JP6389697B2 - Bending metal pipe manufacturing method, metal pipe bending apparatus and coil - Google Patents

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Description

本発明は、曲げ金属管の製造方法、金属管の曲げ加工装置およびコイルに係り、特に、厚肉の金属管を熱間曲げ加工するのに好適な加熱コイルに関する。   The present invention relates to a bending metal tube manufacturing method, a metal tube bending apparatus, and a coil, and more particularly, to a heating coil suitable for hot bending a thick metal pipe.

工場やプラント、パイプライン、発電所などの各種の産業施設において液状あるいはガス状物質を搬送するために金属管が使用されている。特にパイプラインや発電所に使用される金属管は、より過酷な環境への適用が増大しつつある。   Metal pipes are used to transport liquid or gaseous substances in various industrial facilities such as factories, plants, pipelines, and power plants. In particular, metal pipes used in pipelines and power plants are increasingly being applied to harsher environments.

例えば、石油や天然ガスなどを輸送するパイプラインには高強度鋼材料が使用され、また深海向けのパイプラインが増加していることから肉厚の大きな厚肉管へのニーズが近年高まっている。火力発電プラントにおいては、高温高圧化による発電効率向上のため、配管の厚肉化が進められている。さらに金属管の構成材料として、従来の炭素鋼に代え、高温強度が高い合金鋼や超合金などの材料が使用されることもある。   For example, high-strength steel materials are used in pipelines that transport oil, natural gas, etc., and the need for large-walled thick pipes has increased in recent years due to the increase in pipelines for the deep sea. . In thermal power plants, pipes are being made thicker in order to improve power generation efficiency by increasing the temperature and pressure. Furthermore, instead of the conventional carbon steel, a material such as an alloy steel or a superalloy having a high high-temperature strength may be used as a constituent material of the metal tube.

このような金属管は、規格化され予め所定形状になされたエルボやベンド等の異形管が使用される一方で、施工対象に応じて直線状の管を曲げ加工した管(「曲げ管」と言う)も様々な曲率・管路形状への要求に柔軟に対応できることから広範に使用されている。   For such metal pipes, standardized and pre-shaped shaped pipes such as elbows and bends are used, while straight pipes are bent according to the construction object (“bending pipes”). Is widely used because it can flexibly meet the demands for various curvatures and pipe shapes.

曲げ管を製造するには、一般に、図6〜図8に示すように加工対象である直線状の金属管11の一部を、高周波電流の供給を受ける誘導加熱コイル12によって環状に加熱するとともに、クランプアーム31によって金属管11の誘導加熱コイル12より前端側(管先端側)を把持しながら誘導加熱コイル12に向けて金属管11を押し進める。クランプアーム31は、支軸32を中心として旋回し金属管11の進路を弧状に規制するもので、このようなクランプアーム31によって金属管11を把持しながら推進させることで、誘導加熱コイル12によって加熱された部分に曲げモーメントが加わり、支軸32を中心とした半径Rの弧を描くように金属管11を連続的に塑性変形させることが出来る。なお、図8は誘導加熱コイル12を2つのコイル部(2ターンの巻線)12c,12dによって構成した例を示している。   In order to manufacture a bent tube, generally, as shown in FIGS. 6 to 8, a part of a straight metal tube 11 to be processed is annularly heated by an induction heating coil 12 that is supplied with a high-frequency current. The metal tube 11 is pushed toward the induction heating coil 12 while holding the front end side (tube tip side) of the metal tube 11 with respect to the induction heating coil 12 by the clamp arm 31. The clamp arm 31 pivots around the support shaft 32 and restricts the path of the metal tube 11 in an arc shape. The clamp arm 31 propels the metal tube 11 while holding it, so that the induction heating coil 12 A bending moment is applied to the heated portion, and the metal tube 11 can be continuously plastically deformed so as to draw an arc having a radius R around the support shaft 32. FIG. 8 shows an example in which the induction heating coil 12 is configured by two coil portions (two-turn windings) 12c and 12d.

また、このような金属管の高周波曲げ加工に関する技術を開示するものとして下記特許文献がある。   Further, there is the following patent document as a technique for disclosing a technique related to the high-frequency bending of such a metal tube.

特開2009−012062号公報JP 2009-012062 A 特開2013−010109号公報JP2013-010109A 特開2014−065072号公報JP 2014-065072 A

ところで、金属管の高周波曲げを行う場合、管厚が厚くなると、管の外面温度に対して管の内面温度が上がり難く、管内外面の温度差が大きくなる。   By the way, when performing high-frequency bending of a metal tube, if the tube thickness is increased, the inner surface temperature of the tube is less likely to increase with respect to the outer surface temperature of the tube, and the temperature difference between the inner and outer surfaces of the tube increases.

