WO2019142359A1 - 電縫鋼管製造装置及び電縫鋼管製造方法 - Google Patents

電縫鋼管製造装置及び電縫鋼管製造方法 Download PDF

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耕太郎 渡邊
秀樹 濱谷
史徳 渡辺
王治 田中
祐輔 武田
雄也 友永
佳弘 橋本
昌秀 林
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日本製鉄株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an ERW steel pipe manufacturing apparatus and an ERW steel pipe manufacturing method.
  • ERW steel pipe In the production of ERW steel pipe, generally, while continuously conveying a strip steel plate (hereinafter simply referred to as "steel plate”), it is formed into a tubular shape by a large number of rolls, and the butting end faces of the steel plates are induced by a work coil Heating or melting by direct current heating with a contact tip, while pressing with a squeeze roll, forms a welded seam between butt end faces to form a seam welded steel pipe.
  • steel plate strip steel plate
  • Patent Document 1 suppresses oxide formation at the butt end face by spraying a reducing high temperature combustion flame or non-oxidizing high temperature plasma flow of 1400 ° C. or higher onto the butt end face at the time of ERW welding of steel pipe. And methods of promoting oxide emissions are disclosed.
  • plasma shield electric resistance welding a technique of performing electric resistance welding while supplying a plasma flow to a weld. This plasma shield electric resistance welding is fundamentally different in technical thought from plasma welding in which welding is performed by plasma itself.
  • Patent Document 2 discloses a method for stably reducing welding defects caused by oxides by making the plasma jet a laminar flow or pseudo laminar flow.
  • the electric resistance welding process is performed with a plurality of peripheral devices, such as multiple rolls around the weld, coils or contact tips for generating an induced current, disposed around the weld.
  • the plasma flow supply device may not be properly installed in order to interfere with the peripheral equipment. Even if it can be installed, it may not be possible to supply the plasma flow to the weld at an ideal angle or distance.
  • the plasma flow may not be properly shielded, and the amount of oxygen entrainment may increase, oxide defects in the weld may increase, and the condition of the weld may deteriorate. .
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a seam welded steel pipe manufacturing apparatus and a seam welded steel pipe manufacturing method capable of improving the quality of a welded portion and enhancing the reliability of the welded seam steel pipe. I assume.
  • the present inventors diligently studied a method of improving the quality of the welded portion of the ERW steel pipe by supplying a plasma flow to the welded portion in an ideal state. As a result, it turned out that the quality improvement of a welding part is possible by supplying a plasma flow to a welding part from the inside of a steel pipe welded by electric resistance welding.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and adopts the following aspects.
  • One aspect of the present invention is an ERW steel pipe manufacturing apparatus that performs welding while forming a strip-like steel plate into a tubular shape and supplying a plasma flow to a pair of butt end surfaces to shield while welding, comprising: a mandrel; And a plasma flow supplier provided to supply the plasma flow.
  • At least a part of the plasma flow supply may be accommodated in the mandrel.
  • the apparatus may further include a plasma flow receiving plate for temporarily interrupting the supply of the plasma flow.
  • At least a part of the plasma flow receiving plate may be accommodated in the mandrel.
  • the plasma flow is performed between a shielding position for shielding the plasma flow toward the pair of butting end surfaces and a position other than the shielding position. You may further provide the moving mechanism which moves a receiving board.
  • the ERW steel pipe manufacturing apparatus may further include a cover that covers at least a part of the plasma flow supply device from above.
  • a pair of squeeze top rolls for pressing the strip steel plate so as to join the pair of butting end faces to each other.
  • a protective wall may be further provided to shield the plasma flow from the plasma flow supply to the pair of squeeze top rolls.
  • an adjustment mechanism for adjusting at least one of the relative position and the relative angle of the plasma flow feeder with respect to the mandrel is further provided. You may have.
  • Another aspect of the present invention is a method of manufacturing an ERW steel pipe for welding while forming a strip-like steel plate into a tubular shape and supplying plasma flow to a pair of butt end surfaces to shield while welding. And supplying the plasma flow toward the pair of abutting end surfaces from the inside of the strip steel plate.
  • the method may further include the step of temporarily shielding the plasma flow toward the pair of butting end surfaces before the supply of the plasma flow is started.
  • the position of the plasma flow supply device can be disposed inside the steel plate formed in a tubular shape.
  • the plasma flow supply device By arranging the plasma flow supply device in the steel pipe in this manner, it is possible to avoid space constraints due to interference with a large number of rolls, coils, or peripheral devices such as contact tips. Therefore, the plasma flow can be supplied at an ideal angle and distance to the pair of butt end surfaces to be welded. As a result, it is possible to reliably plasma shield the vicinity of the V-shaped convergence point which is the welding point of the electric resistance welding, and the welding quality can be improved.
  • the plasma flow supply can be brought close to the pair of butting end surfaces without causing interference with the peripheral devices, the Reynolds number at the pair of butting end positions of the plasma flow sprayed from the plasma flow supply can be lowered. Can. Therefore, since the plasma flow can be maintained in a laminar flow at the position of the welding portion, the entrainment of outside air can be reduced and a reliable shielding effect can be exhibited. Therefore, in addition to being not affected by the wind or air flow from the outside air, the generation of oxide-based defects in the welded portion due to the entrainment of ambient oxygen can be suppressed, so the quality of the ERW steel pipe can be improved. Furthermore, since the plasma flow supply device that emits the operation noise is disposed in the tubular steel plate, it is also possible to ensure operation in an environment where noise is suppressed more than in the past.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the principal part of the seam welded steel pipe manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, Comprising: (A) is a top view, (B) is a side view. It is a figure which shows the plasma flow supply apparatus of the same ERW steel pipe manufacturing apparatus, Comprising: It is the A section enlarged view of FIG. 1 (B). It is a figure which shows the plasma flow supply apparatus of the ERW steel pipe manufacturing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention, Comprising: It is an enlarged side view corresponded to the A section of FIG.1 (B).
  • the ERW steel pipe is formed into a tubular shape by a large number of forming rolls 1 while feeding a strip steel plate W (hereinafter simply referred to as “steel plate W”) along the X direction. It is a steel pipe manufactured continuously by welding butt end face w1, w2 comrades.
  • the steel plate W is formed into a tubular shape by the many forming rolls 1 while being conveyed continuously along the longitudinal direction.
  • the work coil (not shown) with the pair of abutting end faces w1 and w2 interposed therebetween, the both abutting end faces w1 and w2 are heated, and further, the squeeze top roll 1a, A load is applied by 1b, and both butt end faces w1 and w2 are welded by fusion bonding.
  • the electric resistance welded steel pipe is manufactured continuously by the above process.
  • the steel plate W is not completed as a steel pipe in the state before welding, even if it shape
  • the ERW steel pipe manufacturing apparatus of the present embodiment includes a large number of forming rolls 1, a mandrel 2, a bead cutting device 3, a plasma flow supply device 4, a plasma flow receiving plate 5, a cover 6, a protective wall 7 and Is equipped. Then, when welding between the pair of butt end surfaces w1 and w2, the plasma flow PF generated by the plasma flow supply device 4 provided inside the steel plate W formed into a tubular shape is supplied to the pair of butt end surfaces w1 and w2. And plasma shield to cover.
