JPH0417727B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、連続式ロール成形法にて製造した
溶接鋼管を引き続き角鋼管に圧延成形する方法の
改良に係り、圧延ロールスタンド位置の管内より
角部位置にロールを当接させ、圧延成形時の変形
等を防止して角鋼管形状精度を向上させた角鋼管
の製造方法に関する。

従来の技術 連続して角鋼管を製造する方法は、第１図の工
程図で説明すると、所要直径の鋼管を成形する工
程、冷却及び真円度の修正工程、丸鋼管から角鋼
管への圧延成形工程、切断工程からなる。

まず、通常のパイプミルにて、帯鋼１を複数の
ブレークダウンロールとサイドロール２によりフ
オーミングを行ない、フインパスロール３を経て
スクイズロール４直前で、電気抵抗による発熱を
利用する溶接機５により溶接を行ない溶接鋼管と
なし、続いてクーラントで冷却し、サイジングロ
ールスタンド６で真円度を修正して鋼管に仕げ
る。

引き続いて、圧延ロールスタンド、例えば４角
管の場合は４方圧延ロールスタンド８を複数段設
けた圧延ロール群７により順次圧延成形して、角
管に仕上げるのが一般的である。

複数段の４方圧延ロールスタンド８は、丸鋼管
から角鋼管への圧延成形するため、圧延ロールの
形状が曲面ロールから第２図に示す如き平坦な円
筒状ロールへと、段階的に変化するように配置さ
れている。

次に、成形した角管を走行切断機９により切断
し、得られたテーブル１０上の所定長の角管をプ
ツシヤー１１で製品ストツクテーブルへ送る。

前記の４方圧延ロールスタンド８は、第２図に
示す如く駆動形圧延ロールであり、管を圧下成形
するとともに前方への推力を与える機能を有して
おり、コ字形のスタンド１２に軸支された垂直方
向、水平方向の各一対のロールのうち垂直方向に
対向する一対のロールが、電動機等で回転駆動さ
れる構成である。

発明が解決しようとする課題 従来の場合、垂直方向の駆動ロール１３は管に
推力を与えるため、水平方向の側面ロール１４よ
り大径となり、圧延時に大径駆動ロール１３が当
接して管が変形し初めたのち、それより小径の側
面ロール１４が当接して成形するため、管素材の
円周における角管の４角となるべき位置の分割位
置決めが不正確になりやすい。

すなわち、分割位置決めが不正確であると角管
における辺長さが所定どおりにならず、圧延成形
過程で角の半径の不均一や変形等が起こる。

前述した４方圧延ロールスタンドで曲面ロール
からなる駆動ロールを用いると、ロールの周面上
における各部分の速度が異なり、ライン速度との
同期ずれが生じて部分的なスリツプを招きやすく
なり、成形精度が悪くなる。

また、前述した４方圧延ロールスタンド群の段
数を少なくせざるを得ない場合など、例えば初段
から第２図に示す如き比較的平坦なロール１３を
用いると、ロールの平坦面が管素材の円周面にそ
の接線の如く当接して圧下するため一部のみが凹
み、その後の圧延でもこれが残り、管がコンケー
ブ状（concave、凹状）になりやすく、特に４角
管の場合上下の一部が凹み、管断面形状が略まゆ
状のいわゆるオーバーベンドが生じる問題があ
る。

すなわち、従来、成形ロールは丸鋼管表面を、
その板厚方向に圧縮することによつて成形するの
が基本原理であり、ロールと鋼管が初期より接触
する頂部は、ロール曲率が不適確であつたり、鋼
管肉厚が大きい場合は頂部が凹みを生じて所謂オ
ーバーベンド現象が生じる。

さらに、初段での変形抵抗の増大に伴い必要と
される推力が不足するため、成形を困難にする要
因となつていた。そこで、従来は成形段数を４〜
７段と多くして順次成形する必要があつた。

従つて、成形ロール形状の設計は鋼管の材質、
（肉厚）／（外径）比等、鋼管剛性に関係する因
子を勘案して適正なデザインを工夫する必要があ
り、複数段の４方圧延ロールスタンドは、丸鋼管
から角鋼管への圧延成形するため、圧延ロールの
形状が曲面ロールから第２図に示す如き平坦な円
筒状ロールへと、段階的に変化するように配置す
る必要があつた。

この発明は、前記の問題を解消し、少ない圧延
ロールスタンド段数で、角鋼管への圧延成形を分
割位置決めを高い精度で行いすぐれた形状性を有
する角鋼管が得られる製造方法の提供を目的とし
ている。