この内外面温度差は、管外面の温度が同じになるように加熱しても管断面の平均温度が低いことを意味し、このため管の変形抵抗が大きくなって加工中に金属管を推進させる大きな推力が必要となり、加工可能な管のサイズが制限される問題が生じる。特に圧縮曲げは、非常に大きな推力が必要になるため、加工可能な管のサイズが大きく制限される問題が生じる。また、パイプラインに使用される高強度鋼材料は、曲げ変形の直後に水冷し焼入れされることにより強度が確保されるが、管の内面温度が十分に上がらない場合、管の強度を確保することが出来ない事態も生じ得る。   This temperature difference between the inner and outer surfaces means that the average temperature of the tube cross-section is low even when heated so that the temperature of the tube outer surface is the same, which increases the deformation resistance of the tube and propels the metal tube during processing. A large thrust force is required, which causes a problem that the size of the tube that can be processed is limited. In particular, compression bending requires a very large thrust, which causes a problem that the size of a workable tube is greatly limited. In addition, high strength steel materials used for pipelines are secured by water cooling and quenching immediately after bending deformation, but when the inner surface temperature of the tube does not rise sufficiently, the strength of the tube is ensured. There may be situations where it is impossible.

一方、このような事態を回避するため加工温度を高くすることも考えられる。しかしながら、単純に管内面の温度を上げようとすれば、管外面は必要以上の温度に加熱されることとなるから、材料の健全性を損ない、当該金属管の品質を劣化させるおそれがある。また、管内面の温度を上げるために加工速度(金属管の推進速度)を遅くすることも考えられるが、管の送り速度を遅くすることにも限度がある上、速度を遅くする分、生産効率が低下してしまう。   On the other hand, it is conceivable to increase the processing temperature in order to avoid such a situation. However, if the temperature of the inner surface of the tube is simply raised, the outer surface of the tube will be heated to a temperature higher than necessary, so that the soundness of the material may be impaired and the quality of the metal tube may be deteriorated. In addition, it is conceivable to slow down the processing speed (metal pipe propulsion speed) in order to raise the temperature of the pipe inner surface, but there is a limit to slowing down the feed speed of the pipe, and production is made as much as the speed is slowed down. Efficiency will decrease.

したがって、本発明の目的は、金属管の高周波曲げを行う新たなコイル、特に厚肉管の曲げ加工を良好に行うことが可能な加熱コイルに関する技術を提供することにある。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a technique related to a new coil that performs high-frequency bending of a metal tube, particularly a heating coil that can favorably perform bending of a thick-walled tube.

前記課題を解決し目的を達成するため、本発明に係る曲げ金属管の製造方法は、金属管の一部をコイルによって環状に加熱すると共に、金属管の加熱部近傍位置を把持可能で且つ当該把持部から一定距離隔てた支軸を中心として旋回可能なクランプアームによって金属管を把持し、金属管を材軸方向に推進させることによりクランプアームによる把持部を旋回させ金属管の少なくとも一部が弧を描いて湾曲するように案内することにより金属管の加熱部に曲げモーメントを加えて当該金属管の少なくとも一部を連続的に湾曲状態に塑性変形させて当該金属管を曲げ加工する曲げ金属管の製造方法であるが、前記コイルが、金属管の推進方向に順に並ぶように配置した第一のコイル部と第二のコイル部とを含み、曲げ加工のときに、第一のコイル部によって金属管が加工温度にまで加熱されるように第一のコイル部を第二のコイル部より大きな出力で駆動する。   In order to solve the above problems and achieve the object, a method for manufacturing a bent metal tube according to the present invention heats a part of a metal tube in an annular shape with a coil, and can grip a position near a heating portion of the metal tube and The metal tube is gripped by a clamp arm that can be pivoted around a support shaft that is separated from the gripping portion by a certain distance, and the metal tube is propelled in the direction of the axis of the material, thereby rotating the gripping portion by the clamp arm and Bending metal that bends the metal tube by applying a bending moment to the heated portion of the metal tube by guiding it so as to curve in an arc and plastically deforming at least a part of the metal tube into a curved state continuously In the method of manufacturing a pipe, the coil includes a first coil part and a second coil part arranged so as to be arranged in order in the propelling direction of the metal pipe. Metal tube is driven at a higher output than the second coil portion of the first coil portion to be heated to a processing temperature by parts.

従来の曲げ加工では、前記図6〜図7ならびに前記特許文献1〜3に示すようにクランプアーム直前の金属管の部分を1ターンの巻線からなるコイルによって単純に加熱するか、あるいは、上記本発明のように複数のコイル部(例えば図8に示すように2ターンの巻線)を備えるコイルを使用する場合であっても従来では、各コイル部への投入電力を特に変えることなく同じ出力で駆動する(各コイル部に同等の電力供給を行う)ことが通常であった。   In the conventional bending process, as shown in FIGS. 6 to 7 and Patent Documents 1 to 3, the portion of the metal tube immediately before the clamp arm is simply heated by a coil consisting of one turn of winding, or the above-mentioned Even when a coil having a plurality of coil portions (for example, a two-turn winding as shown in FIG. 8) is used as in the present invention, conventionally, the same power is applied to each coil portion without any particular change. It was usual to drive with output (equivalent power supply to each coil part).

