JP4456286B2

JP4456286B2 - Metal pipe manufacturing equipment

Info

Publication number: JP4456286B2
Application number: JP2001032193A
Authority: JP
Inventors: 美昭伊丹
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: JP2002239626A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロールを用いて薄肉管の安定成形を可能にする金属管の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の金属管の製造装置は多段の孔型ロールを用いて、コイルから円周方向に曲げ成形を与え成形する装置を用いている。このような成形装置にて薄肉管を成形しようとする場合、成形スタンドの間が離れているため、ロールとロールの間隔が広くなり、エッジバックリングと呼ばれる板端での挫屈が発生し、その後のフィンパスと呼ばれる成形過程でも修正ができず、溶接時の板エッジの突合せ時に段差が発生し、目違いを起こし、製品品質を満足できなく、さらに溶接ができない不安定造管となる場合がある。そのため、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）：肉厚外径比として１．３％程度までの薄肉の鋼管製造が限界であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
薄肉溶接鋼管を製造する方法としては、特開平０４−２７４８２５号公報では薄肉電縫管製造を目的として、成形シューの出側に周方向に多分割されたフィンパスロールを有する装置が開示されているが、ガイドシューを用いた方式のため、ロールを用いた場合の転がり摩擦と異なり、材料とのすべり摩擦を生じることにより造管速度を高めることができないこと、およびガイドシューの摩滅等により肉厚が大きい場合には成形ができない問題がある。
また、特開平０３−１６１１１６号公報では板の長手方向に曲げ・曲げ戻しを行い、板の幅方向（金属管の周方向）にスプリングバックを利用する発明が開示されているが、同様にｔ／Ｄ＞１％以上の肉厚管径比を持つ金属管の製造は難しいという問題がある。
【０００４】
本発明は、薄肉溶接管の成形において、溶接前のエッジバックリングを防止し、安定した高速造管・溶接を可能にする金属管の製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは成形ロールを用い、肉厚製造範囲も大きく取れる方法を検討した結果、成形ロール間隔を短くすることにより、薄肉管の成形が可能なことを見出した。
すなわち、本発明の要旨とするところは
（１）平板を逐次円筒状にロール成形する左右に配置された孔型ロールを複数段有する金属管の製造装置において、孔型ロール支持部の一部または全部が造管方向に千鳥配置されており、千鳥配置された孔型ロールのロール間隔が前記孔型ロール外径の１倍を超えて２倍以下であることを特徴とする金属管の製造装置。
（２）少なくとも１スタンドのロールは、独立に造管軸に対して回転自在で、幅方向および高さ方向に位置を変える機構を有する孔型ロールと板底部を支持する高さ可変の底部ロールより構成されることを特徴とする前記（１）記載の金属管の製造装置、にある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１に本発明の実施例の成形装置を示す。平板は、あらかじめ前段ロールにて外径サイズにあわせて成形された板１の端部分を支持する、円筒状に成形された板材の曲率と合う部位を有する孔型を持つ左右に配置された孔型ロール２と、板底部分を拘束する底部ロール３にて断面円弧状に成形される。
【０００７】
ただし、この方式をただ並列に構成させた場合では、孔型ロール外径に比べ、ロール間距離が大きくなる。孔型ロール間距離を小さくすると、孔型ロール支持部の強度が問題となる。本発明者は種々の干渉条件を検討した結果、孔型ロール支持部機構４を、例えば図２に示すように、上・下・上・・のように造管方向に千鳥配置にすることにより、ロール間距離Ｌをロール外径Ｄr と同等に小さくすることを見出した。孔型ロール間隔Ｌは孔型ロールの外径Ｄr の１倍以下とすることはロールの取り合い上不可能であって、２Ｄr より大きくするとスプリングバックが発生するので、上記の範囲とすることが好ましい。
【０００８】
図１ではスタンド５は、孔型ロール支持部４が造管方向に下側、上側、下側と３段千鳥配置された構造で構成されている。金属管の製造装置は図１に示すように、上下の孔型ロール６とこれに続く千鳥配置された孔型ロール支持部４を組み合わせてもよい。場合によっては全て千鳥配置された孔型ロール支持部で構成してもよい。
【０００９】
板端を拘束する孔型ロール２は、孔型ロールの回転・幅方向拡縮・高さの自由度を併せ持つロール支持機構とし、板底部を支持する底部ロール３は高さ方向の位置を変えられる機構を持つ。
孔型ロール２の回転は、たとえば図３に示すように回転軸７に固定する孔型ロールの角度を調整することにより実施でき、歯車伝達機構（ウォームギャ・ホイール）の回転機構やウォームジャッキによっても実施できる。
【００１０】
孔型ロール２の幅方向の調整は、ＡＣサーボ９や油圧モータによりレール８上を孔型ロール支持機構４を造管方向と直交する水平方向に移動することによって実施できる。勿論、これに限らずリニアガイドとボールねじ、ウォームジャッキを組み合わせること等によっても実施できる。
また、孔型ロール２の高さ方向の調整は、ＡＣサーボ１１や油圧モータによりスタンド５に垂直に設置したレール１０上を孔型ロール支持部が移動自在になることにより実施でき、必要に応じてリニアガイドとボールねじあるいはウォームジャッキを組み合わせること等によっても実施できる。
さらに、底部ロール３の高さ調整は、板底部を支持する部分とＡＣサーボモーターや油圧モータ（図示しない）とシリンダ（図示しない）を連結することで実施でき、リニアガイドとウォームジャッキ等によっても実施できる。
【００１１】
本発明は、特にチタンなどスプリングバックの大きい材料において、素材の長手方向において板端を短い距離にて拘束を行うことにより、エッジバックリングを防止する上で効力を発揮する。
【００１２】
【実施例】
表１に強度５００MPa で外径φ５０mm、板厚ｔ＝０．４mmから２．０mmの鋼板を、従来法と本発明の方法を用いて造管した場合の成形可能範囲を評価した。
従来法はガイドシュー方式であって、特開平０４−２７４８２５号公報によるもの（従来法１）と、曲げ・曲げ戻しを利用した特開平０３−１６１１１６号公報のもの（従来法２）と、多段の並列クラスタースタンド（従来法３）を比較した。
【００１３】
本発明例としては、ロール外径Ｄr ：５０mm、ロール間隔Ｌ：５２mmの左右に配置された孔型ロール１０段のロール支持部を造管方向に千鳥配置し、ロール回転機構はウォームギャ・ホイールを組み合わせた回転機構を用い、幅と高さ調整機構はウォームジャッキとリニアガイドを組み合わせた。また、底部高さ調整機構はウォームジャッキとリニアガイドを用いた。底部ロール外径は５０mmとした。溶接はレーザー溶接を用い速度２ｍにて造管を行った。
【００１４】
本発明例では、０．４mmから２mmまでの成形・溶接が可能となった。また、ロールによる外観疵もほとんど発生はしなかった。比較例（従来法２）では、板厚０．８mmではバックリングの発生と厚肉材での疵が発生し、従来法１では厚肉材の曲げ成形不足により正常な溶接ができなかった。さらに、ロール間距離が大きい多段並列クラスタースタンドの場合（従来法３）では、ｔ＝０．６mmでエッジバックリングが発生し、溶接が不可能であった。
【００１５】
本発明により、φ５０mmの溶接管の場合、従来の並列クラスターロール間隔の２５０mm程度から５２mmへと格段に間隔を小さくし、板エッジ部分を安定拘束することを可能にした。これにより、従来の間隔では高張力鋼を用いた場合ｔ／Ｄ＝１．３％が限界であったが、ｔ／Ｄ＝０．８％までの安定成形・溶接が可能となった。また、ロール位置を変更する機能を併せ持つため、サイズの兼用化が可能である。
【００１６】
【表１】

