JP2002273515A - 角鋼管および角鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形成した増肉部の外形寸法を均一状にし、外
面を平滑化した角鋼管を提供する。 【解決手段】 管体１の目的とする箇所を加熱手段２０
により加熱したのち、管体１に長手方向Ａの圧縮力を付
与して、目的とする箇所に増肉部２を形成した。増肉部
２を形成した管体１の全体を加熱したのち、熱間成形し
て得た。熱間成形することで、外形寸法を均一状にでき
るとともに平滑化でき、増肉部を形成した外面には突出
部材のないすっきりした状態の角鋼管にできる。全体を
加熱することで、鋼材の残留応力、材質の劣化を回復で
き、鋼材料の熱による残留歪を解消した角鋼管にでき
る。角鋼管を、たとえば支柱に使用し、増肉部に梁材を
連結する際に、増肉部の外面は、外形寸法が均一状でか
つ平滑化されていることから、両者間に隙間があまり生
ぜずまたは均一で小さな隙間となり、良好な溶接（連
結）を行え、溶接精度や強度を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば鉄骨構造
物の支柱間を梁材により連結する際に、支柱側の連結部
に、板厚確保などのための増肉部を形成した角鋼管およ
び角鋼管の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、支柱側の梁材連結部は、支柱、す
なわち角形鋼管を長さ方向において複数に切断するとと
もに、切断面にそれぞれ開先加工を行ったのち、ダイヤ
フラムを取り付ける梁貫通方式が採用されていたが、こ
の方式によると、切断作業や開先加工作業に多大な時間
と経費とが必要になり、しかも溶接箇所が多いなどの問
題がある。

【０００３】また、角形鋼管の切断を行わない工法とし
て、たとえば特開平７−２３８６３６号公報に見られる
ように、両面の周囲に裏当て金を仮付け溶接した内ダイ
ヤフラムを角形鋼管内に挿入させて所定位置に位置決め
し、次いで挿入口側の裏当て金を角形鋼管の内壁に仮付
け溶接したのち、貫通孔を利用して、角形鋼管の内壁と
内ダイヤフラムの外周とをエレクトスラグ溶接する工法
が提案されているが、この工法でも溶接作業が必要であ
った。

【０００４】そこで、溶接作業を不要とし得るものとし
て、たとえば特開平９−７６０１１号公報に見られるよ
うに、金属管の目的とする箇所に増肉部を形成すること
が提案されている。この増肉方法は、固定装置と圧縮装
置との間に角形管をセットして、この角形管に長手方向
の圧縮力を加えた状態で、加熱装置により角形管を局部
的に加熱して加熱部を形成し、この加熱部を長手方向に
移動させて増肉部を連続して形成している。その際に、
増肉部に生じようとするゆがみを防止するために、角形
管の内側に熱処理用ダイスがセットされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した増肉
方法によると、形成した増肉部の外形寸法が不揃いにな
る恐れがあり、したがって、金属管を支柱に使用して梁
材を連結する際に、両者間に不均一な隙間が生じて良好
な溶接（連結）が行えない恐れがある。さらに増肉部の
外面が波状（凹凸状）となって、溶接精度や強度の面で
低下を招く恐れがある。

【０００６】そこで本発明の請求項１記載の発明は、形
成した増肉部の外形寸法を均一状にし得るとともに、外
面を平滑化した角鋼管を提供することを目的としたもの
である。

【０００７】また請求項２記載の発明は、形成した増肉
部の外形寸法を均一状にし得るとともに、外面を平滑化
した角鋼管を製造し得る角鋼管の製造方法を提供するこ
とを目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の請求項１記載の角鋼管は、管体の目的
とする箇所を加熱したのち、この管体に長手方向の圧縮
力を付与して、目的とする箇所に増肉部を形成し、増肉
部を形成した管体の全体を加熱したのち、熱間成形して
得たことを特徴としたものである。

