JP6566231B1

JP6566231B1 - 鋼板の端曲げ方法および装置並びに鋼管の製造方法および設備

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Publication number: JP6566231B1
Application number: JP2019527260A
Authority: JP
Inventors: 正之堀江; 俊博三輪; 鉄也 ▲徳▼原; 秀徳開
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2039-03-04
Also published as: CN111954580B; JPWO2019188001A1; CN111954580A

Abstract

搬送機構２１により鋼板Ｓを間欠的に搬送しながら、一対の金型２３，２４により鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄの曲げ成形を複数回行うことで、鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄに全長に亘って曲げ成形を施す鋼板の端曲げ方法である。一対の金型２３，２４のうち、曲げ成形される鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄの、曲げの外側となる面に接する側の金型２４が、曲げ成形時に曲げの外側となる面に当接する平坦部２４ａを有し、その平坦部の搬送方向１での中心Ｃ１を、アクチュエータが発生するプレス力Ｐの、搬送方向１での中心Ｃ２に対して搬送方向１で下流側３にずらした状態で鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄに曲げ成形を行う。

Description

本発明は、鋼板の幅方向端部への曲げ成形を鋼板の長手方向に複数回に分けて行う端曲げの方法および装置に関する。また、本発明は、端曲げが施された鋼板を円筒形に成形してその幅方向端部同士を突き合わせ、突き合わされた鋼板の幅方向端部同士を溶接により接合して鋼管を製造する方法および設備に関する。

ラインパイプ等に使用される大径鋼管の製造には、所定の長さ、幅、板厚を有する鋼板を、プレス加工で鋼板の長手方向を管軸方向とする円筒状に成形したのち、その幅方向端部同士を突き合わせ接合する方法が用いられている。円筒状への成形を容易にし、適正な管形状を得るため、円筒状への成形に先立ち、鋼板の幅方向端部に所定曲率を付与する端曲げ成形（Ｃプレス、クリンピング）が行われる。

この端曲げ成形は、下金型と管径に応じた曲率を有する上金型との間に鋼板を配置し、下金型を油圧シリンダにより押し上げることで鋼板の幅方向端部を上金型に押し付ける方法で行われるが、鋼板は金型の有効長よりも長いため１度のプレスでは鋼板を全長に亘って加工できない。そのため、鋼板を長手方向に間欠的に送りながら鋼板の幅方向端部へ曲げ成形を複数回（例えば３〜４回）行うことで、全長に亘って端曲げ成形を行う方法が採用されている。

特許文献１〜３には、突合せ部で良好な形状を得るための方法が開示されている。特許文献１では、鋼板の厚さや強度に応じて送り長さｂを規定している。特許文献２では、鋼板の厚さや強度に応じて曲げ領域の長さＬｃを規定している。特許文献３では、鋼板の厚さや強度に応じて上ダイの曲率半径Ｒ１や上ダイの曲率中心から鋼板端部までの水平方向の距離ｕ、押し付け力ｗを規定している。特許文献４では、鋼板の強度情報に基づいて突合せ部形状のバラツキの少ない鋼管の製造方法が提案されている。一方、特許文献５では、端曲げを連続的に行う方法が提案されている。

また、特許文献６では、鋼管を製造する際に鋼板の長手方向を同時に曲げるＵプレス工程において、長手方向端部において生じる口開き変形した部分の局所的な接触を防止するために、鋼板の外面側に接触するロッカーダイの下部ロッカーシューにおける管軸方向の両端部に、鋼板との当接面が端面に行くほど先窄まりとなる逃がし部を形成する方法が開示されている。

特開平８−２９４７２７号公報特開平１０−２１１５２０号公報特開２００８−１１９７１０号公報特開２００９−６３５８号公報特開平７−３２０４９号公報特開２００７−２４５２１８号公報

しかし、特許文献１〜４はいずれも、鋼板のある横断面における形状の適正化を目的としたものであり、鋼板の長手方向での端曲げ形状の変動については検討されていない。特に、厚肉、高強度の鋼板では、端曲げ形状が鋼板の長手方向で一様とならないことがあり、突合せ部の溶接不良や製品鋼管の突合せ部形状の不良につながっている。また、特許文献５に記載の方法では、前方に鋼板がない先端部や後方に鋼板がない尾端部では、長手方向中央部と同様の形状になることは定かではない。また、新たな設備を導入する必要がある。また、特許文献６に記載の技術は、口開き変形の対策に係るものであり、鋼板を長手方向に間欠的に送りながら、長手方向の一部への曲げを複数回実施する場合については考慮されていない。

本発明の目的は、上記従来技術の問題を解消し、新たな設備を導入することなく、全長での変動の少ない端曲げ形状を得ることにある。

発明者らは、端曲げ形状が鋼板の長手方向で変動する様子を調査するとともにその原因を解明し、本発明に至った。その第１の態様は、鋼板の幅方向端部に対応して配置された一対の金型と、前記一対の金型を所定のプレス力で型締めするアクチュエータと、鋼板をその長手方向に沿った方向を搬送方向として搬送する搬送機構と、を備える鋼板の端曲げ装置を用い、前記搬送機構により鋼板を間欠的に搬送しながら、前記一対の金型により鋼板の幅方向端部の曲げ成形を複数回行うことで、鋼板の幅方向端部に全長に亘って曲げ成形を施す鋼板の端曲げ方法であって、前記一対の金型のうち、曲げ成形される鋼板の幅方向端部の、曲げの外側となる面に接する側の金型が、曲げ成形時に前記曲げの外側となる前記面に当接する平坦部を有し、該平坦部の前記搬送方向での中心を、前記アクチュエータが発生する前記プレス力の、前記搬送方向での中心に対して前記搬送方向で下流側にずらした状態で鋼板の幅方向端部に曲げ成形を行う鋼板の端曲げ方法である。

第２の態様は、上記第１の態様において、前記曲げの外側となる面に接する側の金型は、前記平坦部の、前記搬送方向の少なくとも下流側に隣接して設けられた曲面からなる逃げ部を有し、前記平坦部と前記逃げ部とは、共通の接線を有して接続されている鋼板の端曲げ方法である。

第３の態様は、上記第１または第２の態様において、鋼板の幅方向端部への曲げ成形の最初のパスにて、前記搬送方向における鋼板の先端部を前記平坦部の前方端に合わせた位置とする鋼板の端曲げ方法である。

第４の態様は、上記第１から第３までの態様のいずれかにおいて、鋼板の幅方向端部への曲げ成形の最後のパスにて、前記搬送方向における鋼板の尾端部を前記平坦部の後方端に合わせた位置とする鋼板の端曲げ方法である。

第５の態様は、鋼板の幅方向端部に対応して配置された一対の金型と、前記一対の金型を所定のプレス力で型締めするアクチュエータと、鋼板をその長手方向に沿う方向を搬送方向として搬送する搬送機構と、を備える鋼板の端曲げ装置を用い、前記搬送機構により鋼板を間欠的に搬送しながら、前記一対の金型により鋼板の幅方向端部の曲げ成形を複数回行うことで、鋼板の幅方向端部に全長に亘って曲げ成形を施す鋼板の端曲げ工程と、両幅方向端部に曲げ成形が施された鋼板を円筒形に成形し、鋼板の幅方向端部同士を突き合わせる円筒成形工程と、突き合わされた鋼板の幅方向端部同士を溶接する接合工程と、を含む鋼管の製造方法であって、前記一対の金型のうち、曲げ成形される鋼板の幅方向端部の、曲げの外側となる面に接する側の金型が、曲げ成形時に前記曲げの外側となる前記面に当接する平坦部を有し、該平坦部の前記搬送方向での中心を、前記アクチュエータが発生する前記プレス力の、前記搬送方向での中心に対して前記搬送方向で下流側にずらした状態で鋼板の幅方向端部に曲げ成形を行う鋼管の製造方法である。

