JP2000052059A - 溶接管製造用インピーダ - Google Patents
溶接管製造用インピーダInfo
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- JP2000052059A JP2000052059A JP22054298A JP22054298A JP2000052059A JP 2000052059 A JP2000052059 A JP 2000052059A JP 22054298 A JP22054298 A JP 22054298A JP 22054298 A JP22054298 A JP 22054298A JP 2000052059 A JP2000052059 A JP 2000052059A
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Abstract
(57)【要約】
【課 題】 溶接効率を飛躍的に向上させることがで
き、しかも寿命の長い溶接管製造用インピーダを提供す
る。 【解決手段】 Siを５〜８mass％含有し板厚0.1m以下で
表面に厚さ２μｍ以上の絶縁被膜を有する珪素鋼板８を
積層して絶縁ケース４内に50％以上の充填率で格納して
なる溶接管製造用インピーダ
き、しかも寿命の長い溶接管製造用インピーダを提供す
る。 【解決手段】 Siを５〜８mass％含有し板厚0.1m以下で
表面に厚さ２μｍ以上の絶縁被膜を有する珪素鋼板８を
積層して絶縁ケース４内に50％以上の充填率で格納して
なる溶接管製造用インピーダ
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接管製造用イン
ピーダに関し、詳しくは、帯状のスケルプを溶接部とな
るスケルプエッジが直線状またはスパイラル状をなすよ
う連続して管状に成形し、成形後のスケルプエッジを高
周波誘導溶接法あるいは高周波抵抗溶接法により加熱・
溶接する際に、溶接熱効率を向上させるために管内に装
入使用される溶接管製造用インピーダに関する。
ピーダに関し、詳しくは、帯状のスケルプを溶接部とな
るスケルプエッジが直線状またはスパイラル状をなすよ
う連続して管状に成形し、成形後のスケルプエッジを高
周波誘導溶接法あるいは高周波抵抗溶接法により加熱・
溶接する際に、溶接熱効率を向上させるために管内に装
入使用される溶接管製造用インピーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】溶接造管工程、例えば高周波誘導溶接造
管工程では、図４に示すように、帯状から管状に成形さ
れたスケルプ１が、ワークコイル２に電流を流すことに
より発生する誘導電流により加熱され、溶接ロール３で
加圧され、対向する両スケルプエッジで形成させたＶ収
束点（溶接点）のところで溶接される。
管工程では、図４に示すように、帯状から管状に成形さ
れたスケルプ１が、ワークコイル２に電流を流すことに
より発生する誘導電流により加熱され、溶接ロール３で
加圧され、対向する両スケルプエッジで形成させたＶ収
束点（溶接点）のところで溶接される。
【０００３】溶接熱効率を向上させる目的で管内に装入
して使用されるインピーダは、絶縁材料のケース４およ
び磁性材料のコア５からなり、マンドレル６につなぎこ
まれている。コア５は、溶接中、その性能を維持するた
めに、マンドレル６から供給される冷却水によって冷却
されている。インピーダ使用の目的は、ワークコイル２
に流れる高周波電流でコア５を励磁して管内面側への誘
導電流の回り込みを抑制することにより、溶接電流をス
ケルプエッジ経由で溶接点に集中させて溶接熱効率を向
上させることにある。
して使用されるインピーダは、絶縁材料のケース４およ
び磁性材料のコア５からなり、マンドレル６につなぎこ
まれている。コア５は、溶接中、その性能を維持するた
めに、マンドレル６から供給される冷却水によって冷却
されている。インピーダ使用の目的は、ワークコイル２
に流れる高周波電流でコア５を励磁して管内面側への誘
導電流の回り込みを抑制することにより、溶接電流をス
ケルプエッジ経由で溶接点に集中させて溶接熱効率を向
上させることにある。
【０００４】したがって、インピーダのコアとしては、
第１に透磁率が高く飽和磁束密度が高い、第２に使用時
の発熱を防ぐため、比抵抗が大きく鉄損は小さくかつ冷
却しやすい形状に加工できる、第３に使用時発熱により
温度が上昇しても磁気特性の変化が小さく、キュリー温
度が高いといった性能を備えたものが要求される。従
来、コアとしては、図４（ｂ）に示すようにフェライト
