JP2002361322A - 角形鋼管の製造方法および角形鋼管 - Google Patents
角形鋼管の製造方法および角形鋼管Info
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Abstract
同一状にする成形を簡単かつ容易に、正確に行える角形
鋼管の製造方法を提供する。 【解決手段】 加熱した状態の半成形角形鋼管2におけ
る複数の側板部2aに平形状ロール27を当て付けて、
各コーナ部2bが所定の曲率半径Rよりも小さい曲率半
径rの半成形角形鋼管2を熱間成形し、次いで各コーナ
部2bに鼓形状ロール33を当て付けて、各コーナ部3
bが所定の曲率半径Rの角形鋼管3を熱間成形する。外
周形状を最終製品形状とした角形鋼管3、すなわち各コ
ーナ部3bの全てを所定の曲率半径Rに揃え、かつ所望
の外寸Wであり、しかも側板部3aとコーナ部3bとを
均質化した角形鋼管3を製造できる。各コーナ部3bの
曲率半径Rも含めて、外周形状を同一状にする成形を簡
単かつ容易に、正確に行うことができる。
Description
物の支柱(鋼管柱)として使用される角形鋼管の製造方
法および角形鋼管に関するものである。
接により継ぎ足して構成するに、支柱側にダイヤフラム
が取り付けられている。そして、支柱側に対してダイヤ
フラムを取り付ける方式として、たとえば通しダイヤフ
ラム方式や内ダイヤフラム方式などが提供されている。
ば図13に示されるように、支柱が、その長さ方向にお
いて下部支柱41とパネルゾーン用のコラム42と上部
支柱43とに切断(分断)されている。そして下部支柱
41の上端に、裏当て材を介して下部ダイヤフラム44
が溶接されるとともに、この下部ダイヤフラム44上に
裏当て材を介してコラム42の下端が溶接される。さら
にコラム42の上端に、裏当て材を介して上部ダイヤフ
ラム45が溶接されるとともに、この上部ダイヤフラム
45上に裏当て材を介して上部支柱43の下端が溶接さ
れる。
る梁材(主にH形鋼材)47の連結は、この梁材47の
遊端を、両ダイヤフラム44,45やコラム42に溶接
することで行っていた。そして両ダイヤフラム44,4
5は、応力の伝達の役目を成していた。
4に示されるように、支柱が、その長さ方向において下
部支柱51と上部支柱52とに切断(分断)されてい
る。そして下部支柱51内の上部と上部支柱52内の下
部とに、それぞれ裏当て材を介してダイヤフラム53が
溶接結合されている。これら下部支柱51と上部支柱5
2とは、直線状に位置されたのち、その遊端間が溶接結
合されている。
る梁材55の連結は、この梁材55の遊端を、上下のダ
イヤフラム53に対向させた状態で、下部支柱51と上
部支柱52との外面に溶接結合することで行われてい
た。
13に示される通しダイヤフラム方式によると、支柱
(鋼管柱)46は、短く切断するとともに溶接のための
開先加工を行い、そして両ダイヤフラム44,45は、
それぞれ上下の2箇所、合計4箇所を溶接することか
ら、組立て工数が多くかつ溶接長さは長くなり、以て全
体作業が複雑化するとともに製作費が高くなる。
によると、両ダイヤフラム53のそれぞれの溶接と、下
部支柱51と上部支柱52との溶接との、合計3箇所の
溶接が必要となることから、組立て工数が多くかつ溶接
長さは長くなり、以て全体作業が複雑化するとともに製
作費が高くなる。さらにダイヤフラム53は、下部支柱
51と上部支柱52との端部近くにしか配置できず、ま
た下部支柱51と上部支柱52との溶接結合部56を跨
いで梁材55が溶接結合されることから、支柱54は、
梁材55の連結位置に応じて短く切断され、長い一本も
のの支柱にはできなかった。
これによると支柱外部の構造物が大型、重量大となり、
しかも溶接長さが長いものとなる。そこで最近では、た
とえば、所定の板厚の長尺角形鋼管と、この長尺角形鋼
管よりも板厚が厚くかつ梁材連結部を形成する長さの短
尺角形鋼管とを、その外周形状を同一状として、相当接
