JPH04168000A - 造管用スクイズブロック - 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、長子方向に直行する小径の曲げロールで曲げ
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
を幅方向にカールさせることにより得られた円筒体の幅
方向両端部を突合わせ出接して管体を製造するとき、両
端部がラップすることを防止し、溶接される円筒体を所
定の断面形状に保持するスクイズブロックに関する。

［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合わ
せて溶接することによって、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
難になる。

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（、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−様な塑性曲げ及び曲げ戻
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に幅方向に−様な残留応力が付与される。

残留応力が与えられた金属ストリップＳは、成形ロール
４．サイドロール５及び送りロール６を経て下流側に送
られる。この送り過程で、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、曲げ及び曲げ戻しによ
り付与された残留応力で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では、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］ このような弾性変形を利用した造管法は、金属ストリッ
プを所定の形状に塑性変形させるために従来の造管法で
必要とされていた成形ロールが不要となる。そして、金
属ストリップは、付与した残留応力によって幅方向にカ
ールし、円筒体となる。しかし、残留応力の量に応じて
カーリングの程度が異なり、所定の直径をもつ円筒体を
安定して得ることは困難である。また、第４図に示すよ
うにサイドロール５で円筒体を所定の形状に保持しても
、溶接トーチ７の近傍で円筒体の形状が変化することが
ある。

そこで、第６図に示すように、溶接トーチ７近傍の両側
に一対のスクイズロール８，８を配置して、溶接しよう
とする円筒体９をスクイズロール８，８に形成した凹ク
ラウンにより所期形状に保持することが考えられる。

しかしスクイズロール８，８は、円筒体９の外周面を転
動しながら円筒体９を保形するものである。そのため、
スクイズロール８，８の軸受は部のあそびやフランジ部
８ａ、８ａの高さが僅かに異なることに起因し、円筒体
９の突合わせ端部９ａ、９ｂが上下方向に位置変動する
。そのため、突合わせ端部９ａ、９ｂの高さが一定せず
、また突合わせ端部９ａ及び９ｂの間に段違いが生じ易
くなる。このような突合わせ端部９ａ、９ｂの位置変動
や段違い等は、特に薄板から溶接管を製造する場合に致
命的な欠陥となり、孔開き、溶込み不良等の溶接欠陥が
多発する。

また、スクイズロール８，８で保形しながら溶接を行う
とき、溶接トーチ７のアーク７ａからスクイズロール８
，８のフランジ部８ａ、８ｂが損傷を被ることを防止す
るため、フランジ部８ａと８ｂとの間にある程度のギャ
ップを設けることが必要である。このギャップは、溶接
される金属ストリップが薄肉になるほど、板厚に対して
相対的に大きくなる。この点から、薄肉材に対してエツ
ジの位置決め性に関する問題が顕在化し、溶接不良を発
生させる原因となる。他方、エツジの位置決め精度を向
上させるためギャップを狭めると、スクイズロール８の
フランジ８ａ、８ｂと溶接トーチ７との間の距離が短く
なり、溶接アーク７ａによってフランジ８ａ、８ｂが損
傷を受は易くなる。この損傷は、スクイズロール８．８
の寿命を短くするばかりでなく、製造された溶接管に転
写されて表面疵となり、製品価値を低下させる。

このように、スクイズロールの使用は、特に溶接による
薄肉管の製造には不都合な点が多い。

本発明は、このような問題を解消するために案出された
ものであり、溶接される円筒体を目標形状に保持する手
段を回転式から摺動式に代えることにより、溶接条件を
安定化させ、優れた品質の溶接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］ 本発明の造管用スクイズブロックは、その目的を達成す
るため、管の内側となる面を内側として長手方向に直行
する小径の曲げロールで塑性曲げ加工を施した金属スト
リップを幅方向にカールさせて成形した円筒体の幅方向
両端部を突き合わせて溶接するときに円筒体の外面を所
定形状に保持するスクイズブロックであって、前記円筒
体の搬送方向に沿って二分割された割り型と、該割り型
の突合わせ面に形成された凹部と、前記割り型の上方突
出部に形成された溶接トーチ挿入用の切欠き部とを備え
、前記凹部の表面は、溶接される前記円筒体の輪郭と同
じ曲率で湾曲した曲面で形成されていることを特徴とす
る。

