JP2015136703A

JP2015136703A - 鋼管の拡管機

Info

Publication number: JP2015136703A
Application number: JP2014008240A
Authority: JP
Inventors: 俊博三輪; Toshihiro Miwa; 秀明枝広; Hideaki Edahiro
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-07-30

Abstract

【課題】キーの取付け部の欠損や連結ボルトの破損を起こすことなしに鋼管の拡管を行うことができる拡管機を提案する。
【解決手段】
胴体表面にテーパを有する円錐状のコーン１と、該コーン１の胴体表面に摺動可能に保持され、かつ、該コーンの周りに沿って配列された複数のセグメント２と、該セグメント２にそれぞれ固定、保持され、鋼管の内面に当接可能な加工面を有するダイス３とを備え、該コーン１を軸方向に沿って移動させることにより該セグメント２および該ダイス３を径方向外側へ向け押し広げて鋼管の拡管を行う鋼管の拡管機において、該セグメント２の少なくとも１つについては、曲面は複数の平面から構成された摺動面を有するもので構成し、該コーン１の胴体表面に、該セグメント２の摺動面に合わさる曲面または複数の平面を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管の拡管機に関するものである。

ラインパイプ等に使用される大径、かつ肉厚の鋼管を製造する技術としては、所定の長さ、幅、板厚を有する板材をＵ字状にプレス成形し、次いで、Ｏ字状プレス成形してオープン管としたのち、その端部に形成されたギャップ（開放部）を溶接(仮付け溶接、内面溶接、外面溶接)によって突き合わせ接合し、さらに、拡管機を用いて拡管することによって製品鋼管に仕上げる、いわゆるＵＯＥ成形技術が広く普及している。

ここに、上記オープン管とは、板材を円筒状にプレス成形して互いに向かい合う幅端面の相互間にギャップが形成されている管体、すなわち、幅端面が溶接されていない状態の管体をいうものとする。

上記のＵＯＥ成形技術における拡管工程は、溶接後の鋼管の径を約１％程度拡大しこれによって溶接部の歪みを除去するとともに真円度（真円度は、真円度とは、鋼管の断面形状がどれだけ円に近いかを表す指標であり、例えば、製造された鋼管の任意の管長位置で管を周方向に１２等分あるいは２４等分して対向する位置での外直径を測定し、それらのうちの最大径と最小径をそれぞれＤ_ｍａｘ、Ｄ_ｍｉｎとした場合に、真円度＝Ｄ_ｍａｘ−Ｄ_ｍｉｎで定義される。真円度が０に近いほど、鋼管の断面形状が完全な円に近い形状であることを示す）を高めて品質の改善を図るのに重要な工程であって、通常は、図２に示すように、胴体表面にテーパを有する円錐状のコーン１と、このコーン１の胴体表面に摺動可能に保持され、かつ、該コーン１の周りに沿って配列された複数のセグメント２（符号２については、図３参照）と、これらセグメント２にそれぞれ固定、保持され、鋼管の内面に当接可能な円弧状の加工面を有するダイス３とを備えたもので構成されている。そして、コーン１につながるプルロッド４をブーム５に沿って引っ張り、セグメント２をコーン１のテーパ面に沿って摺動させて図３に示す如くダイス２の径を拡大することによって溶接後の鋼管Ｓの内面を押し広げるようにしている。

ところで、従来の拡管機では、以下に述べるような不具合があり、未だ改善の余地が残されている。

すなわち、ダイス３とこのダイス３を保持するセグメント２は、その要部断面を図４に示すように、コーン１の溝部（キー溝）６に嵌め込まれたキー７に連結ボルト８を介して接続されており、該キー７を溝部６に沿ってスライドさせ、セグメント２をダイス３とともにコーン１の胴体表面（通常は、平坦な面で形成されている）で摺動させることによってダイス３の外径を拡大しているが、セグメント２が摺動する面は通常は平坦な面になっているのが普通であり、しかも、拡管すべき鋼管の溶接部近傍域は、Ｏプレス成形時において十分な変形が進行していないことから、その部位を、円弧状の加工面を有するダイス３で押し広げる場合に、該ダイス３は不均衡な接触となり（ダイス３が片当たりする）、セグメント２にはそれを幅方向(図４のＸ方向)に移動させる向きの力、すなわち、セグメント２の、摺動する向きに交差する向きに移動させるような横向きの力が作用し、これにより、キー７の取り付け部分の欠損、連結ボルト８の破損を引き起こす不具合があった。

鋼管の拡管に係わる先行技術として、例えば、特許文献１には、拡管ダイスを構成する各ダイス・セグメントを結晶性熱可塑性樹脂で成形した鋼管拡管機用拡管ダイスが開示されており、また、特許文献２には、ダイスを、コーンの外面側に配置されるテーパセグメントとこのテーパセグメント上での位置が変更可能で、かつ、拡管の際、鋼管の内面側に接するアウターセグメントからなる２層構造で構成し、テーパセグメントでアウターセグメントを取付ける面を略コーンの傾斜面に沿って傾斜させた拡管装置が開示されているものの、これらの文献に開示された技術は、拡管時の面圧に起因したダイス・マークの発生防止あるいは適用範囲の拡大を図ることを主目的とするものであって、上記のような不具合を解消するための具体的手段については何も触れられていない。

特開平８−２４３６５９号公報特開２００７−１４４４９７号公報

本発明の目的は、キーの取り付け部分の欠損や連結ボルトの破損等の不具合を起こすことなしに鋼管の拡管を行うことができる鋼管の拡管機を提案するところにある。

本発明は、胴体表面にテーパを有する円錐状のコーンと、該コーンの胴体表面に摺動可能に保持され、かつ、該コーンの周りに沿って配列された複数のセグメントと、該セグメントにそれぞれ固定、保持され、鋼管の内面に当接可能な加工面を有するダイスとを備え、該コーンを軸方向に沿って移動させることにより該セグメントおよび該ダイスを径方向外側へ押し広げて鋼管の拡管を行う鋼管の拡管機であって、前記セグメントの少なくとも１つについては、曲面または複数の平面から構成された摺動面を備え、該コーンの胴体表面に、該少なくとも１つのセグメントに合わさる曲面または複数の平面を設けたことを特徴とする鋼管の拡管機である。

上記の構成からなる拡管機においては、セグメントの曲面を凹状の曲面で構成し、コーンの曲面を、該凹状の曲面に適合する凸状の曲面で構成するのが好ましい。

上記の構成からなる本発明の鋼管の拡管機によれば、セグメントの少なくとも１つについては、曲面または複数の平面から構成された摺動面を備えたものとし、該コーンの胴体表面に、該少なくとも１つのセグメントに合わさる曲面または複数の平面を設けるようにしたため、鋼管を径方向に拡大するときに、ダイスに不均衡な力が作用しても、平面同士あるいは曲面同士が相互に当接するため、該セグメントがその幅方向に向けて移動するのを抑制することが可能となり、キーの取り付け部が欠損したり、連結ボルトが破損するのを回避することができる。

また、本発明の鋼管の拡管機によれば、セグメントに形成された曲面を凹状の曲面で構成し、コーンの胴体表面に成形された曲面を該凹状の曲面に適合する凸状の曲面で構成するようにしたため、ダイスの径を拡縮するべく、コーンをその軸方向に沿って移動させるとき、セグメントはコーンの胴体表面でスムーズに摺動することになる。

本発明に従う拡管機の要部の断面を示した図である。拡管機の全体構成を示した図である。鋼管の拡管要領の説明図である。従来の拡管機の要部の断面を示した図である。本発明に従う拡管機の他の例を要部断面について示した図である。本発明に従う拡管機の他の例を要部断面について示した図である。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明に従う拡管機の実施の形態をその要部の断面について模式的に示した図である。なお、拡管機の全体構成については、基本的には上掲図２と同様の構成からなるものであって、ここでは、拡管機の全体構成については図示しない。また、同一構成部材については、図２〜４と同じ符号にて表示する。

本発明に従う拡管機は、図１に示すように、コーン１の周りに沿って配列された複数のセグメント２のうちの少なくとも１つについては、該コーン１の周りに沿う向きに湾曲した曲面から構成された摺動面２ａを備えており、また、コーン１の胴体表面には、セグメント２の摺動面２ａに合わさる曲面１ａが形成されている。かかる構成からなる拡管機は、鋼管Ｓの拡管の際に、片当たりによりダイス３に不均衡な力が作用した場合に、セグメント２の摺動面２ａとコーン１の胴体表面に形成された曲面１ａが相互に当接することになり、セグメント２の幅方向への移動は阻止される。摺動面２ａに形成された曲面およびコーン１の胴体表面に設けられた曲面１ａは、基本的には、単一の半径を有する曲面で構成することができるが、異なる半径を有する複数の曲面を組み合せることも可能である。

セグメント２の摺動面２ａを凹状の曲面で構成し、コーン１の胴体表面の曲面１ａを凸状の曲面で構成すると、コーン１は、円形の断面をもった部材を適用することができるため、コーン１の加工が容易となる。また、セグメント２の摺動面２ａに形成された曲面とコーン１の胴体表面に形成された曲面１ａを、同心で、かつ、該曲面同士が相互に当接可能な半径に設定することにより、セグメント２の、コーン１の胴体表面での「がたつき」が軽減される。

Ｏプレス成形時において板材に対して十分な変形を与えることができない溶接部近傍域は、溶接部を挟んだ両側２個所に存在することになるので、コーン１の胴体表面に形成された曲面１ａと、この曲面１ａに合わさる摺動面２ａを備えたセグメント２は、その箇所に対応させるべく、２つ設けるのが好ましいが、図１に示すように全てのセグメント２に設けてもかまわない。

本発明の拡管機は、ダイス３を、セグメント２にて固定、保持する２層構造のものを適用することができる他に、セグメント２と、ダイス３とを一体化した図５に示すような単層構造からなるダイスを用いることも可能であり、この場合、その部材の内面に摺動面が形成されることになる。

図６は、セグメント２の摺動面２ａを複数の平面２ａ_１〜２ａ_４で構成し、コーン１の胴体表面に該平面２ａ_１〜２ａ_４に合わさる複数の平面１ｂ〜１ｅを設けた本発明に従う拡管機のさらに他の例を示した図である。

摺動面２ａをその幅方向に沿い複数の平面２ａ_１〜２ａ_４で構成するに当たっては、それらの平面の少なくとも２つ、例えば、セグメント２の幅端部に位置する平面２ａ_１、２ａ_４については、セグメント２の幅方向に沿う向きで互いに逆向きの角度（水平面に対する角度）θ、θ_１を付与しておくことができ、これによりダイス３に不均衡な力が作用しセグメント２がダイス３とともにその幅方向へ移動しようとしても、平面２ａ_１、２ａ_４がコーン１の胴体表面に設けられた平面１ｂ、１ｅに当接することとなり、セグメント２の移動は阻止されることになる。なお、ここで示した例では、平面２ａ_１、２ａ_４、平面１ｂ、１ｅに角度を付与してセグメント２の幅方向への移動を抑制するようにしたが、本発明の拡管機は、図示のものに限定されることはなく、例えば、当接部位が２個所ある場合、一方は曲面同士で当接させ、他方は平面同士で当接させる等、種々の形態に変更することが可能であり、また、その角度θ、θ_１についても任意に変更し得る。

上掲図１に示した如き構成になる本発明に従う拡管機を使用して鋼管の拡管を行った場合と、図４に示した如き構成になる従来の拡管機とを使用して鋼管の拡管を行った場合について、連結ボルトの破損回数を比較、調査したところ、従来の拡管機は、３日間で８回であったのに対して、本発明に従う拡管機では、連結ボルトの破損は皆無であり、しかもキーの取付け部における欠損も見られないこと確認された。

本発明によれば、鋼管の内面を押し広げる拡管に際して、セグメントの幅方向における移動を阻止することができるため、キーの取付け部分の欠損や連結ボルトの破損等を回避することが可能であり、拡管機の操業安定性向上に寄与する。

１円錐状のコーン
１ａ曲面
１ｂ〜１ｅ平面
２セグメント
２ａ摺動面
３ダイス
４プルロッド
５ブーム
６溝部
７キー
８連結ボルト

Claims

胴体表面にテーパを有する円錐状のコーンと、該コーンの胴体表面に摺動可能に保持され、かつ、該コーンの周りに沿って配列された複数のセグメントと、該セグメントにそれぞれ固定、保持され、鋼管の内面に当接可能な加工面を有するダイスとを備え、該コーンを軸方向に沿って移動させることにより該セグメントおよび該ダイスを径方向外側へ押し広げて鋼管の拡管を行う鋼管の拡管機であって、
前記セグメントの少なくとも１つについては、曲面または複数の平面から構成された摺動面を備え、該コーンの胴体表面に、該少なくとも１つのセグメントに合わさる曲面または複数の平面を設けたことを特徴とする鋼管の拡管機。
前記セグメントの曲面は凹状の曲面であり、前記コーンの曲面は該凹状の曲面に適合する凸状の曲面であることを特徴とする請求項１に記載した鋼管の拡管機。