JP3415996B2 - 円錐台リング接合材用急冷凝固箔の巻取方法 - Google Patents

円錐台リング接合材用急冷凝固箔の巻取方法

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JP3415996B2 JP16350896A JP16350896A JP3415996B2 JP 3415996 B2 JP3415996 B2 JP 3415996B2 JP 16350896 A JP16350896 A JP 16350896A JP 16350896 A JP16350896 A JP 16350896A JP 3415996 B2 JP3415996 B2 JP 3415996B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管等の管同士を
接合する際、接合面に挿入される円錐台リング接合材用
急冷凝固箔を製造するときの巻取方法に関するものであ
る。 【0002】 【従来の技術】鋼管等の管同士の接合手段として、図8
に示すような方法がある。すなわち、接合しようとする
管13および管14の端面を加工し、一方の管13には
凹テーパ15を、他方の管14には凸テーパ16を形成
し、両テーパ15,16の間に円錐台リング接合材12
を挿入して管13と管14を嵌合させ、加熱して接合す
る方法である。この方法は、MIG溶接やTIG溶接に
比べて安価かつ簡易な方法であり、油井鋼管の現地施工
等に採用されている。 【0003】円錐台リング接合材12は、接合対象材中
への拡散成分を有する合金の急冷凝固箔からなる。従来
の円錐台リング接合材は、シート状の箔材から切り出し
て製造されるため、切り捨て部分が多く発生し、製造歩
留まりが低いとともに、切り出し作業に時間がかかると
いう問題があった。 【0004】この問題の対策として本発明者らは、特開
平5−123890号公報により、図9に示すような方
法を提案している。すなわち、単ロール2の表面をテー
パ状に形成し、該テーパ面4に近接し、かつこれとほぼ
平行にるつぼ7のノズル面18を位置せしめ、高速回転
する単ロール2のテーパ面4に、るつぼ7内の溶融金属
19を噴出させて急冷凝固箔8を製造する方法である。
この方法により得られた帯状の急冷凝固箔を所定の長さ
に切断し、切断部を突き合わせることで円錐台リング接
合材を製造することができ、製造歩留まりおよび作業性
が著しく向上する。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上記特開平5−123
890号公報に提案した方法において、単ロール2のテ
ーパ面4上で凝固した急冷凝固箔8は、剥離用ノズル2
0からガスを吹付けて剥離されるが、剥離後の処理手段
については開示していない。剥離された急冷凝固箔は、
幅方向に湾曲しているので巻き取りが困難であり、巻き
取らずにボックス内等に回収すると、該箔が折れ曲がる
等の損傷を受け、また円錐台リング接合材とするときの
取出しが困難で、取出中にも損傷を受けるという問題が
あった。本発明は、鋼管等の管同士を接合する際、接合
面に挿入される円錐台リング接合材用急冷凝固箔を製造
するにあたり、該急冷凝固箔を整然と積層させて巻き取
る方法を提供することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明法は、テーパ付き単ロールのテーパ面に溶融金
属を噴出させて急冷凝固箔を製造する方法において、該
単ロールのテーパ面の傾斜角と同一の傾斜角を有するテ
ーパ付き巻取ロールを、該巻取ロールのテーパ面と前記
単ロールのテーパ面とが平行で、該両ロールの回転軸が
同一平面内となり、かつ該両テーパ面の短径側同士ある
いは長径側同士が対向する位置関係に配置し、前記両ロ
ールを近接させて巻取を開始し、少なくとも一周巻取後
は、前記両テーパ面が平行を維持した状態で該両テーパ
面の間隔が拡大し、かつ前記巻取ロールの短径側が前記
単ロールの長径側に近づく方向に前記巻取ロールを移動
させることを特徴とする円錐台リング接合材用急冷凝固
箔の巻取方法である。 【0007】 【発明の実施の形態】本発明法を図1の例により説明す
る。単ロール2を、回転軸6を軸として高速回転させつ
つ、テーパ面4にるつぼ7から溶融金属を噴出させて急
冷凝固箔8を製造している。そして、単ロール2の近傍
にテーパ付きの巻取ロール1を移動可能に配置してい
る。巻取ロール1のテーパ面3の傾斜角βは、単ロール
2のテーパ面4の傾斜角βと同一である。両テーパ面
3,4が平行で、両ロール1,2の回転軸5,6が同一
平面内となり、かつ巻取ロール1のテーパ面3の短径b
1 側と、単ロール2のテーパ面4の短径b2 側とが対向
する位置関係に配置する。このように短径b1 ,b2