【００１７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は薄肉溶接金属管において高速な溶接・造管を可能する金属管の製造装置を提供するものとして、工業上有益な効果をもたらし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施例を示す製造装置の側面図、（ｂ）本発明の実施例を示す製造装置の前面図、（ｃ）本発明の実施例を示す製造装置の側面図。
【図２】孔型ロール間隔を説明する図。
【図３】孔型ロールおよび底部ロールの高さ調整手段の実施例を示す間隔を説明する前面図。
【符号の説明】
１金属板
２孔型ロール
３孔型ロール
４孔型ロール支持部
５スタンド
６孔型ロール
７回転軸
８レール
９ＡＣサーボ
１０レール
１１ＡＣサーボ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for manufacturing a metal pipe that enables stable forming of a thin-walled pipe using a roll.
[0002]
[Prior art]
A conventional metal tube manufacturing apparatus uses a multi-stage perforated roll to bend and form from the coil in the circumferential direction. When trying to mold a thin-walled tube with such a molding device, the gap between the rolls is widened because the molding stands are separated from each other, and the buckling at the end of the plate called edge buckling occurs. Even in the subsequent forming process called fin pass, it cannot be corrected, and a step may occur when the plate edges are abutted during welding, causing a mistake, resulting in an unstable pipe that cannot satisfy product quality and cannot be welded. is there. Therefore, the production of thin steel pipes with a ratio of t (thickness) / D (outer diameter): thickness outer diameter up to about 1.3% was the limit.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As a method of manufacturing a thin welded steel pipe, Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-274825 discloses an apparatus having a fin pass roll that is multi-divided in the circumferential direction on the exit side of a forming shoe for the purpose of manufacturing a thin-walled electric sewing pipe. However, because of the method using the guide shoe, unlike the rolling friction when using a roll, the pipe making speed cannot be increased by causing sliding friction with the material, and the guide shoe is worn away. When the thickness is large, there is a problem that molding cannot be performed.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-161116 discloses an invention in which bending and unbending is performed in the longitudinal direction of the plate, and a spring back is used in the width direction of the plate (circumferential direction of the metal tube). There is a problem that it is difficult to manufacture a metal tube having a wall thickness ratio of / D> 1% or more.
[0004]
An object of the present invention is to provide a metal pipe manufacturing apparatus that prevents edge buckling before welding and enables stable high-speed pipe forming and welding in forming a thin welded pipe.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of studying a method of using a forming roll and taking a large thickness production range, the present inventors have found that a thin tube can be formed by shortening the forming roll interval.
That is, the gist of the present invention is as follows: (1) In a metal tube manufacturing apparatus having a plurality of perforated rolls arranged on the left and right for successively forming a flat plate into a cylindrical shape, a part of the perforated roll support section or All are staggeredly arranged in the pipe-forming direction, and the roll interval of the staggered perforated rolls is more than 1 time and less than or equal to 2 times the outer diameter of the perforated rolls. .
(2) At least one stand roll is independently rotatable with respect to the tube-forming axis, and has a hole-type roll having a mechanism for changing the position in the width direction and the height direction, and a bottom roll having a variable height for supporting the plate bottom. It is comprised in the manufacturing apparatus of the metal tube as described in said (1) characterized by comprising.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 shows a molding apparatus according to an embodiment of the present invention. The flat plate supports the end portion of the plate 1 that has been formed in advance according to the outer diameter size by the preceding roll, and has holes arranged on the left and right with a hole shape having a portion that matches the curvature of the cylindrically formed plate material. It is formed into a circular arc shape in section by the mold roll 2 and the bottom roll 3 that restrains the plate bottom portion.
[0007]
However, when this method is simply configured in parallel, the distance between the rolls becomes larger than the outer diameter of the hole-type roll. When the distance between the hole-type rolls is reduced, the strength of the hole-type roll support part becomes a problem. As a result of studying various interference conditions, the present inventor has arranged the hole-type roll support mechanism 4 in a staggered arrangement in the tube forming direction, for example, as shown in FIG. It has been found that the distance L between rolls is made as small as the outer diameter Dr of the roll. Since it is impossible for the roll-type roll interval L to be less than 1 times the outer diameter Dr of the roll-type roll, it is impossible to keep the rolls together. .
