JP3025090B2

JP3025090B2 - 大径角形鋼管コーナーｒ部の熱処理工法

Info

Publication number: JP3025090B2
Application number: JP2747092A
Authority: JP
Inventors: 功雄中島; 拓中島; 教雄中島; 伸中島
Original assignee: ナカジマ鋼管株式会社
Priority date: 1992-01-20
Filing date: 1992-01-20
Publication date: 2000-03-27
Anticipated expiration: 2015-03-27
Also published as: JPH05195067A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷間塑性加工により折
り曲げ、長手方向側縁継目を突合わせ溶接して形成した
既成の大径角形鋼管の熱処理工法にかかり、より詳しく
は、上記大径角形鋼管を長手方向軸に搬送し、これを鋼
管周壁の各コーナーＲ部に対向して配置した高周波加熱
コイルを備えた熱処理装置に装入・搬送し、主として鋼
管コーナーＲ部に熱処理を施すことにより、冷間塑性加
工により生じた当該鋼材部分の残留応力を軽減し、あわ
せて加工硬化、鋼材靭性の劣化を改善して、均一で高品
質な厚肉大径角形鋼管を成形することを目的とした大径
角形鋼管コーナーＲ部の熱処理工程において、各鋼管コ
ーナーＲ部を同時、かつ、順次に、加熱を複数回繰り返
すことによって、加熱に基づく鋼管の歪みの発生を可及
的に抑えるようにした大径角形鋼管コーナーＲ部の熱処
理工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨構造物の柱材（コラム）として需要
が伸びている厚肉大径角形鋼管の量産方法においては、
従来、連続成形法にしても個別成形法であっても、角形
鋼管コーナーＲ部成形のために平坦ないし円弧状曲面の
厚肉鋼板を冷間塑性加工により略、90゜折曲げる工程が
含まれている。厚肉鋼板を冷間で略、90゜曲げ加工をし
た場合、前記コーナーＲ部における鋼板断面の中立面を
境にし、鋼材内外側に引張り力または圧縮力が働きなが
ら変形が行われるため、鋼板の塑性変形が著しく進み、
変形個所、特にコーナーＲ部材質の機械的特性が劣化
し、脆性破壊を生じる原因となる。たとえば、鋼管コー
ナーＲ部鋼材は、冷間折曲げ加工に基づく当該材質の歪
み硬化、靭性の低下、高い残留応力などが重なって、冬
期低温時に施す溶接加工に基づく溶接割れ、溶融亜鉛メ
ッキ施工時の割れ、などが発生することがある。また、
これらの割れの存在、母材の微小欠陥に基づき、低温時
の使用中に前記厚肉鋼管に大負荷が働いたとき、同鋼板
に脆性破壊が生じるおそれがある。

【０００３】この種の大径角形鋼管を柱材として使用す
る鉄骨構造物、建築物等は一般に、一度施工した後は、
長期にわたり当該構造物に加えられる所定の重量を安全
に支承することが要求され、しかも、これらの柱材は原
則的に交換・補修が可能でない、または極めて困難とい
った状態で施工されている場合が多い。殊に最近の建築
物は、高層建築が主流を占め、また、各部屋毎に冷暖房
装置を設備するとか、ＯＡ機器、電算機の類が設置され
るなど、建物に付帯する設備重量が増加する傾向にある
ため、対策として厚肉大径角形鋼管を柱材として施工す
るケースが増加する傾向があるので、前記冷間成形厚肉
鋼管の使用により生じる上述のような問題点は、無視す
ることができない状況になっている。そこで、近来、充
分な靭性を有し、残留応力の少ないコーナーＲ部を備え
た高品質の角形鋼管の提供が需要者層から要望されるよ
うになった。

