JPH08260B2 - Setting method of ERW tube cage roll - Google Patents

Setting method of ERW tube cage roll

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JPH08260B2
JPH08260B2 JP9797787A JP9797787A JPH08260B2 JP H08260 B2 JPH08260 B2 JP H08260B2 JP 9797787 A JP9797787 A JP 9797787A JP 9797787 A JP9797787 A JP 9797787A JP H08260 B2 JPH08260 B2 JP H08260B2
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幸久 栗山
松男 阿高
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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電縫管ケージロールの設定方法に関するも
のである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for setting an electric resistance welded cage roll.

即ち、帯状の鋼板を連続的に成形し、管状製品を製造
する場合の、ケージロールの設定を最適にし、座屈、捩
れなどを防止するものである。
That is, when a strip-shaped steel plate is continuously formed to manufacture a tubular product, the cage roll is optimized to prevent buckling and twisting.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電縫管製造におけるロール設定は、成形初期のブレー
クダウンについて素材の通る高さを徐々に下げるダウン
ヒル成形、フィンパスでの圧下調整のためのロールギャ
ップ設定などが行なわれている。しかし、ケージロール
については、ロール設定の自由度が大きいこと、ロール
の数が多いことなどにより、統一的な設定方法が確立さ
れていない。一般にケージロールにおける成形では、鋼
帯に対し、長手方向の張力や周方向の圧縮力などを付加
しにくいため、主に鋼帯の幅方向断面形状に対する曲げ
変形となる。この曲げの配分を、入側で主に行なう、出
側で主に行なう、均等に配分するといったことが考えら
れる。また、曲げ配分の別な見方として、入側で主に鋼
帯のセンターを曲げ、出側で主に鋼帯のエッヂを曲げ
る、入側で主に鋼帯のエッヂを曲げ、出側で主に鋼帯の
センターを曲げる、といった曲げ配分が考えられ、成形
されるべき鋼管に関し、各種の外径、板厚といった条件
が異なる場合に対して、ケージロール列内でどのような
曲げ配分をとったら最良の結果が得られるかということ
が問題となる。そこで、試行錯誤の繰り返しにより、ケ
ージロール列内における各ケージロール対のロール設定
位置を決定することが考えられるが、この場合には、ロ
ールの数が多いため設定が困難である。
For roll setting in ERW pipe manufacturing, downhill forming is used to gradually lower the height of the material for the breakdown in the initial stage of forming, and roll gap setting is used to adjust the reduction in the fin pass. However, for cage rolls, a uniform setting method has not been established due to the large degree of freedom in setting rolls and the large number of rolls. Generally, in forming with a cage roll, it is difficult to apply a tensile force in the longitudinal direction or a compressive force in the circumferential direction to the steel strip, so that bending deformation mainly occurs in the cross-sectional shape of the steel strip in the width direction. It is conceivable that the bending is distributed mainly on the entrance side, mainly on the exit side, or evenly distributed. In addition, as another view of bending distribution, the center of the steel strip is mainly bent at the entrance side, the edge of the steel strip is mainly bent at the exit side, the edge of the steel strip is mainly bent at the entrance side, and the Bending distribution such as bending the center of the steel strip is conceivable.For steel pipes to be formed, when the conditions such as various outer diameters and plate thickness are different, what kind of bending distribution is taken in the cage roll row. The issue is whether the best results can be obtained. Therefore, it is conceivable to determine the roll setting position of each cage roll pair in the cage roll row by repeating trial and error, but in this case, setting is difficult because the number of rolls is large.

従来のケージロールの設定方法として、文献石川島播
摩技報19−1(1979)、39頁ないし43頁に掲載された
『26in電縫鋼管製造設備の概要』を題する報告文によれ
ば、第8図に示すように、ケージにおける成形は外径が
変わっても、変形が相似であるとして、ケージロール1
は直線上をスライドさせるだけでよいとした設定方法が
ある。この方法では、以下に述べるような問題点を有す
る。
As a conventional cage roll setting method, according to a report entitled “Outline of 26-inch ERW Steel Pipe Manufacturing Equipment” published on pages 39 to 43 of Ishikawajima Harima Technical Report 19-1 (1979), As shown in the figure, the cage roll 1 has the same deformation even if the outer diameter changes.
There is a setting method that allows you to simply slide on a straight line. This method has the following problems.

(a)管外径が変わった場合、設備の長さはかわらない
のでケージロール列の全長は不変であり、管外径とケー
ジロール列の長さの比が異なり、変形が相似とみなせな
くなる。そのため、当該製造設備で製造可能な範囲で外
径が小さい側の管と外径が大きい側の管の両方に対し
て、共用できる最適な設定が困難である。
(A) When the pipe outer diameter changes, the length of the equipment does not change, so the total length of the cage roll row does not change, and the ratio of the pipe outer diameter to the cage roll row length is different, and the deformation cannot be considered similar. . Therefore, it is difficult to set the optimum setting that can be commonly used for both the pipe having a small outer diameter and the pipe having a large outer diameter in a range that can be manufactured by the manufacturing facility.

(b)肉厚、強度が変わった場合、材料の剛性、塑性変
形の進展が変わるので、最適なロール設定位置が変化す
るが、このロール設定方法では肉厚、強度の影響が考慮
されていないので、肉厚が大きく異なる場合、材料の強
度が大きく異なる場合には、共用できる最適な設定が困
難である。
(B) When the wall thickness and strength are changed, the rigidity of the material and the progress of plastic deformation are changed, so the optimum roll setting position changes, but this roll setting method does not consider the effects of wall thickness and strength. Therefore, if the wall thicknesses are greatly different, or if the strengths of the materials are significantly different, it is difficult to make optimum settings that can be shared.