【０００９】したがって請求項１の発明によると、増肉
部を形成した管体の全体を加熱したのち、熱間成形する
ことにより、その外形寸法を均一状にし得るとともに平
滑化し、かつ増肉部を形成した外面には突出部材のない
すっきりした状態の角鋼管とし得る。その際に、増肉部
のみでなく全体を加熱することで、鋼材の残留応力、材
質の劣化を回復し得るとともに、鋼材料の熱による残留
歪を解消した角鋼管とし得る。そして製品である角鋼管
を、たとえば支柱に使用し、その増肉部に梁材を連結す
る際に、増肉部の外面は、その外形寸法が均一状でかつ
平滑化されていることから、両者間に隙間があまり生ぜ
ずまたは均一で小さな隙間となる。

【００１０】また本発明の請求項２記載の角鋼管の製造
方法は、管体の目的とする箇所を加熱手段により加熱し
たのち、この管体に長手方向の圧縮力を付与して、目的
とする箇所に増肉部を形成し、増肉部を成形した管体の
全体を加熱したのち、角鋼管に熱間成形することを特徴
としたものである。

【００１１】したがって請求項２の発明によると、その
外形寸法を均一状にし得るとともに平滑化し、かつ増肉
部を形成した外面には突出部材のないすっきりした状態
の角鋼管を製造し得る。その際に、増肉部のみでなく全
体を加熱することで、鋼材の残留応力、材質の劣化を回
復し得るとともに、鋼材料の熱による残留歪を解消した
角鋼管を製造し得る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１の実施の形
態を、丸鋼管の部分増肉に採用した状態として図１〜図
７に基づいて説明する。

【００１３】図７の（Ａ）において、管体の一例である
丸鋼管１としては、厚さが４．５ｍｍ〜５０．０ｍｍ、
直径が１００ｍｍ〜６００ｍｍで、ＳＭ４９０Ａ、ＳＭ
５２０Ｂ、ＳＳ４００、ＳＮ４００Ｂ、ＳＮ４９０Ｂな
どからなるものが使用される。そして丸鋼管１は、長手
方向Ａにおける一箇所（または複数箇所）の或る範囲
が、目的とする増肉箇所Ｂに設定される。

【００１４】図１において、管体の部分増肉設備１０に
は、丸鋼管１を支持自在な支持手段１１が設けられ、こ
の支持手段１１により丸鋼管１は、その長手方向Ａを横
方向として支持される。この支持手段１１は、たとえば
鼓形ローラ１２群により丸鋼管１を支持するローラコン
ベヤ形式とされ、この丸鋼管１の長手方向Ａにおける移
動（搬送）を許すように構成されている。

【００１５】前記支持手段１１により支持された丸鋼管
１の目的とする増肉箇所Ｂを中にして、この丸鋼管１の
長手方向Ａの二箇所を保持自在な一対のクランプ手段１
５，１６が設けられ、これらクランプ手段１５，１６は
相対的に接近離間移動自在に構成されている。すなわち
クランプ手段１５，１６は、丸鋼管１の挿通を許すよう
に構成され、この挿通された丸鋼管１を外側からクラン
プ自在に構成されている。そしてクランプ手段１５，１
６は、たとえば台車１７，１８上に設けられて、台車１
７，１８の走行により接近離間方向に移動自在であり、
その際に台車１７，１８の走行は、床側との間に設けら
れたシリンダー装置や、搭載した走行動装置などで行わ
れる。

【００１６】前記クランプ手段１５，１６間には、丸鋼
管１の増肉箇所Ｂを加熱させる加熱手段２０が設けられ
る。この加熱手段２０としては、高周波加熱方式や中周
波加熱方式などが採用され、丸鋼管１の挿通を許すよう
に構成されている。前記加熱手段２０は、送り装置２１
の作動により丸鋼管１の長手方向Ａに移動自在であり、
そして送り装置２１としては、ねじ送り形式やシリンダ
ー形式などが採用される。

【００１７】図１、図５、図６において、一方のクラン
プ手段１５に対して長手方向Ａの外側に位置される状態
で成形ロール手段２５が設けられ、この成形ロール手段
２５は、部分増肉を行った丸鋼管１に対して長手方向Ａ
に相対的に移動されることで、加熱状態の増肉部２の外
面２ａを整形するように構成されている。すなわち成形
ロール手段２５は、四個（複数個）の鼓形成形ロール２
６を有し、これら鼓形成形ロール２６は、円状の成形面
を形成するように配置され、そしてフレーム２７側の保
持部材２８に、ロール軸２９を介して回転自在に支持さ
れている。なお成形ロール手段２５、特に鼓形成形ロー
ル２６としては、水冷形式が採用される。

