(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼帯の管状成形装置、エッジ予熱装置、電流の周波数が切り替え可能なエッジ加熱装置、スクイズロール、管体の溶接ビード切削装置、冷却装置、及び切断装置を順次配列した上流工程と、管体の径や肉厚の調整を行なう後処理装置を並列に配置した下流工程と、上流工程から必要に応じて選択した下流工程へ管体を搬送する鋼管の搬送系路切替装置とで形成した造管ラインにおいて、
前記鋼管の搬送系路切替装置は、管体の長手方向に複数分割してなり、且つ管体をただ通過させるラインとビードブローや検査を行なうラインとを上下に配設し、通過させる管体の種類に応じて上下位置を切り替える昇降装置を備えると共に、前記管体をただ通過させるラインは、管体の進行方向に向け平面視で曲がった搬送系路とし、前記ビード・ブローや検査を行なうラインは、上流工程から受け入れた管体をビード・ブロー装置や検査装置へ横送り自在な搬送系路としたことを特徴とする造管ラインにおける鋼管の搬送系路切替装置。
【請求項２】
前記平面視で曲がった搬送系路の曲率半径を、搬送される管体の表面歪みがその降伏歪み以下となる大きさとしたことを特徴とする請求項１記載の造管ラインにおける鋼管の搬送系路切替装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、造管ラインにおける鋼管の搬送系路切替装置に係わり、特に、同一の装置を利用して「電縫鋼管」と「固相圧接鋼管」とを製造する造管ラインにおいて有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、電縫鋼管は、帯鋼を成形用ロールへ連続的に供給し、円筒状に成形して継ぎ目が開いた所謂「オープン管」とし、続いて該継ぎ目として互いに突き合わせた帯鋼幅方向の両端面にそれぞれ電極を配置して通電し、電気抵抗に起因して発生するジュール熱で鋼の融点以上に加熱してから、スクイズ・ロールと称されるロールで該両端面を加圧、溶接して製造される（例えば、第３版、鉄鋼便覧の第III巻、（２）1056〜1092頁参照）。また、近年は、その電気抵抗溶接用電極に代え、管に接触することなく管の周囲に誘導コイルを設け、高周波誘導で加熱するようになっている。
【０００３】
上記高周波誘導による電縫鋼管の製造方法では、オープン管の突き合せた両端面を鋼の融点以上に加熱するため、電磁力の影響により溶鋼が流動し、生成した酸化物が溶接部に噛み込まれ、ペネトレータ等の溶接欠陥、あるいは溶鋼飛散（フラッシュ）が発生し易いという問題があった。また、両端面を鋼の融点以上に加熱するため、溶接時に、溶融した鋼が管の内外面に排出されビード（余盛）が形成される。そのため、溶接後に管内外面の溶接ビードの除去が必要であり、ほとんどが切削用バイトで切削してから、エア・ブロー等で切削ビード屑を除去している。
【０００４】
このようなことから、電縫鋼管の製造方法では、ビード切削がネックとなり、高速な造管ができず、生産性が低いという問題があった。また、鋼管の製品寸法に合わせた成形ロールを用いなければならず、所謂小ロット・多品種生産に対応できないという問題もあった。
【０００５】
これらの電縫鋼管製造上の問題点を解消するため、本出願人は、先に特開平１０−７１４２２号公報にて、加熱温度を低くして継ぎ目を圧接する所謂「固相圧接」を用いた鋼管の製造方法及び設備列（以下、造管ラインともいう）を提案した。そして、その新しい設備列を用いれば、オープン管の突き合せ部を固相圧接が可能な温度域に安定して維持でき、シーム品質及び表面肌に優れた鋼管を、高生産性のもとで製造できるようになった。しかも、均熱炉の下流で絞り圧延機の上流にはインダクション・ヒータを設け、製造する鋼管の品種に対応して温度を調整するようにしたので、小ロット・多品種生産にも、対応できるようになった。
【０００６】
一方、電縫鋼管は、高級品としていまだ捨て難く、特に最近では、結晶粒の微細化を図るため、電縫溶接（前記電気抵抗溶接用電極に代え、管に接触することなく管の周囲に誘導コイルを設け、高周波誘導で加熱）した後に温間でストレッチ・レデューサを通す技術（工程）に注目が集まっている。従って、この技術を実施するには、前記「固相圧接」の設備列の上流側の成形工程及び下流側のストレッチ・レヂューサが兼用できるので、電縫鋼管のための溶接ビードの検査と処理ができれば、該設備列がそのまま利用でき、設備のマルチ・ライン化が達成できる。