ここで、割り型に形成した凹部の表面に、潤滑性に優れ
たコーティングを施すことが好ましい。

潤滑コーティングに使用される材料としては、特に限定
されるものではないが、硫化モリブデン。

黒鉛、窒化硼素、フッ素樹脂等が挙げられる。

［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。

本発明の造管用スクイズブロックは、第１図及び第２図
に示すように、溶接される円筒体３０が搬送される方向
りに沿って二分割された左右一対の割り型１０．２０で
構成される。

割り型１０．２０の合わせ面に、凹部１１，２１が形成
されている。これら凹部１１，２１は、割り型１０．２
０を合わせたとき、溶接される円筒体３０が通過するほ
ぼ円柱状空間を形成する。

そのため、凹部１１，２１は、円筒体３ｏの外形に実質
的に等しい曲率で湾曲した断面がほぼ半円状の曲面とな
っている。なお、凹部１１，２１の入側は、円筒体３０
を所定の断面形状に成形すると共に導入を容易にするた
め、テーパ加工或いはアール加工により若干広くするこ
とが好ましい。

凹部１１，２１の表面は、円筒体３ｏの周面が摺動しな
がら搬送方向りに移動するため、鏡面仕上げして摩擦係
数を低下させることが好ましい。

或いは、適宜の潤滑剤をコーティングして、円筒体３０
の滑りを良くすることもできる。

割り型１０．２０に、合わせ面に向けて突出する上方突
出部１２．２２及び下方突出部１３，２３が形成されて
いる。そして、上方突出部１２゜２２及び下方突出部１
３．２３の内側側面が合わせ面となる。或いは、第２図
に示すように円筒体３０の突合わせ端部３１，３２を押
さえている限り、上方突出部１２及び２２の間に若干の
隙間をもたせて、割り型１０．２０を合わせてもよい。

なお、溶接トーチ４１の下流側では、ビード３３に上方
突出部１２．２２の下面が接触しないように、上方突出
部１２と２２との間の間隙を若干大きくすることが好ま
しい。

上方突出部１２．２２のほぼ中央に、溶接トーチが挿入
される切欠き部１４．２’４が形成されている。上方突
出部１２．２２の上角が図示するように面取りされたテ
ーパ面１５．２５となっているとき、切欠き部１４．２
４は、上方に向けて広がった逆円錐台状となる。

切欠き部１４．２４が形成された箇所で、円筒体３０の
突合わせ端部３１，３２は、第２図に示すように上方突
出部１２．２２から露出する。しかし、突合わせ端部３
１及び３２は、切欠き部１４．２４の前後で上方突出部
１２．２２によって押さえられている。そのため、第６
図に示したような開きは、突合わせ端部３１，３２の間
に生じない。また、突合わせ端部３１，３２がごく一部
で上方突出部１２．２２から露出しているので、両者の
間に段違いが生じることもない。

しかも、切欠き部１４．２４により逆円錐台状に上に向
かって広がった溶接トーチ挿入用空間４０に、第３図に
示すように溶接トーチ４１を挿入して、突合わせ端部３
１，３２を溶接する。このようにして溶接が行われるた
め、溶接条件が極めて安定し、一定した形状のビード３
３をもつ洛接管３４が製造される。

なお、割り型１０．２０を正確な位置関係で合わせるた
め、下方突出部１３．２３を嵌合構造としてもよい。た
とえば、一方の下方突出部１３に複数の係合突起を形成
し、この係合突起が嵌り込む係上部を他方の下方突出部
２３に形成する。そして、係合突起及び係止部を嵌め合
わせることによって、何れの方向に関しても精度良く割
り型１０．２０が合わせられ、円筒体３ｏの外径に一致
した円柱状空間が凹部１１，２１で形成される。

［実施例］ 温液される円筒体３０は、板厚０．１ｍｍで板幅８９．
６ｍｍのステンレス鋼板を第５図に示した装置で曲げ及
び曲げ戻しを行い、残留応力を与え、幅方向にカールさ
せることによって、直径２８．５ｍｍの円筒状に成形し
たものである。

