JP2004243329A - 角形鋼管の製造方法および角形鋼管の製造設備 - Google Patents
角形鋼管の製造方法および角形鋼管の製造設備 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004243329A JP2004243329A JP2003033019A JP2003033019A JP2004243329A JP 2004243329 A JP2004243329 A JP 2004243329A JP 2003033019 A JP2003033019 A JP 2003033019A JP 2003033019 A JP2003033019 A JP 2003033019A JP 2004243329 A JP2004243329 A JP 2004243329A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating
- semi
- square steel
- steel pipe
- heating means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱を、その加熱コストや設備費を安価として行える角形鋼管の製造方法を提供する。
【解決手段】鋼板１を成形したのち突き合わせ溶接して半成形角形鋼管５を造管する。半成形角形鋼管５を第１加熱手段３１によりＡ１変態点の近辺にまで全体加熱し、各コーナ部６を第２加熱手段６１によりＡ３変態点の近辺にまで部分加熱し、加熱した半成形角形鋼管５を成形手段７１により正規の寸法かつ形状に熱間成形する。第１加熱手段によってＡ１変態点の近辺に全体加熱し、第２加熱手段によって各コーナ部を、コーナ熱間成形に必要なＡ３変態点の近辺にまで部分加熱することで、全体をＡ３変態点の近辺にまでに加熱する方式と比べて、半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱コストを安くできる。
【選択図】 図４
【解決手段】鋼板１を成形したのち突き合わせ溶接して半成形角形鋼管５を造管する。半成形角形鋼管５を第１加熱手段３１によりＡ１変態点の近辺にまで全体加熱し、各コーナ部６を第２加熱手段６１によりＡ３変態点の近辺にまで部分加熱し、加熱した半成形角形鋼管５を成形手段７１により正規の寸法かつ形状に熱間成形する。第１加熱手段によってＡ１変態点の近辺に全体加熱し、第２加熱手段によって各コーナ部を、コーナ熱間成形に必要なＡ３変態点の近辺にまで部分加熱することで、全体をＡ３変態点の近辺にまでに加熱する方式と比べて、半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱コストを安くできる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば建築用の柱材に使用される大径で厚肉の角形鋼管（正方体形状、直方体形状、五角形や六角形などの多角形状）を得るのに採用される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、この種の角形鋼管の製造方法としては、原管を加熱炉内に搬入し、この加熱炉内での搬送中に８００℃〜９５０℃（Ａ３変態点以上）で高温加熱し、そして角形鋼管成形ミルに搬入されて熱間成形（成形温度Ａ３変態点以上）を行っている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２９４７２２号公報（第３頁、第１図）
【０００４】
【特許文献２】
実願平５−４４９２７号（実開平７−１５７６３号）のマイクロフィルム（第６−７頁、第１−３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来構成によると、通常、加熱炉としてはガス、油などによる燃焼加熱方式が採用されており、かかる方式により原管の全体を８００℃〜９５０℃に高温加熱することは、その加熱コストが高くつくことになり、特に原管が大径で厚肉のとき、加熱コストは高価となる。また加熱炉としては、少なくとも８００℃〜９５０℃の高温に耐える構成としなければならず、加熱炉自体が高価になるとともに、加熱炉や炉内搬送装置（ローラコンベヤ）などの保守点検は度々行わなければならず、維持費も高価になる。
【０００６】
そこで本発明の請求項１記載の発明は、半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱を、その加熱コストや設備費を安価として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。
【０００７】
また請求項４記載の発明は、請求項１記載の角形鋼管の製造方法を容易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。
【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記載の角形鋼管の製造方法は、鋼板を成形したのち突き合わせ溶接することにより半成形角形鋼管を造管し、この半成形角形鋼管を第１加熱手段によりＡ１変態点の近辺にまで全体加熱し、引き続いて半成形角形鋼管の各コーナ部を第２加熱手段によりＡ３変態点の近辺にまで部分加熱し、そして加熱された半成形角形鋼管を成形手段によって、正規の寸法かつ形状に熱間成形する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、第１加熱手段によって半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺に全体加熱し、第２加熱手段によって各コーナ部を、コーナ熱間成形に必要なＡ３変態点の近辺にまで部分加熱することで、たとえば全体をＡ３変態点の近辺にまでに加熱する方式と比べて、半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱コストを安くし得る。また第１加熱手段としては、Ａ１変態点の近辺の温度に耐える構成とすればよいことから、設備費を安価にし得るとともに、第１加熱手段や搬送手段などの保守点検の頻度は少なくなり、維持費も安価になる。
【００１０】
そして、加熱した半成形角形鋼管を成形手段によって、正規の寸法かつ形状とした角形鋼管（最終製品）に仕上がるように熱間成形し得る。その際に半成形角形鋼管は、その４辺平板部がＡ１変態点の近辺で、各コーナ部がＡ３変態点の近辺であることから、絞り状の熱間成形力はコーナ部に強く作用することになり、以て角形鋼管は、平坦部（四辺）に凹みが生じ難く、さらに各コーナ部の形状、すなわち外周半径を均等状にかつシャープに形成し得る。
【００１１】
また本発明の請求項２記載の角形鋼管の製造方法は、上記した請求項１記載の構成において、第１加熱手段は、半成形角形鋼管を加熱炉に入れての燃焼加熱方式であり、第２加熱手段は高周波誘導加熱方式であることを特徴としたものである。
【００１２】
したがって請求項２の発明によると、加熱炉において燃焼加熱方式によって半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺に全体加熱し、高周波誘導加熱方式によって各コーナ部を、コーナ熱間成形に必要なＡ３変態点の近辺にまで部分加熱することで、たとえば全体をＡ３変態点の近辺にまでに加熱する方式と比べて、半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱コストを安くし得る。また加熱炉としては、Ａ１変態点の近辺の温度に耐える構成とすればよいことから、加熱炉自体（設備費）は安価になるとともに、加熱炉や炉内の搬送手段などの保守点検の頻度は少なくなり、維持費も安価になる。
【００１３】
そして本発明の請求項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、第１加熱手段の加熱炉から取り出される高温気体を発電装置の発電に利用し、発電装置で発電した電力を第２加熱手段の高周波誘導加熱に使用することを特徴としたものである。
