JP2003126965A - 鋼管の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 鋼管のフラッシュバット接合時間を短縮し
て高能率かつ省エネルギーの連続圧延を可能ならしめる
鋼管の接合方法を提供する。 【解決手段】 連続圧延に供される先行鋼管の後端と後
続鋼管の先端とをフラッシュバット接合する鋼管の接合
方法において、前記先行鋼管および／または後続鋼管の
被接合端面の円周方向２箇所以上に突起高さ＝0.03〜1.
5mm の突起部（段差部２、稜部４、凸部５など）を設け
て、火花の起点を分散させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管の接合方法に
関し、とくに、鋼管を次々と接合しながら連続的に圧延
する場合に、短時間で十分な接合を可能とする鋼管の接
合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の鋼管を次々と接合して連続的に圧
延するためには、先行鋼管の後端と後続鋼管の先端と
を、圧延の際に破断しない程度に接合しうる技術が必要
とされる。かかる接合技術に関連するものとして、例え
ば特開昭60−44108 号公報では、先行鋼管後端と後続鋼
管先端とを高周波誘導溶接あるいは高周波抵抗溶接によ
って接合する方法が開示されている。しかし、これらの
接合方法では、設備費およびランニングコスト（電力）
が高価であるという欠点がある。また、例えば特公昭63
−63282 号公報等では、先行鋼管後端と後続鋼管先端と
をメカニカルに連結する方法が開示されている。しか
し、この接合方法では、ストレッチレデューサ圧延によ
って高張力を付与しようとする場合、破断する可能性が
ある。また、特開平８−267107号公報、特開平10−5803
号公報等では、ビレットおよび中実材のフラッシュバッ
ト接合方法およびこれを用いた連続圧延方法が開示され
ている。このフラッシュバット接合方法によれば、高周
波誘導溶接や高周波抵抗溶接に比べて設備費およびラン
ニングコストが少なくてすみ、また、ストレッチレデュ
ーサによる高張力付与によっても破断しない十分な接合
が得られると考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フラッシュバット接合方法を連続縮径圧延時の鋼管に対
して適用すると、十分な接合を得るまでに時間がかかり
すぎ、圧延能率が低下するばかりか、中空材料であるが
ゆえに中実材よりも冷えが速く、接合中に材料温度がレ
デューサ圧延開始温度未満に低下してしまい、再加熱の
ために余分のエネルギーを要するという問題があること
が判明した。

【０００４】そこで、本発明は、この問題を解決し、鋼
管のフラッシュバット接合時間を短縮して高能率かつ省
エネルギーの連続圧延を可能ならしめる鋼管の接合方法
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記目的を
達成するために鋭意検討した結果、鋼管の端面を通常の
ように平滑に仕上げて行うフラッシュバット接合におい
ては、中実材の場合と異なり、管周方向の位置が不特定
な１点から発したフラッシュ（火花）が管周方向に伝達
されて１周することにより接合が完了するのであり、こ
の火花周回時間が接合時間を律速することがわかった。
さらに、この火花周回時間を短縮するためには、鋼管の
被接合端面に火花の起点となるべき突起部を複数設ける
ことが有効であることがわかった。

【０００６】すなわち本発明は、連続圧延に供される先
行鋼管の後端と後続鋼管の先端とをフラッシュバット接
合する鋼管の接合方法において、前記先行鋼管および／
または後続鋼管の被接合端面の円周方向２箇所以上に突
起高さ＝0.03〜1.5mm の突起部を設けることを特徴とす
る鋼管の接合方法である。また、前記突起部は、傾斜部
の境をなす段差部もしくは稜部、または、平坦部の局所
が突出してなる凸部であることが好ましい。前記突起部
を前記凸部とした場合は、該凸部の合計底面積が鋼管横
断面積の5.0 ％以下であることが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明では、鋼管の被接合端面の
円周方向２箇所以上に突起部を設ける。この突起部は先
行鋼管の後端部、後続鋼管の先端部のいずれか一方に設
けても、また両方に設けてもよい。このような突起部を
設けることにより、先行鋼管と後続鋼管をフラッシュバ
ット接合する際に、最初の相互接触が前記複数の突起部
の箇所でほぼ同時に生じ、そこに優先的に溶接電流が集
中し、そこが火花起点となる。すなわち、火花は突起部
を設けた円周方向の複数箇所から発して円周方向に高々
1/2 周以下の距離を移動すればその隣の火花起点に到達
する。よって、火花の周回時間は長めにみても従来の1/
2 以下へと低減することになり、接合時間の大幅な短縮
を達成することができる。

