JP6879118B2 - 電縫鋼管の曲がり矯正方法および鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電縫鋼管の曲がり矯正方法および鋼管の製造方法に関する。

電縫鋼管を製造する際には、まず、帯鋼が管状に成形され、その後、帯鋼の幅方向における両端部が溶接される。溶接部（シーム部）には、靭性および硬さ等の品質調整のためにシーム熱処理が施される場合が多い。さらに、シーム熱処理が施された電縫鋼管に対して、複数のロールスタンドを用いて、サイザー工程が実施される。これにより、電縫鋼管の外径が調整される。その後、電縫鋼管は、所定の長さに切断される。

ところで、上記のようにして製造される電縫鋼管には、製造工程における種々の要因により、曲がりが発生する場合がある。具体的には、電縫鋼管全体が円弧状に湾曲する場合がある。

そこで、従来、上記のような曲がりの発生を抑制するための方法が提案されている。例えば、特許文献１には、電縫鋼管の曲がりをサイザー工程で矯正する方法が開示されている。

特許文献１に開示された方法では、外径測定装置の測定値に基づいて、演算処理装置によって電縫鋼管の曲がり量が求められる。さらに、求められた電縫鋼管の曲がり量に基づいて、位置決め装置によってサイザーロールの圧下量が制御される。具体的には、特許文献１には、サイザーがＮｏ．１〜Ｎｏ．４のサイザーロールから構成される場合、Ｎｏ．３のサイザーロールの軸心を変更することによって、電縫鋼管の曲がり矯正を行うことができると記載されている。

特開平６−２４６３４１号公報

しかしながら、本発明者らの種々の検討の結果、特許文献１に記載されているように単にサイザーロールの軸心を変更しても、電縫鋼管の曲がりを適切に矯正できない場合があることが分かった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、電縫鋼管の曲がり矯正を適切に行うことができる方法を提供することを目的とする。

本発明は、下記の電縫鋼管の曲がり矯正方法および鋼管の製造方法を要旨とする。

（１）母材およびシーム部を有する電縫鋼管の曲がりを矯正する方法であって、
複数のサイザーロールをそれぞれ備えた複数のスタンドを配置する配置工程と、
前記電縫鋼管を進行させつつ前記複数のスタンドによって前記電縫鋼管を縮径加工するサイザー工程と、を備え、
前記複数のスタンドは、前記電縫鋼管の進行方向における一端に位置する一端スタンド、前記進行方向における他端に位置する他端スタンド、および前記進行方向において前記一端スタンドと前記他端スタンドとの間に位置する１以上の中間スタンドを含み、
前記一端スタンドにおける前記複数のサイザーロールの中心と前記他端スタンドにおける前記複数のサイザーロールの中心とを結ぶ直線をパスラインとし、
前記サイザー工程では、前記シーム部が前記パスラインよりも上方または下方に位置するように前記電縫鋼管を進行させ、
前記サイザー工程において前記シーム部が前記パスラインよりも上方に位置するように前記電縫鋼管を進行させる場合には、前記配置工程において、少なくとも一つの前記中間スタンドの前記複数のサイザーロールの中心が前記パスラインよりも所定距離上方に位置するように前記複数のスタンドを配置し、
前記サイザー工程において前記シーム部が前記パスラインよりも下方に位置するように前記電縫鋼管を進行させる場合には、前記配置工程において、少なくとも一つの前記中間スタンドの前記複数のサイザーロールの中心が前記パスラインよりも所定距離下方に位置するように前記複数のスタンドを配置し、
前記配置工程では、前記母材の降伏応力および前記シーム部の降伏応力に基づいて、前記所定距離を設定する、電縫鋼管の曲がり矯正方法。

（２）前記サイザー工程前の前記電縫鋼管を縮径加工を行うことなく直線状に変形させたときに前記シーム部に生じるひずみε_Ｎ、少なくとも一つの前記中間スタンドによる絞りによって前記母材が降伏するときに前記シーム部に生じるひずみε_Ｓ１、および前記シーム部が降伏するときに前記シーム部に生じるひずみε_Ｓ２に基づいて、下記式（ｉ）で求められるひずみ差分Δεを算出するひずみ算出工程をさらに備え、
前記配置工程では、前記算出工程で算出されたひずみ差分Δεに基づいて、前記所定距離を設定する、上記（１）に記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法。
Δε＝ε_Ｓ２−ε_Ｓ１−ε_Ｎ ・・・（ｉ）

