JPH06253B2 - 電縫鋼管の帯板端部圧下制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、有限長の帯板からシーム線が管軸と平行に延
びている電縫鋼管を製造するに際し、帯板の先後端部を
仕上成形過程のフィンパスロールおよびスクイズロール
により安定的に成形する、電縫鋼管の帯板端部圧下制御
方法に関する。

［従来の技術］ 一般に、シーム線が管軸と平行に延びる電縫鋼管は、第
１０図、第１１図に示す如く、製造されるべき電縫鋼管
の展開寸法に予め裁断された帯板１０を、粗、中間成形
過程の各種成形ロール（ブレイクダウンロール１２、エ
ッジフォーミングロール１４、アウトサイドケージロー
ル１６、インサイドケージロール１８）により順次略円
弧状に曲げ成形され、引き続き仕上成形過程の複数のフ
ィンパスロール２０，２２，２４によって継目エッジ２
６ａの安定な成形を図り円弧状の素管２６を得た後、該
素管２６のエッジ２６ａを高周波加熱するとともにスク
イズロール２８にてアプセット溶接を行なって製造され
る。３０は電縫鋼管である。

このような電縫鋼管の製造において、フィンパスロール
及びスクイズロールは帯板の仕上げ円形化、エッジスリ
ット面の端面加工、エッジ長手方向のエッチウェーブ発
生防止、エッジ変動防止、エッジのアプセット接合等を
行なう極めて重要な成形ロールである。特に薄肉管の成
形においては、上記フィンパスロールによる成形過程か
らスクイズロールによる成形過程にて素管エッジ２６ａ
に第３図に示す如くのエッジウエーブ３１が発生するた
め、従来より、これを防止するためにフィンパスロール
で管を絞ることすなわち圧下が行なわれている。例え
ば、特開昭57-149016号公報に記載されるように、第１
フィンパスロールによる圧下を他のスタンドにおけるよ
りも強める第１フィンパス強圧下成形法が提案されてい
る。また、エッジウエーブを防止する方法としてダウン
ヒル成形法を採用したり、スタンド間エッジガイドロー
ルの設置による素管エッジ拘束の強化を図る方法等が採
用されている。

しかしながら、上記従来法は主として帯板定常部の成形
時におけるエッジウエーブ防止を目的としたものであ
り、有限長の帯板を使用する場合の帯板先後端部に成形
に関してはその効果が不十分であり、帯板先後端部では
エッジウエーブ発生および拘束力の減少によるエッジ変
動が発生し、溶接不可能なオープンパイプおよび第４図
に示す如くの溶接時のエッジウエーブ等の溶接欠陥を招
来している。３２は溶接ビードである。

そこで、発明者らは、帯板先後端部の成形安定化を図る
ため、特開昭60-111783号公報に記載されるように素管
のエッジとサイド部とを同時に拘束するスタンド間ガイ
ドロールを提案し、あるいは特開昭59-14452号公報に記
載されるように、帯板先後端部と帯板定常部とでフィン
パスロールの圧下配分を変更し帯板成形の安定化、特に
エッジウエーブ発生防止を図る方法を提案している。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記特開昭60-111783号公報、特開昭59-
144521号公報にそれぞれ記載の方法は、前述の帯板定常
部の成形のための方法に比べ効果はあるものの、薄肉材
になると帯板先後端部でエッジウエーブの発生、溶接時
のエッジラップの発生等を依然として生じ、その傾向も
薄肉化が進むほど顕著となり造管歩留りの低下を招いて
いる。また、特開昭60-111783号公報に記載の方法は既
設スタンド内への装置の設置に制限があったり、装置の
セッティングに時間を要する等のハード面および生産性
の面で実施上の不都合をともなう。

