(57)【要約】【課題】  薄肉の電縫管の製造を可能にする。【解決手段】  入口ガイドロール１３からフィンパスロールＦＰＲ＃１に到るブレークダウン成形のパスラインＬ１をダウンヒルに設定し、かつ、各ブレークダウンロール２の上ロール２ａをそれぞれ下ロール２ｂに対して下流側に偏心させる。その偏心量δは、各ロール２における材料排出方向がその下流側のロール２のパス位置に向かうように設定する。各ブレークダウンロール２において、材料１が当該ロール２に下向き傾斜で進入し、しかも、当該ロール２から排出された材料が下流側のロール２で押し下げ力を受けることはなくなる。このように、ブレークダウンロール２の全スタンドにおいて、入側及び出側のダウンヒル条件がともに満たされ、縁伸びの少ない管成形が可能となり、薄肉の電縫管の製造が可能となる。【選択図】  図１
2005334947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の金属板をブレークダウンロール領域にて概ね円弧状に湾曲成形し、フィンパスロール領域にて両エッジが接近した略円形状に成形すると同時に外径絞り加工を施し、次いでスクイズロールと溶接機とを備えた溶接部にて両エッジを突き合わせ溶接する電縫管の製造装置において、
前後スタンドを含むブレークダウンロール領域で、材料幅方向中央の成形方向軌跡であるパスラインを下向き傾斜に設定し、かつ、各ブレークダウンロールの上ロールをそれぞれ下ロールに対して下流側に偏心させるとともに、その偏心量を、各ブレークダウンロールにおける材料排出方向がその下流側のロールのパス位置に向かうように設定していることを特徴とする電縫管の製造装置。
【請求項２】
帯状の金属板をブレークダウンロール領域にて概ね円弧状に湾曲成形し、フィンパスロール領域にて両エッジが接近した略円形状に成形すると同時に外径絞り加工を施し、次いでスクイズロールと溶接機を備えた溶接部にて両エッジを突き合わせ溶接する電縫管の製造装置において、
前後スタンドを含むブレークダウンロール領域で、材料幅方向中央の成形方向軌跡であるパスラインを水平に設定し、かつ、各ブレークダウンロールの上ロールをそれぞれ下ロールに対して上流側に偏心させるとともに、その偏心量を、当該ブレークダウンロールにおいて材料に反りが発生しないように設定していることを特徴とする電縫管の製造装置。
【請求項３】
帯状の金属板をブレークダウンロール領域にて概ね円弧状に湾曲成形し、フィンパスロール領域にて両エッジが接近した略円形状に成形すると同時に外径絞り加工を施し、次いでスクイズロールと溶接機を備えた溶接部にて両エッジを突き合わせ溶接する電縫管の製造装置において、
前後スタンドを含むブレークダウンロール領域で、材料幅方向中央の成形方向軌跡であるパスラインを水平に設定し、かつ、各ブレークダウンロールの上ロールをそれぞれ下ロールに対して上流側に偏心させるとともに、その偏心量を、当該ブレークダウンロールにおいて材料に若干の上反りが発生するように設定していることを特徴とする電縫管の製造装置。
【請求項４】
帯状の金属板をブレークダウンロール領域にて概ね円弧状に湾曲成形し、フィンパスロール領域にて両エッジが接近した略円形状に成形すると同時に外径絞り加工を施し、次いでスクイズロールと溶接機とを備えた溶接部にて両エッジを突き合わせ溶接する電縫管の製造装置において、
前後スタンドを含むブレークダウンロール領域で、材料幅方向中央の成形方向軌跡であるパスラインを下向き傾斜に設定し、かつ、各ブレークダウンロールの上ロールをそれぞれ下ロールに対して上流側に偏心させるとともに、その偏心量を、当該ブレークダウンロールにおいて材料に反りが発生しないように設定していることを特徴とする電縫管の製造装置。
【請求項５】
帯状の金属板をブレークダウンロール領域にて概ね円弧状に湾曲成形し、フィンパスロール領域にて両エッジが接近した略円形状に成形すると同時に外径絞り加工を施し、次いでスクイズロールと溶接機とを備えた溶接部にて両エッジを突き合わせ溶接する電縫管の製造装置において、
