JP3876501B2

JP3876501B2 - Welded pipe manufacturing method and seam guide roll device

Info

Publication number: JP3876501B2
Application number: JP31204397A
Authority: JP
Inventors: 清史上井; 孝司鈴木; 貞和升田; 修一日下; 幸夫関根; 昭夫佐藤; 謙一岩崎; 雅伸高橋
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2017-11-13
Also published as: JPH11147125A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接管の製造方法およびその製造ラインにおいて使用されるシームガイドロール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電縫管の製造工程は、図４に示すように金属帯Ａを上下一対のブレークダウンロール群１、小径のロールを長手方向および円周方向に多数配置したケージロールあるいは左右一対のクラスタロール群２および上下一対のフィンパスロール群３などから構成された複数の成形ロール群に連続的に通し、順次円筒状に成形した後、高周波電気抵抗溶接（電縫溶接）装置のコンタクトシュー５による直接通電あるいはレーザ等の高エネルギービーム６を照射してシーム部の両エッジを溶融または半溶融状態としつつ、スクイズロール７にて両エッジを突合せ接合する工程を経ることにより鋼管Ｐとなる。なお、４はスクイズロール７の上流側においてオープンパイプの中に装着されるシームガイドロール装置である。
【０００３】
上記のような電縫管の成形では、図５に示すように金属帯エッジ部の軌跡長さｌ_1Eが、金属帯中央部の長さｌ_1Cに比較して長いため、エッジ部が一時的に伸ばされ、エッジストレッチが生じる。この成形中におけるエッジ部と中央部との長さの不均衡により、エッジに対して長手方向の引張応力と圧縮応力が作用する。この圧縮応力がエッジに対して過剰に作用した場合、エッジ部が座屈するため、波打ち現象いわゆる縁波が発生する。特に板厚ｔと外径Ｄの比ｔ／Ｄが小さな、いわゆる薄肉管の製造では、図６に示すような縁波が発生し、エッジ突合せ部の健全な溶接ができず、シームの不揃い、溶け落ち等の溶接欠陥が生じる。特に、レーザビーム等により両エッジを溶融し接合させる場合には、縁波の発生による溶接不良はさらに顕著なものとなる。
【０００４】
この縁波の発生を根絶するための対策として、金属帯エッジ部と中央部の伸び量を初期工程から調節し成形する方法、例えば、成形ロール群の最上流側にロールクラウン量を可変とした圧延ロールを配置し、金属帯中央部に予めエッジ部よりも大きな伸び変形を与える方法（特公昭５４−４８５３号）、金属帯に張力を加えながら金属帯エッジ部と中央部の伸び量が等しくなるように圧延しながら成形する方法（特開平４−８４６２６号）などが試みられてきた。
【０００５】
しかし、特公昭６４−４８５３号公報では、ロールクラウン量を可変とした圧延ロールを成形ロール群の最上流に配置しなければならず、既存設備の改造は現実的に不可能である。また、可変圧延ロールの配置は、設備投資が多大となり製造コストの増加となる。さらに、適正な予ひずみ量は管外径、肉厚および材質により異なるため、管の全種類について設定が必要となり、設定作業が非常に煩雑となる。しかも、ｔ／Ｄが小さい管では、予ひずみの導入によりブレークダウン初期過程でエッジ座屈が発生するという問題がある。
【０００６】
また、特開平４−８４６２６号公報では、圧延量と張力を微妙に調整する必要性があるため、上流から下流に至るまでのロール回転速度、各上下ロール位置（圧延量）および圧延による素材の先進量を、素材の肉厚公差も鑑みながら全ロールに即座にフィードバックしなければならず、実用的とは言えない。しかも、同一管外径においても肉厚が異なる場合には金属帯エッジ部と中央部の延伸量を同一とするため、カリバーの異なったロールが必要となり、ロール費用およびロール組み替え時間を多大に要するという問題があった。
【０００７】
このような問題に対して、薄肉管成形中の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べく、フィンパスロールとスクイズロール間で管のエッジ部下側を上方に押し上げつつガイドするシームガイドロール（以下、押し上げロールと呼ぶ）を設置する技術が提案されている。これはエッジ部の長手方向にエッジストレッチに対応する伸びを生じているために余った材料を連続的に上方へ押し上げ、エッジ部にテンションを与えることにより、溶接直前のエッジにおいて見掛け上、縁波を消去するものである。
かかる技術として、例えば、特公昭６１−３４９０８号公報では、エッジの押し付け量を調整するため、図７に示すように押し上げロール８が、ターンバックル１６を備えた左右一対のアジャストロッド１７により支持された構造の装置を示している。しかし、このような構造の装置では、押し上げロール８がそれ自体独立して設けられ、オープンパイプＰのエッジ部を支える押し上げロール８の押し付け量の調整をターンバックル構造で調整する機構であるため、遠隔操作もできないという問題があった。
【０００８】
