JPH06339779A - 成形用ロール - Google Patents

成形用ロール

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JPH06339779A
JPH06339779A JP23808493A JP23808493A JPH06339779A JP H06339779 A JPH06339779 A JP H06339779A JP 23808493 A JP23808493 A JP 23808493A JP 23808493 A JP23808493 A JP 23808493A JP H06339779 A JPH06339779 A JP H06339779A
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forming roll
roll
forming
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正栄 中西
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清一 畠野
Nobuyuki Chiba
信行 千葉
Masahiko Shiraishi
正彦 白石
Kenichi Nakamura
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Abstract

(57)【要約】 【目的】運転時における設備の消費電力を低減し、また
設備の保守管理を容易にすることが可能な成形用ロール
を提供することにある。 【構成】鋼板を成形用ロール3a,3bにて加圧して管
状にするとともに、突き合せ部9a,9bを電気溶接し
て溶接管10a,10bを製造する電気溶接管製造機に
装備される成形用ロール3a,3bであり、熱衝撃温度
差が200℃以上のセラミックス材で形成し、上記セラ
ミックス材は、窒化けい素、酸化アルミニウムおよび酸
化ジルコニウムの少なくとも1種から成ることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶接管製造機等に使用さ
れる成形用ロールに係り、特に運転時における消費電力
を大巾に低減し、また溶接管製造機等の保守管理を容易
にすることができる成形用ロールに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に呼び径が比較的に小さい電線管等
の小径の管材は、例えば、図2および図3に示すような
高周波溶接管製造機によって製造される。この高周波溶
接管製造機は、所定寸法の帯鋼1を所定方向に加圧して
円筒状のオープンパイプ2を形成する超硬合金製の複数
の成形用ロール3a,3b…と、高周波溶接器4とから
成り、高周波溶接器4はオープンパイプ2の溶接点Pの
直前でパイプ外周に沿って配設されたワークコイル5
と、ワークコイル5に高周波電流を供給する電源6とか
ら成る。
【0003】また図3に示すように回転軸8,8に一体
的に取り付けられた各成形用ロール3a,3bは、複数
の軸受7を介してそれぞれフレーム11に回転自在に取
り付けられている。
【0004】原料材として投入された帯鋼1は図示しな
い複数の成形用ロールによって加圧されて徐々に円筒状
のオープンパイプ2に形成される。そしてオープンパイ
プ2が高周波溶接器のワークコイル5を通過する際に、
オープンパイプ2内に加熱用電流が誘起され、図2に示
す電流経路16に沿って流れる。オープンパイプ2に形
成されたV字形の突き合せ部9a,9bをそれぞれ流れ
る電流はほぼ平行で逆方向に流れるため、いわゆる高周
波電流の近接効果によって、電流は突き合せ部9a,9
bに集中する。その結果、突き合せ部9a,9bは電流
によるジュール熱で高温度に加熱される。そしてオープ
ンパイプ2は、高周波溶接器4の直後に配設した成形用
ロール(スクイズロール)3a,3bによって横方向か
ら加圧されて、オープンパイプ2の突き合せ部9a,9
bが一体に接合され溶接管10となる。溶接管10は必
要に応じて溶接部に後熱処理を施され、さらに冷却後に
サイジング工程に送られ規格寸法に加工されて製品とな
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の成
形用ロールを使用して高周波溶接管を製造する場合に
は、通常の成形装置の消費電力と比較して、高周波溶接
のために消費される電力量が大きくなり、溶接管の製造
コストが上昇してしまう欠点があった。
【0006】また従来の成形用ロールにおいては軸受部
が短期間内に損傷して、成形用ロールに異常振動を生
じ、製品に不良が発生し易い問題点があった。また成形
用ロールには大きな衝撃力が作用するため、割れや変形
が生じ易く、さらにロール表面に傷がつき易くなり、ロ
ール成形した製品の表面性状を悪化させる大きな原因と
なっていた。
【0007】一方高周波溶接による成形用ロールへの入
熱量が大きい反面、冷却水を散布して成形用ロールの温
度上昇を防止する必要があるため、成形用ロールに作用
する熱衝撃が大きくなり、成形用ロールが早期に破損し
てしまう欠点がある。
【0008】いずれにしろ成形用ロール自体および軸受
部の破損が頻繁に発生し、その交換等の保守管理に多大
な費用と労力とが要求されるとともに、製造機の停止に
伴って溶接管の製造効率が大幅に低下してしまう問題点
があった。
【0009】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、運転時における設備の消費電力を低
