(57)【要約】【課題】スクイズロールの表面に冷却液を掛けてスクイズロールを冷却した場合であっても、溶接部における溶接欠陥の発生を抑制できる電縫溶接装置を提供する。【解決手段】本実施形態の電縫溶接装置は、加熱装置５１と、複数のスクイズロール５２と、ロール冷却装置５３と、第１ガス噴射装置５４とを備える。加熱装置５１は、製造設備ライン１の上流から下流に向かって搬送中の素管１１の一対のエッジ部を加熱する。複数のスクイズロール５２は、加熱装置５１の下流に配置され、素管１１の外面と接触しながら一対のエッジ部同士を圧着する。ロール冷却装置５３は、スクイズロール５２の表面に冷却液が掛かるように冷却液を噴射する。第１ガス噴射装置５４は、スクイズロール５２の表面のうち、スクイズロール５２の回転軸線Ｃ１よりも上流側の表面部分にガスを噴射する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電縫鋼管の製造設備ラインに配置され、帯鋼を前記帯鋼の幅方向に曲げ加工して形成された素管であって、前記製造設備ラインの上流から下流に搬送される前記素管に対して、前記素管の長手方向に延びる一対のエッジ部同士を加熱後に圧着して溶接部を形成する電縫溶接装置であって、
前記製造設備ラインの上流から下流に向かって搬送中の前記素管の一対の前記エッジ部を加熱する加熱装置と、
加熱装置の下流に配置され、前記素管の外面と接触しながら一対の前記エッジ部同士を圧着する複数のスクイズロールと、
前記スクイズロールの表面に冷却液が掛かるように前記冷却液を噴射するロール冷却装置と、
前記スクイズロールの表面のうち、少なくとも前記スクイズロールの回転軸線よりも上流側の表面部分にガスを噴射する第１ガス噴射装置とを備える、
電縫溶接装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電縫溶接装置であって、
前記ロール冷却装置は、
前記スクイズロールの下流に配置され、前記スクイズロールの表面に向けて前記冷却液が噴射される冷却液噴射孔を含む、
電縫溶接装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電縫溶接装置であって、
前記複数のスクイズロールは、
前記素管の左右に配置され、前記素管の外面と接触する一対のサイドロールと、
前記素管の上方であって前記溶接部を挟んで左右に配置され、前記素管の外面と接触する一対のトップロールとを含み、
前記ロール冷却装置は、
前記トップロールの表面に前記冷却液が掛かるように前記冷却液を噴射し、
前記第１ガス噴射装置は、
前記トップロールの表面のうち、前記トップロールの前記回転軸線よりも上流側の領域に向かって前記ガスを噴射する、
電縫溶接装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電縫溶接装置であって、
前記一対のトップロールの表面は、
前記素管と接触する一対のロール表面と、
前記素管と接触せず、前記溶接部を挟んで互いに対向して配置される一対の内側表面とを含み、
前記第１ガス噴射装置は、
前記一対の内側表面のうち、前記トップロールの前記回転軸線よりも上流側の領域に向かって前記ガスを噴射する、
電縫溶接装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電縫溶接装置であって、
前記第１ガス噴射装置は、
前記一対の内側表面のうち、前記トップロールの前記回転軸線よりも上流側であって、かつ、前記回転軸線よりも下方の領域に向かって前記ガスを噴射する、
電縫溶接装置。
【請求項６】
請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の電縫溶接装置であって、
前記第１ガス噴射装置は、
一対の前記トップロールの前記回転軸線よりも上流側に配置されるガス噴射孔を含む、
電縫溶接装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電縫溶接装置であって、
前記第１ガス噴射装置において、
前記ガス噴射孔は、前記素管の搬送方向に延びており、上下方向の幅よりも前記素管の搬送方向の長さの方が長い形状を有する、
電縫溶接装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の電縫溶接装置であって、
前記ガスは、空気及び不活性ガスからなる群から選択される１種又は２種以上を含有する、
電縫溶接装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の電縫溶接装置であってさらに、
搬送中の前記素管のうち、前記加熱装置と前記複数のスクイズロールとの間の素管部分の圧着前の前記一対のエッジ部を含む領域に対してガスを噴射する第２ガス噴射装置を備える、
電縫溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電縫鋼管の製造に用いられる電縫溶接装置であって、さらに詳しくは、成形工程により帯鋼を板幅方向に湾曲させて形成された素管（オープンパイプ）の、長手方向に延びる一対のエッジ部を電縫溶接して溶接部を形成する電縫溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電縫鋼管の製造工程は、成形工程と、電縫溶接工程と、定型工程（サイジング工程）とを含む。成形工程では、帯鋼を連続的に巻き戻しながら上下及び左右に配置された成形ロールで円筒形の素管（オープンパイプ）を形成する。形成された素管は、一対のエッジ部を含む。一対のエッジ部は、素管の長手方向に延びており、互いに離間して対向している。電縫溶接工程では、素管の一対のエッジ部に対して電縫溶接を実施して、素管に溶接部（シーム部）を形成する。定型工程では、溶接部を有する素管の長手方向に垂直な断面が真円になるように、素管を成形する。以上の工程により、電縫鋼管が製造される。
