JP3214382B2 - 溶接管製造用シームガイドロール - Google Patents

溶接管製造用シームガイドロール

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JP3214382B2
JP3214382B2 JP03408497A JP3408497A JP3214382B2 JP 3214382 B2 JP3214382 B2 JP 3214382B2 JP 03408497 A JP03408497 A JP 03408497A JP 3408497 A JP3408497 A JP 3408497A JP 3214382 B2 JP3214382 B2 JP 3214382B2
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幸夫 関根
雅伸 高橋
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ロール成形法に
よってほぼ丸形パイプ状に成形されたオープンパイプの
両エッジ間を、高エネルギービーム溶接法、高周波電縫
溶接法及び前記両方式を複合した溶接法で溶接して溶接
管を製造する際に使用するシームガイドロールに関する
ものであり、特に、t/D(t:板厚、D:外径)が
1.5%程度以下の薄肉溶接管の製造に好適なシームガ
イドロールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】大径電縫溶接管の製造装置として、ブレ
ークダウンロール、ケージロール、フィンパスロールお
よびスクイズロールが、上流側からこの順序で配置され
た装置が知られている。
【0003】このような電縫管の製造装置においては、
図3に側面図で図4に正面図で示すように、最終のフィ
ンパスロール7とスクイズロール8との間に、ほぼ丸形
パイプ状に成形されたオープンパイプ6を、その両エッ
ジ部6a,6bが接近して一定距離を維持するように拘
束するシームガイドロール9が配置されており、オープ
ンパイプ6は、シームガイドロール9によってその両エ
ッジ部6a,6bを外側から拘束されながら、スクイズ
ロール8に案内される。
【0004】電縫管の成形に際し、図5に示すように、
素材である鋼帯5の両エッジ部5a,5bの長手方向の
1点が鋼帯5の状態からオープンパイプ6の状態になる
までにたどる軌跡l1Eが、同じ長手方向同位置にある鋼
帯中央部5cの1点のたどる軌跡l1Cに比較して長くな
るために、鋼帯5の両エッジ部5a,5bは一時的に引
き延ばされる結果、エッジストレッチが生ずる。
【0005】このようなエッジストレッチの発生のため
に、オープンパイプ6の両エッジ部6a,6bは、成形
中に、鋼帯中央部5cに比較して引き伸ばされたことに
なる。従って、外部からの拘束力が作用しない場合に
は、オープンパイプ6に、両エッジ部6a,6bを外側
にした円環状の曲がりが生ずることになるが、実際には
両エッジ部6a,6bは、フィンパスロール7によって
圧下がかけられているために、引き伸ばされた両エッジ
部6a,6bに圧縮応力が作用する。そして、この圧縮
応力によって、オープンパイプ6の両エッジ部6a,6
bに座屈が生ずる結果、エッジ部が波打ついわゆる縁波
が発生する。
【0006】オープンパイプ6の両エッジ部6a,6b
が突き合わされる前の段階即ち溶接前に、エッジ部6a
または6bに縁波が発生すると、安定した溶接を行うこ
とができなくなるばかりでなく、一般的にエッジ部6
a,6bの縁波の位相が同期しない。その結果、図6に
断面図で示すように、オープンパイプ6の一方のエッジ
部6aの高さ方向の位置と、他方のエッジ部6bの高さ
方向の位置とが離れて両エッジ部間にギャップGが生ず
る結果、溶接が困難になることがある。
【0007】上述した電縫管製造装置においては、成形
開始から成形終了に至るまでの間、ケージロールおよび
フィンパスロールを配置することによって、エッジスト
レッチの発生を最小限に抑え、且つ、フィンパスロール
により周方向のリダクションを付与することによってエ
ッジストレッチを吸収し、製造される溶接管の肉厚比
(肉厚/外径)が小さい薄肉成形の場合でも、溶接管を
安定して製造し得るようになっている。
【0008】また、特開昭61−165225号公報や
特開昭61−165226号公報に開示されているよう
に、オープンパイプのエッジ部の長手方向の伸びを抑
え、逆にボトム部(エッジ部と対向する位置)に伸びを
付与するために、成形ライン全体にダウンヒルを与える
方法も知られており、実作業にも適用されている。
【0009】しかしながら、このような処置を講じて
も、安定して成形ができる範囲は、管の肉厚をt、外径
をDとしたときに、次の(1) 式に示す範囲に限定され、
すべてのケースに適用するには無理がある。
【0010】 (t/D)×100≧1.6(%)・・・・・・(1) 上述した問題に対処する手段として、薄肉管の成形中に
おける縁波の発生をある程度許容し、一度発生した縁波
を消去するために、フィンパスロール7とスクイズロー
ル8との間に、オープンパイプ6の両エッジ部6a,6
bの下面に接するシームガイドロールを設け、エッジ部