これに対して本発明の製造方法では、コイルが前述のように金属管の推進方向に順に並ぶように配置した第一のコイル部と第二のコイル部を含むようにし、曲げ加工のときに、第一のコイル部によって金属管が加工温度にまで加熱されるように第一のコイル部を第二のコイル部より大きな出力で駆動する。別の表現をすれば本発明に係るコイルは、金属管の推進方向に向かって後方(クランプアームから遠い側)に配置した第一のコイル部と、先方(クランプアームに近い側)に配置した第二のコイル部とを含み、第一のコイル部を、金属管の温度を加工温度にまで高める本加熱用コイルとし、第二のコイル部を、第一のコイル部によって高められた金属管の温度を加工温度に保持する(第一のコイル部によって加工温度まで加熱された管加熱部の温度を当該加工温度に保持するように金属管を加熱する)保温用コイルとする。   On the other hand, in the manufacturing method of the present invention, the coil includes the first coil portion and the second coil portion arranged so as to be sequentially arranged in the propelling direction of the metal tube as described above, and at the time of bending The first coil unit is driven with a larger output than the second coil unit so that the metal tube is heated to the processing temperature by the first coil unit. In other words, the coil according to the present invention is arranged in the first coil portion arranged on the rear side (the side far from the clamp arm) and in the front side (the side near the clamp arm) in the propulsion direction of the metal tube. A metal tube that includes the second coil portion, wherein the first coil portion is a main heating coil that raises the temperature of the metal tube to the processing temperature, and the second coil portion is raised by the first coil portion. Is maintained at the processing temperature (the metal tube is heated so that the temperature of the tube heating section heated to the processing temperature by the first coil section is maintained at the processing temperature).

このような本発明の製造方法によれば、コイルの配置領域に進行した金属管は、当初から加工温度に達するように速やかに加熱されこの温度が維持されるから、厚肉管であっても管内面まで十分に温度を上昇させて小さな変形抵抗で曲げ加工を行うことが出来る。特に圧縮曲げは、必要な推力が非常に大きいため、小さな変形抵抗にすることでより減肉抑制の効果が大きくなる。高温で引張力を受けて割れが生じる場合でも、圧縮曲げを行うことにより引張ひずみを低減させて割れを抑制することも出来る。また、高強度を必要とされる材料に対して、管内面温度を十分高くできるため、焼入れにより強度を十分確保することが出来る。   According to such a manufacturing method of the present invention, the metal tube that has advanced to the coil arrangement region is quickly heated so as to reach the processing temperature from the beginning, and this temperature is maintained. Bending can be performed with a small deformation resistance by sufficiently raising the temperature to the inner surface of the tube. In particular, the compression bending requires a very large thrust, and therefore the effect of suppressing the thinning is increased by making the deformation resistance small. Even when a crack is generated by receiving a tensile force at a high temperature, the tensile strain can be reduced and the crack can be suppressed by performing compression bending. Moreover, since the tube inner surface temperature can be sufficiently increased with respect to a material requiring high strength, sufficient strength can be ensured by quenching.

また、本発明に係るコイルは、従来のコイルと同じコイル幅(金属管の進行方向の幅寸法)あるいは同じ管外面のピーク温度であっても、従来のコイルと比べて管外面と管内面の温度差を小さくすることが出来るもので、本発明に係るコイルは厚肉ではない管にも勿論適用可能であるが、特に厚肉管に有効なものである。   In addition, the coil according to the present invention has the same coil width (width dimension in the traveling direction of the metal tube) as that of the conventional coil or the same peak temperature of the outer surface of the tube, compared with the conventional coil. Since the temperature difference can be reduced, the coil according to the present invention can of course be applied to a non-thick tube, but is particularly effective for a thick tube.

本発明に係る曲げ加工装置は、上記製造方法と同様の特徴を有する。具体的には、当該曲げ加工装置は、金属管の一部を環状に加熱するコイルと、金属管を材軸方向に推進させる推進装置と、金属管の加熱部近傍位置を把持可能で且つ当該把持部から一定距離隔てた支軸を中心として旋回可能なクランプアームとを備え、クランプアームによって金属管を把持し、金属管をコイルに向け推進させることによりクランプアームによる把持部を旋回させ金属管の少なくとも一部が弧を描いて湾曲するように案内することにより金属管の加熱部に曲げモーメントを加えて当該金属管の少なくとも一部を連続的に湾曲状態に塑性変形させて当該金属管を曲げ加工する曲げ加工装置であって、前記コイルは、金属管の推進方向に順に並ぶように配置した第一のコイル部と第二のコイル部とを含み、第一のコイル部は、第二のコイル部より大きな出力で駆動されることにより金属管を加工温度にまで加熱する本加熱用コイルであり、第二のコイル部は、金属管の加熱部を加工温度に保つための保温用コイルである。   The bending apparatus according to the present invention has the same characteristics as the above manufacturing method. Specifically, the bending apparatus includes a coil for heating a part of the metal tube in an annular shape, a propulsion device for propelling the metal tube in the material axis direction, a position near the heating part of the metal tube, and the A clamp arm pivotable about a support shaft that is spaced from the gripping part by a certain distance, grips the metal tube by the clamp arm, and pushes the metal tube toward the coil to pivot the gripping part by the clamp arm. By guiding at least a part of the metal tube so as to be curved, a bending moment is applied to the heated portion of the metal tube, and at least a part of the metal tube is continuously plastically deformed into a curved state, thereby A bending apparatus for bending, wherein the coil includes a first coil part and a second coil part arranged so as to be arranged in order in the propulsion direction of the metal tube, It is a main heating coil that heats the metal tube to the processing temperature by being driven with a larger output than the coil unit, and the second coil unit is a heat insulation coil for keeping the heating part of the metal tube at the processing temperature. is there.