【０００３】
電縫溶接工程では通常、電縫溶接装置が用いられる。電縫溶接装置は、高周波加熱コイルに代表される加熱装置と、複数のスクイズロールとを備える。電縫鋼管の製造設備ラインにおいて、加熱装置は、スクイズロールの上流に配置される。スクイズロールは、加熱装置の下流に配置される。ここで、「上流」、「下流」は、電縫鋼管の製造設備ラインにおいて、素材の搬送方向を基準とする。電縫溶接装置では、加熱装置により、一対のエッジ部を加熱する。そして、スクイズロールを素管の外面に接触させて、加熱されたエッジ部を圧着させる。これにより、素管に溶接部（シーム部）を形成する。
【０００４】
上述のとおり、スクイズロールは、一対のエッジ部が加熱された素管と接触する。そのため、電縫鋼管の製造中において、スクイズロールは、熱伝導により素管からの熱を受け、加熱されてしまう。スクイズロールの温度が上昇すれば、スクイズロールの耐摩耗性及び耐焼付き性が低下する場合がある。
【０００５】
そこで、電縫鋼管の製造中において、スクイズロールは、冷却水により冷却される。従前の技術では、電縫溶接装置において、冷却ノズルから冷却水をスクイズロールの上流側の表面に噴射して、スクイズロールの冷却を実施していた。しかしながら、スクイズロールの表面に噴射された冷却水が、スクイズロールの回転とともに圧着中の溶接部近傍まで搬送され、冷却水の一部が溶接部と接触する場合がある。このとき、溶接部の一部に局所的な未溶接部が発生して、溶接欠陥が発生する場合があった。
【０００６】
このような冷却水による溶接部の溶接欠陥の発生を抑制する技術が、特許文献１に提案されている。特許文献１では、スクイズロールの表面に冷却液を噴射するのではなく、スクイズロール内部に冷却水を循環させることにより、電縫溶接中のスクイズロールの温度上昇を抑制する。具体的には、特許文献１に開示されたスクイズロールは、ロール軸と、ロール軸の周囲に設けられたロール胴体と、ロール胴体の周囲に設けられたカリバー部とからなる。このスクイズロールにおいて、カリバー部はセラミックからなり、ロール胴体およびロール軸は鋼材等の一般材からなる。カリバー部とロール胴体との間には緩衝材が設けられ、カリバー部以外のロール胴体およびロール軸の内部に、循環式の冷却水通水孔が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−８５９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されたスクイズロールを用いた場合、冷却水をスクイズロールの内部に循環させてスクイズロールを冷却する。そのため、スクイズロールの表面に冷却水を噴射してスクイズロールを冷却することにより、その冷却水の一部が溶接部に掛かり、溶接部の一部に溶接欠陥が生じるのを抑制することができる。しかしながら、特許文献１のスクイズロールでは、内部に冷却水を循環させるための通路が形成される。そのため、スクイズロールの剛性が低くなってしまう。そのため、製造される電縫鋼管の鋼種やサイズによっては、加熱された一対のエッジ部を圧着させるのに必要なスクイズロールの剛性が得られない可能性がある。また、スクイズロール内部の冷却水用通路の作製は、スクイズロールの製作コストを引き上げる。
【０００９】
本発明の目的は、スクイズロールの表面に冷却液を掛けてスクイズロールを冷却した場合であっても、溶接部における溶接欠陥の発生を抑制できる電縫溶接装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による電縫溶接装置は、電縫鋼管の製造設備ラインに配置され、帯鋼を帯鋼の幅方向に曲げ加工して形成された素管であって、製造設備ラインの上流から下流に搬送される素管に対して、素管の長手方向に延びる一対のエッジ部同士を加熱後に圧着して溶接部を形成する。
上記電縫溶接装置は、加熱装置と、複数のスクイズロールと、ロール冷却装置と、第１ガス噴射装置とを備える。
加熱装置は、製造設備ラインの上流から下流に向かって搬送中の素管の一対のエッジ部を加熱する。
複数のスクイズロールは、加熱装置の下流に配置され、素管の外面と接触しながら一対のエッジ部同士を圧着する。
ロール冷却装置は、スクイズロールの表面に冷却液が掛かるように冷却液を噴射する。
第１ガス噴射装置は、スクイズロールの表面のうち、少なくともスクイズロールの回転軸線よりも上流側の表面部分にガスを噴射する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による電縫溶接装置は、スクイズロールの表面に冷却液を掛けてスクイズロールを冷却した場合であっても、溶接部における溶接欠陥の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施の形態の電縫溶接装置を適用可能な電縫鋼管の製造設備ラインの全体構成図である。
【図２】図２は、図１中の電縫溶接装置の平面図である。
【図３】図３は、図２に示す複数のスクイズロールを、製造設備ラインの上流から下流に向かって見た正面図である。
【図４】図４は、図２に示す複数のスクイズロールの側面図である。
【図５】図５は、２ロールタイプのスクイズロールの正面図である。
【図６】図６は、４ロールタイプのスクイズロールの正面図である。
【図７】図７は、電縫溶接工程中におけるロール冷却装置から噴射される冷却液の流れを説明するための電縫溶接装置の側面図である。
