JP2002192223A - 金属溶接管の製造方法 - Google Patents
金属溶接管の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フィン両側のロール周面に所定のカリバー曲
率半径を付けたシームガイドロールで金属板の板幅方向
両端部に所定の曲げ量を与えることにより、溶接部の品
質の優れた真円度の高い金属溶接管を製造する。 【構成】 金属板を板幅方向に順次曲げ加工してほぼ円
弧状に成形した後、フィン両側一定領域のカリバー曲率
半径Ｒfが下式で算出される曲率半径Ｒeの０．９５〜
１．０５倍の範囲にあるシームガイドロールで金属板の
板幅方向両端部を曲げ加工すると共に、板幅方向両端部
の突合せ部を位置規制し、次いでスクイズロールにより
板幅方向両端部を突き合わせて溶接する。 ただし、ｔ：製造する金属溶接管の肉厚（ｍｍ） Ｒ：製造する金属管の外半径（ｍｍ） （＝金属管の外径Ｄの１/２） Ｅ：金属板のヤング率（ＧＰａ） σy：金属板の降伏応力、或いは耐力（ＭＰａ）
率半径を付けたシームガイドロールで金属板の板幅方向
両端部に所定の曲げ量を与えることにより、溶接部の品
質の優れた真円度の高い金属溶接管を製造する。 【構成】 金属板を板幅方向に順次曲げ加工してほぼ円
弧状に成形した後、フィン両側一定領域のカリバー曲率
半径Ｒfが下式で算出される曲率半径Ｒeの０．９５〜
１．０５倍の範囲にあるシームガイドロールで金属板の
板幅方向両端部を曲げ加工すると共に、板幅方向両端部
の突合せ部を位置規制し、次いでスクイズロールにより
板幅方向両端部を突き合わせて溶接する。 ただし、ｔ：製造する金属溶接管の肉厚（ｍｍ） Ｒ：製造する金属管の外半径（ｍｍ） （＝金属管の外径Ｄの１/２） Ｅ：金属板のヤング率（ＧＰａ） σy：金属板の降伏応力、或いは耐力（ＭＰａ）
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の曲率でロール周
面が構成されるシームガイドロールを使用して、健全な
溶接部品質を有する金属溶接管を製造する方法に関す
る。
面が構成されるシームガイドロールを使用して、健全な
溶接部品質を有する金属溶接管を製造する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】板幅方向に曲げ加工した金属板の板幅方
向端部を溶接することにより金属溶接管を製造すると
き、スプリングバックの大きな高降伏点材料や低弾性係
数の材料を素材金属板として使用すると、塑性曲げによ
って生じる板幅方向の残留曲率半径が大きくなり、幅方
向の曲り量が不足気味になる。同様な曲り量の不足は、
管外径Ｄに対する肉厚ｔの比（以下、肉厚比ｔ／Ｄとい
う）が小さい金属溶接管を製造する場合にも発生しがち
である。
向端部を溶接することにより金属溶接管を製造すると
き、スプリングバックの大きな高降伏点材料や低弾性係
数の材料を素材金属板として使用すると、塑性曲げによ
って生じる板幅方向の残留曲率半径が大きくなり、幅方
向の曲り量が不足気味になる。同様な曲り量の不足は、
管外径Ｄに対する肉厚ｔの比（以下、肉厚比ｔ／Ｄとい
う）が小さい金属溶接管を製造する場合にも発生しがち
である。
【０００３】曲り量が不足している金属板は、板幅方向
両端部を溶接接合する場合にスクイズロール内で真円に
近い状態に金属板を保持しがたい。その結果、突合せ部
が外側に突出した山形状となって溶接条件が不安定化し
て、山形状溶接部（図１ａ）が発生し、溶接部近傍の真
円度を低下させる。山形状とならないまでも、スクイズ
ロール内でほぼロールカリバーに沿った閉断面に保持さ
れて溶接接合された後に、スクイズロールから離れてロ
ールによる拘束から開放されるとともに塑性曲がり量が
不足しかつ拘束の緩い溶接部近傍がスプリングバック
し、その結果高温で変形抵抗の低い溶接部が大きく変形
して、溶接部が山状に突出した水滴状の断面形状（図１
ｂ）を持つことになる。
両端部を溶接接合する場合にスクイズロール内で真円に
近い状態に金属板を保持しがたい。その結果、突合せ部
が外側に突出した山形状となって溶接条件が不安定化し
て、山形状溶接部（図１ａ）が発生し、溶接部近傍の真
円度を低下させる。山形状とならないまでも、スクイズ
ロール内でほぼロールカリバーに沿った閉断面に保持さ
れて溶接接合された後に、スクイズロールから離れてロ
ールによる拘束から開放されるとともに塑性曲がり量が
不足しかつ拘束の緩い溶接部近傍がスプリングバック
し、その結果高温で変形抵抗の低い溶接部が大きく変形
して、溶接部が山状に突出した水滴状の断面形状（図１
ｂ）を持つことになる。
【０００４】このスプリングバックにより溶接部および
溶接部の近傍が変形を受ける際に、管外面側は周方向に
引張り応力が加わるため、金属板の材質或いはその他の
条件によっては溶接部或いは溶接熱影響部に割れなどの
欠陥を生じる恐れがあり、またこのような溶接欠陥を免
れたとしても溶接工程に引き続いて行なわれる矯正ロー
ル等による断面形状の矯正時に溶接部が大きく変形する
ことから、溶接部の品質を損なう懸念がある。
溶接部の近傍が変形を受ける際に、管外面側は周方向に
引張り応力が加わるため、金属板の材質或いはその他の
条件によっては溶接部或いは溶接熱影響部に割れなどの
欠陥を生じる恐れがあり、またこのような溶接欠陥を免
