JP4248788B2 - Forming roll and forming method - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロール、特に電縫鋼管成形用のブレークダウンロールに関するものであり、低YR成形品を製造することのできる成形ロールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電縫鋼管、TIG溶接鋼管、レーザー溶接管等の成形鋼管、ロール成形によって成形する角コラム、同様の方法で成形するアルミ管やアルミコラムなどは、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールによって成形される。
【0003】
例えば電縫鋼管は、素材の帯鋼を一群の成形ロールによって連続的に円筒状のオープンパイプに成形したのち、その継目部を電気抵抗溶接法を用いて接合し、製造される。成形ロールは通常十数段のロール群で構成されている。ブレークダウンロールは、駆動された水平ロールで、帯鋼エッジ部の成形を含め半円までの初期成形を行う。サイドロールは非駆動の垂直ロールで、ブレークダウンロール間またはクラスタとして配置される。ブレークダウンロールとサイドロールによって帯鋼を成形した後、フィンパスロールで仕上成形し、スクイズロールによって溶接工程での帯鋼エッジの突き合せ形状をコントロールする。
【0004】
ブレークダウンロールは、通常3〜5組のロール群として構成され、帯鋼を連続的に内曲げ矯正して成形する。ロール群の前段から後段にかけて、ロール形状の曲率半径が徐々に小さくなるようにロールが配置されたタイプや、ロール群の前段においては帯鋼をW型に成形するWベンドロールが配置されたタイプ(図6(c))(例えば特開昭62−50019号公報)、ロール群の前段においては帯鋼の中央部を除く部分を矯正するロールが配置されたタイプ(例えば特開昭63−281713号公報)などがある。いずれのタイプにおいても、ブレークダウンロール群において帯鋼の幅中央部を含めて半円から円筒状に近い形状に成形するため、ロール群の後段においては帯鋼の幅中央部を内曲げ矯正するためのブレークダウンロール(図6(a)(b))が配置される。また、ブレークダウンロールは帯鋼を進行させるための駆動ロールとして機能させるため、上下ロールで帯鋼をピンチした上でロールに駆動回転力を付与している。
【0005】
電縫鋼管の成形用ロールにおいては、ロール取り替え頻度を極力少なくするため、同一の電縫鋼管外径については薄肉から厚肉までの帯鋼全肉厚について共通のロールを用いている。従って、ブレークダウンロールの下ロール表面形状の曲率半径がRLであれば、上ロール表面形状の曲率半径RUは、下ロール曲率半径RLから帯鋼の最大肉厚tmaxを引いた値としている。さらに、異なった電縫鋼管外径についても、ブレークダウンロールを兼用して使用することがある。この場合は、下ロールの曲率半径は外径の大きな電縫鋼管にあわせ、上ロールの曲率半径は外径の小さな電縫鋼管にあわせて定める。その結果、上ロール表面形状の曲率半径RUと下ロール曲率半径RLとの差は、帯鋼の最大肉厚tmaxよりも大きな値となることがある。
【0006】
建築物の構造材料として使用される電縫鋼管においては、地震発生時の電縫鋼管構造部の破断を防止するため、低YRであることが要求されている。又、ラインパイプにおいては、船上から海底まで曲げ変形を加えながらパイプを敷設する時にパイプ長手方向の変形性能が必要で低YRが要求される場合と、輸送流体から異常な圧力を受けた時に円周方向に変形能力を確保する為に低YRが要求される場合がある。
【0007】
自動車部品等において、電縫鋼管をハイドロフォ−ム法により成形した製品が採用され始めている。ハイドロフォ−ム加工法は、内部形状が最終製品形状である割型の内部に素管を入れ、素管の端部から素管内に液を導入して内圧をかけ、両側から押し込み用のシリンダ−で管軸方向に圧縮荷重を付加して押し込み、素管を最終形状に加工する方法である。
【0008】
ハイドロフォ−ム法による加工では、軽量かつ従来法では得られないような高加工度の複雑な形状のものまで成形可能であり、さらに加工時の軸力と内圧を高精度に制御することにより、複雑形状部品の一体成形と高精度化が可能なことから、自動車の軽量化およびコストダウンが可能な車体構造実現の技術として期待されている。
【0009】
ハイドロフォ−ム加工用素管には優れた成形性が要求される。電縫鋼管を素管としてハイドロフォ−ム加工を行った場合、加工度を高めると、局所的に伸びの限界を超え破断が生じることがある。そのため、複雑な形状の製品をハイドロフォ−ム加工するためには、電縫鋼管のどの部位においても低いYRを有し、また良好な延性を有することが必要とされる。
【0010】
電縫鋼管の電縫溶接部については、ポストアニーラと呼ばれる局部熱処理装置によって歪み取り焼きなましを行うことができ、これによって電縫溶接部の延性の改善や低YR化を図ることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
電縫溶接後の電縫鋼管において、電縫溶接部を除く部分についてみると、電縫溶接部の円周方向反対側、すなわち帯鋼の幅中央部に相当する部分において、その他の部分に比較してYRが高く延性が低い部分が存在することがわかった。このような部分が存在すると、電縫鋼管を建築物の構造材料として使用した場合には、地震に際してYRの高い部分が破断の起点となりやすい。また、電縫鋼管をハイドロフォーム加工用素管に用いた場合には、加工度を高めるとやはりYRが高い部分において伸びの限界を超え破断が生じることとなる。従来からの電縫溶接部に適用するポストアニーラに加え、溶接部反対側の部分にまでポストアニーリングを実施しようとすると、新たなポストアニーラ設備を設置することが必要となり、造管の生産性を悪化させることともなる。
【0012】
本発明は、電縫鋼管をはじとめする、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形するロール成形において、成形後において、溶接部を除くいずれの部分においても十分に低いYRを有する成形品を製造することのできる技術を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロールの上ロール表面形状の曲率半径RUは、前述の通り下ロール曲率半径RLから板の最大肉厚tmaxを引いた値としている。そのため、成形する板の肉厚が最大肉厚tmaxより薄い場合には、図7に示すように、上ロール2と下ロール1とが表裏両側から板3を押し付けている部位は押し付け中心部10のみとなる。また、電縫鋼管製造において、異なった電縫鋼管外径についてブレークダウンロールを兼用して使用する場合においては、上ロール表面形状の曲率半径RUと下ロール曲率半径RLとの差は、板の最大肉厚tmaxよりも大きな値となることがある。この場合、たとえ成形する板の肉厚が最大肉厚tmaxであっても、上ロール2と下ロール1とが表裏両側から板3を押し付けている部位は押し付け中心部10のみとなる。
【0014】
成形ロールは板を移動するための駆動ロールとなっているので、所定の押し付け力を確保する必要がある。このため、押し付け中心部10においてはロールによる過大な圧下力によって板が塑性変形を受け、それが原因で押し付け中心部10のYRが上昇し、延性が低下し、さらに硬度が高くなることが明らかになった。特に熱延コイルの幅中央はクラウンの関係で板厚が0.3mm程度厚くなることが多いので、トリムによって熱延コイルの幅中央から採取した板においては板厚が厚く、そのため圧下力が増大して押し付け中心部10のYR上昇の程度がより大きくなる。
【0015】
図1に示すように、下ロール1の幅中央部の押し付け中心部10に凹部4を形成すれば、押し付け中心部10において上下ロールが板を押し付ける状況が解消され、ロールの圧下力は押し付け中心部10の両側に分散される。その結果、押し付け中心部10の局部圧下を防止することができ、当該部位のYR上昇を防止することができるので、低YRの金属成形品を製造することが可能になる。
【0016】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