本発明は、電縫鋼管の製造に際し、帯板先後端部の成形
の安定化を図り、エッジウエーブおよび溶接時のエッジ
ラップならびにそれらに基づく溶接不良の発生を防止す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、帯板を粗、中間成形過程で順次略円弧状に曲
げ成形し、引き続き複数組のフィンパスロールにて円弧
状に仕上げ成形して素管を得た後、該素管のエッジを高
周波加熱するとともにスクイズロールにてアプセット溶
接し、電縫鋼管を製造するに際し、帯板先端部のフィ
ンパスロールおよびスクイズロールへの挿入ならびに成
形に関し、各成形スタンドへの帯板先端部の挿入時に
は、各成形スタンドのロール圧下量を帯板定常部に対す
るロール圧下量に比べ緩めておき、帯板先端部が後続ス
タンドに噛み込むとともに該後続スタンドに相隣る先行
スタンドのロール圧下量を帯板定常部に対するロール圧
下量に制御し、帯板後端部のフィンパスロールおよび
スクイズロール成形に関し、帯板後端部が上流のブレイ
クダウンロールを含む各先行スタンドのそれぞれを抜け
た以後、該先行スタンドに相隣る後続スタンドのロール
圧下量をそれまでの帯板定常部に対する圧下量よりも強
めるようにしたものである。

［作用］ 本発明は、帯板先後端部の成形安定化に関する発明者ら
の長年に渡る実験研究結果より導き出されたものであ
る。

圧下状態に設定されたフィンパスロールへ挿入され成形
された帯板の先後端部は第５図に示すように当該スタン
ド通過後ラッパ状に開き次スタンドへの進入が極めて困
難となって押し込み成形状態となりエッジには圧縮応力
が作用しエッジウエーブを招来する。この現象は第６
図、第７図に例示する如く、フィンパスロールの圧下す
なわちフィンパスリダクション（ｒｉ）と関係があり、
リダクションが大きくなるほどラッパ状態が激しくなっ
て、エッジウエーブの発生が顕著となり、そして特に、
素管の横径の増大がエッジウエーブの発生に大きく影響
することが明らかとなった。第８図は第１フィンパスリ
ダクションと帯板先端部の成形、溶接不良長さとの関係
を示す線図である。この第８図の結果からも第１フィン
パスリダクションを緩めることが帯板先端部の成形不良
長さを減少する有効手段であることが明らかとなった。
ここで、各フィンパススタンドのリダクションｒｉは、
第スタンド出側素管外周長ｌｉを用いて ｒｉ＝100ln(l_i-1/l_i) で表わされる。そこで、帯板先端部のフィンパスロール
およびスクイズロールへの挿入に際しては、各成形スタ
ンドの圧下量を帯板定常部に対する圧下量よりも緩めて
やれば、帯板先端部のラッパ状態が改善され、素管の横
長化も抑制され、当該スタンドから次スタンドへの帯板
の進入を円滑化でき、帯板が次スタンドへ進入した段階
で当該スタンドの圧下量を定常圧下量に抑制してやれば
よいことが認められた。すなわち、各成形スタンドへの
帯板先端部の挿入時には各成形スタンドのロール圧下量
を帯板定常部に対するロール圧下量に比べ緩めておき、
帯板先端部が第２フィンパススタンドに噛み込むととも
に第１フィンパススタンドのロール圧下量を帯板定常部
に対するロール圧下量に制御し、そして帯板先端部が第
３フィンパススタンドに噛み込むとともに第２フィンパ
ススタンドのロール圧下量を帯板定常部に対するロール
圧下量に圧下制御するという具合に、後続の成形スタン
ドも同様の圧下制御を行なう。

