JP6697928B2 - 鋼管製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管の製造設備に関するものであり、特に、ロール成形により大径鋼管を製造する設備に関するものである。

従来、この種の鋼管製造設備においては、素材である鋼板を連続的に払出し、ブレークダウンロール、クラスタロール及びフィンパスロールに順次通して、鋼板の幅方向の両側のエッジ部が対向するように湾曲成形し、対向するエッジ部を溶接することで円形中空状の鋼管を製造する。

この種の鋼管製造設備においては、鋼板がフィンパスロールを通過してスクイズロールを通過する直前に、鋼板に対して高周波電流を流すことで、鋼板の幅方向のエッジ部を溶融させ、スクイズロールで当該エッジ部に圧力をかけることで溶接する。ここで、当該エッジ部の溶接の品質は、当該エッジ部を溶接する際に当該エッジ部の溶接点を中心として当該エッジ部の軌跡がなす角度（収束角度）に影響する。具体的には、当該収束角度が所定の角度より小さいと溶接時の入熱が小さくなるため、冷接等の溶接欠陥が発生し易くなる。また、当該収束角度が所定の角度より大きいと溶接時の入熱が大きくなるため、酸化物を巻き込んで介在物割れが発生し易くなる。

そこで、当該エッジ部の溶接を適切な上記収束角度で行うために、当該収束角度を所定の角度で保持する鋼管製造設備が開発されている。例えば、特許文献１には、スクイズロールの手前で左右に移動可能な２分割構造のフィン部を備えたシームガイドロールを用いて、シームガイドロールのフィン部の幅を変更することにより、電縫溶接部のＶ角（収束角度）を調整する鋼管製造設備が開示されている。

特開２００６−２８９４４６号公報

しかしながら、特許文献１に示す鋼管製造設備においては、フィンパスロールと、スクイズロールと、の間の所定の一地点において、単体のシームガイドロールによって上記エッジ部間の間隔を保持することにより、電縫溶接部のＶ角（収束角度）を調整していることから、ロール成形の際に鋼板のエッジ部が搬送方向に対して左右方向にズレ易い大径鋼管を製造する場合には、当該ズレにより電縫溶接部のＶ角（収束角度）を所定の角度で一定に保持することが充分にできず、適切な収束角度で鋼板のエッジ部の溶接を安定して行うことができないという問題があった。

そこで、本発明は、スクイズロールにおいて鋼板の両側のエッジ部同士を突き合わせて溶接する際に、両側のエッジ部の溶接点を中心としてエッジ部の軌跡がなす角度を適切な角度で一定に保持して、当該エッジ部の溶接を安定して行うことが可能な鋼管製造設備を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上であり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明の鋼管製造設備は、鋼板をブレークダウンロール、クラスタロール及びフィンパスロールに順次通して、前記鋼板の幅方向の両側のエッジ部が対向するように湾曲成形し、スクイズロールにおいて前記両側のエッジ部同士を突き合わせて溶接して円管状の鋼管を成形する鋼管製造設備であって、前記スクイズロールにおいて前記両側のエッジ部同士を突き合わせて溶接する際に前記両側のエッジ部の溶接点を中心として前記エッジ部の軌跡がなす角度を調整する角度調整装置を備え、前記角度調整装置は、前記両側のエッジ部を所定の間隔で保持する複数のロールにより構成され、前記複数のロールは、前記フィンパスロールと、前記スクイズロールと、の間に、前記鋼板の搬送方向に沿って設けられ、前記複数のロールのうち前記スクイズロール側に設けられるロールは、湾曲形成される前記鋼板の上部に配置され、前記鋼板のエッジ部の外周部に当接するロール本体と、前記ロール本体に形成され前記鋼板のエッジ部の先端に当接するフィンと、から構成され、前記複数のロールのうち前記フィンパスロール側に設けられるロールは、湾曲形成される前記鋼板の両側のエッジ部の間に配置され、前記鋼板の搬送方向に対して水平に直交する方向に回転して、前記鋼板のエッジ部の先端に当接するものである。
上記構成では、鋼板の搬送方向に沿って設けられる複数のロールによって、鋼管の両側
のエッジ部間を所定の間隔で保持する。
また、上記構成では、フィンパスロール側に設けられるロールは、鋼板の搬送方向に対して水平に直交する方向に回転した状態で両側のエッジ部間を所定の間隔で保持する。

