JPS63242475A - 電縫管の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、長手方向に移送されて管状に成形される金属
帯の、両端部を加熱する際にこの加熱部分をガスシール
するようにした電縫管の製造装置に関する。

〔従来技術〕

従来この種電縫管の製造装置として、例えば、特開昭５
３−１１９２６４号に開示されたもの及び、特公昭５６
−１５１号公報に開示されたものがある。

特開昭５３−１１９２６４号に開示された装置は、鋼帯
の加熱溶着部全体を含むと共に該加熱溶着部を加熱する
溶接電極部と鋼帯の移送方向前側に配設されるスクイズ
ロールの全体をシールボックスで包んで、該シールボッ
クス内に不活性ガスを供給して前記鋼帯の加熱溶着部分
をガスシールしながら溶着するようにして、ペネトレー
タの発生を防止するようにしたものである。

また、特公昭５６−１５１公報に開示された装置は、鋼
帯の加熱溶着部分を含み、鋼帯のエツジを管状の鋼帯の
管外と管内から包囲するように一種のシールボックスで
包み、このシールボックス内に不活性ガスを供給して前
記鋼帯の加熱溶着部分をガスシールしながら溶着するよ
うにして、ペネトレータの発生を防止するようにしたも
のである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記二側の従来の電縫管の製造装置において
は、いずれのものもシールボックスを用いて該シールボ
ックス内に包まれた鋼帯の加熱溶着部分に不活性ガスを
供給してガスシールして、ベネトレータの発生を防止す
るようにしたものであるために、鋼帯を管状に形成する
ときの製管寸法が替わる都度にシールボックスを取付は
取外すことが必要であって、この作業に多大の工数を要
するといった問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、構
造が極めて前車であって、金属帯の製管寸法が変っても
同じ装置でガスシール溶接を容易に実施でき、しかも従
来の装置と同等以上のシール性能を有し、特に、合金鋼
及びステンレス鋼のような高級電縫管の製造に有効であ
る電縫管の製造装置を提供することを主な目的としてい
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、長手方向に移送
しつつ管状に成形された金属帯の両端面を突合せ状態で
溶接電極部で加熱し、スクイズロールに通して側圧をか
けて溶着すると共に、前記金属帯の加熱部分をガスシー
ルするようにした電縫管の製造装置において、一端部が
少なくとも前記溶接電極部の後方に位置し他端部が少な
くとも前記スクイズロールの中心部位より前方に位置す
る出口を有し、高さ方向の長さが少なくとも前記出口に
おける前記管状の金属帯に対する周方向の幅より５倍以
上長く成形したガスシール用のノズルを、該ノズルの内
部に前記溶接電極部を含まないように、前記管状の金属
帯の加熱部の上側に位置せしめると共に、ノズル出口と
金属帯との距離が、前記ノズル出口の所定位置に対応す
る箇所における調帯の対向する端面間のギャップと該距
離の０．４９倍の寸法を合わせた値を前記ノズルの出口
の幅より小さい値となる条件を満たすように前記ノズル
を配置した構成とした。

〔作用〕

しかして、上記構成により、前記ノズルの出口より、前
記金属帯の加熱部分にシールガスを吹付けて、該加熱部
分をガスシールしながら、前記溶接電極部にて加熱して
、前記金属帯の管状に成形された加熱部分の突合わせ両
端部を加熱溶着する。

そして、上記したような条件を満たすようにノズルを管
状の鋼帯の加熱部分の上側に配置したから、ノズル出口
のシールガスの流れに安定したポテンシャルコア域が形
成され、このコア域中に金属帯の加熱部分のエツジ部が
置かれることとなるので、大気が遮断された状態で前記
加熱部分のガスシール溶接を行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明にかかる電縫管の製造装置を図面の実施例
について説明する。

第１図は本考案にがかる電縫管の製造装置の高周波誘導
法の、場合における第１の実施例の要部を示す一部断面
した側面図、第２図はノズルと管状の鋼帯の正面図であ
る。

鋼帯は前方にある成形ロール群を通って管状Ａに成形さ
れ、図示の溶接電極部ｌに移送されて該溶接電極部ｌで
その端面ａ、ａが加熱され、更に該溶接電極部１の前側
に配置されたスクイズロール２に通して側圧をかけて溶
着される。

