JPWO2018168563A1 - プレス金型及び鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

板材に曲げ加工を施して成形したＵ字状断面をなす成形体にプレス加工を施すことで、その長手方向にシームギャップ部を有する管体であるオープン管とした後、シームギャップ部を接合して鋼管とする鋼管成形工程で用いられるプレス金型であって、プレス金型は、一対の金型で構成されており、一対の金型のうちの一方の金型と成形体のＵ字開放側とが対向するように他方の金型に成形体を設置して、一対の金型で成形体を挟み込んで成形体にプレス加工を施すものであり、各金型の成形体と接触し得る面には、各金型の加工中心と一致する位置に円弧中心が位置するように、鋼管の外径と同径または略同径の円弧部が形成されており、各金型における円弧部の中心角が７０度以上であり、両金型の中心角の角度の合計が３６０度未満である。

Description

本発明は、鋼管成形工程で用いられるプレス金型、及び、そのプレス金型を用いた鋼管の製造方法に関するものである。

従来、鋼管を成形する技術としては、ＵＯＥ成形技術が広く普及している。このＵＯＥ成形技術は、鋼板を、まずＵ字状にプレス加工し、次いでＯ字状にプレス加工して、周方向で互いに向き合った板端部間にシームギャップ部を有する管体であるオープン管とし、このオープン管のシームギャップ部を、溶接により突き合わせ接合することで鋼管とした後、さらに鋼管の径を拡大する拡管を行うものである。しかし、ＵＯＥ成形技術では、鋼板をＵ字状やＯ字状にプレス加工を施してオープン管を成形する工程において、高いプレス力を必要とすることから、大掛かりなプレス機を使用せざるを得ない状況にある。

そこで、鋼管を製造するにあたって、プレス力を軽減してオープン管を成形する技術としては、例えば、鋼板の幅方向端部に曲げ加工を施して端曲げ部を付与した後、パンチ支持体に支持されたパンチと、ダイとによる複数回の３点曲げプレスを行って、鋼板をほぼ円形にし、オープン管を成形するプレスベンド方式が実用化されている。一方で、このプレスベンド方式で成形したオープン管のシームギャップ部の開き量は、パンチ支持体の幅よりも大きくなるが、この開き量が大きすぎると、シームギャップ部を溶接するために、互いに向き合った板端部を突き当ててシームギャップ部を閉じるために必要な力が大きくなり、シームギャップ部を閉じるための設備が大型化する。また、開き量が大きすぎるシームギャップ部を溶接した後の溶接部分には、スプリングバックによりシームギャップ部が開こうとする力が作用するため、溶接欠陥が生じやすく、その力が大きすぎると溶接部分が破断してしまう。

そこで、プレスベンド後のオープン管のシームギャップ部の開き量を小さくするための技術が、特許文献１〜４に開示されている。特許文献１では、パンチ先端部とパンチ支持体との結合部を回転自由とすることにより、パンチ支持体の幅を小さくして、オープン管のシームギャップ部の開き量を小さくする技術が開示されている。特許文献２では、パンチの移動方向と直交する方向への板材の移動を制限する間隔保持手段を設け、板端部がパンチ支持体に接触することなく、最終曲げ加工において大きな加圧をしてオープン管のシームギャップ部の開き量を小さくする技術が開示されている。特許文献３では、最終圧下工程後の板端部とパンチ支持体との隙間を測定し、その隙間を極力小さくすることでオープン管のシームギャップ部の開き量を小さくする技術が開示されている。さらに、特許文献４では、最終曲げ工程の圧下時に板端部間の間隔が所定の値となった時点を基準に、最終工程のパンチによる圧下量を定めることにより、それまでのプレスベンド成形工程で生じた形状の差によらず、オープン管のシームギャップ部の開き量を小さくする技術が開示されている。

しかし、特許文献１〜４に開示された技術では、オープン管のシームギャップ部の開き量をパンチ支持体の幅より小さくすることができない。そこで、プレスベンド成形後のオープン管にさらに加工を加えてシームギャップ部の開き量を小さくする技術が、特許文献５〜９に開示されている。特許文献５では、プレスベンド後の鋼管に対して熱間ロール成形を行うことで、少ない荷重で成形する技術が開示されている。特許文献６には、スライドに装着した押圧材の傾きまたは歪の検出を可能とする歪検出器を配設するとともに、歪検出器の傾きまたは歪の検出に対応して押圧材を傾動可能または平行移動可能に配設し、成形材料をパイプ状にプレス成形するときに、押圧材の傾斜量または歪量に対して、その歪量が小さくなるように押圧材を傾斜または平行移動してプレス成形する技術が開示されている。特許文献７には、漸次成形される板材に進入する上側工具の長手方向軸線により規定される中央に関して、それぞれ左右で板材の内面に作用する少なくとも１回の曲げステップで、他の曲げステップに比べて僅かな成形を行うことによって、非円形のプリフォームを備えるスリット管を形成し、その後、外側から非円形のプリフォームにその都度適当に、中央の両側の予め僅かに成形された領域において作用する押し付け力を加えることにより、完成したスリット管を成形する技術が開示されている。さらに、特許文献８には、少なくとも２つのパイプ曲率に曲げられた部分の間に平坦な部分がある成形体に、少なくとも１か所の平坦な部分にのみ塑性変形を与えて所定の曲率にして、スリット部が閉じたパイプを成形する技術が開示されている。さらに、特許文献９には、他の領域に比較しごく僅かな曲率を付与した軽加工部を設けるか、もしくは、曲げ加工を省略した未加工部を設けるかした成形体を圧下してオープン管とする際に、軽加工部もしくは未加工部を拘束することなしに、押圧力を付加することで、スリット部を閉じたパイプを成形する方法が開示されている。また、その押圧の際には、開放部を上方に向けたＵ字姿勢で成形体が金型に保持され、成形体の最下端で支持することが推奨されている。

特開２００４−８２２１９号公報 特開２０１１−５６５２４号公報 国際公開第２０１４／１８８４６８号 国際公開第２０１４／１９２０４３号 特開２００５−３２４２５５号公報 特開２００５−２１９０７号公報 特開２０１２−２５０２８５号公報 米国特許第４１４９３９９号明細書 国際公開第２０１６／０８４６０７号

