JP6011241B2 - Tapered segment for UOE steel pipe expansion machine - Google Patents
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本発明は、主に厚鋼板を成形し鋼管形状とした後、管軸方向に板端部を溶接して製造した溶接鋼管(UOE鋼管)に対し、溶接部の歪を除去すると共に管の形状を整える(主に真円度の向上、偏心の低減、曲がりの矯正)拡管の工程で使用する拡管装置(UOE鋼管拡管機)のテーパセグメントに関するものである。 The present invention mainly removes the distortion of the welded portion of the welded steel pipe (UOE steel pipe) manufactured by welding the plate end in the pipe axis direction after forming a thick steel plate into a steel pipe shape. It is related with the taper segment of the pipe expansion apparatus (UOE steel pipe expansion machine) used in the pipe expansion process (mainly improving roundness, reducing eccentricity, correcting bending).
鋼板を成形し、管軸方向に板端部を溶接して製造される溶接鋼管は、鋼板の成形時および溶接施工時に生じる歪等に起因して形状がいびつになっている。このいびつな形状を整える目的で鋼管を溶接後、拡管の工程を経て商品が製造される。 A welded steel pipe manufactured by forming a steel plate and welding the plate end in the tube axis direction has an irregular shape due to distortion or the like that occurs during the forming of the steel plate and during welding. After the steel pipe is welded for the purpose of adjusting this irregular shape, a product is manufactured through a pipe expanding process.
主に厚鋼板を素材として製造される溶接鋼管(UOE鋼管)では、拡管で形状を整える(主に真円度の向上、偏心の低減、曲がりの矯正)ことが主体となっている。なお、UOE鋼管の一般的な拡管は、径を約1%広げることが多い。 In welded steel pipes (UOE steel pipes) that are mainly manufactured from thick steel plates, the shape is mainly adjusted by pipe expansion (mainly improving roundness, reducing eccentricity, and correcting bending). In general, UOE steel pipes are generally expanded by about 1% in diameter.
このような、UOE鋼管の拡管工程で使用するUOE鋼管拡管機(以下、単に「拡管機」ともいう)10は、一例として、図1に側面図、図2に図1の部分拡大図(縦断面図)を示すように、固定配置されたブーム11と、ブーム11中を長手方向に移動するプルロッド12と、プルロッド12の先端に取り付けられていて外周面が長手方向にテーパ形状になっているコーン13と、そのコーン13の外周面に当接するように内周面が長手方向にテーパ形状になっておりブーム11の先端に連結部材16を介して連結されていてプルロッド12の長手方向後方への移動によるコーン13の長手方向への移動によって拡径するテーパセグメント14と、テーパセグメント14の拡径によって拡径するダイス15を備えている。
As an example, a UOE steel pipe expansion machine (hereinafter also simply referred to as “a pipe expansion machine”) 10 used in the UOE steel pipe expansion process is shown in FIG. 1 as a side view and FIG. 2 as a partial enlarged view of FIG. As shown in FIG. 2, the boom 11 that is fixedly disposed, the
これによって、この拡管機10では、ブーム11の中にあるプルロッド12を後方(図1中の右方向)に引くことによって、コーン13が後方に引っ張られ、内周面が長手方向にテーパ形状になっているテーパセグメント14が拡がり、テーパセグメント14の外側にあるダイス15が拡径し、UOE鋼管1を内側から押し広げて拡管するようになる。
Thereby, in this pipe expander 10, by pulling the
なお、テーパセグメント14とダイス15が一体になっている場合があるので、その場合には、その一体になったものをテーパセグメントと呼ぶことにする。
Since the
そして、この拡管機10による拡管の際には、図2に示すように、コーン13がプルロッド12に引っ張られ、相対的にテーパセグメント14がコーン13の外周面を長手方向にスライド(摺動)することになるので、コーン13とテーパセグメント14との間の摺動抵抗(摩擦)を軽減することが拡管効率等の面から好ましい。
When the tube is expanded by the tube expander 10, as shown in FIG. 2, the
そこで、コーン13とテーパセグメント14との間の摺動抵抗(摩擦)を軽減するために、以下のような技術が提案されている。
In order to reduce the sliding resistance (friction) between the
すなわち、特許文献1には、噴射ノズルから摺動面に潤滑油を噴射・塗油して摩擦を低減する方法が提案されている。また、特許文献2には、コーン部とテーパセグメント部の接触部に摩耗皮膜を配置する方法が提案されている。また、特許文献3には、テーパセグメント部の材質を耐摩耗性に優れた材料とする方法が提案されている。
That is,
しかしながら、本発明者が上記の先行技術(特許文献1〜3)の効果を調査したところ、必ずしも、コーンとテーパセグメントとの間の摺動抵抗を充分に低減できないことが判明した。
However, when the present inventor investigated the effects of the above prior art (
そこで、本発明者は、その原因について検討した結果、コーンとテーパセグメントとの間で以下のような問題が生じていることを解明した。 Therefore, as a result of examining the cause, the present inventor has clarified that the following problem occurs between the cone and the taper segment.