また、本出願人らは、この問題を解決するべく、押し上げロール構造を改良し、押し上げロールの押し上げ量を遠隔操作できる構造を提案している（特開平５−２０８２１３号）。すなわち、図８および図９に示すように、このシームガイドロール装置４は、昇降装置１３を設けて押し上げロール８の押し上げ量を遠隔操作できる構造としている。なお、１０は装置本体、１１は押し上げロール８の軸受部、１４はボトムロール、１５はボトムロール１４の軸受部である。
【０００９】
一方、特開平５−２７７７５７号公報では、押し上げ条件を全く規定せず、実施例中において押し上げロールの設定位置をトップロール中心からトップロール半径以内に設定し、通電点からスクイズロールセンター間でのシーム部が加熱・加圧・溶接される直前での押し上げを行うことによる電縫管の製造方法を提案しているが、押し上げ量に関する記述がなく、単にＶ収束角を拡大することによる溶接効率の改善のみを示唆している。また、この出願では、押し上げロール位置が高周波電流で通電加熱される部分に相当するため、スパークやフラッシュ等による異物の噛み込みに関する影響も考えられるため、長時間の実操業では大きな問題が残る。
【００１０】
また、特開平７−１６７６０号公報では、電縫管の製造方法として前述の３件の出願と同様に押し上げロールに関する内容を示しているが、この出願においても押し上げ条件を全く規定していない。実施例においては、押し上げロールの設定位置を通電点（コンタクトシュー）の上流側とし、スクイズロールに近い程良いと述べているにもかかわらず、押し上げ位置を全く明示せずに、押し上げ量として５ｍｍ以内が適正条件と述べている。しかし、押し上げの効果は、エッジ部の長手方向にエッジストレッチに対応する伸びが生じているために余った材料を連続的に上方へ押し上げ、エッジ部にテンションを与えることにより、溶接直前のエッジにおいて見掛け上、縁波を消去するものであるから、押し上げ量の適正値は、押し上げロールの長手方向の位置に依存する特性を持つため、特開平７−１６７６０号公報の場合においても、実現可能な製造方法、製造条件を明示しているとは言えない。
【００１１】
本発明者らは、上記従来技術の問題点を解決するため、縁波の消去に有効な押し上げ位置と必要な押し上げ量を同定し、エッジ部を押し上げても形状不良のない電縫管の製造方法を提案している（特開平９−１２３２号）。この技術によれば、本発明者らが先に出願した装置に関する発明（特開平５−２０８２１３号）と併せて、縁波のない、かつ、図１０に示すごとき断面形状が上方に瓜状の形状不良とならない造管が可能となっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実操業においては、小径管から大径管まで、しかも、薄肉管から厚肉管のサイズまで様々な管が製造される。小径管の造管においては、管内径の制約により管内に配備されるシームガイドロール装置も小型となるため、そのシームガイドロール装置に装着される押し上げロール径は、必然的に小径ロールとならざるを得ない。このような小径の押し上げロールを用いた場合、押し上げ位置と押し上げ量を本発明者らの先の出願（特開平９−１２３２号）に規定すると、図１１に示すように、押し上げ部でエッジが局部的に塑性変形し、押し上げロール８とスクイズロール７間のエッジにテンションを与えることができないばかりか、過度のエッジストレッチにより、縁波の助長、エッジ突合せ形状の悪化による溶接欠陥の誘発、製品形状の悪化等を生じる場合もある。
また、板厚が１５ｍｍを超えるような厚肉管の製造において、図１２に示すようにシーム部の両エッジの高さ方向位置がギャップＧだけ離れる、いわゆる目違いの抑制に、上述のような押し上げロールを用いると、押し上げ時に作用する荷重により押し上げロールが圧壊する場合もある。
【００１３】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、小径管から大径管まで、かつ、薄肉管から厚肉管まで、縁波の抑制および両エッジ突合せ状態の制御に有効なシームガイドロール装置およびそれを用いた溶接管の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、金属帯を複数のロール成形スタンドにより連続的に円筒状に成形する工程において、最終フィンパスロールとスクイズロールとの間に配置した押し上げロールにより縁波を抑制・安定化し、該安定化したシーム部両エッジを高周波電気抵抗溶接あるいはレーザ等の高エネルギービームを照射して溶融または半溶融状態としつつ、スクイズロールにて両エッジを突合せ接合する溶接管の成形方法について鋭意研究を重ねてきた結果、シームガイドロール装置に装着される押し上げロールを複数対とし、それぞれの対の押し上げロールの高さ方向位置を遠隔操作で調整することにより、様々な管サイズの造管においても縁波が十分に抑制され、かつ、両エッジの突合せ形状も最適化され、溶接不良のない、安定した溶接部品質を持つ溶接管が製造できることを究明した。
本発明は、以上の知見に基づいて構成されたものであり、その要旨は、
金属帯を複数のロール成形スタンドにより連続的に円筒状に成形しつつ、両エッジ突合せ部を溶接する溶接管の製造方法において、金属帯のエッジ部を、最終フィンパスロールとスクイズロールとの間に配置した複数対の押し上げロールにより長手方向に大きな円弧状となるように押し上げながら突合せ溶接をすることを特徴とする溶接管の製造方法にある。