【００１４】
したがって請求項３の発明によると、第１加熱手段の加熱炉から取り出した高温気体を発電装置による発電に再利用し、これにより生じた電力を第２加熱手段の高周波誘導加熱に使用することによって、第２加熱手段での使用電力を安価に提供し得る。
【００１５】
さらに本発明の請求項４記載の角形鋼管の製造設備は、鋼板を成形したのち突き合わせ溶接することにより造管した半成形角形鋼管を搬送する搬送経路中に、この半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺にまで全体加熱する第１加熱手段と、半成形角形鋼管の各コーナ部をＡ３変態点の近辺にまで部分加熱する第２加熱手段と、加熱された半成形角形鋼管を正規の寸法かつ形状に熱間成形する成形手段とを配設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、半成形角形鋼管を搬送経路上で搬送しながら、まず第１加熱手段によって半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺にまで全体加熱し、次いで第２加熱手段によって半成形角形鋼管の各コーナ部をＡ３変態点の近辺にまで部分加熱したのち、この加熱した半成形角形鋼管を成形手段によって熱間成形することで、正規の寸法かつ形状の角形鋼管を製造し得る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、大径、厚肉でかつ正方体形状の角形鋼管を得るのに採用した状態として、図１〜図７に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、所定長さの鋼板１を長さ方向１Ａに搬送し、トリミング開先加工機１０に通して幅方向１Ｂにおける両側縁に開先２を加工する。次いで、鋼板１を前段成形プレス１１に入れて、下金型１２に対する上金型１３の昇降動により、側縁寄りの二箇所に直角状（９０度またはほぼ９０度）のコーナ部３，３を折り曲げ成形する。その後、後段成形プレス１４に入れて、下金型１５に対する上金型１６の昇降動により、中間の二箇所に鈍角（約１０５度）のコーナ部４，４を折り曲げ成形する。
【００１９】
そして図２に示すように、仮付け溶接機１７の部分で、四辺をロール１８群（またはシリンダー）により外側から加圧することで、鈍角のコーナ部４，４を直角状に成形しながら開先２どうしを突き合わせして、半成形角形鋼管５としながら、突き合わせ部に対して仮付け溶接７ａを施工する。次いで、半成形角形鋼管５を内面溶接機１９に移して内面溶接７ｂを施工する。さらに、半成形角形鋼管５を外面溶接機２０に移して外面溶接７ｃを施工し、以て一辺に突き合わせ溶接部（シーム溶接部）７を有し、かつ各コーナ部６が直角状の大径で厚肉の半成形角形鋼管５を造管し得る。
【００２０】
ここで半成形角形鋼管５は、後述する角形鋼管（最終製品）よりも寸法や形状を大きくして造管している。すなわち、対向された辺の外面間の寸法ＬＬや各コーナ部６の外周半径ＬＲを大きくして造管されている（図５参照）。
【００２１】
この半成形角形鋼管５は、図３〜図６に示すように、搬入床２３に渡されて搬送される。この搬入床２３の終端部に搬送された半成形角形鋼管５は、ローラコンベヤ（搬送手段の一例。）２４に渡され、このローラコンベヤ２４により形成される搬送経路２５上で搬送される。
【００２２】
この搬送経路２５中には、前記半成形角形鋼管５をＡ１変態点の近辺（たとえば６００〜６５０℃）にまで全体加熱する第１加熱手段３１と、半成形角形鋼管５の各コーナ部６をＡ３変態点（たとえば８５０〜１０５０℃）の近辺にまで部分加熱する第２加熱手段６１と、加熱された半成形角形鋼管５を正規の寸法かつ形状に熱間成形する成形手段７１とが配設されている。
【００２３】
すなわち、第１加熱手段３１は、半成形角形鋼管５を加熱炉３２に入れての燃焼加熱方式であって、その加熱炉３２における前後方向の両端には、貫通孔により搬入口や搬出口が形成され、そして搬入口や搬出口には、それぞれ開閉扉３３が設けられている。前記加熱炉３２の一側下部でかつローラコンベヤ２４のローラ間の中間位置に下部加熱バーナー３４が配設され、そして、加熱炉３２の他側上部でかつ前記下部加熱バーナー３４に対して千鳥状に対峙する位置には、上部加熱バーナー３５が配設されている。なお前記加熱炉３２の搬出口に隣接した部分には、上下方向の排煙口３６が形成されている。
【００２４】
以上の３２〜３６などにより、前記半成形角形鋼管５をＡ１変態点の近辺にまで全体加熱する第１加熱手段３１の一例が構成される。
前記排煙口３６に接続される排煙装置４１が設けられる。すなわち加熱炉３２の側部で床内には主煙道４２が形成され、この主煙道４２の始端が、第１煙管４３を介して前記排煙口３６に接続されている。そして、主煙道４２の終端に第２煙管４４が接続され、この第２煙管４４がファン４５を介して煙突４６の下部に接続されている。前記第２煙管４４の中間にはダンパー４７が設けられ、このダンパー４７の操作により、前記加熱炉３２内の気圧が大気圧よりも低くなるように制御される。以上の４２〜４７などにより排煙装置４１の一例が構成される。
【００２５】
前記主煙道４２内には熱交換器４８が配設され、ここで排煙と熱交換された高温（３００〜３５０℃）の空気は、配管４９，５０を介して各バーナー３４，３５に供給され、以て熱の再利用が行われる。さらに熱交換器４８で排煙と熱交換された空気（高温気体）が、配管５１を介して自家発電用の発電装置５３における発電タービン５４に供給されることで、この発電タービン５４を介して発電機５５が稼動され、以て第１加熱手段３１の加熱炉３２から取り出される高温気体が発電装置５３による発電に再利用される。なお、必要に応じて、配管５１の部分には補助的にボイラー５６が配設される。
【００２６】
前記第２加熱手段６１は高周波誘導加熱方式であって、搬送経路２５の方向の５箇所（１箇所または複数箇所）に配設されている。すなわち、各第２加熱手段６１は搬送経路２５を囲む機枠６２を有し、この機枠６２側には、前記半成形角形鋼管５の各コーナ部６に外側から対向される状態で、それぞれ保持部材６３を介して発熱コイル６４が設けられている。
【００２７】
前記保持部材６３は、半成形角形鋼管５のサイズ変化（種類変化）、つまり外面間の寸法ＬＬの変化に対応して位置調整自在に構成されている。すなわち、保持部材６３の外面側にはブロック体６５が一体化され、このブロック体６５の外面側に連結されたねじ軸体６６が前記機枠６２側に設けられたブラケット体６７に挿通されるとともに、ブラケット体６７の両側においてねじ軸体６６にそれぞれナット体６８が螺合されている。そして、ブロック体６５の外面側に連結されたガイドロッド６９が前記ブラケット体６７に挿通されている。
【００２８】
なお、第２加熱手段６１の周辺には、半成形角形鋼管５の幅決めを行うためのサイドガイドローラ７０が、半成形角形鋼管５のサイズ変化に対応して左右位置調整自在に設けられている。以上の６２〜７０などにより、半成形角形鋼管５の各コーナ部６をＡ３変態点の近辺にまで部分加熱する第２加熱手段６１の一例が構成される。
【００２９】
上記構成からなる各第２加熱手段６１の各発熱コイル６４に対して、前記発電機５５からの給電線５７が接続され、以て発電装置５３で発電した電力を第２加熱手段６１の高周波誘導加熱に使用するように構成されている。なお、発電装置５３からの電力の不足を補うために、給電線５７に対して通常給電線５８が、接断制御器５９を介して接続されている。
【００３０】
前述したように、搬入床２３の終端部に搬送された半成形角形鋼管５は、ローラコンベヤ２４に渡され、このローラコンベヤ２４により第１加熱手段３１の加熱炉３２に搬入される。この半成形角形鋼管５は、加熱炉３２内にて搬送経路２５上で搬送されながら、各バーナー３４，３５の燃焼熱によって徐々に均一的に加熱Ｈされ（図５参照）、そして６００〜６５０℃（Ａ１変態点の近辺）の高温を維持しながら、かつ周方向ならびに長さ方向において均一温度でかつ曲げなど生じることなく加熱Ｈされることになる。
【００３１】