同士を対向させると、長径a1 ,a2 側同士も対向す
る。 【0008】そして、巻取ロール1を単ロール2に近接
させて巻取を開始し、少なくとも一周巻取後は、両テー
パ面3,4が平行を維持した状態で両テーパ面3,4の
間隔dが拡大する方向(y方向)、および巻取ロール1
の短径b1 側が単ロール2の長径a2 側に近づく方向
(x方向)に、巻取ロール1を移動させる。 【0009】つぎに、巻取状況を図2〜図5により詳述
する。まず、巻取開始後、一周巻取直前の状況を図2お
よび図3に示す。図3は図2のA−A矢視図である。両
ロール1,2の回転軸5,6は同一平面内にあり、それ
ぞれ矢印の方向に高速回転し、両テーパ面3,4は平行
で、その間隔はd0 である。少なくとも一周巻取後は、
巻取ロール1をx方向およびy方向に移動させる。移動
量は急冷凝固箔8の厚さ相当量程の微少量である。なお
巻取ロール1は高速回転するので、巻取開始と同時、あ
るいは溶融金属の噴出開始と同時に移動させてもよい。 【0010】巻取終了近くの状態を図4および図5に示
す。図5は図4のA−A矢視図である。巻取の進行に伴
い、巻取ロール1のテーパ面3上の急冷凝固箔8は、積
層されて積層厚が厚くなるため、単ロール2に接触する
おそれが生じる。また、該箔8は幅方向に湾曲している
ので短径側にずれていくため、単ロール2と巻取ロール
1の間で急冷凝固箔8が幅方向に曲げられ、皺が生じた
り破断したりするおそれが生じる。 【0011】したがって、本発明法においては、巻取ロ
ール1を、図4の破線で示す初期位置(両ロール1,2
の間隔d0 )から、実線で示す位置(両ロール1,2の
間隔d1 )まで、矢印で示すように、y方向およびx方
向に移動させることで、急冷凝固箔8の巻取位置P−P
を一定させる。このように移動させることにより、急冷
凝固箔8は整然と積層されて巻き取られる。 【0012】本発明法において、巻取ロール1の移動方
向および移動量は、製造する急冷凝固箔の厚さおよび湾
曲曲率と、巻取ロール1の径および回転速度に応じて、
図4に示す巻取位置P−Pが巻取中一定となるように設
定すればよい。急冷凝固箔の湾曲曲率はテーパ面3,4
の傾斜角βで決まり、傾斜角βは図8に示す対象管の傾
斜角αに応じて90°−αとする。 【0013】なお、本発明法において対象となる急冷凝
固箔8の厚さが薄い場合、巻取ロール1の移動方向およ
び移動量について、x方向の移動は、急冷凝固箔8の厚
さに応じた所定速度で連続的に移動させる必要がある
が、y方向の移動は、段階的に変えて行うこともでき
る。すなわち、例えば下記実施例に示すように、まずx
方向に一定速度で移動を開始させ、ついで、さらにy方
向にも移動させることができ、y方向の移動速度を変化
させることもできる。この場合、巻取位置P−Pは厳密
には変動することになるが、移動方向および移動量を段
階的に変えることで該変動量を抑え、実質的に整然と積
層させて巻き取ることができる。 【0014】また、巻取ロール1は単ロール2に対して
相対的に移動させればよいので、巻取ロール1を固定し
単ロール2を移動させてもよい。しかし、単ロール2に
は溶融金属を供給するためのるつぼ7やロールの冷却設
備が付設されるので、現実的には単ロール2の移動は困
難である。 【0015】本発明において、巻取開始時、単ロール2
からの急冷凝固箔8の剥離は、図9の従来例と同様、剥
離用ノズル20により行うことができる。そして、剥離
した急冷凝固箔8の先端を巻取ロール1に捕捉させるに
は、該箔8が磁性を有する場合は、テーパ面3に永久磁
石あるいは電磁石を埋め込んでおく等の磁気的手段を採
用することができる。該箔8が非磁性の場合は、テーパ
面3に粘着性の物質を付着させる等の手段を採用するこ
とができる。 【0016】つぎに、単ロール2のテーパ面が段付きの
場合の例を図6に示す。円錐台リング接合材の用途によ
っては該リングを段付きにする場合があり、その場合は
単ロール2のテーパ面4を段付きにする。そして、図6
に示すように、巻取ロール1のテーパ面3に、テーパ面
4と対応する形状の段を設けたものを使用し、上記と同
様に巻き取る。 【0017】また、複数の急冷凝固箔を同時に製造する
場合の例を図7に示す。単ロール2に2面のテーパ面4
がたがいに逆方向に設けてある。図示上側のテーパ面に
ついては左上方の巻取ロール1で、下側のテーパ面につ
いては右下方の第2巻取ロール9で、それぞれ上記と同
様にして巻き取る。 【0018】 【実施例】図1に示すようなテーパ付きロールを使用し
て、図2〜図5に示すような方法により急冷凝固箔を巻
き取った。そして、巻き取った急冷凝固箔を切り出して
円錐台リング接合材とし、図8のように鋼管同士を接合
した。鋼管13および14は外径264.4mm、内径2
28.6mm、肉厚17.8mmであり、凹テーパ15およ
び凸テーパ16の傾斜角αは45°、両テーパ15およ