第６の態様は、鋼板の幅方向端部に対応して配置された一対の金型と、前記一対の金型を所定のプレス力で型締めするアクチュエータと、鋼板をその長手方向に沿った方向を搬送方向として搬送する搬送機構と、を備え、前記搬送機構により鋼板を間欠的に搬送しながら、前記一対の金型により鋼板の幅方向端部の曲げ成形を複数回行うことで、鋼板の幅方向端部に全長に亘って曲げ成形を施す鋼板の端曲げ装置であって、前記一対の金型のうち、曲げ成形される鋼板の幅方向端部の、曲げの外側となる面に接する側の金型が、曲げ成形時に前記曲げの外側となる前記面に当接する平坦部を有し、該平坦部の前記搬送方向での中心が、前記アクチュエータが発生する前記プレス力の、前記搬送方向での中心に対して前記搬送方向で下流側にずらされている鋼板の端曲げ装置である。

第７の態様は、上記第６の態様において、前記曲げの外側となる面に接する側の金型は、前記平坦部の、前記搬送方向の少なくとも下流側に隣接して設けられた曲面からなる逃げ部を有し、前記平坦部と前記逃げ部とは、共通の接線を有して接続されている鋼板の端曲げ装置である。

第８の態様は、鋼板の幅方向端部に対応して配置された一対の金型と、前記一対の金型を所定のプレス力で型締めするアクチュエータと、鋼板をその長手方向に沿った方向を搬送方向として搬送する搬送機構と、を有し、前記搬送機構により鋼板を間欠的に搬送しながら、前記一対の金型により鋼板の幅方向端部へ曲げ成形を複数回行うことで、鋼板の幅方向端部に全長に亘って曲げ成形を施す鋼板の端曲げ装置と、両幅方向端部に曲げ成形が施された鋼板を円筒形に成形し、鋼板の幅方向端部同士を突き合わせる円筒成形装置と、突き合わされた鋼板の幅方向端部同士を溶接する接合装置と、を備える鋼管の製造設備であって、前記端曲げ装置の前記一対の金型のうち、曲げ成形される鋼板の幅方向端部の、曲げの外側となる面に接する側の金型が、曲げ成形時に前記曲げの外側となる前記面に当接する平坦部を有し、該平坦部の前記搬送方向での中心が、前記アクチュエータが発生する前記プレス力の、前記搬送方向での中心に対して前記搬送方向で下流側にずらされている鋼管の製造設備である。

第９の態様は、上記第８の態様において、前記曲げの外側となる面に接する側の金型は、前記平坦部の、前記搬送方向の少なくとも下流側に隣接して設けられた曲面からなる逃げ部を有し、前記平坦部と前記逃げ部とは、共通の接線を有して接続されている鋼管の製造設備である。

本発明によれば、一対の金型のうち、曲げ成形される鋼板の幅方向端部の、曲げの外側となる面に接する側の金型が、曲げ成形時に鋼板の曲げの外側面に当接する平坦部を有し、その平坦部の搬送方向での中心を、アクチュエータが発生するプレス力の、搬送方向での中心に対して搬送方向で下流側にずらした状態で鋼板の幅方向端部に曲げ成形を行うことで、曲げ変形力の中心がプレス力の中心に近づく結果、端曲げ成形中の金型の傾斜を抑制することができ、長手方向での鋼板の幅方向端部の曲げ変形量の変動を低減することができる。

本発明の一実施形態の鋼管の製造設備および製造方法の概略を説明する図である。端曲げ加工の対象となる鋼板の一例を示す平面図である。本発明の一実施形態の鋼板の端曲げ装置を示す概略図である。図３の鋼板の端曲げ装置におけるプレス機構の端曲げ前の状態を示す幅方向での断面図である。図３の鋼板の端曲げ装置におけるプレス機構の端曲げ時の状態を示す幅方向での断面図である。従来の鋼板の端曲げ装置におけるプレス機構を示す搬送方向での断面図であり、（ａ）は端曲げ前の状態を、（ｂ）は端曲げ時の状態を示している。端曲げによる鋼板形状の変化を示すグラフである。（ａ）は、図６に示す従来の鋼板の端曲げ装置を用いて１回目の端曲げ加工を行った際の、プレス力の中心、平坦部の中心および曲げの変形力の中心の関係を示す図であり、（ｂ）はプレス力の中心、平坦部の中心および曲げの変形力の中心の関係に起因して下金型が傾斜する様子を模式的に示した図である。（ａ）は、図６に示す従来の鋼板の端曲げ装置を用いて２回目の端曲げ加工を行った際の、プレス力の中心、平坦部の中心および曲げの変形力の中心の関係を示す図であり、（ｂ）はプレス力の中心、平坦部の中心および曲げの変形力の中心の関係に起因して下金型が傾斜する様子を模式的に示した図である。本発明の一実施形態の鋼板の端曲げ装置を用いて１回目の端曲げ加工を行った際の、プレス力の中心、平坦部の中心および曲げの変形力の中心の関係を示す図である。本発明の一実施形態の鋼板の端曲げ装置を用いて２回目の端曲げ加工を行った際の、プレス力の中心、平坦部の中心および曲げの変形力の中心の関係を示す図である。（ａ）は、本発明の一実施形態の鋼板の端曲げ装置を用いて最終回の端曲げ加工を行った際の、プレス力の中心、平坦部の中心および曲げの変形力の中心の関係を示す図であり、（ｂ）はプレス力の中心、平坦部の中心および曲げの変形力の中心の関係に起因して下金型が逆向きに傾斜する様子を模式的に示した図である。本発明に好適に用いることができる、平坦部に隣接して逃げ部を設けた他の例の下金型を示す搬送方向に沿った断面図である。ピーキングを説明する図である。端曲げ形状とピーキングを説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。以下の説明では、同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。なお、明細書中、「前」または「前方」とは後述の端曲げ装置における鋼板の搬送方向でみて「下流側」または「上流側から下流側へ向かう方向」であり、「後」または「後方」とはその逆方向である。

図１には、所定の寸法に切断された鋼板から鋼管を製造するための、本発明の一実施形態の鋼管の製造方法および設備の概略が示されている。まず、所定の寸法に切断された鋼板Ｓは、エッジミラー１０またはエッジプレーナによりその側面に開先加工が施される。図示例では、鋼板Ｓの先端部（長手方向前方端部）Ｓａおよび尾端部（長手方向後方端部）Ｓｂにタブ板Ｓｔがそれぞれ溶接されているが、タブ板Ｓｔが設けられない場合もある。次に、本発明の一実施形態の端曲げ装置（Ｃプレス）２０により端曲げ成形が施され（端曲げ工程）、円筒成形装置３０により円筒形に形成される（円筒成形工程）。円筒成形装置３０は、端曲げ成形が施された鋼板ＳをまずＵ字形に成形するＵプレス３０Ａと、その後にＯ字形（円筒形）に成形するＯプレス３０Ｂとからなるものに限らず、鋼板Ｓを幅方向に送る送り機構を備え、鋼板Ｓを幅方向に順次送りながら３点曲げ成形を行うことで徐々に最終的な円筒形状に成形するベンディングプレス３０Ｃを用いることもできる。次に、接合装置４０により、鋼板Ｓの、円筒成形の結果突き合わされた幅方向端部同士を外面から仮溶接した後、内面および外面からそれぞれサブマージアーク溶接法等により溶接する（接合工程）。その後、鋼管Ｓ’はメカニカルエキスパンダ５０で拡径され、残留応力が除去されるとともに所定の外径、寸法に仕上げられる（拡管工程）。なお、各工程または工程間において、洗浄や各種検査、ビード研削等の他の処理が行われてよいことは言うまでもない。