すなわち、前述したように、UOE鋼管1を拡管機10で拡管する際には、コーン13がプルロッド12に引っ張られ、相対的にテーパセグメント14がコーン13の外周面を長手方向にスライド(摺動)することになるが、その際に、図3(a)、(b)に示すように、テーパセグメント14先端部(コーン13底面側)の内周面側の角部14aがコーン13の外周面と強く接触し、この時の摩擦によりコーン13が発熱する。そして、コーン13が発熱すると、コーン13とテーパセグメント14の間の摺動面における潤滑油の性能が低下し、摺動面に焼付が発生して摩擦係数が増大し、プルロッド12を引っ張る力(引き力)を増加する必要が生じて、拡管能率が低下することになる。
That is, as described above, when the UOE
これに対して、先行技術(特許文献1〜3)は、コーン13の外周面とテーパセグメント14の内周面との全体的な摺動抵抗を低減するものであり、上記のような、コーン13の外周面とテーパセグメント14先端部の内周面側角部14aとの局所的な摺動抵抗(接触抵抗)の低減にはほとんど効果がなく、この問題を解決することができない。
On the other hand, the prior art (
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、UOE鋼管を拡管する際に使用するUOE鋼管拡管機において、コーンの外周面とテーパセグメント先端部の内周面側角部との局所的な摺動抵抗(接触抵抗)を的確に低減することが可能になるUOE鋼管拡管機用テーパセグメントを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above. In the UOE steel pipe expansion machine used when expanding the UOE steel pipe, the outer peripheral surface of the cone and the inner peripheral surface side corner of the tip of the tapered segment are provided. It is an object of the present invention to provide a taper segment for a UOE steel pipe expansion machine that can accurately reduce the local sliding resistance (contact resistance).
本発明者は上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、コーン外周面に接触するテーパセグメント先端部の内周面側角部を面取りすることによって、コーン外周面とテーパセグメント先端部に接触応力(接触抵抗)が作用し始める際の摩擦を低減し、摺動面の焼付きを防止し、摩擦力低減による拡管能率の向上を図ることができることを見出した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors contacted the cone outer peripheral surface and the taper segment tip by chamfering the inner peripheral surface side corner of the taper segment tip contacting the cone outer periphery. It has been found that the friction when stress (contact resistance) begins to act can be reduced, seizure of the sliding surface can be prevented, and the pipe expansion efficiency can be improved by reducing the frictional force.
本発明は上記の着想と知見に基づいており、以下の特徴を有している。 The present invention is based on the above idea and knowledge and has the following features.
[1]UOE鋼管を拡管する際に使用されるUOE鋼管拡管機に用いられ、コーンの外周面に当接するように内周面が長手方向にテーパ形状になっているUOE鋼管拡管機用テーパセグメントであって、その先端部の内周面側の角部が面取りされていることを特徴とするUOE鋼管拡管機用テーパセグメント。 [1] A taper segment for a UOE steel pipe expander that is used in a UOE steel pipe expander used for expanding a UOE steel pipe, and whose inner peripheral surface is tapered in the longitudinal direction so as to contact the outer peripheral surface of the cone. A tapered segment for a UOE steel pipe expansion machine, characterized in that a corner portion on the inner peripheral surface side of the tip portion is chamfered.
[2]前記面取りは、丸面取りであり、その曲率半径Rが50mm〜150mmであることを特徴とする前記[1]に記載のUOE鋼管拡管機用テーパセグメント。 [2] The taper segment for a UOE steel pipe expansion machine as set forth in [1], wherein the chamfer is a round chamfer, and a radius of curvature R is 50 mm to 150 mm.
