JP2003206568A

JP2003206568A - 角形鋼管および角形鋼管の製造方法および角形鋼管の製造設備

Info

Publication number: JP2003206568A
Application number: JP2002002882A
Authority: JP
Inventors: Shin Nakajima; 伸中島; Norio Nakajima; 教雄中島; Hiroshi Nakajima; 拓中島; 功雄中島
Original assignee: Nakajima Steel Pipe Co Ltd
Current assignee: Nakajima Steel Pipe Co Ltd
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2003-07-25
Anticipated expiration: 2022-01-10
Also published as: JP3647415B2

Abstract

(57)【要約】【課題】増肉した梁材連結部の外面には突出部が存在
しない状態にした角形鋼管を提供する。【解決手段】丸鋼管１の目的とする箇所Ｂを加熱し、
加熱箇所Ｂに丸鋼管長手方向Ａの圧縮力を付与して、加
熱箇所Ｂの一部材料を内面側１ａに増肉させ、目的とす
る箇所Ａに増肉部２を成形した丸鋼管１の全体を加熱し
たのち、その外面５ｂが全長に亘って扁平状となるよう
に熱間成形した角形鋼管５である。増肉した梁材連結部
の外面に突出部がない角形鋼管にできる。扁平状の外面
へ梁材を溶接するに際し、梁材の端面は、切断状でよい
ことから特殊な加工を不要にでき、外面と端面との間に
隙間が殆ど生じないことから、良好な溶接を能率よく行
え、溶接精度や強度を向上できる。外面と梁材の上面と
が成すコーナ部を直角状に形成できて、梁材上に載置す
る床版を角形鋼管の外面に、梁材上面と同一状のレベル
で近接できる。

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、支柱側の梁材連
結部に、板厚確保などのための増肉部を形成した角形鋼
管および角形鋼管の製造方法および角形鋼管の製造設備
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
なわち丸形鋼管や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、丸形鋼管や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鋼管の内壁に仮
付け溶接したのち、貫通孔を利用して、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１１−１６９９９４号公報に見られ
るように、その一端面から所定距離の部分に、内外へ所
望量でリング状に突出する増肉部を形成した管体が提供
されている。

【０００５】そして、かかる増肉部を形成した管体は、
管体の外側に位置されて、管体長手方向に各別に移動自
在な複数個の加熱手段が設けられ、少なくとも一個の加
熱手段により管体の目的とする箇所を加熱し、この加熱
箇所に対して管体長手方向の両側に加熱手段を振り分け
移動させて、加熱箇所の両側を加熱しながら、加熱箇所
に管体長手方向の圧縮力を付与して、加熱箇所の一部材
料を順次増肉させる方法によって製造している。

【０００６】このような製造方法によると、管体の目的
箇所の局部的な加熱、ならびに振り分け移動させた加熱
手段群による加熱箇所の両側の加熱は、加熱手段内面と
管体外面との隙間を小さくし行える。そして圧縮力付与
手段により加熱箇所に管体長手方向の圧縮力を付与する
ことで、加熱箇所の一部材料が加熱手段間の部分におい
て内外へと順次増肉され、以て管体の一端面から所定距
離の部分に、内外へ所望量でリング状に突出した増肉部
を形成し得る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した増肉
部を形成した管体によると、リブ状の増肉部が外側に突
出形成されていることで、梁材を連結する際に、この梁
材の端面（溶接接合面）は、一対の増肉部の増肉部外面
から両増肉部間の管体外面に沿うように、横向き凸状に
加工しなければならず、以て製作が複雑となる。また、
管体に対する増肉部の付け根部分はＲ状部に形成されて
おり、したがって、梁材上に載置される床版（デッキプ
レート）はＲ状部が邪魔となって管体外面に十分に近づ
けることができず、以て床版として、端部がＲ状部に沿
うように形成された別物を用意しておかなければならな
い。これらのことにより、全体のコストアップを招いて
いた。

【０００８】そこで本発明の請求項１記載の発明は、増
肉した梁材連結部の外面には突出部が存在しない状態に
し得る角形鋼管を提供することを目的としたものであ
る。また請求項２記載の発明は、増肉した梁材連結部の
外面に突出部が存在しない角形鋼管を容易に製造し得る
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。

【０００９】そして請求項５記載の発明は、請求項２の
角形鋼管の製造方法を好適に実現し得る角形鋼管の製造
設備を提供することを目的としたものである。

【００１０】

【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記載の角形鋼管は、丸鋼管の
目的とする箇所を加熱し、この加熱箇所に丸鋼管長手方
向の圧縮力を付与して、加熱箇所の一部材料を内面側に
増肉させ、目的とする箇所に増肉部を成形した丸鋼管の
全体を加熱したのち、その外面が全長に亘って扁平状と
なるように熱間成形したことを特徴としたものである。