前後スタンドを含むブレークダウンロール領域で、材料幅方向中央の成形方向軌跡であるパスラインを下向き傾斜に設定し、かつ、各ブレークダウンロールの上ロールをそれぞれ下ロールに対して上流側に偏心させるとともに、その偏心量を、当該ブレークダウンロールにおいて材料に若干の上反りが発生するように設定していることを特徴とする電縫管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外径寸法に対して板厚が薄い薄肉電縫管、いわゆる低ｔ／Ｄ電縫管の製造に適用して好適な電縫管の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電縫管製造装置は一般に、本発明及び従来例に共通の図５に模式的に示すような構成であり、帯状の金属板１を、入口ガイドロール１３を経て、複数段のブレークダウンロール２からなるブレークダウンロール領域３において概ね半円形状に湾曲成形し、次いで、複数段のフィンパスロール４からなるフィンパスロール領域５において、両エッジが接近した略円形状に成形すると同時に外径絞り加工を施し、次いで、スクイズロール６と溶接機７とを備えた溶接部８において、概ね円形状の材料（成形材）の両エッジを溶接機７で通電加熱しつつスクイズロール６で材料の両エッジを互いに突き合わせ圧接して管にする。図示例では、ブレークダウンロール領域３とフィンパスロール領域５との間に、材料を側方から押さえ付ける複数段のサイドロール１０からなるクラスターロール１１を設置している。
【０００３】
外径Ｄに対して板厚ｔが薄い低ｔ／Ｄ電縫管の場合、溶接部においてエッジ部の形状不良の状態での突き合わせ溶接となり易く、そのために溶接不良となることから、低ｔ／Ｄ電縫管の製造は困難であり、従来は低ｔ／Ｄが１％が限界とされていた。
【０００４】
エッジ部の形状不良（エッジ部の突き合わせ形状不良）には、両エッジ部の形状が非対称で段差が生じている場合と、対称的であってもエッジ部の形状自体が突き合わせ溶接に不適当な形状である場合とがあるが、材料（成形材）がそのようなエッジ部形状不良の状態で溶接部のスクイズロールに導入されると、突き合わせ溶接が溶接不良となる。そのようなエッジ部の形状不良の状態での突き合わせ溶接となる原因として種々の原因がある。
（１）ブレークダウン成形（ブレークダウンロール領域での成形）において、図６のように、エッジ部に縁波１６が発生する場合がある。低ｔ／Ｄの場合に特にこのエッジ部の縁波が生じ易い。縁波が発生すると、溶接部における両エッジの突き合わせの際に両エッジ間に図７（イ）のように段差１７が生じ、溶接不良となる。
（２）フィンパス成形（フィンパスロール領域での成形）において、外径絞り加工（フープコンプレッション）が行われるが、その外径絞り加工の加圧力で材料のエッジ部が座屈する場合がある。この座屈も、低ｔ／Ｄの場合に特に発生し易い。
また、フィンパスロールではエッジ部も所定の曲率に曲げ加工されるが、フィンパスロールを通過後の材料のスプリングバック（曲げが戻る現象）のためにエッジ部の曲率半径が大きくなり、両エッジが本来のＩ開先でなく、図７（ロ）のようなＶ開先１８となることもある。この場合にも当然溶接不良となる。
なお、エッジ部の突き合わせ形状に問題がないにも拘わらず、突き合わせ溶接過程で、すなわち、溶接時のスクイズロールにおけるアプセット圧力（周方向圧縮力）で材料のエッジ部に座屈が生じる場合もある。この座屈も、低ｔ／Ｄの場合に特に生じ易い。
【０００５】
本発明では、ブレークダウン成形時に材料のエッジ部に縁波が生じる問題を課題とするが、この縁波の原因及び従来の対策について説明する。
両エッジを中央部に対して次第に高くして円弧状に成形するブレークダウン成形では、材料の幅方向中央の軌跡長さよりエッジの軌跡長さの方が長くなるので、両エッジ部に材料長手方向の伸びすなわち縁伸び（図６のａで示すエッジの伸び）が生じる。この縁伸びのために、フィンパスロールで概ね円形になる迄にエッジ部に材料長手方向の圧縮力が作用し、この圧縮力によりエッジ部が座屈し、縁波１６が発生する。図６の矢印（イ）は成形方向（材料送り方向）である。
このような発生メカニズムであるため、縁波の防止のためには、エッジ部の伸びを極力抑える必要があるが、その縁波防止対策として、パスラインをダウンヒルにする対策が広く採用されている。パスラインとは、各スタンドにおけるロール孔形の指定点を結んだ線であり、その指定点の採り方としてはいくつかの採り方があるが、ここでは、一般的な管成形の場合と同様に、指定点としてロール孔形の底点を採用し、各ロール孔形の底点（したがって、材料幅方向中央の下面）を結ぶ線をパスラインとしている。
【０００６】
図１０に従来の電縫管の製造装置における、入口ガイドロール１３からフィンパスロール４の入口に到るブレークダウンロール領域のパスライン設計の一例を示す。図示のように、各スタンドにおいて材料１がロール２のパス位置（上下ロール間の材料が通過する高さ位置）に対して下向き傾斜（進入角度θ１、θ２、θ３）で進入するパスラインＬとなっており、材料幅方向中央下面の軌跡が下向き傾斜をなすダウンヒルのパスラインとなっている。
