(57)【要約】      （修正有）【課題】溶接時の短絡現象による溶接不良をなくし、かつ、帯鋼エッジ部分での波打ち成形不良を防止する溶接鋼管の製造方法を提供する。【解決手段】エッジ・中央同時変形方式で帯鋼の成形を行うように配列した成形ロール群によって、加熱状態の帯鋼を、連続的に成形した後に溶接する溶接鋼管の製造方法である。溶接点における帯鋼の両エッジの軌跡がなす角度を３〜６度となす。成形ロール群のうち、第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによる曲げ成形時におけるそれぞれのエッジ端面が一直線上に位置する時の、これらの鋼帯エッジ端面を結んだ距離Ｌ0を１．０とした場合に、この距離Ｌ0と、第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによって曲げ成形した鋼帯エッジ端面を結んだ距離Ｌ1の比が、１．０〜１．０５となるように製管する。【効果】  優れた溶接品質を有する鋼管を製造できる。【選択図】図２
2006263766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッジ・中央同時変形方式で帯鋼の成形を行うように配列した成形ロール群によって、加熱状態の帯鋼を連続的に成形した後に溶接する溶接鋼管の製造方法において、
溶接点における前記帯鋼の両エッジの軌跡がなす角度を３〜６度となすと共に、
前記成形ロール群のうち、第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによる曲げ成形時におけるそれぞれのエッジ端面が一直線上に位置する時の、これらの鋼帯エッジ端面を結んだ距離を１．０とした場合に、この距離と、前記配列した第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによって曲げ成形した鋼帯エッジ端面を結んだ距離の比が、１．０〜１．０５となるように製管することを特徴とする溶接鋼管の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接鋼管の製造方法を実施する装置であって、
溶接点における前記帯鋼の両エッジの軌跡がなす角度が３〜６度となるように、第２のフィンパスロールのフィン幅が設定されると共に、
第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによる曲げ成形時におけるそれぞれのエッジ端面が一直線上に位置する時の、これらの鋼帯エッジ端面を結んだ距離を１とした場合に、この距離と、前記配列した第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによって曲げ成形した鋼帯エッジ端面を結んだ距離の比が、１．０〜１．０５となるように、第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールのロール径が設定されていることを特徴とする溶接鋼管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間で溶接鋼管を製造する場合に、溶接品質をより安定に保つことができる溶接鋼管の製造方法、及び、この製造方法を実施する製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接鋼管の製造に際し、高周波電縫溶接法や鍛接法が広く用いられているが、これらの方法においては、溶接品質を決定する因子として、溶接時の入熱と、溶接点において帯鋼の両エッジの軌跡がなす角度（以下、「Ｖ点角度」という。）が挙げられる。
【０００３】
つまり、溶接時の入熱が低い場合は、帯鋼のエッジ端面を十分に溶融できないため、溶接強度が十分でない冷接欠陥が生じる。逆に溶接時の入熱が高い場合は、ペネトレータと呼ばれる微小な酸化物欠陥が溶接物に残留する。
【０００４】
そのため、溶接鋼管の製造に際しては、溶接オペレータが溶接前後の赤熱状態を実際に見ながら、溶接時の入熱を経験的に決定し、そのような実績の積み上げに基づいて入熱制御を行うなどの取り組みがなされている。
【０００５】
一方、Ｖ点角度については、成形ロールの配列をエッジ・中央同時変形方式にし、かつ、Ｖ点角度を２〜４度に設定することで溶接品質を安定させる方法が、特許文献１で提案されている。なお、エッジ・中央同時変形方式とは、素材のエッジを円形に成形するのと同時に、素材の中央部のパスラインとの距離（曲率半径）を変化させることにより、エッジと中央部の変形誤差を低減する方式を言う。
【特許文献１】特公平６−９８３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、発明者のその後の実験によれば、Ｖ点角度を２〜４度の範囲に調整しても、溶接時に発生する短絡現象により溶接不良が発生する場合があった。また、ロール成形時にエッジ部分が波打ち、形状不良が発生する場合もあった。
【０００７】
本発明が解決しようとする問題点は、溶接鋼管の製造に際し、従来は、溶接時の短絡現象による溶接不良を完全にはなくすることができず、また、ロール成形時にエッジ部分が波打ち、形状不良が発生する場合もあったという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の溶接鋼管の製造方法は、