しかしながら、特許文献５に開示された技術では、加熱にかかる熱エネルギーの消費量を含めると製造コストの著しい上昇を招くという問題がある。また、この技術は、強度や靱性、溶接性を兼備するために加工熱処理プロセスを経て製造された板材を用いる場合に、その特性を損なうおそれもある。特許文献６〜８に開示された技術では、成形材料あるいは非円形のプリフォームを左右それぞれ別々に成形しているため、変形量が左右で異なった場合、溶接部分となるシームギャップ部あるいはスリット部に、段差（目違い）が形成されてしまうことが懸念される。また、これら技術では、１回で所望の形状にまで変形させようとすると局部に変形が集中し、鋼管の真円度を悪化させてしまうおそれがあることから、複数回にわたる変形が不可欠であり効率的な成形を行うにも限界がある。また、特許文献９に開示された技術では、下金型の半径がパイプ外径よりも大きいため、Ｕ字姿勢の成形体の最下端で曲げ戻しが行われ、ギャップ部が開くような変形が生じるため、スリット部の間隔を小さくできない場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、真円度の高い鋼管を効率的に成形することができるプレス金型及び鋼管の製造方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプレス金型は、板材に曲げ加工を施して成形したＵ字状断面をなす成形体にプレス加工を施すことで、その長手方向にシームギャップ部を有する管体であるオープン管とした後、該シームギャップ部を接合して鋼管とする鋼管成形工程における、前記成形体にプレス加工を施して前記オープン管とする段階で用いられるプレス金型であって、前記プレス金型は、一対の金型で構成されており、該一対の金型のうちの一方の金型と前記成形体のＵ字開放側とが対向するように他方の金型に該成形体を設置して、該一対の金型で該成形体を挟み込んで該成形体にプレス加工を施すものであり、各金型の前記成形体と接触し得る面には、各金型の加工中心と一致する位置に円弧中心が位置するように、前記鋼管の外径と同径または略同径の円弧部が形成されており、各金型における前記円弧部の中心角が７０度以上であり、両金型の前記中心角の角度の合計が３６０度未満であることを特徴とするものである。

また、本発明に係るプレス金型は、上記の発明において、各金型は、前記円弧部の円弧方向両端にそれぞれつながった、直線部、または、該円弧部よりも曲率が小さい小曲率円弧部を有することを特徴とするものである。

また、本発明に係るプレス金型は、上記の発明において、両金型の前記中心角の角度が同じであることを特徴とするものである。

また、本発明に係る鋼管の製造方法は、幅方向両端部に端曲げ加工が施された板材に、その幅方向に沿って少なくとも１回の曲げ加工を施してＵ字状断面をなす成形体を成形し、次いで、該成形体にプレス加工を施すことにより、その長手方向にシームギャップ部を有する管体であるオープン管とした後、該シームギャップ部を接合して鋼管とする鋼管の製造方法であって、前記プレス加工時の成形体の形状は、鋼管の外径と同径または略同径の円弧に内接する範囲の中心角が、板幅両端部の突き合わせ部及びＵ字状断面の最下部を中心に、７０度以上であり、且つ、前記鋼管の外径と同径または略同径の円弧に内接する範囲の中心角の合計が３６０度未満であることを特徴とするものである。

また、本発明に係る鋼管の製造方法は、上記の発明において、前記円弧の内接する範囲以外の部分では、前記成形体が金型に接触しないことを特徴とするものである。

また、本発明に係る鋼管の製造方法は、上記の発明において、前記円弧に内接する範囲の中心角は、前記板幅両端部の突き合わせ部を中心とする範囲の中心角と、前記Ｕ字状断面の最下部を中心とする範囲の中心角とが同じであることを特徴とするものである。

また、本発明に係る鋼管の製造方法は、上記の発明において、上記の発明のプレス金型を用いることを特徴とするものである。

本発明に係るプレス金型、及び、鋼管の製造方法においては、真円度の高い鋼管を効率的に成形することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るプレスベンド方式でＵ字状断面をなす成形体を成形するのに用いるダイ及びパンチなどの外観斜視図である。 図２は、プレスベンド方式によりＵ字状断面をなす成形体を成形する手順を示す図である。 図３は、Ｕ字状断面をなす成形体の断面図である。 図４は、成形体にＯプレスを施してオープン管を成形する工程を模式的に示した図である。 図５は、上金型及び下金型の円弧部と直線部と中心角とについての説明図である。 図６は、オープン管のシームギャップ部の開き量と拘束角度との関係を、プレス荷重と合わせて示したグラフである。 図７は、拘束角度が０度の上金型及び下金型を用いてオープン管を成形した際の変形状況を模式的に示した図である。 図８は、拘束角度と、オープン管のシームギャップ部を溶接で閉じたときの拡管前における鋼管の真円度との関係を示すグラフである。 図９は、拘束角度とプレス荷重との関係を示すグラフである。 図１０は、上金型及び下金型の個々の拘束角度を変化させた場合におけるオープン管のシームギャップ部の開き量の結果を示すグラフである。 図１１は、上金型及び下金型の個々の拘束角度を変化させた場合における、オープン管のシームギャップ部を溶接で閉じて成形された拡管前の鋼管の真円度の結果を示すグラフである。 図１２は、上金型及び下金型の個々の拘束角度を変化させた場合におけるプレス荷重の結果を示すグラフである。 図１３は、上金型の拘束角度と下金型の拘束角度とを同一として、プレスベンド後の成形体の軽加工部もしくは未加工部の長さを変化させた場合におけるシームギャップ部の開き量の結果を示すグラフである。 図１４は、上金型の拘束角度と下金型の拘束角度とを同一として、プレスベンド後の成形体の軽加工部もしくは未加工部の長さを変化させた場合における拡管前の鋼管の真円度の結果を示すグラフである。 図１５は、上金型の拘束角度と下金型の拘束角度とを同一として、プレスベンド後の成形体の軽加工部もしくは未加工部の長さを変えた場合におけるプレス荷重の結果を示すグラフである。 図１６は、上金型及び下金型の円弧部の半径を変化させた場合におけるオープン管のシームギャップ部の開き量の結果を示すグラフである。 図１７は、上金型及び下金型の円弧部の半径を変化させた場合におけるプレス荷重の結果を示すグラフである。

以下に、本発明に係るプレス金型、及び、そのプレス金型を使用した鋼管の製造方法の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプレスベンド方式でＵ字状断面をなす成形体を成形するのに用いるダイ１及びパンチ２などの外観斜視図である。ダイ１は、複数の搬送ローラ３によって形成された、板材Ｓの搬送経路内に配置されており、板材Ｓを板材搬送方向に沿って２箇所で支持する左右一対の棒状部材１ａ，１ｂで構成されている。また、棒状部材１ａ，１ｂの板材搬送方向における間隔ｅは、最終的に成形される鋼管のサイズに応じて変更可能となっている。