(c)特に、薄肉管の製造に際して問題となる座屈の防
止に対して有利な、また、特に厚肉管の製造に際して問
題となる捩れの防止に対して有利な設定方法が明らかで
ない。そのため、従来のロール設定による電縫管の製造
では、肉厚−外径比(t/D)小さい管の製造における座
屈、肉厚−外径比の大きい管の製造における捩れなどを
防止することができない。
(C) A setting method that is particularly advantageous for preventing buckling, which is a problem when manufacturing a thin-walled tube, and is particularly effective for preventing twisting, which is a problem when manufacturing a thick-walled tube, is not clear. Therefore, in the conventional production of electric resistance welded pipes with roll setting, buckling in the production of pipes with a small wall thickness-outer diameter ratio (t / D) and twisting in the production of pipes with a large wall thickness-outer diameter ratio are prevented. I can't.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来の技術では、ケージロールの設定方法として、広
範囲な外径、板厚、強度範囲にわたって、薄肉材での座
屈に基づく成形不良を防止できるような、また、厚肉材
での捩れに基づく成形不良を防止できるような方法が無
かった。そこで、広範囲な外径、板厚、強度の範囲にわ
たって、ケージロールの最適な設定が格別の困難を伴わ
ずに行ない得て、しかも、薄肉材での座屈に基づく成形
不良の発生や、厚肉材での捩れに基づく成形不良の発生
を防止できるケージロールの最適設定方法の出現が要望
されている。
In the conventional technique, as a method of setting the cage roll, it is possible to prevent molding defects due to buckling in a thin material over a wide range of outer diameter, plate thickness, and strength range. There was no way to prevent molding failure. Therefore, over a wide range of outer diameters, plate thicknesses, and strengths, the cage rolls can be optimally set without any particular difficulty, and the occurrence of molding defects due to buckling of thin-walled materials and thickness There is a demand for the appearance of a method for optimally setting cage rolls that can prevent the occurrence of molding defects due to twist in meat material.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は上記の要望に応えるべく発明されたものであ
り、その要旨は、ブレークダウンロール列とフィンパス
ロール列との間に2個のケージロールを左右対称的に設
定してなるケージロール対の複数対をケージロール列と
して配設し、該ケージロール列を用いて鋼帯をロール成
形するロール成形ラインにおいて、第1図(a)の符号
2で示される如きケージロール列の入側における左右対
称的な鋼帯の幅方向断面形状と、第1図(a)の符号3
で示される如き同じく出側における左右対称的な鋼帯の
幅方向断面形状と、成形されるべき鋼管の外径、肉厚お
よび材料強度とから内挿函数を用いてケージロール列全
長にわたっての左右対称的な鋼帯の変形形状を決定し、
該変形形状に沿わせて各ケージロール対を第1図(b)
で示される如き所要の設定角θで設定するに際し、該変
形形状の接線とケージロールの母線とが一致し、かつ、
ケージロールによる成形反力が有効に作用する条件を満
たすもののなかで、該変形形状から求められる各ケージ
ロール対位置における左右対称的な鋼帯の幅方向断面形
状の図芯位置と、前記幅方向断面形状に対する当該ケー
ジロールの接線方向から定まる成形反力の方向とによっ
て決まるモーメントアームを最小ならしめるものを選択
して前記設定角θを定めたことを特徴とする電縫管ケー
ジロールの設定方法にある。
The present invention has been invented in order to meet the above-mentioned demand, and its gist is a cage roll pair in which two cage rolls are symmetrically set between a breakdown roll row and a fin pass roll row. In a roll forming line for arranging a plurality of pairs as a cage roll row, and using the cage roll row to roll-form a steel strip, at the entrance side of the cage roll row as indicated by reference numeral 2 in FIG. 1 (a). A cross-sectional shape in the width direction of the steel strip which is symmetrical to the left and right, and reference numeral 3 in Fig. 1 (a).
The widthwise cross-sectional shape of the steel strip, which is also symmetrical on the exit side, and the outer diameter, wall thickness, and material strength of the steel pipe to be formed, as shown in Fig. Determine the deformed shape of the symmetrical steel strip,
Each cage roll pair is shown in FIG. 1 (b) along the deformed shape.
When setting at the required setting angle θ as shown in, the tangent line of the deformed shape and the generatrix of the cage roll match, and
Among the conditions that the forming reaction force by the cage rolls effectively works, the center position of the cross-sectional shape in the width direction of the symmetrical steel strip at each cage roll pair position obtained from the deformed shape, and the width direction A method for setting the electric resistance welded cage roll, characterized in that the set angle θ is set by selecting one that minimizes the moment arm determined by the direction of the forming reaction force determined from the tangential direction of the cage roll with respect to the cross-sectional shape. It is in.