れたとしても溶接工程に引き続いて行なわれる矯正ロー
ル等による断面形状の矯正時に溶接部が大きく変形する
ことから、溶接部の品質を損なう懸念がある。
【０００５】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、フィン両側のロール周面に所定の
カリバー曲率半径を付けたシームガイドロールで金属板
の板幅方向両端部に所定の曲げ量を与えることにより、
溶接部および溶接部近傍の変形を抑制し、真円度が高
く、高品質の金属溶接管を製造することを目的とする。
出されたものであり、フィン両側のロール周面に所定の
カリバー曲率半径を付けたシームガイドロールで金属板
の板幅方向両端部に所定の曲げ量を与えることにより、
溶接部および溶接部近傍の変形を抑制し、真円度が高
く、高品質の金属溶接管を製造することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、金
属板を板幅方向に順次曲げ加工してほぼ円弧状に成形し
た後、フィン両側一定領域のカリバー曲率半径Ｒf（ｍ
ｍ）が下式で算出される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９
５〜１．０５倍の範囲にあるシームガイドロールで金属
板の板幅方向両端部を曲げ加工すると共に、板幅方向両
端部の突合せ部を位置規制し、次いでスクイズロールに
より板幅方向両端部を突き合わせて溶接することを特徴
とする。
属板を板幅方向に順次曲げ加工してほぼ円弧状に成形し
た後、フィン両側一定領域のカリバー曲率半径Ｒf（ｍ
ｍ）が下式で算出される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９
５〜１．０５倍の範囲にあるシームガイドロールで金属
板の板幅方向両端部を曲げ加工すると共に、板幅方向両
端部の突合せ部を位置規制し、次いでスクイズロールに
より板幅方向両端部を突き合わせて溶接することを特徴
とする。
【０００７】 ただし、ｔ：製造する金属溶接管の肉厚（ｍｍ） Ｒ：製造する金属溶接管の外半径（ｍｍ） （＝金属管の外径Ｄの１/２） Ｅ：金属板のヤング率（ＧＰａ） σy：金属板の降伏応力、或いは耐力（ＭＰａ）
【０００８】
【実施の形態】本発明者等は、金属板を板幅方向に順次
曲げ加工してほぼ円弧状に成形した後、金属板の板幅方
向両縁部をシームガイドロールで円筒状に成形する際、
シームガイドロールのフィン両側にあるロール周面のカ
リバー曲率半径が金属溶接管の溶接部近傍の形状に及ぼ
す影響を調査検討した。その結果、製造する金属溶接管
の板厚をｔ（ｍｍ），外半径をＲ（ｍｍ）とし、金属板
のヤング率をＥ（ＧＰａ），降伏応力をσyとすると
き、次式で表される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜
１．０５倍の範囲にあるカリバー曲率半径Ｒf（ｍｍ）
をフィン両側のロール周面に付けるとき、金属板の板幅
方向両縁部が適正な曲率で曲げ加工され、真円度が高
く、優れた溶接品質の金属溶接管が製造されることを見
出した。
曲げ加工してほぼ円弧状に成形した後、金属板の板幅方
向両縁部をシームガイドロールで円筒状に成形する際、
シームガイドロールのフィン両側にあるロール周面のカ
リバー曲率半径が金属溶接管の溶接部近傍の形状に及ぼ
す影響を調査検討した。その結果、製造する金属溶接管
の板厚をｔ（ｍｍ），外半径をＲ（ｍｍ）とし、金属板
のヤング率をＥ（ＧＰａ），降伏応力をσyとすると
き、次式で表される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜
１．０５倍の範囲にあるカリバー曲率半径Ｒf（ｍｍ）
をフィン両側のロール周面に付けるとき、金属板の板幅
方向両縁部が適正な曲率で曲げ加工され、真円度が高
く、優れた溶接品質の金属溶接管が製造されることを見
出した。
【０００９】
【００１０】適正な曲率半径Ｒe（ｍｍ）を表す数式
は、種々の板厚，強度の材料を種々の半径で曲げ試験し
て曲げ半径と試験後の曲率半径との関係を調査し、調査
結果から曲げ後の曲率半径に及ぼす曲げ半径，板厚及び
材料強度の影響を求めることにより導き出された実験式
である。具体的には、曲げ試験による曲げ半径と試験後
の曲率半径とは、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように鋼
種，板厚，降伏応力，引張強さによって異なるものの、
鋼種，板厚，降伏応力，引張強さが一定であればほぼ比
例関係になっている。この比例関係に鋼種，板厚，降伏
応力，引張強さの影響係数を取り込んで前掲の数式が得
られる。
は、種々の板厚，強度の材料を種々の半径で曲げ試験し
て曲げ半径と試験後の曲率半径との関係を調査し、調査
結果から曲げ後の曲率半径に及ぼす曲げ半径，板厚及び
材料強度の影響を求めることにより導き出された実験式
である。具体的には、曲げ試験による曲げ半径と試験後
の曲率半径とは、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように鋼
種，板厚，降伏応力，引張強さによって異なるものの、
鋼種，板厚，降伏応力，引張強さが一定であればほぼ比
例関係になっている。この比例関係に鋼種，板厚，降伏
