JPH106035A

JPH106035A - スクイズロールスタンド

Info

Publication number: JPH106035A
Application number: JP8153610A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Toyooka; 高明豊岡; Toshio Onishi; 寿雄大西; Motoaki Itaya; 元晶板谷; Akira Yorifuji; 章依藤; Yuji Hashimoto; 裕二橋本; Nobuki Tanaka; 伸樹田中
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1998-01-13
Anticipated expiration: 2016-06-14
Also published as: JP3375486B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ビード切削の必要がなく高い生産性が確保
できしかもシーム品質および表面肌に優れた鋼管を製造
できる固相圧接造管法を実現可能にするスクイズロール
スタンドを提供する。【解決手段】ロール面がカリバーをなすスクイズロー
ル５を複数本備え、該スクイズロールを回転させてオー
プン管1Aに成形済の管体１を引き入れオープン管の両エ
ッジ部２を圧接し圧接点３の軌跡であるシーム部４で接
合された管1Bとして送り出すスクイズロールスタンド50
であって、スクイズロールの一つがそのカリバー範囲内
でシーム部に当接するシーム整形ロール5Aであること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクイズロールス
タンドに関し、とくに、オープン管の両エッジ部を固相
圧接適正温度域で衝合接合して管に成形するのに好適な
スクイズロールスタンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接鋼管は、鋼板または鋼帯（帯鋼）を
管状に成形しその継目を溶接したもので、小径から大径
まで各種の製造法によりつくられているが、主な製造法
として、電気抵抗溶接（電縫）、鍛接、電弧溶接による
ものが挙げられる。小径〜中径鋼管用としては、高周波
誘導加熱を利用した電気抵抗溶接法（電気抵抗溶接鋼
管、電縫管）が主として利用されている。この方法は、
連続的に帯鋼を供給し、成形ロールで管状に成形してオ
ープン管とし、続いて高周波誘導加熱によりオープン管
の両エッジ部端面を鋼の融点以上に加熱した後、スクイ
ズロールで両エッジ部端面を衝合溶接して鋼管を製造す
る方法である（例えば、第３版鉄鋼便覧第III 巻（２）
1056〜1092頁）。

【０００３】上記した高周波誘導加熱を利用した電縫管
の製造方法では、オープン管の両エッジ部端面を鋼の融
点以上に加熱するため、電磁力の影響により溶鋼が流動
し、生成された酸化物が衝合溶接部に噛み込まれペネト
レータ等の溶接欠陥あるいは、溶鋼飛散（フラッシュ）
が発生しやすいという問題があった。この問題に対し、
例えば、特開平2-299782号公報には、２つの加熱装置を
有する電縫鋼管の製造法が提案されている。すなわち、
第１の加熱装置でオープン管の両エッジ部の温度をキュ
リー点以上に加熱し、第２の加熱装置で更に融点以上に
加熱し、すぐ下流に設けたスクイズロールで両エッジ部
を衝合溶接して鋼管を製造する。また、特開平2-299783
号公報には、第１の加熱装置で周波数45〜250kHzの電流
を流し、両側エッジ部を予熱し、第２の加熱装置で更に
融点以上に加熱し、スクイズロールで両エッジ部を衝合
溶接して鋼管を製造する電縫管製造装置が提案されてい
る。

【０００４】しかしながら、これらの電縫管製造技術で
は、エッジ部を均一に加熱することは示唆しているもの
の、両エッジ部を鋼の融点以上に加熱するため、衝合溶
接時に、溶融した鋼が管の内外面に排出されビード（余
盛）が形成される。そのため、衝合溶接後に管内外面の
溶接ビードの除去が必要であり、ほとんどがビード切削
用バイトにより切削されて除去されている。

【０００５】このようなことから、この方法では、ビード切削用バイトの切削量の調整で、材料と時間の
ロスが発生する。ビード切削用バイトは消耗品であるため、造管速度に
よって異なるが、3000〜4000ｍのビード切削長毎にバイ
トを交換する必要があり、そのため、１時間程度ごとに
３〜５分間のバイト交換のためのラインの停止を余儀な
くされる。

