JP6607102B2 - 溶接鋼管の成形方法および成形装置並びに溶接鋼管の製造方法および製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、ＵＯＥ方式による溶接鋼管の成形方法および成形装置並びに溶接鋼管の製造方法および製造設備に関し、より詳しくは、Ｕ成形後のＯ成形に関する。

ＵＯＥ方式による溶接鋼管は、素材である鋼板の幅方向両端部を、ＣプレスによりＣ成形し、Ｃ成形体をＵプレスによりＵ成形し、Ｕ成形体をＯプレスにより断面が全長に亘って円形になるようにＯ成形される。

前記ＯプレスによるＯ成形は、Ｏプレス機内に搬送されたＵ成形体をＯプレス機の有する上下のダイスで押圧し、上ダイスと下ダイスのカリバーで形成される円形断面に変形させることで行われる。Ｏプレスによる従来のＯ成形過程を図３に示す。Ｕプレスで成形されたＵ成形体１は、上ダイス２を上方に移動したＯプレス機内に搬送され、所定の位置に停止して下ダイス３のカリバー面３ａで保持される（図３（ａ））。次に、Ｏプレス機の上ダイス２が下降され、上ダイス２のカリバー面２ａがＵ成形体の幅方向の両端部１ａ、１ｂに接触する（図３（ｂ））。さらに上ダイス２を降下させると、前記両端部１ａ、１ｂが、圧下力の水平方向分力の作用により上ダイス２のカリバー面２ａに沿ってそれぞれが接近する方向に滑り（図３（ｃ））、上ダイス２のカリバー面２ａの頂部で当接して断面形状がしずく形状の中間成形体となる（図３（ｄ））。以下、この中間成形体（図３（ｄ））を、しずく形成形体と呼ぶ場合がある。上ダイス２をさらに降下させると、前記中間成形体の斜面部１ｃ、１ｄが、上ダイス２のカリバー面２ａの頂部と、各斜角部の下ダイス３のカリバー面３ａとの各接触点１ｅ、１ｆと、を支点として張出変形し、しずく形断面が上ダイス２と下ダイス３のカリバー面２ａ、３ａで形成される円形断面となる（図３（ｅ））。

上記従来のＯプレスによるＯ成形では、図３（ｃ）から図３（ｄ）に至る過程で、Ｕ成形体の幅方向の両端部が上ダイスのカリバー面を強く擦りつつ移動するため、この擦り現象により上ダイスのカリバー面に異常摩耗が発生していた。上ダイスのカリバー面に摩耗が発生した場合、上ダイスの加工による補修、又は交換が必要であるため、ＯプレスによるＯ成形がネック作業となって溶接鋼管の生産性を阻害するとともに、補修費用などにより製造コスト面でも悪化させる要因となっていた。

そこで、上記の問題を解消するための研究が行われ、特許文献１に、Ｕ成形する工程とＯ成形する工程の間で、Ｕ成形体の側面を押し曲げ幅方向端部を接近させて、しずく形断面に成形した後、しずく形成形体をＯプレス機に供給してＯ成形する溶接鋼管の成形方法及び装置が開示されている。特許文献１に記載の発明によれば、Ｏプレス工程において、Ｕ成形体の幅方向両端部が上金型の曲面を強く擦りつつ移動する現象「擦り現象」が無くなるから、上金型の降下速度を増し製造能力を向上させることができる。また、上金型の摩耗が大幅に減少するから、上金型の長寿命化が実現できるとしている。

また、Ｕプレス後のスプリングバックが大きい高強度のＵＯＥ鋼管の製造に対応する技術として、特許文献２に、ＵプレスでＵ管を成形した後に、得られたＵ管の開き幅が後工程でのＯプレス機のダイスよりも大きい場合に、Ｏプレスの前工程に設けられた締め付けロールで前記Ｕ管の先端側からＵ管の開き幅をＯプレス機のダイス直径よりも狭めつつ、Ｏプレス機へ搬送し、Ｏプレス機への搬入が完了した後、前記Ｕ管をＯプレスでＯ管に成形するＵＯＥ鋼管の製造方法およびその製造装置が開示されている。特許文献２に記載の発明によれば、ＡＰＩ規格に規定するＸ８０グレードに相当するＵＯＥ鋼管を製造する場合であっても、Ｕプレス成型後に発生するＵ管幅を改善して、ダイスと干渉させることなくＵ管をＯプレス機内へ搬送することができるので、高強度用のＵＯＥ鋼管を効率的に製造できるとしている。

特開２００２−８６２１３号公報 特開２００５−１８６０９８号公報

しかし、特許文献１に記載された技術では、Ｕ成形体をＯプレス機内に搬送する前にしずく形断面に成形するため、しずく形成形体をＯプレス機内に搬送する際、該しずく形成形体が倒れて搬送ができなくなるという状況が発生する場合があり、搬送の困難さやＯプレス機内への挿入が不可能になる事態などによって、生産性の低下や製造コストの高騰を招くという問題があった。

