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WO2013031803A1 - 小径金属管の製造方法及び製造装置 - Google Patents

小径金属管の製造方法及び製造装置 Download PDF

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WO2013031803A1
WO2013031803A1 PCT/JP2012/071784 JP2012071784W WO2013031803A1 WO 2013031803 A1 WO2013031803 A1 WO 2013031803A1 JP 2012071784 W JP2012071784 W JP 2012071784W WO 2013031803 A1 WO2013031803 A1 WO 2013031803A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
roll
metal
diameter side
diameter
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/071784
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
中村　大輔
仲子　武文
朝田　博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nisshin Steel Co Ltd filed Critical Nisshin Steel Co Ltd
Priority to IN414MUN2014 priority Critical patent/IN2014MN00414A/en
Priority to KR1020147006473A priority patent/KR101526342B1/ko
Priority to CN201280042663.9A priority patent/CN103764308B/zh
Priority to SG11201400254WA priority patent/SG11201400254WA/en
Publication of WO2013031803A1 publication Critical patent/WO2013031803A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/10—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles for making tubes
    • B21D5/12—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles for making tubes making use of forming-rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0822—Guiding or aligning the edges of the bent sheet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
    • B23K26/262—Seam welding of rectilinear seams of longitudinal seams of tubes

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a metal pipe, particularly a weld pipe having a small diameter such that the outer diameter is less than 20 mm, and an apparatus therefor.
  • the roll forming method is a method in which a metal strip is supplied to a plurality of roll forming stands, for example, which are arranged in tandem and have 10 or more stages, and the metal strip is continuously formed into a cylindrical shape (for example, Patent Document 1). See). Thereafter, both side edges (that is, edge parts) of the metal strip formed into a cylindrical shape are brought into contact with each other and welded to produce a metal tube.
  • the production line is composed of a plurality of roll forming stands, that is, multi-stage stands as described above.
  • the load increases.
  • the downtime of a production line becomes long with a roll exchange operation
  • work there also exists a problem that the production efficiency of a weld metal pipe will fall.
  • the above-described roll forming method may cause meandering, twisting, or other forming defects in the metal band unless strict adjustment is performed on each stand. There is a problem that the production efficiency of the metal pipe is significantly reduced.
  • the die draw forming method is a manufacturing method in which a metal band is continuously formed into a cylindrical shape by supplying the metal band to a forming die and then pulling it out from the forming die (see, for example, Patent Document 2).
  • the forming die used for forming the metal strip into a cylindrical shape may be one stage. That is, only one molding stand is required.
  • a laser welding method is adopted as a method of abutting and welding the edge portions of a metal strip formed into a cylindrical shape.
  • the laser welding method is suitable from the viewpoint of the productivity and workability of the weld metal pipe.
  • the roll forming method is not only a problem that the work load associated with roll replacement work and dimension adjustment increases, but also when manufacturing small diameter metal tubes, meandering due to slight adjustment mistakes in the roll forming stand. There is a problem that defects are likely to occur when the edges of the metal band are abutted against each other, such as twisting and twisting.
  • the present invention has been proposed to solve such problems. That is, only a single roll having a diameter that is clearly larger than the outer diameter of the metal pipe to be manufactured, that is, a single-stand large-diameter roll is used. And, to provide a method and apparatus for manufacturing a small-diameter metal pipe which is formed into a cylindrical shape with high accuracy without using lubricating oil, and then welds and joins the edges of the metal band. Objective.
  • the small diameter metal tube manufacturing method of the present invention has an outer diameter ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 of the outer diameter ⁇ 1 of the metal tube to be manufactured and the outer diameter ⁇ 2 of the roll of at least 10 or more.
  • a large-diameter side roll is used, the large-diameter side roll is composed of at least a first large-diameter side roll and a second large-diameter side roll, and a metal strip is supplied to the large-diameter side roll, and the metal strip is cylindrical After being formed, the edge portion of the metal strip is welded.
  • the outer diameter ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 is preferably 25 or more. Furthermore, as will be described later, in order to improve the butt shape at the time of welding, the metal band is supplied to the edge bend roll before the metal band is supplied to the large-diameter side roll, and the edge of the metal band in advance It is preferable to bend the part.
  • the large-diameter roll stand used by the execution of the present invention is preferably arranged in a three-way roll system composed of two large-diameter side rolls and one bottom roll (FIG. 8 (A )).
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing the structure of a three-way roll type large-diameter side roll in which a bottom roll is arranged, as will be described later. Specifically, for the arrangement of the rolls, a pair of large-diameter side rolls are installed side by side so that their rotational axes are parallel and their outer peripheral surfaces face each other.
  • the bottom roll is disposed so that the outer peripheral surface of the bottom roll is positioned in the vicinity of the facing portion where the outer peripheral surfaces of the two large-diameter side rolls face each other. In the facing portion, the edge portions are brought into contact with each other when the metal tube is formed.
  • the rotation axis of the bottom roll is substantially orthogonal to the rotation axes of the two large-diameter side rolls.
  • the bottom roll is offset from the upstream side in the traveling direction of the metal strip (that is, the entry side of the production line) with reference to the line connecting the rotation axes of the pair of large-diameter side rolls. Preferably (see FIG. 10).
  • FIG. 10 is a top view showing a more preferable installation position of the bottom roll used in the three-way roll type large-diameter side roll of the present invention, as will be described later.
  • the bottom roll offset on the upstream side in the traveling direction of the metal strip, it is possible to further reduce the strain generated when the metal tube is formed.
  • a four-way roll method in which fin rolls are further arranged may be adopted (see FIG. 11).
  • the fin roll is disposed at the facing portion so that the outer circumferential surface faces the outer circumferential surface of the bottom roll and the rotation axis is parallel to the rotation axis of the bottom roll.
  • a fin roll may be arranged on the upper part of the squeeze roll immediately before the edge of the metal strip is welded and joined at the position of the squeeze roll.
  • the fin roll used at this time is preferably provided with a fin and a concave surface having a radius of curvature larger than the radius of the metal tube to be manufactured. Because, by using the above-described fin roll, the fin accurately positions the butt portion at a preferred position for the next welding, and presses the edge portion of the metal strip by the concave surface to butt the edge portion. This is because the shape when hitting can be corrected. Thereby, a small-diameter metal tube with excellent forming accuracy can be obtained.
  • the metal strip can be formed into a cylindrical shape with a single stand, but has a small diameter with excellent surface properties. It is possible to manufacture a metal tube with high efficiency.
  • the total number of stands required for manufacturing the metal tube can be greatly reduced, and the work of roll replacement and dimension adjustment by the operator can be reduced. It is. Furthermore, it is possible to stably manufacture a small-diameter metal tube by appropriately using a fin roll.
  • (A) is a perspective view showing a positional relationship between a schematic structure of a large-diameter side roll used in the present invention and a welding machine that welds and joins a butt portion of an edge.
  • (B) is an enlarged view which shows the groove part of a large diameter side roll. It is a figure which shows the relationship between outer diameter ratio (phi) 2 / (phi) 1, and the equivalent plastic strain which arises in the edge part of a metal strip.
  • It is the schematic of the manufacturing line used for manufacture of the small diameter metal pipe of this invention.
