JPS6092015A - Ｕｏｅ方式による鋼管の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＵＯＥ鋼管製造方法の創案に係り、より具体的
にはＵＯＥ＃！’！ｔｍ造プロセスにおけるＯ成形のた
めの成形プレス能力を大幅に縮減して有利且つ的確に目
的の鋼管を製造することのできる方法を提供するもので
ある。

大径鋼管を製造するための代表的方法としてＵＯＥ鋼管
製造法は従来から一般的に知られている。即ちとのＵＯ
Ｅ＠管の製造は一般的にその概略を第２図に示す如くで
以下のようなプロセスによって行われる。

■　素材厚板の幅出しく切削）および開先の切削加工（
第２図Ａ） ■　板幅方向端部のクリンピングによる成形（第２図Ｂ
） ■　板中央部（幅方向）をＵ形プレスして屈曲成形（第
２図Ｃ） ■　０プレスしてＯ形に成形（第２図Ｄ）■　０形状に
溶接仮付け ■　内外面よシ５ＡＷ（又はＭＩＧ）溶接して管体とす
る ■　真円度を得るため管を１．５−以下の拡管率で拡管
する ■　精整して製品とする ところでこれらのプロセスにおい℃、■■の過程は同じ
厚板に対する成形であるとしても部分的な成形であるの
に対し、■００７″レス成形は厚板全般に対する成形で
あり、特に圧縮を伴う成形であることからプレス成形能
力（求人負荷荷重）は看しく高いものとならさるを得な
いことは周知の通りである。即ちこのＯプレス行程に必
要とされる成形能力は１列として４２キロ級素材（ＡＰ
ＩＸ４２）を用い板厚が２５．４　ｔｍで外径６１０ｍ
、長さが１２ｍのものを成形するのに約３４０００トン
の荷重か必要であり、近時需我が増大しつつある例えば
厚さ５０．８＋ｓ、外径６１０ｍ＋で長さが１２ｍの前
記×４２材による厚肉成形に即応するには同じ１２ｍ長
さのもので５００００　トン或いはそれ以上に達する成
形能力が要請され、上記のよ５なＯプレス１行程のため
に著しく巨大な設備が要求される。

これは該ＵＯＥプロセス自体を著しく不利なものとせざ
るを得ない。

本発明者等は上記したような従来のＵＯＥ方式によるも
のの不利を改善すべ（仔細な検討を重ねた結果、前記従
来法において、と１つもなく大きなプレス能力が要求さ
れる事由は、この従来法の場合にＯ成形時に円周方向に
圧縮を加え、０成形後の形状を確保する方式に従うもの
であることを明らかにした。つまりこの従来法における
Ｏ成形は第１図Ａに示すような素材板１０の端部１０ａ
、１０ｍ間における突き合わせ形状の確保（ピーキング
という）と、この第１図Ａに示すようなりＸとＤＹを等
しくする真円度（ＤＸ　Ｄｙ／　Ｄ　）の確保という２
つの目的を満足せしめなければならない。即ちこの０成
形時に円周方向（素材板幅方向）におい又充分な圧縮が
なされないならば第３図と第６図に示すようにピーキン
グ量が大となり、真円度も劣ったものとならざるを得す
、この真円度およびピーキング量を低くおさえる−には
従来におい℃縮径量が０，４％前後又はそれ以上になり
、そのための負荷は著しく太きい。これを具体的に数値
解析して得られた荷重ストローク関係は第４図に示す通
りであつ℃、荷重［Ｐｌｔ／Ｍｅ：ＰＲは材質、寸法に
よらない無次元表示で、Ｐ＝荷ｍ　（ｉｔ　）、Ｒ＝管
半径（ＴＩａ）であり、又Ｍｅは降伏曲げモーメントで
Ｍｅ　＝τＬｔ２σｅで、Ｌは円筒の長さ〕、型間隔Ｃ
Ｓ　（ｍｎ　）　］であってストロークはＳ　／　Ｒと
し℃無次元化し１示したが、この第４図におい又θ。＝
０の曲線ａ、ｂ、ｃ、ｄ、、ｅは前記■の端部曲げのな
い場合の基準線であり、そのａ　＝　ｂ間（φ＝９０°
〜０°：第５図参照）が第１段階で、ｂ　−ｃ間（φ＝
θ°〜φキー４５°）が第２段階に相当するが、その後
はストロークとともに急激に荷重が増加し、途中のｄ点
（φ＝−７５°）で同様の変化を示すけれども、ｅ点で
降伏圧縮荷重に達する。θ。が１６°、３２°、４８°
ｌ〕ものはそれぞれに相当する端部曲げが形成された場
合であるが、このように端部曲けを形成してもａ　％　
ｂ、　ｂ　−ｃ間における様相がそれなりに異るだけで
、Ｃ点以降におい工は略同様であり、その荷重（ＰＲ／
Ｍｅ）を見ると、Ｃ点では５前後であったものが、ｅ点
におい壬は５７にも達し、Ｃ点までのストロークに袂し
た荷重の１０倍前後をかけなければＯ成形のための円周
方向における材料の降伏（絞り開始）がなされないもの
で、従来法では雷同周方向に絞りを加え、円周方向に塑
性変形を与えるものであるから前記ｅ点よりも高い荷重
によって成形されることとなる。