[0008]
In FIG. 1, the stand 5 has a structure in which the hole-type roll support portions 4 are arranged in a three-stage zigzag manner on the lower side, the upper side, and the lower side in the pipe forming direction. As shown in FIG. 1, the metal tube manufacturing apparatus may combine upper and lower hole rolls 6 and subsequent hole roll support portions 4 arranged in a staggered manner. Depending on the case, you may comprise by the hole-type roll support part by which all staggered arrangement | positioning.
[0009]
The perforated roll 2 that restrains the plate end is a roll support mechanism that has the freedom of rotation, widthwise expansion / contraction, and height of the perforated roll, and the bottom roll 3 that supports the bottom of the plate can change its position in the height direction. Has a mechanism.
For example, as shown in FIG. 3, the hole-type roll 2 can be rotated by adjusting the angle of the hole-type roll fixed to the rotary shaft 7, and also by a rotation mechanism of a gear transmission mechanism (worm gear / wheel) or a worm jack. Can be implemented.
[0010]
Adjustment of the width direction of the perforated roll 2 can be performed by moving the perforated roll support mechanism 4 on the rail 8 in the horizontal direction perpendicular to the pipe forming direction by an AC servo 9 or a hydraulic motor. Of course, the present invention is not limited to this, and the present invention can be implemented by combining a linear guide, a ball screw, and a worm jack.
Moreover, the height direction of the perforated roll 2 can be adjusted by making the perforated roll support portion movable on the rail 10 installed perpendicularly to the stand 5 by an AC servo 11 or a hydraulic motor. It can also be implemented by combining a linear guide and a ball screw or worm jack.
Further, the height of the bottom roll 3 can be adjusted by connecting a portion supporting the plate bottom, an AC servo motor, a hydraulic motor (not shown), and a cylinder (not shown), or by using a linear guide and a worm jack. Can be implemented.
[0011]
The present invention is particularly effective in preventing edge buckling by restraining the plate edge at a short distance in the longitudinal direction of the material in a material having a large spring back such as titanium.
[0012]
【Example】
Table 1 evaluates the formable range when a steel plate having a strength of 500 MPa, an outer diameter of φ50 mm, and a thickness t = 0.4 mm to 2.0 mm is formed using the conventional method and the method of the present invention.
The conventional method is a guide shoe system, which is based on Japanese Patent Laid-Open No. 04-274825 (conventional method 1), Japanese Patent Laid-Open No. 03-161116 (conventional method 2) using bending and unbending, and multistage. The parallel cluster stands (conventional method 3) were compared.
[0013]
As an example of the present invention, roll support portions of 10-stage perforated rolls arranged on the left and right with a roll outer diameter Dr: 50 mm and a roll interval L: 52 mm are arranged in a staggered manner in the pipe forming direction, and the roll rotation mechanism is a worm gear wheel. Using a combined rotation mechanism, the width and height adjustment mechanism is a combination of a worm jack and a linear guide. The bottom height adjustment mechanism uses a worm jack and a linear guide. The bottom roll outer diameter was 50 mm. Welding was performed using laser welding at a speed of 2 m.
[0014]
In the example of the present invention, molding and welding from 0.4 mm to 2 mm became possible. In addition, almost no appearance wrinkles due to the rolls were generated. In the comparative example (conventional method 2), when the plate thickness is 0.8 mm, buckling occurs and wrinkles occur in the thick material, and in conventional method 1, normal welding cannot be performed due to insufficient bending of the thick material. Furthermore, in the case of a multistage parallel cluster stand having a large distance between rolls (conventional method 3), edge buckling occurred at t = 0.6 mm, and welding was impossible.
[0015]
According to the present invention, in the case of a welded pipe having a diameter of 50 mm, the interval between the conventional parallel cluster rolls is reduced from about 250 mm to 52 mm, and the plate edge portion can be stably restrained. As a result, when high-strength steel is used in the conventional interval, t / D = 1.3% was the limit, but stable forming / welding up to t / D = 0.8% became possible. In addition, since it has a function of changing the roll position, the size can be shared.
[0016]
[Table 1]

