(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に配置したエッジ・ベンド・ロールを用いて鋼帯を圧下し、鋼帯幅方向の両端部を上方に曲げるに際して、
左右に配置された上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置を個別に変更する手段を設け、該左右に配置された上ロールをそれぞれ独立して調整可能とすると共に、前記鋼帯の曲がり形状を常時測定し、その測定値を目標とする曲がり形状と比較し、その形状差を前記上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置を個別に変更する手段にフィードバックして、該形状差を是正すべく、前記上ロールの位置を調整して、該鋼帯の両端部の曲がり形状を左右対称にすることを特徴とする鋼帯端部の成形方法。
【請求項２】
鋼帯の上面側に接触し、上下方向及び左右方向への移動が同時に行われ、且つ左右対称の形状をした２個の上ロールと、鋼帯の下面側と接触し、左右対称の形状であるが、上下方向及び左右方向へ非移動な２個の下ロールとを備えたエッジ・ベンド・ロールにおいて、
前記２個の上ロールの同時移動をさせる連結ロッドを取り外し、該２個の上ロールを上下及び左右へそれぞれ独立して移動自在にする上ロールの移動手段を設けると共に、前記上下のロールの出側に設けられ、鋼帯の曲がり形状を測定するセンサと、その測定値を目標とする曲がり形状と比較し、その形状差を前記上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置を個別に変更する手段にフィードバックして、該形状差を是正し、鋼帯両端部の曲がり形状が左右対称になるように、左右に配置された上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置を独立して調整する上ロールの位置調整手段とを備えたことを特徴とする鋼帯端部の成形装置。
【請求項３】
上記センサが、走行する鋼帯の上方に配置され、鋼帯幅方向へ水平移動自在なレーザ距離計であることを特徴とする請求項２記載の鋼帯の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼帯端部の成形方法及び成形装置に係わり、特に、素材である鋼帯を幅方向で曲げて円形断面とし、突き合わせた両端部を接合して電縫鋼管、圧接鋼管、鍛接鋼管等を製造するにあたり、突き合わせ位置の左右で断面形状が同一になるように鋼帯を成形する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電縫鋼管は、一般に、素材の鋼帯を走行させた状態で、一群の成形ロールによって円筒状に連続的に圧延、成形した後、突き合せた鋼帯の幅方向端部を溶接して製造される。その製造には、種々の方式があり、装置も多様であるが、一例を図４に示す。
【０００３】
まず、溶鋼を連続鋳造して得た鋼鋳片を加熱炉で所定温度に加熱してから、熱間圧延で一定幅の鋼帯とする。そして、この素材である鋼帯１を、一群の成形ロール２に鋼帯面を水平にして一定速度で送り込む。この成形ロール２としては、例えば、入り側から順次、鋼帯幅方向の両端を上方に曲げていくエッジ・ベンド・ロール３、中央部分を曲げるセンタ・ベンド・ロール４、端部成形用のケージ・ロール５、仕上げ成形のためのフィンパス・ロール６が直列に配置されている。これら成形ロール２で熱間圧延して円筒状にされた鋼帯１は、引き続き、その突き合わされた幅方向端部（以下、単に突き合わせ部とかエッジ部という）を誘導コイル等７で加熱し、スクイズ・ロール８で押さえて圧着、溶接し、一応の管体９とされる。その管体９は、上記溶接で内外面に生じたビード（図示していないが、通常の溶着部に生じたじゅず状物）をビード切削手段１０で切削除去する。さらに、超音波探傷器１１での疵検査、シーム・アニラー１２なる焼鈍装置で熱処理として、溶接部（シーム部ともいう）の焼鈍及び水噴射ノズル１３での冷却が順次施される。その後、ストレッチ・レデューサやサイザーのような絞り圧延機１４で寸法を整えてから、払い出し用の搬送ライン上でカッタ１５により所望される長さに切断されて、所望特性を有する電縫鋼管となる。また、以上述べた工程の後に、必要に応じて、熱間での減軽減肉圧延もしくは冷間引き抜き等を実施する場合もある。さらに、上記溶接に代え、圧接あるいは鍛接を施すと、圧接鋼管や鍛接鋼管になるが、それらも本発明の対象になり得る。
