JP6015997B1 - 鋼管の製造方法及びその方法に使用するプレス金型 - Google Patents

Abstract

【課題】板材に曲げ加工を施すことによって鋼管を製造する製造方法及びその方法に使用するプレス金型を提案する。【解決手段】端曲げ加工部を有する板材からＵ字状断面をなす成形体（Ｓ１）を成形し、該成形体に押圧力を付加してオープン管（Ｓ２）としたのち、該オープン管（Ｓ２）のギャップ部の端面同士を相互に突き合わせ接合して鋼管とする鋼管の製造方法において、曲げ加工を施す段階では、該板材の少なくとも一部分に、他の領域に比較し極僅かな曲率を付与した軽加工部を設けるか、もしくは、曲げ加工を省略した未加工部（Ｐ）を設け、成形体を圧下してオープン管（Ｓ２）とする段階では、軽加工部もしくは未加工部（Ｐ）を拘束することなしに、少なくとも該軽加工部もしくは未加工部（Ｐ）の中心から板材の幅端部方向へＷ／４（ただし、Ｗは、板材の幅寸法とする）だけ離れた部位に押圧力を付加し、比較的小さな押圧力で真円度の高い鋼管を効率的に形成することができる。

Description

本発明は、板材に曲げ加工を施してＵ字断面になる成形体に成形したのち、該成形体を圧下してその長手方向に（互いに向かい合う板幅端部において）ギャップが形成されたオープン管とし、さらに、ギャップ部の端面同士を相互に接合して鋼管とすることによって、例えば、ラインパイプ等に使用される、大径、かつ肉厚の鋼管を製造するのに適した鋼管の製造方法及びその方法に使用するプレス金型に関するものである。

ラインパイプ等に使用される大径、かつ厚肉の鋼管を製造する技術としては、所定の長さ、幅、板厚を有する鋼板を、Ｕ字状にプレス加工し、次いで、О字状にプレス成形してオープン管としたのち、そのギャップ部を、溶接により突き合わせ接合することによって鋼管となし、さらに真円度を高めるべく、その径を拡大（いわゆる拡管）するようにした、いわゆるＵＯＥ成形技術が広く普及している。

しかし、上記ＵＯＥ成形技術では、鋼板をプレス加工してＵ字状、О字状に成形する工程において高いプレス力（pressing-force）を必要とすることから大掛かりなプレス機械を使用せざるを得ない状況にある。

このため、最近では、この種の鋼管を製造するに当たっては、プレス力を軽減する技術の検討がなされている。

この点に関する先行技術として、特許文献１には、Ｏ成形工程における被成形材の変形様式が、上下なじみ型となるように、被圧延材をＣ成形工程、Ｕ成形工程で予備成形してからＯ成形する方法が開示されている。また、特許文献２には、Ｕ形鋼板に複数回のＯプレスを行うとともに、Ｏプレスの間にＵ形鋼板を回転させて、ダイスに対するＵ形鋼板の突き合わせ部の位置を変更するようにした方法が開示されており、特許文献３には、ＵプレスでＵ字状に成形した部材につき、中間外径に対して大きい側のパイプ外径に適用するインサートライナを用いてＯプレスを行う方法が開示されている。

さらに、その他の先行技術として特許文献４には、スライドに装着した押圧材の傾きまたは歪みの検出を可能とする歪検出器を配設するとともに、該歪検出器の傾きまたは歪みの検出に対応して押圧材を傾動可能または平行移動可能に配設し、成形材料をパイプ状にプレス成形するときに押圧材の傾斜量または歪み量に対してその歪み量が小さくなるように該押圧材を傾斜または平行移動してプレス成形する成形方法が開示されており、特許文献５には、漸次成形される板材に進入する上側工具の長手方向軸線により規定される中央に関してそれぞれ左右で板材の内面に作用する少なくとも１回の曲げステップで、他の曲げステップに比べて僅かな成形を行うことによって、非円形のプリフォームを備えるスリット管を形成し、その後、外側から非円形のプリフォームにその都度適当に、中央の両側の予め僅かに成形された領域において作用する押し付け力を加えることにより、完成したスリット管を成形する方法が開示されている。さらに、特許文献６には、少なくとも２つのパイプ曲率に曲げられた部分の間に平坦な部分がある成形体に、少なくとも１カ所の平坦な部分にのみ塑性変形を与えて所定の曲率にして、スリット部が閉じたパイプを成形する方法が開示されている。

特開昭５５−１３９１１７号公報 特開平１１−２８５７２９号公報 特開２００２−１７８０２５号公報 特開２００５−２１９０７号公報 特開２０１２−２５０２８５号公報 米国特許第４１４９３９９号明細書

ところで、上記従来のプレス成形技術においては、以下に述べるような不具合があり、未だ改善の余地が残されている。

すなわち、上記特許文献１〜３は、いずれも金型の加工面における周長が、板材（素板）の幅寸法とほぼ同じに設定されており、Ｏプレスの変形途中で材料の張り出し部分を金型の加工面に接触させて、それを金型の加工面の形状になじませることによりパイプ形状に成形するものであるが、金型との接触部分が増えていくと、段階的にプレス力が増加していき、大きなプレス装置が必要となる。

とくに、厚肉で高強度化された材料を対象としたものにあっては、大きなプレス力が必要となり、Ｏプレスでは圧下しきれず、形状の劣化を招くのが避けられない。

一方、特許文献４、５、６のような方法によれば、特許文献１〜３で見られるようなプレス力の増加を伴うことがないものの、成形材料あるいは非円形のプリフォームを左右それぞれ別々に成形しているため、変形量が左右で異なった場合、溶接部となるギャップ部あるいはスリット部には段差（目違い）が形成されてしまうことが懸念される。また、この方法では、一回で所望の形状にまで変形させようとすると局部に変形が集中し、真円度を悪化させてしまうおそれがあることから複数回にわたる変形が不可欠であり効率的な製造を行うにも限界がある。

本発明の目的は、過大な押圧力（荷重）を要することなしに真円度の高い鋼管を効率的に製造できる製造方法およびその方法に使用するプレス金型を提案するところにある。

本発明は、端曲げ加工部を有する板材にその幅方向に沿って少なくとも１回の曲げ加工を施してＵ字状断面になる成形体を成形し、次いで、該成形体に押圧力を付加して圧下することによりその長手方向にギャップ部を有するオープン管としたのち、該オープン管のギャップ部の端面を相互に突き合わせ接合して鋼管とする鋼管の製造方法において、前記板材に曲げ加工を施す段階では、該板材の少なくとも一部分に、他の領域に比較し極僅かな曲率を付与した軽加工部を設けるか、もしくは、前記曲げ加工を省略した未加工部を設け、前記成形体を圧下してオープン管とする段階では、前記軽加工部もしくは未加工部を拘束することなしに、該軽加工部もしくは未加工部の中心から板材の幅端部方向へＷ/４（ただし、Ｗは、板材の幅寸法とする）だけ離れた部位に押圧力（bending-force）を付加することを特徴とする鋼管の製造方法である。ここで、上記オープン管とは、板材が円筒状に成形されて互いに向き合った板端部の相互間においてギャップ部が形成された状態の管体をいうものとする。