粉末50を焼結した酸化物磁性材料であるフェライトコア
５Ａが多く使用されている。なお、51はバインダであ
る。
第１に透磁率が高く飽和磁束密度が高い、第２に使用時
の発熱を防ぐため、比抵抗が大きく鉄損は小さくかつ冷
却しやすい形状に加工できる、第３に使用時発熱により
温度が上昇しても磁気特性の変化が小さく、キュリー温
度が高いといった性能を備えたものが要求される。従
来、コアとしては、図４（ｂ）に示すようにフェライト
粉末50を焼結した酸化物磁性材料であるフェライトコア
５Ａが多く使用されている。なお、51はバインダであ
る。
【０００５】しかし、高周波溶接の場合、溶接電流が高
いため、特に造管寸法が小径になるとフェライトコアの
断面積も小さくなり、強い磁場に対し磁束密度が飽和に
達しやすく溶接熱効率が低下する。さらに、フェライト
コアは使用中鉄損により発熱すると、飽和磁束密度の低
下が大きいという欠点をもっている。また、硬くて脆い
ので使用中割れやすいという欠点もある。
いため、特に造管寸法が小径になるとフェライトコアの
断面積も小さくなり、強い磁場に対し磁束密度が飽和に
達しやすく溶接熱効率が低下する。さらに、フェライト
コアは使用中鉄損により発熱すると、飽和磁束密度の低
下が大きいという欠点をもっている。また、硬くて脆い
ので使用中割れやすいという欠点もある。
【０００６】これらの欠点のために、フェライトコアを
用いたインピーダは、管溶接での溶接熱効率を十分なレ
ベルに高めることができず、かつ短寿命であるという問
題がある。これらの欠点を補うものとして、飽和磁束密
度の高い珪素鋼などの金属磁性材料を、図５（ａ）に示
すように薄肉狭幅の板71に加工し、絶縁接着剤72にて層
状に貼り合わせて金属磁性材料積層体７とし、これを図
５（ｂ）に示すように複数個、絶縁ケース４に格納して
コアを形成したインピーダが知られている。
用いたインピーダは、管溶接での溶接熱効率を十分なレ
ベルに高めることができず、かつ短寿命であるという問
題がある。これらの欠点を補うものとして、飽和磁束密
度の高い珪素鋼などの金属磁性材料を、図５（ａ）に示
すように薄肉狭幅の板71に加工し、絶縁接着剤72にて層
状に貼り合わせて金属磁性材料積層体７とし、これを図
５（ｂ）に示すように複数個、絶縁ケース４に格納して
コアを形成したインピーダが知られている。
【０００７】さらに、インピーダの発熱を抑える観点か
らは、極細径金属磁性線材を積層集束させるという技術
（特公平７−14557 号公報）や、厚さ0.1mm 以下の極薄
金属磁性材料を絶縁材により断面積50mm2 以下に積層し
た積層体をコアとして用いる技術（特公昭61−31959 号
公報）が公知である。
らは、極細径金属磁性線材を積層集束させるという技術
（特公平７−14557 号公報）や、厚さ0.1mm 以下の極薄
金属磁性材料を絶縁材により断面積50mm2 以下に積層し
た積層体をコアとして用いる技術（特公昭61−31959 号
公報）が公知である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、い
ずれもある程度の溶接効率を確保しつつ、発熱量を減少
させることが念頭におかれている。しかし、近年の鋼管
の需要増加に伴い、鋼管の生産性をさらに高めることが
急務となってきており、そのためには造管速度を上げる
必要があるが、上記従来のインピーダでは、造管速度を
上げた場合、溶接点に電流を十分に集中させることがで
きない。高速造管を可能にするためには、高周波電源容
量を大きくするという方法もあるが、この方法では、製
造コストが高くなるばかりか、エネルギーを浪費してし
まうことになる。
ずれもある程度の溶接効率を確保しつつ、発熱量を減少
させることが念頭におかれている。しかし、近年の鋼管
の需要増加に伴い、鋼管の生産性をさらに高めることが
急務となってきており、そのためには造管速度を上げる
必要があるが、上記従来のインピーダでは、造管速度を
上げた場合、溶接点に電流を十分に集中させることがで
きない。高速造管を可能にするためには、高周波電源容
量を大きくするという方法もあるが、この方法では、製
造コストが高くなるばかりか、エネルギーを浪費してし
まうことになる。
【０００９】上記のような従来技術の問題に鑑み、本発
明は、溶接効率を飛躍的に向上させることができ、しか
も寿命の長い溶接管製造用インピーダを提供することを
目的とする。
明は、溶接効率を飛躍的に向上させることができ、しか
も寿命の長い溶接管製造用インピーダを提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