間を長さ方向で溶接結合する構成が考えられている。
連結部を形成でき、2箇所の溶接でよいことから組立て
工数が削減されるとともに溶接長さは短くなり、以て全
体を簡略化して経済的となり、かつ溶接歪などが生じ難
いものになる。また外周形状を同一状としていること
で、溶接結合は十分に強固にかつ綺麗に行え、さらに梁
材連結部は、短尺角形鋼管の予め厚い板厚によって十分
な強度を確保できて、梁材の溶接結合は何ら支障なく行
えることになる。
角形鋼管や短尺角形鋼管は、プレス成形などしたとき
に、通常、薄い板厚の長尺角形鋼管におけるコーナの曲
率半径に対して、厚い板厚の短尺角形鋼管におけるコー
ナの曲率半径は大であり、その外周形状は異なってい
る。したがって、薄い板厚の長尺角形鋼管と厚い板厚の
短尺角形鋼管とを相当接させて溶接結合する場合、外寸
が同等状であることから四辺部分の溶接は支障なく行え
るが、コーナ部の溶接は、曲率半径が異なり段部が生じ
ていることで好適に行えない。そのために、長尺角形鋼
管と短尺角形鋼管との外周形状、特に各コーナ部の曲率
半径を同一状にする成形が重要であるが、このような成
形は簡単に行えない。
コーナ部の曲率半径も含めて、外周形状を同一状にする
成形を簡単かつ容易に、しかも正確に行える角形鋼管の
製造方法を提供することを目的としたものである。
ために、本発明の請求項1記載の角形鋼管の製造方法
は、加熱した状態の半成形角形鋼管における複数の側板
部に平形状ロールを当て付けて、各コーナ部が所定の曲
率半径よりも小さい曲率半径の半成形角形鋼管を熱間成
形し、次いで各コーナ部に鼓形状ロールを当て付けて、
各コーナ部が所定の曲率半径の角形鋼管を熱間成形する
ことを特徴としたものである。
の側板部に平形状ロールを当て付けることで、各コーナ
部を所定の曲率半径よりも小さい曲率半径とした半成形
角形鋼管を熱間成形し得、その際に各コーナ部は、平形
状ロールなどが当て付けられておらずフリーな状態であ
ることから、小さい曲率半径は不揃い(バラツキ状)で
ある。次いで、小さい曲率半径であった半成形角形鋼管
の各コーナ部に対して、鼓形状ロールを当て付けて熱間
成形することで、各コーナ部を所定の曲率半径とした角
形鋼管を熱間成形し得る。その際に各コーナ部は、小さ
い曲率半径の部分が鼓形状ロールの曲面に押し込み状に
当て付けられることになって、全てが揃った曲率半径に
熱間成形し得る。
た角形鋼管、すなわち各コーナ部の全てを所定の曲率半
径に揃え、かつ所望の外寸であり、しかも側板部とコー
ナ部とを均質化した角形鋼管を製造し得る。
造方法は、上記した請求項1記載の構成において、丸形
鋼管を加熱した状態で、前段成形部における複数段のロ
ール成形スタンドに通して、次第に半成形角形鋼管にな
るように熱間成形し、前段成形部における最終段のロー
ル成形スタンドにおいて、複数の側板部に平形状ロール
を当て付けて、各コーナ部が所定の曲率半径よりも小さ
い曲率半径の半成形角形鋼管を熱間成形することを特徴
としたものである。
鋼管を、まず前段成形部における複数段のロール成形ス
タンドにおいて、次第に角形状になるように熱間成形し
得、そして最終段のロール成形スタンドにおいて、複数
の側板部に平形状ロールを当て付けることで、各コーナ
部を所定の曲率半径よりも小さい曲率半径とした半成形
角形鋼管を熱間成形し得る。
は、上記した請求項1または請求項2に記載した工程を
経て製造することで、各コーナ部を所定の曲率半径とし
たことを特徴としたものである。
ーナ部の全てを所定の曲率半径に揃え、かつ所望の外寸
であり、しかも側板部とコーナ部とを均質化した角形鋼
管であることから、長さ方向での継ぎ足し状の溶接結合
は、容易にして、十分に強固にかつ綺麗に行える。
四角形の角形鋼管を製造する状態として、図1〜図7に
基づいて説明する。
厚Tでかつ梁材連結部を形成する長さ(高さ)Lの短尺
の丸形鋼管(短尺鋼管)1が準備されている。ここで丸
形鋼管1としては、最終の角形鋼管が所望の外寸になり