（３）前記配置工程では、前記サイザー工程において少なくとも一つの前記中間スタンドを前記電縫鋼管が通過する際に前記シーム部が塑性変形するように、前記所定距離を設定する、上記（１）または（２）に記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法。

（４）前記サイザー工程前の前記電縫鋼管において、前記シーム部の曲率半径は、前記電縫鋼管の中心を通る仮想線の曲率半径よりも小さい、上記（１）から（３）のいずれかに記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法。

（５）前記シーム部の降伏応力が前記母材の降伏応力よりも高い場合、前記配置工程では、前記サイザー工程前の前記電縫鋼管に生じている曲がり量が小さいほど、前記所定距離を大きく設定する、上記（１）から（４）に記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法。

（６）前記母材の降伏応力と前記シーム部の降伏応力との差が、予め設定された閾値以下である場合には、前記配置工程において、前記中間スタンドの前記複数のサイザーロールの中心が前記パスライン上に位置するように、前記複数のスタンドを配置する、上記（１）から（４）のいずれかにに記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法。

（７）前記サイザー工程によって前記縮径加工を行う前記複数のスタンドは、前記一端スタンド、前記他端スタンド、および一つの前記中間スタンドによって構成される、上記（１）から（６）のいずれかに記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法。

（８）上記（１）から（７）のいずれかに記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法によって、曲がりが矯正された鋼管を得る、鋼管の製造方法。

本発明によれば、曲がりが適切に矯正された電縫鋼管を得ることができる。

図１は、従来のサイザー工程の一例を示す図である。 図２は、解析結果を示す図である。 図３は、解析結果を示す図である。 図４は、曲がり矯正時の母材およびシーム部に生じる応力を示す概略図である。 図５は、母材およびシーム部に生じるひずみと応力との関係を示す概略図である。 図６は、解析結果を示す図である。 図７は、シーム部に生じるひずみの算出方法の一例を説明するための図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る電縫鋼管の曲がり矯正方法を説明するための図であり、（ａ）は、電縫鋼管および複数のスタンドを示す概略側面図であり、（ｂ）は、電縫鋼管とスタンドとの関係を示す図である。

本発明者らは、有限要素解析（ＦＥＡ）を行って、サイザー工程後の電縫鋼管において曲がりが生じる要因について調査を行った。具体的には、図１に示すように、電縫鋼管１０を矢印Ｘで示す方向に進行させつつ、３つのスタンド２０ａ〜２０ｃを用いて電縫鋼管１０の縮径加工を行う場合について検討した。

なお、解析モデルでは、電縫鋼管１０は、軸方向に直交する断面において、上下方向の長さが水平方向の長さよりも大きい楕円形状（長軸：３２７ｍｍ、短軸：３１７ｍｍ）を有するものとした。電縫鋼管１０の厚みは、６．９ｍｍとした。スタンド２０ａ〜２０ｃはそれぞれ、電縫鋼管１０の周方向に配置された４つのサイザーロール２２によって電縫鋼管１０の縮径加工を行うものとした。また、電縫鋼管１０は、母材１２およびシーム部１４を有しているものとした。本解析では、電縫鋼管１０の軸方向に直交する断面においてシーム部１４が電縫鋼管１０の上端に位置する状態で、スタンド２０ａ〜２０ｃによるサイザー工程（縮径加工）を行う場合について検討した。また、本解析では、サイザー工程前の電縫鋼管１０は、シーム部１４を上記のように上端に位置させた場合に、下方に向かって凸となるように湾曲しているものとした。言い換えると、縮径加工を施していない状態では、電縫鋼管１０は、シーム部１４の曲率半径が電縫鋼管１０の中心を通る仮想線（図示せず）の曲率半径よりも小さくなるように湾曲する。

まず、母材１２の強度（降伏応力）とシーム部１４の強度（降伏応力）とが等しい電縫鋼管１０を、スタンド２０ａ〜２０ｃによって縮径加工する場合について解析を行った。詳細な説明は省略するが、実際の製造工程においては、サイザー工程前に、電縫鋼管１０に対して適切なシーム熱処理を施すことによって、母材１２の強度およびシーム部１４の強度を略等しくすることができる。