一般にケージロール列による成形前段に用いられるブ
レークダウン、および、成形後段に用いられるフィンパ
スでは、成形形状は主にロール孔型により決定される
が、ケージでは材料とロールの接触範囲が材料の周長に
比べて小さく、ロール孔型のように横断面形状を求める
のは困難である。しかし、ケージでの最適設定値を求め
るため変形形状を厳密に求めるには、ケージ内での板を
各ケージロールで3次元的に曲げる計算ないしは実験を
行ない、ロール設定位置を決定する必要がある。
Generally, in the breakdown used in the former stage of cage roll row formation and in the fin pass used in the latter stage of forming, the forming shape is mainly determined by the roll hole type, but in the cage, the contact area between the material and the roll is the circumference of the material. However, it is difficult to obtain the cross-sectional shape like the roll hole type. However, in order to accurately obtain the deformed shape in order to obtain the optimum setting value in the cage, it is necessary to determine the roll setting position by performing a calculation or an experiment to bend the plate in the cage three-dimensionally with each cage roll. .

以上に述べた実状のもとで、本発明を想到するに至っ
たのは、本発明者らが、ケージロール列の入側における
鋼帯の幅方向断面形状(ケージ成形前段のブレークダウ
ン形状)と、同じく出側における鋼帯の幅方向断面形状
(ケージ成形後段のフィンパス形状)と、成形されるべ
き鋼管の外径、肉厚および材料強度とから内挿函数を用
いてケージロール列全長にわたっての鋼帯の変形形状を
決定しても、該変形形状と、前述の計算ないしは実験に
よる実際の変形形状との差が小さいことを知見したこと
に基づいている。
Based on the actual conditions described above, the present inventors arrived at the present invention by the inventors of the present invention in the cross-sectional shape in the width direction of the steel strip on the entrance side of the cage roll row (breakdown shape in the former stage of cage molding). Similarly, the cross-sectional shape of the steel strip on the exit side in the width direction (fin-pass shape at the latter stage of cage molding) and the outer diameter, wall thickness, and material strength of the steel pipe to be molded are used for the entire length of the cage roll row using the interpolation function. It is based on the finding that even if the deformed shape of the steel strip is determined, the difference between the deformed shape and the actual deformed shape by the above-mentioned calculation or experiment is small.

第2図(a),(b)および(c)の各図中、一点鎖
線、破線および実線は、n=2,4および6に対応して、
それぞれ内挿した変形形状(B),(W)および(H)
を示すものであり、また、記号○、△および□は、同じ
くn=2,4および6に対応して、それぞれ実測した変形
形状を示すものである。即ち、変形形状全体を測定する
ことは難しいので実際の変形形状の素板に開口幅B、全
幅W、全高Hと、第2図(d)および(e)に示すケー
ジロール列の入側および出側における変形形状に基づく
内挿形状から求めたB,W,Hとを比較した。すなわち、第
2図(a),(b)および(c)は、ケージ入側スタン
ドを手長方向距離の基点として、ケージ内での実測形状
と内挿した形状を比較したものである。尚、図中nの2,
4,6は後述する形状パラメータを示すものであり、形状
パラメーターが種々変わってもロール設定に用いた変形
形状(内挿形状)と実際の変形形状が十分な精度で一致
していることがわかる。従って、本発明は、ケージロー
ルの設定位置を種々変えて変形形状を計算又は実験的に
求めて、変形形状が最適となるようにケージロールの設
定値を決定するのではなく、その逆に最適なケージ内で
の変形形状をケージロール列の入側における左右対称的
な鋼帯の幅方向断面形状と、同じく出側における左右対
称的な鋼帯の幅方向断面形状と、成形されるべき鋼管の
外径、肉厚および材料強度とから内挿函数を用いてケー
ジロール列全長にわたっての左右対称的な鋼帯の変形形
状を決定し、該変形形状に沿わせて各ケージロール対を
所要の設定角で設定すれば良いとしているのである。但
し、各ケージロール対の最適の設定については、前記内
挿函数によって決定された変形形状に沿わせて各ケージ
ロールを所要の設定角で設定するに当たり、本発明にお
いては、上記変形形状の接線とケージロールの母線とが
一致し、かつ、ケージロールによる成形反力が有効に作
用する条件を満たすもののなかで、該変形形状から求め
られる各ケージロール対位置における左右対称的な鋼帯
の幅方向断面形状の図芯(左右対称的な鋼帯の幅方向断
面形状を一つの線図形とみなした場合における該線図形
の重心)位置と、前記幅方向断面形状に対する当該ケー
ジロールの接線方向から定まる成形反力の方向とによっ
て決まるモーメントアームを最小ならしめるものを選択
して前記設定角を定めたことを特徴とするものである。
なお、この特徴的構成のもつ技術的意義については後述
する。
In each of FIGS. 2 (a), (b) and (c), the alternate long and short dash line, the broken line and the solid line correspond to n = 2, 4 and 6,
Interpolated deformed shapes (B), (W) and (H)
In addition, the symbols ◯, Δ and □ also show the actually measured deformed shapes corresponding to n = 2, 4 and 6, respectively. That is, since it is difficult to measure the entire deformed shape, the opening width B, the total width W, the total height H, the entrance side of the cage roll row shown in FIGS. The B, W, and H obtained from the interpolated shape based on the deformed shape on the exit side were compared. That is, FIGS. 2 (a), (b), and (c) compare the actually measured shape and the interpolated shape in the cage, with the cage entry side stand as the base point of the distance in the hand length direction. In the figure, n of 2,
4 and 6 show the shape parameters described later, and it can be seen that the deformed shape used for roll setting (interpolated shape) and the actual deformed shape match with sufficient accuracy even if the shape parameters are changed. . Therefore, the present invention does not determine the set value of the cage roll so as to optimize the deformed shape by calculating or experimentally obtaining the deformed shape by changing the setting position of the cage roll, and vice versa. Deformation shape inside the cage is the widthwise cross-sectional shape of the symmetrical steel strip on the inlet side of the cage roll row, the symmetrical widthwise cross-sectional shape of the steel strip on the outlet side, and the steel pipe to be formed. The outer diameter, the wall thickness and the material strength of the cage rolls are used to determine the deformed shape of the symmetrical steel strip over the entire length of the cage roll row, and each cage roll pair is formed in accordance with the deformed shape. It is said that the setting angle should be set. However, regarding the optimum setting of each cage roll pair, in setting each cage roll at a required setting angle along the deformed shape determined by the interpolation function, in the present invention, in the present invention, the tangent line of the deformed shape is set. And the cage roll generatrix, and the condition that the forming reaction force by the cage roll effectively acts, the width of the symmetrical steel strip at each cage roll pair position obtained from the deformed shape From the direction center of the cross-section shape (the center of gravity of the line figure when the cross-section shape of the symmetrical steel strip is regarded as one line figure) position and the tangential direction of the cage roll to the cross-section shape It is characterized in that the setting angle is set by selecting a member that minimizes the moment arm that is determined by the direction of the forming reaction force that is set.
The technical significance of this characteristic configuration will be described later.