上記の構成からなる鋼管の製造方法においては、
１）前記軽加工部もしくは未加工部の中心は、前記板材の幅端部からそれぞれＷ／４だけ離れた部位を含む部位に設けられたものであること、
２）前記軽加工部もしくは未加工部は、前記板材の幅方向に沿う長さが、板幅寸法の１０％以下であること、
３）前記成形体は、押圧力を付加して圧下する際に、少なくとも該押圧力の作用線から外れた部位で支持され、かつ該成形体が支持された部位を起点にして定められる成形体の開放角度がθｓ、該成形体に付加する押圧力の作用線の角度がθｆである場合に、θｆ＞θｓの条件下に該成形体の圧下を開始すること、
４）前記成形体の圧下に際して、前記軽加工部もしくは未加工部に接触することのない加工面を備えたプレス金型を用いること、
５）前記成形体の圧下に際して、前記軽加工部もしくは未加工部の中心から板材の幅端に向けてそれぞれＷ／４離れた部位に押圧力を同時に付加すること、さらに、
６）前記成形体の圧下に際して、該成形体の圧下に用いるプレス金型の加工中心と、該成形体の幅方向の中心が一致していること、
７）前記成形体は、開放部を上方に向けたＵ字姿勢に保持され、その最下端に位置する幅方向の中心で支持されたものであること、
が課題解決のための具体的手段として好ましい。

また、本発明は、上記の構成からなる製造方法を実施するのに用いて好適なプレス用金型であって、前記プレス金型は、前記成形体を挟持する一対の押圧体からなり、該押圧体は、前記成形体の圧下中に、前記軽加工部もしくは未加工部に接触することのない断面形状の加工面を有することを特徴とする鋼管の製造方法に使用するプレス金型である。

上記の構成からなるプレス用金型においては、
１）前記押圧体のうちの少なくとも一つについては、プレス金型の加工中心と一致する幅中心を備えた円弧面と、この円弧面の両端にそれぞれつながり、該プレス金型の加工中心側へ向けて指向する傾斜面をもった加工面からなること、
が本発明の課題解決のための具体的手段として好ましい。
なお、前記円弧面は、中心角が２８°以上であり、前記傾斜面は、前記円弧加工面の幅方向中心を通る直線に交差する直線とのなす角度を、１４°以上とするのがよく、また、前記円弧面は、製造すべき鋼管の径の１．２倍以下の半径を有するものを適用することができる。

本発明の鋼管の製造方法によれば、端曲げ加工部を有する板材にその幅方向に沿って少なくとも１回の曲げ加工を施してＵ字状断面になる成形体を成形し、次いで、該成形体に押圧力を付加して圧下することによりその長手方向にギャップを有するオープン管としたのち、該オープン管のギャップ端面を相互に突き合わせ接合して鋼管とする場合において、前記板材に曲げ加工を施す段階では、該板材の少なくとも一部分に、他の領域に比較し極僅かな曲率を付与した軽加工部を設けるか、もしくは、前記曲げ加工を省略した未加工部を設け、前記成形体を圧下してオープン管とする段階では、前記軽加工部もしくは未加工部を拘束することなしに該軽加工部もしくは未加工部の中心から板材の幅端部方向へＷ/４（ただし、Ｗは、板材の幅寸法とする）だけ離れた部位に押圧力を付加することとしたため、比較的小さな押圧力で真円度の高い鋼管を効率的に成形することができる。

上記の構成からなる鋼管の製造方法によれば、軽加工部もしくは未加工部は、板材の幅端部からそれぞれＷ／４だけ離れた部位に設けるようにしたため、Ｕ字状断面になる成形体を圧下してオープン管とする場合に該部位が金型によって拘束されることがないため、成形反力の増加を抑制することができる。

また、本発明の鋼管の製造方法によれば、前記軽加工部もしくは未加工部は、前記板材の幅方向に沿う長さを、板幅寸法の１０％以下としたため、寸法精度を保持したまま、突き合わせ部の開き量が小さなオープン管を得ることができる。

また、本発明の鋼管の製造方法によれば、成形体に押圧力を付加して圧下する際に、該成形体を、少なくとも押圧力が作用する延長線から外れた部位で支持するとともに、該成形体が支持された部位を起点として定められる成形体の開放角度をθｓ、押圧力の角度をθｆとした場合に、θｆ＞θｓの条件で成形体の圧下を開始するため、軽加工部もしくは未加工部は外側に向けて張り出すように変形する。

また、本発明の鋼管の製造方法によれば、成形体の圧下に際して、前記軽加工部もしくは未加工部に接触することない加工面を備えたプレス金型を用いるようにしたため、プレス力を軽減させながら成形体の圧下が可能となる。

また、本発明の鋼管の製造方法によれば、成形体の圧下に際して、前記軽加工部もしくは未加工部の中心から板材の幅端に向けてそれぞれＷ／４離れた部位（２カ所）に押圧力を同時に付加することとしたため、ギャップ部においてその端面が大きく食い違うような目違いが形成されることがない。

さらに、本発明の鋼管の製造方法によれば、成形体の圧下に際して、該成形体の圧下に用いるプレス金型の加工中心と、該成形体の幅中心を一致させるようにしたため、オープン管のギャップ部において板材の幅端に相当する部位を左右均等に押圧することが可能となり、ギャップ部において大きな目違いが形成されることがない。

また、本発明の鋼管の製造方法によれば、成形体を、Ｕ字姿勢に保持し、その最下端（成形体の幅方向の中心）で支持するようにしたため、幅方向の中心を境にして成形体を左右対称に変形させることが可能であり、真円度の高いオープン管を得ることができる。

本発明の鋼管の製造方法において用いるプレス金型によれば、該プレス金型を、成形体を挟持する一対の押圧体にて構成し、該押圧体に、前記成形体の圧下中に、前記軽加工部もしくは未加工部に接触することのない断面形状からなる加工面を形成するようにしたため、成形反力が軽減され、鋼管の効率的な製造が可能となる。

また、本発明のプレス金型によれば、押圧体のうちの少なくとも一つについては、プレス金型の加工中心と一致する幅中心を備えた円弧面と、この円弧面の両端にそれぞれつながり、該プレス金型の加工中心側へ向けて指向する傾斜をもった加工面としたため、ギャップ部において段差が形成されることがなく、真円度の高い鋼管を得ることができる。

本発明のプレス金型において、円弧面の中心角を２８°以上とし、傾斜面の、前記円弧加工面の幅方向中心を通る直線に交差する直線とのなす角度を、１４°以上とした場合、成形体を圧下するとき、軽加工部もしくは未加工部を確実に外側に向けて張り出させることができる。

さらに、本発明のプレス金型によれば、円弧面を、製造すべき鋼管の径の１．２倍以下の径とすることにより、成形体を圧下する際に、軽加工部もしくは未加工部は、金型の加工面に拘束されることがなくなり、加工成形反力を軽減させることができる。