また、この製造方法に使用するシームガイドロール装置は、溶接管の製造ラインにおける最終フィンパスロールとスクイズロールとの間に設置されるシームガイドロール装置において、長手方向に配置され、金属帯の両エッジ部を押し上げる複数対の押し上げロールと、各対の前記押し上げロールの高さ方向位置を遠隔操作により各々調整可能とし、各対の前記押し上げロール全体として、長手方向に大きな円弧状となるように金属帯を押し上げ可能とする昇降装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明におけるシームガイドロール装置の押し上げロールは、最終フィンパスロールとスクイズロールとの間にあって長手方向に複数対配置されており、各対の押し上げロールの高さ方向位置をそれぞれ昇降装置により遠隔操作で調整可能となっているので、各対の押し上げロールの高さ方向位置を適正に設定することにより金属帯エッジ部を長手方向に大きな円弧部で押し上げることができる。そのため、エッジ部に局部的な塑性変形を発生せしめることなく適正なテンションを与えることができるため、縁波の発生を抑制することができる。
また、小径管の製造においては、その内部に挿入されるシームガイドロール装置の物理的な制約上、押し上げロール径を小さくせざるを得ないが、このような小径の押し上げロールを用いても多段化されているため、実質的に大径ロールを用いたものに等しく、エッジ部に局部的な塑性変形を発生せしめることなく縁波の発生を抑制することができる。
また、厚肉管の製造の場合でも、押し上げロールが多段化されているので、押し上げ反力を分散させることができ、押し上げロールの破損、圧壊等を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態におけるシームガイドロール装置の側面図で、図２は正面図である。
このシームガイドロール装置４Ａは、図４に示す溶接管の製造ラインにおいて、最終のフィンパスロール３とスクイズロール７との間に、従来のシームガイドロール装置４に代えて設置される。また、このシームガイドロール装置４Ａは、図８、図９のように開口部の狭いオープン管の中に装着され、金属帯エッジ部を複数対の押し上げロールにより管内部から上方へ押し上げる。なお、両エッジ部を溶融するための装置として、高周波直接通電装置のコンタクトシュー５と併用して、レーザ溶接装置６を配置しても良い。
図１、図２において、８は金属帯エッジ部を下方より押し上げる左右一対の押し上げロールであり、軸受部材１１に軸１２により支持されている。このように回転自在に軸支される一対の押し上げロール８を装置本体１０の長手方向に複数対タンデム状に配置し、さらに各対の押し上げロール８の軸受部材１１を本体１０に装着した各々の昇降装置１３により支持し、遠隔操作により各対の押し上げロール８の高さ方向位置をそれぞれ調整可能としている。また、各々の押し上げロール８の高さ方向位置は図示しない位置検出器により検出するようになっている。図中、１４はボトムロール、１５はボトムロール１４の軸受部である。
【００１７】
押し上げロールの直径は、押し上げの効果が前述のごとく、エッジ部の長手方向にエッジストレッチに対応する伸びが生じているために余った材料を連続的に上方へ押し上げ、エッジ部にテンションを与えることにより、溶接直前のエッジにおいて見掛け上、縁波を消去するものであるから、弾塑性帯である金属帯のエッジにテンションを十分に与えるためには、局部的な塑性変形を与えないよう、なるべく直径を大きくした方がよい。しかしながら、小径管の製造においては、管内に大きな直径を有する押し上げロールを配置するには構造上無理がある。このため、小径管の製造時に小さな直径の押し上げロールを有した前記従来のシームガイドロール装置４を用いると、図１１に示すように、押し上げ部でエッジが局部的に塑性変形し、押し上げロールとスクイズロール間のエッジにテンションを与えることができないばかりか、過度のエッジストレッチにより、縁波の助長、エッジ突合せ形状の悪化による溶接欠陥の誘発、製品形状の悪化等を生じる。このため、本発明の実施の形態で示すように、押し上げロール８の直径は小径であるが、押し上げロール８を多段化し、各押し上げロール８の高さ方向位置を適正化することにより、図３に示すように、押し上げ時の金属帯エッジ部の軌跡を大きな円弧とすることができる。すなわち、見掛け上押し上げロール８の直径を大きくすることが可能となり、エッジの局部的な塑性変形を防止し、押し上げロール８とスクイズロール３間のエッジに十分なテンションを与えることができる。
【００１８】
また、特に厚肉管の製造においては、押し上げ時に作用する押し上げ反力が非常に大きいため、前記従来のシームガイドロール装置４を用いると、管内面の押し上げロールとの接触部が塑性変形し、偏肉分布（減肉）あるいはロールマークを生じる。また、最悪の場合には、押し上げロールが圧壊し、管内面に手直し不能な傷を生じる。このため、上記押し下げロール８を多段化することにより、押し上げ時に作用する押し上げ反力を各段に分散し、偏肉分布あるいはロールマークおよび押し上げロールの圧壊を防止することができる。
なお、押し上げロールの段数は、見掛け上の押し上げロールの大径化および押し上げ反力の分散の点で、できるだけ多い方が有利であるが、後述する実施例の結果から２段以上とすることで十分な効果が得られる。
【００１９】
【実施例】
実施例１．
表１は、特開平５−２０８２１３号公報による技術であるシームガイドロール装置４と本発明のシームガイドロール装置４Ａを使用し、外径・肉厚の異なる電縫管を製造した場合の目違いおよび縁波抑制効果を示す。シームガイドロール装置４、４Ａは、図４に示すごとく最終のフィンパスロール３とスクイズロール７との間に設置する。
【００２０】
【表１】

