JPH04167917A - 複合管の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、成形ロールを使用することなく、弾性変形を
利用して樋状に成形した金属ストリップを相互に幅方向
端部で接合して複合管を製造する方法に関する。

［従来の技術］ 金属ストリップから管体を製造する従来の方法では、多
数のタンデムミルに配置されたカリバーを有するフォー
ミングロール、ケージロール等からなるロール成形機が
使用されている。この成形機により、金属ストリップは
、幅方向に順次曲げ加工され、管状に成形される。そし
て、成形された金属ストリップの幅方向両端部を突き合
わせて溶接することにより、管体を連続的に製造してい
る。

しかし、この方法では、多段の成形スタンドが配置され
た成形機を必要とするため、設備的な負担が大きくなる
。また、設備の複雑化に伴って保守・点検等の作業も面
倒なものとなる。そして、径の異なる管体を製造しよう
とするとき、成形ロールの組替えが長時間を要する作業
となる。

しかも、板幅に比較して板厚が小さな金属ストリップを
製管用素材とすると、曲げ過程における弾性変形による
影響が大きく現れる。たとえば、前段の成形ロールから
後段の成形ロールに至る過程で大きなスプリングバック
が生じ、特に幅方向両端部が十分な曲げ加工を受けるこ
となく、後段の成形ロールに送り込まれる。そのため、
製造された管体の真円度が劣化する。また、エツジスト
レッチが大きいことから、縁波が発生し易く、溶接が困
難となる。

本発明者等は、このような問題を解消した製管方法とし
て、従来の成形ロールを使用することなく、金属ストリ
ップが有する弾性力を利用して管状に成形する方法を開
発し、特開昭６２−１７６６１１号公報、特開平１−４
８６２４号公報等として紹介している。

たとえば、特開昭６２−１７６６１１号公報では、第４
図に概要を示した設備構成を使用している。アンコイラ
１から送り出された金属ストリップＳは、ガイドロール
２を経て予変形部３に送り込まれる。予変形部３は、小
径の曲げロール３ａ及び大径のサポートロール３ｂを備
えており、サポートロール３ｂの表面にポリウレタン等
の弾性ライニング３Ｃが施されている。

そして、得られる管体の内面側が曲げロール３ａ側に接
触するように、金属ストリップＳを曲げロール３ａとサ
ポートロール３ｂとの間に送り込む。金属ストリップＳ
が曲げロール３ｂで幅方向に一様な曲げ及び曲げ戻しを
受けるため、予変形部３を通過した後の金属ストリップ
Ｓに残留応力が付与される。

次いで、金属ストリップＳは、成形ロール４゜サイドロ
ール５及び送りロール６を経て下流側に搬送される。こ
の搬送過程で、金属ストリップＳは、長手方向の変形が
拘束されているので、残留応力によって管状に弾性変形
する。そして、管状に成形された金属ストリップＳは、
成形ロール４及びサイドロール５により形状が拘束され
た状態で、幅方向両端部が突き合わされる。この突合わ
せ部を溶接トーチ７で溶接することにより、管体ｐが得
られる。

この方法においては、弾性変形を利用して金属ストリッ
プＳを管状に成形するため、得られた管体ｐの真円度は
優れたものとなる。また、金属ストリップＳを管状に曲
げ加工する成形ロールを必要としないため、設備構成が
簡単になり、特に薄肉管の製造に適した方法である。

また、特開平２−７５４１８号公報では、第５図に示し
た概略構成をもつ予変形部を提案した。

この予変形部３は、一対の大径ロール３ｄ及び３ｅの間
に曲げロール３ｆを配置している。金属ストリップＳは
、大径ロール３ｄと曲げロール３ｆの間を通過した後、
曲げロール３ｆを周回し、大径ロール３ｅと曲げロール
３ｆとの間から送り出される。この走行過程で、金属ス
トリップＳに曲げ及び曲げ戻しによる残留応力が付与さ
れる。この予変形部３は、小径の曲げロール３ｆをバッ
クアップする機構を省略することができ、所定の残留応
力を金属ストリップＳに付与することが容易となる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明者等が、これまで提案してきた装置及び方法は、
何れも一つの金属ストリップから一本の管体を連続的に
製造することを主題としたものである。

ところが、自動車の排気系等に使用される管体等にあっ
ては、管内部断面でみて下部に腐食性の強い液体が流れ
、上部に排ガスが流れる状態で使用されている。そのた
め、液体及び排ガスが接触する管内面では腐食条件が異
なる。このような場合、管内面の腐食を防止するため、
管全体を耐食性に優れた高価な材料で作ると、原料コス
トが高いものとなる。そこで、腐食雰囲気に対応し、腐
食性液体に接する部分を耐食性に優れた材料で、排ガス
に接する部分を安価な材料で作り、両者を管軸方向に接
合した複合管が望まれる。