【０００４】市場に流通している厚肉大径角形鋼管に内
在する、この種の材質的問題点を解決するために、メー
カー側では、既製の丸鋼管、シームレスパイプなどを、油、ガス等
の化石燃料または電気エネルギーを熱源として全体的に
加熱し、その加熱温度が低下する前に前記鋼管を複数段
の角形成形ロールを通して成形し、断面を角形形状に成
形することを提案している。上記工法によるときは、製
品の品質は良好であるが断面成形時、鋼管の両端部断面
が形状不良となって製品の歩留りが悪いとか、加熱、冷
却時、鋼管に不均一熱歪みが生じるのを無視できない、
鋼管表面に多量に発生する酸化スケールの処理をしなけ
ればならないとか、鋼管を一本宛加工するので生産性が
低いといった問題点がある。また、鋼管全体を高温加熱
するから、焼き鈍ましコストがかさむ。

【０００５】別に、既成の大径角形鋼管を焼鈍炉に入
れ、鋼材の残留応力が略、除去される程度まで全体的に
加熱し、コーナーＲ部材質の靭性を改善した後、徐冷す
る工法も知られている。この場合にも、上記同様の問題
点があり得る。あるいは、冷間塑性加工により厚肉鋼板を丸鋼管に成
形する工程で、同鋼管を電気エネルギーまたはガス、油
等の化石燃料を用いて帯状に加熱し、その加熱温度が冷
えないうちに複数段の角形成形ロールを通し鋼管断面を
熱間で角形形状に加工・成形した後、徐冷し、大径角形
鋼管を製造する（特願平２−１８０４９７号参照）工法
も考えられている。

【０００６】上述、工法は、加熱時の熱的不均一に基づ
く成形断面の不良、冷却時における鋼材の温度分布の不
均一による変形歪が問題であり、均一温度分布を保持す
るための温度管理がむずかしく、冷却ゾーンを充分長く
採り、鋼管を徐冷する必要がある。また、徐冷工程では
丸鋼管と異なり、冷媒ガスの熱気流が鋼管コーナーＲ部
近傍で乱れるので、鋼管断面を均一に冷却することが困
難である。そして角形鋼管に変形が生じた場合、それを
矯正することは、非常に難しい。さらに、角形鋼管成形
ライン（高周波溶接工程を含む）中に、化石燃料を使用
する加熱炉を設備する場合は、鋼材を所望温度にまで加
熱するのにラインの中途に100 ｍ〜150 ｍのスペースが
必要になり、工場立地の選定が困難になるとか、設備投
資額が予想以上に膨らむおそれがある。

【０００７】加えて、ガス、油等の化石燃料による加熱
は、熱源を鋼管内側に入れることができないため、鋼管
を均一に加熱することが困難で、温度管理の面で問題が
あり、鋼管断面の成形不良、歪みの発生などが関係し、
結局、高品質の製品が得られない場合もあり得る。一
方、電気エネルギーを利用した加熱装置は、加熱炉のス
ペースが小さく、鋼管断面の均一加熱並びに加熱温度の
管理が容易である反面、極めて大容量の電力が必要で、
加熱コストが高くなる上に、立地条件によっては必要と
する大容量の電力の入手が困難である場合がある。等々
の技術的問題点があることが知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明工法は、上述し
たような事情を背景にして開発されたもので、鋼管コー
ナーＲ部材質の機械的特性を改善すると共に、残留応力
を許容限度以下にし、均一、かつ、高品質で安定化した
大径角形鋼管を成形させるため、鋼管に局部加熱・熱処
理を施す場合、鋼管に対し可及的に不均一加熱歪を生ず
ることのない加熱方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明工法の別の目的は、従来公知の熱処理工法を
利用して、均一、かつ、高品質な角形鋼管を成形する工
法に内在する上述問題点を可及的に解決する、比較的に
経済的で新規な大径角形鋼管の熱処理工法を開発するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために、以下に述べるとおりの各構成要件を具
備する。（１）帯鋼板または一枚鋼板を、冷間プレス加工また
は／および冷間ロール成形加工により折曲げ、その長手
軸方向開口縁を突合せ溶接し、かつ、断面を角形に形成
した大径角形鋼管を、その周壁面各コーナーＲ部毎に対
応して高周波加熱コイルを備えた加熱装置内に、相対的
に挿入・搬送し、前記鋼管の直角断面内で前記コーナー
Ｒ部周壁を帯状に、かつ、均一に同時加熱すると共に、
その状態を３０〜６０秒間維持した後、徐冷ゾーンに搬
出する工程を、鋼管長手軸方向に順次、施す角形鋼管の
熱処理工程において、前記加熱装置を、鋼管の搬送方向
に沿って複数区画に区分する一方、前記各区画につき、
その一区画おきに高周波加熱コイルの設備を持たない区
画を設けて、この高周波加熱コイルの設備を持たない区
画では前の区画での加熱温度を低下させるように構成
し、各鋼管コーナーＲ部を徐々に、かつ、順次、均一加
熱するようにして熱処理・調質を行なうことを特徴とす
る大径角形鋼管コーナーＲ部の熱処理工法。

