JPS5839008B2 - Cylindrical tube manufacturing method and equipment - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、帯状金属材料から管を得る成形プロセスに
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a forming process for obtaining tubes from strip metal material.

帯状金属材料（スケルプ或はストリップ）から管状に成
形し、管長方向に延びる接合部を溶接して金属管を得る
プロセスが従来から知られている。BACKGROUND ART A process has been known in the art in which a metal tube is obtained by forming a band-shaped metal material (skelp or strip) into a tube shape and welding a joint extending in the length direction of the tube.

帯状金属材料を管状に成形する手段の１つとして、たと
えば特公昭４５−２９８９６号公報に開示されているよ
うな、小型ロールによる連続成形法（ケージロール成形
法）が知られている。As one means for forming a band-shaped metal material into a tubular shape, a continuous forming method using small rolls (cage roll forming method) is known, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 45-29896.

この、ケージロール成形法における帯状金属材料の成形
の態様を第２図に示す。FIG. 2 shows the manner in which the band-shaped metal material is formed in this cage roll forming method.

内面中心ロールａと相隣る両側に内面サイドロールｂを
配置し、管周方向における該内面サイドロールの設定位
置は、成形の進行に対応して異なってくる。Inner side rolls b are arranged on both sides adjacent to the inner center roll a, and the set positions of the inner side rolls in the pipe circumferential direction vary depending on the progress of molding.

第２図に示す公知の技術においては、内面ロールａ、ｂ
と外面下ロールＣ２外面ケージロールｄ′による材料に
対する拘束力は、接触弧長が短かいことに起因して、極
めて弱い。In the known technique shown in FIG. 2, inner rolls a, b
The restraining force on the material by the lower outer roll C2 and the outer cage roll d' is extremely weak due to the short contact arc length.

従って、材料（帯状金属材料）の板幅方向における板厚
偏差値或はキャンバにより通板中に材料が幅方向に移動
し、通板性を阻害するとともに成形に偏りをもたらす。Therefore, due to the thickness deviation value or camber of the material (strip metal material) in the width direction of the sheet, the material moves in the width direction during sheet passing, which impedes sheet passing performance and causes uneven forming.

また外面ケージロールｄ′は、管軸方向に等間隔に多数
配置されるが、内面中心ロールミ１内面サイドロールｂ
の設置数は少なく、精々数箇であるから管周方向の曲げ
モーメントも、管軸方向における位置によってかなり変
動し、材料のエツジ部へ何らかの拘束力を付与しない限
り、材料幅方向への材料の移動（ウオーキング）が避け
られない。In addition, a large number of outer cage rolls d' are arranged at equal intervals in the tube axis direction.
Since there are only a few installations at most, the bending moment in the pipe circumferential direction varies considerably depending on the position in the pipe axis direction. Movement (walking) is unavoidable.

上に述べた従来技術における問題を解決した技術を、発
明者等は、特願昭５１−４４３０４号（特開昭５２−１
２８８６９号）で提案した。The inventors have proposed a technology that solved the problems in the prior art described above in Japanese Patent Application No. 51-44304 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-1
No. 28869).

この技術は、軸方向の一端にフランジを有する回転自在
な一対のロールの、フランジと胴部により形成されるコ
ーナ部により帯状金属材料の両側縁部（エツジ）の該帯
状金属材料の進行方向に垂直な面内における位置を拘束
するとともに、ボトムロールで材料下面を支持し、帯状
金属材料進行段階に応じて、帯状金属材料の両側縁部の
拘束位置を順次異ならしめて帯状金属材料に曲げを加え
つつ帯状金属材料から円筒管へと成形を進行せしめる点
によって特徴づけられる。This technology uses a corner portion formed by the flange and body of a pair of rotatable rolls that have a flange at one end in the axial direction to move the edges of the strip-shaped metal material in the direction of travel of the strip-shaped metal material. In addition to restraining the position in the vertical plane, the lower surface of the material is supported by a bottom roll, and the restraining positions of both side edges of the strip metal material are sequentially changed depending on the progress stage of the strip metal material to bend the strip metal material. It is characterized by the fact that the forming progresses from a band-shaped metal material to a cylindrical tube.