減し、また設備の保守管理を容易にすることが可能な成
形用ロールを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段と作用】本願発明者等は設
備の消費電力が増大する原因および成形用ロールや軸受
部が早期に破損する原因の究明を鋭意行った。
【0011】その結果、消費電力が増大する原因は、高
周波溶接器からの迷走電流や漏洩電流が、導電性を有す
る超硬合金製の成形用ロールおよび軸受を経由して外部
に漏洩するためであることが判明した。また軸受部の破
損原因は、上記の漏洩電流等によって軸受の内外輪のボ
ール転送面(軌道面)およびボール表面が電食作用を受
けるためであることが明らかになった。
【0012】実際に破損した軸受を分解して観察したと
ころ、軸受の内輪軌道および外輪軌道のほぼ全周に縞状
の電食痕が認められ、また各ボール表面が電食によって
梨地状に摩耗したり、剥離している状態が観察された。
【0013】そして軸受の損傷に伴って成形用ロールの
振動が急激に増加し、成形用ロールに作用する熱衝撃が
加わって成形用ロールに傷がついて不良品が発生したり
割れを生じることも判明した。
【0014】本発明者等は、成形用ロール自体に電気絶
縁性をもたせることにより漏洩電流等をなくし、節電効
果を高めることができることと、電食による軸受の損傷
を解消することができるという知見を得て本願発明を完
成した。
【0015】すなわち本願発明に係る成形用ロールは、
鋼板を成形用ロールにて加圧して管状にするとともに、
突き合せ部を電気溶接して溶接管を製造する電気溶接管
製造機に装備される成形用ロールであり、熱衝撃温度差
が200℃以上のセラミックス材で形成し、上記セラミ
ックス材は、窒化けい素、酸化アルミニウムおよび酸化
ジルコニウムの少なくとも1種で構成したことを特徴と
する。
【0016】すなわち電気絶縁性および熱衝撃特性に優
れたセラミックス材で成形用ロールを形成したところに
大きな特徴を有する。
【0017】セラミックス材としては、原料価格、強度
等の観点から窒化けい素(Si3 4 )、酸化アルミニ
ウム(アルミナ:Al2 3 )または酸化ジルコニウム
(ジルコニア:ZrO2 )が望ましいが、2種以上組み
合せて使用してもよい。また上記セラミックス材として
は、曲げ強度が20kg/mm2 以上の材料を使用すること
が望ましい。なお上記窒化けい素にはサイアロン(Si
−Al−O−N)も含まれる。
【0018】セラミックス材は、一般に電気抵抗が大き
く電気絶縁性に優れているため、電気溶接器からの迷走
電流等の漏洩を効果的に防止することができ、運転時に
おける節電効果を充分に発揮させることができる上に、
漏洩電流による軸受の電食による損傷も防止することが
可能になり、成形用ロールの保守管理を簡素化すること
ができる。
【0019】また上記利点の他に、セラミックス材は、
従来の金属材と比較して軽量で耐摩耗性に優れるなどの
特性を有しているため、保守・取扱いが容易であり、ロ
ールの傷や変形を生じにくく、製品としての溶接管の品
質を大幅に向上させることができる。
【0020】熱衝撃温度差は、成形用ロールの割れの発
生頻度に大きく影響する。特に溶接による入熱量が大き
く、かつ成形用ロールへの水による冷却を実施するスク
イズロール用の材料の熱衝撃温度差としては少なくとも
200℃であることが必要であり、200℃未満の場合
には、熱衝撃による割れの発生が急増してしまう。
【0021】
【実施例】次に本発明に係る成形用ロールの一実施例を
ついてより具体的に説明する。
【0022】実施例1〜3として平均粒径0.3〜1.
5μmのSi3 4 、ZrO2 、Al2 3 粉末をそれ
ぞれ90〜95wt%ずつ秤量し、さらに各粉末にそれ
ぞれY2 3 を5〜10wt%ずつ添加してボールミル
で均一に混合した。得られた各混合粉を型内に充填し、
室温下において700〜1500kg/cm2 の圧力でプレ
ス成形してロール成形体を調製した。
【0023】このロール成形体の中心部に回転軸挿通用
の透孔を穿孔した後に、各ロール成形体を焼成炉に装入
し、温度1600〜1850℃で3〜5時間焼結した。
そして冷却後の焼結体に機械研削加工を施し、図1に示
す寸法を有する成形用ロール12〜14を調製した。こ
こで用ロールの機械研削加工については、溶接管と接触
する部分の表面粗さが重要となるため、ダイヤモンドペ
ースト選定により表面粗さはRmax基準で5μm以
下、より好ましくは3μm以下に仕上げることが望まし
い。
【0024】そして得られた各成形用ロール12〜14
の熱衝撃温度差、電気抵抗および比重等の物性値を測定
して表1に示す結果を得た。
【0025】また調製した各成形用ロール12〜14
を、それぞれ図1に示すように高周波溶接管製造機のス
クイズロールとして装着した。各成形用ロールは回転軸
8に装着され、回転軸8は製造機のフレーム11に軸受
7を介して回転自在に保持される。
【0026】この状態で、厚さ2.3mm、幅107.0
mmのSS41製帯鋼を原材料として溶接管製造機に連続
的に供給し、外径34.0mmの電線管15を連続的に製
造した。そして、単位時間当りの溶接用電力の消費量を
測定するとともに、スクイズロールとしての各成形用ロ
ールに割れ、変形または著しい摩耗を生じて製品に不良
品が発生するまでに連続的に使用できる時間、すなわち
延稼動時間を測定し、表1の右欄に示す結果を得た。
【0027】また比較例1として従来材であるWC−T
i−Co系超硬合金、また比較例2としてWC−Co系