[3]前記[1]または[2]に記載のUOE鋼管拡管機用テーパセグメントを備えていることを特徴とするUOE鋼管拡管機。 [3] A UOE steel pipe expansion machine comprising the taper segment for the UOE steel pipe expansion machine according to [1] or [2].
本発明によれば、UOE鋼管を拡管する際に使用するUOE鋼管拡管機において、コーンの外周面とテーパセグメント先端部の内周面側角部との局所的な摺動抵抗(接触抵抗)を的確に低減することが可能になる。その結果、コーンとテーパセグメントとの摺動面の焼付が防止されるようになり、プルロッドの引き力を増加する必要がなくなって、拡管能率の向上を図ることが可能になるとともに、コーンおよびテーパセグメントの寿命延長も可能になる。 According to the present invention, in the UOE steel pipe expansion machine used when expanding the UOE steel pipe, the local sliding resistance (contact resistance) between the outer peripheral surface of the cone and the inner peripheral surface side corner of the tapered segment tip is obtained. It becomes possible to reduce accurately. As a result, seizure of the sliding surface between the cone and the taper segment is prevented, and it becomes unnecessary to increase the pulling force of the pull rod, so that it is possible to improve the tube expansion efficiency, and the cone and taper. The life of the segment can be extended.
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の一実施形態において対象としたUOE鋼管拡管機は、前述の図1、図2に示したUOE鋼管拡管機10である。したがって、ここでは、そのUOE鋼管拡管機10の構成・構造の説明は省略する。 First, the UOE steel pipe expansion machine targeted in the embodiment of the present invention is the UOE steel pipe expansion machine 10 shown in FIGS. 1 and 2 described above. Therefore, description of the structure and structure of the UOE steel pipe expansion machine 10 is omitted here.
そして、本発明の一実施形態においては、図4(a)、(b)に示すように、コーン13の外周面に当接するように内周面が長手方向にテーパ形状になっているテーパセグメント14の先端部の内周面側角部14aが面取り(丸面取り)されている。
And in one Embodiment of this invention, as shown to Fig.4 (a), (b), the taper segment whose inner peripheral surface is a taper shape in the longitudinal direction so that it may contact | abut to the outer peripheral surface of the
これによって、この実施形態では、コーン13外周面とテーパセグメント14先端部に接触応力(接触抵抗)が作用し始める際の摩擦が低減し、コーン13とテーパセグメント14との摺動面の焼付が防止されるようになり、プルロッド12の引き力を増加する必要がなくなって、拡管能率の向上を図ることが可能になるとともに、コーン13およびテータセグメント14の寿命延長も可能になる。
As a result, in this embodiment, friction when contact stress (contact resistance) starts to act on the outer peripheral surface of the
そして、内周面側角部14aの丸面取りの曲率半径Rについては、Rが極端に小さいと面取りの効果が少ないし、逆にRがある程度大きくなると面取りの効果が減少する。各種条件における検討の結果、50mm≦R≦150mmとするのが好適であった。そして、R=100mmの時に面取りの効果が最大となった。
As for the rounded chamfering curvature radius R of the inner peripheral surface
なお、図4(a)、(b)では、内周面側角部14aの面取りは丸面取りになっているが、角面取りであってもよい。
In FIGS. 4A and 4B, the chamfering of the inner peripheral
本発明の実施例1として、図1に示したUOE鋼管拡管機を用いてUOE鋼管の拡管を行った。 As Example 1 of the present invention, the UOE steel pipe was expanded using the UOE steel pipe expansion machine shown in FIG.
その際に、本発明例1として、図4に示した本発明の一実施形態に係るテーパセグメントを用いて、UOE鋼管の拡管を行った。なお、テーパセグメント先端部の内周面側角部における丸面取りの曲率半径Rは100mmとした。 At that time, as Example 1 of the present invention, the UOE steel pipe was expanded using the tapered segment according to the embodiment of the present invention shown in FIG. In addition, the curvature radius R of the round chamfering in the corner | angular part of the internal peripheral surface side of a taper segment front-end | tip part was 100 mm.
また、比較のために、従来例1として、図3に示した従来のテーパセグメントを用いて、UOE鋼管の拡管を行った。 For comparison, as a conventional example 1, the UOE steel pipe was expanded using the conventional tapered segment shown in FIG.