このようにしてＡ１変態点の近辺の温度に加熱された半成形角形鋼管５を、開閉扉３３を開動させることで、搬出口を通して加熱炉３２から搬出したのち、第２加熱手段６１へ搬入し得る。そして半成形角形鋼管５の終端が完全に搬出されたときに、搬出口の開閉扉３３が閉動される。
【００３２】
前述したように、全体がＡ１変態点の近辺に加熱されて加熱炉３２から搬出される半成形角形鋼管５は、第２加熱手段６１群の機枠６２内を通過し、その間に各コーナ部６がＡ３変態点の近辺にまで部分加熱される。すなわち半成形角形鋼管５は、ローラコンベヤ２４により支持搬送されることで下位レベルが一定に維持され、サイドガイドローラ７０により両側辺が案内されることで一定に幅決めされた状態で、振れなど生じることなく搬送経路２５上で搬送される。
【００３３】
このようにして安定して搬送される半成形角形鋼管５の各コーナ部６に対して、第２加熱手段６１群における各発熱コイル６４の熱が加えられ、以て各コーナ部６が徐々に均一的に加熱される（図６参照）。これにより半成形角形鋼管５は、その４辺平板部は６００〜６５０℃（Ａ１変態点の近辺）の高温を維持しながら、各コーナ部６は８５０〜１０５０℃（Ａ３変態点の近辺）にまで部分加熱（追加加熱）されることになる。そして、加熱された半成形角形鋼管５は成形手段７１へと搬送される。
【００３４】
上述したように、第１加熱手段３１によって半成形角形鋼管５の全体をＡ１変態点の近辺に加熱、すなわち６００〜６５０℃に全体加熱したのち、第２加熱手段６１によって各コーナ部６をＡ３変態点の近辺に部分加熱、すなわち８５０〜１０５０℃に部分加熱することで、半成形角形鋼管５の熱間成形前の加熱を、その加熱コストや設備費を安価として行えることになる。
【００３５】
つまり、第１加熱手段３１によって半成形角形鋼管５を６００〜６５０℃に全体加熱し、第２加熱手段６１によって各コーナ部６を、コーナ熱間成形に必要な８５０〜１０５０℃に部分加熱することで、たとえば全体を８５０〜１０５０℃に加熱する方式と比べて加熱コストは安くなり、特に半成形角形鋼管５が大径で厚肉のとき、加熱コストは安価になる。また加熱炉３２としては、６００〜６５０℃に耐える構成とすればよいことから、加熱炉自体（設備費）は安価になるとともに、加熱炉３２や炉内の搬送手段（ローラコンベヤ２４）などの保守点検の頻度は少なくなり、維持費も安価になる。
【００３６】
前述したように第１加熱手段３１の加熱作用によって加熱炉３２内で発生した熱い煙は、排煙装置４１により排出し得る。すなわちファン４５の作動により排煙口３６に吸引力が作用し、これにより煙は、排煙口３６を通して第１煙管４３に吸引され、そして主煙道４２、第２煙管４４へと流れたのち、ファン４５を介して煙突４６へ吐き出される。このような吸引排煙により加熱炉３２内が負圧化、すなわち大気圧よりも低くなることで、半成形角形鋼管５に曲げなどが生じることを防止し得る。その際に大気圧よりも低い程度は、ダンパー４７を調整操作することで制御し得る。
【００３７】
また熱い煙が主煙道４２を流れるときに、熱交換器４８によって空気が熱交換され、これにより加熱された高温（３００〜３５０℃）の空気は、配管４９，５０を介して各バーナー３４，３５に供給される。したがって各バーナー３４，３５は、この加熱された空気を燃焼用空気として、効率のよい燃焼が行われる。通常、各バーナー３４，３５の燃焼には、燃焼用空気と燃料（ガス、天然ガス、ＬＰＧなどの気体燃料、重油、灯油などの液体燃料、石炭などの固形燃料）が必要で、これらにより燃焼効率を上げている。
【００３８】
前述したように加熱された空気は、配管５１を介して発電装置５３の発電タービン５４に供給されることで、この発電タービン５４を介して発電機５５が稼動されて発電される。これにより生じた電力は、給電線５７を介して各第２加熱手段６１の各発熱コイル６４に給電され、以て高周波誘導加熱に使用される。このように、第１加熱手段３１の加熱炉３２から取り出した高温気体を発電装置５３による発電に再利用し、そして発電した電力を第２加熱手段６１の高周波誘導加熱に使用することによって、第２加熱手段６１での使用電力を安価に提供し得、以て全体の運転費をより安価にし得る。
【００３９】
上述したように、第１加熱手段３１と第２加熱手段６１とによって加熱された半成形角形鋼管５は成形手段７１に搬送され、この成形手段７１によって正規の寸法かつ形状に熱間成形される。すなわち成形手段７１は、図３、図４、図７に示すように、前後４段（単数段または複数段）に設けられている。そして各成形手段７１は、機枠７２側に対して位置調整自在に、または交換自在に設けられた上下一対ならびに左右一対の成形ロール７３などを介して、半成形角形鋼管５を絞り状に熱間成形させるものである。
【００４０】
なお、成形手段７１の周辺で、必要する箇所（成形手段７１の前後、前のみ、後ろのみ、スタンド間など）には、必要とする数のデスケーラー装置７５が設けられている。このデスケーラー装置７５は、半成形角形鋼管５に対して水圧をかけた水を噴射するもので、この水噴射によりミルスケールなどを除去し、表面肌を良くし得る。
【００４１】
したがって、加熱されて成形手段７１に搬入された半成形角形鋼管５は、成形ロール７３群によって絞り状に熱間成形され、このとき熱間成形は、複数段の成形手段７１によって徐々（段階的）に絞り状に行われる。これにより半成形角形鋼管５は、正規の外面間の寸法Ｌでかつ正規の外周半径Ｒのコーナ部９とした角形鋼管（最終製品）８に仕上がるように熱間成形される。
【００４２】
なお、熱間成形に際して半成形角形鋼管５は、その４辺平板部が６００〜６５０℃（Ａ１変態点の近辺）で、各コーナ部６が８５０〜１０５０℃（Ａ３変態点の近辺）であることから、その絞り状の熱間成形力はコーナ部６に強く作用することになり、以て角形鋼管８は、平坦部（四辺）に凹みが生じ難く、さらに各コーナ部９の形状、すなわち外周半径Ｒを均等状にかつシャープに形成し得ることになる。さらに角形鋼管８は、熱間成形によって、残留応力が殆どなくて高い座屈強度が得られるとともに、二次溶接性に優れ、かつ十分な靱性を有するものとなる。
【００４３】
このようにして熱間成形された角形鋼管８は、冷却床８１に受け取られる。この冷却床８１はコンベヤ形式であって複数本の角形鋼管８を平行させて支持し、そして長さ方向に対して横方向へと搬送させる。この冷却床８１での搬送中に、角形鋼管８は空冷形式で徐冷される。冷却床８１での角形鋼管８群の搬送は、隣接した角形鋼管８の間を離した状態で、または隣接した角形鋼管８どうしを接触させ両側よりクランプした状態で搬送される。これにより角形鋼管８は、同じ雰囲気温度下で徐冷されることになり、以て冷却時の曲がりを少なくし得る。冷却床８１の終端に達した角形鋼管８は、図示していない矯正装置、先端切断装置、後端切断装置、洗浄装置、防錆装置へと搬送され、それぞれで処理されたのち、製品としてストレージされる。
【００４４】
次に、本発明の別の実施の形態を図８に基づいて説明する。
すなわち、上述した実施の形態では、一枚の鋼板１を使用し、一辺に突き合わせ溶接部７を有する大径で厚肉の角形鋼管（最終製品）８を製造しているが、これは図８の（ａ）に示すように、二枚の鋼板を使用し、二辺に突き合わせ溶接部７を有する大径で厚肉の角形鋼管８を製造してもよい。
【００４５】
また、上述した実施の形態では、正方体形状の角形鋼管８を製造しているが、これは直方体形状の角形鋼管８を製造してもよく、さらに図８の（ｂ）に示すような五角形形状の角形鋼管８や、図８の（ｃ）に示すような六角形形状の角形鋼管８など、各種の多角形状の角形鋼管８を製造してもよい。
【００４６】
上記した実施の形態では、第１加熱手段３１として、半成形角形鋼管５を加熱炉３２に入れての燃焼加熱方式が採用されているが、この第１加熱手段としては、高周波誘導加熱方式などであってもよい。
【００４７】
上記した実施の形態では、第１加熱手段３１の加熱炉３２から取り出される高温気体を発電装置５３の発電に利用し、発電装置５３で発電した電力を第２加熱手段６１の高周波誘導加熱に使用する方式が採用されているが、この第２加熱手段６１の高周波誘導加熱の全てに通常給電線５８からの電力を使用する方式などであってもよい。