本解析では、スタンド２０ｂをスタンド２０ａ，２０ｃに対して上方に移動させて、サイザー工程後の電縫鋼管１０の曲がり量を調べた。具体的には、スタンド２０ａ，２０ｃに対するスタンド２０ｂの上方への移動量を０ｍｍ、３．１２ｍｍおよび９．３６ｍｍに設定して、サイザー工程前後における電縫鋼管１０の曲がり量を調べた。解析結果を、図２に示す。なお、電縫鋼管１０の曲がり量とは、電縫鋼管１０の軸方向の任意の位置における、シーム部１４の曲がり量を示す。図２においては、シーム部１４の２つの基準点（電縫鋼管１０の軸方向の矯正範囲（スタンド２０ａ〜２０ｃを通過した領域）の両端）を結ぶ直線と、上記矯正範囲内の任意の位置におけるシーム部１４との上下方向の距離を、曲がり量として示している。また、図２の横軸の無次元矯正長さとは、電縫鋼管１０の任意の位置と一方の上記基準点との上記軸方向における距離を、スタンド２０ａとスタンド２０ｃとの上記軸方向における距離で除算して得られる値である。曲がり量が負の値で示される領域では、電縫鋼管１０が下方に向かって凸となるように湾曲していることを示し、曲がり量が正の値で示される領域では、電縫鋼管１０が上方に向かって凸となるように湾曲していることを示す。

図２に示す結果から、母材１２の強度とシーム部１４の強度とに差がない場合には、スタンド２０ｂの上方への移動量が大きくなることによって、補正後の電縫鋼管１０に生じる曲がり量が大きくなっていることが分かる。

また、本発明者らは、スタンド２０ｃを通過した直後の電縫鋼管１０に生じている相当塑性ひずみを評価した。その結果、図示は省略するが、スタンド２０ｃを通過した直後の鋼管に生じる相当塑性ひずみは、スタンド２０ｂの上記移動量(すなわち、スタンド２０ｂによる電縫鋼管１０の曲げ変形量)に依存せず、略一定であることが分かった。この結果から、電縫鋼管１０がスタンド２０ｃを通過する際には、主として絞り(周方向の圧縮)による影響を受けて電縫鋼管１０が塑性変形すると考えられる。つまり、電縫鋼管１０が各スタンド２０ａ〜２０ｃの直下を通過する際には、電縫鋼管１０が降伏した状態が維持されているため、スタンド２０ａ〜２０ｃを同じ高さに配置（直線状に配置）しただけでも、容易に直管化できると考えられる。

以上の結果から、母材１２の強度とシーム部１４の強度とに差がない場合には、スタンド２０ａ〜２０ｃを同じ高さに配置することによって、電縫鋼管１０の曲げ矯正を容易に行うことができると考えられる。

次に、本発明者らは、シーム部１４の強度（降伏応力）が母材１２の強度（降伏応力）よりも高い電縫鋼管１０を、スタンド２０ａ〜２０ｃによって縮径加工する場合について、同様の解析を行った。この解析では、スタンド２０ａ，２０ｃに対するスタンド２０ｂの上方への移動量を０ｍｍ、３０ｍｍおよび４５ｍｍに設定して、サイザー工程前後における電縫鋼管１０の曲がり量を調べた。解析結果を、図３に示す。なお、図３においては、シーム部１４の２つの基準点（電縫鋼管１０の軸方向における任意の矯正範囲の両端）を結ぶ直線と、上記矯正範囲内の任意の位置におけるシーム部１４との上下方向の距離を、曲がり量として示している。また、図３の横軸の無次元矯正長さとは、電縫鋼管１０の任意の位置と一方の上記基準点との上記軸方向における距離を、スタンド２０ａとスタンド２０ｃとの上記軸方向における距離で除算して得られる値である。曲がり量が負の値で示される領域では、電縫鋼管１０が下方に向かって凸となるように湾曲していることを示し、曲がり量が正の値で示される領域では、電縫鋼管１０が上方に向かって凸となるように湾曲していることを示す。

図３に示した結果から、シーム部１４の強度（降伏応力）が母材１２の強度（降伏応力）よりも高い場合には、スタンド２０ｂの移動量を０ｍｍに設定することによって、曲がり量が増加していることが分かる。この点については、母材１２の降伏応力とシーム部１４の降伏応力との差が影響していると考えられる。以下、図４および図５を参照しつつ説明する。

図４は、曲がり矯正を簡潔に説明するため、母材１２およびシーム部１４を弾完全塑性体と仮定した場合の曲がり矯正時の応力状態を示す概略図である。図４は、母材１２およびシーム部１４の二軸(電縫鋼管１０の周方向Ｃおよび軸方向Ｌ)の降伏曲面を説明する図である。図５は、図４の母材１２およびシーム部１４に生じるひずみと応力との関係を示す概略図である。