然して前記したような第４図のプレス成形過程につい℃
考え℃みると、前記したＣ点は成形の第２段階が終了し
た点であつ℃、力の作用する角度φか、Ｕ成形された素
材板を０ゾレス型内に装入して第５図に示すようにφ＝
９０°からＵ曲げ素材板の両端が接合したφ＝０°の状
態を経、更に成形され℃素材板がＯｆレス成形型内に凹
入せしめられ、即ち素材板に対する成形力作用角度が負
側となつてφ−−４５°の状態となった時点であり、こ
の時点においては細部形状に８い又は兎も角−旧管状（
０形）に成形されたものと看做すことができる。従来法
圧おいてはこの成形力作用角度φ＝−４５°から更にプ
レスされることによつ℃第４図に示したよりなφ＝−５
００〜−７０°　のような各過程を経−ＣＯプレス成形
の第３段階であるφ＝−７０’程度のｄ点に達し、更に
は第４段階のｅ点へと進むものであるが、上記のように
φ＝−４５゜に達するならば第５図の状態からして一応
管状と看做し得るからこの状態でプレス成形を停止して
も所謂Ｏ成形は得られたものであり、本発明においては
このような成形時点を０プレス停止時点とする。但しこ
のような０点で的確に停止することは実地的に必ずしも
容易でなく、この０点より前記ｅ点に到る間の任意の時
点を選ぶことができ、仮りにｅａであるとし又も円周方
向における材料の降伏は禾だなされていないわけである
から適切な成形プレス能力低減を得しめることができる
。

ところでこのよりなφ＝−４５°の０点又はそれ以降の
ｅ点に到る範囲内におい又０グレス成形を停止するなら
ば前記ｔまたピーキングが大ぎくなって拡管割れの発生
を避は得ないことになり、又真円度に劣ったものとなっ
て■の拡・Ｕ行程において不都合を来す。即ちこのよう
な技術関係につい℃更に仔細を説明すると、前記第５図
のφ＝−４５°の状態では第１図て示したよりなピーキ
ングが相当に太きいものとなることは明らかで、これは
端部成形が充分になされないこと、成形後のスプリング
バックなどに因るものであるが、このようにピーキング
が大きい場合はその後の工程における特に前記■の拡管
時におい″″Ｃ纂１図（８１に示したような内面済接上
端部に太ぎな角変形が生じて割れが発生する。第２図に
示した外径２４吋管で端部曲げ条件が０．９５ＲＸ　２
　（ｌ　Ｏｍｍの場合の許容ピーキング量は０から約２
．（ｌ調であり、強度の低い４２キロ級鋼の場合は０．
４％の外周絞りにより光分な成形がなされピーキングも
低くなっているとしても強度の高い６５キロ級鋼につい
℃はなおピーキングが太きく拡管時の割れ発生が見越さ
れ、・１２キロ級鋼においても圧縮率が前記の程度に達
しないときはピーキングが太さくそれなりの割れ発生の
危険がある。

そこでこのピーキングとの関係につい又木像について整
理した結果は第７図に示す通りであって、前記Ｒｅ　／
　Ｈの値が適正に選ばれるならばピーキング４を２ｍｍ
／１ｏｏａ＋以丁の許容範囲に１呆持ずろことが可能で
ある１、このＲｅ／Ｒの具体的数値としては素材鋼板の
強度ンこよつ℃それなり圧異ることは明らかであるか、
例えは前記４２キロ級鋼の場合には（）、７〜（１，８
５で許容範囲となることは明らかであり、強度の比１１
夕的高い６５キロ級鋼であり又もＲｅ／Ｒが０．６２〜
０．７５程度で計容範囲とすることができる。強度がそ
れら４２キロ級鋼と６５キロ級鋼の間に入る場合は固よ
り、６５キロ級より更に強度の高い場合および４２キロ
級より低い場合におい℃もピーキングを許容範囲内とす
るためのＲｅ／Ｒ［を若干の実施的ないし理論的検討に
よって容易にめることができる。なおこのような端部曲
げＲ（！／Ｈの最適値につい℃は従来法における端部曲
げ最適値と実態を異にすることは明らかで、従来法によ
るものでは製品半径Ｒを目標とした端部５曲げであるか
らＲｃ／Ｒの値が強度などとは関係なしに０．９以上と
することになるが、本発明により前記０点までの０７’
レス成形でピーキング許容範囲とするための端部曲げは
素材板の強度を考慮して決定すべく、前記４２キロ級鋼
の場合でもこのＲｅ／Ｒが０．８５以下である。