【０００８】この接合時間短縮の効果を得るためには、
突起部の突起高さは0.03〜1.5mm とする必要がある。突
起高さが0.03mm未満では、通常の端面の粗さとの有意差
がなく、突起部を設けた箇所が火花起点とならない。一
方、突起高さが1.5mm 超では、突起部を設けた箇所が火
花起点となるものの、そこから発した火花が円周方向に
移動し難い。なお、突起高さの定義を図１〜図３に示
す。

【０００９】前記突起部は、その形態を特に限定される
ものではないが、加工しやすさの観点からすれば、例え
ば図１、図２に示すような、傾斜部３の境をなす段差部
２（図１）もしくは稜部４（図２）とするか、または、
例えば図３に示すような、平坦部６の局所が突出してな
る凸部５とするのが好ましい。なお、突起部の個数は図
示したものに限定されず、２個以上であればよい。好ま
しくは３個以上である。また、複数の突起部はなるべく
円周等分点に配置するのが好ましい。

【００１０】前記段差部あるいは前記稜部は、例えば図
４に示すような複数の回転刃７を組合わせてなる端面切
断機を用いて鋼管端部を切断する方法などにより形成す
ることができる。なお、図４の回転刃７は管軸に直交す
る平面に対して１〜２°程度傾斜させて配置され、刃体
（例：丸鋸）が自身の軸心回りに回転するとともに、該
軸心が管軸回りに回転する。

【００１１】また、前記凸部は、例えば図５に示すよう
な凹部付き表面８を有する端面加工機を用いてその凹部
付き表面８に鋼管１の被接合端面を押し付け、凹部９を
凸部へと転写する方法などにより形成することができ
る。なお、凸部の横断面形状は、図３に示したような円
形に限定されず、楕円形、多角形等々の如何なる形状で
あってもよい。また、凸部の立体形状は、図３に示した
ような柱状に限定されず、錐状、錐台状等々の如何なる
形状であってもよい。

【００１２】さらに、前記突起部を前記凸部とした場合
は、該凸部の合計底面積が鋼管横断面積の5.0 ％を超え
ると、該凸部を設けた箇所を火花起点として安定的に分
散させ難くなるので、該凸部はその合計底面積が5.0 ％
以下となるように形成することが好ましい。より好まし
くは、0.05％以上5.0 ％以下である。なお、個々の凸部
の底面積の定義を図３に示す。

【００１３】

【実施例】（実施例１）表１に示す鋼種のビレットを、
マンドレルミルにて穿孔圧延後サイザーにて外径調整し
て表１に示す縮径圧延前寸法（外径・肉厚）に造管し、
得られた鋼管を再加熱炉で表１に示す切断温度に再加熱
し、次いで図４に例示した類の端面切断機を用いて表１
に示す刃数で先行鋼管後端部を切断加工して表１に示す
段差（段差部の個数は、刃数が１枚の場合は０、刃数が
２枚以上の場合は刃数に等しい。なお、段差部形成箇所
は略円周等分点とした。）を付与した後、走間フラッシ
ュバット溶接機にて表１に示す電流・電圧条件で後続鋼
管先端部と接合し、次いでバリ除去装置で接合部のバリ
を切削除去した後、誘導加熱式の温度補償装置で加熱し
て表１に示す縮径圧延開始温度に到達せしめ、次いでメ
カニカルデスケーラにて脱スケール処理後、ストレッチ
レデューサにて縮径圧延して表１に示す狙い寸法（外径
・肉厚）に仕上げる連続圧延を行った。