【００２１】
本発明のシームガイドロール装置４Ａの構造としては、図１に示すごとく押し上げロール８を多段化し、各ロールの昇降の遠隔操作が行えるものであり、最終のフィンパスロール３とスクイズロール７間で一定の位置に保持する機構としては、特開平５−２０８２１３号公報による技術を採用することにより達成できる。また、押し上げの位置および押し上げ量の決定は、複数段の押し上げロール８のうち、最大の押し上げ量を与える押し上げロールの位置および押し上げ量を、特開平９−１２３２号公報による技術を採用することにより、縁波抑制効果が十分得られる押し上げ位置および押し上げ量にすることができる。また、縁波の計測は、図４中のコンタクトシュー５の上下動を絶縁処理を施した接触式変位計により両側（ドライブ側、オペレータ側）ともに計測し、目違い量Ｇは上記それぞれの縁波の差分値として計測した。なお、目違い、縁波抑制効果の指標としては、以下の式から得られる目違い変化率、縁波変化率で表した。
【００２２】
【数１】

【００２３】
また、溶接品質の指標として、造管したサンプルから任意の溶接箇所の５０点を断面研磨し観察した際に、溶接欠陥が存在したサンプルの割合を以下の式から得られる溶接欠陥発生率として表した。
【００２４】
【数２】

【００２５】
表１に示すごとく、本発明以外の方法にて押し上げを実施した場合には、目違い、縁波抑制効果が十分でない、あるいは、逆に目違い、縁波の助長により溶接欠陥を生じる。また、押し上げ荷重の過負荷により押し上げロールが破損する等の不具合を生じる。これに対し、本発明では、比較例に生じる不具合が一切なく、安定した溶接品質を持つ溶接管の製造が可能である。
【００２６】
実施例２．
表２に、外径１１４．３ｍｍ、肉厚１．２ｍｍ、材質ＳＵＳ３０４を用いて、５ｋｗのレーザにて、管外面側の上面から照射し溶接管を造管した場合における目違い、縁波の抑制効果と溶接欠陥の発生率を示す。なお、縁波の計測は、スクイズロール７の上流側１２０ｍｍの位置にセットした非接触型レーザ変位計により両エッジ（ドライブ側、オペレータ側）の上下動をともに計測し、目違い量Ｇは上記それぞれの差分値として計測した。なお、目違い、縁波抑制効果の指標としては、上記式から得られる目違い変化率、縁波変化率で表した。
【００２７】
【表２】