[0017]
【The invention's effect】
As described in detail above, the present invention can provide an industrially beneficial effect as an apparatus for manufacturing a metal pipe capable of high-speed welding and pipe making in a thin-walled welded metal pipe.
[Brief description of the drawings]
1A is a side view of a manufacturing apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a front view of the manufacturing apparatus showing an embodiment of the present invention, and FIG. 1C is a side view of the manufacturing apparatus showing an embodiment of the present invention. Figure.
FIG. 2 is a diagram illustrating a hole-type roll interval.
FIG. 3 is a front view for explaining an interval showing an embodiment of the height adjusting means of the hole roll and the bottom roll.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal plate 2 Hole type roll 3 Hole type roll 4 Hole type roll support part 5 Stand 6 Hole type roll 7 Rotating shaft 8 Rail 9 AC servo 10 Rail 11 AC servo

Claims

The flat panel manufacturing apparatus of a metal tube having a plurality of stages the placed grooved roll to the left and right of roll forming sequentially into a cylindrical shape and a part or the whole of the grooved roll support section are staggered pipe-direction, staggered The apparatus for producing a metal tube, wherein a roll interval of the arranged hole rolls is more than 1 time and not more than 2 times the outer diameter of the hole roll .

The roll of at least one stand is configured by a hole-type roll having a mechanism that can be independently rotated with respect to the tube-forming axis and changing the position in the width direction and the height direction, and a bottom roll having a variable height for supporting the plate bottom. The apparatus for manufacturing a metal tube according to claim 1, wherein: