(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯鋼を成形用ロールにより管状に加圧成形し、前記帯板および／または管状体の全体さらには両縁部を加熱した後に固相接合する固相接合管製造ラインに配備され、カリバをもつスクイズロールを円周方向に複数本配置してなり各スクイズロールで前記管状体の外径を絞り込んで両縁部を圧接しシーム部を形成するスクイズ装置を用いる固相接合管の製造方法において、前記スクイズロールのうち１本には、非磁性材料からなり、そのカリバ範囲にシーム部通過範囲が含まれるように配置され、該シーム部通過範囲に幅が管外径の５〜30％、深さが帯板の厚みの20〜100％の凹部が設けられたシームパスロールを用い、さらに、前記スクイズ装置の出側に配置した増肉圧延ロールを用いて、前記圧接により増肉したシーム部を管内外から挟んで圧延することを特徴とする固相接合管の製造方法。
【請求項２】
前記シームパスロールが、曲げ強度15kgf/mm2 以上、耐熱衝撃温度差150℃以上のセラミック材で形成された請求項１記載の固相接合管の製造方法。
【請求項３】
前記シームパスロールおよび前記増肉圧延ロールが、曲げ強度15kgf/mm2 以上、耐熱衝撃温度差150℃以上のセラミック材で形成された請求項１記載の固相接合管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固相接合管の製造方法に関し、詳しくは、帯鋼を成形用ロールにより管状に加圧成形し、前記帯板および／または管状体の全体さらには両縁部を加熱した後に固相接合する固相接合管製造ラインに装備され、カリバをもつスクイズロールを円周方向に複数本配置してなり各スクイズロールで前記管状体の外径を絞り込んで両縁部を圧接しシーム部を形成するスクイズ装置を用いる固相接合管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクイズ装置の一例を図４に示す。管状体（帯鋼）１は、その両縁部２，２が衝合され図示しない加熱手段によって溶接または固相接合可能な温度域に加熱された状態にあり、このスクイズ装置は、カリバ（孔型あるいは溝型）をもつ２本のスクイズロール３，３を、これらカリバが両縁部２，２の両側から管状体１外周に当接して矢印の向きに押し付け力が発生するような配置形態で保有する。この形態のスクイズ装置を横型スクイズ装置という。
【０００３】
この押し付け力の円周方向成分によって、両縁部２，２が圧接（アップセット）されシーム部（接合部）が形成される。しかし、横型スクイズ装置には、両縁部２，２の周辺を厚み方向に拘束する手段がないため、図５に示すように、接合後の管10には、（ａ）接合部（シーム部）４周辺が管内面側に沈降変形する、あるいは（ｂ）管外面側に隆起変形する、また、（ｃ）溶融状態あるいは溶融直前の固相状態の両縁部がアップセットによって内外面側に盛り上がり、増肉する等の形状不具合が単独あるいは複合して発生しがちである。
【０００４】
これら形状不具合は、後工程において、変形に対しては断面矯正、増肉に対しては圧延または切削による平滑化といった是正を必要とし、生産性を阻害するほか、かかる是正工程付加による設備費・作業費の加算に伴うコストアップをも招く。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記（ａ），（ｂ）の変形と、（ｃ）のうちの外面側増肉は、例えば図６に示すように、２本のスクイズロール３，３を、うち１本が管10のシーム部４に当接するような配置形態で保有するスクイズ装置によれば抑制可能である。この場合、矢印で示されるスクイズロール３，３による押し付け力の作用方向が前記横型スクイズ装置のそれとほぼ直交するから、この形態のスクイズ装置を竪型スクイズ装置という。この竪型スクイズ装置によれば、シーム部４に当接するスクイズロール（シーム当接ロール３Ａ）がシーム部周辺の管外面を押さえ込んで拘束するので、前記沈降変形、隆起変形がなくなり、また外面側への増肉もなくなることが期待される。
【０００６】
一方、前記（ｃ）のうち内面側増肉は、例えば図２に示すように、スクイズ装置出側で管10の内面に、形成後間もない高温の内面側増肉を圧延する内面圧延ロール５を設けることにより消去可能である。
しかし、竪型スクイズ装置では、溶接点の直近にシーム部当接ロール３Ａが当接するから、ロール側への接合電流（両縁部から溶接点にかけての部位を集中的に加熱するために直接通電または誘導によって管状体に流される高周波電流）の漏洩損を防止するために、シーム当接ロール３Ａは、非磁性かつ絶縁性の材料で形成される必要があり、例えば窒化珪素（Si3O4 ）やアルミナ（Al2O3 ）などのセラミック材がこれに適合するが、これらのセラミック材は、耐熱、耐摩耗性に優れる反面、耐衝撃性あるいは耐熱衝撃性に問題がある場合が多いため、造管開始時に先端不良部からの衝撃、あるいは造管中に高温のシーム部との接触、放冷の繰り返しによる急激な温度変動、すなわち熱衝撃を受けて、割損することがある。
