JPH03161116A - 薄肉溶接金属管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業」二の利用分野〕 本発明は、管の内側となる面を内側として長平方向に直
交する小径の曲げロールで塑性曲げ加工を行った金属薄
板を長手方向の曲率を零とすることによってその塑性曲
げ・曲げ戻しにより生じる残留応力による幅方向の変形
を利用して連続的に幅方向に曲げて管状に成形しその突
き合わせ部を溶接して肉厚ｔと管外径Ｄとの比（ｔ／Ｄ
）が主として２％以下であるような薄肉溶接金属管を、
異なる材質，肉厚等によってスクイズロールの入側に配
置するシームガイドロールを交換したり調整したりする
ことなく金属薄板より連続的に同一装置で精度良く製造
することの出来る薄肉溶接金属管の製造方法に関するも
のである． 〔従来の技術〕 金属管を製造するには、従来より一般に多数のタンデム
に配置されたカリバーを有するフオーミングロール又は
ケージロールを備えたロール成形機を用いて金属板を幅
方向に順次曲げ加工して管状に成形し、成形された金属
板をシームガイドロール及びスクイズロールにより保持
した状態で両側縁の突き合わせ部を突き合わせ溶接によ
り接合する連続ラインによる製造方法が実施されていた
。

しかしながら、このような従来方法によって肉厚ｔと管
外径Ｄとの比（ｔ／Ｄ）が主として２％以下であるよう
な薄肉溶接金属管の製造を行おうとすると、肉厚ｔが管
外径Ｄに比べて非常に小さいために金属薄板が製品の曲
率半径（Ｒ＝Ｄ／２）に曲げられる程度まで充分な塑性
変形を受けることが出来ないので，一つのロールを出て
次のロールに噛み込まれる間に大きなスプリングバック
を生じてそのために板側縁が充分に曲がらなかったり、
エッジストレッチが大きく縁故が発生し易い問題点があ
り，その結果金属薄板の両側縁の位置を規制するシーム
ガイドロールの位置で金属薄板の両側縁が角度を持った
状態となってその状態のまま金属薄板の両側縁を突き合
わせ溶接することになるため真円に近い状態の薄肉溶接
金属管の製造が出来ないという欠点があった。更にこの
ような状態の薄肉溶接金属管の断面不良は局部的である
ために後工程で矯正を行ったとしても完全に修正するこ
とが困難であるという問題点があった。

そこで本発明者等は、特開昭６２−１７６６１１号及び
特願昭６３　−　２２４６８５号において、管の内側と
なる面を内側として長手方向に直交する小径の曲げロー
ルで塑性曲げ加工を行った金属薄板を長手方向の曲率を
零とすることによって，その塑性曲げ・曲げ戻しにより
生じる残留応力による幅方向の変形を利用して連続的に
幅方向に曲げて管状に成形し、金属薄板の当接部分同士
を接合する薄肉溶接金属管の製造方法を提案した． この薄肉溶接金属管の製造方法は金属薄板を管状に形成
するのに要するロール数が非常に少ないために、異なる
材質，板厚等の形或条件の変更時にシームガイドロール
のみを交換又は調整すれば良いので、形成条件の変更時
に要する時間及び労力が非常に軽減される利点を有して
いる．しかしながら、本発明者等が開示したこの薄肉溶
接金属管の製造方法は，曲げ装置における小径の曲げロ
ールの径を変更することによって金属薄板に付与される
塑性変形の程度が異なるので必然的に生じる残留応力が
変わるのである．すなわち、金属薄板の板厚に対して小
径の曲げロールの半径ｒが小さいほど大きな残留応力が
生じて金属薄板の塑性変形量が大きくなり小さな曲率半
径に形成されるのである．しかしながら小径の曲げロー
ルを小さくすればするほど加工硬化して製造された薄肉
溶接金属管の二次加工性が劣化するため，この二次加工
性を考慮した径を有する小径の曲げロールを選択するこ
とが必要になる。また金属薄板の板厚や材質が異なると
、塑性曲げ・曲げ戻しによる塑性変形量に差を生じるの
である。このような理由により塑性曲げ・曲げ戻しによ
る塑性変形量の異なる金属薄板より同一装置で薄肉溶接
金属管を製造しようとすると金属薄板の側縁部に縁波や
スプリングバックにより板側縁が充分に曲がらない現象
を生じるのであり、この縁波やスプリングバックにより
板側縁が充分に曲がらない現象を生じるのを防止するた
めには製造しようとする薄肉溶接金属管の肉厚，材質等
の形或条件に適したフィンを有するシームガイドロール
を準備する必要があった．これは、フィン幅が狭すぎる
と金属薄板の両側縁が位置規制されることなくスクイズ
ロールに至るので金属薄板の両側縁の突き合わせ部が溶
接トーチの位置からずれてしまって良好な突き合わせ溶
接ができない現象が生じ、逆にフィン幅が広すぎると金
属薄板の側縁に縁波を生じてしまうので、このような理
由によりフィン幅の異なる種々のシームガイドロールを
予め準備しておき前記形或条件によってシームガイドロ
ールを交換又は調整しなければならないと共に，更に試
行錯誤によって好適なフィンの幅が決定されるのでシー
ムガイドロールの交換又は調整に長時間を要し生産効率
が悪いという欠点があるだけでなく、たとえ好敵なフィ
ン幅を有していても塑性曲げ・曲げ戻しによる塑性変形
量が小さく且つシームガイドロールのフィン幅が広い場
合にはシームガイドロール部を通過してスクイズロール
の位置に至るまでに金属薄板の両側縁部のなす角度が大
きくなり両側縁部を突き合わせ溶接できないことがある
という欠点があった。