Ｕ字状断面をなす成形体を成形するのに用いて好適な金型を模式的に示した図である。 オープン管を成形するのに用いて好適な金型を模式的に示した図である。 板材をＵ字状断面をなす成形体に成形する場合の具体的な成形状況を示した図である。 Ｕ字状断面をなす成形体の断面を拡大して示した図である。 Ｕ字状断面をなす成形体を圧下してオープン管とする状態を示した図である。 真円度変動量／外径と(軽加工部もしくは未加工部の長さ)／板幅の関係を示したグラフである。 ギャップ部の開き(ｍｍ)と(軽加工部もしくは未加工部の長さ)／板幅の関係を示したグラフである。 Ｕ字断面の開き（ｍｍ）と(軽加工部もしくは未加工部の長さ)／板幅の関係を示したグラフである。 上金型の要部を拡大して示した図である。 上金型の加工面の角度θｄと力の向きθｆの関係を示した図である。 上金型による喰い込み状況を示した図である。 上金型と成形体との間に隙間が形成された状態を示した図である。 （上金型の円弧面の半径／鋼管の半径）と残存指数との関係を示した図である。 （下金型の円弧面の半径／鋼管の半径）と（成形荷重／軽加工部もしくは未加工部が自由に曲げられる場合の荷重）との関係を示した図である。 上金型と下金型との接触状況を示した図である。

以下、本発明を図面を用いてより具体的に説明する。
図１、図２は、本発明に従う鋼管の製造方法の実施に用いて好適なプレス金型を模式的に示した図である。

図１に示した金型（パンチとダイ）は、板材に、その幅方向に沿って曲げ加工を施すことによりＵ字状断面をなす成形体に成形する場合に用いるものであり、図２に示した金型は、Ｕ字状断面をなす成形体に押圧力を付加することによってその長手方向にギャップ部を有するオープン管とする場合に用いられるものである。

図１の符号１は、板材Ｓの搬送経路内に配置されたダイである。このダイ１は、板材Ｓをその送給方向に沿って２箇所で支持する左右一対の棒状部材１ａ、１ｂから構成されるものであって、製造すべき鋼管のサイズに応じて該棒状部材１ａ、１ｂの相互間隔ｅの変更を可能としている。

また、２は、ダイ１に近接、離隔する向きに移動可能としたパンチである。このパンチ２は、板材Ｓに直接接触して該板材Ｓを凹状に押圧する、下向き凸状の加工面を有するパンチ先端部２ａと、このパンチ先端部２ａの背面（上端）に同一の幅でもってつながり、該パンチ先端部２ａを支持するパンチ支持体２ｂとから構成されている。

パンチ支持体２ｂは、具体的な構造については図示はしないが、その上端部が油圧シリンダーの如き駆動手段が連結されており、該駆動手段によってパンチ先端部２ａに押圧力を付与することができるものである。また、３は、板材Ｓの搬送経路を形成するためのローラである。

また、図２の符号４は、上金型（押圧体）、５は、この上金型４に合わさる下金型（押圧体）である。上金型４と下金型５との相互間に、ダイ１、パンチ２によって成形された成形体（Ｕ字状断面をなすもの）を位置せしめ、該成形体に押圧力を付与することによってオープン管とする。

上金型４としては、プレス金型の加工中心と一致する幅中心を備えた円弧面４ａと、この円弧面４ａの両端にそれぞれつながりプレス金型の加工中心側へ向けて指向する傾斜をもった加工面（傾斜面）４ｂとを備えたものを用いることができ、下金型５としては、成形体の圧下中に、軽加工部もしくは未加工部に接触することのない加工面を有するものを用いることができる。なお、上金型４は、成形体の圧下中に、軽加工部もしくは未加工部に接触することのない加工面を有するものとし、下金型５は、プレス金型の加工中心と一致する幅中心を備えた円弧面と、この円弧面の両端にそれぞれつながりプレス金型の加工中心側へ向けて指向する傾斜面とを備えたものを適用することもできる。

板材Ｓを出発材料として、この板材Ｓを管状に成形するには、まず、板材Ｓの端部に端曲げ加工（クリンピング加工とも称される）を施す。

端曲げ加工は、上記ダイ１、パンチ２を用いて曲げ加工を施す場合に比べて相対的に曲げ難い板幅端部について行われるものであり、この加工により端曲げ加工部を設けておくことにより、高い真円度の確保された鋼管を得ることができる。

なお、鋼管の真円度とは、鋼管の断面形状がどれだけ円に近いかを表す指標であり、具体的には、例えば、製造された鋼管の任意の管長位置で管を周方向に１２等分あるいは２４等分して対向する位置での外直径を測定し、それらのうちの最大径と最少径をそれぞれＤ_ｍａｘ、Ｄ_ｍｉｎとした場合に、真円度＝Ｄ_ｍａｘ−Ｄ_ｍｉｎで定義される。真円度が０に近いほど、鋼管の断面形状が完全な円に近い形状であることを示すものである。

端曲げ加工部が設けられた板材Ｓは、上掲図１に示した如きダイ１の上に載置され、該板材Ｓを所定の送り量で間欠的に送給されつつ、図３に示す要領で、その全体にわたって曲げ加工（３点曲げ加工）が施され、全体としてＵ字状断面をなす成形体に成形される。

この曲げ加工によって得られた成形体Ｓ_１の一部分、とくに幅端部からそれぞれＷ／４だけ離れた部位を中心に、その断面を拡大して図４に示す如く、他の領域に比較し極僅かな曲率を付与した軽加工部あるいは曲げ加工を省略した未加工部Ｐが設けられる。

上記の軽加工部Ｐは、パンチ２によって付加される押圧量を小さくして圧下することにより設けることができ、また、未加工部Ｐは、板材Ｓの送りを大きくしてパンチ２による押圧を省略することにより設けることができる。

なお、図３は、予め端曲げ加工を施した板材Ｓに対して左列の上から下へ、次いで、中央列の上から下へ、さらに右列の上から下へと順次、曲げ加工および板材Ｓの送りを実施する場合の一例を具体的に示したものであって、図中のパンチ２、板材Ｓにそれぞれ付されている矢印は、各段階でのパンチ２、板材Ｓの移動方向を示している。

板材Ｓに曲げ加工を施すパンチ２としては、パンチ先端部２ａの幅を、パンチ支持体２ｂの幅（厚さ）よりも大きくした、例えば、略逆Ｔ字形状をなすものを用いることもできる。この場合、パンチ先端部２ａの幅がパンチ支持体２ｂの幅（厚さ）と同程度になる図１に示すようなものに比べ、一回の押圧で、板材に対してより大きな面積を押圧することができるので、押圧回数の低減を図ることが可能となる。

Ｕ字状断面をなす成形体Ｓ_１が得られたならば、次に、該成形体Ｓ_１をオープン管とすべく、図２に示した如き上金型４、下金型５を用いて成形体Ｓ_１を圧下する。

成形体Ｓ_１を圧下するに当たっては、開放部が上方に向くように成形体Ｓ_１をＵ字姿勢に保持し、その最下端、すなわち、幅方向の中心が支持部位となるように下金型５に位置せしめ、図５に示すように、上金型４により、軽加工部もしくは未加工部Ｐから幅端に向けてＷ／４だけ離れた部位である板材Ｓの幅端部の２カ所に同時に押圧力を付加する。

かかる圧下においては、成形体Ｓ_１は、少なくとも押圧力の作用線から外れた部位で下金型５に支持されることになるとともに、軽加工部もしくは未加工部Ｐは、金型によって拘束されることがないため、該成形体Ｓ_１は、過大な押圧力を要することなしに管状へと変形することになる。

下金型５としては、本発明では、軽加工部もしくは未加工部Ｐを拘束することのない加工面を有するものを用いることとしたが、該加工面が、凹形状をなす円弧面からなるものにあっては、製造すべき鋼管の径よりも大きな径に設定することにより実現可能である。なお、加工面は、成形体Ｓ_１が線状に接触する平坦面とすることもできる。