課題を解決するための手段 この発明は、連続式ロール成形法による溶接鋼
管を複数段の駆動形圧延ロールスタンドにて引き
続き角管に圧延成形する方法において、 溶接鋼管のフオーミング途中の帯鋼１上方より
圧延方向の管軸中心にマンドレル２１を挿入し、
マンドレル２１先端を角管成形用の駆動形圧延ロ
ールスタンド群７の所要スタンドの相対位置に配
置し、 鋼管の軸中心に複数のロール２９を対称形に配
置しその軸中心側で各ロール２９が相互に衝合し
回転するよう支持した１段または複数段の管内ロ
ール２０を前記マンドレル２１の先端部に装着
し、駆動形圧延ロールスタンド８の圧延ロール１
３位置で成形途上の角管の角部位置に管内より上
記管内ロール２０をそれぞれ当接させて圧延成形
を行なうことを特徴とする角鋼管の製造方法であ
る。

作 用 この発明は、前述の４角鋼管の場合、製管途上
の帯鋼の上方開口より角鋼管成形用の４方圧延ロ
ールスタンド方向にマンドレルを挿入し、このマ
ンドレルに管軸中心に複数のロールを対称形に配
置しその軸中心で各ロールが相互に衝合し回転す
るよう支持した管内ロールを１段あるいは複数段
を設け、角鋼管の断面の分割予定位置部分にそれ
ぞれ管内より前記ロールを当接させながら、４方
圧延ロールスタンドで圧延成形することを要旨と
している。

詳述すると、この発明は、曲げ予定角部の成形
を成形ロールの圧縮のみによらず、内面に設置し
た管内ロールとの相互作用により該角部に引張り
応力を発生させ、外部ロール頂部により発生する
圧力を軽減すると共に、管内ロールとのピンチ作
用による角部の圧力を高めて推力の増加を計るも
のである。

角部は管内ロール頂部により角度の内側より張
出し作用を受け圧縮応力による増肉よりも張出し
による引張り曲げを生じて増肉を防止する傾向が
生じる。

すなわち、周方向の圧縮応力は、管内ロールに
よる張出し作用により、角部に引張られ引張り応
力となる。従つて、面内の座屈は発生せず、オー
バーベンド現象が起り難くなる。

但し、圧縮応力が大きければ座屈の可能性は高
くなり、肉厚管では管内ロールによる張出し作用
が小さいのでオーバーベンドによる可能性が高
く、１段目成形ロールでは従来の如くオーバーベ
ンドを生じるような予変形とは違い、軽い予変形
を行い、管内ロールによる張出し作用を２段目成
形ロール位置で行つて正確な分割位置決めを行う
ことにより、３段の４方圧延ロールスタンドで高
い形状精度を有する角鋼管を製造できる。

また、薄肉管では管内ロールによる張出し作用
が大きいので、予変形を行わず初段成形ロール位
置で行うことが可能になる。すなわち、連続ロー
ル成形であるため、管頭の咬み込みさえできれば
上述の作用効果により可能であり、管頭の咬み込
みも、所要長さの丸管を管内プラグで角管に引き
抜く従来のドローベンチで行われているように、
最初にプラグ位置を成形ロール位置より少し手前
へずらせて隙間を作つておき、咬み込み後に所要
位置へ押し込む考え方を用いれば容易に可能であ
る。

上述の如く、この発明方法による管内ロールを
設ける位置は、鋼管の肉厚に応じて選定するもの
で、肉厚が十分薄い場合は、この発明方法による
管内ロールを４方圧延ロールスタンドの初段に設
けることができ、高い形状精度を有する角鋼管を
製造できる。

また、前記以外の肉厚の場合は、４方圧延ロー
ルスタンドの２段目あるいは３段目のスタンド位
置に設け、段数が少ない場合は最後段に設けても
よく、また管内ロールを複数の圧延ロールスタン
ドに対応させて設けてもよく、さらに例えば、第
５図に示す如く、第３図の管内ロールの先に第４
図の補助管内ロールを設けて管推力を増加させ成
形性、形状精度を向上させるのもよい。

マンドレル先端に管内ロールを設けるに際し、
圧延時のマンドレルが受ける力は、単に管の推進
に伴うロールの回転による前方への力のみであ
る。従つて、管内ロールの設置方法は、実施例の
第３図に示す如く、断面Ｌ字型部材を組み合せた
ものにロールを軸支して、断面Ｌ字型部材を適当
な接合部材を介してマンドレル先端に螺合させる
ほか、第４図の補助管内ロールの設置方法と同様
に、ロールの形状に応じた軸支部材を適当な接合
部材を介して前記断面Ｌ字型部材に接続する等、
公知の軸支方法や機械的構成が利用できる。

