JPS5935688B2 - 電縫鋼管の素管成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、帯板中央部を成形の進行と共に下降させなが
ら帯板を円筒状に成形した後、タンデム型フィンバスロ
ールにより管周方向に圧下して素管に仕上成形する電縫
鋼管の素管成形方法に係り、特に、ケージロールを用い
て素管を成形する電縫鋼管の素管成形過程に適用するに
好適な、素管継目エッジ部のエッジウェーブ発生並びに
素管長手方向のそり発生を同時に防止することができる
電縫鋼管の素管成形方法に関する。

一般に、ケージロール成形による電縫鋼管は、次のよう
にして製造されている。

即ち、第１図及び第２図に示す如く、帯板１０は、成形
初期、中期のプレーグダウンロール１２、エッジフォー
ミングロール１４、アウトサイドケージロール１６、イ
ンサイドケージロール１８にて逐次円筒形状に成形され
た後、仕上成形ロールである、トップロール２０ａ、２
２ａ、２４ａ）サイドロール２０ｂ、２２ｂ、２４ｂ）
ボトムロール２０ｃ、２２ｃ、２４ｃから成るタンデム
型のフィンバスロール２０、２２、２４にて管周方向に
圧下されることにより、エッジ部１０ａの安定な成形を
図りつつ所定の管形状寸法の素管２６に仕上成形される
。第３図に、第１フィンバスロール２０における素管成
形状態の概略を示す。タンデム型フィンバスロール２０
、２２、２４により管周方向に圧下された素管２６は、
継目両エッジ部２６ａが高周波加熱され、トップロール
２８ａ）サイドロール２８ｂ）ボトムロール２８ｃから
なるスクイズロール２８によりアプセツト溶接されて電
縫鋼管２９となる。尚、このケージロール成形において
は、通常、成形初期及び中期において、第２図及び第４
図Ａ、Ｂに示す如く、帯板１０の中央部１０ｂを成形の
進行と共にベースラインＢＬ迄下降させてゆく、いわゆ
るダウンビル成形が行なわれており、帯板のエツジ部１
０ａと中央部１０ｂのたどる軌跡長の差を少なくして、
エツジ部１０ｂの長手方向伸びを抑制している。更に、
連続した多数のアウトサイドゲージロール１６によつて
、エツジ部１０ａを連続的に拘束支承した滑らかな曲げ
成形が行なわれている。このようなダウンビル成形を伴
なうケージロール成形によれば、第５図に示すような、
従来の、ブレイクダウンロール３０、サイドクラスタロ
ール３２及びフインパスロール３４を用いて、帯板１０
から素管２６を成形するステツプロール成形に比べて、
成形初期、中期におけるエツジウエーブ１０ｃの発生が
殆んど無いという特徴を有する。

しかしながら、このケージロール成形においても、成形
末期、即ち仕上成形過程に当るフインパス成形域におい
ては、成形初期、中期の成形で伸ばされた帯板エツジ部
１０ａに長手方向圧縮力が作用する場合が有り、この圧
縮力が帯板エツジ部１０ａの座屈応力限界を越える場合
には、エツジウエーブが発生することがあつた。一般に
、素管エツジ部の成形状態が溶接部形状品質に与える影
響は大きく、従つて、特に、エツジウエーブに起因する
溶接部形状品質の低下、並びに材料歩留り、生産性の低
下は、重要な問題となつていた。そこで、前記のような
ケージロール成形では、帯板１０のダウンビル量ＤＨ）
タンデム型フインパスロールのトータルリダクシヨンＲ
及びそのリダクシヨン配分等の組み合わせが極めて重要
な成形条件となつているが、この組み合わせは一義的に
は定まらず無数に有り、従来は、経験的に種々の成形条
件を採用しているのが実情である。しかしながら、定量
的な把握は不十分であり、成形条件の適正な組み合わせ
の選択が難しく、実操業では依然として成形条件の選択
ミスによりエツジウエーブが発生することが有り、特に
、未経験サイズの管を造管する場合には、その成形条件
の選択が難しく、エツジウエーブ発生頻度も高い傾向に
あつた。又、前記のような素管成形方法においては、前
記成形域におけるダウンビル条件及びフインパス成形条
件の選定如何によつては、第６図Ａ或いはＢに示す如く
、フインパス成形後、素管２６の長手方向にそりを生じ
る場合があつた。