パンチ２は、ダイ１に対して近接及び離隔する向きに移動可能となっており、板材Ｓを押圧する下向き凸状のパンチ先端部２ａと、このパンチ先端部２ａの背面（上端面）に同一の幅をもってつながり、パンチ先端部２ａを支持するパンチ支持体２ｂとから構成されている。パンチ支持体２ｂは、上端部が図示しない駆動手段に連結されており、その駆動手段によってパンチ先端部２ａに押圧力を付与することができるものである。

図２に、プレスベンド方式によりＵ字状断面をなす成形体Ｓ_１を成形する手順を示す。なお、この手順は、予め端曲げ加工を施した板材Ｓに対して、図２の左列の上から下、次いで、図２の中央列の上から下、最後に図２の右列の順で、曲げ加工及び板材Ｓの送りを実施する場合の一例を具体的に示したものである。また、図２中のパンチ２や板材Ｓにそれぞれ付されている矢印は、各段階でのパンチ２や板材Ｓの移動方向を示している。

板材Ｓを出発材料として、この板材Ｓを管状に成形するには、まず、板材Ｓに端曲げ加工を施しておく。この端曲げ加工は、ダイ１及びパンチ２を用いて板材Ｓに曲げ加工を施す場合に比べて、相対的に曲げ難い幅端部について行われるものであり、この端曲げ加工により板材Ｓの幅端部に端曲げ加工部を設けておくことで、端曲げ加工部を設けない場合よりも、高い真円度の確保された鋼管が得やすくなる。なお、鋼管の真円度とは、鋼管の断面形状がどれだけ円に近いかを表す指標であり、鋼管の全周において近似円弧からの変動量の最大と最小との差を、鋼管径で除した率で示される値である。例えば、外直径Ｄの鋼管の任意の管長位置で管を周方向に、８等分、１２等分、１６等分、あるいは２４等分して対向する位置での外直径を測定し、それらのうちの最大径と最小径とをそれぞれＤ_ｍａｘ、Ｄ_ｍｉｎとした場合に、真円度［％］は｛（Ｄ_ｍａｘ−Ｄ_ｍｉｎ）／Ｄ｝×１００で定義される。真円度が０に近いほど、鋼管の断面形状が完全な円に近い形状となる。

端曲げ加工部が設けられた板材Ｓは、図１に示したダイ１の上に載置され、板材Ｓを所定の送り量で間欠的に送られつつ、図２に示す手順で、その全体にわたって曲げ加工（３点曲げ加工）が施され、全体としてＵ字状断面をなす成形体Ｓ_１に成形される。

図３は、Ｕ字状断面をなす成形体Ｓ_１の断面図である。図３に示すように、成形体Ｓ_１の一部分、特に幅端部からそれぞれＷ／４だけ離れた部位を中心に、曲げ加工を省略した未加工部Ｐが設けられている。この未加工部Ｐは、板材Ｓの送りを大きくしてパンチ２による押圧を省略することにより設けることができる。なお、成形体Ｓ_１の一部分、特に幅端部からそれぞれＷ／４だけ離れた部位を中心に、未加工部Ｐではなく、他の部分よりも曲率が小さな（他の部分と比較して、ごく僅かな曲率を付与した）軽加工部を設けても良い。その場合には、以下の説明において「未加工部Ｐ」を「軽加工部」に適宜読み替えれば良い。軽加工部は、パンチ２によって付加される押圧量を他の部分よりも小さくして圧下することにより設けることができる。

また、図１及び図２に示したパンチ２の形状は、パンチ先端部２ａの板材搬送方向における幅と、パンチ支持体２ｂの板材搬送方向における幅とを同じにしたＩ字形状のものであるが、パンチ２の形状としては、これに限るものでない。例えば、パンチ２として、パンチ先端部２ａの板材搬送方向における幅を、パンチ支持体２ｂの板材搬送方向における幅よりも大きくした、略逆Ｔ字形状のものを用いることもできる。パンチ支持体２ｂの板材搬送方向における幅が同じ場合、略逆Ｔ字形状のパンチ２を用いたほうが、Ｉ字形状のパンチ２を用いる場合に比べて、１回の押圧で、板材Ｓに対してより大きな面積を押圧することができ、押圧回数の低減を図ることが可能となる。

板材Ｓに対してプレスベンド方式により曲げ加工を施し、Ｕ字状断面をなす成形体Ｓ_１を成形したら、図４に示すような上金型４及び下金型５を用いて成形体Ｓ_１をＯ字状にプレス加工するＯプレスを施すことで、周方向で互いに向き合った幅端部間にシームギャップ部Ｇを有する管体であるオープン管Ｓ_２を成形する。

次に、図４を用いて、成形体Ｓ_１にＯプレスを施してオープン管Ｓ_２を成形する手順について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、上金型４と成形体Ｓ_１のＵ字開放側とが対向するように（成形体Ｓ_１のＵ字開放側が上方を向くように）、下金型５に成形体Ｓ_１を設置して、上金型４と下金型５とで成形体Ｓ_１を挟み込む。なお、図５に示すように、上金型４及び下金型５の成形体Ｓ_１と接触し得る面には、成形する鋼管の外径と同径または略同径であって中心角θの円弧部４ａ，５ａが形成されている。なお、以後、円弧部４ａ，５ａの中心角θを拘束角度と称する。円弧部４ａは、上金型４の加工中心Ｏ_ｐ４と一致する位置に円弧中心が位置しており、円弧部５ａは、下金型５の加工中心Ｏ_ｐ５と一致する位置に円弧中心が位置している。また、上金型４は、円弧部４ａの円弧方向両端にそれぞれつながった直線部４ｂ_１，４ｂ_２を有しており、下金型５は、円弧部５ａの円弧方向両端にそれぞれつながった直線部５ｂ_１，５ｂ_２を有している。なお、上金型４及び下金型５においては、直線部４ｂ_１，４ｂ_２，５ｂ_１，５ｂ_２に替えて、円弧部４ａ，５ａよりも曲率が小さい小曲率円弧部を有するようにしてもよい。なお、本発明において、最終的に得られる鋼管の対称性を高める観点から、円弧部につながった直線部または小曲率円弧部は、加工中心に対して、すなわち、円弧部の中心に対して対称であることが好ましい。

次に、上金型４と下金型５とで挟み込まれた成形体Ｓ_１を、図４（ｂ）に示すように上金型４で圧下してＯプレスを施す。このとき、成形体Ｓ_１における上金型４及び下金型５の円弧部４ａ，５ａと対向する部分は、上金型４及び下金型５によって拘束されるが、成形体Ｓ_１の未加工部Ｐは、上金型４及び下金型５によって拘束されない。そのため、上金型４及び下金型５によって成形体Ｓ_１の全周が拘束される場合に必要とされる押圧力よりも小さな押圧力で、図４（ｃ）に示すようなオープン管Ｓ_２を成形することができる。