【００１８】前記加熱手段２０の部分から成形ロール手
段２５の部分に対向されて、管内面成形手段３０が設け
られる。すなわち管内面成形手段３０は、その大部分が
丸鋼管１内に挿入位置されるもので、加熱手段２０の部
分に対向される大径成形部３１と成形ロール手段２５の
部分に対向される小径成形部３２とがステー３３により
一体化されており、そしてステー３３を介して他方端の
外方に設けられた固定部３４に支持されている。なお管
内面成形手段３０の特に大径成形部３１や小径成形部３
２としては、水冷形式が採用される。

【００１９】以下に、上記した第１の実施の形態におい
て管体の部分増肉作用を説明する。まず、部分増肉を行
う前の丸鋼管１が、図２に示されるように、支持手段１
１の鼓形支持ロール１２群を介して一方端から他方端側
へと搬入（移動）される。この搬入の際に、丸鋼管１は
成形ロール手段２５からクランプ手段１５、加熱手段２
０、クランプ手段１６へと挿通され、また丸鋼管１内に
管内面成形手段３０が挿入される。そして所定量の移動
が行われることで、図１に示されるように、増肉箇所Ｂ
が、一対のクランプ手段１５，１６間でかつ加熱手段２
０の作用範囲内に位置される。

【００２０】次いで、両クランプ手段１５，１６がクラ
ンプ動され、以て丸鋼管１の増肉箇所Ｂの両側部分がク
ランプされる。その際に、クランプ力によって、丸鋼管
１が鼓形ロール１２側に必要以上に押し付けられること
がないように、精度よく構成され、かつ押し付け力の回
避構成がなされている。

【００２１】両クランプ手段１５，１６により丸鋼管１
の増肉箇所Ｂの両側部分がクランプされた前後に、増肉
箇所Ｂの一方端側（いずれかの端側）に加熱手段２０が
対向されており、この状態で、まず加熱手段２０により
対向部分の局部加熱が行われる。そして所定温度まで加
熱が行われたのち、両クランプ手段１５，１６が互いに
接近移動され、またはいずれか一方が他方側へ接近移動
される。

【００２２】これにより図３の実線に示すように、両ク
ランプ手段１５，１６間に長手方向Ａの圧縮力が付与さ
れ、以て圧縮力により加熱部が内外へと増肉されて、増
肉部２が成形されることになる。このとき、内側への増
肉量は大径成形部３１に当接されることで規制され、か
つ大径成形部３１への当接により増肉部２の内面２ｂが
整形される。その際に圧縮力は、加熱部の近くに位置さ
れている両クランプ手段１５，１６により掛けられるこ
とから、この加熱部には充分な圧縮力を均一に掛ること
になり、以て好適な厚肉部２の形成が行え、さらに丸鋼
管１の非加熱部が変形される恐れもない。

【００２３】次いで図３の仮想線に示すように、送り装
置２１の作動によって加熱手段２０がクランプ手段１６
側へ所定量送られ、そして上述と同様に加熱と圧縮力付
与とが行われることで、増肉部２が、長手方向Ａにおい
てクランプ手段１６側へ拡大される。この繰り返しによ
り、図３の仮想線に示すように長手方向Ａにおいて所定
長さの増肉部２が形成され、その後に、両クランプ手段
１５，１６によるクランプが開放される。なお増肉部２
の成形により、丸鋼管１は少し縮む状態になる。

【００２４】そして、増肉部２が形成された丸鋼管１を
搬出させる。このとき、増肉部２に成形ロール手段２５
の鼓形成形ロール２６群が作用され、以て加熱状態の増
肉部２は、図５、図６に示すように、その外面２ａが非
増肉部、すなわち丸鋼管１の外面１ａと面一状に整形さ
れることになる。このような整形時において増肉部２
は、小径成形部３２との間に生じている隙間Ｓを利用し
て内側へと押し込まれる状態になり、その際に内側への
押し込み量は小径成形部３２に当接されることで規制さ
れ、かつ小径成形部３２への当接により増肉部２の内面
２ｂが再び整形される。