本発明においては、成形体Ｓ_１を圧下してオープン管とする段階では，少なくとも、軽加工部もしくは未加工部Ｐの中心からＷ／４だけ離れた部位に押圧力を負荷することとしたが、その理由は以下の通りである。

すなわち、成形体Ｓ_１の全体が円形になった時の曲げモーメントは、押圧部から角度φの位置では、Ｍ＝Ｆ・ｒ・ｃｏｓφ（Ｆ：押圧力、ｒ：円の半径）となり、押圧部から９０°離れた位置で最大となり、変形も最大となる。そこで、軽加工部もしくは未加工部Ｐの中心から９０°すなわち全周の１／４離れた位置に押圧力を負荷することで、軽加工部もしくは未加工部Ｐが効果的に変形することになる。このとき、曲げモーメントは押圧力を負荷する位置から９０°離れた位置が最大で、この位置から離れると小さくなっていく。軽加工部もしくは未加工部Ｐに充分な塑性変形が生じるためには押圧力はＷ／４±０．０７Ｗに負荷するのが好ましい。

また、本発明においては，軽加工部もしくは未加工部Ｐの中心は、板材Ｓの幅端部からＷ／４だけ離れた部位を含む部位に設けることにしたが、その理由は以下の通りである。

すなわち、上述したように，押圧力は軽加工部もしくは未加工部Ｐの中心から板材の幅端部方向へＷ／４だけ離れた位置に負荷することが望ましいが、成形体Ｓ_１をオープン管とする段階でその形状は変化するので、上金型４との接触位置が変わり押圧力を負荷する位置も変化する。軽加工部もしくは未加工部Ｐを、板材Ｓの幅端部からＷ／４離れた位置に設けた場合は、押圧力を負荷する部分は常に板材Ｓの幅端部となり、軽加工部もしくは未加工部Ｐが最も変形するようになる。このようにすることで、押圧位置を変えることなく、１回の押圧で軽加工部もしくは未加工部Ｐに変形を与えることができる。また、軽加工部もしくは未加工部Ｐに充分な変形を与え得るためには、軽加工部もしくは未加工部Ｐを、押圧力を負荷する位置すなわち板材の幅端部からＷ／４±０．０７Ｗの範囲に設けるのが好ましい。

本発明においては、板材Ｓの曲げ加工に際して、該板材Ｓの一部分、とくに板材Ｓの幅端部からＷ／４だけ離れた部位を含む部位に、軽加工部を設けるか、あるいは曲げ加工を省略した未加工部Ｐを設けるに当たって、該軽加工部もしくは未加工部Ｐの板材Ｓの幅方向に沿う長さＬ（図４参照）については、板幅の１０％以下とするのが好ましいとしたが、その理由は、以下の通りである。

すなわち、長さＬの軽加工部もしくは未加工部Ｐを有するＵ字状断面をなす成形体Ｓ_１に、軽加工部もしくは未加工部ＰからＷ／４だけ離れた部位に押圧力を付加すると、軽加工部もしくは未加工部Ｐには曲げモーメントが作用して変形する。

成形体Ｓ_１の全体が円形になった時の曲げモーメントは、押圧部から角度φの位置では、Ｍ＝Ｆ・ｒ・ｃｏｓφ（Ｆ：押圧力、ｒ：円の半径）となり、押圧部から９０°離れた位置で最大となり、変形量も最大となるが、軽加工部、未加工部Ｐでは変形量は一様でない。このため、得られたオープン管は、一様な円弧にはなっておらず、凹凸を有することになる。

ここに、ＡＰＩ規格 Ｇｒ．Ｘ６５、厚さ３８．１ｍｍの管材について、Ｕ字状断面をなす成形体Ｓ_１の軽加工部もしくは未加工部Ｐの長さＬの板幅で除した値と、凹凸量を管材の外径で除した値の関係を調査したところ、図６に示すように、軽加工部もしくは未加工部Ｐの長さが長く、外径が小さいほど凹凸量も大きくなり、外径が５５９ｍｍの管材では、軽加工部もしくは未加工部Ｐの長さが板幅の１０％を超えると、凹凸量が外径の１．５％を超えることになる。

ラインパイプの一般的な規格である、ＡＰＩ規格では、ギャップ部を接合（溶接）した後の拡管工程では拡管率（径を拡大する率）１．５％程度の形状矯正が認められているが、凹凸量が外径の１．５％を超える場合には、最終製品の寸法精度が損なわれるおそれがある。このため、本発明では、軽加工部もしくは未加工部Ｐの板材Ｓの幅方向に沿う長さＬについては、板幅寸法の１０％以下とするのが好ましいとしたものである。また、軽加工部もしくは未加工部Ｐに充分な変形を与えるためには、長さＬは、その全体が押圧力を負荷する位置からＷ／４±０．０７Ｗの範囲内になることが好ましい。

なお、軽加工部もしくは未加工部Ｐの長さＬが長くなると、図７に示すように、押圧力を解放した際のスプリングバックによりオープン管のギャップ部における隙間が大きくなり、端面同士の突き合わせ接合が困難となることもあるのでこれが制約になる場合もある。

図８は、Ｕ字状断面をなす成形体Ｓ_１の開放部の間隔（Ｕ字断面の開き）と軽加工部もしくは未加工部Ｐの長さＬの関係を示したものである。軽加工部もしくは未加工部Ｐの長さＬが小さくなるほど寸法精度はよくなるものの、成形体Ｓ_１の開放間隔も小さくなるので、この開放間隔が、パンチ２の幅よりも小さくなる場合には、最終押圧後（図３の一番最後の状態）に、パンチ２を上昇させることができなくなり、成形体Ｓ_１をプレス機から取り出すのが困難となる。従って、長さＬの下限については、適用される設備や製造すべき鋼管のサイズ等に応じて定まることになる。例えば、外径５５９ｍｍのパイプを、１５０ｍｍの幅を有するパンチ２を備えたプレス機で製造する場合には、Ｌ／Ｗは０．０５以上が必要となる。

本発明では、成形体Ｓ_１が支持される部位を起点にして定められる開放角度をθｓとし、成形体Ｓ_１に付加する押圧力の角度をθｆとした場合に、θｆ＞θｓの条件で成形体Ｓ_１の圧下を開始することとしたが、この条件を満たすことにより成形体Ｓ_１が支持される部位は、押圧力の作用線上には存在せず、軽加工部もしくは未加工部Ｐは比較的小さな押圧力でもって外側に向けて確実に張り出すことになる。

なお、成形体Ｓ_１の開放角度θｓとは、成形体の開放部を上方にしたＵ字姿勢において、その最下端（成形体体が支持された部位）に成形体の幅方向の中心が位置しており、該幅方向の中心を通って該成形体を左右対称に二分する直線ｑを基準線とした場合に、該基準線と、該成形体の幅方向の中心（Ｗ／２）乃至該成形体Ｓ_１の幅方向の端部とを結ぶ直線ｒとのなす角度と定義する（図５参照）。また、押圧力の角度（押圧力の向き）θｆは、金型形状や摩擦係数から決まるものであって、金型の加工面の角度(水平に対する角度)をθｄ、金型表面の摩擦係数をμとした場合に、θｆ＝θｄ−ｔａｎ^−１（μ）で求められる（図９参照）。