【００１１】したがって請求項１の発明によると、増肉
した梁材連結部の外面に突出部がない状態の角形鋼管に
し得る。この角形鋼管を、たとえば支柱に使用するとき
の梁材の溶接は、増肉部が存在する部分の外面を梁材連
結位置（梁材連結部）として、梁材の端面を当て付けた
状態で行う。その際に外面を全長に亘って扁平状にして
いることで、梁材の端面（溶接接合面）は、切断状でよ
いことになって、特殊な加工を不要とし得、そして増肉
部の外面と梁材の端面との間に隙間は殆ど生じない。ま
た、外面を扁平状としていることで、角形鋼管の外面と
梁材における上フランジ部の上面とが成すコーナ部を直
角状に形成することになり、したがって、上フランジ部
上に載置する床版を外面に十分に近づけ得る。

【００１２】また本発明の請求項２記載の角形鋼管の製
造方法は、丸鋼管の目的とする箇所を第１加熱手段によ
り加熱し、この加熱箇所に圧縮力付与手段により丸鋼管
長手方向の圧縮力を付与するとともに、外面規制手段に
より外面を規制して、加熱箇所の一部材料を増肉させ、
目的とする箇所に増肉部を成形した丸鋼管の全体を第２
加熱手段により加熱したのち、角形鋼管成形手段によっ
て、その外面を全長に亘って扁平状とした角形鋼管に熱
間成形することを特徴としたものである。

【００１３】したがって請求項２の発明によると、第１
加熱手段により、丸鋼管の目的箇所への局部的な加熱を
行ったのち、圧縮力付与手段により加熱箇所に丸鋼管長
手方向の圧縮力を付与するとともに、加熱箇所の外面を
外面規制手段により規制することで、加熱箇所の一部材
料を内面側へと順次増肉して、丸鋼管の一端面から所定
距離の部分に、内側へ所望量でリング状に突出した増肉
部を形成し得る。そして丸鋼管の全体を第２加熱手段に
より加熱したのち、角形鋼管成形手段によって角形鋼管
に熱間成形することで、増肉した梁材連結部の外面に突
出部が存在しない角形鋼管を製造し得る。

【００１４】また本発明の請求項３記載の角形鋼管の製
造方法は、上記した請求項２記載の構成において、目的
とする箇所が丸鋼管長手方向の複数箇所であり、梁材連
結位置に対応して増肉部を成形したことを特徴としたも
のである。

【００１５】したがって請求項３の発明によると、梁材
における上下のフランジ部が溶接結合する箇所に増肉部
を成形した角形鋼管を製造し得る。そして本発明の請求
項４記載の角形鋼管の製造方法は、上記した請求項２記
載の構成において、目的とする箇所が、丸鋼管長手方向
の少なくとも一箇所であり、増肉部を梁材連結部を形成
する長さに成形したことを特徴としたものである。

【００１６】したがって請求項４の発明によると、梁材
の端面（溶接接合面）の全てを増肉部に対向させた状態
で、角形鋼管に対する梁材の溶接を行える。さらに本発
明の請求項５記載の角形鋼管の製造設備は、丸鋼管の目
的とする箇所を加熱する第１加熱手段と、この加熱箇所
に丸鋼管長手方向の圧縮力を付与して加熱箇所の一部材
料を増肉させる圧縮力付与手段と、加熱箇所の外面を規
制する外面規制手段と、目的とする箇所に増肉部を成形
した丸鋼管の全体を加熱する第２加熱手段と、加熱した
丸鋼管を、その外面を全長に亘って扁平状とした角形鋼
管に熱間成形する角形鋼管成形手段とにより構成されて
いることを特徴としたものである。

【００１７】したがって請求項５の発明によると、請求
項２の角形鋼管の製造方法を好適に実現し得る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１の実施の形
態を、図１〜図１２に基づいて説明する。図１に示すよ
うに、角形鋼管の製造設備１０は、丸鋼管（原管）１の
目的とする箇所（または加熱箇所と称す。）Ｂを加熱す
る第１加熱手段６０と、この加熱箇所Ｂに丸鋼管１の長
手方向Ａの圧縮力を付与して加熱箇所Ｂの一部材料を増
肉させる圧縮力付与手段２０と、加熱箇所Ｂの外面１ｂ
を規制する外面規制手段６７と、目的とする箇所Ｂに増
肉部２を成形した丸鋼管１の全体を加熱する第２加熱手
段７０と、加熱した丸鋼管１を、そのその外面５ｂを全
長に亘って扁平状とした角形鋼管（製品）５に熱間成形
する角形鋼管成形手段７５などにより構成されている。

【００１９】図１、図１０の（ａ）に示すように、丸鋼
管１としては、鋼管厚さｔが４．５ｍｍ〜５０．０ｍ
ｍ、外径（直径）Ｄが２５０ｍｍ＋数ｍｍ〜６００ｍｍ
＋数ｍｍで、ＳＭ４９０Ａ、ＳＭ５２０Ｂ、ＳＳ４０
０、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２箇
所（１箇所または複数箇所）を１組として、２組（１組
または複数組）が、増肉しようとする目的箇所Ｂに設定
されている。なお丸鋼管１としては、最終製品となる正
４角形状の角形鋼管５が所定の製品外寸Ｅ（２００ｍｍ
〜５５０ｍｍ）となる外径Ｄのものが選択して使用され
る。