【０００７】
ロールの割損が起こると、交換のためのダウンタイムが発生して生産性が損なわれる。また、一般にセラミックロールは通常使用される鉄系ロールと比較して高価であるため、原単位、生産コストの増加につながる。
そこで、本発明は、固相接合管の製造における接合の際のシーム部周辺の形状不具合発生を防止しつつロールの割損も防止できる固相接合管の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、帯鋼を成形用ロールにより管状に加圧成形し、前記帯板および／または管状体の全体さらには両縁部を加熱した後に固相接合する固相接合管製造ラインに配備され、カリバをもつスクイズロールを円周方向に複数本配置してなり各スクイズロールで前記管状体の外径を絞り込んで両縁部を圧接しシーム部を形成するスクイズ装置を用いる固相接合管の製造方法において、前記スクイズロールのうち１本には、非磁性材料からなり、そのカリバ範囲にシーム部通過範囲が含まれるように配置され、該シーム部通過範囲に幅が管外径の５〜30％、深さが帯板の厚みの20〜100％の凹部が設けられたシームパスロールを用い、さらに、前記スクイズ装置の出側に配置した増肉圧延ロールを用いて、前記圧接により増肉したシーム部を管内外から挟んで圧延することを特徴とする固相接合管の製造方法である。
【０００９】
前記シームパスロールは、曲げ強度15kgf/mm2 以上、耐熱衝撃温度差150 ℃以上のセラミック材で形成されたロールであることが好ましい。加えて増肉圧延ロールもこれと同様のセラミック材で形成されたロールであることがさらに好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明が適用される固相接合管製造ラインの一例を図３に示す。帯鋼１は加熱炉15等の加熱手段によって加熱され、成形用ロール７〜７群によって管状に加圧成形され、さらに衝合された両縁部２，２が、この例では誘導加熱装置21によって、加熱され、スクイズ装置８によって圧接される。この例のスクイズ装置８は４本のスクイズロールを有し、スクイズ装置８の出側には管内外に増肉圧延ロール６Ａ，６Ｂが配置されている。なお、帯鋼は管状成形後にこれを加熱してもよく、また管状成形の前後両段階でこれを加熱してもよい。その場合には、成形用ロール群の出側、または入側出側両方に加熱炉等の加熱手段が設けられる。
【００１２】
本発明に用いるスクイズ装置の一例を図１に示す。図１において、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切欠側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡＡ矢視図であり、３Ｃはシームパスロール、９はロール台車、11は反力受けロール、30は凹部である。なお、前掲各図と同一または相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
図示のように、本発明に用いるスクイズ装置８は、前記竪型スクイズ装置に類するが、スクイズロール３〜３のうち１本はそのカリバ範囲にシーム部４通過範囲が含まれるように配置された非磁性絶縁材料からなるシームパスロール３Ｃであり、かつ該シームパスロール３Ｃのシーム部４通過範囲に幅が管外径の５〜30％、深さが管10（すなわち増肉したシーム部４の外面側端）との間に隙間ができる程度すなわち母材肉厚（帯板の厚み）の20〜100％の凹部30が設けられる。
【００１３】
このような凹部30を設けることにより、高温のシーム部周辺（便宜上、高温部という）との反復接触を回避することができ、セラミック材等の非磁性絶縁材料に対する熱衝撃が緩和されてロールの割損を防止できる。凹部30の幅が管10の外径の５％未満であると、前記高温部との接触を回避するのが困難である。また、凹部30の幅が管10の外径の30％を超えると、シーム部周辺を拘束する作用が弱くなって図５（ａ），（ｂ）に示した沈降変形、隆起変形を防止するのが困難になる。
【００１４】
一方、図５（ｃ）に示したシーム部の増肉に対しては、スクイズ装置８の出側の内外面側に増肉圧延ロール６Ａ，６Ｂを設けたので、これによってシーム部４を挟み込んで圧延することでかかる増肉を消去することができる。内面側の増肉圧延ロール６Ａは、図１（ｂ）に示すように、管10内に装入可能なロール台車９にて支持することができる。なお、必要に応じて管10外面側に、ロール台車９に及ぼされる圧延反力を受ける反力受けロール11を設けてもよい。