また、粒状体等を搬送する配管系においても、粒状体が
管内面に円周方向に関し均一に接触するものではな（、
粒状体が頻繁に接触する部分と、粒状体の接触があまり
行われない部分とがある。

この配管系では、粒状体が頻繁に接触し激しい摩耗環境
に曝される箇所を耐摩耗性に優れた材料で作り、他の部
分を低級材料で作ることにより、所望の耐摩耗性をもち
、しかも安価な配管を提供することができる。

本発明は、このような要望に応えるべ（案出されたもの
であり、前述した曲げ及び曲げ戻しによる残留応力が与
えられた金属ストリップから製管する方法を複合管の製
造に適用することにより、円周方向に任意の比率で接合
された複合管を製造することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の複合管製造方法は、その目的を達成するために
、それぞれ別のアンコイラから送り出された異種の金属
ストリップに幅方向に一様な曲げ及び曲げ戻しを行うこ
とにより残留応力を付与した後、前記金属ストリップを
それぞれ樋状に成形し、前記金属ストリップの幅方向端
部を接合することを特徴とする。

ここで、金属ストリップを樋状に成形し接合する工程は
、残留応力の付与に連続して行うことができる。或いは
、残留応力が付与された金属ストリップを一旦コイル状
に巻き取った後で、巻き戻し、次いで成形及び接合して
複合管とすることもできる。

また、二つの金属ストリップの幅方向端部は、それぞれ
の幅方向端部を突き合わせ、突合せ部をマイクロプラズ
マ等により溶接される。或いは、幅方向端部を重合せ、
抵抗溶接、高周波溶接等によって接合しても良い。更に
は、接着剤、ロウ材等を使用した接合も採用することが
できる。

［作　用］ 以下、図面を参照しながら、本発明を、その作用と共に
具体的に説明する。

第１図は、塑性曲げ、成形及び溶接を連続して行い、複
合管を製造している状態を示す。

金属ストリップ１０．２０としては、弾性変形によりカ
ールするものである限り、種々の材質を使用することが
できる。そこで、製造される複合管の用途を考オして、
異種の材料を選択する。たとえば、金属ストリップ１０
として高耐食性のステンレス鋼５ＵＳ３０４，５ＵＳ３
１６Ｌ、５ＵＳ４４４等の材料を使用し、金属ストリッ
プ２０として低級ステンレス鋼５ＵＳ４３０等を使用す
る。或いは、チタン、ニッケル等の非鉄材料を金属スト
リップ１０又は２０の何れか一方に使用してもよい。

金属ストリップ１０．２０は、それぞれ別のアンコイラ
１１．２１から巻き戻されて、予変形部１２．２２に送
られる。図示の場合、フローティングロール１３，２３
を備えた予変形部１２，２２を使用しているが、本発明
はこれに拘束されるものではない。たとえば、第５図に
示したような曲げロール３ａを備えた予変形部を採用す
ることもできる。

金属ストリップ１０がフローティングロール１３に接触
する表面は、他方の金属ストリップ２０がフローティン
グロール２３に接触する表面に対向するように、下側予
変形部１２と上側予変形部２２とを対称的に配置してい
る。

予変形部１２．２２で、金属ストリップ１０゜２０は、
フローティングロール１３．２３に接触する表面を内側
にして塑性曲げされる。そして、残留応力が除去されな
い方向に沿って、金属ストリップ１０．２０は、予変形
部１２．２２から成形ロール１４．２４に向けて送り出
される。

成形ロール１４．２４は、それぞれの金属ストリップ１
０．２０を所定の湾曲した樋状番こ成形するため、第２
図に示すように鞍型のロール面をもっている。成形ロー
ル１４．２４は、弾性変形によってカールした金属スト
リップ１０．２０を所定の樋状に保持するためのもので
あり、金属ストリップ１０．２０に塑性加工を加えるも
のでないので、大きな凹クラウンを付けたロールであっ
ても強度的な問題はない。なお、単一の成形ロール１４
．２４に代え、複数の鞍型ロールを組み合わせることに
より、金属ストリップ１０．２０を所定の樋状に保持す
ることもできる。

予変形部１２．２２と成形ロール１４．２４との間で、
金属ストリップｔｏ、２０の変形は、長生方向に関して
拘束されている。そのため、予変形部１２．２２で付与
された残留応力は、金属ストリップ１０．２０を幅方向
にカールさせる力となって作用する。そして、フローテ
ィングロール１３．２３に接した表面が互いに対向して
いるので、カールした金属ストリップ１０．２０は、そ
れぞれの凹部を向かい合せた状態で、成形ロール１４．
２４に送り込まれる。

そこで、金属ストリップ１０．．２０として同じ幅の帯
材に同様な残留応力を付与して樋状にカールさせるとき
、半周が金属ストリップＩＯで、残りの半周が他の金属
ストリップ２ｏで構成される円筒体３０が得られる。

