WO2014027565A1 - 電縫管溶接装置 - Google Patents
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Abstract
Description
即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
まず、造管する径に合わせた幅にスリットされた走行する金属帯板を、ロールで曲げながらその幅方向両端部を対向させ、筒状のオープン管に成形する。その後、誘導コイルによってオープン管に誘導電流を流し、オープン管の端部を加熱溶融させる。その後、工程の下流において、オープン管の対向する両端部をスクイズロールで押しつけて密着させて接合(溶接)することで電縫管が得られる。ここで、本発明で説明する「下流」とは、金属帯板またはオープン管の走行方向における下流のことであり、以下、「上流」、「下流」という場合は、金属帯板またはオープン管の走行方向における「上流」、「下流」を指すものとする。
また、オープン管には走行方向Rに延びる開口部2が存在するので、誘導コイル3直下で発生した誘導電流の多くが、接合部6側を経由する電流パスと誘導コイル3の上流に流れる電流パス、あるいは、オープン管1の内周を回るパスとに大別して流れようとする。
図3は、本発明の第1の実施形態である電縫管溶接装置50を示す概略平面図であり、図4は、図3に示す電縫管溶接装置50を用いて電縫管溶接を行った際に、誘導コイル3で発生した磁束Mが、強磁性体8に通じる際の磁束方向を説明する概略側断面図であり、図5は、図3及び図4に示す電縫管溶接装置50を用いて電縫管溶接を行った際の、オープン管1に流れる誘導電流の分布を模式的に示した平面図である。
その際、図1に示すような従来技術では、オープン管1には、図2中の矢印に示す様な誘導電流の分布が生じる。オープン管1の端面に流れる誘導電流4a,4bは、図2中の符号4b~接合部6~符号4aと流れた後、主たる誘導電流は、誘導コイル3が存在する付近で、円筒状のオープン管1を周回して符号4b側に流れてループを形成し、一部の誘導電流5a,5bは、誘導コイル3よりも更に上流側に流れて、その上流側で円筒状のオープン管1を周回してループを形成する。上述のような誘導電流のうち、符号5a,5bや、円筒状のオープン管1を周回する電流は、接合部6の温度上昇には寄与しないことから、従来技術においては、無駄な誘導電流が多い状態となっていた。
その結果、本発明においては、オープン管1の端面に流れる誘導電流4a,4bは、その端面近傍の各点を起点に、多数の極めて密度の低い電流となって外周方向に広がり、ループを形成する。但し、この誘導電流は大きなループとはならず、起点となった各点の近傍で多数のループを形成する(当該誘導電流ループは密度が低く、且つ、個数が非常に多いことから図示していない)。そのため、本発明においては、従来の誘導コイルを用いた場合のような、接合部6から遠い部分での無駄な主たる電流ループの発生が抑制され、図5に示すように、図2に示す従来のものと比較して、オープン管1の端部2a,2bを上流側へ流れる電流が減少し、その分、オープン管1の端部2a,2bを下流側(接合部6)側へ流れる電流が増大し、これにより効率良くオープン管1の端部2a,2bを加熱できるようになる。
従って、強磁性体8を配置しない場合に比べて供給電力が少なくて済み、省エネが可能となる。あるいは、強磁性体8を配置しない場合と同じ電力を投入するのであれば、ライン速度を上げることが可能であり、生産性も向上できる。
以下に、本発明の第2の実施形態に係る電縫管溶接装置について説明する。
図8は、本発明の第2の実施形態である電縫管溶接装置70を示す概略側断面図であり、電縫管溶接を行う際に発生する、磁束の分布も模式的に示している。
本実施例においては、本発明の効果について、静止加熱実験によって確認を行った。
「被加熱材」
本実施例では、被加熱材として、外径:38.1mm、肉厚:3mm、長さ:1mのJIS規格に従う配管用炭素鋼管(SGP管)上部に、図13に示すように、レーザー加工によって開口部の形状を模擬したもの(以下、オープン管という。)を用いた。この際のレーザー加工は、図13中における左側端部から、平行開口部の間隔:15mm、長さ:200mmで、その後、接合部にみたてた頂点と両端部とのアペックス角度:4°で、500mmの長さで開口した。また、頂点部は0.5Rとした。
本実施例で用いた電縫管溶接装置では、誘導コイルとして、図3、4に示すような、直径10mmの水冷銅管を、オープン管との間隔を10mmとして、オープン管の外周面側で2ターンさせながら進行方向の長さ:50mmとして巻いて、コイル内径80mmとしたものを用いた。また、加熱の際は、周波数200kHz-50kWの電力を投入し、電力を一定として、最高温度が1000℃になるまでの時間を計測した。また、加熱温度は、オープン管の開口部に臨む端部に、50μmのK熱電対を、頂点部(接合部)から20mmピッチで溶着して測温した。なお、本実施例においては、インピーダーを使用する実験では、長さ400mm、内径16mmのフェライトコアを、図8に示すように、外径25mmのエポキシ樹脂製のインピーダーケース11に入れ、さらに、水冷可能なように給排水口を設けてなる水冷インピーダーを管内に設置して実験を行った。
まず、本発明例1として、上記誘導コイルを、頂点部から150mm離れた位置に、誘導コイルの一方の端部を配置して加熱を行った。この際、図3に示すような強磁性体8としてのフェライトコアを誘導コイル及び開口部2を跨ぐように配置した。具体的には、強磁性体8としての該フェライトコアは、頂点部から280mm離れた位置から該頂点部まで延設された、厚さ20mm、幅:15mmの外側部及び内側部と、高さ:50mm、幅:5mmの中間部とから構成されるものである。そして、このようになるフェライトコアを図3に示すように配置したうえで加熱を行った。また、この際、実機の電縫管溶接装置の構成を考慮し、実際の鋼管形成には用いないものの、誘導コイルによって発生する磁束の影響を観察するため、図3等に示すロール7を模擬した直径100mmの鋼管を、頂点部の両側に接するように設置した状態で加熱を行った。