応力，引張強さの影響係数を取り込んで前掲の数式が得
られる。
【００１１】曲率半径Ｒe（ｍｍ）を利用して金属溶接
管の製造するとき、先ず金属溶接管の肉厚（＝金属板の
板厚ｔ），外半径Ｒ及び金属板の降伏応力σyを求め、
前掲の数式に代入して曲率半径Ｒe（ｍｍ）を算出す
る。得られた曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０
５倍の範囲になるように、シームガイドロール１０のフ
ィン１１両側の一定領域１２にあるロール周面のカリバ
ー曲率半径Ｒf（ｍｍ）を設定する（図３ａ）。フィン
両側一定領域１２としては、板厚ｔの１０倍以上の領域
にすることが好ましい。なお、θ1，θ2，θ3、Ｒ1、Ｒ
2は金属素材の幅をＷとして、下式を満足するように設
定する（図３Ｂ）。フィン中心角θ1は５〜２０度，フ
ィン両側一定領域１２の中心角θ2は４５〜７５度に設
定し、フィン両側一定領域１２に隣り合う領域の曲率半
径Ｒ1及び中心角θ3、フィン１１から遠い領域の曲率半
径Ｒ2は、カリバー周長を満足する限り、曲率による領
域の分割数を増減しても良い。
管の製造するとき、先ず金属溶接管の肉厚（＝金属板の
板厚ｔ），外半径Ｒ及び金属板の降伏応力σyを求め、
前掲の数式に代入して曲率半径Ｒe（ｍｍ）を算出す
る。得られた曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０
５倍の範囲になるように、シームガイドロール１０のフ
ィン１１両側の一定領域１２にあるロール周面のカリバ
ー曲率半径Ｒf（ｍｍ）を設定する（図３ａ）。フィン
両側一定領域１２としては、板厚ｔの１０倍以上の領域
にすることが好ましい。なお、θ1，θ2，θ3、Ｒ1、Ｒ
2は金属素材の幅をＷとして、下式を満足するように設
定する（図３Ｂ）。フィン中心角θ1は５〜２０度，フ
ィン両側一定領域１２の中心角θ2は４５〜７５度に設
定し、フィン両側一定領域１２に隣り合う領域の曲率半
径Ｒ1及び中心角θ3、フィン１１から遠い領域の曲率半
径Ｒ2は、カリバー周長を満足する限り、曲率による領
域の分割数を増減しても良い。
【００１２】Ｃ×（Ｗ+π×ｔ）＝２｛Ｒfθ2＋２Ｒ1θ
3＋Ｒ2（π−θ1−θ2−２θ3）｝ ここで、Ｃ；係数（０．９７〜１．０３） Ｗ；板幅（ｍｍ） Ｒf；フィン両側のカリバー半径 ｔ；板厚（ｍｍ） Ｒ；曲率半径（ｍｍ） θ；角度（ｒａｄ） π；円周率
3＋Ｒ2（π−θ1−θ2−２θ3）｝ ここで、Ｃ；係数（０．９７〜１．０３） Ｗ；板幅（ｍｍ） Ｒf；フィン両側のカリバー半径 ｔ；板厚（ｍｍ） Ｒ；曲率半径（ｍｍ） θ；角度（ｒａｄ） π；円周率
【００１３】前掲の式で算出された曲率半径Ｒe（ｍ
ｍ）の０．９５〜１．０５倍の範囲にフィン両側一定領
域１２のカリバー曲率半径Ｒf（ｍｍ）を設定したシー
ムガイドロール１０を使用すると、高降伏点材料や低弾
性係数の材料のようにスプリングバックの大きな材料を
金属板に使用する場合でも、或いは肉厚比ｔ／Ｄが約５
％以下の薄肉金属溶接管を製造する場合でも、板幅方向
両端部で十分な曲り量が確保されるため、溶接部近傍に
局部的な変形が生じることなく、真円度が高く、品質に
優れた金属溶接管が製造される。
ｍ）の０．９５〜１．０５倍の範囲にフィン両側一定領
域１２のカリバー曲率半径Ｒf（ｍｍ）を設定したシー
ムガイドロール１０を使用すると、高降伏点材料や低弾
性係数の材料のようにスプリングバックの大きな材料を
金属板に使用する場合でも、或いは肉厚比ｔ／Ｄが約５
％以下の薄肉金属溶接管を製造する場合でも、板幅方向
両端部で十分な曲り量が確保されるため、溶接部近傍に
局部的な変形が生じることなく、真円度が高く、品質に
優れた金属溶接管が製造される。
【００１４】金属板を順次板幅方向に曲げ加工してほぼ
円弧状に成形した後、複数の曲率半径Ｒe，Ｒ1，Ｒ2で
ロール周面が形成された上下シームガイドロール１０及
び１３によって金属板Ｍの筒形状が定まり、板幅方向両
縁部に所定曲げ量が与えられると共に、フィン１１によ
って突合せ部の位置が規制される（図４）。次いで、円
筒状に成形された金属板Ｍの板幅方向両端部をスクイズ
ロールによって突合せ溶接することにより、溶接後のス
プリングバックによる溶接部の局部的な変形が抑制さ
れ、真円度が高く、溶接品質に優れた金属溶接管が製造
される。本発明でシームガイドロールと呼ぶロールは、
溶接の行なわれるスクイズロールの前段の円筒状に成形
された金属板（オープン管）の開口部に入るフィンを持
った上ロールと、オープン管の側面から底面にわたる領
域を保持する下ロールよりなるものであるが、類似形状
で呼称の異なるフィンパスロールに適用しても同等の効
果が得られることから、フィンパスロールに適用した場
合も本発明の範囲内である。
円弧状に成形した後、複数の曲率半径Ｒe，Ｒ1，Ｒ2で
ロール周面が形成された上下シームガイドロール１０及
び１３によって金属板Ｍの筒形状が定まり、板幅方向両
縁部に所定曲げ量が与えられると共に、フィン１１によ
って突合せ部の位置が規制される（図４）。次いで、円
筒状に成形された金属板Ｍの板幅方向両端部をスクイズ
ロールによって突合せ溶接することにより、溶接後のス
プリングバックによる溶接部の局部的な変形が抑制さ
れ、真円度が高く、溶接品質に優れた金属溶接管が製造
