JP3197661B2

JP3197661B2 - 形状特性に優れた角管の製造方法

Info

Publication number: JP3197661B2
Application number: JP05063793A
Authority: JP
Inventors: 茂森川; 努東
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1993-03-11
Publication date: 2001-08-13
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JPH06262253A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロール成形機，特に少
数段の成形ロールが組み込まれたロール成形機によっ
て、需要に応じた形状特性をもつ角管を製造する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】角管は、プレス成形やロール成形等で製
造されている。たとえば、プレス成形法では、２枚の切
り板を凹型形状に成形し、上下２か所を溶接した後、サ
イジング及び矯正を行っている。また、鋼板から製造さ
れた丸管を、大型プレスで異形管に成形する方法もあ
る。何れのプレス成形も、バッチ式で角管を製造するこ
とから、生産性が低い。この点、ロール成形法は、連続
化に適し、高生産性で角管を製造することができる方法
である。ロール成形法には、走行している帯材を異形断
面形状に折り曲げながら、突き合わせられた幅方向両端
部を溶接する方法と、電縫溶接等により製造された丸管
を素管とし、この素管をサイジングミル等によって角管
に成形する方法に大別される。鋼管製造時に成形を併せ
て行う方法は、製造工程が少ない点では有利であるが、
専用の角管製造設備が必要となる。他方、丸管を角管に
成形する方法は、比較的小型の生産設備でよく、需要に
応じた操業柔軟性の高い方法である。

【０００３】円筒状の素管を角管に成形するロール成形
法では、成形ロールの間に素管を引っ張り込みながら成
形が行われる。そのため、正確な位置関係で素管を引っ
張り出すことが難しく、曲り等の欠陥が発生し、得られ
た角管の形状精度が低くなり易い。成形ロールの間に素
管を押し込む方式も知られている。押込み方式では、素
管の後端から押圧力を加えるため、油圧シリンダー等の
押込み機構のストロークが大きくなり、設備の大型化，
複雑化が避けられない。押込み方式の改良として、素管
の後端を適宜の位置に係止する係止機構を油圧シリンダ
ーと素管との間に配置し、この係止機構を素管と共に移
動させながら素管を成形することが特公昭６２−５４５
６４号公報で紹介されている。係止機構を組み込むこと
によって油圧シリンダーのストロークはある程度小さく
なるものの、設備構成が複雑化する。また、後端側から
押込み力を素管に加えることから、素管に撓み，座屈等
の変形が生じ易い欠点がある。

【０００４】そこで、本発明者等は、成形ロールに送り
込まれる素管を両側からクランプした状態で推進力を付
与するため、素管の走行方向両側に進退可能な複数の押
込み具を配置し、これら押込み具を無限軌道に沿って走
行させる装置を開発し、別途特許出願した。両側から素
管を挟持する押圧具によって押込み力を付与するとき、
撓み，座屈等の変形が抑制される。また、成形可能な素
管長さに制限がなくなり、しかも複数の素管を連続して
ロール成形することが可能になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】先願で提案した異形管
製造装置は、成形ロールを３段に配列し、第１スタンド
で素管を予備成形し、第２スタンドで所定形状の成形を
施し、第３スタンドで仕上げ成形している。このように
スタンド数が少ないロール成形機で素管を成形すると
き、個々のスタンドにおける加工条件が最終形状に与え
る影響が大きくなる。加工条件が良好に設定されていな
いと、得られた角管の平面部に反りや凹みが生じたり、
角部のアールが大きくなる等の欠陥が発生する。そこ
で、特開平４−２２４０２２号公報では、素管の外径に
対する肉厚の比が大きくなるに応じて、最終段の圧下量
を少なくすることにより、得られた角管の平坦部の反り
を抑制している。また、特開平４−２２４０２３号公報
では、最終段のロールカリバーを小さくすることによ
り、平面部の反りを抑制している。

