JPH1177140A

JPH1177140A - 管の製造方法

Info

Publication number: JPH1177140A
Application number: JP23567097A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Shoji; 雅朗正司; Masahiro Kagawa; 正弘香川; Koji Sugano; 康二菅野; Yoshinori Sugie; 善典杉江; Toshio Onishi; 寿雄大西; Nobuki Tanaka; 伸樹田中; Takaaki Toyooka; 高明豊岡; Akira Yorifuji; 章依藤; Taro Kanayama; 太郎金山
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 1999-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】スケルプを連続供給しながら順次加熱・成
管しさらに絞り圧延するシーム造管法において、走間板
厚変更時の材料目標温度維持のための搬送速度調整を必
要としない手段を講じて生産性の向上と搬送制御の簡素
化を達成する。【解決手段】スケルプＳを連続供給しながら加熱炉４
で加熱後成形機５で管状に成形し、その継ぎ目を加熱し
衝合・圧接して成管し、続いて絞り圧延機９で所定サイ
ズに絞り圧延する管の製造方法において、加熱炉と成形
機の間、および／または成形機と絞り圧延機の間（均熱
装置８を設ける場合には均熱装置と絞り圧延機の間）に
誘導加熱装置11，12の一方または両方を設け、該誘導加
熱装置を用いて走間板厚変更に伴う材料温度降下を補償
するように材料を誘導加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管の製造方法に関
し、特に、走間板厚変更を行う連続造管プロセスに好適
な管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スケルプ（幅を湾曲させて管に成形する
ための素材：帯鋼など）を加熱して連続的に成管するシ
ーム造管法としては、通常の鍛接法と発明者らの開発し
た固相圧接法とがある。鍛接法は、スケルプを連続供給
しながら加熱炉で熱間温度域（900 ℃以上）に加熱後２
ロール式成形機で管状に成形し、その継ぎ目をさらにウ
ェルディングホーンで加熱後鍛接ロールで衝合・圧接し
て成管し、続いて熱間で絞り圧延機により所定サイズに
絞り圧延する方法である。鍛接法で製造された管は鍛接
管と呼ばれる。

【０００３】固相圧接法は、スケルプを連続供給しなが
ら加熱炉で温間温度域（200 〜800℃程度）に加熱後籠
型ロール式成形機で管状に成形し、その継ぎ目をさらに
誘導式エッジヒータで加熱後スクイズロールで衝合・圧
接して成管し、好ましくは続いて温間で絞り圧延機によ
り所定サイズに絞り圧延する方法である。固相圧接法で
製造された管は固相圧接管と呼ばれる。

【０００４】この固相圧接法は、従来の電縫法と異な
り、誘導式エッジヒータによる継ぎ目（エッジ部）加熱
をエッジ部が過度に溶融しない程度に制御するものであ
り、このエッジ部加熱制御のための前段階としてスケル
プを温間温度域に加熱する。これによれば溶融ビードの
隆起が抑えられてビード切削の必要がなくなるため従来
の電縫法に比べ生産性が格段に向上する。また、固相圧
接管は、熱間加熱・熱間絞り圧延される鍛接管よりもス
ケール発生量が少ない分、製品のシーム品質および表面
肌が良好である。

【０００５】また、鍛接法、固相圧接法では、衝合・圧
接部（シーム部）の温度が他の管周部分よりも高く、そ
のまま絞り圧延すると製品の偏肉が大きくなる懸念があ
るため、円周方向温度均一化の目的で絞り圧延機入側に
材料を均熱する均熱装置が配置されることがある。かか
る均熱装置としてはシーム部を選択的に冷却するシーム
冷却機能や過冷部分を選択的に加熱する局部加熱機能、
あるいは管全体を均等に加熱する全体加熱機能を備える
ものがある。

【０００６】このような連続造管プロセスでは、小ロッ
ト多品種生産に対応して同径異厚の製品を同一圧延チャ
ンスで製造するために、先行材と次材との間で、スケル
プ厚の変更や搬送速度の変更、スタンド間張力の変更が
随時行われる。このような措置を走間板厚変更という。
走間板厚変更時に、次材厚が先行材よりも大となる場
合、あるいはスタンド間張力の変更に伴い次材搬送速度
が先行材よりも大となる場合、加熱炉あるいは均熱装置
の炉温がそのままでは次材の抽出温度が目標値を下回
り、圧延に支障をきたすことがある。そのため従来は、
このような場合に、加熱炉や均熱装置における次材の抽
出目標温度を維持するために、炉温の設定値を次材厚や
次材搬送速度（あるいはこれらの先行材からの変化分）
に応じて現在値よりも高い値に変更する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、炉温設定値の
高温側への変更完了から実炉温がこの設定値に到達する
までには、数分〜十数分の時間遅れがあって、次材の先
頭から前記時間遅れ相当の長さにわたる後続部分につい
ては抽出目標温度を確保できないことがあり、かかる場
合には、生産性を犠牲にして一時的に搬送速度を落とさ
ざるを得ない（あるいは搬送速度を徐々にしか上げられ
ない）という問題がある。また、炉温変更中に抽出目標
温度の精度を上げるにはその間で搬送速度を精妙に調整
する必要があって制御が複雑であるという問題もある。
なお、逆に炉温の設定値を低温側に変更する場合には昇
温するよりは実炉温の応答が速いが、温度が安定するま
では製品とならない。