また、本発明に係るコイルも前記製造方法と同様の特徴を有するもので、金属管の曲げ加工装置に備えられて金属管の一部を環状に加熱するコイルであって、当該コイルは、金属管の推進方向に順に並ぶように配置した第一のコイル部と第二のコイル部とを含み、第一のコイル部は、第二のコイル部より大きな出力で駆動されることにより金属管の一部を加工温度にまで加熱する本加熱用コイルであり、第二のコイル部は、第一のコイル部によって加熱された金属管の加熱部を加工温度に保つための保温用コイルである。   The coil according to the present invention also has the same characteristics as the manufacturing method described above, and is a coil that is provided in a bending apparatus for a metal tube and heats a part of the metal tube in an annular shape. A first coil portion and a second coil portion arranged so as to be arranged in order in the tube propulsion direction, and the first coil portion is driven with a larger output than the second coil portion, thereby This is a main heating coil that partially heats to the processing temperature, and the second coil portion is a heat retaining coil for maintaining the heating portion of the metal tube heated by the first coil portion at the processing temperature.

本発明によれば、金属管の熱間曲げ加工にあたって当該金属管を内面まで速やかに加熱して変形抵抗の増大を防ぎ、特に厚肉管の曲げ加工を良好に行うことが出来る。また、高強度を必要とされる材料に対して、管内面温度を十分高くできるため、焼入れにより強度を十分確保することが出来る。   According to the present invention, in hot bending of a metal tube, the metal tube can be quickly heated to the inner surface to prevent an increase in deformation resistance, and in particular, a thick tube can be favorably bent. Moreover, since the tube inner surface temperature can be sufficiently increased with respect to a material requiring high strength, sufficient strength can be ensured by quenching.

本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づいて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。なお、本発明はこれら実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。また各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。   Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments of the present invention described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments, and it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made within the scope of the claims. Moreover, in each figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.

図1は、本発明の一実施形態に係る曲げ加工装置(初期状態)を模式的に示す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing a bending apparatus (initial state) according to an embodiment of the present invention. 図2は、前記実施形態に係る曲げ加工装置(加工中の状態)を模式的に示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing the bending apparatus (the state during processing) according to the embodiment. 図3は、前記実施形態に係る曲げ加工装置のコイル配置部(金属管)の断面図(図1のA−A断面)である。FIG. 3 is a cross-sectional view (A-A cross section of FIG. 1) of the coil placement portion (metal tube) of the bending apparatus according to the embodiment. 図4は、前記実施形態に係る曲げ加工装置で加工を行った場合の金属管の外面の温度変化と内面の温度変化を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing the temperature change of the outer surface of the metal tube and the temperature change of the inner surface when processing is performed by the bending apparatus according to the embodiment. 図5は、従来の曲げ加工装置で加工を行った場合の金属管の外面の温度変化と内面の温度変化を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing the temperature change of the outer surface of the metal tube and the temperature change of the inner surface when processing is performed by a conventional bending apparatus. 図6は、従来の曲げ加工装置(初期状態)を模式的に示す平面図である。FIG. 6 is a plan view schematically showing a conventional bending apparatus (initial state). 図7は、従来の曲げ加工装置(加工中の状態)を模式的に示す平面図である。FIG. 7 is a plan view schematically showing a conventional bending apparatus (state during processing). 図8は、従来の別の曲げ加工装置(初期状態)を模式的に示す平面図である。FIG. 8 is a plan view schematically showing another conventional bending apparatus (initial state).

図1〜図3に示すように本発明の一実施形態に係る曲げ加工装置は、加工対象である金属管11の一部を環状に加熱する誘導加熱コイル12と、コイル12に向け金属管11を推進する推進機構14と、金属管11の前方部分を把持する前方クランプ33を有するとともに金属管11の推進に伴い支軸32を中心として回動することにより金属管11に曲げモーメントを付与するクランプアーム31と、金属管11の推進と反対方向の力である引戻力を発生して金属管11に圧縮力を付与する圧縮機構21を備えている。   As shown in FIGS. 1 to 3, a bending apparatus according to an embodiment of the present invention includes an induction heating coil 12 that heats a part of a metal tube 11 to be processed in an annular shape, and a metal tube 11 facing the coil 12. A bending mechanism is applied to the metal tube 11 by rotating around the support shaft 32 as the metal tube 11 is propelled. A clamp arm 31 and a compression mechanism 21 that generates a pullback force that is a force in the direction opposite to the propulsion of the metal tube 11 and applies a compression force to the metal tube 11 are provided.