〔発明が解決しようとするｉＩｉｌｌｆｉ）本発明は、
このような管の内側となる面を内側として長手方向に直
交する小径の曲げロールで塑性曲げ加工を行った金属板
を長手方向の曲率を零とすることによって、前記塑性曲
げ．曲げ戻しにより生じる残留応力による幅方向の変形
を利用して該金属板を幅方向に製品曲率に曲げて管状に
形或して金属板の当接部分同士を接合する薄肉溶接金属
管の製造方法において、異なる材質，板厚又は二次加工
性を考慮した小径の曲げロールによって金ａ薄板の塑性
変形量に差を生じてもスクイズロールの入側に配設され
たロールを交換又は調整することなく金属薄板より連続
的に同一装置で精度良く製造することの出来る薄肉溶接
金属管の製造方法を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、このような課題を解決するために神々検
討した結果、塑性曲げ．曲げ戻し加工を受けて連続的に
管状に成形された金属薄板の両側縁を突き合わせるスク
イズロールの入側に、製造する薄肉溶接金庸管の断面形
状とほぼ同形状に保持する成形ロールとシームガイドロ
ールとを各１組ずつ配置して、成形ロールを経てシーム
ガイドロールを通過した金属薄板の両側織部がシームガ
イドロールのフィン部を通過する状態とほぼ同じ状態で
スクイズロールの位置に至るようにすれば良好な断面形
状の薄肉溶接金属管を製造出来ることを究明して本発明
を完威したのである。

以下、図面により本発明に係る薄肉溶接金属管の製造方
法について詳細に説明する。

第工図は本発明方法によって薄肉溶接金属管を製造して
いる１実施例を示す側面説明図、第２図は第１図におけ
るＡ−ＡＡＩ拡大断面図，第３図は第１図におけるＢ−
Ｂ線拡大端面図、第４図は第ｌ図におけるＣ−Ｃ線拡大
断面図，第５図は本発明方法によって薄肉溶接金属管を
製造している他の実施例を示す側面図である。