本発明の一実施形態の鋼板の端曲げ装置２０およびそれを用いた鋼板の端曲げ方法についてより詳細に説明する。図２に、端曲げ前の鋼板Ｓの一例を示す。鋼板Ｓの幅は製品鋼管の外径に応じて、例えば１２００ｍｍ〜５１００ｍｍと広範囲にわたる。また、鋼板の長さは、ラインパイプの標準的な長さである１２ｍ程度のものが多い。鋼管本体となる鋼板Ｓの長手方向の先端部Ｓａおよび尾端部Ｓｂの各幅方向端部には、タブ板Ｓｔがそれぞれ溶接されているが、タブ板Ｓｔがない場合もある。

図３に、鋼板の端曲げ装置２０の概略構成を示す。鋼板の端曲げ装置２０は、鋼板Ｓをその長手方向に沿う方向を搬送方向１として搬送する搬送機構２１と、搬送方向下流側３を前方として、左側の幅方向端部Ｓｃを所定の曲率に曲げ変形させるプレス機構２２Ａと、右側の幅方向端部Ｓｄを所定の曲率に曲げ変形させるプレス機構２２Ｂと、端曲げ成形を施す鋼板Ｓの幅に応じて、左右のプレス機構２２Ａ，２２Ｂ間の間隔を調整する図示しない間隔調整機構とを備えている。搬送機構２１は、プレス機構２２Ａ、２２Ｂの前後にそれぞれ配置された複数の搬送ロール２１ａからなる。各搬送ロール２１ａは、そのロール軸が鋼板Ｓの搬送方向に対して直交する方向に配向され、図示しないモータおよび伝達機構により互いに同期した速度で回転するよう構成されている。

図４に、鋼板Ｓの左側の幅方向端部Ｓｃを曲げ変形させるプレス機構２２Ａを、鋼板Ｓの搬送方向１の上流側２から下流側３へ向かう方向でみた幅方向断面を示す。なお、プレス機構２２Ａとプレス機構２２Ｂとは、左右対称ではあり同一の構成を有するのでプレス機構２２Ｂの詳細な図示は省略する。プレス機構２２Ａ，２２Ｂは、上下方向に対向配置された一対の金型としての上金型２３および下金型２４と、下金型２４をツールホルダ２５とともに押し上げ、所定のプレス力で型締めするアクチュエータとしての油圧シリンダ２６と、上金型２３および下金型２４の幅方向内側で鋼板Ｓを解除可能に挟持するクランプ機構２７とを備えている。なお、下金型２４および上金型２３の鋼板Ｓの長手方向の長さは、鋼板Ｓの長さよりも短くなっており、搬送機構２１により鋼板Ｓを長手方向にずらしながら（間欠的に送りながら）、複数回の曲げ成形を行い、鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄに全長へ亘って端曲げを付与する構成としている。

図５は、図４と同じ位置の幅方向断面であるが、下金型２４を油圧シリンダ２６により押し上げて型締めした状態を示している。破線で示す端曲げ前の状態から、油圧シリンダ２６を進出させると、下金型２４は押し上げられて実線の位置となり、鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄは上金型２３の円弧状の成形面に沿った形状に曲げ加工される。端曲げ成形を施す幅は、鋼板Ｓの幅により異なるが、１００ｍｍ〜４００ｍｍ程度となるのが一般的である。ここでは、端曲げ加工中に鋼板Ｓを挟持するためのクランプ機構２７が設けられている場合を例示しているが、クランプ機構２７の有無に限定されるものではない。

図６に、鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄに曲げ加工を行う様子を、搬送方向１に沿った断面図で示す。鋼板Ｓは図の左側から搬入され、右側に搬出される。下金型２４は、主として端曲げを付与する平坦部２４ａを有している。平坦部２４ａは、上金型２３に対向する部分のうち、搬送方向に沿って直線状に延びる、該搬送方向１に沿う断面で平坦な部分を指し、幅方向断面において平坦という意味ではない。平坦部２４ａの幅方向断面での形状は特に限定されず、円弧形状でもよく、幅方向内側を向くよう傾斜した直線状でもよい。端曲げ加工の回数を少なくするために、下金型２４の有効長、すなわち平坦部２４ａの長さは、端曲げを与える幅よりも大きく設定される。例えば平坦部２４ａの長さは３ｍ〜５ｍであり、端曲げを与える幅の１０倍程度の大きさである。そのため、下金型２４を押し上げるための油圧シリンダ２６は、通常、搬送方向に沿って複数配置される。この場合、上昇および下降の双方向で推力を発生するピストンタイプの油圧シリンダ２６と、上昇時のみ推力を発生するラムタイプの油圧シリンダ２６とを組み合わせて使用するのが一般的である。図示例では、ピストンタイプの油圧シリンダ２６を搬送方向中央に配置し、ラムタイプの油圧シリンダ２６をその前後に配置している。従来は、均等にプレス力Ｐを加えるため、下金型２４の平坦部２４ａの、搬送方向１での中心Ｃ１と、油圧シリンダ２６によるプレス力Ｐの中心Ｃ２とが一致するように設計されていた。

図６（ａ）では、プレス機構２２Ａ，２２Ｂにより鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄに曲げ成形が施された後、搬送機構２１により所定の搬送距離だけ鋼板Ｓが搬送された状態が示されている。この搬送距離は、下金型２４の平坦部２４ａの長さよりも小さく設定される。これにより、既に端曲げが付与された部分の後端部が下金型２４の平坦部２４ａ上に位置し、次の端曲げ成形で、既成形部と未成形部との間の移行部が確実に曲げ成形される。図６（ｂ）中、破線で示すように、既に端曲げが付与された部分の後端部が平坦部２４ａ上に位置するように鋼板Ｓが配置された状態で、油圧シリンダ２６が下金型２４を押し上げ、鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄは実線のように端曲げ加工される。このとき、前の工程で曲げられた範囲もスプリングバック分だけ再度曲げられるとともに、下金型２４の平坦部２４ａ上に位置しない鋼板Ｓの上流側２（図の左側）の部分でも曲げ変形が生じる。一例として、板幅２７５５ｍｍ×板厚２８．９ｍｍの鋼板Ｓの幅方向端部１７０ｍｍの範囲に端曲げを付与しその形状を調査した結果を図７に示す。このとき、下金型２４の平坦部２４ａの長さは３ｍであり、１回目で板の先端部から２．８ｍを端曲げしその端曲げ角度を測定した後に、鋼板を２ｍ搬送し２回目の端曲げを行い再度端曲げ角度を測定した。ここで、端曲げ角度は傾斜計にて測定した板端部２０ｍｍ範囲の傾斜角度と幅中央部の傾斜角度との差で求めた。図７中に、１回目の端曲げ時の端曲げ角度を●印でプロットし、２回目の端曲げ時の端曲げ角度を▲印でプロットしている。併せて、１回目の端曲げ時の下金型の平坦部２４ａの範囲をＲａ１で、２回目の端曲げ時の下金型の平坦部２４ａの範囲をＲａ２で示す。１回目の端曲げでは鋼板Ｓの先端部Ｓａの端曲げ角度が大きくなる（Ｄａ）とともに、上流側２では平坦部２４ａを外れた部分でも曲げが付与されておりその長さは約０．６ｍとなっている。次の２回目の端曲げでは１回目で端曲げされた部分にさらに曲げが加わり下流側３に行くほど大きくなっている（Ｄｃ）。上流側２では平坦部２４ａが終了する近傍で若干端曲げ角度が大きくなり、１回目と同様に平坦部２４ａを外れた部分でも約０．６ｍの長さで曲げが付与されている。このとき、下金型２４の押し上げ量は、下流側３が２ｍｍ大きく、０．０４度の、先端部側が上向きとなる傾斜（ピッチング方向の回転）が端曲げ中に生じたためと考えられる。