図１、図４および図５を参照して、電縫鋼管１０がスタンド２０ｂを通過する際には、スタンド２０ｂの複数のサイザーロール２２による絞りによって、母材１２には、母材１２の降伏応力σ_Ｙ１に相当する応力が生じる。これにより、母材１２が塑性変形する。すなわち、電縫鋼管１０が縮径加工される。一方、シーム部１４の降伏応力σ_Ｙ２は母材１２の降伏応力σ_Ｙ１よりも高いので、降伏応力σ_Ｙ１に相当する応力が生じることによって母材１２が塑性変形しても、シーム部１４は弾性変形した状態を維持する。すなわち、スタンド２０ｂの移動量が０ｍｍに設定されている場合、電縫鋼管１０がスタンド２０ｂを通過する際に、母材１２は塑性変形するが、シーム部１４は塑性変形しない。この場合、スタンド２０ｂを通過した後のシーム部１４のスプリングバック量が大きくなり、電縫鋼管１０の曲がり量が増加すると考えられる。なお、シーム部がわずかに塑性変形するよう縮径した場合も上記と同様にスプリングバック量は大きくなる。

したがって、上記のような曲がり量の増加を抑制するためには、スタンド２０ｂにおいて、シーム部１４を塑性変形させる必要があると考えられる。そのためには、母材１２の降伏応力およびシーム部１４の降伏応力に基づいて、スタンド２０ｂを通過する際にシーム部１４が塑性変形するように、スタンド２０ｂの位置を適切に調整すればよい。具体的には、スタンド２０ｂによって電縫鋼管１０に曲げ変形を与えて、シーム部１４を降伏させればよい。これにより、母材１２とシーム部１４とで降伏応力に差がある場合でも、電縫鋼管１０の曲がり矯正を適切に行うことができる。

なお、本発明者らは、シーム部１４が降伏するときにシーム部１４に生じるひずみε_Ｓ２と、スタンド２０ｂによる絞りによって母材１２が降伏するときにシーム部１４に生じるひずみε_Ｓ１との差に相当するひずみ差分Δε_Ｓを、電縫鋼管１０に与えることを検討した。具体的には、スタンド２０ｂによる絞りによってシーム部１４（母材１２）に生じるひずみε_Ｓ１に加えてさらに、スタンド２０ｂによって電縫鋼管１０に曲げ変形を与えることによって、シーム部１４にひずみ差分Δε_Ｓを与えることを考えた。なお、ひずみ差分Δε_Ｓは、電縫鋼管１０の軸方向におけるひずみ量を示す。

ただし、上述のように、一般に、サイザー工程前の電縫鋼管１０においても曲げが生じていることが考えられる。この場合には、スタンド２０ｂをスタンド２０ａ，２０ｃに対して上方へ移動させなくても、電縫鋼管１０がスタンド２０ｂを通過する際に、電縫鋼管１０に曲げ変形が加えられる。すなわち、サイザー工程前の電縫鋼管１０において曲げが生じている場合には、スタンド２０ａ〜２０ｃが同じ高さに配置（直線状に配置）されている場合でも、電縫鋼管１０がスタンド２０ｂを通過する際に、電縫鋼管１０を直線状に変形させるように、電縫鋼管１０に対して曲げ変形が加えられる。これにより、該曲げ変形に基づくひずみがシーム部１４に与えられる。したがって、電縫鋼管１０の曲がりをより適切に矯正するためには、サイザー工程前の電縫鋼管１０を、縮径加工を行うことなく直線状に変形させたときにシーム部１４に生じるひずみε_Ｎを考慮した下記式（ｉ）で求められるひずみ差分Δεを、スタンド２０ｂによる曲げ変形によってシーム部１４に与えることが好ましいと考えられる。このようにして算出されるひずみ差分Δεをシーム部１４に与えることによって、母材１２の塑性変形量が大きくなり過ぎることを防止しつつ、電縫鋼管１０の曲がり矯正を適切に行うことができる。なお、Δεは、電縫鋼管１０の軸方向におけるひずみ量を示す。
Δε＝ε_Ｓ２−ε_Ｓ１−ε_Ｎ ・・・（ｉ）

なお、電縫鋼管１０の外径をＤとすると、スタンド２０ｂによる曲げ変形によって、シーム部１４にひずみ差分Δεに相当するひずみを生じさせるためには、シーム部１４が、下記式（ii）で示される曲率半径ρを有するように、スタンド２０ｂの位置を調整すればよい。言い換えると、電縫鋼管１０を側方から見た場合に（図１に示す状態において）、シーム部１４が下記式（ii）で示される曲率半径ρで曲がるように、スタンド２０ｂによって電縫鋼管１０に曲げ変形を加えればよい。
ρ＝（Ｄ／２）／Δε ・・・（ii）

