JP4248788B2

JP4248788B2 - 成形ロール及び成形方法

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Publication number: JP4248788B2
Application number: JP2002017871A
Authority: JP
Inventors: 道俊谷本; 英司津留; 剛之佐藤
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nakata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nakata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2022-01-28
Also published as: JP2003220419A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロール、特に電縫鋼管成形用のブレークダウンロールに関するものであり、低ＹＲ成形品を製造することのできる成形ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電縫鋼管、ＴＩＧ溶接鋼管、レーザー溶接管等の成形鋼管、ロール成形によって成形する角コラム、同様の方法で成形するアルミ管やアルミコラムなどは、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールによって成形される。
【０００３】
例えば電縫鋼管は、素材の帯鋼を一群の成形ロールによって連続的に円筒状のオープンパイプに成形したのち、その継目部を電気抵抗溶接法を用いて接合し、製造される。成形ロールは通常十数段のロール群で構成されている。ブレークダウンロールは、駆動された水平ロールで、帯鋼エッジ部の成形を含め半円までの初期成形を行う。サイドロールは非駆動の垂直ロールで、ブレークダウンロール間またはクラスタとして配置される。ブレークダウンロールとサイドロールによって帯鋼を成形した後、フィンパスロールで仕上成形し、スクイズロールによって溶接工程での帯鋼エッジの突き合せ形状をコントロールする。
【０００４】
ブレークダウンロールは、通常３〜５組のロール群として構成され、帯鋼を連続的に内曲げ矯正して成形する。ロール群の前段から後段にかけて、ロール形状の曲率半径が徐々に小さくなるようにロールが配置されたタイプや、ロール群の前段においては帯鋼をＷ型に成形するＷベンドロールが配置されたタイプ（図６（ｃ））（例えば特開昭６２−５００１９号公報）、ロール群の前段においては帯鋼の中央部を除く部分を矯正するロールが配置されたタイプ（例えば特開昭６３−２８１７１３号公報）などがある。いずれのタイプにおいても、ブレークダウンロール群において帯鋼の幅中央部を含めて半円から円筒状に近い形状に成形するため、ロール群の後段においては帯鋼の幅中央部を内曲げ矯正するためのブレークダウンロール（図６（ａ）（ｂ））が配置される。また、ブレークダウンロールは帯鋼を進行させるための駆動ロールとして機能させるため、上下ロールで帯鋼をピンチした上でロールに駆動回転力を付与している。
【０００５】
電縫鋼管の成形用ロールにおいては、ロール取り替え頻度を極力少なくするため、同一の電縫鋼管外径については薄肉から厚肉までの帯鋼全肉厚について共通のロールを用いている。従って、ブレークダウンロールの下ロール表面形状の曲率半径がＲ_Lであれば、上ロール表面形状の曲率半径Ｒ_Uは、下ロール曲率半径Ｒ_Lから帯鋼の最大肉厚ｔ_maxを引いた値としている。さらに、異なった電縫鋼管外径についても、ブレークダウンロールを兼用して使用することがある。この場合は、下ロールの曲率半径は外径の大きな電縫鋼管にあわせ、上ロールの曲率半径は外径の小さな電縫鋼管にあわせて定める。その結果、上ロール表面形状の曲率半径Ｒ_Uと下ロール曲率半径Ｒ_Lとの差は、帯鋼の最大肉厚ｔ_maxよりも大きな値となることがある。