得る直径Dのものが採用されており、その際に近似丸形
鋼管も含まれるものである。そして丸形鋼管1の両端内
部には、予め段部Aが形成されている。このような丸形
鋼管1は、搬入テーブル11などを介して加熱手段(加
熱炉など)12に搬入され、この加熱手段12において
加熱12Aされて、たとえば680℃〜950℃になる
ように全体が均一状に加熱される。
形鋼管1は熱間成形ライン20において熱間成形され、
次いで冷却床15において冷却されたのち、搬出テーブ
ル16などを介して搬出される。ここで熱間成形ライン
20は、前段成形部21と後段成形部31などから構成
される。
れた丸形鋼管1は、前段成形部21における複数段のロ
ール成形スタンドに通されて、次第に半成形角形鋼管に
なるように熱間成形される。ここで各ロール成形スタン
ドには、それぞれ4個のロールが正面視において矩形状
として配置されている。
示すように、前段成形部21における最始段のロール成
形スタンド22において、その曲面が小さな鼓形状ロー
ル23群によって四角状へと熱間成形される。次いで図
1、図4に示すように、前段成形部21における中間段
のロール成形スタンド24において、その曲面が大きな
鼓形状ロール25群によって四角状へと熱間成形され
る。
部21における最終段のロール成形スタンド26におい
て、複数の側板部2aに平形状ロール27が当て付けら
れることで、各コーナ部2bが所定の曲率半径Rよりも
小さい曲率半径rの半成形角形鋼管2が熱間成形される
ことになる。その際に各コーナ部2bは、平形状ロール
27などが当て付けられておらずフリーな状態であるこ
とから、小さい曲率半径rは不揃い(バラツキ状)であ
る。
最終段のロール成形スタンド26との間に1台の中間段
のロール成形スタンド24が介在された形式とされてい
るが、これは曲面が次第に(段階的に)大きくなる鼓形
状ロール群が配設される状態で、複数台の中間段のロー
ル成形スタンドが介在された形式であってもよい。
鋼管2は前段成形部21から後段成形部31へと搬送さ
れ、この後段成形部31にはコーナ部成形スタンド32
と整形スタンド34とが設けられている。
ては、図1、図6に示すように、小さい曲率半径rであ
った半成形角形鋼管2の各コーナ部2bに対して、その
曲面が所定の曲率半径Rとされた鼓形状ロール33が当
て付けられて熱間成形され、以て各コーナ部3bを所定
の曲率半径Rとした角形鋼管3が熱間成形される。その
際に各コーナ部3bは、小さい曲率半径rの部分が鼓形
状ロール33の曲面に押し込み状に当て付けられること
になって、全てが揃った曲率半径Rに熱間成形される。
なお鼓形状ロール33は、駆動回転形式と遊転形式との
いずれであってもよい。
ンド34において、複数の側板部3aに平形状ロール3
5が当て付けられて熱間整形され、これにより、たとえ
ば、前述したコーナ部成形スタンド32での熱間成形時
において側板部3aに生じた撓みなどが修正され、以て
外周形状が最終製品形状になった角形鋼管3が製造され
る。すなわち、厚い板厚Tであり、そして各コーナ部3
bの全てが所定の曲率半径Rに揃い、しかも所望の外寸
Wの角形鋼管3が製造される。
に応じて採用される鋼管柱の外寸Wなどにより決定され
るもので、たとえば外寸Wが400mmのときに板厚T
は40mm位であり、そして所定の曲率半径Rは70m
m位である。また小さい曲率半径rは50mm位であ
る。
れて冷却されたのち、搬出テーブル16などを介して搬
出される。次に、上述したようにして製造された短尺の
角形鋼管3を梁材連結部に使用した角形鋼管柱(支柱)
を、図8〜図12に基づいて説明する。
形鋼管3の他に、所定の板厚tの長尺角形鋼管(長尺鋼
管)4が準備される。ここで所定の板厚tとは、鉄骨構
造物の規模に応じて採用される鋼管柱の外寸Wなどによ
り決定されるもので、たとえば前述したように外寸Wが
400mmのときに板厚tは20mmである。すなわ
ち、長尺角形鋼管4の板厚tと角形鋼管3の板厚Tと
は、たとえば2t≒Tとされている。