【０００７】
そこで、本出願人は、前記した固相圧接の設備で電縫鋼管をも製造できるように鋭意検討し、その設備列を先に特願平１１−０１３７８８号にて出願した。
【０００８】
それは、図５に示すように、帯鋼１を予熱する予熱装置１１と、予熱された帯鋼１を成形加工する成形ロール群５と、成形で得たオープン管の突き合せ部分をそれぞれ別個に誘導加熱するエッジ予熱装置６及びエッジ加熱装置７と、加熱されたオープン管の突き合せ部分を圧するスクイズ・ロール８と、圧接されたシーム部の内外面を平らにするシーム圧延ロール１５と、シーム部を冷却する冷却装置１８と、冷却された鋼管９を再度均一に加熱する均熱炉１２と、該均熱炉１２から出たの温度を調整するインダクション・ヒータ１３と、鋼管９の外径を絞る複数の絞り圧延機１０と、鋼管９を所望長さに切断する切断機（プレス・カッタ１６等）とを順次配列した鋼管製造の設備列において、前記成形ロール群５を各ロールの配置位置を変えてサイズ・フリーとし、前記エッジ加熱装置７に低周波から高周波の電流を切り替え、供給する加熱電源を接続して溶融接合も可能とし、前記シーム圧延ロール１５の上流又は下流にシーム部に生じたビードを切削するバイト１４を設けると共に、前記冷却装置１８の下流に、プレス・カッタ１６で切断された鋼管９を、前記均熱炉１２を通さずに並列している下流工程へ適宜送る切り替へテーブル１７を設けたものである。この設備列によれば、固相圧接鋼管９の製造設備列に電縫鋼管の製造能力も兼ね備えるようにしたので、１つの設備列で適宜各装置を選択、使用して電縫鋼管及び固相圧接鋼管のいずれでも製造できるようになる。また、いずれの鋼管も小ロット・多品種生産が可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記設備列で電縫鋼管を製造する場合、管の内外面に生じたビードを切削し、圧縮空気で吹き飛ばして（以下、ビード・ブローという）除去する必要がある。そのため、溶接後にビード切削、冷却された管体９は、ビードの切削屑をビード・ブローする都合上、プレス・カッタ１６で比較的短い長さ（例えば、十数ｍ以下程度）に切断してから、ビード・ブローされ、さらにその後の下流工程へと流される。その後の下流工程としては、インダクションコイル１３による均熱加熱を施してから、管径を整えるホット・ストレッチ・レデューサ１０であったり、サイザー２２等の他、図示していない精整装置である。そのため、前記設備列では、プレス・カッタ１６の下流に鋼管９の搬送系路を切り換えるテーブル１７を設け、横送りして所望の下流工程への搬送を可能にしている。
【００１０】
一方、圧接鋼管を製造する場合には、前記したようなビード切削、ビード・ブローが必要ないことが多い。そのため、長さを短く切断せずに、長尺（例えば、５０ｍ程度）のまま、後工程へ送る方が、生産速度を落とさずに操業できる。しかしながら、前記切り換えテーブル１７では、そのような長尺の管体９を横送りできず、搬送路の切り換え装置については、まだ改善の余地が残されていた。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑み、管体が長尺、短尺のいかんにかかわらず搬送系路を円滑に変更可能な造管ラインにおける鋼管の搬送系路切換装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、前記設備列において、長尺の管体はビード・ブローさせずに、短尺の管体はビード・ブローを経てから所望の下流工程へ搬送させることに着眼し、鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【００１３】