【０００６】
建築物の構造材料として使用される電縫鋼管においては、地震発生時の電縫鋼管構造部の破断を防止するため、低ＹＲであることが要求されている。又、ラインパイプにおいては、船上から海底まで曲げ変形を加えながらパイプを敷設する時にパイプ長手方向の変形性能が必要で低ＹＲが要求される場合と、輸送流体から異常な圧力を受けた時に円周方向に変形能力を確保する為に低ＹＲが要求される場合がある。
【０００７】
自動車部品等において、電縫鋼管をハイドロフォ−ム法により成形した製品が採用され始めている。ハイドロフォ−ム加工法は、内部形状が最終製品形状である割型の内部に素管を入れ、素管の端部から素管内に液を導入して内圧をかけ、両側から押し込み用のシリンダ−で管軸方向に圧縮荷重を付加して押し込み、素管を最終形状に加工する方法である。
【０００８】
ハイドロフォ−ム法による加工では、軽量かつ従来法では得られないような高加工度の複雑な形状のものまで成形可能であり、さらに加工時の軸力と内圧を高精度に制御することにより、複雑形状部品の一体成形と高精度化が可能なことから、自動車の軽量化およびコストダウンが可能な車体構造実現の技術として期待されている。
【０００９】
ハイドロフォ−ム加工用素管には優れた成形性が要求される。電縫鋼管を素管としてハイドロフォ−ム加工を行った場合、加工度を高めると、局所的に伸びの限界を超え破断が生じることがある。そのため、複雑な形状の製品をハイドロフォ−ム加工するためには、電縫鋼管のどの部位においても低いＹＲを有し、また良好な延性を有することが必要とされる。
【００１０】
電縫鋼管の電縫溶接部については、ポストアニーラと呼ばれる局部熱処理装置によって歪み取り焼きなましを行うことができ、これによって電縫溶接部の延性の改善や低ＹＲ化を図ることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
電縫溶接後の電縫鋼管において、電縫溶接部を除く部分についてみると、電縫溶接部の円周方向反対側、すなわち帯鋼の幅中央部に相当する部分において、その他の部分に比較してＹＲが高く延性が低い部分が存在することがわかった。このような部分が存在すると、電縫鋼管を建築物の構造材料として使用した場合には、地震に際してＹＲの高い部分が破断の起点となりやすい。また、電縫鋼管をハイドロフォーム加工用素管に用いた場合には、加工度を高めるとやはりＹＲが高い部分において伸びの限界を超え破断が生じることとなる。従来からの電縫溶接部に適用するポストアニーラに加え、溶接部反対側の部分にまでポストアニーリングを実施しようとすると、新たなポストアニーラ設備を設置することが必要となり、造管の生産性を悪化させることともなる。
【００１２】
本発明は、電縫鋼管をはじとめする、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形するロール成形において、成形後において、溶接部を除くいずれの部分においても十分に低いＹＲを有する成形品を製造することのできる技術を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロールの上ロール表面形状の曲率半径Ｒ_Uは、前述の通り下ロール曲率半径Ｒ_Lから板の最大肉厚ｔ_maxを引いた値としている。そのため、成形する板の肉厚が最大肉厚ｔ_maxより薄い場合には、図７に示すように、上ロール２と下ロール１とが表裏両側から板３を押し付けている部位は押し付け中心部１０のみとなる。また、電縫鋼管製造において、異なった電縫鋼管外径についてブレークダウンロールを兼用して使用する場合においては、上ロール表面形状の曲率半径Ｒ_Uと下ロール曲率半径Ｒ_Lとの差は、板の最大肉厚ｔ_maxよりも大きな値となることがある。この場合、たとえ成形する板の肉厚が最大肉厚ｔ_maxであっても、上ロール２と下ロール１とが表裏両側から板３を押し付けている部位は押し付け中心部１０のみとなる。