なお、図1〜図3には前後左右上下の方向を示しており、本実施形態ではこれらの方向に基づいて説明を行う。また、図中符号Cは金属管11の中心線を、符号Rは金属管11の曲げ半径を、符号11aは金属管11の内面を、符号11bは金属管11の外面を、符号tは金属管11の肉厚を、符号13は金属管11を案内するガイドローラをそれぞれ示している。   1 to 3 show the front, back, left, right, up and down directions, and the present embodiment will be described based on these directions. Further, in the figure, symbol C is the center line of the metal tube 11, symbol R is the bending radius of the metal tube 11, symbol 11a is the inner surface of the metal tube 11, symbol 11b is the outer surface of the metal tube 11, and symbol t is the metal. Reference numeral 13 denotes a guide roller for guiding the metal tube 11.

金属管11を推進させる推進機構14は、金属管11の後部を把持する後方クランプ15と、この後方クランプ15を通じて金属管11に前方への推進力を付与する推進駆動部16とを有する。推進駆動部16は、例えば油圧シリンダにより構成する。   The propulsion mechanism 14 that propels the metal tube 11 includes a rear clamp 15 that holds the rear portion of the metal tube 11 and a propulsion drive unit 16 that applies a forward propulsive force to the metal tube 11 through the rear clamp 15. The propulsion drive unit 16 is constituted by, for example, a hydraulic cylinder.

一方、金属管11に圧縮力をかける圧縮機構21は、クランプアーム31の下端部に固定されクランプアーム31の支軸32を中心としてクランプアーム31と一緒に回転する(矢印P4参照)スプロケット24と、このスプロケット24と噛み合うチェーン23と、チェーン23を金属管11の推進方向と逆方向(後方)へ引っ張る引戻力P5を発生する圧縮駆動部22とを有する。圧縮駆動部22は、例えば油圧シリンダにより構成すれば良い。   On the other hand, the compression mechanism 21 that applies a compression force to the metal tube 11 is fixed to the lower end portion of the clamp arm 31 and rotates together with the clamp arm 31 around the support shaft 32 of the clamp arm 31 (see arrow P4). The chain 23 meshes with the sprocket 24, and the compression drive unit 22 that generates a pulling back force P5 that pulls the chain 23 in the direction opposite to the propulsion direction of the metal tube 11 (rearward). The compression drive unit 22 may be constituted by, for example, a hydraulic cylinder.

なお、これら推進機構14および圧縮機構21は、特定の構造に限定されるものではなく、本発明における推進機構14は金属管11を推進可能なものであれば、また、圧縮機構21は金属管11に対して圧縮力を付与可能なものあれば、それぞれ如何なるものであっても良く、図示した構造に限定されない。また、圧縮曲げを行わないのであれば、圧縮機構を備えなくても構わない。   Note that the propulsion mechanism 14 and the compression mechanism 21 are not limited to specific structures, and the propulsion mechanism 14 in the present invention is capable of propelling the metal tube 11, and the compression mechanism 21 is a metal tube. Any structure can be used as long as it can apply a compressive force to 11 and is not limited to the illustrated structure. Further, if compression bending is not performed, the compression mechanism may not be provided.

金属管11を加熱するコイル12は、クランプアーム31の後方に配置する。このコイル12は、誘導加熱コイルからなり金属管11を加工温度(塑性変形させるための温度であり加工中における最高温度)にまで高める本加熱用コイル部12aと、同じく誘導加熱コイルからなり本加熱用コイル部12aによって高められた金属管11の温度を加工温度に保持する保温用コイル部12bとからなる。   The coil 12 that heats the metal tube 11 is disposed behind the clamp arm 31. The coil 12 is composed of an induction heating coil, and a main heating coil portion 12a for raising the metal tube 11 to a processing temperature (a temperature for plastic deformation and a maximum temperature during processing), and also an induction heating coil and a main heating. And a heat retaining coil portion 12b that keeps the temperature of the metal tube 11 raised by the coil portion 12a at the processing temperature.

これらのコイル部12a,12bは共に、高周波電力を供給する電源を含む駆動部(図示せず)によってそれぞれ駆動するが、本加熱用コイル部12aは保温用コイル部12bに比べて高周波電力の投入量を大きくする。これは、本加熱用コイル部12aによって金属管11の温度を加工温度にまで速やかに高めて、保温用コイル部12bによって温度を維持し管断面の平均温度を上げることにより当該金属管11の変形抵抗(必要推力)の増大を防ぐ。また、保温用コイル部12bは、本加熱用コイル部12aによって高められた温度を維持するだけ良いから、本加熱用コイル部12aに比べて電力投入量は少なくて良い。   Both of these coil parts 12a and 12b are driven by a drive part (not shown) including a power source for supplying high-frequency power, but the heating coil part 12a is supplied with high-frequency power compared to the heat retaining coil part 12b. Increase the amount. This is because the temperature of the metal tube 11 is quickly increased to the processing temperature by the main heating coil portion 12a, and the temperature is maintained by the heat retaining coil portion 12b to increase the average temperature of the tube cross section. Prevent increase in resistance (necessary thrust). Further, since the heat retaining coil portion 12b only needs to maintain the temperature raised by the main heating coil portion 12a, the power input amount may be smaller than that of the main heating coil portion 12a.