【０００４】
ところで、かかる工程を経て製造した鋼管の品質評価の１つに、突合せ部分（シーム部ともいう）を境にして左右の断面形状が同一になっていることが挙げられる。さもなくば、製品の外観が好ましくない上に、強度にも影響を与えるからである。そのため、製造された鋼管は、最終的には、該シーム部の断面形状を観察して判定基準に適合しないものは、シーム部の形状不良による不合格品として除去している。なお、この不合格になる割合は、鋼帯の材質が高強度材であったり、肉厚が薄い鋼管であるほど大きい傾向にある。
【０００５】
この断面形状の左右対称化に最も影響を与える成形工程は、鋼帯幅方向の両端を最初に曲げ始めるエッジ・ベンド・ロール３であり、従来は、該エッジ・ベンド・ロール３に、図３に示すような一応の配慮がなされていた。すなわち、下ロール１６には、鋼帯１と接触する面がほぼＬ字形で、その底辺が比較的広いものを同軸上に２個、左右に配置し、該２個の下ロール１６とも上下方向への移動及び左右への移動（互いの間隔が変更自在にならない）が行えないようにしてある。つまり、下ロール１６の回転用モータ１７だけが付帯されている。一方、上ロール１８は、鋼帯１との接触面の幅が狭く、曲率を有する形状になっており、しかも左右の上ロール１８は、互いに同じ軸に配置し、同期させて上下移動及び左右への移動が一体として行えるようにしてある。例えば、上ロール１８の上下移動は、上下移動用サーボモータ１９により上下移動用ウォームジャッキ２５を介して行い、左右の上ロール１８を同じ量だけ移動させる。また、上ロール１８の左右移動は、左右移動用サーボモータ２０により左右移動用スクリューネジ２６を介して行い、左右の上ロール１８を同じ量だけ左右に移動させる。従って、左右の上ロール１８は、同じ量だけしか上下、左右へ移動できず、鋼帯１の肉厚や幅の変更があっても、上ロール１８の上下及び左右の移動量を設定変更すれば、鋼帯１の端部は左右対称を維持した状態で曲げられる。
【０００６】
しかしながら、この従来のエッジ・ベンド・ロール３を使用しても、鋼帯１の両端部は左右対称に曲げられるとは限らず、前記突合せ部分（シーム部ともいう）を境にして左右の断面形状を同一にするという問題は完全に解消できないのが現状であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、鋼帯幅方向の両端部を左右対象に曲げることの可能な鋼帯端部の成形方法及び成形装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【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鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００９】
すなわち、本発明は、上下に配置したエッジ・ベンド・ロールを用いて鋼帯を圧下し、鋼帯幅方向の両端部を上方に曲げるに際して、左右に配置された上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置を個別に変更する手段を設け、該左右に配置された上ロールをそれぞれ独立して調整可能とすると共に、前記鋼帯の曲がり形状を常時測定し、その測定値を目標とする曲がり形状と比較し、その形状差を前記上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置を個別に変更する手段にフィードバックして、該形状差を是正すべく、前記上ロールの位置を調整して、該鋼帯の両端部の曲がり形状を左右対称にすることを特徴とする鋼帯端部の成形方法である。
【００１０】