【図８】図８は、電縫溶接工程中におけるロール冷却装置から噴射される冷却液の流れを説明するための電縫溶接装置の平面図である。
【図９】図９は、電縫溶接中における本実施形態の電縫溶接装置の動作を説明するための電縫溶接装置の側面図である。
【図１０】図１０は、電縫溶接中における本実施形態の電縫溶接装置の動作を説明するための電縫溶接装置の平面図である。
【図１１】図１１は、第２の実施の形態による電縫溶接装置の平面図である。
【図１２】図１２は、第２の実施の形態による電縫溶接装置の側面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す電縫溶接装置を用いた場合の冷却液の流れを説明するための電縫溶接装置の側面図である。
【図１４】図１４は、第３の実施の形態による電縫溶接装置の平面図である。
【図１５】図１５は、第４の実施の形態による電縫溶接装置の平面図である。
【図１６】図１６は、スクイズロールが４ロールタイプである場合の電縫溶接装置の正面図である。
【図１７】図１７は、スクイズロールが２ロールタイプである場合の電縫溶接装置の平面図である。
【図１８】図１８は、図１７に示す電縫溶接装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態による電縫溶接装置は、電縫鋼管の製造設備ラインに配置され、帯鋼を帯鋼の幅方向に曲げ加工して形成された素管であって、製造設備ラインの上流から下流に搬送される素管に対して、素管の長手方向に延びる一対のエッジ部同士を加熱後に圧着して溶接部を形成する。
上記電縫溶接装置は、加熱装置と、複数のスクイズロールと、第１ガス噴射装置とを備える。
加熱装置は、製造設備ラインの上流から下流に向かって搬送中の素管の一対のエッジ部を加熱する。
複数のスクイズロールは、加熱装置の下流に配置され、素管の外面と接触しながら一対のエッジ部同士を圧着する。
ロール冷却装置は、スクイズロールの表面に冷却液が掛かるように冷却液を噴射する。
第１ガス噴射装置は、スクイズロールの表面のうち、少なくともスクイズロールの回転軸線よりも上流側の表面部分にガスを噴射する。
【００１４】
上記電縫溶接装置では、第１ガス噴射装置が、スクイズロールの表面に付着した冷却液を、スクイズロールの回転軸線よりも上流側にて、ガスにより吹き飛ばす。この場合、スクイズロールの回転軸線よりも上流側の圧着中の溶接部に、冷却液が落下するのを抑制することができる。その結果、圧着中の溶接部に冷却液が付着することに起因した溶接欠陥の発生を抑制することができる。
【００１５】
本実施形態の電縫溶接装置では、ロール冷却装置は、冷却液噴射孔を含んでもよい。この場合、冷却液噴射孔は、スクイズロールの下流に配置され、スクイズロールの表面に向けて冷却液が噴射される。
【００１６】
この場合、ロール冷却装置は、スクイズロールの下流側からスクイズロールの表面に冷却液を噴射する。そのため、スクイズロールの上流側からスクイズロールの表面に冷却液を噴射した場合と比較して、スクイズロールの回転に伴って圧着中の溶接部近傍まで搬送される冷却液量を低減することができる。そのため、圧着中の溶接部近傍に流れる冷却液量を低減でき、圧着中の溶接部に、冷却液が掛かるのをさらに抑制することができる。
【００１７】
本実施形態の電縫溶接装置において、複数のスクイズロールは、搬送中の素管の左右に配置され、素管の外面と接触する一対のサイドロールと、搬送中の素管の上方であって溶接部を挟んで左右に配置され、素管の外面と接触する一対のトップロールとを含んでもよい。この場合、ロール冷却装置は、トップロールの表面に冷却液が掛かるように冷却液を噴射する。第１ガス噴射装置は、トップロールの表面のうち、トップロールの回転軸線よりも上流側の領域に向かってガスを噴射する。
【００１８】
この場合、トップロールは溶接部近傍に配置されるため、トップロールに掛かった冷却液は、圧着中の溶接部近傍に落下しやすい。そこで、複数のスクイズロールが一対のトップロールを含む場合、第１ガス噴射装置は、トップロールの表面のうち、トップロールの回転軸線よりも上流側の領域に向かってガスを噴射する。これにより、トップロールの表面から圧着中の溶接部近傍に落下してくる冷却液をガスで吹き飛ばし、冷却液が圧着中の溶接部に付着するのを抑制できる。
【００１９】
本実施形態の電縫溶接装置において、一対のトップロールの表面は、素管と接触する一対のロール表面と、素管と接触せず、溶接部を挟んで互いに対向して配置される一対の内側表面とを含んでもよい。この場合、第１ガス噴射装置は、一対の内側表面のうち、トップロールの回転軸線よりも上流側の領域に向かってガスを噴射する。
【００２０】
この場合、第１ガス噴射装置は、トップロールの表面のうち、溶接部に近い内側表面の溶接部近傍の領域にガスを噴射する。そのため、トップロールの表面から圧着中の溶接部近傍に落下してくる冷却液を、ガスにより、より有効に溶接部領域外に吹き飛ばすことができる。
【００２１】
本実施形態の電縫溶接装置においてさらに、第１ガス噴射装置は、一対の内側表面のうち、トップロールの回転軸線よりも上流側であって、かつ、回転軸線よりも下方の領域に向かってガスを噴射してもよい。
【００２２】
この場合、第１ガス噴射装置は、内側表面のうち、溶接部により近い領域に対してガスを噴射する。そのため、トップロールの表面から圧着中の溶接部近傍に落下してくる冷却液をガスにより、さらに有効に溶接部領域外に吹き飛ばすことができる。
【００２３】
本実施形態の電縫溶接装置において、第１ガス噴射装置は、一対のトップロールの回転軸線よりも上流側に配置されるガス噴射孔を含んでもよい。
【００２４】
この場合、第１ガス噴射装置は、一対の内側表面のうち、トップロールの回転軸線よりも上流側の領域に向かってガスを噴射しやすい。