【０００６】しかし、最終形状は、最終段のロール成形
ばかりでなく、上段側のロール成形の加工条件によって
も影響される。たとえば、２スタンドで角管を製造する
とき、第１スタンドの加工条件によって最終形状の形状
精度が変わる。そのため、需要に応じた形状をもつ角管
を安定して製造することが困難であった。本発明は、こ
のような問題を解消すべく案出されたものであり、第１
段の設定押込み率を調整することにより、構造材用，装
飾用等の用途に応じた形状をもつ角管を安定して製造す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明においては、その
目的を達成するため、第１段の成形ロールで円筒状の素
管を成形する際、素管の外径及び肉厚をＤ及びｔ，最大
カリバー高さをＨとするとき、Ｑ＝（Ｄ−Ｈ）／（Ｄ−
ｔ）×１００で定義される設定押込み率Ｑを、得られる
角管の要求形状に応じて使い分ける。平面部の平坦性が
要求される構造用角管では、設定押込み率Ｑを１２〜２
３％の範囲に維持する。シャープな角部が要求される装
飾用角管では、設定押込み率Ｑを２０〜２４％の範囲に
維持する。成形された素管は、後続する第２段，更には
第３段以降の成形ロールによって所定の断面形状に仕上
げられる。トータルのスタンド数は、特に本発明を拘束
するものではないが、最低２スタンドが要求され、必要
に応じて第３スタンド，第４スタンドを配列する。

【０００８】以下、図面を参照しながら、本発明を具体
的に説明する。たとえば、２スタンドのロール成形機に
よって角管を製造するとき、図１に示すように円筒状の
素管Ｐ₀ は、アイドラーロール１０によって第１スタン
ド２０に送り込まれる。第１スタンド２０は、図２に示
すように右側ロール２１，左側ロール２２，上ロール２
３及び下ロール２４を配置している。各ロール２１〜２
４は、凹クラウンの周面形状をもっており、ロール２１
〜２４で囲まれた内部が素管Ｐ₀ に対する成形空間とな
る。第１スタンド２０を通過した素管Ｐ₀ は、ロール２
１〜２４の周面で区画された成形空間に対応して、図３
に示す中間形状の管体Ｐ₁ となる。中間形状の管体Ｐ₁
の孔径の高さが最大カリバー高さＨである。管体Ｐ₁
は、次いで第２スタンド３０に送り込まれる。第２スタ
ンド３０の成形ロールは、小さなクラウンをもつロール
或いはフラットロールを、図２と同様に４方から組み立
てている。第２スタンド３０を通過した角管Ｐ₂ は、図
３に示すように面出しされた状態になる。

【０００９】このようにして得られた角管Ｐ₂ は、加工
条件にもよるが平坦度の良好な製品或いはシャープな角
部をもつ製品となる。それぞれの形状特性に応じて、構
造用角管，装飾用角管等として使用される。構造用角管
では、図４（ａ）に示すように、平坦な平面部をもつこ
とが研削コストを低減する上から最も要求される。他
方、角部については、用途からそれほど小さなアールが
要求されないが、製品の差別化を図る上からアールを小
さくすることが好ましい。これに対し、装飾用角管で
は、周囲の機器や建材との調和を図るため、図４（ｂ）
に示すようにアールを小さくした角部をもつことが要求
される。この場合、鏡面研磨して使用される用途では平
面部が平坦であることが要求されるが、その他の装飾用
途においては表面肌がＨＬ研磨製品である場合が多く、
構造用角管ほど平面部の平坦度が必要とされない。

【００１０】平坦度及びコーナーアールは、第１スタン
ド２０における押込み量に影響される。具体的には、図
５に示すように素管Ｐ₀ のプロフィールから製品角管Ｐ
₂ のプロフィールで、それぞれの押込み度〜で第１
スタンド２０において素管Ｐ₀ をロール成形し、押込み
度〜に応じた平坦度及びコーナーアールの変化を観
察した。なお、本明細書においては、平坦度及びコーナ
ーアール度を表す指標として次の値を採用した。平坦度
は、図６に示すように、得られた角管平面部の幅をＷと
し、平面部の最深部から最高部までの高さをｆとすると
き、ｆ／Ｗで表した。コーナーアール度は、図７に示す
ように、ゲージアールＲ_g が測定されるアール止りの長
さをＲ_s とし、角管の肉厚をｔとするとき、Ｒ_s ／ｔで
表した。