6aおよび6bを、シームガイドロールによって下側か
ら押し上げながらガイドする方法が提案されている。
【0011】この方法は、オープンパイプ6のエッジ部
6aおよび6bの長手方向にエッジストレッチに対応す
る伸びによって生じた余った材料を、図7に示すよう
に、オープンパイプ6内に挿入された押し上げロールで
あるシームガイドロール9によって、上方にH量だけ連
続的に押し上げ、エッジ部6aおよび6bにテンション
を与えることによって、溶接直前のオープンパイプ6の
エッジ部6aおよび6bの縁波を、見かけ上、消去しよ
うとするものである。
【0012】このような溶接管製造用シームガイドロー
ル機構として、特公昭61−34908号公報(以下、
先行技術1という)には、図8に示すような装置が開示
されている。即ち、先行技術1の装置は、図8に示すよ
うに、オープンパイプ6の両エッジ部6a,6bを押し
上げる、1対の押し上げロールであるシームガイドロー
ル9と、シームガイドロール9の回転軸10を支持する
支持部材11と、支持部材11の位置を上下方向に調整
するターンバックル12を備えた左右1対のアジャスト
ロッド13とから構成されており、アジャストロッド1
3によって、シームガイドロール9の回転軸10を支持
する支持部材11の上下方向の位置を調整することによ
り、オープンパイプ6のエッジ部6a,6bの押し付け
量(押し上げ量)が調整されるようになっている。先行
技術1によれば、成形安定限界を超えエッジに縁波が発
生するような薄肉成形においても、突き合わせ溶接時の
成形を安定化させることができるとされている。
【0013】特開平5−208213号公報(以下、先
行技術2という)には、図9に示すような装置が開示さ
れている。先行技術2の装置は、図9に示すように、オ
ープンパイプ6の両エッジ部6a,6bを押し上げる1
対の押し上げロールであるシームガイドロール(内張り
ロール)14と、1対のシームガイドロール14の回転
軸15と、回転軸15の支持部材16と、これらを上下
方向に移動させる昇降装置17と、昇降装置17を支持
する装置本体18と、そして、装置本体18をオープン
パイプ6の内周面に接触させて支持する1対のボトムロ
ール19とから構成されている。昇降装置17は、外部
からの遠隔走査が可能であり、随時シームガイドロール
14の押し上げ量を調整することができるようになって
いる。
【0014】また、特開平7−16760号公報(以
下、先行技術3という)には、押し上げロール即ちシー
ムガイドロールによって、オープンパイプの両エッジを
押し上げながら溶接する方法が開示されている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】高周波電縫溶接法は、
オープンパイプの両エッジ部が形成するV収束部を、近
接効果や表皮効果と呼ばれる高周波電流特有の性質を利
用して効率的に加熱する溶接法である。従って、高周波
電流の給電点近傍に、導電性を有するシームガイドロー
ルを下方から押し付けると、高周波電流の性質から、高
周波電流がシームガイドロールを通って無効電流として
流れ、溶接効率を低下させるだけでなく、溶接品質を低
下させるおそれが生ずる。
【0016】また、シームガイドロールは、オープンパ
イプの両エッジ部を強制的に押し上げるために、圧縮荷
重が作用する。従って、シームガイドロールには、絶線
性と共に圧縮荷重にも耐えられることが要求されるが、
先行技術1〜3においては、一部にセラミックス製のロ
ールを使用することが示唆されているものの、上述した
要求に応えられる具体的なロール構造は開示されていな
い。
【0017】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、高周波電流を通さず、且つ、オープンパイプ
のエッジ部を押し上げたときに作用する圧縮力にも耐え
ることができるシームガイドロールを提供することにあ
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】この発明は、溶接管製造
時に、ほぼ丸形パイプ状に成形されたオープンパイプの
両エッジ部を、その下面から押し上げつつガイドするシ
ームガイドロールであって、前記シームガイドロール
は、絶縁性があり且つ圧壊強度の高いMCナイロン製ま
たはFRP製の内筒と、靱性の高い鋼製の外筒とによっ
て構成されていることに特徴を有するものである。
【0019】この発明のシームガイドロールによれば、
オープンパイプの両エッジ部即ちシーム部を押し上げた
ときにロールに圧縮力が作用しても、両エッジ部に接触
するロール外筒部分は靱性の高い鋼製であるために、圧
縮力によってロールが破壊されることはない。また、内
筒は絶縁性を有すると共に、圧壊強度の高いMCナイロ
ン製またはFRP製であるので、絶縁性が保たれ、溶接
時の高周波電流がシームガイドロールを通って流れるこ
とはなく、溶接効率が低下することはない。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、この発明の溶接管製造用シ
ームガイドロールの一実施態様を、図面を参照しながら
説明する。図1は、この発明のシームガイドロールの側
面図、図2は図1のA−A線断面図である。図面に示す