この傾斜の原因を解明するためにさらなる検討を行った。図８（ａ）に１回目の端曲げにおける鋼板Ｓの変形と曲げ変形力Ｄｆ（端曲げ成形時にプレス力Ｐに対抗する力であり、以下、単に「変形力」とも記載する。）の分布を模式的に示す。下流側３は鋼板Ｓが存在しないために変形力Ｄｆはなく、上流側２は平坦部２４ａを外れた部分でも変形力Ｄｆが生じている。このため、その変形力Ｄｆの中心Ｃ３は平坦部２４ａの搬送方向１での中心Ｃ１よりも上流側２にずれた位置となる。図９（ａ）に２回目の端曲げの場合を示す。下流側３にも鋼板Ｓが存在するため下流側３でも変形力Ｄｆが生じているが、変形量はスプリングバック分に比べて小さく、その変形力Ｄｆの中心Ｃ３は平坦部の中心Ｃ１よりも上流側２にずれた位置となる。平坦部２４ａの中心Ｃ１が全油圧シリンダ２６によるプレス力Ｐの中心Ｃ２と一致している場合には、図８（ｂ）および図９（ｂ）に示すように、下金型２４に先端部側を上向き方向に回転（ピッチング）させる力が作用し下流側３で下金型２４の押し上げ量が大きくなることになる。

本発明に従い、下金型２４の平坦部２４ａの中心Ｃ１をプレス力Ｐの中心Ｃ２に対して下流側３へずらし量ｄだけシフトさせたときの、鋼板Ｓの変形と変形力Ｄｆの分布を図１０および図１１に模式的に示す。図１０は１回目、図１１は２回目の端曲げ成形をそれぞれ示している。上流側２の変形力Ｄｆが小さくなり、変形力Ｄｆの中心Ｃ３がプレス力Ｐの中心Ｃ２に近づいていることがわかる。このように、平坦部２４ａの中心Ｃ１をプレス力Ｐの中心Ｃ２に対して下流側３へずらすことにより、端曲げ成形中の下金型２４の先端部上向き方向の傾斜（ピッチング）を抑えることができる。

なお、平坦部２４ａの中心Ｃ１の、プレス力Ｐの中心Ｃ２に対する好適なずらし量ｄは次のように求めることができる。図８〜１１に示したように、平坦部２４ａの上流側２で生じる曲げ変形力Ｄｆがほぼ直線状に変化する場合、その総和は平坦部２４ａで生じる変形力Ｄｆの１／２となる。つまり、上流側２では平坦部２４ａの後方端から曲げ変形長さＬの１／２の位置まで変形力Ｄｆが作用することになる。そこで、平坦部２４ａの中心Ｃ１のずらし量ｄを平坦部２４ａの後方端よりも上流側２での曲げ変形長さＬの１／４とすれば、油圧シリンダ２６によるプレス力Ｐの中心Ｃ２に対して対称な力が作用することになり、下金型２４の傾斜を最も小さくできる。

ただし、平坦部２４ａの後方端よりも上流側２で曲げ変形が生じる長さＬは端曲げ量により異なる。製造する鋼管の外径が小さいと鋼板幅も小さくなるので、端曲げ角度（板端部２０ｍｍ範囲の傾斜角度と幅中央部の傾斜角度との差）は大きくなり、上流側２で曲げ変形が生じる長さＬは大きくなる。図７で例示した鋼板幅が２７５５ｍｍの場合には、上流側２で曲げ変形が生じる長さＬは約０．６ｍであり、その１／４の１５０ｍｍが最適なずらし量ｄとなる。しかし、鋼板幅が１２００ｍｍの場合には上流側２で曲げ変形が生じる長さＬは約１．０ｍになり、その１／４の２５０ｍｍが最適なずらし量ｄとなる。したがって、平坦部２４ａの中心Ｃ１の、プレス力Ｐの中心Ｃ２に対するずらし量ｄは、端曲げ成形対象である鋼板の幅に応じて適宜設定することが好ましく、具体的には、上記端曲げ角度が大きくなるに連れてずらし量ｄを大きく設定することが好ましい。

一方、ずらし量ｄが大きくなると下流側３で作用する変形力Ｄｆが大きくなり、この場合は上流側２の押し上げ量が大きくなり、上流側２の端曲げ量が大きくなる。このため、ずらし量ｄは上流側２で曲げ変形が生じる長さＬの１／２以下とするのが好ましい。図１２に、平坦部２４ａの中心Ｃ１をプレス力Ｐの中心Ｃ２に対して下流側３にずらした状態で、鋼板Ｓの尾端部Ｓｂの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄを曲げ成形したときの、鋼板Ｓの変形と変形力Ｄｆの分布を示す。この場合は、図１０および図１１の場合と比べて変形力Ｄｆの中心Ｃ３はプレス力Ｐの中心Ｃ２から遠ざかり（下流側３にずれ）、下金型２４には前方側を下向きに回転（ピッチング）させる力が作用し上流側２の押し上げ量が大きくなる。したがって、鋼板Ｓの尾端部Ｓｂ側で端曲げが過大とならないようにずらし量ｄの上限を決めることが望ましい。

このように、本実施形態の鋼板の端曲げ装置２０およびそれを用いた鋼板の端曲げ方法によれば、一対の金型２３、２４のうち、曲げ成形される鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄの、曲げの外側となる面に接する側の下金型２４が、曲げ成形時に鋼板Ｓの曲げの外側面に当接する平坦部２４ａを有し、その平坦部２４ａの搬送方向１での中心Ｃ１を、油圧シリンダ２６が発生するプレス力Ｐの、搬送方向１での中心Ｃ２に対して搬送方向１で下流側３にずらした状態で鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄに曲げ成形を行うことで、変形力Ｄｆの中心Ｃ３がプレス力Ｐの中心Ｃ２に近づく結果、端曲げ成形中の下金型２４の傾斜を抑制することができ、長手方向での鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄの曲げ変形量の変動を低減することができる。また、プレス力Ｐの中心Ｃ２に対する平坦部２４ａの中心Ｃ１のシフトは、新たな設備を導入することなく、例えば、既存の設備において下金型２４をツールホルダ２５および油圧シリンダ２６に対して搬送方向下流側３にずらすか、あるいは油圧シリンダ２６を下金型２４に対して搬送方向上流側２へずらすことで実現できる。