第3図(a)および(b)は、ケージ入側および出側
における鋼帯の幅方向断面形状によるケージ内変形形状
内挿法およびの内挿に用いる函数の例を示す説明図で、
同図(a)は、変形形状の内挿方法の一例を具体的に示
すものである。ケージ入側における鋼帯の幅方向断面形
状およびケージ出側における鋼帯の幅方向断面形状にお
いて、幅方向位置の対応する箇所の間の空間的軌跡を内
挿函数により内挿して定める。内挿函数の例として、 F(x)=sin(π/2・〔x/L〕) (1) x:ケージ入側からの距離 L:ケージの全長 n:形状パラメータ を用いて以下に説明する。第3図(a)に示すように幅
方向で対応するケージ入側の点(X1,Y1,Z1)およびケー
ジ出側の点(X2,Y2,Z2)を式(1)で示す内挿函数によ
り内挿する。
FIGS. 3 (a) and 3 (b) are explanatory diagrams showing an example of a deformed shape interpolating method in a cage and an example of a function used for the interpolating according to the width direction cross-sectional shape of the steel strip on the cage entrance side and the cage exit side,
FIG. 6A specifically shows an example of the interpolation method of the deformed shape. In the widthwise cross-sectional shape of the steel strip on the cage entrance side and the widthwise cross-sectional shape of the steel strip on the cage exit side, the spatial locus between corresponding positions in the widthwise direction is interpolated by an interpolation function. As an example of the interpolation function, F (x) = sin (π / 2 ・ [x / L] n ) (1) x: Distance from the cage entrance L: Total length of cage n: Shape parameter explain. Figure 3 points corresponding cage entry side in the width direction as shown in (a) (X 1, Y 1, Z 1) and the cage outlet side of the point (X 2, Y 2, Z 2) Equation (1 ) Is interpolated by the interpolation function.

例えばYについては、 Y(X)=Y1+F(x)・(Y2−Y1) (2) により定めることができる。また、第3図(b)に示す
ように、内挿函数に含まれる形状パラメータが変化する
と、ケージ内において変形が均等に行なわれたり(nが
1〜2のように小さい場合)、ケージ後半において変形
が主に行なわれたり(nが4〜6のように大きい場合)
するように変形のパターンを変えることができる。な
お、式(1)で示す内挿函数の形の他に、 G(x)=(x/L)〔(x/L−1)+1〕 x:ケージ入側からの距離 L:ケージの全長 n,m:形状パラメータ のように多項式のもの、三角函数の別な形で用いるもの
によっても内挿可能である。
For example, Y can be determined by Y (X) = Y 1 + F (x) · (Y 2 −Y 1 ) (2). Further, as shown in FIG. 3 (b), when the shape parameter included in the interpolation function changes, the deformation is evenly performed in the cage (when n is small as 1 to 2) or the latter half of the cage. Is mainly deformed (when n is large like 4 to 6)
You can change the pattern of deformation as you do. In addition to the form of the interpolation function shown in equation (1), G (x) = (x / L) n [(x / L-1) m +1] x: distance from the cage entrance L: cage The total length n, m of: can be interpolated by polynomial ones such as shape parameters and those used in other forms of trigonometric functions.

このようなケージ内での変形形状を与えるには鋼管の
外径、肉厚、強度等を考慮しなければならない。なぜな
らば、電縫管の成形においてケージロールでは、成形が
主に曲げによって行なわれるため、曲げ剛性に影響する
外径、肉厚により、曲げ成形の進行が支配され、また、
強度は曲げが進行すると、弾性範囲の変形を越えて塑性
変形に入り、この塑性変形の度合が、強度により異なる
ので、強度もケージロールでの変形を支配する因子とな
る。従って、ケージロールの設定においては、外径、肉
厚、強度等により、どのように変形を進行せるのが最適
かを検討し、多数のロールを設定する必要がある。式
(1)の形状パラメータnを、外径、肉厚、強度を考慮
して最適な値となるように、計算又は実験により定める
ことにより最適なケージロールの設定条件を求めること
ができる。
In order to give such a deformed shape in the cage, the outer diameter, wall thickness, strength, etc. of the steel pipe must be taken into consideration. This is because in cage rolls in the formation of electric resistance welded pipes, the forming is mainly performed by bending, so the progress of bending and forming is governed by the outer diameter and wall thickness that affect bending rigidity, and
When the bending progresses, the strength goes beyond the deformation in the elastic range to enter the plastic deformation, and the degree of the plastic deformation varies depending on the strength. Therefore, the strength also becomes a factor controlling the deformation in the cage roll. Therefore, when setting the cage rolls, it is necessary to consider how the deformation should proceed optimally depending on the outer diameter, the wall thickness, the strength, etc., and set a large number of rolls. The optimum setting condition of the cage roll can be obtained by determining the shape parameter n of the formula (1) by calculation or experiment so as to have an optimum value in consideration of the outer diameter, the wall thickness, and the strength.