(1)板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロールの下ロール1の形状は、押し付け中心部両側のロール形状が曲率半径R1であり、該押し付け中心部両側のロール形状に接する半径R1の仮想円11を描いたとき、押し付け中心部のロール表面位置Cは仮想円11の位置よりもロール中心側に位置しており、該成形ロールの上ロール2の形状は、押し付け中心部及び前記押し付け中心部両側のロール形状の曲率半径がR1から成形する板のうち最も厚い板厚を引いた値であり、第2の仮想円12は、その半径R2が成形する帯鋼のうち最も薄い板厚tminに上ロール押し付け中心部の表面曲率半径RUを加えた値であり、第2の仮想円12を押し付け中心部両側において下ロール表面に接するように配置したとき、押し付け中心部のロール表面位置Cは第2の仮想円12の位置と同位置あるいは該位置よりもロール中心側に位置していることを特徴とする成形ロール。
(2)板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロールの下ロール1の形状は、押し付け中心部10のロール表面曲率半径R3が、押し付け中心部両側のロール表面曲率半径RLよりも小さく、押し付け中心部の下ロール表面曲率半径R3は、押し付け中心部の上ロール表面曲率半径RUに成形する板のうち最も薄い板厚tminを加えた値よりも小さい値であることを特徴とする成形ロール。
(3)前記成形ロールは、電縫鋼管成形用のブレークダウンロールであることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の成形ロール。
【0017】
)上記(1)又は(2)に記載の成形ロールを用いることを特徴とする板の成形方法。
)上記()に記載のブレークダウンロールを用いることを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
【0018】
)上記(1)又は(2)に記載の成形ロールを有することを特徴とする板の成形装置。
)上記()に記載のブレークダウンロールを有することを特徴とする電縫鋼管の製造装置。
【0019】
なお、本発明において、上ロールはロール表面の円弧形状が凸形状であり、下ロールはロール表面の円弧形状が凹形状である。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明は、電縫鋼管、TIG溶接鋼管、レーザー溶接管等の成形鋼管、ロール成形によって成形する角コラム、同様の方法で成形するアルミ管やアルミコラムなど、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形するあらゆる種類のロール成形に適用することができる。以下、電縫鋼管のブレークダウンロールを例にとって説明を行うが、本発明が電縫鋼管のブレークダウンロールに限定されないことはいうまでもない。
【0021】
電縫鋼管の成形用ブレークダウンロールにおいて、ブレークダウンロール群の前段から後段にかけてロール形状の曲率半径が徐々に小さくなるようにロールが配置されたタイプにおいては、各段のブレークダウンロールが本発明の対象となる。また、ロール群の前段においては図6(c)に示すような帯鋼をW型に成形するWベンドロールが配置されたタイプや、ロール群の前段においては帯鋼の中央部を除く部分を矯正するロールが配置されたタイプにおいては、ブレークダウンロール群後段の、図6(a)(b)に示すような帯鋼の幅中央部に位置する押し付け中心部10の両側を内曲げ矯正するためのブレークダウンロールが本発明の対象となる。押し付け中心部10は、ロールの幅中央に位置する。
【0022】
帯鋼の押し付け中心部の両側を内曲げ矯正するブレークダウンロールの断面形状は、図6(a)に示すようなロールの全幅で一定の曲率半径を有するもの、図6(b)に示すようなロールの幅中央と幅両側で異なった曲率半径を有するものなどがある。ロールの幅中央と幅両側で異なった曲率半径を有する場合において、従来、ロール幅中央部を含む一定範囲の領域においては、一定の曲率半径RL又はRUとすることが多い。上下ロールの幅中央におけるロール形状の曲率半径が一定である領域を、ここでは「中央一定曲率半径領域15」と呼ぶ。上ロール2と下ロール1との曲率半径の関係は、例えばロールの幅中央についていうと、上ロール2の曲率半径RUは下ロール1の曲率半径RLから帯鋼の最大板厚tmaxの分を差し引いた値としている。
【0023】
本発明の上記(1)においては、図1(b)に示すように、下ロール1の形状は、押し付け中心部10両側のロール形状が曲率半径R1(=RL)であり、該押し付け中心部両側のロール形状に接する半径R1の仮想円(第1の仮想円11)を描いたとき、押し付け中心部のロール表面位置Cは第1の仮想円11の位置よりもロール中心側に位置している。押し付け中心部10両側のロール形状が曲率半径R1であるとは、上記中央一定曲率半径領域15における下ロール断面形状の曲率半径RLがR1であるということである。そして、従来の下ロール1であれば、押し付け中心部のロール表面位置Cは第1の仮想円11の位置に一致する。本発明において、押し付け中心部のロール表面位置Cが第1の仮想円11の位置よりもロール中心側に位置しているということは、下ロール1の幅中央部に凹部4が形成されていると言うことである。
【0024】
上ロール2については、従来通り、中央一定曲率半径領域15では断面形状の曲率半径RUが一定である。通常は、下ロール1の曲率半径RLから帯鋼の最大板厚tmaxを差し引いた値の曲率半径RUを有している。従って、下ロール1の幅中央部に凹部4が形成された結果、この下ロール1をブレークダウンロールとして使用して帯鋼の成形を行う際において、上ロール2と下ロール1の圧下を受ける部位は押し付け中心部10に局部集中することがなくなり、押し付け中心部の両側、あるいは押し付け中心部を含めた広い領域に分散することとなる。その結果、ロール圧下によって帯鋼が受ける圧縮応力は当然のことながら小さくなり、圧縮による押し付け中心部の変形歪みが減少してYRの局部増大を抑えることができる。
【0025】
次に、本発明(1)の凹部の形状を規定するため、ここでは図2に示すような第2の仮想円12を想定する。第2の仮想円12の半径R2は、成形する帯鋼のうち最も薄い板厚tminに上ロール幅中央の表面曲率半径RUを加えた値である。第2の仮想円12は、最も薄い板厚tminの帯鋼3を成形する際に、帯鋼3が上ロール2に密着したと想定した際における帯鋼3の下表面の曲率半径を表している。上記の通り、通常はRU=R1−tmaxであるから、R2=RU+tmin=R1−(tmax−tmin)となり、第2の仮想円12の半径R2は第1の仮想円11の半径R1よりも小さい。
【0026】
本発明の上記(1)において、第2の仮想円12を下ロール1に接するように配置したときに第2の仮想円12が下ロール1の幅中央で接するような場合は、まだ下ロール幅中央の凹部4の凹み度合いが少なく、幅中央の圧下は存在する。しかし、従来に比較すると、下ロール1の幅中央における曲率半径が小さくなっているので、幅中央における圧下領域が幅方向に広がり、帯鋼が局部的に受ける応力は低減し、帯鋼幅中央におけるYRの低下効果を享受することができる。
【0027】
本発明の上記()においては、図2に示すように、第2の仮想円12を下ロール1に接するように配置したとき、第2の仮想円12は押し付け中心部両側の点Pにおいて下ロール表面に接する。そして、幅中央部のロール表面位置Cは第2の仮想円12の位置と同位置(図2(b))あるいは第2の仮想円12の位置よりもロール中心側(図2(a))に位置している。第2の仮想円12が押し付け中心部両側の点Pにおいて下ロール表面に接するということは、下ロール中央の凹部4の凹み具合が大きくなっていることを意味する。そして、同時に幅中央部のロール表面位置Cが第2の仮想円12の位置と同位置になる場合(図2(b))は、最低肉厚tminの帯鋼3を成形する場合において幅中央部の局部圧下がちょうど解消する位置に相当する。さらに幅中央部のロール表面位置Cが第2の仮想円12の位置よりもロール中心側に位置している場合(図2(a))は、最低肉厚tminの帯鋼3を成形する場合において幅中央部が上下ロールによって圧下されない状況となる。凹部4の凹み度合いをここまで大きくした場合には、ロール及びロール軸のたわみを考慮した場合においても押し付け中心部10の局部圧下をほぼ解消することができ、いずれの肉厚の帯鋼を用いた場合においても、造管後の鋼管円周方向のYR分布は、溶接部を除いてほぼ均一となり、局部的に高YRとなる部位は存在しなくなる。
【0028】
本発明()においては第2の仮想円が押し付け中心部両側の点Pにおいて下ロール表面に接する状況にあるので、当該接している2個所の点Pにおいて帯鋼3が高い圧下力を受けることとなる。従来は押し付け中心部10の1点でのみ圧下を受けていたのに対し、2点で圧下を受けることとなるので局部圧下力は低減している。ただし、局部圧下力をできるかぎり小さくしてYRの均一分布を実現するためには、第2の仮想円12が下ロール1と接する幅中央部両側の点P付近の部位において、下ロールの表面形状は極力滑らかであることが好ましい。具体的には、図4に示すように、当該部位に接する第4の仮想円14の曲率半径R4をできるだけ大きく取った断面形状とすることが好ましい。