次に、鋼板Ｓの先端部（長手方向前方端）Ｓａおよび尾端部（長手方向後方端）Ｓｂと下金型２４の平坦部２４ａとの位置関係を説明する。なお、鋼板Ｓの先端部Ｓａおよび尾端部Ｓｂとは、タブ板Ｓｔがある場合にはタブ板Ｓｔを除いた、鋼管製品の長手方向端部となる部分であり、図２における端部Ｓａ，Ｓｂに相当する。図１０に示したように、１回目（最初のパス）の端曲げ成形において、鋼板Ｓの先端部Ｓａが平坦部２４ａの先端部よりも後方に位置する場合、それよりも下流側３では曲げ変形力Ｄｆが生じない。このため、変形力Ｄｆの中心Ｃ３はプレス力Ｐの中心Ｃ２よりも上流側２にずれる。鋼板Ｓの先端部Ｓａを平坦部２４ａの先端部に近づけることによって変形力Ｄｆの中心Ｃ３とプレス力Ｐの中心Ｃ２のずれ量は小さくなり、端曲げ量の変動を抑えることが可能となる。このとき、鋼板Ｓの先端部Ｓａが平坦部２４ａの先端部よりも下流側３になると、タブ板Ｓｔが溶接された部分の曲げが不足しタブ板Ｓｔから鋼板Ｓに移る部分で溶接が不連続になるため、鋼板Ｓの先端部Ｓａの位置は平坦部２４ａの先端部を超えない位置とすることが好ましい。同様に、図１２に示したように、最終回（最後のパス）の端曲げ成形において、鋼板Ｓの尾端部Ｓｂが平坦部２４ａの後端部よりも前方に位置する場合、それよりも上流側２では曲げ変形力Ｄｆが生じない。このため、変形力Ｄｆの中心Ｃ３はプレス力Ｐの中心Ｃ２よりも下流側３にずれる。鋼板Ｓの尾端部Ｓｂを平坦部２４ａの後端部に近づけることによって変形力Ｄｆの中心Ｃ３とプレス力Ｐの中心Ｃ２のずれ量は小さくなり、端曲げ量の変動を抑えることが可能となる。このとき、鋼板Ｓの尾端部Ｓｂが平坦部２４ａの後端部よりも上流側２になると、タブ板Ｓｔが溶接された部分の曲げが不足しタブ板Ｓｔから鋼板Ｓに移る部分で溶接が不連続になるため、鋼板Ｓの尾端部Ｓｂの位置は平坦部２４ａの後端部を超えない位置とすることが好ましい。

次に、本発明に適用可能な他の好適な下金型について説明する。図９で示したように、下流側３に既に端曲げを付与した部分がある場合には、端曲げの開始時にはこの部分では曲げ変形力Ｄｆがなく、上流側２の曲げ変形力Ｄｆが大きくなる結果、下流側３では下金型２４と鋼板Ｓとが接せず、曲げ変形力Ｄｆの中心Ｃ３はプレス力Ｐの中心Ｃ２よりも上流側２にずれる。このため、下流側３の曲げ変形が生じるまでは、下金型２４には先端部側を上向きとする方向の回転力が作用し下流側３の押し上げ量が大きく、下金型２４は傾斜した状態で端曲げが行われる。その結果、平坦部２４ａの下流側端部が既に端曲げした部分に当接し、例えば図７で示したように、２回目の端曲げ時に下流側端部に当接する鋼板が変形し、それより下流側３の１回目で端曲げした部分と大きな段差をつくる懸念がある。急峻な形状変化があるとその部分で溶接が不連続となり、欠陥が生じたり溶接が中断したりするため、端曲げ角度の変化は円滑である（小さい）ことが望ましい。

そこで、本発明に従う他の実施形態の鋼板の端曲げ方法および装置ならびに鋼管の製造方法および製造設備では、図１３に示すように、一方の金型である下金型２４は、平坦部２４ａの搬送方向下流側３に隣接して設けられた曲面からなる逃げ部２４ｂを有してよく、この場合、平坦部２４ａと逃げ部２４ｂとは、共通の接線を有して接続されていることが好ましい。このように、平坦部２４ａと連続した曲線状の逃げ部２４ｂを下流側３に設けることにより、鋼板Ｓの前のパスで端曲げを行った部分とそれに続く後のパスで端曲げを行った部分との段差を円滑にすることが可能とすることができる。このときインボリュート曲線のように逃げ部２４ｂの角度変化を小さくする、すなわち曲率変化を連続的にするほど段差は円滑になる。しかし、下金型２４の下流側端部が既に端曲げされた部分と接触することがないようにする必要がある。同様の逃げ部２４ｃは上流側２にも設けることができる。この場合には、逃げ部２４ｃは、平坦部２４ａの後方端よりも後方側での曲げ変形長さＬ（例えば図１０参照）が大きくならないようにする必要がある。これらの点と鋼板Ｓの幅に応じて異なる端曲げ量を考慮し、逃げ部２４ｃの長さや角度変化を適宜設定することが好ましい。その目安として、逃げ部２４ｃが鋼板Ｓと接触する範囲が、上流側２で曲げ変形が生じる長さＬの１／２以下となるとなるように、逃げ部２４ｃの長さや角度変化することができる。

以上、本発明の実施の形態を図示例に基づき説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲の記載内で適宜、変更、修正、追加等が可能である。例えば、図示例では、下金型２４を油圧シリンダ２６で押し上げることで、鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄを上金型２３に押し付け、曲げ成形を行う場合を説明したが、下金型２４を固定型、上金型２３を可動型として上金型２３を押し下げることで、鋼板Ｓの幅方向端部Ｓｃ，Ｓｄを下金型２４に押し付け、板に図示例と同じ方向に曲げ成形を行う構成としてもよい。また、図示例とは逆向きに上金型２３と下金型２４の配置を入れ替えて、板の上面が曲げの外側になるように曲げ成形としてもよく、この場合には、曲げの外側に位置する上金型２３の平坦部の、搬送方向の中心Ｃ１を、プレス力Ｐの中心Ｃ２に対して搬送方向下流側３にずらすことになる。あるいは、上金型２３および下金型２４の両方を互いに近接および離間する方向に移動させる構成としてもよく、この場合は、上金型２３および下金型２４のうち、曲げの外側に位置する一方において、平坦部の、搬送方向の中心Ｃ１を、プレス力Ｐの中心Ｃ２に対して搬送方向下流側３にずらせばよい。また、上金型２３および下金型２４を型締めする油圧シリンダ２６の数に限定はなく、当該型締めは１つ、２つまたは３つ以上の油圧シリンダ２６を用いて行うことができる。さらに上金型２３および下金型２４を型締めするアクチュエータは、油圧シリンダ２６に限定されず、モータの回転運動をクランク機構等で往復運動に変換して型締めを行う機械式のものを用いてもよい。

本発明の効果を確認するため、条件を変えて鋼板の端曲げを施し、端曲げの長手方向での変動およびそれが後工程の溶接に及ぼす影響を調査したので以下説明する。

（実施例１）
長さ４００ｍｍ×幅１００ｍｍのタブ板を先端部および尾端部にそれぞれ取付けた、引張強度５００ＭＰａ、板幅１６７６ｍｍ×板厚２５．４ｍｍ×長さ１２ｍの鋼板を用意し、外径５５９ｍｍの鋼管を製造した。端曲げには間隔１０００ｍｍで配置された３本の油圧シリンダ（アクチュエータ）で下金型を押し上げる方式の端曲げ装置を用いた。中央の油圧シリンダはピストンタイプであり、他の２本はラムタイプである。中央の油圧シリンダは他の各油圧シリンダの半分の出力であり、３つ合計で１５ＭＮの出力である。