n=f(D,t,σY) (3) n:形状パラメータ D:外径 t:肉厚 σY:材料強度 とし、外径、肉厚、強度により最適値の定数表または、
式(3)の函数を持つことにより、ロール設定するもの
である。形状パラメータの値は、特に薄肉材に対して
は、座屈を発生することのない値に選定することが必要
であり、特に厚肉材に対しては、形状パラメータの値の
選定よりは、むしろ、当該ケージロール対での成形反力
差に基づく捩りモーメントを小さく抑えるため、前記変
形形状の接線とケージロールの母線とが一致し、かつ、
ケージロールによる成形反力が有効に作用する条件を満
たすもののなかで、当該ケージロール対位置における左
右対称的な鋼帯の幅方向断面形状の図芯位置と、前記幅
方向断面形状に対する当該ケージロールの接線方向から
定まる成形反力の方向(法線方向)とによって決まるモ
ーメントアームを最小ならしめるものを選択して各ケー
ジロール対の設定角を定めることが必要である。
n = f (D, t, σY) (3) n: shape parameter D: outer diameter t: wall thickness σY: material strength, and a constant table of optimum values depending on outer diameter, wall thickness and strength, or
By having the function of Expression (3), the roll is set. The value of the shape parameter should be selected so that buckling does not occur, especially for thin-walled materials. Rather, in order to suppress the torsional moment based on the molding reaction force difference in the cage roll pair to be small, the tangent line of the deformed shape and the generatrix of the cage roll coincide with each other, and
Among the conditions that the forming reaction force by the cage roll effectively acts, the center position of the widthwise cross-sectional shape of the symmetrical steel strip in the cage roll pair position and the cage roll with respect to the widthwise cross-sectional shape It is necessary to determine the set angle of each cage roll pair by selecting the one that minimizes the moment arm that is determined by the direction (normal direction) of the forming reaction force that is determined from the tangential direction of.

ところで、ケージ内では、成形前段のブレークダウ
ン、成形後段のフィンパスと異なりロールによる材料の
拘束が小さいため捩れを発生しやすい、捩れは、左右の
ケージロールの成形反力のズレにより捩れモーメントが
発生するためと考えられるので、ケージでの捩れを防止
するには、捩れモーメントを小さくすることが必要であ
る。捩れモーメントは、左右の成形反力の差×モーメン
トアームで定まる。この内、左右の成形反力の差は、材
料の素材のバラツキ、成形前段での左右の差等に起因す
るものであるが、前記の内挿函数を用いた設定方法によ
り各ケージロール対を所要の設定角で設定するに際し
て、ケージロール列の出側における鋼帯の変形形状が左
右の対称性を失ってケージロール対から外ずれる程の捩
れを生じさせないようにするため、当該ケージロール対
位置における鋼帯の幅方向断面形状の図芯位置と、前記
幅方向断面形状に対する当該ケージロールの接線方向か
ら定まる成形反力の方向(法線方向)とによって決まる
モーメントアームを最小ならしめるものを選択して当該
ケージロール対の設定角を定めたことにより、ケージロ
ール対における反力差が大きくなっても、これに基づく
捩れモーメントの値は小さく抑えられる結果となり、捩
れに対して有利な設定方法となっている。
By the way, inside the cage, unlike the breakdown before the forming and the fin pass after the forming, the material restraint by the roll is small, so it is easy to generate a twist. Therefore, it is necessary to reduce the twisting moment in order to prevent twisting in the cage. The torsion moment is determined by the difference between the left and right forming reaction forces times the moment arm. Among these, the difference between the left and right forming reaction forces is due to the variation of the raw material of the material, the difference between the left and right in the former stage of forming, etc., but each cage roll pair is set by the setting method using the above interpolation function. When setting at the required set angle, in order to prevent the deformed shape of the steel strip on the exit side of the cage roll row from losing the left-right symmetry and causing the twist so as to deviate from the cage roll pair, A position that minimizes the moment arm determined by the center position of the widthwise cross-sectional shape of the steel strip at the position and the direction of the forming reaction force (normal direction) determined from the tangential direction of the cage roll with respect to the widthwise cross-sectional shape. By selecting and setting the set angle of the cage roll pair, even if the reaction force difference in the cage roll pair becomes large, the value of the twisting moment based on this can be kept small. Become a result, it has become an advantageous setting for the twist.