び16の傾斜方向長さは25.2mmである。 【0019】図1において、単ロール2の長径a2 は2
80mm、短径b2 は180mm、幅c2 は50mm、テーパ
面4の傾斜角βは45°とした。テーパ面4の材質は銅
である。単ロール2を1800rpm の高速で回転させつ
つ、るつぼ7から、Fe−9wt%Si−1.5wt%Bか
らなる組成の溶融金属を、噴出圧0.2kg/cm2 でスリ
ット状のノズル開口からテーパ面4に状噴出させた。噴
出位置は、ノズル開口の図1下側端部が、単ロール2の
長径側のテーパ起点より10mmだけ短径側となる位置と
した。 【0020】巻取ロール1の長径a1 は280mm、短径
1 は180mm、幅c1 は50mm、テーパ面3の傾斜角
βは45°とした。テーパ面3に電磁石を埋め込み、急
冷凝固箔8の先端を捕捉した。巻取開始時のテーパ面3
と4の間隔d0 を2mmとし、巻取ロール1の回転数は、
巻取開始から0.5秒間は1780rpm とし、その後は
巻取張力が5kgf の一定値となるように制御した。巻取
開始0.5秒後から、巻取ロール1をx方向に36mm/
分で移動させ、さらに2秒後からy方向に20mm/秒で
移動させた。 【0021】その結果、幅25mm、厚さ約20μmの急
冷凝固箔8を整然と積層して巻き取ることができた。積
層厚さは約15mm、巻取量は約2kgであった。巻き取ら
れた急冷凝固箔は、鋼管同士の接合現場にて、該管のテ
ーパ周長に合わせて切り出し、端面を突合わせて、長径
264mm、短径229mmの円錐台リング接合材とした。
該接合材の形状および寸法とも良好であった。そして、
図8のような上記鋼管同士のテーパ間に挿入し加熱して
接合した結果は良好であった。 【0022】 【発明の効果】本発明によれば、鋼管等の管同士を接合
する際、接合面に挿入される円錐台リング接合材用急冷
凝固箔を凝固後に巻き取るにあたり、ねじれやしわを生
じることなく整然と積層させて巻き取ることができる。
したがって、箔製造時の作業性および歩留まりが向上す
るとともに、工事現場等において管同士を接合するとき
の円錐台リング接合材形成時においても、作業性および
歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明法の例を示す説明図である。 【図2】本発明法の例を示す詳細説明図である。 【図3】本発明法の例を示す詳細説明図であり、図2の
A−A矢視図である。 【図4】本発明法の例を示す詳細説明図である。 【図5】本発明法の例を示す詳細説明図であり、図4の
A−A矢視図である。 【図6】本発明法の別の例を示す説明図である。 【図7】本発明法の別の例を示す説明図である。 【図8】本発明法により得られた円錐台リング接合材の
適用例を示す説明図である。 【図9】従来法の説明図である。 【符号の説明】 1…巻取ロール 2…単ロール 3,4…テーパ面 5,6…回転軸 7…るつぼ 8…急冷凝固箔 9…第2巻取ロール 10…第2テーパ面 11…第2回転軸 12…円錐台リング接合材 13,14…管 15…凹テーパ 16…凸テーパ 17…溶融金属 18…ノズル面 19…ノズル開口 20…剥離用ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津留 英司 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 平5−123890(JP,A) 特開 昭58−135752(JP,A) 特開 昭59−30421(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21C 47/02 B22D 11/06 360 B22D 11/06 390

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 テーパ付き単ロールのテーパ面に溶融金
    属を噴出させて急冷凝固箔を製造する方法において、該
    単ロールのテーパ面の傾斜角と同一の傾斜角を有するテ
    ーパ付き巻取ロールを、該巻取ロールのテーパ面と前記
    単ロールのテーパ面とが平行で、該両ロールの回転軸が
    同一平面内となり、かつ該両テーパ面の短径側同士ある
    いは長径側同士が対向する位置関係に配置し、前記両ロ
    ールを近接させて巻取を開始し、少なくとも一周巻取後
    は、前記両テーパ面が平行を維持した状態で該両テーパ
    面の間隔が拡大し、かつ前記巻取ロールの短径側が前記
    単ロールの長径側に近づく方向に前記巻取ロールを移動
    させることを特徴とする円錐台リング接合材用急冷凝固
    箔の巻取方法。
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