  • the mandrel 2 is a cylindrical part arranged in the steel plate W so as to be coaxial with the central axis when the steel plate W is formed into a tubular shape, and the upstream end 2a thereof is connected and supported by the support member 2A.
  • the support member 2A is a component extending downward from above in the vertical direction, and the lower end 2Aa of the support member 2A is disposed to extend into the steel plate W formed in a tubular shape. Then, the upstream end 2a of the mandrel 2 is connected to the lower end 2Aa of the support member 2A, whereby the mandrel 2 is supported so as to extend along the horizontal direction (X direction).
  • a bead cutting device 3 for removing a bead formed on the inner surface of the welded portion of the electric resistance welded steel pipe is fixed to the tip of the mandrel 2 (the downstream end in the X direction).
  • the bead cutting device 3 is supported by the support member 2A via the mandrel 2.
  • a storage space 2c opened upward in the vertical direction via the opening 2b is formed at a position upstream of the bead cutting device 3 when the mandrel 2 is viewed along the longitudinal direction thereof.
  • the plasma flow supply device 4 is accommodated in the accommodation space 2c.
  • the accommodation space 2c has a sufficient size to adjust the position adjustment and the inclination angle of the plasma flow supply device 4 disposed therein.
  • the plasma flow supply device 4 is simply arranged in the tubular steel plate W, it can not be arranged due to interference with the mandrel 2, but in the present embodiment, the plasma flow supply device utilizing the presence of the mandrel 2 in reverse. Arrangement of 4 is possible.
  • an impedance (not shown) can also be supported on the mandrel 2. In this case, it can be arranged by winding or placing the above-mentioned impeder at a position near the weld in the longitudinal direction of the mandrel 2.
  • the plasma flow supply device 4 supports the plasma flow supply device 4a for spraying the plasma flow PF toward the butt end faces w1 and w2 of the welding position and the plasma flow supply device 4a from below. And a base 4b installed in the housing space 2c.
  • the plasma flow supply device 4a applies a voltage to the plasma working gas supplied between the cathode and the anode to generate a plasma flow PF.
  • the cathode of the plasma flow supply device 4a is constituted of, for example, a copper main body having a water cooling structure, and a rod-like tungsten cathode inserted into the main body.
  • the cathode and the anode are electrically isolated.
  • a copper member having a water cooling structure can be employed as the anode.
  • the power consumption of the plasma flow supply device 4a of the present embodiment is about 40 kW, which is about 1/10 of the power consumption of the plasma welding apparatus dedicated to welding.
  • the plasma working gas is not particularly limited.
  • a mixed gas of H 2 gas, Ar gas, and N 2 gas is generally used, but a mixed gas containing He gas can also be used.
  • the characteristics of the gas components of H 2 , N 2 and Ar are generally said as follows.
  • H 2 has a high heat transfer coefficient, and has the effect of improving the heat transfer coefficient of the entire gas.
  • an oxygen kill action action to inactivate oxygen taken in from the atmosphere
  • it becomes a plasma flow PF and it combines with oxygen mixed in the plasma flow PF and has an effect of suppressing the formation of oxide.
  • hydrogen has a reducing action, that is, an oxidation inhibiting action, it combines with the oxygen killing action to inhibit the formation of oxides.
  • hydrogen also has the disadvantage of inhibiting the plasma stability and making it difficult to obtain a stable plasma.
  • the Reynolds number (Re) can be lowered. This has the effect of facilitating the laminar flow of the plasma flow PF. Further, the separated nitrogen has the same oxygen kill action as hydrogen, and has the effect of suppressing the formation of oxides by fusing with oxygen in the plasma flow PF.
  • Ar has a plasma stabilization effect. Ar is an element which is easily converted to plasma, and a stable plasma can be obtained by increasing Ar at the time of initial ignition and the like.
  • the length of the plasma flow PF to be generated and the plasma flow supply angle are not particularly limited, but the length of the plasma flow PF is increased, the diameter of the plasma flow PF is increased, and the angle with respect to the welding portion is reduced. It is possible to cover a wide area in the periphery with plasma flow PF. As a result, the length range of the butt end faces w1 and w2 to be shielded is sufficiently secured, which is preferable in that oxidation can be suppressed and welding quality can be secured. Specifically, it is preferable to set the length of the plasma flow to 100 to 500 mm, the plasma diameter to 10 to 35 mm, and the plasma flow supply angle ⁇ (FIG. 2) to 30 ° or less, preferably 20 ° or less.
  • the plasma flow supply angle ⁇ is an angle formed by the central axis line CL of the plasma flow PF when the transport direction (X direction) of the steel plate W is viewed from the side.
  • a cylindrical cover 4a1 is provided at the tip of the plasma flow supply device 4a.
  • the plasma flow supply device 4 which is a precision device in a steel pipe.
  • the plasma flow supply device 4 by adopting a configuration in which the plasma flow supply device 4 is installed in the steel pipe, space constraints due to interference with peripheral devices such as a large number of rolls, coils, or contact tips are avoided. It is possible to supply plasma flow PF at an ideal angle. As a result, a reliable plasma shield is implemented near the V-shaped convergence point which is a welding point of the steel plate W, and welding quality can be improved.
  • the plasma flow PF is blown from the inside of the pipe, the plasma flow PF is not affected by the wind or air flow around the steel pipe.
  • the plasma flow supply device 4 since the plasma flow supply device 4 is disposed in the steel pipe, the above-described interference does not occur, and the plasma flow supply device 4 can be brought close to the welding portion. Therefore, the plasma flow PF sprayed from the plasma flow supply device 4 can be easily kept laminar at the weld position. That is, the Reynolds number at the welding position can be more easily lowered as compared with the conventional structure that sprays from a distant place. Therefore, since the plasma flow PF with little entrainment of outside air can be supplied to the butt end faces w1 and w2, a reliable shielding effect can be exhibited, and the quality of the ERW steel pipe can be further improved.
  • the base 4b shown in FIG. 2 performs position adjustment and inclination angle adjustment of the plasma flow supply device 4a to thereby control the position of the plasma flow PF at the spray destination, the angle of the plasma flow PF with respect to the spray destination, and the plasma flow supply. It is possible to adjust the distance from the vessel 4a to the spray destination. More specifically, the base 4 b includes a drive mechanism (not shown) such as a motor. Then, by operating the drive mechanism, the base 4b is horizontally moved in the housing space 2c, vertically moved up and down in the housing space 2c, tilted in the housing space 2c, and the like. It can be done by combining movements. The operation of the drive mechanism is controlled in accordance with an input signal from a control device (not shown).
  • a control device not shown
  • the cover 6 shown in FIGS. 1 and 2 is a component obtained by bending a rectangular metal plate in an arch at its central position, and is supported by the mandrel 2 via a slide mechanism (not shown).