【００２８】
表２に示すごとく、本発明以外の方法にて造管した場合には、目違い、縁波の抑制効果が不十分となり、多数の溶接欠陥を誘発する。これに対し、本発明では、比較例に比べ目違い、縁波の抑制効果に優れ、溶接欠陥の発生を抑制することができる。また、押し上げロール段数を２段以上とすることで十分な効果が得られることがわかる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、様々な管外径および肉厚を持つ溶接管の製造において、複数対の押し上げロールを備えたシームガイドロール装置を最終のフィンパスロールとスクイズロールとの間に設置し、該押し上げロールの高さ方向位置を遠隔操作で調整することにより、金属帯エッジ部を長手方向に大きな円弧状となるように押し上げることができるので、エッジ部の縁波を適切に抑制し、溶接品質を向上した溶接管の製造が可能となる。さらには、非常に高いレベルでエッジ安定度が要求されるレーザ等の高エネルギービームを用いた溶接管の製造において、縁波の抑制とエッジ突合せ状態の安定化により、常に安定した溶接品質を持つ溶接管の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシームガイドロール装置の側面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】本発明のシームガイドロール装置の作用説明図である。
【図４】溶接管の製造ラインを示す模式図である。
【図５】ロール成形におけるエッジストレッチを示す説明図である。
【図６】シーム部に生じる縁波を示す説明図である。
【図７】従来のシームガイドロール装置の正面図である。
【図８】従来の他のシームガイドロール装置の正面図である。
【図９】図８のシームガイドロール装置の側面図である。
【図１０】押し上げロールの押し上げ量によりエッジ部の形状変化を示す説明図である。
【図１１】従来のシームガイドロール装置の作用説明図である。
【図１２】エッジ部の目違いを示す説明図である。
【符号の説明】
１ブレークダウンロール群
２ケージロールまたはクラスタロール群
３フィンパスロール群
４Ａシームガイドロール装置
５コンタクトシュー
６レーザビーム溶接装置
７スクイズロール
８押し上げロール
１０装置本体
１１押し上げロールの軸受部材
１２軸
１３昇降装置
１４ボトムロール
１５ボトムロールの軸受部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a welded pipe manufacturing method and a seam guide roll device used in the manufacturing line.
[0002]
[Prior art]
In general, as shown in FIG. 4, the manufacturing process of the electric resistance welded tube includes a pair of upper and lower breakdown roll groups 1 of metal bands A, a cage roll having a plurality of small-diameter rolls arranged in the longitudinal direction and the circumferential direction, or a pair of left and right clusters. After sequentially passing through a plurality of forming roll groups composed of a roll group 2 and a pair of upper and lower fin pass roll groups 3 and the like, and sequentially forming into a cylindrical shape, a contact shoe 5 of a high-frequency electric resistance welding (electro-sewing welding) apparatus The steel pipe P is obtained through a process of butt-joining both edges with a squeeze roll 7 while the both edges of the seam portion are melted or semi-molten by irradiating directly with a high energy beam 6 such as laser. Reference numeral 4 denotes a seam guide roll device mounted in an open pipe on the upstream side of the squeeze roll 7.
[0003]
In the formation of the above-described electric resistance welded tube, as shown in FIG. 5, since the locus length l _1E of the metal band edge portion is longer than the length l _1C of the metal band center portion, the edge portion is temporarily The edge stretch occurs. Due to the imbalance of the length between the edge part and the center part during the molding, a tensile stress and a compressive stress in the longitudinal direction act on the edge. When this compressive stress acts excessively on the edge, the edge portion buckles, so that a so-called edge wave is generated. In particular, in the manufacture of a so-called thin tube where the ratio t / D of the plate thickness t and the outer diameter D is small, an edge wave as shown in FIG. 6 occurs, and the edge butt portion cannot be welded smoothly, and the seam is uneven. Weld defects such as burn-off occur. In particular, when both edges are melted and joined by a laser beam or the like, the welding failure due to the generation of edge waves becomes even more prominent.
[0004]
As a measure to eradicate the generation of this edge wave, a method of adjusting the forming amount of the metal band edge part and the central part from the initial process and forming, for example, the roll crown amount is variable on the most upstream side of the forming roll group A method in which a rolling roll is arranged and the metal strip is deformed in advance at the center of the metal strip in advance (Japanese Examined Patent Publication No. Sho 54-4853). A method of forming while rolling (JP-A-4-84626) has been tried.
[0005]
However, in Japanese Examined Patent Publication No. 64-4853, it is necessary to arrange a rolling roll having a variable roll crown amount in the uppermost stream of the forming roll group, and it is practically impossible to modify the existing equipment. In addition, the arrangement of the variable rolling rolls requires a large capital investment and increases the manufacturing cost. Furthermore, since the appropriate amount of pre-strain varies depending on the pipe outer diameter, wall thickness, and material, setting is required for all types of pipes, and the setting work becomes very complicated. In addition, a tube with a small t / D has a problem that edge buckling occurs in the initial breakdown process due to the introduction of pre-strain.
[0006]
Further, in JP-A-4-84626, since it is necessary to finely adjust the rolling amount and tension, the roll rotation speed from the upstream to the downstream, the respective upper and lower roll positions (rolling amount), and the material by rolling The advanced amount must be immediately fed back to all rolls in consideration of the thickness tolerance of the material, which is not practical. Moreover, when the wall thickness is different even at the same pipe outer diameter, the metal band edge part and the central part have the same stretch amount, so that different rolls of caliber are required, and roll cost and roll reassembly time are greatly required. There was a problem.
[0007]
For such problems, while allowing the generation of edge waves during thin-walled pipe forming to some extent and erasing the edge waves once generated, while pushing up the lower edge of the tube upward between the fin pass roll and squeeze roll Techniques have been proposed for installing a guiding seam guide roll (hereinafter referred to as a push-up roll). This is because the elongation corresponding to the edge stretch is generated in the longitudinal direction of the edge portion, and the excess material is continuously pushed upward and tension is applied to the edge portion. Is to erase.
As such a technique, for example, in Japanese Patent Publication No. 61-34908, the push-up roll 8 is supported by a pair of left and right adjusting rods 17 having a turnbuckle 16 as shown in FIG. Shows a device of different structure. However, in the apparatus having such a structure, the push-up roll 8 is provided independently, and is a mechanism for adjusting the pressing amount of the push-up roll 8 that supports the edge portion of the open pipe P with the turnbuckle structure. There was a problem that remote control was not possible.
[0008]
In order to solve this problem, the applicants have proposed a structure in which the push-up roll structure is improved and the push-up amount of the push-up roll can be remotely controlled (Japanese Patent Laid-Open No. 5-208213). That is, as shown in FIGS. 8 and 9, the seam guide roll device 4 has a structure in which the lifting device 13 is provided to remotely control the push-up amount of the push-up roll 8. In addition, 10 is an apparatus main body, 11 is a bearing part of the raising

