JP2005324255A - Method for manufacturing round steel tube - Google Patents
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Abstract
Description
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丸鋼管を得るのに採用される丸鋼管の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a round steel pipe employed to obtain a large-diameter, thick-walled round steel pipe used for, for example, a building pillar.
従来、この種の丸鋼管は、次のような方法で製造していた。すなわち、所定の幅でかつ所定の長さのパイプ用原板を準備しておき、このパイプ用原板における幅方向の端部に対して、プレス加工により所定幅の端曲げを行う。次に、端曲げされたパイプ用原板のほぼ中央部をさらにプレス加工することにより、断面形状がほぼU字状になるように曲げ成形する。そして、半円状の成形面を有する一対の成形型からなるプレス加工手段によって、断面形状がほぼ円形になるように成形する。このとき、凹部と凸部が係合される。なお、断面形状がほぼ円形になるように成形したのち、端部間(継目部)を溶接接合する方法もある(たとえば、特許文献1参照。)。
しかし、上記した従来方法によると、製造されたパイプは断面形状がほぼ円形で真円状にはなり難く、真円状にするためには手作業による精整作業を長時間に亘って行わなければならない。また、曲げ成形によって引張および圧縮残留応力が発生しており、座屈強度は低いものになり、したがって、溶接施工、切断加工あるいは溶融亜鉛メッキ処理などを実施する際に、これら残留応力の開放に伴って生じる割れやコントロールできないような変形を引き起こす恐れがある。さらに薄肉のパイプ製造はともかくとして、厚肉のパイプ製造の際には上述の問題点が顕著となる。 However, according to the above-described conventional method, the manufactured pipe has a substantially circular cross-sectional shape and hardly forms a perfect circle. To make a perfect circle, manual refining work must be performed for a long time. I must. In addition, tensile and compressive residual stresses are generated by bending, resulting in low buckling strength. Therefore, when performing welding, cutting or hot dip galvanizing, etc., these residual stresses can be released. There is a risk of causing cracks and deformations that cannot be controlled. Furthermore, apart from the production of thin-walled pipes, the above-mentioned problems become noticeable when producing thick-walled pipes.
なお、たとえば厚肉の曲げ方式としては、幅方向の多数箇所(たとえば、直径が600mmの場合には40〜50箇所)をプレス加工することで、ほぼ円形になるように成形する方法もある。この場合には、多数箇所のプレス加工によって製造時間が大になるとともに、真円状にするためには手作業による精整作業を長時間に亘って行わなければならない。 For example, as a thick bending method, there is a method of forming a substantially circular shape by pressing a large number of locations in the width direction (for example, 40 to 50 locations when the diameter is 600 mm). In this case, the manufacturing time is increased by pressing at a large number of places, and in order to obtain a perfect circle, a manual refining operation must be performed for a long time.
そこで本発明の請求項1記載の発明は、例え厚肉、大径であったとしても、手作業による精整作業を行うことなく得られるとともに、溶接部の品質も改善し得、しかも残留応力がなく、かつ十分な靱性を有する丸鋼管を容易に確実に製造し得る丸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。
Therefore, the invention described in
前述した目的を達成するために、本発明の請求項1記載の丸鋼管の製造方法は、幅方向の両端に開先を形成した所定幅の鋼板を、その幅方向における中間複数箇所のプレス成形によって、幅方向における両端部分と中間の特定部分とに、それぞれ所望長さの直状部が残存しかつ直状部間を円弧部として曲げ形成し、曲げ形成体を、その開先の部分を相当接させた状態で溶接接合して半成形丸鋼管を形成し、この半成形丸鋼管の全体を加熱したのち、その成形面を最終半径に対応する半円状とした複数の成形ロール間に通して熱間成形することを特徴としたものである。
In order to achieve the above-described object, a method for manufacturing a round steel pipe according to