なお、記載した特許文献１、２は、薄肉の電縫管の製造を目的とする点で本発明と共通するが、本発明の要部であるダウンヒル成形についての記載はない。
【特許文献１】特許２７８８９１１号
【特許文献２】特開昭５８−１９６１８１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ブレークダウンロールにおける材料の進入角度と材料の反り発生傾向との関係について、実験的及び経験的に知られている現象を、図８（イ）、（ロ）、（ハ）を参照して説明する。図８において、２は複数段のブレークダウンロール領域の１つのスタンドのロール（上下のロール）である。この図では、材料１がある曲率の円弧状１ａからさらに曲率の小さな円弧状１ｂに成形される場合（円弧形→円弧形）としているが、平板から円弧状に成形する場合（平板→円弧形）も同様に考えることができる。ブレークダウンロール２は材料を下に凸状に湾曲成形するので、上ロール２ａは凸ロール、下ロール２ｂは凹ロールである。
従来は、ブレークダウンロール２の上下ロール方向（上下ロールの中心を結ぶ方向をいう）が鉛直であり、このロール２のパス位置に水平に材料１を進入させると、当該ロールで成形された材料は凸ロール側（上ロール側）に凸形状（上側に凸の形状）、すなわち下反りになる（図８（イ））。また、材料をロール２のパス位置に対してある下向き傾斜の進入角度で進入させると、当該ロールにおいて、進入角度との関係では下反り変形となるが、ロール出側では水平に排出される（図８（ロ））。ロール２に対してさらに大きな下向き傾斜の進入角度で進入させると、やがて上向き傾斜で排出され船底形の変形状態となる（図８（ハ））。なお、このことは、1つのスタンドについて、入側に材料高さ位置固定手段を持ち、出側はフリーである場合の挙動である。
【０００８】
ところで、材料の反りと長手方向歪の幅方向分布の関係を見ると、下反りは素材縁部が伸び歪で、中央部が圧縮歪となっており、逆に上反りは素材縁部が圧縮歪で中央部が伸び歪となっている。
下反りであると、すなわち縁部に長手方向伸び歪が存在し中央に圧縮歪が存在すると、溶接部では長手方向同一面上の素材が溶接されて真直の丸管となることを考えると、ブレークダウンロール以降溶接までに縁部に圧縮変形が起こることを意味する。即ち、下反りでは縁部に挫屈が発生し、挫屈による縁波が発生することを意味する。
逆に上反りであると、すなわち縁部に長手方向圧縮歪が存在し中央に伸び歪が存在すると、ブレークダウンロール以降溶接までに縁部に発生する圧縮変形が軽減され、挫屈や腰折れが低減される可能性を秘めている。すなわち、フィンパスロールに入ってくる材料の反りを積極的に上反りにする事は、フィンパスロール〜スクイズロール間に生じる縁部の長手方向圧縮を低減する有効な手段となり、座屈による縁波発生の防止に有効な手段となると考えられる。
【０００９】
上記のことから、縁伸び抑制（縁波発生の防止）のために採用されるべき真のダウンヒルのパスラインとは、すべてのスタンドにおいて同時的に上反りが実現されるようなパスラインである。
しかし、従来から採用されているダウンヒルは、図１０に示した通り、そのようなパスラインとはなっていない。スタンドが１段であれば上記の真のダウンヒルの条件を満足させることに何の問題もないが、連続する複数段のスタンドにおける各スタンドでのダウンヒルの条件を考えると、それぞれ入側ではダウンヒルの条件は満足しているが、出側では条件を満足していない。即ち、各スタンドにおいて、ロールの入側で材料が下向き傾斜で進入することで、材料は当該ロールからは上反りに排出されるが、その下流側のロールからは押し下げ力を受ける（すなわち下反りにする力を受ける）ことになるので、入側でのダウンヒル効果を出側で打ち消していることになっている。
【００１０】
このような背景のもとで、発明者らは材料を下反りにする成形条件について考察するなかで、図８で述べたような材料進入角度に対する反り発生傾向に着目し、ブレークダウンロール２の上下ロール２ａ、２ｂを互いに偏心させることによって、ロールの入側でも出側でもダウンヒルの条件を満足させることが可能になるという着想を得た。
本発明はこのような背景のもとになされたもので、縁伸び抑制のために採用されるべき真のダウンヒルの実現が可能で、材料の縁波の発生を防止できる電縫管の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する請求項１の発明は、帯状の金属板をブレークダウンロール領域にて概ね円弧状に湾曲成形し、フィンパスロール領域にて両エッジが接近した略円形状に成形すると同時に外径絞り加工を施し、次いでスクイズロールと溶接機とを備えた溶接部にて両エッジを突き合わせ溶接する電縫管の製造装置において、