  • the cover 6 covers the main body portion of the plasma flow supply 4 a from above, including a part of the opening 2 b of the mandrel 2.
  • the portion protruding outward from the cover 6 is only the cover 4a1 portion of the plasma flow supply device 4a.
  • the cover 6 is formed larger than the outer diameter of the mandrel 2 so as not to interfere with the plasma flow supply 4a in consideration of the range of the above-mentioned positional adjustment of the plasma flow supply 4a and the above range of the angular adjustment. ing.
  • the cover 6 can slide along the X direction with respect to the mandrel 2 by the slide mechanism. That is, the cover 6 is slidably movable between a position covering the upper side of the plasma flow supply device 4a and a position sliding on the upstream side in the X direction to fully open the opening 2b. During normal operation of the plasma flow supply device 4a, the cover 6 is at a position covering the upper side of the plasma flow supply device 4a. The cover 6 in this position prevents the cooling water from being applied to the plasma flow supply device 4a. On the other hand, when the plasma flow supply device 4a is accessed for maintenance, the cover 6 is slid to fully open the opening 2b.
  • the sliding motion of the cover 6 may be either manual or motorized.
  • the plasma flow receiving plate 5 is disposed in the housing space 2c of the mandrel 2 and downstream of the plasma flow supply device 4a in the X direction.
  • the plasma flow receiving plate 5 includes a main body 5a and a support 5b for supporting the main body 5a in the housing space 2c.
  • the main body 5a has a rectangular plate shape, and is inclined such that the surface facing the plasma flow supply device 4a is directed downward when viewed from the side.
  • the supporting material 5b is being fixed to the back surface of the main body 5a so that it may support in such an inclined state.
  • the length of the plasma flow PF When the length of the plasma flow PF is increased, it may take time from the start of supply of the plasma flow PF to the stabilization of the plasma flow PF. At this time, when waiting for the plasma flow PF to stabilize in a state where the plasma flow PF is applied to the peripheral equipment or the steel plate W, the peripheral equipment or the steel steel W may be damaged. Therefore, it is preferable to adjust the position and the angle of the plasma flow supply device 4a so that the plasma flow PF does not hit the peripheral equipment or the steel plate W until the plasma flow PF is stabilized.
  • the plasma flow receiving plate 5 for temporarily shielding the plasma flow PF is disposed in front of the plasma flow supply device 4a, and the plasma flow receiving plate 5 is used for plasma flow until the plasma flow PF is stabilized. I am relying on the flow PF.
  • a water-cooled metal plate such as a water-cooled copper plate, a highly heat resistant ceramic, or the like can be used. Since the main body 5a is inclined downward, the plasma flow PF that has hit the surface of the main body 5a is not returned again toward the plasma flow supply device 4a.
  • the protective wall 7 protects the pair of squeeze top rolls 1a and 1b that press the steel plate W so as to join the pair of butting end faces w1 and w2 from the plasma flow PF.
  • the protective wall 7 is interposed between the squeeze top rolls 1a and 1b and the plasma flow supply unit 4a, and shields the plasma flow PF directed from the plasma flow supply unit 4a to the pair of squeeze top rolls 1a and 1b.
  • a water-cooled metal plate such as a water-cooled copper plate, a ceramic with high heat resistance, or the like can be used.
  • the ERW steel pipe manufacturing apparatus of this embodiment performs welding while shielding by supplying the plasma flow PF between the pair of butt end faces w1 and w2 while forming the steel plate W into a tubular shape.
  • This ERW steel pipe manufacturing apparatus includes a mandrel 2 and a plasma flow supply device 4a provided on the mandrel 2 for supplying a plasma flow PF.
  • the plasma flow supply device 4 a is accommodated in the mandrel 2.
  • a part of the plasma flow supply device 4a may be out of the mandrel 2 or the plasma flow supply The vessel 4 a may be completely out of the mandrel 2.
  • the ERW steel pipe manufacturing apparatus of the present embodiment further includes the plasma flow receiving plate 5 that temporarily blocks the supply of the plasma flow PF. Further, in the ERW steel pipe manufacturing apparatus of the present embodiment, at least a part of the plasma flow receiving plate 5 is accommodated in the mandrel 2. In this embodiment, the case where substantially the whole of the plasma flow receiving plate 5 is accommodated in the mandrel 2 is illustrated. However, not limited to this configuration, a configuration in which the plasma flow receiving plate 5 is partially out of the mandrel 2 or a configuration in which the entire plasma flow receiving plate 5 is out of the mandrel 2 may be employed.
  • the ERW steel pipe manufacturing apparatus of this embodiment is further provided with the cover 6 which covers at least one part of plasma flow supply device 4a from upper direction.
  • the cover 6 if it can prevent that a cooling water is applied to the plasma flow supply device 4a, although the structure which covers only a part of plasma flow supply device 4a is also employable, it is the plasma flow like this embodiment. It is more preferable to cover the whole of the feeder 4a.
  • the ERW steel pipe manufacturing apparatus of the present embodiment further includes a base (adjustment mechanism) 4 b for adjusting at least one of the relative position and the relative angle of the plasma flow supply device 4 a with respect to the mandrel 2.
  • the following electric resistance welded steel pipe manufacturing method is implemented using the electric resistance welded pipe manufacturing apparatus which has the said structure. That is, in the electric resistance welded steel pipe manufacturing method of the present embodiment, welding is performed while shielding and feeding the plasma flow PF to the pair of butting end faces w1 and w2 while forming the steel plate W into a tubular shape. Then, there is a step of supplying a plasma flow PF toward the pair of butting end faces w1 and w2 from the inside of the tubular steel plate W.
  • the electric resistance welded steel pipe manufacturing method of the present embodiment further includes the step of temporarily shielding the plasma flow PF going between the pair of butting end faces w1 and w2 before the supply of the plasma flow PF is started. Further, in the electric resistance welded steel pipe manufacturing method of the present embodiment, when the center line CL of the plasma flow PF is viewed from the side, the angle between the center line CL and the direction parallel to the feeding direction of the steel plate W is 30 ° or less ing.
  • the ERW steel pipe manufacturing apparatus of the present embodiment differs from the configuration of the first embodiment in that a movable plasma flow receiving plate 15 shown in FIG. 3 is provided instead of the plasma flow receiving plate 5.
  • the plasma flow receiving plate 15 of the present embodiment is disposed in the housing space 2 c of the mandrel 2 and on the downstream side in the X direction from the plasma flow supply device 4 a.
  • the plasma flow receiving plate 15 includes a main body 15 a and a moving mechanism (not shown) for supporting the main body 15 a so as to be able to move up and down in the housing space 2 c.
  • the main body 15a is a rectangular plate when viewed from the front and in an arc shape when viewed from the side, and is inclined so that the concave facing the plasma flow supply device 4a is directed downward when viewed from the side.
  • the said moving mechanism is being fixed to the back surface of the main body 15a so that it may support in such an inclined state.