この技術によって先に述べた材料のウオーキングは完全
に抑止されるとともに、材料が両側縁部と下面（底面）
の３点支持によって成形が進行するから成形ロールの管
サイズ互換可能域が極めて広く、従って成形ロールを製
管サイズ毎に保有する必要がなくロール手持在庫量を少
なく出来るとともに、成形段階にあるスケルプの曲面に
ロール胴部が極めて僅かしか接触しないから摩擦による
エネルギロスがなく楽な成形が出来る。With this technology, the above-mentioned material walking is completely suppressed, and the material is
Because forming proceeds with three-point support, the range of pipe size compatibility of forming rolls is extremely wide.Therefore, there is no need to have forming rolls for each pipe manufacturing size, reducing the amount of roll inventory on hand, as well as reducing the amount of skelp in the forming stage. Since the roll body makes very little contact with the curved surface of the mold, there is no energy loss due to friction and easy molding is possible.

しかしながら、上に述べた発明者等の提案になる技術に
おいても次に述べるような技術的課題を有していること
が明らかになった。However, it has become clear that the technology proposed by the inventors mentioned above also has the following technical problems.

即ち、素材特性等（板厚、製管後の外径、素材の降伏点
）によって、第３図ａに示すように、曲げモーメントが
最大となる、材料幅方向中央部が局部的に曲げられる場
合や材料エツジ成形形状と、以後の堅ロールスタンドに
おける成形負担およびパスライン調整の何れか一方また
は双方が不充分なときには、第３図すにみられるように
材料両側縁部（エツジ）近傍において、局部的に曲げｒ
られる場合がある。In other words, depending on the material properties, etc. (plate thickness, outer diameter after tube manufacturing, yield point of the material), the central part of the material in the width direction, where the bending moment is maximum, is locally bent, as shown in Figure 3a. In some cases, when either or both of the material edge forming shape, the forming load in the subsequent hard roll stand, and the pass line adjustment are insufficient, the material edge forming shape may be insufficient, as shown in Figure 3. , locally bent r
There may be cases where

さらに、第８図ａ、ｂに示すように、成形過程における
材料先端部の管径方向への折れ曲りＳ（第８図ａ）や材
料先端部の捩れｔ（第８図ｂ）を惹起することがある。Furthermore, as shown in FIGS. 8a and 8b, bending S of the material tip in the tube diameter direction (FIG. 8a) and twisting t of the material tip (FIG. 8b) occur during the forming process. Sometimes.

この発明は、これまでに述べて来た従来技術における問
題を解決し、管形状のすぐれた金属管を高生産性下で製
造することが出来る技術を得ることを目的としてなされ
た。The present invention has been made with the aim of solving the problems in the conventional techniques described above and providing a technique that allows metal tubes with excellent tube shapes to be manufactured with high productivity.

その特徴とするところは、軸方向の一端にフランジを有
する回転自在な１対のロールのフランジと胴部により形
成されるコーナ部により帯状金属材料の両側縁部の材料
進行方向に垂直き面内における位置を拘束しかつ、該帯
状金属材料の両側縁部の拘束位置を、帯状金属材料の進
行段階に応じて順次異ならしめて設定し、而して帯状金
属材料に曲げを与えつつ帯状金属材料から円筒管へと成
形するプロセスにおいて、粗、中間成形過程における帯
状金属材料（半成形品）の内壁面内部から、その周方向
における１点以上の位置で回転自在な内面ロールにより
帯状金属材料進行方向に垂直な面内における材料の位置
を規制することによって成形を行なうようにしたことに
ある。The feature is that the corner part formed by the flange and body of a pair of rotatable rolls that have a flange at one end in the axial direction is used to align the edges of the strip metal material in a plane perpendicular to the direction of material movement. The restraining positions of both side edges of the strip-shaped metal material are sequentially set to be different depending on the progress stage of the strip-shaped metal material, and the strip-shaped metal material is bent while being bent. In the process of forming into a cylindrical tube, from inside the inner wall surface of the strip metal material (semi-formed product) in the rough and intermediate forming steps, a rotatable inner roll is used at one or more points in the circumferential direction to roll the strip metal material in the traveling direction. The purpose is to perform molding by regulating the position of the material in a plane perpendicular to .