前後スタンドを含むブレークダウンロール領域で、材料幅方向中央の成形方向軌跡であるパスラインを下向き傾斜に設定し、かつ、各ブレークダウンロールの上ロールをそれぞれ下ロールに対して下流側に偏心させるとともに、その偏心量を、各ブレークダウンロールにおける材料排出方向がその下流側のロールのパス位置に向かうように設定していることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、帯状の金属板をブレークダウンロール領域にて概ね円弧状に湾曲成形し、フィンパスロール領域にて両エッジが接近した略円形状に成形すると同時に外径絞り加工を施し、次いでスクイズロールと溶接機を備えた溶接部にて両エッジを突き合わせ溶接する電縫管の製造装置において、
前後スタンドを含むブレークダウンロール領域で、材料幅方向中央の成形方向軌跡であるパスラインを水平に設定し、かつ、各ブレークダウンロールの上ロールをそれぞれ下ロールに対して上流側に偏心させるとともに、その偏心量を、当該ブレークダウンロールにおいて材料に反りが発生しないように設定していることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、帯状の金属板をブレークダウンロール領域にて概ね円弧状に湾曲成形し、フィンパスロール領域にて両エッジが接近した略円形状に成形すると同時に外径絞り加工を施し、次いでスクイズロールと溶接機とを備えた溶接部にて両エッジを突き合わせ溶接する電縫管の製造装置において、
前後スタンドを含むブレークダウンロール領域で、材料幅方向中央の成形方向軌跡であるパスラインを下向き傾斜に設定し、かつ、各ブレークダウンロールの上ロールをそれぞれ下ロールに対して上流側に偏心させるとともに、その偏心量を、当該ブレークダウンロールにおいて材料に反りが発生しないように設定していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、図１のように、ブレークダウンロール領域の各スタンドのロールについてそれぞれ、上ロール２ａの下ロール２ｂに対する偏心量δを適切に設定（図９（ロ）参照）することで、上流側から下向き角度で進入した材料を、進入角度よりは小さい下向きの排出角度で排出することが可能である。すなわち、下向き角度で進入した材料を、実質的に上反り（入側の進入方向に対して相対的に上反り）で排出させることができ、ロール入側のダウンヒルの条件を満足することができる。また、各ロールは、材料を実質的に上反りで排出させてもその排出角度は空間的には下向きなので、当該ロールから排出された材料が下流側のロールによって下向きの押し下げ力を受けることはない（すなわち、ロール出側でのダウンヒルの条件を満足する）ので、入側でのダウンヒル効果が出側で打ち消される問題は生じない。
この作用がブレークダウンロール領域の各段のロールについて得られるので、ブレークダウンロール領域のすべてのロールについて、ロールの入側も出側も共にダウンヒルの条件を満足させることができ、真のダウンヒル成形を行うことができる。これにより、ブレークダウンロール領域における材料の縁伸びが抑制され、したがって、材料の縁波発生が抑制され、溶接部における溶接不良の原因が改善される。
【００１５】
請求項２の発明によれば、図３のように、ブレークダウンロール３の各ロール２では、上ロール２ａの下ロール２ｂに対する偏心量ｄが適切に設定（図９（イ）参照）されていることで、当該ロール２に水平に進入した材料１が当該ロール２から水平に排出（すなわち当該ロール２において材料に反りが発生しないように排出）され、したがって、下流側のロールに対して水平に進入するように排出される。この場合、図９（イ）の成形は、図８（イ）において下向きに排出されるところを水平に排出しているので、実質的に当該ロール２から上反りに排出されたものと同等である。したがって、各ロールの入側ではダウンヒル条件を満足していることと等価であると言える。
また、各ロールから水平に排出された材料は下流側のロールのパス位置に向かうので、各ロールから排出された材料が下流側のロールによって下向きの押し下げ力を受けることはなく、入側でのダウンヒル効果が出側で打ち消される問題は生じない。このように、水平なパスラインであっても、ロールの入側でも出側でもダウンヒル条件を満足することと等価となり、真のダウンヒルと等価の成形を行うことができる。これにより、ブレークダウンロール領域における材料の縁伸びが抑制され、したがって、材料の縁波発生が抑制され、溶接部における溶接不良の原因が改善される。