具体的な例を述べれば、本実施形態の装置では、一段目の本加熱用コイル部12aに例えば70%、二段目の保温用コイル部12bに例えば30%の電力をそれぞれ投入する。なお、前記第一のコイル部と第二のコイル部の駆動の方法(第一のコイル部を第二のコイル部より大きな出力で駆動する)について別の表現をすれば、本発明では第一のコイル部の電流密度が第二のコイル部の電流密度より大きくなるように各コイル部に電流を供給すると言うことも出来る。また、本加熱用コイル部12aおよび保温用コイル部12bは、本実施形態ではそれぞれ1つのコイル部(1ターンの巻線)を備えるものとしたが、これら各コイル部12a,12bは、いずれか一方または双方を複数のコイル部(2ターン以上の巻線)からなるようにしても良い。   To describe a specific example, in the apparatus of the present embodiment, for example, 70% of power is supplied to the first stage heating coil section 12a, and 30% of power is input to the second stage heating coil section 12b, for example. In the present invention, the first coil portion and the second coil portion can be driven in different ways by driving the first coil portion with a larger output than the second coil portion. It can also be said that the current is supplied to each coil part so that the current density of the coil part becomes larger than the current density of the second coil part. Further, in the present embodiment, the heating coil portion 12a and the heat retaining coil portion 12b are each provided with one coil portion (one turn winding), but each of the coil portions 12a and 12b is either One or both may be composed of a plurality of coil portions (windings of two or more turns).

また、曲げ加工直後に金属管11を冷却できるように冷却水を噴射可能な冷却機構(冷却機構自体は図示しないが、当該冷却機構から噴射される冷却水を図2において符号10で示した)をコイル12(保温用コイル部12b)と一体に設けてあり、加工時にはコイル12(保温用コイル部12b)の直ぐ前方の金属管11の外表面11bに向け冷却水10を吹き付け、加熱され曲げられた金属管11を冷却する。   Further, a cooling mechanism capable of injecting cooling water so that the metal tube 11 can be cooled immediately after bending (the cooling mechanism itself is not shown, but the cooling water injected from the cooling mechanism is indicated by reference numeral 10 in FIG. 2). Is integrally formed with the coil 12 (the heat retaining coil portion 12b), and during processing, the cooling water 10 is sprayed toward the outer surface 11b of the metal tube 11 immediately in front of the coil 12 (the heat retaining coil portion 12b), and heated and bent. The obtained metal tube 11 is cooled.

加工にあたっては、金属管11の後部を後方クランプ15によって、金属管11の前部を前方クランプ33によってそれぞれ把持し、後方クランプ15を介して油圧シリンダ16により金属管11を前方へ推進する(矢印P1参照)。   In processing, the rear portion of the metal tube 11 is held by the rear clamp 15 and the front portion of the metal tube 11 is held by the front clamp 33, and the metal tube 11 is pushed forward by the hydraulic cylinder 16 via the rear clamp 15 (arrow). P1).

金属管11が前方へ推進されると(矢印P2参照)、この推進力P2を受けてクランプアーム31は支軸32を中心として水平に回動し(矢印P3参照)、金属管11を把持している前方クランプ33は支軸32を中心として弧を描くように旋回する。これに伴い、前方クランプ33により把持された金属管11には曲げモーメントが加わり、コイル12によって加熱された部分が次々と曲げられて金属管11が連続的に弧状に塑性変形される(図2参照)。   When the metal tube 11 is propelled forward (see arrow P2), the clamp arm 31 receives the propulsive force P2 and rotates horizontally around the support shaft 32 (see arrow P3) to grip the metal tube 11. The front clamp 33 is pivoted to draw an arc around the support shaft 32. Along with this, a bending moment is applied to the metal tube 11 held by the front clamp 33, the portions heated by the coil 12 are bent one after another, and the metal tube 11 is continuously plastically deformed in an arc shape (FIG. 2). reference).

一方、金属管11(曲げ外周側)の引張ひずみを低減し或いは管外周側の減肉(曲げ加工に伴い肉厚が薄くなること)を防ぐためには、次のような圧縮曲げを行えば良い。   On the other hand, in order to reduce the tensile strain of the metal tube 11 (bending outer peripheral side) or prevent the thinning of the pipe outer peripheral side (thinning becomes thinner with bending), the following compression bending may be performed. .