さらにまた、この発明の特徴とするところは軸方向の一
端に、フランジを有する回転自在な一対のロールをもつ
１以上の成形スタンドからなる、帯状金属材料を管状に
成形する成形スタンド列において、帯状金属材料の内壁
面内部かつその周方向における１点以上の位置で材料進
行方向に垂直な面内における材料の位置を規制する、回
転自在な内面ロールを成形スタンド列内に設けてなるこ
とにある。Furthermore, the present invention is characterized in that in a forming stand row for forming a band-shaped metal material into a tubular shape, the forming stand row comprises one or more forming stands each having a pair of rotatable rolls having a flange at one end in the axial direction. A rotatable inner roll is provided in the forming stand row to regulate the position of the material in a plane perpendicular to the direction of movement of the material at one or more positions inside the inner wall surface of the metal material and in its circumferential direction. .

以下に、この発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

この発明は、既に述べた、発明者等が提案した、特願昭
５１−４４３０４号（特開昭５２−１２８８６９号）に
開示された技術を改良したものである。This invention is an improvement on the technique disclosed in Japanese Patent Application No. 51-44304 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-128869), which was proposed by the inventors as mentioned above.

本発明の基本的な構成を第１図に示す。The basic configuration of the present invention is shown in FIG.

第１図においてａは内面中心ロールであり、外面下ロー
ルＣと相俟って成形過程にある帯状金属材料（以下材料
という）の幅方向中央部を内外面から挾持する如く、拘
束する。In FIG. 1, reference numeral a denotes an inner center roll, which, together with the outer lower roll C, restrains the widthwise central part of a band-shaped metal material (hereinafter referred to as material) in the process of being formed by sandwiching it from the inner and outer surfaces.

ｂは、内面サイドロールであって、軸方向の一端にフラ
ンジを有する堅ロールｄのフランジ部にと胴部ｍとで形
成されるコーナ部ｎによって拘束される材料側縁部（エ
ツジ）と、内面中心ロールａと、外面下ロールＣによっ
て拘束される材料幅方向中央部の間の材料の、材料進行
方向に垂直な面内における位置を内面から規制すべく機
能する。b is an inner side roll, and a material side edge portion (edge) restrained by a corner portion n formed by a flange portion of a hard roll d having a flange at one end in the axial direction and a body portion m; It functions to regulate the position of the material between the center portion in the width direction of the material restrained by the inner surface center roll a and the outer surface lower roll C in a plane perpendicular to the material traveling direction from the inner surface.

内面中心ロールａと内面サイドロールｂは共通のフレー
ムｅに、回転自在に装着される。The inner center roll a and the inner side roll b are rotatably mounted on a common frame e.

内面サイドロールｂは、フレームｅに対して、成形過程
にある材料Ｍの半径方向に矢印β、β′で示す方向に、
シムによる調整或は図示しない流体圧シリンダによって
変位させることができる。The inner side roll b moves in the radial direction of the material M in the forming process with respect to the frame e in the direction indicated by arrows β and β'.
It can be adjusted by shims or displaced by a hydraulic cylinder (not shown).

フレームｅは、架台りに、第１図においては矢印α−α
′で示す鉛直方向に変位自在に装架される。Frame e is attached to the pedestal by the arrow α-α in FIG.
It is mounted so that it can be freely displaced in the vertical direction indicated by .

フレームｅの変位は、たとえば第１図に示すように、フ
レームｅにナツトｆを固設し架台りに回動自在に固設し
たボルトｇと螺合せしめ、ボルトｇを回動せしめること
によって行なわれるほめ１図示しない流体圧シリンダを
架台りに固設し、この流体圧シリンダによって矢印α−
α′方向に変位せしめられる。For example, as shown in Fig. 1, the displacement of the frame e is achieved by fixing a nut f to the frame e, screwing it into a bolt g rotatably fixed to the frame, and rotating the bolt g. 1. A fluid pressure cylinder (not shown) is fixed to the frame, and the arrow α-
It is displaced in the α′ direction.