ここで、本実施形態においては、上金型４及び下金型５を用いて成形体Ｓ_１にＯプレスを施してオープン管Ｓ_２を成形する際、成形体Ｓ_１における未加工部Ｐの中心から幅端部に向かってＷ／４だけ離れた部位に押圧力が付加されるようにしているが、その理由は以下の通りである。すなわち、成形体Ｓ_１の全体が円形になったときの曲げモーメントは、押圧部から中心角が角度φだけ離れた位置では、Ｍ＝Ｆ・ｒ・ｃｏｓφ（Ｆ：押圧力、ｒ：円の半径）となり、押圧部から９０度離れた位置で最大となり、変形も最大となる。そこで、未加工部Ｐの中心から９０度すなわち全周の１／４離れた位置に押圧力を付加することで、未加工部Ｐが効果的に変形することになる。このとき、曲げモーメントは、押圧力を付加する位置から９０度離れた位置が最大で、この位置から離れると小さくなっていく。そのため、未加工部Ｐに十分な塑性変形が生じるためには、未加工部Ｐの中心から幅端部に向かってＷ／４±０．０７Ｗだけ離れた部位に押圧力を付加するのが好ましい。

また、本実施形態においては、未加工部Ｐの中心を、幅端部からＷ／４だけ離れた位置を含む部位に設けることにしたが、その理由は以下の通りである。すなわち、上述したように、押圧力は未加工部Ｐの中心から幅端部に向かってＷ／４だけ離れた部位に付加することが望ましいが、成形体Ｓ_１をオープン管Ｓ_２とする段階で、成形体Ｓ_１の形状は変化するので、上金型４と成形体Ｓ_１との接触位置が変わり押圧力を付加する位置も変化する。未加工部Ｐを、成形体Ｓ_１における幅端部からＷ／４だけ離れた位置を含む部位に設けた場合は、押圧力を付加する部分は常に成形体Ｓ_１の幅端部となり、未加工部Ｐが最も変形するようになる。このようにすることで、押圧位置を変えることなく、１回の押圧で未加工部Ｐに変形を与えることができる。また、未加工部Ｐを、押圧力を付加する位置すなわち成形体Ｓ_１の幅端部からＷ／４±０．０７Ｗの範囲に設けるのが好ましい。

また、図４（ａ）及び図４（ｂ）のような押圧の初期の段階では、板幅端部が上金型４に接するので、未加工部Ｐは成形体Ｓ_１の幅端部からＷ／４だけ離れた部位を含む部位に設けることが好ましい。

図６は、オープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇの開き量と拘束角度との関係を、プレス荷重と合わせて示したグラフである。なお、図６に示す開き量と拘束角度との関係、及び、プレス荷重は、オープン管Ｓ_２の両端部を溶接後に拡管率１[％]の拡管による形状矯正を行って、引張強度６３０[ＭＰａ]、外径６６０．４[ｍｍ]、管厚４０．０[ｍｍ]の鋼管を成形する際におけるものである。

プレスベンド後の成形体Ｓ_１は、その両側の板幅端からそれぞれＷ／４の部分に長さＷ／１２の未加工部Ｐを設け、この成形体Ｓ_１を拘束角度が同じ上金型４と下金型５とで挟持した場合のものである。また、押圧量は、オープン管Ｓ_２のＷ／２の部分を結んだ距離が、拡管前の直径と等しくなるようにしている（Ｏプレスでの圧下量は、縦径が拡管前の径と一致するようにしている）。図６から、拘束角度が大きいほど、オープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇの開き量が小さくなることがわかる。

図７は、拘束角度が０度の上金型４及び下金型５を用いてオープン管Ｓ_２を成形した際の変形状況を模式的に示した図である。上金型４及び下金型５の拘束角度が０度のときには、上金型４が成形体Ｓ_１の両端部のみと接触し、下金型５が成形体Ｓ_１の板幅中央部のみで接触するように、円弧部４ａ，５ａを鋼管外径の１．１６倍の直径を有する円弧とした場合である。図７（ａ）に示すように、成形体Ｓ_１の断面を時計に見立てたときに６時部分のみが下金型５と接触するように、下金型５の円弧部５ａの径が鋼管径よりも大きな径となっている。そのため、図７（ｂ）に示すように、Ｏプレス中には成形体Ｓ_１の６時部分及びその近傍に、下金型５の円弧部５ａになじむような曲げ戻しが生じ、曲率半径が鋼管径よりも大きくなる。そのため、Ｏプレス後では、図７（ｃ）に示すようなオープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇの開き量が、成形体Ｓ_１の３時部分及び９時部分でのスプリングバックと合わせて大きなものとなる。

図８は、拘束角度と、オープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇを溶接で閉じたときの拡管前における鋼管の真円度との関係を示すグラフである。図８から、拘束角度が６０度の場合には、拘束角度が０度の場合よりも真円度が悪くなっているが、拘束角度を大きくすると真円度は良くなり、拘束角度が７０度以上の場合では拘束角度が０度の場合よりも真円度が良くなることがわかる。また、拘束角度が１００度〜１１０度で最も真円度が良くなっているのがわかる。

図９は、拘束角度とプレス荷重との関係を示すグラフである。図９から、拘束角度が大きくなるとプレス荷重が大きくなるのがわかる。そのため、拘束角度を大きくすると、オープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇの開き量は小さくなるが、プレス荷重が大きくなる分、プレス設備が大型化するので、所望の開き量が得られる範囲で拘束角度を小さくするのが望ましい。例えば、プレス荷重を、上金型４及び下金型５で成形体Ｓ_１の全周を拘束する上金型４及び下金型５の個々の拘束角度が１８０度の場合の９０[％]以下とするには、拘束角度を１５０度以下とすればよい。

図１０は、上金型４及び下金型５の個々の拘束角度を変化させた場合におけるオープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇの開き量の結果を示すグラフである。図１１は、上金型４及び下金型５の個々の拘束角度を変化させた場合における、オープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇを溶接で閉じて成形された拡管前の鋼管の真円度の結果を示すグラフである。図１２は、上金型４及び下金型５の個々の拘束角度を変化させた場合におけるプレス荷重の結果を示すグラフである。なお、図１０〜図１２においては、図６、図８及び図９と同様の引張強度６３０[ＭＰａ]、外径６６０．４[ｍｍ]、管厚４０．０[ｍｍ]の鋼管を対象としており、横軸は上金型４及び下金型５の拘束角度の平均値であり、下金型５の拘束角度毎にグラフ中のシンボルを変えている。図中で、例えば、「下６０度」とは、下金型５における拘束角度が６０度であることを意味する。