また、本発明者らは、サイザー工程前の電縫鋼管１０に生じている曲がり量と、スタンド２０ｂの位置との関係を調査するために、さらに解析を行った。具体的には、サイザー工程前の曲がり量が大きい電縫鋼管１０（鋼管Ｎｏ．１）、およびサイザー工程前の曲がり量が小さい電縫鋼管１０（鋼管Ｎｏ．２）について、スタンド２０ｂの上方への移動量を３０ｍｍに設定して、サイザー工程後の電縫鋼管１０の曲がり量を調べた。解析結果を、図６に示す。なお、図６において、曲がり量とは、上述の図２および図３の場合と同様に、シーム部１４の曲がり量を示す。また、図６の横軸の無次元矯正長さについても、図３の横軸の無次元矯正長さと同様である。曲がり量が負の値で示される領域では、電縫鋼管１０が下方に向かって凸となるように湾曲していることを示し、曲がり量が正の値で示される領域では、電縫鋼管１０が上方に向かって凸となるように湾曲していることを示す。なお、鋼管Ｎｏ．１および鋼管Ｎｏ．２のいずれも、サイザー工程前においては、下方に向かって凸となるように湾曲しているものとする。

図６に示した結果から、スタンド２０ｂの移動量が等しい場合には、サイザー工程前の曲がり量が大きい鋼管Ｎｏ．１の方が、サイザー工程後に曲がり量が低下していることが分かる。これは、スタンド２０ｂの移動量が等しい場合には、曲がりが小さい鋼管Ｎｏ．２に比べて、曲がりが大きい鋼管Ｎｏ．１の方が、スタンド２０ｂによって与えられる曲げ変形量が大きくなり、シーム部１４に大きなひずみが与えられるからだと考えられる。この結果から、電縫鋼管１０の曲がりを適切に矯正するためには、サイザー工程前の電縫鋼管１０に生じている曲がり量（より具体的には、シーム部１４に生じている曲がり量）が小さいほど、スタンド２０ｂの移動量を大きく設定することが好ましいことが分かった。

なお、電縫鋼管１０の製造現場において、サイザー工程前の電縫鋼管１０（シーム部１４）の曲がり量を正確に測定することは難しい。そこで、例えば、電縫鋼管１０の曲がり矯正方法を実施する前に、サイザー工程を省略した（縮径加工が施されていない）電縫鋼管１０の曲がり量を測定して、測定された曲がり量を、サイザー工程前の電縫鋼管１０（シーム部１４）の曲がり量としてもよい。

例えば、電縫鋼管１０に対して縮径加工を行うことなくスタンド２０ａ〜２０ｃを通過させて、その電縫鋼管１０を所定の長さに切断して、切断された電縫鋼管１０において、電縫鋼管１０（シーム部１４）の曲がり量を測定してもよい。また、このようにして算出したシーム部１４の曲がり量に基づいて、シーム部１４に生じる上述のひずみε_Ｎを算出してもよい。以下、ひずみε_Ｎの算出方法の一例について、簡単に説明する。

図７は、ひずみε_Ｎの算出方法の一例を説明するための図である。図７は、縮径加工を行うことなくスタンド２０ａ〜２０ｃを通過させた後に所定の長さＬに切断した電縫鋼管１０のシーム部１４を示す概念図である。

図７を参照して、シーム部１４の曲がり量をＹとすると、シーム部１４の曲率半径Ｒは、下記式（iii）で示すことができる。なお、曲がり量Ｙは、例えば、実測することによって得られる。
Ｒ＝０．５（Ｙ^２＋（Ｌ／２）^２）／Ｙ ・・・（iii）

また、図７に示したシーム部１４を直線状に変形させたときに、電縫鋼管１０の軸方向においてシーム部１４に生じるひずみεは、上記曲率半径Ｒに対応するひずみとして、下記式（iv）で示すことができる。なお、下記式においてＤは、電縫鋼管１０の外径を示す。
ε＝（Ｄ／２）／（Ｒ−Ｄ／２） ・・・（iv）

上述したように、上記式（iv）によって求めたひずみεは、シーム部１４を直線状に変形させたときにシーム部１４に生じるひずみである。したがって、上記式（iv）によって求めたひずみεは、サイザー工程前の電縫鋼管１０を縮径加工を行うことなく直線状に変形させたときにシーム部１４に生じる上述のひずみε_Ｎに相当する。このようにして、ひずみε_Ｎを算出することができる。