【００２５】なお、増肉部２が形成された丸鋼管１の搬
出は、鼓形成形ロール２６群を駆動ロール化すること
で、または別な送り手段により行われる。前述したよう
な整形により増肉部２の外面２ａは、その外形寸法を均
一状にし得るとともに平滑化し得る。なお整形時におい
て増肉部２は、少し伸びる状態になる。

【００２６】このようにして増肉部２が形成されかつ外
面２ａと内面２ｂとが整形された丸鋼管１、すなわち図
７の（Ｂ）に示されるような丸鋼管１を、加熱炉などに
より全体可及的に均一に加熱させ、そして熱間成形によ
り角形に成形することで、増肉部を有する角鋼管とし得
る。さらにこの場合には、増肉部のみでなく全体を加熱
することで、鋼材の残留応力、材質の劣化を回復し得る
とともに、鋼材料の熱による残留歪を解消し得る。その
後に角鋼管は、冷却床などにおいて自然冷却される。

【００２７】そして製品である角鋼管を、たとえば支柱
に使用し、その増肉部に梁材を連結する際に、前述した
ように増肉部の外面は、その外形寸法が均一状でかつ平
滑化されていることから、両者間に隙間があまり生ぜず
または均一で小さな隙間となることから、良好な溶接
（連結）を行え、さらに溶接精度や強度を向上し得る。

【００２８】なお、両クランプ手段１５，１６間に長手
方向Ａの圧縮力が付与され、以て圧縮力により加熱部が
内外へと増肉されて増肉部２が成形されたのち、送り装
置２１の作動によって加熱手段２０がクランプ手段１６
側へ所定量送られる際に、図４に示すように、内側への
増肉量を規制する大径成形部３１も同様に、実線から仮
想線に示すように、クランプ手段１６側へ所定量移動さ
せるように構成してもよい。

【００２９】次に、本発明の第２の実施の形態を、図８
〜図１０に基づいて説明する。すなわち、管体の別例と
して四角状の角鋼管５が使用され、ここで角鋼管５の厚
さ、直径、材質は前述した丸鋼管１と同様とされてい
る。そして前述と同様にして増肉部６が成形される。ま
た成形ロール手段２５Ａは、四個（複数個）の平形成形
ロール２６Ａを有し、これら平形成形ロール２６Ａは、
正方形状の成形面を形成するように配置され、そしてフ
レーム２７Ａ側の保持部材２８Ａに、ロール軸２９Ａを
介して回転自在に支持されている。

【００３０】この第２の実施の形態によると、増肉部６
が形成された角鋼管５を搬出させたとき、増肉部６に成
形ロール手段２５Ａの平形成形ロール２６Ａ群が作用さ
れ、以て加熱状態の増肉部６は、その外面６ａが非増肉
部、すなわち角鋼管５の外面５ａと面一状に整形される
ことになる。これにより図１０に示されるように、増肉
部６が成形されかつ外面６ａと内面６ｂとが整形された
角鋼管５とし得る。

【００３１】このようにして増肉部６が成形されかつ外
面６ａと内面６ｂとが整形された角鋼管５、すなわち図
１０に示されるような角鋼管５を、加熱炉などにより全
体可及的に均一に加熱させ、そして熱間成形により角形
に成形することで、増肉部を有する角鋼管とし得る。さ
らにこの場合には、増肉部のみでなく全体を加熱するこ
とで、鋼材の残留応力、材質の劣化を回復し得るととも
に、鋼材料の熱による残留歪を解消し得る。その後に角
鋼管は、冷却床などにおいて自然冷却される。

【００３２】上記した第１の実施の形態では、加熱手段
２０により局部加熱が行われたのち、両クランプ手段１
５，１６により長手方向Ａの圧縮力が付与されることで
増肉部２を成形しているが、これは圧縮力が付与された
状態で加熱手段２０により局部加熱が行われる方式であ
ってもよい。