  • It is sectional drawing which shows schematic structure of an edge bend roll.
  • FIG. 1 It is a figure which shows curving the edge part of a metal strip using two large diameter side rolls. It is a figure which shows the condition where a part of metal belt under deformation has produced a problem between two large-diameter side rolls.
  • (A) is sectional drawing which shows the structure of the three-way roll system large diameter side roll which has arrange
  • (B) is an enlarged view which shows the positional relationship of two large diameter side rolls and a bottom roll. It is a top view which shows the installation position of the bottom roll used for the three-way roll system large diameter side roll of this invention. It is a top view which shows the more preferable installation position of the bottom roll used with the three-way roll system large diameter side roll of this invention.
  • ⁇ Metal tube forming using the roll forming method is generally gently formed by multi-stage forming using ten or more roll forming stands arranged in tandem. For this reason, when changing the diameter of the metal tube to be manufactured, it is necessary to replace all the rolls arranged on the forming stand with ones corresponding to the outer diameter of the metal tube to be manufactured. Moreover, since much labor and time are required for the roll exchange, the productivity is reduced.
  • the present invention has found a means for gently forming a metal strip into a cylindrical shape with a single stand and reducing the strain of the metal strip generated during roll forming. The details will be described below.
  • the large-diameter side roll used in the present invention will be described with reference to FIG.
  • the large-diameter side rolls 42 and 44 (see FIG. 1A) according to the present invention have a considerably large ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 of the outer diameter ⁇ 2 of the forming roll to the outer diameter ⁇ 1 of the metal tube to be manufactured.
  • the outer diameter ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 is 10 or more, preferably 25 or more.
  • the large-diameter side rolls 42 and 44 designed so that the outer diameter ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 is increased in this way can be regarded as a forming die used in the die draw forming method. That is, according to the present invention, when the metal strip 100 is formed into a cylindrical shape, it can be formed with a single stand instead of a multi-stage stand. However, the present invention does not require the lubricating oil used in the die draw forming process.
  • the manufacturing method of the metal tube by this invention is suitable for manufacturing the small diameter metal tube in which an outer diameter is less than 20 mm.
  • the metal tube manufacturing method according to the present invention requires a large-diameter side roll having a considerably large outer diameter ratio according to the outer diameter of the metal tube to be manufactured. That is, when manufacturing a small-diameter metal tube having an outer diameter of less than 20 mm, it is possible to use a large-diameter side roll having an actual diameter, but when manufacturing a metal tube having an outer diameter of more than 20 mm. This is not practical because it is necessary to prepare a large-diameter side roll having a considerably large diameter, and is disadvantageous in that the cost increases.
  • the metal band can be gently roll-formed. . That is, it can shape
  • FIG. 2 shows the relationship between the outer diameter ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 and the equivalent plastic strain generated at the edge of the metal strip (see FIG. 2A).
  • the metal band can be formed into a cylindrical shape in a state in which the strain generated particularly 0.25 mm inside from the edge portion of the metal band is even smaller (FIG. 2). (See (B)).
  • the outer diameter ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 to 10 or more it is possible to form the metal strip with good cross-sectional shape when the edge portion is curved and without warping.
  • On the side surface of the metal strip see FIG. 2B), when the outer diameter ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 is about 25, it becomes constant at a low level.
  • the outer diameter ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 is more preferably 25 or more.
  • the upper limit of the outer diameter ratio need not be specified, but it is practical to set it to about 80. This is an upper limit that can be considered by the fact that the effect of reducing the strain generated at the edge of the metal strip is saturated at an outer diameter ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 of about 80, and considering the roll cost.
  • the metal strip 100 Prior to forming the metal strip 100 into a cylindrical shape using the single-sided large-diameter side rolls 42 and 44, the metal strip 100 is preferably supplied to the edge bend roll. Thereby, it becomes possible to bend the edge part of the metal strip 100 in advance, and to smoothly curve the edge part in the large-diameter roll.
  • FIG. 3 shows an outline of a practical production line used for producing the small-diameter metal tube of the present invention.
  • the metal strip 100 is supplied to the edge bend roll stand 30 with both edges of the metal strip 100 being aligned by the guide 20 while being pressed by the plate presser 10.
  • the metal strip 100 is curved at both edges by the edge bend rolls 34 and 32 according to the side end R of the edge bend roll, and then formed into a cylindrical shape at the large diameter side rolls 42 and 44 of the large diameter roll stand 40.
  • the position accuracy of the butting position of the edge portion of the metal strip 100 is increased by the fin roll 80, and the metal strip 100 is supplied to the squeeze roll stand 50, and the butted portion is welded and joined by the welding machine 120.
  • the metal pipe 70 is manufactured from the metal strip 100.
  • Reference numeral 60 denotes a drawing device.
  • the edge bend roll stand 30 includes a pair of upper and lower rolls, that is, a first edge bend roll 32 having a concave groove with a side end R attached to one edge bend roll, and the other edge. It is comprised from the 2nd edge bend roll 34 which has a protruding item
  • both edge portions of the metal strip 100 are curved according to the side end R of the edge bend roll. Further, the metal strip 100 is supplied to the large-diameter side roll stand 40 (see FIGS. 1 and 5) and formed into a cylindrical shape.
  • the metal strip 100 is formed into a cylindrical shape in the large-diameter side rolls 42 and 44 in such a manner that the metal strip 100 after being supplied to the edge bend roll is pressed by the pair of large-diameter side rolls 42 and 44 from the left and right. (See FIG. 6).
  • a gap is formed between one large-diameter side roll (first large-diameter side roll 42) and the other large-diameter side roll (second large-diameter side roll 44) (see P in FIG. 7). Is formed.
  • the metal strip 100 receives pressure from these large-diameter side rolls 42 and 44, a part of the metal strip 100 escapes into the gap P, and a defect may occur in the formed cylindrical shape (see FIG. 7).
  • a so-called “receiving portion” is provided at the position of the gap P formed between the first large-diameter side roll 42 and the second large-diameter side roll 44. "Is preferably arranged.
  • the “receiving part” will be described with reference to FIG.
  • the first large-diameter side roll 42 and the second large-diameter side roll 44 have an inclination of about 30 degrees from the outermost side to the inner side in the radial direction at one of the axial ends. It has been cut so that. More specifically, as shown in FIG. 8, the metal band back surface side of the first large-diameter side roll 42 (that is, in FIG. 8) so that an inclination of about 30 degrees is formed from the radially outermost side to the inner side.
  • the lower side of the paper surface is cut, and the back side of the metal band of the second large-diameter side roll 44 (that is, the paper surface of FIG.
  • a bottom roll 90 is disposed between the two large-diameter side rolls 42 and 44 that are inclined in this way (see FIG. 8A).
  • the bottom roll 90 becomes a “receiving portion”.
  • the center line O ′ of the bottom roll 90 is arranged so as to coincide with a line O (hereinafter referred to as “orthogonal line O”) that is substantially orthogonal to the respective rotation axes of the first and second large-diameter side rolls 42 and 44.
  • orthogonal line O a line that is substantially orthogonal to the respective rotation axes of the first and second large-diameter side rolls 42 and 44.
  • problems may occur when the metal strip 100 is formed into a cylindrical shape. This is presumably because if the orthogonal line O and the center line O ′ of the bottom roll 90 coincide with each other, the metal strip 100 is constrained in the circumferential direction, resulting in excessive distortion.