される。本発明でシームガイドロールと呼ぶロールは、
溶接の行なわれるスクイズロールの前段の円筒状に成形
された金属板（オープン管）の開口部に入るフィンを持
った上ロールと、オープン管の側面から底面にわたる領
域を保持する下ロールよりなるものであるが、類似形状
で呼称の異なるフィンパスロールに適用しても同等の効
果が得られることから、フィンパスロールに適用した場
合も本発明の範囲内である。
【００１５】
【実施例１】板厚０．３５ｍｍ，板幅７０．３ｍｍの高
強度二相ステンレス鋼板（マルテンサイト：約７５体積
％，フェライト：約２５体積％）を金属板として使用
し、ロールレスフォーミング法で金属板を筒状に成形し
た後、金属板Ｍの板幅方向両端部にシームガイドロール
１０のフィン両側一定領域１２で所定の曲げ量を与え
た。シームガイドロール１０としては、前掲の式で算出
される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の
範囲にある曲率半径８．５ｍｍのカリバーをフィン両側
一定領域１２に付けたロールを使用し、板幅方向両端部
の曲げ加工と共に突合せ部をフィン１１で位置規制し
た。次いで、スクイズロールにより金属板の板幅方向両
端部を突き合わせてＴＩＧ溶接し、外径２５．４ｍｍの
金属溶接管を製造した。得られた金属溶接管の溶接部に
は、従来法で頻発した溶接後の弾性回復に起因する溶接
ビード中央外面側の最終凝固部に生じる窪みの発生が皆
無で、真円度が高く、溶接部品質ならびに溶接部の外観
に優れた金属溶接管であった。
強度二相ステンレス鋼板（マルテンサイト：約７５体積
％，フェライト：約２５体積％）を金属板として使用
し、ロールレスフォーミング法で金属板を筒状に成形し
た後、金属板Ｍの板幅方向両端部にシームガイドロール
１０のフィン両側一定領域１２で所定の曲げ量を与え
た。シームガイドロール１０としては、前掲の式で算出
される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の
範囲にある曲率半径８．５ｍｍのカリバーをフィン両側
一定領域１２に付けたロールを使用し、板幅方向両端部
の曲げ加工と共に突合せ部をフィン１１で位置規制し
た。次いで、スクイズロールにより金属板の板幅方向両
端部を突き合わせてＴＩＧ溶接し、外径２５．４ｍｍの
金属溶接管を製造した。得られた金属溶接管の溶接部に
は、従来法で頻発した溶接後の弾性回復に起因する溶接
ビード中央外面側の最終凝固部に生じる窪みの発生が皆
無で、真円度が高く、溶接部品質ならびに溶接部の外観
に優れた金属溶接管であった。
【００１６】
【実施例２】板厚０．３５ｍｍ，板幅９１．９ｍｍの高
強度二相ステンレス鋼板（マルテンサイト：約７５体積
％，フェライト：約２５体積％）を金属板として使用
し、実施例１と同様にロールレスフォーミング法で成形
した後、金属板Ｍの板幅方向両端部にシームガイドロー
ル１０のフィン両側一定領域１２で所定の曲げ量を与え
た。シームガイドロール１０としては、前掲の式で算出
される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の
範囲にある曲率半径９．５ｍｍのカリバーをフィン両側
一定領域１２に付けたロールを使用し、板幅方向両端部
の曲げ加工と共に突合せ部をフィン１１で位置規制し
た。次いで、スクイズロールにより金属板の板幅方向両
端部を突き合わせてＴＩＧ溶接し、外径２８．６ｍｍの
金属溶接管を製造した。得られた金属溶接管の溶接部に
は、従来法で頻発した溶接後の弾性回復に起因する溶接
ビード中央外面側の最終凝固部に生じる窪みの発生が皆
無で、真円度が高く、溶接部品質ならびに溶接部の外観
に優れた金属溶接管であった。
強度二相ステンレス鋼板（マルテンサイト：約７５体積
％，フェライト：約２５体積％）を金属板として使用
し、実施例１と同様にロールレスフォーミング法で成形
した後、金属板Ｍの板幅方向両端部にシームガイドロー
ル１０のフィン両側一定領域１２で所定の曲げ量を与え
た。シームガイドロール１０としては、前掲の式で算出
される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の
範囲にある曲率半径９．５ｍｍのカリバーをフィン両側
一定領域１２に付けたロールを使用し、板幅方向両端部
の曲げ加工と共に突合せ部をフィン１１で位置規制し
た。次いで、スクイズロールにより金属板の板幅方向両
端部を突き合わせてＴＩＧ溶接し、外径２８．６ｍｍの
金属溶接管を製造した。得られた金属溶接管の溶接部に
は、従来法で頻発した溶接後の弾性回復に起因する溶接
ビード中央外面側の最終凝固部に生じる窪みの発生が皆
無で、真円度が高く、溶接部品質ならびに溶接部の外観
に優れた金属溶接管であった。
【００１７】
【実施例３】板厚０．６ｍｍ，板幅８８．６ｍｍの高耐
熱フェライト系ステンレス鋼板を金属板として使用し、
実施例１と同様にロールレスフォーミング法で成形した
後、金属板Ｍの板幅方向両端部にシームガイドロール１
０のフィン両側一定領域１２で所定の曲げ量を与えた。
シームガイドロール１０としては、前掲の式で算出され
る曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の範囲