roll

8, 14 is a bottom roll, 15 is a bearing part of the bottom roll 14.
[0009]
On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-277757, the push-up condition is not defined at all, and the setting position of the push-up roll is set within the top roll radius from the center of the top roll in the examples, and between the energization point and the squeeze roll center. We have proposed a method for manufacturing an electric resistance welded tube by pushing up immediately before the seam is heated, pressurized, and welded, but there is no description about the push-up amount, and welding efficiency by simply expanding the V convergence angle This suggests only improvement. Further, in this application, since the push roll position corresponds to a portion that is energized and heated by a high-frequency current, there is a possibility of influence on the biting of foreign matter due to sparks, flashes, etc., so that a big problem remains in long-time actual operation.
[0010]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-16760 discloses the contents relating to the push-up roll as the above-mentioned three applications as a method for manufacturing the electric resistance welded tube, but this application does not define any push-up conditions. In the embodiment, although the setting position of the push-up roll is the upstream side of the energization point (contact shoe) and it is better to be closer to the squeeze roll, the push-up position is not shown at all, and the push-up amount is 5 mm. The inside states are appropriate conditions. However, the effect of the push-up is that the elongation corresponding to the edge stretch occurs in the longitudinal direction of the edge part, so that the surplus material is continuously pushed up and tension is applied to the edge part. Since the edge wave is apparently erased, the appropriate value of the push-up amount has a characteristic that depends on the position in the longitudinal direction of the push-up roll, and can be realized even in the case of Japanese Patent Laid-Open No. 7-16760. It cannot be said that the manufacturing method and manufacturing conditions are clearly indicated.
[0011]
In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present inventors have identified an effective push-up position and a required push-up amount for erasing the edge wave, and manufactured an ERW tube that has no shape defect even if the edge portion is pushed up. A method has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 9-1232). According to this technique, in addition to the invention relating to the device previously filed by the present inventors (Japanese Patent Laid-Open No. 5-208213), there is no edge wave, and the cross-sectional shape as shown in FIG. It is possible to make pipes that do not have shape defects.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in actual operation, various pipes are manufactured from small-diameter pipes to large-diameter pipes, and from thin-walled pipes to thick-walled pipes. In pipe making of small-diameter pipes, the seam guide roll device installed in the pipe becomes small due to the restriction of the pipe inner diameter, so the push-up roll diameter mounted on the seam guide roll device is inevitably not a small-diameter roll. I do not get. When such a small-diameter push-up roll is used, if the push-up position and push-up amount are specified in the previous application of the present inventors (Japanese Patent Laid-Open No. 9-1232), as shown in FIG. Locally plastically deformed, not only can not apply tension to the edge between the push-up roll 8 and the squeeze roll 7, but also excessive edge stretching promotes edge waves, induces welding defects due to deterioration of edge butt shape, product Deterioration of the shape may occur.
Further, in the manufacture of a thick tube having a plate thickness exceeding 15 mm, the height direction positions of both edges of the seam portion are separated by a gap G as shown in FIG. When a push-up roll is used, the push-up roll may be crushed by a load that acts during push-up.
[0013]
The present invention has been made in view of such a situation, and is effective in suppressing edge waves and controlling both edge butt states from a small-diameter pipe to a large-diameter pipe and from a thin-walled pipe to a thick-walled pipe. It is an object of the present invention to provide a guide roll device and a method for manufacturing a welded pipe using the guide roll device.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In the process of continuously forming a metal strip into a cylindrical shape by a plurality of roll forming stands, the present inventors suppress and stabilize the edge wave by a push-up roll disposed between the final fin pass roll and the squeeze roll, Intensive research on forming method of welded pipe where both edges of the stabilized seam part are melted or semi-molten by irradiating high energy beam such as high frequency electric resistance welding or laser and butt-joining both edges with squeeze roll As a result of stacking up and down, multiple pairs of push-up rolls to be mounted on the seam guide roll device, and by adjusting the height direction position of each pair of push-up rolls remotely, even in pipe making of various pipe sizes Edge waves are sufficiently suppressed, and the butt shape of both edges is optimized, ensuring stable weld quality without weld defects. Welded pipe was investigated can be produced.
The present invention is configured based on the above knowledge, and the gist thereof is as follows.
In a method for manufacturing a welded pipe in which a metal strip is continuously formed into a cylindrical shape by a plurality of roll forming stands and welded at both edge butt portions, the edge portion of the metal strip is placed between the final fin pass roll and the squeeze roll. A welding pipe manufacturing method is characterized in that butt welding is performed while pushing up a plurality of pairs of push-up rolls arranged in a large arc shape in the longitudinal direction.