上金型４の加工面を、プレス金型の加工中心Ｏと一致する幅中心を備えた円弧面４ａと、この円弧面４ａの両端にそれぞれつながり、該プレス金型の加工中心Ｏ側へ向けて指向する一対の加工面４ｂを備えたもので構成する場合において、該加工面４ｂは、直線状の傾斜面としてもよいし湾曲した傾斜面としてもよい。

円弧面４ａについては、中心角θｃを２８°以上の範囲に設定し、加工面４ｂについては、成形体Ｓ_１の圧下に際して軽加工部もしくは未加工部Ｐを確実に外側に張り出すように変形させるため、円弧面４ａの幅方向中心を通る直線に交差する直線とのなす角度θｄを１４°以上の範囲に設定しておくことができる（図２参照）。

上金型４の円弧面４ａの中心角θｃを２８°以上とするのが望ましい理由は以下の通りである。図１０は，上金型４の加工面４ｂの角度θｄと、力の向き（押圧力の角度）θｆの関係を、一般的な潤滑状態（摩擦係数０．１の場合）について求めた結果を示したものである。

図１０に示すように、上金型４の加工面の角度θｄが大きくなるほど、力の向きθｆが大きくなり、軽加工部もしくは未加工部Ｐが外側に張り出しやすくなることがわかる。例えば，外径５５９ｍｍのパイプを、パンチ２の幅が１５０ｍｍのプレス機で製造する場合（段落（００５５）の最小寸法の例）には、Ｌ／Ｗの最小値は０．０５となり、成形体Ｓ_１の開放角度θｓは９°となる。このとき、金型角度θｄを１４°以上とすれば，力の向きθｆが成形体Ｓ_１の開放角度θｓよりも大きくなる。なお，成形体Ｓ_１の開放角度θｓは軽加工部もしくは未加工部Ｐの長さＬと板幅Ｗの比によって幾何学的に決まり、Ｌ／Ｗが大きくなると、成形体Ｓ_１の開放角度θｓも大きくなるので、上金型４の円弧面４ａの中心角θｃを、さらに大きくする必要がある場合もある。

一方、上金型４の加工面４ｂの角度θｄが大きいと、金型の開口部がＵ字状断面をなす成形体Ｓ_１の最大幅よりも小さくなり、図１１に示すように、上金型４が成形体Ｓ_１に食い込んで疵がつく場合があるので、成形体Ｓ_１の最大幅に応じて、その上限が決まる。

前記成形体Ｓ_１を圧下するに当たって、軽加工部もしくは未加工部Ｐから板材Ｓの幅端（成形体Ｓ_１の幅端）に向けてそれぞれＷ／４離れた部位（の２カ所）に押圧力を同時に付加する場合、該成形体Ｓ_１の圧下に用いるプレス金型の加工中心Ｏと、該成形体Ｓの幅方向の中心Ｗ／２とを一致させておくのがとりわけ有効であり、これにより、オープン管Ｓ_２のギャップ部に大きな段違い（目違い）が生じるのを避けることができる。

上金型４の円弧面４ａは、製造すべき鋼管の径の１．２倍以下の半径とするのがよいとしたが、その理由は、以下の通りである。

上金型４の円弧面４ａの半径が小さいと、図１２に示すように、成形中に上金型４と成形体Ｓ_１の間に隙間が生じ、ギャップ部において端面が食い違うおそれがあるので、板端から板厚程度の範囲内が接触できるように、端曲げで定まる板端近傍の形状に応じてその下限が決まってくる。

図１３は、（上金型４の円弧面４ａの半径／鋼管の半径）と、軽加工部もしくは未加工部Ｐが（円形に曲げられずに）そのままの状態で残ってしまう指標（残存指数）との関係を示したものである。上金型４の円弧面４ａの半径が大きくなると、拘束が不十分となるため、軽加工部もしくは未加工部Ｐがそのまま残存するようになる。残存指数１．０を基準値とした場合、その基準値を超えないようにするためには、上金型４の円弧面４ａにおける半径は、製造すべき鋼管の半径の１．２倍以下に抑えることが望ましいことになる。

次に、下金型５として、加工面が凹形状をなす円弧面５ａを有するものを用いる場合は、図５に示すように、Ｕ字状断面をなす成形体Ｓ_１が金型内に収まるように、製造すべき鋼管の外径よりも大きいものを用いる必要がある。

図１４は、（下金型５の円弧面５ａの半径／鋼管の半径）と（成形荷重／軽加工部もしくは未加工部Ｐが自由に曲げられる場合の荷重）との関係を示した図である。下金型５の円弧面５ａの半径が小さいと、成形体Ｓ_１の成形中に軽加工部もしくは未加工部Ｐが金型で拘束されるため、成形荷重が大きくなる。とくに、下金型５の円弧面５ａにおける半径が製造すべき鋼管の径の１．０５倍未満になると、成形荷重が急激に増加する。このため、下金型５の円弧面５ａの半径は、製造すべき鋼管の径の１．０５倍以上とするのが望ましい。下金型５の円弧面５ａの半径を、製造すべき鋼管の径の１．０７倍以上とすると、未拘束で成形体Ｓ_１を成形する場合に付加される荷重の２倍以下に抑えることができる。

下金型５の円弧５ａにおける半径が大きい場合には、図１５に示すように、上金型４との接触が避けられないため、所望の圧下量がとれず、軽加工部もしくは未加工部Ｐの変形が不十分となったり、ギャップ部の開き量が大きくなることがあり、上金型４の形状に応じて下金型５を選択する必要がある。このような、凹形状をなす円弧面５ａを有する下金型５を用いると、ＵＯ方式で鋼管を製造する際に用いられていた金型をそのまま流用することが可能であり、金型の製作が不要となるが、軽加工部もしくは未加工部Ｐの拘束を避けることができるならば、上金型４と同じ構成からなるものを適用しても構わない。

また、上金型４としては、加工面（傾斜面）４ｂが、円弧面４ａと加工面（傾斜面）４ｂとで構成されたものを一例として示したが、圧下の開始時にθｓ＞θｆの条件を満足することが可能であれば、下金型５のような円弧面５ａが形成された加工面を備えた金型を用いてもよく、図示のものには限定されない。

下金型５については、成形体Ｓ_１を２点で支持する上掲図１で示したダイ１の如き金型あるいはローラ状の金型を用いることもできる。かかる金型を用いたい場合においても、軽加工部もしくは未加工部Ｐは、圧下中に金型の加工面で拘束されることがないため、比較的小さな押圧力で成形体Ｓ_１を管状に成形し得る。

上金型４、下金型５を用いた圧下によって得られたオープン管Ｓ_２は、その後、ギャップ部の端面を相互に突き合わせ、溶接機（接合手段）により溶接し、さらに、必要に応じて拡管することにより鋼管とされる。

溶接機（接合手段）としては、例えば、仮付溶接機、内面溶接機、外面溶接機という３種類の溶接機で構成されるものを適用する。該溶接機において、仮付溶接機は、ケージロールにより突き合わせ面を適切な位置関係で連続的に密着させ、密着部をその全長にわたって溶接する。

仮付された管は、次に、内面溶接機により突き合わせ部の内面から溶接（サブマージアーク溶接）され、さらに、外面溶接機により突き合わせ部の外面から溶接（サブマージアーク溶接）される。