したがって請求項1の発明によると、少ない回数のプレス成形と溶接接合により半成形丸鋼管を形成し得、そして複数の成形ロール間に通して熱間成形することで丸鋼管を製造し得る。そして丸鋼管は、例え厚肉、大径であったとしても、手作業による精整作業を行うことなく得られるとともに、溶接部の品質も改善し得、しかも残留応力がなく、かつ十分な靱性を有するものとなる。
Therefore, according to the invention of
また本発明の請求項2記載の丸鋼管の製造方法は、上記した請求項1記載の構成において、半割丸鋼管に対応した幅の鋼板を、その幅方向における中間2箇所のプレス成形によって、幅方向における両端部分と中央部分とにそれぞれ所望長さの直状部が残存しかつ直状部間を円弧部としてU字状に曲げ成形し、一対のU字状体を、その開先の部分を相当接させた状態で溶接接合して半成形丸鋼管を形成することを特徴としたものである。
Moreover, the manufacturing method of the round steel pipe of
したがって請求項2の発明によると、4回のプレス成形と2箇所の溶接接合により半成形丸鋼管を形成し得、そして複数の成形ロール間に通して熱間成形することで丸鋼管を製造し得る。
Therefore, according to the invention of
そして本発明の請求項3記載の丸鋼管の製造方法は、上記した請求項1記載の構成において、丸鋼管に対応した幅の鋼板を、その幅方向における中間4箇所のプレス成形によって、幅方向における両端部分と中間3箇所とにそれぞれ所望長さの直状部が残存しかつ直状部間を円弧部としてほぼ円状に曲げ成形し、この円状体の開先の部分を相当接させた状態で溶接接合して半成形丸鋼管を形成することを特徴としたものである。
And the manufacturing method of the round steel pipe of
したがって請求項3の発明によると、4回のプレス成形と1箇所の溶接接合により半成形丸鋼管を形成し得、そして複数の成形ロール間に通して熱間成形することで丸鋼管を製造し得る。
Therefore, according to the invention of
上記した本発明の請求項1によると、少ない回数のプレス成形と溶接接合により半成形丸鋼管を形成でき、そして複数の成形ロール間に通して熱間成形することで、丸鋼管を容易に確実にかつ能率良く製造できる。そして丸鋼管は、例え厚肉、大径であったとしても、手作業による精整作業を行うことなく、短時間で能率良く得ることができる。さらに溶接部の品質を改善でき、しかも残留応力が殆どなくて高い座屈強度を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、特に建築用の柱材として好適な丸鋼管を提供できる。
According to
また上記した本発明の請求項2によると、4回のプレス成形と2箇所の溶接接合により半成形丸鋼管を形成でき、そして複数の成形ロール間に通して熱間成形することで、丸鋼管を容易に確実にかつ能率良く製造できる。
According to
そして上記した本発明の請求項3によると、4回のプレス成形と1箇所の溶接接合により半成形丸鋼管を形成でき、そして複数の成形ロール間に通して熱間成形することで、丸鋼管を容易に確実にかつ能率良く製造できる。 According to the third aspect of the present invention described above, a semi-formed round steel pipe can be formed by four press moldings and one welding joint, and hot forming by passing between a plurality of forming rolls. Can be manufactured easily and reliably and efficiently.
[実施の形態1]
以下に、本発明の実施の形態1を、図1〜図4に基づいて説明する。
まず図1(a)に示すように、半割丸鋼管に対応した幅(所定幅の一例)Wでかつ所定長さの鋼板1を準備する。ここで、鋼板1における幅方向の両端部分には溶接用の開先2を形成している。次いで鋼板1を、プレス手段によるプレス成形によってU字状に曲げ形成する。図1(b)に示すように、前記プレス手段30は、固定された下型31と、この下型31に対して接近離間動自在な上型33とからなる。そして、下型31には上向きの凹成形面32が形成され、また上型33には下向きの凸成形面34が形成されている。
[Embodiment 1]
Below,
First, as shown in FIG. 1A, a
したがって、図1(b)に示すように、下型31に対して上型33を離間動させ、下型31上に鋼板1の一端側をセットしたのち、下型31に対して上型33を接近動させることで、図1(c)に示すように、プレス手段30による1回目のプレス成形によって、鋼板1の一端側を曲げ形成し得る。次いで、下型31に対して上型33を離間動させ、下型31上に鋼板1の他端側をセットしたのち、下型31に対して上型33を接近動させることで、図1(d)に示すように、プレス手段30による2回目のプレス成形によって、鋼板1の他端側を曲げ形成し得る。
Therefore, as shown in FIG. 1B, after the
このように、鋼板1の幅方向における中間2箇所(2回)のプレス成形によって、鋼板1をU字状体(曲げ形成体の一例)3とし得る。このようにしてプレス成形を行うとき、下型31上に鋼板1をセットする際に、両端部分をプレス成形範囲から外れさせておくことで、U字状体3は、幅方向の両端部分に所望長さの直状部3bが残存することになる。また鋼板1に対して2回のプレス成形を行ったとき、鋼板1の中央部分にプレス成形されない範囲が生じるように、鋼板1の幅Wに対してプレス幅を調整することで、U字状体3は、中央部分に所望長さの直状部3aが残存することになる。そして、直状部3aと両直状部3bとの間(特定部分の一例)に円弧部3cが曲げ形成された状態となる。ここで円弧部3cは、最終半径(丸鋼管の径)Rよりも小さい半径rとして曲げ形成されるもので、凹成形面32や凸成形面34はそれに対応して形成されている。
Thus, the
