(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯鋼を成形ロール群により連続的に成形してオープン管とし、該オープン管の両エッジ部を鋼の融点以上に高周波加熱して、スクイズロールで衝合圧接する電縫管の製造方法において、前記オープン管に成形する前の帯鋼の幅方向及び厚み方向両端の各コーナ部を、底面部と側面部とが隅傾斜面部を介して連結した溝形状の孔型を有し該溝幅がロール半径の増す方向にやや広がってなる竪ロールを用いたエッジャー圧延により、テーパ角度が30°超80°以下、テーパ高さが帯鋼厚みの５〜40％になるテーパ状にチャンファ加工することを特徴とする電縫管の製造方法。
【請求項２】
前記電縫管は、肉厚の対外径比率が２％以上のものであることを特徴とする請求項１記載の電縫管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電縫管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小径〜中径鋼管として広く用いられている電縫管は、一般に、連続的に帯鋼を供給し、成形ロール群で管状に成形してオープン管とし、続いてオープン管の両エッジ部端面を鋼の融点以上に高周波加熱（誘導加熱または直接通電加熱) した後、スクイズロールで両エッジ部端面を衝合溶接するという方法で製造されている（例えば、第３版鉄鋼便覧第III 巻（２）1056〜1092頁）。
【０００３】
上記製造方法では、エッジ効果により高周波電流がオープン管の両エッジ部端面の角部（コーナ部）に集中する傾向がある。とくにｔ／Ｄ（ｔ: 肉厚、Ｄ: 外径）が比較的大きい管では、エッジ部端面のコーナ部と内部との温度差が大きくなり、そのため投入電力が比較的低いと、内部が溶融不足のまま圧接されて冷接と呼ばれる接合不良が発生し、一方、投入電力が比較的高いと、コーナ部が溶融過多となりシーム部の外面側にスパッタ、内面側にノロが多量に発生して製品手入れの負荷が増大する。すなわち、オープン管エッジ部端面の内部に溶融不足を生じさせずかつコーナ部に溶融過多を生じさせない製造条件を見出すことが困難となる。
【０００４】
そこで、エッジ部端面のコーナ部と内部の温度差を小さくするために、従来、高周波電流の周波数を低減する、あるいは誘導加熱の場合、該加熱用誘導コイルを溶接点から遠ざけるといった対策が試みられている。
しかしながら、周波数を低減すると、エッジ部端面内の温度差は小さくなるが、加熱されて軟化する部分（軟化域）がオープン管のエッジ部端面近傍からさらに内部の深いところまで拡大し、スクイズロールによる圧接（アプセット）時に両エッジ部端面間に作用する押圧力が低下して溶融物を十分に排出できず、シーム品質が劣化するという問題があった。
【０００５】
また、誘導コイルを溶接点から遠ざけると、エッジ部端面内の温度差は周波数低減の場合と同様に小さくなるが、加熱に要する時間が長くなり、溶接効率が低下する問題や、シーム部の酸化物が増加してシーム品質が劣化する問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を有利に解決し、ｔ／Ｄが比較的大きい場合でも、オープン管エッジ部端面コーナ部の溶融過多や同エッジ部端面内部の溶融不足を発生させずに高い溶接効率で優れたシーム品質の電縫管を安定製造しうる電縫管の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明は、帯鋼を成形ロール群により連続的に成形してオープン管とし、該オープン管の両エッジ部を鋼の融点以上に高周波加熱して、スクイズロールで衝合圧接する電縫管の製造方法において、前記オープン管に成形する前の帯鋼の幅方向及び厚み方向両端の各コーナ部を、底面部と側面部とが隅傾斜面部を介して連結した溝形状の孔型を有し該溝幅がロール半径の増す方向にやや広がってなる竪ロールを用いたエッジャー圧延により、テーパ角度が30°超80°以下、テーパ高さが帯鋼厚みの５〜40％になるテーパ状にチャンファ加工することを特徴とする電縫管の製造方法である。