  • the shielding position upper position shown by a solid line
  • the position other than the shielding position lower position shown by an imaginary line
  • the plasma flow PF is applied to the main body 5a by changing the inclination angle of the plasma flow supply device 4a from the start of the supply of the plasma flow PF to the stabilization of the plasma flow PF, whereby peripheral equipment Damage to the steel plate W, etc. was prevented.
  • the inclination angle of the plasma flow supply device 4a is constant, and the plasma flow PF at the start of the supply is started by moving the main body 15a upward by the moving mechanism It prevents hitting peripheral equipment and steel plate W etc. Then, after the plasma flow PF is stabilized, the main body 15a is moved downward by the moving mechanism to permit the supply of the plasma flow PF to the weld.
  • a water-cooled metal plate such as a water-cooled copper plate, a highly heat resistant ceramic, or the like can be used.
  • the configuration is described in which the plasma flow PF is supplied to the welded portion only from within the steel plate W, but if necessary, the plasma flow PF is added to the welded portion from outside the steel plate W in addition to the steel plate W. You may employ
  • the plasma flow is supplied at an ideal angle and distance with respect to the welding portion, and the plasma shield is reliably carried out near the V-shaped convergence point which is the welding point of ERW welding.
  • Industrial applicability is large because the quality of welded steel pipe can be improved and the quality of ERW steel pipe can be improved.

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Abstract

帯状鋼板を管状に成形しつつ、一対の突合せ端面にプラズマ流を供給してシールドしながら溶接を行う電縫鋼管製造装置であって、マンドレルと、前記マンドレルに設けられて前記プラズマ流を供給するプラズマ流供給器と、を備える。

Description

電縫鋼管製造装置及び電縫鋼管製造方法
　本発明は、電縫鋼管製造装置及び電縫鋼管製造方法に関する。
　電縫鋼管の製造においては、一般に、帯状鋼板（以下、単に「鋼板」と称する）を連続的に搬送しながら、多数のロール群により管状に成形し、鋼板の突合せ端面同士をワークコイルによる誘導加熱又はコンタクトチップによる直接通電加熱により溶融させるとともに、スクイズロールにより加圧しながら、突合せ端面間に溶接シームを形成して電縫鋼管とする。
　電縫溶接時には、突合せ端面が大気に曝されるため、その表面に酸化物が生成される。この酸化物が残留した場合、溶接部に、ペネトレーターと称される酸化物に起因する溶接欠陥が発生することがある。この溶接欠陥を抑制する手段として、電縫溶接時の溶接部にプラズマ流を供給するプラズマシールド電縫溶接が知られている。
　例えば特許文献１には、鋼管の電縫溶接時に、突合せ端面に１４００℃以上の還元性高温燃焼炎又は非酸化性高温プラズマ流を所定流速で吹き付けることにより、突合せ端面での酸化物生成を抑制し、かつ酸化物の排出を促進させる方法が開示されている。以下、溶接部にプラズマ流を供給しながら電縫溶接を行う技術を、プラズマシールド電縫溶接と称する。このプラズマシールド電縫溶接は、プラズマそのものにより溶接を行うプラズマ溶接とは、技術思想が根本的に異なる。
　特許文献２には、プラズマジェットを層流又は擬似層流とすることにより、酸化物に起因する溶接欠陥を安定して低減する方法が開示されている。
　プラズマシールド電縫溶接では、溶接部にプラズマガスを供給することにより、鋼板の突合せ端部が加熱、溶融する過程において、イオン化されたプラズマガスによる突合せ端部のシールド作用や、イオン化されたプラズマガスによる還元作用等により、突合せ端部が酸素濃度の低い状態に保持される。その結果、溶接後に酸化物欠陥となる可能性のある突合せ端部の酸化膜の発生を抑制でき、欠陥の少ない溶接が可能となる。
日本国特開２００４－２９８９６１号公報 国際公開第２００８／１０８４５０号
　電縫溶接プロセスは、溶接部周辺に多数のロールや、誘導電流を発生させるためのコイルもしくはコンタクトチップなど、複数の周辺機器が溶接部の周囲に配置された状態で行われる。その際、従来のように、電縫溶接される鋼板の外側からプラズマ流を供給する場合、上記周辺機器と干渉するためにプラズマ流供給装置を適切に設置できない場合がある。仮に設置出来たとしても、溶接部にプラズマ流を理想的な角度や距離で供給できない場合がある。また、外気の風や気流の影響を受けると、プラズマ流によるシールドが適切になされずに酸素の巻き込み量が増え、溶接部の酸化物系欠陥が増え、溶接部の状態が劣化する場合がある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、溶接部の品質を向上させ、電縫鋼管の信頼性を高めることができる、電縫鋼管製造装置及び電縫鋼管製造方法の提供を課題とする。