【００１４】
成形ロールは板を移動するための駆動ロールとなっているので、所定の押し付け力を確保する必要がある。このため、押し付け中心部１０においてはロールによる過大な圧下力によって板が塑性変形を受け、それが原因で押し付け中心部１０のＹＲが上昇し、延性が低下し、さらに硬度が高くなることが明らかになった。特に熱延コイルの幅中央はクラウンの関係で板厚が０．３ｍｍ程度厚くなることが多いので、トリムによって熱延コイルの幅中央から採取した板においては板厚が厚く、そのため圧下力が増大して押し付け中心部１０のＹＲ上昇の程度がより大きくなる。
【００１５】
図１に示すように、下ロール１の幅中央部の押し付け中心部１０に凹部４を形成すれば、押し付け中心部１０において上下ロールが板を押し付ける状況が解消され、ロールの圧下力は押し付け中心部１０の両側に分散される。その結果、押し付け中心部１０の局部圧下を防止することができ、当該部位のＹＲ上昇を防止することができるので、低ＹＲの金属成形品を製造することが可能になる。
【００１６】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロールの下ロール１の形状は、押し付け中心部両側のロール形状が曲率半径Ｒ₁であり、該押し付け中心部両側のロール形状に接する半径Ｒ₁の仮想円１１を描いたとき、押し付け中心部のロール表面位置Ｃは仮想円１１の位置よりもロール中心側に位置しており、該成形ロールの上ロール２の形状は、押し付け中心部及び前記押し付け中心部両側のロール形状の曲率半径がＲ₁から成形する板のうち最も厚い板厚を引いた値であり、第２の仮想円１２は、その半径Ｒ₂が成形する帯鋼のうち最も薄い板厚ｔ_minに上ロール押し付け中心部の表面曲率半径Ｒ_Uを加えた値であり、第２の仮想円１２を押し付け中心部両側において下ロール表面に接するように配置したとき、押し付け中心部のロール表面位置Ｃは第２の仮想円１２の位置と同位置あるいは該位置よりもロール中心側に位置していることを特徴とする成形ロール。
（２）板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロールの下ロール１の形状は、押し付け中心部１０のロール表面曲率半径Ｒ₃が、押し付け中心部両側のロール表面曲率半径Ｒ_Lよりも小さく、押し付け中心部の下ロール表面曲率半径Ｒ₃は、押し付け中心部の上ロール表面曲率半径Ｒ_Uに成形する板のうち最も薄い板厚ｔ_minを加えた値よりも小さい値であることを特徴とする成形ロール。
（３）前記成形ロールは、電縫鋼管成形用のブレークダウンロールであることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の成形ロール。
【００１７】
（４）上記（１）又は（２）に記載の成形ロールを用いることを特徴とする板の成形方法。
（５）上記（３）に記載のブレークダウンロールを用いることを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
【００１８】
（６）上記（１）又は（２）に記載の成形ロールを有することを特徴とする板の成形装置。
（７）上記（３）に記載のブレークダウンロールを有することを特徴とする電縫鋼管の製造装置。
【００１９】
なお、本発明において、上ロールはロール表面の円弧形状が凸形状であり、下ロールはロール表面の円弧形状が凹形状である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、電縫鋼管、ＴＩＧ溶接鋼管、レーザー溶接管等の成形鋼管、ロール成形によって成形する角コラム、同様の方法で成形するアルミ管やアルミコラムなど、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形するあらゆる種類のロール成形に適用することができる。以下、電縫鋼管のブレークダウンロールを例にとって説明を行うが、本発明が電縫鋼管のブレークダウンロールに限定されないことはいうまでもない。