ように、この発明のシームガイドロール1は、靱性の高
い鋼製の外筒2と、絶縁性を有すると共に、圧壊強度の
高いMCナイロン製またはFRP製の内筒3とから構成
されており、内筒3に内挿される軸受4を介して回転軸
10の回りに回転可能に取り付けられている。
【0021】シームガイドロール1を使用するときに
は、例えば、図8のシームガイドロールの回転軸10ま
たは図9のシームガイドロール装置の回転軸15に装着
して使用する。
【0022】このシームガイドロール1によれば、オー
プンパイプの両エッジ部即ちシーム部に接触するロール
の外筒2は靱性の高い鋼製であるために、圧縮力によっ
てロール1が破壊することはない。また、内筒3は、絶
縁性を有すると共に、圧壊強度の高いMCナイロン製ま
たはFRP製であるために、絶縁性が保たれ、溶接時の
高周波電流がシームガイドロール1を通って流れること
がなく、溶接効率が低下することもない。
【0023】
【実施例】
外径:609.6mm、肉厚:6.9mm(t/D=
1.13%)、材質:STK400の溶接管を、本発明
のシームガイドロールおよび従来のシームガイドロール
を使用し、そのエッジ部を押し上げながら下記溶接条件
で製造した。そのときの、シームガイドロールの材質お
よび操業結果を表1に示す。
【0024】溶接条件 周波数 :300KHz、直接通電方式 造管速度: 20m/min
【0025】
【表1】
【0026】表1から明らかなように、本発明のシーム
ガイドロールを使用し操業した場合には、ロールの破損
や造管速度の低下等のトラブルは全く発生せず、円滑に
操業することができた。これに対し、従来のシームガイ
ドロールを使用し操業した場合には、ロールの破損や造
管速度の低下等のトラブルが発生し、炭素鋼製の場合に
は操業不能であった。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように、この発明のシームガ
イドロールによれば、丸形パイプ状に成形されたオープ
ンパイプの両エッジ間を、高周波電縫予熱を併用した高
エネルギービーム溶接法、高周波電縫溶接法及び前記両
方式を複合した溶接法で溶接して溶接管を製造する際
に、高周波電流を通さず、且つ、オープンパイプのエッ
ジ部を押し上げたときに作用する圧縮力にも耐えること
ができ、特に、t/D(t:板厚、D:外径)が1.5
%程度以下の薄肉溶接管の製造に好適であって、このよ
うな溶接管を安定して製造することができる、工業上有
用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のシームガイドロールの側面図であ
る。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】電縫管の製造装置の側面図である。
【図4】電縫管の製造装置の正面図である。
【図5】電縫管成形におけるエッジストレッチの発生を
示す説明図である。
【図6】オープンパイプのエッジ部食い違い状態を示す
オープンパイプ断面図である。
【図7】シームガイドロールによって、オープンパイプ
のエッジ部を押し上げ、縁波を見かけ上消去する方法を
示す説明図である。
【図8】従来の押し上げロールの断面図である。
【図9】従来の他の押し上げロールの断面図である。
【符号の説明】
1 シームガイドロール 2 外筒 3 内筒 4 軸受 5 鋼帯 6 オープンパイプ 7 フィンパスロール 8 スクイズロール 9 シームガイドロール 10 回転軸 11 支持部材 12 ターンバックル 13 アジャストロッド 14 シームガイドロール 15 回転軸 16 支持部材 17 昇降装置 18 装置本体 19 ボトムロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 幸夫 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 高橋 雅伸 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 鈴木 孝司 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 上井 清史 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−16760(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21C 37/08 B21D 5/12 B23K 13/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接管製造時に、ほぼ丸形パイプ状に成
    形されたオープンパイプの両エッジ部を、その下面から
    押し上げつつガイドするシームガイドロールであって、
    前記シームガイドロールは、絶縁性があり且つ圧壊強度
    の高いMCナイロン製またはFRP製の内筒と、靱性の
    高い鋼製の外筒とによって構成されていることを特徴と
    する、溶接管製造用シームガイドロール。
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