帯板後端部の成形に関しては、帯板後端部が成形ロール
を順次通過するにつれ、帯板拘束力およびそれによる帯
板への長手方向張力の作用が低下し、溶接されるエッジ
が変動しやすくなり左右エッジの不均一加熱による溶接
不良ならびにエッジラップ等を招来する。特にフィンパ
スロール成形において帯板定常部の成形安定化のために
特開昭57-149016号公報に記載される如くの第１フィン
パスロールを強圧下する第１フィンパス強圧下配分成形
法を採用する場合には、帯板後端部が第１フィンパスロ
ールを尻抜けする時点で帯板拘束力が急激に弱くなり、
スクイズロールでのエッジ接合に際し、エッジの変動が
大きくなりやすく溶接不良の発生が顕著となる。第９図
は発明者らの実験結果から得られた第２フィンパスリダ
クションと帯板後端部の成形、溶接不良長さとの関係を
示す線図である。この第９図の結果より、帯板後端部の
成形に関しては、第２フィンパスリダクションを増大さ
せることが帯板後端部の成形不良長さを減少する有効手
段であることが明らかとなった。そこで、帯板後端部フ
ィンパスロールおよびスクイズロール成形に際しては、
先行するロールスタンド尻抜けとともに次ロールスタン
ドにおける圧下量を帯板定常部に対する圧下量よりも強
めるように制御すれば、帯板後端部のロールによる拘束
が強化されエッジの安定溶接が可能となることが認めら
れる。すなわち、帯板後端部が上流のブレークダウンロ
ールを抜けるとともに第１フィンパススタンドのロール
圧下量をそれまでの帯板定常部に対する圧下量よりも強
め、そして帯板後端部が第１フィンパススタンドを抜け
ると同時に第２フィンパススタンドのロール圧下量をそ
れまでの帯板定常部に対する圧下量よりも強めるという
具合に後続の成形スタンドも同様の圧下制御を行なう。

なお、本発明の実施においては、上記本発明の帯板先後
端部の圧下制御方法と、従来技術の例えば特開昭60-111
783号公報に記載される如くのガイドロール装置とを組
み合わせて使用することも可能であり、ミルを新規に建
設する場合にはこのようにすることによりその効果が大
きなものとなる。

［実施例］ 以下、本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明の帯板端部圧下制御方法の概念をフィン
パス、スクイズロールの圧下チャートを用いて示す模式
図である。

(A)まず、帯板先端部の圧下制御について説明する。帯
板のフィンパスロール進入に際し、全フィンパススタン
ドともそれらの圧下率ｒを帯板定常部の圧下率に比べ小
さくしておく。その比率（減少割合）はスタンドにより
多少異なり、帯板定常部において強圧下率となっている
第１フィンパスロールスタンド（１Ｆ）の減少割合を大
きくとることが重要であり、効果が大きい、このことは
前述した研究の結果である第６図、第７図に示すよう
に、リダクション（圧下率）の先端ラッパ形状度への影
響が第１フィンパスロールスタンド（１Ｆ）において極
めて大きく、第２フィンパスロールスタンド（２Ｆ）、
第３フィンパスロールスタンド（３Ｆ）になるにつれ、
その影響度が小さくなることが認められていることによ
る。

なお、例えば第１フィンパスロールスタンドの帯板先端
部挿入時の圧下率（ｒ1F）は帯板先端部の成形安定化の
面からは小さくすることが好ましいが、圧下率を大きく
変動するには電動方式によるロール圧下位置の移動に時
間を要し制御時間が大となって帯板先端部通過時にクイ
ックレスポンスができず、結果として、帯板先端部の通
板に際し圧下制御が間に合わないケースの発生も考えら
れる。このため、第１フィンパスロールスタンドの帯板
先端部挿入時の圧下率（ｒ1F）は上記両者の要因を考慮
して決定する必要があり、本発明の実施においては帯板
定常部の圧下率に対し50%の圧下率を選定したところ、
帯板先端部の成形安定化を達成できた。後続のロールス
タンドについても同様な考え方に基づき帯板先端部の挿
入時における圧下率（ｒ）を減少させる。

すなわち、帯板先端部が第１フィンパスロールスタンド
を通過し第２フィンパスロールスタンドに噛み込むとと
もに第１フィンパスロールスタンドの圧下率を帯板定常
部の圧下率に変更し、次に帯板先端部が第３フィンパス
ロールスタンドに噛み込むとともに第２フィンパスロー
ルスタンドの圧下率を帯板定常部の圧下率に変更すると
いった具合に後続のスタンドの圧下率をも同様に制御す
る。そして帯板定常部については、従来と同様の第１フ
ィンパス強圧下配分成形法を行なう。