【００２１】
電縫鋼管の成形用ブレークダウンロールにおいて、ブレークダウンロール群の前段から後段にかけてロール形状の曲率半径が徐々に小さくなるようにロールが配置されたタイプにおいては、各段のブレークダウンロールが本発明の対象となる。また、ロール群の前段においては図６（ｃ）に示すような帯鋼をＷ型に成形するＷベンドロールが配置されたタイプや、ロール群の前段においては帯鋼の中央部を除く部分を矯正するロールが配置されたタイプにおいては、ブレークダウンロール群後段の、図６（ａ）（ｂ）に示すような帯鋼の幅中央部に位置する押し付け中心部１０の両側を内曲げ矯正するためのブレークダウンロールが本発明の対象となる。押し付け中心部１０は、ロールの幅中央に位置する。
【００２２】
帯鋼の押し付け中心部の両側を内曲げ矯正するブレークダウンロールの断面形状は、図６（ａ）に示すようなロールの全幅で一定の曲率半径を有するもの、図６（ｂ）に示すようなロールの幅中央と幅両側で異なった曲率半径を有するものなどがある。ロールの幅中央と幅両側で異なった曲率半径を有する場合において、従来、ロール幅中央部を含む一定範囲の領域においては、一定の曲率半径Ｒ_L又はＲ_Uとすることが多い。上下ロールの幅中央におけるロール形状の曲率半径が一定である領域を、ここでは「中央一定曲率半径領域１５」と呼ぶ。上ロール２と下ロール１との曲率半径の関係は、例えばロールの幅中央についていうと、上ロール２の曲率半径Ｒ_Uは下ロール１の曲率半径Ｒ_Lから帯鋼の最大板厚ｔ_maxの分を差し引いた値としている。
【００２３】
本発明の上記（１）においては、図１（ｂ）に示すように、下ロール１の形状は、押し付け中心部１０両側のロール形状が曲率半径Ｒ₁（＝Ｒ_L）であり、該押し付け中心部両側のロール形状に接する半径Ｒ₁の仮想円（第１の仮想円１１）を描いたとき、押し付け中心部のロール表面位置Ｃは第１の仮想円１１の位置よりもロール中心側に位置している。押し付け中心部１０両側のロール形状が曲率半径Ｒ₁であるとは、上記中央一定曲率半径領域１５における下ロール断面形状の曲率半径Ｒ_LがＲ₁であるということである。そして、従来の下ロール１であれば、押し付け中心部のロール表面位置Ｃは第１の仮想円１１の位置に一致する。本発明において、押し付け中心部のロール表面位置Ｃが第１の仮想円１１の位置よりもロール中心側に位置しているということは、下ロール１の幅中央部に凹部４が形成されていると言うことである。
【００２４】
上ロール２については、従来通り、中央一定曲率半径領域１５では断面形状の曲率半径Ｒ_Uが一定である。通常は、下ロール１の曲率半径Ｒ_Lから帯鋼の最大板厚ｔ_maxを差し引いた値の曲率半径Ｒ_Uを有している。従って、下ロール１の幅中央部に凹部４が形成された結果、この下ロール１をブレークダウンロールとして使用して帯鋼の成形を行う際において、上ロール２と下ロール１の圧下を受ける部位は押し付け中心部１０に局部集中することがなくなり、押し付け中心部の両側、あるいは押し付け中心部を含めた広い領域に分散することとなる。その結果、ロール圧下によって帯鋼が受ける圧縮応力は当然のことながら小さくなり、圧縮による押し付け中心部の変形歪みが減少してＹＲの局部増大を抑えることができる。
【００２５】
次に、本発明（１）の凹部の形状を規定するため、ここでは図２に示すような第２の仮想円１２を想定する。第２の仮想円１２の半径Ｒ₂は、成形する帯鋼のうち最も薄い板厚ｔ_minに上ロール幅中央の表面曲率半径Ｒ_Uを加えた値である。第２の仮想円１２は、最も薄い板厚ｔ_minの帯鋼３を成形する際に、帯鋼３が上ロール２に密着したと想定した際における帯鋼３の下表面の曲率半径を表している。上記の通り、通常はＲ_U＝Ｒ₁−ｔ_maxであるから、Ｒ₂＝Ｒ_U＋ｔ_min＝Ｒ₁−（ｔ_max−ｔ_min）となり、第２の仮想円１２の半径Ｒ₂は第１の仮想円１１の半径Ｒ₁よりも小さい。
【００２６】