【０００８】すなわち、本発明の課題は、スケルプを連
続供給しながら順次加熱・成管しさらに絞り圧延するシ
ーム造管法において、走間板厚変更時の材料目標温度維
持のための搬送速度調整を必要としない手段を講じて生
産性の向上と搬送制御の簡素化を達成することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
になされた本発明は、以下のように構成される。（１）スケルプを連続供給しながら加熱炉で加熱後成形
機で管状に成形し、その継ぎ目を加熱し衝合・圧接して
成管し、続いて絞り圧延機で所定サイズに絞り圧延する
管の製造方法において、加熱炉と成形機の間、および／
または成形機と絞り圧延機の間に誘導加熱装置を設け、
該誘導加熱装置を用いて走間板厚変更に伴う材料温度降
下を補償するように材料を誘導加熱することを特徴とす
る管の製造方法。（２）スケルプを連続供給しながら加熱炉で加熱後成形
機で管状に成形し、その継ぎ目を加熱し衝合・圧接して
成管し、続いて均熱装置で均熱後絞り圧延機で所定サイ
ズに絞り圧延する管の製造方法において、加熱炉と成形
機の間、および／または均熱装置と前記絞り圧延機の間
に誘導加熱装置を設け、該誘導加熱装置を用いて走間板
厚変更に伴う材料温度降下を補償するように材料を誘導
加熱することを特徴とする管の製造方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は固相圧接シーム造管ライン
への本発明の適用例を示す模式図である。スケルプ（帯
鋼）Ｓはペイオフリール１から払いだされ、板継ぎ溶接
機２で次材先端を先行材尾端に順次連結しながら、ルー
パ３を介して加熱炉４に連続的に送り込まれる。加熱炉
４で加熱後抽出されたスケルプＳは籠型ロールミル（成
形機）５で管状に成形されてオープン管ＯＰになり、こ
のオープン管ＯＰは、エッジ部（継ぎ目になるスケルプ
幅両端部）を誘導式エッジヒータ（エッジ加熱装置）６
で加熱され、スクイズロール（圧接装置）７で衝合・圧
接されてシーム管ＳＰになる。このシーム管ＳＰは均熱
装置８で円周方向の温度分布を均されると共に所定の圧
延開始温度に到達するように温度制御された後、例えば
３ロール組のスタンド90をタンデムに連ねてなる絞り圧
延機９により所定のサイズに絞り圧延されて製品にな
る。

【００１１】この例では、加熱炉４と成形機５の間に誘
導加熱装置11を、均熱装置８と絞り圧延機９の間に誘導
加熱装置12をそれぞれ配設している。誘導加熱装置11,1
2 の入側と出側には材料温度を計測する温度計110,111,
120,121 が備えられている。誘導加熱装置11に関して
は、入側の温度計110 の値Ｔ₁₀が目標値Ｔ_Aより許容値
αを超えて下回ると、温度差Ｔ_A−Ｔ₁₀を補償するのに
必要な投入熱量を、別の計器で計測された現在の搬送速
度，板幅，板厚から演算し、該演算結果に見合うパワー
で誘導加熱装置11を作動させるフィードフォワード制御
を行うと共に、出側の温度計111 の値Ｔ₁₁と前記目標値
Ｔ_Aとの差を±α内に収めるように前記パワーを加減す
るフィードバック制御を行う。

【００１２】誘導加熱装置12に関しては、入側の温度計
120 の値Ｔ₂₀が目標値Ｔ_Bより許容値βを超えて下回る
と、温度差Ｔ_B−Ｔ₂₀を補償するのに必要な投入熱量
を、別の計器で計測された現在の搬送速度，板幅，板厚
から演算し、該演算結果に見合うパワーで誘導加熱装置
12を作動させるフィードフォワード制御を行うと共に、
出側の温度計121 の値Ｔ₂₁と前記目標値Ｔ_Aとの差を±
β内に収めるように前記パワーを加減するフィードバッ
ク制御を行う。