そして図1(e)に示すように、一対のU字状体3の端部分、すなわち開先2の部分を相当接させたのち、開先2間に溶接手段(図示せず。)を作用させることで、図1(f)に示すように、開先2間を溶接4により接合して半成形丸鋼管5を形成する。ここで半成形丸鋼管5は、図1(f)、図3の仮想線に示すように、溶接4間に位置した一対の直状部5aと、溶接4を挟んで位置した一対の直状部5bと、直状部5a,5b間に位置した合計4箇所の円弧部5cとにより形成された状態となる。なお各円弧部5cは、図4に示す丸鋼管6の半径Rよりも小さい半径rとなっている。
Then, as shown in FIG. 1 (e), the end portions of the pair of
次いで図2に示すように、半成形丸鋼管5を加熱炉(加熱手段の一例)18に入れて加熱する。この加熱炉18は、高周波、ガス、油などによる加熱形式であり、以て全体を600〜1000℃(A3変態点を含む。)に加熱する。
Next, as shown in FIG. 2, the semi-formed
そして半成形丸鋼管5を加熱炉18から出し、成形手段20により熱間成形する。この成形手段20はロール成形方式であって、たとえば上下一対の成形ロール21,24により構成されている。両成形ロール21,24は、図3に示すように、その成形面22,25を最終半径Rに対応する半円状としており、駆動装置(図示せず。)によってロール軸心23,26の周りで互いに逆方向に駆動回転可能に構成されている。その際に両成形ロール21,24は、相対向された直状部5a,5a、5b,5bの外面間距離Lに成形面22,25間の距離を同等状として形成しかつ配置しており、以て各円弧部5cの外面は、成形面22,25に対して外側に突出した状態になる。
Then, the semi-formed
したがって、加熱した半成形丸鋼管5を成形ロール21,24間に通すことで、この半成形丸鋼管5は、両成形面22,25によって、直状部5a,5bを円弧状としかつ円弧部5cを押し込む状態で熱間成形し得る。これにより図4に示すように、成形手段20によって、2箇所を溶接4しかつ所定の半径R、所定の長さの丸鋼管6を熱間成形し得る。
Accordingly, by passing the heated semi-formed
以上によって、たとえば厚さが25〜120mm、直径が1200mm以上、長さが7000mm以上の丸鋼管6、すなわち大径で極厚肉の丸鋼管6であっても好適に製造し得る。
[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2を、図2〜図4、図5、図6に基づいて説明する。
By the above, for example, even a round steel pipe 6 having a thickness of 25 to 120 mm, a diameter of 1200 mm or more, and a length of 7000 mm or more, that is, a large diameter and extremely thick round steel pipe 6 can be suitably manufactured.
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4, 5, and 6.
まず図5(a)に示すように、丸鋼管に対応した幅(所定幅の一例)WAでかつ所定長さの鋼板1を準備する。ここで、鋼板1における幅方向の両端部分には溶接用の開先2を形成している。次いで鋼板1を、前述した実施の形態1と同様のプレス手段30によるプレス成形によってほぼ円状に曲げ形成する。
First, as shown in FIG. 5A, a
すなわち、まず図5(b)の仮想線に示すように、下型31に対して上型33を離間動させ、下型31上に鋼板1の一端側をセットしたのち、下型31に対して上型33を接近動させることで、図5(b)の実線に示すように、プレス手段30による1回目のプレス成形によって、鋼板1の一端側を曲げ形成し得る。次いで、下型31に対して上型33を離間動させ、下型31上に鋼板1の一端側寄りの中間部をセットしたのち、下型31に対して上型33を接近動させることで、図5(c)に示すように、プレス手段30による2回目のプレス成形によって、鋼板1の一端側寄りの中間部を曲げ形成し得る。
5B, first, the
そして、下型31に対して上型33を離間動させ、下型31上に鋼板1の他端側をセットしたのち、下型31に対して上型33を接近動させることで、図6(a)に示すように、プレス手段30による3回目のプレス成形によって、鋼板1の他端側を曲げ形成し得る。次いで、下型31に対して上型33を離間動させ、下型31上に鋼板1の他端側寄りの中間部をセットしたのち、下型31に対して上型33を接近動させることで、図6(b)に示すように、プレス手段30による4回目のプレス成形によって、鋼板1の他端側寄りの中間部を曲げ形成し得る。
Then, the
このようにプレス手段30により、鋼板1の幅方向における中間4箇所(4回)のプレス成形によって、鋼板1をほぼ円状に曲げ成形し、以て円状体(曲げ形成体の一例)8とし得る。
In this way, the pressing means 30 bends the
このようにしてプレス成形を行うとき、下型31上に鋼板1の両端側をセットする際に、両端部分をプレス成形範囲から外れさせておくことで、円状体8は、幅方向の両端部分に所望長さの直状部8bが残存することになる。また鋼板1に対して4回のプレス成形を行ったとき、鋼板1の中間3箇所にプレス成形されない範囲が生じるように、鋼板1の幅WAに対してプレス幅を調整することで、円状体8は、中間3箇所に所望長さの直状部8aが残存することになる。そして、直状部8aと直状部8bとの間(特定部分の一例)や、直状部8a,8a間(特定部分の一例)など合計4箇所に円弧部8cが曲げ形成された状態となる。ここで円弧部8cは、最終半径(丸鋼管の径)Rよりも小さい半径rとしてほぼ円状に曲げ形成されるもので、凹成形面32や凸成形面34はそれに対応して形成されている。
When press forming is performed in this way, when both ends of the