本発明の鋼管製造設備によれば、鋼板の搬送方向に沿って設けられる複数のロールによって両側のエッジ部間を所定の間隔で保持することから、鋼管の両側のエッジ部間の間隔を、フィンパスロールからエッジ部の溶接点まで、所定の間隔で保持することができる。そのため、両側のエッジ部の溶接点を中心としてエッジ部の軌跡がなす角度（収束角度）を適切な角度で一定に保持することができ、当該エッジ部の溶接を安定して行うことができる。

本発明の実施の形態に係る鋼管製造設備を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る鋼管製造設備の角度調整装置を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は、図２のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は、図２のＣ−Ｃ断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る鋼管製造設備１０を図面に基づき説明する。

図１に示すように、鋼管製造設備１０は、鋼板１２の幅方向（鋼板１２の搬送方向Ｈに対して水平に直交する方向）の両側のエッジ部１２Ａ（図２）が対向するように湾曲成形し、両側のエッジ部１２Ａ同士を突き合わせて溶接して円管状の鋼管１１を成形する設備である。

鋼管製造設備１０においては、円管状の鋼管１１を製造するに当たり、この鋼管１１に見合う所定の板厚、長さの素材である鋼板１２がコイル（ロール）状で準備される。鋼板１２は、ピンチローラ等から構成される巻き戻し装置１３により巻き戻された後、レベリング装置１４により平らに矯正される。そして、鋼板１２の巻き戻し先端部分のみが切断装置１５により切断除去される。

巻き戻されて連続移動される鋼板１２は、トリミング装置１６により両側のエッジ部１２Ａが切断除去される。次いで、鋼板１２は、その幅方向の両側のエッジ部１２Ａが対向するように、プリフォーム装置１７によって緩やかなＲ状に成形された後、複数のブレークダウンロール１８Ａからなるブレークダウン装置１８によって徐々に円弧状に湾曲成形される。

円弧状に湾曲成形された鋼板１２は、複数のクラスタロール１９Ａからなるクラスター装置１９において、その上部の一対の垂直板部分が内側へと曲げ成形される。そして、複数のフィンパスロール２０Ａからなるフィンパス装置２０によって徐々に円管状に成形され、その幅方向の両側のエッジ部１２Ａ間が当接された円管状の鋼管１１がプレス成形される。円管状の鋼管１１は高周波抵抗溶接機２１に入り、加熱による溶融方式の溶接が施工された後、切削装置２２により外面ビートが切削され、シーム溶接部１１Ａ（図２）を有する円管状の鋼管１１が製造される。

図２に示すように、鋼管製造設備１０においては、フィンパス装置２０において円管状に成形された鋼板１２のエッジ部１２Ａが、フィンパス装置２０の下流側に配置されるスクイズロール３０に誘導される。そして、鋼板１２のエッジ部１２Ａは、高周波抵抗溶接機２１によって溶融されるとともに、その溶接点１２Ｂにおいてスクイズロール３０によって圧接されながら溶接される。