【0029】
第2の仮想円12が押し付け中心部両側において下ロール表面に接する点Pの間の距離を図5に示すようにdPとする。dPの値が大きすぎると押し付け中心部10を内曲げ矯正するブレークダウンロールの成形機能を十分に発揮することができず、dPの値が小さすぎると押し付け中心部10の局部圧下を防止する本発明の効果が低減する。帯鋼の全幅を200%としたとき、点Pの位置を押し付け中心部10に対し±5%〜±30%の位置とすると好ましい。このとき、dPの値は10〜60%となる。点Pの位置を上記範囲とする理由は、通板するコイルの幅方向の蛇行を考えると、幅方向中央位置が±5%程移動する可能性があるため最低±5%以上が望ましいからである。また、複数段のセンターベンドの場合、圧下を受ける位置(点P)をずらす必要が有り、例えば4段の場合はコイルの蛇行を考えると1段目±25%、2段目±20%、3段目±15%、4段目±10%のピッチにする必要が有るため、最大30%程度とすることが望ましいからである。
【0030】
ブレークダウンロール群の中に押し付け中心部10の両側を内曲げ矯正するブレークダウンロールが複数配置される場合には、各ロールのdPが同じ値にならないように、極力異なった値となるようにロール形状を定めると好ましい。複数のロールにおいてdPの値がほぼ同一であると、帯鋼3の同じ部位が複数回圧下を受けることになるが、各ロールのdPが異なった値であれば帯鋼の同じ部位が複数回圧下を受けることがなくなる。その結果、局部圧下によるYRの局部異常はより一層解消されることとなる。通常は、第1の仮想円11の半径R1が小さくなる後段側ほど、dPを小さくすることとすると好都合である。
【0031】
図3に示すとおり、本発明においてブレークダウン下ロール1の幅中央に形成する凹部4の形状としては、本発明の上記()にあるように、押し付け中心部のロール表面曲率半径R3が、押し付け中心部両側のロール表面曲率半径R1(=RL)よりも小さいものであると表現することもできる。これにより、本発明(1)と同様に押し付け中心部における局部圧下を低減ないし解消することができる。
【0032】
また、本発明の上記()にあるように、押し付け中心部の下ロール表面曲率半径R3は、押し付け中心部の上ロール表面曲率半径RUに成形する帯鋼のうち最も薄い板厚tminを加えた値(R2)以下であることと表現することにより、本発明()とほぼ同等の発明とすることができる。図3(a)はR3がR2よりも小さな値である場合、図3(b)はR3がR2に等しい値である場合を示す。押し付け中心部の上ロール表面曲率半径RUに成形する帯鋼のうち最も薄い板厚tminを加えた値とは上記第2の仮想円12の半径R2のことであるから、本発明()の下ロール形状において第2の仮想円12を下ロール1に接するように配置すると、接する位置はロール幅中央とはならず、幅中央部の両側の位置Pとなる。
【0033】
本発明(2)においても、下ロール幅中央部の曲率半径部からその両側の曲率半径部に移行する部分においては、ロール形状を極力滑らかにすべき点は本発明(1)と同様である。また、本発明(2)で第2の仮想円が下ロールに接する点Pの距離dPについても、本発明(1)と同様の配慮を行うことによってより好適な結果を得ることができる。
【0034】
本発明の上記()は、本発明(1)〜()の成形ロールを電縫鋼管成形用のブレークダウンロールに限定したものである。
【0035】
本発明の上記()にあるように、本発明(1)〜()の成形ロールを用いることにより、押し付け中心部10の局部圧下を防止することができ、当該部位のYR上昇を防止することができるので、低YR成形品を製造することが可能になる。また、本発明()は、本発明()のブレークダウンロールを用いて電縫鋼管を製造することにより、押し付け中心部10の局部圧下を防止することができ、当該部位のYR上昇を防止することができるので、低YR電縫鋼管を製造することが可能になる。
【0036】
さらに、本発明の上記()にあるように、本発明(1)〜()の成形ロールを有する板の成形装置は、この装置を使用して板を成形することにより、押し付け中心部10の局部圧下を防止することができ、当該部位のYR上昇を防止することができるので、低YR成形品を製造することが可能になる。また、本発明()のブレークダウンロールを有する本発明()の電縫鋼管の製造装置は、この装置を使用して電縫鋼管を製造することにより、押し付け中心部10の局部圧下を防止することができ、当該部位のYR上昇を防止することができるので、低YR電縫鋼管を製造することが可能になる。
【0037】
【実施例】
24インチケージミルにおいて、直径609.6mm、肉厚22.0mm、品種50k級の電縫鋼管を製造するに際し、従来の電縫鋼管製造方法を用いて製造を行った。ブレークダウンロール群は合計で6台であり、最初の2台は特開昭62−50019号公報に記載されたようなWベンドタイプのロール(図6(c))、後半の4台は押し付け中心部両側を内曲げ矯正するタイプのロール(図6(a)(b))を用いている。後半4台(#3〜#6ロール)のロールについて、上記中央一定曲率半径領域15におけるロール表面形状の曲率半径は、下ロール1がそれぞれ#3:2476mm、#4:1121mm、#5:648mm、#6:466mm、上ロール2がそれぞれ#3:2498mm、#4:889mm、#5:405mm、#6:285mmである。このロールを用いた電縫鋼管の肉厚製造範囲は6.3mm〜22.0mmであり、成形中における#3〜#6ロールの垂直荷重は110トン程度である。
【0038】
造管後の鋼管の円周方向におけるYRの分布を図9(a)に示す。また、鋼管の円周方向における相当塑性歪みを計算によって求めた結果を図9(b)に示す。これらの図から明らかなように、溶接部と円周反対方向に位置する帯鋼の幅中央部、即ち押し付け中心部10において、局部的に高いYRを示すと共に同じ部位で相当塑性歪みが高い値となっている。このことから、成形時、特に#3〜6ブレークダウンロールによる成形時に帯鋼の幅中央部が局部的に圧下を受け、それが原因で当該部位において高いYRとなっていることがわかる。
【0039】
造管肉厚が製造可能範囲の最大肉厚tmaxであるにもかかわらず、帯鋼の幅中央部が局部的に圧下を受けている。本実施例に用いたブレークダウンロールは、異なった電縫鋼管外径について兼用して使用することを想定している。例えば#6ロールは609.6〜457.2mmφの外径について兼用している。その結果、上ロール表面形状の曲率半径RUと下ロール曲率半径RLとの差は帯鋼の最大肉厚tmaxよりも大きな値となっており、帯鋼の肉厚が最大肉厚であっても上ロール2と下ロール1とが表裏両側から帯鋼を押し付けている部位は帯鋼の幅中央部のみとなるからである。造管肉厚が最大肉厚tmaxより薄い場合には、帯鋼の幅中央部即ち押し付け中心部10におけるYRの増大は一層激しいものとなる。
【0040】
次に、同じ電縫鋼管製造用のブレークダウンロールに本発明を適用した。#3〜6ブレークダウンロールの下ロール幅中央に凹部4を形成した。下ロール1の凹部4の形状について以下のように定める。まず図8に示すように、中央部両側のロール形状に接する半径R1の第1の仮想円11を描いたとき、幅中央部のロール表面位置Cと第1の仮想円11の位置との距離をz1とおく。z1がマイナスであれば幅中央部のロール表面位置Cは図8に示すとおり第1の仮想円11の位置よりもロール中心側に位置している。次に、第2の仮想円12を押し付け中心部両側において下ロール表面に接するように配置したとき、第2の仮想円12と幅中央部のロール表面位置との距離をz2とおく。z2がマイナスであれば幅中央部のロール表面位置は図8に示すとおり第2の仮想円の位置よりもロール中心側に位置している。さらに幅中央部の下ロール表面曲率半径をR3とおく。#3〜6ブレークダウンロールのRL、RU、R3、z1、z2、dPを表1に示す。
【0041】
【表1】
【0042】
ブレークダウン下ロール1に上記のような凹部4を形成した上で上記従来例と同じ品種の電縫鋼管を造管したところ、造管後の鋼管の円周方向におけるYRの分布は図10(a)に示すとおりとなり、鋼管の円周方向における相当塑性歪みを計算によって求めた結果は図10(b)に示すとおりとなった。即ち、従来造管方法において発生した押し付け中心部10の局部YR上昇部位、局部歪み部位は解消し、溶接部を除く円周方向全周において均一の品質を有し、YRの低い鋼管を製造することができた。