溶接時の短絡現象による溶接不良をなくし、かつ、帯鋼エッジ部分での成形不良を防止するために、
エッジ・中央同時変形方式で帯鋼の成形を行うように配列した成形ロール群によって、加熱状態の帯鋼を連続的に成形した後に溶接する溶接鋼管の製造方法において、
Ｖ点角度を３〜６度となすと共に、
前記成形ロール群のうち、第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによる曲げ成形時におけるそれぞれのエッジ端面が一直線上に位置する時の、これらの鋼帯エッジ端面を結んだ距離を１．０とした場合に、この距離と、前記配列した第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによって曲げ成形した鋼帯エッジ端面を結んだ距離の比が、１．０〜１．０５となるように製管することを最も主要な特徴としている。
【０００９】
前記本発明方法において、Ｖ点角度を３〜６度となるようにするのは、後述する発明者の実験によれば、Ｖ点角度が３度未満の場合は、両エッジ間の距離が短くなりすぎ、速度変動や張力変動等により溶接点の手前で短絡が発生して溶接不良を引き起こし易くなるからである。一方、６度を超えると、両エッジの軌跡が長くなって波打ちが発生し易くなるためである。発明者の実験によれば、Ｖ点角度のさらに望ましい範囲は４〜６度であった。
【００１０】
また、前記配列した第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによって曲げ成形した鋼帯エッジ端面を結んだ距離の比が１．０〜１．０５となるように製管するのは、後述する発明者の実験によれば、この距離の比が１．０５を超えた場合は、前記Ｖ点角度を３〜６度としても、ロール成形時にエッジ部分が波打ち、形状不良が発生する場合があるからである。
【００１１】
また、Ｖ点角度が３〜６度となるように、第２のフィンパスロールのフィン幅が設定されると共に、前記配列した第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによって曲げ成形した鋼帯エッジ端面を結んだ距離の比が１．０〜１．０５となるように、第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールのロール径が設定されているのが、前記本発明の溶接鋼管の製造方法を実施する本発明の溶接鋼管の製造装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｖ点角度と第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによって曲げ成形した鋼帯エッジ端面を結んだ距離の比を最適に設定することで、溶接時の短絡現象による溶接不良と、帯鋼エッジ部分での波打ち成形不良を共に防止することができ、優れた溶接品質（具体的には、渦流探傷試験及び偏平試験）を有する鋼管を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明者は、Ｖ点角度を３〜６度としても、ロール成形時にエッジ部分が波打ち、形状不良が発生する場合があることについて、その原因を調査した。その結果、粗成形後のエッジの拘束やＶ点角度の調整を行う第１、第２のフィンパスロール部と、第２のフィンパスロールで成形された断面を更に絞って円形とするスクイズロール部における、帯鋼のエッジ位置の相対変位が関係していることが判明した。
【００１４】
次に、発明者は、第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールのロール径を変化させることにより、これら３つのロール部における帯鋼のエッジ位置を変更して実験を行った。
【００１５】
その結果、図２（ａ）に示すように、第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによる曲げ成形時のそれぞれのエッジ端面Ａ，Ｂ，Ｃが一直線上に位置する場合（図２（ｂ）参照）の、これらの鋼帯エッジ端面Ａ，Ｂ，Ｃを結んだ距離Ｌ0を１．０とすると、この距離Ｌ0と、これら第１及び第２のフィンパスロールとスクイズロールによって曲げ成形した鋼帯エッジ端面Ａ，Ｂ，Ｃを結んだ距離Ｌ1（端面ＡＢ間）＋距離Ｌ2（端面ＢＣ間）（図２（ｃ）参照）の比（Ｌ1＋Ｌ2）／Ｌ0（以下、「エッジ変位」という。）が、１．０〜１．０５となるようにした場合、ロール成形時におけるエッジ部分の形状不良の発生を抑制できることを知見した。
【００１６】
本発明は、この知見に基づいてなされたものであり、以下、前記知見に基づいてなされた本発明を実施するための最良の形態について、図１を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の溶接鋼管の製造方法を実施する装置を構成する成形ロールの配列を示した概略図であり、帯鋼を５スタンド成形にて造管する例である。
【００１７】
帯鋼１は、エッジ部の軌跡の変化が比較的小さく、エッジストレッチが低減されて円滑な変形がなされ、変形抵抗の小さい熱間での、しかもロールスタンド数の少ない製管工程においても精度の良い成形が行える、エッジ・中央同時変形方式に配列された成形ロール群によって、連続的に成形される。