【００１１】平坦度は、同じ押込み度で第１段及び第
２段のロール成形を行ったとき、図８に示すように構造
用角管及び装飾用角管共に優れていた。そして、第１段
或いは第２段の押込み量を小さくし、他方の押込み量で
所定の断面形状を得ようとするほど、平坦度が劣化し
た。特に、第１段でほぼ製品形状に成形する押込み度
では、単スタンドの成形ロールで成形した場合と同様
に、中央部が凹んだ平面部が形成された。なお、構造用
角管としては焼鈍材を、装飾用角管としては圧延材をそ
れぞれ使用した。各押込み度〜を押込み量で表し、
押込み量と平坦度との関係をグラフ化したものが図９で
ある。図９から明らかなように、平坦度の優れた角管Ｐ
₂ を得るためには、第１段のロール成形による押込み量
を所定範囲に維持することが必要である。

【００１２】逆に、コーナーアール度Ｒは、図１０に示
すように、一度に最終形状近くまで成形する押込み度
又はで小さく、第１段及び第２段の押込み量を等しく
した押込み度では大きくなった。コーナーアール度Ｒ
と設計押込み量との関係をグラフ化して、図１１に示
す。図９と図１１との対比から明らかなように、平坦度
が要求される角管の製造条件とシャープな角部が要求さ
れる角管の製造条件とでは、第１段の押込み度を変える
必要がある。押込み度が角管形状に与える影響を広範な
観点から調査・実験した結果、次式で定義される設定押
込み率Ｑ（％）によって定量化できることを解明した。Ｑ＝（Ｄ−Ｈ）／（Ｄ−ｔ）×１００（ただし、Ｄ：素管の外径，ｔ：素管の肉厚，Ｈ：
最大カリバー高さ）

【００１３】素管が圧延材である母管について設定押込
み率Ｑを２０〜２４％の範囲に維持して第１段のロール
成形を行うとき、コーナーアール度Ｒ＝Ｒ_s ／ｔが１．
０％以下になり、装飾用に適したシャープな角部をもつ
角管が得られる。他方、設定押込み率Ｑが２０％未満の
場合はコーナーアールが大きくなり、逆に２４％を超え
るようになると平坦度がＳＡＳ規格０．５％を超えてし
まう。その結果、何れの場合も、装飾用角管に要求され
る形状を満足しなくなる。また、素管が焼鈍材である母
管について設定押込み率Ｑを１２〜２３％の範囲に維持
して第１段のロール成形を行うとき、平坦度ｆ／Ｗが
０．１５％以下になり、成形後に平面部の研削を省略或
いは軽減できる角管が得られる。他方、１２％未満の設
定押込み率Ｑで第１段のロール成形を行うと、成形後の
平面部が凹に湾曲した形状になり易い。逆に、２３％を
超える設定押込み率Ｑでは、凸状に湾曲した平面部が形
成され易い。

【００１４】このように設定押込み率Ｑを調整すること
によって、同じロール成形ラインで平面部の平坦性に優
れた構造用角管やシャープな角部をもつ装飾用角管を再
現性良く製造できる。第１段のロール成形における設定
押込み率Ｑは、図１に示した２段ロール成形機の他に、
成形ロールを３〜４段に組み込んだロール成形機におい
ても同様な作用を呈する。しかし、段数が多くなるほど
設定押込み率Ｑの影響が小さくなる。また、設備的な面
からしても、本発明が適用されるロール成形機は、実用
的には２段又は３段ロール成形機である。なお、設定押
込み率Ｑは、第１段の成形ロールとしてクラウンが異な
るロールを組み替えることにより調整できる。

【００１５】

【実施例】

実施例１：（構造用角管の製造）外径Ｄ＝５０．８ｍｍ及び肉厚ｔ＝１．４ｍｍのＳＵＳ
３０４ステンレス鋼管（焼鈍材）を素管として、平面部
の幅Ｗ＝３９．６ｍｍの角管を２スタンドのロール成形
機によって製造した。素管の最頂周面部から角管平面部
までの距離が５．６ｍｍであるので、図５に示すように
第１スタンドにおける押込み量を設定し、残りの距離を
第２スタンドでの押込み量とした。表１は、このように
設定した押込み度〜に対応する押込み量及び設定押
込み率Ｑを示す。