【００１５】
また、本発明者らの調査したところによれば、前記シームパスロールには管体からの反力によって15kgf/mm2 以上の曲げ応力が生じ、かつ高温部からの熱輻射により、凹部にあってはそれ以外のカリバ範囲に対して温度の等しい状態と150 ℃以上高い状態が繰り返されしかもその状態変化は急激に起こる。そのため、ロール割損防止のためには、曲げ強度15kgf/mm2 以上、耐熱衝撃温度差150 ℃以上の非磁性絶縁材料、なかでもセラミック材で形成されたロールであることが好ましい。なお、本発明において耐熱衝撃温度差とは、３mm×４mm×40mmの角棒試験片（JIS ４点曲げ試験用の仕様）を所定温度まで加熱した後水中に投下したとき、該試験片にクラックが発生しない温度差（加熱温度と水温との差）を意味する。現状の技術水準に照らせば、かようなセラミック材としては、、窒化珪素（Si3N4 ）系、炭化珪素（SiC ）系、ジルコニア（ZrO2）系、アルミナ（Al2O3 ）系のものが適合するので、これらのいずれかを選択するのが望ましい。
【００１６】
また、増肉圧延ロールとスクイズ装置との距離が短くて増肉圧延ロールへの接合電流の漏洩損も無視できないような場合には、増肉圧延ロールもセラミック材で形成する必要が生じるが、その場合、増肉圧延ロールにもシームパスロールと同程度の応力負荷、熱負荷がかかると考えられるので、増肉圧延ロール素材は、シームパスロール素材と同材質のものを使用することが望ましい。
【００１７】
【実施例】
図３に示した固相接合管製造ラインにて、0.08％Ｃ鋼の帯（厚み3.2mm ）から外径60.5mmの管を製造する工程に本発明を実施した。この実施例において、スクイズ装置には図１に示した装置を使用し、シームパスロールおよび増肉圧延ロールには窒化珪素系のセラミックロールを使用し、シームパスロールの凹部の幅を0.20Ｄ、深さを 0.5ｔ（Ｄ：管外径，ｔ：母材肉厚）とした。なおスクイズロールのスロート径は160mmφである。また、シームパスロールを凹部のないスクイズロール（シーム当接ロール）と交換した以外は実施例と同じ条件とした比較例による造管も行った。
【００１８】
その結果、比較例では延べ造管長 600ｍ付近でシーム当接ロールに亀甲状の微小クラックが発生し、さらに造管を続けたところ、延べ造管長 950ｍで該ロール表面の欠け落ちが発生し、管外面に疵が発生したため造管を中断してロール交換を行わねばならなかったのに対し、実施例では、延べ造管長3000ｍに達してもなおシームパスロール表面にクラックの発生が見られず、本発明に用いるスクイズ装置が耐久性に優れることが確認された。
【００１９】
なお、定常造管状態でのシーム部周辺の変形や増肉による形状不具合に対しては、比較例、実施例ともその発生を効果的に抑制できていた。
【００２０】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、固相接合管の製造における接合の際のシーム部周辺の形状不具合発生を防止しつつロールの割損も防止できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に用いるスクイズ装置の一例を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切欠側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡＡ矢視図である。
【図２】  内面圧延ロールを示す断面図である。
【図３】  本発明が適用される固相接合管製造ラインの一例を示す模式図である。
【図４】  横型スクイズ装置を示す断面図である。
【図５】  横型スクイズ装置により接合された管の形状不具合を示す断面図である。
【図６】  竪型スクイズ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１  管状体（帯鋼）
２  縁部
３  スクイズロール
３Ａ  シーム当接ロール
３Ｃ  シームパスロール
４  接合部（シーム部）
５  内面圧延ロール
６Ａ，６Ｂ  増肉圧延ロール
７  成形用ロール
８  スクイズ装置
９  ロール台車
10  管
11  反力受けロール
15  加熱炉
20  通電加熱装置
21  誘導加熱装置
30  凹部
【図１】
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【図２】
0003951391.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003951391.tif 000007