端曲げに用いた上金型は曲率半径２００ｍｍの成形面を有し、下金型の平坦部は、幅方向断面にて水平面に対して４０度の角度をなす直線状となっている。上金型は全長同一の断面形状である。下金型には、平坦部の長さが３０００ｍｍでその長手方向両端にＲ２５ｍｍの面取りを施したもの（以下、「金型Ａ」と呼ぶ）と、長さ３０００ｍｍの平坦部から連続してＲ１６００ｍｍの緩やかな逃げ部を下流側３に設けたもの（以下、「金型Ｂ」と呼ぶ）、上流側２および下流側３の双方に設けたもの（以下、「金型Ｃ」と呼ぶ）の３種類を用いた。

鋼板の幅方向端部１５５ｍｍの範囲に端曲げ角度（板端部２０ｍｍ範囲の傾斜角度と幅中央部の傾斜角度との差）３３度を目標に、鋼板を２６００ｍｍずつ送りながら４回の端曲げ行った後、鋼板の尾端位置が所定位置で停止するように送り５回目の端曲げを行った。端曲げ後にその端曲げ角度を長手方向に０．１ｍピッチで測定し、長手方向中央１０ｍ範囲の最大と最小の差を定常部変動、全長での最大と最小の差を全長変動とするとともに、最も差が大きい段差部の角度差を急峻度として評価する。端曲げ角度は傾斜計を用いて測定した板端部２０ｍｍ範囲の傾斜角度と幅中央部の傾斜角度との差で求めた。引き続き、ＵプレスおよびＯプレスを施して円筒形に成形して端曲げが施された鋼板の幅方向端部を突き合わせた後、その突き合わされた幅方向端部同士を溶接して鋼管を製造し、その鋼管のピーキングＤｐを長手方向に０．１ｍピッチで測定した。ピーキングＤｐは突合せ部の尖り形状の指標であり、図１４に示すように正規の製品鋼管外径（すなわち仮想真円Ｓｅ）と実際の鋼管形状Ｓｐの差である。図１５に示すように、端曲げ量が過大であると鋼管の突合せ部が内側に入った形状（マイナスピーキングＤｐ−）となり、端曲げ量が過小であると鋼管の突合せ部は外側に突き出た形状（プラスピーキングＤｐ＋）となる。なお、端曲げ角度と同様に、ピーキングＤｐについても長手方向中央１０ｍ範囲の最大と最小の差を定常部変動、全長での最大と最小の差を全長変動とした。

端曲げ条件とその成形結果を表１に示す。先尾端停止位置（鋼板の先端部および尾端部の停止位置）の欄は１回目の端曲げ時に鋼板とタブ板の境界部が下金型の平坦部の下流側端部に、５回目の端曲げ時に鋼板とタブ板の境界部が下金型の平坦部の上流側端部に位置するようにした場合を「鋼板」と表記している。また、「タブ」と表記したものはタブ板全長が下金型の平坦部に含まれるようにした場合であり、鋼板の端部は下金型の平坦部から４００ｍｍ内側に位置するようにした。

表１に示すように、下金型の平坦部２４ａの、搬送方向での中心Ｃ１を、中央の油圧シリンダの中心、すなわちプレス力Ｐの中心Ｃ２から、搬送方向下流側３に１５０ｍｍ（ずらし量ｄ）ずらしてセットした条件１〜６（発明例）では、定常部の端曲げ角度変動Ｄｃおよびピーキング変動が、下金型の平坦部２４ａの中心Ｃ１を中央の油圧シリンダの中心Ｃ２と一致するようにセットした条件７および８（比較例）の約半分に抑えられた。

また、下流側３に緩やかな逃げ部を設けた金型Ｂを用いた条件３および４ならびに両側に緩やかな逃げ部を設けた金型Ｃを用いた条件５および６では、送りの境界部が目視ではほとんどわからず、隣り合う部分の角度差は定常部の端曲げ角度変動の半分程度となっているのに対し、金型Ａを用いた条件１、２、７および８では、送りの境界部が明瞭にわかり、隣り合う部分の角度差が定常部の端曲げ角度変動と同じであり、端曲げ角度が金型ＢやＣを用いた場合に比べて急峻に変化していた。また、金型のみが違う条件１と３と５、２と４と６を比べると、金型Ｃの方が端曲げ角度変動が小さい場合もあるがほとんど差がなく、少なくとも下流側３に逃げ部を設ければいいことがわかる。

さらに、鋼板の長手方向の端部が平坦部の端部に位置するように停止した、条件１、３、５および７では、定常部の端曲げ角度変動と全長の端曲げ角度変動とが同じであるとともに、定常部のピーキング変動と全長のピーキング変動とが同じであり、その端曲げ量が全長で同じになったのに対し、鋼板の長手方向端部を下金型の平坦部の内側に位置させた条件２、４、６および８では、端部での端曲げ量が大きくなり全長での変動が大きくなった。特に、「金型Ｂ」を用い、鋼板の長手方向の端部の停止位置を平坦部の端部とした条件３や、「金型Ｃ」を用い、鋼板の長手方向の端部の停止位置を平坦部の端部とした条件５では、そのピーキング変動は０．９〜１．０ｍｍであり、ＡＰＩ規格で要求されるピーキング公差±３．２ｍｍの１／６以下であり、その形状が優れていることがわかる。

一方、本発明の条件を満たさない条件７および８では、本発明例に比べてピーキングや端曲げ角度の変動が大きくなった。特に端曲げ角度差が大きくなったことは送り境界部の段差部に急激な変化が生じていることを意味し、この急激な変化が溶接トーチの倣い限界を超えたために溶接が緊急停止した。

（実施例２）
長さ４００ｍｍ×幅１００ｍｍのタブ板を先端部および尾端部にそれぞれ取付けた、引張強度５５０ＭＰａ、板幅２７５３ｍｍ×板厚３８．１ｍｍ×長さ１２ｍの鋼板を用意し、外径９１４ｍｍの鋼管を製造した。端曲げに用いた上金型は曲率半径３３５ｍｍの成形面を有し、鋼板の幅方向端部１８０ｍｍの範囲に端曲げ角度２４度を目標に端曲げを行った。その他の端曲げの条件である端曲げ装置や下金型、鋼板送り量は実施例１と同じとした。端曲げ後にその端曲げ角度を測定した後、ベンディングプレス方式で円筒形に成形し、溶接を行い鋼管とした。

端曲げ条件とその成形結果を表２に示す。表２中の項目および表記は実施例１と同じである。表２に示すように、下金型の平坦部２４ａの、搬送方向での中心Ｃ１を、中央の油圧シリンダの中心、すなわちプレス力Ｐの中心Ｃ２から、搬送方向下流側３に１５０ｍｍ（ずらし量ｄ）ずらしてセットした条件１〜６（発明例）では、定常部の端曲げ角度変動やピーキング変動が、下金型の平坦部の中心Ｃ１を中央の油圧シリンダの中心Ｃ２と一致するようにセットした条件７および８（比較例）の約半分に抑えられた。

さらに、鋼板の長手方向の端部を平坦部の端部に位置するように停止した、条件１、３、５および７では、定常部の端曲げ角度変動と全長の端曲げ角度変動とが同じであるとともに、定常部のピーキング変動と全長のピーキング変動とが同じであり、その端曲げ量が全長で同じになったのに対し、鋼板の長手方向端部を下金型の平坦部の内側に位置させた条件２、４、６および８では、端部での端曲げ量が大きくなり全長での変動が大きくなった。特に、「金型Ｂ」を用い、鋼板の長手方向の端部の停止位置を平坦部の端部とした条件３や、「金型Ｃ」を用い、鋼板の長手方向の端部の停止位置を平坦部の端部とした条件５では、そのピーキング変動は０．８〜０．９ｍｍであり、ＡＰＩ規格で要求されるピーキング公差±３．２ｍｍの１／７以下となっており、その形状が優れていることがわかる。