金属管11の推進に伴うクランプアーム31の回動により、スプロケット24が回転してチェーン23が巻き取られるが、これに抗する力(後方への引戻力)P5を圧縮駆動部22によってチェーン23及びスプロケット24を介してクランプアーム31にかける。これにより、金属管11に対して材軸方向の圧縮力を付与し、曲げ加工中に金属管11に発生する引張ひずみを低減し、あるいは、金属管11の曲げ外周側の減肉を抑制することが出来る。   The sprocket 24 rotates and the chain 23 is taken up by the rotation of the clamp arm 31 accompanying the propulsion of the metal tube 11, and a force (retracting force backward) P <b> 5 is resisted by the compression drive unit 22. 23 and the sprocket 24, it is applied to the clamp arm 31. As a result, a compressive force in the material axis direction is applied to the metal tube 11 to reduce the tensile strain generated in the metal tube 11 during the bending process, or to suppress the thinning of the metal tube 11 on the outer peripheral side of the bending. I can do it.

図4は肉厚tの大きな金属管について本実施形態に係る曲げ加工装置で加工を行った場合の金属管の内外各面11a,11bの温度変化を示すもので、金属管11の或る点(部分)が金属管11の推進に伴い(時間が経過するにつれて)コイル12に接近していき、コイル12内に進入して加熱され、その後コイル12内から抜け出て冷却水10によって冷却されるまでの温度変化を管内面11a(破線)と管外面11b(実線)のそれぞれについて示している。また図5は同様の金属管を従来の装置で加工を行った場合の金属管の内外各面11a,11bの温度変化を図4と同様に示すものである。   FIG. 4 shows the temperature change of the inner and outer surfaces 11a and 11b of the metal tube when the metal tube having a large thickness t is processed by the bending apparatus according to this embodiment. (Part) approaches the coil 12 as the metal tube 11 is propelled (as time elapses), enters the coil 12 and is heated, and then escapes from the coil 12 and is cooled by the cooling water 10. The temperature change up to is shown for each of the tube inner surface 11a (broken line) and the tube outer surface 11b (solid line). FIG. 5 shows the temperature change of the inner and outer surfaces 11a and 11b of the metal tube when the same metal tube is processed by a conventional apparatus, as in FIG.

これら図4および図5から分かるように、本実施形態の装置(図4)によれば、従来装置(図5)に比べて管外面11bと管内面11aの温度差を小さくすることが出来る。肉厚tの大きな管は、外面11bと比べて内面11aの温度が特に十分に上がらず、肉厚tの薄い管と比べて変形抵抗が増大するが、本実施形態の装置によれば、このような厚肉の管についても従来の装置より変形抵抗を小さく抑えることが出来る。また、パイプライン用の管のような高い強度を必要とされる高強度鋼材料に対しても、管内面温度を十分高くすることが出来るため、焼入れにより強度を十分確保することが可能となる。   As can be seen from FIGS. 4 and 5, according to the apparatus (FIG. 4) of this embodiment, the temperature difference between the pipe outer surface 11b and the pipe inner surface 11a can be reduced as compared with the conventional apparatus (FIG. 5). A tube having a large wall thickness t does not have a particularly high temperature on the inner surface 11a compared to the outer surface 11b, and its deformation resistance increases compared to a tube having a smaller wall thickness t. Even for such a thick tube, the deformation resistance can be kept smaller than that of the conventional apparatus. In addition, even for high-strength steel materials that require high strength such as pipes for pipelines, the inner surface temperature of the pipe can be made sufficiently high, so that sufficient strength can be secured by quenching. .

C 金属管の中心線
R 曲げ半径
11a 金属管の内面
11b 金属管の外面
t 金属管の肉厚
11 金属条材(金属管)
12 誘導加熱コイル
12a 本加熱用コイル部
12b 保温用コイル部
12c 1段目のコイル部(1ターン目の巻線)
12d 2段目のコイル部(2ターン目の巻線)
13 ガイドローラ
14 推進機構
15 後方クランプ
16 推進駆動部
21 圧縮機構
22 圧縮駆動部
23 チェーン
24 スプロケット
31 クランプアーム
32 支軸
33 前方クランプ
C Center line of metal tube R Bending radius 11a Inner surface of metal tube 11b Outer surface of metal tube t Thickness of metal tube 11 Metal strip (metal tube)
12 Induction heating coil 12a Main heating coil portion 12b Thermal insulation coil portion 12c First stage coil portion (winding of the first turn)
12d 2nd stage coil (2nd turn winding)
13 Guide roller 14 Propulsion mechanism 15 Rear clamp 16 Propulsion drive unit 21 Compression mechanism 22 Compression drive unit 23 Chain 24 Sprocket 31 Clamp arm 32 Support shaft 33 Front clamp

Claims (3)

