JPS63264220A

JPS63264220A - 電縫管ケ−ジロ−ルの設定方法

Info

Publication number: JPS63264220A
Application number: JP9797787A
Authority: JP
Inventors: Yukihisa Kuriyama; 幸久栗山; Matsuo Adaka; 阿高　松男; Takenao Nagao; 長尾　武尚
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-04-21
Filing date: 1987-04-21
Publication date: 1988-11-01
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPH08260B2

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。

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、ケージロール設定を最適にし、挫屈、捩れな
どを防止するものである０〔従来の技術〕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除徐に下げるダウンヒ
ル成形、フィンパスでの圧下調整のためのロールギャッ
プ設定などが行われている。しかし、ケージロール、ク
ラスターロールについては、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シ、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、長手方向の張力、周方向の圧縮力などを付
加しにくいため、主に曲げ変形となる。この曲げの配分
を、入側で主に行う、出側で主に行う、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、入側で主にセンターを曲げ出側で主にエッヂを
曲げる。入側で主にエッヂを曲げ出側で主にセンターを
曲げるといった曲げ配分が考えられ、どのような曲げ配
分をとったら各種の外径、板厚といった条件に良いかが
問題である。繰り返しによシロール位置を決定する場合
には、ロールの数が多いため設定が困難である０従来のケージロールの設定方法として、石川島播磨技報
１９−２（１９８７）、６７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っても、変形が相
似であるとして、ケージロール１は直線状をスライドさ
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。

（ａ）　　管外径が変りた場合、設備の長さはかわらな
いのでケージロールの全長は不変であり、管外径とケー
ジロールの長さの比が異なシ、変形が相似とみなせなく
なる０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。

（ｂ）　　肉厚、強度が変った場合、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
慮きれていないので、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。

（Ｃ）　　捩れ防止に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）の不妊い管の製造における挫屈
、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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の技術では、ケージロールの設定方法とし下、広範
°囲な外径、板厚、強度範囲にわたって薄肉材での挫屈
、厚肉材での成形不良、捩れを防止できるような方法が
無い。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方法によシ、薄肉材での挫屈
、厚肉材での捩れ、成形不良を防止するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、第１図に示すように、ケージ入側２とケージ
出側３の形状から管の変形形状を予測して、予測した変
形形状に沿うようにケージロールを設定するものである
。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
ル孔型によシ決定されるが、ケージでは材料とロールの
接触範囲が材料の局長に比べて小す＜一孔型のように横
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Ｋ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い、ロール設定位置を決定する必要
がある。

本発明者は、ケージ入側の形状（ケージ成形前段のブレ
ークダウン形状）とケージ出側の形状（ケージ成形後段
のフィンパス形状）から、ケージ内の変形形状を内挿し
、この変形形状に沿うようにロール設定しても、実際の
変形形状がロール設定に用いた変形形状との差が小石い
ことを知見したものである。第２図（ａ）、　（ｂ）、
　（（りはケージ入側の変形形状とケージ出側の変形形
状から内挿した変形形状と、実際の変形形状を示すもの
である第２図中に線で示したものが内挿した変形形状で
あシ、記号で示したものが実測の変形形状である。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
形状の素板の開口４幅Ｂ１全幅Ｗ１全高Ｈと内挿形状か
ら求め九Ｂ、Ｗ、Ｈ（第２図（ψ）と比較した。第２図
はケージ入側スタンドを長手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、形状パラメータが種々変わりてもロ
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、
ケージロールの設定位置を種々変えて変形形状を計算ま
たは実験的にもとめて、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、本発明はそ
の逆に最適なケージ内での変形形状を与えて、それに基
づい一てケージを設定すればよいとしたものである。

第３図は、変形形状の内挿方法を具体的に示すものであ
る０ケージ入側の形状およびケージ出側の形状において
、幅方向位置の対応する箇所の間の空間的軌跡を内挿函
数によシ内挿して定める。内挿函数の例として、Ｆ　（ｘ）＝ｓｉｎ　（ｘ／２（ｘ／Ｌ）ｎ）　　　（
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図に示すように幅方向で
対応するケージ入側の点（ｘｔ　、　Ｙｔ　。

