JPH0229439B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、帯鋼を素材として熱間で溶接するこ
とにより鋼管を製造するときにおけるビード除去
方法と、該ビード除去方法の実施に用いるビード
除去装置に関する。

（従来技術とその解決課題） 熱間において溶接鋼管を製造する場合には、管
全体が熱間で仕上げられるために、溶接部に硬化
組織をとどめず、周方向の金属組織が均一化され
るという利点がある。しかも、熱間での柔軟性が
利用されるから、管の成形も容易である。このた
め、従来にあつても、熱間において溶接鋼管を製
造するプロセスが提案されてきた。ところが、従
来のプロセスにあつては、内面ビード処理の点に
最大の問題があり、熱間溶接鋼管の製造プロセス
は実用に供する段階に至つていないというのが実
状である。

このことを更に詳しく説明すると次の如くであ
る。即ち、従来提案されているプロセスにあつて
は、熱間で溶接された鋼管内にマンドレル機構に
よつて支持された内面ローラ又はプラグ等を配置
し、これによつて内面ビードを管の内面側から圧
延するという方法が採られていた。しかしこの場
合には、圧延荷重が内面ローラ又はプラグ等を介
してマンドレル機構の支持軸に作用するので、該
支持軸が折れ曲がつたりすることがあつた。特
に、小径管を製造するときには、支持軸も当然に
小径のものが必要になるが、小径の支持軸では前
記圧延荷重の作用に耐えることができず、結局、
小径管についてこの方法を適用することができな
いという問題があつた。また別な方法として、管
内にマンドレル機構で支持された内面ローラ又は
プラグ等を配置し、管の外面側にスクイズロール
の孔型周長と同一周長の真円孔型を形成した外面
ローラを配置し、該外面ローラで溶接鋼管の外面
側から圧延荷重を加え、外面ローラと前記内面ロ
ーラ又はプラグ等との間でビードを圧潰する方法
も考えられている。しかしながらこの場合には、
前記外面ローラの孔型が真円弧状であるため、圧
延荷重を加えたときに、溶接鋼管全体の肉が外面
ローラの孔型面と接しない極く一部の部分に押し
やられて偏肉ができるという問題があり、実用に
適しなかつた。しかも圧延荷重は、内面ローラ又
はプラグ等を介してマンドレル機構の支持軸に作
用するので、前述の場合と同様の欠点があつた。

熱間における溶接鋼管の内面ビード除去には、
また別の問題があつた。即ち、内面ビードを除去
するために管内に配置される内面ローラ又はプラ
グ等は、耐熱性や耐磨耗性に優れた高価な材質の
ものでなければならないということである。もし
耐熱性や耐磨耗性に優れていないようなものであ
れば、頻繁に取り替えねばならない。言うまでも
なく管内に配置された内面ローラ又はプラグ等の
取り替えは極めて困難であるので、取替作業には
多くの時間を必要とし、それだけ製管能率が低下
する。

（課題を解決するための手段） 本発明は、従来技術が有する前記の欠点を解決
する目的のもとに創作されたものであつて、第一
番目の発明で採用した手段は、帯鋼を素材とする
熱間での溶接鋼管の製造において、楕円孔型が形
成された一対の外面圧下ローラと該外面圧下ロー
ラの楕円孔型内でその短径線上に位置する二段自
由回転式の内面バツクアツプローラとを備えたビ
ード除去装置をスクイズロールの下流側に設置
し、スクイズロールを通過して外面ビードを除去
した後における真円状の溶接母管をそのシーム部
が前記楕円孔型の短径線上に位置する如く前記ビ
ード除去装置へ送り込み、前記外面圧下ローラを
圧下することにより真円状の母管を周長不変のま
ま楕円状に変形すると同時に、母管のシーム部を
前記外面圧下ローラと前記内面バツクアツプロー
ラとで挾圧することにより内面ビードを圧潰する
ところにある。