　本発明者らは、溶接部にプラズマ流を理想的な状態で供給することにより、電縫鋼管の溶接部の品質を向上させる方法について鋭意検討した。その結果、電縫溶接される鋼管の内側から溶接部にプラズマ流を供給することにより、溶接部の品質向上が可能であることを知見した。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様は、帯状鋼板を管状に成形しつつ、一対の突合せ端面にプラズマ流を供給してシールドしながら溶接を行う電縫鋼管製造装置であって、マンドレルと、前記マンドレルに設けられて前記プラズマ流を供給するプラズマ流供給器と、を備える。
（２）上記（１）に記載の電縫鋼管製造装置において、前記プラズマ流供給器の少なくとも一部が、前記マンドレル内に収容されていてもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の電縫鋼管製造装置において、前記プラズマ流の供給を一時的に遮るプラズマ流受け止め板をさらに備えてもよい。
（４）上記（３）に記載の電縫鋼管製造装置において、前記プラズマ流受け止め板の少なくとも一部が、前記マンドレル内に収容されていてもよい。
（５）上記（３）または（４）に記載の電縫鋼管製造装置において、前記一対の突合せ端面に向かう前記プラズマ流を遮る遮蔽位置と、前記遮蔽位置以外の位置との間で前記プラズマ流受け止め板を移動させる移動機構をさらに備えてもよい。
（６）上記（１）～（５）の何れか１項に記載の電縫鋼管製造装置において、前記プラズマ流供給器の少なくとも一部を上方より覆うカバーをさらに備えてもよい。
（７）上記（１）～（６）の何れか１項に記載の電縫鋼管製造装置において、前記一対の突合せ端面同士を接合させるように前記帯状鋼板を加圧する一対のスクイズトップロールと、前記プラズマ流供給器から前記一対のスクイズトップロールに向かう前記プラズマ流を遮蔽する防護壁と、をさらに備えてもよい。
（８）上記（１）～（７）の何れか１項に記載の電縫鋼管製造装置において、前記マンドレルに対する前記プラズマ流供給器の相対位置及び相対角度の少なくとも一方を調整する調整機構をさらに備えてもよい。
（９）本発明の他の態様は、帯状鋼板を管状に成形しつつ、一対の突合せ端面にプラズマ流を供給してシールドしながら溶接を行う電縫鋼管製造方法であって、前記管状をなす前記帯状鋼板の内側より、前記一対の突合せ端面に向けて前記プラズマ流を供給する工程を有する。
（１０）上記（９）に記載の電縫鋼管製造方法において、前記プラズマ流の供給開始前に、前記一対の突合せ端面に向かう前記プラズマ流を一時的に遮蔽する工程をさらに有してもよい。
（１１）上記（９）または（１０）に記載の電縫鋼管製造方法において、前記プラズマ流の中心線を側面視した場合、前記中心線が、前記帯状鋼板の送り出し方向に平行な方向に対してなす角度を３０°以下にしてもよい。
　本発明の上記各態様によれば、プラズマ流供給器をマンドレルに設けたことで、プラズマ流供給器の位置を、管状に形成される鋼板の内側に配置することができる。このようにプラズマ流供給器を鋼管内に配置することで、多数のロールやコイルもしくはコンタクトチップ等の周辺機器との干渉によるスペース制約を回避できる。よって、溶接部となる一対の突合せ端面に対し、理想的な角度及び距離でプラズマ流を供給できる。その結果、電縫溶接の溶接点となるＶ字収束点付近を確実にプラズマシールドすることができ、溶接品質を向上させることができる。また、上記周辺機器との干渉を生じることなく、プラズマ流供給器を一対の突合せ端面に近付けることができるので、プラズマ流供給器から吹き付けるプラズマ流の、一対の突合せ端面位置におけるレイノルズ数を下げることができる。よって、溶接部位置においてプラズマ流を層流に保つことができるので、外気の巻き込みが少なく確実なシールド効果を発揮できる。したがって、外気の風や気流の影響を受けないことに加えて、周囲酸素の巻き込みによる溶接部の酸化物系欠陥の発生を抑えることができるので、電縫鋼管の品質を向上させることができる。
　さらに言うと、作動音を発するプラズマ流供給器を管状の鋼板内に配置するので、従来よりも騒音が抑えられた環境での作業を確保することも可能となる。
本発明の第１実施形態に係る電縫鋼管製造装置の要部を示す図であって、（Ａ）が平面図であり、（Ｂ）が側面図である。 同電縫鋼管製造装置のプラズマ流供給装置を示す図であって、図１（Ｂ）のＡ部拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る電縫鋼管製造装置のプラズマ流供給装置を示す図であって、図１（Ｂ）のＡ部に相当する拡大側面図である。
　本発明の電縫鋼管製造装置及び電縫鋼管製造方法の各実施形態について、図面を参照しながら以下に説明を行う。
［第１実施形態］
　図１に示すように、電縫鋼管は、帯状鋼板Ｗ（以下、単に「鋼板Ｗ」と言う）をＸ方向に沿って送り出しながら多数の成型ロール１によって管状に成形し、さらに、その一対の突合せ端面ｗ１，ｗ２同士を溶接することにより、連続的に製造される鋼管である。
　より具体的に言うと、電縫鋼管を製造する場合には、まず、鋼板Ｗをその長手方向に沿って連続的に搬送しながら、多数の成型ロール１によって管状に成形する。その際、一対の突合せ端面ｗ１，ｗ２を間に挟んでワークコイル（不図示）から通電することにより両突合せ端面ｗ１，ｗ２を加熱し、さらに、多数の成型ロール１中のスクイズトップロール１ａ，１ｂで荷重を加えて、両突合せ端面ｗ１，ｗ２同士を溶融圧着によって溶接する。以上の工程により、電縫鋼管を連続的に製造する。なお、鋼板Ｗは、管状に成形されても溶接前の状態では鋼管として完成していないので、オープン管とも呼ばれる。
　本実施形態の電縫鋼管製造装置は、多数の成型ロール１と、マンドレル２と、ビード切削装置３と、プラズマ流供給装置４と、プラズマ流受け止め板５と、カバー６と、防護壁７とを備えている。そして、一対の突合せ端面ｗ１，ｗ２間を溶接するに際し、管状に成形された鋼板Ｗの内側に設けられたプラズマ流供給装置４で発生させたプラズマ流ＰＦを一対の突合せ端面ｗ１，ｗ２に供給して被覆するプラズマシールドを行う。
　マンドレル２は、鋼板Ｗが管状に成形された際の中心軸線と同軸をなすように鋼板Ｗ内に配置される円柱形状の部品であり、その上流端２ａが支持部材２Ａに接続及び支持されている。支持部材２Ａは、鉛直方向上方から下方に向かって延在する部品であり、その下端２Ａａが、管状に形成される鋼板Ｗ内に至るように配置されている。そして、支持部材２Ａの下端２Ａａに対してマンドレル２の上流端２ａが接続されることで、マンドレル２が水平方向（Ｘ方向）に沿って延在するように支持される。
　マンドレル２の先端（Ｘ方向の下流端）には、電縫鋼管の溶接部内面に生じたビードを除去するためのビード切削装置３が固定されている。よって、ビード切削装置３は、マンドレル２を介して、支持部材２Ａに支持されている。
　図２に示すように、マンドレル２をその長手方向に沿って見た場合のビード切削装置３よりも上流側の位置に、開口２ｂを介して鉛直方向上方に開放された収容空間２ｃが形成されている。この収容空間２ｃ内に、プラズマ流供給装置４が収容されている。収容空間２ｃは、その内部に配置されたプラズマ流供給装置４の位置調整及び傾斜角度を調整するのに十分な広さを有している。
　プラズマ流供給装置４を単純に、管状の鋼板Ｗ内に配置しようとすると、マンドレル２との干渉により配置できないが、本実施形態では、そのマンドレル２の存在を逆に利用してプラズマ流供給装置４の配置を可能としている。