その外周形状が同一状に形成されている。すなわち長尺
角形鋼管4は、前述した角形鋼管3と同様にして熱間成
形され、各コーナ部4bの全てが所定の曲率半径Rに揃
い、しかも側板部4aの外面間が所望の外寸Wとされて
いる。
を直線状に位置させる。そして図8〜図11に示される
ように、角形鋼管3と長尺角形鋼管4との相当接間を長
さ方向で溶接結合5することで、角形鋼管3を梁材連結
位置として角形鋼管柱6を構成し得る。その際に、角形
鋼管3の両端で内面に形成された段部Aにより、その厚
さを長尺角形鋼管4の板厚tに合わせ得る。
Aを利用して溶接箇所の内側には、必要に応じてリング
状のフラットバーがセットされる。このフラットバーを
使用しないときには、内外からの溶接結合が採用され
る。
築現場などに運搬され、そして梁材連結部を形成する長
さLの角形鋼管3の外面に、梁材7が溶接結合8によっ
て連結される。なお角形鋼管柱6は、図8の仮想線に示
すように、積上げ状に配置されたのち、その上下間が溶
接結合5されることで、所定長さ(高さ)に構成され
る。
3の両端に長尺角形鋼管4を溶接結合5することで、こ
の角形鋼管3によって梁材連結部を形成し得る。したが
って、2箇所の溶接でよいことから組立て工数を削減し
得るとともに溶接長さは短くなり、以て全体を簡略化し
て経済的となり、かつ溶接歪などが生じ難いものとな
る。また角形鋼管3と長尺角形鋼管4とを、その外周形
状を同一状(同様な外寸W、同様な曲率半径R)として
相当接間を長さ方向で溶接結合5することで、その溶接
結合5は十分に強固にかつ綺麗に行える。
い板厚Tによって十分な強度を確保し得、梁材7の溶接
結合8は何ら支障なく行える。そして角形鋼管柱6はパ
イプジョイント形式で得られ、内蔵リブや裏当て金など
がない状態に仕上げ得る。したがって、中にコンクリー
トなどを充填させる構成も容易に採用し得る。
間成形した角形鋼管3の両端に熱間成形した長尺角形鋼
管4を溶接結合5することで、この角形鋼管3によって
梁材連結部を形成し得る。したがって、2箇所の溶接で
よいことから、組立て工数を削減し得るとともに、溶接
および検査などを軽減し得、さらに厚い板厚Tでかつ熱
間成形した角形鋼管3を使用することにより、地震時
に、応力のかかる梁材連結位置(パネルゾーン)におい
て、特に鉄本来の粘りを発揮し、塑性変形性能に優れ、
脆性破壊を未然に防止し得るなど、角形鋼管柱6を高品
質化し得る。
1から角形鋼管3へと熱間成形しているが、これはプレ
ス成形した半成形角形鋼管から角形鋼管3へと熱間成形
してもよい。この場合には、プレス成形した半成形角形
鋼管が搬入テーブル11などを介して加熱手段12に搬
入され、この加熱手段12において加熱12Aされたの
ち、最終段のロール成形スタンド26において、複数の
側板部2aに平形状ロール27が当て付けられること
で、各コーナ部2bが所定の曲率半径Rよりも小さい曲
率半径rの半成形角形鋼管2が熱間成形される工程とな
る。
Tの角形鋼管3と所定(薄い)の板厚tの長尺角形鋼管
4とを溶接結合5することで角形鋼管柱6を構成してい
るが、これは同じ板厚の角形鋼管3と長尺角形鋼管4と
を溶接結合5することで角形鋼管柱6を構成する構成で
あってもよい。
形鋼管1を熱間成形して短尺の角形鋼管3を製造してい
るが、これは長尺の丸形鋼管1を熱間成形して長尺の角
形鋼管3を製造する構成であってもよい。
した角形鋼管3の両端に熱間成形した長尺角形鋼管4を
溶接結合5しているが、これは熱間成形した角形鋼管3
の両端に冷間成形した長尺角形鋼管4を溶接結合5した
角形鋼管柱6であってもよい。この場合には、長尺角形
鋼管4をプレス成形した時のコーナ部4bの曲率半径R
が所定の曲率半径として基準となり、これに合わせて角
形鋼管3が熱間成形される。
としては、たとえば鋼板を曲げ成形したのち突き合わせ
溶接することで得た丸形鋼管が適宜に使用される。また
角形鋼管としては、たとえば、ロール成形によるワンシ
ーム角形鋼管、プレス成形による一対のみぞ形材を向き
