JP2550268B2 - 溶接管の成形方法および成形スタンド - Google Patents

溶接管の成形方法および成形スタンド

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JP2550268B2 JP4256709A JP25670992A JP2550268B2 JP 2550268 B2 JP2550268 B2 JP 2550268B2 JP 4256709 A JP4256709 A JP 4256709A JP 25670992 A JP25670992 A JP 25670992A JP 2550268 B2 JP2550268 B2 JP 2550268B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気抵抗溶接法、ある
いは、その他の溶接法にて、所定の幅の金属帯を連続的
にロール成形、溶接する、溶接管の製造ラインにおける
寸法精度の良好な溶接管を成形するための成形方法、お
よび成形スタンドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、電気抵抗溶接鋼管などの溶接管
を製造する製造工程においては、所定の幅の鋼帯が、複
数のブレークダウンロール、サイドロール、フィンパス
ロールなどからなる成形ロール群に連続的に供給され、
然かる後に、スクイズロールで高周波溶接他の溶接を施
されることによって製造される。
【0003】この方法は、連続で製造可能なため、高能
率で、低コストであることが大きな利点である。このた
め、機械構造用管、ボイラー管、油井管、各種配管など
幅広く用いられており、最近では、薄肉管、厚肉管、高
張力管などの要求も増加している。さらに、高級管指向
として高寸法精度の確保が強く望まれている。
【0004】しかし、これらの薄肉管、厚肉管や高張力
管を従来法によって成形した場合、形状不良が生じるよ
うになる。つまり、図9に示すような、エッジフォーミ
ングをする初期成形過程の上下一対のブレークダウンロ
ールにおける成形において、被成形材のエッジ部の曲げ
不足などの問題が生じるようになる。
【0005】これに対して、図10に示すような、エッ
ジフォーミングの際に、被成形材の中央部付近を製品と
逆の曲率に曲げ、両端部を製品と同じ側に曲げる、いわ
ゆるWベンド法が実用化されている。この方法の効果に
ついては、例えば、塑性加工学会発行の昭和60年度塑
性加工春期講演会論文集、p519に紹介されている。
【0006】また、特開平01−044217号公報に
は、エッジフォーミングのための成形スタンドの水平ロ
ールの下孔型ロールを二つのロールから構成し、かつ、
金属帯進行方向への傾斜角を調整可能とすることによ
り、厚肉材でも薄肉材でもエッジ部の成形を十分に行う
ことを可能とする方法が記載されている。
【0007】一方、このような金属管をロール成形、溶
接によって製造する過程においては、手持ちロールの削
減によるロールコストの削減、ロール組み替え頻度の低
減によるライン稼働率の向上などを目的として、管径の
異なった金属帯に対して、ロール共用性の可能な成形ロ
ールが望まれている。これに対して、特開昭62−16
6027号公報に示すようなロールが考案されており、
実用化されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記に示したように、
従来の成形方法におけるエッジフォーミングを行なう図
9のようなブレークダウンロールにおいては、特に、薄
肉管、厚肉管や高張力管を成形しようとする場合におい
て、形状不良の問題が生じる。なお、この形状不良を解
消するために、後段のフィンパスロール19でエッジフ
ォーミングを強化しようとした場合には、図11に示す
ようなエッジ部の増肉15が大きくなり、寸法精度を阻
害する要因となる。
【0009】また、図10に示した、Wベンド方式のブ
レークダウンロールにおいては、エッジ部の曲げ力の確
保が十分に得られるため、従来法に比べエッジ部の曲げ
を行なうことができるが、被成形材と上ロールとの接触
開始点からロール直下に至るまでの成形過程において、
上ロールと被成形材が局部的に接触するために、図12
に示すような圧痕16が生じ易く、肉厚精度を阻害する
要因となっている。さらに、この方法においても、上ロ
ールの設計肉厚よりもある程度以上大あるいは小の厚肉
管、薄肉管を成形する場合の形状不良を根本的に解決し
得るものではなく、成形肉厚共用性の範囲を拡大するに
は至っていない。
【0010】これに対して、前記特開平01−0442
17号公報では、通常のエッジフォーミング法に比べ、
被成形材とロールの接触が連続的に変化するため、圧痕
などの軽減が期待できる。しかしながら、この技術で
は、下ロールを傾斜することにより金属帯は固定した上
ロールに順次接触するように成形されるため、曲げ曲率
の内径はいずれの肉厚のものであっても一定であり、結
果として肉厚により曲げ曲率外径が異なることになり、
肉厚共用性の範囲に制限がある。また、外径に対するロ
ール共用性は有していない。
【0011】一方、特開昭62−166027号公報に
示すロールは、幅広い管外径範囲のロール共用性を有す
るもの、ロール曲率が連続的に変化しているため、金属
帯とロールの接触が局部的となり易く、形状不良などの
問題を有するため、特に、厚肉管の成形には適していな
い。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の第1項は、所定
の幅の金属帯をロール成形、溶接する溶接管の製造ライ
ンにおける成形方法において、金属帯幅方向に二分割さ
れた金属帯端部曲げ成形用の上ロールとして配置した、
金属帯の内表面と接触する水平ロールを、鉛直方向を旋
回軸として旋回、固定させ、さらに、金属帯の外表面と
接触し曲げ曲率を形成するための下ロールとして垂直ロ
ールを配置し、この垂直ロールを、金属帯幅方向水平軸
を旋回軸として傾斜させた状態で、上記金属帯を成形す
ることを特徴とする溶接管の成形方法である。
【0013】また、本発明の第2項は、所定の幅の金属
帯をロール成形、溶接する溶接管の製造ライン・初期成
形ロール群において、金属帯端部曲げ成形用の上ロール
として、水平ロールを金属帯幅方向に二分割してライン
両側に配置し、上記水平ロールが、鉛直方向を旋回軸と
してロール位置設定調整、および、板幅方向の位置調整
をすることが可能であり、さらに、曲げ曲率を形成する
ための下ロールとしてライン両側に垂直ロールを配置
し、上記垂直ロールが、金属帯幅方向水平軸を旋回軸と
してロール位置調節、および板幅方向の位置調整を可能
とすることを特徴とする溶接管の成形スタンドである。
【0014】
【作用】本発明においては、エッジフォーミングを目的
とするブレークダウンスタンドにおいて、金属帯の板幅
方向に二分割された、エッジフォーミングを目的とする
上ロールとしてライン両側に配置された水平ロールを、
鉛直方向を旋回軸として旋回、固定させた状態で、金属
帯を成形することによって、薄肉管から厚肉管まで、寸
法精度良く成形することが可能である。これは、図2、
図3に示すように、上ロールである水平ロールを旋回す
ることにより、ロール直下近傍において、金属帯内面部
と接触する水平ロールは、成形をうける金属帯の曲げ部
において連続的に接触して成形されるため、成形過程に
おいて、従来法のように局部的な接触が発生しないため
である。また、水平ロールの旋回角を変化することによ
り、ロール直下近傍の上ロール履歴によって形成される
曲率が変化するため、被成形材である金属帯の肉厚に応
じたギャップ履歴を構成することができ、薄肉材から厚
肉材までの肉厚範囲に対し、精度良く成形することが可
能である。
【0015】さらに、下ロールを縦ロール化することに
より、縦ロールの材料への反力の分力が被成形材である
金属帯の幅方向圧縮力として作用するため、水平ロール
の材料への作用力が軽減化されるため、材料圧痕抑制に
対してより有利となる作用を有している。
【0016】なお、水平軸を旋回軸として垂直ロールの
傾斜角を調整することにより垂直ロールによって形成さ
れる曲率を変化させることが可能である。従って、垂直
ロールの傾斜角、及び、水平ロール、垂直ロールの幅方
向位置を調整することによって、製品管径の異なる金属
帯に対して、ロール共用性を有している。
【0017】
【実施例】以下に、図1〜図7に示す実施例に基づい
て、本発明を詳細に説明する。図1は、本発明を適用し
たロールの例の正面図、平面図、側面図、および斜視図
を示すものである。ここで、下ロールとして配置された
垂直ロール2は、成形される金属帯10のエッジ部の成
形曲率に応じて傾斜角αd が決定される。また、金属帯
板幅、曲げ長さに応じて、両側の水平ロール幅方向位
置、垂直ロール幅方向位置が決定される。さらに、金属
帯10の肉厚に応じて、上ロールとして配置された水平
ロール1の旋回角αu が決定される。
【0018】図2は、金属帯の肉厚、曲げ曲率に応じて
旋回角、傾斜角を設定した場合のロール直下近傍のロー
ルギャップの履歴の例を示したものである。また、図3
は、ロールギャップの履歴に応じた金属帯の変形状況の
例を示したものである。
【0019】図4は、本発明を適用したエッジベンドス
タンドの正面図例を示すものである。ロール支持梁部材
7は、上ロール軸受材3を垂直保持しており、上ロール
支持梁部材7は、圧下スクリュー軸9により、垂直方向
に移動、固定が可能な構造となっている。また、上ロー
ル支持材5は、梁部材7内に設置された、図に無いねじ
軸回転、あるいは、図に無いレール上のスライドブラケ
ットの摺動により、幅方向に移動、固定できる構造とな
っている。さらに、上ロール軸受材3は、図に無いギヤ
駆動等の方法により、鉛直軸を軸芯として旋回、固定が
可能な構造となっている。
【0020】垂直ロール軸受材4は、図に無いギヤ駆動
などの方法により、垂直ロール支持台6内において幅方
向の位置調整が可能である。一方、垂直ロール支持台6
は、図に無いギヤ駆動などの方法により、鉛直軸を軸芯
として、ロールスタンド20に固定された縦ロール旋回
摺動台8内を傾斜、固定可能な構造となっている。
【0021】なお、必要に応じて、図5に示すように、
板幅方向中央部における金属帯10中央部位置に、金属
帯10の中央部を保持するための中央部上下ロール1
1,12を設置することも可能である。
【0022】図6は、降伏応力294N/mm2 、φ50.
