JP3328392B2 - 溶接管の成形方法 - Google Patents

溶接管の成形方法

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JP3328392B2 JP26140193A JP26140193A JP3328392B2 JP 3328392 B2 JP3328392 B2 JP 3328392B2 JP 26140193 A JP26140193 A JP 26140193A JP 26140193 A JP26140193 A JP 26140193A JP 3328392 B2 JP3328392 B2 JP 3328392B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08Making tubes with welded or soldered seams

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8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9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1−44217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】
【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でエッジフォーミングを強
化しようとした場合には、図10に示すようなエッジ部
の増肉5が大きくなり、寸法精度を阻害する要因とな
る。
【0008】また、図9に示した、Wベント方式のブレ
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11に示
すような圧痕6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。
【0009】これに対して、前記特開平1−44217
号公報では、通常のエッジフオーミング法に比べ、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が、下ロールのみを交差、かつ、傾
斜する構造上、共用性の範囲が限定される。
【0010】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。
【0011】
【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
ンのエッジフォーミングのための初期ロール群におい
て、予め金属帯端部を下記の(1)、(2)式を満足す
る範囲に内曲げした後に、金属帯幅方向に二分割してラ
イン両側に配置した水平上ロールが、成形の所定肉厚に
応じて、鉛直方向を旋回軸としたロール旋回位置、板幅
方向の位置、をそれぞれ調整することを可能とした成形
スタンドによって、前記水平上ロールの金属帯進行方向
下流側を金属帯中心側に傾斜させ、金属帯の端部を曲げ
ることを特徴とする溶接管の成形方法である。
【0012】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のエッジフォー
ミングのための初期ロール群において、予め金属帯端部
を下記の(1)、(2)式を満足する範囲に内曲げした
後に、金属帯幅方向に二分割してライン両側に配置した
上下一対の上下ロールがそれぞれ成形の所定外径、肉厚
に応じて、鉛直方向を旋回軸としたロール旋回位置、板
幅方向の位置、をそれぞれ調整することを可能とした成
形スタンドによって、前記上下ロールのうち、上ロール
の金属帯進行方向下流側を金属帯中心側に傾斜させ、
属帯の端部を曲げることを特徴とする溶接管の成形方
法。
【0013】 5≦θe ≦60 (1) 0.05≦l/W≦0.3 (2) 但し、θe:内曲げ後の金属帯端部と金属素板水平面と
のなす角度/deg. l:金属帯端部から曲げ位置の距離 W:金属帯幅
【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、鋼帯幅方向に
二分割してライン両側に配置した水平上ロールが、成形
の所定肉厚に応じて、鉛直方向を旋回軸としたロール旋
回位置、板幅方向の位置、をそれぞれ調整することを可
能としたロール成形スタンドによって、鋼帯の端部を曲
げることにより、薄肉から厚肉材、高強度材までの端部
曲げ成形性、形状、を飛躍的に向上させている。これ
は、図2(a)〜(c)に示すように、上ロールの旋回
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となるためである。なお、本発
明においては、エッジフォーミングを目的とする上述の
スタンドの前段において、予め金属帯端部を内曲げする
ことを特徴としている。これにより、エッジフォーミン
グの際に急激にエッジを曲げることにより発生し得るエ
ッジ端部の損傷7を回避し、帯端部形状の精度をより向
上させるといった作用を有している。
【0015】さらに、本発明の請求項2においては、請
求項1に加えて、図2(d)に示すように下ロールの旋
回角を変化することにより、成形される金属帯に接触す
る下ロールによって形成される曲率を変化させ、かつ、
両側に設置された各々の上下一対のロールの板幅方向位
置を、被成形材である金属帯の幅に応じて調整すること
により、管径の異なった金属帯に対してロール共用性を
持たせることが可能であり、請求項1の効果に加えて、
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、などの
効果を有するといった特徴を有している。
【0016】なお、本発明においては、上下ロールの交
差により、図7(b)に模式的に示すような幅方向のス
ラスト力4を発生させることが可能であり、金属帯端部
を曲げ易くするといった作用を有している。
【0017】次に、予曲げの条件範囲を限定した理由に
ついて述べる。予曲げは、上述のようにエッジフォーミ
ングの際の被成形材料とロールの接触開始点の接触角を
低減することにより、金属帯端部に発生する潰れ7を軽
減することを目的とするものであり、エッジフォーミン
グの前に、予め図6のような形状に内曲げを行うもので
ある。このためには、内曲げ後の金属帯端部と金属素板
水平面とのなす角度θeは5deg.以上必要である。しか
しながら、過度の角度の付与は予成形の負荷が過大とな
り、予成形の際に潰れ、圧痕が発生する原因となるとと
もに、エッジフォーミングの際にロールの交差によるス
ラスト力を十分に得ることができない。このため、この
角度θeの上限を60deg.とした。
【0018】一方、予曲げの位置が金属帯端部に近接し
過ぎると予成形の負荷が過大となるため、l/Wは0.
005以上とした。なお、l/Wが0.3以上では、エ
ッジフォーミングの際にロールの交差によるスラスト力
が不十分となるため、上限値を0.3とした。
【0019】
【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、および平面図を示すものであ
る。ここで、下ロールには、成形される金属帯3のエッ
ジ部の成形曲率に応じて、旋回角αdが決定される。ま
た、金属帯の板幅、曲げ長さに応じて、両側の上下ロー
ル幅方向位置が決定される。さらに、金属帯3の肉厚に
応じて、上ロール1の旋回角αuが決定される。
【0020】図2は、金属帯の肉厚、曲げ曲率に応じて
旋回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。
【0021】図4は、降伏応力294N/mm2 、φ50.
8×t2、10mm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。なお、この例は、内向成形型を適用し
た場合の例を示した。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。
【0022】さらに、図5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、同材料、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。ほぼ設定曲率通り成形され
ており、形状も良好である。本発明を適用することによ
り、ロール外径共用性を有することが分かる。
【0023】表1は、同一ロールを用いて、各種の成形
外径、肉厚に対して上下ロールの旋回角を変化させて成
形を実施した場合の曲率、減肉代の実績を示したもので
ある。本発明を適用することによってエッジ成形性の向
上、減肉低減、ロール外径共用性を得ることが分かる。
さらに、エッジフォーミングの前に予曲げを実施するこ
とにより、金属帯端部の潰れを最小限に抑えることが可
能であることがわかる。
【0024】
【表1】
【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、形
状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および上面
図である。
【図2】本発明を適用した場合の各成形曲率、肉厚に応
じて設定された上下ロールギャップ例を示す図である。
【図3】ロール直下近傍の金属帯成形進行状況を示す図
である。
【図4】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である。
【図5】本発明を適用した場合のロール共用性を示す曲
率、肉厚分布の例である。
【図6】予曲げ形状例である。
【図7】本発明におけるスラスト力を示す図である。
【図8】従来法のエッジベンドロールの断面例である。
【図9】Wベンド方式ブレークダウンロールの例であ
る。
【図10】寸法精度を悪化しているエッジ増肉の例を示
す金属帯の断面図である。
【図11】寸法精度を悪化している曲げ部圧痕の例を示
す金属帯の断面図である。
【図12】エッジフォーミングの際に発生する潰れを示
す断面図である。
【符号の説明】 1 上ロール 2 下ロール 3 金属帯 4 スラスト力 5 エッジ部増肉 6 曲げ部圧痕 7 端部潰れ 8 金属帯端部 9 金属帯中央部 10 フィン 11 端部潰れ代 12 圧痕減肉代 13 上ロールと金属帯の接触部 14 上ロール履歴 15 下ロール履歴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−41021(JP,A) 特開 平4−319021(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21D 5/12