図１０から、上金型４及び下金型５の個々の拘束角度によらず、上金型４及び下金型５の拘束角度の平均値が大きくなると、オープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇの開き量は小さくなっていることがわかる。また、図１１から、上金型４と下金型５とのいずれかの拘束角度が６０度未満の場合には、鋼管の真円度が悪くなっていることがわかる。そのため、上金型４及び下金型５の個々の拘束角度は、上金型４と下金型５とで必ずしも等しくする必要はないが、鋼管の真円度が良好な形状を得るためには、上金型４及び下金型５の拘束角度を、どちらも６０度を超える拘束角度とするのが望ましい。また、図１２から、上金型４及び下金型５の拘束角度の平均値が大きいほど、プレス荷重は大きくなることがわかる。そのため、許容できるプレス荷重の上限値を設定した場合には、そのプレス荷重の上限値に応じて、適用可能な上金型４及び下金型５の拘束角度の平均値の範囲が決まる。

図１３は、上金型４の拘束角度と下金型５の拘束角度とを同一として、プレスベンド後の成形体Ｓ_１の未加工部Ｐの長さＬを変化させた場合におけるシームギャップ部Ｇの開き量の結果を示すグラフである。図１４は、上金型４の拘束角度と下金型５の拘束角度とを同一として、プレスベンド後の成形体Ｓ_１の未加工部Ｐの長さＬを変化させた場合における拡管前の鋼管の真円度の結果を示すグラフである。図１５は、上金型４の拘束角度と下金型５の拘束角度とを同一として、プレスベンド後の成形体Ｓ_１の未加工部Ｐの長さＬを変えた場合におけるプレス荷重の結果を示すグラフである。なお、図１３〜図１５において、横軸は、上金型４の拘束角度と下金型５の拘束角度との平均値である。

図１３から、成形体Ｓ_１の未加工部Ｐの長さＬによらず、上金型４の拘束角度と下金型５の拘束角度との平均値が大きくなるほど、シームギャップ部Ｇの開き量は小さくなっており、また、上金型４の拘束角度と下金型５の拘束角度との平均値が同じ場合には、前記長さＬが長いほど開き量が小さくなっていることがわかる。また、図１４及び図１５から、上金型４の拘束角度と下金型５の拘束角度との平均値が同じ場合には、鋼管の真円度及びプレス荷重に、成形体Ｓ_１の未加工部Ｐの長さＬによる差異はほとんどみられないことがわかる。このように、上金型４の拘束角度と下金型５の拘束角度との平均値が同じ場合には、成形体Ｓ_１の未加工部Ｐの長さＬを長くすることで、鋼管の真円度やプレス荷重の差異を前記長さＬによって生じさせることなく、オープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇの開き量を小さくすることが可能となる。

図１６は、上金型４及び下金型５の円弧部半径を変化させた場合におけるオープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇの開き量の結果を示すグラフである。図１７は、上金型４及び下金型５の円弧部半径を変化させた場合におけるプレス荷重の結果を示すグラフである。なお、図１６及び図１７においては、上金型４及び下金型５の円弧部４ａ，５ａの中心角を４５度とし、円弧部４ａ，５ａの半径である円弧部半径を変えて、引張強度６３０ＭＰａ、外径６６０．４[ｍｍ]、管厚４０．０[ｍｍ」の鋼管を、縦径が拡管前の径と一致するようにＯプレスで圧下した場合を示している。また、図１６及び図１７の横軸は、円弧部半径と鋼管外半径（鋼管外径に相当する半径）との比であり、円弧部半径が鋼管外半径よりも大きい場合は１．０より大きくなり、円弧部半径が鋼管外半径よりも小さい場合は１．０よりも小さくなる。

図１６に示すように、円弧部半径が鋼管外半径と等しい（図１６の横軸が１．０）ときには、シームギャップ部Ｇの開き量が最も小さくなっている。一方、円弧部半径が鋼管外半径よりも大きくなると、図７で示したように成形体Ｓ_１の６時部分及びその近傍に曲げ戻し変形が生じるため、円弧部半径が大きくなるにしたがって、シームギャップ部Ｇの開き量が大きくなっている。また、円弧部半径が鋼管外半径よりも小さくなると、上金型４及び下金型５の円弧部４ａ，５ａが終了した部分で曲げ戻し変形が生じるため、円弧部半径が小さくなるにしたがって、シームギャップ部Ｇの開き量が大きくなっている。このように、円弧部半径が鋼管外半径と同じ場合が最も望ましいが、円弧部半径が鋼管外半径に相当する半径±３．５［％］のときには、シームギャップ部Ｇの開き量が４０［ｍｍ］以下に抑えられている。

しかしながら、図１７からわかるように、プレス荷重は、円弧部半径が小さくなるにしたがって大きくなっており、特に円弧部半径が小さい場合には、プレス機の荷重も考慮してその半径を決める必要がある。

［実施例１］
エッジミラーを用いて開先を設けて、板幅１９２８[ｍｍ]に加工した、長さ１０００[ｍｍ]、板厚４０[ｍｍ]、引張強度６３５[ＭＰａ]の鋼板に、端曲げを行った後、プレスベンド加工を行った成形体Ｓ_１を準備した。次に、この成形体Ｓ_１に対し、様々な拘束角度の上金型４及び下金型５を用いて、３０［ＭＮ］のプレス機によりＯプレスを行うことで、成形体Ａ，Ｂ，Ｃを成形した。表１〜表３に、成形体Ａ，Ｂ，Ｃの形状を示す。なお、表１〜表３の「Ｎｏ．」における最初のアルファベットＡ，Ｂ，Ｃは、成形体の形状（成形体Ａ，Ｂ，Ｃ）を示しており、そのアルファベットＡ，Ｂ，Ｃの後の数字は、上金型４及び下金型５の拘束角度の組み合わせを示している。

表１には、条件Ａとして板端からＷ／４部を中心に１６１［ｍｍ］（Ｗ／１２）の幅で未加工部を設けた成形体Ａを示している。表２には、条件Ｂとして板端からＷ／４部を中心に３２１［ｍｍ］（Ｗ／６）の幅（条件Ａの２倍の幅）で未加工部を設けた成形体Ｂを示している。表３には、条件Ｃとして板端からＷ／６部を中心に３２１［ｍｍ］の幅で未加工部を設けた成形体Ｃを示している。なお、成形体Ａ，Ｂ，Ｃは、板端部の中央と板幅１／２を結ぶ直線に対して対称であり、表１〜表３には、その板幅１／２の部分の値を示している。また、Ｏプレス時における圧下量は、Ｗ／２部の外面側と板端の外面側との距離が６５４［ｍｍ］となる圧下量とした。