　ビード切削装置３に加えて、インピーダ（不図示）もマンドレル２に支持させることができる。この場合は、マンドレル２の長手方向で溶接部に近い位置に、前記インピーダを巻いたり置いたりすることで配置可能である。
　図２に示すように、プラズマ流供給装置４は、プラズマ流ＰＦを溶接位置の突き合わせ端面ｗ１，ｗ２に向かって吹き付けるプラズマ流供給器４ａと、このプラズマ流供給器４ａをその下方より支持した状態で収容空間２ｃ内に据え付けられえた基台４ｂとを備えている。
　プラズマ流供給器４ａは、カソード及びアノード間に供給したプラズマ作動ガスに電圧を印加してプラズマ流ＰＦを生成する。プラズマ流供給器４ａのカソードは、例えば、水冷構造を有する銅製の本体部と、本体部に挿入された棒状のタングステン製の陰極とから構成される。カソードとアノードとの間は電気的に絶縁されている。アノードは、例えば、水冷構造を有する銅製部材を採用できる。
　なお、本実施形態のプラズマ流供給器４ａは消費電力が約４０ｋＷであり、これは、溶接専用のプラズマ溶接装置の消費電力の約１／１０である。
　前記プラズマ作動ガスは、特に限定されるものではない。例えば、Ｈ２ガス、Ａｒガス、及びＮ２ガスからなる混合ガスが一般的であるが、さらにＨｅガスを含む混合ガス等を用いることもできる。Ｈ２、Ｎ２、Ａｒ、それぞれのガス成分の特徴は、一般的に以下のように言われている。
　Ｈ２は、熱伝達率が高く、ガス全体の熱伝達率を向上させる効果がある。また、プラズマ流ＰＦになったときに酸素キル作用（大気から巻き込んだ酸素を不活性にする作用）があり、プラズマ流ＰＦ中に混入した酸素と結合し、酸化物の生成抑制効果がある。水素は還元作用、つまり酸化抑制作用を有するので、酸素キル作用とあいまって、酸化物の生成を抑制効果する。しかしながら、水素はプラズマ安定性の阻害作用があり、安定したプラズマが得にくいという欠点もある。
　Ｎ２は、質量がＡｒより軽いため、レイノルズ数（Ｒｅ）を低くできる。このため、プラズマ流ＰＦを層流化しやすくする効果がある。また、乖離した窒素には、水素と同様に酸素キル作用があり、プラズマ流ＰＦ中の酸素と融合して酸化物の生成を抑制する効果がある。
　Ａｒは、プラズマ安定化効果がある。Ａｒは、プラズマ化しやすい元素であり、初期着火時などにＡｒを多くすると、安定したプラズマが得られる。
　発生させるプラズマ流ＰＦの長さや、プラズマ流供給角度は特に限定されないが、プラズマ流ＰＦの長さを長くし、プラズマ流ＰＦの径を大きくし、溶接部に対する角度を小さくすることで、溶接部周辺の広い範囲をプラズマ流ＰＦで覆うことが可能となる。これにより、シールドされる突合せ端面ｗ１，ｗ２の長さ範囲が十分に確保されるので、酸化を抑制して溶接品質を確保できる点で好ましい。具体的には、プラズマ流の長さを１００～５００ｍｍ、プラズマ径を１０～３５ｍｍ、プラズマ流供給角度θ（図２）を３０°以下、好ましくは２０°以下とするのが好ましい。ここで、プラズマ流供給角度θは、鋼板Ｗの搬送方向（Ｘ方向）を側面視した場合の、プラズマ流ＰＦの中心軸線ＣＬがなす角度である。
　ところで、鋼板Ｗを管状に成形する成型ロール１を冷却するために、冷却水が供給される。この冷却水がプラズマ流供給器４ａの吹き出し口に直接かからないようにするために、本実施形態では、プラズマ流供給器４ａの先端に、筒状のカバー４ａ１が設けられている。
　従来は、精密機器であるプラズマ流供給装置４を鋼管内に配置する発想が無かった。これに対し、本実施形態では、プラズマ流供給装置４を鋼管内に設置する構成を採用したことで、多数のロールやコイルもしくはコンタクトチップ等の周辺機器との干渉によるスペース制約を受けずに、理想的な角度でプラズマ流ＰＦの供給を可能としている。その結果、鋼板Ｗの溶接点であるＶ字収束点付近に確実なプラズマシールドが実施され、溶接品質を向上させることができる。また、プラズマ流ＰＦを管内側から吹き付けるため、プラズマ流ＰＦが鋼管周辺の風や気流の影響を受けることがない。よって、酸素巻き込みによる溶接部の酸化物系の欠陥発生を抑え、材質が劣化するのを抑止し、もって電縫鋼管の品質を向上させることができる。
　また、作動音を発するプラズマ流供給装置４を管内に配置することにより、従来よりも騒音が抑えられた環境での作業を確保することが可能となる。
　さらに言うと、上述の通り、従来は、鋼管周囲にある周辺機器との干渉を避けるために、プラズマ流供給装置４の位置を溶接部からある程度離す必要があった。これに対し、本実施形態では、鋼管内にプラズマ流供給装置４を配置するため、上記の干渉が生じず、プラズマ流供給装置４を溶接部に近付けることが可能となった。よって、プラズマ流供給装置４から吹き付けるプラズマ流ＰＦを溶接部位置において簡単に層流に保つことができる。すなわち、遠いところから吹き付ける従来構造に比べて、溶接位置でのレイノルズ数をより簡単に下げられる。よって、外気の巻き込みが少ないプラズマ流ＰＦを突合せ端面ｗ１，ｗ２に供給できるので、確実なシールド効果を発揮でき、電縫鋼管の品質をさらに向上させることができる。
　図２に示す前記基台４ｂは、プラズマ流供給器４ａの位置調整及び傾斜角度調整を行うことにより、プラズマ流ＰＦの吹き付け先の位置や、吹き付け先に対するプラズマ流ＰＦの角度や、プラズマ流供給器４ａから吹き付け先までの距離などを調整することが可能になっている。
　より具体的に言うと、基台４ｂは、例えばモータなどの図示されない駆動機構を備えている。そして、前記駆動機構を動作させることにより、基台４ｂを収容空間２ｃ内で水平移動させたり、収容空間２ｃ内で鉛直方向に昇降させたり、収容空間２ｃ内で傾動させたり、さらにはこれらの動きを組み合わせて行うことができる。前記駆動機構の動作は、図示されない制御装置からの入力信号に従って制御される。
　図１及び図２に示す前記カバー６は、矩形の金属板をその中央位置でアーチ状に折り曲げ加工した部品であり、図示されないスライド機構を介してマンドレル２に支持されている。
　カバー６は、マンドレル２の開口２ｂの一部も含めて、プラズマ流供給器４ａの本体部分をその上方から覆っている。平面視した場合、カバー６から外方にはみ出ている部分は、プラズマ流供給器４ａのカバー４ａ１部分のみとなっている。また、カバー６は、プラズマ流供給器４ａの上記位置調整の範囲及び上記角度調整の範囲を考慮して、プラズマ流供給器４ａと干渉しないように、マンドレル２の外径よりも大きめに形成されている。
　カバー６は、前記スライド機構により、マンドレル２に対してＸ方向に沿ってスライド移動可能である。すなわち、カバー６は、プラズマ流供給器４ａの上方を覆う位置と、Ｘ方向の上流側にスライドして開口２ｂを全開させる位置との間でスライド移動可能になっている。
　プラズマ流供給器４ａの通常運転時には、カバー６がプラズマ流供給器４ａの上方を覆う位置にある。この位置にあるときのカバー６は、プラズマ流供給器４ａに冷却水がかかるのを防いでいる。一方、プラズマ流供給器４ａをメンテナンスするためにアクセスする場合には、カバー６をスライドさせて開口２ｂを全開させる。
　カバー６のスライド動作は、手動及び電動の何れでもよい。
　図２に示すように、前記プラズマ流受け止め板５は、マンドレル２の収容空間２ｃ内でかつ、プラズマ流供給器４ａよりもＸ方向の下流側に配置されている。プラズマ流受け止め板５は、本体５ａと、この本体５ａを収容空間２ｃ内に支持する支持材５ｂとを備えている。
　本体５ａは矩形板形状を有し、側面視した場合に、プラズマ流供給器４ａに対向する表面が下向きとなるように傾斜している。そして、このような傾斜状態に支持するよう、本体５ａの裏面に支持材５ｂが固定されている。