【００２０】図２に示すように、前記製造設備１０にお
ける所定経路部分には、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、かつ搬送され
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てい
る。

【００２１】前記圧縮力付与手段２０は、前記支持手段
１１により支持された丸鋼管１に長手方向Ａの圧縮力を
付与するもので、丸鋼管１の一端面が当接自在な受け装
置２１と、丸鋼管１の他端面に当接自在な押し装置４１
などにより構成される。

【００２２】前記受け装置２１は、ベース体２２と、こ
のベース体２２上に設けられたガイドレール（図示せ
ず。）に車輪２３を介して支持案内される受け台車２４
と、前記ベース体２２上に設けられたラック体２５と、
このラック体２５に噛合すべく受け台車２４側に設けら
れたピニオン２６と、このピニオン２６に連動連結すべ
く受け台車２４側に設けられた正逆駆動部（モータや減
速機などからなる。）２７と、前記受け台車２４上に立
設された受圧体２８と、この受圧体２８とベース体２２
側とに間に設けられた受け側クランプ装置３０などによ
り構成されている。

【００２３】ここで受け側クランブ装置３０は、受圧体
２８側に設けられた内側クランプ部３１と、前記ベース
体２２側に設けられた外側クランプ部３５とにより構成
されている。すなわち内側クランプ部３１は、前記受圧
体２８から押し装置４１側に向けて連設された腕体３２
を有し、この腕体３２は多段シリンダー形式などにより
伸縮自在に構成されている。そして腕体３２の遊端に
は、シリンダー装置３３の作動により丸鋼管１の半径方
向に出退動されることで、丸鋼管１の内面１ａに当接離
間自在な複数の内側クランプ片３４が設けられている。

【００２４】また外側クランプ部３５は、前記ベース体
２２における押し装置４１側の端部に設けられるもの
で、このベース体２２側に設けられる本体３６は、丸鋼
管１の挿通を許す形状とされている。そして本体３６の
内側には、シリンダー装置３７の作動により丸鋼管１の
半径方向に出退動されることで、丸鋼管１の外面１ｂに
当接離間自在な複数の外側クランプ片３８が設けられて
いる。

【００２５】前記押し装置４１は、床上に設けられたガ
イドレール（図示せず。）に車輪４２を介して支持案内
される主台車４３と、この主台車４３上に設けられたガ
イドレール（図示せず。）に車輪４４を介して支持案内
される押し台車４５と、前記主台車４３上に設けられた
ラック体４６と、このラック体４６に噛合すべく押し台
車４５側に設けられたピニオン４７と、このピニオン４
７に連動連結すべく押し台車４５側に設けられた正逆駆
動部（モータや減速機などからなる。）４８と、前記押
し台車４５上に立設された加圧体４９と、この加圧体４
９と主台車４３側とに間に設けられた押し側クランプ装
置５０などにより構成されている。

【００２６】ここで押し側クランブ装置５０は、加圧体
４９側に設けられた内側クランプ部５１と、前記主台車
４３側に設けられた外側クランプ部５５とにより構成さ
れている。なお押し側クランブ装置５０は、前述した受
け側クランブ装置３０と同様な構成であって、その内側
クランプ部５１は、腕体５２、シリンダー装置５３、内
側クランプ片５４などにより構成され、また外側クラン
プ部５５は、本体５６、シリンダー装置５７、外側クラ
ンプ片５８などにより構成されている。

【００２７】そしてベース体２２と主台車４３との間に
は、ベース体２２に対して主台車４３を接近離間動させ
るための圧縮力用シリンダー装置５９が設けられてい
る。以上の２１〜５９などにより圧縮力付与手段２０の
一例が構成される。

【００２８】前記受け装置２１と前記押し装置４１との
間には、丸鋼管１の目的箇所Ｂを外面１ｂ側から加熱さ
せる前記第１加熱手段６０が設けられる。この第１加熱
手段６０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リング状に
構成されている。

【００２９】そして第１加熱手段６０は、移動装置６１
の作動により丸鋼管１の長手方向Ａに移動自在に構成さ
れている。前記移動装置６１は、ベース体２２側に設け
られたシリンダー装置６２と、このシリンダー装置６２
の伸縮動によって長手方向Ａに移動自在なリング体６３
などからなる。ここでリング体６３は丸鋼管１に外嵌さ
れるとともに、その内面側に前記第１加熱手段６０が設
けられている。