【００２５】
本実施形態の電縫溶接装置の第１ガス噴射装置において、ガス噴射孔は、素管の搬送方向に延びており、上下方向の幅よりも素管搬送方向の長さの方が長い形状を有してもよい。
【００２６】
この場合、特に、一対の内側表面のうち、トップロールの回転軸線よりも上流側であって、かつ、回転軸線よりも下方の領域内の広い範囲において、噴射されたガスを当てやすくなる。
【００２７】
本実施形態の電縫溶接装置において、ガスは、空気及び不活性ガスからなる群から選択される１種又は２種以上を含有してもよい。
【００２８】
本実施形態の電縫溶接装置はさらに、第２ガス噴射装置を備えてもよい。第２ガス噴射装置は、搬送中の素管のうち、加熱装置と複数のスクイズロールとの間の素管部分の圧着前の一対のエッジ部を含む領域に対して、ガスを噴射する。
【００２９】
電縫溶接装置では、外部から噴射された冷却液を加熱装置に掛けて加熱装置を冷却する場合がある。この場合、加熱装置を通過後の素管の外面にも冷却液が付着しており、互いに離間して対向する圧着前の一対のエッジ部にも冷却液が掛かっている場合がある。冷却液が掛かったままのエッジ部をスクイズロールにより圧着すれば、未溶着部分が発生し、溶接欠陥が生じる場合がある。第２ガス噴射装置により、搬送中の素管のうち、加熱装置と複数のスクイズロールとの間の素管部分の圧着前の一対のエッジ部を含む領域に対して、ガスを噴射すれば、一対のエッジ部に付着した冷却液が除去されやすくなり、溶接欠陥の発生をさらに抑制することがきる。
【００３０】
以下、本発明による電縫溶接装置の実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。図中同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００３１】
以下の説明では、説明の目的で、本開示による電縫溶接装置の完全な理解を提供するために複数の具体的な詳細を述べる。しかしながら、当業者には、これらの特定の詳細なしに本開示による電縫溶接装置を実施できることが明らかである。本開示は、例示として考慮されるべきであり、本開示による電縫溶接装置を以下の図面又は説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
【００３２】
［第１の実施形態］
［電縫鋼管の製造設備ラインの全体構成について］
図１は、本実施形態の電縫溶接装置を適用可能な電縫鋼管の製造設備ラインの全体構成図である。図１を参照して、電縫鋼管の製造設備ライン１は、上流から下流に向かって順に、アンコイラー２と、ピンチロール３と、成形装置４と、電縫溶接装置５と、定型装置６とを備える。ここで、「上流」、「下流」は、素材（帯鋼１０）の搬送方向を基準に規定されている。
【００３３】
アンコイラー２は、コイル状の帯鋼１０を巻き戻して設備ライン上に帯鋼１０を供給する。ピンチロール３は、帯鋼１０を挟んで下流に搬送する。成形装置４はたとえば、製造設備ライン１の上流から下流に向かって順に、ブレークダウンロール４１、ケージロール４２、フィンパスロール４３を含む。ブレークダウンロール４１は、帯鋼１０の幅方向の両エッジ部を上方に湾曲させる。ケージロール４２は、帯鋼１０の幅方向において、両エッジ部と中央部との間を押圧して成形する。フィンパスロール４３は、帯鋼１０に対して仕上げ成形を行い、横断面（長手方向に対して垂直な断面）が円形の素管１１を製造する。成形装置４により製造された素管１１は、一対のエッジ部を含む。一対のエッジ部は、素管１１の長手方向に延びており、互いに離間して対向している。
【００３４】
電縫溶接装置５は、成形装置４により製造された素管１１の一対のエッジ部を電縫溶接して、溶接部を形成する。電縫溶接装置５の詳細については後述する。
【００３５】
定型装置６は、電縫溶接装置５の下流に配置される。定型装置６は、製造設備ライン１に沿って配列される複数のスタンドを備える。各スタンドは、孔型を有する複数のロールを含む。定型装置６は、溶接部が形成された素管１１に対して若干の絞り加工を実施して、素管１１の横断面を真円に近づけ、素管１１の外径を寸法公差内とする。以上の工程により電縫鋼管１２が製造される。
【００３６】
［電縫溶接装置５について］
図１を参照して、電縫溶接装置５は、製造設備ライン１において、成形装置４の下流であって、かつ、定型装置６の上流に配置されている。つまり、電縫溶接装置５は、成形装置４と定型装置６との間に配置されている。電縫溶接装置５は、成形装置４により製造された素管１１の一対のエッジ部を加熱した後、一対のエッジ部を圧着して、溶接部を形成する。
【００３７】
図２は、電縫溶接装置５の平面図（上方から見た図）である。図１及び図２を参照して、電縫溶接装置５は、加熱装置５１と、複数のスクイズロール５２とを備える。加熱装置５１は、素管１１の両エッジ部を、電流によるジュール熱で加熱する。加熱装置５１の加熱方法は、低周波法による加熱方法であってもよいし、高周波法による加熱方法であってもよい。好ましくは、加熱装置５１の加熱方法は、高周波法による加熱方法である。加熱装置５１はさらに、図示しない接触子を用いて素管１１の両エッジ部に電流を直接供給する抵抗方式であってもよいし、コイルを用いて誘導により電流を供給する誘導方式であってもよい。
【００３８】
加熱装置５１は、搬送中の素管１１に対して、加熱を実施する。つまり、素管１１は製造設備ライン１の上流から下流に向かって移動しながら加熱される。
【００３９】