達成のために、珪素鋼をコアとするインピーダ（珪素鋼
インピーダという）の構成要因が溶接効率および寿命に
及ぼす影響について鋭意実験・研究した。その結果、珪
素鋼の珪素含有量を５mass％以上にすることにより、例
えば図２に示すように、インピーダの寿命が格段に向上
するという知見を得た。さらに、珪素鋼のSi含有量を５
〜８mass％とすることにより、例えば図１に示すよう
に、溶接の効率（造管速度で評価）が飛躍的に向上する
という知見を得た。
達成のために、珪素鋼をコアとするインピーダ（珪素鋼
インピーダという）の構成要因が溶接効率および寿命に
及ぼす影響について鋭意実験・研究した。その結果、珪
素鋼の珪素含有量を５mass％以上にすることにより、例
えば図２に示すように、インピーダの寿命が格段に向上
するという知見を得た。さらに、珪素鋼のSi含有量を５
〜８mass％とすることにより、例えば図１に示すよう
に、溶接の効率（造管速度で評価）が飛躍的に向上する
という知見を得た。
【００１１】本発明は、この知見に基づきさらに検討を
重ねて完成されたものである。すなわち、本発明は、Si
を５〜８mass％含有し板厚0.1m以下で表面に厚さ２μｍ
以上の絶縁被膜を有する珪素鋼板を積層して絶縁ケース
内に50％以上の充填率で格納してなる溶接管製造用イン
ピーダである。前記珪素鋼板は、積層された板面が略放
射状あるいは略平行になるように格納されるのが好まし
い。
重ねて完成されたものである。すなわち、本発明は、Si
を５〜８mass％含有し板厚0.1m以下で表面に厚さ２μｍ
以上の絶縁被膜を有する珪素鋼板を積層して絶縁ケース
内に50％以上の充填率で格納してなる溶接管製造用イン
ピーダである。前記珪素鋼板は、積層された板面が略放
射状あるいは略平行になるように格納されるのが好まし
い。
【００１２】
【発明の実施の形態】珪素鋼板を積層して溶接管製造用
インピーダのコアに充当する場合、珪素鋼のSi含有量が
５mass％未満ではコア寿命は短く（図３）、溶接効率も
低い（図２）。一方、Si含有量が８mass％超では溶接効
率が低下する（図２）。これに対しSi含有量を５〜８ma
ss％の範囲とすることで、コア延命と溶接効率向上とを
両立させることができる。
インピーダのコアに充当する場合、珪素鋼のSi含有量が
５mass％未満ではコア寿命は短く（図３）、溶接効率も
低い（図２）。一方、Si含有量が８mass％超では溶接効
率が低下する（図２）。これに対しSi含有量を５〜８ma
ss％の範囲とすることで、コア延命と溶接効率向上とを
両立させることができる。
【００１３】上記の溶接効率向上効果は、珪素鋼の板厚
が0.1mm 以下で顕著に発揮され、板厚が0.1mm を超えて
厚くなると減衰するため、珪素鋼の板厚は0.1mm 以下に
制限される。また、積層板間に十分な絶縁性を持たせる
ために、珪素鋼板の表面には、800℃以上での耐熱性を
有する無機系あるいは有機系の絶縁材料をコーティング
して、厚さ２μｍ以上の絶縁被膜を設ける必要がある。
絶縁被膜の厚さが２μｍ未満であると、積層板間の絶縁
が不十分となってコアが短命化する。
が0.1mm 以下で顕著に発揮され、板厚が0.1mm を超えて
厚くなると減衰するため、珪素鋼の板厚は0.1mm 以下に
制限される。また、積層板間に十分な絶縁性を持たせる
ために、珪素鋼板の表面には、800℃以上での耐熱性を
有する無機系あるいは有機系の絶縁材料をコーティング
して、厚さ２μｍ以上の絶縁被膜を設ける必要がある。
絶縁被膜の厚さが２μｍ未満であると、積層板間の絶縁
が不十分となってコアが短命化する。
【００１４】無機系絶縁材料としては、リン酸マグネシ
ウム、アルミナ、カルシウムなどが適用できる。有機系
絶縁材料としては、エポキシ系樹脂、アクリル、メタク
リンなどが適用できる。また、珪素鋼板を積層して絶縁
ケース内に格納するときの充填率（定義：絶縁ケース内
スペース断面積に対するコア断面積の比率）は、50％以
上とするのがよい。充填率が50％に満たないと、溶接効
率の向上が期待できない。
ウム、アルミナ、カルシウムなどが適用できる。有機系
絶縁材料としては、エポキシ系樹脂、アクリル、メタク
リンなどが適用できる。また、珪素鋼板を積層して絶縁
ケース内に格納するときの充填率（定義：絶縁ケース内
スペース断面積に対するコア断面積の比率）は、50％以
上とするのがよい。充填率が50％に満たないと、溶接効
率の向上が期待できない。
【００１５】なお、発熱を抑制する観点から、前記格納