そして、成形体Ａ，Ｂ，ＣのＯプレス後のオープン管Ｓ_２の開き量を測定した後に、オープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇを溶接して外径６５４［ｍｍ］の鋼管を成形した後、その直径を周方向に２２．５度のピッチで８カ所測定し、前記直径の最大と最小との差を求めた。表１〜表３に、金型形状（拘束角度）、プレス荷重、開き量、及び、真円度も合わせて示す。このときの真円度は、最大と最小の差を鋼管外径（前記直径の全測定値の平均値）で除した数字である。

なお、本実施例で使用した溶接機では、Ｏプレス後の開き量が４０［ｍｍ］を超えているものは、その開きを閉じることができず、別のプレス機で開きを閉じた状態で管軸方向の両端及び中央を仮溶接した後、シームギャップ部Ｇの全長の本溶接を行った。また、真円度については、拡管前で２．５［％］を合格の目安とした。これは、拡管前の真円度が２．５［％］以下であれば、拡管後の真円度を１．０［％］以下という良好な値にすることができるからである。

本発明例の範囲である、表１のＮｏ．Ａ１〜Ａ７，Ａ９，Ａ１０、表２のＮｏ．Ｂ１〜Ｂ７，Ｂ９，Ｂ１０、表３のＮｏ．Ｃ１〜Ｃ７，Ｃ９，Ｃ１０では、開き量が小さく、真円度も良好である。特に、拘束角度が９０度〜１１０度のものは、拡管を行わなくても真円度が１．０［％］以下となっている。また、拘束角度の平均値が小さくなるほど、プレス荷重が小さくなっている。

これに対し、上金型４及び下金型５の拘束角度が６０度と９０度との組み合わせになっている、表１のＮｏ．Ａ８，Ａ１１、表２のＮｏ．Ｂ８，Ｂ１１、表３のＮｏ．Ｃ８，Ｃ１１では、開き量は小さいが、真円度が悪くなっている。また、拘束角度の平均値が６０度以下になっている、表１のＮｏ．Ａ１２〜Ａ１６、表２のＮｏ．Ｂ１２〜Ｂ１６、表３のＮｏ．Ｃ１２〜Ｃ１６では、開き量が大きく、特に、表１のＮｏ．Ａ１５，Ａ１６、表２のＮｏ．Ｂ１６、表３のＮｏ．Ｃ１６では、シームギャップ部Ｇを溶接した後の溶接部分が破断したために真円度の測定はできなかった。

また、未加工部の幅が成形体Ａよりも大きい成形体Ｂを用いたものでは、成形体Ａを用いたものと比べて、プレス荷重及び真円度はほぼ同じであったが、開き量が小さくなっている。

また、未加工部の位置を成形体Ｂよりも板端側にした成形体Ｃを用いたものでは、成形体Ｂを用いたものと比べて、プレス荷重、開き量及び真円度はほぼ同じであった。さらに、上金型４及び下金型５の拘束角度を１８０度とした表３のＮｏ．Ｃ１７は、プレス機の最大荷重３０［ＭＮ／ｍ］を負荷したが、Ｗ／２部の外面側と板端の外面側の距離は６５８［ｍｍ］と他に比べて圧下量が小さくなった。このため、開き量は良好であるが、真円度は悪くなっていた。よって、拡管前で２．５［％］の真円度を満足するためには、より大きなプレス機を用いて、他の同様の圧下量までＯプレスする必要があると考えられる。

以上、本発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

［実施例２］
エッジミラーを用いて開先を設けて板幅１６３９[ｍｍ]に加工した、長さ１０００[ｍｍ]、板厚３１．８[ｍｍ]、引張強度７７９[ＭＰａ]の鋼板に、端曲げを行った後、プレスベンド加工を行った成形体Ｓ_１を準備した。次に、この成形体Ｓ_１に対し、様々な拘束角度の上金型４及び下金型５を用いて、３０［ＭＮ］のプレス機によりＯプレスを行うことで、成形体Ａ，Ｂ，Ｃを成形した。表４〜表６に、成形体Ａ，Ｂ，Ｃの形状を示す。なお、表４〜表６の「Ｎｏ．」における最初のアルファベットＡ，Ｂ，Ｃは、成形体の形状（成形体Ａ，Ｂ，Ｃ）を示しており、そのアルファベットＡ，Ｂ，Ｃの後の数字は、上金型４及び下金型５の拘束角度の組み合わせを示している。

表４には、条件Ａとして板端からＷ／４部を中心に１３７［ｍｍ］（Ｗ／１２）の幅で未加工部を設けた成形体Ａを示している。表５には、条件Ｂとして板端からＷ／４を中心に２７３［ｍｍ］（Ｗ／６）の幅（条件Ａの２倍の幅）で未加工部を設けた成形体Ｂを示している。表６には、条件Ｃとして板端からＷ／６部を中心に２７３［ｍｍ］の幅で未加工部を設けた成形体Ｃを示している。なお、成形体Ａ，Ｂ，Ｃは、板端部の中央と板幅１／２を結ぶ直線に対して対称であり、表４〜表６には、その板幅１／２の部分の値を示している。また、Ｏプレス時における圧下量は、Ｗ／２部の外面側と板端の外面側との距離が５５３［ｍｍ］となる圧下量とした。

そして、成形体Ａ，Ｂ，ＣのＯプレス後のオープン管Ｓ_２の開き量を測定した後に、オープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇを溶接して外径５５３［ｍｍ］の鋼管を成形した後、その直径を周方向に２２．５度のピッチで８カ所測定し、前記直径の最大と最小との差を求めた。表４〜表６に、金型形状（拘束角度）、プレス荷重、開き量、及び、真円度も合わせて示す。このときの真円度は、最大と最小の差を鋼管外径で除した数字である。

なお、本実施例で使用した溶接機では、Ｏプレス後の開き量が４０［ｍｍ］を超えているものは、その開きを閉じることができず、別のプレス機で開きを閉じた状態で管軸方向の両端及び中央を仮溶接した後、シームギャップ部Ｇの全長の本溶接を行った。また、真円度については、拡管を行うことで１．０［％］以下になる拡管前で２．５［％］を合格の目安とした。