　プラズマ流ＰＦの長さを長くすると、プラズマ流ＰＦの供給開始からプラズマ流ＰＦが安定するまでに時間がかかる場合がある。このとき、プラズマ流ＰＦを周辺機器や鋼板Ｗに当てた状態でプラズマ流ＰＦが安定するのを待つと、周辺機器や鋼板Ｗにダメージを与える場合がある。そのため、プラズマ流ＰＦが安定するまでは、周辺機器や鋼板Ｗにプラズマ流ＰＦが当たらないように、プラズマ流供給器４ａの位置や角度を調整することが好ましい。
　しかしながら、鋼板Ｗ内は狭いため、プラズマ流供給器４ａの位置や角度を調整するためのスペースが確保できない場合がある。そのため、本実施形態では、プラズマ流ＰＦを一時的に遮蔽するプラズマ流受け止め板５をプラズマ流供給器４ａの前方に設置し、プラズマ流ＰＦが安定するまでの間、プラズマ流受け止め板５にプラズマ流ＰＦを当てている。プラズマ流受け止め板５の本体５ａとしては、水冷銅板等の水冷金属板や、高耐熱性のセラミック等を用いることができる。
　本体５ａが下向きに傾斜しているので、本体５ａの表面に当たったプラズマ流ＰＦが再び、プラズマ流供給器４ａに向かって戻されることはない。
　図２に示すように、前記防護壁７は、一対の突合せ端面ｗ１，ｗ２同士を接合させるように鋼板Ｗを加圧する一対のスクイズトップロール１ａ，１ｂをプラズマ流ＰＦより保護する。この防護壁７は、スクイズトップロール１ａ，１ｂとプラズマ流供給器４ａとの間に介在し、プラズマ流供給器４ａから一対のスクイズトップロール１ａ，１ｂに向かうプラズマ流ＰＦを遮蔽する。防護壁７としては、水冷銅板等の水冷金属板や、高耐熱性のセラミック等を用いることができる。
　以上説明の本実施形態の骨子を以下に纏める。
　本実施形態の電縫鋼管製造装置は、鋼板Ｗを管状に成形しつつ、一対の突合せ端面ｗ１，ｗ２間にプラズマ流ＰＦを供給してシールドしながら溶接を行う。この電縫鋼管製造装置は、マンドレル２と、マンドレル２に設けられてプラズマ流ＰＦを供給するプラズマ流供給器４ａとを備える。
　また、本実施形態の電縫鋼管製造装置では、プラズマ流供給器４ａの少なくとも一部が、マンドレル２内に収容されている。なお、本実施形態では、プラズマ流供給器４ａの全体がマンドレル２内に収容されている場合を例示したが、この構成のみに限られない。管状に成形された鋼板Ｗの内側にプラズマ流供給器４ａを干渉無く配置できるのであれば、プラズマ流供給器４ａの一部がマンドレル２の外部に出ていてもよいし、または、プラズマ流供給器４ａが完全にマンドレル２の外部に出ていてもよい。
　また、本実施形態の電縫鋼管製造装置は、プラズマ流ＰＦの供給を一時的に遮るプラズマ流受け止め板５をさらに備えている。
　また、本実施形態の電縫鋼管製造装置では、プラズマ流受け止め板５の少なくとも一部が、マンドレル２内に収容されている。本実施形態では、プラズマ流受け止め板５の略全体がマンドレル２内に収容されている場合を例示した。しかし、この構成のみに限らず、プラズマ流受け止め板５が部分的にマンドレル２外に出ている構成や、プラズマ流受け止め板５の全体がマンドレル２外に出ている構成も採用可能である。
　また、本実施形態の電縫鋼管製造装置は、プラズマ流供給器４ａの少なくとも一部を上方より覆うカバー６をさらに備えている。なお、カバー６としては、プラズマ流供給器４ａに冷却水がかかるのを防げるのであれば、プラズマ流供給器４ａの一部分のみを覆う構成も採用可能であるが、本実施形態のようにプラズマ流供給器４ａの全体を覆う構成の方がより好ましい。
　また、本実施形態の電縫鋼管製造装置は、一対の突合せ端面ｗ１，ｗ２同士を接合させるように鋼板Ｗを加圧する一対のスクイズトップロール１ａ，１ｂと、プラズマ流供給器４ａから一対のスクイズトップロール１ａ，１ｂに向かうプラズマ流ＰＦを遮蔽する防護壁７と、をさらに備えている。
　また、本実施形態の電縫鋼管製造装置は、マンドレル２に対するプラズマ流供給器４ａの相対位置及び相対角度の少なくとも一方を調整する基台（調整機構）４ｂをさらに備えている。
　さらに、上記構成を有する電縫鋼管製造装置を用いて、下記の電縫鋼管製造方法を実行する。
　すなわち、本実施形態の電縫鋼管製造方法は、鋼板Ｗを管状に成形しつつ、一対の突合せ端面ｗ１，ｗ２にプラズマ流ＰＦを供給してシールドしながら溶接を行う。そして、管状をなす鋼板Ｗの内側より、一対の突合せ端面ｗ１，ｗ２に向けてプラズマ流ＰＦを供給する工程を有する。
　また、本実施形態の電縫鋼管製造方法は、プラズマ流ＰＦの供給開始前に、一対の突合せ端面ｗ１，ｗ２間に向かうプラズマ流ＰＦを一時的に遮蔽する工程をさらに有する。
　また、本実施形態の電縫鋼管製造方法では、プラズマ流ＰＦの中心線ＣＬを側面視した場合、中心線ＣＬが、鋼板Ｗの送り出し方向に平行な方向に対してなす角度を３０°以下にしている。
［第２実施形態］
　続いて、本発明の第２実施形態について図３を参照しながら以下に説明する。図３及び以下の説明においては、上記第１実施形態で説明した各構成要素と同じ構成要素については同一符号を付し、説明を省略する。以下、主に上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
　本実施形態の電縫鋼管製造装置は、前記プラズマ流受け止め板５に代えて、図３に示す移動式のプラズマ流受け止め板１５を備えた点が、上記第１実施形態の構成と相違している。
　本実施形態のプラズマ流受け止め板１５は、マンドレル２の収容空間２ｃ内でかつ、プラズマ流供給器４ａよりもＸ方向の下流側に配置されている。プラズマ流受け止め板１５は、本体１５ａと、この本体１５ａを収容空間２ｃ内で上下動可能に支持する移動機構（不図示）とを備えている。
　本体１５ａは、正面視した場合に矩形でかつ、側面視した場合に円弧状をなす板材であり、側面視した場合に、プラズマ流供給器４ａに対向する凹面が下向きとなるように傾斜している。そして、このような傾斜状態に支持するよう、本体１５ａの裏面に前記移動機構が固定されている。
　そして、前記移動機構により、本体１５ａを、一対の突合せ端面ｗ１，ｗ２に向かうプラズマ流ＰＦを遮る遮蔽位置（実線で示す上方位置）と、前記遮蔽位置以外の位置（仮想線で示す下方位置）との間で本体１５ａを移動させる。
　上記第１実施形態では、プラズマ流ＰＦの供給開始からプラズマ流ＰＦが安定するまでの間、プラズマ流供給器４ａの傾斜角度を変えてプラズマ流ＰＦを前記本体５ａに当て、これにより、周辺機器や鋼板Ｗ等の損傷を防いでいた。
　一方、本実施形態では、プラズマ流供給器４ａの傾斜角度は一定で溶接部を向いたままとし、本体１５ａの方を前記移動機構によって上方に移動させることで、供給開始時のプラズマ流ＰＦが周辺機器や鋼板Ｗ等に当たるのを防いでいる。そして、プラズマ流ＰＦが安定した後は、本体１５ａを前記移動機構によって下方に移動させることで、溶接部へのプラズマ流ＰＦの供給を許可する。
　なお、本体１５ａとしては、前記本体５ａと同様に、水冷銅板等の水冷金属板や、高耐熱性のセラミック等を用いることができる。
　以上、本発明の各実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。また、上述した各実施形態及びその変形は、互いに適宜組み合わせることができる。