一方、モーメントアームについては、上記のケージの
設定法では、各ケージロール対の位置での左右対称的な
鋼帯の幅方向断面形状が求まるので、当該ケージロール
の位置における変形形状から求められる材料の図芯位置
と、前記幅方向断面形状に対する当該ケージロールの接
線方向から定まる成形反力の方向(法線方向)とによっ
て決まる捩れ発生モーメントのモーメントアームを求め
ることができる。
On the other hand, for the moment arm, in the cage setting method described above, the cross-sectional shape in the width direction of the symmetrical steel strip at the position of each cage roll pair can be obtained, so the material obtained from the deformed shape at the position of the cage roll can be obtained. It is possible to obtain the moment arm of the twisting moment determined by the center position of the figure and the direction (normal direction) of the forming reaction force determined from the tangential direction of the cage roll with respect to the cross-sectional shape in the width direction.

第4図はケージの入側の形状ケージと出側の形状から
定まるケージでの横断面形状とケージロール位置を示し
たものであり、材料とロールの接線方向から定まる反力
の方向(図の矢印で示す法線方向)と図芯の位置とか
ら、幾何学的にモーメントアームを求めることができ
る。第4図(a)は、ロール設定角θが大きく、モーメ
ントアームが長いケージロール設定を示し、このような
設定では上述のように捩れが発生しやすい。また、第4
図(b)は、ロール設定角θが小さくモーメントアーム
が短い設定を示し、このような設定では上述のように捩
れが発生し難い。従って、捩れを防止するため、本発明
によれば、ケージロール列の入側における左右対称的な
鋼帯の幅方向断面形状と、同じく出側における左右対称
的な鋼帯の幅方向断面形状と、成形されるべき鋼管の外
径、肉厚および材料強度とから内挿函数を用いてケージ
ロール列全長にわたっての左右対称的な鋼帯の変形形状
を決定し、該変形形状に沿わせて各ケージロール対を所
要の設定角で設定するに際し、該変形形状の接線とケー
ジロールの母線とが一致し、かつ、ケージロールによる
成形反力が有効に作用する条件を満たすもののなかで、
該変形形状から求められる各ケージロール対位置におけ
る左右対称的な鋼帯の幅方向断面形状の図芯位置と、前
記幅方向断面形状に対する当該ケージロールの接線方向
から定まる成形反力の方向とによって決まるモーメント
アームを最小ならしめるものを選択して前記設定角を定
めたことにより、成形不良の原因となる捩れを確実に防
止できるという効果を奏し得たのである。
Fig. 4 shows the cross-sectional shape and cage roll position in the cage determined by the shape of the cage on the inlet side and the shape of the cage on the outlet side, and the direction of the reaction force determined by the tangential direction of the material and the roll (see the figure). The moment arm can be geometrically obtained from the normal direction (indicated by the arrow) and the position of the center of gravity. FIG. 4 (a) shows a cage roll setting in which the roll setting angle θ is large and the moment arm is long. In such a setting, twisting is likely to occur as described above. Also, the fourth
FIG. 6B shows a setting in which the roll setting angle θ is small and the moment arm is short. With such a setting, twisting is unlikely to occur as described above. Therefore, in order to prevent twisting, according to the present invention, the widthwise cross-sectional shape of the symmetrical steel strip on the inlet side of the cage roll row and the laterally-symmetrical widthwise sectional shape of the steel strip on the outlet side are also provided. Determining the symmetrical deformation shape of the steel strip over the entire length of the cage roll row by using the interpolation function from the outer diameter, wall thickness and material strength of the steel pipe to be formed, and according to the deformation shape, When setting the cage roll pair at a required set angle, the tangent line of the deformed shape and the generatrix of the cage roll match, and among the conditions that the molding reaction force by the cage roll effectively acts,
By the center position of the widthwise cross-sectional shape of the symmetrical steel strip at each cage roll pair position obtained from the deformed shape, and the direction of the molding reaction force determined from the tangential direction of the cage roll with respect to the widthwise cross-sectional shape By selecting the one that minimizes the moment arm to be determined and setting the set angle, it is possible to reliably prevent the twist that causes defective molding.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について述べる。 Next, examples of the present invention will be described.

第5図は、実施例に用いたロール成形装置であり、成
形初期にブレークダウン4列を用い、成形中期にケージ
ロール列1を用い、成形後期にフィンパスロール列5を
用いている。薄肉材の成形例として、板厚0.8mm、外径7
6.3mm(t/D=1%)の鋼板を用いて、成形した。第6図
(a)は、ロール設定のパラメータと薄肉管のエッヂ部
に生じた座屈の大きさの関係を示す。エッヂ部の座屈の
程度の評価には、第6図(b)に示される座屈のピッチ
(p)と座屈の波の高さ(h)を用いて、急峻度(λ=
h/p)で評価した。この成形条件の場合、内挿函数
(1)の形状パラメータ(3)を2〜6に変化させて成
形を行なったものである。形状パラメータnが2〜4の
ロール設定では座屈が発生しないが、形状パラメータが
6のロール設定では座屈が発生し、エッヂ部の座屈の急
峻度が大きくなっている。従って、この成形条件では形
状パラメータを2〜4に設定すれば良いことがわかる。
本発明の設定方法によりケージ入側の形状およびケージ
出側の形状から、肉厚、外径、強度を考慮して変形形状
を決定すればエッヂ座屈を防止する効果が大きいことが
わかる。
FIG. 5 shows a roll forming apparatus used in the examples, in which four rows of breakdowns are used in the initial stage of forming, cage roll rows 1 are used in the middle stage of forming, and fin pass roll rows 5 are used in the latter stage of forming. As a thin-walled material forming example, a plate thickness of 0.8 mm and an outer diameter of 7
Molding was performed using a steel plate of 6.3 mm (t / D = 1%). FIG. 6 (a) shows the relationship between the roll setting parameter and the amount of buckling generated at the edge of the thin-walled tube. The degree of buckling of the edge portion is evaluated by using the buckling pitch (p) and the buckling wave height (h) shown in FIG.
h / p). Under these molding conditions, the shape parameter (3) of the interpolation function (1) was changed to 2 to 6 for molding. Buckling does not occur in the roll setting of the shape parameter n of 2 to 4, but buckling occurs in the roll setting of the shape parameter n of 6, and the steepness of the buckling of the edge portion becomes large. Therefore, it is understood that the shape parameter should be set to 2 to 4 under this molding condition.
It can be seen that the effect of preventing the edge buckling is great if the deformed shape is determined in consideration of the wall thickness, the outer diameter, and the strength from the shape on the cage entrance side and the shape on the cage exit side by the setting method of the present invention.