【００４８】
上記した実施の形態で示すように、成形手段７１での熱間成形は、複数段で徐々に絞り成形するのが好ましいが、その段数は任意であり、場合によっては単数段でもよい。特に半成形角形鋼管５が薄肉の場合には、単数段、少数段での熱間成形が可能となる。
【００４９】
上記した実施の形態では、大径で厚肉の角形鋼管８を製造しているが、これは大径で薄肉の角形鋼管、小径で厚肉の角形鋼管、小径で薄肉の角形鋼管などの製造であってもよい。たとえば、正規の外面間の寸法Ｌが３００〜７００ｍｍ、厚さｔが９〜７０ｍｍの角形鋼管８を得るものであり、その際に半成形角形鋼管５におけるコーナ部６の大きい外周半径ＬＲは厚さｔの３．５〜７．０倍であり、これが角形鋼管８におけるコーナ部９の正規の外周半径Ｒが厚さｔの１．０〜３．０倍となるようにシャープに形成される。
【００５０】
上記した実施の形態では、前段成形プレス１１や後段成形プレス１４などプレス方式で鋼板１の成形を行っているが、これはロール方式で鋼板１の成形を行ってもよい。
【００５１】
【発明の効果】
上記した本発明の請求項１によると、第１加熱手段によって半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺に全体加熱し、第２加熱手段によって各コーナ部を、コーナ熱間成形に必要なＡ３変態点の近辺にまで部分加熱することで、たとえば全体をＡ３変態点の近辺にまでに加熱する方式と比べて、半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱コストを安くでき、特に半成形角形鋼管が大径で厚肉のとき、加熱コストを安価にできる。また第１加熱手段としては、Ａ１変態点の近辺の温度に耐える構成とすればよいことから、設備費を安価にできるとともに、第１加熱手段や搬送手段などの保守点検の頻度を少なくできて、維持費も安価になる。
【００５２】
そして、加熱した半成形角形鋼管を成形手段によって、正規の寸法かつ形状とした角形鋼管に仕上がるように熱間成形できる。その際に半成形角形鋼管は、その４辺平板部がＡ１変態点の近辺で、各コーナ部がＡ３変態点の近辺であることから、絞り状の熱間成形力をコーナ部に強く作用させることができ、以て角形鋼管は、平坦部（四辺）に凹みが生じ難く、さらに各コーナ部の形状、すなわち外周半径を均等状にかつシャープに形成できる。さらに角形鋼管は、熱間成形によって、残留応力が殆どなくて高い座屈強度が得ることができるとともに、二次溶接性に優れ、かつ十分な靱性を有するものにできる。
【００５３】
また上記した本発明の請求項２によると、加熱炉において燃焼加熱方式によって半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺に全体加熱し、高周波誘導加熱方式によって各コーナ部を、コーナ熱間成形に必要なＡ３変態点の近辺にまで部分加熱することで、たとえば全体をＡ３変態点の近辺にまでに加熱する方式と比べて、半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱コストを安くできる。また加熱炉としては、Ａ１変態点の近辺の温度に耐える構成とすればよいことから、加熱炉自体（設備費）を安価にできるとともに、加熱炉や炉内の搬送手段などの保守点検の頻度は少なくなり、維持費も安価にできる。
【００５４】
そして上記した本発明の請求項３によると、第１加熱手段の加熱炉から取り出した高温気体を発電装置による発電に再利用し、これにより生じた電力を第２加熱手段の高周波誘導加熱に使用することによって、第２加熱手段での使用電力を安価に提供でき、以て全体の運転費をより安価にできる。
【００５５】
さらに上記した本発明の請求項４によると、半成形角形鋼管を搬送経路上で搬送しながら、まず第１加熱手段によって半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺にまで全体加熱し、次いで第２加熱手段によって半成形角形鋼管の各コーナ部をＡ３変態点の近辺にまで部分加熱したのち、この加熱した半成形角形鋼管を成形手段によって熱間成形することで、正規の寸法かつ形状の角形鋼管を製造でき、以て請求項１記載の角形鋼管の製造方法を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、角形鋼管の製造方法における鋼板成形工程までの説明図である。
【図２】同角形鋼管の製造方法における半成形角形鋼管の造管工程までの説明図である。
【図３】同角形鋼管の製造方法における加熱から熱間成形を含む工程斜視図である。
【図４】同角形鋼管の製造方法における加熱工程から熱間成形工程までの説明図である。
【図５】同角形鋼管の製造方法における第１加熱手段部分の正面図である。
【図６】同角形鋼管の製造方法における第２加熱手段部分の一部切り欠き正面図である。
【図７】同角形鋼管の製造方法における熱間成形工程の正面図である。
【図８】本発明の別の実施の形態を示し、（ａ）は二枚の鋼板を使用した角形鋼管の正面図、（ｂ）は五角形形状の角形鋼管の正面図、（ｃ）は六角形形状の角形鋼管の正面図である。
【符号の説明】
１ 鋼板
５ 半成形角形鋼管
６ コーナ部
７ 突き合わせ溶接部（シーム溶接部）
８ 角形鋼管（最終製品）
９ コーナ部
１１ 前段成形プレス
１４ 後段成形プレス
１７ 仮付け溶接機
１９ 内面溶接機
２０ 外面溶接機
２３ 搬入床
２４ ローラコンベヤ（搬送手段）
２５ 搬送経路
３１ 第１加熱手段
３２ 加熱炉
３４ 下部加熱バーナー
３５ 上部加熱バーナー
４１ 排煙装置
４８ 熱交換器
５３ 発電装置
５４ 発電タービン
５５ 発電機
５７ 給電線
５８ 通常給電線
６１ 第２加熱手段
６４ 発熱コイル
７０ サイドガイドローラ
７１ 成形手段
７３ 成形ロール
８１ 冷却床
ＬＬ 大きい外面間の寸法
Ｌ 正規の外面間の寸法
ＬＲ 大きい外周半径
Ｒ 正規の外周半径
Ｈ 加熱
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば建築用の柱材に使用される大径で厚肉の角形鋼管（正方体形状、直方体形状、五角形や六角形などの多角形状）を得るのに採用される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、この種の角形鋼管の製造方法としては、原管を加熱炉内に搬入し、この加熱炉内での搬送中に８００℃〜９５０℃（Ａ３変態点以上）で高温加熱し、そして角形鋼管成形ミルに搬入されて熱間成形（成形温度Ａ３変態点以上）を行っている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２９４７２２号公報（第３頁、第１図）
【０００４】
【特許文献２】
実願平５−４４９２７号（実開平７−１５７６３号）のマイクロフィルム（第６−７頁、第１−３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来構成によると、通常、加熱炉としてはガス、油などによる燃焼加熱方式が採用されており、かかる方式により原管の全体を８００℃〜９５０℃に高温加熱することは、その加熱コストが高くつくことになり、特に原管が大径で厚肉のとき、加熱コストは高価となる。また加熱炉としては、少なくとも８００℃〜９５０℃の高温に耐える構成としなければならず、加熱炉自体が高価になるとともに、加熱炉や炉内搬送装置（ローラコンベヤ）などの保守点検は度々行わなければならず、維持費も高価になる。
【０００６】
そこで本発明の請求項１記載の発明は、半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱を、その加熱コストや設備費を安価として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。
【０００７】
また請求項４記載の発明は、請求項１記載の角形鋼管の製造方法を容易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。