【００１６】
請求項３の発明によれば、当該ロール２に水平に進入した材料１が当該ロール２から若干上向きに排出（すなわち当該ロール２において材料に若干の上反りが発生するように排出）され、したがって、下流側のロールのパス位置に対して水平より若干上向きに進入するように排出される。すると、当該ロールから排出された材料は、下流側のロールにより若干押し下げられつつ下流側のロールに水平に進入するが、押し下げが若干程度であれば、実質的に上反り傾向を維持したまま下流側のロールに進入する。
材料が実質的に大きな上反りのまま各スタンドのロールを通過すると、エッジ部に圧縮力が作用して、エッジ部に坐屈が生じ縁波となる恐れがあるが、下流側のロールで材料を若干押し下げることにより、当該ロールと下流側のロールとの間で材料のエッジ部に若干の引っ張り力が作用することになり、その引っ張り力が、当該ロールと下流側のロールとの間でエッジ部に坐屈すなわち縁波が発生することを防止する作用を果たす。すなわち、ブレークダウンロール領域での縁波発生防止に有効である。
【００１７】
請求項１の方法は成形材の断面中心が次第に下がるようなパスライン設計であり、請求項２の方法は成形材の断面中心が次第に上がるようなパスライン設計であるのに対して、請求項４あるいは請求項５の発明の方法によれば、成形材断面中心を一定ないし概ね一定にして全体のバランスを取ることが可能となり、各スタンドでのダウンヒルの効果をさらに高く発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の電縫管の製造装置の実施例を、図１〜図９を参照して説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例の電縫管の製造装置の主要部の構成は、先に説明した本発明及び従来例に共通の図５に模式的に示した通りであり、帯状の金属板１を、複数段のブレークダウンロール２からなるブレークダウンロール領域３において概ね半円形状に湾曲成形し、次いで、複数段のフィンパスロール４からなるフィンパスロール領域５において、両エッジが接近した略円形状に成形すると同時に外径絞り加工を施し、次いで、スクイズロール６と溶接機７とを備えた溶接部８において、円形状の材料１の両エッジを溶接機７で通電加熱しつつスクイズロール６で材料１の両エッジを互いに突き合わせ圧接して管にする。そして、続く複数段のサイジングロール９で最終的な製品形状に定形化する。図示例では、ブレークダウンロール領域３とフィンパスロール領域５との間に、材料を側方から押さえ付ける複数段のサイドロール１０からなるクラスターロール１１を設置している。なお、各ロール２、４、１０を支持するフレームも含めたものをロールスタンド（あるいは単にスタンド）と称する。
同図において、１２はアンコイラ、１３は入口ガイドロールである。なお、通常、アンコイラ１２と入口ガイドロール１３との間に、ピンチロール、レベラー、材料剪断機及び中継ぎ溶接機、ルーパなどが設置されるが、それらは省略（なお１４はルーパの入口部分を示す）している。溶接機７は高周波誘導溶接機や高周波抵抗溶接機等が一般に使用される。
【００２０】
図１は請求項１の発明の電縫管の製造装置の一実施例を示すもので、入口ガイドロール１３からフィンパスロールに到るブレークダウン成形のパスライン設計を説明する図である。図示例では、ブレークダウンロール領域３を３段のブレークダウンロール２で構成し、フィンパスロール領域５を２段のフィンパスロール４で構成し、さらに２段のサイドロール１０からなるクラスターロール領域１１を設置しているが、その段数は単なる一例であり、実際には種々の条件に応じた適切な段数に設計される。
【００２１】
図１における各ロールの孔形の一例を図２に示す。図示例では平板状の金属板１が、少なくとも材料１の下面を拘束する入口ガイドロール１３を経て、３段のブレークダウンロール２（ＢＤＲ＃１、ＢＤＲ＃２、ＢＤＲ＃３）で概ね円弧状に粗成形され、２段のサイドロール１０で材料を両側から押し付けながらフィンパスロール４に導かれ、２段のフィンパスロール４（ＦＰＲ＃１、ＦＰＲ＃２）により、両エッジが接近した略円形状（図示例では縦長楕円形状）に仕上げ成形される。フィンパスロール４は、上ロール４ａの中央に、材料のエッジが突き当たるフィンロール４ｆを持つ。また、図示例のフィンパスロール４は、上下ロール４ａ、４ｂとともに、両側の縦ロール４ｃも持つ構成であるが、上下ロールのみからなる構成でもよい。なお、サイドロール１０は実際には図２のような両側のロールであるが、図１ではサイドロール領域のパス位置を明確にするために、仮想的な下側水平ロール１０’を図示した。但し、大径管成形用の場合には下側水平ロール１０’を配置することもある。