肉厚材の成形例として、板厚8mm、外径76.3mm(板厚
/外径比t/D=10%)の鋼管の成形例を示す。第7図
は、ロール設定角を変更し、モーメントアームの大きさ
を大・中・小の3水準に変化させた例であり、具体的に
は、第7図中、記号□で示すモーメントアーム大の設定
は、ロール設定角をケージ入側部の19゜から、ケージ出
側部の28゜まで徐々に変化させて設定した例であり、こ
の場合、ケージ第2段の出側で材料が大きく捩れてしま
い、次段のケージに入って行けなくなったことを矢印に
よって示している。同じく記号△で示すモーメントアー
ム中の設定は、ロール設定角をケージ入側部の13゜か
ら、ケージ出側部の24゜まで徐々に変化させて設定した
例であり、この場合、ケージ後段に進むに従って材料の
捩れ角は30゜程度まで徐々に大きくなってケージ第10段
まで進行してきたものの、フィンパスに入る前に大きく
捩れてしまい、フィンパスに入れなくなったことを矢印
によって示している。同じく記号○で示すモーメントア
ーム小の設定は、ロール設定角をケージ入側部の5゜か
ら、ケージ出側部の25゜まで徐々に変化させて設定した
例であり、この場合、ケージ第10段の位置においても、
材料の捩れ角が10゜以内に抑えられ、支障なくフィンパ
スロールへ入って行けたことを示している。このように
モーメントアームを小さくした設定では、捩れが発生し
ないが、モーメントアームを大きくした設定では捩れが
発生している。本発明のケージロール設定方法により捩
れを防止することの効果が大きいことがわかる。
As an example of forming a thick material, an example of forming a steel pipe having a plate thickness of 8 mm and an outer diameter of 76.3 mm (plate thickness / outer diameter ratio t / D = 10%) is shown. FIG. 7 shows an example in which the roll setting angle is changed and the size of the moment arm is changed to three levels of large, medium and small. Specifically, the moment arm indicated by the symbol □ in FIG. The large setting is an example in which the roll setting angle is gradually changed from 19 ° on the cage inlet side to 28 ° on the cage outlet side, and in this case, the material is kept on the outlet side of the second stage of the cage. The arrows indicate that the car was so twisted that it was impossible to enter the next cage. Similarly, the setting in the moment arm indicated by the symbol △ is an example in which the roll setting angle is gradually changed from 13 ° on the cage entrance side to 24 ° on the cage exit side. The arrow shows that the twist angle of the material gradually increased to about 30 ° and progressed to the 10th stage of the cage as it progressed, but it was twisted significantly before entering the fin path and could not enter the fin path. Similarly, the setting of the small moment arm indicated by the symbol ○ is an example in which the roll setting angle is gradually changed from 5 ° on the cage entrance side to 25 ° on the cage exit side. Even in the step position,
The twist angle of the material was suppressed to within 10 °, indicating that the material was able to enter the fin pass roll without any trouble. As described above, when the moment arm is set to be small, twisting does not occur, but when the moment arm is set to be large, twisting occurs. It can be understood that the effect of preventing the twist by the cage roll setting method of the present invention is great.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明方法を採用することにより、広範囲の外径、肉
厚、強度の管を成形する際にも、エッヂ座屈を防止し、
また、捩れを防止し、成形形状を安定して良好にするこ
とができる。また、それに伴い溶接部の品質も安定向上
させることができる優れた効果を示す。
By adopting the method of the present invention, it is possible to prevent edge buckling even when molding a wide range of outer diameters, wall thicknesses, and strengths,
In addition, twisting can be prevented and the molded shape can be made stable and good. Further, along with that, the excellent effect that the quality of the welded portion can be stably improved is also exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a)は本発明によるケージ設定方法を示す説明
図、同(b)は(a)図のイ部断面説明図、第2図
(a),(b),(c)はケージ入側および出側におけ
る鋼帯の幅方向断面形状から予測した変形形状(図中の
線)と実測の変形形状(図中の記号)が良く一致してい
ることを示す説明図、同(d)および(e)は、前記
(a),(b),(c)に示されるものとの形状比較の
ためそれぞれ、ケージロール列入側および出側における
鋼帯幅方向断面の形状実測寸法の説明図、第3図
(a),(b)はケージ入側における鋼帯の幅方向断面
形状およびケージ出側における鋼帯の幅方向断面形状に
よるケージ内変形形状の内挿方法および内挿に用いる函
数の例を示す説明図、第4図(a),(b)は、内挿さ
れたケージ内変形形状により捩れモーメントアームを求
める方法およびロール設定角を決定する方法を示す説明
図、第5図は本発明の実施に用いたロール成形装置の説
明図、第6図は薄肉材での実施例であり、座屈が防止で
きることの説明図であり、同図(a)はロール設定のパ
ラメータと薄肉管のエッヂ部に生じた座屈の大きさの関
係を示し、同図(b)は座屈のピッチ(p)および座屈
の波の高さ(h)を示し、これら(p)および(h)の
実測により急峻度(λ=h/p)が算出できる。第7図は
肉厚材での実施例であり、捩れが防止できることの説明
図、第8図は従来のケージ設定方法の例を示す説明図で
ある。
FIG. 1 (a) is an explanatory view showing a cage setting method according to the present invention, FIG. 1 (b) is an explanatory sectional view of a part of FIG. 1 (a), and FIGS. 2 (a), (b) and (c) are cages. Explanatory drawing showing that the deformed shape predicted from the cross-sectional shape of the steel strip on the inlet side and the outlet side (line in the figure) and the actually measured deformed shape (symbol in the figure) are in good agreement. ) And (e) are the measured dimensions of the shape of the cross section in the width direction of the steel strip on the inlet side and the outlet side of the cage roll row, respectively, for shape comparison with those shown in (a), (b), and (c) above. Explanatory views, FIGS. 3 (a) and 3 (b) are for an interpolating method and an interpolating method of a deformed shape in a cage depending on the cross-sectional shape of the steel strip on the cage entrance side and the cross-sectional shape of the steel strip on the cage exit side. FIGS. 4 (a) and 4 (b) are explanatory views showing examples of functions to be used. FIG. 5 is an explanatory view showing a method for obtaining a moment arm and a method for determining a roll set angle, FIG. 5 is an explanatory view of a roll forming apparatus used for carrying out the present invention, and FIG. 6 is an example of a thin material, FIG. 6A is an explanatory diagram showing that buckling can be prevented. FIG. 6A shows the relationship between the roll setting parameter and the size of buckling generated in the edge portion of the thin-walled tube, and FIG. p) and the height (h) of the buckling wave are shown, and the steepness (λ = h / p) can be calculated by measuring these (p) and (h). FIG. 7 is an embodiment of thick material, and is an explanatory view that twisting can be prevented, and FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a conventional cage setting method.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長尾 武尚 愛知県東海市東海町5−3 新日本製鐵株 式會社名古屋製鐵所内 (56)参考文献 日本塑性加工学会誌「塑性と加工」第27 巻第306号P.874〜881,第23巻第259号 P.792〜798 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takehisa Nagao 5-3 Tokai-cho, Tokai-shi, Aichi Nippon Steel Co., Ltd. Shikikaisha Nagoya Works (56) References The Journal of the Japan Society for Plasticity Processing Volume 27 Issue 306 874-881, Vol. 23, No. 259, p. 792 ~ 798