ここで、鋼板１２がスクイズロール３０に誘導される際には、鋼板１２の両側のエッジ部１２Ａ同士を突き合わせて溶接する際に両側のエッジ部１２Ａの溶接点１２Ｂを中心としてエッジ部１２Ａの軌跡がなす角度（以下、「収束角度θ」という）を所定の角度で保持するために、鋼板１２の両側のエッジ部１２Ａの間隔Ｗ（両側のエッジ部１２Ａの端面間の間隔）を一定に保持する必要がある。そして、当該間隔Ｗを、フィンパス装置２０の最下流に配置されるフィンパスロール２０Ａからエッジ部１２Ａの溶接点１２Ｂまでの間で、一定の間隔で徐々に狭めながら保持する必要がある。そこで、鋼管製造設備１０には、当該間隔Ｗを一定の間隔で徐々に狭めながら保持することで収束角度θを調整する角度調整装置４０が、フィンパス装置２０（フィンパスロール２０Ａ）と、スクイズロール３０と、の間に設けられている。

図２及び図３に示すように、角度調整装置４０は、複数のロール４１、４２、４３、４４により構成される。複数のロール４１、４２、４３、４４は、鋼板１２の搬送方向Ｈに沿って所定の間隔で設けられる。また、角度調整装置４０は、スクイズロール３０側（鋼板１２の搬送方向Ｈの下流側）に配置される第１及び第２ロール４１、４２と、フィンパス装置２０（フィンパスロール２０Ａ）側（鋼板１２の搬送方向Ｈの上流側）に配置される第３及び第４ロール４３、４４とが、異なる構成のロールにより構成されている。

図２から図４に示すように、スクイズロール３０側に配置される第１及び第２ロール４１、４２は、搬送ローラ６０によって搬送される鋼版１２の上部に配置される。第１及び第２ロール４１、４２は、鋼板１２の幅方向（鋼板１２の搬送方向Ｈに対して水平に直交する方向）に延設され、回転可能に支持される回転軸４６と、回転軸４６に固定されるロール本体４７と、ロール本体４７の中央部に形成されるフィン４８と、から構成される。

図４（ａ）に示すように、ロール本体４７は、湾曲成形された鋼板１２の外周側（外側）に設けられ、そのロール面４７Ａが鋼板１２のエッジ部１２Ａに外周側（外側）から当接することで、鋼板１２のエッジ部１２Ａの上下方向の位置決めを行う。

フィン４８は、ロール本体４７から環状に突出して形成され、その突出した部分が、対向する鋼板１２のエッジ部１２Ａの間から湾曲成形される鋼板１２の内部へ挿入された状態で回転する。フィン４８は、そのフィン幅Ｄが、エッジ部１２Ａの間隔Ｗ、及び第１ロール４１或いは第２ロール４２とスクイズロール３０との距離によって設定される。第１ロール４１は、第２ロール４２より下流側であって、エッジ部１２Ａの間隔Ｗが狭い位置に配置されるため、そのフィン幅Ｄは、第２ロール４２のフィン幅Ｄより短く設定されている。フィン４８は、その一部分が鋼板１２のエッジ部１２Ａの先端に内側から当接することで、エッジ部１２Ａにおける鋼板１２の幅方向の位置決めを行うとともに、エッジ部１２Ａの間隔Ｗを所定の間隔に保持する。

図２から図４に示すように、フィンパス装置２０側に配置される第３及び第４ロール４３、４４は、フィンパス装置２０によって湾曲成形される鋼板１２の内側（両側のエッジ部１２Ａの間）に配置される。第３及び第４ロール４３、４４は、鉛直方向に延設され回転可能に支持され回転軸４９と、回転軸４９に固定されるロール本体５０と、から構成される。

図４（ｂ）に示すように、ロール本体５０は、湾曲成形された鋼板１２の内周側（内側）に設けられ、そのロール面５０Ａが、鋼板１２の搬送方向に対して水平に直交する方向に回転可能な状態で、鋼板１２の内周側（内側）からエッジ部１２Ａの先端に当接する。ロール本体５０のロール面５０Ａを鋼板１２の内周側（内側）からエッジ部１２Ａの先端に当接させることで、エッジ部１２Ａの溶接点１２Ｂから離れた位置において、エッジ部１２Ａが湾曲成形された鋼板１２の内周側（内側）から外周側（外側）に押圧された状態で保持されるため、エッジ部１２Ａの間隔Ｗをより所定の間隔で保持し易くなり、収束角度θを所定の角度で確実に保持することができる。