また、第二番目の発明で採用した手段は、帯鋼
を素材とする熱間溶接鋼管の製造ラインにおける
スクイズロールと管絞り圧延装置との間に設けら
れた溶接母管のビード除去装置において、楕円孔
型が形成され且つ圧下量が調整可能な一対の外面
圧下ローラと、該外面圧下ローラの楕円孔型内で
その短径線上に位置して揺動可能な二段自由回転
式の内面バツクアツプローラと、該内面バツクア
ツプローラを保持する水冷ホルダーと、該水冷ホ
ルダーを支持するマンドレル機構とを備えしめた
ところにある。

（作用） 本発明は熱間における溶接鋼管の製造に係るも
のであるから、冷間で行われる電縫鋼管の製造と
の対比においては、シーム部に硬化組織をとどめ
ず、周方向の金属組織が均一化された良品質の鋼
管が得られる。しかも、帯鋼をオープンパイプに
成形するときの変形抵抗が小さいので、ブレーク
ダウンロール、サイドロール、フインロールのス
タンド数をそれぞれ低減することができる。

尚、冷間で行われる電縫鋼管の製造にあつて、
成品管の肉厚を変更する必要があるときには、素
材たる帯鋼自体の厚みを変更する段取替えを行わ
なければならないが、本発明の熱間溶接鋼管の製
造にあつては、ビード除去工程の下流側に管絞り
圧延工程を設けるのが原則であるから、ビード圧
潰時の母管の楕円変形量を調整するだけで、成品
管の肉厚変更に対処することができる。

また、熱間での溶接鋼管の製造における従来の
内面ビード除去手段との対比においては、楕円孔
型が形成された外面圧下ローラで、スクイズロー
ルを通過し外面ビード除去後の母管を圧下し、内
面バツクアツプローラとの間でビードのあるシー
ム部を挾圧するから、母管は形状変化するだけで
周長にも周方向の肉厚にも変化はなく、偏肉のな
い鋼管が得られる。しかも外面圧下ローラは圧下
量が調整可能であるから、ビードの肉盛高さの変
動に対処することが容易である。

内面バツクアツプローラは、水冷ホルダーで保
持されているから、高熱の管内においても常時冷
却され、耐熱性、耐磨耗性とも優れており、長時
間の連続使用が可能となつて取り替え回数が減少
し、高能率製管を維持する。そのうえ、内面バツ
クアツプローラは自由回転するので、マンドレル
機構の支持軸に強大な力が作用することはなく、
小型化可能であるから、小径管の製造にも適用で
きる。

更に、熱間溶接後の母管は、一旦楕円状に変形
された後に管絞り圧延装置によつて連続的に縮径
される工程中で真円加工が行われるから、曲げ応
力が極力均一となり、管の内部割れや表面疵の防
止にも役立つようになる。

（実施例） 以下に本発明の方法並びに装置を図面に示す実
施例に基づいて説明すると次の通りである。

第１図は本発明を適用してなる実施例装置の全
体を示すシステム図である。同図において、１は
エントリー部であつて、移送されつつある帯鋼２
の後端と次に準備されているコイル状帯鋼の先端
とを接続するバツトウエルダーや当該接続部のビ
ードを切削するバイト、その他コイルルーパー若
しくはコイルゲージ等よりなる。３はエツジシエ
バーであつて、帯鋼２の幅を管の外形寸法に合わ
せて正しく仕上げるためのものである。４はエツ
ジフオーミングであつて、帯鋼２のエツジ部を所
定形状に仕上げて、溶接時のビード形状をビード
除去が行い易いようにするためのものである。本
実施例では、このエツジフオーミング４にも、内
面ビード除去に有利な措置が講じられている。こ
の事については、後で詳細に説明する。また、５
は帯鋼２の予備加熱炉であり、６は加熱炉であ
り、７は帯鋼２をオープンパイプ８に造形するフ
オーミングロールである。尚、フオーミングロー
ル７は図示しないブレークダウンロール、複数個
のサイドロールよりなり、これらが連続して配置
されている。９はフインロールであり、１０はオ
ープンパイプ８の開口部で向い合う両エツジ部を
高周波誘導加熱するためのワークコイルであり、
１１はスクイズロールである。尚、スクイズロー
ル１１の孔型は真円形状を成している。そして、
１２は溶接後における母管１３の外面ビードを切
削する外面ビード除去装置であり、１４は本発明
のビード除去装置である。