上記溶接機（接合手段）と成形体Ｓ１を圧下するプレス金型（上金型４、下金型５）との位置関係はとくに限定されず、任意に変更することができる。

厚さ３８．１ｍｍ、幅２７１１ｍｍのラインパイプ用鋼板（ＡＰＩ グレード Ｘ６０）を用い、直径３６インチの鋼管を成形すべく、棒状部材の間隔を４５０ｍｍに設定したダイの上に載置して、半径３０８ｍｍになる加工面を有するパンチにより、板材の幅中央から１１２０ｍｍの位置から、板材送りピッチ２２４ｍｍ、押圧回数１１回（紙面右端から５回、左端から５回）として３点曲げによる曲げ加工を行った。そのとき、押圧量はパンチ先端部が棒状部材の最上部を結ぶ線から１５．８ｍｍの位置に到達する量として、１回３０°の曲げとしたが、板材の幅中央から６７２ｍｍの位置（右端から３回目、左端から３回目の送り時）では、押圧を行わず、５７１〜７９５ｍｍの位置に未加工部を形成した。そして、次に、曲げ加工によって得られたＵ字断面をなす成形体を開放部が上方に向くようＵ字姿勢に保持したままで、半径Ｒ：４５７．２ｍｍ、中心角θｃ：６０°の円弧面を有し、角度θｄ：３０°にて円弧面につながる平坦面を有する上金型と、半径Ｒ：５０２．９ｍｍの凹形状の円弧面を有する下金型を用い、金型のＲ部の頂点間距離（Ｒ部の頂点とは、上金型については、円弧面の最上部、下金型については、円弧面の最下部）が８８０ｍｍになるまで圧下してオープン管とした場合について、該プレス金型の押圧力の軽減度合い、オープン管のギャップ部における開き量、段違い量、溶接後の鋼管の真円度について調査を行った。

その結果、標準的な条件でＵプレスした後、半径Ｒ：４５２．６ｍｍの金型を用いて０．２％の圧縮率でＯプレスを行うことにより、外径３６インチ、厚さ（管厚）３８．１ｍｍの鋼管を製造した場合（従来法）と比較したところ、本発明にしたがって鋼管を製造した場合には、Ｏプレスにおける押圧力は、従来法に比べ１５％程度に軽減されることが確認された。

また、オープン管のギャップ部における開き量は２１ｍｍであり、溶接後（鋼管）の段違い量は０．１ｍｍ、真円度は５．２ｍｍであり、外径３６インチに対してわずか０．６％程度の違いしかみられない鋼管が得られることが明らかとなった。

実施例１と同様に、厚さ３８．１ｍｍ、幅２７１１ｍｍのラインパイプ用鋼板（ＡＰＩ グレード Ｘ６０）を用い、直径３６インチの鋼管を成形すべく、棒状部材の間隔を４５０ｍｍに設定したダイの上に載置して、半径３０８ｍｍになる加工面を有するパンチにより、板材の幅中央から１１２０ｍｍの位置から、板材送りピッチ２２４ｍｍ、押圧回数１１回（紙面右端から５回、左端から５回）として３点曲げによる１回３０°の曲げ加工を行った。そのとき、押圧量はパンチ先端部が棒状部材の最上部を結ぶ線から１５．８ｍｍの位置に到達する量として、１回３０°の曲げとしたが、板材の幅中央から６７２ｍｍの位置（右端から３回目、左端から３回目の送り時）では、押圧量を８．８ｍｍと少なくして１０°の曲げとし、５７１〜７９５ｍｍの位置に軽加工部を形成した。

そして、次に、曲げ加工によって得られたＵ字断面をなす成形体を開放部が上方に向くようＵ字姿勢に保持したままで、半径Ｒ：４５７．２ｍｍ、中心角θｃ：６０°の円弧面を有し、角度θｄ：３０°にて円弧面につながる平坦面を有する上金型と、半径Ｒ：５０２．９ｍｍの凹形状の円弧面を有する下金型を用い、金型のＲ部の頂点間距離（Ｒ部の頂点とは、上金型については、円弧面の最上部、下金型については、円弧面の最下部）が８８０ｍｍになるまで圧下してオープン管とした場合について、該プレス金型の押圧力の軽減度合い、オープン管のギャップ部における開き量、段違い量、溶接後の鋼管の真円度について調査を行った。

その結果、標準的な条件でＵプレスした後、半径Ｒ：４５２．６ｍｍの金型を用いて０．２％の圧縮率でＯプレスを行うことにより、外径３６インチ、厚さ（管厚）３８．１ｍｍの鋼管を製造した場合（従来法）と比較したところ、本発明にしたがって鋼管を製造した場合には、Ｏプレスにおける押圧力は、従来法に比べ１５％程度に軽減されることが確認された。

また、オープン管のギャップ部における開き量は１６ｍｍであり、溶接後（鋼管）の段違い量は０．１ｍｍ、真円度は８．２ｍｍであり、外径３６インチに対してわずか０．９％程度の違いしかみられない鋼管が得られることが明らかとなった。

厚さ４４．５ｍｍ、幅３１８０ｍｍ，長さ１２．２ｍのラインパイプ用鋼板（ＡＰＩ グレード Ｘ８０）を用い、直径４２インチの鋼管を成形すべく、棒状部材の間隔を５００ｍｍに設定したダイの上に載置して、半径３６０ｍｍになる加工面を有するパンチにより、３点曲げによる曲げ加工を行い、幅端部から未加工部の位置および長さが異なるＵ字断面をなす成形体を準備した。

次に、棒状部材上に半径Ｒ：６０９．６ｍｍの凹形状の円弧面を有する下金型を設置し、曲げ加工によって得られたＵ字断面をなす成形体を外側から、金型のＲ部の頂点間距離（Ｒ部の頂点とは、上金型については、円弧面の最上部、下金型については、円弧面の最下部）が１０２７ｍｍになるまで圧下してオープン管とした。

オープン管とした場合の、該プレス金型の押圧力および、オープン管のギャップ部における開き量、段違い量、溶接後の鋼管の真円度について調査を行った。押圧した位置およびその成形体の形状と結果を表１に示す。

Ｎｏ．２〜６のように、押圧力を未加工部中心から板幅の０．１９〜０．３１離れた位置に付加したものは、真円度，段違い量とも良好であったが、０．１６と未加工部に近いＮｏ.１では、真円度１８．１ｍｍと製品径の１．５％を超えるとともに、段違い量も１．５ｍｍと他に比べて大きかった。
さらに、押圧力を付加した位置が未加工部から遠くなるほど、押圧力は小さくなっている。

また，Ｎｏ．７〜１０のように、未加工部を板幅端部から０．２８〜０．１９の範囲で設けたものは、良好な真円度が得られたが、未加工部が板幅端部に近いＮｏ．１１では、真円度が１７．１ｍｍと製品径の１．５％を超えた。
また、Ｎｏ．１２〜１５のように、未加工部の長さが板幅の０．１２以下のものは良好な真円度が得られたが、未加工部長さが大きいＮｏ．１６では、真円度が１９．２ｍｍと製品径の１．５％を超えた。