そして図6(c)に示すように、円状体8に対して外側から加圧力を作用させて、一対の端部分(両端部分)、すなわち開先2の部分を相当接させたのち、開先2間に溶接手段(図示せず。)を作用させることで、図6(d)に示すように、開先2間を溶接4により接合して半成形丸鋼管5を形成する。ここで半成形丸鋼管5は、前述した実施の形態1が2箇所を溶接(ツーシーム)したのに対して、1箇所を溶接(ワンシーム)した点を除いて、実施の形態1と同様の構成であって、この実施の形態1と同様にして、すなわち図2〜図4と同様にして、加熱炉18にて加熱され、成形手段20によって、1箇所を溶接4しかつ所定の半径R、所定の長さの丸鋼管6に熱間成形される。
Then, as shown in FIG. 6 (c), a pressure is applied to the
上記した実施の形態では、成形手段20として、一対の成形ロール21,24からなる1段成形方式が示されているが、これは複数段成形方式により徐々に熱間成形してもよい。
In the above-described embodiment, a single-stage forming method including a pair of forming
上記した実施の形態では、成形手段20として、一対の成形ロール21,24からなる形式が示されているが、これは3個の成形ロールからなる形式や4個の成形ロールからなる形式などであってもよい。
In the above-described embodiment, as the forming
上記した実施の形態では、成形手段20における一対の成形ロール21,24の隙間に、直状部5bが対向される状態で半成形丸鋼管5が熱間成形されているが、これは隙間に直状部5aが対向される状態で熱間成形されてもよい。また、隙間に円弧部5cが対向される状態で熱間成形されてもよい。
In the above-described embodiment, the semi-formed
上記した実施の形態では4回のプレス成形を行っているが、プレス手段30の成形面形状によっては、3回のプレス成形や5回以上で少ない回数のプレス成形を行うことも可能である。 In the above-described embodiment, press molding is performed four times. However, depending on the shape of the molding surface of the press means 30, three press moldings or five or more press moldings can be performed.
上記した実施の形態ではプレス手段30として押し切り形式が示されているが、プレス手段としてはエヤーベンド形式などであってもよい。
上記した実施の形態では、鋼板1をプレス成形により曲げ形成したのち、相当接させた端部分間を溶接接合することで、端部分と特定部分とに直状部5a,5bが残存しかつ円弧部5cが最終半径Rよりも小さい半径rの半成形丸鋼管5を形成しているが、これは端部分と特定部分とに直状部5a,5bが残存しかつ直状部間の円弧部5cが最終半径Rよりも少し大きい半径の半成形丸鋼管を形成し、この半成形丸鋼管を成形手段20によって、全周(全域)を軽く押し込むように熱間成形して丸鋼管6を得るようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the push-off type is shown as the pressing means 30, but the pressing means may be an air bend type.
In the above-described embodiment, after bending the
1 鋼板
2 開先(端部分)
3 U字状体(曲げ形成体)
3a 直状部
3b 直状部
3c 円弧部
4 溶接
5 半成形丸鋼管
5a 直状部
5b 直状部
5c 円弧部
6 丸鋼管
8 円状体(曲げ形成体)
8a 直状部
8b 直状部
8c 円弧部
18 加熱炉(加熱手段)
20 成形手段
21 成形ロール
22 成形面
24 成形ロール
25 成形面
30 プレス手段
31 下型
32 凹成形面
33 上型
34 凸成形面
W 鋼板1の幅(所定幅)
WA 鋼板1の幅(所定幅)
R 丸鋼管の半径(最終半径)
r 小さい半径
L 直状部の外面間距離
1
3 U-shaped body (bending body)
3a
8a
20 Forming means 21 Forming
WA Width of steel plate 1 (predetermined width)
R radius of round steel pipe (final radius)
r Small radius L Distance between straight surfaces
Claims (3)
A steel plate having a width corresponding to a round steel pipe is subjected to press forming at four intermediate positions in the width direction, so that straight portions having desired lengths remain at both end portions and three intermediate positions in the width direction, and between the straight portions. 2. A round steel pipe according to claim 1, wherein a semi-formed round steel pipe is formed by bending in a substantially circular shape as an arc portion, and welding and joining in a state in which the groove portions of the circular body are substantially in contact with each other. Manufacturing method.
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