また、調帯の端面ａ、ａはあらかじめ前記溶接電極部１
及びスクイズロール２による加熱・溶着前に該端面ａ、
ａの酸化物が切削、研削ないし酸洗等によって除去され
た状態とされる。

そして、上記構成において、一端部が少なくとも前記溶
接電極部の後方（図にて右側）に位置し他端部が少なく
とも前記スクイズロール２の中心部位より前方（図にて
左側）に位置する前後方向の長さをもつ出口３１を有し
、高さ方向の長さが少なくとも前記出口３１における前
記管状の鋼帯Ａに対する周方向の幅すなわち左右方向幅
より５倍以上長く　（第７図参照。Ｌ＞５ＸＷ）成形し
たガスシール用のノズル３が、その一端部が前記誘導コ
イルよりなる溶接電極部１のコイル内に位置し、該ノズ
ル３の内部に前記溶接電極部１を含まないように、前記
管状の綱帯Ａの加熱部分の上側に配置される。

このノズル３の配置位置は、第７図に示すように、該ノ
ズル３の出口３１の下端縁と前記鋼帯との距離Ｈが前記
ノズル３の出口３１の所定位置に対応する箇所における
鋼帯Ａの対向する端面ａ、ａ間のギャップＧと該距ＭＨ
の０．４９倍の寸法を合わせた値が前記ノズル３の出口
３１の幅Ｗより小さい値となるように配置される。これ
を数式で表すとＷ＞Ｇ＋０．４９Ｈの関係となる。

また、ノズル３内には、Ｎ　　％　Ａ　ｒ等の不活性ガ
スあるいはＨ等の還元性ガス又は両者の混合ガスが供給
され、そのノズル出口３１でのガス流速が２〜１０ｍ／
ｓとなるように設定されている。

このようにすると、前記ノズル３の出口３１におけるガ
ス流れには、安定した後述するポテンシャルコア域が形
成され、このポテンシャルコア域中に前記鋼帯Ａの加熱
部分を配置する。

ボテコンシャルコア域とは、第６図に示すようにノズル
３のすぐ下流に形成される先細りの領域であり、その流
体の速度および濃度がノズル中の流体の速度および濃度
と同じである領域をいう。

そして、前記ポテンシャルコア域の長さはノズル直径の
約４〜５倍である。

ポテンシャルコア域を形成するには、第５図、第６図に
示すように、シールガスをノズル３の側面上部から供給
する場合には、ノズル３の高さ方向の長さしをノズル幅
Ｗに比して十分大きくとる。

これによって、ノズル出口３１に安定したガス流れが得
られてポテンシャルコア域を形成することができる。実
験の結果によるとＬ／Ｗがほぼ５以上で安定したポテン
シャルコア域を形成出来ることが判明した。尚ノズル出
口３１に安定したガス流れを形成させるためには、ノズ
ル３内に誘導コイルのようなガス流れの障害となるよう
な物を入れてはいけないので、上述のように、誘導コイ
ルよりなる溶接電極部１のコイル内にノズル３の一端部
を位置するようにしてコイルがノズル３の外側に配設さ
れるようにするのである。また、第６図にてポテンシャ
ルコア域を破線で示したが、この図における破線で示す
ガス流れは管状鋼帯Ａが出口３１下方にない場合であっ
て、管状鋼帯Ａが出口３１、　　下方にある場合のガス
流れは異なったものとなり、第２図に示すように、ｓ、
ｔの流れ即ち、管状鋼帯Ａの両端面ａ、ａ間の間隔に流
れ込む流れｔと管状鋼帯Ａの外周面に沿った流れＳとに
なるのである。そしてこのシールガスの流れで周囲の大
気を遮断して管状鋼帯Ａの両端面ａ、ａを無酸化雰囲気
に保つことができて、前記溶接電極部１及びスクイズロ
ール２による管状鋼帯Ａの加熱溶着部分の加熱溶着が良
好に行ない得るのである。