【００１０】（２）複数区画に区分された前記加熱装
置で高周波加熱コイルの設備を持っている区画では、鋼
管の相対的な搬送方向に沿って、順次、高加熱温度を維
持するような各高周波加熱コイルから構成されているこ
とよりなる請求項１記載の大径角形鋼管コーナーＲ部の
熱処理工法。

【作用】市場に流通している大径角形鋼管について問題
視されている材質的欠陥は、鋼管成形工程中の冷間塑性
変形に基づく厚肉鋼管コーナーＲ部材質の靭性の低下、
残留応力の増加等、局部材質の劣化による構造材として
の弱体化である。（１）上述のような事情に鑑み、本発明方法では、冷
間塑性変形により規格どおりに成形した大径角形鋼管に
ついて、その長手方向直角断面内で、特にそのコーナー
Ｒ部を均一・同時加熱することによって、各コーナーＲ
部を鋼材のＡ₁変態点またはＡ₃変態点近くまで局部加
熱することができる加熱装置の中に、同鋼管を長手軸方
向に沿って移動させる。もしくは、前記加熱装置を、鋼
管長手軸方向に沿って移動させる。

【００１１】上記加熱装置は鋼管の搬送方向に沿って
複数区分されていて、その一区画毎に加熱手段を備えて
いない装置が連結されている。また、高周波加熱手段を
有する各装置は鋼管の搬送方向に対し、順次、より高温
加熱が可能な特性を備えるようにして配置されている。
したがって、加熱装置に搬入された長大な鋼管は、一区
画毎に加熱と熱伝導、熱的均一化を繰り返しながら、順
次、均等に無理なく、かつ、段階的に高温加熱されるの
で、加熱に伴ない生ずる鋼管の歪が、可及的に僅少であ
る。また、これによって、各コーナーＲ部毎に微妙に特
性が異なる加熱装置の作用を均等化することができる。

【００１２】角形鋼管のコーナーＲ部形成のための冷
間塑性変形による当該鋼板材質の劣化範囲は、研究の結
果、せいぜいコーナーＲ部および、そのＲ部両終端から
鋼管周の平坦面方向に鋼材板厚の長さだけの幅を含む領
域であることを検出しているので、上記局部加熱の対象
域には、少なくとも、前記領域の全部が含まれているこ
とが条件となる。このため、角形鋼管の平坦面部分は比
較的に温度上昇がないので、熱処理中も鋼材の強度が落
ちず、当該鋼材部分がコーナーＲ部加熱に伴ない発生す
る熱応力歪に対抗する。鋼管の搬入姿勢は、その長手軸方向が水平であるよう
移送するが、そのとき、鋼管周平面を水平面に対して45
°傾けて配置することができる。これにょつて、処理対
象の角形鋼管サイズが異なる場合の送りローラ、ピンチ
ロール、加熱コイル、押えロール等の位置調整機構が比
較的に簡単になり、保守も容易になる。また、角形鋼管
を冷却ゾーンに送り込んだ後の鋼管の各コーナーＲ部の
放冷を可及的に均等に施すに、好都合である。ただし、
後段の条件は、本工法の場合、必須要件ではない。