  • the metal strip 100 is supplied to the two large-diameter side rolls 42 and 44 as described above. Before being supported by the bottom roll 90, the bottom of the metal strip 100 may slide downward and bend. The bottom of the bent metal strip 100 is then supported by the bottom roll 90 and lifted to be bent or bent back again. Thereby, it is estimated that the metal strip 100 is excessively strained to cause a defect.
  • the bottom roll is on the opposite side of the traveling direction of the metal strip 100 (the traveling direction X of the production line) with respect to the orthogonal line O of the large-diameter side rolls 42 and 44 (that is, the upstream side of the production line).
  • An offset is arranged (see Q in FIG. 10).
  • a metal tube is manufactured by abutting and welding the edge portions of the metal strip 100 formed into a cylindrical shape. As shown in FIG. 3, in a state where the metal strip 100 formed into a cylindrical shape is held by the squeeze roll stand 50, the edge portions are abutted and welded together by the welding machine 120.
  • the welding method is preferably a laser welding method from the viewpoint of productivity and workability of the manufactured welded metal pipe.
  • the welding method is not limited to the laser welding method, and arc welding methods such as TIG welding and plasma welding may be used, and other high-frequency welding methods may be used.
  • a first fin roll 80 is added to the butting portion side and roll forming is performed by a four-way roll method. It is preferable to do so (see FIG. 11).
  • the metal tube is roll-formed by providing the fin roll 80 on the metal band surface side of the large-diameter side rolls 42 and 44 (that is, directly above the large-diameter side roll in the paper surface of FIG. 11) (see FIG. 11).
  • the metal strip 100 is twisted in the circumferential direction until it is conveyed to the squeeze roll stand 50, which may cause problems in welding (for example, see FIG. 12). ).
  • This is considered to be due to the deviation of the centering position of the steel strip when feeding the metal strip 100 as the raw material into the production line and the deviation of the roll center such as a large-diameter side roll or squeeze roll.
  • it is difficult to adjust such a shift manually which leads to an increase in cost and is not realistic.
  • the first fin roll 80 is provided on the metal band surface side of the large-diameter side rolls 42, 44, but also the metal band 100 is formed as shown in FIG.
  • a second fin roll 82 was provided on the side opposite to the metal band side with respect to the squeeze roll (that is, the upper side of the squeeze roll).
  • the butt position of the edge portion can be determined with high accuracy at two locations along the traveling direction X of the production line, so that the butt portion extends in a straight line. Is ensured. Thereby, more stable continuous welding is possible.
  • the strain applied to each part of the steel strip is not uniform and is biased by various factors. Therefore, the shape of the edge portion of the metal strip 100 becomes unstable, and a difference in the edge position is likely to occur. Even when the step does not occur, for example, as shown in FIG. 15, the edge portion is likely to be poorly matched, and welding may be difficult.
  • This phenomenon becomes more prominent as the diameter of the metal tube to be manufactured becomes smaller. That is, as shown in FIG. 14, when the diameter of the metal tube to be manufactured is relatively large (see FIG. 14A), the shape of the butt between the edge portion 110a and the edge portion 110b is I-type. (See FIG. 14B), it is possible to butt and weld without problems. However, when the diameter of the metal pipe to be manufactured is reduced (see FIG. 15A), the shape of the abutting position between the edge portion 110c and the edge portion 110d is V-shaped as seen in FIG. 15B. And cause poor welding.
  • the second side is opposite to the side of the metal strip 100 based on the squeeze roll (that is, the upper side of the squeeze roll).
  • a fin roll 82 was placed (see FIG. 16).
  • the second fin roll 82 includes fins 82a and a pressing surface 88 having a radius of curvature larger than the radius of the metal tube to be manufactured.
  • Example 1 An example of manufacturing a metal tube with an outer diameter of ⁇ 6.5 mm ( ⁇ 1 ) using a ferritic stainless steel strip with a thickness of 0.5 mm having a composition of 18Cr-1Mo—Ti—low carbon and low nitrogen will be introduced.
  • the production line shown in FIG. 3 was used.
  • As the edge bend roll a roll having a shape shown in FIG. 4 was used.
  • the bottom roll has an outer diameter of 62 mm, and the offset Q of the large-diameter side roll is 0 mm in the upstream direction of the production line with respect to the center line, and 12 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 18 mm and 20 mm.
  • the first fin roll 80 is disposed on the metal band surface side of the large-diameter side rolls 42 and 44 (that is, the upper side of the large-diameter side rolls 42 and 44).
  • the squeeze roll stand 50 was not placed at the position immediately before.
  • the above material was passed through under the condition that the line speed was 4 m / min, and a metal tube was manufactured by fiber laser welding on a squeeze roll under conditions of an output of about 900 W and a beam diameter of 0.6 mm. No lubricant was used.
  • the offset Q was 0 mm, wrinkles were observed on the outer surface of the obtained metal tube, and the roundness was poor.
  • the offset was set, there was no wrinkle on the outer surface at any offset amount, and a metal tube with good roundness could be manufactured.
  • Example 2 Next, a case where a metal tube having an outer diameter of ⁇ 3.7 mm ( ⁇ 1 ) is manufactured from a ferritic stainless steel strip having a thickness of 0.3 mm having a composition of 16.5Cr—Ti—low carbon and low nitrogen will be introduced.
  • the production line shown in FIG. 3 was used.
  • An edge bend roll having a diameter of 100 mm was used.
  • the outer diameter ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 is 27 and 81, respectively.
  • the offset Q is 0 mm, 10 mm, 12 mm, 14 mm, 15 mm, and 16 mm on the upstream side in the traveling direction of the metal strip 100. , 18 mm and 20 mm.
  • a metal tube was manufactured under the conditions of a line speed of 4 m / min, a fiber laser output of about 500 W, and a beam diameter of 0.6 mm. No lubricant was used.
  • the first fin roll 80 is disposed above the large-diameter side rolls 42 and 44, and the second fin roll 82 is not disposed immediately before the squeeze roll stand 50.
  • the outer diameter ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 was 27 or 81
  • the offset Q was 0 mm
  • wrinkles were observed on the outer surface of the obtained metal tube, and the roundness was poor. It was.
  • the offset Q was set, there was no wrinkle on the outer surface at any offset amount, and a metal tube with good roundness could be manufactured.
  • Example 3 Also introduced is a case where a metal tube with an outer diameter of ⁇ 6.5 mm ( ⁇ 1 ) was manufactured using a ferritic stainless steel strip with a thickness of 0.3 mm, which also has a composition of 16.5Cr—Ti—low carbon and low nitrogen. To do.
  • the offset Q of the bottom roll is set to 0 mm, 5 mm, 7 mm, 10 mm, 12 mm on the upstream side in the traveling direction of the metal strip 100 with reference to the orthogonal line O of the large-diameter side rolls 42, 44.
  • the fin roll 80 is disposed on the upper side of the large-diameter side rolls 42 and 44, and in this third embodiment, immediately before the squeeze roll stand 50, The fin roll 82 was installed on the opposite side (that is, the upper side of the squeeze roll).