第３ロール４３は、そのロール本体５０のロール面５０Ａが鋼板１２の搬送方向左側のエッジ部１２Ａの先端に当接する。また、第４ロール４４は、そのロール本体５０のロール面５０Ａが鋼板１２の搬送方向右側のエッジ部１２Ａの先端に当接する。このように、角度調整装置４０は、フィンパス装置２０（フィンパスロール２０Ａ）側の鋼板１２の両側のエッジ部１２Ａを一対のロール４３、４４によって保持する。なお、上記実施の形態においては、第３ロール４３が鋼板１２の搬送方向左側のエッジ部１２Ａに当接し、第４ロール４４が鋼板１２の搬送方向右側のエッジ部１２Ａにそれぞれ当接しているが、これに限定されるものではなく、第３ロール４３が鋼板１２の搬送方向右側のエッジ部１２Ａに当接し、第４ロール４４が鋼板１２の搬送方向左側のエッジ部１２Ａにそれぞれ当接しても構わない。

以上のように、上記構成によれば、鋼板１２の搬送方向に沿って設けられる複数のロール４１、４２、４３、４４によって両側のエッジ部１２Ａ間を所定の間隔で保持することから、鋼板１２の両側のエッジ部１２Ａの間隔Ｗを、フィンパスロール２０Ａからエッジ部１２Ａの溶接点１２Ｂまで、所定の間隔で保持することができる。そのため、両側のエッジ部１２Ａの溶接点１２Ｂを中心としてエッジ部１２Ａの軌跡がなす角度（収束角度θ）を適切な角度で一定に保持することができ、エッジ部１２Ａの溶接を安定して行うことができる。

１０ 鋼管製造設備
１１ 鋼管
１２ 鋼板
１２Ａ エッジ部
１２Ｂ 溶接点
１８Ａ ブレークダウンロール
１９Ａ クラスタロール
２０Ａ フィンパスロール
３０ スクイズロール
４０ 角度調整装置
４１ 第１ロール（複数のロール）
４２ 第２ロール（複数のロール）
４３ 第３ロール（複数のロール）
４４ 第４ロール（複数のロール）
Ｗ 間隔

Claims (1)

1. 鋼板をブレークダウンロール、クラスタロール及びフィンパスロールに順次通して、前記鋼板の幅方向の両側のエッジ部が対向するように湾曲成形し、スクイズロールにおいて前記両側のエッジ部同士を突き合わせて溶接して円管状の鋼管を成形する鋼管製造設備であって、
   前記スクイズロールにおいて前記両側のエッジ部同士を突き合わせて溶接する際に前記両側のエッジ部の溶接点を中心として前記エッジ部の軌跡がなす角度を調整する角度調整装置を備え、
   前記角度調整装置は、前記両側のエッジ部を所定の間隔で保持する複数のロールにより構成され、
   前記複数のロールは、前記フィンパスロールと、前記スクイズロールと、の間に、前記鋼板の搬送方向に沿って設けられ、
   前記複数のロールのうち前記スクイズロール側に設けられるロールは、
   湾曲形成される前記鋼板の上部に配置され、
   前記鋼板のエッジ部の外周部に当接するロール本体と、前記ロール本体に形成され前記鋼板のエッジ部の先端に当接するフィンと、から構成され、
   前記複数のロールのうち前記フィンパスロール側に設けられるロールは、
   湾曲形成される前記鋼板の両側のエッジ部の間に配置され、
   前記鋼板の搬送方向に対して水平に直交する方向に回転して、前記鋼板のエッジ部の先端に当接すること
   を特徴とする鋼管製造設備。

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