【0043】
【発明の効果】
本発明は、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロール、例えば電縫鋼管成形用のブレークダウンロールであって、押し付け中心部両側を内曲げ矯正するブレークダウンロールにおいて、ブレークダウン下ロールの幅中央に凹部を形成することにより、電縫鋼管造管後において、電縫溶接部を除くいずれの部分においても十分に低いYRを有する電縫鋼管を製造することができる。これにより、建築物の構造材料として使用される電縫鋼管においては、地震発生時の電縫鋼管構造部の破断を防止することができる。また、電縫鋼管を素管としてハイドロフォ−ム加工を行う場合において、鋼管の破断を発生させずに複雑な形状の製品をハイドロフォーム加工することができるようになる。本発明は電縫鋼管のみならず、TIG溶接鋼管、レーザー溶接管等の成形鋼管、ロール成形によって成形する角コラム、同様の方法で成形するアルミ管やアルミコラムなど、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形するあらゆる種類の金属板のロール成形において同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成形ロールを示す図であり、(a)は概略断面図、(b)は下ロールの凹部付近の部分断面図である。
【図2】本発明の下ロールにおける凹部付近の部分断面図である。
【図3】本発明の下ロールにおける凹部付近の部分断面図である。
【図4】本発明の下ロールにおける凹部付近の部分断面図である。
【図5】本発明の下ロールにおける凹部付近の部分断面図である。
【図6】従来の成形ロールを示す図であり、(a)(b)は押し付け中心部両側を内曲げ矯正する成形ロール、(c)は板をW型に成形するWベンドロールである。
【図7】従来の成形ロールにおける幅中央部付近の接触状況を示す図である。
【図8】本発明の下ロールにおける凹部付近の位置関係を示す図である。
【図9】従来法により製造した電縫鋼管の円周方向品質を示すものであり、(a)はYR分布、(b)は相当塑性歪みの分布を示すものである。
【図10】本発明法により製造した電縫鋼管の円周方向品質を示すものであり、(a)はYR分布、(b)は相当塑性歪みの分布を示すものである。
【符号の説明】
1 下ロール
2 上ロール
3 板(帯鋼)
4 凹部
10 押し付け中心部
11 第1の仮想円
12 第2の仮想円
13 第3の仮想円
14 第4の仮想円
15 中央一定曲率半径領域
1 第1の仮想円半径
2 第2の仮想円半径
3 第3の仮想円半径
4 第4の仮想円半径
L 下ロール曲率半径
U 上ロール曲率半径
max 帯鋼の最大肉厚
min 帯鋼の最小肉厚
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a forming roll that is formed by pressing a roll having a surface arc shape on the upper and lower surfaces of a plate, and more particularly to a breakdown roll for forming an ERW steel pipe, and is capable of producing a low YR molded product. It is about a roll.
[0002]
[Prior art]
Formed steel pipes such as ERW steel pipes, TIG welded steel pipes and laser welded pipes, square columns formed by roll forming, aluminum pipes and aluminum columns formed by the same method, rolls with surface arc shapes on the upper and lower surfaces of the plate Is formed by a forming roll that is pressed to form.
[0003]
For example, an electric resistance welded steel pipe is manufactured by forming a strip of raw material continuously into a cylindrical open pipe with a group of forming rolls, and then joining the joints using an electric resistance welding method. The forming roll is usually composed of a group of ten or more rolls. The breakdown roll is a driven horizontal roll that performs initial forming up to a semicircle including the forming of the strip steel edge. Side rolls are non-driven vertical rolls that are arranged between breakdown rolls or as clusters. After forming the strip steel by the breakdown roll and the side roll, it is finished by the fin pass roll, and the butt shape of the strip steel edge in the welding process is controlled by the squeeze roll.
[0004]
The breakdown roll is usually configured as a group of 3 to 5 rolls, and is formed by continuously straightening and bending the steel strip. A type in which rolls are arranged so that the radius of curvature of the roll shape gradually decreases from the front stage to the rear stage of the roll group, and a type in which a W bend roll for forming the strip steel into a W shape is arranged in the front stage of the roll group (FIG. 6 (c)) (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-50019), a type in which a roll for correcting a portion excluding the central portion of the steel strip is disposed in the front stage of the roll group (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-281713). Issue gazette). In any type, in the breakdown roll group, the shape of the strip steel is formed from a semicircle to a shape close to a cylinder including the width center of the steel strip. A breakdown roll (FIGS. 6A and 6B) is arranged. In addition, since the breakdown roll functions as a driving roll for advancing the steel strip, the steel strip is pinched by the upper and lower rolls, and a driving torque is applied to the roll.