フレームｅの変位に流体圧シリンダを適用すると、作業
中にも自在に変位せしめ得、敏速な応答で微調整が可能
である。If a fluid pressure cylinder is used to displace the frame e, it can be freely displaced during work, and fine adjustments can be made with quick response.

このような構成によって材料内外からの６点支持による
成形が行なわれる。With this configuration, molding is performed by supporting the material at six points from inside and outside.

発明者等は、前述の成形を行なうに際して、第３図ａ、
ｂに示す局部曲がりの生成や、成形ロールが局部的に高
い圧力で接触することに起因するロールマークの生成の
ない成形量（第７図に示す成形角度θ′と内張り成形半
径Ｒ）の範囲に関して解明を行なった結果、第４図に示
す２曲線の内側の領域に、内張り成形半径Ｒ／管外径り
と内張り成形角度θ′を選択すれば、局部曲りやロール
マークを生成せしめないことを突止めた。In carrying out the above-mentioned molding, the inventors discovered that
Range of forming amount (forming angle θ′ and lining forming radius R shown in Fig. 7) without the formation of local bending shown in b or the formation of roll marks caused by local contact of the forming rolls with high pressure. As a result of elucidating the above, it was found that if the lining forming radius R/pipe outer diameter and lining forming angle θ' were selected in the area inside the two curves shown in Fig. 4, local bending and roll marks would not be generated. I found out.

この発明において内面成形ロールａ、ｂは第５図のＡに
示すかうに、外面下ロールｃ１堅ロールｄの軸心を含む
、材料進行方向に垂直な平面内にその軸心を含むように
配設する場合や、第５図のＢに示すように、外面下ロー
ルｃ１堅ロールｄからなる堅ロールスタンドと堅ロール
スタンドの材料進行方向における中間の任意の位置に配
設する場合がある。In this invention, the inner forming rolls a and b are arranged so that their axes are included in a plane perpendicular to the direction of movement of the material, which includes the axes of the lower outer roll c1 and the hard roll d, as shown in FIG. 5A. Alternatively, as shown in FIG. 5B, the hard roll stand consisting of the lower outer roll c1 and the hard roll d and the hard roll stand may be located at an arbitrary position between the hard roll stands in the material traveling direction.

また、内面成形ロールａ、ｂの材料進行方向における相
対位置は、第６図ａ、ｂ、ｃに示す場合を採ることがで
きる。Further, the relative positions of the inner surface forming rolls a and b in the material advancing direction can be as shown in FIGS. 6a, b, and c.

第６図ａに示すように内面中心ロールａ内面サイドロー
ルｂの材料進行方向の間隔（夫々のロールの重心間隔）
の中心点までのそれぞれの間隔（距離）ｇ２ｇ′は等し
くセットするか或は何れか一方或は双方をずらす調整を
行なって第６図ａにおけるθ（仰角）を微調整すること
によって、適正な内張り成形条件を選択、決定する。As shown in Fig. 6a, the distance between the inner center roll a and the inner side side roll b in the material advancing direction (the center of gravity distance of each roll)
The respective intervals (distances) g2g' to the center point of can be set equal, or by adjusting one or both of them and finely adjusting θ (elevation angle) in Fig. 6a, appropriate values can be obtained. Select and decide the lining molding conditions.

第６図すに内面中心ロールａと、内面サイドロールｂと
を材料進行方向にずらして固設し内面からの内張り成形
を行なう場合を示す。FIG. 6 shows a case where the inner surface center roll a and the inner surface side rolls b are fixed and offset in the material progressing direction and lining forming is performed from the inner surface.

第６図Ｃに、第１図におけるような外面成形ロールｃ、
ｄの軸心を含む材料進行方向に垂直な面内に内面成形ロ
ールａ、ｂの軸心を含むように内面成形ロールを配設す
る場合を示す。FIG. 6C shows an external forming roll c as in FIG.
A case is shown in which the inner surface forming rolls are disposed so that the axes of the inner surface forming rolls a and b are included in a plane perpendicular to the material traveling direction including the axis d.

