｇ 隙間
Ｈ 厚み
Ｒ３ 上ロールの最小半径
１ 上ロール
１Ａ 上ロールの軸芯
１Ｂ 条溝
２ 一対のサイドロール
３ スクレーパ
３Ａ 本体
３Ｂ 凸部
４ エッジ部
５ シーム部
５Ａ、５Ｂ 溶鋼
５Ｃ 固着した鋼異物

Claims (2)

1. 一対のサイドロールに加え、上ロールを有する電縫溶接鋼管のスクイズ装置において、前記上ロールの条溝に収まる凸部を有するスクレーパを、前記上ロールの上方に配設してなることを特徴とする電縫溶接鋼管のスクイズ装置。
2. 前記スクレーパの厚みを上ロールの最小半径Ｒ３の４〜１０％としてなることを特徴とする請求項１に記載の電縫溶接鋼管のスクイズ装置。

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