すなわち、本発明は、鋼帯の管状成形装置、エッジ予熱装置、電流の周波数が切り替え可能なエッジ加熱装置、スクイズロール、管体の溶接ビード切削装置、冷却装置、及び切断装置を順次配列した上流工程と、管体の径や肉厚の調整を行なう後処理装置を並列に配置した下流工程と、上流工程から必要に応じて選択した下流工程へ管体を搬送する鋼管の搬送系路切替装置とで形成した造管ラインにおいて、前記鋼管の搬送系路切替装置は、管体の長手方向に複数分割してなり、且つ管体をただ通過させるラインとビードブローや検査を行なうラインとを上下に配設し、通過させる管体の種類に応じて上下位置を切り替える昇降装置を備えると共に、前記管体をただ通過させるラインは、管体の進行方向に向け平面視で曲がった搬送系路とし、前記ビード・ブローや検査を行なうラインは、上流工程から受け入れた管体をビード・ブロー装置や検査装置へ横送り自在な搬送系路としたことを特徴とする造管ラインにおける鋼管の搬送系路切替装置である。また、本発明では、前記平面視で曲がった搬送系路の曲率半径を、搬送される管体の表面歪みがその降伏歪み以下となる大きさとすることが好ましい。
【００１４】
本発明によれば、長尺の管体は切断やビード・ブローせずにそのままの状態で、短尺の管体はビード・ブローを経てから所望の下流工程へ確実に搬送できるようになる。その結果、電縫鋼管と同一の装置を用いて、圧接鋼管が高い生産性を維持して、製造できるようになる。
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明に係る搬送系路切替装置は、造管ラインにおいて上流工程に対して下流工程の装置が並列になっているものであれば、如何なる種類の鋼管を製造するラインにも適用できる。しかし、ここでは、本発明の理解を容易にするため、図５に示した電縫鋼管及び圧接鋼管の両方を製造可能な設備列の切り換えテーブル１７に代えて採用した例で説明する。つまり、鋼帯１の管状成形装置５、エッジ予熱装置６、電流の周波数が切り換えｒ可能なエッジ加熱装置７、スクイズロール８、管体９の溶接ビード切削装置１４、冷却装置１８、及び切断装置（プレス・カッタ１６）を順次配列した上流工程と、管体９の径や肉厚の調整を行なう後処理装置１１、１２，１３、２２を並列に配置した下流工程とで形成した造管ラインにおいて、上流工程から必要に応じて選択した下流工程へ管体９を搬送するための鋼管の搬送系路切替装置である。
【００１６】
まず、本発明に係る鋼管の搬送系路切替装置の全体を平面で図１に示す。それは、図１より明らかなように、管体の長手方向に３分割した鋼管の搬送系路よりなる。この分割された各搬送系路（図１では、３つの分割された領域をＡ〜Ｃパートと称している）は、それぞれ１５〜２０ｍの長さであり、管体の進行方向に一定間隔で配置したローラ２３と、その架台２４とで形成されている。なお、図１に記号２５及び２６で示す搬送系路イ、ロについては、後で説明する。
【００１７】
また、前記Ａ〜Ｃの各パートは、図２〜４の各縦断面から明らかなように、管体９をただ通過させるライン２７とビード・ブローや検査を行なうライン２８とを上下に分けて配設してある。つまり、管体９の種類（例えば、長尺の圧接鋼管は通過のみのライン、短尺の電縫鋼管は、ビード・ブローのライン）に応じて該管体を通過させるラインを選択し、切り替えるためである。そのため、本発明では、上記各図に示したように、ラインの上下位置を切り替える昇降装置２９（例えば、ジャッキ等）を各パートに備え、選択した下流工程への道筋を完成できるようにしてある。
【００１８】
ここで、長い管体をただ通過させるだけならば、分割せずに１本のラインでも良いが、本発明で特に搬送系路を３分割した理由は、比較的短い管体を所望する下流工程へ繋がる搬送系路へ切り換るのに都合が良いこと、及びＡとＣパートでそれぞれ後で述べるような搬送系路切り替えとは別の役割を行なうためである。
【００１９】
また、長尺の管体をただ通過させるライン２７は、管体９の進行方向に向け平面視で曲がった搬送系路としてある。曲げてある理由は、所望の下流工程へ直接搬送できるように配設するからである。なお、この場合、上記曲がった搬送系路の曲率半径は、搬送する管体の表面歪みがその降伏歪み以下となる大きさであることが好ましい。具体的には、１７０ｍｍφの鋼管で、温度によっても異なるが１５０ｍ程度である。それ未満の曲率半径では、管体表面に局部変形が起きる。
【００２０】