（本発明の実施の形態）
本発明者らは、上記の知見に基づいて本発明を完成させた。以下、本発明の実施の形態に係る電縫鋼管の曲がり矯正方法について説明する。なお、本発明の実施の形態に係る鋼管の製造方法は、電縫鋼管から、以下に説明する電縫鋼管の曲がり矯正方法によって曲がりが矯正された鋼管を得る方法である。したがって、以下の電縫鋼管の曲がり矯正方法の説明は、本発明の実施の形態に係る鋼管の製造方法の説明を兼ねる。

なお、本実施形態において、電縫鋼管の曲がり矯正とは、サイザー工程後（縮径加工後）の電縫鋼管において曲がりが生じることを抑制できるように、電縫鋼管に加工を施すことをいう。したがって、サイザー工程前の電縫鋼管において曲がりが生じていない場合にも、サイザー工程後の電縫鋼管において曲がりが生じることを抑制するために、本実施形態にかかる電縫鋼管の曲がり矯正方法が利用できる。

図８は、本発明の実施の形態に係る電縫鋼管の曲がり矯正方法（以下、単に矯正方法と記載する。）を説明するための図であり、（ａ）は、電縫鋼管および複数のスタンドを示す概略側面図であり、（ｂ）は、電縫鋼管とスタンドとの関係を示す図である。図８（ａ）においては、サイザー工程における電縫鋼管の進行方向を矢印Ｘで示している。図８（ｂ）においては、図８（ａ）のｂ−ｂ線で示す位置における電縫鋼管とスタンドとの関係を示している。なお、図８（ｂ）においては、電縫鋼管のみを断面で示している。

（矯正方法の概略）
本実施形態に係る矯正方法は、電縫鋼管のシーム部に生じるひずみを算出するひずみ算出工程と、複数のスタンドを配置する配置工程と、電縫鋼管の縮径加工を行うサイザー工程とを備える。図８を参照して、本実施形態では、サイザー工程において、電縫鋼管１０の縮径加工（サイザー工程）を行いつつ、電縫鋼管１０の曲がり矯正を行う。本実施形態では、サイザー工程において、３つのスタンド２０ａ,２０ｂ,２０ｃが用いられる。

スタンド２０ａ，２０ｂ，２０ｃはそれぞれ、複数のサイザーロール２２を有している。本実施形態では、スタンド２０ａ，２０ｂ，２０ｃはそれぞれ、４つのサイザーロール２２を有している。なお、スタンド２０ａ，２０ｂ，２０ｃとしては、公知の種々のスタンド（従来のサイザー工程において使用されるスタンド）を利用できるので、スタンド２０ａ，２０ｂ，２０ｃの詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る矯正方法によって曲がりが矯正される電縫鋼管１０は、母材１２およびシーム部１４を有している。電縫鋼管１０を製造する際には、例えば、帯鋼（母材１２）を図示しない複数のスタンド（ロール群）によって管状に成形し、その後、帯鋼の幅方向における両端部が溶接される。これにより、シーム部１４を有する電縫鋼管１０が得られる。サイザー工程前の電縫鋼管１０に対して、例えば、アニール処理等のシーム熱処理を行なってもよい。なお、本実施形態に係る矯正方法において曲がり矯正が行われる電縫鋼管１０は、公知の種々の方法によって製造できるので、電縫鋼管１０の製造方法の詳細な説明は省略する。

なお、以下の説明では、複数のスタンド２０ａ〜２０ｃのうち、電縫鋼管１０の進行方向Ｘにおける後端（一端）に配置されるスタンド２０ａを一端スタンド２０ａと呼び、進行方向Ｘにおける前端（他端）に配置されるスタンド２０ｃを他端スタンド２０ｃと呼び、進行方向Ｘにおいて一端スタンド２０ａと他端スタンド２０ｃとの間に配置されるスタンド２０ｂを中間スタンド２０ｂと呼ぶ。また、一端スタンド２０ａにおける複数のサイザーロール２２の中心Ｃａと他端スタンド２０ｃにおける複数のサイザーロール２２の中心Ｃｃとを結ぶ直線をパスラインＰと呼ぶ。