複数のスクイズロール５２は、パスライン（素管１１が搬送されるライン）周りに配置される。図３は、複数のスクイズロール５２を、製造設備ライン１の上流から下流に向かって見た図（正面図）である。また、図４は、複数のスクイズロール５２の側面図である。図４においては、説明の便宜上、スクイズロール５２を破線で示す。図２〜図４では、複数のスクイズロール５２は、５つのロールを含む。具体的には、図３を参照して、複数のスクイズロール５２は、一対のトップロールＵＬ、ＵＲと、一対のサイドロールＬＬ、ＲＲと、受けロールＤＤとを備える。
【００４０】
受けロールＤＤは、電縫溶接中において、搬送中の素管１１の下方に位置するように配置されており、電縫溶接中の素管１１の外面と接触する。図３に示すとおり、受けロールＤＤのロール表面ＣＳＤＤは、凹状に湾曲しており、素管１１の外面と面接触する。
【００４１】
一対のサイドロールＬＬ及びＲＲは、電縫溶接中において、搬送中の素管１１の左右に位置するように配置されており、電縫溶接中の素管１１の外面と接触する。より具体的には、サイドロールＬＬは、図３に示すとおり、電縫溶接装置５を上流から下流に向かって見た場合に、素管１１の左側に位置するように配置されており、電縫溶接中の素管１１の外面と接触する。サイドロールＬＬのロール表面ＣＳＬＬは、凹状に湾曲しており、素管１１の外面と面接触する。
【００４２】
サイドロールＲＲは、図３に示すとおり、素管１１の右側に位置するように配置されており、電縫溶接中の素管１１の外面と接触する。サイドロールＲＲのロール表面ＣＳＲＲは、凹状に湾曲しており、素管１１の外面と面接触する。
【００４３】
一対のトップロールＵＬ及びＵＲは、電縫溶接中の素管１１の上方であって、かつ、溶接部１１０の左右に配置されており、素管１１の外面と接触する。より具体的には、トップロールＵＬは、図３に示すとおり、電縫溶接中の素管１１の上方かつ溶接部１１０の左側に位置するように配置されており、素管１１の溶接部１１０よりも左側の外面部分と接触する。トップロールＵＬのロール表面ＣＳＵＬは、凹状に湾曲しており、素管１１の外面と面接触する。トップロールＵＬの表面は、ロール表面ＣＳＵＬと、内側表面ＩＳＵＬとを含む。内側表面ＩＳＵＬは、素管１１の外面と接触せず、溶接部１１０を挟んでトップロールＵＲの内側表面ＩＳＵＲと対向して配置されている。
【００４４】
トップロールＵＲは、電縫溶接中の素管１１の上方かつ溶接部１１０の右側に位置するように配置されており、素管１１の溶接部１１０よりも右側の外面部分と接触する。トップロールＵＲのロール表面ＣＳＵＲは、凹状に湾曲しており、素管１１の外面と面接触する。トップロールＵＲの表面は、ロール表面ＣＳＵＲと、内側表面ＩＳＵＲとを含む。内側表面ＩＳＵＲは、素管１１の外面と接触せず、溶接部１１０を挟んでトップロールＵＬの内側表面ＩＳＵＬと対向して配置されている。
【００４５】
なお、図３では、複数のスクイズロール５２は、５つのロールを含む、いわゆる、５ロールタイプである。しかしながら、本実施形態による電縫溶接装置５のスクイズロール５２は、５ロールタイプに限定されない。複数のスクイズロール５２はたとえば、図５に示すとおり、２つのロールを含む２ロールタイプであってもよいし、図６に示すとおり、４つのロールを含む４ロールタイプであってもよい。複数のスクイズロール５２は、パスライン周りに配置され、電縫溶接中の素管１１の外面と接触しながら下流に搬送できれば、ロール個数は特に限定されない。
【００４６】
以下、本実施形態では、複数のスクイズロール５２が５ロールタイプの場合を例に、説明する。
【００４７】
［ロール冷却装置］
図２〜図４を参照して、本実施形態の電縫溶接装置５はさらに、ロール冷却装置５３を備える。ロール冷却装置５３は、スクイズロール５２の表面に冷却液が掛かるように、冷却液を噴射する。これにより、電縫溶接中のスクイズロール５２を冷却する。
【００４８】
具体的には、図２〜図４において、ロール冷却装置５３は、スクイズロール５２の上流側に配置されている。ロール冷却装置５３は、冷却液配管５３１Ｌ及び５３１Ｒと、冷却液噴射ノズル５３２Ｌ及び５３２Ｒとを備える。
【００４９】
冷却液配管５３１Ｌには、図示しない冷却液供給源から供給される冷却液が流れる。冷却液配管５３１Ｌの先端には、冷却液噴射ノズル５３２Ｌが取付けられている。冷却液噴射ノズル５３２Ｌは先端に冷却液噴射孔５３３Ｌを有する。冷却液噴射孔５３３Ｌは、トップロールＵＬの表面に向けられている。ロール冷却装置５３は、冷却液噴射孔５３３Ｌから、トップロールＵＬの表面に冷却液を噴射する。図２及び図４では、ロール冷却装置５３の冷却液噴射孔５３３Ｌは、トップロールＵＬのロール表面ＣＳＵＬに向けられており、トップロールＵＬの上流側からロール表面ＣＳＵＬに向けて冷却液を噴射する。
【００５０】
冷却液配管５３１Ｒには、図示しない冷却液供給源から供給される冷却液が流れる。冷却液配管５３１Ｒの先端には、冷却液噴射ノズル５３２Ｒが取付けられている。冷却液噴射ノズル５３２Ｒは先端に冷却液噴射孔５３３Ｒを有する。冷却液噴射孔５３３Ｒは、トップロールＵＲの表面に向けられている。ロール冷却装置５３は、冷却液噴射孔５３３Ｒから、トップロールＵＲの表面に冷却液を噴射する。図２及び図４では、ロール冷却装置５３の冷却液噴射孔５３３Ｒは、トップロールＵＲのロール表面ＣＳＵＲに向けられており、トップロールＵＲの上流側からロール表面ＣＳＵＲに向けて冷却液を噴射する。
【００５１】
以上のとおり、本例では、ロール冷却装置５３は、一対のトップロールＵＬ及びＵＲの上流側に配置される冷却液噴射孔５３３Ｌ及び５３３Ｒを備え、トップロールＵＬ及びＵＲの表面に冷却液が掛かるように、冷却液噴射孔５３３Ｌ及び５３３Ｒから冷却液を噴射する。
【００５２】