【００１３】これにより、走間板厚変更の最中であって
も、誘導加熱装置11出側の材料温度を常にＴ_A±αの範
囲内に抑え、誘導加熱装置12出側の材料温度を常にＴ_B
±βの範囲内に抑えることができるから、従来のような
過渡的材料温度降下を補うための複雑な搬送速度調整を
行う必要がなくなって本発明の課題が解決する。なお、
ここでは、加熱炉４に加え均熱装置８をも有する固相圧
接シーム造管ラインに誘導加熱装置11,12 を設けた例を
示したが、誘導加熱装置11,12 は必要に応じていずれか
一方を設けるようにしてもよい。また均熱装置８を持た
ないシーム造管ラインにおいても、誘導加熱装置11,12
を、必要に応じて両方またはいずれか一方設けることが
できる。また、シーム造管ラインが鍛接シーム造管ライ
ンであっても同様に本発明を実施して同格の効果が得ら
れる。

【００１４】

【実施例】

＜実施例１＞図１に示した固相圧接シーム造管ラインに
おいて加熱炉４と成形機５の間に設けた誘導加熱装置11
を用いて本発明を実施した。図２は、先行材と次材のス
ケルプ厚変更による走間板厚変更時の操業変数のタイム
チャートで、（ａ），（ｂ）は比較例、（ｃ）は発明例
であり、ｔは温度計111 位置でのスケルプ厚(mm)、Ｖと
Ｔ_HFは温度計111 位置を通過中の材料部位が加熱炉４内
を通過していたときの搬送速度(mpm) と実炉温（℃）で
これらはそれぞれ別の計器で計測され、Ｔ_Sは温度計11
1 で計測された材料温度（℃）、Ｐ_IHは誘導加熱装置11
の出力（その時の最大出力に対する比）である。なお、
スケルプ幅は276mm 、材料の温度、搬送速度の目標値は
600 ℃、110mpmである。

【００１５】走間板厚変更時にスケルプ厚が2.4 mmから
３mmに増すと炉温が860 ℃から885℃に設定変更される
が、実炉温がそこまで達するのに約10分を要する。この
ときノーアクションの比較例（ａ）では、次材先頭で材
料温度が560 ℃に急降下し炉温の上昇とともに目標値に
近づいたが、この材料部分では冷接による接合不良や長
手方向温度差に起因する寸法不均一が生じた。

【００１６】比較例（ｂ）では炉温が上がりきるまで一
時的に搬送速度を調整（一旦落として徐々に上げる）す
る方法（従来法）により材料温度降下を抑制できたが、
その間は必然的に搬送速度が目標値を下回って生産性が
落ち、また搬送速度制御が複雑で材料温度を目標値に合
わせるのに難渋した。これに対し発明例（ｃ）では、前
項で説明した仕方で誘導加熱装置11を作動させることに
より、走間板厚変更の最中でも容易に搬送速度と材料温
度を目標値に維持することができた。＜実施例２＞図１に示した固相圧接シーム造管ラインに
おいて均熱装置８と絞り圧延機９の間に設けた誘導加熱
装置12を用いて本発明を実施した。この例では均熱装置
８として均熱炉を使用している。

【００１７】図３は、スタンド間張力変更による走間板
厚変更時の操業変数のタイムチャートで、（ａ），
（ｂ）は比較例、（ｃ）は発明例であり、ＶとＴ_SDは温
度計121位置を通過中の材料部位が均熱炉内を通過して
いたときの搬送速度(mpm) と実炉温（℃）でこれらはそ
れぞれ別の計器で計測され、Ｔ_Sは温度計121 で計測さ
れた材料温度（℃）、Ｐ_IHは誘導加熱装置12の出力（そ
の時の最大出力に対する比）である。なお、シーム管Ｓ
Ｐのサイズは３mm厚×88mmφ外径、材料温度の目標値は
580 ℃であり、スタンド管張力の変更に伴い搬送速度が
先行材の100mpmから次材の110mpmに変更された場合を例
示する。

【００１８】走間板厚変更時に搬送速度が100mpmから11
0mpmに増すと炉温が650 ℃から685℃に設定変更される
が、実炉温がそこまで達するのに約15分を要する。この
ときノーアクションの比較例（ａ）では、次材先頭で材
料温度が540 ℃に急降下し炉温の上昇とともに目標値に
近づいたが、この材料部分では圧延温度低下による寸法
不良や長手方向温度差に起因する寸法不均一が生じた。

【００１９】比較例（ｂ）では炉温が上がりきるまで一
時的に搬送速度を調整（徐々に上げる）する方法（従来
法）により材料温度降下を抑制できたが、その間は必然
的に搬送速度が目標値を下回って生産性が落ち、また搬
送速度制御が複雑で材料温度を目標値に合わせるのに難
渋した。これに対し発明例（ｃ）では、前項で説明した
仕方で誘導加熱装置12を作動させることにより、走間板
厚変更の最中でも容易に搬送速度と材料温度を目標値に
維持することができた。＜実施例３＞図４に示す鍛接シーム造管ラインの加熱炉
４と成形ロール（成形機）5Aの間に設けた誘導加熱装置
11を用いて本発明を実施した。なお、図４において、6A
はウェルディングホーン（エッジ加熱装置）、7Aは鍛接
ロール（圧接装置）であり、図１と同一または相当部分
には同じ符号を付し説明を省略する。