  • Two types of fin rolls 82 immediately above the squeeze roll stand 50 have a pressing surface with a radius of curvature of 5 mm and 10 mm. As a result, a total of 16 types of metal tubes were manufactured. No lubricant was used.
  • the material steel strip was passed through under the condition that the line speed was 10 m / min, and fiber laser welding was performed on the squeeze roll under conditions of an output of about 1500 W and a beam diameter of 0.6 mm.
  • Example 4 In addition, an outer diameter ⁇ 6.5 mm ( ⁇ 1 ) using a material obtained by applying aluminum plating on both sides of a 0.5 mm thick ferritic stainless steel strip having a composition of 16.5Cr—Ti—low carbon and low nitrogen. The metal tube was manufactured.
  • the offset Q of the bottom roll is 3 mm, 5 mm, 7 mm, 10 mm, 15 mm on the upstream side in the traveling direction of the metal strip 100 with reference to the orthogonal line O of the large-diameter side rolls 42, 44. It was.
  • the fin roll was installed only on the upper side of the large-diameter side rolls 42 and 44, and was not installed on the upper side immediately before the squeeze roll stand 50.
  • fiber laser welding was performed under the conditions of a line speed of 2 m / min, an output of about 580 W on a squeeze roll, and a beam diameter of 0.6 mm.
  • the above-mentioned aluminum-plated stainless steel strip can be used as a raw steel strip, and in each of the above manufacturing conditions, there can be no flaws on the outer surface at any offset amount, and a metal tube with good roundness can be manufactured. It was.

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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

製造する金属管の外径よりも明らかに大きな径のロールを配置した大径ロールを使用することにより、精度が良くかつ高い生産効率で小径金属管を製造する。製造する金属管の外径φ１と成形ロールの外径φ２との外径比φ２／φ１を１０以上、好ましくは２５以上となるように設計された一対の大径サイドロールを使用し、単スタンドで金属帯を円筒状に成形した後、金属帯のエッジ部を突合せて溶接接合する。大径サイドロールとして、３方ロール方式あるいは４方ロール方式のものを用いてもよい。

Description

小径金属管の製造方法及び製造装置
　本発明は、金属管、特に外径が２０ｍｍを下回るような小径の溶接管を高効率で製造する方法及びそのための装置に関する。
　溶接金属管の製造には、一般的にロールフォーミング法による製造方法が採用されている。ロールフォーミング法とは、タンデムに配置された、例えば１０段以上に及ぶ複数のロール成形スタンドに金属帯を供給し、連続的に金属帯を円筒状に成形する方法である（例えば、特許文献１を参照）。その後、当該円筒状に成形した金属帯の両側縁部（つまりエッジ部）を突き合わせて溶接接合することにより、金属管を製造する。
　しかしながら、ロールフォーミング法は、製造ラインが上述の通り複数のロール成形スタンド、つまり多段スタンドで構成されるため、金属管の径を変更する場合に、作業者によるロール交換作業や寸法調整に伴う作業負荷が大きくなるという問題がある。また、ロール交換作業に伴い、製造ラインの休止時間が長くなるため、溶接金属管の生産効率が低下してしまうという問題もある。
　さらに、外径が２０ｍｍ以下の小径金属管を製造する場合、上述のロールフォーミング法では、各スタンドそれぞれで厳密な調整を行わなければ、金属帯に蛇行、ねじれまたはその他の成形不具合が生じ、溶接金属管の生産効率が著しく低下するという問題がある。
　したがって、外径が２０ｍｍ以下の小径金属管を製造する場合は、作業効率および生産性の改善のため、可能な限り成形スタンド数を低減して製造することが好ましく、より好ましくは単スタンドで製造することである。
　ところで、溶接金属管の製造方法としては、上記のロールフォーミング法のほかに、ダイドローフォーミング法が採用されている。ダイドローフォーミング法とは、金属帯を成形ダイスに供給し、その後成形ダイスから引き抜くことにより金属帯を円筒状に連続成形する製造方法である（例えば、特許文献２を参照）。この製造方法は、金属帯を円筒状に成形するために用いる成形ダイスが１段で良い。すなわち、成形スタンドが１段で済む。
　しかしながら、ダイドローフォーミング法では、金属帯を成形ダイスへ供給および引き抜く際に、成形ダイスと金属帯との間で著しく摩擦が生じる。そこで、このような摩擦を抑制するために、金属帯表面に潤滑油を塗布することが提案されている（特許文献２を参照）。
　しかし、金属帯表面に潤滑油を塗布したとしても、金属帯を製造する過程で金属帯に疵が発生していると、当該疵から脱落した金属粉末が金属帯に付着したまま成形ダイス内に持ち込まれ、金属粉末が成形ダイス内に蓄積してしまうという問題がある。成形ダイス内に金属粉末が蓄積した場合、頻繁に成形ダイス内を手入れしなければ、金属管の表面疵の原因となってしまう。そうすると、金属管の製造後に、表面疵の処理として表面研磨処理を行わなければならない。つまり、ダイドローフォーミング法を用いたとしても、生産性の低下および生産コストの上昇という問題が生じてしまう。
　ところで、上述のロールフォーミング法およびダイドローフォーミング法にかかわらず、円筒状に成形した金属帯のエッジ部を突き合わせて溶接する方法として、レーザ溶接法が採用されている。レーザ溶接法は、溶接金属管の生産性および加工性の観点から好適である。
特開平６－１３４５２５号公報 特開平８－２６７１５０号公報