にある曲率半径１２．５ｍｍのカリバーをフィン両側一
定領域１２に付けたロールを使用し、板幅方向両端部の
曲げ加工と共に突合せ部をフィン１１で位置規制した。
次いで、スクイズロールにより金属板の板幅方向両端部
を突き合わせてレーザー溶接し、外径２８．６ｍｍの金
属溶接管を製造した。得られた金属溶接管の溶接部は弾
性回復に依る溶接部の局部的な変形と溶接に引続いて行
なわれる矯正ロールでの断面形状矯正の際の溶接ビード
の変形が抑制され、真円度が高く、従来法で製造した金
属溶接管の溶接部に比べて硬さが１０ＨＶ〜２０ＨＶ程
度低く、溶接部の加工性に優れた金属溶接管であった。
熱フェライト系ステンレス鋼板を金属板として使用し、
実施例１と同様にロールレスフォーミング法で成形した
後、金属板Ｍの板幅方向両端部にシームガイドロール１
０のフィン両側一定領域１２で所定の曲げ量を与えた。
シームガイドロール１０としては、前掲の式で算出され
る曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の範囲
にある曲率半径１２．５ｍｍのカリバーをフィン両側一
定領域１２に付けたロールを使用し、板幅方向両端部の
曲げ加工と共に突合せ部をフィン１１で位置規制した。
次いで、スクイズロールにより金属板の板幅方向両端部
を突き合わせてレーザー溶接し、外径２８．６ｍｍの金
属溶接管を製造した。得られた金属溶接管の溶接部は弾
性回復に依る溶接部の局部的な変形と溶接に引続いて行
なわれる矯正ロールでの断面形状矯正の際の溶接ビード
の変形が抑制され、真円度が高く、従来法で製造した金
属溶接管の溶接部に比べて硬さが１０ＨＶ〜２０ＨＶ程
度低く、溶接部の加工性に優れた金属溶接管であった。
【００１８】
【比較例１】板厚０．６ｍｍ，板幅８８．６ｍｍの高耐
熱フェライト系ステンレス鋼板を金属板として使用し、
実施例１と同様にロールレスフォーミング法で成形した
後、金属板Ｍの板幅方向両端部にシームガイドロール１
０のフィン両側一定領域１２で所定の曲げ量を与えた。
シームガイドロール１０としては、前掲の式で算出され
る曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の範囲
を外れる曲率半径１５．９ｍｍのカリバーをフィン両側
一定領域１２を含む全ロール周面に付けたロール１０、
１３を使用し、板幅方向両端部の曲げ加工と共に突合せ
部をフィン１１で位置規制した。次いで、スクイズロー
ルにより金属板の板幅方向両端部を突き合わせてレーザ
ー溶接し、外径２８．６ｍｍの金属溶接管を製造した。
溶接後のスクイズロール出側において溶接部が尖った水
滴状の断面形状を呈しており（図５の（ｂ）参照）、引
続いて行なわれる矯正ロールでの断面形状矯正の際に溶
接ビードが大きな変形を受けることから、本発明実施例
３に比べて溶接部の硬さが１０ＨＶ〜２０ＨＶ程度高
く、溶接部の加工性が劣っていた。
熱フェライト系ステンレス鋼板を金属板として使用し、
実施例１と同様にロールレスフォーミング法で成形した
後、金属板Ｍの板幅方向両端部にシームガイドロール１
０のフィン両側一定領域１２で所定の曲げ量を与えた。
シームガイドロール１０としては、前掲の式で算出され
る曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の範囲
を外れる曲率半径１５．９ｍｍのカリバーをフィン両側
一定領域１２を含む全ロール周面に付けたロール１０、
１３を使用し、板幅方向両端部の曲げ加工と共に突合せ
部をフィン１１で位置規制した。次いで、スクイズロー
ルにより金属板の板幅方向両端部を突き合わせてレーザ
ー溶接し、外径２８．６ｍｍの金属溶接管を製造した。
溶接後のスクイズロール出側において溶接部が尖った水
滴状の断面形状を呈しており（図５の（ｂ）参照）、引
続いて行なわれる矯正ロールでの断面形状矯正の際に溶
接ビードが大きな変形を受けることから、本発明実施例
３に比べて溶接部の硬さが１０ＨＶ〜２０ＨＶ程度高
く、溶接部の加工性が劣っていた。
【００１９】
【実施例４】板厚２．３ｍｍ、板幅３９５ｍｍの構造用
溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板を金属板として使用
し、ロールフォーミング法にてブレークダウンロール、
フィンパスロールを経て円筒状に成形した。ブレークダ
ウンロールおよびフィンパスロールでの金属板の板幅方
向両端部の曲げ半径はスプリングバックのほとんど無い
厚肉サイズに合わせて管外板径とほぼ一致する約６３ｍ
ｍ（曲げ外径）であった。引続いてフィンパスロール出
側に設置されたシームガイドロール１０のフィン両側一
定領域１２で金属板Ｍ板幅方向両端部に所定の曲げ量を
与えた。シームガイドロールとしては、前掲の式で算出
される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の
範囲にある曲率半径５４．７ｍｍのカリバーをフィン両
側一定領域１２に付けたロールを使用し、板幅方向両端
部の曲げ加工と共に突合せ部をフィン１１で位置規制し
た。次いで、スクイズロールにより金属板の板幅方向両
端部を突き合わせてＨＦ（高周波誘導）溶接し、外径１
２７ｍｍの金属溶接管を製造した。本発明による金属溶
接管の製造方法では、１００ｍ／ｍｉｎを大幅にに超え