の際には、図１に示すように、珪素鋼板８を、その積層
板面が略放射状をなす（ａ）、あるいは略平行となる
（ｂ）ように配置することが好ましい。
の際には、図１に示すように、珪素鋼板８を、その積層
板面が略放射状をなす（ａ）、あるいは略平行となる
（ｂ）ように配置することが好ましい。
【００１６】
【実施例】0.07％Ｃ−0.1 ％Si−0.6 ％Mn鋼からなる厚
さ5.0mm のスケルプを、図４（ａ）に示した高周波誘導
溶接法（周波数70kHz 、出力700kW ）により、外径50.0
mmの溶接管に造管する際に、インピーダのコアとして、
Si含有量、板厚、絶縁被膜厚さ、充填率を表１に示すよ
うに種々変えた珪素鋼板の積層体を使用し、最大造管速
度とインピーダ寿命を調査した結果を表１に示す。
さ5.0mm のスケルプを、図４（ａ）に示した高周波誘導
溶接法（周波数70kHz 、出力700kW ）により、外径50.0
mmの溶接管に造管する際に、インピーダのコアとして、
Si含有量、板厚、絶縁被膜厚さ、充填率を表１に示すよ
うに種々変えた珪素鋼板の積層体を使用し、最大造管速
度とインピーダ寿命を調査した結果を表１に示す。
【００１７】なお、絶縁被膜の材料はリン酸塩系被膜と
し、コアの格納形態は図１（ｂ）の形態とし、冷却水の
流量は12.0L/min とした。
し、コアの格納形態は図１（ｂ）の形態とし、冷却水の
流量は12.0L/min とした。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１より、本発明の諸要件を全て備えた実
施例では、最大造管速度を55〜80m/min と大きくする、
すなわち溶接効率を高めることができ、インピーダ自体
も55〜75hrと長寿命化した。これに対し、本発明の諸要
件のいずれかを欠く比較例では、溶接効率、インピーダ
寿命のいずれか一方もしくは両方において実施例よりも
大幅に劣る結果となった。
施例では、最大造管速度を55〜80m/min と大きくする、
すなわち溶接効率を高めることができ、インピーダ自体
も55〜75hrと長寿命化した。これに対し、本発明の諸要
件のいずれかを欠く比較例では、溶接効率、インピーダ
寿命のいずれか一方もしくは両方において実施例よりも
大幅に劣る結果となった。
【００２０】
【発明の効果】かくして本発明によれば、溶接管の製造
においてインピーダが格段に長寿命化するとともに溶接
効率が飛躍的に向上するという優れた効果を奏する。
においてインピーダが格段に長寿命化するとともに溶接
効率が飛躍的に向上するという優れた効果を奏する。
【図１】本発明における積層珪素鋼板の好適配置形態を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】珪素鋼インピーダの珪素含有量と造管速度の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図３】珪素鋼インピーダの珪素含有量とインピーダ寿
命の関係を示すグラフである。
命の関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）はインピーダを使用する高周波誘導溶接
造管工程を示す模式図、（ｂ）はフェライトコアを示す
（ａ）のＡＡ断面図である。
造管工程を示す模式図、（ｂ）はフェライトコアを示す
（ａ）のＡＡ断面図である。
【図５】（ａ）は金属磁性材料積層体を示す模式図、
（ｂ）は金属材料積層体コアを示す図４（ａ）のＡＡ断
面図である。
（ｂ）は金属材料積層体コアを示す図４（ａ）のＡＡ断
面図である。
１ スケルプ ２ ワークコイル ３ 溶接ロール ４ ケース（絶縁ケース） ５ コア ５Ａ フェライトコア ６ マンドレル ７ 金属磁性材料積層体 ８ 珪素鋼板 ９ ロッド 71 板 72 絶縁接着剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊岡 高明 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 板谷 元晶 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 (1)
- 【請求項１】 Siを５〜８mass％含有し板厚0.1m以下で
表面に厚さ２μｍ以上の絶縁被膜を有する珪素鋼板を積
層して絶縁ケース内に50％以上の充填率で格納してなる