この円筒体３ｏの形状を第１〜３図に示したスクイズブ
ロック及び第６図に示したスクイズロールで拘束しなが
らマイクロプラズマ滴液した。

スクイズブロックとしては、曲率半径１４２５ｍｍで搬
送方向りに沿った長さが５０ｍｍの曲面をもつ凹部１２
，２１を形成した割り型１０゜２０を使用した。また、
切欠き部１４．２４は、割り型１０．２０を合わせたと
きに上部開口直径が２５ｍｍで下部開口直径が３ｍｍの
溶接トーチ挿入用空間部４０が形成されるように、上方
突出部１２．２２の中央に形成した。そして、上方突出
部１２と２２との間隙を溶接トーチ４１の上流側で０．
５ｍｍ、下流側で１．０ｍｍに維持し、上方突出部１２
．２２で突合わせ端部３１，３２を押さえながら溶接し
た。

他方、スクイズロール８，８としては、曲率半径１４．
２５ｍｍの穴型クラウンが付けられたロールを使用し、
軸間距離を７０ｍｍに保ち円筒体９の両側に回転可能に
配置した。このとき、１゜５ｍｍの長さにわたり、突合
わせ端部９ａ、９ｂがロール周面から離れていた。

スクイズブロックを使用して溶接を行った場合には、安
定した溶接が可能であった。また、形成された溶接部を
観察したところ、一定した断面形状をもつビードが得ら
れており、穴開き等の溶接欠陥が皆無であった。

これに対し、スクイズロールを使用して溶接した場合、
エツジの突合わせ不良に起因して、湾接条件が不安定に
なり、ところどころに穴開き、溶込み不良等の溶接欠陥
が検出された。また、形成されたビードは、幅が変動す
る不揃いなものであった。得られた溶接管も、溶接部が
尖ったいびつな形状となっていた。そのため、溶接後の
形状修正が必要であった。

［発明の効果１ 以上に説明したように、本発明のスクイズブロックは、
金属ストリップを幅方向にカールさせることにより成形
した薄肉円筒体の外径を拘束し、特に突合わせ端部に上
下位置の変動や段遣い等を生じさせることなく、突合わ
せ間隙を一定に維持する。そのため、安定した条件下で
の溶接が可能となり、形成されたビード形状が一定した
ものとなる。また、円筒体自体も所期の断面形状に保持
され、溶接管の真円度も向上する。したがって、後続工
程におけるビードの整形、溶接管の矯正等の作業負担も
軽減され、優れた品質の溶接管が能率よく製造される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスクイズブロックを示す斜視図、第２
図はそのスクイズブロックに円筒体を送り込み溶接を行
っている状態を示した平面図、第３図は同じく断面図で
ある。他方、第４図及び第５図は本発明者等が先に提案
した造管設備の概略を示し、第６図はスクイズロールで
円筒体を拘束しながら溶接を行っている状態を説明する
ための図である。 １０．２０：割り型、１１，２１　：凹部、１２゜２２
二上方突出部、１４，２４：切欠き部３０＋円筒体、３
１，３２：突合わせ端部３３：ビード３４：溶接管、４
１：溶接トーチ 第１図 末２図 Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）管の内側となる面を内側として長手方向に直行す
   る小径の曲げロールで塑性曲げ加工を施した金属ストリ
   ップを幅方向にカールさせて成形した円筒体の幅方向両
   端部を突き合わせて溶接するときに円筒体の外面を所定
   形状に保持するスクイズブロックであって、前記円筒体
   の搬送方向に沿って二分割された割り型と、該割り型の
   突合わせ面に形成された凹部と、前記割り型の上方突出
   部に形成された溶接トーチ挿入用の切欠き部とを備え、
   前記凹部の表面は、溶接される前記円筒体の輪郭と同じ
   曲率で湾曲した曲面で形成されていることを特徴とする
   造管用スクイズブロック。
2. （２）請求項１記載の凹部に、潤滑性に優れたコーティ
   ングが施されていることを特徴とする造管用スクイズブ
   ロック。