【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記載の角形鋼管の製造方法は、鋼板を成形したのち突き合わせ溶接することにより半成形角形鋼管を造管し、この半成形角形鋼管を第１加熱手段によりＡ１変態点の近辺にまで全体加熱し、引き続いて半成形角形鋼管の各コーナ部を第２加熱手段によりＡ３変態点の近辺にまで部分加熱し、そして加熱された半成形角形鋼管を成形手段によって、正規の寸法かつ形状に熱間成形する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、第１加熱手段によって半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺に全体加熱し、第２加熱手段によって各コーナ部を、コーナ熱間成形に必要なＡ３変態点の近辺にまで部分加熱することで、たとえば全体をＡ３変態点の近辺にまでに加熱する方式と比べて、半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱コストを安くし得る。また第１加熱手段としては、Ａ１変態点の近辺の温度に耐える構成とすればよいことから、設備費を安価にし得るとともに、第１加熱手段や搬送手段などの保守点検の頻度は少なくなり、維持費も安価になる。
【００１０】
そして、加熱した半成形角形鋼管を成形手段によって、正規の寸法かつ形状とした角形鋼管（最終製品）に仕上がるように熱間成形し得る。その際に半成形角形鋼管は、その４辺平板部がＡ１変態点の近辺で、各コーナ部がＡ３変態点の近辺であることから、絞り状の熱間成形力はコーナ部に強く作用することになり、以て角形鋼管は、平坦部（四辺）に凹みが生じ難く、さらに各コーナ部の形状、すなわち外周半径を均等状にかつシャープに形成し得る。
【００１１】
また本発明の請求項２記載の角形鋼管の製造方法は、上記した請求項１記載の構成において、第１加熱手段は、半成形角形鋼管を加熱炉に入れての燃焼加熱方式であり、第２加熱手段は高周波誘導加熱方式であることを特徴としたものである。
【００１２】
したがって請求項２の発明によると、加熱炉において燃焼加熱方式によって半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺に全体加熱し、高周波誘導加熱方式によって各コーナ部を、コーナ熱間成形に必要なＡ３変態点の近辺にまで部分加熱することで、たとえば全体をＡ３変態点の近辺にまでに加熱する方式と比べて、半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱コストを安くし得る。また加熱炉としては、Ａ１変態点の近辺の温度に耐える構成とすればよいことから、加熱炉自体（設備費）は安価になるとともに、加熱炉や炉内の搬送手段などの保守点検の頻度は少なくなり、維持費も安価になる。
【００１３】
そして本発明の請求項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、第１加熱手段の加熱炉から取り出される高温気体を発電装置の発電に利用し、発電装置で発電した電力を第２加熱手段の高周波誘導加熱に使用することを特徴としたものである。
【００１４】
したがって請求項３の発明によると、第１加熱手段の加熱炉から取り出した高温気体を発電装置による発電に再利用し、これにより生じた電力を第２加熱手段の高周波誘導加熱に使用することによって、第２加熱手段での使用電力を安価に提供し得る。
【００１５】
さらに本発明の請求項４記載の角形鋼管の製造設備は、鋼板を成形したのち突き合わせ溶接することにより造管した半成形角形鋼管を搬送する搬送経路中に、この半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺にまで全体加熱する第１加熱手段と、半成形角形鋼管の各コーナ部をＡ３変態点の近辺にまで部分加熱する第２加熱手段と、加熱された半成形角形鋼管を正規の寸法かつ形状に熱間成形する成形手段とを配設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、半成形角形鋼管を搬送経路上で搬送しながら、まず第１加熱手段によって半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺にまで全体加熱し、次いで第２加熱手段によって半成形角形鋼管の各コーナ部をＡ３変態点の近辺にまで部分加熱したのち、この加熱した半成形角形鋼管を成形手段によって熱間成形することで、正規の寸法かつ形状の角形鋼管を製造し得る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、大径、厚肉でかつ正方体形状の角形鋼管を得るのに採用した状態として、図１〜図７に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、所定長さの鋼板１を長さ方向１Ａに搬送し、トリミング開先加工機１０に通して幅方向１Ｂにおける両側縁に開先２を加工する。次いで、鋼板１を前段成形プレス１１に入れて、下金型１２に対する上金型１３の昇降動により、側縁寄りの二箇所に直角状（９０度またはほぼ９０度）のコーナ部３，３を折り曲げ成形する。その後、後段成形プレス１４に入れて、下金型１５に対する上金型１６の昇降動により、中間の二箇所に鈍角（約１０５度）のコーナ部４，４を折り曲げ成形する。
【００１９】
そして図２に示すように、仮付け溶接機１７の部分で、四辺をロール１８群（またはシリンダー）により外側から加圧することで、鈍角のコーナ部４，４を直角状に成形しながら開先２どうしを突き合わせして、半成形角形鋼管５としながら、突き合わせ部に対して仮付け溶接７ａを施工する。次いで、半成形角形鋼管５を内面溶接機１９に移して内面溶接７ｂを施工する。さらに、半成形角形鋼管５を外面溶接機２０に移して外面溶接７ｃを施工し、以て一辺に突き合わせ溶接部（シーム溶接部）７を有し、かつ各コーナ部６が直角状の大径で厚肉の半成形角形鋼管５を造管し得る。
【００２０】
ここで半成形角形鋼管５は、後述する角形鋼管（最終製品）よりも寸法や形状を大きくして造管している。すなわち、対向された辺の外面間の寸法ＬＬや各コーナ部６の外周半径ＬＲを大きくして造管されている（図５参照）。
【００２１】
この半成形角形鋼管５は、図３〜図６に示すように、搬入床２３に渡されて搬送される。この搬入床２３の終端部に搬送された半成形角形鋼管５は、ローラコンベヤ（搬送手段の一例。）２４に渡され、このローラコンベヤ２４により形成される搬送経路２５上で搬送される。
【００２２】
この搬送経路２５中には、前記半成形角形鋼管５をＡ１変態点の近辺（たとえば６００〜６５０℃）にまで全体加熱する第１加熱手段３１と、半成形角形鋼管５の各コーナ部６をＡ３変態点（たとえば８５０〜１０５０℃）の近辺にまで部分加熱する第２加熱手段６１と、加熱された半成形角形鋼管５を正規の寸法かつ形状に熱間成形する成形手段７１とが配設されている。
【００２３】
すなわち、第１加熱手段３１は、半成形角形鋼管５を加熱炉３２に入れての燃焼加熱方式であって、その加熱炉３２における前後方向の両端には、貫通孔により搬入口や搬出口が形成され、そして搬入口や搬出口には、それぞれ開閉扉３３が設けられている。前記加熱炉３２の一側下部でかつローラコンベヤ２４のローラ間の中間位置に下部加熱バーナー３４が配設され、そして、加熱炉３２の他側上部でかつ前記下部加熱バーナー３４に対して千鳥状に対峙する位置には、上部加熱バーナー３５が配設されている。なお前記加熱炉３２の搬出口に隣接した部分には、上下方向の排煙口３６が形成されている。
【００２４】
以上の３２〜３６などにより、前記半成形角形鋼管５をＡ１変態点の近辺にまで全体加熱する第１加熱手段３１の一例が構成される。
前記排煙口３６に接続される排煙装置４１が設けられる。すなわち加熱炉３２の側部で床内には主煙道４２が形成され、この主煙道４２の始端が、第１煙管４３を介して前記排煙口３６に接続されている。そして、主煙道４２の終端に第２煙管４４が接続され、この第２煙管４４がファン４５を介して煙突４６の下部に接続されている。前記第２煙管４４の中間にはダンパー４７が設けられ、このダンパー４７の操作により、前記加熱炉３２内の気圧が大気圧よりも低くなるように制御される。以上の４２〜４７などにより排煙装置４１の一例が構成される。