（ひずみ算出工程）
ひずみ算出工程では、縮径加工が施されていない電縫鋼管１０を直線状に変形させたときにシーム部１４に生じるひずみε_Ｎ、母材１２が降伏するときにシーム部１４に生じるひずみε_Ｓ１、およびシーム部１４が降伏するときにシーム部１４に生じるひずみε_Ｓ２に基づいて、上述の（ｉ）式を用いてひずみ差分Δεを算出する。

ひずみε_Ｎは、図７で説明した上述の方法によって算出することができる。ひずみε_Ｓ１およびひずみε_Ｓ２は、例えば、引張試験によって求めることができる。本実施形態では、例えば、母材１２およびシーム部１４からそれぞれ採取した引張試験片を用いて引張試験を行うことによって、母材１２およびシーム部１４の降伏応力およびひずみε_Ｓ１，ε_Ｓ２を求めることができる。本実施形態では、電縫鋼管１０の軸方向が引張試験片の長手方向になるように、母材１２およびシーム部１４から引張試験片を採取する。なお、母材１２の引張試験片は、電縫鋼管１０の周方向において、例えばシーム部１４と反対の位置から採取する。また、本実施形態では、母材１２が降伏するときとは、例えば、母材１２に、予め設定された永久ひずみが生じるときを意味し、シーム部１４が降伏するときとは、例えば、シーム部１４に、予め設定された永久ひずみが生じるときを意味する。

（配置工程）
図８（ｂ）を参照して、配置工程では、中間スタンド２０ｂの複数のサイザーロール２２の中心Ｃｂが、パスラインＰよりも所定距離上方または下方に位置するように、スタンド２０ａ〜２０ｃを配置する。上記所定距離は、後述するサイザー工程において電縫鋼管１０が中間スタンド２０ｂを通過する際に、シーム部１４が塑性変形するように設定される。本実施形態では、母材１２の降伏応力およびシーム部１４の降伏応力を考慮して、上記所定距離が設定される。具体的には、母材１２の降伏応力とシーム部１４の降伏応力との差が、予め設定された閾値（例えば、１００ＭＰａ）以下である場合には、上記所定距離は０に設定される。すなわち、中間スタンド２０ｂの中心ＣｂがパスラインＰ上に位置するように、スタンド２０ａ〜２０ｃが配置される。

一方、シーム部１４の降伏応力と母材１２の降伏応力との差が上述の閾値よりも大きく、かつシーム部１４の降伏応力が母材１２の降伏応力よりも高い場合には、以下に説明するように、中間スタンド２０ｂを配置する。すなわち、図８に示すように、後述するサイザー工程において、シーム部１４がパスラインＰよりも上方に位置するように電縫鋼管１０を進行させる場合には、配置工程において、中間スタンド２０ｂの中心ＣｂをパスラインＰよりも所定距離ｄだけ上方に位置させる。所定距離ｄは、算出工程において算出されたひずみ差分Δεに基づいて設定される。具体的には、後述するサイザー工程において、中間スタンド２０ｂから電縫鋼管１０に加えられる曲げ変形によってシーム部１４が上述の（ii）式で示される曲率半径ρで曲がるように、所定距離ｄが設定される。図示は省略するが、後述するサイザー工程において、シーム部１４がパスラインＰよりも下方に位置するように電縫鋼管１０を進行させる場合には、配置工程において、中間スタンド２０ｂの中心ＣｂをパスラインＰよりも所定距離だけ下方に位置させる。所定距離は、上述の所定距離ｄと同様に設定される。

なお、本実施形態では、図６で説明したように、電縫鋼管１０の機械的性質（降伏応力等）が同じ場合には、サイザー工程前の縮径加工が施されていない電縫鋼管１０に生じている曲がり量が小さいほど、上記所定距離が大きく設定される。

（サイザー工程）
サイザー工程では、シーム部１４がパスラインＰよりも上方または下方に位置するように、電縫鋼管１０を進行させる。具体的には、スタンド２０ａ〜２０ｃによって電縫鋼管１０の縮径加工を行いつつ、電縫鋼管１０の曲がり矯正が行われる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、一つの中間スタンド２０ｂが設けられる場合について説明したが、中間スタンドの数は上述の例に限定されず、２つ以上の中間スタンドが設けられてもよい。また、上述の実施形態では、各スタンド２０ａ〜２０ｃが４つのサイザーロール２２を有している場合について説明したが、各スタンドが有するサイザーロールの数は上述の例に限定されず、各スタンドが３つのサイザーロールを有していてもよい。