【００３０】さらにリング体６３の内面側には、第１加
熱手段６０に対して押し装置４１側の位置に前記外面規
制手段６７が設けられている。この外面規制手段６７は
筒状ガイド形式であって、たとえばセラミックなどの耐
熱性で通電しない材料により製作されている。そして外
面規制手段６７は貫通状の規制部６８を有し、この規制
部６８は、押し装置４１側が丸鋼管１の外径Ｄと同様の
内径の直状規制面６８ａに形成されるとともに、受け装
置２１側がラッパ状の傾斜状規制面６８ｂに形成されて
いる。

【００３１】また、リング体６３の内面側で、外面規制
手段６７を中にして第１加熱手段６０とは反対側には冷
却手段６５が設けられ、この冷却手段６５としては、た
とえば丸鋼管１側に向けて冷却水を噴射可能な構成が採
用されている。

【００３２】図１に示すように、前記第２加熱手段７０
は、たとえば加熱炉であって、目的とする箇所Ｂに増肉
部２を成形した丸鋼管１を搬入し、搬出する（通過させ
る）ことで、この丸鋼管１の全体を加熱するように構成
されている。

【００３３】前記角形鋼管成形手段７５は、たとえば４
個の平形ローラ７６が矩形状に配置されたローラ絞り形
式であって、第２加熱手段７０により加熱した丸鋼管１
を、その外面５ｂを全長に亘って扁平状とした角形鋼管
５に熱間成形するように構成されている。なお、平形ロ
ーラ７６群からなる絞り成形部は、搬送方向において複
数段に設けられ、以て丸鋼管１から角形鋼管５への熱間
成形が、段階的に徐々に行われるように構成されてい
る。

【００３４】以下に、上記した第１の実施の形態におい
て、増肉部２を有する角形鋼管５の製造作業を説明す
る。なお各部の動作は、制御装置（図示せず。）からの
指示により行われる。

【００３５】まず図２に示すように、それぞれの正逆駆
動部２７，４８の駆動により受け台車２４と押し台車４
５とを互いに離間動（後退動）させた状態で、たとえば
クレーンなどの搬入手段により、部分増肉を行う前の丸
鋼管１を支持手段１１の鼓形ローラ１２群上に載置させ
る。このとき第１加熱手段６０や外面規制手段６７は、
たとえば左右に分割（分解）することで丸鋼管１の搬入
を可能とし、そして搬入後に組み立て（接続）を行う。

【００３６】また、受け側クランプ装置３０や押し側ク
ランプ装置５０も、内側クランプ片３４，５４や外側ク
ランプ片３８，５８を互いに離間動させた状態で、必要
に応じて、同様に分割し、かつ組み立てを行う。これに
より丸鋼管１に、受け側クランプ装置３０の外側クラン
プ部３５や、押し側クランプ装置５０の外側クランプ部
５５や、第１加熱手段６０や、外面規制手段６７を外嵌
して配置し得る。

【００３７】この後に、正逆駆動部２７，４８の逆駆動
により受け台車２４と押し台車４５とを互いに接近動
（前進動）させて、丸鋼管１の両端から腕体３２，５２
を挿入させ、その内側クランプ片３４，５４を外側クラ
ンプ片３８，５８に対向させる。その際に、丸鋼管１の
一端を加圧体４９の前面に当接させ、以て丸鋼管１を位
置決めしている。この状態で、内側クランプ片３４，５
４や外側クランプ片３８，５８を互いに接近動させるこ
とで、受け側クランプ装置３０や押し側クランプ装置５
０により丸鋼管１を内外からクランプし、そして第１加
熱手段６０による加熱などによって、増肉部２の成形を
行う。

【００３８】ここで図３、図７の（ａ）は、１回目の増
肉を終え、２回目の増肉を行う前を示している。すなわ
ち、受け側クランプ装置３０は１回目の増肉部２の近く
をクランプし、また押し側クランプ装置５０は、丸鋼管
１の一端を加圧体４９の前面に当接させた位置決め姿勢
で、所定箇所をクランプしている。そして第１加熱手段
６０を、１回目の増肉部２に対して所定間隔Ｐを置いた
目的箇所Ｂに対向させている。その際に、移動装置６１
を作動させ、第１加熱手段６０を長手方向Ａに沿って移
動させることで、この第１加熱手段６０を目的箇所Ｂに
正確に対向し得る。

【００３９】なお目的箇所Ｂは、この丸鋼管１を最終製
品として使用する箇所、場所などに応じて決定してお
り、予め制御装置に入力して設定している。ここでは、
丸鋼管１の一端面から設定距離Ｃの部分が１回目の目的
箇所Ｂとされ、そして１回目の増肉部２に対して所定間
隔Ｐを置いた部分が２回目の目的箇所Ｂとされ、これら
設定距離Ｃや所定間隔Ｐは、増肉作用による長さ縮小分
も含まれている。

