JP5998941B2 - 差厚鋼板の製造方法および差厚形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、差厚鋼板の製造方法および差厚形成装置に関するものである。

鋼板の長手方向で板厚差を設けたテーラードブランクと呼ばれる差厚鋼板の製造方法として、従来、所定箇所で板材を重ねて溶接を行う手法が広く採用されてきた。しかし、特に、複雑形状の差厚鋼板等であって複数個所での溶接が必要となる場合、溶接に手間とコストがかかるという欠点があった。

これに対し、近年、溶接によらず差厚鋼板を製造する技術として、圧延機のロールギャップを変えながら板厚に変化をつけていく技術（例えば、特許文献１）も開示されている。

しかし、圧延機のロールギャップを変えながら板厚に変化をつけていくためには、複雑なロールギャップ制御が必要になる問題があった。

特開２００６−２７２４３８号公報

本発明の目的は前記を解決し、溶接によらず、かつ、複雑なロールギャップ制御を行うことなく、差厚鋼板を製造する技術を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明の差厚鋼板の製造方法は、帯板を連続的に送りながら、多数段に配置された成形用ロールによって徐々に曲げ成形を行い、断面が略円形の断面略円形材を形成するロール成形工程と、前記断面略円形材の端部を溶接することなく、固定ダイスと長手方向で径の異なるマンドレルとから構成される差厚形成装置に搬送する工程と、固定ダイスの内部でマンドレルの抜き差しにより断面略円形材の長手方向に差厚を形成する工程と、前記断面略円形材の曲げを解消して帯板とすべく、先のロール成形工程で加えられた曲げを解消する曲げ戻し成形工程を有することを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の厚鋼板の製造方法に用いる差厚形成装置であって、マンドレルを駆動するマンドレル駆動手段が、マンドレルの上方で、前記断面略円形材の外部に設置され、マンドレルとマンドレル駆動手段は、前記断面略円形材の端部に形成される空隙に配置される板材により連結されることを特徴とするものである。

本発明に係る差厚鋼板の製造方法は、帯板を連続的に送りながら曲げ成形を行った後、その端部を溶接することなく、固定ダイスと長手方向で径の異なるマンドレルとから構成される差厚形成装置に送り、ここで、固定ダイスの内部でマンドレルの抜き差しにより断面略円形材の長手方向に差厚を形成した後、曲げ戻し成形を行うことにより、溶接や複雑なロールギャップ制御を行うことなく差厚鋼板を連続的に製造することができる。すなわち、本発明によれば、従来法に比べて、低コストかつ簡易な装置構成で差厚鋼板を製造することができる。

本発明の差厚鋼板の製造方法の前工程（I〜III）の説明図である。 差厚形成装置の垂直断面図である。 成形後の差厚鋼板略図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１、図２において、１は帯板、２は成形用ロール、３はマンドレル、４はマンドレル駆動手段、５は板材、６は固定ダイス、７はロール成形後に断面略円形材の端部に形成される空隙を示している。

本発明の差厚鋼板の製造方法は、断面略円形材を形成するロール成形工程（以下、（I）工程）と、断面略円形材の端部を溶接することなく差厚形成装置に搬送する工程（以下、（II）工程）と、差厚形成装置で断面略円形材の長手方向に差厚を形成する工程（以下、（III）工程）と、先のロール成形工程で加えられた曲げを解消する曲げ戻し成形工程（以下、（IV）工程）を有する。

（I）工程では、帯板を連続的に送りながら、多数段に配置された成形用ロールによって徐々に曲げ成形を行い、断面が略円形の断面略円形材を形成する。成形用ロールは、一般に電縫鋼管の製造に使用されるものを使用すればよい。電縫鋼管の製造ラインでは、断面が略円形の断面略円形材を形成後、端部を突き合わせて溶接して管体とする工程が設けられるが、本発明では、断面略円形材は端部を突き合わせて溶接することなく次工程へと搬送される。

（II）工程では、前記断面略円形材の端部を溶接することなく、固定ダイス６と長手方向で径の異なるマンドレル３とから構成される差厚形成装置に搬送する。

図２に示すように、ダイスは、鋼材の搬送方向側に口径を絞り込んだ絞口部１０を有し、マンドレル３は、太径部８と細径部９を有している。薄肉部の製造時には、ダイスの絞口部１０にマンドレル太径部８が配置され、厚肉部の製造時には、ダイスの絞口部１０にマンドレル細径部９が配置される。

マンドレル３を駆動するマンドレル駆動手段４は、マンドレル３の上方で、前記断面略円形材の外部に設置され、マンドレル３とマンドレル駆動手段４は、前記断面略円形材の端部に形成される空隙７に配置される板材５により連結されている。