なお、図２〜図４では、ロール冷却装置５３は、トップロールＵＬ及びＵＲを冷却する。しかしながら、ロール冷却装置５３は、トップロールＵＬ及びＵＲとともに、トップロールＵＬ及びＵＲ以外の他のスクイズロール５２を冷却してもよい。ロール冷却装置５３はたとえば、トップロールＵＬ及びＵＲ、サイドロールＬＬ及びＲＲ、及び、受けロールＤＤの表面に冷却液を掛けて冷却してもよい。
【００５３】
スクイズロール５２の冷却に用いる冷却液は、スクイズロール５２を冷却可能であれば、特に限定されない。冷却液はたとえば水、不燃性油、及び、水と不燃性油との混合液である。好ましくは、冷却液は冷却水である。
【００５４】
［第１ガス噴射装置］
図２〜図４を参照して、本実施形態による電縫溶接装置５はさらに、第１ガス噴射装置５４を備える。第１ガス噴射装置５４は、ロール冷却装置５３によりスクイズロール５２の表面に掛かった冷却液が、溶接部１１０に落下して溶接部１１０の一部の温度を下げ、溶接欠陥が生じるのを抑制する。
【００５５】
図３及び図４を参照して、第１ガス噴射装置５４は、ガス配管５４１Ａ及び５４１Ｂと、ガス噴射ノズル５４２Ｌ及び５４２Ｒとを備える。
【００５６】
ガス配管５４１Ｂには、図示しないガス供給源から供給されるガスが流れる。ガス配管５４１Ｂの先端には、ガス噴射ノズル５４２Ｌが取付けられている。ガス噴射ノズル５４２Ｌは先端にガス噴射孔５４３Ｌを有する。ガス噴射孔５４３Ｌは、トップロールＵＬの回転軸線Ｃ１よりも上流の表面に向けられている。第１ガス噴射装置５４は、ガス噴射孔５４３Ｌから、ガスを噴射する。
【００５７】
ガス配管５４１Ａには、図示しないガス供給源から供給されるガスが流れる。ガス配管５４１Ａの先端には、ガス噴射ノズル５４２Ｒが取付けられている。ガス噴射ノズル５４２Ｒは先端にガス噴射孔５４３Ｒを有する。ガス噴射孔５４３Ｒは、トップロールＵＲの回転軸線Ｃ１よりも上流の表面に向けられている。第１ガス噴射装置５４は、ガス噴射孔５４３Ｒから、ガスを噴射する。
【００５８】
［第１ガス噴射装置５４の動作］
図７は、電縫溶接工程中におけるロール冷却装置５３から噴射される冷却液の流れを説明するための電縫溶接装置５の側面図であり、図８は平面図である。図７及び図８を参照して、スクイズロール５２は、回転方向Ｄ１の向きに回転する。つまり、各スクイズロール５２のロール表面が素管１１に接触しているときは、ロール表面は上流から下流に移動する。この状態において、ロール冷却装置５３が、冷却液噴射孔５３３Ｌ及び５３３Ｒから冷却液を、トップロールＵＬ及びＵＲの上流からトップロールＵＬ及びＵＲの表面に向けて噴射する。このとき、噴射された冷却液の一部は、トップロールＵＬ及びＵＲのロール表面ＣＳＵＬ及びＣＳＵＲに掛かり、トップロールＵＬ及びＵＲの回転に伴い、ロール表面ＣＳＵＬ及びＣＳＵＲ上を流れる。
【００５９】
一方、噴射された冷却液は、トップロールＵＬ及びＵＲの表面に衝突した後、トップロールＵＬ及びＵＲの内側表面ＩＳＵＬ及びＩＳＵＲにも掛かる。内側表面ＩＳＵＬ及びＩＳＵＲに掛かった冷却液は、トップロールＵＬ及びＵＲの回転に伴い、下方に落下する（図７及び図８中の矢印Ｄ２）。その結果、これらの冷却液の一部が、圧着中の溶接部１１０の領域Ａ１１０（図８参照）に落下する。この場合、接合中の溶接部１１０が局所的に冷却され、溶接欠陥が発生する場合がある。
【００６０】
本実施形態による電縫溶接装置５は、第１ガス噴射装置５４を用いて、このような冷却液が領域Ａ１１０に落下するのを抑制し、溶接欠陥の発生を抑制する。図９は、電縫溶接中における本実施形態の電縫溶接装置５の動作を説明するための電縫溶接装置５の側面図であり、図１０は平面図である。図９及び図１０を参照して、第１ガス噴射装置５４は、トップロールＵＬ、ＵＲの内側表面ＩＳＵＬ及びＩＳＵＲのうち、トップロールＵＬ及びＵＲの回転軸線Ｃ１よりも上流側の領域にガスを噴射する。この場合、図９及び図１０に示すとおり、第１ガス噴射装置５４から噴射されたガスが、内側表面ＩＳＵＬ及びＩＳＵＲに掛かった冷却液のうち、接合中の溶接部１１０を含む領域Ａ１１０に落下しようとする冷却液を、領域Ａ１１０外に吹き飛ばす（図９及び図１０中の矢印Ｄ２）。その結果、接合中の溶接部１１０に冷却液が落下して溶接欠陥が発生するのを抑制することができる。
【００６１】
好ましくは、第１ガス噴射装置５４は、トップロールＵＬ及びＵＲの回転軸線Ｃ１の上流側であって、かつ、回転軸線Ｃ１よりも下方の領域Ａ１００にガスを噴射する。この場合、図１０に示すとおり、トップロールＵＬ及びＵＲの内側表面ＩＳＵＬ及びＩＳＵＲのうち、接合中の溶接部１１０に近い領域Ａ１００内に侵入した冷却液を吹き飛ばす。その結果、接合中の溶接部１１０を含む領域Ａ１１０に冷却液が落下するのを、より有効に抑制できる。
【００６２】
第１ガス噴射装置５４が噴射するガスは、空気であってもよいし、不活性ガスであってもよいし、空気と不活性ガスとの混合ガスであってもよい。不活性ガスは周知の１又は複数の不活性ガスの混合ガスであってもよい。
【００６３】
なお、本実施形態では、ロール冷却装置５３は、冷却液噴射ノズル５３２Ｌ及び５３２Ｒを備えるが、ロール冷却装置５３は、冷却液噴射ノズル５３２Ｌ及び５３２Ｒを備えずに、冷却液配管５３１Ｌ及び５３１Ｒに直接冷却液噴射孔５３３Ｌ及び５３３Ｒが形成されていてもよい。この場合であっても、ロール冷却装置５３は冷却液を噴射できる。また、ロール冷却装置５３は、本実施形態の構成以外の構成であってもよい。要するに、ロール冷却装置５３は、複数のスクイズロール５２の表面に冷却液を掛けて、スクイズロール５２を冷却できれば、特に構成は限定されない。
【００６４】