る速度で溶接を行なっても溶接部およびその近傍に、溶
融金属脆化に起因する割れは発生せず、真円度が高く、
溶接品質に優れた金属管を高能率で生産することが可能
であった。
溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板を金属板として使用
し、ロールフォーミング法にてブレークダウンロール、
フィンパスロールを経て円筒状に成形した。ブレークダ
ウンロールおよびフィンパスロールでの金属板の板幅方
向両端部の曲げ半径はスプリングバックのほとんど無い
厚肉サイズに合わせて管外板径とほぼ一致する約６３ｍ
ｍ（曲げ外径）であった。引続いてフィンパスロール出
側に設置されたシームガイドロール１０のフィン両側一
定領域１２で金属板Ｍ板幅方向両端部に所定の曲げ量を
与えた。シームガイドロールとしては、前掲の式で算出
される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の
範囲にある曲率半径５４．７ｍｍのカリバーをフィン両
側一定領域１２に付けたロールを使用し、板幅方向両端
部の曲げ加工と共に突合せ部をフィン１１で位置規制し
た。次いで、スクイズロールにより金属板の板幅方向両
端部を突き合わせてＨＦ（高周波誘導）溶接し、外径１
２７ｍｍの金属溶接管を製造した。本発明による金属溶
接管の製造方法では、１００ｍ／ｍｉｎを大幅にに超え
る速度で溶接を行なっても溶接部およびその近傍に、溶
融金属脆化に起因する割れは発生せず、真円度が高く、
溶接品質に優れた金属管を高能率で生産することが可能
であった。
【００２０】
【比較例２】板厚２．３ｍｍ、板幅３９５ｍｍの構造用
溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板を金属板として使用
し、ロールフォーミング法にてブレークダウンロール、
フィンパスロールを経て円筒状に成形した。ブレークダ
ウンロールおよびフィンパスロールでの金属板の板幅方
向両端部の曲げ半径はスプリングバックのほとんど無い
厚肉サイズに合わせて管外板径とほぼ一致する約６３ｍ
ｍ（曲げ外径）であった。引続いてフィンパスロール出
側に設置されたシームガイドロール１０のフィン両側一
定領域１２で金属板Ｍ板幅方向両端部に所定の曲げ量を
与えた。シームガイドロールとしては、前掲の式で算出
される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の
範囲外の曲率半径６３ｍｍのカリバーをフィン両側一定
領域１２に付けたロールを使用し、板幅方向両端部の曲
げ加工と共に突合せ部をフィン１１で位置規制した。次
いで、スクイズロールにより金属板の板幅方向両端部を
突き合わせてＨＦ溶接し、外径１２７ｍｍの金属溶接管
を製造した。このような従来の金属溶接管の製造方法で
は、本発明実施例の半分程度６０ｍ／ｍｉｎを超える速
度で溶接を行なった場合、溶接部およびその近傍に溶接
線に沿った溶融金属脆化に起因する割れが発生した。
溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板を金属板として使用
し、ロールフォーミング法にてブレークダウンロール、
フィンパスロールを経て円筒状に成形した。ブレークダ
ウンロールおよびフィンパスロールでの金属板の板幅方
向両端部の曲げ半径はスプリングバックのほとんど無い
厚肉サイズに合わせて管外板径とほぼ一致する約６３ｍ
ｍ（曲げ外径）であった。引続いてフィンパスロール出
側に設置されたシームガイドロール１０のフィン両側一
定領域１２で金属板Ｍ板幅方向両端部に所定の曲げ量を
与えた。シームガイドロールとしては、前掲の式で算出
される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の
範囲外の曲率半径６３ｍｍのカリバーをフィン両側一定
領域１２に付けたロールを使用し、板幅方向両端部の曲
げ加工と共に突合せ部をフィン１１で位置規制した。次
いで、スクイズロールにより金属板の板幅方向両端部を
突き合わせてＨＦ溶接し、外径１２７ｍｍの金属溶接管
を製造した。このような従来の金属溶接管の製造方法で
は、本発明実施例の半分程度６０ｍ／ｍｉｎを超える速
度で溶接を行なった場合、溶接部およびその近傍に溶接
線に沿った溶融金属脆化に起因する割れが発生した。
【００２１】表１は、実施例１〜４及び比較例で使用し
た金属板Ｍ及びシームガイドロール１０の諸数値を示
す。また、表２は、曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜
１．０５倍の範囲にある曲率半径を示す。
た金属板Ｍ及びシームガイドロール１０の諸数値を示
す。また、表２は、曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．９５〜
１．０５倍の範囲にある曲率半径を示す。
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、鋼種，板厚，降伏応力，ヤング率の影響係数を取り
込んだ数式から算出される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．
９５〜１．０５倍の半径にあるカリバー曲率半径Ｒ