【００３３】上記した両実施の形態では、成形ロール手
段２５，２５Ａに対して管体を移動させることで整形を
行っているが、これは管体に対して成形ロール手段２
５，２５Ａを移動させることで整形を行ってもよい。

【００３４】上記した第１の実施の形態では、両クラン
プ手段１５，１６ともに接近動させることで圧縮力が付
与されているが、これは片方のみ移動させる形式であつ
てもよい。

【００３５】上記した両実施の形態では、両クランプ手
段１５，１６により増肉部２，６を成形した直後に、成
形ロール手段２５，２５Ａにより整形を行っているが、
これは増肉工程部分とは別な整形工程部分に移して整形
を行ってもよく、その際に増肉部２，６は、必要に応じ
て再加熱される。

【００３６】上記した両実施の形態において、増肉部
２，６の長手方向Ａにおける長さは任意に設定されるも
のであり、また増肉部２，６は、一箇所または複数箇所
に形成されるものである。

【００３７】

【発明の効果】上記した本発明の請求項１によると、増
肉部を形成した管体の全体を加熱したのち、熱間成形す
ることにより、その外形寸法を均一状にできるとともに
平滑化でき、かつ増肉部を形成した外面には突出部材の
ないすっきりした状態の角鋼管にできる。その際に、増
肉部のみでなく全体を加熱することで、鋼材の残留応
力、材質の劣化を回復できるとともに、鋼材料の熱によ
る残留歪を解消した角鋼管にできる。そして製品である
角鋼管を、たとえば支柱に使用し、その増肉部に梁材を
連結する際に、増肉部の外面は、その外形寸法が均一状
でかつ平滑化されていることから、両者間に隙間があま
り生ぜずまたは均一で小さな隙間となることから、良好
な溶接（連結）を行うことができ、さらに溶接精度や強
度を向上できる。

【００３８】また上記した本発明の請求項２によると、
その外形寸法を均一状にするとともに平滑化し、かつ増
肉部を形成した外面には突出部材のないすっきりした状
態の角鋼管を製造できる。その際に、増肉部のみでなく
全体を加熱することで、鋼材の残留応力、材質の劣化を
回復できるとともに、鋼材料の熱による残留歪を解消し
た角鋼管を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、管体の部分
増肉設備における増肉作用時の側面図である。

【図２】同管体の部分増肉設備における管体搬入時の側
面図である。

【図３】同管体の部分増肉設備における増肉作用時の要
部の縦断側面図である。

【図４】同管体の部分増肉設備における増肉作用時の変
形例を示す要部の縦断側面図である。

【図５】同管体の部分増肉設備における成形ロール手段
部分の正面図である。

【図６】同管体の部分増肉設備における成形ロール手段
部分の縦断側面図である。

【図７】同丸鋼管を示す斜視図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態を示し、管体の部分
増肉設備における成形ロール手段部分の正面図である。

【図９】同管体の部分増肉設備における成形ロール手段
部分の縦断側面図である。

【図１０】同角鋼管を示す一部切り欠き斜視図である。

【符号の説明】

１ 丸鋼管（管体） １ａ 外面 ２ 増肉部 ２ａ 外面 ５ 角鋼管（管体） ５ａ 外面 ６ 増肉部 ６ａ 外面 １０ 部分増肉設備 １１ 支持手段 １５ クランプ手段 １６ クランプ手段 ２０ 加熱手段 ２１ 送り装置 ２５ 成形ロール手段 ２５Ａ 成形ロール手段 ２６ 鼓形成形ロール ２６Ａ 平形成形ロール ３０ 管内面成形手段 Ａ 長手方向 Ｂ 増肉箇所

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管体の目的とする箇所を加熱したのち、
   この管体に長手方向の圧縮力を付与して、目的とする箇
   所に増肉部を形成し、増肉部を形成した管体の全体を加
   熱したのち、熱間成形して得たことを特徴とする角鋼
   管。
2. 【請求項２】 管体の目的とする箇所を加熱手段により
   加熱したのち、この管体に長手方向の圧縮力を付与し
   て、目的とする箇所に増肉部を形成し、増肉部を成形し
   た管体の全体を加熱したのち、角鋼管に熱間成形するこ
   とを特徴とする角鋼管の製造方法。