また、特許文献２に記載された技術では、ＯプレスによるＯ成形過程は従来と同様であり、Ｏプレス機の上ダイスのカリバー面の摩耗という問題は解決されない。

本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、搬送不良などの二次的な問題を発生させることなく、Ｏ成形過程で発生するＯプレス機の上ダイスのカリバー面の摩耗を軽減し、上ダイスの長寿命化を可能とするＵＯＥ方式による溶接鋼管の成形方法および成形装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上述の課題を解決するため、ＵＯＥ方式による溶接鋼管の成形方法について鋭意検討を行った結果、以下の要旨からなる発明を完成した。
（１）ＵＯＥ方式による溶接鋼管の成形方法において、Ｏプレス機に供給されたＵ成形体の側面を締め付けてしずく形断面に成形した後、しずく形成形体を前記Ｏプレス機にてＯ形状に成形することを特徴とする溶接鋼管の成形方法。
（２）（１）に記載の成形方法に用いられる成形装置であって、前記Ｏプレス機の両側に、前記Ｕ成形体の側面に当接して該側面を締め付けるプッシュロッドと該プッシュロッドを駆動する作動シリンダーを有する一対の締め付け装置が配置されていることを特徴とする溶接鋼管の成形装置。
（３）前記一対の締め付け装置は、前記Ｏプレス機の長手方向に隣接する前記締め付け装置の中心同士の間隔が３ｍ以下で配置されていることを特徴とする（２）に記載の溶接鋼管の成形装置。
（４）前記一対の締め付け装置が上下方向に移動可能であることを特徴とする（２）または（３）に記載の溶接鋼管の成形装置。
（５）前記一対の締め付け装置の前記Ｕ成形体の側面に当接する前記プッシュロッドの先端部が回転自在なローラを有することを特徴とする（２）〜（４）のいずれかに記載の溶接鋼管の成形装置。
（６）（１）に記載のしずく形断面への成形工程、および、Ｏ形状への成形工程を含む、ＵＯＥ方式による溶接鋼管の製造方法。
（７）（２）〜（５）のいずれかに記載の成形装置を有する溶接鋼管の製造設備。

本発明により、搬送不良などの二次的な問題を発生させることなく、従来Ｏ成形過程で発生していたＯプレス機の上ダイスのカリバー面とＵ成形体の幅端部との擦り現象が無くなり、上ダイスのカリバー面の摩耗を低減し、上ダイスを長寿命化することが可能となる。

したがって、ＵＯＥ方式による溶接鋼管、特に高強度鋼管の生産性向上と製造コスト低減に多大に寄与するものである。

本発明の成形方法を模式的に示す図である。 本発明の成形装置を模式的に示す図である。 従来のＯ成形過程を模式的に示す図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明に係る溶接鋼管の成形装置の正面図と成形過程を模式的に示した図である。本発明の成形装置は、Ｏプレス機の両側にＵ成形体１の側面に当接してＵ成形体１の側面を締め付けるプッシュロッド５を有する一対の締め付け装置４が前記Ｏプレス機の全長に亘って等間隔で配置されている。まず、Ｕプレスで成形されたＵ成形体１は、上ダイス２を上方に移動したＯプレス機内に搬送され、所定の位置に停止して下ダイス３のカリバー面３ａで保持される（図１（ａ））。次に、Ｕ成形体１の両側面を締め付け装置４のプッシュロッド５によってＵ成形体１の幅方向の両端部１ａ、１ｂが全長に亘って当接するまで締め付け、断面形状がしずく形状であるしずく形成形体１とする（図１（ｂ））。その後、プッシュロッド５をＯプレス機の上ダイス２の移動領域と干渉しない位置まで退避させた後、Ｏプレス機の上ダイス２を下降させ、上ダイス２のカリバー面２ａの頂部が幅方向の両端部１ａ、１ｂが当接した前記しずく形成形体１の頂点に接触させる（図２（ｃ））。さらに上ダイス２を降下させ、前記しずく形成形体１の斜面部１ｃ、１ｄが、上ダイス２のカリバー面２ａの頂部と、斜角部１ｃ、１ｄの下ダイス３のカリバー面３ａとの各接触点１ｅ、１ｆと、を支点とした張出変形により、しずく形断面を上ダイス２と下ダイス３のカリバー面２ａ、３ａで形成される円形断面とする（図２（ｄ））。

上記の成形方法では、しずく形成形体１を搬送することなく、Ｏプレス機によるＯ成形がしずく形成形体１を押圧することから開始されるので、前記擦り現象は発生せず、Ｏプレス機の上ダイスのカリバー面の摩耗が著しく低減される。