本発明例の範囲である、表４のＮｏ．Ａ１〜Ａ７，Ａ９，Ａ１０、表５のＮｏ．Ｂ１〜Ｂ７，Ｂ９，Ｂ１０、表６のＮｏ．Ｃ１〜Ｃ７，Ｃ９，Ｃ１０では、開き量が小さく、真円度も良好である。特に、拘束角度が９０度〜１１０度のものは、拡管を行わなくても真円度が１．０［％］以下となっている。また、拘束角度の平均値が小さくなるほど、プレス荷重が小さくなっている。

これに対し、上金型４及び下金型５の拘束角度が６０度と９０度との組み合わせになっている、表４のＮｏ．Ａ８，Ａ１１、表５のＮｏ．Ｂ８，Ｂ１１、表６のＮｏ．Ｃ８，Ｃ１１では、開き量は小さいが、真円度が悪くなっている。また、拘束角度の平均値が６０度以下になっている、表４のＮｏ．Ａ１２〜Ａ１６、表５のＮｏ．Ｂ１２〜Ｂ１６、表６のＮｏ．Ｃ１２〜Ｃ１６では、開き量が大きく、特に、表４のＮｏ．Ａ１５，Ａ１６、表５のＮｏ．Ｂ１６、表６のＮｏ．Ｃ１６では、シームギャップ部Ｇを溶接した後の溶接部分が破断したために真円度の測定はできなかった。

また、未加工部の幅が成形体Ａよりも大きい成形体Ｂを用いたものでは、成形体Ａを用いたものと比べて、プレス荷重及び真円度はほぼ同じであったが、開き量が小さくなっている。

また、未加工部の位置を成形体Ｂよりも板端側にした成形体Ｃを用いたものでは、成形体Ｂを用いたものと比べて、プレス荷重、開き量及び真円度はほぼ同じであった。さらに、上金型４及び下金型５の拘束角度を１８０度とした表６のＮｏ．Ｃ１７は、プレス機の最大荷重３０［ＭＮ／ｍ］を負荷したが、Ｗ／２部の外面側と板端の外面側の距離は５５６［ｍｍ］と他に比べて圧下量が小さくなった。このため、開き量は良好であるが、真円度は悪くなっていた。よって、拡管前で２．５［％］の真円度を満足するためには、より大きなプレス機を用いて、他の同様の圧下量までＯプレスする必要があると考えられる。

［実施例３］
エッジミラーを用いて開先を設けて板幅２６８７[ｍｍ]に加工した、長さ１０００[ｍｍ]、板厚５０．８[ｍｍ]、引張強度７７９[ＭＰａ]の鋼板に、端曲げを行った後、プレスベンド加工を行った成形体Ｓ_１を準備した。次に、この成形体Ｓ_１に対し、様々な拘束角度の上金型４及び下金型５を用いて、３０［ＭＮ］のプレス機によりＯプレスを行うことで、成形体Ａ，Ｂ，Ｃを成形した。表７〜表９に、成形体Ａ，Ｂ，Ｃの形状を示す。なお、表７〜表９の「Ｎｏ．」における最初のアルファベットＡ，Ｂ，Ｃは、成形体の形状（成形体Ａ，Ｂ，Ｃ）を示しており、そのアルファベットＡ，Ｂ，Ｃの後の数字は、上金型４及び下金型５の拘束角度の組み合わせを示している。

表７には、条件Ａとして板端からＷ／４部を中心に２２４［ｍｍ］（Ｗ／１２）の幅で未加工部を設けた成形体Ａを示している。表８には、条件Ｂとして板端からＷ／４を中心に４４８［ｍｍ］（Ｗ／６）の幅（条件Ａの２倍の幅）で未加工部を設けた成形体Ｂを示している。表９には、条件Ｃとして板端からＷ／６部を中心に４４８［ｍｍ］の幅で未加工部を設けた成形体Ｃを示している。なお、成形体Ａ，Ｂ，Ｃは、板端部の中央と板幅１／２を結ぶ直線に対して対称であり、表７〜表９には、その板幅１／２の部分の値を示している。また、Ｏプレス時における圧下量は、Ｗ／２部の外面側と板端の外面側との距離が９０５［ｍｍ］となる圧下量とした。

そして、成形体Ａ，Ｂ，ＣのＯプレス後のオープン管Ｓ_２の開き量を測定した後に、オープン管Ｓ_２のシームギャップ部Ｇを溶接して外径９０５［ｍｍ］の鋼管を成形した後、その直径を周方向に２２．５度のピッチで８カ所測定し、前記直径の最大と最小との差を求めた。表７〜表９に、金型形状（拘束角度）、プレス荷重、開き量、及び、真円度も合わせて示す。このときの真円度は、最大と最小の差を鋼管外径で除した数字である。

なお、本実施例で使用した溶接機では、Ｏプレス後の開き量が４０［ｍｍ］を超えているものは、その開きを閉じることができず、別のプレス機で開きを閉じた状態で管軸方向の両端及び中央を仮溶接した後、シームギャップ部Ｇの全長の本溶接を行った。また、真円度については、拡管を行うことで１．０［％］以下になる拡管前で２．５［％］を合格の目安とした。

本発明例の範囲である、表７のＮｏ．Ａ１〜Ａ７，Ａ９，Ａ１０、表８のＮｏ．Ｂ１〜Ｂ７，Ｂ９，Ｂ１０、表９のＮｏ．Ｃ１〜Ｃ７，Ｃ９，Ｃ１０では、開き量が小さく、真円度も良好である。特に、拘束角度が９０度〜１１０度のものは、拡管を行わなくても真円度が１．０［％］以下となっている。また、拘束角度の平均値が小さくなるほど、プレス荷重が小さくなっている。

これに対し、上金型４及び下金型５の拘束角度が６０度と９０度との組み合わせになっている、表７のＮｏ．Ａ８，Ａ１１、表８のＮｏ．Ｂ８，Ｂ１１、表９のＮｏ．Ｃ８，Ｃ１１では、開き量は小さいが、真円度が悪くなっている。また、拘束角度の平均値が６０度以下になっている、表７のＮｏ．Ａ１２〜Ａ１６、表８のＮｏ．Ｂ１２〜Ｂ１６、表９のＮｏ．Ｃ１２〜Ｃ１６では、開き量が大きく、特に、表７のＮｏ．Ａ１５，Ａ１６、表８のＮｏ．Ｂ１６、表９のＮｏ．Ｃ１６では、シームギャップ部Ｇを溶接した後の溶接部分が破断したために真円度の測定はできなかった。