図において、Ｓはシーム部である。従来は、この素管の
そりを、後工程のサイジングロールにて定型、矯正して
いたが、この定型、矯正のためのサイジングロール設定
条件の選択は、本ロールが最終成形ロールであり、管の
製品形状寸法精度を決定するため、極めて難しいものと
なつていた。このように、従来は、フィンパス成形条件
、ダウンビル条件の選定等により、素管長手方向のそり
を防止するというような成形管理は行なわれておらず、
素管に生じたそりは、後工程でのサイジングロールで矯
正するようにしていたため、矯正作業時間の増加による
生産性の低下、並びに矯正不良による形状寸法精度の低
下が生じ、大きな問題となつていた。なお、前記のよう
な素管継目エツジ部のエツジウエーブ発生成いは素管長
手方向のそり発生をそれぞれ防止するべく、それぞれに
適した適正成形条件範囲を選定することも考えられるが
、いずれか一方の発生を防止することができなかつたり
、或いは、適正成形条件範囲が複雑化して適正成形条件
の選択が困難となつたりする恐れがあつた。本発明は、
前記従来の欠点を解消するべくなされたもので、適正成
形条件の選択が容易である比較的単純な適正成形条件範
囲により、素管継目エツジ部のエツジウエーブ発生並び
に素管長手方向のそり発生を、同時に、且つ、確実に防
止することができ、従つて、溶接部形状品質及び形状寸
法精度が共に優れた電縫鋼管を安定して製造することが
できる電縫鋼管の素管成形方法を提供することを目的と
する。本発明は、帯板中央部を成形の進行と共に下降さ
せながら帯板を円筒状に成形した後、タンデム型フイン
パスロールにより管周方向に圧下して素管に仕上成形す
る電縫鋼管の素管成形方法において、ダウンビル係数η
を、０．３〜 １．２５の範囲内の値とし、フインパス
トータルリダクシヨンＲを、０．５５〜 １．２５％の
範囲内で、且つ、ηの値に革じて、ほぼη＝１．０５を
最低点、η＝ ０．５を中間屈折点として下限がほぼ直
線的に上昇し、ほぼη＝ ０．６を最高点、η＝ １．
２を中間屈折点として上限がほぼ直線的に下降する許容
範囲内の値とし、更に、第１フインパスリダクシヨン配
分率δを、７５％以上で、且つ、ηの値に応じて、ほぼ
η＝０．４５〜 １．２を最低線として下限がほぼ直線
的に上昇する許容範囲内の値として素管を成形すること
により、前記目的を達成したものである。

以下図面を参照して、本発明を詳細に説明する。素管エ
ツジ部２６ａに発生するエツジウエーブ並びに素管長手
方向のそり発生は、帯板１０のダウンビル量ＤＨと、フ
インパス成形条件（フインパストータルリダクシヨンＲ
）リダクシヨン配分）に起因するものと考えられ、実操
業では、これらの成形条件の適正な組合せを選択するこ
とが重要なことは、経験的に知られている。本発明は、
ケージロール成形におけるエツジウエーブ並びにそり発
生の無い適正な成形条件範囲を得るべくなされたところ
の発明者等の数多くの実験・研究の結果に基づいてなさ
れたものであり、帯板のダウンビル量ＤＨ）タンデム型
フインパスロールのトータルリダクシヨンＲ）フインパ
スリダクシヨン配分の３成形条件因子によつて、エツジ
ウエーブ並びにそり発生の無い適正成形条件範囲を明ら
かにしたものである。発明者等の実験・研究の結果得ら
れた適正成形条件範囲は次の通りである。

即ち、まずダウンビル量（ここでは、ダウンビル量ＤＨ
を製品管外径Ｄで割つたダウンビル係数η＝ＤＨ／Ｄで
示す）と、フインパストータルリダクシヨンＲ（フイン
パスロールを有する各スタンドのリダクシヨンＲｉを全
スタンドについて合計したもの Σ Ｒｉスタンド出側
素管外周長１ｉｉ＝１を用いて、ｒｌ＝１００１ｎ（１
ｉ−１／１ｉ）で表わされる）によつて決定される、エ
ツジウエーブ並びにそりが発生しない第１の適正成形条
件範囲（Ｉ）は、第７図に示す如く、ダウンビル係数η
が、０．３〜 １．２５の範囲内であり、フインパスト
ータルリダクシヨンＲが、０．５５〜１．２５％の範囲
内で、且つηの値に応じて、ほぼη＝ １．０５を最低
点、η＝ ０．５を中間屈折点として下限がほぼ直線的
に上昇し、ほぼη＝ ０．６を最高点、η＝ １．２を
中間屈折点として上限がほぼ直線的に下降するものであ
つた。