また、加熱部分をシールガスで覆うためのノズル３の形
状を詳述すると、ノズル横断面におけるノズル幅Ｗは、
鋼帯Ａの端面ａ、ａ間のギャップＧより当然大きくなけ
ればいけない。そこで、適正なノズル幅Ｗの寸法を決定
するために、第７図−に示すような配置で、ガスシール
の安定性を調査した。ガスシール性の評価は鋼帯Ａの端
面ａ、ａの下端部での０．濃度を測定し、このＯｚ？Ｍ
度が供給シールガス（市販のＮ２ガス、０□濃度１０〜
１５ＰＰＩＩのもの）の濃度と同一であれば、ガスシー
ルは完全であると判定した。尚、第７図中、Ｈはノズル
３の出口３１端而と管状鋼帯Ａの両端面ａ、ａの上端縁
間の距離、つまりノズル高さを示している。この実験結
果を示すのが第８図、第９図であって、この第８図、第
９図より、完全なガスシールを実現するための条件とし
ては、ｗ＞Ｇ＋０．４９Ｈであった。尚、第８図、第９
図において、ｔは管状鋼帯Ａの肉厚を示し、第８図はこ
の肉厚ｔが５ｍｍである場合の実験結果を示し、第９図
はこの肉厚ｔが１５鰭の場合の実験結果を示している。

また、測定箇所の酸素量が１５ＰＰｍ以下の場合は白丸
、１５ＰＰｍから３０ＰＰｍ内である場合は半白半黒丸
、３０ＰＰｍ以上の場合は黒丸で示している。横軸に示
すオーブンギャップＧ／Ｗとは管状鋼帯Ａの端面３．．
３間のギャップをノズル幅Ｗで割った値である。尚、鋼
帯Ａの両端面ａ、ａのギャップＧは溶接電極部１からス
クイズロール２へ向かうに従いしだいに小さくなるよう
に変化するので、ノズル幅ＷはギャップＧに応じて同様
に変化させてもよい。また、ノズル幅Ｗは大きい程、ノ
ズル設置時の位置のずれ等の不安定要因に対して当然有
利である。

また、ガスシールに必要なシールガス流速は管状鋼帯Ａ
の管寸法、ノズル寸法、溶接速度等に依存するものであ
ってその理由を下記する。

例えば、シールガス流速が遅すぎると、管状鋼帯Ａの移
送走行に伴って発生する風もしくは、管状鋼帯Ａが前記
溶接電極部１によって加熱されることによって管状鋼帯
Ａ内外の空気及び水蒸気が加熱されて上昇してノズル３
の出口３１のシールガスの流れを乱すので、良好なシー
ル状態が保証されない。

一方、シールガス流速が速過ぎると、前記溶接電極部１
による加熱にて生じる管状鋼帯Ａの加熱部分の溶鋼をシ
ールガスで吹き飛ばし、その飛散した溶鋼をスクイズロ
ール２で押え込んで管状鋼帯Ａの表面に疵を発生させる
こととなる。

そこで、実験の結果、シールガス流速はノズル３の出口
３１での流速に換算し、上記のように２〜１０ｍ／ｓで
あれば良好なガスシール状態を保持し、かつ、溶鋼の飛
散もないことが確認できたのである。

また、如何にガスシールが完全であっても、溶接前の鋼
帯Ａの端面ａ、ａに酸化物が生成していると、この酸化
物が溶接後も残留して溶接欠陥となる場合が多い。そこ
で、その対策として上記のように、鋼帯Ａの端面ａ、ａ
を切削ないし研削によって酸化物を除去するか、酸洗に
よって酸化物を除去する必要がある。第１θ図、第１１
図は酸化物の影響の実験結果を示すものであって第１０
図は酸化物を除去していない場合第１１図は酸化物を除
去した場合であり、この実験は素材５ＴＢＡ２３、管径
３４鶴、肉厚３．５鶴の管で実施したものである。

その評価法は、管の密着偏平試験を行い管長１ｍ当りの
ベネトレータ個数で評価したものである。

第１θ図第１１図は縦軸に溶接電圧Ｖをとり、横軸にシ
ールガス流量Ｑｓをとったものであって、ペネトレータ
がＯの場合は白丸、３個以内の場合は半白半黒丸、４個
以上の場合は黒丸で示している。