【００２５】
前記主煙道４２内には熱交換器４８が配設され、ここで排煙と熱交換された高温（３００〜３５０℃）の空気は、配管４９，５０を介して各バーナー３４，３５に供給され、以て熱の再利用が行われる。さらに熱交換器４８で排煙と熱交換された空気（高温気体）が、配管５１を介して自家発電用の発電装置５３における発電タービン５４に供給されることで、この発電タービン５４を介して発電機５５が稼動され、以て第１加熱手段３１の加熱炉３２から取り出される高温気体が発電装置５３による発電に再利用される。なお、必要に応じて、配管５１の部分には補助的にボイラー５６が配設される。
【００２６】
前記第２加熱手段６１は高周波誘導加熱方式であって、搬送経路２５の方向の５箇所（１箇所または複数箇所）に配設されている。すなわち、各第２加熱手段６１は搬送経路２５を囲む機枠６２を有し、この機枠６２側には、前記半成形角形鋼管５の各コーナ部６に外側から対向される状態で、それぞれ保持部材６３を介して発熱コイル６４が設けられている。
【００２７】
前記保持部材６３は、半成形角形鋼管５のサイズ変化（種類変化）、つまり外面間の寸法ＬＬの変化に対応して位置調整自在に構成されている。すなわち、保持部材６３の外面側にはブロック体６５が一体化され、このブロック体６５の外面側に連結されたねじ軸体６６が前記機枠６２側に設けられたブラケット体６７に挿通されるとともに、ブラケット体６７の両側においてねじ軸体６６にそれぞれナット体６８が螺合されている。そして、ブロック体６５の外面側に連結されたガイドロッド６９が前記ブラケット体６７に挿通されている。
【００２８】
なお、第２加熱手段６１の周辺には、半成形角形鋼管５の幅決めを行うためのサイドガイドローラ７０が、半成形角形鋼管５のサイズ変化に対応して左右位置調整自在に設けられている。以上の６２〜７０などにより、半成形角形鋼管５の各コーナ部６をＡ３変態点の近辺にまで部分加熱する第２加熱手段６１の一例が構成される。
【００２９】
上記構成からなる各第２加熱手段６１の各発熱コイル６４に対して、前記発電機５５からの給電線５７が接続され、以て発電装置５３で発電した電力を第２加熱手段６１の高周波誘導加熱に使用するように構成されている。なお、発電装置５３からの電力の不足を補うために、給電線５７に対して通常給電線５８が、接断制御器５９を介して接続されている。
【００３０】
前述したように、搬入床２３の終端部に搬送された半成形角形鋼管５は、ローラコンベヤ２４に渡され、このローラコンベヤ２４により第１加熱手段３１の加熱炉３２に搬入される。この半成形角形鋼管５は、加熱炉３２内にて搬送経路２５上で搬送されながら、各バーナー３４，３５の燃焼熱によって徐々に均一的に加熱Ｈされ（図５参照）、そして６００〜６５０℃（Ａ１変態点の近辺）の高温を維持しながら、かつ周方向ならびに長さ方向において均一温度でかつ曲げなど生じることなく加熱Ｈされることになる。
【００３１】
このようにしてＡ１変態点の近辺の温度に加熱された半成形角形鋼管５を、開閉扉３３を開動させることで、搬出口を通して加熱炉３２から搬出したのち、第２加熱手段６１へ搬入し得る。そして半成形角形鋼管５の終端が完全に搬出されたときに、搬出口の開閉扉３３が閉動される。
【００３２】
前述したように、全体がＡ１変態点の近辺に加熱されて加熱炉３２から搬出される半成形角形鋼管５は、第２加熱手段６１群の機枠６２内を通過し、その間に各コーナ部６がＡ３変態点の近辺にまで部分加熱される。すなわち半成形角形鋼管５は、ローラコンベヤ２４により支持搬送されることで下位レベルが一定に維持され、サイドガイドローラ７０により両側辺が案内されることで一定に幅決めされた状態で、振れなど生じることなく搬送経路２５上で搬送される。
【００３３】
このようにして安定して搬送される半成形角形鋼管５の各コーナ部６に対して、第２加熱手段６１群における各発熱コイル６４の熱が加えられ、以て各コーナ部６が徐々に均一的に加熱される（図６参照）。これにより半成形角形鋼管５は、その４辺平板部は６００〜６５０℃（Ａ１変態点の近辺）の高温を維持しながら、各コーナ部６は８５０〜１０５０℃（Ａ３変態点の近辺）にまで部分加熱（追加加熱）されることになる。そして、加熱された半成形角形鋼管５は成形手段７１へと搬送される。
【００３４】
上述したように、第１加熱手段３１によって半成形角形鋼管５の全体をＡ１変態点の近辺に加熱、すなわち６００〜６５０℃に全体加熱したのち、第２加熱手段６１によって各コーナ部６をＡ３変態点の近辺に部分加熱、すなわち８５０〜１０５０℃に部分加熱することで、半成形角形鋼管５の熱間成形前の加熱を、その加熱コストや設備費を安価として行えることになる。
【００３５】
つまり、第１加熱手段３１によって半成形角形鋼管５を６００〜６５０℃に全体加熱し、第２加熱手段６１によって各コーナ部６を、コーナ熱間成形に必要な８５０〜１０５０℃に部分加熱することで、たとえば全体を８５０〜１０５０℃に加熱する方式と比べて加熱コストは安くなり、特に半成形角形鋼管５が大径で厚肉のとき、加熱コストは安価になる。また加熱炉３２としては、６００〜６５０℃に耐える構成とすればよいことから、加熱炉自体（設備費）は安価になるとともに、加熱炉３２や炉内の搬送手段（ローラコンベヤ２４）などの保守点検の頻度は少なくなり、維持費も安価になる。
【００３６】
前述したように第１加熱手段３１の加熱作用によって加熱炉３２内で発生した熱い煙は、排煙装置４１により排出し得る。すなわちファン４５の作動により排煙口３６に吸引力が作用し、これにより煙は、排煙口３６を通して第１煙管４３に吸引され、そして主煙道４２、第２煙管４４へと流れたのち、ファン４５を介して煙突４６へ吐き出される。このような吸引排煙により加熱炉３２内が負圧化、すなわち大気圧よりも低くなることで、半成形角形鋼管５に曲げなどが生じることを防止し得る。その際に大気圧よりも低い程度は、ダンパー４７を調整操作することで制御し得る。
【００３７】
また熱い煙が主煙道４２を流れるときに、熱交換器４８によって空気が熱交換され、これにより加熱された高温（３００〜３５０℃）の空気は、配管４９，５０を介して各バーナー３４，３５に供給される。したがって各バーナー３４，３５は、この加熱された空気を燃焼用空気として、効率のよい燃焼が行われる。通常、各バーナー３４，３５の燃焼には、燃焼用空気と燃料（ガス、天然ガス、ＬＰＧなどの気体燃料、重油、灯油などの液体燃料、石炭などの固形燃料）が必要で、これらにより燃焼効率を上げている。
【００３８】
前述したように加熱された空気は、配管５１を介して発電装置５３の発電タービン５４に供給されることで、この発電タービン５４を介して発電機５５が稼動されて発電される。これにより生じた電力は、給電線５７を介して各第２加熱手段６１の各発熱コイル６４に給電され、以て高周波誘導加熱に使用される。このように、第１加熱手段３１の加熱炉３２から取り出した高温気体を発電装置５３による発電に再利用し、そして発電した電力を第２加熱手段６１の高周波誘導加熱に使用することによって、第２加熱手段６１での使用電力を安価に提供し得、以て全体の運転費をより安価にし得る。
【００３９】
上述したように、第１加熱手段３１と第２加熱手段６１とによって加熱された半成形角形鋼管５は成形手段７１に搬送され、この成形手段７１によって正規の寸法かつ形状に熱間成形される。すなわち成形手段７１は、図３、図４、図７に示すように、前後４段（単数段または複数段）に設けられている。そして各成形手段７１は、機枠７２側に対して位置調整自在に、または交換自在に設けられた上下一対ならびに左右一対の成形ロール７３などを介して、半成形角形鋼管５を絞り状に熱間成形させるものである。
【００４０】
なお、成形手段７１の周辺で、必要する箇所（成形手段７１の前後、前のみ、後ろのみ、スタンド間など）には、必要とする数のデスケーラー装置７５が設けられている。このデスケーラー装置７５は、半成形角形鋼管５に対して水圧をかけた水を噴射するもので、この水噴射によりミルスケールなどを除去し、表面肌を良くし得る。