【００１８】
この成形時における曲げ方向は特に限定されないが、たとえば曲げ方向を下向きとした場合には、成形時に剥離したスケールや切削治具からの冷却水等が、製管途中に円滑に素材の下部開口部から排出され、溶接の安定性に悪い影響を及ぼすことがない。
【００１９】
たとえば、フォーミングロール２で粗成形が施された後、第１のフィンパスロール３で幅方向に圧下されてエッジ部の増肉と成形時の拘束が行われ、第２のフィンパスロール４で絞りをかけられる。
【００２０】
そして、第２のフィンパスロール４を通過した後は、高周波誘導コイル５部で高周波抵抗誘導加熱されて帯鋼１のエッジ部分が溶融状態となされ、スクイズロール６で円形断面に造管される。なお、造管後はプルアウトロール７で、次工程へ送られる。
【００２１】
そして、前述の溶接鋼管の製造に際して、本発明では、溶接時のＶ点角度が３〜６度、たとえば４度となるようにする。このＶ点角度は、第２のフィンパスロール４とスクイズロール６のスタンド間隔、各ロールの楕円率、中立軸圧下率等によっても設定できるが、本発明では、設定が容易な第２のフィンパスロール４のフィン幅を定めることによってＶ点角度を設定する。
【００２２】
しかも、本発明では、前記Ｖ点角度の設定と同時に、エッジ変位が１．０〜１．０５となるようにして造管するが、このエッジ変位の設定を、本発明では、第１及び第２のフィンパスロール３，４とスクイズロール６のロール径により行う。
【００２３】
このように、第２のフィンパスロール４のフィン幅を定めることによってＶ点角度を３〜６度に設定すると共に、第１及び第２のフィンパスロール３，４とスクイズロール６のロール径を設定することによりエッジ変位が１．０〜１．０５となるようにした本発明の鋼管製造装置を用いた本発明方法により、溶接鋼管を製造した場合には、溶接時の短絡現象による溶接不良と、帯鋼エッジ部分での波打ち成形不良を共に防止することができ、優れた溶接品質の鋼管を製造できる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明について、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
例えば、外径が１１４ｍｍの溶接鋼管を製造する場合において、使用するコイルをアンコイルし、帯鋼の端面同士をフラッシュバット溶接し、加熱炉にて９００〜１０００℃に加熱した後、図１に示す溶接・成形スタンドにて造管を行った。
【００２５】
使用するロールは、スクイズロールと第１及び第２のフィンパスロールとの距離に比例して、Ｖ点角度が、例えば５度になるように第２のフィンパスロール４のフィン幅を決めた。
【００２６】
この際、エッジ変位が最小となるようにすることで、帯鋼エッジの波打ち抑制を図り、かつ、各々のロール間での突合せ量（基のコイルの幅（フォーミングロール時の周長）−第１のフィンパスロールの周長、第１のフィンパスロールの周長−第２のフィンパスロールの周長、第２のフィンパスロールの周長−スクイズロールの周長）が、圧下率で２．０％になるように留意してロール径を決めた。同様にして、Ｖ点角度を３〜７度の範囲で、各々１度ピッチで変更したロールを試作した。
【００２７】
このようにして設計したロールを用いて、造管を行った。造管時のエッジ突合せ部の角度については、ＣＣＤカメラにより、画像観察を行い、設計通りの角度で造管されているかどうかを検証した。
【００２８】
図３に、同様にしてＶ点角度を変化させて製造した鋼管の渦流探傷試験成績を示す。図３に示すように、Ｖ点角度が大きくなるにつれ、渦流探傷試験の合格率は向上するが、Ｖ点角度が６度を過ぎた時点から渦流探傷試験の合格率が低下した。
【００２９】
次に、渦流探傷試験の不合格品について、密着偏平試験を実施した結果、Ｖ点角度が３度未満では、短絡と思われるスケール噛み込み状の未接合部が、また、Ｖ点角度が６度を超えるものについては、シーム部に波打ち状の接合不良面が確認された。
【００３０】
下記表１に、上記渦流探傷試験の合格率が特に良好であったＶ点角度が４〜６度で、エッジ変位を変動させた場合の成形性の確認結果を示す。この結果より、エッジ変位が１．０５以下であれば、成形が安定することが判明した。
【００３１】
【表１】
2006263766.tif 000003
【００３２】
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、下向きに製管するものに限らず、上向に製管するものにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の溶接鋼管の製造方法を実施する装置を構成する成形ロールの配列を示した概略図である。
【図２】（ａ）は成形パターンを示した図、（ｂ）（ｃ）はエッジ変位を説明する図である。
【図３】Ｖ点角度と渦流探傷試験の合格率の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    帯鋼
３    第１のフィンパスロール
４    第２のフィンパスロール
６    スクイズロール
【図１】
2006263766.tif 000004
【図２】
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【図３】
2006263766.tif 000006