溶接管製造用インピーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22054298A JP2000052059A (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 溶接管製造用インピーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22054298A JP2000052059A (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 溶接管製造用インピーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000052059A true JP2000052059A (ja) | 2000-02-22 |
Family
ID=16752632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22054298A Pending JP2000052059A (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 溶接管製造用インピーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000052059A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003013777A1 (en) * | 2001-08-02 | 2003-02-20 | Jfe Steel Corporation | Impeder for manufacturing welded pipe |
| WO2011034087A1 (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-24 | 新日本製鐵株式会社 | 電縫管溶接装置 |
| JP2012016749A (ja) * | 2009-09-16 | 2012-01-26 | Nippon Steel Corp | 電縫管溶接装置 |
-
1998
- 1998-08-04 JP JP22054298A patent/JP2000052059A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003013777A1 (en) * | 2001-08-02 | 2003-02-20 | Jfe Steel Corporation | Impeder for manufacturing welded pipe |
| US6949728B2 (en) | 2001-08-02 | 2005-09-27 | Jfe Steel Corporation | Impeder for manufacturing welded pipe |
| WO2011034087A1 (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-24 | 新日本製鐵株式会社 | 電縫管溶接装置 |
| JP4741717B2 (ja) * | 2009-09-16 | 2011-08-10 | 新日本製鐵株式会社 | 電縫管溶接装置 |
| JP2012016749A (ja) * | 2009-09-16 | 2012-01-26 | Nippon Steel Corp | 電縫管溶接装置 |
| CN102574181A (zh) * | 2009-09-16 | 2012-07-11 | 新日本制铁株式会社 | 电焊管焊接装置 |
| CN102574181B (zh) * | 2009-09-16 | 2014-03-19 | 新日铁住金株式会社 | 电焊管焊接装置 |
| US9162268B2 (en) | 2009-09-16 | 2015-10-20 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Electric-resistance-welded pipe welding apparatus |
| US10307808B2 (en) | 2009-09-16 | 2019-06-04 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Electric-resistance-welded pipe welding apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031226 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040316 |