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のエッジフォーミングのための初
    期ロール群において、予め金属帯端部を下式を満足する
    範囲に内曲げした後に、金属帯幅方向に二分割してライ
    ン両側に配置した水平上ロールが、成形の所定肉厚に応
    じて、鉛直方向を旋回軸としたロール旋回位置、板幅方
    向の位置、をそれぞれ調整することを可能とした成形ス
    タンドによって、前記水平上ロールの金属帯進行方向下
    流側を金属帯中心側に傾斜させ、金属帯の端部を曲げる
    ことを特徴とする溶接管の成形方法。 5≦θe ≦60 0.05≦l/W≦0.3 但し、θe:内曲げ後の金属帯端部と金属素板水平面と
    のなす角度(deg.) l:金属帯端部から曲げ位置の距離 W:金属帯幅
  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のエッジフォーミングのための初
    期ロール群において、予め金属帯端部を下式を満足する
    範囲に内曲げした後に、金属帯幅方向に二分割してライ
    ン両側に配置した上下一対の上下ロールがそれぞれ成形
    の所定外径、肉厚に応じて、鉛直方向を旋回軸としたロ
    ール旋回位置、板幅方向の位置、をそれぞれ調整するこ
    とを可能とした成形スタンドによって、前記上下ロール
    のうち、上ロールの金属帯進行方向下流側を金属帯中心
    側に傾斜させ、金属帯の端部を曲げることを特徴とする
    溶接管の成形方法。 5≦θe ≦60 0.05≦l/W≦0.3 但し、θe:内曲げ後の金属帯端部と金属素板水平面と
    のなす角度(deg.) l:金属帯端部から曲げ位置の距離 W:金属帯幅
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