この第１の適正成形条件範囲Ｈ）を概略的に数式で表わ
すと、次式に示す如くとなる。ここで、（１）式は第Ｔ
図における実線Ａに対応し、（２式は同じく実線Ｂに対
応し、（３）式は同じく実線Ｃに対応し、（４）式は同
じく実線Ｄに対応し、（５）式は同じく実線Ｅに対応し
、（６）式は同じく実線Ｆに対応している。第７図から
明らかな如く、ほぼη＝ ０．６〜１．０５を中心とし
て、ダウンビル量（ダウンビル係数η）が大きい場合或
いは小さい場合では、適正フインパストータルリダクシ
ヨンＲの範囲が共に小さくなることがわかる。

この第１の適正成形条件範囲（Ｉ）を逸脱する場合には
、エツジウエーブ或いはそりの発生が顕著になり、又、
素管エツジ部の管周方向座屈或いは管形状不良を発生す
る場合がある。一方、ダウンビル量ＤＨ（ダウンビル係
数η）と、フインパスリダクシヨン配分の関係では、研
究の結果、エツジウエーブ並びにそりの発生は、主に第
１フインパスリダクシヨン配分の影響が大きく、第２フ
インパス、第３フインパスのリダクシヨン配分の影響は
比較的小さいことが判明した。

このような知見に基いて実験したところ、ダウンビル係
数ηで表わすダウンビル量ＤＨと第１フインパスリダク
シヨン配分率δ（＝ ．， ）によつて決定されるエツ
ジウエーブ並びにそり発生の無い第２の適正成形条件範
囲（）は、第８図に示す如く、ダウンビル係数ηが、同
じく０．３〜１．２５の範囲内であり、第１フインパス
リダクシヨン配分率δが７５％以上で、且つ、ηの値に
応じて、ほぼη＝０．４５×１．２を最低線として下限
がほぼ直線的に上昇するものであつた。この第２の適正
成形条件範囲（）を概略的に数式で表わすと、次式に示
す如くとなる。ここで、（７）式は第８図における実線
Ｇに対応し、（８）式は同じく実線Ｈに対応し、（９）
式は同じく実線Ｉに対応している。

この第２の適正成形条件範囲（）を逸脱するダウンビル
係数ηと第１フインパスリダクシヨン配分率δを採る場
合には、エツジウエーブ或いはそりの発生が顕著になる
。

以上のように、本発明におけるエツジウエーブ並びにそ
りが共に発生しない適正成形条件範囲は、第１及び第２
の適正成形条件範囲（Ｉ），（）の両範囲を同時に満足
するものであり、この第１及び第２の適正成形条件範囲
（Ｉ），（）を共に逸脱しないダウンビル量、フインパ
ストータルリダクシヨン及び第１フインパスリダクシヨ
ン配分を選定することにより、エツジウエーブ並びにそ
り発生の無い、溶接部形状品質及び形状寸法精度が優れ
た電縫鋼管を安定して製造することができる。

次に、本発明を用いて、適正な成形条件を選定する具体
例について説明する。

例えば、ダウンビル係数η− ０．６のダウンビル成形
を採用した場合には、第Ｔ図から明らかな如く、フイン
パストータルリダクシヨンＲが約０．８〜 １．２５％
の範囲内、且つ、第８図から明らかな如く、第１フイン
パスリダクシヨン配分率δが、７５％〜１００％の範囲
内で、材料歩留りの向上並びにロール疵発生防止を考慮
しながらフインパストータルリダクシヨンＲ及び第１フ
インパスリダクシヨン配分率δを選定する。これによつ
て、エツジウエーブ並びにそりの発生しない優れた素管
の成形が可能である。又、ダウンビル量の選択に関して
は、実操業でのダウンビル設定変更に要する時間の問題
から、本発明によるフインパストータルリダクシヨンＲ
並びに第１フインパスリダクシヨン配分率δの適正 ．
成形条件範囲が比較的広くなるように、ダウンビル量Ｄ
Ｈを選定することも、実操業上では生産性の面で極めて
有益である。本発明による実施例を第Ｔ図及び第８図に
示す。