また、本発明は、鋼帯の上面側に接触し、上下方向及び左右方向への移動が同時に行われ、且つ左右対称の形状をした２個の上ロールと、鋼帯の下面側と接触し、左右対称の形状であるが、上下方向及び左右方向へ非移動な２個の下ロールとを備えたエッジ・ベンド・ロールにおいて、前記２個の上ロールの同時移動をさせる連結ロッドを取り外し、該２個の上ロールを上下及び左右へそれぞれ独立して移動自在にする上ロールの移動手段を設けると共に、前記上下のロールの出側に設けられ、鋼帯の曲がり形状を測定するセンサと、その測定値を目標とする曲がり形状と比較し、その形状差を前記上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置を個別に変更する手段にフィードバックして、該形状差を是正し、鋼帯両端部の曲がり形状が左右対称になるように、左右に配置された上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置を独立して調整する上ロールの位置調整手段とを備えたことを特徴とする鋼帯端部の成形装置である。この場合、上記センサが、走行する鋼帯の上方に配置され、鋼帯幅方向へ水平移動自在なレーザ距離計であることが好ましい。
【００１１】
本発明によれば、走行する鋼帯が水平に左右へ蛇行したり、振動しても、鋼帯幅方向の両端部を左右対象に曲げることが可能になる。その結果、製品の合格率が高まり、製品歩留りが向上する。また、製造に利用可能な鋼帯の鋼種やサイズ範囲が広がる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
まず、発明者は、原理的には鋼帯幅方向の両端部が左右対称に曲げられるはずの従来方式のエッジ・ベンド・ロール３を用いた場合に、実際には曲げ形状が突合せ位置の左右で同一にならない理由を検討した。その結果、実際の操業では、走行する鋼帯が左右に蛇行したり、振動して、直線的に走行しないためと結論した。そして、これら蛇行や、振動を抑えることは不可能なので、引き続き別途の対策を検討し、本発明を完成させたのである。つまり、エッジ・ベンド・ロール３を通過した鋼帯の曲がり形状を常時測定し、以後に通過する鋼帯の両端部の曲がり形状が左右対称になるように、その測定値をフィード・バックして左右に配置された上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置をそれぞれ調整するようにしたのである。具体的には、エッジ・ベンド・ロール３を下記のように改造することで行われる。
【００１４】
従来のエッジ・ベンド・ロール３は、図３に示したように、鋼帯１の上面側に接触し、上下方向及び左右方向への移動が自在で、且つ左右対称の形状をした２個の上ロール１８と、鋼帯１の下面側と接触し、左右対称の形状であるが、上下方向及び左右方向へ非移動な２個の下ロール１６とを備えている。そして、同一の共通軸２８に左右に分割して配置された２つの上ロール１８は、互いに同期させて移動するようになっていた。
【００１５】
そこで、前記２個の上ロール１８を上下及び左右へそれぞれ独立して移動自在にするため、図１に示すように、連結ロッド２７を取り外し、上下移動用サーボモータ１９ａと左右移動用サーボモータ２０ａを新たに設けた。上ロール１８の共通軸２８は、回転動力が伝達可能で、左右上ロールの上下方向個別移動が許容範囲内で可能なジョイントで結合する。そして、鋼帯進行方向に沿ったロールの出側には、図２に示すように、鋼帯１の曲がり形状を測定するセンサ２１と、その測定値を受け、鋼帯両端部の曲がり形状が左右対称になるように、左右に配置された上ロールの上下移動距離及び／又は左右水平距離を調整する信号を発する上ロールの位置調整手段２２（演算器も含む）とを設けた。従って、該せんさ２１で得た測定値は、目標とする曲がり形状と比較され、その形状差を修正すべく前記した移動手段１９、１９ａ、２０及び２０ａの設定値にフィード・バックされ、その設定値を変更するのである。
【００１６】