この円筒体３０を両側からサイドロール１５で押さえる
と、金属ストリップ１０．２０の幅方向端部が突き合わ
せられる。次いで、突き合わせた幅方向端部を溶接トー
チ１６で溶接すると、両側にシーム３１を有する複合管
３２が得られる。複合管３２は、送りロール１７で下流
側に送り出され、所定の長さに切断され製品となる。

金属ストリップ１０．２０の幅を変えることによって、
円周方向に関して金属ストリップ１０゜２０が占める比
率を変えることができる。たとえば、第３図に示すよう
に、下側の金属ストリップ１０として広幅の帯材を使用
し、半円以上に湾曲させる。他方、上側の金属ストリッ
プ２０としては、小幅の帯材を使用する。そして、金属
ストリップ１０．２０を送り込むとき、円周方向に異な
った比率で金属ストリップ１０．２０が接合された複合
管が得られる。なお、このとき金属ストリップ２０の湾
曲度を制御するため、内面側に形状規制ロール２５を配
置しても良い。

それぞれの金属ストリップ１０．２０は、付与された残
留応力に起因した弾性変形によって幅方向にカールする
。そのため、各部が均一な曲率で断面が半円状或いは円
弧状に湾曲する。したがって、これら金属ストリップ１
０．２０を溶接して得た複合管３２は、曲率が局部的に
変動することな（、優れた形状特性をもつものとなる。

なお、第１図は、金属ストリップ１０．２０から複合管
３２を連続的に製造している状態を示している。しかし
、残留応力が与えられた金属ストリップ１０．２０の双
方或いは何れか一方をコイル状に巻き取り、製管時に巻
き戻した金属ストリップから同様に複合管を製造するこ
ともできる。

この場合、付与した残留応力が除去されないように、過
大な張力を加えずに金属ストリップを巻き取ることが必
要である。

［実施例］ 以下、ステンレス鋼５ＵＳ３０４と５ＵＳ４３０とを管
軸方向に接合した複合管を製造した例を説明する。

金属ストリップ１１として、板厚０．３ｍｍ。

板幅８０ｍｍのステンレス鋼板５ＵＳ４３０を使用した
。このステンレス鋼板は、０．２％耐力が３０ｋｇｆ／
ｍｍ”であった。他方、金属ストリップ１２としては、
同じ板厚及び板幅のステンレス鋼板５ＵＳ３０４を使用
した。このステンレス鋼板は、０．２％耐力が２８ｋｇ
ｆ／ｍｍ”であった。

これらステンレス鋼板に予変形部１２．２２で曲げ及び
曲げ戻しによる残留応力を付与して、半円筒状に保形し
て成形ロール１４．２４を通過させた。サイドロール１
５でそれぞれの端部を突き合わせ、溶接トーチ２６でＴ
　Ｉ　Ｇｆｆｌ接した。

このようにして、直径５０．８ｍｍの複合管が製造され
た。この複合管を切断し、その断面形状を観察したとこ
ろ、ステンレス鋼板５ＵＳ３０４及びステンレス鋼板５
ＬＩ５４３０で構成された部分共に同一の曲率で湾曲し
ており、最小直径に対する最大直径の比率が１．０５以
下の真円度の高いものであった。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明においては、金属ストリ
ップを幅方向にカールさせ、樋状に変形した金属ストリ
ップの幅方向端部を接合することによって、長平方向に
異種の材料で形成された複合管が得られる。この複合管
は、それぞれの部分を構成する金属ストリップが弾性変
形して円筒状に成形されたものであるため、形状特性に
優れたものである。そして、たとえば高耐食性材料部分
或いは高耐摩耗性材料部分を過酷な腐食環境或いは摩耗
環境に晒される状態で使用するとき、安価で且つ耐久性
に優れた配管材料となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従った複合管の製造工程を示し、第２
図は異種の金属ストリップをカールさせて円筒状に突き
合わせた状態を示し、第３図は異なる円周方向比率で異
種材料を接合した複合管を製造している状態を説明する
ための図である。他方、第４図及び第５図は、本発明者
等が先に提案した設備構成を示す。 １０．２０二金属ストリツプ １１．２１：アンコイラ　１２，２２：予変形部１３．
２３：フローティングロール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）それぞれ別のアンコイラから送り出された異種の
   金属ストリップを幅方向に一様な曲げ及び曲げ戻しを行
   い残留応力を付与した後、前記金属ストリップをそれぞ
   れ樋状に成形し、前記金属ストリップの幅方向端部を接
   合することを特徴とする複合管の製造方法。（２）請求
   項１記載の成形及び接合が、曲げ及び曲げ戻しによる残
   留応力の付与に連続して行われることを特徴とする複合
   管の製造方法。 （３）請求項１記載の成形及び接合が、曲げ及び曲げ戻
   しによる残留応力を付与した金属ストリップを一旦コイ
   ル状に巻き取り、該コイル状金属ストリップを巻き戻し
   ながら行われることを特徴とする複合管の製造方法。