In addition, the seam guide roll device used in this manufacturing method is a seam guide roll device installed between the final fin pass roll and the squeeze roll in the weld pipe production line, and is arranged in the longitudinal direction, so A plurality of pairs of push-up rolls that push up the edge portion, and the height direction position of each pair of the push-up rolls can be adjusted by remote control so that each pair of the push-up rolls has a large arc shape in the longitudinal direction. And a lifting / lowering device capable of pushing up the metal band .
[0015]
The push-up rolls of the seam guide roll device according to the present invention are arranged between the final fin pass roll and the squeeze roll in a plurality of pairs in the longitudinal direction, and the height direction position of each pair of push-up rolls is remotely operated by the lifting device. Therefore, the metal band edge portion can be pushed up by a large arc portion in the longitudinal direction by appropriately setting the height direction position of each pair of push-up rolls. Therefore, since an appropriate tension can be applied without causing local plastic deformation at the edge portion, generation of edge waves can be suppressed.
Further, in the manufacture of a small diameter tube, the diameter of the push-up roll must be reduced due to physical restrictions of the seam guide roll device inserted therein, but even if such a small-diameter push-up roll is used, multiple stages are required. Therefore, it is substantially the same as that using a large-diameter roll, and the generation of edge waves can be suppressed without causing local plastic deformation at the edge portion.
Even in the case of manufacturing a thick-walled tube, the push-up roll is multi-staged, so that the push-up reaction force can be dispersed, and the push-up roll can be prevented from being broken or crushed.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a side view of a seam guide roll device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view.
This seam guide roll device 4A is installed between the final fin pass roll 3 and the squeeze roll 7 in place of the conventional seam guide roll device 4 in the weld pipe manufacturing line shown in FIG. Further, the seam guide roll device 4A is mounted in an open pipe having a narrow opening as shown in FIGS. 8 and 9, and pushes the metal strip edge portion upward from the inside of the pipe by a plurality of pairs of push-up rolls. In addition, as a device for melting both edge portions, the laser welding device 6 may be arranged in combination with the contact shoe 5 of the high-frequency direct energization device.
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 8 denotes a pair of left and right push-up rolls that push up the metal band edge portion from below, and is supported on the bearing member 11 by the shaft 12. A pair of push-up rolls 8 rotatably supported in this way are arranged in a plurality of pairs in tandem in the longitudinal direction of the apparatus main body 10, and each of the pair of push-up rolls 8 mounted with the bearing member 11 on the main body 10. It supports by the raising / lowering apparatus 13, and can adjust the height direction position of each pair of push-up roll 8 by remote control, respectively. Further, the height direction position of each push-up roll 8 is detected by a position detector (not shown). In the figure, 14 is a bottom roll, and 15 is a bearing portion of the bottom roll 14.
[0017]
The diameter of the push-up roll is such that, as described above, the effect of the push-up is caused by the elongation corresponding to the edge stretch in the longitudinal direction of the edge portion, so that the excess material is continuously pushed upward and tension is applied to the edge portion. Therefore, in order to give sufficient tension to the edge of the metal band that is an elasto-plastic band, it seems to eliminate local plastic deformation as much as possible. It is better to increase the diameter. However, in manufacturing a small-diameter pipe, it is structurally impossible to arrange a push-up roll having a large diameter in the pipe. For this reason, when the conventional seam guide roll device 4 having a small-diameter push-up roll at the time of manufacturing a small-diameter pipe is used, the edge is locally plastically deformed at the push-up portion as shown in FIG. Not only cannot tension be applied to the edges between the squeeze rolls, but excessive edge stretching causes the promotion of edge waves, induction of weld defects due to deterioration of the edge butt shape, and deterioration of the product shape. For this reason, as shown in the embodiment of the present invention, the push-up roll 8 has a small diameter, but the push-up rolls 8 are multi-staged, and the height direction positions of the push-up rolls 8 are optimized, as shown in FIG. As shown in Fig. 4, the locus of the metal band edge portion when pushed up can be a large arc. That is, it is possible to increase the apparent diameter of the push-up roll 8, prevent local plastic deformation of the edge, and apply sufficient tension to the edge between the push-up roll 8 and the squeeze roll 3.
[0018]
In addition, particularly in the manufacture of thick-walled pipes, the reaction force acting on the push-up is very large. Therefore, when the conventional seam guide roll device 4 is used, the contact portion of the pipe inner surface with the push-up roll is plastically deformed, Uneven distribution (thinning) or roll mark is generated. In the worst case, the push-up roll is crushed, and the inner surface of the pipe is damaged. For this reason, by making the push-down roll 8 multi-stage, the push-up reaction force acting at the time of push-up can be dispersed to each stage, and the uneven thickness distribution or the roll mark and the push-up roll can be prevented from being crushed.
The number of stages of the push-up roll is advantageous as much as possible from the standpoint of increasing the diameter of the push-up roll and the dispersion of the push-up reaction force. A sufficient effect can be obtained.
[0019]
【Example】
Example 1.
Table 1 shows the difference between the seam guide roll device 4 and the seam guide roll device 4A according to the present invention, which are techniques according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-208213, and when the ERW pipes having different outer diameters and thicknesses are manufactured. And edge wave suppression effect. The seam