この場合、上記センサ２１には、走行する鋼帯１の上方一定位置から下方の鋼帯１へ向けて距離を測定可能なものであれば、いかなる方式のものでも良い。また、該センサ２１は、上方に固定させて配置しても良い。しかしながら、鋼帯１の幅方向全体の曲がり形状を短い時間で検出する必要があるため、固定式であると多数のセンサ２１が必要になる。そこで、本発明では、このセンサ２１の方式についても検討し、図５に示すように、鋼帯幅方向へ水平移動自在なレーザ距離計を用いることにした。これによれば、２個のレーザ距離計を水平部材２３に互いに離隔して取り付けるようにしたので、該水平部材２３を、鋼帯幅の半分だけ移動させれば、短時間で鋼帯１の全幅の曲がり形状が測定できる。ちなみに、鋼帯幅が４００ｍｍで、２個のセンサ２１を取り付けた水平部材２３を１００ｍｍ/ｓｅｃで移動させれば、２秒で全体の曲がり形状が測定できる。
【００１７】
なお、上記した上ロール１８の位置調整は、すべて位置調整手段２２を介して自動的に行うものであるが、本発明では、それとは別に、作業者がディスプレー２４に写しだされた測定形状を目標とする曲がり形状線でモニターし、移動手段２０を遠隔操作しても良い。
【００１８】
【実施例】
Ｃ：０．２５質量％、Ｓｉ：０．２０質量％、Ｍｎ：０．１０質量％を含有する鋼鋳片を熱間圧延して幅４５５ｍｍ，肉厚２．０ｍｍの鋼帯を得、それを素材に電縫鋼管を製造した。該電縫鋼管のサイズは、外径１４６ｍｍφ×肉厚２.０ｍｍである。その際、本発明に係る成形装置を採用し、従来のエッジ・ベンド・ロールで製造したものと実施成績を比較した。なお、電縫鋼管の製造工程としては、図４で説明したものを利用した。
【００１９】
その結果、製品の合格率は、本発明によれば、従来よりシームの形状が良好になり、５％も向上した。
【００２０】
次に、高強度材に対応した製品開発を行うため、鋼帯の素材としてＣ：０．１６質量％、Ｓｉ：０．２０質量％、Ｍｎ：２．９０質量％、Ｃｒ：０．１２質量％を含有し、引っ張り強度（Ｔｓ）：８５０ＭＰａの鋼鋳片を熱間圧延して幅４５５ｍｍ，肉厚２．０ｍｍの鋼帯を得、それを素材に電縫鋼管を製造した。該電縫鋼管のサイズは、外径１４６ｍｍφ×肉厚２．０ｍｍである。そして、本発明に係る成形装置を採用し、従来のエッジ・ベンド・ロールで製造したものと実施成績を比較した。なお、電縫鋼管の製造工程としては、図４で説明したものを利用した。
【００２１】
その結果、従来のエッジ・ベンド・ロールではシームの曲がり形状が不安定で製品化できなかったが、本発明によれば、シームの曲がり形状の問題が解決され、合格率９９％で製品化が達成できた。
【００２２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明により、走行する鋼帯が水平に左右へ蛇行したり、振動しても、鋼帯幅方向の両端部を左右対象に曲げることが可能になる。その結果、製品の合格率が高まり、製品歩留りが向上する。また、製造に利用可能な鋼帯の鋼種やサイズ範囲が広がった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋼帯端部の成形装置を説明する図である。
【図２】本発明に係る鋼帯端部の成形装置のフローを示す横断面図である。
【図３】従来の鋼帯端部の成形装置（エッジ・ベンド・ロール）を示す図である。
【図４】本発明を実施した電縫鋼管の製造工程を示す図である。
【図５】本発明で採用するセンサの一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１    鋼帯
２    成形ロール（群）
３    エッジ・ベンド・ロール
４    センタ・ベンド・ロール
５    ケージ・ロール
６    フィンパス・ロール
７    誘導コイル
８    スクイズ・ロール
９    管体
１０  ビード切削手段
１１  超音波探傷器
１２  シーム・アニラー
１３  水噴射ノズル
１４  絞り圧延機
１５  カッタ
１６  下ロール
１７  下ロールの回転用モータ
１８  上ロール
１９、１９ａ  上下移動用サーボモータ（移動手段）
２０，２０ａ  左右移動用サーボモータ（移動手段）
２１  センサ
２２  位置調整手段（演算器を含む）
２３  水平部材
２４  ディスプレー
２５  上下移動用ウオームジャッキ
２６  左右移動用スクリューネジ
２７  連結ロッド
２８  共通軸
【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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