【００１３】各区画の前記加熱装置中、鋼管直角断面
中で、その各コーナーＲ部に対向・近接してそれぞれ配
置した高（低）周波加熱コイルを、鋼管長手軸方向に向
けて設備すると共に、それら各コイル群を一斉に、かつ
放射方向に進退・調整可能に設け、被熱処理鋼管サイズ
に合わせて、コイルの配置を調節することができる。角形鋼管用材質には、SS400 、SM400A、SM490A、SM49
0B、SM490C、SM520B、C または非調質高張力鋼60Kgなど
を選択できるが、その何れの鋼材に対しても上記工法を
適用でき、所望の効果を奏し得る。角形鋼管コーナーＲ部の局部加熱は誘導加熱方式を採
用することにより、加熱温度の分布の制御、加熱温度の
管理が容易にでき、また、当該部分鋼材結晶を細粒化す
る効果も生じる。

【００１４】前記加熱鋼管の冷却は、炉冷または空冷
で徐冷却しても良いし、或る程度の放冷・低温化した
後、噴霧および／またはシャワーを用いて鋼管四周から
均等に急冷しても良い。なお、上記冷却装置における鋼
管温度は、必ずしも正しく常温まで低下させることを要
しない。また、同装置において常温付近まで冷却した鋼
管は、それ以後、冷却水によって冷しても、これに基づ
く長手軸方向の曲がり、捩じれなど発生しない。鋼管の冷却に水を使用する場合には、極めて大量の冷
却水を消費し、加えて使用後の汚水の処理、再生装置が
大規模になり設備費がかさむおそれがある。

【００１５】（２）本発明工法に採用する加熱装置に
は、低・中周波または高周波加熱装置を選定することが
望ましい。当該高周波は、厚肉鋼板の表裏まで均一に加
熱することができる周波数を選ぶとよい。これによれ
ば、鋼管の長手軸方向に直角な断面内外における加熱温
度分布の調整、加熱温度の制御が容易で、装置の保守管
理が簡単であり、加熱装置に要するスペースが小さくて
済む。その場合、少なくとも鋼管の長手軸方向に直角な
断面内において、すべての鋼管周壁各コーナー部を均等
に、かつ均一温度に加熱することができるものでなけれ
ばならない。加熱手段を備えていない区画の加熱装置に
は、ある程度の量の加熱空気排気手段または／および、
加熱装置冷却手段を設備する必要が生ずることもあり得
る。

【００１６】（３）これによって、帯状鋼板または一枚鋼板から角形鋼管を形成する工程
で、鋼板に加えられた冷間塑性変形による鋼材中の残留
応力の発生、靭性の低下など鋼板材質の劣化、特に鋼管
のコーナーＲ部を含めた局部材質の機械的特性の欠陥を
改善した高品質で均一な大径角形鋼管を提供することが
できる。本発明工法によれば、長大な鋼管のコーナーＲ部を含
めた局部材質の加熱工程において発生しがちな熱応力歪
を可及的に僅少なものとすることができ、そのため鋼管
熱処理後も比較的に歪のでない鋼管が得られ、矯正工程
も容易になる。

【００１７】本発明工法においては、既成の冷間成形
による角形鋼管のコーナーＲ部と平坦部との材質が略、
同一の機械的性質を有するよう、その熱処理工程におい
てコーナーＲ部を局部加熱することにより、塑性加工量
の大きなコーナーＲ部鋼板材質の改善を図り、その靭性
を改善して鋼管熱処理の目的を達成すると共に、全体加
熱のために要するエネルギー量に較べて省エネルギー化
を図る。また、全体加熱の際に生じる加熱温度の不均
一、熱処理に基づく歪みの発生を回避することができ
る。いずれにしても、本発明工法により、鋼板を冷間塑性
加工により、略、90゜曲げることから生じる鋼管コーナ
ーＲ部鋼板の加工硬化、残留応力の増加、材質劣化が完
全に改善、除去された長大な大径角形鋼管を得ることが
でき、または、コーナーＲ部材質の劣化は殆んどないに
等しい。

【００１８】したがって、昨今問題視されている大径
角形鋼管の隅角部冷間塑性変形に基づく鋼管コーナーＲ
部の材質劣化、大きな残留応力の存在などの欠陥を、比
較的経済的に除去することができる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明工法の一実施例を図面に沿っ
て説明するが、右工法を構成する各工程の具体的構成
は、本出願当時の当業界における公知技術の範囲内で任
意に部分的変形が可能であるから、格別の理由を示すこ
となしに、本実施例の具体的説明のみに基づいて、本発
明工法の構成要件を限定して解釈することは許されな
い。

【００２０】図１は、本発明工法を実施する大径角形鋼
管の熱処理装置の一実施例の平面概略図で、図２は、前
記熱処理装置の側面概略図、図３は、図２中、III −II
I 線断面に沿うピンチロールの正面図、図４は、図２
中、IV−IV線断面に沿う加熱コイルの配置図を示すもの
である。図中、１は、既成の厚肉大径角形鋼管、たとえ
ば使用鋼材はSM490Aで、鋼板厚は２２mm、500 mm径角形
鋼管である。２は、熱処理装置のベッド、３は、角形鋼
管の送りローラで、略、鼓状に形成して水平軸の周りに
回転することができ、一列にベッド２上に軸支されてお
り、その上に角形鋼管を載せ、前記鋼管の周平面を水平
面に対して45°傾斜させたまま、矢印方向に搬送される
よう構成する。前記送りローラ３は、そのままで調整を
要さず、サイズの異なる各角形鋼管を搬送することがで
きる。

【００２１】４は、ピンチロールを示し、前記ロール
は、送りローラ３同様、略、鼓状に形成し、図３に示す
ように門型のフレームに取付けられ、上下方向に移動・
調節ができて送りローラ３との間に角形鋼管を挾み、同
鋼管に送り駆動を与える。５は、押えロールで、図示の
ように角形鋼管を間に挾んで送りローラ３と対向して鋼
管を押え、かつ、ガイドし、ベッド２に沿って複数台設
けられている。前記押えロール５も、ピンチロール４と
同様に上下方向に移動・調節ができ、それぞれ異なるサ
イズの鋼管を挾んでガイドすることができる。６は、加
熱装置で、ピンチロール４の後に連結して配置され、同
装置内には、前記加熱装置を通過する鋼管の各コーナー
Ｒ部に近接して、それぞれ高周波加熱コイル７を装備
し、ここに高周波（板厚を均一に加熱することができる
周波数を選択する）電流を供給して、前記鋼管長手軸直
角平面内で各鋼管コーナーＲ部鋼板の板厚（本実施例で
は２２mm）全体を均等に局部加熱する。

【００２２】上記加熱装置６は、鋼管の搬送方向に沿っ
て複数区分されていて、その一区分毎に交互に高周波加
熱コイル７を装備する区画６₁，６₃，６₅…と、前記
コイルを装備してない区画６₂，６₄，６₆…とが交互
に連続して設けられ、各加熱装置は、後工程になるほど
高加熱特性を備えている。たとえば、図６を参照して、
区画６₁では、各鋼管コーナーＲ部を、200 ℃付近まで
加熱し、区画６₃では、400 ℃付近まで加熱し、区画６
₅では、600 ℃付近に加熱するようにし、鋼管が全加熱
装置を通過し終る時点では各鋼管コーナーＲ部の温度
が、略600 〜1000℃の範囲に加熱されている。

【００２３】鋼管１が区画６₂に搬入されると、同区画
６₂内では、200 ℃付近まで加熱された各鋼管コーナー
Ｒ部から熱輻射すると共に平坦面部に向かって熱エネル
ギーが伝導、拡散し、当該部分の加熱温度が僅かに低下
する一方、各鋼管コーナーＲ部の加熱温度が均等化し加
熱歪を可及的にならしながら鋼管１は区画６₃に搬送さ
れ、該区画６₃内で各鋼管コーナーＲ部は再度、400 ℃
付近まで加熱される。鋼管が区画６₄に搬入されると、
区画６₄内では、前記同様、加熱された各鋼管コーナー
Ｒ部から熱輻射すると共に平坦面部に向かって鋼板中を
熱エネルギーが伝導、拡散し、当該部分の加熱温度が僅
かに低下する一方、各鋼管コーナーＲ部の加熱温度が均
等化し加熱の不均一に基づき生ずる歪を可及的にならし
ながら区画６₅内に搬送される。

【００２４】角形鋼管が加熱装置６内を通過し終わるま
でに当該鋼管各コーナーＲ部を均等に、ほぼ600 ℃〜10
00℃程度の温度を、30秒〜60秒保持するよう段階的に局
部加熱することは、前述したとおりである。その際、熱
エネルギーが空間に輻射し、また鋼管平坦面側に伝導す
るので、若干、高目に局部加熱しておくと良い。図４お
よび図５に示すように、前記高周波コイル７は鋼管１中
心軸に対し、放射状方向に移動可能に配置されていて、
鋼管サイズが変わった場合にも、鋼板表面との間隔を調
整・適応できるよう設ける。

【００２５】本実施例の場合には、フレームに取付け放
射状方向に滑動するよう伸びる高周波加熱コイル支持扞
８に、それぞれラックを刻み、前記ラックに噛み合うピ
ニオンを各連動させることにより、高周波加熱コイル支
持扞８を中心軸に対し、一斉に放射状方向に移動・調整
する。これによって、鋼管サイズ（外径および板厚）が
変わった場合にもアタッチメントを換えること無く、す
べてのサイズの鋼管コーナーＲ部を加熱するのに適応さ
せる。

【００２６】高周波加熱コイル７は、図５に示すよう
に、鋼管各コーナーＲ部を囲んで３分割（２〜５分割で
良い）されていて、いずれのコイルも、鋼管周面からの
距離を均しくして取付ける。上記加熱装置６において
は、鋼管各コーナーＲ部を段階的に、かつ、徐々に加熱
することによって、最終的に鋼管コーナーＲ部を所望の
温度に加熱し、そのまま、30秒〜60秒程度保持すること
により、コーナー部材質の劣化を緩やかに回復すること
が期待されている。

【００２７】さきに述べたように、厚肉鋼板が冷間で曲
げ塑性加工されて影響を受け材質劣化を生じる範囲は加
工状態にもよるが、その鋼管断面において、おおむねコ
ーナーＲ部を含み、その両側でコーナーＲ部終端から鋼
板の板厚だけ鋼板平坦部側に伸びた部分を限界とする領
域であることが確められている。したがって、上記熱処
理範囲は、各コーナーＲ部において上記の領域をカバー
していることが要求される。

【００２８】図６は、本件コーナーＲ部の加熱方法の一
実施例を示すもので、既成の長大な角形鋼管は、その長
手軸方向に沿って搬送され、同方向に沿って設けられた
各加熱装置内を貫通する毎にコーナーＲ部を部分的に、
帯状、かつ、段階的に徐々に局部加熱し、また、当該鋼
管が非加熱空間に搬送される毎に、その加熱エネルギー
を空間に輻射し、また、その間鋼管平坦部に熱伝導して
加熱温度を低下せしめ、各コーナーＲ部加熱温度の均一
化を達成して、加熱に伴なう鋼管の不均一熱歪みの発生
を可及的に防止する。これによって、鋼管各コーナーＲ
部の局部鋼材は、結晶粒が細かくなり、靭性を回復し
て、平坦部鋼板と変わるところがなくなる。

【００２９】再び、図１，２に戻って、角形鋼管が加熱
装置６を通り抜けた後工程に、矯正装置とか、冷却ゾー
ン、冷却装置等を連結・配置することは自由である。前
記ゾーンに搬出された鋼管は、その周壁面が水平面に対
し45°傾いているから、コーナーＲ部をまわる冷却空気
の流れが乱れることがなく、各コーナー毎、比較的に均
等に流れるので、均一に冷却するようになる。その際、
各コーナーＲ部に向かって冷却空気を噴射することも、
鋼管を均一に冷却するのに効果を上げるが、急冷するこ
とは歪の発生を押さえる上から好ましいことではない。
上述のとおりであるから、少なくとも鋼管コーナーＲ部
鋼板周辺は、全体的に鋼材のＡ₁〜Ａ₃変態点付近まで
加熱され、所要の加熱保持時間を経過後、徐々に冷却す
ることによって熱処理され、冷間塑性加工により劣化し
た当該部分鋼板材質の機械的特性を大幅に改善すること
ができる。

【００３０】そして、上記加熱温度も、また、冷却温度
も鋼管長手軸直角方向において均等でなければ、それに
基づいて鋼管に熱応力歪みが生じるおそれがあること、
前述したとおりである。また、鋼管全体としてはコア
（平坦部）部分が加熱されていないので、鋼管素材が全
体として軟化することが少なく、鋼管は熱応力変形に対
して抵抗力が大であり、そのため熱処理後の歪みが生じ
難い。

【００３１】本実施例工法によれば、既成の角形鋼管を
全体的に高温熱処理する工法に較べて、処理効果には遜
色がない上に、熱処理コストが極めて少ない。なお、炉
冷または空冷工程に、冷水噴霧、シャワーまたは冷気噴
射等の手段を付加・配置することにより、冷却スペース
を節減することが可能である。この場合にも、角形鋼管
の全周面および長手方向を可能な限り均等に冷却するよ
うにしないと、長手軸直角方向に歪が発生するおそれが
ある。また、冷却工程に水を利用する際には、相当量の
用水の確保、用水の消費、使用後の汚水処理の設備が必
要となって設備費がかさむ上に、使用後水の再利用を図
らないと大量の冷却水を浪費することになる。ただし、
冷却手段が空冷のみの場合は、かなりの広さの放冷スペ
ースを用意する必要がある。その際にも加熱鋼管の四方
向から、冷却空気を積極的に吹付け冷却する手段を設備
することが望ましい。

【００３２】図７は、コーナーＲ部の後熱処理材のシャ
ルピー衝撃試験結果で、熱処理によるエネルギー遷移曲
線の変化を示している。当該エネルギー遷移曲線を得る
ために使用したテストピースは、角形鋼管断面コーナー
Ｒ部分の内側一部を切りだして機械加工により仕上げし
たものである。上記試験結果を吟味すれば、後処理材
は、冷間成形材に較べて同一温度での吸収エネルギーが
大きく、材質の靭性が改善されていることが明らかであ
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明角形鋼管の熱処理方法は、以上述
べたとおりで、（１）軸方向に長い被処理材を、見掛け上長さ方向に短
い部分に分割して、四っの各コーナーＲ部を均一に、か
つ、複数回、局部加熱することにより段階的に、かつ、
順次、高温加熱をしたので、加熱による鋼管長手軸直角
方向の熱膨張歪、熱処理歪が生ずることなく、また、局
部加熱のため鋼管全体の鋼材軟化が起こらないので加熱
歪に対して抵抗力が大きい。したがって、熱処理工程に
より生じやすい曲がり、捩じれが極めて少ない大径角形
鋼管を成形することができる。

【００３４】（２）鋼管コーナーＲ部の熱処理温度を比
較的に高くし、かつ、やや加熱時間を保持することによ
り、鋼板の冷間塑性変形によるコーナーＲ部材質の劣
化、脆性化、大きな残留応力を、より効果的に回復する
ようにし、ユーザー要望に沿う、材質劣化部が無い上に
捩りに対して抵抗力が大きく、均質な鋼材よりなる高品
質の大径角形鋼管を製造することができる。（３）もっぱら、鋼管コーナーＲ部の熱処理を目的とす
るので省エネルギー効果があり、また、比較的短時間の
うちに鋼材の熱処理効果を上げることができる。（４）比較的に少ない設備費で、良好な熱処理結果が得
られる。したがって、大径角形鋼管の熱処理コストを大
幅に節減することができ、比較的に低コストで高品質な
大径角形鋼管を提供できる。

【００３５】（５）設備を角形鋼管サイズに合わせて調
整可能なように設けることができる。鋼材の板厚、鋼管
のサイズ等に無関係に熱処理を施すことが可能、（６）既成の角形鋼管の連続処理も可能、（７）処理済みの厚肉角形鋼管は低温状態で鋼管コーナ
ーＲ部付近に溶接加工を施した場合にも、当該個所から
溶接割れなどが生じるおそれがない。（８）角形鋼管を溶融亜鉛めっき加工する際にも、鋼管
材の一部から亀裂が生じる不都合は起きない。（９）鋼管長手軸に対する捩じり力が大きく掛っても、
鋼管コーナーＲ部付近から先に破壊することはない。等々、本発明工法は従来公知の鋼管熱処理手段には期待
することができない、格別の作用、効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明工法による大径角形鋼管の熱処
理装置の一実施例の平面概略図

【図２】前記熱処理装置の側面概略図

【図３】図２中、III -III 線断面に沿うピンチロール
の正面図

【図４】図２中、IV−IV線断面に沿う加熱コイルの配置
図

【図５】鋼管各コーナーＲ部を囲んで３分割配置された
高周波コイル６の正面図

【図６】本件熱処理工法における鋼管コーナーＲ部の段
階的加熱方法の一例

【図７】コーナーＲ部の後熱処理材のシャルピー衝撃試
験結果を示す。

【符号の説明】

１大径角形鋼管２ベッド３送りローラ４ピンチロール５押えロール６加熱装置６₁加熱区画６₂非加熱区画７高周波加熱コイル８高周波加熱コイル支持扞。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−2515（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−172685（ＪＰ，Ａ) 特公昭63−2686（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 9/00 - 9/44 C21D 9/50 C21D 1/42 B21C 37/15

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】帯鋼板または一枚鋼板を、冷間プレス加
工または／および冷間ロール成形加工により折曲げ、そ
の長手軸方向開口縁を突合せ溶接し、かつ、断面を角形
に形成した大径角形鋼管を、その周壁面各コーナーＲ部
毎に対応して高周波加熱コイルを備えた加熱装置内に、
相対的に挿入・搬送し、前記鋼管の直角断面内で前記コ
ーナーＲ部周壁を帯状に、かつ、均一に同時加熱すると
共に、その状態を３０〜６０秒間維持した後、徐冷ゾー
ンに搬出する工程を、鋼管長手軸方向に順次、施す角形
鋼管の熱処理工程において、前記加熱装置を、鋼管の搬
送方向に沿って複数区画に区分する一方、前記各区画に
つき、その一区画おきに高周波加熱コイルの設備を持た
ない区画を設けて、この高周波加熱コイルの設備を持た
ない区画では前の区画での加熱温度を低下させるように
構成し、各鋼管コーナーＲ部を徐々に、かつ、順次、均
一加熱するようにして熱処理・調質を行なうことを特徴
とする大径角形鋼管コーナーＲ部の熱処理工法。
【請求項２】複数区画に区分された前記加熱装置で高
周波加熱コイルの設備を持っている区画では、鋼管の相
対的な搬送方向に沿って、順次、高加熱温度を維持する
ような各高周波加熱コイルから構成されていることより
なる請求項１記載の大径角形鋼管コーナーＲ部の熱処理
工法。