厚さ４４．５ｍｍ、幅３１８０ｍｍ，長さ１２．２ｍのラインパイプ用鋼板（ＡＰＩ グレード Ｘ８０）を用い、直径４２インチの鋼管を成形すべく、棒状部材の間隔を５００ｍｍに設定したダイの上に載置して、半径３６０ｍｍになる加工面を有するパンチにより、３点曲げによる曲げ加工を行い、幅端部から未加工部の位置および長さが異なるＵ字断面をなす成形体を準備した。

そして、次に、曲げ加工によって得られたＵ字断面をなす成形体を開放部が上方に向くようＵ字姿勢に保持したままで、半径Ｒ：５３３．４ｍｍ、中心角θｃ：６０°の円弧面を有し、角度θｄ：３０°にて円弧面につながる平坦面を有する上金型と、半径Ｒ：６０９．６ｍｍの凹形状の円弧面を有する下金型を用い、上金型が両側の板幅端部に接する状態で、金型のＲ部の頂点間距離（Ｒ部の頂点とは、上金型については、円弧面の最上部、下金型については、円弧面の最下部）が１０２７ｍｍになるまで圧下してオープン管とした場合について、該プレス金型の押圧力の軽減度合い、オープン管のギャップ部における開き量、段違い量、溶接後の鋼管の真円度について調査を行った。押圧した位置およびその成形体の形状と結果を表２に示す。実施例３と同一形状のものは同一のＮｏ．としている。

Ｎｏ．７〜１０のように、未加工部を板幅端部から０．２８〜０．１９の範囲で設けたものは、良好な真円度が得られたが、未加工部が板幅端部に近いＮｏ．１１では、真円度が１６．５ｍｍと製品径の１．５％を超えた。

また，Ｎｏ．１２〜１５のように、未加工部の長さが板幅の０．１２以下のものは良好な真円度が得られたが、未加工部の長さが大きいＮｏ．１６では、真円度が１７．１ｍｍと製品径の１．５％を超えた。さらに、段違い量は全て０．２ｍｍ以下と片側ずつ押圧した実施例３よりも小さくなっている。

厚さ３１．８ｍｍ、幅１６４０ｍｍ，長さ１２．２ｍのラインパイプ用鋼板（ＡＰＩ グレード Ｘ８０）を用い、直径２２インチの鋼管を成形すべく、棒状部材の間隔を４００ｍｍに設定したダイの上に載置して、半径１８８ｍｍになる加工面を有するパンチにより、３点曲げによる曲げ加工を行い、幅端部から未加工部の位置および長さが異なるＵ字断面をなす成形体を準備した。

次に、棒状部材上に半径Ｒ：３３０．２ｍｍの凹形状の円弧面を有する下金型を設置し、曲げ加工によって得られたＵ字断面をなす成形体を外側から、金型のＲ部の頂点間距離（Ｒ部の頂点とは、上金型については、円弧面の最下部、下金型については、円弧面の最下部）が５３８ｍｍになるまで圧下してオープン管とした。

オープン管とした場合の、該プレス金型の押圧力および、オープン管のギャップ部における開き量、段違い量、溶接後の鋼管の真円度について調査を行った。押圧した位置およびその成形体の形状と合わせて結果を表３に示す。

Ｎｏ．２〜６のように、押圧力を未加工部中心から板幅の０．１９〜０．３１離れた位置に付加したものは、真円度，段違い量とも良好であったが、０．１６と未加工部に近いＮｏ.１では、真円度１０．１ｍｍと製品径の１．５％を超えるとともに、段違い量も１．４ｍｍと他に比べて大きかった。

さらに，押圧力を付加した位置が未加工部から遠くなるほど、押圧力は小さくなっている。また、Ｎｏ．７〜１０のように、未加工部を板幅端部から０．２８〜０．１９の範囲で設けたものは、良好な真円度が得られたが、未加工部が板幅端部に近いＮｏ．１１では、真円度が１０．６ｍｍと製品径の１．５％を超えた。また、Ｎｏ．１２〜１４のように、未加工部の長さが板幅の０．１２以下のものは良好な真円度が得られたが、未加工部長さが大きいＮｏ．１５では、真円度が１１．２ｍｍと製品径の１．５％を超えた。

厚さ３１．８ｍｍ、幅１６４０ｍｍ，長さ１２．２ｍのラインパイプ用鋼板（ＡＰＩ グレード Ｘ８０）を用い、直径２２インチの鋼管を成形すべく、棒状部材の間隔を４００ｍｍに設定したダイの上に載置して、半径１８８ｍｍになる加工面を有するパンチにより、３点曲げによる曲げ加工を行い、幅端部から未加工部の位置および長さが異なるＵ字断面をなす成形体を準備した。

そして、次に、曲げ加工によって得られたＵ字断面をなす成形体を開放部が上方に向くようＵ字姿勢に保持したままで、半径Ｒ：２７９．４ｍｍ、中心角θｃ：６０°の円弧面を有し、角度θｄ：３０°にて円弧面につながる平坦面を有する上金型と、半径Ｒ：３３０．２ｍｍの凹形状の円弧面を有する下金型を用い、上金型が両側の板幅端部に接する状態で、金型のＲ部の頂点間距離（Ｒ部の頂点とは、上金型については、円弧面の最上部、下金型については、円弧面の最下部）が５３８ｍｍになるまで圧下してオープン管とした場合について、該プレス金型の押圧力の軽減度合い、オープン管のギャップ部における開き量、段違い量、溶接後の鋼管の真円度について調査を行った。押圧した位置およびその成形体の形状と合わせて結果を表４に示す。実施例５と同一形状のものは同一のＮｏ．としている。

Ｎｏ．７〜１０のように、未加工部を板幅端部から０．２８〜０．１９の範囲で設けたものは、良好な真円度が得られたが、未加工部が板幅端部に近いＮｏ．１１では、真円度が９．８ｍｍと製品径の１．５％を超えた。

また，Ｎｏ．１２〜１４のように、未加工部の長さが板幅の０．１２以下のものは良好な真円度が得られたが、未加工部長さが大きいＮｏ．１５では、真円度が１０．１ｍｍと製品径の１．５％を超えた。さらに、段違い量は全て０．３ｍｍ以下と片側ずつ押圧した実施例３よりも小さくなっている。

厚さ３８．１ｍｍ、幅２７１１ｍｍ，長さ１２．２ｍのラインパイプ用鋼板（ＡＰＩ グレード Ｘ６０）を用い、直径３６インチの鋼管を成形すべく、棒状部材の間隔を４５０ｍｍに設定したダイの上に載置して、半径３０８ｍｍになる加工面を有するパンチにより、３点曲げによる曲げ加工を行い、板幅端部から６８３ｍｍの位置を中心に、長さ１０９ｍｍおよび２２４ｍｍの未加工部を設けたＵ字断面をなす成形体を準備した。

次に、曲げ加工によって得られたＵ字断面をなす成形体を開放部が上方に向くようＵ字姿勢に保持したままで、半径Ｒ：４５７．２ｍｍ、で様々な中心角の円弧面を有し、円弧面につながる平坦面を有する上金型と、半径Ｒ：５０２．９ｍｍの凹形状の円弧面を有する下金型を用い、上金型が両側の板幅端部に接する状態で、金型のＲ部の頂点間距離（Ｒ部の頂点とは、上金型については、円弧面の最上部、下金型については、円弧面の最下部）が８８０ｍｍになるまで圧下してオープン管とした場合について、該プレス金型の押圧力の軽減度合い、オープン管のギャップ部における開き量、溶接後の鋼管の真円度について調査を行った。表５に、未加工部の長さとＵ字断面をなす成形体の開放角度θｆおよび上金型の中心角と押圧力の角度θｓと合わせて結果を示す。