【００１４】この連続圧延の各条件毎に調査した所要接
合時間（フラッシュバット溶接にて十分な接合を得るに
要した時間）を表１に示す。ここに示されるように、本
発明に則して被接合端面に所定の突起高さ（段差；0.03
〜1.5mm ）を有する突起部（段差部）を円周方向の複数
箇所に設けた本発明例では、本発明範囲を逸脱する比較
例に比べ、所要接合時間が格段に短縮された。

【００１５】

【表１】

【００１６】（実施例２）表２に示す鋼種のビレット
を、マンドレルミルにて穿孔圧延後サイザーにて外径調
整して表２に示す縮径圧延前寸法（外径・肉厚）に造管
し、得られた鋼管を再加熱炉で表２に示す切断温度に再
加熱し、次いで図５に例示した類の端面加工機を用いて
表２に示す凹部寸法・個数条件（なお、凹部配置箇所は
略円周等分点とした。）で先行鋼管後端部を端面加工し
て表２に示す寸法の柱状凸部を形成した後、走間フラッ
シュバット溶接機にて表１に示す電流・電圧条件で後続
鋼管先端部と接合し、次いでバリ除去装置で接合部のバ
リを切削除去した後、誘導加熱式の温度補償装置で加熱
して表２に示す縮径圧延開始温度に到達せしめ、次いで
メカニカルデスケーラにて脱スケール処理後、ストレッ
チレデューサにて縮径圧延して表２に示す狙い寸法（外
径・肉厚）に仕上げる連続圧延を行った。

【００１７】この連続圧延の各条件毎に調査した所要接
合時間（フラッシュバット溶接にて十分な接合を得るに
要した時間）を表２に示す。ここに示されるように、本
発明に則して被接合端面に所定の突起高さ（0.03〜1.5m
m ）を有する突起部（凸部）を円周方向の複数箇所に設
けた本発明例では、本発明範囲を逸脱する比較例に比
べ、所要接合時間が格段に短縮された。なお、本発明例
の中でも、凸部の合計底面積を好適範囲（鋼管横断面積
の５％以下）としたものは、より良好な結果が得られ
た。

【００１８】

【表２】

【００１９】なお、上記実施例１〜２では、本発明をマ
ンネスマンマンドレルミル方式による継目無鋼管製造法
に適用した場合について説明したが、本発明は、これに
限定されるものではなく、例えば電縫管のような溶接鋼
管の再加熱縮径圧延にも適用可能であり、さらには、加
熱無しの冷間圧延に適用しても問題ない。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、鋼管を複数接合して連
続圧延する際に有利に用いられるフラッシュバット接合
の所要接合時間を大幅に短縮することができ、高能率か
つ省エネルギーの鋼管連続圧延が可能となるという優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】突起部を段差部で構成した例を示す説明図であ
る。

【図２】突起部を稜部で構成した例を示す説明図であ
る。

【図３】突起部を凸部で構成した例を示す説明図であ
る。

【図４】鋼管端面への段差部付与方法を例示する説明図
である。

【図５】鋼管端面への凸部付与方法を例示する説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 鋼管 ２ 段差部 ３ 傾斜部 ４ 稜部 ５ 凸部 ６ 平坦部 ７ 回転刃 ８ 凹部付き表面 ９ 凹部 10 ガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 秀雄 愛知県半田市川崎町１丁目１番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者 森岡 信彦 愛知県半田市川崎町１丁目１番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続圧延に供される先行鋼管の後端と後
   続鋼管の先端とをフラッシュバット接合する鋼管の接合
   方法において、前記先行鋼管および／または後続鋼管の
   被接合端面の円周方向２箇所以上に突起高さ＝0.03〜1.
   5mm の突起部を設けることを特徴とする鋼管の接合方
   法。
2. 【請求項２】 前記突起部は、傾斜部の境をなす段差部
   もしくは稜部、または、平坦部の局所が突出してなる凸
   部であることを特徴とする請求項１記載の鋼管の接合方
   法。
3. 【請求項３】 前記凸部の合計底面積が鋼管横断面積の
   5.0 ％以下であることを特徴とする請求項２記載の鋼管
   の接合方法。