また、比較例2として、円筒状のオープン管1の管内に、上記本発明例2と同様のインピーダー10を設置した点以外は、上記比較例1と同様にして加熱を行った。
また、比較例3として、比較例2の条件において、さらに、図14に示すように、誘導コイルと頂点部との間の開口部に、オープン管の両端部間に位置するように、幅5mm(オープン管の両端部間の方向)、厚さ10mm(高さ方向)、長さ(走行方向R)40mmの直方体のフェライトコア14を、誘導コイル下流端から10mm下流の、オープン管の両端部に対向する位置に配置して加熱を行った。
上記本発明例1、2及び比較例1~3の結果を下記表1に示す。
また、比較例1、2においては、頂点部近傍に配置された、ロール7に見立てた鋼管において発熱が見られることから、誘導コイルによって発生した磁束が発散されてロール7に見立てた鋼管にも流れ、この鋼管に、溶接に寄与しない誘導電流が発生したものと考えられる。
また、比較例3では、フェライトコア14を設置しない場合に比べ発熱が抑制された。これは、電流が流れている開口部間に、インピーダーと同様の効果を有するフェライトコア14を設置したためで、端面を流れる誘導電流が抑制され、頂点部への誘導電流が低減してしまったものと考えられる。
また、強磁性体9として、オープン管1の管内にインピーダー10としての水冷インピーダーと、外側部9b及び中間部9cとしてのフェライトコアと、を設置して加熱した本発明例2においては、比較例2に対する発熱量比が1.7となり、本発明例1に比べても、さらに発熱量が増加していることが確認できた。これは、誘導コイルの上流側に流れる、内周面を回る電流を水冷インピーダーが確実に抑制している効果と考えられ、外面側に設置したフェライトコアと組み合せることにより、より高い効果が得られることが確認できた。
また、本発明例1、2において、従来の構成の電縫管溶接装置である比較例1、2に比べて高い発熱量比が得られる要因としては、強磁性体8、9によって、誘導コイルへの一次電流の通電で発生した磁束が効果的に捕捉されることから、オープン管1の上流側に誘導電流が流れるのが抑制されるという点も考えられる。
本実施例では、被加熱材として、外径:38.1mm、肉厚:3mm、長さ:1mのSGP管上部に、図15に示すように、レーザー加工によって開口部の形状を模擬したものを用いた。この際のレーザー加工は、図15中における左側端部から、平行開口部の間隔:15mm、長さ:500mmで、その後、接合部にみたてた頂点と両端部との角度:5°で、200mmの長さで開口した。また、頂点部は0.5Rとした。
また、加熱の際は、上記実施例1の場合と同様、周波数200kHz-20kWの電力を投入し、最高温度が1000℃になるまでの時間を計測した。また、加熱温度は、オープン管端部に、50μmのK熱電対を、頂点部から20mmピッチで溶着して測温した。
また、本実施例においても、実施例1と同様、誘導コイルによって発生する磁束の影響を観察するため、図3等に示すロール7を模擬した直径100mmの鋼管を、頂点部の両側に接するように設置した状態で加熱を行った。
さらに、本発明例3では、上記に加え、中間部9cとして、オープン管1の開口部2に挿入され、進行方向の長さ:40mm、幅:5mmのフェライトコアを配置して加熱を行った。
また、本発明例4として、中間部9cとしてのフェライトコアの進行方向の長さを120mmとした点を除き、上記本発明例3と同様に加熱を行った。
なお、本発明例3、4においては、中間部9cとしてのフェライトコアとオープン管1の両端部とのギャップを5mmとして配置し、上記水冷インピーダーを強磁性体9の一部(内側部9a)として用いた構成で加熱を行った。
また、比較例5として、誘導コイルの上方の外側部9bとしてのフェライトコア及び中間部9cとしてのフェライトコアを設置せず、上記水冷インピーダーのみを設置した条件で加熱を行った点を除き、上記本発明例3~5と同様に加熱を行い、総熱量を比較した。
上記本発明例3、4及び比較例4、5の結果を下記表2に示す。
表2に示すように、本発明例3、4では、外側部9bとしてのフェライトコアに加え、さらに中間部9cとしてのフェライトコアが設置されていることから、これらのフェライトコアを設置しなかった比較例4と比べて総発熱量が27~35%増えていることが確認できた。
2…オープン管の開口部、
2a,2b…オープン管の端部、
6…接合部(溶接部)、
50、60…電縫管溶接装置、
3…誘導コイル、
7…ロール、
8…強磁性体、
8a…内側部、
8b…外側部、
8c…中間部、
9…強磁性体、
9a…内側部、
9b…外側部、
9c…中間部、
10…インピーダー、
11…インピーダーケース、
4a,4b、5a、5b…誘導電流、
M…磁束、
Claims (4)
- 走行方向に延びる開口部を有するオープン管の、該開口部に臨む両端部を、オープン管の外周面を周回して形成された誘導コイルに高周波電流を通じ、発生させた誘導電流によって溶融させ、前記開口部の間隔を次第に狭めながら前記両端部同士を接合部において接触させて溶接する、電縫管を製造するための電縫管溶接装置であって、
前記オープン管の内側かつ前記誘導コイルの内側で前記走行方向に延びる内側部と、前記オープン管の外側かつ前記誘導コイルの外側で前記走行方向に延びる外側部と、前記誘導コイルの上流側の位置で前記内側部及び前記外側部間をオープン管の管内外方向に延びる中間部とを有する強磁性体を備え、該強磁性体は、前記内側部及び前記外側部の、前記中間部よりも下流側の部分と、前記中間部とで構成された部分の開放部側が、前記走行方向の下流側に向けて配置されて、前記内側部、中間部及び外側部を通る磁束の閉回路を形成することを特徴とする電縫管溶接装置。 - 前記強磁性体は、走行方向に沿う断面形状がCの字状若しくは角張ったCの字状、横向きUの字状若しくは角張った横向きUの字状、横向きhの字状、または横向きHの字状である、請求項1に記載の電縫管溶接装置。