[0005]
In order to reduce the frequency of roll replacement as much as possible in the roll for forming the electric resistance welded steel pipe, a common roll is used for the entire thickness of the strip steel from the thin wall to the thick wall for the same outer diameter of the electric welded steel pipe. Therefore, the curvature radius of the lower roll surface shape of the breakdown roll is R L If so, the curvature radius R of the upper roll surface shape U Is the lower roll radius of curvature R L Maximum thickness t of steel strip max The value minus. Further, different outer diameters of ERW steel pipes may be used also as breakdown rolls. In this case, the curvature radius of the lower roll is determined according to the ERW steel pipe having a large outer diameter, and the curvature radius of the upper roll is determined according to the ERW steel pipe having a small outer diameter. As a result, the curvature radius R of the upper roll surface shape U And lower roll radius of curvature R L Is the maximum thickness t of the steel strip max May be a larger value.
[0006]
In an ERW steel pipe used as a structural material of a building, it is required to have a low YR in order to prevent breakage of the ERW steel pipe structure when an earthquake occurs. In line pipes, when pipes are laid while bending from the ship's bottom to the seabed, deformation performance in the longitudinal direction of the pipe is required and low YR is required, and when abnormal pressure is applied from the transport fluid, Low YR may be required in order to ensure deformation capability in the circumferential direction.
[0007]
In automobile parts and the like, products formed by electroformed steel pipes by the hydroforming method have begun to be adopted. The hydroforming method is a cylinder that inserts a raw pipe into the split mold whose internal shape is the final product shape, introduces liquid into the raw pipe from the end of the raw pipe, applies internal pressure, and pushes in from both sides. This is a method in which a compressive load is applied in the direction of the pipe axis and pushed in to process the raw pipe into a final shape.
[0008]
With the hydroforming method, it is possible to mold to light and complex shapes with high workability that cannot be obtained by conventional methods, and by controlling the axial force and internal pressure during processing with high accuracy. In addition, it is expected as a technology for realizing a vehicle body structure capable of reducing the weight and reducing the cost of an automobile because it can integrally form a complex-shaped part and increase the accuracy.
[0009]
An excellent formability is required for the raw tube for hydroforming. When hydroforming is performed using an ERW steel pipe as a base pipe, if the degree of work is increased, the elongation limit may be locally exceeded and fracture may occur. Therefore, in order to hydroform a product having a complicated shape, it is necessary to have a low YR and good ductility at any part of the ERW steel pipe.
[0010]
The ERW welded portion of the ERW steel pipe can be strain-relieved and annealed by a local heat treatment device called a post-annealer, thereby improving the ductility of the ERW welded portion and reducing the YR.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the ERW steel pipe after ERW welding, the part other than the ERW welded part is compared to the other part in the circumferentially opposite side of the ERW welded part, that is, the part corresponding to the width center of the steel strip. As a result, it was found that there was a portion having a high YR and a low ductility. When such a portion exists, when an ERW steel pipe is used as a structural material of a building, a portion having a high YR is likely to be a starting point of breakage in the event of an earthquake. Further, when an electric resistance steel pipe is used as a raw pipe for hydroforming, if the degree of work is increased, the elongation limit is exceeded at a portion where YR is high, and fracture occurs. In addition to the conventional post-annealing applied to ERW welds, if post-annealing is performed even on the opposite side of the weld, it will be necessary to install new post-anneal equipment, which will deteriorate pipe productivity. It will be also.
[0012]
The present invention is a roll forming method in which a roll having a surface arc shape is pressed on the upper and lower surfaces of a plate for forming an ERW steel pipe, and after the forming, YR is sufficiently low in any part except for a welded portion. It aims at providing the technique which can manufacture the molded article which has this.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In a forming roll formed by pressing a roll having a surface arc shape on the upper and lower surfaces of a plate, the radius of curvature R of the upper roll surface shape of the forming roll U Is the lower roll curvature radius R as described above. L Maximum wall thickness t max The value minus. Therefore, the thickness of the plate to be molded is the maximum thickness t max In the case where the thickness is thinner, the portion where the upper roll 2 and the lower roll 1 press the plate 3 from both the front and back sides is only the pressing center portion 10 as shown in FIG. In addition, in the production of ERW steel pipes, when the outer diameter of different ERW steel pipes is also used as a breakdown roll, the curvature radius R of the upper roll surface shape is used. U And lower roll radius of curvature R L Is the maximum wall thickness t max May be a larger value. In this case, even if the thickness of the plate to be molded is the maximum thickness t max Even so, the portion where the upper roll 2 and the lower roll 1 press the plate 3 from both the front and back sides is only the pressing center portion 10.
[0014]
Since the forming roll is a driving roll for moving the plate, it is necessary to ensure a predetermined pressing force. For this reason, the plate is subjected to plastic deformation due to the excessive rolling force of the roll at the pressing center portion 10, and it is apparent that the YR of the pressing center portion 10 increases, the ductility decreases, and the hardness increases. Became. In particular, the thickness of the center of the hot-rolled coil is often about 0.3 mm thick due to the crown, so the plate taken from the center of the width of the hot-rolled coil by trim is thick, which increases the rolling force. As a result, the degree of YR rise in the pressing center portion 10 becomes larger.
[0015]
As shown in FIG. 1, if the concave portion 4 is formed in the pressing center portion 10 at the center of the width of the lower roll 1, the situation where the upper and lower rolls press the plate in the pressing center portion 10 is eliminated, and the rolling force of the roll is the pressing center. Distributed on both sides of the portion 10. As a result, it is possible to prevent local pressing of the pressing center portion 10 and to prevent the YR from rising at the portion, so that a low YR metal molded product can be manufactured.
[0016]
This invention is made | formed based on the above knowledge, and the place made into the summary is as follows.
(1) In a forming roll formed by pressing a roll having a surface arc shape on the upper and lower surfaces of the plate, the shape of the lower roll 1 of the forming roll is such that the roll shape on both sides of the pressing center portion has a radius of curvature R 1 And radius R in contact with the roll shape on both sides of the pressing center portion 1 When the virtual circle 11 is drawn, the roll surface position C of the pressing center portion is located on the roll center side with respect to the position of the virtual circle 11, and the shape of the upper roll 2 of the forming roll is the pressing center portion. And both sides of the pressing center The radius of curvature of the roll shape is R 1 Of the plate to be molded from The thickest Reduced the thickness By value Yes, the second virtual circle 12 has a radius R 2 Is the thinnest sheet thickness t min Surface radius of curvature R at the center of the upper roll U When the second virtual circle 12 is disposed so as to contact the lower roll surface on both sides of the pressing center portion, the roll surface position C of the pressing center portion is the same position as the position of the second virtual circle 12. Or the forming roll characterized by being located in the roll center side rather than this position.
(2) In a forming roll formed by pressing a roll having a surface arc shape on the upper and lower surfaces of the plate, the shape of the lower roll 1 of the forming roll is the roll surface curvature radius R of the pressing center portion 10. Three Is the roll surface radius of curvature R on both sides of the center of pressing L Smaller than the surface radius of curvature R of the lower roll Three Is the radius of curvature R of the upper roll surface at the center of pressing U The thinnest plate thickness t min A forming roll having a value smaller than the value obtained by adding.
(3) The forming roll according to (1) or (2) above, wherein the forming roll is a breakdown roll for forming an electric resistance steel pipe.
[0017]
( 4 ) Above (1) Or (2) A method for forming a plate, comprising using the forming roll described in 1.
( 5 )the above( 3 A method for producing an electric-welded steel pipe, characterized in that the breakdown roll according to claim 1 is used.
[0018]
( 6 ) Above (1) Or (2) A plate forming apparatus comprising the forming roll described in 1.
( 7 )the above( 3 An apparatus for producing an electric resistance welded steel pipe, comprising the breakdown roll according to claim 1).