超合金をそれぞれ使用して実施例1〜3と同一形状寸法
を有する成形用ロールを調製し、実施例1〜3と同様に
その物性値を測定するとともに、スクイズロールとして
溶接管製造機に実装して溶接用電力消費量および延稼動
時間を測定した。
【0028】また比較例3として、表1に示すような特
性値を有する汎用のAl2 3 焼結体に対して機械研削
加工を施し、実施例3と同一形状寸法の成形用ロールを
調製した。そして実施例3と同様に、運転特性を測定
し、下記表1に示す結果を得た。
【0029】なお溶接用電力消費量は、超硬合金で形成
した比較例1の成形用ロールを使用した場合を基準にし
て相対値として求めた。
【0030】
【表1】
【0031】表1に示す結果から明らかなように本発明
に係る実施例1〜3の成形用ロールによれば、絶縁性に
優れたセラミックス材で形成されているため、高周波溶
接器からの漏洩電流がほとんどなく、従来の超硬合金で
形成した比較例1の成形用ロールと比較して、溶接用電
力消費量が10%程度低減でき、大きな節電効果を発揮
することがわかる。
【0032】また漏洩電流の発生がほとんどないため、
軸受が電食によって損傷されることもなく、従来の超硬
合金製の成形用ロールと比較して、延稼動時間が3〜7
倍程度に延伸され、長期間に亘って安定した運転が可能
となる。
【0033】さらに熱衝撃耐性が優れているため、成形
用ロールの割れの発生が少なく耐久性が大幅に改善さ
れ、ロール交換等の保守管理作業が大幅に簡素化され
た。
【0034】一方比較例3で示すように熱衝撃温度差が
不足するものは、割れや摩耗の進行が著しく長期間の使
用には耐えないことが判明した。
【0035】また実施例1〜3の成形用ロールは、軽量
で耐摩耗特性に優れたセラミックスで形成しているた
め、搬送や取扱い操作が容易であり、ロール自体に傷が
つきにくく、製品の表面性状も飛躍的に向上させること
が可能であり、特に高い表面精度を要求される銅管類の
成形用ロールとして最適である。
【0036】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係る成形用ロ
ールによれば、絶縁性および耐熱衝撃性に優れたセラミ
ックス材で形成されているため、電気溶接器からの漏洩
電流を低減することができ、大きな節電効果を発揮す
る。
【0037】また漏洩電流による軸受の電食が発生する
おそれがないため、成形用ロールおよび軸受の交換等の
保守管理が大幅に簡素化され、長期間に亘り連続的に溶
接管を効率的に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る成形用ロールを組み込んだロール
成形機の要部を示す断面図。
【図2】従来の成形用ロールを組み込んだ電気溶接管製
造機の要部を示す側面図。
【図3】図2におけるIII −III 矢視断面図。
【符号の説明】
1 帯鋼 2 オープンパイプ 3a,3b 成形用ロール 4 高周波溶接器 5 ワークコイル 6 電源 7 軸受 8 回転軸 9a,9b 突き合せ部 10,10a 溶接管 11 フレーム 12,13,14 成形用ロール 15 電線管
フロントページの続き (72)発明者 千葉 信行 神奈川県横浜市鶴見区末広町2の4 株式 会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 白石 正彦 神奈川県川崎市川崎区港町12−1 東芝鋼 管株式会社内 (72)発明者 中村 賢一 神奈川県川崎市川崎区港町12−1 東芝鋼 管株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板を成形用ロールにて加圧して管状に
    するとともに、突き合せ部を電気溶接して溶接管を製造
    する電気溶接管製造機に装備される成形用ロールであ
    り、熱衝撃温度差が200℃以上のセラミックス材で形
    成し、上記セラミックス材は、窒化けい素、酸化アルミ
    ニウムおよび酸化ジルコニウムの少なくとも1種から成
    ることを特徴とする成形用ロール。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0806255A1 (de) * 1996-05-10 1997-11-12 Messingswerk Plettenberg Herfeld & Co. Schweissvorrichtung für ein Längsnahtrohr aus Kupferlegierungen oder Aluminium
WO2018211814A1 (ja) * 2017-05-19 2018-11-22 新日鐵住金株式会社 焼入れ加工装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0806255A1 (de) * 1996-05-10 1997-11-12 Messingswerk Plettenberg Herfeld & Co. Schweissvorrichtung für ein Längsnahtrohr aus Kupferlegierungen oder Aluminium
WO2018211814A1 (ja) * 2017-05-19 2018-11-22 新日鐵住金株式会社 焼入れ加工装置
JP6458915B1 (ja) * 2017-05-19 2019-01-30 新日鐵住金株式会社 焼入れ加工装置

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