JP2814942B2 - 溶接管の製造方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属帯を成形ロール
群によって円筒状に連続的に成形したのち溶接する溶接
管の製造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電縫管のなどの溶接管は、先ずロール成
形工程において平担な金属帯を成形ロール群によって徐
々に円弧状に成形し、該円弧状の金属帯を最終段階で管
状に成形したのち、突き合わせ端部を溶融圧接すること
によって製造される。この管状への成形段階において
は、いわゆるロール曲げ成形が行われており、一般にそ
の第一段階としてブレークダウンと呼ばれている円弧状
への成形が行われ、次いでその円弧をさらに小さな半径
の管状体に成形し、最終はフィンパスと呼ばれる段階で
管状体の突き合わせ縁部を成形するものである。

【０００３】このような溶接管のロール成形において
は、帯鋼の両エッジに加える曲げ成形がきわめて重要で
あり、この曲げ成形が適正に行われない場合には、溶接
部の形状品質の低下または製品歩留の低下の原因とな
る。最近の溶接管は、性能の向上と相まって製造が容易
であることから、用途の拡大が図られ、薄肉材は勿論の
こと、かなりの厚肉材についても溶接管の製造が試みら
れている。例えば、厚肉材の場合は、板厚の増加に伴っ
てエッジ部の成形が困難となり、曲げ成形が行われてい
ない未成形部分が残る。この未成形部分は、溶接衝合不
整となって溶接品質が低下する。

【０００４】このような溶接管のロール成形におけるエ
ッジ部の成形を解決する対策としては、成形ロール群の
ブレークダウンスタンドにおいて少なくとも１のスタン
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傾斜させておき、金属帯進行
方向に垂直な平面内で交叉角αを調整可能とした装置
（特開平２−１０４４１９号公報）、成形ロール群のブ
レークダウンスタンドの少なくとも１つのスタンドの成
形ロールは、図８に示すとおり、水平ロール８１の下ロ
ールが、（１）回転軸方向で分割された３つ以上のロー
ル８２、８３、８４からなり、そのうち少なくとも両側
の２つのロール８２、８４は、（２）金属帯の進行方向
において、金属帯の進行方向に直交する方向と前記回転
軸とが傾斜角βをなすとともに、（３）金属帯の進行面
と直交する平面において、金属帯の幅方向と前記回転軸
とが交叉角αをなすように配置した装置（特開平３−２
３０８１７号公報）が提案されている。

【０００５】また、他の対策としては、図９に示すとお
り、左右一対のロールスタンド９１と、該ロールスタン
ド９１に片持ち支持されてそのロール軸間隔が調整可能
な上下一対のエッジ成形ロール９２、９３からなり、該
エッジ成形ロール９２、９３のうち少なくとも下側成形
ロール９３のロール軸は、金属帯の進行方向において金
属帯進行方向に直交する方向と適当な傾斜角で交叉する
ように支持されると共に、前記傾斜角が調整可能となし
たエッジ予成形装置を、成形ロール群の前段に設けた装
置（特開平４−４１０２１号公報）が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示すとおり、
上記特開平２−１０４４１９号公報、特開平３−２３０
８１７号公報および特開平４−４１０２１号公報に開示
のエッジ予成形装置１０１は、通常成形ロール群の中の
ブレイクダウンロール１０２付近に設置され、何れも下
ロールの傾斜角を調整することによって薄肉から厚肉ま
でを共通のロールでエッジの予曲げ成形を十分に行うと
ころに特徴を有している。しかしながら、一般的に成形
ロールスタンドにおいては、図１１に示すとおり、金属
帯１１１の進行方向と成形ロール１１２の回転方向が同
一であるため、金属帯１１１エッジに作用する力の方向
はエッジと平行であり、エッジには圧下力しか働かない
ため変形を起こし難い。しかし、上記エッジ成形スタン
ドは、図１２に示すとおり、分割された下ロール１２１
が傾斜角を有して回転しているため、金属帯１２２の進
行方向と成形ロールの回転方向が同一ではなく斜めに交
叉する。すなわち、下ロール１２１は、金属帯１２２エ
ッジに対して相対速度を持って移動するため、金属帯１
２２エッジの角部は下ロール１２１によって斜めに擦ら
れて変形を起こし、図１３に示すとおり、ササクレ１２
３てしまう。このような金属帯１２２エッジの変形は、
以降の成形ロールでの接触においてさらに助長されて鋭
利になる。