図面中、１は連続的に管状に成形される金属薄板であり
，この金属薄板ｌとしては通常の冷間圧延された金属薄
板のみならず，少なくとも片面を鏡面研摩やヘヤーライ
ン研摩の如き研摩処理された金属薄板や、少なくとも片
面をエッチング加工や化学発色加工やセラミックコーテ
ィング加工やメッキ処理や塗装等の表面処理された金属
薄板を使用することが出来る。この金属薄板１を連続的
に管状に成形するには、管の内側となる面を内側として
長手方向に直交する小径の曲げロール５で塑性曲げ加工
を行った後にその長平方向の曲率を零とすることによっ
てその塑性曲げ・曲げ戻しにより生じる残留応力による
幅方向の変形を利用して幅方向に曲げて管状に成形する
のであり、第５図に示す如くウレタンゴムライニングロ
ール８と小径の曲げロール５との間に金属薄板１を通板
してこの金属薄板ｌをウレタンゴムライニングロール８
側に押し込む場合には小径の曲げロール５の曲げ剛性が
小さいことを補って小径の曲げロール５に軸方向のたわ
みが発生することを防止するためにその先端に小径の曲
げロール５の半径とほぼ同一の半径を有する溝９ａを有
していて且つ小径の曲げロール５との間の摩擦を軽減し
擦れ疵の発生を防止して小径の曲げロール５を円滑に回
転させることができるように少なくとも前記溝９ａがフ
ッ素樹脂加工を施されたたわみ防止ブロック９で支持す
る構或を採用すれば良いが、第１図に示す如く入側の円
筒形ロール６とその軸が入側の円筒形ロール６と互いに
平行で且つ入側の円筒形ロール６との間にギャップを設
けて配設され入側の円筒形ロール６と同方向に回転する
出側の円筒形ロール６とに近接してこの円筒形ロール６
，６の軸と平行に配置され前記ギャップから曲げられる
金属薄板１の板厚の２倍を引いた長さより大きい直径を
有するフローティングロールから成る小径の曲げロール
５とを備えたロール群から成り，金属薄板１を先ず入側
の円筒形ロール６に沿わせてからギャップを通した後に
小径の曲げロール５に沿わせて曲げてから再びギャップ
を通るように通板する構成とした方が好ましい。

このような塑性曲げ加工装置によって管の内側となる面
を内側として長手方向に直交する塑性曲げ加工を行われ
る金属薄板１の長手方向の曲率を零とするロール７は、
第５図に示す如くウレタンゴムライニングロール８と小
径の曲げロール５とたわみ防止ブロック９とから成る塑
性曲げ加工装置の場合は小径の曲げロール５がこのロー
ルの役目も果たすので必要ないが、第１図に示す如く入
側と出側の円筒形ロール６，６とフローティングロール
から成る小径の曲げロール５とから戒る塑性曲げ加工装
置の場合は小径の曲げロール５で長手方向に直交する塑
性曲げ加工を施されて入側と出側の円筒形ロール６，６
間のギャップを通って引き出された金属薄板１の進行方
向を変更すると共にその金属薄板１を長手方向の曲率を
零とする曲げ戻しを行うために必要となる。

２は塑性曲げ・曲げも戻しにより生じる残留応力による
幅方向の変形を利用して金属薄板１を連続的に幅方向に
曲げて製゛造する薄肉金属管の断面形状とほぼ同形状に
保持する成形ロールであり、この成形ロール２は後述す
るスクイズロール４の入側に金属薄板１の進行方向に沿
って１組設けられている。３は成形ロール２によって製
造する薄肉溶接金属管の断面形状とほぼ同形状に保持さ
れた金属薄板１の両側縁同士を後述する次の溶接トーチ
１０の直下の位置に位置するように対向するロールのう
ち一方にフイン３ａが形或されていて金属薄板１の側縁
を位置規制するシームガイドロールであり、このシーム
ガイドロール３は前記成形ロール２と後述するスクイズ
ロール４との間に１組設けられている。４は成形ロール
２とシームガイドロール３とを経て管状に形成された金
属薄板１の当接部分同士を突き合わせるスクイズロール
、１０はスクイズロール４の直前又は直後（図示した実
施例はいずれも直前）で管状に形成された金属薄板１の
両側縁を接合する溶接トーチ、ｌ１は溶接トーチ１０に
より金属薄板１の当接部分同士を接合された薄肉溶接金
属管を移送するウレタンゴムライニングピンチロールで
ある。

〔作　用〕

上述した如き構造の装置を利用して本発明方法を実施す
るには，先ず第１図に示した塑性曲げ加工装置の場合に
は金属薄板１を入側の円筒形口ール６に沿って曲げて入
側の円筒形ロール６と出側の円筒形ロール６との間のギ
ャップを経て管の内側となる面を内側として長手方向に
直交するフローティングロールから成る小径の曲げロー
ル５で塑性曲げ加工を施し、金属薄板１が出側の円筒形
ロール６を離れるときに曲げ加工された方向と逆方向に
曲げられて残留応力が減少するのを防止するために入側
の円筒形ロール６の軸心と出側の円筒形ロール６の軸心
とを結んだ線がこの塑性曲げ加工装置の出側に向ってＯ
″よりも大きな成る角度だけ前傾した状態で引き出して
金属薄板１の進行方向を変更すると共にその金属薄板上
を長手方向の曲率を零とする曲げ・曲げ戻しを行うロー
ル７を経て金属薄板１に塑性曲げ・曲げ戻しを行う。