f（ｍｍ）をフィン両側一定領域に付けたシームガイド
ロールを用いて、円筒状に成形された金属板の板幅方向
両端部に所定の曲げ量を与えると共に、板幅方向両端部
の突合せ部を位置規制している。このようにして板幅方
向両端部に所定の曲げ量が与えられた金属板を溶接位置
に送り込み、スクイズロールで板幅方向両端部を突き合
わせて溶接する時、溶接後に板幅方向両端部が弾性回復
することに起因する溶接部および溶接部近傍の局部的な
変形を回避できるため、真円度が高く、溶接品質に優れ
た金属溶接管が製造される。また、シームガイドロール
で所定の曲げ量が付与されるため、新たにロールスタン
ドを増設する必要が無く、設備負担の増加もほとんど無
い。さらに、溶接管の外径が等しくても板厚によって適
正な曲率半径が０．９５〜１．０５Ｒe（ｍｍ）の範囲
を超える場合は板幅方向両端部の曲げ加工曲率を変える
必要があるが、それも比較的低コストのシームガイドロ
ールを交換するだけで対応できるのでそれによるコスト
増加もわずかである。さらにまた、実施例にもある様
に、成形方法、溶接方法、材料を問わず適用可能なた
め、工業的利用価値は極めて高い。
は、鋼種，板厚，降伏応力，ヤング率の影響係数を取り
込んだ数式から算出される曲率半径Ｒe（ｍｍ）の０．
９５〜１．０５倍の半径にあるカリバー曲率半径Ｒ
f（ｍｍ）をフィン両側一定領域に付けたシームガイド
ロールを用いて、円筒状に成形された金属板の板幅方向
両端部に所定の曲げ量を与えると共に、板幅方向両端部
の突合せ部を位置規制している。このようにして板幅方
向両端部に所定の曲げ量が与えられた金属板を溶接位置
に送り込み、スクイズロールで板幅方向両端部を突き合
わせて溶接する時、溶接後に板幅方向両端部が弾性回復
することに起因する溶接部および溶接部近傍の局部的な
変形を回避できるため、真円度が高く、溶接品質に優れ
た金属溶接管が製造される。また、シームガイドロール
で所定の曲げ量が付与されるため、新たにロールスタン
ドを増設する必要が無く、設備負担の増加もほとんど無
い。さらに、溶接管の外径が等しくても板厚によって適
正な曲率半径が０．９５〜１．０５Ｒe（ｍｍ）の範囲
を超える場合は板幅方向両端部の曲げ加工曲率を変える
必要があるが、それも比較的低コストのシームガイドロ
ールを交換するだけで対応できるのでそれによるコスト
増加もわずかである。さらにまた、実施例にもある様
に、成形方法、溶接方法、材料を問わず適用可能なた
め、工業的利用価値は極めて高い。
【図１】 金属溶接管に生じがちな突出した溶接部
（ａ）及び水滴状断面（ｂ）
（ａ）及び水滴状断面（ｂ）
【図２】 マルテンサイト＋フェライト二相高強度ステ
ンレス鋼（ａ）及び高耐熱性フェライト系ステンレス鋼
（ｂ）の曲げ試験による曲げ半径と曲率半径との関係を
表したグラフ
ンレス鋼（ａ）及び高耐熱性フェライト系ステンレス鋼
（ｂ）の曲げ試験による曲げ半径と曲率半径との関係を
表したグラフ
【図３】 本発明に従ったプロフィールを持つシームガ
イドロール（ａ）及びシームガイドロールによる賦形空
間（ｂ）
イドロール（ａ）及びシームガイドロールによる賦形空
間（ｂ）
【図４】 円筒状に成形した金属板が上側シームガイド
ロール１０と下側シームガイドロールとの間で成形され
ている状態の説明図
ロール１０と下側シームガイドロールとの間で成形され
ている状態の説明図
【図５】 実施例３による溶接直後の金属管の断面形状
（ａ）と、比較例１による溶接直後の金属管の水滴状断
面形状（ｂ）
（ａ）と、比較例１による溶接直後の金属管の水滴状断
面形状（ｂ）
１０：上側シームガイドロール １１：フィン １
２：フィン両側一定領域 １３：下側シームガイドロール Ｒf：フィン両側一定領域１２の曲率半径 θ2：フィン両側一定領域１２の中心角
２：フィン両側一定領域 １３：下側シームガイドロール Ｒf：フィン両側一定領域１２の曲率半径 θ2：フィン両側一定領域１２の中心角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝田 博 兵庫県尼崎市鶴町１番地 日新製鋼株式会 社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4E028 CA02 CA13 4E063 AA01 BB06 JA01 JA02 KA08 KA15 KA20
Claims (1)
- 【請求項１】 金属板を板幅方向に順次曲げ加工してほ
ぼ円弧状に成形した後、フィン両側一定領域のカリバー
曲率半径Ｒf（ｍｍ）が下式で算出される曲率半径Ｒ
e（ｍｍ）の０．９５〜１．０５倍の範囲にあるシーム
ガイドロールで金属板の板幅方向両端部を曲げ加工する
と共に、板幅方向両端部の突合せ位置を規制し、次いで
スクイズロールにより板幅方向両端部を突き合わせて溶