【０００６】特に造管速度が100 ｍ／min を超える高
速造管では、ビード切削用バイトの寿命が短く、交換頻
度が高い。など、ビード切削がネックとなり、高速造管ができない
ため生産性が低いという問題があった。一方、比較的小
径鋼管用として極めて高い生産性を有する鍛接鋼管製造
方法がある。この方法は、連続的に供給した帯鋼を加熱
炉で1300℃程度に加熱した後、成形ロールで管状に成形
してオープン管とし、続いてオープン管の両エッジ部に
高圧空気を吹き付けて端面のスケールオフを行った後、
ウェルディングホーンにより端面に酸素を吹き付け、そ
の酸化熱で端面を1400℃程度に昇温させてから、鍛接ロ
ールで両エッジ部端面を衝合させ固相接合して鋼管を製
造する方法である（例えば、第３版鉄鋼便覧第III 巻
（２）1056〜1092頁）。

【０００７】しかし、この鍛接鋼管製造方法では、端面のスケールオフが完全ではないので、鍛接衝合部
へのスケール噛込みが発生し、シーム部の強度が母材部
に比べてかなり劣る。このため、偏平試験で、電縫鋼管
なら偏平高さ比ｈ／Ｄ＝２ｔ／Ｄ（ｔ：板厚）を達成で
きるのに対し、鍛接鋼管では偏平高さ比ｈ／Ｄが0.5 程
度に劣るものとなる。

【０００８】帯鋼を高温に加熱するため、管表面にス
ケールが生成し表面肌が悪い。など、造管速度が300m／min 以上と速く生産性は高い
が、シーム品質及び表面肌が悪く、ＪＩＳのＳＴＫ等の
強度信頼性や表面品質を要求されるものは製造できない
という問題があった。上記問題を有利に解決するには、
本発明者らの創案になる固相圧接造管法によるのが好適
である。これは、オープン管のエッジ部を融点未満の固
相圧接適正温度域（1300℃〜1500℃）に誘導加熱して圧
接するという従来にない造管法である。この固相圧接造
管法で製造される鋼管は、従来の溶接管のようにビード
切削の必要がないので高速造管が可能で生産性が高く、
しかも従来の鍛接管の欠点である酸化起因のシーム品質
および表面肌の劣化もない。

【０００９】ところが、従来の溶接管製造に使用されて
いるスクイズロールスタンドは、以下に述べる欠点があ
って、固相圧接造管法に適用するには問題がある。図３
は、従来のスクイズロールスタンドの、（ａ）は側面
図、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）、（ｄ）は（ａ）の
ＡＡ、ＢＢ矢視図であり、１は管体、１Ａはオープン
管、１Ｂは管、２はエッジ部、３は圧接点、４はシーム
部、４Ａは外面ビード、５はスクイズロール、６、７は
夫々通材の向き、押圧力の向きを示す矢印、12は外面ビ
ード切削装置、50はスクイズロールスタンドである。な
お、矢印６の向きに連続的に通材されている管体１を、
圧接点３の上流側ではオープン管１Ａ、下流側では管１
Ｂと呼ぶことにする。

【００１０】図３に示すように、従来のスクイズロール
スタンド50は、ロール面がカリバーをなすスクイズロー
ル５を一対備え、それらを圧接点３と管体１の中心軸と
がなす平面に関して互いに対称に配置してなる。管体１
は、オープン管１Ａとして矢印６の向きでスクイズロー
ルスタンド50に引き込まれ、両側の外周面をスクイズロ
ール５によって矢印７の向きに押圧される。このとき両
エッジ部２が圧接されて圧接点３が形成され、管１Ｂと
なって送り出される。管１Ｂ上のシーム部４は圧接点３
の軌跡である。

【００１１】図４は、従来のスクイズロールスタンドで
生じやすいシーム部形状不具合を示す断面図である。図
４において、８は圧接増肉部であり、図３と同一部材に
は同一符号を付し説明を省略する。従来のスクイズロー
ルスタンドでは、図３に示したように、圧接点３の近傍
で管径方向の拘束がないまま両側面が押されることにな
り、その結果、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、シー
ム部４が管内側に凹み（「シーム部凹み」という）また
は管外側に突き出る（「シーム部尖り」という）という
形状不具合が発生しやすい。このために、後工程での断
面矯正を余儀なくされて高速造管の妨げとなっている。