また、上述の実施形態では、母材１２の降伏応力とシーム部１４の降伏応力との差が、予め設定された閾値以下である場合に、所定距離（中間スタンド２０ｂの中心ＣｂとパスラインＰとの上下方向における距離）を０に設定する場合について説明したが、上記所定距離の設定方法は上述の例に限定されない。例えば、母材１２の降伏応力とシーム部１４の降伏応力とが等しい場合に上記所定距離を０に設定し、シーム部１４の降伏応力が母材１２の降伏応力よりも高い場合には、所定距離を０よりも大きく設定してもよい。

以上のように、本発明によれば、電縫鋼管の曲がり矯正を適切に行うことができる。

１０ 電縫鋼管
１２ 母材
１４ シーム部
２０ａ〜２０ｃ スタンド
２２ サイザーロール

Claims (8)

1. 母材およびシーム部を有する電縫鋼管の曲がりを矯正する方法であって、
   複数のサイザーロールをそれぞれ備えた複数のスタンドを配置する配置工程と、
   前記電縫鋼管を進行させつつ前記複数のスタンドによって前記電縫鋼管を縮径加工するサイザー工程と、を備え、
   前記複数のスタンドは、前記電縫鋼管の進行方向における一端に位置する一端スタンド、前記進行方向における他端に位置する他端スタンド、および前記進行方向において前記一端スタンドと前記他端スタンドとの間に位置する１以上の中間スタンドを含み、
   前記一端スタンドにおける前記複数のサイザーロールの中心と前記他端スタンドにおける前記複数のサイザーロールの中心とを結ぶ直線をパスラインとし、
   前記サイザー工程では、前記シーム部が前記パスラインよりも上方または下方に位置するように前記電縫鋼管を進行させ、
   前記サイザー工程において前記シーム部が前記パスラインよりも上方に位置するように前記電縫鋼管を進行させる場合には、前記配置工程において、少なくとも一つの前記中間スタンドの前記複数のサイザーロールの中心が前記パスラインよりも所定距離上方に位置するように前記複数のスタンドを配置し、
   前記サイザー工程において前記シーム部が前記パスラインよりも下方に位置するように前記電縫鋼管を進行させる場合には、前記配置工程において、少なくとも一つの前記中間スタンドの前記複数のサイザーロールの中心が前記パスラインよりも所定距離下方に位置するように前記複数のスタンドを配置し、
   前記配置工程では、前記母材の降伏応力および前記シーム部の降伏応力に基づいて、前記所定距離を設定する、電縫鋼管の曲がり矯正方法。
2. 前記サイザー工程前の前記電縫鋼管を縮径加工を行うことなく直線状に変形させたときに前記シーム部に生じるひずみε_Ｎ、少なくとも一つの前記中間スタンドによる絞りによって前記母材が降伏するときに前記シーム部に生じるひずみε_Ｓ１、および前記シーム部が降伏するときに前記シーム部に生じるひずみε_Ｓ２に基づいて、下記式（ｉ）で求められるひずみ差分Δεを算出するひずみ算出工程をさらに備え、
   前記配置工程では、前記算出工程で算出されたひずみ差分Δεに基づいて、前記所定距離を設定する、請求項１に記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法。
   Δε＝ε_Ｓ２−ε_Ｓ１−ε_Ｎ ・・・（ｉ）
3. 前記配置工程では、前記サイザー工程において少なくとも一つの前記中間スタンドを前記電縫鋼管が通過する際に前記シーム部が塑性変形するように、前記所定距離を設定する、請求項１または２に記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法。
4. 前記サイザー工程前の前記電縫鋼管において、前記シーム部の曲率半径は、前記電縫鋼管の中心を通る仮想線の曲率半径よりも小さい、請求項１から３のいずれかに記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法。
5. 前記シーム部の降伏応力が前記母材の降伏応力よりも高い場合、前記配置工程では、前記サイザー工程前の前記電縫鋼管に生じている曲がり量が小さいほど、前記所定距離を大きく設定する、請求項１から４のいずれかに記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法。
6. 前記母材の降伏応力と前記シーム部の降伏応力との差が、予め設定された閾値以下である場合には、前記配置工程において、前記中間スタンドの前記複数のサイザーロールの中心が前記パスライン上に位置するように、前記複数のスタンドを配置する、請求項１から４のいずれかに記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法。
7. 前記サイザー工程によって前記縮径加工を行う前記複数のスタンドは、前記一端スタンド、前記他端スタンド、および一つの前記中間スタンドによって構成される、請求項１から６のいずれかに記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の電縫鋼管の曲がり矯正方法によって、曲がりが矯正された鋼管を得る、鋼管の製造方法。
   

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