JP4687498B2 - 熱間電気抵抗溶接鋼管の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、熱間電気抵抗溶接鋼管（以下、電縫鋼管という。）を製造する方法に関し、特に、内面ライニング、塗装及び内径プラグ挿入による曲げ加工といった、二次加工性に優れた寸法精度の良い電縫鋼管を、より安価に製造する方法に関するものである。
電縫鋼管は、図１に示したように、帯鋼１を加熱炉２で加熱した後、成形工程３で円筒状に連続成形して、その継目部を溶接工程４で接合し、その後絞り圧延機５で加工して製造される。このような工程を経て製造される電縫鋼管６では、その寸法精度は、主に絞り圧延機５の影響を受ける。
一般に絞り圧延機は、たとえば図２（ａ）（ｂ）に示すように、圧延ロール５ａを６０度ずつ変化させて配置した３ロールスタンドを、圧延方向に沿って直列に複数段配置したものである。そして、このような配置の３ロールスタンドによって圧延された電縫鋼管は、最終的には、六角状の角張り形状が残り、特に、外径リダクションが大きい場合は、３ロールスタンド交互の圧延を繰り返すことにより、六角形状の偏肉が顕著になる。なお、外径リダクションは、｛（絞り圧延前の鋼管の外径−絞り圧延後の鋼管の外径）／絞り圧延前の鋼管の外径｝×１００で定義される。
これに対して、図２（ａ）（ｂ）に示すような配置の３ロールスタンドを交互に備えた絞り圧延機では、一般的に、外径リダクションが小さいと、偏肉の程度が少なくなる。しかしながら、多くの外径の製品を製造する場合、外径リダクションを小さくするためには、外径に応じた絞り圧延前の鋼管（母管）の数も増えてくるので、生産性に悪影響を及ぼす。
このような鋼管の偏肉を抑制する方法として、絞り圧延機の３ロールスタンドの圧延ロールを３０度ずつ変化させるものが特許文献１で提案されている。
特公平６−９６９１号公報
しかしながら、特許文献１で提案されたものは、図２（ａ）（ｂ）で示したような、３ロールスタンドの圧延ロールを６０度ずつ変化させるものと比べて２倍の３ロールスタンドが必要になり、設備が大規模になって経済的でない。
本発明が解決しようとする問題点は、圧延ロールを６０度ずつ変化させる３ロールスタンドを配置した絞り圧延機では、外径リダクションが大きい場合は偏肉が顕著になる一方、外径リダクションが小さいと生産性に悪影響を及ぼし、また、圧延ロールを３０度ずつ変化させる３ロールスタンドを配置した絞り圧延機では、大規模な設備が必要になるという点である。
発明者は、外径が比較的小さい、例えば外径が４８．６mm以下の電縫鋼管の製造において、絞り圧延の肉厚リダクションに着目し、肉厚リダクション及び外径リダクションと寸法精度との関係を定量的に評価し、寸法精度の優れた電縫鋼管を製造する方法を見出した。なお、肉厚リダクションは、｛（絞り圧延前の鋼管の肉厚−絞り圧延後の鋼管の肉厚）／絞り圧延前の鋼管の肉厚｝×１００で定義される。
本発明の電縫鋼管の製造方法は、発明者の前記知見に基づいてなされたものであり、
帯鋼をロール成形したのち熱間電気抵抗溶接して母管を製造し、ついで当該母管を絞り圧延して外径が２７．２mm〜４２．７mmの熱間電気抵抗溶接鋼管を製造する方法において、
外径リダクションが６２．６％以上７０．６％以下、肉厚リダクションが２０％以下であって、肉厚リダクション／外径リダクションが０．１以上で前記絞り圧延を行うことを最も主要な特徴としている。
帯鋼をロール成形したのち熱間電気抵抗溶接して母管を製造し、ついで当該母管を絞り圧延して外径が２７．２mm〜４２．７mmの熱間電気抵抗溶接鋼管を製造する方法において、
外径リダクションが６２．６％以上７０．６％以下、肉厚リダクションが２０％以下であって、肉厚リダクション／外径リダクションが０．１以上で前記絞り圧延を行うことを最も主要な特徴としている。
本発明の電縫鋼管の製造方法によれば、圧延ロールを６０度ずつ変化させる３ロールスタンドを配置した絞り圧延機を用いて、生産性に悪影響を及ぼすことなく、（肉厚最大値―肉厚最小値）／内径最小値が０．０１以下となる、寸法精度の優れた電縫鋼管を製造できる。
本発明方法によって製造した電縫鋼管の寸法精度の評価として、内径最小値を用いるのは、鋼管内面への塩ビライニング鋼管等の管挿入や、内面塗装でのスプレーガン挿入、あるいは、鋼管内面にプラグを差し込んで曲げ加工を実施するといった、いわゆる二次加工品に対し、最低内径保証値を確保したうえで、偏肉度合いを管理することを考慮したものである。
本発明では、（肉厚最大値―肉厚最小値）／内径最小値が０．０１以下の、寸法精度に優れた電縫鋼管の製造が可能となり、内面ライニングや、内面プラグ挿入加工といった二次加工が良好に行えると共に、造管時の歩留り向上はもとより、内面塗装、鍍金等を行う場合の原単位低減といった間接使用材料の抑制をも図ることができるという利点がある。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を用いて説明する。
本発明の電縫鋼管の製造方法を実施する造管、絞り圧延機配列を図１に示す。
本発明の電縫鋼管の製造方法を実施する造管、絞り圧延機配列を図１に示す。