8mmで、厚み2mm(a)と10mm(b)相当の帯鋼のエ
ッジフォーミングに対して、それぞれ本発明を適用した
場合と、適用しない場合の単スタンド成形後の曲率分
布、および肉厚分布を示したものである。従来法では、
薄肉材で曲げ不足、厚肉材で曲げ部圧痕が発生している
が、本発明を適用したものでは、非常に良好な形状が得
られている。
【0023】さらに、図7は、上記と同一ロールを用い
て旋回角を調整することにより、同材質、φ34.0×
t5mm相当の帯鋼のエッジフォーミングを実施した後の
曲率、肉厚分布を示す。ほぼ設定通りの成形が実施され
ており、形状も良好であることが分かる。
【0024】なお、上下ロールによって構成されるギャ
ップの履歴にさらに自由度を付与し、幅広い範囲の肉
厚、管径の適した調整を可能とするために、必要に応じ
て、図8に示すように、水平ロール1の旋回中心と垂直
ロール2の旋回中心の長手方向位置をずらして固定、あ
るいは調整可能としても良い。図におけるaが両ロール
旋回中心間の長手方向距離を示している。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、金属帯
を連続的にロール成形、溶接して溶接管を製造する際
に、エッジフォーミングのための初期成形過程のブレー
クダウンロール装置において、被成形材の肉厚精度を阻
害することなく、エッジ曲げを実施することができ、さ
らに、管径の異なった金属帯の成形に対して、ロール共
用性を有するといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したロール例の正面図、平面図、
側面図、および斜視図。
【図2】本発明を適用した場合の成形曲率、肉厚に応じ
て設定された上下ロールギャップ履歴例を示す図。
【図3】ロール直下近傍の金属帯成形進行状況を示す
図。
【図4】本発明を適用した成形装置例を示す図。
【図5】本発明を適用した成形装置の他の例を示す図。
【図6】本発明を適用した場合と、しない場合の単スタ
ンド成形後の曲率および肉厚分布例。
【図7】図6と同一ロールを用いて旋回角を調整した場
合の成形後の曲率、肉厚分布例。
【図8】本発明を適用した場合の水平ロール旋回中心と
垂直ロール中心間の長手方向距離を付与した例。
【図9】従来法のエッジベンドロールの断面例。
【図10】Wベンド方式ブレークダウンロールの例。
【図11】寸法精度を悪化させるエッジ増肉の例を示す
金属帯の断面図。
【図12】同じく寸法精度を悪化させる曲げ部圧痕の例
を示す金属帯の断面図。
【符号の説明】
1 上ロール 2 下ロール 3 上ロール軸受材 4 下ロール軸受材 5 上ロール支持台 6 下ロール支持台 7 上ロール支持梁部材 8 垂直ロール旋回摺動台 9 圧下スクリュー軸 10 金属帯(被成形材) 11 中央部上ロール 12 中央部下ロール 15 エッジ部増肉 16 曲げ部圧痕 19 フィンパスロール 20 ロールスタンド

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の幅の金属帯をロール成形、溶接す
    る溶接管の製造ラインにおける成形方法において、金属
    帯幅方向に二分割された金属帯端部曲げ成形用の上ロー
    ルとして配置した、金属帯の内表面と接触する水平ロー
    ルを、鉛直方向を旋回軸として旋回、固定させ、さら
    に、金属帯の外表面と接触し曲げ曲率を形成するための
    下ロールとして垂直ロールを配置し、この垂直ロール
    を、金属帯幅方向水平軸を旋回軸として傾斜させた状態
    で、上記金属帯を成形することを特徴とする溶接管の成
    形方法。
  2. 【請求項2】 所定の幅の金属帯をロール成形、溶接す
    る溶接管の製造ライン・初期成形ロール群において、金
    属帯端部曲げ成形用の上ロールとして、水平ロールを金
    属帯幅方向に二分割してライン両側に配置し、上記水平
    ロールが、鉛直方向を旋回軸としてロール位置設定調
    整、および、板幅方向の位置調整をすることが可能であ
    り、さらに、曲げ曲率を形成するための下ロールとして
    ライン両側に垂直ロールを配置し、上記垂直ロールが、
    金属帯幅方向水平軸を旋回軸としてロール位置調節、お
    よび板幅方向の位置調整を可能とすることを特徴とする
    溶接管の成形スタンド。
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