(B)次に帯板後端部の圧下制御について説明する。帯板
後端部がブレイクダウンロール（ここでは一例として第
１ブレイクダウンロール（１ＢＤ）を代表として示す）
を尻抜けすると同時に第１フィンパスロールスタンドの
圧下率を帯板定常部の圧下率よりもやや増加させロール
による帯板拘束を強化する。この圧下率の増加割合は実
験の結果、第１フィンパスロールスタンドでは定常部圧
下率の5%増以上、第２フィンパスロールスタンドでは20
%増以上、第３フィンパスロールスタンドでは30%増以
上、スクイズロールスタンド（ＳＱ）では10%増以上に
設定すれば成形改善効果を得られることが発明者らの数
多くの実験により確認された。その後、帯板後端部が第
１フィンパスロールスタンドを尻抜けするとともに第２
フィンパスロールスタンドの圧下率を定常部圧下率より
も増加させ、帯板後端部の拘束を強めるといった具合に
後続のスタンドの圧下率についても同様に制御する。

なお、スタンドロールの圧下に関しては、第１図にで
示す如く帯板後端部の第１フィンパスロールスタンド、
第２フィンパスロールスタンド尻抜け毎にスクイズロー
ルスタンドの圧下率を増加させる制御方法を適用するこ
とも帯板後端部の制御には有用である。

上記(A)，(B)における圧下変更のための制御信号は、各
スタンドに設置されているロードセルの負荷信号を採用
することも、各スタンドの駆動モータの電流信号を採用
することも、あるいは各ロールスタンドの内外に光電ス
イツチを設置し材料の有無を検出する方法を用いること
も可能であり、いずれの方法を採用してもフィンパス、
スクイズロールの圧下制御を行なうことができる。

第２図は本発明の実施に用いられる制御系統のブロック
図である。第２図において、１０は帯板、１２はブレー
クダウンロール、２０は第１フィンパスロール、２２は
第２フィンパスロール、２４は第３フィンパスロール、
２６は素管、２８はスクイズロール、３０は電縫鋼管、
３４は圧下モータおよび自動位置決め装置、３６はロー
ドセル、３８は圧下スクリュウ、４０は圧下制御設定回
路である。

この圧下制御設定回路は、帯板先端部のフィンパスロー
ルへの進入に際しフィンパスロールのリダクション（圧
下量）を定常部リダクションの約50%とし、帯板先端部
が第２フィンパスロールに噛み込むと同時に第１フィン
パスロールの電動モータ圧下による自動位置決め装置３
４を作動させて、第１フィンパスロールの上ロールを所
定の位置すなわち定常部リダクションを付与する位置ま
で圧下する。その作動のための信号としては、第２フィ
ンパスロールの上ロールに設置されているロードセル３
６の荷重検出信号を用いる。そして帯板先端部の第３フ
ィンパスロール、スクイズロールへの噛み込みにおいて
も上記と同様な圧下制御を実施する。

また、圧下制御設定回路４０は、帯板後端部のロール尻
抜けに関しても、上記方法の逆で、例えば帯板後端部が
ブレークダウンロールを抜けることをブレークダウンロ
ールのロードセルによる荷重検出に検出し、その信号に
より第１フィンパスロールの自動位置決め装置３４を作
動させ、第１フィンパスロールの圧下を定常部リダクシ
ョンよりも増大させ所定圧下位置までその上ロール位置
を制御する。以下、後続のロールスタンドについても帯
板後端部が尻抜けするに際して同様の制御を行なう。

以下、本発明の具体的実施例について説明する。

実施材料は従来法において帯板先後端部の成形が不安定
になりやすい大径薄肉鋼管（外径24″、肉厚6.35mm、グ
レードAPI 5L×70）である。上記鋼管製造時における帯
板定常部のためのフィンパス適正圧下条件は、第１フィ
ンパスリダクション（ｒ1F）＝0.7%、第２フィンパスリ
ダクション（ｒ2F）＝0.3%、第３フィンパスリダクショ
ン（ｒ3F）＝0.1%であり、スクイズロールのリダクショ
ン（ｒSQ）は0.1%である。