Ｚｌ　）　オヨＵ’；ｒ　−シ出１ｉノＡ　（ｘｔｔ　
Ｙｔ−Ｚｔ）　を式（１）で示す内挿函数によシ内挿す
る。

例えばＹについては、Ｙ凶＝　Ｙｔ　＋　ＦＱＱ・（Ｙｔ　−Ｙｔ　）　　　
（２）によシ定めることができる。また、第３図に示す
ように、内挿函数に含まれる形状ノくラメータが変化す
ると、ケージ内において変形が均等に行われたＤ（ｎが
１〜２のように小さい場合）から、ケージ後半において
変形が主に行われたり（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）ｒ′（（ｘ／Ｌ−１）−＋ＤＸ：
ケージ入側からの距離Ｌ：２ケージ全長ｎ、ｍ：形状パラメータのように多項式のもの、三角函数を別な形で用いるもの
によりても内挿可能である０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
に曲げによつて行われるため１．曲げ剛性に影響する外
径、肉厚によシ、曲げ成形の進行が支配でれ、また、強
度は曲げが進行すると、弾性範囲の変形を超えて、塑性
変形に入り、この塑性変形の式台が、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、強度などによシ、どのように変形を進行させるのが
最適かを検討し、多数のロールを設定する必要がある０
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、計算または実験により定
めることによシ、最適なケージ設定条件を求めることが
できる。

従って、形状パラメータｎを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、強度によシ最適値の定数表または、
式（３）の函数をもつことによシ、ロール設定するもの
である。形状パラメータの値は、薄肉では挫屈の発生し
ない値、厚肉でｒまケージでの成形反力が小姑くなるよ
うに定める０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シロールによる材料の拘
束が小さいため損れを発生し易い、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Ｘ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などに起因する
ものであるが、前記の内挿函数を用いた設定方法により
ケージの反力を小さくしてあシ、捩れに対して有利な設
定方法となっている。一方、モーメントアームについて
は、上記のケージ設定法では、各ケージロールの位置で
の横断面の形状が求まるので、変形形状から求められる
材料の図芯とロールの設定角及び位置から定まる僕れ発
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
。第４図はケージ入側の形状とケージ出側の形状カムら
定まるケージでの横断面形状とケージロールの位置をし
めしたものであり、幾何学的にモーメントアームを求め
ることができる。従って、捩れを防止するためには、ケ
ージの入側から出側にかけて、各ケージロールの位置で
ケージ入側の形状およびケージ出側の形状を内挿するこ
とによりケージ内の変形形状を予測し、モーメントアー
ムが不遊ぐなるように、ロールの設定角を決定すれば、
捩れを防止できることを見出したものである。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について述べる。

第５図は、実施に用い九ロール成形装置であシ、成形初
期にブレークダウンスタンド４を用い、成形中期にケー
ジロール１を用い、成形後期にフィンパス５を用いてい
る。薄肉材の成形例として、板厚０．８曙、外径７６．
３　ｖｍ　（ｔ　／　Ｄ＝１チ）の鋼板を用いて、成形
した。第６図は、ロール設定のパラメータと薄肉管のエ
ッヂ部に生じた挫屈の大きさの関係を示す。エッヂ部の
挫屈の程度の評価には、挫屈のピッチω）と挫屈の波の
高−ｇ　（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のロール設定では挫屈
が発生しないが、形状パラメータが６のロール設定では
挫屈が発生し、エッヂ部の挫屈の急峻度が大きくなりて
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シケ
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挫屈を
防止する効果が大きいことがわかる。

厚肉材の成形例として、板厚８Ｗ１１、外径７６．３■
（ｔ／Ｄ＝１０％）の鋼板を用いて成形した。

第７図は、ロール設定の支持角をモーメントアームが大
、中、小の３水準に変化延せて、成形した例である。変
形形状から定めたモーメントアームを小さくした場合（
本発明の設定法）では、捩れが発生しないが、モーメン
トアームが大きい場合は、捩れが発生している。本発明
のケージ設定方法によシ捩れを防止する効果が大きいこ
とがわかる。

〔発明の効果〕

本発明方法を採用することにより、高範囲の外径、肉厚
、強度の管を成形する際にも、エッヂ挫屈を防止し、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。

【図面の簡単な説明】

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０）は（ａ）図のイ部断面貌四図、第２図（ａ）
、　（ｂ）、　（（りはケージ入側およびケージ出側の
形状から予測した変形形状と実測の変形形状を示す説明
図、同（ｄ）は形状の説明図、第３図（ａ）。 φ）はケージ入側の形状およびケージ出側の形状による
ケージ内変形形状の内挿方法および内挿に用いる関数の
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シ捩れモーメントアームを求める
方法およびロー〃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シ、挫屈が防止できる
ことの説明図、第７図は厚肉材での実施例であシ、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。本　多　小　平゛第１図（ａ）（ｂ）第３図（ａ）ｘ／Ｌ第４図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

鋼帯を、ブレイクダウンロールとフィンパスロールの間
にケージロールを用いてロール成形し、鋼管を製造する
に際し、ケージロールのロール位置をケージロールの入
側とケージロールの出側の形状から変形形状を予め予測
し、該予測した変形形状に沿うようにケージロールを設
定することを特徴とする電縫管ケージロールの設定方法
。