[0019]
In the present invention, the upper roll has a convex arc shape on the roll surface, and the lower roll has a concave arc shape on the roll surface.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention provides surface arc shapes on the upper and lower surfaces of plates such as ERW steel pipes, TIG welded steel pipes, laser welded pipes, formed steel pipes, square columns formed by roll forming, aluminum pipes and aluminum columns formed by the same method. The present invention can be applied to all types of roll forming in which a formed roll is pressed to form. Hereinafter, although the description will be made by taking the example of a breakdown roll of an electric resistance steel pipe, it goes without saying that the present invention is not limited to the breakdown roll of an electric resistance steel pipe.
[0021]
In the type of breakdown roll for forming an electric resistance welded steel pipe, the roll is arranged so that the radius of curvature of the roll shape gradually decreases from the front stage to the rear stage of the breakdown roll group. It becomes the object of. Further, in the former stage of the roll group, a type in which a W bend roll for forming the steel strip into a W shape as shown in FIG. In the type in which the roll to be straightened is arranged, both sides of the pressing center portion 10 located at the center of the width of the steel strip as shown in FIGS. 6A and 6B after the breakdown roll group are subjected to inward bending correction. Therefore, a breakdown roll is an object of the present invention. The pressing center part 10 is located at the center of the width of the roll.
[0022]
The cross-sectional shape of the breakdown roll that corrects the inner side of both sides of the pressing center of the steel strip has a constant radius of curvature over the entire width of the roll as shown in FIG. 6 (a), as shown in FIG. 6 (b). Some rolls have different radii of curvature at the width center and width sides. In the case where the roll width has different radii of curvature on both sides of the roll, conventionally, in a region within a certain range including the central portion of the roll width, a constant radius of curvature R L Or R U And often. A region where the radius of curvature of the roll shape at the center of the width of the upper and lower rolls is constant is referred to herein as “central constant radius of curvature region 15”. The relationship between the curvature radii of the upper roll 2 and the lower roll 1 is, for example, the curvature radius R of the upper roll 2 in the case of the width center of the roll. U Is the radius of curvature R of the lower roll 1 L Maximum thickness of steel strip t max The value is obtained by subtracting the minutes.
[0023]
In the above (1) of the present invention, as shown in FIG. 1B, the shape of the lower roll 1 is that the roll shape on both sides of the pressing center portion 10 is the radius of curvature R. 1 (= R L ) And radius R in contact with the roll shape on both sides of the pressing center portion 1 When the imaginary circle (first imaginary circle 11) is drawn, the roll surface position C at the center of pressing is located closer to the roll center than the position of the first imaginary circle 11. The roll shape on both sides of the pressing center 10 is the radius of curvature R 1 Is the curvature radius R of the lower roll cross-sectional shape in the central constant curvature radius region 15. L Is R 1 It is that. In the case of the conventional lower roll 1, the roll surface position C at the center of pressing coincides with the position of the first virtual circle 11. In the present invention, the fact that the roll surface position C at the center of pressing is located closer to the roll center than the position of the first virtual circle 11 means that the recess 4 is formed at the center of the width of the lower roll 1. That is to say.
[0024]
As for the upper roll 2, the curvature radius R of the cross-sectional shape in the central constant curvature radius region 15 is the same as before. U Is constant. Normally, the radius of curvature R of the lower roll 1 L Maximum thickness of steel strip t max Radius of curvature R minus U have. Therefore, as a result of the formation of the recess 4 in the center of the width of the lower roll 1, the lower roll 1 is used as a breakdown roll, and when the strip steel is formed, the upper roll 2 and the lower roll 1 are subjected to reduction. The part does not concentrate locally on the pressing center portion 10 and is dispersed on both sides of the pressing center portion or a wide area including the pressing center portion. As a result, the compressive stress received by the steel strip due to the roll pressure is naturally reduced, and the deformation strain at the pressing center due to the compression is reduced, so that the local increase in YR can be suppressed.
[0025]
Next, in order to define the shape of the recess of the present invention (1), a second virtual circle 12 as shown in FIG. 2 is assumed here. Radius R of second virtual circle 12 2 Is the thinnest thickness t of the steel strip to be formed min Surface radius of curvature R at the center of the upper roll width U It is the value which added. The second virtual circle 12 has the thinnest thickness t min When the steel strip 3 is formed, the radius of curvature of the lower surface of the steel strip 3 when the steel strip 3 is assumed to be in close contact with the upper roll 2 is shown. As above, usually R U = R 1 -T max Therefore, R 2 = R U + T min = R 1 -(T max -T min ) And the radius R of the second virtual circle 12 2 Is the radius R of the first virtual circle 11 1 Smaller than.
[0026]
In the above (1) of the present invention, when the second virtual circle 12 is in contact with the lower roll 1 when the second virtual circle 12 is placed in contact with the lower roll 1, the lower roll is still The degree of depression of the recess 4 in the center of the width is small, and there is a reduction in the center of the width. However, since the radius of curvature at the center of the width of the lower roll 1 is smaller than before, the reduction region at the center of the width spreads in the width direction, and the stress that the steel strip receives locally is reduced. The effect of lowering YR can be enjoyed.
[0027]
The above ( 1 2), when the second virtual circle 12 is disposed so as to contact the lower roll 1, as shown in FIG. 2, the second virtual circle 12 contacts the lower roll surface at points P on both sides of the pressing center portion. The roll surface position C at the center of the width is the same position as the position of the second virtual circle 12 (FIG. 2B) or the roll center side of the position of the second virtual circle 12 (FIG. 2A). Is located. The fact that the second virtual circle 12 is in contact with the lower roll surface at the point P on both sides of the pressing center means that the degree of depression of the recess 4 at the center of the lower roll is increased. At the same time, when the roll surface position C at the center of the width is the same position as the position of the second virtual circle 12 (FIG. 2B), the minimum thickness t min This corresponds to a position where the local reduction in the central portion of the width just disappears when the steel strip 3 is formed. Further, when the roll surface position C in the center of the width is located closer to the roll center than the position of the second virtual circle 12 (FIG. 2A), the minimum thickness t min When the steel strip 3 is formed, the central portion of the width is not reduced by the upper and lower rolls. When the dent degree of the concave portion 4 is increased so far, even when the deflection of the roll and the roll shaft is taken into account, the local reduction of the pressing center portion 10 can be almost eliminated, and any thickness steel strip can be used. Even in such a case, the YR distribution in the circumferential direction of the steel pipe after pipe making becomes substantially uniform except for the welded portion, and there is no portion that locally has a high YR.
[0028]
The present invention ( 1 ), The second virtual circle is in contact with the surface of the lower roll at the points P on both sides of the pressing center, so that the steel strip 3 receives a high rolling force at the two points P in contact with each other. Conventionally, the pressing force is reduced only at one point of the pressing center portion 10, but the pressing force is reduced at two points, so that the local reduction force is reduced. However, in order to achieve the uniform distribution of YR by reducing the local reduction force as much as possible, the surface of the lower roll is formed at a site near the point P on both sides of the width center where the second virtual circle 12 contacts the lower roll 1. The shape is preferably as smooth as possible. Specifically, as shown in FIG. 4, the radius of curvature R of the fourth virtual circle 14 in contact with the part. Four The cross-sectional shape is preferably as large as possible.