　なお、上記実施形態では、鋼板Ｗ内のみからプラズマ流ＰＦを溶接部に供給する構成を説明したが、必要に応じ、鋼板Ｗ内に加えて鋼板Ｗ外から溶接部に対してプラズマ流ＰＦを吹き付ける構成を採用してもよい。
　本発明によれば、溶接部に対して理想的な角度や距離でプラズマ流を供給し、電縫溶接の溶接点であるＶ字収束点付近に確実にプラズマシールドが実施されることにより、電縫鋼管の溶接品質を向上させ、電縫鋼管の品質を向上させることができるので、産業上の利用可能性は大きい。
　１ａ，１ｂ　スクイズトップロール
　２　マンドレル
　４ａ　プラズマ流供給器
　４ｂ　基台（調整機構）
　５，１５　プラズマ流受け止め板
　６　カバー
　７　防護壁
　ＰＦ　プラズマ流
　Ｗ　鋼板（帯状鋼板）
　ｗ１，ｗ２　突合せ端面

Claims (11)

  1. 　帯状鋼板を管状に成形しつつ、一対の突合せ端面にプラズマ流を供給してシールドしながら溶接を行う電縫鋼管製造装置であって、
    　マンドレルと、
    　前記マンドレルに設けられて前記プラズマ流を供給するプラズマ流供給器と、
    を備えることを特徴とする電縫鋼管製造装置。
  2. 　前記プラズマ流供給器の少なくとも一部が、前記マンドレル内に収容されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の電縫鋼管製造装置。
  3. 　前記プラズマ流の供給を一時的に遮るプラズマ流受け止め板をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電縫鋼管製造装置。
  4. 　前記プラズマ流受け止め板の少なくとも一部が、前記マンドレル内に収容されている
    ことを特徴とする請求項３に記載の電縫鋼管製造装置。
  5. 　前記一対の突合せ端面に向かう前記プラズマ流を遮る遮蔽位置と、前記遮蔽位置以外の位置との間で前記プラズマ流受け止め板を移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする請求項３または４に記載の電縫鋼管製造装置。
  6. 　前記プラズマ流供給器の少なくとも一部を上方より覆うカバーをさらに備えることを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の電縫鋼管製造装置。
  7. 　前記一対の突合せ端面同士を接合させるように前記帯状鋼板を加圧する一対のスクイズトップロールと、
    　前記プラズマ流供給器から前記一対のスクイズトップロールに向かう前記プラズマ流を遮蔽する防護壁と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の電縫鋼管製造装置。
  8. 　前記マンドレルに対する前記プラズマ流供給器の相対位置及び相対角度の少なくとも一方を調整する調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の電縫鋼管製造装置。
  9. 　帯状鋼板を管状に成形しつつ、一対の突合せ端面にプラズマ流を供給してシールドしながら溶接を行う電縫鋼管製造方法であって、
    　前記管状をなす前記帯状鋼板の内側より、前記一対の突合せ端面に向けて前記プラズマ流を供給する工程
    を有することを特徴とする電縫鋼管製造方法。
  10. 　前記プラズマ流の供給開始前に、前記一対の突合せ端面に向かう前記プラズマ流を一時的に遮蔽する工程
    をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の電縫鋼管製造方法。
  11. 　前記プラズマ流の中心線を側面視した場合、前記中心線が、前記帯状鋼板の送り出し方向に平行な方向に対してなす角度が３０°以下である
    ことを特徴とする請求項９または１０に記載の電縫鋼管製造方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102295379B1 (ko) * 2018-01-22 2021-08-31 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 용접 조업 감시 시스템 및 용접 조업 감시 방법
CN113798719B (zh) * 2021-11-16 2022-02-11 四川富士电机有限公司 一种用于雨刮器支撑杆件的焊接装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5650579U (ja) * 1979-09-27 1981-05-06
JPH0523867A (ja) * 1991-07-19 1993-02-02 Nippon Steel Corp 電縫鋼管溶接部の溶接欠陥防止方法
JP2004298961A (ja) 2003-03-19 2004-10-28 Nippon Steel Corp 溶接部品質の優れた電縫鋼管の製造方法
WO2008108450A1 (ja) 2007-03-02 2008-09-12 Nippon Steel Corporation 電縫鋼管の製造方法および高Ｓｉまたは高Ｃｒ含有電縫鋼管
JP2013107122A (ja) * 2011-11-24 2013-06-06 Tetsuo Harada 電縫鋼管製造方法とその製造装置及び電縫鋼管

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4348403B1 (ja) * 2008-03-14 2009-10-21 新日本製鐵株式会社 電縫鋼管の内面ビード切削装置
EP3269490A4 (en) * 2015-03-10 2018-11-14 JFE Steel Corporation Method of monitoring manufacturing status of electric resistance welded pipe, device for monitoring manufacturing status of electric resistance welded pipe, and method of manufacturing electric resistance welded pipe

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5650579U (ja) * 1979-09-27 1981-05-06
JPH0523867A (ja) * 1991-07-19 1993-02-02 Nippon Steel Corp 電縫鋼管溶接部の溶接欠陥防止方法
JP2004298961A (ja) 2003-03-19 2004-10-28 Nippon Steel Corp 溶接部品質の優れた電縫鋼管の製造方法
WO2008108450A1 (ja) 2007-03-02 2008-09-12 Nippon Steel Corporation 電縫鋼管の製造方法および高Ｓｉまたは高Ｃｒ含有電縫鋼管
JP2013107122A (ja) * 2011-11-24 2013-06-06 Tetsuo Harada 電縫鋼管製造方法とその製造装置及び電縫鋼管

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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