そして、従来例1と本発明例1におけるコーンの温度とプルロッドの引き力の時間的推移をそれぞれ図5と図6に示す。 The temporal transitions of the cone temperature and pull rod pull force in Conventional Example 1 and Invention Example 1 are shown in FIGS. 5 and 6, respectively.
まず、従来例1では、図5に示すように、コーン温度は48〜80℃で推移し、プルロッド引き力は160〜210kgf/cm2で推移している。 First, in Conventional Example 1, as shown in FIG. 5, the cone temperature changes at 48 to 80 ° C., and the pull rod pulling force changes at 160 to 210 kgf / cm 2 .
これに対して、本発明例1では、図6に示すように、コーン温度は50℃以下に低下しているとともに、プルロッド引き力は98〜105kgf/cm2に低減している。 On the other hand, in Example 1 of the present invention, as shown in FIG. 6, the cone temperature is lowered to 50 ° C. or lower, and the pulling force of the pull rod is reduced to 98 to 105 kgf / cm 2 .
これによって、本発明においては、コーン温度の上昇抑制と摩擦力の低減によるプルロッド引き力の低減が達成されることが明確になった。 As a result, in the present invention, it has become clear that the pull rod pulling force can be reduced by suppressing the increase in cone temperature and reducing the frictional force.
本発明の実施例2として、図1に示したUOE鋼管拡管機を用いて、外径20〜56インチ(508〜1422.4mm)、管厚0.5〜2インチ(12.7〜50.8mm)のUOE鋼管の拡管を実施した。 As Example 2 of the present invention, using the UOE steel pipe expansion machine shown in FIG. 1, the outer diameter is 20 to 56 inches (508 to 1422.4 mm), and the tube thickness is 0.5 to 2 inches (12.7 to 50.mm). 8 mm) UOE steel pipe was expanded.
その際に、本発明例2として、図4に示した本発明の一実施形態に係るテーパセグメントを用いて、UOE鋼管の拡管を行った。なお、テーパセグメント先端部の内周面側角部における丸面取りの曲率半径Rは100mmとした。 At that time, as Example 2 of the present invention, the UOE steel pipe was expanded using the tapered segment according to the embodiment of the present invention shown in FIG. In addition, the curvature radius R of the round chamfering in the corner | angular part of the internal peripheral surface side of a taper segment front-end | tip part was 100 mm.
また、比較のために、従来例2として、図3に示した従来のテーパセグメントを用いて、UOE鋼管の拡管を行った。 For comparison, as a conventional example 2, the UOE steel pipe was expanded using the conventional tapered segment shown in FIG.
その結果、従来例2では、コーンとテーパセグメントとの間の摩擦係数の測定結果が0.12であり、拡管能率が8.2本/hrであったのに対して、本発明例2では、コーンとテーパセグメントとの間の摩擦係数の測定結果が0.02に低減し、拡管能率が12.2本/hrに向上した。 As a result, in the conventional example 2, the measurement result of the friction coefficient between the cone and the taper segment was 0.12, and the tube expansion efficiency was 8.2 / hr, whereas in the present invention example 2, The measurement result of the coefficient of friction between the cone and the taper segment was reduced to 0.02, and the tube expansion efficiency was improved to 12.2 lines / hr.
これによって、本発明の有効性が確認された。 This confirmed the effectiveness of the present invention.
本発明は、鋼板を溶接して製造した溶接鋼管の拡管設備に幅広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to a pipe expansion facility for welded steel pipes manufactured by welding steel plates.
1 UOE鋼管
10 UOE鋼管拡管機
11 ブーム
12 プルロッド
13 コーン
14 テーパセグメント
14a テーパセグメント先端部の内周面側角部
15 ダイス
16 連結部材
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記面取りは、丸面取りであり、その曲率半径Rが50mm〜150mmであることを特徴とするUOE鋼管拡管機用テーパセグメント。 A taper segment for a UOE steel pipe expander that is used in a UOE steel pipe expander used for expanding a UOE steel pipe, and whose inner peripheral surface is tapered in the longitudinal direction so as to contact the outer peripheral surface of the cone. The corner on the inner peripheral surface side of the tip is chamfered ,
The taper segment for a UOE steel pipe expansion machine , wherein the chamfer is a round chamfer, and a radius of curvature R is 50 mm to 150 mm .
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