【００１２】また、これらに加え、シーム部４がアップ
セットされて増肉し、図４（ｃ）に示すような圧接増肉
部８が形成されやすい。エッジ部を溶融接合する溶接造
管法にあっては、この圧接増肉部８は表面にさらに酸化
物スラグが固着した溶接ビードとなっているので、ビー
ド切削処理が欠かせないことは前述した通りである。し
かし、固相圧接造管法における圧接増肉部８の平滑化
を、この旧態依然のビード切削処理に頼っていたので
は、造管過程の高速化が全然期待できない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術の問
題に鑑み、本発明は、ビード切削の必要がなく高い生産
性が確保できしかもシーム品質および表面肌に優れた鋼
管を製造できる固相圧接造管法を実現可能にするスクイ
ズロールスタンドを提供することを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は、ロール
面がカリバーをなすスクイズロールを複数本備え、該ス
クイズロールを回転させてオープン管に成形済の管体を
引き入れオープン管の両エッジ部を圧接し圧接点の軌跡
であるシーム部で接合された管として送り出すスクイズ
ロールスタンドであって、スクイズロールの一つがその
カリバー範囲内でシーム部に当接するシーム整形ロール
であることを要旨とする。

【００１５】第２の本発明は、第１の本発明にさらに、
管体内からシーム部を挟んで前記シーム整形ロールに相
対し、シーム部に生じた圧接増肉部を圧延する増肉部圧
延ロールを備えたことを要旨とする。前記シーム整形ロ
ールおよび増肉部圧延ロールは、曲げ強度１５kg/mm²以
上、耐熱衝撃温度差１５０℃以上の特性を備えた材料を
素材とするのが好ましい。

【００１６】かかる素材としては、窒化ケイ素系または
炭化ケイ素系またはジルコニア系またはアルミナ系のセ
ラミックスが最適である。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、第１の本発明のスクイズ
ロールスタンドの例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は
平面図である。図１において、５Ａはシーム整形ロール
であり、図３と同一部材には同一符号を付し説明を省略
する。図１に示すように、第１の本発明は、複数本のス
クイズロール５のうち一本を、そのカリバー範囲内にシ
ーム部４を当接させる配置形態のシーム整形ロール５Ａ
とした。なお、他のスクイズロール５については、図１
では一本だけ示したが、これに限定されるものではな
く、例えば図５に示すように、管体１の周方向に複数本
（図５ではシーム整形ロール５Ａも含めて計４本の例を
示す。）備えた形態も採用できる。なお、図５におい
て、図１と同一部材には同一符号を付し、説明を省略す
る。

【００１８】この構成により、圧接点３近傍の両エッジ
部２は、シーム整形ロール５Ａによって管径方向に拘束
されるので、図４（ａ）、（ｂ）に示したようなシーム
部凹みやシーム部尖りは発生しない。また、図４（ｃ）
に示した圧接増肉部８の管外面への突起も防止できる。
よって、従来実施を余儀なくされていた下流での断面矯
正および管外面平滑化処理が不要となり、高速造管が実
現できる。

【００１９】図２は、第２の本発明のスクイズロールス
タンドの例を示し、（ａ）は一部切欠側面図、（ｂ）は
（ａ）のＡＡ矢視図である。図２において、９は増肉部
圧延ロール、10はコロ、11は台車であり、図１と同一部
材には同一符号を付し説明を省略する。図２に示すよう
に、第２の本発明は、第１の本発明にさらに、管体１内
からシーム部４を挟んでシーム整形ロール５Ａに相対
し、シーム部４に生じた圧接増肉部を圧延して管内面を
平滑化する増肉部圧延ロール９を備えた。なお、この増
肉部圧延ロール９の支持形態については特に限定されな
いが、図２では、シーム部４以外の管体１内面に当接し
て管軸方向に移動可能なコロ10をもつ台車11に搭載する
形態を採用している。

【００２０】これにより、シーム部４の圧接増肉部がま
だ圧接点３の近傍で900 ℃程度以上の熱間温度域にある
うちに圧延して容易にこれを潰すことが可能となり、高
級鋼管で要求されることの多い管内面の平滑化処理が格
段に効率よく実施できるので、造管過程のさらなる高速
化を図ることができる。第１の本発明に係るシーム整形
ロールおよび第２の本発明に係る増肉部圧延ロールに
は、管体からの反力によって15kg/mm²以上の曲げ応力が
生じ、かつ当該ロールの管体への当接面の圧接点近傍と
それ以外の領域との温度差は急峻で150 ℃以上に達して
いることが多い。