【０００７】通常、電縫鋼管の製造においては、突合わ
せ溶接する金属帯エッジ部にこのような突出した形状不
良部があると、エッジ部が突き合わされるよりその部分
が先に短絡してしまい、エッジ部に電流が流れなくなる
ことにより未溶接部が発生するプリアークと呼ばれる溶
接不良が起こる。この溶接不良部は、スクラップとな
り、製品歩留を低下させる。また、このササクレた形状
不良部は、針状に脱落し、それが成形ロール軸受等にか
み込み、焼き付きによる破損を起こす。これによってミ
ルは、停機を余儀なくされ、その交換の間は操業できな
いことからミルの稼動率は大きく低下する。以上のよう
に上記エッジ成形スタンドは、成形上の利点が大きい反
面、その成形法が前述した問題が発生し易いという問題
点を有している。

【０００８】この発明の目的は、上記従来技術の問題点
を解消し、上記エッジ成形スタンドにおけるエッジの曲
げ成形に伴う金属帯エッジの変形を防止できる溶接管の
製造方法および装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を重ねた。その結果、エッジ
成形スタンドにおける金属帯エッジの曲げ成形に先立
ち、金属帯エッジの下端角部を面取りすることによっ
て、金属帯エッジの予曲げ成形に伴う金属帯エッジの変
形を防止できること、また、金属帯エッジの下端角部の
面取りは、肉厚の２０％以下でなければ、面取り部が残
って溶接部の形状不良が発生することを究明し、この発
明に到達した。

【００１０】すなわちこの発明は、金属帯を成形ロール
群によって徐々に円弧状に成形し、該円弧状の金属帯を
最終段階で管状に成形したのち、突き合わせ端部を溶融
圧接する溶接管の製造方法において、成形ロール群の前
段において金属帯のエッジ下端角部を肉厚の２０％以下
面取りすることを特徴とする溶接管の製造方法である。

【００１１】また、この発明は、金属帯を円筒状に成形
する成形ロール群と、該成形ロール群の前段に配置した
エッジ予成形装置と、円筒状に成形された金属帯の両縁
相互を接合する溶接手段とを具備する溶接管の製造装置
において、エッジ予成形装置の前段に金属帯エッジの下
端角部を面取りする面取り装置を配置したことを特徴と
する溶接管の製造装置である。

【００１２】

【作用】この発明においては、成形ロール群の前段にお
いて、金属帯のエッジ下端角部を肉厚の２０％以下面取
りすることによって、エッジ予成形装置によって金属帯
エッジの曲げ加工を受ける際、金属帯エッジが下ロール
によって斜めに擦られても、既に下端角部が面取りされ
ているためササクレることがなく、プリアークによる溶
接不良や、ササクレ部の針状脱落に起因する成形ロール
軸受等の破損を防止できる。したがって、溶接不良によ
るスクラップの発生を防止でき、製品歩留が向上すると
共に、成形ロール軸受等の破損によるミル停機を防止で
き、稼働効率を向上させることができる。

【００１３】また、この発明においては、エッジ予成形
装置の前段に金属帯エッジの下端角部を面取りする面取
り装置を配置したことによって、金属帯はエッジ予成形
装置を通過する前に、先ず金属帯エッジの下端角部を面
取りする面取り装置を通過し、金属帯エッジの下端角部
の面取りが行われ、エッジ予成形装置によって金属帯エ
ッジの曲げ加工を受ける際、金属帯エッジが下ロールに
よって斜めに擦られても、既に下端角部が面取りされて
いるためササクレることがなく、プリアークによる溶接
不良や、ササクレ部の針状脱落に起因する成形ロール軸
受等の破損を防止できる。したがって、溶接不良による
スクラップの発生を防止でき、製品歩留が向上すると共
に、成形ロール軸受等の破損によるミル停機を防止で
き、稼働効率を向上させることができる。

【００１４】この発明における金属帯エッジの下端角部
の面取りは、大きすぎると溶接の際突合わせ部の外面が
Ｙ型に開先してしまい、溶鋼を押し出す力が小さくなる
ので溶接不良が発生し易く、面取りがさらに大きくなる
と、図５に示すとおり、溶接後も面取り部５１が残って
しまって形状不良が発生する。したがって、面取り代に
は、適当な範囲が存在するが、実験の結果、図６に示す
とおり、金属帯の肉厚方向、幅方向共に金属帯肉厚の２
０％以下の範囲であれば、これらの問題が発生しないこ
とを確認している。なお、図６中の○印は問題なし、△
印は溶接不良発生、×印は形状不良発生を示している。
また、この発明における金属帯エッジの下端角部の面取
り装置としては、金属帯を挟持する２対の水平ロール間
に、面取り用刃物を配置し、切削加工によって連続的に
金属帯エッジの下端角部の面取りする装置、あるいは、
金属帯を挟持する２対の水平ロール間に、金属帯エッジ
部に対して進退する面取り形状の溝を有する成形用ロー
ルを配置し、該成形用ロールにより圧下して塑性加工す
ることによって連続的に金属帯エッジの下端角部の面取
りする装置であってもよい。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 以下にこの発明の詳細を実施の一例を示す図１ないし図
４に基づいて説明する。図１はこの発明の金属帯エッジ
の下端角部の面取り装置を備えた金属管の製造装置の概
略全体説明図、図２は切削加工方式の金属帯エッジの下
端角部の面取り装置の配置を示すもので、（ａ）図は平
面図、（ｂ）図は側面図、（ｃ）図は正面図、図３は塑
性加工方式の金属帯エッジの下端角部の面取り装置の配
置を示すもので、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は正面
図、（ｃ）図は塑性加工後のエッジ下端角部の面取り加
工部の拡大図、図４は金属帯エッジの面取り位置の説明
図である。