しかして、帯板先端部の各ロール進入に際しては、その
ロールスタンドの圧下率を定常部圧下率のそれの50%と
し、１つ後段スタンドに帯板先端部が噛み込むとともに
該スタンドの圧下率を定常部圧下率に設定する。

また、帯板後端部の各ロール尻抜けに際しては、第１ブ
レクダウンロールを帯板が尻抜けするとともに第１フィ
ンパスロールのリダクション（ｒ1F）を定常部圧下率の
5%増とし、第１フィンパスロールを帯板後端部が尻抜け
するとともに第２フィンパスロールのリダクション（ｒ
2F）を定常部圧下率の25%増とし、第２フィンパスロー
ルを帯板後端部が尻抜けするとともに第３フィンパスロ
ールのリダクション（ｒ3F）を定常部圧下率の40%増と
し、第３フィンパスロールを帯板後端部が尻抜けすると
ともにスクイズロールのリダクション（ｒSQ）を定常部
圧下率の10%増となるようにそれぞれ制御する。

なお、以上の帯板先後端部の圧下制御を、本実施例で
は、各ロールスタンドに組み込まれているロードセルの
荷重検出信号に基づいて行なった。

この結果、従来法では帯板先後端部の成形、溶接不安定
長さが4.5m、後端部のそれが4.3mであったものが、本発
明法では帯板先端部のそれを2.5m、後端部のそれを2.0m
とする如くそれぞれほぼ半減し、材料歩留りの大幅な向
上を達成した。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、電縫鋼管の製造に際
し、帯板先後端部の成形の安定化を図りエッジウエーブ
および溶接時のエッジラップならびにそれらに基づく溶
接不良の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の圧下制御方法の概念を示す模式図、第
２図は本発明の実施に用いられる制御系統を示すブロッ
ク図、第３図はエッジウエーブの発生状況を示す模式
図、第４図はエッジラップの発生状況を示す模式図、第
５図はフィンパスロール成形における帯板先端部の成形
状況を示す模式図、第６図は第１フィンパスリダクショ
ンと帯板先後端部の開口状況との関係を示す線図、第７
図は第１フィンパスリダクションと帯板先後端部のオー
バリティ形状との関係を示す線図、第８図は第１フィン
パスリダクションと帯板先端部の成形、溶接不良長さと
の関係を示す線図、第９図は、第２フィンパスリダクシ
ョンと帯板後端部の成形、溶接不良長さとの関係を示す
線図、第１０図は電縫鋼管製造ラインを示す平面図、第
１１図は第１０図の正面図である。 １０…帯板、 １２…ブレークダウンロール、 ２０，２２，２４…フィンパスロール、 ２６…素管、 ２６ａ…素管エッジ、 ２８…スクイズロール、 ３０…電縫鋼管、 ３４…圧下モータおよび自動位置決め装置、 ３６…ロードセル、 ３８…圧下スクリュウ、 ４０…圧下制御設定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯板を粗、中間成形過程で順次略円弧状に
   曲げ成形し、引き続き複数組のフィンパスロールにて円
   弧状に仕上げ成形して素管を得た後、該素管のエッジを
   高周波加熱するとともにスクイズロールにてアプセット
   溶接し、電縫鋼管を製造するに際し、帯板先端部のフ
   ィンパスロールおよびスクイズロールへの挿入ならびに
   成形に関し、各成形スタンドへの帯板先端部の挿入時に
   は、各成形スタンドのロール圧下量を帯板定常部に対す
   るロール圧下量に比べ緩めておき、帯板先端部が後続ス
   タンドに噛み込むとともに該後続スタンドに相隣る先行
   スタンドのロール圧下量を帯板定常部に対するロール圧
   下量に制御し、帯板後端部のフィンパスロールおよび
   スクイズロール成形に関し、帯板後端部が上流のブレイ
   クダウンロールを含む各先行スタンドのそれぞれを抜け
   た以後、該先行スタンドに相隣る後続スタンドのロール
   圧下量をそれまでの帯板定常部に対する圧下量よりも強
   めることを特徴とする電縫鋼管の帯板端部圧下制御方
   法。