JP4361985B2 - 加工性に優れた高周波電縫鋼管の製造方法 - Google Patents
加工性に優れた高周波電縫鋼管の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、溶接部と母材部との間で材質的な変化を少なくし、加工性を改善した高周波電縫鋼管を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
高周波電縫鋼管は、鋼帯を板幅方向に曲げ加工して筒状に成形し、板幅方向両端部を溶融溶接することにより製造されている。このとき、筒状に成形された鋼帯を取り囲むワークコイルに高周波電流を供給すると、板幅方向両端部が集中的に加熱され溶融する。ワークコイルの下流側には、加熱溶融した板幅方向両端部をスクイズロールで押圧するスクイズロールが設けられている。押圧された板幅方向両端部は、相互に融合して溶接部を形成する。
製造された電縫鋼管を観察すると、母材部表面から突出した外面ビードや内面ビードが溶接部に形成されている。母材部表面から突出したビードは、電縫鋼管の外観を劣化させるばかりでなく、後続する加工工程において支障となる。そこで、溶接後にビードを切削し、溶接部を母材部表面に揃えている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のビード処理は、電縫鋼管の表面を平滑にすることを主眼としており、通常1段のバイトでビード切削している。しかし、排ガス用途,配管継手等と電縫鋼管の適用分野が広くなるに応じて、非常に過酷な曲げ加工や拡管加工にも耐える電縫鋼管が要求されるようになってきた。
この点、1段バイトでビード切削した電縫鋼管では、溶接部と母材部との間で材質的な変動が大きすぎ、加工後の溶接部に亀裂,破断等が発生し易い。亀裂や破断が発生しないまでも、管壁が局部的に変形し、所定の断面形状をもった成形品が得られないことがある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、通常のビード切削後に溶接部の歪み層を除去する2段目のビード切削を組み込むことにより、溶接部の材質を母材部に近づけ、電縫鋼管の加工性を向上させることを目的とする。
本発明の製造方法は、その目的を達成するため、筒状に成形した鋼帯の板幅方向両端部を高周波加熱してスクイズロールで押圧することにより溶接部を形成した後、スクイズロールの下流側に配置された1段目のバイトで母材面から突出する溶接部のビードを切削し溶接部の表面を母材部表面に揃え、次いで2段目のビード切削工具で溶接部の表層にある歪み層を切削除去することを特徴とする。
【0005】
【作用】
高周波溶接では、図1に示すように、鋼帯を板幅方向に曲げ加工した筒状体P0 をワークコイルCに通し、ワークコイルCに供給される高周波電流で筒状体P0 を加熱する。高周波加熱により板幅方向両端部が溶融状態になった筒状体P0 をスクイズロールRで加圧することにより、板幅方向両端部が相互に融合し溶接部Wを形成する。
溶接部Wは、筒状体P0 を加圧して形成されたものであるため、電縫鋼管P1 の母材部から盛り上がったビードBとなる。通常のビード処理では、造管方向Dに関してスクイズロールRの下流側に配置されたバイトB1 でビードBを切削し、溶接部Wの表面を母材部表面に揃えている。
【0006】
しかし、バイトB1 で切削された後の溶接部Wは、図2の金属組織にみられるように歪み層が表層部にある。歪み層は、溶接時の急速加熱,急冷による熱影響及びバイトB1 による切削加工で多量の歪みが導入された個所であり、母材部に比較して著しく硬質化している。溶接部W自体も、母材部に比較して溶接時の入熱によって硬質化している。このような歪み層のある溶接部Wをもつ電縫鋼管P1 に過酷な曲げ加工や拡管加工を施すと、母材部との材質的な相違から溶接部Wに亀裂,破断,異常変形等の加工欠陥が持ち込まれ易い。
そこで、本発明においては、1段目のバイトB1 で切削加工されたビードBの表層にある歪み層を除去するため、1段目のバイトB1 に続いて2段目のバイトB2 を配置している。バイトB2 によるビード切削量は、歪み層の除去を狙っていることからごく少量で十分である。この切削量は、材質,溶接条件等によっても変わるが、通常、厚さで50〜200μmの範囲に設定される。
【0007】
バイトB2 により切削加工された後では、図3の金属組織にみられるように、溶接部Wは、表層に歪み層がなく、母材部と同様な組織になっている。また、溶接欠陥が残存しがちな歪み層がないため、応力疲労の起点となる部分も除去されることになる。しかも、少ない切削量で歪み層が除去されることから、バイトB2 による切削加工では溶接部Wに歪みが実質的に導入されない。これに対し、1段目のバイトB1 のみで歪み層まで除去しようとすると、切削加工により導入される歪み量が多くなり、また加工硬化により溶接部Wも硬質化するので、溶接部Wの材質を母材部に近づけることができない。
【0008】
このようにして、2段階でビードBを切削するとき、溶接部Wの表層から歪み層が効果的に除去され、溶接部Wの金属組織が母材部に近くなる。そのため、後述する実施例でみられるように、溶接部Wと母材部との間で材質的な違いが少なくなり、曲げ加工,拡管加工等の際に材質の相違に起因した加工欠陥の発生が抑制される。なお、2段目のビード切削加工には、バイトB2 に替えてグラインダ,研磨ベルト等のビード切削工具を使用することもできる。ただし、ビード切削によって導入される歪み量が少なくなることから、溶接直後のビードBが高温状態に維持されているとき2段目のビード切削加工も実施する方が好ましい。
【0009】