また，第５図に示す如くウレタンゴムライニングロール
８と小径の曲げロール５とたわみ防止ブロック９とから
成る塑性曲げ加工装置の場合にはウレタンゴムライニン
グロール８と小径の曲げロール５との間に金属薄板１を
通板してこの金属薄板上をウレタンゴムライニングロー
ル８側に押し込むことにより塑性曲げ加工を施し、その
小径の曲げロール５の出側で金属薄板１は長手方向の曲
率を零とする曲げ戻しを行われて，金属薄板１は塑性曲
げ・曲げ戻しが行われる。

このようにして塑性曲げ・曲げ戻し加工を受けた金属薄
板１を、先ずスクイズロール４の入側に金属蒲板１の進
行方向に沿って配置された１組の成形ロール２で製造す
る薄肉溶接金属管の断面形状とほぼ同形状に保持するの
である。このように戒形ロール２により金属薄板１を製
造する薄肉溶接金属管の断面形状とほぼ同形状に保持す
ると、成形ロール２を通過した金ａ薄板工の両側縁部は
次のシームガイドロール３のフイン３ａ部を通過してス
クイズ口ール４の位置に至るまでその状態がほとんど変
化することがないためシームガイドロール３のフイン３
ａ部の幅は比較的小さくて良いので、金属薄板１の材質
，板厚等の形或条件に拘らず溶接トーチ１０の位置で金
属薄板１の両側縁部は良好に突き合わされた状態で当接
部分同士を接合されて断面形状の良好な薄肉溶接金属管
となってウレタンゴムライニングピンチロール１ｌで移
送排出されるのである。

〔実施例〕

実施例ｌ 入側の円筒形口ール６と出側の円筒形ロール６との直径
が１００ｍｍ，入側の円筒形ロール６と出側の円筒形ロ
ール６との間のギャップが（２ｒ−１）ｍｍ，ロール７
の位置から成形ロール２までの距離が４００ｉ＋ｍ，戊
形ロール２からシームガイドロール３までの距離が１　
００ｍｍ　＋シームガイドロール３のフイン３ａの幅が
５ｍｍ，シームガイドロール３からスクイズロール４ま
での距離が１００１１１！Ｉ１の第１図に示した装置を
使用して、板幅が８９．４（板厚が０．１５ｍ鵬の場合
）〜８８．９（板厚が０．３ｍｍの場合）ｉｎのＳＵＳ
３０４材から成る金属薄板ｌで外径２８．６ｍｍの薄肉
溶接金属管を製造した処、金属薄板１が焼鈍材であると
未焼鈍材であるとに拘らず板厚ｔが０．１５〜０　．　
３ｍｍの範囲で、フローティングロールから成る小径の
曲げロール５の半径ｒと金属薄板１の板厚ｔとの比（　
ｒ　／　ｔ　）が５〜２７の範囲で形状の良好な薄肉溶
接金属管を安定して製造することが出来た。