Ｎｏ．３および５、６のように、θｆ＞θｓの条件では、開き量も小さく真円度も良好であった。一方，θｆ＜θｓのＮｏ．１、２および４では、開き量が大きく、Ｎｏ．１、４では開き量が大きく溶接できなかった。また、Ｎｏ．２では溶接はできたものの真円度が１５．７ｍｍと製品径の１．５％を超えた。

厚さ３８．１ｍｍ，長さ１２．２ｍのラインパイプ用鋼板（ＡＰＩ グレード Ｘ６０）を用い、様々な直径２８〜３８インチの鋼管を成形すべく、３点曲げによる曲げ加工を行い、板幅端部からＷ／４の位置を中心に、板幅の０．０８倍の未加工部を設けたＵ字断面をなす成形体を準備した。

次に、曲げ加工によって得られたＵ字断面をなす成形体を開放部が上方に向くようＵ字姿勢に保持したままで、半径Ｒ４５７．２ｍｍ，中心角θｃ：６０°の円弧面を有し、角度θｄ：３０°にて円弧面につながる様々な半径Ｒを有する上金型と、外径よりも５０．８ｍｍ大きい半径の凹形状の円弧面を有する下金型を用い、上金型が両側の板幅端部に接する状態で、金型のＲ部の頂点間距離（Ｒ部の頂点とは、上金型については、円弧面の最上部、下金型については、円弧面の最下部）が外径の０．９６倍になるまで圧下してオープン管とした場合について、該プレス金型の押圧力の軽減度合い、オープン管のギャップ部における段違い量および溶接後の鋼管の真円度について調査を行った。表６に、鋼管の外径および上金型半径と鋼管外半径の比と合わせて結果を示す。

上金型半径と鋼管外半径の比が１．２以下のＮｏ．１〜５では、真円度が良好であり、その比が小さいほど良好であった。さらに，その比が１．０以上のＮｏ．２〜５に比べ、上金型半径が鋼管外半径より小さいＮｏ．１では、段違い量が大きくなっている。一方、上金型半径と鋼管外半径の比が大きいＮｏ．６では真円度が１７．２ｍｍと製品径の１．５％を超えた。

厚さ３８．１ｍｍ、幅２７１１ｍｍ，長さ１２．２ｍのラインパイプ用鋼板（ＡＰＩ グレード Ｘ６０）を用い、直径３６インチの鋼管を成形すべく、棒状部材の間隔を４５０ｍｍに設定したダイの上に載置して、半径３０８ｍｍになる加工面を有するパンチにより、３点曲げによる曲げ加工を行い、板幅端部から６８３ｍｍの位置を中心に、長さ２２４ｍｍの未加工部を設けたＵ字断面をなす成形体を準備した。

次に、曲げ加工によって得られたＵ字断面をなす成形体を開放部が上方に向くようＵ字姿勢に保持したままで、半径Ｒ４５７．２ｍｍ、中心角θｃ：６０°の円弧面を有し、角度θｄ：３０°にて円弧面につながる様々な半径Ｒを有する上金型と、様々な半径Ｒの凹形状の円弧面を有する下金型を用い、上金型が両側の板幅端部に接する状態で、金型のＲ部の頂点間距離（Ｒ部の頂点とは、上金型については、円弧面の最上部、下金型については、円弧面の最下部）が８８０ｍｍになるまで圧下してオープン管とした場合について、該プレス金型の押圧力（荷重）を調べた。表７に、下金型の変形およびその鋼管外半径との比と押圧力の関係を示す。

下金型半径が大きくなるに従いその荷重は小さくなり、その比が１．１５を超えるＮｏ．３、４はプレス金型に接することがなくなり荷重はＮｏ．１の半分以下となった。

本発明によれば、過大な押圧力を要することなしに高い真円度を有する鋼管を効率的に製造することができる。

１ ダイ
１ａ 棒状部材
１ｂ 棒状部材
２ パンチ
２ａ パンチ先端部
２ｂ パンチ支持体
３ ローラ
４ 上金型
４ａ 円弧面
４ｂ 加工面（傾斜面）
５ 下金型
５ａ 円弧面
Ｓ 板材
Ｓ_１ 成形体
Ｓ_２ オープン管

Claims (10)

1. 端曲げ加工部を有する板材にその幅方向に沿って少なくとも１回の曲げ加工を施してＵ字状断面をなす成形体を成形し、次いで、該成形体に押圧力を付加して圧下することによりその長手方向にギャップ部を有するオープン管としたのち、該オープン管のギャップ部の端面同士を相互に突き合わせ接合して鋼管とする鋼管の製造方法において、
   前記板材に曲げ加工を施す段階では、該板材の少なくとも一部分に、他の領域に比較し極僅かな曲率を付与した軽加工部を設けるか、もしくは、前記曲げ加工を省略した未加工部を設け、
   前記成形体を圧下してオープン管とする段階では、前記軽加工部もしくは未加工部を拘束することなしに、少なくとも該軽加工部もしくは未加工部の中心から板材の幅端部方向へＷ/４（ただし、Ｗは、板材の幅寸法とする）だけ離れた部位に押圧力を付加することを特徴とする鋼管の製造方法。
2. 前記軽加工部もしくは未加工部の中心は、前記板材の幅端部からそれぞれＷ／４だけ離れた部位に設けられたものであることを特徴とする請求項１に記載した鋼管の製造方法。
3. 前記軽加工部もしくは未加工部は、前記板材の幅方向に沿う長さが、板幅寸法の１０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載した鋼管の製造方法。
4. 前記成形体は、押圧力を付加して圧下する際に、少なくとも押圧力の作用線から外れた部位で支持されており、かつ、該成形体の開放角度をθｓ、押圧力の角度をθｆとした場合に、θｆ＞θｓの条件で成形体の圧下を開始することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載した鋼管の製造方法。
5. 前記成形体の圧下に際して、前記軽加工部もしくは未加工部に接触することのない加工面を備えたプレス金型を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の鋼管の製造方法。
6. 前記成形体の圧下に際して、前記軽加工部もしくは未加工部の中心から板材の幅端に向けてそれぞれＷ／４離れた部位に押圧力を同時に付加することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の鋼管の製造方法。
7. 前記成形体の圧下に際して、該成形体の圧下に用いるプレス金型の加工中心と、該成形体の幅方向の中心が一致していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載した鋼管の製造方法。
8. 前記成形体は、開放部を上方に向けたＵ字姿勢に保持され、その最下端で支持されたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載した鋼管の製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１に記載した鋼管の製造方法において使用するプレス金型であって、
   前記プレス金型は、前記成形体を挟持する一対の押圧体からなり、該押圧体は、前記成形体の圧下中に、前記軽加工部もしくは未加工部に接触することのない加工面を有することを特徴とする鋼管の製造方法に使用するプレス金型。
10. 前記押圧体のうちの少なくとも一つについては、プレス金型の加工中心と一致する幅中心を備えた円弧面と、この円弧面の両端にそれぞれつながり、該プレス金型の加工中心側へ向けて指向する傾斜面をもった加工面からなることを特徴とする請求項９に記載した鋼管の製造方法に使用するプレス金型。

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