本発明の上記（１）において、第２の仮想円１２を下ロール１に接するように配置したときに第２の仮想円１２が下ロール１の幅中央で接するような場合は、まだ下ロール幅中央の凹部４の凹み度合いが少なく、幅中央の圧下は存在する。しかし、従来に比較すると、下ロール１の幅中央における曲率半径が小さくなっているので、幅中央における圧下領域が幅方向に広がり、帯鋼が局部的に受ける応力は低減し、帯鋼幅中央におけるＹＲの低下効果を享受することができる。
【００２７】
本発明の上記（１）においては、図２に示すように、第２の仮想円１２を下ロール１に接するように配置したとき、第２の仮想円１２は押し付け中心部両側の点Ｐにおいて下ロール表面に接する。そして、幅中央部のロール表面位置Ｃは第２の仮想円１２の位置と同位置（図２（ｂ））あるいは第２の仮想円１２の位置よりもロール中心側（図２（ａ））に位置している。第２の仮想円１２が押し付け中心部両側の点Ｐにおいて下ロール表面に接するということは、下ロール中央の凹部４の凹み具合が大きくなっていることを意味する。そして、同時に幅中央部のロール表面位置Ｃが第２の仮想円１２の位置と同位置になる場合（図２（ｂ））は、最低肉厚ｔ_minの帯鋼３を成形する場合において幅中央部の局部圧下がちょうど解消する位置に相当する。さらに幅中央部のロール表面位置Ｃが第２の仮想円１２の位置よりもロール中心側に位置している場合（図２（ａ））は、最低肉厚ｔ_minの帯鋼３を成形する場合において幅中央部が上下ロールによって圧下されない状況となる。凹部４の凹み度合いをここまで大きくした場合には、ロール及びロール軸のたわみを考慮した場合においても押し付け中心部１０の局部圧下をほぼ解消することができ、いずれの肉厚の帯鋼を用いた場合においても、造管後の鋼管円周方向のＹＲ分布は、溶接部を除いてほぼ均一となり、局部的に高ＹＲとなる部位は存在しなくなる。
【００２８】
本発明（１）においては第２の仮想円が押し付け中心部両側の点Ｐにおいて下ロール表面に接する状況にあるので、当該接している２個所の点Ｐにおいて帯鋼３が高い圧下力を受けることとなる。従来は押し付け中心部１０の１点でのみ圧下を受けていたのに対し、２点で圧下を受けることとなるので局部圧下力は低減している。ただし、局部圧下力をできるかぎり小さくしてＹＲの均一分布を実現するためには、第２の仮想円１２が下ロール１と接する幅中央部両側の点Ｐ付近の部位において、下ロールの表面形状は極力滑らかであることが好ましい。具体的には、図４に示すように、当該部位に接する第４の仮想円１４の曲率半径Ｒ₄をできるだけ大きく取った断面形状とすることが好ましい。
【００２９】
第２の仮想円１２が押し付け中心部両側において下ロール表面に接する点Ｐの間の距離を図５に示すようにｄ_Pとする。ｄ_Pの値が大きすぎると押し付け中心部１０を内曲げ矯正するブレークダウンロールの成形機能を十分に発揮することができず、ｄ_Pの値が小さすぎると押し付け中心部１０の局部圧下を防止する本発明の効果が低減する。帯鋼の全幅を２００％としたとき、点Ｐの位置を押し付け中心部１０に対し±５％〜±３０％の位置とすると好ましい。このとき、ｄ_Pの値は１０〜６０％となる。点Ｐの位置を上記範囲とする理由は、通板するコイルの幅方向の蛇行を考えると、幅方向中央位置が±５％程移動する可能性があるため最低±５％以上が望ましいからである。また、複数段のセンターベンドの場合、圧下を受ける位置（点Ｐ）をずらす必要が有り、例えば４段の場合はコイルの蛇行を考えると１段目±２５％、２段目±２０％、３段目±１５％、４段目±１０％のピッチにする必要が有るため、最大３０％程度とすることが望ましいからである。
【００３０】
ブレークダウンロール群の中に押し付け中心部１０の両側を内曲げ矯正するブレークダウンロールが複数配置される場合には、各ロールのｄ_Pが同じ値にならないように、極力異なった値となるようにロール形状を定めると好ましい。複数のロールにおいてｄ_Pの値がほぼ同一であると、帯鋼３の同じ部位が複数回圧下を受けることになるが、各ロールのｄ_Pが異なった値であれば帯鋼の同じ部位が複数回圧下を受けることがなくなる。その結果、局部圧下によるＹＲの局部異常はより一層解消されることとなる。通常は、第１の仮想円１１の半径Ｒ₁が小さくなる後段側ほど、ｄ_Pを小さくすることとすると好都合である。