同様に、本実施形態では、第１ガス噴射装置５４は、ガス噴射ノズル５４２Ｌ及び５４２Ｒを備えるが、第１ガス噴射装置５４は、ガス噴射ノズル５４２Ｌ及び５４２Ｒを備えずに、ガス配管５４１Ａ及び５４１Ｂに直接ガス噴射孔５４３Ｌ及び５４３Ｒが形成されていてもよい。この場合であっても、第１ガス噴射装置５４は、トップロールＵＬ及びＵＲの内側表面ＩＳＵＬ及びＩＳＵＲに掛かった後、領域Ａ１１０に落下しようとする冷却液を、領域Ａ１１０外に吹き飛ばすことができる。
【００６５】
好ましくは、図９に示すとおり、第１ガス噴射装置５４のガス噴射孔５４３Ｌ及び５４３Ｒは、素管１１の搬送方向に延びており、上下方向の幅Ｌ１よりも素管搬送方向の長さＬ２の方が長い形状を有する。この場合、トップロールＵＬ、ＵＲの内側表面の領域Ａ１００の広い範囲にガスを噴射しやすくなる。そのため、冷却液が領域Ａ１１０に落下するのをさらに有効に抑制できる。好ましくは、長さＬ２は幅Ｌ１の２倍以上であり、さらに好ましくは４倍以上である。
【００６６】
［第２の実施形態］
図１１は、第２の実施の形態による電縫溶接装置２０の平面図であり、図１２は、第２の実施の形態による電縫溶接装置２０の側面図である。図１１及び図１２を参照して、第２の実施の形態による電縫溶接装置２０は、第１の実施の形態の電縫溶接装置５と比較して、ロール冷却装置５３に代えて、新たに、ロール冷却装置５５を備える。電縫溶接装置２０のその他の構成は、電縫溶接装置５と同じである。
【００６７】
［ロール冷却装置５５について］
図１１及び図１２を参照して、ロール冷却装置５５は、ロール冷却装置５３と異なり、トップロールＵＬ及びＵＲの上流側ではなく、下流側に配置される。図１１及び図１２において、ロール冷却装置５５は、冷却液配管５５１Ｌ及び５５１Ｒと、冷却液噴射ノズル５５２Ｌ及び５５２Ｒとを備える。
【００６８】
冷却液配管５５１Ｌには、図示しない冷却液供給源から供給される冷却液が流れる。冷却液配管５５１Ｌの先端には、冷却液噴射ノズル５５２Ｌが取付けられている。冷却液噴射ノズル５５２Ｌは先端に冷却液噴射孔５５３Ｌを有する。冷却液噴射孔５５３Ｌは、トップロールＵＬの表面に向けられている。ロール冷却装置５５の冷却液噴射孔５５３Ｌは、トップロールＵＬの下流側に配置されており、冷却液を噴射する。図１１及び図１２では、ロール冷却装置５５の冷却液噴射孔５５３Ｌは、トップロールＵＬのロール表面ＣＳＵＬに向けられており、トップロールＵＬの下流側からロール表面ＣＳＵＬに向けて冷却液を噴射する。
【００６９】
冷却液配管５５１Ｒには、図示しない冷却液供給源から供給される冷却液が流れる。冷却液配管５５１Ｒの先端には、冷却液噴射ノズル５５２Ｒが取付けられている。冷却液噴射ノズル５５２Ｒは先端に冷却液噴射孔５５３Ｒを有する。冷却液噴射孔５５３Ｒは、トップロールＵＲの表面に向けられている。ロール冷却装置５５の冷却液噴射孔５５３Ｒは、トップロールＵＲの下流側に配置されており、冷却液を噴射する。図１１及び図１２では、ロール冷却装置５５の冷却液噴射孔５５３Ｒは、トップロールＵＲのロール表面ＣＳＵＲに向けられており、トップロールＵＲの下流側からロール表面ＣＳＵＲに向けて冷却液を噴射する。
【００７０】
以上のとおり、本例では、ロール冷却装置５５は、一対のトップロールＵＬ及びＵＲの下流側に配置される冷却液噴射孔５５３Ｌ及び５５３Ｒを備え、トップロールＵＬ及びＵＲの表面に冷却液が掛かるように、冷却液噴射孔５５３Ｌ及び５５３Ｒから冷却液を噴射する。
【００７１】
なお、ロール冷却装置５５は、ロール冷却装置５３と同様に、トップロールＵＬ及びＵＲとともに、トップロールＵＬ及びＵＲ以外の他のスクイズロール５２を冷却してもよい。ロール冷却装置５５はたとえば、トップロールＵＬ及びＵＲ、サイドロールＬＬ及びＲＲ、及び、受けロールＤＤの表面に冷却液を掛けて冷却してもよい。
【００７２】
［ロール冷却装置５５を用いた場合の電縫溶接時の冷却液の流れ］
図１３は、本実施形態の電縫溶接装置２０を用いた場合の冷却液の流れを説明するための電縫溶接装置２０の側面図である。図１３を参照して、ロール冷却装置５５は、トップロールＵＬ及びＵＲの下流側から、トップロールＵＬ及びＵＲの表面に向けて冷却液を噴射する。この場合、図１３に示すとおり、トップロールＵＬ及びＵＲの表面に当たった冷却液は、トップロールＵＬ及びＵＲの回転方向Ｄ１に伴って、ロール表面ＣＳＵＬ及びＣＳＵＲ上、又は、内側表面ＩＳＵＬ及びＩＳＵＲ上を上る。この段階において冷却液がある程度下方に落下する。そして、トップロールＵＬ及びＵＲの頂上まで上った冷却液が、領域Ａ１００内に落下してくる（図１３中の矢印Ｄ２）。このように、ロール冷却装置５５を用いた場合、ロール冷却装置５３を用いた場合よりも、冷却液が領域Ａ１１０に到達するまでの流路が長くなる。そのため、ロール冷却装置５３と比較して、ロール冷却装置５５によりスクイズロール５２を冷却した方が、領域Ａ１１０に到達する冷却液量を低減することができる。そのため、溶接欠陥の発生をさらに抑制できる。
【００７３】
電縫溶接装置２０はさらに、電縫溶接装置５と同様に、第１ガス噴射装置５４により、領域Ａ１１０に落下しようとする冷却液を、領域Ａ１１０外に吹き飛ばす。そのため、溶接欠陥の発生をさらに抑制できる。
【００７４】
［第３の実施形態］
図１４は、第３の実施形態による電縫溶接装置３０の平面図である。図１４を参照して、電縫溶接装置３０は、第１の実施形態による電縫溶接装置５と比較して、新たにロール冷却装置５５を備える。その他の構成は第１の実施形態による電縫溶接装置５と同じである。
【００７５】
電縫溶接装置３０は、トップロールＵＬ及びＵＲの上流側にロール冷却装置５３を備え、トップロールＵＬ及びＵＲの下流側にロール冷却装置５５を備える。そのため、第１及び第２の実施の形態と比較して、スクイズロール５２を、より有効に冷却することができる。さらに、第１ガス噴射装置５４により、領域Ａ１１０に落下しようとする冷却液を、領域Ａ１１０外にガスで吹き飛ばす。そのため、接合中の溶接部が冷却液により局所的に冷却されて、さらに溶接欠陥が発生するのを抑制できる。