- 前記強磁性体の外側部及び内側部のうちの少なくとも一方の下流側の端部は、分岐された形状とされている、請求項1又は2に記載の電縫管溶接装置。
- 前記オープン管の内側に、強磁性材料からなるインピーダーが配置されており、前記強磁性体の内側部が、前記インピーダーの少なくとも一部によって構成されている、請求項1~3の何れか1項に記載の電縫管溶接装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101833109B1 (ko) * | 2012-08-17 | 2018-02-27 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 전봉관 용접 장치 |
CN105710523B (zh) * | 2016-02-14 | 2018-05-01 | 汕头轻工机械厂有限公司 | 一种跑道型密绕式电磁感应器 |
CN107442919B (zh) * | 2017-08-04 | 2019-08-02 | 武汉科技大学 | 一种确定生产直缝焊管用阻抗器位置及其尺寸的方法 |
CN110576292B (zh) * | 2019-09-16 | 2022-05-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种汽车保险杠的制造方法 |
EP4349519A1 (en) * | 2022-10-03 | 2024-04-10 | Societa' Italiana Acetilene & Derivati S.I.A.D. S.p.A. in breve S.I.A.D. S.p.A. | Nitrogen cooling system apparatus for impeder high-frequency welding process |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5344449A (en) | 1976-10-04 | 1978-04-21 | Sumitomo Metal Ind | Process for fabricating steel tubes by high frequency welding |
JPS61140385A (ja) * | 1984-12-11 | 1986-06-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 電縫管溶接機 |
JPS63112074A (ja) * | 1986-10-30 | 1988-05-17 | Kishimoto Akira | 金属缶胴の製造方法と装置 |
JPH05285673A (ja) * | 1992-04-07 | 1993-11-02 | Meidensha Corp | 小径電縫管の製造方法 |
JPH0788662A (ja) * | 1993-09-17 | 1995-04-04 | Nippondenso Co Ltd | 電縫管の製造装置 |
JPH0910961A (ja) * | 1995-06-29 | 1997-01-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 溶接管の製造方法 |
JPH11129027A (ja) * | 1997-10-30 | 1999-05-18 | Meidensha Corp | 薄肉チューブ造管設備 |
JP2000094033A (ja) * | 1998-09-24 | 2000-04-04 | Daikin Ind Ltd | 伝熱管の製造方法およびその製造装置 |
US20080308550A1 (en) * | 2007-06-13 | 2008-12-18 | Fluxtrol Inc. | Magnetic flux guide for continuous high frequency welding of closed profiles |
WO2011034087A1 (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-24 | 新日本製鐵株式会社 | 電縫管溶接装置 |
JP2012016749A (ja) * | 2009-09-16 | 2012-01-26 | Nippon Steel Corp | 電縫管溶接装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5952029B2 (ja) * | 1981-06-23 | 1984-12-17 | ティーディーケイ株式会社 | 電縫管製造装置 |
JPS61158385U (ja) * | 1985-03-19 | 1986-10-01 | ||
JPH058385A (ja) * | 1991-07-02 | 1993-01-19 | Rohm Co Ltd | インクジエツトプリントヘツド及びそれを備える電子機器 |
DE69314052T2 (de) * | 1992-03-25 | 1998-01-22 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Schweissführungsvorrichtung |
EP0613751A1 (de) * | 1993-03-01 | 1994-09-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Anordnung zum Induktionsschweissen von Rohren |