金属管の一部をコイルによって環状に加熱すると共に、
支軸を中心として旋回可能で且つ前記支軸から一定距離隔てた前記金属管の加熱部近傍位置を把持可能なクランプアームによって前記金属管を把持し、
前記金属管を材軸方向に推進させることにより前記クランプアームによる把持部を旋回させ前記金属管の少なくとも一部が弧を描いて湾曲するように案内することにより前記金属管の加熱部に曲げモーメントを加えて当該金属管の少なくとも一部を連続的に湾曲状態に塑性変形させて当該金属管を曲げ加工する
曲げ金属管の製造方法であって、
前記コイルは、前記金属管の推進方向に順に並ぶように配置した第一のコイル部と第二のコイル部とを含み、
前記曲げ加工のときに、
前記第一のコイル部によって前記金属管が加工温度にまで加熱されるように前記第一のコイル部を前記第二のコイル部より大きな出力で駆動するとともに、
前記第一のコイル部によって加工温度まで加熱された前記金属管の加熱部の温度が当該加工温度に保持されるように且つ前記金属管の加熱部の管外面と管内面の温度差が小さくなるように前記第二のコイル部によって前記金属管を加熱する
ことを特徴とする曲げ金属管の製造方法。
While heating a part of the metal tube in an annular shape by a coil,
The metal tube is gripped by a clamp arm that can pivot about a support shaft and can hold a position near the heating portion of the metal tube that is spaced from the support shaft by a certain distance ,
A bending moment is applied to the heating portion of the metal tube by propelling the metal tube in the direction of the material axis and pivoting the gripping portion by the clamp arm to guide at least a part of the metal tube to be curved in an arc. And bending the metal tube by continuously plastically deforming at least a part of the metal tube into a curved state, and manufacturing the bent metal tube,
The coil includes a first coil portion and a second coil portion arranged in order in the propulsion direction of the metal tube,
During the bending process,
While driving the first coil part with a larger output than the second coil part so that the metal tube is heated to the processing temperature by the first coil part ,
The temperature difference between the tube outer surface and the tube inner surface of the heating portion of the metal tube is reduced so that the temperature of the heating portion of the metal tube heated to the processing temperature by the first coil portion is maintained at the processing temperature. Thus, the metal tube is heated by the second coil portion as described above .
金属管の一部を環状に加熱するコイルと、
前記金属管を材軸方向に推進させる推進装置と、
支軸を中心として旋回可能で且つ前記支軸から一定距離隔てた前記金属管の加熱部近傍位置を把持可能なクランプアームと
を備え、
前記クランプアームによって前記金属管を把持し、前記金属管を前記コイルに向け推進させることにより前記クランプアームによる把持部を旋回させ前記金属管の少なくとも一部が弧を描いて湾曲するように案内することにより前記金属管の加熱部に曲げモーメントを加えて当該金属管の少なくとも一部を連続的に湾曲状態に塑性変形させて当該金属管を曲げ加工する
金属管の曲げ加工装置であって、
前記コイルは、前記金属管の推進方向に順に並ぶように配置した第一のコイル部と第二のコイル部とを含み、
前記第一のコイル部は、前記第二のコイル部より大きな出力で駆動されることにより前記金属管を加工温度にまで加熱する本加熱用コイルであり、
前記第二のコイル部は、前記金属管の加熱部を前記加工温度に保ち且つ前記金属管の加熱部の管外面と管内面の温度差を小さくするための保温用コイルである
ことを特徴とする金属管の曲げ加工装置。
A coil for heating a part of the metal tube in an annular shape;
A propulsion device for propelling the metal tube in the material axis direction;
A clamp arm capable of turning around a support shaft and gripping the vicinity of the heating portion of the metal tube at a certain distance from the support shaft;
The metal tube is gripped by the clamp arm, and the metal tube is propelled toward the coil so that the gripping portion by the clamp arm is turned and guided so that at least a part of the metal tube is curved in an arc. A bending device for a metal tube that applies a bending moment to the heating portion of the metal tube to bend the metal tube by plastically deforming at least a part of the metal tube into a continuously bent state,
The coil includes a first coil portion and a second coil portion arranged in order in the propulsion direction of the metal tube,
The first coil portion is a main heating coil that heats the metal tube to a processing temperature by being driven with a larger output than the second coil portion,
Said second coil part, characterized in that the heating portion of the metal tube is kept coils for reducing the temperature difference between the tube outer surface and the inner surface of the heating portion of the coercive Chi and the metal tube to the processing temperature Metal pipe bending machine.
金属管の曲げ加工装置に備えられて金属管の一部を環状に加熱するコイルであって、
当該コイルは、前記金属管の推進方向に順に並ぶように配置した第一のコイル部と第二のコイル部とを含み、
前記第一のコイル部は、前記第二のコイル部より大きな出力で駆動されることにより前記金属管の一部を加工温度にまで加熱する本加熱用コイルであり、
前記第二のコイル部は、前記第一のコイル部によって加熱された金属管の加熱部を前記加工温度に保ち且つ前記金属管の加熱部の管外面と管内面の温度差を小さくするための保温用コイルである
ことを特徴とするコイル。
A coil that is provided in a bending apparatus for a metal tube and heats a part of the metal tube in an annular shape,
The coil includes a first coil portion and a second coil portion that are arranged in order in the propulsion direction of the metal tube,
The first coil part is a main heating coil that heats a part of the metal tube to a processing temperature by being driven with a larger output than the second coil part,
The second coil portion, in order to reduce the temperature difference between the tube outer surface and the inner surface of the heating portion of the coercive Chi and the metal tube to the working temperature of the heated portion of the metal pipe heated by the first coil portion A coil characterized by being a heat insulation coil.
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