【００２０】図５は、スタンド間張力変更による走間板
厚変更時の操業変数のタイムチャートで、（ａ），
（ｂ）は比較例、（ｃ）は発明例であり、ＶとＴ_HFは温
度計111位置を通過中の材料部位が均熱炉内を通過して
いたときの搬送速度(mpm) と実炉温（℃）でこれらはそ
れぞれ別の計器で計測され、Ｔ_Sは温度計111 で計測さ
れた材料温度（℃）、Ｐ_IHは誘導加熱装置11の出力（そ
の時の最大出力に対する比）である。なお、シーム管Ｓ
Ｐのサイズは３mm厚×60.5mmφ外径、材料温度の目標値
は1200℃であり、スタンド管張力の変更に伴い搬送速度
が先行材の120mpmから次材の135mpmに変更された場合を
例示する。

【００２１】走間板厚変更時に搬送速度が120mpmから13
5mpmに増すと炉温が1350℃から1390℃に設定変更される
が、実炉温がそこまで達するのに約５分を要する。この
ときノーアクションの比較例（ａ）では、次材先頭で材
料温度が1250℃に急降下し炉温の上昇とともに目標値に
近づいたが、この材料部分では冷接による接合不良や長
手方向温度差に起因する寸法不均一が生じた。

【００２２】比較例（ｂ）では炉温が上がりきるまで一
時的に搬送速度を調整（徐々に上げる）する方法（従来
法）により材料温度降下を抑制できたが、その間は必然
的に搬送速度が目標値を下回って生産性が落ち、また搬
送速度制御が複雑で材料温度を目標値に合わせるのに難
渋した。これに対し発明例（ｃ）では、前項で説明した
仕方で誘導加熱装置11を作動させることにより、走間板
厚変更の最中でも容易に搬送速度と材料温度を目標値に
維持することができた。

【００２３】

【発明の効果】かくして本発明によれば、スケルプを連
続供給しながら順次加熱・成管しさらに絞り圧延するシ
ーム造管法において、走間板厚変更時の過渡的温度降下
を防ぐための搬送速度調整が必要なくなり、生産性が向
上すると共に搬送制御を簡素化できるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】固相圧接シーム造管ラインへの本発明適用例を
示す模式図である。

【図２】実施例１における走間板厚変更時の操業変数の
タイムチャートである。

【図３】実施例２における走間板厚変更時の操業変数の
タイムチャートである。

【図４】鍛接シーム造管ラインへの本発明適用例を示す
模式図である。

【図５】実施例３における走間板厚変更時の操業変数の
タイムチャートである。

【符号の説明】

ＯＰオープン管Ｓスケルプ（帯鋼）ＳＰシーム管１ペイオフリール２板継ぎ溶接機３ルーパ４加熱炉５籠型ロールミル（成形機） 5A 成形ロール（成形機）６誘導式エッジヒータ（エッジ加熱装置） 6A ウェルディングホーン（エッジ加熱装置）７スクイズロール（圧接装置） 7A 鍛接ロール（圧接装置）８均熱装置９絞り圧延機 11,12 誘導加熱装置 90 スタンド 110,111,120,121 温度計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菅野康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)発明者杉江善典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)発明者大西寿雄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 (72)発明者豊岡高明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)発明者金山太郎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】スケルプを連続供給しながら加熱炉で加
熱後成形機で管状に成形し、その継ぎ目を加熱し衝合・
圧接して成管し、続いて絞り圧延機で所定サイズに絞り
圧延する管の製造方法において、加熱炉と成形機の間、
および／または成形機と絞り圧延機の間に誘導加熱装置
を設け、該誘導加熱装置を用いて走間板厚変更に伴う材
料温度降下を補償するように材料を誘導加熱することを
特徴とする管の製造方法。
【請求項２】スケルプを連続供給しながら加熱炉で加
熱後成形機で管状に成形し、その継ぎ目を加熱し衝合・
圧接して成管し、続いて均熱装置で均熱後絞り圧延機で
所定サイズに絞り圧延する管の製造方法において、加熱
炉と成形機の間、および／または均熱装置と前記絞り圧
延機の間に誘導加熱装置を設け、該誘導加熱装置を用い
て走間板厚変更に伴う材料温度降下を補償するように材
料を誘導加熱することを特徴とする管の製造方法。