　上述の通り、ロールフォーミング法は、ロール交換作業や寸法調整に伴う作業負荷が大きくなるという問題だけでなく、特に小径金属管を製造する場合には、ロール成形スタンドにおけるわずかな調整ミスにより、蛇行やねじれなど、金属帯のエッジ部を突き合わせる際に不具合が発生しやすいという問題がある。
　また、ダイドローフォーミング法では、金属帯と成形ダイスとの間で生じる摩擦を抑制するために潤滑油を大量に使用する。そのため、金属管を円筒状に成形した後に、脱脂を行わなければレーザ溶接を行うことができないという問題がある。
　本発明は、このような問題を解消するために提案されたものである。つまり、製造しようとする金属管の外径よりも明らかに大きな径を有するロールを１段だけ、すなわち、単スタンドの大径ロールを使用する。そして、潤滑油を使用することなく高精度で金属帯を円筒状に成形し、その後、金属帯のエッジ部を突き合わせて溶接接合した小径金属管を製造する方法およびそのための装置を提供することを目的とする。
　本発明の小径金属管の製造方法は、その目的を達成するため、製造する金属管の外径φ１とロールの外径φ２との外径比φ２／φ１が少なくとも１０以上である大径サイドロールを用い、大径サイドロールが、少なくとも第一の大径サイドロールと第二の大径サイドロールとからなり、大径サイドロールに金属帯が供給され、当該金属帯が円筒状に形成された後に、当該金属帯のエッジ部が溶接接合されることを特徴とする。
　前記外径比φ２／φ１は２５以上となるようにすることが好ましい。さらに、後述するように溶接時においてエッジ部の突合せ形状をより良くするため、金属帯が大径サイドロールに供給される前に、金属帯をエッジベンドロールに供給して、予め金属帯のエッジ部を湾曲させることが好ましい。
　本発明の実行により使用する大径ロールスタンドは、２つの大径サイドロールと１つのボトムロールとから構成される、３方ロール方式で配置されているものであることが好ましい（図８（Ａ）を参照）。図８（Ａ）は、後述するとおり、ボトムロールを配置した３方ロール方式大径サイドロールの構造を示す断面図である。ロールの配置について具体的には、１対の大径サイドロールを、互いの回転軸が平行であり且つ互いの外周面が対向するように、並べて設置する。そして、この２つの大径サイドロールの外周面どうしが互いに対向する対向部の近傍に、ボトムロールの外周面が位置するように当該ボトムロールを配置する。上記対向部において、金属管を成形するときにエッジ部どうしが突き合わせられる。また、ボトムロールの回転軸は、上記２つの大径サイドロールの回転軸と略直交する。さらに、このボトムロールは、一対の大径サイドロールのそれぞれの回転軸を結ぶ線を基準として、金属帯の進行方向の上流側（すなわち、製造ラインの入側）にオフセット配置されるようにすることが好ましい（図１０を参照）。図１０は、後述するとおり、本発明の３方ロール方式大径サイドロールにて使用するボトムロールのより好ましい設置位置を示す上面図である。このように、ボトムロールを金属帯の進行方向の上流側にオフセット配置することにより、金属管の成形の際に発生するひずみを一段と低減することができる。
　なお、上記の３方ロール方式において、さらにフィンロールを配置した４方ロール方式を採用してもよい（図１１を参照）。このフィンロールは、外周面がボトムロールの外周面と対向し、且つ回転軸がボトムロールの回転軸と平行となるように、上記対向部に配置される。このようにフィンロールを配置することにより、金属帯のエッジ部を突き合わせる位置を高精度に維持することができる。
　さらに、スクイズロールの位置において金属帯のエッジ部が溶接接合される直前に、スクイズロールの上部にフィンロールを配置してもよい。このフィンロールにより、当該フィンロールの位置における金属帯のエッジ部の突合せ位置のねじれを抑制することができる(図１３を参照）。このときに用いるフィンロールは、フィンと、製造する金属管の半径よりも大きい曲率半径を有する凹面とを備えたものであることが好ましい。なぜならば、上記のフィンロールを用いることにより、フィンが突合せ部の位置を次の溶接のために好ましい位置に正確に位置決めするとともに、凹面により金属帯のエッジ部を押圧して当該エッジ部を突き合わせた際の形状を矯正することができるからである。これにより、優れた成形精度の小径金属管を得ることができる。
　本発明では、製造する金属管の外径に対して明らかに大きい外径のサイドロールを用いることにより、単スタンドで金属帯を円筒状に成形することができつつも、表面性状の優れた小径金属管を高い効率で製造することが可能である。また、単スタンドで金属帯を円筒状に成形することにより、金属管の製造に必要な総スタンド数の大幅な削減となり、作業者によるロール交換作業や寸法調整の作業負荷を低減することが可能である。さらに、フィンロールの適切な使用により、小径金属管を安定的に製造することが可能である。
（Ａ）は本発明で用いる大径サイドロールの概略構造と、エッジの突合せ部を溶接接合する溶接機との位置関係を示す斜視図である。（Ｂ）は大径サイドロールの溝部を示す拡大図である。 外径比φ２／φ１と金属帯のエッジ部に生じる相当塑性ひずみの関係を示す図である。 本発明の小径金属管の製造に用いる製造ラインの概略図である。 エッジベンドロールの概略構造を示す断面図である。 大径サイドロールの概略構造を示す断面図である。 ２つの大径サイドロールを用いて金属帯のエッジ部を湾曲させていることを示す図である。 ２つの大径サイドロールの間で、変形中の金属帯の一部が不具合を生じている状況を示す図である。 （Ａ）はボトムロールを配置した３方ロール方式大径サイドロールの構造を示す断面図であり、（Ｂ）は２つの大径サイドロールとボトムロールの位置関係を示す拡大図である。 本発明の３方ロール方式大径サイドロールに用いられるボトムロールの設置位置を示す上面図である。 本発明の３方ロール方式大径サイドロールにて使用するボトムロールのより好ましい設置位置を示す上面図である。 本発明の３方ロール方式大径サイドロールに、第一のフィンロールを配置した４方ロール方式大径サイドロールの構造を示す断面図である。 フィンロールを１段配置した場合の金属帯の状況を説明する図である。 フィンロールを２段配置した場合の金属帯の状況を説明する図である。 大径金属管の突合せ部におけるエッジ部の形状を説明する図である。 小径金属管の突合せ部におけるエッジ部の形状を説明する図である。 スクイズロールの直前に配置される第二のフィンロールの望ましい形状を示す図である。
　ロールフォーミング法を用いた金属管の成形は、一般的に、タンデムに配置された１０段以上のロール成形スタンドによる多段成形により、緩やかに成形される。このため、製造しようとする金属管の径を変更する場合、成形スタンドに配置されたロールの全てを製造しようとする金属管の外径に対応するものに交換する必要がある。また、ロール交換には多大な労力と時間がかかるため、生産性の低下を招いてしまう。
　そこで本発明は、単スタンドにて緩やかに金属帯を円筒状に成形し、かつロール成形時に生じる金属帯のひずみを小さくする手段について見出した。以下にその詳細について説明する。
　本発明において使用する大径サイドロールについて、図１を用いて説明する。本発明における大径サイドロール４２，４４（図１（Ａ）を参照）は、製造したい金属管の外径φ１に対する成形ロールの外径φ２の比φ２／φ１が相当大きくなるように設計する。外径比φ２／φ１は１０以上、好ましくは２５以上である。
　このように外径比φ２／φ１が大きくなるように設計した大径サイドロール４２，４４は、ダイドローフォーミング法において用いられる成形ダイスに見立てることができる。つまり、本発明は、金属帯１００を円筒状に成形するに際して、多段スタンドではなく、単スタンドで成形することができる。しかし、本発明は、ダイドローフォーミング法において用いられる潤滑油を必要としない。