【００２２】
請求項１の発明では、図示のように、入口ガイドロール１３からＦＰＲ＃１に到るブレークダウン成形のパスラインＬ１をダウンヒルに設定し、かつ、各ブレークダウンロール２の上ロール２ａをそれぞれ下ロール２ｂに対して下流側に偏心させ、その偏心量δは、各ブレークダウンロール２における材料排出方向がその下流側のロールのパス位置に向かうように設定している。
【００２３】
上記のように設定する具体的な方法の一例を説明する。
全体的には、ＦＰＲ＃１を原点とする水平線を基準にし、ＦＰＲ＃１から上流に向って順に、各ブレークダウンロール２の上ロール２ａを下ロール２ｂに対して所定の偏心量で偏心させることにより、ブレークダウンロール全スタンドでダウンヒル条件を満足するように設定する。なお、上ロール２ａを下ロール２ｂに対して下流側に偏心させる場合、上ロール軸を支持する上ロールチョックを下ロール軸を支持する下ロールチョックに対して下流側に配置することにより行う。
（１）ＦＰＲ＃１を原点とするサイドロール１０領域の材料幅方向中央下面の勾配αは、適宜設定する。この勾配αは経験的に適切な値に設定する。この勾配αの延長線から、ＢＤＲ＃３における材料排出方向を決定する。
（２）ＢＤＲ＃３スタンドの上下ロール方向（上下ロールの中心を結ぶ方向をいう）がＢＤＲ＃３出側の勾配αと同じになるように、上ロールをδ３だけ水平方向に偏心させる。
（３）ＢＤＲ＃３から材料が勾配α方向に排出されるような、ＢＤＲ＃３への材料の進入角度θ３を、実験的又は経験的に求める。
（４）θ３よりＢＤＲ＃２スタンドの上ロールの偏心量δ２を計算する。
（５）ＢＤＲ＃３と同様に、ＢＤＲ＃２から材料が角度θ３方向に排出されるような、ＢＤＲ＃２への材料の進入角度θ２を、実験的又は経験的に求める。
（６）θ２よりＢＤＲ＃１スタンドの上ロールの偏心量δ１を計算する。
（７）ＢＤＲ＃２と同様に、ＢＤＲ＃１から材料が角度θ２方向に排出されるような、ＢＤＲ＃１への材料の進入角度θ１を、実験的又は経験的に求める。
【００２４】
上記図１のパスライン設計によるブレークダウン成形では、ブレークダウンロール領域３の各スタンドのロール２についてそれぞれ、上ロール２ａの下ロール２ｂに対する偏心量δが適切に設定（図９（ロ）参照）されていることで、上流側から下向き角度で進入した材料１が、進入角度よりは小さい下向きの排出角度で排出される。すなわち、下向き角度で進入した材料が、実質的に上反り（入側の進入方向に対して相対的に上反り）で排出され、ロール入側のダウンヒルの条件が満たされる。また、各ロールは、材料を実質的に上反りで排出させてもその排出角度は空間的には下向きなので、当該ロールから排出された材料が下流側のロールによって下向きの押し下げ力を受けることはない（すなわち、ロール出側でのダウンヒルの条件を満足する）ので、入側でのダウンヒル効果が出側で打ち消される問題は生じない。
この作用がブレークダウンロール領域の各段のロールについて得られるので、ブレークダウンロール領域のすべてのロールについて、ロールの入側も出側も共にダウンヒルの条件を満足させることができ、真のダウンヒル成形を行うことができる。これにより、ブレークダウンロール領域における材料の縁伸びが抑制され、したがって、材料の縁波発生が抑制され、溶接部における溶接不良の原因が改善される。
【００２５】
なお、図２に示したロール孔形では、フィンパスロール４で材料を縦長楕円形に成形している。材料を縦長楕円形に成形することにより、材料の両エッジ近傍の曲率半径が小さくなり、このため、溶接部のスクイズロールにおいて材料のエッジが突き合わされる際の突き合わせ圧力（＝アプセット圧力＝周方向圧縮力）に対する剛性が高くなり、突き合わせ圧力でエッジ部が座屈ないし変形することを防止でき、溶接不良になることを防止できる。
【実施例２】
【００２６】
図３は請求項２の発明の電縫管の製造装置の一実施例を示すもので、入口ガイドロール１３からフィンパスロールに到るブレークダウン成形のパスライン設計を説明する図である。図示の通り、入口ガイドロール１３からＦＰＲ＃１に到るブレークダウン成形のパスラインＬ２を水平に設定し、かつ、各ブレークダウンロール２の上ロール２ａをそれぞれ下ロール２ｂに対して上流側に偏心させるとともに、その偏心量δを、当該ブレークダウンロール２において材料に反りが発生しないように設定している。
【００２７】
上記のように設定する具体的に方法の一例を説明する。