【０００８】
本発明では、前記電縫管は、肉厚の対外径比率が２％以上のものが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えば図２に示すような鋼管製造設備列を用いて実施される。コイル状の帯鋼10は、アンコイラ１で帯状に巻解かれて払い出され、板継ぎ溶接機２で先行、後続の帯鋼端同士を接合され、適宜ルーパ３で通材量を調節されながら成形ロール群４へと送られ、成形ロール群４により連続的に成形されてオープン管11となる。成形ロール群４を出たオープン管11は、例えば誘導コイル５により、その対向する両エッジ部を融点以上に高周波加熱された後、スクイズロール６で衝合圧接され、電縫管12となる。
【００１０】
かかる製造工程において、本発明では、例えばルーパ３と成形ロール群４との間に設置したチャンファ加工装置７を用いて、図１に示すように、オープン管に成形する前の帯鋼の幅方向及び厚み方向両端の各コーナ部Ｃ1 ‥Ｃ4 を、テーパ角度θ1 ‥θ4 が30°超80°以下、テーパ高さＨ1 ‥Ｈ4 が帯鋼厚みｔの５〜40％になるテーパ状のチャンファ部に加工する。これにより、ｔ／Ｄが比較的大きい場合でも、通常の高周波入力条件（例えば、周波数： 100〜600kHz、電力：100 〜1000kW）および誘導コイル配置条件（誘導コイルと溶接点との間隔：400 mm程度以下）のもとで、溶接効率の悪化や酸化物の増加なく、エッジ部端面内での局所的な電流集中を防止することができるようになり、エッジ部端面内の温度差が低減して、冷接および外面スパッタ、内面ノロの多量発生が同時に防止され、シーム品質に優れた電縫管を製造できるようになる。
【００１１】
上記の効果を得るためには、コーナ部を加工して形成されたチャンファ部は、テーパ角度：30°超80°以下、テーパ高さ：帯鋼厚みの５〜40％、を満たす必要がある。
テーパ角度が30°以下または80°超では、チャンファ部の一端または他端に電流が集中し、その箇所が溶融過多となる。よって、テーパ角度は30°超80°以下とする必要がある。なお、テーパ角度は好ましくは30°超〜70°、さらに好ましくは40°超〜55°である。
【００１２】
また、テーパ高さが帯鋼厚みの５％未満ではチャンファによる効果が充分に得られず、チャンファ部の一端または他端に電流が集中してその箇所が溶融過多となり、冷接の発生、および外面スパッタや内面ノロの多量発生を同時に防止することができない。一方、テーパ高さが帯鋼厚みの40％超ではチャンファ加工が困難になるうえに、チャンファによる減肉が多すぎて、溶接部の形状が不良になる。よって、テーパ高さは帯鋼厚みの５〜40％とする必要がある。なお、テーパ高さは好ましくは帯鋼厚みの10〜35％、さらに好ましくは帯鋼厚みの12〜30％である。
【００１３】
上記チャンファ加工は、オープン管に対して行うことも不可能ではないが、内面側のコーナ部を加工するための装置構成が複雑なものとなるので、本発明では、オープン管に加工する前の帯鋼に対して行うものとした。
また、上記チャンファ加工は、バイト切削、グラインダ研削、エッジャー圧延の何れによっても行い得るが、切削や研削では削り屑が発生して製品歩留りが低下し、また発生した屑の処理も必要となるから、屑発生のないエッジャー圧延により行うものとした。エッジャー圧延によるチャンファ加工装置としては、竪ロールをハウジングで支持してなる通常のエッジャー圧延機を用いればよい。
【００１４】