【００４０】上述したようにセットした状態で、図３、
図７の（ａ）に示すように、第１加熱手段６０を作動さ
せて丸鋼管１の目的箇所Ｂを加熱する。この局部的な加
熱は、第１加熱手段６０の内面と丸鋼管１の外面１ｂと
の隙間を小さくすることで、迅速に、また加熱費を安く
して、さらに内面１ａ側まで十分に行える。なお、第１
加熱手段６０による加熱幅Ｗは、たとえば５０ｍｍ〜３
００ｍｍに設定されている。

【００４１】次いで、第１加熱手段６０により目的箇所
Ｂを加熱しながら、この目的箇所Ｂに丸鋼管１の長手方
向Ａの圧縮力を付与させる。この圧縮力は、図４に示す
ように、圧縮力用シリンダー装置５９を収縮動させて主
台車４３をベース体２２に接近動させ、以て受け側クラ
ンプ装置３０に対して押し側クランプ装置５０を接近動
させることで得られる。この圧縮力により、図４や図７
の（ｂ）に示すように、第１加熱手段６０に対向した部
分において、加熱した目的箇所Ｂの一部材料を内外へと
順次増肉し得、以て内外へ所望量でリング状に突出した
増肉部２を形成し得る。

【００４２】ここで増肉部２の増肉部長さＶは、増肉作
用による長さ縮小により加熱幅Ｗに対して短くなってい
る。また増肉部２の内外突出による増肉部厚さＴは、使
用目的に応じて任意に設定されるもので、たとえば鋼管
厚さｔに対比して、［Ｔ＝１．５ｔ〜５．０ｔ］となっ
ている。

【００４３】このようにして増肉部２を形成した状態
で、移動装置６１を作動させることによって、図４に示
すように、リング体６３を長手方向Ａに沿って受け装置
２１側へ移動させて、第１加熱手段６０を増肉部２から
外す。その際に図４、図７の（ｂ）に示すように、増肉
部２の外側突出部分に対して、外面規制手段６７を作用
させる。

【００４４】すなわち増肉部２の外側突出部分に対し
て、規制部６８の傾斜状規制面６８ｂが作用し、以て増
肉部２における外側へ所望量でリング状に突出した部分
を内側へ押し込み状に成形し得る。これにより丸鋼管１
は、図８、図１０の（ｂ）に示すように、その外径Ｄを
全長に亘って同一状とし得るとともに、目的箇所Ｂに、
内側へのみリング状で厚く突出した増肉部厚さＴの増肉
部２を形成した形状とし得る。

【００４５】さらに移動装置６１を作動させることによ
って、図５、図７の（ｃ）に示すように、リング体６３
を長手方向Ａに沿って受け装置２１側へ移動させて、冷
却手段６５を増肉部２に対向させる。そして、冷却手段
６５により、たとえば冷却水を増肉部２に向けて噴射さ
せ、以て加熱状態にある増肉部２の部分を冷却させる。
以上により２回目の増肉部２の成形を終える。

【００４６】その後に、受け側クランプ装置３０と押し
側クランプ装置５０とのクランプを解除させ、そして押
し台車４５を前進動させて丸鋼管１を受け装置２１側に
押し込み移動させる。その際に、圧縮力用シリンダー装
置５９を伸展動させて主台車４３をベース体２２から離
間動（復帰動）させるとともに、移動装置６１を作動さ
せて第１加熱手段６０を押し装置４１側に復帰移動させ
る。そして、受け側クランプ装置３０と押し側クランプ
装置５０とをクランプ動させることで、図６に示すよう
に、３回目の増肉部２の成形を行う状態（最初の状態）
にし得る。

【００４７】このような増肉部２の成形を所定箇所（所
定数）で行ったのち、上述とは逆動作を行うことで、長
手方向Ａにおける２箇所を１組として、２組の合計４箇
所に増肉部２を成形した丸鋼管１を取り出し得る。すな
わち丸鋼管１には、図１に示すように、その端面から設
定距離Ｃの部分と、この設定距離Ｃの部分から所定間隔
Ｐだけ離れた部分とに、内側へ所望量でリング状に突出
した増肉部２を形成し得る。

【００４８】次いで、目的とする箇所Ｂに増肉部２を形
成した丸鋼管１を、第２加熱手段（加熱炉）７０に搬入
して加熱したのち、この第２加熱手段７０から搬出させ
る（通過させる）ことで、この丸鋼管１の全体を所定温
度（たとえば、Ａ３変態点を越える温度）に加熱し得
る。

【００４９】そして、第２加熱手段７０から搬出した丸
鋼管１を角形鋼管成形手段７５によって熱間成形する。
すなわち、図１や図９や図１０の（ｃ）に示すように、
加熱した丸鋼管１を平形ローラ７６群によって絞り成形
することで、大きい外径Ｄであった丸鋼管１を、所期の
製品外寸Ｅの角形鋼管５に熱間成形し得る。