全体的な考え方としては、ブレークダウンロール全スタンドで出側の反りがなくなるような上ロール偏心量を各スタンドに与え、ダウンヒルを全く行うことなく、縁伸びを解消する。
（１）ＦＰＲ＃１を原点とする水平なパスラインを設定する。
（２）ＢＤＲ＃１〜＃３スタンドの各ロールにおいてそれぞれ、当該ロール２に水平に進入した材料が当該ロール２から水平に排出されるような（すなわち当該ロール２において材料に反りが発生しないような）、上ロール２ａの下ロール２ｂに対して偏心量ｄ１〜ｄ３を、実験的又は経験的に求める。この場合、図９（イ）で説明した実験的事実を応用して、上ロール２ａの下ロール２ｂに対する偏心量ｄ１〜ｄ３を決定する。
【００２８】
上記図３のパスライン設計において、ブレークダウンロール３の各ロール２では、上ロール２ａの下ロール２ｂに対する偏心量ｄが適切に設定（図９（イ）参照）されていることで、当該ロール２に水平に進入した材料１が水平に排出（すなわち当該ロール２において材料に反りが発生しないように排出）、すなわち下流側のロールに対して水平に進入するように排出する。この場合、図９（イ）の成形は、図８（イ）において下向きに排出されるところを水平に排出しているので、実質的に当該ロール２から上反りに排出されたものと同等である。したがって、各ロールの入側ではダウンヒル条件を満足していることと等価であると言える。
また、各ロールから水平に排出された材料は下流側のロールのパス位置に向かうので、各ロールから排出された材料が下流側のロールによって下向きの押し下げ力を受けることはなく、入側でのダウンヒル効果が出側で打ち消される問題は生じない。このように、水平なパスラインであっても、ロールの入側でも出側でもダウンヒル条件を満足することと等価となり、真のダウンヒルと等価の成形を行うことができる。これにより、ブレークダウンロール領域における材料の縁伸びが抑制され、したがって、材料の縁波発生が抑制され、溶接部における溶接不良の原因が改善される。
【実施例３】
【００２９】
図３の実施例では、上ロールの上流側への偏心量は、当該ブレークダウンロールにおいて材料に反りが発生しないように（すなわち材料が下流側のロールのパス位置に向けて水平に排出するように）設定しているが、図３の実施例における上ロールの上流側への偏心量を、当該ブレークダウンロールにおいて材料に若干の上反りが発生するように設定することも有効である。
この場合、当該ロール２に水平に進入した材料１が当該ロール２から若干上向きに排出（すなわち当該ロール２において材料に若干の上反りが発生するように排出）され、したがって、下流側のロールのパス位置に対して水平より若干上向きに進入するように排出される。すると、当該ロールから排出された材料は、下流側のロールにより若干押し下げられつつ下流側のロールに水平に進入するが、押し下げが若干程度であれば、実質的に上反り傾向を維持したまま下流側のロールに進入する。
材料が実質的に大きな上反りのまま各スタンドのロールを通過すると、エッジ部に圧縮力が作用して、エッジ部に坐屈が生じ縁波となる恐れがあるが、下流側のロールで材料を若干押し下げることにより、当該ロールと下流側のロールとの間で材料のエッジ部に若干の引っ張り力が作用することになり、その引っ張り力が、当該ロールと下流側のロールとの間でエッジ部に坐屈すなわち縁波が発生することを防止する作用を果たす。すなわち、ブレークダウンロール領域での縁波発生防止に有効である。
【実施例４】
【００３０】
上記図１の方法は成形材の断面中心が次第に下がるようなパスライン設計であり、図３の方法は成形材の断面中心が次第に上がるようなパスライン設計であるが、成形材断面中心を一定にして全体のバランスを取ることは有効である。そこで、図１の方法と図３の方法の中間的な方法が考えられる。
図４は請求項４の発明の電縫管の製造装置の一実施例を示すもので、入口ガイドロール１３からフィンパスロールに到るブレークダウン成形のパスライン設計を説明する図である。このパスライン設計は、図１の方法と図３の方法の中間的な方法によるパスライン設計である。すなわち、入口ガイドロール１３からＦＰＲ＃１に到るブレークダウン成形のパスラインＬ３を下向き傾斜に設定し、かつ、各ブレークダウンロール２の上ロール２ａをそれぞれ下ロール２ｂに対して上流側に偏心させるとともに、その偏心量δを、当該ブレークダウンロール２において材料に反りが発生しないように設定している。
【００３１】
上記のように設定する具体的に方法の一例を説明する。
全体的なパスライン設計としては、成形材の断面中心を一定に保つことを基本とし、ＦＰＲ＃１スタンドを原点として上流に向ってパスライン高さを決定する。具体的には、