この発明方法によつて、角鋼管への圧延成形に
際し、角管の４角となるべき位置の分割位置決め
が正確になり、４方圧延ロールスタンド群の段数
が少なく、かつ平坦な円筒状ロールを使用して
も、前述のオーバーベンドが発生せず、高い形状
精度を有する角鋼管を得ることができ、管内ロー
ルを設けたことによる管推力の増大にて少ない段
数での成形がより円滑になる効果を有する。

従来は圧延ロールの形状を、曲面ロールから第
２図に示す如き平坦な円筒状ロールへと、４〜７
段のスタンド段数に応じて段階的に変化させる必
要があつたが、この発明では実施例の如く３〜４
段程度のスタンド段数とすることができ、初段か
ら比較的平坦な円筒状ロールを使用できる。

例えば、鋼管の肉厚、該スタンド段数に応じて
予変形用の所要の僅かな円弧面を有する略円筒状
ロール、円筒状ロールなどを適宜配置するとよ
い。

実施例 以下にこの発明を図面に基づいて説明する。こ
こでは４角鋼管に適用した場合を説明する。

第１図はこの発明による角鋼管の製造方法を説
明する工程図、第２図は圧延ロールスタンドにお
ける管横断面図、第３図は管軸方向における管内
ロールの説明図である。

第４図は補助管内ロールの構成を示す管縦断説
明図である。第５図は管内ロールと補助管内ロー
ルを組み合せた実施例を示す説明図である。

管内ロール２０は第１図に示す如く、連続式ロ
ール成形法におけるフオーミング途中の帯鋼１の
上方より管軸の圧延ロール群７方向へ挿入するマ
ンドレル２１に装着する。

マンドレル２１はその端部に支持部材２２が嵌
挿されて端部の螺刻部にロツクナツト２３を入
れ、ライン前進方向に拘持され、支持部材２２は
上部の固定部２４を例えばライン上を跨設したス
タンド（図示せず）に固着して支持される。

管内ロール２０は、第２図と第３図に示す如
く、マンドレル２１の先端に螺着する４本の断面
Ｌ字型部材２５を組合せた把持部材２８に、４本
のロール２９を軸支させる構成である。

すなわち、４本のロール２９は管軸中心部で各
ロールが相互に衝合するよう断面で十字形に配置
され、断面Ｌ字型部材２５間にピン２６とベアリ
ング２７で軸支される。４角管において４つの角
の形状に当接するように成形したロールを上記の
如く配設すると衝合面は均等に当接し合う形状と
なる。なお、４角管以外であつても管内ロールを
同様に配設することが可能なことは言うまでもな
いことである。

また、把持部材２８はマンドレル２１の先端に
螺着し、ロツクナツト３０で固定される構成であ
り、螺合位置を前後方向に変えて装着位置調整可
能であり、また、支持部材２２に固定されるマン
ドレル２１もその端部の螺刻部に螺合するダブル
ロツクナツト２３で固定される構成であるため、
同様に前後方向に位置調整が可能であり、実操業
において管内ロール２０の位置調整が必要となつ
た場合に至便である。

次に、上記の管内ロール２０と圧延ロールスタ
ンド８₁〜８₃を用いて角管に圧延成形する機構を
説明する。

管内ロール２０は、圧延ロール群７の第２段圧
延ロールスタンド８₂の管内に駆動ロール１３と
側面ロール１４の軸線と同一位置に設けてある。

サイジングロールスタンド６を出た鋼管は、ま
ず、初段の圧延ロールスタンド８₁の駆動ロール
１３で所定の圧下による変形が始まり、すぐに側
面ロール１４に当接し４方から圧下が行なわれ
る。

続いて、第２段圧延ロールスタンド８₂で圧下
が行なわれるが、この際に管内ロール２０の各ロ
ール２９は角鋼管の角部分となるべき位置に管内
より当接しているため、ロール１３，１４の圧下
力により管円周上の分割位置決めが行なわれるの
を促進し、位置決めの正確度が向上して変形等の
発生が防止される。

すなわち、前記初段で予変形した管が管内ロー
ル２０により当接支持されて角部のはりだしが容
易になり、かつ円滑に進むため、４つの角部の半
径が均一化し成形性が著しく向上する。またオー
バーベンドの発生も、管内ロール２０により角部
への張り出しが促進されるため起り難くなる。