　なお、本発明による金属管の製造方法は、外径が２０ｍｍを下回る小径の金属管を製造するのに好適である。これは本発明による金属管の製造方法が、製造する金属管の外径に応じて外径比が相当大きい大径サイドロールが必要であることに起因する。すなわち、外径が２０ｍｍを下回る小径の金属管を製造する場合には、現実的な直径の大径サイドロールを使用することが可能であるが、外径が２０ｍｍを超える金属管を製造する場合には、相当に大きな直径の大径サイドロールを準備する必要が生じて現実的ではなく、コスト増となる点においても不利である。
　ここで、製造する金属管の外径φ１と成形ロールの外径φ２との外径比φ２／φ１の好ましい関係について説明する。製造する金属管の外径φ１に対する成形ロールの外径φ２の比である外径比φ２／φ１が大きいサイドロールを使用することにより、金属帯を緩やかにロール成形することができる。つまり、成形中に生じるひずみを小さくしながら成形することができる。
　図２は外径比φ２／φ１と金属帯のエッジ部に生じる相当塑性ひずみとの関係を示している（図２（Ａ）を参照）。外径比φ２／φ１を１０以上とすることで、特に金属帯のエッジ部から０．２５ｍｍ内側に生じるひずみがより一層小さい状態で金属帯を円筒状に成形することができる（図２（Ｂ）を参照）。さらに外径比φ２／φ１を１０以上とすることで、金属帯のエッジ部が湾曲されたときの断面形状が良好であり、かつ反りのない状態で成形することが可能である。また、金属帯の側面（図２（B）を参照）では外径比φ２／φ１が約２５のときに低位で一定となる。
　従って、外径比φ２／φ１は２５以上にすることがより好ましい。外径比の上限は特に規定する必要はないが、約８０とすることが実用的である。これは、金属帯のエッジ部に生じるひずみの低減効果が外径比φ２／φ１約８０で飽和すること、およびロール費用を考慮することにより考えられる上限である。
　単スタンドの大径サイドロール４２，４４を用いて金属帯１００を円筒状に成形するに先立ち、金属帯１００はエッジベンドロールに供給されることが好ましい。これにより、金属帯１００のエッジ部にあらかじめ曲げを与え、大径ロールにおいてエッジ部を円滑に湾曲させることが可能となる。
　本発明の製造方法について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の小径金属管の製造に用いる現実的な製造ラインの概略を示す。
　金属帯１００は、板押さえ１０で押さえられつつ、ガイド２０で金属帯１００の両エッジを揃えてエッジベンドロールスタンド３０に供給される。金属帯１００は、エッジベンドロール３４と３２により、両エッジがエッジベンドロールの側端Ｒに応じて湾曲され、続いて大径ロールスタンド４０の大径サイドロール４２，４４において円筒状に成形される。その後、金属帯１００は、フィンロール８０で金属帯１００のエッジ部の突き合わせ位置の位置精度が高められ、スクイズロールスタンド５０に供給され、溶接機１２０により突合せ部が溶接接合される。これらの工程を経て、金属帯１００から金属管７０を製造する。なお、６０は引き抜き装置である。
　エッジベンドロールスタンド３０は、図４に示すように、一対の上下ロール、つまり一方のエッジベンドロールに側端Ｒが付された凹溝を有する第一のエッジベンドロール３２と、もう一方のエッジベンドロールに側端Ｒが付された凸条を有する第二のエッジベンドロール３４とから構成される。
　金属帯１００がこのエッジベンドロールスタンド３０に供給されることにより、金属帯１００の両エッジ部がエッジベンドロールの側端Ｒに応じて湾曲される。さらに、金属帯１００は大径サイドロールスタンド４０（図１および図５を参照）に供給され、円筒状に成形される。
　大径サイドロール４２，４４における金属帯１００の円筒状への成形は、エッジベンドロールに供給された後の金属帯１００を、左右から一対の大径サイドロール４２，４４で押圧する態様で行われる（図６参照）。ここで、一方の大径サイドロール（第一の大径サイドロール４２）ともう一方の大径サイドロール（第二の大径サイドロール４４）との間に隙間（図７のＰを参照）が形成される。金属帯１００が、これらの大径サイドロール４２，４４からの押圧を受けると、上記の隙間Ｐに金属帯１００の一部が逃げ、成形される円筒形状に不具合を発生させることがある（図７を参照）。
　この金属帯１００の一部が逃げることを防止するためには、第一の大径サイドロール４２と第二の大径サイドロール４４との間に生じた隙間Ｐの位置に、いわゆる“受け部”を配置することが好ましい。
　上記“受け部”について、図８を用いて説明する。第一の大径サイドロール４２及び第二の大径サイドロール４４は、軸方向の両端部のうちいずれか一方の端部において、径方向の最も外側から内側にかけて約３０度の傾斜が形成されるようにカットされている。より詳しくは、図８に示されるように、径方向の最も外側から内側にかけて約３０度の傾斜が形成されるように第一の大径サイドロール４２の金属帯裏面側（すなわち、図８の紙面下側）がカットされているとともに、径方向の最も外側から内側にかけて約３０度の傾斜が形成されるように第二の大径サイドロール４４の金属帯裏面側（すなわち、図８の紙面下側）が約３０度の傾斜が形成されるようにカットされている。このように傾斜が形成された２つの大径サイドロール４２，４４の間に、ボトムロール９０が配置されている（図８（Ａ）を参照）。このボトムロール９０が“受け部”となる。ボトムロール９０を大径サイドロールスタンド４０に配置することにより、３方ロール方式とすることが好ましい。
　ボトムロール９０の配置について、図９および図１０を用いて説明する。ボトムロール９０の中心線Ｏ’を、第１と第２の大径サイドロール４２，４４のそれぞれの回転軸に略直交する線Ｏ（以下「直交線Ｏ」と称する）と合致するように配置した場合（図９を参照）、金属帯１００が円筒状に成形される際に不具合が発生することがある。これは、上記直交線Ｏとボトムロール９０の中心線Ｏ’とが合致していると、金属帯１００が周方向に全周を拘束される結果、ひずみが過剰に生じるためと推測される。
　また、大径サイドロール４２，４４の直交線Ｏとボトムロールの中心線Ｏ’とが合致した状態では、前述したように、金属帯１００が２つの大径サイドロール４２，４４に供給されてからボトムロール９０に支持される前に、金属帯１００の底部が下方向に滑り込み、折れ曲がる可能性がある。そして当該折れ曲がった金属帯１００の底部が、次にボトムロール９０に支持され、持ち上げられることより、再度曲げまたは曲げ戻される。これにより、金属帯１００にひずみが過剰に生じて不具合が発生するものと推測される。
　そこで、本発明ではボトムロールを大径サイドロール４２，４４の直交線Ｏを基準として、金属帯１００の進行方向（製造ラインの進行方向Ｘ）の反対側（すなわち、製造ラインの上流側）にオフセット配置する（図１０のＱを参照）。これにより金属帯１００の全周が拘束されることなく逃げ道が生じ、曲げまたは曲げ戻しによる余計な変形が少なくなり、ひずみの発生量を大幅に低減することができる。これにより、成形された金属帯１００の形状および品質が大幅に向上する。
　円筒状に成形された金属帯１００のエッジ部が突き合わされて溶接されることにより、金属管が製造される。図３に示すとおり、円筒状に成形された金属帯１００がスクイズロールスタンド５０で保持された状態で、エッジ部が突き合わされて溶接機１２０により溶接接合される。溶接法は、生産性や製造した溶接金属管の加工性の観点から、レーザ溶接法を採用することが好ましい。