（III）工程では、所望の差厚を形成するように、固定ダイスの内部でマンドレルの抜き差しを行って、断面略円形材の長手方向に差厚を形成する。

（IV）工程では、断面略円形材の曲げを解消して帯板とすべく、先のロール成形工程で加えられた曲げを解消する曲げ戻し成形を行う。具体的手段は特に限定されないが、例えば、（I）工程のロール成形工程と同様に多数段のロールにより徐々に曲げ戻しを行う設備、あるいは、ガイドレールによって強制的に曲げ戻しを行う設備を用いることができる。

得られた差厚鋼板は厚板部１１、薄板部１２、除変部１３を所有し、長手方向に板厚が変化したものであるため、適当な長さに切断すれば部位によって板厚の異なるテーラードブランクとなる。本発明によればマンドレルの位置を変更するだけで、様々な板厚分布を持つ差厚鋼板の連続生産が可能であり、テーラードブランクの製造コストを引き下げることができる。

本発明を、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。今回製造する長手方向に差厚部をもつ鋼板サイズは厚板部１１３ｍｍ、薄板部１２２ｍｍ、幅１８０ｍｍとし、厚板部１１の長さを５００ｍｍ、薄板部１２の長さを３００ｍｍ、除変部１３の長さを２００ｍｍとする。

図１に示すようにして、差厚鋼板を製造した。すなわち、板厚ｔ=３．０ｍｍ、板幅Ｗ＝２１０ｍｍ、長さＬ＝５０００ｍｍの４４０ＭＰａ級熱延鋼板１に対し、ロール成形工程である（I）工程により、半径３５ｍｍ（直径７０ｍｍ）の略円形の断面をもつ成形体を形成する。

今回用いたロール成形スタンドは、入側から上下のＵ曲げロール、左右・上下から板材１に曲率を与えるベンディングロールを２段、上下ロールにより形状を略半円形へ成形するサイジングロールを３段設けた。ロールの材質はＳＫＤ６１とし、クロムメッキを施してある。また、成形速度は５ｍ／分で加工しており、潤滑材等は使用していない。

この略円形の断面をもつ成形体は、上部に１０ｍｍ程度の空隙７を設け、差厚工程である（III）工程へ挿入される。この際、差厚工程にてマンドレル３を駆動させる入側の板材５の板厚を１０ｍｍとすることで、空隙７である１０ｍｍを安定して得ることができる。

次いで、差厚工程である（III）工程においては、図２に示すように、略円形の断面をもつ成形体を、固定ダイス６及び可動式のマンドレル３の間に挿入し、マンドレルを長手方向に駆動することにより、略円形の断面をもつ差圧鋼板が得られる。固定ダイスの内径は入側で半径３５ｍｍ（直径７０ｍｍ）、５０ｍｍの除変区間を設けたのち、出側で半径３０ｍｍ（直径６０ｍｍ）とした。またマンドレルの太径部８は半径２８ｍｍ（直径５６ｍｍ）、細径部は半径２５ｍｍ（直径５０ｍｍ）とした。

厚板部成形時は図２に示すように、マンドレル３を固定ダイス６から装置入側に移動させ、マンドレル３の板材内面に接触しない状態を保持する。その後、５００ｍｍ長手に移動したところで、マンドレル３を装置出側方向に速度１０ｍｍ／秒で移動させることで除変部１３を成形し、その後図２の薄板部製造時の位置まで駆動させたのち、静止・保持することで、薄板部１２を成形する。

上記の動作を繰り返すことで、略円形の差厚鋼板が得られる。その後、これらをロールもしくはダイスで平坦化し、所定の長さである１０００ｍｍに切断することで、図３に示す差厚鋼板が得られた。

１ 帯板
２ 成形用ロール
３ マンドレル
４ マンドレル駆動手段
５ 板材
６ 固定ダイス
７ 空隙
８ 太径部
９ 細径部
１０ 絞口部
１１ 厚板部
１２ 薄板部
１３ 除変部

Claims (2)

1. 帯板を連続的に送りながら、多数段に配置された成形用ロールによって徐々に曲げ成形を行い、断面が略円形の断面略円形材を形成するロール成形工程と、
   前記断面略円形材の端部を溶接することなく、固定ダイスと長手方向で径の異なるマンドレルとから構成される差厚形成装置に搬送する工程と、
   固定ダイスの内部でマンドレルの抜き差しにより断面略円形材の長手方向に差厚を形成する工程と、
   前記断面略円形材の曲げを解消して帯板とすべく、先のロール成形工程で加えられた曲げを解消する曲げ戻し成形工程を有することを特徴とする差厚鋼板の製造方法。
2. 請求項１記載の厚鋼板の製造方法に用いる差厚形成装置であって、
   マンドレルを駆動するマンドレル駆動手段が、マンドレルの上方で、前記断面略円形材の外部に設置され、
   マンドレルとマンドレル駆動手段は、前記断面略円形材の端部に形成される空隙に配置される板材により連結されることを特徴とする差厚形成装置。

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