[0029]
The distance between the points P at which the second virtual circle 12 is in contact with the lower roll surface on both sides of the pressing center is shown in FIG. P And d P If the value of is too large, the function of forming a breakdown roll that corrects the inward bending of the pressing center portion 10 cannot be sufficiently exhibited, and d P If the value is too small, the effect of the present invention for preventing the local depression of the pressing center portion 10 is reduced. When the total width of the steel strip is 200%, the position of the point P is preferably set to a position of ± 5% to ± 30% with respect to the pressing center portion 10. At this time, d P The value of 10 to 60%. The reason why the position of the point P is in the above range is that considering the meandering of the passing coil in the width direction, the center position in the width direction may move by about ± 5%, so at least ± 5% or more is desirable. is there. In the case of a multi-stage center bend, it is necessary to shift the position (point P) to receive the reduction. For example, in the case of four stages, the first stage ± 25%, the second stage ± 20%, This is because the pitch of the third stage ± 15% and the fourth stage ± 10% need to be set, and therefore it is desirable to set the maximum to about 30%.
[0030]
In the case where a plurality of breakdown rolls for inward bending correction on both sides of the pressing center portion 10 are arranged in the breakdown roll group, d of each roll P It is preferable to determine the roll shape so that the values are as different as possible so that the values do not become the same. D in multiple rolls P When the values of the rolls are almost the same, the same part of the steel strip 3 is subjected to multiple times of rolling, but d of each roll P If the values are different from each other, the same part of the steel strip will not be subjected to multiple reductions. As a result, the local abnormality of YR due to the local pressure is further eliminated. Usually, the radius R of the first virtual circle 11 1 As the rear stage becomes smaller, d P It is convenient to reduce the value.
[0031]
As shown in FIG. 3, in the present invention, the shape of the recess 4 formed in the center of the width of the breakdown lower roll 1 is the above-mentioned ( 2 ) Radius of curvature of roll surface at the center of pressing Three Is the roll surface radius of curvature R on both sides of the center of pressing 1 (= R L It can also be expressed as being smaller than. Thereby, the local pressure reduction in the pressing center part can be reduced or eliminated as in the present invention (1).
[0032]
In addition, the above ( 2 ), The lower roll surface radius of curvature R at the center of pressing Three Is the radius of curvature R of the upper roll surface at the center of pressing U The thinnest steel sheet thickness t min Plus R (R 2 ) By expressing the following, the present invention ( 1 ). FIG. 3 (a) shows R Three Is R 2 If the value is smaller than FIG. Three Is R 2 Indicates a value equal to. Upper roll surface radius of curvature R at the center of pressing U The thinnest steel sheet thickness t min Is the radius R of the second imaginary circle 12 2 Therefore, the present invention ( 2 When the second imaginary circle 12 is arranged in contact with the lower roll 1 in the lower roll shape, the contacting position is not the center of the roll width but the positions P on both sides of the width central portion.
[0033]
The present invention (2) However, the point where the roll shape should be smoothed as much as possible in the portion where the radius of curvature of the central portion of the lower roll width shifts to the radius of curvature of both sides thereof is the present invention. (1) It is the same. In addition, the present invention (2) The distance d of the point P where the second virtual circle touches the lower roll P Also about the present invention (1) More suitable results can be obtained by taking the same considerations as above.
[0034]
The above ( 3 ) Of the present invention (1) to ( 2 ) Is limited to a breakdown roll for forming an ERW steel pipe.
[0035]
The above ( 4 The present invention (1) to ( 2 ), It is possible to prevent local pressure reduction of the pressing center portion 10 and to prevent the YR from rising at the site, so that a low YR molded product can be manufactured. The present invention ( 5 ) In the present invention ( 3 ) By using the breakdown roll, it is possible to prevent local pressure reduction of the pressing center portion 10 and to prevent the YR rise of the part. It becomes possible to manufacture.
[0036]
Furthermore, the above ( 6 The present invention (1) to ( 2 The forming apparatus for the plate having the forming rolls)) can prevent local pressure reduction of the pressing center portion 10 by forming the plate using this apparatus, and can prevent the YR rise of the portion. Therefore, it becomes possible to manufacture a low YR molded product. The present invention ( 3 The present invention having a breakdown roll 7 ) Of the electric resistance welded steel pipe can be manufactured by using this device to prevent local pressure reduction of the pressing center portion 10 and can prevent the YR from rising at the corresponding portion. Therefore, it becomes possible to manufacture a low YR ERW steel pipe.
[0037]
【Example】
In the 24 inch cage mill, when producing an ERW steel pipe having a diameter of 609.6 mm, a wall thickness of 22.0 mm, and a grade of 50k, it was manufactured using a conventional ERW steel pipe manufacturing method. There are a total of six breakdown rolls, the first two being W-bend type rolls (see FIG. 6 (c)) as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-50019, and the latter four being pressed. A type of roll (FIGS. 6 (a) and 6 (b)) in which both sides of the central part are straightened is used. Regarding the rolls in the latter half (# 3 to # 6 rolls), the curvature radii of the roll surface shape in the central constant curvature radius region 15 are # 3: 2476 mm, # 4: 1121 mm, # 5: 648 mm for the lower roll 1, respectively. # 6: 466 mm, and the upper rolls 2 are # 3: 2498 mm, # 4: 889 mm, # 5: 405 mm, and # 6: 285 mm, respectively. The thickness production range of the ERW steel pipe using this roll is 6.3 mm to 22.0 mm, and the vertical load of the # 3 to # 6 rolls during forming is about 110 tons.
[0038]
FIG. 9A shows the distribution of YR in the circumferential direction of the steel pipe after pipe making. Moreover, the result of having calculated | required the equivalent plastic strain in the circumferential direction of a steel pipe by calculation is shown in FIG.9 (b). As is clear from these figures, in the central part of the width of the steel strip located in the direction opposite to the circumference of the welded part, that is, in the pressing center part 10, a high YR is shown locally and the equivalent plastic strain is high at the same part. It has become. From this, it can be seen that at the time of forming, in particular, when forming with # 3-6 breakdown rolls, the central portion of the width of the steel strip is locally reduced, and this causes a high YR at that portion.
[0039]
Maximum wall thickness t that can be manufactured max In spite of this, the central part of the width of the steel strip is locally reduced. It is assumed that the breakdown roll used in this example is also used for different outer diameters of ERW steel pipes. For example, the # 6 roll is also used for the outer diameter of 609.6 to 457.2 mmφ. As a result, the curvature radius R of the upper roll surface shape U And lower roll radius of curvature R L Is the maximum thickness t of the steel strip max Even if the thickness of the steel strip is the maximum thickness, the part where the upper roll 2 and the lower roll 1 are pressing the steel strip from the front and back sides is only the width center of the steel strip. Because it becomes. The tube thickness is the maximum thickness t max In the case where the thickness is thinner, the increase in YR at the width center portion of the steel strip, that is, the pressing center portion 10, becomes more severe.
[0040]
Next, the present invention was applied to a breakdown roll for manufacturing the same ERW steel pipe. The recessed part 4 was formed in the center of the lower roll width of # 3-6 breakdown roll. The shape of the concave portion 4 of the lower roll 1 is determined as follows. First, as shown in FIG. 8, the radius R that touches the roll shape on both sides of the central portion. 1 When the first virtual circle 11 is drawn, the distance between the roll surface position C at the center of the width and the position of the first virtual circle 11 is z. 1 far. z 1 If is negative, the roll surface position C in the center of the width is positioned closer to the roll center than the position of the first virtual circle 11 as shown in FIG. Next, when the second virtual circle 12 is pressed so as to be in contact with the lower roll surface on both sides of the central portion, the distance between the second virtual circle 12 and the roll surface position at the center of the width is set to z. 2 far. z 2 If is negative, the roll surface position in the center of the width is positioned closer to the roll center than the position of the second virtual circle as shown in FIG. Furthermore, the radius of curvature of the lower roll surface at the center of the width is R Three far. # 3-6 Breakdown roll R L , R U , R Three , Z 1 , Z 2 , D P Is shown in Table 1.