【００１６】図１において、１は素材の金属帯、２は金
属帯エッジの下端角部の面取り装置、３はエッジ予成形
スタンド４、ブレイクダウンスタンド５、ケージロール
スタンド６からなる成形ロール群で、金属帯１は面取り
装置２でエッジの下端角部が面取りされたのち、エッジ
予成形スタンド４でエッジ予成形され、ブレイクダウン
スタンド５、ケージロールスタンド６およびフィンパス
スタンド７で順次成形されて円筒状になるよう構成され
ている。円筒状に成形されたオープンパイプ８は、図示
しない電気抵抗溶接機によってオープンパイプ両エッジ
部を電流によるジュール熱で加熱し、スクイズロールで
横方向から加圧・接合される。

【００１７】図２に示す面取り装置２は、金属帯１を上
下から挟持する２対の水平ロール２１、２２と、水平ロ
ール２１、２２間に下方に配置した金属帯１幅方向に拡
縮できる刃物台２３と、該刃物台２３に設けた４５°傾
斜した面取り用刃物２４からなり、２対の水平ロール２
１、２２で金属帯１を挟持して面取り用刃物２４により
金属帯１エッジの下面角部を面取りする際に金属帯１の
逃げを防止して金属帯１の肉厚の２０％以下の面取り代
で、連続的に切削加工により面取りするよう構成されて
いる。上記２対の水平ロール２１、２２は、製造可能範
囲全ての金属帯１幅をカバーできる長さのものであって
も、金属帯１幅に合わせて伸縮し、金属帯１エッジ付近
を挟持支持できる短いものであってもよい。

【００１８】図３に示す面取り装置２は、金属帯１を上
下から挟持する２対の水平ロール２１、２２と、水平ロ
ール２１、２２間に金属帯１の両側に幅方向に拡縮でき
る面取り形状をした溝３１を有する成形ロール３２から
なり、２対の水平ロール２１、２２で金属帯１を挟持し
て成形ロール３２による金属帯１エッジの下面角部を面
取りする際に金属帯１の逃げを防止して金属帯１の肉厚
の２０％以下の面取り代で、連続的に塑性加工により面
取りするよう構成されている。塑性加工により面取りさ
れた金属帯１エッジの下面角部は、図３（ｃ）に示すと
おり、若干ふくれる程度である。上記２対の水平ロール
２１、２２は、製造可能範囲全ての金属帯１幅をカバー
できる長さのものであっても、金属帯１幅に合わせて伸
縮し、金属帯１エッジ付近を挟持支持できる短いもので
あってもよい。

【００１９】上記のとおり構成したことによって、金属
帯１は、図４に示すとおり、面取り装置２でエッジの下
端角部が肉厚の２０％以下の面取り代で連続的に面取り
４１されたのち、エッジ予成形スタンド４で傾斜した下
ロールによってエッジが予成形され、ブレイクダウンス
タンド５、ケージロールスタンド６およびフィンパスス
タンド７で順次成形され、円筒状に成形されたオープン
パイプ８となる。このため、金属帯１がエッジ予成形ス
タンド４でエッジの曲げ加工を受ける際、金属帯１エッ
ジが傾斜した下ロールによって斜めに擦られても、既に
金属帯１の下端角部が面取りされているためササクレる
ことがなく、プリアークによる溶接不良や、ササクレ部
の針状脱落に起因する成形ロール軸受等の破損を防止す
ることができる。