【００５０】これにより、第２加熱手段７０により加熱
した丸鋼管１を、角形鋼管成形手段７５によって角形鋼
管５に熱間成形し得、その際に角形鋼管５は、その外面
５ｂが全長に亘って扁平状となるようにし得るととも
に、目的箇所Ｂに、内側へのみリング状で厚く突出した
増肉部厚さＴの増肉部２を形成した形状とし得る。な
お、角形鋼管成形手段７５により熱間成形した角形鋼管
５は、冷却床などにおいて自然冷却し得る。

【００５１】そして製品である角形鋼管５を、たとえば
支柱に使用し、２箇所１組の増肉部２を梁材連結位置
（梁材連結部）として、図１１、図１２に示すように、
梁材１００を溶接１０５により結合する。ここで梁材１
００は、上フランジ部１０１と下フランジ部１０２とウ
エブ部１０３とによるＨ型鋼からなる。

【００５２】その際に梁材１００における溶接側の端面
（溶接接合面）、すなわち上フランジ部１０１と下フラ
ンジ部１０２とウエブ部１０３との端面は、角形鋼管５
の外面５ｂが扁平状であることから、直線状端面１０１
ａ，１０２ａ，１０３ａに形成されている。これによ
り、梁材１００の端面は切断状でよいことになって、加
工を省略し得、以て梁材１００の製作を簡素化し得ると
ともに、コストダウンを可能にし得る。

【００５３】このような直線状端面１０１ａ，１０２
ａ，１０３ａを有する梁材１００の溶接１０５は、増肉
部２が存在する部分の外面５ｂを梁材連結位置（梁材連
結部）として、その外面５ｂに直線状端面１０１ａ，１
０２ａ，１０３ａを当て付けた状態で行う。その際に、
前述したように増肉部２の外面５ｂは、全長に亘って扁
平状となっていることから、両者５，１００間に隙間は
殆ど生ぜず、良好な溶接（連結）を能率よく行え、さら
に溶接精度や強度を向上し得る。

【００５４】また、外面５ｂが扁平状となっていること
から、丸形鋼管５の外面５ｂと上フランジ部１０１の上
面とが成すコーナ部は直角状に形成されることになり、
したがって、梁材１００の上フランジ部１０１上に載置
される床版（デッキプレート）１０７は、角形鋼管５の
外面５ｂまで梁上面と同一状のレベルで近接させること
が可能となり、以て床版１０７として、端部をＲ状部に
沿うように形成した別物を用意する必要もなく、施工時
間も大幅に短縮され、高品質の床版１０７を確保し得
る。これらのことにより、全体のコストダウンが可能と
なる。

【００５５】次に、本発明の第２の実施の形態を、図１
３に基づいて説明する。すなわち角形鋼管５は、３箇所
１組の増肉部２を形成することで梁材連結位置（梁材連
結部）としている。これによると、上位と下位の増肉部
２が存在する部分の外面５ｂに、上フランジ部１０１と
下フランジ部１０２とを当て付けた状態で、強軸梁材１
００の溶接１０５を行える。また、上位と中間の増肉部
２が存在する部分の外面５ｂに、上フランジ部１０１Ａ
と下フランジ部１０２Ａとを当て付けた状態で、弱軸梁
材１００Ａの溶接１０５を行える。

【００５６】次に、本発明の第３の実施の形態を、図１
４に基づいて説明する。すなわち、丸鋼管１に対する所
定間隔Ｐのピッチを短く設定することで、目的とする箇
所Ｂを丸鋼管長手方向Ａの一箇所（少なくとも一箇所）
として、増肉部２を、梁材連結部を形成する長さＬに成
形している。

【００５７】この第３の実施の形態によると、上フラン
ジ部１０１と下フランジ部１０２とウエブ部１０３との
全てを増肉部２に対向させた状態で、梁材１００の溶接
１０５を行え、以て強固な溶接結合を行うことができ
る。

【００５８】次に、本発明の第４の実施の形態を、図１
５に基づいて説明する。すなわち角形鋼管５は、２箇所
１組の増肉部２を形成するとともに、両増肉部２間に中
間厚増肉部３を形成することで、梁材連結位置（梁材連
結部）としている。その際に、鋼管厚さｔに対して増肉
部厚さＴは２．５〜５．０倍とされ、そして中間厚増肉
部厚さＴｔは鋼管厚さｔと増肉部厚さＴとの間、つまり
［ｔ＜Ｔｔ＜Ｔ］とされている。

【００５９】この第４の実施の形態によると、上フラン
ジ部１０１と下フランジ部１０２とウエブ部１０３との
全てを増肉部２，３に対向させた状態で、梁材１００の
溶接１０５を行え、以て強固な溶接結合を行うことがで
きる。