尚、偏平試験は溶接部を圧縮方向に直角に配置して実施
したものである。その結果、管状鋼帯Ａの端面ａ、ａを
研削した効果は顕著であり、ガスシール溶接の実施に当
り、前記端面ａ、ａの酸化物除去は不可欠なものである
ということが判明したのである。

次に、本発明にかかる装置により、ガスシール溶接を実
際に実施した例について説明する。

まず、供試材と溶接条件は第１表に示したようになし、
シールガスは市販のＮ２ガスＣＮｔ　　：９９．９９％
）を用い、ノズル３の出口３１のガス流速は５ｍ／ｓと
した。また、ペネトレータの評価法は上記した密着偏平
試験によった。

第１表 そして、、上記条件のもとてガスシール溶接を実施した
結果は、次に示す表のようになった。

第２表 〔個／ｍ） 尚、同表には、従来法のボックスシールタイプの装置に
よるガスシール溶接についても比較として例示しである
。第２表に示すように、本発明の装置によるガスシール
溶接は、従来のシールボックスタイプのものと同等以上
のシール性能を有することが、実際の製造結果で証明さ
れたのである。

また、第３図、第４図に示すものは、高周波抵抗の場合
における本発明の他の実施例であって、この実施例にあ
っては、ノズル３の出口３１の一端部がコンタクトチッ
プ５とスクイズロール６の間に挿入され、該スクイズト
ップロール６の下側にスクイズサイドロール７が配設さ
れている。尚、他の条件と作用は前記第１の実施例の場
合と同様なので省略する。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のような構成を有し、作用をなすもので
あるから、極めて簡単な構造で、金属帯の製管寸法が変
わっても同じ装置でガスシール溶接を容易に実施でき、
しかも、従来の電縫管の製造装置におけるガスシール溶
接と同等以上のシール性能が発揮されるのである。

また、本発明は、特に、合金鋼及びステンレス鋼のよう
な高級電縫管の製造に有効なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にがかる電縫管の製造装置の第１の実施
例の要部の一部断面した側面図、第２図はそのガスシー
ル状態を示す鋼帯の上流側から見た説明図、第３図は第
２の実施例の要部の一部断面した側面図、第４図はその
鋼帯の上流側から見た説明図、第５図はノズルの側面図
、第６図はその正面図、第７図は要部の説明図、第８図
、第９図はガスシール溶接におけるノズル高さと管状鋼
帯の端面間のギャップとの関係を示す実験結果のグラフ
、第１０図、第１１図はペネトレータ発生に及ぼす鋼帯
端面の研削の影響を示すグラフである。 Ａ・・・（管状）鋼帯　ａ・・・端面　１・・・溶接電
極部２・・・スクイズロール　３・・・ノズル　３１・
・・出口時　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人
　弁理士　河　　野　　登　　夫１、Ｉ 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、長手方向に移送しつつ管状に成形された金属帯の両
   端部を突合せ状態で溶接電極部で加熱し、スクイズロー
   ルに通して側圧をかけて溶着すると共に、前記金属帯の
   加熱部分をガスシールするようにした電縫管の製造装置
   において、一端部が少なくとも前記溶接電極部の後方に
   位置し他端部が少なくとも前記スクイズロールの中心部
   位より前方に位置する出口を有し、高さ方向の長さが少
   なくとも前記出口における前記管状の金属帯に対する周
   方向の幅より５倍以上長く成形したガスシール用のノズ
   ルを、該ノズルの内部に前記溶接電極部を含まないよう
   に、前記管状の鋼帯の加熱部の上側に位置せしめると共
   に、ノズル出口と金属帯との距離が、前記ノズル出口の
   所定位置に対応する箇所における金属帯の対向する端面
   間のギャップと該距離の０．４９倍の寸法を合わせた値
   を前記ノズルの出口の幅より小さい値となる条件を満た
   すように前記ノズルを配置したことを特徴とする電縫管
   の製造装置。