[0041]
[Table 1]
[0042]
When the ERW steel pipe of the same kind as the above-mentioned conventional example was formed after forming the recess 4 as described above in the lower breakdown roll 1, the YR distribution in the circumferential direction of the steel pipe after the pipe formation is shown in FIG. It became as shown to a), and the result of calculating | requiring the equivalent plastic strain in the circumferential direction of a steel pipe by calculation became as shown in FIG.10 (b). That is, the local YR rising part and the local distortion part of the pressing center part 10 generated in the conventional pipe making method are eliminated, and a steel pipe having a uniform quality and a low YR in the entire circumferential direction excluding the welded part is manufactured. I was able to.
[0043]
【The invention's effect】
The present invention is a forming roll formed by pressing a roll having a surface arc shape on the upper and lower surfaces of a plate, for example, a break-down roll for forming an ERW steel pipe, and a breakdown roll that corrects inward bending at both sides of the pressing center. Thus, by forming a recess in the center of the width of the lower breakdown roll, it is possible to produce an ERW steel pipe having a sufficiently low YR in any part except the ERW weld pipe after the ERW steel pipe is formed. it can. Thereby, in the electric resistance steel pipe used as a structural material of a building, fracture of the electric resistance steel pipe structure part at the time of the occurrence of an earthquake can be prevented. Further, when hydroforming is performed using an electric resistance steel pipe as a base pipe, a product having a complicated shape can be hydroformed without breaking the steel pipe. The present invention is not only an electric resistance welded steel pipe, but also formed steel pipes such as TIG welded steel and laser welded pipes, square columns formed by roll forming, aluminum tubes and aluminum columns formed by the same method, and surface arcs on the upper and lower surfaces of the plate. Similar effects can be obtained in roll forming of all kinds of metal plates that are formed by pressing a roll having a shape.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing a forming roll of the present invention, in which FIG. 1A is a schematic cross-sectional view, and FIG.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the vicinity of a recess in the lower roll of the present invention.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the vicinity of a recess in the lower roll of the present invention.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the vicinity of a recess in the lower roll of the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the vicinity of a recess in the lower roll of the present invention.
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a conventional forming roll, in which FIGS. 6A and 6B are forming rolls for correcting internal bending at both sides of a pressing center portion, and FIG. 6C is a W bend roll for forming a plate into a W shape.
FIG. 7 is a view showing a contact state in the vicinity of the center of the width of a conventional forming roll.
FIG. 8 is a diagram showing a positional relationship near a recess in the lower roll of the present invention.
FIGS. 9A and 9B show the circumferential quality of an ERW steel pipe manufactured by a conventional method, where FIG. 9A shows the YR distribution and FIG. 9B shows the distribution of equivalent plastic strain.
FIG. 10 shows the circumferential quality of an ERW steel pipe manufactured by the method of the present invention, where (a) shows the YR distribution and (b) shows the distribution of the equivalent plastic strain.
[Explanation of symbols]
1 Lower roll
2 Upper roll
3 Plate (band steel)
4 recess
10 Pressing center
11 First virtual circle
12 Second virtual circle
13 Third virtual circle
14 Fourth virtual circle
15 Central constant radius of curvature region
R 1 First virtual circle radius
R 2 Second virtual circle radius
R Three Third virtual circle radius
R Four Fourth virtual circle radius
R L Lower roll radius of curvature
R U Upper roll radius of curvature
t max Maximum thickness of steel strip
t min Minimum thickness of steel strip

Claims (7)

  1. 板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールにおいて、
    該成形ロールの下ロールの形状は、押し付け中心部両側のロール形状が曲率半径R1であり、該押し付け中心部両側のロール形状に接する半径R1の仮想円を描いたとき、押し付け中心部のロール表面位置は該仮想円の位置よりもロール中心側に位置しており、
    該成形ロールの上ロールの形状は、押し付け中心部及び前記押し付け中心部両側のロール形状の曲率半径がR1から成形する板のうち最も厚い板厚を引いた値であり、
    第2の仮想円は、その半径が成形する板のうち最も薄い板厚に上ロール押し付け中心部の表面曲率半径を加えた値であり、該第2の仮想円を押し付け中心部両側において下ロール表面に接するように配置したとき、押し付け中心部のロール表面位置は第2の仮想円の位置よりもロール中心側に位置していることを特徴とする成形ロール。
    In a forming roll that presses and forms a roll with a surface arc shape on the upper and lower surfaces of the plate,
    Shape of the lower roll of the molding roll is pressed against the central portion is roll-shaped curvature radius R 1 on both sides, when depicting the virtual circle having a radius R 1 that is in contact with the roll form of the pressing center sides, pressing the central portion The roll surface position is located closer to the roll center than the position of the virtual circle,
    Shape of the upper rolls of the molding roll is pressed against the center and radius of curvature of the pressing center sides of the roll-shaped drew thickest thickness of the plate molded from R 1 values,
    The second virtual circle is a value obtained by adding the surface curvature radius of the upper roll pressing center portion to the thinnest plate thickness of the plates to be molded, and the lower roll is pressed on both sides of the pressing center portion by pressing the second virtual circle. A forming roll characterized in that when it is arranged so as to be in contact with the surface, the roll surface position of the pressing center portion is located closer to the roll center than the position of the second virtual circle.
  2. 板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロールの下ロールの形状は、押し付け中心部のロール表面曲率半径が、押し付け中心部両側のロール表面曲率半径よりも小さく、
    押し付け中心部の下ロール表面曲率半径は、押し付け中心部の上ロール表面曲率半径に成形する板のうち最も薄い板厚を加えた値よりも小さい値であることを特徴とする成形ロール。
    In a forming roll that is formed by pressing a roll having a surface arc shape on the upper and lower surfaces of the plate, the shape of the lower roll of the forming roll is that the roll surface radius of curvature at the center of pressing is the roll surface radius of curvature on both sides of the pressing center. rather smaller than,
    The forming roll characterized in that the lower roll surface curvature radius of the pressing center portion is a value smaller than a value obtained by adding the thinnest plate thickness to the upper roll surface curvature radius of the pressing center portion .
  3. 前記成形ロールは、電縫鋼管成形用のブレークダウンロールであることを特徴とする請求項又は2に記載の成形ロール。The forming roll according to claim 1 or 2, wherein the forming roll is a breakdown roll for forming an electric resistance steel pipe.
  4. 請求項1又は2に記載の成形ロールを用いることを特徴とする板の成形方法。A forming method for a plate, wherein the forming roll according to claim 1 or 2 is used.
  5. 請求項に記載のブレークダウンロールを用いることを特徴とする電縫鋼管の製造方法。A method for manufacturing an electric resistance welded steel pipe, wherein the breakdown roll according to claim 3 is used.
  6. 請求項1又は2に記載の成形ロールを有することを特徴とする板の成形装置。Molding apparatus plates, characterized in that it comprises a forming roll according to claim 1 or 2.
  7. 請求項に記載のブレークダウンロールを有することを特徴とする電縫鋼管の製造装置。An apparatus for manufacturing an ERW steel pipe comprising the breakdown roll according to claim 3 .
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