この発明になる装置を用いて材料を円筒管に成形すると
きのロール配置材料断面形状を第７図に示す。FIG. 7 shows the cross-sectional shape of the roll-arranged material when the material is formed into a cylindrical tube using the apparatus according to the present invention.

内面中心ロールａと内面サイドロールｂとのなす角θ′
は、成形進行度の関連ならびに板厚。Angle θ' between the inner center roll a and the inner side roll b
is related to forming progress and plate thickness.

管外径、材料の降伏点によって異なる。Depends on the outside diameter of the tube and the yield point of the material.

また、内張り成形半径Ｒおよびエツジから内面サイドロ
ールｂまでの距離ｌとも密接な関係をもっている。It also has a close relationship with the lining forming radius R and the distance l from the edge to the inner side roll b.

これらの関係から第４図に示す適正領域で成形が進行す
るよう内面成形ロールａ、ｂがセットされる。Based on these relationships, the inner forming rolls a and b are set so that forming proceeds in the appropriate range shown in FIG. 4.

内面中心ロールａは、外面下ロールＣと材料を介して相
対向しており、たとえば外面下ロールＣを回転駆動する
ことにより、材料に推力を付与することもできる。The inner center roll a faces the lower outer roll C across the material, and can also apply thrust to the material by rotationally driving the lower outer roll C, for example.

一般に、内面中心ロールＣの胴部幅ｂｃは内面サイドロ
ールの幅ｂｓよりも大きくとり、その曲率半径ｒｃは内
面サイドロールｂの曲率半径ｒｓに等しくすることが望
ましいが、管半径Ｒとの比ｒ ｓ ／ Ｒまたはｒ ｃ
／ Ｒはロールマークを発生させないように素材の板
厚、降伏点、管外径等の適用範囲によって決定される。In general, it is desirable that the body width bc of the inner center roll C be larger than the width bs of the inner side rolls, and that the radius of curvature rc be equal to the radius of curvature rs of the inner side rolls b; r s / R or r c
/ R is determined based on the applicable range of material thickness, yield point, pipe outer diameter, etc. to prevent roll marks from occurring.

これらの内面ロールを使用し、適正な内張り成形を行な
うことにより、材料先端部のエツジウェーブまたは、比
較的大きな中波の残留、非対称成形による第８図ａに示
すように内面側へ先端部が折れ曲りａを防止することが
できる。By using these inner rolls and performing proper lining forming, edge waves at the leading edge of the material, relatively large medium waves remaining, and the leading edge moving toward the inner side as shown in Figure 8a due to asymmetric forming can be avoided. Bending a can be prevented.

この発明によって、堅ロールスタンドへの材料の噛込み
が容易になるとともに安定し、成形形状を左右対称に、
曲率を均一に確保して成形を行なうことが可能となる。This invention makes it easier and more stable to feed the material into the hard roll stand, making the molded shape symmetrical.
It becomes possible to perform molding while ensuring uniform curvature.

実施例 厚さ５．５６７１１１（０，２１９“）のＡＰＩ規格Ｘ
−５２高張力鋼スケルプから、外径５０８双の管を本発
明によって成形し、溶接によって製管した。Example thickness 5.567111 (0,219") API standard X
-52 high tensile strength steel skelp was formed into tubes with an outer diameter of 508 according to the present invention, and the tubes were made by welding.