US7002117B2 (en) * | 2001-12-20 | 2006-02-21 | Aisapack Holding S.A. | Heat-sealing device for packaging material |
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5344449A (en) | 1976-10-04 | 1978-04-21 | Sumitomo Metal Ind | Process for fabricating steel tubes by high frequency welding |
JPS61140385A (ja) * | 1984-12-11 | 1986-06-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 電縫管溶接機 |
JPS63112074A (ja) * | 1986-10-30 | 1988-05-17 | Kishimoto Akira | 金属缶胴の製造方法と装置 |
JPH05285673A (ja) * | 1992-04-07 | 1993-11-02 | Meidensha Corp | 小径電縫管の製造方法 |
JPH0788662A (ja) * | 1993-09-17 | 1995-04-04 | Nippondenso Co Ltd | 電縫管の製造装置 |
JPH0910961A (ja) * | 1995-06-29 | 1997-01-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 溶接管の製造方法 |
JPH11129027A (ja) * | 1997-10-30 | 1999-05-18 | Meidensha Corp | 薄肉チューブ造管設備 |
JP2000094033A (ja) * | 1998-09-24 | 2000-04-04 | Daikin Ind Ltd | 伝熱管の製造方法およびその製造装置 |
US20080308550A1 (en) * | 2007-06-13 | 2008-12-18 | Fluxtrol Inc. | Magnetic flux guide for continuous high frequency welding of closed profiles |
WO2011034087A1 (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-24 | 新日本製鐵株式会社 | 電縫管溶接装置 |
JP2012016749A (ja) * | 2009-09-16 | 2012-01-26 | Nippon Steel Corp | 電縫管溶接装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"Fundamentals and Applications of High Frequency", TOKYO DENKI UNIVERSITY, pages: 79,80 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018117039A1 (ja) | 2016-12-22 | 2018-06-28 | 新日鐵住金株式会社 | 電縫管溶接装置及び電縫管溶接方法 |
KR20190088505A (ko) | 2016-12-22 | 2019-07-26 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 전봉관 용접 장치 및 전봉관 용접 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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US20080308550A1 (en) | Magnetic flux guide for continuous high frequency welding of closed profiles | |
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US9162268B2 (en) | Electric-resistance-welded pipe welding apparatus | |
JP6436267B2 (ja) | 電縫管溶接装置及び電縫管溶接方法 | |
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JP2011258586A (ja) | 金属板の誘導加熱装置及び誘導加熱方法 |
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ENP | Entry into the national phase |
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REEP | Request for entry into the european phase |
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WWE | Wipo information: entry into national phase |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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