【００４１】
したがって、加熱されて成形手段７１に搬入された半成形角形鋼管５は、成形ロール７３群によって絞り状に熱間成形され、このとき熱間成形は、複数段の成形手段７１によって徐々（段階的）に絞り状に行われる。これにより半成形角形鋼管５は、正規の外面間の寸法Ｌでかつ正規の外周半径Ｒのコーナ部９とした角形鋼管（最終製品）８に仕上がるように熱間成形される。
【００４２】
なお、熱間成形に際して半成形角形鋼管５は、その４辺平板部が６００〜６５０℃（Ａ１変態点の近辺）で、各コーナ部６が８５０〜１０５０℃（Ａ３変態点の近辺）であることから、その絞り状の熱間成形力はコーナ部６に強く作用することになり、以て角形鋼管８は、平坦部（四辺）に凹みが生じ難く、さらに各コーナ部９の形状、すなわち外周半径Ｒを均等状にかつシャープに形成し得ることになる。さらに角形鋼管８は、熱間成形によって、残留応力が殆どなくて高い座屈強度が得られるとともに、二次溶接性に優れ、かつ十分な靱性を有するものとなる。
【００４３】
このようにして熱間成形された角形鋼管８は、冷却床８１に受け取られる。この冷却床８１はコンベヤ形式であって複数本の角形鋼管８を平行させて支持し、そして長さ方向に対して横方向へと搬送させる。この冷却床８１での搬送中に、角形鋼管８は空冷形式で徐冷される。冷却床８１での角形鋼管８群の搬送は、隣接した角形鋼管８の間を離した状態で、または隣接した角形鋼管８どうしを接触させ両側よりクランプした状態で搬送される。これにより角形鋼管８は、同じ雰囲気温度下で徐冷されることになり、以て冷却時の曲がりを少なくし得る。冷却床８１の終端に達した角形鋼管８は、図示していない矯正装置、先端切断装置、後端切断装置、洗浄装置、防錆装置へと搬送され、それぞれで処理されたのち、製品としてストレージされる。
【００４４】
次に、本発明の別の実施の形態を図８に基づいて説明する。
すなわち、上述した実施の形態では、一枚の鋼板１を使用し、一辺に突き合わせ溶接部７を有する大径で厚肉の角形鋼管（最終製品）８を製造しているが、これは図８の（ａ）に示すように、二枚の鋼板を使用し、二辺に突き合わせ溶接部７を有する大径で厚肉の角形鋼管８を製造してもよい。
【００４５】
また、上述した実施の形態では、正方体形状の角形鋼管８を製造しているが、これは直方体形状の角形鋼管８を製造してもよく、さらに図８の（ｂ）に示すような五角形形状の角形鋼管８や、図８の（ｃ）に示すような六角形形状の角形鋼管８など、各種の多角形状の角形鋼管８を製造してもよい。
【００４６】
上記した実施の形態では、第１加熱手段３１として、半成形角形鋼管５を加熱炉３２に入れての燃焼加熱方式が採用されているが、この第１加熱手段としては、高周波誘導加熱方式などであってもよい。
【００４７】
上記した実施の形態では、第１加熱手段３１の加熱炉３２から取り出される高温気体を発電装置５３の発電に利用し、発電装置５３で発電した電力を第２加熱手段６１の高周波誘導加熱に使用する方式が採用されているが、この第２加熱手段６１の高周波誘導加熱の全てに通常給電線５８からの電力を使用する方式などであってもよい。
【００４８】
上記した実施の形態で示すように、成形手段７１での熱間成形は、複数段で徐々に絞り成形するのが好ましいが、その段数は任意であり、場合によっては単数段でもよい。特に半成形角形鋼管５が薄肉の場合には、単数段、少数段での熱間成形が可能となる。
【００４９】
上記した実施の形態では、大径で厚肉の角形鋼管８を製造しているが、これは大径で薄肉の角形鋼管、小径で厚肉の角形鋼管、小径で薄肉の角形鋼管などの製造であってもよい。たとえば、正規の外面間の寸法Ｌが３００〜７００ｍｍ、厚さｔが９〜７０ｍｍの角形鋼管８を得るものであり、その際に半成形角形鋼管５におけるコーナ部６の大きい外周半径ＬＲは厚さｔの３．５〜７．０倍であり、これが角形鋼管８におけるコーナ部９の正規の外周半径Ｒが厚さｔの１．０〜３．０倍となるようにシャープに形成される。
【００５０】
上記した実施の形態では、前段成形プレス１１や後段成形プレス１４などプレス方式で鋼板１の成形を行っているが、これはロール方式で鋼板１の成形を行ってもよい。
【００５１】
【発明の効果】
上記した本発明の請求項１によると、第１加熱手段によって半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺に全体加熱し、第２加熱手段によって各コーナ部を、コーナ熱間成形に必要なＡ３変態点の近辺にまで部分加熱することで、たとえば全体をＡ３変態点の近辺にまでに加熱する方式と比べて、半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱コストを安くでき、特に半成形角形鋼管が大径で厚肉のとき、加熱コストを安価にできる。また第１加熱手段としては、Ａ１変態点の近辺の温度に耐える構成とすればよいことから、設備費を安価にできるとともに、第１加熱手段や搬送手段などの保守点検の頻度を少なくできて、維持費も安価になる。
【００５２】
そして、加熱した半成形角形鋼管を成形手段によって、正規の寸法かつ形状とした角形鋼管に仕上がるように熱間成形できる。その際に半成形角形鋼管は、その４辺平板部がＡ１変態点の近辺で、各コーナ部がＡ３変態点の近辺であることから、絞り状の熱間成形力をコーナ部に強く作用させることができ、以て角形鋼管は、平坦部（四辺）に凹みが生じ難く、さらに各コーナ部の形状、すなわち外周半径を均等状にかつシャープに形成できる。さらに角形鋼管は、熱間成形によって、残留応力が殆どなくて高い座屈強度が得ることができるとともに、二次溶接性に優れ、かつ十分な靱性を有するものにできる。
【００５３】
また上記した本発明の請求項２によると、加熱炉において燃焼加熱方式によって半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺に全体加熱し、高周波誘導加熱方式によって各コーナ部を、コーナ熱間成形に必要なＡ３変態点の近辺にまで部分加熱することで、たとえば全体をＡ３変態点の近辺にまでに加熱する方式と比べて、半成形角形鋼管の熱間成形前の加熱コストを安くできる。また加熱炉としては、Ａ１変態点の近辺の温度に耐える構成とすればよいことから、加熱炉自体（設備費）を安価にできるとともに、加熱炉や炉内の搬送手段などの保守点検の頻度は少なくなり、維持費も安価にできる。
【００５４】
そして上記した本発明の請求項３によると、第１加熱手段の加熱炉から取り出した高温気体を発電装置による発電に再利用し、これにより生じた電力を第２加熱手段の高周波誘導加熱に使用することによって、第２加熱手段での使用電力を安価に提供でき、以て全体の運転費をより安価にできる。
【００５５】
さらに上記した本発明の請求項４によると、半成形角形鋼管を搬送経路上で搬送しながら、まず第１加熱手段によって半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺にまで全体加熱し、次いで第２加熱手段によって半成形角形鋼管の各コーナ部をＡ３変態点の近辺にまで部分加熱したのち、この加熱した半成形角形鋼管を成形手段によって熱間成形することで、正規の寸法かつ形状の角形鋼管を製造でき、以て請求項１記載の角形鋼管の製造方法を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、角形鋼管の製造方法における鋼板成形工程までの説明図である。
【図２】同角形鋼管の製造方法における半成形角形鋼管の造管工程までの説明図である。
【図３】同角形鋼管の製造方法における加熱から熱間成形を含む工程斜視図である。
【図４】同角形鋼管の製造方法における加熱工程から熱間成形工程までの説明図である。
【図５】同角形鋼管の製造方法における第１加熱手段部分の正面図である。
【図６】同角形鋼管の製造方法における第２加熱手段部分の一部切り欠き正面図である。
【図７】同角形鋼管の製造方法における熱間成形工程の正面図である。
【図８】本発明の別の実施の形態を示し、（ａ）は二枚の鋼板を使用した角形鋼管の正面図、（ｂ）は五角形形状の角形鋼管の正面図、（ｃ）は六角形形状の角形鋼管の正面図である。