外面ビードの切削に合せ、或いは外面ビード切削前後で、必要に応じて電縫鋼管P1 の内面ビードが切削加工される。内面ビードの切削加工にも、同様な理由から2段に配置したバイトを使用できる。これにより、電縫鋼管P1 は、外面,内面共に平滑な表面をもち、加工性に優れた製品鋼管に仕上げられる。
【0010】
【実施例】
板厚1.5mmのフェライト単相系ステンレス鋼帯[Cr:10.5〜12.0重量%,C:0.03重量%以下,Si:1.0重量%以下,Mn:1.00重量%以下,Ti:5×(C+N)〜0.75重量%)]を板幅方向に曲げ加工し、高周波誘導加熱で外径48.6mmの電縫鋼管を製造した。形成された溶接部を観察すると、母材部表面から高さ1mmだけ外面ビードが突出していた。
(比較例:1段目のバイトのみで外面ビードを切削した場合)
1段目のバイトB1 による切削量を外面ビードの突出高さに対応した値に設定し、スクイズロールRから送り出された電縫鋼管P1 の表面にある外面ビードBを切削加工した。
【0011】
(本発明例:1段目及び2段目のバイトを併用して外面ビードを切削した場合)比較例と同じ切削量に設定した1段目のバイトB1 で外面ビードを切削加工した後、歪み層の厚みに相当する0.2mm厚に切削量を設定した2段目のバイトB2 で外面ビードを切削加工した。
比較例,本発明例共に、溶接後に水冷する急冷方式,空冷する緩冷却方式の2様で電縫鋼管P1 を製造した。
得られた電縫鋼管P1 の表層部から50μm深さにある位置の硬さを管円周方向に測定した。
図4の測定結果にみられるように、1段目のバイトB1 のみでビートを切削加工した比較例では、溶接部中心線での硬さが220HVを超えており、母材部の硬さとの間に大きな硬度差を生じていた。これに対し、2段階でビードを切削加工した本発明例では、溶接部中心線においても200HV近傍まで硬さが低下しており、母材部との硬度差が大幅に軽減された。
【0012】
板厚中心に沿って測定した電縫鋼管P1 の硬度は、図5の調査結果にみられるように比較例,本発明例共に同じような分布をもっていた。図5を図4に対比すると、1段目のバイトB1 のみでビードを切削加工すると、溶接部Wが依然として硬質の表層部をもっていることが判る。他方、2段階でビードを切削加工した本発明例では、溶接部Wの表層部と母材部及び溶接部の板厚方向中央部との間の硬度差が小さくなっている。
このように溶接部Wの表層部が改質されたため、本発明例の電縫鋼管を曲げ加工しても、溶接部に亀裂等の欠陥を発生させることなく、精度良く目標形状に成形できた。他方、1段目のバイトB1 のみで切削加工した比較例の電縫鋼管を曲げ加工すると、ときとして溶接部に亀裂が発生するものがあり、また亀裂を発生しないまでも硬質の溶接部に起因して曲げ製品に異常変形が生じがちであった。
【0013】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、高周波溶接で形成された溶接部のビードを切削して溶接部を母材部と同じ表面に揃える1段目の切削加工を施した後、2段目の切削工程で溶接部の表層にある歪み層を切削除去している。2段目の切削工程では、僅かな切削量でビードが切削加工されるため、切削加工による歪みが導入されることはない。そのため、切削加工後の溶接部は母材部の材質に近づけられ、電縫鋼管の加工性が向上し、過酷な曲げ加工や拡管加工に耐える電縫管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に従ってバイトを2段配置した電縫鋼管製造装置の要部
【図2】 1段目のバイトで切削加工した後の溶接部を含む電縫鋼管断面の金属組織を示す写真
【図3】 2段目のバイトで切削加工した後の溶接部を含む電縫鋼管断面の金属組織を示す写真
【図4】 2段配置したバイトによるビードの切削加工が溶接部の材質改善に有効なことを示すグラフ
【図5】 電縫鋼管の板圧中心部の硬さ分布を溶接部を中心として管円周方向に示したグラフ
【符号の説明】
P0 :鋼帯 P1 :電縫鋼管 W:溶接部 B:ビード
C:ワークコイル R:スクイズロール D:造管方向
B1 :1段目のバイト B2 :2段目のバイト
Claims (1)
- 筒状に成形した鋼帯の板幅方向両端部を高周波加熱してスクイズロールで押圧することにより溶接部を形成した後、スクイズロールの下流側に配置された1段目のバイトで母材面から突出する溶接部のビードを切削し溶接部の表面を母材部表面に揃え、次いで2段目のビード切削工具で溶接部の表層にある歪み層を切削除去することを特徴とする加工性に優れた高周波電縫鋼管の製造方法。
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JP06949799A JP4361985B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 加工性に優れた高周波電縫鋼管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP06949799A JP4361985B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 加工性に優れた高周波電縫鋼管の製造方法 |
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Family Applications (1)
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JP06949799A Expired - Lifetime JP4361985B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 加工性に優れた高周波電縫鋼管の製造方法 |
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