（１）一旦、図１の方法で、ブレークダウンロール領域の各スタンドともダウンヒルとなるように配置する(図１の場合の具体例で説明した方法（１）〜（７）で、ダウンヒル基準量を決定する)。
（２）ブレークダウンロール全スタンドで、当該ブレークダウンロール２において材料に反りが発生しないように、図３の場合の具体例で説明した方法（１）（２）に基いて上ロール偏心量ｄ１〜ｄ３を求め、図１の偏心量δ１〜δ３を前記偏心量ｄ１〜ｄ３により補正したものを、各スタンドの偏心量δ’１〜δ’３とする。ここで補正は概ね、δ’１≒δ１−ｄ１、δ’２≒δ２−ｄ２、δ’３≒δ３−ｄ３、とする補正である。
これにより、成形材断面中心を一定ないし概ね一定にして全体のバランスを取ることができ、各スタンドでのダウンヒルの効果をさらに高く発揮することができる。
【実施例５】
【００３２】
図４の実施例では、上ロールの上流側への偏心量を、当該ブレークダウンロールにおいて材料に反りが発生しないように（すなわち材料が下流側のロールのパス位置に向けて下向き傾斜で排出するように）設定しているが、図４の実施例における上ロールの上流側への偏心量を、当該ブレークダウンロールにおいて材料に実質的に若干の上反りが発生するように設定、すなわち下流側のロールのパス位置より若干上方位置に向かうように設定すること（すなわち、概ね実施例２（図３参照）に対する実施例３のようにする）も有効である。
この場合、図３の実施例と同様な作用効果が得られる。
【００３３】
以上の説明では製品サイズについて述べなかったが、本発明は、あまり小径でない鋼管、例えば外径５０ｍｍ程度以上の鋼管の製造に適切であり、例えば外径１２０ｍｍで厚さ１ｍｍの鋼管、すなわちｔ／Ｄが０．８％という低ｔ／Ｄ電縫鋼管の製造も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】請求項１の発明の電縫管の製造装置の一実施例を示すもので、入口ガイドロールからフィンパスロールに到る間のパスライン設計を説明する図である。
【図２】図１における各段のロール孔形の一例を示した図である。
【図３】請求項２の発明の電縫管の製造装置の一実施例を示すもので、入口ガイドロールからフィンパスロールに到る間のパスライン設計を説明する図である。
【図４】請求項４の発明の電縫管の製造装置の一実施例を示すもので、入口ガイドロールからフィンパスロールに到る間のパスライン設計を説明する図である。
【図５】本発明を適用する電縫管の製造装置の全体構成を説明するためのもので主要部構成図である。
【図６】管成形に際して材料に縁波が発生するメカニズムを説明する図である。
【図７】溶接部での材料の突き合わせ形状不良の態様を説明するもので、（イ）は突き合わせ段差の場合、（ロ）はエッジ部成形不足の場合の図である。
【図８】ロールに対する材料の進入角度と反り発生との関係を説明するもので、（イ）、（ロ）、（ハ）はそれぞれ異なる進入角度の場合を示す。
【図９】上ロールを下ロールに対して偏心させた時の、当該ロールにおける材料の進入角度と反り発生との関係の一例を説明するもので、（イ）は上ロールを上流側に偏心させた場合、（ロ）は上ロールを下流側に偏心させた場合を示す。
【図１０】従来の電縫管の製造装置を示すもので、入口ガイドロールからフィンパスロールに到る間のパスライン設計（従来のダウンヒル）を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  材料（金属板ないし成形材）
２  ブレークダウンロール（ＢＤＲ＃１、ＢＤＲ＃２、ＢＤＲ＃３）
３  ブレークダウンロール領域
４  フィンパスロール（ＦＰＲ＃１、ＦＰＲ＃２）
５  フィンパスロール領域
６  スクイズロール
７  溶接機
８  溶接部
９  サイジングロール
１０  サイドロール
１１  サイドロール領域
１３  入口ガイドロール
δ（δ１、δ２、δ３）  上ロールの下ロールに対する偏心量
δ’（δ’１、δ’２、δ’３）  上ロールの下ロールに対する偏心量
ｄ（ｄ１、ｄ２、ｄ３）  上ロールの下ロールに対する偏心量
θ（θ１、θ２、θ３）  材料のロールへの進入角度
α    サイドロール領域における材料幅方向中央底面の勾配
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ  パスライン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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