【００２１】そのため、これらのロールの寿命延長のた
めに、当該ロールの素材は、曲げ強度15kg/mm²以上、耐
熱衝撃温度差150 ℃以上の特性を有するもののうちから
選択することが好ましい。なお、ここで評価に用いた耐
熱衝撃温度差とは、材料試験片として３mm×４mm×40mm
の角棒（JIS ４点曲げ試験用の仕様）を使用して、試験
片を所定温度まで加熱した後に、水中に投下した際に試
験片にクラックが発生しない温度差（加熱温度と水温と
の差）のことである。現状の技術水準に照らせば、かか
る素材としては、窒化ケイ素（Si₃N₄）系または炭化ケ
イ素（SiC ）系またはジルコニア（ZrO₂）系またはアル
ミナ（Al₂O₃）系のセラミックスが最適である。

【００２２】

【実施例】図２に示した本発明のスクイズロールスタン
ドを、シーム整形ロール、増肉部圧延ロールの素材を曲
げ強度85kg/mm²、耐熱衝撃温度差 800℃を有する窒化ケ
イ素系のセラミックスとして鋼管製造ラインに設置し、
固相圧接造管法によって、成形後管径φ25〜60mm×肉厚
2.0 〜4.5 mmの配管用、一般構造用炭素鋼鋼管（JIS Ｇ
3452のＳＧＰ、Ｇ3444のＳＴＫ相当品）を製造した。

【００２３】その結果、過去において図３に示した従来
のスクイズロールスタンドを設置しかつ下流でシーム部
に矯正・平滑化処理を施しながら同規格同寸法の鋼管を
固相圧接造管法によって試作製造していた時期には100m
/minが限界値であった最大成形速度が、150m/minにまで
大幅に増大し、本発明の効果が格別のものであることが
明瞭に実証された。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ビ
ード切削の必要がなく高い生産性が確保できしかもシー
ム品質および表面肌に優れた鋼管を製造できる固相圧接
造管法が具現するという格段の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の本発明のスクイズロールスタンドの例を
示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

【図２】第２の本発明のスクイズロールスタンドの例を
示し、（ａ）は一部切欠側面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ
矢視図である。

【図３】従来のスクイズロールスタンドの、（ａ）は側
面図、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）、（ｄ）は（ａ）
のＡＡ、ＢＢ矢視図である。

【図４】従来のスクイズロールスタンドで生じやすいシ
ーム部形状不具合を示す断面図である。

【図５】第１の本発明のスクイズロールスタンドのロー
ル本数が４本の場合の例を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡＡ矢視断面図である。

【符号の説明】

１管体１Ａオープン管１Ｂ管２エッジ部３圧接点４シーム部４Ａ外面ビード５スクイズロール５Ａシーム整形ロール６、７向きを示す矢印８圧接増肉部９増肉部圧延ロール 10 コロ 11 台車 12 外面ビード切削装置 50 スクイズロールスタンド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者板谷元晶愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者依藤章愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者橋本裕二愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者田中伸樹愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロール面がカリバーをなすスクイズロー
ルを複数本備え、該スクイズロールを回転させてオープ
ン管に成形済の管体を引き入れオープン管の両エッジ部
を圧接し圧接点の軌跡であるシーム部で接合された管と
して送り出すスクイズロールスタンドであって、スクイ
ズロールの一つがそのカリバー範囲内でシーム部に当接
するシーム整形ロールであることを特徴とするスクイズ
ロールスタンド。
【請求項２】管体内からシーム部を挟んでシーム整形
ロールに相対し、シーム部に生じた圧接増肉部を圧延す
る増肉部圧延ロールをさらに備えた請求項１記載のスク
イズロールスタンド。
【請求項３】シーム整形ロールが、曲げ強度１５kg/m
m²以上、耐熱衝撃温度差１５０℃以上の特性を備えた材
料を素材とする請求項１記載のスクイズロールスタン
ド。
【請求項４】シーム整形ロールおよび増肉部圧延ロー
ルが、曲げ強度１５kg/mm²以上、耐熱衝撃温度差１５０
℃以上の特性を備えた材料を素材とする請求項２記載の
スクイズロールスタンド。
【請求項５】素材が、窒化ケイ素系または炭化ケイ素
系またはジルコニア系またはアルミナ系のセラミックス
である請求項３または４に記載のスクイズロールスタン
ド。