guide roll devices

4 and 4A are installed between the final fin pass roll 3 and the squeeze roll 7 as shown in FIG.
[0020]
[Table 1]

[0021]
As the structure of the seam guide roll device 4A of the present invention, as shown in FIG. 1, the push-up rolls 8 are multi-staged, and each roll can be moved up and down remotely, and between the final fin pass roll 3 and the squeeze roll 7 The mechanism for holding the fixed position can be achieved by adopting the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-208213. Further, the position of the push-up and the push-up amount are determined by adopting a technique according to Japanese Patent Laid-Open No. 9-1232 for the position and push-up amount of the push-up roll that gives the maximum push-out amount among the plurality of push-up rolls 8. Therefore, it is possible to set the push-up position and push-up amount so that the edge wave suppressing effect can be sufficiently obtained. Further, the edge wave is measured on both sides (drive side and operator side) with a contact type displacement meter in which the vertical movement of the contact shoe 5 in FIG. 4 is subjected to insulation treatment. It was measured as the difference value of the wave. In addition, as a parameter | index of a mistaking and an edge wave suppression effect, it represented with the mistaking change rate and the edge wave change rate obtained from the following formula | equation.
[0022]
[Expression 1]

[0023]
In addition, as an index of welding quality, when 50 cross-sections of arbitrary welded portions were observed from a piped sample and observed, the ratio of samples in which welding defects existed was expressed as a welding defect occurrence rate obtained from the following equation. did.
[0024]
[Expression 2]

[0025]
As shown in Table 1, when the push-up is carried out by a method other than the present invention, the misalignment and the edge wave suppression effect are not sufficient, or conversely, a weld defect occurs due to the misunderstanding and the promotion of the edge wave. In addition, the push roll is damaged due to overload of the push load. On the other hand, in this invention, there is no fault which arises in a comparative example, and manufacture of the welded pipe with stable welding quality is possible.
[0026]
Example 2
Table 2 shows the difference in the difference between the edge wave and the outer diameter of 114.3 mm, the wall thickness of 1.2 mm, and the material SUS304 when a welded tube is formed by irradiating from the upper surface on the tube outer surface side with a 5 kW laser. The suppression effect and the incidence of welding defects are shown. The edge wave is measured by measuring the vertical movement of both edges (drive side and operator side) with a non-contact type laser displacement meter set at a position 120 mm upstream of the squeeze roll 7. It measured as each difference value. In addition, as a parameter | index of a mistaking and an edge wave suppression effect, it represented with the mistaking change rate and the edge wave change rate obtained from the said formula.
[0027]
[Table 2]

[0028]
As shown in Table 2, when pipes are formed by a method other than the present invention, the effect of suppressing misunderstandings and edge waves becomes insufficient, and many welding defects are induced. On the other hand, in this invention, it is excellent in the difference effect and the suppression effect of an edge wave compared with a comparative example, and can suppress generation | occurrence | production of a welding defect. Further, it can be seen that a sufficient effect can be obtained by setting the number of push-up rolls to two or more.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the manufacture of welded pipes having various pipe outer diameters and wall thicknesses, the seam guide roll apparatus including a plurality of pairs of push-up rolls is used as the final fin pass roll and squeeze roll. It is possible to push up the metal band edge part into a large arc shape in the longitudinal direction by adjusting the height direction position of the push-up roll by remote control. It is possible to manufacture a welded pipe with appropriate suppression and improved welding quality. Furthermore, in the manufacture of welded pipes using high-energy beams such as lasers that require edge stability at a very high level, stable welding quality is always achieved by suppressing edge waves and stabilizing the edge butt condition. Welded pipes can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a seam guide roll device of the present invention.
FIG. 2 is a front view of FIG. 1;
FIG. 3 is an operation explanatory view of the seam guide roll device of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing a production line for welded pipes.
FIG. 5 is an explanatory view showing edge stretch in roll forming.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an edge wave generated in a seam portion.
FIG. 7 is a front view of a conventional seam guide roll device.
FIG. 8 is a front view of another conventional seam guide roll device.
9 is a side view of the seam guide roll device of FIG. 8. FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a change in the shape of an edge portion depending on the amount by which a push-up roll is pushed up.
FIG. 11 is an operation explanatory view of a conventional seam guide roll device.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a difference between edges.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Breakdown roll group 2 Cage roll or cluster roll group 3 Fin pass roll group 4A Seam guide roll apparatus 5 Contact shoe 6 Laser beam welding apparatus 7 Squeeze roll 8 Push-up roll 10 Apparatus main body 11 Bearing member 12 of push-up roll Shaft 13 Lifting apparatus 14 Bottom roll 15 Bearing part of bottom roll

Claims

In the method of manufacturing a welded pipe that welds both edge butt portions while continuously forming a metal strip into a cylindrical shape by a plurality of roll forming stands,
A welded pipe characterized in that butt welding is performed while pushing up the edge of the metal strip so as to form a large arc in the longitudinal direction by a plurality of pairs of push-up rolls arranged between the final fin pass roll and the squeeze roll. Production method.

In the seam guide roll device installed between the final fin pass roll and the squeeze roll in the production line of the welded pipe,
A plurality of pairs of push-up rolls arranged in the longitudinal direction to push up both edges of the metal strip;
A lifting device capable of individually adjusting the height direction positions of the push-up rolls of each pair and capable of pushing up the metal strip so as to form a large arc shape in the longitudinal direction as a whole of the push-up rolls of each pair ; ,
A seam guide roll device for manufacturing a welded pipe.

The seam guide roll device for manufacturing a welded pipe according to claim 2, further comprising a position detector for detecting the height direction position of the push-up roll in pairs.