接することを特徴とする金属溶接管の製造方法。 ただし、ｔ：製造する金属溶接管の肉厚（ｍｍ） Ｒ：製造する金属溶接管の外半径（ｍｍ） （＝金属管の外径Ｄの１/２） Ｅ：金属板のヤング率（ＧＰａ） σy：金属板の降伏応力、或いは耐力（ＭＰａ）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000394785A JP4557198B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 金属溶接管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000394785A JP4557198B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 金属溶接管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002192223A true JP2002192223A (ja) | 2002-07-10 |
| JP4557198B2 JP4557198B2 (ja) | 2010-10-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP4557198B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004167592A (ja) * | 2002-11-22 | 2004-06-17 | Nisshin Steel Co Ltd | 溶融めっき鋼管の製造方法 |
| JP2004261845A (ja) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | Jfe Steel Kk | Ｕプレス工具及びｕｏｅ鋼管の製造方法 |
| JP2006289446A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Nippon Steel Corp | 電縫鋼管の製造方法 |
| KR101065501B1 (ko) | 2009-02-05 | 2011-09-19 | 엘지전자 주식회사 | 압축기 및 이를 포함하는 공기 조화기 |
| CN108500145A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-09-07 | 杭州杰恺自动化设备有限公司 | 一种冰箱门壳板自动折弯成型压合装置 |
| CN114393057A (zh) * | 2022-01-22 | 2022-04-26 | 番禺珠江钢管（连云港）有限公司 | 一种erw高频焊管新增闭口成型装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02251314A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-09 | Nisshin Steel Co Ltd | 断面形状の優れた薄肉金属管の製造方法 |
| JP2000271636A (ja) * | 1999-03-29 | 2000-10-03 | Nisshin Steel Co Ltd | 溶接金属管製造用成形ダイス |
-
2000
- 2000-12-26 JP JP2000394785A patent/JP4557198B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02251314A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-09 | Nisshin Steel Co Ltd | 断面形状の優れた薄肉金属管の製造方法 |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004167592A (ja) * | 2002-11-22 | 2004-06-17 | Nisshin Steel Co Ltd | 溶融めっき鋼管の製造方法 |
| JP2004261845A (ja) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | Jfe Steel Kk | Ｕプレス工具及びｕｏｅ鋼管の製造方法 |
| JP4496707B2 (ja) * | 2003-03-03 | 2010-07-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Ｕプレス工具及びｕｏｅ鋼管の製造方法 |
| JP2006289446A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Nippon Steel Corp | 電縫鋼管の製造方法 |
| KR101065501B1 (ko) | 2009-02-05 | 2011-09-19 | 엘지전자 주식회사 | 압축기 및 이를 포함하는 공기 조화기 |
| CN108500145A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-09-07 | 杭州杰恺自动化设备有限公司 | 一种冰箱门壳板自动折弯成型压合装置 |
| CN108500145B (zh) * | 2018-06-07 | 2023-10-10 | 杭州杰恺自动化设备有限公司 | 一种冰箱门壳板自动折弯成型压合装置 |
| CN114393057A (zh) * | 2022-01-22 | 2022-04-26 | 番禺珠江钢管（连云港）有限公司 | 一种erw高频焊管新增闭口成型装置 |
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