　なお、溶接法はレーザ溶接法に限定されるものではなく、ティグ溶接、プラズマ溶接等のアーク溶接法を用いてもよく、その他高周波溶接法等を用いてもよい。
　レーザ溶接法に限らず、金属帯１００のエッジ部を突き合わせて溶接接合する際には、突き合わせ位置の位置決め精度が高く、製造ラインの進行方向Ｘに沿って突合せ部が一直線に伸びていることが好ましい。突き合わせ位置の位置決め精度を高くするために、本発明では大径サイドロールスタンド４０において、ボトムロール９０に加えて、突合せ部側に第一のフィンロール８０を追加した、４方ロール方式によってロール成形することが好ましい（図１１参照）。
　ところで、大径サイドロール４２，４４の金属帯表面側（すなわち、図１１の紙面において大径サイドロールの直上）にフィンロール８０を設けて金属管をロール成形しても（図１１を参照）、大径サイドロール４２，４４での成形後、スクイズロールスタンド５０に搬送されるまでの金属帯１００に周方向のねじれが生じ、溶接に不具合を生じさせることがある（例えば、図１２を参照）。これは、素材としての金属帯１００を製造ラインに送入する際の鋼帯のセンタリング位置のズレや大径サイドロールやスクイズロール等のロールセンターのズレが影響していると考えられる。しかしながら、このようなズレを手作業により調整することは困難を伴い、コスト上昇に繋がるため現実的ではない。
　そこで、本発明ではさらに、図１１に示すように、大径サイドロール４２，４４の金属帯表面側に第一のフィンロール８０を設けるだけでなく、図３に示すように、金属帯１００がスクイズロールスタンド５０に供給される直前において、スクイズロールを基準とする金属帯側とは反対の側（すなわち、スクイズロールの上側）に、第二のフィンロール８２を設けた。
　すなわち、二つのフィンロール８０、８２を同時に用いることにより、製造ラインの進行方向Ｘに沿った２箇所でエッジ部の突き合わせ位置を高精度で決定することができるので、突合せ部が一直線に伸びている状態が確保される。これにより、より安定した連続溶接が可能となる。
　さらに、金属帯１００を連続的にロール成形する場合、鋼帯の各部位に加わるひずみは一様ではなく、さまざまな要因によって偏って加わる。そのため金属帯１００のエッジ部の形状は不安定となり、エッジ部の突き合わせ位置に段違いが発生し易くなる。段差が生じるに至らない場合でも、例えば、図１５に見られるように、エッジ部の突き合わせ不良が起こりやすく、溶接することが困難となることがある。
　この現象は、製造する金属管の径が小さくなればなるほど顕著に生ずる。すなわち、図１４に見られるように、製造する金属管の径が比較的大きい場合（図１４（Ａ）を参照）には、エッジ部１１０ａとエッジ部１１０ｂとの突合せの形状はＩ型になり（図１４（Ｂ）を参照）、問題なく突き合わせて溶接することが可能である。しかし、製造する金属管の径が小さくなる（図１５（Ａ）を参照）と、図１５（Ｂ）に見られるように、エッジ部１１０ｃとエッジ部１１０ｄとの突き合わせ位置の形状がＶ型になり、溶接不良を起こす原因となる。
　そこで、本発明ではさらに、鋼帯がスクイズロールスタンド５０に供給される直前において、スクイズロールを基準とする金属帯１００の側とは反対の側（すなわち、スクイズロールの上側）に、第二のフィンロール８２を配置した（図１６を参照）。この第二のフィンロール８２は、具体的には、フィン８２ａと、製造する金属管の半径よりも大きい曲率半径を有する形状の押圧面８８とを備えたものである。この第二のフィンロール８２を用いることにより、フィンが突合せ部の位置を次の溶接のために好ましい位置に正確に位置決めするとともに、凹面により金属帯１００のエッジ部を押圧して当該エッジ部の突き合わせ位置の形状を矯正することができる。
　実施例１；
　１８Ｃｒ－１Ｍｏ－Ｔｉ－低炭素低窒素の組成を有する板厚０．５ｍｍのフェライト系ステンレス鋼帯を素材として、外径φ６．５ｍｍ（φ１）の金属管を製造した事例を紹介する。
　製造ラインは、図３に記載したものを使用した。エッジベンドロールは、図４に示す形状のロールを使用した。大径サイドロール４２，４４は、図５、図７に示す形状（φ２＝３００ｍｍ、外径比φ２／φ１＝４６）のものを使用した。ボトムロールは外径６２ｍｍのものを用い、大径サイドロールのオフセットＱは、中心線を基準にして製造ラインの上流方向に０ｍｍの場合と、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍおよび２０ｍｍとした。なお、フィンロールは、第一のフィンロール８０を大径サイドロール４２，４４の金属帯表面側（すなわち、大径サイドロール４２，４４の上側）に配置し、第二のフィンロール８２についてはスクイズロールスタンド５０の直前の位置には配置しなかった。
　ライン速度が４ｍ／ｍｉｎとなる条件で前記素材を通板し、スクイズロール上で出力約９００Ｗ、ビーム径０．６ｍｍの条件でファイバーレーザ溶接して金属管を製造した。潤滑剤は使用しなかった。その結果、オフセットＱが０ｍｍの場合は、得られた金属管の外面には疵が認められ、真円度も不良であった。それに対して、オフセットを設定した場合は、いずれのオフセット量においても外面に疵がなく、良好な真円度の金属管を製造することができた。
　実施例２；
　次に１６．５Ｃｒ－Ｔｉ－低炭素低窒素の組成を有する板厚０．３ｍｍのフェライト系ステンレス鋼帯を素材として外径φ３．７ｍｍ（φ１）の金属管を製造した事例を紹介する。
　製造ラインは、図３に記載したものを使用した。エッジベンドロールは、φ１００ｍｍのものを用いた。大径サイドロール４２，４４は、φ２が１００ｍｍのものを用いた場合と、３００ｍｍのものを用いた場合とで行った。外径比φ２／φ１は、それぞれ２７、８１となる。外径６２ｍｍのボトムロールを用い、大径サイドロール４２，４４の直交線Ｏを基準として、オフセットＱを金属帯１００の進行方向の上流側に、それぞれ０ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍおよび２０ｍｍの８通りとした。ライン速度４ｍ／ｍｉｎ、ファイバーレーザ出力約５００Ｗ、ビーム径０．６ｍｍの条件で金属管を製造した。潤滑剤は使用しなかった。
　なお、フィンロールは、第一のフィンロール８０を大径サイドロール４２，４４の上側に配置し、第二のフィンロール８２についてはスクイズロールスタンド５０の直前の位置には配置しなかった。その結果、外径比φ２／φ１が２７の場合も８１の場合も、オフセットＱが０ｍｍの場合は、得られた金属管の外面には疵が認められ、真円度も不良であった。オフセットＱを設定した場合は、いずれのオフセット量においても外面に疵がなく、良好な真円度の金属管を製造することができた。
　実施例３；
　また、同じく１６．５Ｃｒ－Ｔｉ－低炭素低窒素の組成を有する板厚０．３ｍｍのフェライト系ステンレス鋼帯を素材として、外径φ６．５ｍｍ（φ１）の金属管を製造した事例を紹介する。
　製造ライン、エッジベンドロール、大径サイドロール４２，４４およびボトムロールは、上記実施例１と同じものを使用した。すなわち外径比φ２／φ１は４６である。
　なお、この実施例３では、ボトムロールのオフセットＱを、大径サイドロール４２，４４の直交線Ｏを基準として、金属帯１００の進行方向の上流側に０ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍ、１８mmおよび２０ｍｍの８種とした。また、いずれの場合も大径サイドロール４２，４４の上側にフィンロール８０を配置するとともに、この実施例３では、スクイズロールスタンド５０の直前において、スクイズロールを基準とする金属帯１００の側とは反対の側（すなわち、スクイズロールの上側）にも、フィンロール８２を設置した。このスクイズロールスタンド５０の直前上側のフィンロール８２は、押圧面の曲率半径が５ｍｍおよび１０ｍｍの２種類を用いた。これにより、合計１６種の金属管の製造を行った。潤滑剤は使用しなかった。