合わせて突き合わせ溶接したツーシーム角形鋼管、一対
の圧延みぞ形材を溶接してなるツーシーム角形鋼管、圧
延山形材を一対、向き合わせて溶接したツーシーム角形
鋼管、四面ボックス、シームレス鋼管など、いずれも既
製の角形鋼管が適宜に使用される。
状の角形鋼管3を製造しているが、これは断面で長方形
の角形鋼管も同様に製造し得るものである。さらには、
正五角形や正六角形など、各種の多角形の角形鋼管も同
様に製造し得るものである。
数の側板部に平形状ロールを当て付けることで、各コー
ナ部を所定の曲率半径よりも小さい曲率半径とした半成
形角形鋼管を熱間成形でき、その際に各コーナ部は、平
形状ロールなどが当て付けられておらずフリーな状態で
あることから、小さい曲率半径は不揃い(バラツキ状)
である。次いで、小さい曲率半径であった半成形角形鋼
管の各コーナ部に対して、鼓形状ロールを当て付けるこ
とで、各コーナ部を所定の曲率半径とした角形鋼管を熱
間成形できる。その際に各コーナ部は、小さい曲率半径
の部分が鼓形状ロールの曲面に押し込み状に当て付けら
れることになって、全てが揃った曲率半径に熱間成形で
きる。
た角形鋼管、すなわち各コーナ部の全てを所定の曲率半
径に揃え、かつ所望の外寸であり、しかも側板部とコー
ナ部とを均質化した角形鋼管を製造でき、したがって、
各コーナ部の曲率半径も含めて、外周形状を同一状にす
る成形を簡単かつ容易に、しかも正確に行うことができ
る。
丸形鋼管を、まず前段成形部における複数段のロール成
形スタンドにおいて、次第に角形状になるように熱間成
形でき、そして最終段のロール成形スタンドにおいて、
複数の側板部に平形状ロールを当て付けることで、各コ
ーナ部を所定の曲率半径よりも小さい曲率半径とした半
成形角形鋼管を熱間成形できる。すなわち丸形鋼管か
ら、各コーナ部の曲率半径も含めて、外周形状を同一状
にした角形鋼管の製造を、簡単かつ容易に、しかも正確
に行うことができる。
と、各コーナ部の全てを所定の曲率半径に揃え、かつ所
望の外寸であり、しかも側板部とコーナ部とを均質化し
た角形鋼管であることから、長さ方向での継ぎ足し状の
溶接結合は、容易にして、十分に強固にかつ綺麗に行う
ことができる。
法における工程説明図である。
図である。
成形スタンド部分の正面図である。
成形スタンド部分の正面図である。
成形スタンド部分の正面図である。
タンド部分の正面図である。
分の正面図である。
視図である。
視図である。
き斜視図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 加熱した状態の半成形角形鋼管における
複数の側板部に平形状ロールを当て付けて、各コーナ部
が所定の曲率半径よりも小さい曲率半径の半成形角形鋼
管を熱間成形し、次いで各コーナ部に鼓形状ロールを当
て付けて、各コーナ部が所定の曲率半径の角形鋼管を熱
間成形することを特徴とする角形鋼管の製造方法。 - 【請求項2】 丸形鋼管を加熱した状態で、前段成形部
における複数段のロール成形スタンドに通して、次第に
半成形角形鋼管になるように熱間成形し、前段成形部に
おける最終段のロール成形スタンドにおいて、複数の側
板部に平形状ロールを当て付けて、各コーナ部が所定の
曲率半径よりも小さい曲率半径の半成形角形鋼管を熱間
成形することを特徴とする請求項1記載の角形鋼管の製
造方法。 - 【請求項3】 上記した請求項1または請求項2に記載
した工程を経て製造することで、各コーナ部を所定の曲
率半径としたことを特徴とする角形鋼管。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001173314A JP3625785B2 (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 角形鋼管の製造方法および角形鋼管 |
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