また、未加工部の幅が成形体Ａよりも大きい成形体Ｂを用いたものでは、成形体Ａを用いたものと比べて、プレス荷重及び真円度はほぼ同じであったが、開き量が小さくなっている。

また、未加工部の位置を成形体Ｂよりも板端側にした成形体Ｃを用いたものでは、成形体Ｂを用いたものと比べて、プレス荷重、開き量及び真円度はほぼ同じであった。さらに、上金型４及び下金型５の拘束角度を１８０度とした表９のＮｏ．Ｃ１７は、プレス機の最大荷重３０［ＭＮ／ｍ］を負荷したが、Ｗ／２部の外面側と板端の外面側の距離は９１５［ｍｍ］と他に比べて圧下量が小さくなった。このため、開き量は良好であるが、真円度は悪くなっていた。よって、拡管前で２．５［％］の真円度を満足するためには、より大きなプレス機を用いて、他の同様の圧下量までＯプレスする必要があると考えられる。

［実施例４］
目標外径６２１［ｍｍ］〜６８７[ｍｍ]の鋼管を製造するために、エッジミラーを用いて開先を設けて板幅１８２６〜２０３２[ｍｍ]に加工した、長さ１０００[ｍｍ]、板厚４０[ｍｍ]、引張強度６３５[ＭＰａ]の鋼板に、端曲げを行った後、プレスベンド加工を行った成形体Ｓ_１を準備した。次に、この成形体Ｓ_１に対し、円弧部半径３２７ｍｍ、拘束角度４５度の様々な上金型４及び下金型５を用いて、３０［ＭＮ］のプレス機によりＯプレスを行い、成形体Ｄ１〜Ｄ１１を成形した。表１０に成形体Ｄ１〜Ｄ１１の成形条件を示す。成形体Ｄ１〜Ｄ１１には、初期の板幅Ｗに応じて、板端からＷ／４部を中心にＷ／１２の幅で未加工部を設けた。また、ＯプレスではＷ／２部の外面側と板端の外面側との距離が、表１０に示すように初期の板幅Ｗに対応した値となるように圧下した。また、表１０に、Ｏプレス圧下後の鋼管の外径を示す。

そして、これら成形体Ｄ１〜Ｄ１１のＯプレス後のオープン管Ｓ_２の開き量を測定した。表１０に、その結果としてプレス荷重及び開き量も合わせて示す。

円弧部半径と鋼管の外半径との比が１．００である、表１０のＮｏ．Ｄ６の開き量が最も小さく、鋼管外半径が小さくまたは大きくなると、開き量が大きくなっている。また、実施例１で使用した溶接機で閉じることができる開き量４０[ｍｍ]以下となるのは、表１０のＮｏ．Ｄ２〜Ｄ１０であり、円弧部半径と鋼管の外半径との比が０．９６〜１．０４となる。また、実施例１において溶接部破断が生じなかった開き量５０[ｍｍ]となるのも、表１０のＮｏ．Ｄ２〜Ｄ１０であり、円弧部半径と鋼管の外半径との比が０．９６〜１．０４となる。

なお、シームギャップ部Ｇを溶接して閉じることのできる開き量や、溶接部破断が生じない開き量は、溶接設備や溶接方法により異なるが、上金型４及び下金型５の円弧部半径の目安は鋼管外半径の０．９６〜１．０４となる。

本発明によれば、真円度の高い鋼管を効率的に成形することができるプレス金型及び鋼管の製造方法を提供することができる。

１ ダイ
１ａ 棒状部材
１ｂ 棒状部材
２ パンチ
２ａ パンチ先端部
２ｂ パンチ支持体
３ 搬送ローラ
４ 上金型
４ａ 円弧部
４ｂ_１ 直線部または小曲率円弧部
４ｂ_２ 直線部または小曲率円弧部
５ 下金型
５ａ 円弧部
５ｂ_１ 直線部または小曲率円弧部
５ｂ_２ 直線部または小曲率円弧部

Claims (7)

1. 板材に曲げ加工を施して成形したＵ字状断面をなす成形体にプレス加工を施すことで、その長手方向にシームギャップ部を有する管体であるオープン管とした後、該シームギャップ部を接合して鋼管とする鋼管成形工程における、前記成形体にプレス加工を施して前記オープン管とする段階で用いられるプレス金型であって、
   前記プレス金型は、一対の金型で構成されており、該一対の金型のうちの一方の金型と前記成形体のＵ字開放側とが対向するように他方の金型に該成形体を設置して、該一対の金型で該成形体を挟み込んで該成形体にプレス加工を施すものであり、
   各金型の前記成形体と接触し得る面には、各金型の加工中心と一致する位置に円弧中心が位置するように、前記鋼管の外径と同径または略同径の円弧部が形成されており、
   各金型における前記円弧部の中心角が７０度以上であり、両金型の前記中心角の角度の合計が３６０度未満であることを特徴とするプレス金型。
2. 請求項１に記載のプレス金型において、
   各金型は、前記円弧部の円弧方向両端にそれぞれつながった、直線部、または、該円弧部よりも曲率が小さい小曲率円弧部を有することを特徴とするプレス金型。
3. 請求項１または２に記載のプレス金型において、
   両金型の前記中心角の角度が同じであることを特徴とするプレス金型。
4. 幅方向両端部に端曲げ加工が施された板材に、その幅方向に沿って少なくとも１回の曲げ加工を施してＵ字状断面をなす成形体を成形し、次いで、該成形体にプレス加工を施すことにより、その長手方向にシームギャップ部を有する管体であるオープン管とした後、該シームギャップ部を接合して鋼管とする鋼管の製造方法であって、
   前記プレス加工時の成形体の形状は、鋼管の外径と同径または略同径の円弧に内接する範囲の中心角が、板幅両端部の突き合わせ部及びＵ字状断面の最下部を中心に、７０度以上であり、且つ、前記鋼管の外径と同径または略同径の円弧に内接する範囲の中心角の合計が３６０度未満であることを特徴とする鋼管の製造方法。
5. 請求項４に記載の鋼管の製造方法において、
   前記円弧の内接する範囲以外の部分では、前記成形体が金型に接触しないことを特徴とする鋼管の製造方法。
6. 請求項４または５に記載の鋼管の製造方法において、
   前記円弧に内接する範囲の中心角は、前記板幅両端部の突き合わせ部を中心とする範囲の中心角と、前記Ｕ字状断面の最下部を中心とする範囲の中心角とが同じであることを特徴とする鋼管の製造方法。
7. 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の鋼管の製造方法において、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプレス金型を用いることを特徴とする鋼管の製造方法。

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