また、管内ロール２０の各ロール２９は圧延ロ
ール１３，１４の圧下力を受けるが、各ロール２
９はその中心部で衝合しているため、各ロール２
９の受けた圧力が相互に打ち消し合うことにな
り、平衡状態が維持される。

従つて、各ロール２９をＬ型部材にベアリング
２７支持しているが、圧延時のストレスはベアリ
ング２７には加わることがないため、耐久性に問
題を生じることがなく、ベアリング２７は単に管
の推進に伴うロール２９の回転による前方への力
を受けもつのみであり、これは極僅かである。ま
た、マンドレル２１が受ける力もこれのみであ
る。

さらに管内ロール２０を設けたことにより、圧
延ロールスタンド８における管への推進力を増強
させる効果も生じ圧延成形を円滑にすることがで
きる。

以上には４角管の製造に適用した場合を示した
が、４角管以外の角管においても同様に管内ロー
ルを設けることができる。

また、第４図に示す如く、２本の円筒形ロール
３１を衝合させて平板をコ字型にした軸支部材３
２に軸支して補助管内ロール３３を、第５図に示
す如く、コ字型軸支部材３２を角板に４本の爪部
材を立設して４本の断面Ｌ字型部材２５に接合す
る把持部材２８を介して前記断面Ｌ字型部材２５
に接続して第３段圧延ロールスタンド８₃位置に
設け、圧延成形を促進させて変形を防止すること
もよい。

この場合、第２段圧延ロールスタンド８₂の駆
動ロール１３と同位置に設けている管内ロール２
０で得られている管推力が、第３段圧延ロールス
タンド８₃位置に配置した補助管内ロール３３に
てさらに増し、圧延成形を促進させることができ
る。

また、第１段圧延ロールスタンド８₁に管内ロ
ール２０を設け、予変形なしで４角管へ成形し、
第４図の補助管内ロール３３を圧延ロール群７の
２段目で、上下方向で角管の辺部分の管内面と当
接するように配し、さらに第３段圧延ロールスタ
ンド８₃位置で補助管内ロール３３を、左右方向
で角管の辺部分の管内面と当接するようマンドレ
ルの先端に装着した複数配置の管内ロールを使用
することにより圧延成形を促進させて変形を防止
することもよい。

さらに、鋼管の肉厚が薄い場合は、第１段圧延
ロールスタンド８₁に管内ロール２０を設けて予
変形なしで４角管へ成形できる。

発明の効果 この発明方法によつて、角鋼管への圧延成形に
際し、角管の４角となるべき位置の分割位置決め
が正確になり、４方圧延ロールスタンド群の段数
が少ない場合など平坦な円筒状ロールであつて
も、前述のオーバーベンドが発生せず、高い形状
精度を有する角鋼管を得ることができ、管内ロー
ルを設けたことによる管推力の増大にて少ない段
数での成形がより円滑になる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による角鋼管の製造方法を説
明する工程図、第２図は圧延ロールスタンドにお
ける管横断面図、第３図は管軸方向における管内
ロールの説明図である。第４図は補助管内ロール
の構成を示す管縦断説明図である。第５図は管内
ロールと補助管内ロールを組み合せた実施例を示
す説明図である。 １…帯鋼、６…サイジングロールスタンド、７
…圧延ロール群、８…４方圧延ロールスタンド、
１２…スタンド、１３…駆動ロール、１４…側面
ロール、２０…管内ロール、２１…マンドレル、
２２…支持部材、２３…ロツクナツト、２４…固
定部、２５…断面Ｌ字型部材、２６…ピン、２７
…ベアリング、２８…把持部材、２９…ロール、
３０…ロツクナツト、３１…円筒形ロール、３２
…軸支部材、３３…補助管内ロール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続式ロール成形法による溶接鋼管を複数段
   の駆動形圧延ロールスタンドにて引き続き角管に
   圧延成形する方法において、 溶接鋼管のフオーミング途中の帯鋼１上方より
   圧延方向の管軸中心にマンドレル２１を挿入し、
   マンドレル２１先端を角管成形用の駆動形圧延ロ
   ールスタンド群７の所要スタンドの相対位置に配
   置し、 鋼管の軸中心に複数のロール２９を対称形に配
   置しその軸中心側で各ロール２９が相互に衝合し
   回転するよう支持した１段または複数段の管内ロ
   ール２０を前記マンドレル２１の先端部に装着
   し、駆動形圧延ロールスタンド８の圧延ロール１
   ３位置で成形途上の角管の角部位置に管内より上
   記管内ロール２０をそれぞれ当接させて圧延成形
   を行なうことを特徴とする角鋼管の製造方法。