　そして、ライン速度が１０ｍ／ｍｉｎとなる条件で前記素材鋼帯を通板し、スクイズロール上で出力約１５００Ｗ、ビーム径０．６ｍｍの条件でファイバーレーザ溶接を行った。
　上記の各製造条件において、オフセットＱが０ｍｍの場合は、得られた金属管の外面には疵が認められ、真円度も不良であった。オフセットＱを設定した場合は、いずれのオフセット量においても外面に疵がなく、良好な真円度の金属管を製造することができた。
　実施例４；
　また、同じく１６．５Ｃｒ－Ｔｉ－低炭素低窒素の組成を有する板厚０．５ｍｍのフェライト系ステンレス鋼帯の両面にアルミめっきを施した材料を素材として、外径φ６．５ｍｍ（φ１）の金属管を製造した。
　製造ライン、エッジベンドロール、大径サイドロールおよびボトムロールは、上記実施例１と同じものを使用した。すなわち外径比φ２／φ１は４６である。
　なお、この実施例４では、ボトムロールのオフセットＱを、大径サイドロール４２，４４の直交線Ｏを基準として、金属帯１００の進行方向の上流側に３ｍｍ，５ｍｍ、７ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、とした。フィンロールは、大径サイドロール４２，４４の上側にのみ設置し、スクイズロールスタンド５０の直前上側には設置しなかった。
　そして、ライン速度が２ｍ／ｍｉｎ、スクイズロール上で出力約５８０Ｗ、ビーム径０．６ｍｍの条件でファイバーレーザ溶接を行った。
　その結果、上記のアルミめっきされたステンレス鋼帯を素材鋼帯として、上記の各製造条件において、どのオフセット量においても外面に疵がなく、良好な真円度の金属管を製造することができた。
　１０　板押さえ
　２０　ガイド
　３０　エッジベンドロールスタンド
　３２　第一のエッジベンドロール
　３４　第二のエッジベンドロール
　４０　大径サイドロールスタンド
　４２　第一の大径サイドロール
　４２ａ　第一の大径サイドロールの溝部
　４４　第二の大径サイドロール
　４４ａ　第二の大径サイドロールの溝部
　５０　スクイズロールスタンド
　６０　引抜き装置
　７０　金属管
　７０ａ　大径金属管
　７０ｂ　小径金属管
　８０　第一のフィンロール
　８２　第二のフィンロール
　８２ａ　フィン
　８８　押圧面
　９０　ボトムロール
　１００　金属帯
　１１０ａ　エッジ部
　１１０ｂ　エッジ部
　１１０ｃ　エッジ部
　１１０ｄ　エッジ部
　１２０　溶接装置
　Ｏ　直交線
　Ｏ’　ボトムロールの中心線
　Ｐ　２つの大径サイドロール間に生じた隙間
　Ｑ　オフセット
　Ｘ　製造ラインの進行方向

Claims (16)

  1. 　製造する金属管の外径φ１とロールの外径φ２との外径比φ２／φ１が少なくとも１０以上である大径サイドロールを用い、
    　前記大径サイドロールが、少なくとも第一の大径サイドロールと第二の大径サイドロールとからなり、
    　前記大径サイドロールに金属帯が供給され、当該金属帯が円筒状に形成された後に、当該金属帯のエッジ部が溶接接合される
    　ことを特徴とする金属管の製造方法。
  2. 　前記外径比φ２／φ１が２５以上である大径サイドロールを使用する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の金属管の製造方法。
  3. 　前記大径サイドロールに金属帯が供給される前に、エッジベンドロールによってあらかじめ当該金属帯のエッジ部が湾曲される
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属管の製造方法。
  4. 　前記第一の大径サイドロールと、前記第二の大径サイドロールと、ボトムロールとが、３方ロール方式にて配置されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の金属管の製造方法。
  5. 　前記ボトムロールは、前記第一の大径サイドロールおよび前記第二の大径サイドロールの金属帯裏面側で、かつ前記第一の大径サイドロールおよび前記第二の大径サイドロールの回転軸を結ぶ直線を基準として、前記金属帯の供給方向とは反対側にオフセット配置される
    　ことを特徴とする請求項４に記載の金属管の製造方法。
  6. 　前記第一の大径サイドロールおよび前記第二の大径サイドロールの金属帯表面側に、少なくとも１つのフィンロールが配置される
    　ことを特徴とする請求項１、４又は５に記載の金属管の製造方法。
  7. 　前記金属帯が円筒状に形成された後に当該金属帯のエッジ部を溶接接合するスクイズロールを基準とする金属帯側とは反対の側に、少なくとも１つのフィンロールが配置される
    　ことを特徴とする請求項１、４又は５に記載の金属管の製造方法。
  8. 　前記スクイズロールを基準とする金属帯側とは反対の側に配置されるフィンロールが、
    　フィンと、製造する管の半径よりも大きな曲率半径を有する押圧面とを備えたものであり、当該押圧面が金属帯のエッジ部を押圧しながら当該エッジ部の形状を矯正する
    　ことを特徴とする請求項７に記載の金属管の製造方法。
  9. 　製造する金属管の外径φ１とロールの外径φ２との外径比φ２／φ１が少なくとも１０以上である大径サイドロールが備えられ、
    　前記大径サイドロールが、少なくとも第一の大径サイドロールと第二の大径サイドロールとからなり、
    　前記大径サイドロールの下流側にスクイズロールおよび溶接機器がさらに備えられている
    　ことを特徴とする金属管の製造装置。
  10. 　前記外径比φ２／φ１が２５以上である大径サイドロールを使用する
    　ことを特徴とする請求項９に記載の金属管の製造方法。
  11. 　前記大径サイドロールに金属帯が供給される前に、金属帯のエッジに曲げを加えるエッジベンドロールが配置されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の金属管の製造方法。
  12. 　前記第一の大径サイドロールと、前記第二の大径サイドロールと、ボトムロールとが、３方ロール方式にて配置されている
    　ことを特徴とする請求項９に記載の金属管の製造装置。
  13. 　前記ボトムロールは、前記前記第一の大径サイドロールおよび前記第二の大径サイドロールの回転軸を結ぶ直線を基準として、前記金属帯の供給方向とは反対側にオフセット配置される
    　ことを特徴とする請求項１２に記載の金属管の製造装置。
  14. 　前記第一の大径サイドロールと前記第二の大径サイドロールの金属帯表面側に、少なくとも１つのフィンロールが配置される
    　ことを特徴とする請求項９、１２又は１３に記載の金属管の製造装置。
  15. 　前記金属帯が円筒状に形成された後に当該金属帯のエッジ部を溶接接合するスクイズロールを基準とする金属帯側とは反対の側に、少なくとも１つのフィンロールが配置される
    　ことを特徴とする請求項９、１２又は１３に記載の金属管の製造装置。
  16. 　前記スクイズロールを基準とする金属帯側とは反対の側に配置されるフィンロールが、
    　フィンと、製造する管の半径よりも大きな曲率半径を有する押圧面とを備えたものであり、当該押圧面が金属帯のエッジ部を押圧しながら当該エッジ部の形状を矯正する
    　ことを特徴とする請求項１５に記載の金属管の製造装置。
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