一方、本発明の条件を満たさない条件７および８は、本発明例に比べてピーキングや端曲げ角度の変動が大きくなった。特に端曲げ角度差が大きくなったことは送り境界部の段差部に急激な変化が生じていることを意味し、この急激な変化が溶接トーチの倣い限界を超えたために溶接が緊急停止した。

（実施例３）
長さ４００ｍｍ×幅１００ｍｍのタブ板を先端部および尾端部にそれぞれ取付けた、引張強度５００ＭＰａ、板幅３２３２ｍｍ×板厚３８．１ｍｍ×長さ１２ｍの鋼板を用意し、外径１０６７ｍｍの鋼管を製造した。端曲げに用いた上金型は曲率半径４００ｍｍの成形面を有する。鋼板の幅方向端部１９５ｍｍの範囲に端曲げ角度２２度を目標に端曲げを行った。その他の端曲げの条件である端曲げ装置や下金型、鋼板送り量は実施例１と同じした。端曲げ後にその端曲げ角度を測定し、ＵプレスおよびＯプレスを施して円筒形に成形し、溶接を行い鋼管とした。

端曲げ条件とその成形結果を表３に示す。表３中の項目および表記は実施例１と同じである。表３に示すように、下金型の平坦部の、搬送方向での中心Ｃ１を、中央の油圧シリンダの中心Ｃ２から搬送方向下流側３に１５０ｍｍ（ずらし量ｄ）ずらしてセットした条件１〜６（発明例）では、定常部の端曲げ角度変動およびピーキング変動が、下金型の平坦部の中心Ｃ１を中央の油圧シリンダの中心Ｃ２と一致するようにセットした条件７および８（比較例）の約半分に抑えられた。

さらに、鋼板の長手方向の端部が平坦部の端部に位置するように停止した、条件１、３、５および７では、定常部の端曲げ角度変動と全長の端曲げ角度変動とが同じであるとともに、定常部のピーキング変動と全長のピーキング変動とが同じであり、その端曲げ量が全長で同じになったのに対し、鋼板の長手方向端部を下金型の平坦部の内側に位置させた条件２、４、６および８では、端部での端曲げ量が大きくなり全長での変動が大きくなった。特に、「金型Ｂ」を用い、鋼板の長手方向の端部の停止位置を平坦部の端部とした条件３や、「金型Ｃ」を用い、鋼板の長手方向の端部の停止位置を平坦部の端部とした条件５では、そのピーキング変動は０．７〜０．８ｍｍであり、ＡＰＩ規格で要求されるピーキング公差±３．２ｍｍの１／８以下となっており、その形状が優れていることがわかる。

一方、本発明の条件を満たさない、条件番号７および８では、本発明例に比べてピーキングや端曲げ角度の変動が大きくなった。特に端曲げ角度差が大きくなったことは送り境界部の段差部に急激な変化が生じていることを意味し、この急激な変化が溶接トーチの倣い限界を超えたために溶接が緊急停止した。

（実施例４）
実施例２と同様に、長さ４００ｍｍ×幅１００ｍｍのタブ板を先端部および尾端部にそれぞれ取付けた、引張強度５５０ＭＰａ、板幅２７５３ｍｍ×板厚３８．１ｍｍ×長さ１２ｍの鋼板を用意し、外径９１４ｍｍの鋼管を製造した。端曲げに用いた上金型は曲率半径３３５ｍｍの成形面を有し、下金型の平坦部は、上金型と重なるように曲率半径３３５ｍｍの成形面を有している。上金型は全長同一の断面形状である。下金型には、平坦部の長さが３０００ｍｍでその長手方向両端にＣ２５ｍｍの面取りを施したもの（以下、「金型Ａ」と呼ぶ）と、長さ３０００ｍｍの平坦部から連続してＲ１２００ｍｍの緩やかな逃げ部を搬送方向下流側３に設けたもの（以下、「金型Ｂ」と呼ぶ）、上流側２および下流側３の双方に設けたもの（以下、「金型Ｃ」と呼ぶ）の３種類を用い、鋼板の幅方向端部１８０ｍｍの範囲に端曲げ角度２４度を目標に端曲げを行った。

その他の端曲げの条件である端曲げ装置や鋼板送り量は実施例２と同じとした。端曲げ後にその曲げ角度を測定した後、ベンディングプレス方式で円筒形に成形し、溶接を行い鋼管とした。端曲げ条件とその成形結果を表４に示す。表４中の項目および表記は実施例１と同じである。

表４に示すように、下金型の平坦部２４ａの、搬送方向での中心Ｃ１を、中央の油圧シリンダの中心、すなわちプレス力Ｐの中心Ｃ２から、搬送方向下流側３に１５０ｍｍ（ずらし量ｄ）ずらしてセットした条件１〜６（発明例）では、定常部の端曲げ角度変動やピーキング変動が、下金型の平坦部の中心Ｃ１を中央の油圧シリンダの中心Ｃ２と一致するようにセットした条件７および８（比較例）の約半分に抑えられた。

さらに、鋼板の長手方向の端部が平坦部の端部に位置するように停止した、条件１、３、５および７では、定常部の端曲げ角度変動と全長の端曲げ角度変動とが同じであるとともに、定常部のピーキング変動と全長のピーキング変動とが同じであり、その端曲げ量が全長で同じになったのに対し、鋼板の長手方向端部を下金型の平坦部の内側に位置させた条件２、４、６および８では、端部での端曲げ量が大きくなり全長での変動が大きくなった。特に、「金型Ｂ」を用い、鋼板の長手方向の端部の停止位置を平坦部の端部とした条件３や、「金型Ｃ」を用い、鋼板の長手方向の端部の停止位置を平坦部の端部とした条件５では、そのピーキング変動は０．８〜０．９ｍｍであり、ＡＰＩ規格で要求されるピーキング公差±３．２ｍｍの１／７以下となっており、その形状が優れていることがわかる。

（実施例５）
実施例３と同様に，長さ４００ｍｍ×幅１００ｍｍのタブ板を先端部および尾端部にそれぞれ取付けた、引張強度５００ＭＰａ、板幅３２３２ｍｍ×板厚３８．１ｍｍ×長さ１２ｍの鋼板を用意し、外径１０６７ｍｍの鋼管を製造した。端曲げに用いた上金型は曲率半径４００ｍｍの成形面を有し、下金型の平坦部は、上金型と重なるように曲率半径４００ｍｍの成形面を有している。上金型は全長同一の断面形状である。下金型には、平坦部の長さが３０００ｍｍでその長手方向両端にＣ２５ｍｍの面取りを施したもの（以下、「金型Ａ」と呼ぶ）と、長さ３０００ｍｍの平坦部から連続してＲ１２００ｍｍの緩やかな逃げ部を搬送方向下流側３に設けたもの（以下、「金型Ｂ」と呼ぶ）、上流側２および下流側３の双方に設けたもの（以下、「金型Ｃ」と呼ぶ）の３種類を用い、鋼板の幅方向端部１９５ｍｍの範囲に端曲げ角度２２度を目標に端曲げを行った。

その他の端曲げの条件である端曲げ装置や鋼板送り量は実施例３と同じとした。端曲げ後にその端曲げ角度を測定した後、ベンディングプレス方式で円筒形に成形し、溶接を行い鋼管とした。端曲げ条件とその成形結果を表５に示す。表５中の項目および表記は実施例１と同じである。