次に、上記した搬送系路切り替えと別のＡパートの役割りであるが、それは、この造管ラインから必要に応じて管体を抜き出したり（例えば、ハイドロフォーム成形のようなまったく異なった装置を用いる造管ラインへ素管を供給する）、不良と判断された管体をラインの外へ除外することである。そのため、かかる管体を下流工程からＡパートの除外位置まで戻すため、造管ラインには、前記したような通常の管体の進行方向とは逆になっている搬送系路イ２５、及び搬送系路ロ２６が設けられている。そして、Ａパートへ戻されてきた管体９は、図２に示すように、横送りされてクレードル３５に排出されるようになっている。横送り装置としては、公知の蹴り出し装置（キッカー３０ともいう）、ガイドレール３１、ストッパ３２等で形成させれば良い。
【００２１】
また、本発明では、Ｃパートでは、前記ビード・ブローや検査が行なわれる。そのため、図４より明らかなように、上流工程から受け入れた管体９をビード・ブロー装置や検査装置へ横送り自在になっている。ビード・ブローには、ノズルからエアを管体の軸方向に沿って噴射する公知の方法が利用され、検査は、通常目視及び指触によって行なわれる。さらに、本発明では、Ｃパートの横側に、ビード・ブローや検査が再度必要になった場合の便宜を図るため、そのような管体９を切換装置に搬入できる場所を設けてある。その搬入手段には、図４に示すように、クレーン３３が使用できる。
【００２２】
以上のべたように、本発明では、上流工程に対して、並列させた複数の下流工程を有する造管ラインにおいて、長尺の管体９でも、搬送系路を容易に切り換ることができるようになった。従って、本発明を前記公報記載の造管ラインに採用すれば、圧接鋼管を以前より高能率で製造できるばかりでなく、電縫鋼管をも製造できるようになる。なお、それらの製造に際しては、それぞれ使用しないで良い装置は、運転せずに単に通過させたり、バイパス通路を設けるようにすれば良い。例えば、図５に示すように、帯鋼の予熱装置１１は、電縫鋼管の製造では、使用しないので、バイパス通路３４を経由させるようにしてある。また、鋼管形状の矯正、面取り等の精整装置、印字、結束等の装置は、圧接鋼管及び電縫鋼管で共用できるので、図示していないが、下流工程の最後尾に配置してあることは、言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、１つの設備列で固相圧接鋼管と電縫鋼管とが製造できるようになり、設備建設費用の大幅な削減が可能となる。また、それら鋼管が、小ロットで、且つ多品種であっても対応が可能となり、１設備の所謂マルチ・ライン化が達成できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋼管の搬送系路切替装置の全体を示す平面図である。
【図２】図１の切換装置におけるＡパートの縦断面を示す図である。
【図３】図１の切換装置におけるＢパートの縦断面を示す図である。
【図４】図１の切換装置におけるＣパートの縦断面を示す図である。
【図５】先に特開平１１−０１３７８８号にて提案され、本発明に係る切替装置が適用される造管ラインを示す流れ図である。
【符号の説明】
１    帯鋼
２    アン・コイラ
３    接合装置
４    ルーパ
５    成形加工装置（成形ロール群、管状成形装置）
６    エッジ予熱装置
７    エッジ加熱装置
８    スクイズ・ロール
９    管体（鋼管）
１０  絞り加工装置（絞り圧延機、ホット・ストレッチ・レデューサ）
１１  帯鋼予熱装置
１２  均熱炉
１３  インダクション・ヒータ
１４  バイト（ビード切削装置）
１５  シーム圧延ロール
１６  プレス・カッタ
１７  切り替えテーブル
１８  冷却装置
１９  ホット・ソー
２０  クーリング・ベッド
２１  チップ・ソー
２２  サイザー
２３  ローラ
２４  架台
２５  搬送系路イ
２６  搬送系路ロ
２７  管体をただ通過させるだけのライン
２８  ビード・ブローや検査を行なうライン
２９  昇降装置
３０  キッカー
３１  ガイドレール
３２  ストッパ
３３  クレーン
３４  バイパス通路
３５  クレードル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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