このビード除去装置１４は、第２図及び第３図
に示すように、楕円形状の孔型２２が形成された
上下一対の外面圧下ローラ１５，１６と、該楕円
孔型２２内でその短径線上に位置する上下二段の
内面バツクアツプローラ１７，１８と、これらの
内面バツクアツプローラ１７，１８を楕円孔型２
２の短径線上で揺動可能に保持する水冷ホルダー
１９及び該ホルダー１９を支持するマンドレル機
構２０とで構成されている。上記外面圧下ローラ
１５，１６における楕円孔型２２の周長は、スク
イズロール１１の孔型周長と同一の周長に設定さ
れている。而して、この外面圧下ローラ１５，１
６が設けられているスタンドは、ロードセルを内
蔵した電動又は油圧式のスタンドである。マンド
レル機構２０は、フオーミングロール７の直前の
位置からオープンパイプ８内に挿入された支持軸
２１を有し、該支持軸２１の先端に水冷ホルダー
１９が設置されている。内面バツクアツプローラ
１７，１８は相互が外接し、前述の外面圧下ロー
ラ１５，１６における楕円孔型２２の短径線上で
揺動可能であり、しかも各ローラ１７，１８の上
下面は水冷ホルダー１９の上下に突出するよう保
持されている。また内面バツクアツプローラ１
７，１８は管軸方向には不動である。内面バツク
アツプローラ１７，１８が楕円孔型２２の短径線
上で揺動可能な保持形態は、第２図及び第３図に
示すように、各ローラ１７，１８のローラ軸２
３，２４と水冷ホルダー１９に設けられた軸端挿
嵌用凹部２５，２６との関係を参照すれば明らか
である。尚、２７，２８は内面バツクアツプロー
ラ１７，１８とローラ軸２３，２４間に配された
メタルベアリングである。冷却水は支持軸２１の
内部を通つて、水冷ホルダー１９の水冷水貯溜室
２９に流入し、開口３０より流れ出る。熱間溶接
鋼管の製造にあつては、鍛接鋼管の製造と同様
に、ビードが生成したシーム部（鍛接鋼管におけ
る圧着部に相当）を下方に向かせるのが普通であ
る。従つて、水冷ホルダー１９の開口から流出し
た水は、楕円変形した母管１３の内面ビード３４
ａがある弧状内低部位に溜りやすいので、高熱の
シーム部３４を冷却して母管全体を均熱化するの
に役立つ。

上述の如く構成されたビード除去装置１４の下
流側には、母管１３のシーム部を冷却して管全体
の温度を均一に保つためのシーム冷却装置３１が
配され、更にその下流側には、母管１３を所定の
寸法形状に縮径するための管絞り圧延装置３２が
配置されている。管絞り圧延装置３２は、10数ス
タンド乃至20数スタンドを連続設置したロールス
タンド群より成り立つている。尚、好ましくはシ
ーム冷却装置３１と管絞り圧延装置３２との間に
鋼管加熱炉（図示せず）を設置して、管全体の温
度をより均一に保つ方がよい。３３は成品管であ
る。