たとえば電縫鋼管６の製造に際しては、先ず帯鋼１を加熱炉２で加熱した後、成形工程３で円筒状に連続成形し、その継目部を溶接工程４で電気抵抗溶接する。次に、図２（ａ）（ｂ）に示す配列Ａ、Ｂの３ロールスタンドを交互に直列に配置した絞り圧延機５で絞り圧延して電縫鋼管６となされる。
このような方法による電縫鋼管６の製造において、絞り圧延前の母管の外径寸法は、成形及び溶接時の母管径（絞り圧延前の外径）で、絞り圧延後の外径寸法は、絞り圧延機のリダクション及びスタンド数によって決まる。
一方、絞り圧延前の肉厚寸法は、使用する帯鋼により、また、絞り圧延後の鋼管肉厚寸法は、絞り圧延前の母管外径、肉厚、絞り圧延後の外径、絞り圧延前速度及び絞り圧延後の速度により決まる。
本発明では、帯鋼をロール成形し、造管、絞り圧延する鋼管製造ラインで、外径リダクションが６２．６％以上、７０．６％以下、肉厚リダクションが２０％以下で外径が２７．２mm〜４２．７mmの熱間電気抵抗溶接鋼管を造管する場合において、一定の製品肉厚寸法を確保するために、肉厚リダクション／外径リダクションが０．１以上となるように、使用する帯鋼寸法を選定し、造管することで偏肉を抑制するものである。
本発明において、外径リダクションを６２．６％以上とするのは、たとえば外径が４８．６mm以下の電縫鋼管を製造する際に、外径リダクションが６２．６％以上であると偏肉が顕著となるからである。
また、外径リダクションを８５％以下、肉厚リダクションを２０％以下とするのは、現状の製造設備を使用する場合、これらの値を超えた絞り圧延は不可能だからである。
また、肉厚リダクション／外形リダクションを０．１以上とするのは、０．１を下回ると、（肉厚最大値―肉厚最小値）／内径最小値が０．０１以下とならず、内面ライニングや、内面プラグ挿入加工といった二次加工が良好に行えなくなるからである。
次に、本発明の効果を確認するために行った実験結果を参照しながら、本発明方法をより具体的に説明する。
たとえば外径が３４．０mm、肉厚が３．２mmの電縫鋼管を製造する場合において、肉厚リダクション／外径リダクションが０．０８（比較例）と０．１９（発明例）となるように、厚さが３．４mmと３．７mmの帯鋼（肉厚リダクションは５．８８％と１３．５％）を巻き戻して帯鋼の端面同士をフラッシュバット溶接し、加熱炉にて９００〜１０００℃に加熱した。
その後、図１に示す成形工程と溶接工程により外径が１１４．３mmの造管を行い、絞り圧延機にて２２スタンドを使い、外径リダクションが７０％（肉厚リダクション／外径リダクションが前記の０．０８と０．１９）の条件で最終寸法に仕上げた。そして、造管後、マイクロメーターにより、周方向１６点の肉厚測定を行い評価した。
図３に外径リダクションが７０％、肉厚リダクションが５．８８％、肉厚リダクション／外径リダクションが０．０８の際の肉厚測定結果を、図４に外径リダクションが７０％、肉厚リダクションが１３．５％、肉厚リダクション／外径リダクションが０．１７の際の肉厚測定結果を示す。これら図３及び図４において、■は１本目、＊は２本目、×は３本目の測定結果を示す。
図３及び図４より、発明例のほうが比較例に比べて均一な肉厚の電縫鋼管が製造できていることが分かる。
これら比較例及び発明例における、内径寸法と、（肉厚最大値−肉厚最小値）／（内径最小値）を求めたものを下記表１に示すが、（肉厚最大値−肉厚最小値）／（内径最小値）は、比較例の場合は０．０１２〜０．０１４、発明例の場合は０．００５〜０．００６であった。
これら比較例及び発明例における、内径寸法と、（肉厚最大値−肉厚最小値）／（内径最小値）を求めたものを下記表１に示すが、（肉厚最大値−肉厚最小値）／（内径最小値）は、比較例の場合は０．０１２〜０．０１４、発明例の場合は０．００５〜０．００６であった。
また、外径リダクション、外径リダクション／肉厚リダクションを種々変更し、同様の寸法評価を行った結果を下記表２に示す。
表２より、本発明のように肉厚リダクション／外径リダクションが０．１以上の条件で製造することにより、（肉厚最大値―肉厚最小値）／内径最小値が０．０１以下の、寸法精度の優れた電縫鋼管を製造できることが確認できた。
本発明は上記の例に限らず、請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
以上の本発明は、外径が４８．６mm以下の電縫鋼管の製造において有効であるが、外径が４８．６mmを超えた電縫鋼管の製造であっても適用できる。
１ 帯鋼
２ 加熱炉
３ 成形工程
４ 溶接工程
５ 絞り圧延機
６ 電縫鋼管
２ 加熱炉
３ 成形工程
４ 溶接工程
５ 絞り圧延機
６ 電縫鋼管
Claims (1)
- 帯鋼をロール成形したのち熱間電気抵抗溶接して母管を製造し、ついで当該母管を絞り圧延して外径が２７．２mm〜４２．７mmの熱間電気抵抗溶接鋼管を製造する方法において、
外径リダクションが６２．６％以上７０．６％以下、肉厚リダクションが２０％以下であって、肉厚リダクション／外径リダクションが０．１以上で前記絞り圧延を行うことにより、（肉厚最大値―肉厚最小値）／内径最小値が０．０１以下の溶接鋼管を得ることを特徴とする熱間電気抵抗溶接鋼管の製造方法。
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