次に、本発明の成形装置の一例を模式的に図２に示す。図２（ａ）は正面図であり、図２（ｂ）はＯプレス機と締め付け装置全体を上方から見た図である。
本発明の成形装置では、Ｏプレス機の両側に、Ｕ成形体１の側面に当接して該側面を締め付けるプッシュロッド５と、プッシュロッド５がＯプレス機の上ダイス２の移動領域へ進退するのを容易にするためにプッシュロッド５を駆動する作動シリンダー６と、を有する締め付け装置４が配置されていることが好ましい。

また、締め付け装置４は、Ｏプレス機の長手方向に、例えば、全長に亘って配置されることが好ましく、特に、Ｏプレス機の長手方向に隣接する締め付け装置４の中心同士の間隔が３ｍ以下で配置されることがより好ましい。間隔が３ｍを超えるとＵ成形体１の全長に亘って、均一に変形させることが困難となる。

さらに、種々の径の溶接鋼管の成形に対応するため、締め付け装置４は、上下方向に移動可能であることが好ましい。締め付け装置４が上下方向に移動可能であれば、Ｕ成形体１を締め付ける際に、製造しようとする溶接鋼管の径に応じて選択される適切な位置において締め付けを実施することができ、より効率的にしずく形成形体を得ることができるからである。

また、Ｕ成形体１を締め付けによって変形させる際、前記Ｕ成形体１に当接しているプッシュロッド５の先端部が前記Ｕ成形体１の側面の変形に容易に追従できるように、プッシュロッド５が先端部に回転自在なローラ７を有することが好ましい。プッシュロッド５が先端部に回転自在なローラ７を備えていれば、Ｕ成形体１を締め付ける工程において、仮にＵ成形体の変形に伴いプッシュロッド５の先端部とＵ成形体１との接触位置が変わってもより安定して締め付け作業を継続できるからである。

回転自在なローラは、その長さが、短すぎると、締め付けの際、ロール表面の単位面積当たりの押圧力が過大となり、押し疵発生の原因となる可能性がある。逆に、回転自在なローラが長すぎると、ローラの長さ全体に力を加えるためには設備が大型化して、コスト増加につながるおそれがある。よって、回転自在なローラの長さは、１００〜２００ｍｍの範囲内にあることが好ましく、１２０〜１８０ｍｍの範囲内にあることがより好ましい。
なお、回転自在なローラの表面は、Ｕ成形体の表面疵発生を抑制する観点から、ゴム系の材料とすることが好ましい。

上述の、しずく形断面への成形、および、それに引き続くＯ形状への成形以外は、通常のＵＯＥ鋼管の製造方法を適用すれば、本発明の溶接鋼管を製造することができる。
また、上述の、締め付け装置を備えたＯプレス機以外は、通常のＵＯＥ鋼管の製造設備を備えることにより、本発明のかかる溶接鋼管の製造設備とすることができる。

１ Ｕ成形体〜しずく形成形体〜Ｏ成形体
１ａ、１ｂ Ｕ成形体の幅方向両端部
２ 上ダイス
２ａ 上ダイスのカリバー面
３ 下ダイス
３ａ 下ダイスのカリバー面
４ 締め付け装置
５ プッシュロッド
６ 作動シリンダー
７ ローラ

Claims (6)

1. ＵＯＥ方式による溶接鋼管の成形方法において、Ｏプレス機に供給されて該Ｏプレス機内で停止したＵ成形体の側面を前記Ｏプレス機の長手方向を回転軸方向とする回転自在なローラで締め付けて前記Ｕ成形体の幅方向の両端部が当接したしずく形断面に成形した後、該しずく形断面に成形されてなるしずく形成形体を前記Ｏプレス機にてＯ形状に成形することを特徴とする溶接鋼管の成形方法。
2. 請求項１に記載の成形方法に用いられる成形装置であって、前記Ｏプレス機の両側に、前記Ｕ成形体の側面に当接して該側面を締め付けるプッシュロッドと該プッシュロッドを駆動する作動シリンダーを有する一対の締め付け装置が配置され、前記プッシュロッドの先端部が前記Ｏプレス機の長手方向を回転軸方向とする回転自在なローラを有することを特徴とする溶接鋼管の成形装置。
3. 前記一対の締め付け装置は、前記Ｏプレス機の長手方向に隣接する前記締め付け装置の中心同士の間隔が３ｍ以下で配置されていることを特徴とする請求項２に記載の溶接鋼管の成形装置。
4. 前記一対の締め付け装置が上下方向に移動可能であることを特徴とする請求項２または３に記載の溶接鋼管の成形装置。
5. 請求項１に記載のしずく形断面への成形工程、および、Ｏ形状への成形工程を含む、ＵＯＥ方式による溶接鋼管の製造方法。
6. 請求項２〜４のいずれかに記載の成形装置を有する溶接鋼管の製造設備。

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