次に以上のように構成された本発明実施例装置
の動作要領と本発明の方法を説明する。

準備されたコイル状の帯鋼２は、巻きもどされ
てエントリー部１を経、続いてエツジシエバー３
で所定の外形寸法の溶接母管１３を得べく所定幅
に整えられる。そして、次のエツジフオーミング
４で帯鋼２の両エツジ部２ａ，２ａを第４図の図
ａ及びｂに示す所定形状に仕上げることにより、
後述する溶接時のビード形状が、ビード除去作業
を行い易い状態になるようにする。更に詳しく説
明すると、溶接工程に入る以前において、帯鋼２
の両エツジ部２ａ，２ａに所定形状のプリ成形を
加えておく、後工程で溶接した時に第５図の図ｂ
に示す如く内面ビード３４ａがなだらかな隆起状
となり、内面ビード３４の圧潰除去が容易にな
る。尚、同図のａはプリ成形を加えないでした通
常溶接時の内面ビード３４ａの形状を示し、同図
の図ｃは図ｂに示す内面ビード３４ａを圧潰除去
した後のものである。プリ成形の形状は、第４図
の図ａ及びｂに示すように、エツジフオーミング
４，４間に帯鋼２を通して両エツジ部２ａ，２ａ
の開先角度を10゜〜20゜とし、両エツジ部２ａ，２
ａ近くの内面側にわずかの膨らみ２ｂ，２ｂを設
ければよい。

このようにして両エツジ部２ａ，２ａにプリ成
形が加えられた帯鋼２は、予熱炉５と加熱炉６を
順次通過することにより所定温度に加熱される。
そして、帯鋼２は図示しないブレークダウンロー
ル、サイドロールよりなるフオーミングロール７
を通過するに従つて幅方向の湾曲形成が次第に進
み、フインロール９を経た時点でオープンパイプ
状となる。フインロール９は、その時の両エツジ
部２ａ，２ａ間の間隔を一定に保つためのもの
で、該フインロール９での両エツジ部２ａ，２ａ
の開先角度は6゜〜12゜になつている。また該フイ
ンロール９では両エツジ部２ａ，２ａがおよそ３
％縮められる。従来の電気抵抗溶接製管法（電縫
鋼管の製造法）では、帯鋼は冷間においてオープ
ンパイプに成形されるから、変形抵抗の高いこと
を考慮して、成形のためのブレークダウンロー
ル、サイドロール、フインロール９共に、それぞ
れ３〜４スタンドを必要としていたが、本発明の
場合は熱間での成形であるので帯鋼２の変形抵抗
が低く、それぞれ１〜２スタンドでよく、多くて
も３スタンドで充分である。要するに設備費を格
段に低減することが可能である。

オープンパイプ８に形成された帯鋼２は、ワー
クコイル１０を通過するときに、高周波電流によ
る表皮効果や近傍効果によつて両エツジ部２ａ，
２ａが集中加熱される。両エツジ部２ａ，２ａが
鍛接温度に達したオープンパイプ８は、ワークコ
イル１０の直後に設置されたスクイズロール１１
で加圧され、両エツジ部２ａ，２ａが接合されて
母管１３となる。ここにおいて、該両エツジ部２
ａ，２ａには前述したプリ成形が施されているた
め、両エツジ部２ａ，２ａの接合は、オープンパ
イプ８の外面よりアツプセツトが先行し、母管１
３内には第５図の図ｂに示すなだらかな隆起状の
内面ビード３４ａが形成される。