実験材は、ＡＰＩ規格ＡＰＩ５ＬＸ− Ｘ− ６０相当
で、管の肉厚ｔと管の外径Ｄの比ｔ／Ｄが約１．０％の
高強度電縫鋼管である。図において、○印はエツジウエ
ーブ並びにそりの発生が無い事例、×印はエツジウエー
ブ或いはそりが発生した事例を示したものである。ここ
で、エツジウエーブの有無の判定は、第９図に示す如く
、エツジウエーブの深さｄをエツジウエーブのスパン１
ｓで割つたエツジウエーブ急峻度（ｄ／１１ｓ）によつ
て行なった。即ち、エツジウエーブ急峻度の溶接部品質
への影響を詳細に調査したところ、エツジウエーブ急峻
度（ｄ／１ｓ）が２０×１０−４以下であれば問題にな
らないことが明らかになつたため、エツジウエーブ発生
の有無は、ｄ／１ｓ≦２０×１０−４であればエツジウ
エーブ発生無し、ｄ／１ｓ＞２０×１０−４の時はエツ
ジウエーブの発生有りと評価している。又、素管長手方
向のそりの評価は、第１０図に示す如く、そり測定スパ
ンＬにおけるそり量Ｈを測定することにより、素管のそ
り曲率半径ρを算出し、そり曲率（１／ρ）をそり評価
の指標としている。即ち、製品規格基準を基に、そり曲
率１／ρが６．６×１０−７（ｎ−１）以下であれば、
そり発生無しと評価している。尚、第Ｔ図に示すエツジ
ウエーブ並びにそり発生の無い○印における第１フイン
パスリダクシヨン配分率δは、第８図に示す適正第１フ
インパスリダクシヨン配分率範囲を逸脱しないものとさ
れている。前記実施例においては、本発明が、ケージロ
ール式電縫鋼管成形ミルに適用されていたが、本発明の
適用範囲はこれに限定されず、第５図に示したようなス
テツプロール成契約いはステツプロール成形とケージロ
ール成形を組み合せたセミケージロール成形においても
、ダウンビル成形を採用する場合には、本発明が同様に
適用できることは明らかである。以上説明したとうり、
本発明によれば、適正成形条件の選択が容易である比較
的単純な適正成形条件範囲を逸脱しない帯板のダウンビ
ル量、タンデム型フインパスロールのフインパストータ
ルリダクシヨン及び第１フインパスリダクシヨン配分率
を選定することにより、素管継目エツジ部のエツジウエ
ーブ発生並びに素管長手方向のそり発生を、同時に、且
つ、確実に防止することができ、従つて、溶接部形状品
質及び形状寸法精度が共に優れた電縫鋼管を安定して製
造することができる。

又、従来行なつていた後工程のサイジングロールによる
そり矯正作業を省略することが可能となり、作業能率及
び生産性が向上するという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ケージロール式電縫鋼管成形ミルにおける電
縫鋼管の素管成形過程を示す平面図、第２図は、同じく
正面図、第３図は、第２図のＩ−Ｉ線に沿う拡大断面図
、第４図Ａ，Ｂは、帯板の成形状態及びダウンビル成形
状態を模式的に示す平面図及び正面図、第５図は、従来
のステツプロール式電縫鋼管成形ミルにおいてエツジウ
エーブが発生している状態を示す平面図、第６図Ａ，Ｂ
は、そり或いは逆ぞりが発生した素管を示す斜視図、第
７図は、本発明に係る電縫鋼管の素管成形方法の実施例
におけるダウンビル係数ηとフインパストータルリダク
シヨンＲの適正成形条件範囲（Ｉ）を示す線図、第８図
は、同じく、ダウンビル係数ηと第１フインパスリダク
シヨン配分率δの適正成形条件範囲（）を示す線図、第
９図は、エツジウエーブの評価方法を示す模式図、第１
０図は、素管のそりの測定方法を示す斜視図である。 １０・・・・・・帯板、１０ａ・・・・・・エツジ部、
１０ｂ・・・・・・中央部、１２・・・・・・ブレイク
ダウンロール、１４・・・・・・エツジフオーミングロ
ール、１６・・・・・・アウトサイドケージロール、１
８・・・・・・インサイドケージロール、２０，２２，
２４・・・・・・フインパスロール、２６・・・・・・
素管、２６ａ・・・・・・エツジ部、２８・・・・・・
スクイズロール、２９・・・・・・電縫鋼管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 帯板中央部を成形の進行と共に下降させながら帯板
   を円筒状に成形した後、タンデム型フィンパスロールに
   より管周方向に圧下して素管に仕上成形する電縫鋼管の
   素管成形方法において、ダウンヒル係数ηを、０．３〜
   １．２５の範囲内の値とし、フィンパストータルリダク
   ションＲを、０．５５〜１．２５％の範囲内で、且つ、
   ηの値に応じて、ほぼη＝１．０５を最低点、η＝０．
   ５を中間屈折点として下限がほぼ直線的に上昇し、ほぼ
   η＝０．６を最高点、η＝１．２を中間屈折点として上
   限がほぼ直線的に下降する許容範囲内の値とし、更に、
   第１フィンパスリダクション配分率δを、７５％以上で
   、且つ、ηの値に応じて、ほぼη＝０．４５〜１．２を
   最低線として下限がほぼ直線的に上昇する許容範囲内の
   値として素管を成形することにより、素管継目エッジ部
   のエッジウェーブ発生並びに素管長手方向のそり発生を
   同時に防止するようにしたことを特徴とする電縫鋼管の
   素管成形方法。