【００２０】実施例２ 前記実施例１の金属帯の下端角部面取り装置をエッジ予
成形スタンド前段に設置した金属管の製造装置を使用
し、外径３１．８ｍｍ、肉厚３．９２ｍｍの溶接管を製
造するに際し、図７に示すとおり、素材の金属帯１の下
端角部を肉厚方向、幅方向共に０．４ｍｍ面取りしたの
ち、エッジ予成形スタンド、ブレイクダウンスタンド、
ケージロールスタンドおよびフィンパススタンドで順次
成形して円筒状のオープンパイプとなし、高周波溶接法
によって溶接管を製造し、得られた溶接管の溶接不良発
生率と製品歩留りを調査したその結果を表１に示す。ま
た、１ケ月間における成形ロール軸受の破損による平均
停機回数と稼働率を調査した。その結果を表２に示す。
また、比較のため、従来例として金属帯の下端角部面取
り装置を使用しなかった以外は、上記と同一条件で円筒
状のオープンパイプとなし、高周波溶接法によって溶接
管を製造し、得られた溶接管の溶接不良発生率と製品歩
留りを調査したその結果を表１に示す。また、１ケ月間
における成形ロール軸受の破損による平均停機回数と稼
働率を調査した。その結果を表２に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】表１に示すとおり、従来例に比較して本発
明例では、溶接不良発生が皆無となると共に、製品歩留
も１７％向上している。また、表２に示すとおり、従来
例に比較して本発明例では、平均停機回数が皆無とな
り、稼働率が１８％向上している。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明によれば、
エッジ成形スタンドの前段に金属帯エッジの下端角部面
取り装置を設置してエッジの下端角部を肉厚の２０％以
下面取りすることによって、溶接不良によるスクラップ
の発生が皆無となり、製品歩留が向上すると共に、成形
ロール軸受の破損によるミルの停機が皆無となって稼働
率が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の金属帯エッジの下端角部の面取り装
置を備えた金属管の製造装置の概略全体説明図である。

【図２】切削加工方式の金属帯エッジの下端角部の面取
り装置の配置を示すもので、（ａ）図は平面図、（ｂ）
図は側面図、（ｃ）図は正面図である。

【図３】塑性加工方式の金属帯エッジの下端角部の面取
り装置の配置を示すもので、（ａ）図は平面図、（ｂ）
図は正面図、（ｃ）図は塑性加工後のエッジ下端角部の
面取り加工部の拡大図である。

【図４】金属帯エッジの面取り位置の説明図である。

【図５】面取り代が大き過ぎた場合の溶接後の状況説明
図である。

【図６】幅方向面取り代と肉厚方向面取り代と溶接不良
発生範囲との関係を示すグラフである。

【図７】実施例２における面取り代を示す説明図であ
る。

【図８】特開平２−１０４４１９号公報に開示のエッジ
予成形装置の上下ロールの配置を説明する略式説明図
で、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は側面図、（ｃ）図は
平面図である。

【図９】特開平４−４１０２１公報に開示のエッジ予成
形装置の上下ロールの配置を説明する略式説明図であ
る。

【図１０】エッジ予成形装置の配置位置を示す成形ロー
ル群の全体説明図である。

【図１１】一般的な成形スタンドのロール配置の説明図
である。

【図１２】エッジ予成形スタンドの分割された下ロール
の配置の説明図である。

【図１３】エッジ予成形スタンドの分割された下ロール
によるササクレの状況を示すもので、（ａ）図はササク
レの説明図、（ｂ）図は成形中のササクレの説明図、
（ｃ）図はオープンパイプとなった場合のエッジ突合わ
せ部の説明図である。

【符号の説明】

１、１１１、１２２ 金属帯 ２ 面取り装置 ３ 成形ロール群 ４ エッジ予成形スタンド ５ ブレイクダウンスタンド ６ ケージロールスタンド ７ フィンパススタンド ８ オープンパイプ ２１、２２ 水平ロール ２３ 刃物台 ２４ 面取り用刃物 ３１ 溝 ３２、１１２ 成形ロール ４１ 面取り ５１ 面取り部 ８１ 水平ロール ８２、８３、８４ ロール ９１ ロールスタンド ９２、９３ エッジ成形ロール １０１ エッジ予成形装置 １０２ ブレイクダウンロール １２１ 下ロール １２３ ササクレ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属帯を成形ロール群によって徐々に円
   弧状に成形し、該円弧状の金属帯を最終段階で管状に成
   形したのち、突き合わせ端部を溶融圧接する溶接管の製
   造方法において、成形ロール群の前段で金属帯のエッジ
   下端角部を肉厚の２０％以下面取りすることを特徴とす
   る溶接管の製造方法。
2. 【請求項２】 金属帯を円筒状に成形する成形ロール群
   と、該成形ロール群の前段に配置したエッジ予成形装置
   と、円筒状に成形された金属帯の両縁相互を接合する溶
   接手段とを具備する溶接管の製造装置において、エッジ
   予成形装置の前段に金属帯エッジの下端角部を面取りす
   る面取り装置を配置したことを特徴とする溶接管の製造
   装置。