而して外面ビードは次の外面ビード除去装置１
２によつて切削除去され、内面ビード３４ａは更
に次のビード除去装置１４によつて圧潰除去され
る。内面ビード３４ａの除去に先だつて外面ビー
ドを切削除去する理由は、内面ビード３４ａの除
去時に、外面圧下ローラで母管１３を正確且つ安
定した状態に拘束する必要上から、母管１３の外
面を正確な曲面にしておかなければならないから
である。ビード除去装置１４による内面ビード３
４ａの圧潰除去は、外面圧下ローラ１５，１６の
楕円孔型２２に母管１３を通過させ、外面圧下ロ
ーラ１５又は１６のどちらか一方側からロードセ
ル等の圧下測定手段に基づく制御によつて圧下量
を調整しつつ行なう。尚、一般に、赤熱状態の楕
円管を真円化するときには、必然的に管の肉厚が
増加する。従つて母管１３に対する外面圧下ロー
ラ１５，１６の圧下量調整による楕円変形量の調
整は、下流側における管絞り圧延度との相関にお
いて、成品管３３の肉厚変更にも容易に対処する
ことができる。当然のことながら、母管１３は、
第３図に示すように、ビードの生成するシーム部
３４が楕円孔型２２の短径線上に位置するように
通過させることが必要である。内面ビード３４ａ
の圧潰は外面圧下ローラ１５，１６と楕円孔型２
２の短径線上に位置する上下二段の内面バツクア
ツプローラ１７，１８との間で挾圧して行われ
る。この実施例の場合、内面ビード３４ａは内面
バツクアツプローラ１７によつて圧潰され、よつ
て第５図の図ｃに示すようになる。この時、内面
バツクアツプローラ１７，１８はお互いが外接
し、しかもそれぞれ短径線上で母管内面と接して
いる。従つて、母管１３が進行すると内面バツク
アツプローラ１７，１８は回転し、水冷ホルダー
１９にはローラ軸２３，２４を介して回転摩擦力
のみが伝達される。このため、内面ビード圧潰時
にホルダー１９及びマンドレル機構２０が受ける
荷重は非常に小さく、支持軸２１が折損するよう
な事故等の虞れはない。また内面ビード３４ａは
プリ成形の効果によりなだらかな隆起状となつて
おり、その圧潰が容易である。更に楕円孔型２２
の周長は、真円形状のスクイズロール１１の孔型
周長と同一であるため、母管１３は上記内面ビー
ド圧潰時に周方向のリダクシヨンがかからず、従
来のように外外面圧下ローラ１５，１６と接触し
ない部分において偏肉となることがない。このよ
うにして本発明の装置は内面ビード３４ａを除去
するわけであるが、内面バツクアツプローラ１
７，１８は高温の母管１３と常時接しているの
で、従来の場合は内面ビード３４ａの圧潰が進行
するに連れて磨耗が激しくなる。ところが、本発
明の内面バツクアツプローラ１７，１８は、水冷
ホルダー１９の冷却貯溜室２９にその大部分が没
しており、該冷却水によつて冷却されるので、そ
の磨耗を著しく低減することができる。すなわ
ち、本発明の装置は内面バツクアツプローラ１
７，１８の耐熱、耐摩耗性においても優れた構造
である。更にまた、上記内面ビード３４ａの圧潰
は、外面圧下ローラ１５又は１６の圧下力測定に
基づく制御によつて、その圧下量を容易に調整す
ることができ、しかも内面ビード３４ａの肉盛高
さの変動に容易に対処可能である。

かくして内外面のビードが除去された母管１３
は、シーム冷却装置１３によつてシーム部３４が
冷却され、管全体の均熱が図られ、続いて複数の
レデユーサーロール群よりなる管絞り圧延装置３
２によつて、所定の径に絞られ、成品管３３とな
る。

（発明の効果） 本発明は以上説明の如くであつて、次に列挙す
る効果を奏するものである。

冷間で行われる電縫鋼管の製造と対比する
と、シーム部に硬化組織をとどめないため、管
の周方向における金属組織が均一化され、且つ
ビードの余盛りも見られないので、継目無鋼管
に近い良品質の鋼管が得られる。しかも帯鋼を
オープンパイプに成形するときの変形抵抗が小
さいから、ブレークダウンロール、サイドロー
ル、フインロール等のスタンド数を大幅に低減
でき、且つその成形も極めて容易である。

冷間で行われる電縫鋼管の製造にあつては、
成形品の肉厚変更を行うときには、素材たる帯
鋼自体の厚みを変更し、製造設備についてもそ
れに見合つた段取替えが必要であるが、本発明
の場合は、ビード除去工程の下流側に設けられ
る管絞り圧延工程との相関から、ビード圧潰時
の母管の楕円変形量を調整するだけで、成品管
の肉厚変更に対処することができる。

