钢管的冲压成形方法及钢管的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基于冲压弯曲加工的厚壁钢管的成形方法及钢管的制造方法。
【背景技术】
[0002] 作为厚壁钢管的成形方法，存在图3所示的使用了上下模具的冲压成形方法（以 下，也称为弯曲冲压（bending press))。
[0003] 该成形方法是在将具有规定的宽度、长度的钢板成形为使长度方向为管轴方向的 钢管时，对所述钢板的宽度端部进行弯曲加工（以下称为端卷曲（edge crimping))，接下 来沿钢板宽度方向进行多次弯曲加工来成形为圆筒的方法。
[0004] 在接着端卷曲之后的正式成形工序中，如图3所示，反复进行如下步骤：将下模具 的2个模la、lb调整成规定间隔，在其上安设钢板S，将上模具的冲头2的前端部即冲头前 端部22压入相当于2个模la、lb之间的位置来施加弯曲变形，接下来使钢板S沿宽度方向 移动规定长度，再次将上模具压入。
[0005] 通常从钢板的宽度方向一方侧的端部（图中A)朝向该钢板的宽度方向中央部 (图中C)依次成形（前半），在成形至所述钢板宽度方向中央部的跟前为止之后，从所述钢 板宽度方向相反侧的端部（图中B)朝向所述钢板宽度方向中央部（图中C)依次成形（后 半），最后对所述钢板宽度方向中央部（图中C)施加压下（最终）。这样，制造出成形为圆 筒状而相互面对的板端部未被焊接的状态的管体即开缝管。需要说明的是，在图3中，点线 是冲头2与钢板S未接触的状态的钢板S的位置。在图3中，在模la、lb的左右设有未图 示的台辊。台辊例如呈图3的左上图的点线状地对B点或C点进行支承，并且能够将钢板 S沿图中的左右方向搬运。
[0006] 图4是开缝管的示意图。如图4所示，开缝管3将作为原料的板材成形为圆筒状， 是相互面对的板端部（开缝边缘（open seam edges)) 31a、31b未被焊接的状态的管。面对 的开缝边缘的间隔g是缝隙（seam gap)。开缝管3的管轴方向L与冲头的长度方向一致。
[0007] 开缝管之后沿钢管长度方向（纸面垂直方向）进行搬运，被送往下一工序。因此， 在最后一次的弯曲加工即最终道次成形之后，开缝管3的缝隙g必须比上模具的支承冲头 前端部22的冲头梁21的厚度宽。
[0008] 并且，以将开缝管3的所述缝隙g关闭的方式利用压下装置进行限制，在此状态 下，利用焊接机将对接的开缝边缘焊接，形成为直缝的焊接钢管。需要说明的是，根据需要， 通过向焊接钢管施加扩径或缩径加工而进行圆筒形状的矫正。
[0009] 此时的冲压条件的调整、设定可以使用专利文献1公开的设有下模具的模的间隔 的调整机构的冲压模具。
[0010] 在先技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1 :日本国特开平11-129031号公报
【发明内容】
[0013] 发明要解决的课题
[0014] 以将开缝管的缝隙关闭的方式利用压下装置进行限制，在此状态下利用焊接机将 对接的开缝边缘焊接时，压下装置的限制力存在上限。因此，无法限制具有由钢管尺寸决定 的一定量以上的缝隙的开缝管而使开缝边缘对接。其结果是，也无法将对接的开缝边缘焊 接。
[0015] 因此，在弯曲冲压时的最终冲压中，要求尽量减小缝隙。
[0016] 通过在最终冲压中逐渐增加冲头压下量，由此进行开缝管的缝隙量的调整。当增 大最终冲压的冲头压下量时，缝隙量减少，反之，当冲头压下量小时，成为缝隙量大的状态。
[0017] 当将冲头压下释放时，会产生回弹，因此压下释放后的开缝管的缝隙比压下中的 开缝管的缝隙大。因此，以减小压下释放后的回弹的情况为目的，存在如下技术：在最终冲 压中，使冲头压下量增加而使开缝边缘与冲头支承部接触之后，进一步增加冲头压下量而 对开缝管施加弯曲加工。
[0018] 然而，当冲头压下量过剩时，可能会产生开缝管的开缝边缘较强地夹入冲头支承 部，为了将管除去而必须将管在全长上切断这样的麻烦。
[0019] 为了避免这样的麻烦，通常要注意避免冲头压下量变得过剩，但其结果是缝隙容 易变大。
[0020] 除此之外，钢板的屈服强度也会影响缝隙。这是因为，在向钢板施加弯曲变形的情 况下，弯曲变形后的回弹量因钢板的屈服强度而不同。例如，在同一冲压条件下实施最终道 次的冲压成形而将冲压载荷完全除去的情况下，在钢板S的屈服强度低时缝隙小，在钢板S 的屈服强度高时缝隙大。
[0021] 如前所述，通常要注意避免冲头压下量变得过剩，因此缝隙容易变大。在此，由于 钢板的屈服强度的影响进一步重叠，因此缝隙的变动也增大。若所述缝隙过大，则在焊接时 将所述缝隙关闭进行限制所需的限制力增大，因此压下装置变得大型。而且，为了应对缝 隙的变动，在所述焊接机中，在通过手动来调整压下装置的压下量的情况下，需要极大的时 间。
[0022] 因此，为了抑制冲压后的缝隙的变动，存在按照各钢板来调整冲压条件，或者预先 将钢板的屈服强度与冲压条件的关系进行表格化，基于该表格来确定冲压条件的技术。
[0023] 在专利文献1记载的技术中，通过调整下模具的模间隔，能够调整弯曲形状。对于 回弹量的变动，在第一步骤中计测了将钢板成形为钢管之后的形状，之后，在第二步骤中调 整下模具的模间隔并实施修正加工。换言之，根据专利文献1记载的技术，在所述第一步骤 的成形加工之后，计测除去载荷后的状态、即发生了回弹的状态下的弯曲形状，根据该计测 结果，调整压下量、载荷、下模具的模间隔等冲压条件，由此实施作为第二步骤的修正加工。 因此，在再设定下模具的模间隔的情况下，需要所述再设定用的时间。尤其是在1根钢管的 成形中进行多次修正加工的情况下，形状计测的次数也成为多次，因此存在生产效能较大 地下降这样的问题。并且，这样的修正加工的条件的设定需要对各钢板实施，因此在由回弹 量具有变动的多个钢板制造钢管的情况下，无法避免生产效能的大幅下降。
[0024] 因此，本发明的目的在于提供一种缝隙的变动少的钢管的冲压成形方法。
[0025] 用于解决课题的方案
[0026] 本发明的主旨如以下所述。
[0027] [1] -种钢管的冲压成形方法，向钢板施加多次冲压弯曲加工来成形钢板，从而成 形钢管，其特征在于，对于从在作为被成形材料的开缝管处于最后一次的冲压弯曲加工期 间成为特定的缝隙的状态开始进一步需要的追加压下量与所述特定的缝隙之间预先求出 关系，根据该预先求出的关系，从在作为被成形材料的开缝管处于最后一次的冲压弯曲加 工期间成为所述特定的缝隙的状态开始向所述开缝管实施基于所述的关系的所述追加压 下量的加工。
[0028] [2]根据[1]所述的钢管的冲压成形方法，其特征在于，所述规定的缝隙是钢板的 开缝边缘与上模具的冲头梁接触的时刻的缝隙。
[0029] [3] -种钢管的制造方法，其特征在于，使利用[1]或[2]所述的冲压成形方法成 形的开缝管的开缝边缘对接而进行焊接。
[0030] 发明效果
[0031] 通过本发明，以预先确定的条件进行冲压，由此能得到缝隙的变动少的冲压材料， 因此不需要修正加工或下模具的模间隔的设定调整，生产效率较大地提高。
【附图说明】
[0032] 图1是表示本发明的屈服强度差与缝隙的关系的图。
[0033] 图2是表示现有技术的屈服强度差与缝隙的关系的图。
[0034] 图3是说明钢管制造工序中的成形工序的示意图。
[0035] 图4是开缝管的示意图。
[0036] 图5是说明端卷曲成形工序的示意图，图5A表示端卷曲时的安设状态，图5B表示 端卷曲负载结束时的状态，图5C表不端卷曲除去载荷后的状态。
[0037] 图6是说明冲压成形工序的示意图，图6A表示载荷负载状态，图6B表示载荷除去 后的状态，图6C表示冲压成形后的管截面形状。
【具体实施方式】
[0038] 在直缝焊接钢管的主要用途即管道钢管的一般性的规格的API规格下，X80等级 的焊接钢管的屈服强度的从上限到下限的范围成为138MPa，在作为焊接钢管的原料的钢板 中，屈服强度的范围也成为相同程度的范围。尤其是在制造屈服强度高的钢管的情况下，作 为原料的钢板由TMCP法制造，因此根据成分条件、乳制条件、冷却条件的变动而其屈服强 度也容易变动。
[0039] 以下，说明成形外径1219mm、管厚31. 8mm的API X80等级钢管的情况，但是本发明 没有限定为以下说明的实施方式。
[0040] 首先，成形方法如图5所示，实施端卷曲。在图5中，41是端卷曲下模具，42是端 卷曲上模具。在钢板宽度方向端部的宽度240mm的范围h(图5A)内，在冲压负载时以使端 卷曲角度j (图5B)成为28度的方式进行了端卷曲。冲压载荷除去后的钢板宽度方向端部 的弯曲角度k(图5C)为23度。
[0041] 接下来，通过图6A所示的冲头前端部22的半径R为415mm的冲头2 (上模具）来 从钢板宽度方向端部沿钢板宽度方向依次进行了 11次的弯曲加工。此时的成形方法如图 6所示。在图6A中，冲头2(上模具）由冲头梁21和冲头前端部22构成，下模具由模la、 lb构成。将该11次的弯曲角度的合计值与所述端卷曲的弯曲角度相加而整体成为除去了 缝隙的整体的弯曲角度（图6C的f)。具体而言，在屈服强度640MPa的钢板中，以使除去 载荷后的弯曲角度（图6B的e)成为29度的方式，使每一次弯曲加工的负载时的弯曲角度 (图6A的d)为35度而进行了弯曲加工。就钢板S的弯曲范围而言，图6A的范围a表示 到上次为止的弯曲范围，图6A的范围b表示本次的弯曲范围，图6A的范围c表示下次以后 的弯曲范围。在这样的弯曲加工中，弯曲加工量的调整通常是利用冲压装置直接控制冲头 2的移动量的方式。在此，将冲头2从冲头前端部22与钢板的上表面位置接触的状态起下 降的量（以下，将冲头2从某基准点起的下降量称为压下量，在没有特别说明的情况下，以 钢板的上表面位置为基准）固定而进行加工。
[0042] 钢板的屈服强度相对于作为钢板的屈服强度的基准值的640MPa之差即屈服强度 差与冲压后除去