作業性も良好であり、断面形状のすぐれた、ロールマー
クのない鋼管（ラインパイプ）を得ることができた。Workability was also good, and a steel pipe (line pipe) with an excellent cross-sectional shape and no roll marks could be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は、この発明になる円筒管の製造装置を示す図、
第２図は、従来のケージロール方式による成形の態様を
示す図、第３図は及従来のフランジ付堅ロール成形にお
ける局部間り発生の態様を示す図、第４図は、この発明
になる円筒管の製造法における内張り成形角度と内張り
半径Ｒ／管外径りとの関係を示す図、第５図は、本発明
における内張り成形ロールの成形ラインにおける配設位
置を示す図、第６図ａ、ｂ、ｃは内面中心ロールと内面
サイドロールの管軸方向における相対的な位置を示す図
、第７図は、この発明になる装置を用いて成形するとき
の成形ロールの配置と材料断面形状の模様を示す図、第
８図ａ、ｂは、従来のフランジを有する堅ロール成形に
おける先端部間がり、捩れの態様を示す図である。 ａ・・・内面中心ロール、ｂ・・・内面サイドロール、
Ｃ・・・外面下ロール、ｄ・・・堅ロール、ｄ′・・・
外面ケージロール、ｋ・・・堅ロールフランジ部、ｍ・
・・堅ロール胴部、ｎ・・・堅ロールコーナ一部、Ｍ・
・・材料。FIG. 1 is a diagram showing a cylindrical tube manufacturing apparatus according to the present invention;
Fig. 2 is a diagram showing the form of forming by the conventional cage roll method, Fig. 3 is a view showing the form of local gap generation in the conventional flanged rigid roll forming, and Fig. 4 is the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the lining forming angle and the lining radius R/tube outer diameter in the manufacturing method of a cylindrical pipe, and FIG. 6 is a diagram showing the arrangement position of the lining forming roll in the forming line in the present invention. a, b, and c are diagrams showing the relative positions of the inner center roll and the inner side side roll in the tube axis direction, and FIG. 7 is the arrangement of the forming rolls and the material cross section when forming using the apparatus according to the present invention. Figures 8a and 8b, which show the pattern of the shape, are diagrams showing the gap and twisting of the tip in conventional hard roll forming with flanges. a...Inner center roll, b...Inner side roll,
C... Lower outer roll, d... Hard roll, d'...
Outer cage roll, k...hard roll flange, m...
・Hard roll body, n...Hard roll corner part, M・
··material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 軸力向の一端にフランジを有する回転自在な１対の
ロールのフランジと胴部により形成されるコーナ部によ
り帯状金属材料の両側縁部の材料進行方向に垂直な面内
における位置を拘束しかつ、該帯状金属材料の両側縁部
の拘束位置を、帯状金属材料の進行段階に応じて順次具
ならしめて設定し、而して帯状金属材料に曲げを与えつ
つ、帯状金属材料から円筒管へと成形するプロセスにお
いて、粗、中間成形過程における帯状金属材料（半成形
品）の内壁面内部から、その周方向における１点以上の
位置で回転自在な内面ロールにより帯状金属材料進行方
向に垂直な面内における材料の位置を規制することによ
って成形を行なうようにしたことを特徴とする円筒管の
製造法。 ２ 軸方向の一端に、フランジを有する回転自在な一対
のロールをもつ１以上の成形スタンドからなる、帯状金
属材料を管状に成形する成形スタンド列において、帯状
金属材料の内壁面内部からその周方向における１点以上
の位置で、材料進行方向に垂直な面内における材料の位
置を規制する、回転自在な内面ロールを成形スタンド列
内に設けてなる円筒管の製造装置。[Claims] 1. A corner portion formed by the flange and body of a pair of rotatable rolls having a flange at one end in the axial force direction forms a surface perpendicular to the material traveling direction of both side edges of the strip-shaped metal material. The restraining positions of both side edges of the strip-shaped metal material are set by sequentially bending the strip-shaped metal material according to the progress stage of the strip-shaped metal material. In the process of forming a metal material into a cylindrical tube, a belt-shaped metal material is formed from inside the inner wall surface of the belt-shaped metal material (semi-formed product) in the rough and intermediate forming processes using a rotatable inner roll at one or more positions in the circumferential direction. 1. A method for manufacturing a cylindrical tube, characterized in that forming is performed by regulating the position of a material in a plane perpendicular to the direction in which the material travels. 2. In a forming stand row for forming a band-shaped metal material into a tubular shape, which is composed of one or more forming stands each having a pair of rotatable rolls having a flange at one end in the axial direction, from inside the inner wall surface of the band-shaped metal material in the circumferential direction. A cylindrical tube manufacturing apparatus comprising a rotatable inner roll provided in a forming stand row for regulating the position of the material in a plane perpendicular to the material advancing direction at one or more positions in the forming stand row.