前記１〜たφ＝−４５°の０点でＯ成形を停＋ｈ　ｌ、
た場合において、第２図に示した真円度に関し劣ったも
のとなることは明らかで、このように真円度の劣ったも
のは■の拡管行程で不都合を来す。即ちこの関係は第７
図に示す通り１−１真円度の悪い場合はメカニカルエキ
スパンダーなどの拡管機構に装入して処理したとぎに内
部の型（セグメント）が片当りしエセグメントに剪断力
が作用しこれを破損させると共に中心が出ないため拡管
成形後に成品的りが生ずるなどの問題があって、許容曲
り範口内とし且つセグメント破損のない拡管な得るため
の拡管前真円度にはこの第７図に示すような限界がある
。然し℃前記した従来法においてその成形がＣ点→ｄ点
→ｅ点と進行し、更に（）、３％圧縮と進行した場合の
真円度の状態については別に第９図に示すが、許容範囲
に入るのは実質的に０．３　％圧縮のみであり、０点以
下のものでは許容真円度範囲に殆んど入らない。従って
上記０点でＯ成形を停止したものに対し不発明では適当
な矯正方法を採用するものである。

即ちこの矯正方法としては任意の方法な採用することが
でき、例えば拡管工程におい壬前記したようなメカニカ
ルエキスパンダーに入る直前に少なくとも上下、左右か
ら矯正処理するロールを設定して得られた素管の真円度
を連続的に自動測定しつつ送り込み、矯正後のスプリン
グバックを見込んでロール押込δ＝ｆ（δｙ、ｔ、Ｄ、
Ｄｙ−ＤＸ） δｙ：降伏強度 ｔ：肉厚 Ｄ：外径 ＤＹ　−ＤＸ　：真円度 同様の処理はエキスパンダーのダイス直上に設けた矯正
ロールで実施することができ、即ち拡管と同時的に矯正
し得る。勿論拡管ラインとは別に設けた矯正スタンドで
実施でき、この場合には矯正専用スタンドであるから能
率的に矯正できろ。

本発明方法によるものの具体的な実施例について説明す
ると以下の如くである。

ｉｌ］紀ｌまたような４２キロ級鋼および６５キロ級鋼
を用いて機構２５，４■および３１．７ｍの素材板によ
り外径６１０ｍ鋼管をＵＯＥ方式で製造する従来法の０
プレス時におけるプレス荷重は長さが１２ｍの場合ＩＣ
おいて次の第１表に示す通りであり、又その際の゛真円
度もこの第１表において併せて示す通りである。

第　１　表 これに対し本発明に従い前記した第４図の０点を少許超
えた素材板に対する成形力作用角度φ＝−４８°までＯ
ｆプレス、次いで真円度矯正を拡管ラインとは別の矯正
ダ１スで実施した結果を委約し℃示すと次の第２表の通
りである。

ン 即ち本発明方法によるときはＯプレス成形のためのプレ
ス荷重を従来法によるものの８１〜８９．１　％を低減
し、しかも好ましい真円度をもった製品とし１得ること
ができた。

又拡管ラインにおい℃エキスパンダー直上で矯正した場
合の実施例を従来法によるものと共に示すと次の第３表
の通りであり、即ち管外径が１２２０謡の場合であるが
、この場合におい又も同様にＯブレス成形のためのプレ
ス荷重を大幅に低減し、しかも好ましく・真円度をもっ
た製品を得ることができる。

以上説明したような本発明によるときはＵＯＥ鋼管製造
プロセスにおい又著しく巨大なブレス成形力を必要とす
る０成形のための成形プレス能力を太幅に縮減して従来
法によるものの１０分の１近い成形力に適切に目的の大
型厚肉鋼管を製造し得るものであり、即ちこのような鋼
管製造設備の能力を著しくコンパクト化し１低コストな
設備による有効な鋼管の製造を図り、更には従来法に８
い℃設備的制限の故に製造し得なかった大型厚肉鋼管の
製造を既存設備によつ又光分に可能ならしめるものであ
るから工業的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は鋼管断面形状とピーキング真円度の関係を示した説明
図で、板端部間における溶接部の状態をも併せて示し、
第２図はこの種ＵＯＥ方式による素材板に対する成形過
程を段階的に示した説明図、第３図はその板幅による直
径に対する縮径との関係を示した図表、第４図は０プレ
ス成形行程における型間隔と荷重との関係を示した図表
、第５図はその各段階における変形形状即ち素材板に対
する成形力作用方向の関係を要約して示しり図表、第６
図はアップセット量と直径精度の関係を示した図表、第
７図は端部曲げ条件とピーキングの関係を示した図表、
第８図は拡管前真円度と拡管時の曲りの関係を示した図
表、第９図は０プレス成形における各成形段階と真円度
の関係を示した図表である。 歩間隔（除） 第　８　閣 払ψ梢塵ｆＩ裏　（Ｄｙ−１）Ｘ） 第　９　間 裁゛形段階

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 幅出しされた素材板をＵ成形、０成形してから溶接し次
   いで所定の拡管をして鋼管を製造するζこ当シ、前記０
   成形を上記素材板に対する成形力作用角度が一４５°　
   以上でしかも円周方向圧縮の行われない範囲で停止する
   と共に該０成形に先行して上記素材板の端部に加えられ
   る端部向げにおける曲げ半径をとのＯ成形時の素材板端
   部間におりるピーキング許容範囲内に選び、前記溶接後
   における上記拡管をなす間において該素管に対して真円
   度矯正処理することを特徴とするＵＯＥ方式による鋼管
   の製造法。