【００３１】
図３に示すとおり、本発明においてブレークダウン下ロール１の幅中央に形成する凹部４の形状としては、本発明の上記（２）にあるように、押し付け中心部のロール表面曲率半径Ｒ₃が、押し付け中心部両側のロール表面曲率半径Ｒ₁（＝Ｒ_L）よりも小さいものであると表現することもできる。これにより、本発明（１）と同様に押し付け中心部における局部圧下を低減ないし解消することができる。
【００３２】
また、本発明の上記（２）にあるように、押し付け中心部の下ロール表面曲率半径Ｒ₃は、押し付け中心部の上ロール表面曲率半径Ｒ_Uに成形する帯鋼のうち最も薄い板厚ｔ_minを加えた値（Ｒ₂）以下であることと表現することにより、本発明（１）とほぼ同等の発明とすることができる。図３（ａ）はＲ₃がＲ₂よりも小さな値である場合、図３（ｂ）はＲ₃がＲ₂に等しい値である場合を示す。押し付け中心部の上ロール表面曲率半径Ｒ_Uに成形する帯鋼のうち最も薄い板厚ｔ_minを加えた値とは上記第２の仮想円１２の半径Ｒ₂のことであるから、本発明（２）の下ロール形状において第２の仮想円１２を下ロール１に接するように配置すると、接する位置はロール幅中央とはならず、幅中央部の両側の位置Ｐとなる。
【００３３】
本発明（２）においても、下ロール幅中央部の曲率半径部からその両側の曲率半径部に移行する部分においては、ロール形状を極力滑らかにすべき点は本発明（１）と同様である。また、本発明（２）で第２の仮想円が下ロールに接する点Ｐの距離ｄ_Pについても、本発明（１）と同様の配慮を行うことによってより好適な結果を得ることができる。
【００３４】
本発明の上記（３）は、本発明（１）〜（２）の成形ロールを電縫鋼管成形用のブレークダウンロールに限定したものである。
【００３５】
本発明の上記（４）にあるように、本発明（１）〜（２）の成形ロールを用いることにより、押し付け中心部１０の局部圧下を防止することができ、当該部位のＹＲ上昇を防止することができるので、低ＹＲ成形品を製造することが可能になる。また、本発明（５）は、本発明（３）のブレークダウンロールを用いて電縫鋼管を製造することにより、押し付け中心部１０の局部圧下を防止することができ、当該部位のＹＲ上昇を防止することができるので、低ＹＲ電縫鋼管を製造することが可能になる。
【００３６】
さらに、本発明の上記（６）にあるように、本発明（１）〜（２）の成形ロールを有する板の成形装置は、この装置を使用して板を成形することにより、押し付け中心部１０の局部圧下を防止することができ、当該部位のＹＲ上昇を防止することができるので、低ＹＲ成形品を製造することが可能になる。また、本発明（３）のブレークダウンロールを有する本発明（７）の電縫鋼管の製造装置は、この装置を使用して電縫鋼管を製造することにより、押し付け中心部１０の局部圧下を防止することができ、当該部位のＹＲ上昇を防止することができるので、低ＹＲ電縫鋼管を製造することが可能になる。
【００３７】
【実施例】
２４インチケージミルにおいて、直径６０９．６ｍｍ、肉厚２２．０ｍｍ、品種５０ｋ級の電縫鋼管を製造するに際し、従来の電縫鋼管製造方法を用いて製造を行った。ブレークダウンロール群は合計で６台であり、最初の２台は特開昭６２−５００１９号公報に記載されたようなＷベンドタイプのロール（図６（ｃ））、後半の４台は押し付け中心部両側を内曲げ矯正するタイプのロール（図６（ａ）（ｂ））を用いている。後半４台（＃３〜＃６ロール）のロールについて、上記中央一定曲率半径領域１５におけるロール表面形状の曲率半径は、下ロール１がそれぞれ＃３：２４７６ｍｍ、＃４：１１２１ｍｍ、＃５：６４８ｍｍ、＃６：４６６ｍｍ、上ロール２がそれぞれ＃３：２４９８ｍｍ、＃４：８８９ｍｍ、＃５：４０５ｍｍ、＃６：２８５ｍｍである。このロールを用いた電縫鋼管の肉厚製造範囲は６．３ｍｍ〜２２．０ｍｍであり、成形中における＃３〜＃６ロールの垂直荷重は１１０トン程度である。