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ブレークダウンロール列とフィンパスロー
ル列との間に2個のケージロールを左右対称的に設定し
てなるケージロール対の複数対をケージロール列として
配設し、該ケージロール列を用いて鋼帯をロール成形す
るロール成形ラインにおいて、 ケージロール列の入側における左右対称的な鋼帯の幅方
向断面形状と、同じく出側における左右対称的な鋼帯の
幅方向断面形状と、成形されるべき鋼管の外径、肉厚お
よび材料強度とから内挿函数を用いてケージロール列全
長にわたっての左右対称的な鋼帯の変形形状を決定し、
該変形形状に沿わせて各ケージロール対を所要の設定角
で設定するに際し、該変形形状の接線とケージロールの
母線とが一致し、かつ、ケージロールによる成形反力が
有効に作用する条件を満たすもののなかで、該変形形状
から求められる各ケージロール対位置における左右対称
的な鋼帯の幅方向断面形状の図芯位置と、前記幅方向断
面形状に対する当該ケージロールの接線方向から定まる
成形反力の方向とによって決まるモーメントアームを最
小ならしめるものを選択して前記設定角を定めたことを
特徴とする電縫管ケージロールの設定方法。
1. A plurality of cage roll pairs formed by symmetrically setting two cage rolls between a breakdown roll row and a fin-pass roll row are arranged as a cage roll row, and the cage rolls are arranged. In a roll forming line that roll-forms steel strips using rows, the widthwise cross-sectional shape of the symmetrical strips on the inlet side of the cage roll row and the cross-sectional shape of the strips on the exit side And the outer diameter, wall thickness and material strength of the steel pipe to be formed, determine the symmetrical deformation shape of the steel strip over the entire length of the cage roll row using the interpolation function.
A condition that the tangent line of the deformed shape and the generatrix of the cage roll coincide with each other when the cage roll pair is set at a required set angle along the deformed shape, and that the molding reaction force of the cage roll effectively acts. Satisfying the conditions, the center position of the widthwise sectional shape of the symmetrical steel strip at each cage roll pair position obtained from the deformed shape, and the molding determined from the tangential direction of the cage roll with respect to the widthwise sectional shape. A method for setting an electric resistance welded cage roll, characterized in that the set angle is set by selecting one that minimizes a moment arm that is determined by the direction of the reaction force.
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日本塑性加工学会誌「塑性と加工」第27巻第306号P.874〜881,第23巻第259号P.792〜798

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