表５に示すように、下金型の平坦部２４ａの、搬送方向での中心Ｃ１を、中央の油圧シリンダの中心、すなわちプレス力Ｐの中心Ｃ２から、搬送方向下流側３に１５０ｍｍ（ずらし量ｄ）ずらしてセットした条件１〜６（発明例）では、定常部の端曲げ角度変動やピーキング変動が、下金型の平坦部の中心Ｃ１を中央の油圧シリンダの中心Ｃ２と一致するようにセットした条件７および８（比較例）の約半分に抑えられた。

本発明によれば、新たな設備を導入することなく、全長での変動の少ない端曲げ形状を得ることができる。

１搬送方向
２上流側
３下流側
１０エッジミラー
２０鋼板の端曲げ装置
２１搬送機構
２１ａ搬送ロール
２２Ａ、２２Ｂプレス機構
２３上金型
２４下金型
２４ａ平坦部
２４ｂ、２４ｃ逃げ部
２６油圧シリンダ
３０円筒成形装置
３０ＡＵプレス
３０ＢＯプレス
３０Ｃベンディングプレス
４０接合装置
５０メカニカルエキスパンダ
Ｓ鋼板
Ｓａ先端部
Ｓｂ尾端部
Ｓｃ、Ｓｄ幅方向端部
Ｓｔタブ板
Ｓｐ製品鋼管形状
Ｓｅ仮想真円
Ｒａ１１回目の下金型の平坦部２４ａの範囲
Ｒａ２２回目の下金型の平坦部２４ａの範囲
Ｄａ鋼板端部での角度変動
Ｄｃ定常部での角度変動
Ｄｆ変形力
Ｐ油圧（プレス力）
Ｄｐピーキング
Ｄｐ− マイナスピーキング
Ｄｐ＋プラスピーキング

Claims

鋼板の幅方向端部に対応して配置された一対の金型と、
前記一対の金型を所定のプレス力で型締めするアクチュエータと、
鋼板をその長手方向に沿った方向を搬送方向として搬送する搬送機構と、を備える鋼板の端曲げ装置を用い、
前記搬送機構により鋼板を間欠的に搬送しながら、前記一対の金型により鋼板の幅方向端部の曲げ成形を複数回行うことで、鋼板の幅方向端部に全長に亘って曲げ成形を施す鋼板の端曲げ方法であって、
前記一対の金型のうち、曲げ成形される鋼板の幅方向端部の、曲げの外側となる面に接する側の金型が、曲げ成形時に前記曲げの外側となる前記面に当接する平坦部を有し、該平坦部の前記搬送方向での中心を、前記アクチュエータが発生する前記プレス力の、前記搬送方向での中心に対して前記搬送方向で下流側にずらした状態で鋼板の幅方向端部に曲げ成形を行うことを特徴とする鋼板の端曲げ方法。
前記曲げの外側となる面に接する側の金型は、前記平坦部の、前記搬送方向の少なくとも下流側に隣接して設けられた曲面からなる逃げ部を有し、前記平坦部と前記逃げ部とは、共通の接線を有して接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の鋼板の端曲げ方法。
鋼板の幅方向端部への曲げ成形の最初のパスにて、前記搬送方向における鋼板の先端部を前記平坦部の前方端に合わせた位置とすることを特徴とする、請求項１または２に記載の鋼板の端曲げ方法。
鋼板の幅方向端部への曲げ成形の最後のパスにて、前記搬送方向における鋼板の尾端部を前記平坦部の後方端に合わせた位置とすることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の鋼板の端曲げ方法。
鋼板の幅方向端部に対応して配置された一対の金型と、前記一対の金型を所定のプレス力で型締めするアクチュエータと、鋼板をその長手方向に沿う方向を搬送方向として搬送する搬送機構と、を備える鋼板の端曲げ装置を用い、前記搬送機構により鋼板を間欠的に搬送しながら、前記一対の金型により鋼板の幅方向端部の曲げ成形を複数回行うことで、鋼板の幅方向端部に全長に亘って曲げ成形を施す鋼板の端曲げ工程と、
両幅方向端部に曲げ成形が施された鋼板を円筒形に成形し、鋼板の幅方向端部同士を突き合わせる円筒成形工程と、
突き合わされた鋼板の幅方向端部同士を溶接する接合工程と、を含む鋼管の製造方法であって、
前記一対の金型のうち、曲げ成形される鋼板の幅方向端部の、曲げの外側となる面に接する側の金型が、曲げ成形時に前記曲げの外側となる前記面に当接する平坦部を有し、該平坦部の前記搬送方向での中心を、前記アクチュエータが発生する前記プレス力の、前記搬送方向での中心に対して前記搬送方向で下流側にずらした状態で鋼板の幅方向端部に曲げ成形を行うことを特徴とする鋼管の製造方法。
鋼板の幅方向端部に対応して配置された一対の金型と、
前記一対の金型を所定のプレス力で型締めするアクチュエータと、
鋼板をその長手方向に沿った方向を搬送方向として搬送する搬送機構と、を備え、
前記搬送機構により鋼板を間欠的に搬送しながら、前記一対の金型により鋼板の幅方向端部の曲げ成形を複数回行うことで、鋼板の幅方向端部に全長に亘って曲げ成形を施す鋼板の端曲げ装置であって、
前記一対の金型のうち、曲げ成形される鋼板の幅方向端部の、曲げの外側となる面に接する側の金型が、曲げ成形時に前記曲げの外側となる前記面に当接する平坦部を有し、該平坦部の前記搬送方向での中心が、前記アクチュエータが発生する前記プレス力の、前記搬送方向での中心に対して前記搬送方向で下流側にずらされていることを特徴とする鋼板の端曲げ装置。
前記曲げの外側となる面に接する側の金型は、前記平坦部の、前記搬送方向の少なくとも下流側に隣接して設けられた曲面からなる逃げ部を有し、前記平坦部と前記逃げ部とは、共通の接線を有して接続されていることを特徴とする、請求項６に記載の鋼板の端曲げ装置。
鋼板の幅方向端部に対応して配置された一対の金型と、前記一対の金型を所定のプレス力で型締めするアクチュエータと、鋼板をその長手方向に沿った方向を搬送方向として搬送する搬送機構と、を有し、前記搬送機構により鋼板を間欠的に搬送しながら、前記一対の金型により鋼板の幅方向端部へ曲げ成形を複数回行うことで、鋼板の幅方向端部に全長に亘って曲げ成形を施す鋼板の端曲げ装置と、
両幅方向端部に曲げ成形が施された鋼板を円筒形に成形し、鋼板の幅方向端部同士を突き合わせる円筒成形装置と、
突き合わされた鋼板の幅方向端部同士を溶接する接合装置と、を備える鋼管の製造設備であって、
前記端曲げ装置の前記一対の金型のうち、曲げ成形される鋼板の幅方向端部の、曲げの外側となる面に接する側の金型が、曲げ成形時に前記曲げの外側となる前記面に当接する平坦部を有し、該平坦部の前記搬送方向での中心が、前記アクチュエータが発生する前記プレス力の、前記搬送方向での中心に対して前記搬送方向で下流側にずらされていることを特徴とする鋼管の製造設備。
前記曲げの外側となる面に接する側の金型は、前記平坦部の、前記搬送方向の少なくとも下流側に隣接して設けられた曲面からなる逃げ部を有し、前記平坦部と前記逃げ部とは、共通の接線を有して接続されていることを特徴とする、請求項８に記載の鋼管の製造設備。