【００６０】上記した実施の形態において、圧縮力を得
るために圧縮力用シリンダー装置５９を採用している
が、これはねじ送り形式などであってもよい。上記した
実施の形態において、増肉部２を成形した丸鋼管１を、
第２加熱手段７０により全体可及的に均一に加熱（たと
えば、Ａ３変態点を越える温度で加熱）させることによ
り、管内部に発生した応力の除去、加工に伴う材質の著
しい劣化の回復などが可能となり、性能を均質化して良
質な角形鋼管（製品）５を得ることができるとともに、
建築の鉄骨柱材として使用された場合において、地震時
に増肉部２から角形鋼管５の本体部分への応力の伝達が
スムースに行われ、角形鋼管５の増肉形状による優位性
と相まって、より一層の地震エネルギーの吸収が期待で
きる。

【００６１】上記した実施の形態では、１個の第１加熱
手段６０により加熱が行われているが、これは１個以上
の第１加熱手段により加熱が行われる形式であってもよ
い。また第１加熱手段６０にそれぞれ補助加熱手段が設
けられた形式であってもよい。

【００６２】上記した実施の形態では、角形鋼管成形手
段７５として平形ローラ７６が多数配置されたローラ絞
り形式が採用されているが、これはプレス形式などであ
ってもよい。

【００６３】

【発明の効果】上記した本発明の請求項１によると、増
肉した梁材連結部の外面に突出部がない状態の角形鋼管
にできる。この角形鋼管を、たとえば支柱に使用すると
きの梁材の溶接は、増肉部が存在する部分の外面を梁材
連結位置（梁材連結部）として、梁材の端面を当て付け
た状態で行うことができる。その際に外面を全長に亘っ
て扁平状にしていることで、梁材の端面（溶接接合面）
は、切断状でよいことになって特殊な加工を不要にで
き、そして増肉部の外面と梁材の端面との間に隙間が殆
ど生じないことから、良好な溶接（連結）を能率よく行
うことができ、さらに溶接精度や強度を向上できる。

【００６４】さらに、外径が平滑化していることで、角
形鋼管の外面と梁材における上フランジ部の上面とが成
すコーナ部を直角状に形成することになり、したがっ
て、上フランジ部上に載置する床版は、支柱（角形鋼
管）の外面まで梁上面と同一状のレベルで近接すること
が可能となり、以て床版として、端部をＲ状部に沿うよ
うに形成した別物を用意する必要もなく、施工時間も大
幅に短縮でき、高品質の床版を確保できる。これらのこ
とにより、全体のコストダウンを図ることができる。

【００６５】しかも、全長に亘って熱間成形することに
より、全長に亘り全断面が均質で靭性の高い角形鋼管に
できる。また増肉部が存在することにより、地震時に応
力の伝達をスムーズに行え、耐震設計上において好適な
角形鋼管にできる。

【００６６】また上記した本発明の請求項２によると、
第１加熱手段により、丸鋼管の目的箇所への局部的な加
熱を行ったのち、圧縮力付与手段により加熱箇所に丸鋼
管長手方向の圧縮力を付与するとともに、加熱箇所の外
面を外面規制手段により規制することで、加熱箇所の一
部材料を内面側へと順次増肉して、丸鋼管の一端面から
所定距離の部分に、内側へ所望量でリング状に突出した
増肉部を形成できる。そして丸鋼管の全体を第２加熱手
段により加熱したのち、角形鋼管成形手段によって角形
鋼管に熱間成形することで、増肉した梁材連結部の外面
に突出部が存在しない角形鋼管を容易に製造できる。

【００６７】そして上記した本発明の請求項３による
と、梁材における上下のフランジ部が溶接結合する箇所
に増肉部を成形した角形鋼管を容易に製造できる。さら
に上記した本発明の請求項４によると、梁材の端面（溶
接接合面）の全てを増肉部に対向させた状態で、角形鋼
管に対する梁材の溶接を行うことができ、以て強固な溶
接結合を行うことができる。

【００６８】しかも上記した本発明の請求項５による
と、請求項２の角形鋼管の製造方法を好適に実現でき
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、角形鋼管の
製造設備における工程説明図である。

【図２】同角形鋼管の製造設備における圧縮力付与手段
部分で、丸鋼管をセットした状態での一部切り欠き側面
図である。

【図３】同角形鋼管の製造設備における圧縮力付与手段
部分で、目的箇所に対する加熱時の一部切り欠き側面図
である。

【図４】同角形鋼管の製造設備における圧縮力付与手段
部分で、増肉作用時の一部切り欠き側面図である。

【図５】同角形鋼管の製造設備における圧縮力付与手段
部分で、冷却作用時の一部切り欠き側面図である。

【図６】同角形鋼管の製造設備における圧縮力付与手段
部分で、次の目的箇所に対する加熱時の一部切り欠き側
面図である。

【図７】同角形鋼管の製造設備における圧縮力付与手段
部分で、（ａ）は目的箇所に対する加熱時の要部の縦断
側面図、（ｂ）は増肉作用時の要部の縦断側面図、
（ｃ）は冷却作用時の要部の縦断側面図である。