【００７６】
［第４の実施形態］
図１５は、第４の実施の形態による電縫溶接装置４０の平面図である。図１５を参照して、電縫溶接装置４０は、第２の実施形態の電縫溶接装置２０と比較して、新たに、第２ガス噴射装置５６を備える。第２ガス噴射装置５６は、素管１１の搬送方向において、加熱装置５１と、スクイズロール５２との間の素管１１の圧着前の一対のエッジ部１１１にガスを噴射する。これにより、加熱装置５１の冷却に用いられた冷却液や、ロール冷却装置５５の冷却液が圧着前の一対のエッジ部１１１に仮に付着していても、スクイズロール５２による一対のエッジ部１１１の圧着前に、第２ガス噴射装置５６により、圧着前の一対のエッジ部１１１に付着している冷却液を吹き飛ばすことができる。そのため、圧着時において一対のエッジ部１１１に冷却液が付着していることに起因する溶接欠陥の発生を抑制できる。
【００７７】
第２ガス噴射装置５６はたとえば、ガス配管５６１と、ガス噴射孔５６２とを含む。ガス噴射孔５６２は、ノズルの先端に形成されていてもよい。ガス配管５６１は、図示しないガス供給源から供給されるガスが流れる。ガス噴射孔５６２は、素管１１の搬送方向において、加熱装置５１と、スクイズロール５２との間に配置される。図１５では、ガス噴射孔５６２は、加熱装置５１とスクイズロール５２との間の素管１１の圧着前のエッジ部１１１を含む領域の上方に配置され、矩形形状を有する。しかしながら、ガス噴射孔５６２の配置位置及び形状は、加熱装置５１とスクイズロール５２との間の素管１１の圧着前のエッジ部１１１を含む領域にガスを噴射可能であれば、特に限定されない。
【００７８】
なお、図１５の電縫溶接装置４０は、第２の実施形態の電縫溶接装置２０に第２ガス噴射装置５６を配置しているが、電縫溶接装置４０の構成はこれに限定されない。電縫溶接装置４０は、第１の実施形態の電縫溶接装置５に、第２ガス噴射装置５６を配置したものであってもよいし、第３の実施形態の電縫溶接装置３０に、第２ガス噴射装置５６を配置したものであってもよい。
【００７９】
［その他の実施形態］
上述の第１〜第４の実施形態では、電縫溶接装置は、５つのスクイズロール５２を備える。しかしながら、上述のとおり、スクイズロール５２の数は５つに限定されない。たとえば、図１６に示すとおり、第１〜第４の実施形態の電縫溶接装置は、４ロールタイプのスクイズロール５２にも適用可能である。
【００８０】
同様に、上述の第１〜第４の実施の形態による電縫溶接装置は、２ロールタイプのスクイズロール５２にも適用できる。図１７はスクイズロール５２が２ロールタイプの場合の電縫溶接装置２０の平面図であり、図１８はスクイズロール５２が２ロールタイプの場合の電縫溶接装置２０の側面図である。図１７及び図１８を参照して、スクイズロール５２が２ロールタイプの場合、第１ガス噴射装置５４は、素管１１の搬送方向において、左右に配置されるサイドロールＬＬ及びＲＲの回転軸線Ｃ１よりも上流側に配置され、サイドロールＬＬ及びＲＲの表面にガスを噴射する。この場合においても、ロール冷却装置５５から噴射され、サイドロールＬＬ及びＲＲのロール表面に付着した冷却液が、ロール表面に付着したまま、圧着中の溶接部１１０を含む領域Ａ１１０近傍に搬送されてきても、第１ガス噴射装置５４から噴射されるガスにより、吹き飛ばされる。そのため、冷却液が領域Ａ１１０に付着するのを抑制でき、溶接欠陥の発生を抑制できる。
【００８１】
なお、図１８に示すとおり、第１ガス噴射装置５４のガス噴射孔５４３Ｌ及び５４３Ｒは、サイドロールＬＬ及びＲＲの高さ方向の中央位置よりも上方に配置されるのが好ましい。圧着中の溶接部１１０は、素管１１の頂上に形成される。第１ガス噴射装置５４のガス噴射孔５４３Ｌ及び５４３Ｒは、サイドロールＬＬ及びＲＲの高さ方向の中央位置よりも上方に配置されば、ガス噴射孔５４３Ｌ及び５４３Ｒから噴射されるガスが、圧着中の溶接部１１０を含む領域Ａ１１０近傍及び領域Ａ１１０近傍のロール表面に届きやすい。そのため、噴射ガスにより冷却液を吹き飛ばして、冷却液が領域Ａ１１０に付着するのをさらに抑制しやすくなる。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１  電縫鋼管の製造設備ライン
５、２０、３０、４０  電縫溶接装置
１１  素管
５１  加熱装置
５２  スクイズロール
５３  ロール冷却装置
５４  第１ガス噴射装置
１１０  溶接部
１１１  エッジ部
Ｃ１  回転軸線
【図１】
2019188447.tif 000003
【図２】
2019188447.tif 000004
【図３】
2019188447.tif 000005
【図４】
2019188447.tif 000006
【図５】
2019188447.tif 000007
【図６】
2019188447.tif 000008
【図７】
2019188447.tif 000009
【図８】
2019188447.tif 000010
【図９】
2019188447.tif 000011
【図１０】
2019188447.tif 000012
【図１１】
2019188447.tif 000013
【図１２】
2019188447.tif 000014
【図１３】
2019188447.tif 000015
【図１４】
2019188447.tif 000016
【図１５】
2019188447.tif 000017
【図１６】
2019188447.tif 000018
【図１７】
2019188447.tif 000019
【図１８】
2019188447.tif 000020