熱間で行われる溶接鋼管の製造において提案
された従来の内面ビード除去手段と対比する
と、本発明の場合は、楕円孔型が形成された外
面圧下バツクアツプローラとで、スクイズロー
ル通過後における真円状母管の内面ビードを挾
圧するから、母管は楕円状に変形するだけで周
長にも周方向の肉厚にも変化はなく、偏如のな
い鋼管が得られる。しかも外面圧ローラは圧下
量が調整可能であるから、ビードの肉盛高の変
動に対処することが容易である。

本発明における内面バツクアツプローラは、
水冷ホルダーで保持されているから、高熱の管
内におかれても常時冷却され、長時間の連続使
用によく耐える。従つて、その取替回数が減少
するため高能率製管を維持できると共に、ロー
ラも比較的低廉な材質のものから選択できる。

本発明における内面バツクアツプローラはま
た、進行する母管の内面に接触して自由回転可
能であるから、マンドレル機構の支持軸に強大
な力が作用することはなく、小型化が可能であ
り、従つて小径管の製造にも適用できる。

熱間溶接後の母管は、一旦楕円状に変形され
た後に、管絞り圧延装置によつて連続的に縮径
されると同時に真円加工が行われるから、成品
管の曲げ応力が極力均一化され、管の内部割れ
や表面疵の防止にも役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶接管製造設備の全体を
示すシステム図、第２図は本発明装置の要部を示
す縦断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線断面図、
第４図の図ａはエツジフオーミングを示す正面図
で、図ｂはエツジフオーミング後の帯鋼のエツジ
部を示す部分拡大断面図、第５図の図ａは従来に
おける溶接後のビード形状を示す母管の部分断面
図で、図ｂは同じく本発明の場合のビード形状を
示す母管の部分断面図、図ｃは本発明の場合のビ
ード圧潰後の状態を示す母管の部分断面図であ
る。 ２……帯鋼、４……エツジフオーミング、１１
……スクイズロール、１３……母管、１４……ビ
ード除去装置、１５，１６……外面圧下ローラ、
１７，１８……内面バツクアツプローラ、１９…
…水冷ホルダー、２０……マンドレル機構、２２
……楕円孔型、３２……管絞り圧延装置、３３…
…成品管、３４……シーム部、３４ａ……内面ビ
ード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 帯鋼を素材とする熱間での溶接鋼管の製造に
   おいて、楕円孔型が形成された一対の外面圧下ロ
   ーラと該外面圧下ローラの楕円孔型内でその短径
   線上に位置する二段自由回転式の内面バツクアツ
   プローラとを備えたビード除去装置をスクイズロ
   ールの下流側に設置し、スクイズロールを通過し
   て外面ビードを除去した後における真円状の溶接
   母管をそのシーム部が前記楕円孔型の短径線上に
   位置する如く前記ビード除去装置へ送り込み、前
   記外面圧下ローラを圧下することにより真円状の
   母管を周長不変のまま楕円状に変形すると同時
   に、母管のシーム部を前記外面圧下ローラと前記
   内面バツクアツプローラとで挾圧することにより
   内面ビードを圧潰することを特徴とする熱間溶接
   管のビード除去方法。 ２ 帯鋼を素材とする熱間溶接鋼管の製造ライン
   におけるスクイズロールと管絞り圧延装置との間
   に設けられた溶接母管のビード除去装置におい
   て、楕円孔型が形成され且つ圧下量が調整可能な
   一対の外面圧下ローラと、該外面圧下ローラの楕
   円孔型内でその短径線上に位置して揺動可能な二
   段自由回転式の内面バツクアツプローラと、該内
   面バツクアツプローラを保持する水冷ホルダー
   と、該水冷ホルダーを支持するマンドレル機構と
   を備えていることを特徴とする熱間溶接管のビー
   ド除去装置。