【００３８】
造管後の鋼管の円周方向におけるＹＲの分布を図９（ａ）に示す。また、鋼管の円周方向における相当塑性歪みを計算によって求めた結果を図９（ｂ）に示す。これらの図から明らかなように、溶接部と円周反対方向に位置する帯鋼の幅中央部、即ち押し付け中心部１０において、局部的に高いＹＲを示すと共に同じ部位で相当塑性歪みが高い値となっている。このことから、成形時、特に＃３〜６ブレークダウンロールによる成形時に帯鋼の幅中央部が局部的に圧下を受け、それが原因で当該部位において高いＹＲとなっていることがわかる。
【００３９】
造管肉厚が製造可能範囲の最大肉厚ｔ_maxであるにもかかわらず、帯鋼の幅中央部が局部的に圧下を受けている。本実施例に用いたブレークダウンロールは、異なった電縫鋼管外径について兼用して使用することを想定している。例えば＃６ロールは６０９．６〜４５７．２ｍｍφの外径について兼用している。その結果、上ロール表面形状の曲率半径Ｒ_Uと下ロール曲率半径Ｒ_Lとの差は帯鋼の最大肉厚ｔ_maxよりも大きな値となっており、帯鋼の肉厚が最大肉厚であっても上ロール２と下ロール１とが表裏両側から帯鋼を押し付けている部位は帯鋼の幅中央部のみとなるからである。造管肉厚が最大肉厚ｔ_maxより薄い場合には、帯鋼の幅中央部即ち押し付け中心部１０におけるＹＲの増大は一層激しいものとなる。
【００４０】
次に、同じ電縫鋼管製造用のブレークダウンロールに本発明を適用した。＃３〜６ブレークダウンロールの下ロール幅中央に凹部４を形成した。下ロール１の凹部４の形状について以下のように定める。まず図８に示すように、中央部両側のロール形状に接する半径Ｒ₁の第１の仮想円１１を描いたとき、幅中央部のロール表面位置Ｃと第１の仮想円１１の位置との距離をｚ₁とおく。ｚ₁がマイナスであれば幅中央部のロール表面位置Ｃは図８に示すとおり第１の仮想円１１の位置よりもロール中心側に位置している。次に、第２の仮想円１２を押し付け中心部両側において下ロール表面に接するように配置したとき、第２の仮想円１２と幅中央部のロール表面位置との距離をｚ₂とおく。ｚ₂がマイナスであれば幅中央部のロール表面位置は図８に示すとおり第２の仮想円の位置よりもロール中心側に位置している。さらに幅中央部の下ロール表面曲率半径をＲ₃とおく。＃３〜６ブレークダウンロールのＲ_L、Ｒ_U、Ｒ₃、ｚ₁、ｚ₂、ｄ_Pを表１に示す。
【００４１】
【表１】

【００４２】
ブレークダウン下ロール１に上記のような凹部４を形成した上で上記従来例と同じ品種の電縫鋼管を造管したところ、造管後の鋼管の円周方向におけるＹＲの分布は図１０（ａ）に示すとおりとなり、鋼管の円周方向における相当塑性歪みを計算によって求めた結果は図１０（ｂ）に示すとおりとなった。即ち、従来造管方法において発生した押し付け中心部１０の局部ＹＲ上昇部位、局部歪み部位は解消し、溶接部を除く円周方向全周において均一の品質を有し、ＹＲの低い鋼管を製造することができた。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロール、例えば電縫鋼管成形用のブレークダウンロールであって、押し付け中心部両側を内曲げ矯正するブレークダウンロールにおいて、ブレークダウン下ロールの幅中央に凹部を形成することにより、電縫鋼管造管後において、電縫溶接部を除くいずれの部分においても十分に低いＹＲを有する電縫鋼管を製造することができる。これにより、建築物の構造材料として使用される電縫鋼管においては、地震発生時の電縫鋼管構造部の破断を防止することができる。また、電縫鋼管を素管としてハイドロフォ−ム加工を行う場合において、鋼管の破断を発生させずに複雑な形状の製品をハイドロフォーム加工することができるようになる。