【図８】同角形鋼管の製造設備で、増肉した丸鋼管の要
部の縦断側面図である。

【図９】同角形鋼管の製造設備における角形鋼管成形手
段部分で、熱間成形時の要部の縦断側面図である。

【図１０】同角形鋼管の製造設備における管の変化を示
し、（ａ）は丸鋼管の縦断正面図、（ｂ）は増肉した丸
鋼管の縦断正面図、（ｃ）は熱間成形した角形鋼管の縦
断正面図である。

【図１１】同角形鋼管の製造設備により製造した角形鋼
管の使用状態であって、梁材を溶接した状態での縦断側
面図である。

【図１２】同角形鋼管の製造設備により製造した角形鋼
管の使用状態であって、梁材を溶接した状態での横断平
面図である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態を示し、角形鋼管
の製造設備により製造した角形鋼管の使用状態であっ
て、梁材を溶接した状態での縦断側面図である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態を示し、角形鋼管
の製造設備により製造した角形鋼管の使用状態であっ
て、梁材を溶接した状態での縦断側面図である。

【図１５】本発明の第４の実施の形態を示し、丸形鋼管
の製造設備により製造した丸形鋼管の使用状態であっ
て、梁材を溶接した状態での縦断側面図である。

【符号の説明】

１丸鋼管（原管）１ａ内面１ｂ外面２増肉部３中間厚増肉部５角形鋼管（製品）５ｂ外面１０製造設備１１支持手段２０圧縮力付与手段２１受け装置２４受け台車２７正逆駆動部２８受圧体３０受け側クランプ装置３１内側クランプ部３５外側クランプ部４１押し装置４３主台車４５押し台車４８正逆駆動部４９加圧体５０押し側クランプ装置５１内側クランプ部５５外側クランプ部５９圧縮力用シリンダー装置６０第１加熱手段６１移動装置６５冷却手段６７外面規制手段６８規制部６８ａ直状規制面６８ｂ傾斜状規制面７０第２加熱手段７５角形鋼管成形手段７６平形ローラ１００梁材（強軸梁材）１００Ａ弱軸梁材１０１上フランジ部１０１Ａ上フランジ部１０２下フランジ部１０２Ａ下フランジ部１０３ウエブ部１０３Ａウエブ部１０５溶接１０７床版Ａ長手方向Ｂ目的箇所（加熱箇所）Ｃ設定距離Ｐ所定間隔Ｄ丸鋼管の外径Ｅ製品外寸Ｔ増肉部厚さｔ鋼管厚さＴｔ中間厚増肉部厚さＷ加熱幅Ｖ増肉部長さＬ梁材連結部を形成する長さ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｅ０４Ｂ 1/58 ５０８Ｅ０４Ｂ 1/58 ５０８Ｒ (72)発明者中島拓大阪府大阪市淀川区加島３丁目10番111号ナカジマ鋼管株式会社内 (72)発明者中島功雄大阪府大阪市淀川区加島３丁目10番111号ナカジマ鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 2E125 AA14 AB16 AC16 AG04 AG21 AG26 AG57 CA90 4E028 FA03 4E087 BA02 BA18 CA31 CB01 CC05 HB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】丸鋼管の目的とする箇所を加熱し、この
加熱箇所に丸鋼管長手方向の圧縮力を付与して、加熱箇
所の一部材料を内面側に増肉させ、目的とする箇所に増
肉部を成形した丸鋼管の全体を加熱したのち、その外面
が全長に亘って扁平状となるように熱間成形して得たこ
とを特徴とする角形鋼管。
【請求項２】丸鋼管の目的とする箇所を第１加熱手段
により加熱し、この加熱箇所に圧縮力付与手段により丸
鋼管長手方向の圧縮力を付与するとともに、外面規制手
段により外面を規制して、加熱箇所の一部材料を内面側
に増肉させ、目的とする箇所に増肉部を成形した丸鋼管
の全体を第２加熱手段により加熱したのち、角形鋼管成
形手段によって、その外面を全長に亘って扁平状とした
角形鋼管に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３】目的とする箇所が丸鋼管長手方向の複数
箇所であり、梁材連結位置に対応して増肉部を成形した
ことを特徴とする請求項２記載の角形鋼管の製造方法。
【請求項４】目的とする箇所が、丸鋼管長手方向の少
なくとも一箇所であり、増肉部を梁材連結部を形成する
長さに成形したことを特徴とする請求項２記載の角形鋼
管の製造方法。
【請求項５】丸鋼管の目的とする箇所を加熱する第１
加熱手段と、この加熱箇所に丸鋼管長手方向の圧縮力を
付与して加熱箇所の一部材料を増肉させる圧縮力付与手
段と、加熱箇所の外面を規制する外面規制手段と、目的
とする箇所に増肉部を成形した丸鋼管の全体を加熱する
第２加熱手段と、加熱した丸鋼管を、その外面を全長に
亘って扁平状とした角形鋼管に熱間成形する角形鋼管成
形手段とにより構成されていることを特徴とする角形鋼
管の製造設備。