【符号の説明】
１ 鋼板
５ 半成形角形鋼管
６ コーナ部
７ 突き合わせ溶接部（シーム溶接部）
８ 角形鋼管（最終製品）
９ コーナ部
１１ 前段成形プレス
１４ 後段成形プレス
１７ 仮付け溶接機
１９ 内面溶接機
２０ 外面溶接機
２３ 搬入床
２４ ローラコンベヤ（搬送手段）
２５ 搬送経路
３１ 第１加熱手段
３２ 加熱炉
３４ 下部加熱バーナー
３５ 上部加熱バーナー
４１ 排煙装置
４８ 熱交換器
５３ 発電装置
５４ 発電タービン
５５ 発電機
５７ 給電線
５８ 通常給電線
６１ 第２加熱手段
６４ 発熱コイル
７０ サイドガイドローラ
７１ 成形手段
７３ 成形ロール
８１ 冷却床
ＬＬ 大きい外面間の寸法
Ｌ 正規の外面間の寸法
ＬＲ 大きい外周半径
Ｒ 正規の外周半径
Ｈ 加熱
Claims (4)
- 鋼板を成形したのち突き合わせ溶接することにより半成形角形鋼管を造管し、この半成形角形鋼管を第１加熱手段によりＡ１変態点の近辺にまで全体加熱し、引き続いて半成形角形鋼管の各コーナ部を第２加熱手段によりＡ３変態点の近辺にまで部分加熱し、そして加熱された半成形角形鋼管を成形手段によって、正規の寸法かつ形状に熱間成形することを特徴とする角形鋼管の製造方法。
- 第１加熱手段は、半成形角形鋼管を加熱炉に入れての燃焼加熱方式であり、第２加熱手段は高周波誘導加熱方式であ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。
- 第１加熱手段の加熱炉から取り出される高温気体を発電装置の発電に利用し、発電装置で発電した電力を第２加熱手段の高周波誘導加熱に使用することを特徴とする請求項２記載の角形鋼管の製造方法。
- 鋼板を成形したのち突き合わせ溶接することにより造管した半成形角形鋼管を搬送する搬送経路中に、この半成形角形鋼管をＡ１変態点の近辺にまで全体加熱する第１加熱手段と、半成形角形鋼管の各コーナ部をＡ３変態点の近辺にまで部分加熱する第２加熱手段と、加熱された半成形角形鋼管を正規の寸法かつ形状に熱間成形する成形手段とを配設したことを特徴とする角形鋼管の製造設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003033019A JP2004243329A (ja) | 2003-02-12 | 2003-02-12 | 角形鋼管の製造方法および角形鋼管の製造設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003033019A JP2004243329A (ja) | 2003-02-12 | 2003-02-12 | 角形鋼管の製造方法および角形鋼管の製造設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004243329A true JP2004243329A (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=33019132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003033019A Pending JP2004243329A (ja) | 2003-02-12 | 2003-02-12 | 角形鋼管の製造方法および角形鋼管の製造設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004243329A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113059014A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-07-02 | 南京万鹏金属制品有限公司 | 一种用于矩形管的挤压成型装置及其挤压成型方法 |
-
2003
- 2003-02-12 JP JP2003033019A patent/JP2004243329A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113059014A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-07-02 | 南京万鹏金属制品有限公司 | 一种用于矩形管的挤压成型装置及其挤压成型方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN209763591U (zh) | 一种用于钢管生产线的在线空冷装置 | |
| JP2004243329A (ja) | 角形鋼管の製造方法および角形鋼管の製造設備 | |
| JP2004243391A (ja) | 角形鋼管の製造方法および角形鋼管の製造設備 | |
| GB2321606A (en) | Manufacturing method for angled steel pipes | |
| JP2823260B2 (ja) | 大径角形鋼管のロール成形工法 | |
| JP4916940B2 (ja) | 溶接鋼管の熱処理方法及び熱処理装置 | |
| JP2004330222A (ja) | 角形鋼管および角形鋼管の製造方法 | |
| JP2735405B2 (ja) | 大径角形鋼管の熱間成形工法 | |
| JP2004269990A (ja) | 鋼管の製造方法および鋼管の製造設備 | |
| JP3501553B2 (ja) | 中空鋼管の加熱設備 | |
| RU2571029C1 (ru) | Способ изготовления шпунтового профиля повышенной жесткости | |
| JP2003225701A (ja) | 継目無鋼管の連続圧延装置 | |
| JP2852317B2 (ja) | 角形鋼管ならびに角形鋼管の製造方法 | |
| JP2852311B2 (ja) | 大径角形鋼管の成形工法および装置 | |
| JP2006334632A (ja) | 梁材の製造方法及び梁材の製造設備 | |
| JP2852309B2 (ja) | 大径角形鋼管の成形工法 | |
| JP2852315B2 (ja) | コーナーｒ部の材質が劣化しない熱間大径角形鋼管の製造方法 | |
| JPH093544A (ja) | 中空鋼管の加熱設備 | |
| JP3274082B2 (ja) | 鋼管の製造方法 | |
| JP3414553B2 (ja) | 中空鋼管の加熱設備 | |
| JP2007303107A (ja) | 角形鋼管および角形鋼管使用の鉄骨構造物 | |
| JP2849595B2 (ja) | 大径角形鋼管の成形工法および装置 | |
| JP2852313B2 (ja) | 熱間成形を含む大径角形鋼管製造法および装置 | |
| JP2852310B2 (ja) | 熱処理加工を含む大径角形鋼管成形工法および装置 | |
| JPH04339517A (ja) | 大径角形鋼管の熱間成形工法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051117 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070122 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Effective date: 20080430 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081021 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081118 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20090106 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |