電気抵抗溶接 (ERW) チューブの生産は重大なトレードオフに直面しています。生産速度を上げるとチューブの真直度が損なわれることがよくありますが、どちらも産業効率と製品品質にとって不可欠です。速度が上昇すると、複数の段階で課題が生じます。金属コイルの巻き戻しと供給が速くなると、張力が不均一になり、金属ストリップの横方向のずれが生じる可能性があります。成形プロセス中、高速化するとストリップが徐々に円筒形に成形される時間が短縮され、不均一な壁厚または「楕円化」(非円形断面)が発生するリスクが増加します。さらに、溶接と冷却のサイクルが速いと、熱分布が不均一になる可能性があります。局所的な過熱や冷却が不完全な場合、内部応力が発生し、チューブを所定の長さに切断すると、曲がりや反りとして現れます。建設 (構造用チューブ) や流体輸送 (パイプライン チューブ) などの業界では、わずかな真直度の偏差 (1 メートルあたり 1 mm を超える) でもチューブが使用できなくなるため、この速度と真直度の矛盾を解決するミルの特徴を特定することが不可欠になります。
生産を加速しながら真直度を維持するために、 電縫チューブミル は、張力制御のアンコイリング システムと精密ストリップ レベリング ユニットという 2 つの重要なコイル処理および供給機能に依存しています。張力制御されたアンコイラーは、自動センサーと油圧ブレーキを使用して、最大毎分 60 メートルの速度でも、金属コイルを解くときに金属コイル全体に一貫した張力を維持します。これにより、ストリップが「蛇行」(左右の動き)したり、不均一に伸びたりするのを防ぎます。そうしないと、成形中に位置ずれが発生します。マルチロール (12 ~ 24 ロール) システムを備えた精密ストリップ レベリング ユニットは、成形前に金属ストリップを平らにします。これらのロールは均一な圧力を加えてコイル保管場所(たとえば、ストリップが湾曲した形状を保持する「コイルセット」)からの残留応力を除去し、ストリップが平らで一貫したプロファイルで成形セクションに入るようにします。このレベリングを行わないと、高速成形によって既存のストリップの不規則性が増幅され、最終チューブの真直度の欠陥が生じます。
平らな金属ストリップをチューブ形状に曲げる成形セクションでは、真直度を犠牲にすることなく速度を高めるために、プログレッシブ マルチパス成形ダイ、リアルタイム形状モニタリング、および適応ロール圧力制御という 3 つの特殊な機能が必要です。プログレッシブ マルチパス ダイは、成形プロセスを 8 ~ 12 の段階的な段階に分割し (より少なく急な曲げではなく)、応力を蓄積することなく金属を高速で円筒形状に調整することができます。リアルタイムの形状モニタリングでは、高解像度のカメラとレーザー スキャナーを使用して、各成形パスでのストリップの曲率を追跡します。偏差(不均一なエッジ位置合わせなど)が検出された場合、システムは即座にフィードバックを送信してダイの位置を調整します。適応ロール圧力制御は、成形ロールに可変圧力を適用し、たとえば、高速で伸びやすい領域の圧力を高めて、均一な肉厚を確保し、楕円化を防ぎます。これらの機能を組み合わせることで、真直度を業界標準 (1 メートルあたり ≤0.8 mm) 以内に保ちながら、最大 80 メートル/分の成形速度が可能になります。
熱や冷却が不均一になると初期の段階からの進行が台無しになる可能性があるため、溶接および溶接後のプロセスは真直度を維持するために非常に重要です。ここでの 2 つの重要な機能は、正確な電力調整と制御された冷却システムを備えた高周波誘導溶接 (HFIW) です。 HFIW は高周波電流 (300 ~ 500 kHz) を使用して溶接のためにストリップの端を加熱します。従来の ERW とは異なり、集中した均一な熱を供給し、応力が蓄積する熱影響部 (HAZ) を軽減します。正確な電力調整により、ストリップの厚さと速度に基づいて電流が調整され、過熱することなく安定した溶接品質が保証されます。温度センサーを備えたミスト スプレーまたはエア ジェットを使用する制御された冷却システムは、溶接セクションから出る溶接チューブを均一に冷却します。急速かつ均一な冷却により、熱による反りを防ぎます。たとえば、チューブを 800°C から 200°C まで 10 ~ 15 秒で冷却すると (不均一な冷却ではなく)、真っ直ぐなプロファイルが固定されます。さらに、一部の工場には、切断前に小さな偏差を修正するために穏やかな圧力を加える小径ロールを使用した「溶接後矯正パス」が含まれています。
これらの機能の有効性を検証するには、インライン テストとオフライン品質チェックを組み合わせる必要があります。インライン試験では統合センサーが使用されます。レーザー真直度ゲージは、チューブがミル内を移動するときにリアルタイムでチューブの偏差を測定し(0.5 秒ごとにサンプリング)、最大速度で真直度が制限内に留まることを確認します。供給セクションの張力センサーは不均一な引っ張りを監視し、熱画像カメラは不均一な加熱を示す可能性のある溶接ゾーンのホットスポットをチェックします。オフラインチェックでは、サンプルチューブを切断し(製造の 500 メートルごと)、精密真直度ベンチを使用してその真直度を測定します。このベンチは、ダイヤルインジケータを使用してチューブの長さ全体の偏差を検出します。さらに、不均一な厚さは真直度の問題の前兆となるため、肉厚計 (超音波またはレーザーベース) を使用して、高速でも厚さが均一に保たれていることを確認します。インラインとオフラインの両方のテストで一貫した速度と真直度が確認された場合にのみ、ミルの機能が効果的であると考えることができます。
最も高度なミル機能であっても、その性能を維持するには定期的なメンテナンスが必要です。成形ロールとダイの定期的な校正、溶接コンポーネントの洗浄と検査、張力制御システムの潤滑という 3 つの重要な実践が重要です。成形ロールとダイは、1,000 時間の運転ごとに校正する必要があります。摩耗や位置ずれ (0.1 mm であっても) は、高速での成形の不均一を引き起こす可能性があります。この校正には、ロールの平行度を測定し、ストリップの厚さに合わせてダイの位置を調整することが含まれます。溶接コンポーネント (誘導コイル、電極チップなど) は毎週洗浄して金属の破片を除去する必要がありますが、これにより熱分布が乱れ、溶接が不均一になる可能性があります。油圧ブレーキやセンサーなどの張力制御システムでは、摩擦による張力の変動を防ぐために、高温グリースを毎月注油する必要があります。さらに、摩耗したストリップレベリングロールを 3,000 時間ごとに交換することで、金属ストリップの一貫した平坦化が保証されます。これらの慣行を無視すると、時間の経過とともに機能が劣化し、オペレーターは真直度を維持するために速度を下げる必要が生じ、工場の効率が損なわれる可能性があります。