実施例２ ウレタンゴムライニングロール８の直径が１００ｍｍ，
小径の曲げロール５の位置から成形ロール２までの距離
が８００ｍｍ　，成形ロール２からシームガイドロール
３までの距離が１２０ｖ＋＋，シームガイドロール３の
フイン３ａの幅が１０ｎｏａ，シームガイドロール３か
らスクイズロール４までの距離が１００ｍｍの第５図に
示した装置を使用して，板幅が１５９．３ｍｍのＳＵＳ
３０４材から成る金属薄板１で外径５０．８ｍｍの薄肉
溶接金属管を製造した処、金属薄板１が焼鈍材であると
未焼鈍材であるとに拘らず金属薄板１の板厚ｔが０．３
ｍｍの場合には小径の曲げロール５の半径、ｒが３〜８
ｍｍの範囲で、また小径の曲げロール５の半径ｒが６Ｉ
ＩＩＩＩ＋の場合には金属薄板１の板厚ｔが０．３〜０
．６１１１１１の範囲で形状の良好な薄肉溶接金属管を
安定して製造することが出来た。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明に係る薄肉溶接金属管の製造方
法は、本出願人が先に特開昭６２−１７６６１１号にお
いて開示したような小径の曲げロールを介して金属薄板
をウレタンゴムライニングロール側に押し込んで金属薄
板に塑性曲げ・曲げ戻しを行ったり、特願昭６３　−　
２２４６８５号において開示したような金属薄板を入側
の円筒形ロールに沿って曲げて入側の円筒形ロールと出
側の円筒形ロールとの間のギャップを経て管の内側とな
る面を内側として長手方向に直交するフローティングロ
ールから成る小径の１山げロールで塑性曲げ加工した後
に長手方向の曲率を零とする西げ戻しをロールで行って
金属薄板に塑性曲げ・曲げ戻しを行い、かくして塑姓１
出げ・曲げ戻しされた金属薄板をその塑性曲げ・ｌｌ］
げ戻し加工により生じる残留応力による幅方向の変形を
利用して幅方向に曲げて管状に成形した後にスクイズロ
ールにより金属薄板の両側縁を突き合わせてその突合せ
部を溶接して薄肉溶接金属管を製造する際に，金属薄板
を成形ロールによって製造する薄肉溶接金属管の断面形
状とほぼ同形状に保持して金ｍ薄板の両側縁の状態を変
えることなく金属薄板の突き合せ部を位置規制するため
のシームガイドロールを経てスクイズロールに供給する
ので、シームガイトロールのフィン部の福を金属蒲板の
材質や，板厚等に応じて変更する・必要がなくなり、シ
ームガイドロールとしてフィン部の幅を狭い同一のもの
を使用出来る効果を有するのである。また金属薄板の板
厚や材質，二次加工性等の理由により塑性曲げ・曲げ戻
しにより生じる残留応力が異なってもシームガイドロー
ルの交換や調整する作業が不要となり生産性が向上する
だけでなく、良品質の薄肉溶接金属管を安定して製造す
ることが出来る等の種々の利点を有している本発明は工
業的価値の非常に大きなものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によって薄肉溶接金属管を製造して
いる１、実施例を示す側面説明図，第２図は第ｌ図にお
けるＡ−Ａ線拡大断面図，第３図は第１図におけるＢ−
Ｂ線拡大端面図，第４図は第ｌ図におけるＣ−Ｃ線拡大
断面図、第５図は本発明方法によって薄肉溶接金属管を
製造している他の実施例を示す側面図である． 図面中 １・・・・金属薄板 ２・・・・成形ロール ３・・・・シームガイドロール ３ａ・・・・フィン ４・・・・スクイズロール ５・・・・小径の曲げロール ６・・・・円筒形ロール ７・・・・ロール ８・・・・ウレタンゴムライニングロール９・・・・た
わみ防止ブロック ９ａ・・・・溝 １０・・・・溶接トーチ １１・・・・ウレタンゴムライニングピンチ口ール特 許 出 願 人 日 新 製 鋼 株 式 Δ 社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　管の内側となる面を内側として長手方向に直交する
   小径の曲げロールで塑性曲げ加工を行つた金属薄板を長
   手方向の曲率を零とすることによつて前記塑性曲げ・曲
   げ戻しにより生じる残留応力による幅方向の変形を利用
   して該金属薄板を連続的に幅方向に曲げて管状に成形し
   スクイズロールにより該金属薄板の両側縁を突き合わせ
   てその突き合わせ部を溶接して薄肉溶接金属管を製造す
   るに際し、スクイズロールの入側に金属薄板の進行方向
   に沿つて各１組の成形ロールとシームガイドロールとを
   配置し、該成形ロールで金属薄板を製造する薄肉金属管
   の断面形状とほぼ同形状に保持してから該シームガイド
   ロールのフィン部を通過させてスクイズロールの位置に
   供給することを特徴とする薄肉溶接金属管の製造方法。 ２　塑性曲げを、それぞれの軸が互いに平行で且つ双方
   の間にギャップを設けた同方向に回転する入側及び出側
   の円筒形ロールと、この２本の円筒形ロールに近接して
   該円筒形ロールの軸と平行に配置され前記ギャップから
   曲げられる金属薄板の板厚の２倍を引いた長さより大き
   い直径を有するフローティングロールから成る小径の曲
   げロールとを備えたロール群に、金属薄板を先ず入側の
   円筒形ロールに沿わせてから該ギャップを通した後に小
   径の曲げロールに沿わせて曲げてから該ギャップを通る
   ように通板させて行う請求項１に記載の薄肉溶接金属管
   の製造方法。