本発明は電縫鋼管のみならず、ＴＩＧ溶接鋼管、レーザー溶接管等の成形鋼管、ロール成形によって成形する角コラム、同様の方法で成形するアルミ管やアルミコラムなど、板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形するあらゆる種類の金属板のロール成形において同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形ロールを示す図であり、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は下ロールの凹部付近の部分断面図である。
【図２】本発明の下ロールにおける凹部付近の部分断面図である。
【図３】本発明の下ロールにおける凹部付近の部分断面図である。
【図４】本発明の下ロールにおける凹部付近の部分断面図である。
【図５】本発明の下ロールにおける凹部付近の部分断面図である。
【図６】従来の成形ロールを示す図であり、（ａ）（ｂ）は押し付け中心部両側を内曲げ矯正する成形ロール、（ｃ）は板をＷ型に成形するＷベンドロールである。
【図７】従来の成形ロールにおける幅中央部付近の接触状況を示す図である。
【図８】本発明の下ロールにおける凹部付近の位置関係を示す図である。
【図９】従来法により製造した電縫鋼管の円周方向品質を示すものであり、（ａ）はＹＲ分布、（ｂ）は相当塑性歪みの分布を示すものである。
【図１０】本発明法により製造した電縫鋼管の円周方向品質を示すものであり、（ａ）はＹＲ分布、（ｂ）は相当塑性歪みの分布を示すものである。
【符号の説明】
１下ロール
２上ロール
３板（帯鋼）
４凹部
１０押し付け中心部
１１第１の仮想円
１２第２の仮想円
１３第３の仮想円
１４第４の仮想円
１５中央一定曲率半径領域
Ｒ₁ 第１の仮想円半径
Ｒ₂ 第２の仮想円半径
Ｒ₃ 第３の仮想円半径
Ｒ₄ 第４の仮想円半径
Ｒ_L 下ロール曲率半径
Ｒ_U 上ロール曲率半径
ｔ_max 帯鋼の最大肉厚
ｔ_min 帯鋼の最小肉厚

Claims

板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールにおいて、
該成形ロールの下ロールの形状は、押し付け中心部両側のロール形状が曲率半径Ｒ₁であり、該押し付け中心部両側のロール形状に接する半径Ｒ₁の仮想円を描いたとき、押し付け中心部のロール表面位置は該仮想円の位置よりもロール中心側に位置しており、
該成形ロールの上ロールの形状は、押し付け中心部及び前記押し付け中心部両側のロール形状の曲率半径がＲ₁から成形する板のうち最も厚い板厚を引いた値であり、
第２の仮想円は、その半径が成形する板のうち最も薄い板厚に上ロール押し付け中心部の表面曲率半径を加えた値であり、該第２の仮想円を押し付け中心部両側において下ロール表面に接するように配置したとき、押し付け中心部のロール表面位置は第２の仮想円の位置よりもロール中心側に位置していることを特徴とする成形ロール。
板の上下面に表面円弧形状を持ったロールを押し付けて成形する成形ロールにおいて、該成形ロールの下ロールの形状は、押し付け中心部のロール表面曲率半径が、押し付け中心部両側のロール表面曲率半径よりも小さく、
押し付け中心部の下ロール表面曲率半径は、押し付け中心部の上ロール表面曲率半径に成形する板のうち最も薄い板厚を加えた値よりも小さい値であることを特徴とする成形ロール。
前記成形ロールは、電縫鋼管成形用のブレークダウンロールであることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形ロール。
請求項１又は２に記載の成形ロールを用いることを特徴とする板の成形方法。
請求項３に記載のブレークダウンロールを用いることを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
請求項１又は２に記載の成形ロールを有することを特徴とする板の成形装置。
請求項３に記載のブレークダウンロールを有することを特徴とする電縫鋼管の製造装置。