エッジャー圧延によるチャンファ加工に用いる竪ロールとしては、例えば図３に示すような、底面部22と側面部と24が隅傾斜面部23を介して連結した溝形状の孔型を有する孔型竪ロール30に限る。孔型の各部の寸法は帯鋼の板厚および所望のチャンファ加工形状と対応づけて設計される。かかる孔型竪ロールを帯鋼通路両側に適宜の相互間隔で対向配置して、孔型寸法に対応する帯鋼を通すことにより、帯鋼の幅方向両端部のコーナ部が孔型の隅傾斜面部で圧下されて容易にチャンファ部へと形状変換される。
【００１５】
なお、圧下されるコーナ部でのメタルフローが無理なく進行するように、孔型の対向する側面部の相互間隔はロール半径の増す方向にやや広がっているものとした。この溝幅の広がりの程度は、図３に示す角度φ1 ，φ2 （：側面部24とロール軸直交面21とのなす角度）が 0.2°〜10°になる範囲とするのが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、製造される電縫管の肉厚の対外径比率（＝ｔ／Ｄ×100 （％））が２％以上の範囲でとくに顕著な効果が得られるので、当該範囲の電縫管の製造に適用することが好ましい。
【００１７】
【実施例】
図２に示した鋼管製造設備列を用いて表１に示す鋼種の帯鋼を表１に示す条件で加工し、表１に示す寸法の電縫管を製造した。チャンファ加工装置としてエッジャー圧延機を用いた。エッジャー圧延機の竪ロールには図３に示した形状の孔型竪ロール（φ1 ＝φ2 ＝２°）を用いた。テーパ角度は４つのコーナ部で同じ値（θ 1＝θ 2＝θ3 ＝θ4 ）とし、テーパ高さも４つのコーナ部で同じ値（Ｈ 1＝Ｈ 2＝Ｈ3 ＝Ｈ4 ）とした。誘導コイルと溶接点との距離は 200mmとした。誘導コイルへの通電条件は、周波数：250kHz、電力：300kW とした。誘導コイルとスクイズロールの間のオープン管内面側にフェライト製のインピーダを配置した。
【００１８】
エッジ部の溶接中に外面スパッタの発生状況を観察し、Ａ（：ほとんどなし）、Ｂ（：少ない）、Ｃ（：多い）の３段階で評価した。得られた電縫管について、内面ノロ発生状況を観察し、Ａ（：ほとんどなし）、Ｂ（：少ない）、Ｃ（：多い）の３段階で評価した。また偏平高さ比（ｈ／Ｄ、ｈ：偏平高さ(mm)、Ｄ：外径(mm)）を測定し、これを用いてシーム品質をＡ（：偏平高さ比0.1 以下）、Ｂ（：偏平高さ比0.1 超 0.5未満）、Ｃ（：偏平高さ比 0.5超）の３段階で評価した。結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１に示されたように、帯鋼の幅方向両端面コーナ部のチャンファ加工を行った本発明例では、エッジ部溶接時に外面スパッタや内面ノロの発生が抑制され、冷接の発生もなく良好なシーム品質が得られた。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、ｔ／Ｄが比較的大きい場合でも、オープン管エッジ部端面コーナ部の溶融過多や同エッジ部端面内部の溶融不足を発生させずに高い溶接効率で優れたシーム品質の電縫管の安定製造が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】帯鋼のコーナ部をチャンファ加工してなるチャンファ部のテーパ角およびテーパ高さの定義説明図である。
【図２】本発明の実施に用いられる鋼管製造設備列の１例を示す説明図である。
【図３】チャンファ加工に用いて好適な孔型竪ロールの形状を示す断面図である。
【符号の説明】
１  アンコイラ
２  板継ぎ溶接機
３  ルーパ
４  成形ロール群
５  誘導コイル
６  スクイズロール
７  チャンファ加工装置（エッジャー圧延機）
10  帯鋼
11  オープン管
12  電縫管
20  ロール軸
21  ロール軸直交面
22  底面部
23  隅傾斜面部
24  側面部
30  孔型竪ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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