【表１】

【００１６】第１及び第２スタンドにおけるロール成形
によって得られた角管の形状を調査した。そして、平坦
度ｆ／Ｗ及びコーナーアール度Ｒ_s ／ｔを設定押込み率
Ｑで整理したところ、それぞれ図９及び図１１に実線で
示す関係が得られた。なお、図９及び図１１は、ｎ＝３
の平均値を示す。図９から明らかなように、設定押込み
率Ｑを１２〜２３％の範囲に維持して第１段のロール成
形を行ったものでは、構造用角管として要求される平坦
度０．１４以下を満足している。コーナーアール度Ｒ_s
／ｔも、図１１に示されているように目標値１．８を大
きく下回っている。これに対し、設定押込み率Ｑが過小
な押込み度では、得られた角管の平面部が凹状に湾曲
しており、平坦性の悪いものであった。

【００１７】実施例２：（装飾用角管の製造）外径Ｄ＝５０．８ｍｍ及び肉厚ｔ＝１．４ｍｍのＳＵＳ
３０４ステンレス鋼管（圧延材）を素管として、平面部
の幅Ｗ＝３９．６ｍｍの角管を２スタンドのロール成形
機によって製造した。素管の最頂周面部から角管平面部
までの距離が５．６ｍｍであるので、図５に示すように
第１スタンドにおける押込み量を設定し、残りの距離を
第２スタンドでの押込み量とした。表１は、このように
設定した押込み度〜に対応する押込み量及び設定押
込み率Ｑを示す。

【表２】

【００１８】第１及び第２スタンドにおけるロール成形
によって得られた角管の形状を調査した。そして、平坦
度ｆ／Ｗ及びコーナーアール度Ｒ_s ／ｔを設定押込み率
Ｑで整理したところ、それぞれ図９及び図１１に点線で
示す関係が得られた。なお、図９及び図１１は、実施例
１と同様にｎ＝３の平均値を示す。図１１から明らかな
ように、設定押込み量Ｑを２０〜２４％の範囲に維持し
て第１段のロール成形を行ったものでは、装飾用鋼管と
して要求される目標値１．０以下のコーナーアール度Ｒ
_s ／ｔになっている。また、平坦度ｆ／Ｗも図９に示す
ように目標値０．５を大きく下回り、形状特性の良好な
装飾用鋼管が得られていることが判る。これに対し、設
定押込み率Ｑが２０〜２４％の範囲を外れるものでは、
角管平面部の平坦性は良好であるものの、アールの大き
な角部をもつ角管や辺の平坦度がＳＡＳ規格値を外れた
角管が製造され、装飾用に適さないものであった。

【００１９】以上の実施例においては、ＳＵＳ３０４ス
テンレス鋼管を素管として使用し、２スタンドのロール
成形機により角管を製造した。しかし、本発明はこれに
拘束されるものではなく、他のステンレス鋼や普通鋼に
対しても同様な作用・効果を呈し、構造用鋼管及び装飾
用鋼管それぞれに要求される形状特性を満足した角管が
製造される。また、３段及び４段のロール成形機を使用
した場合でも、同様に設定押込み率Ｑを調整することに
より、用途に応じた形状をもつ角管が製造された。

【００２０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、少数段の成形ロールを備えたロール成形機で円筒状
の素管から角管を製造する際、第１段のロール成形にお
ける設定押込み率を特定することにより、構造用鋼管及
び装飾用鋼管それぞれに適した平坦度及び角部をもつ角
管を製造している。たとえば、構造用角管にあっては、
平面部の平坦性が優れているため、研削加工の省略又は
軽減が可能な構造体として使用される、他方、装飾用鋼
管にあっては、シャープな角部が形成されているため、
配置される周囲の機器や調度品と調和し、差別性の高い
製品として使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】成形ロールを２段配置したロール成形機

【図２】第１段の成形ロール

【図３】２段成形で素管が角管になる過程

【図４】構造用角管（ａ）及び装飾用角管（ｂ）

【図５】角管に加工する際の第１段の押込み度〜
を説明する図

【図６】成形された角管の平坦度を説明する図

【図７】成形された角管のコーナーアール度を説明す
る図

【図８】押込み度〜に対応した平坦度の変化

【図９】設定押込み量Ｑと平坦度との関係

【図１０】押込み度〜に対応したコーナーアール
度の変化

【図１１】設定押込み量Ｑとコーナーアール度の関係

【符号の説明】

Ｐ₀:円筒状の素管Ｐ₁:中間形状の管体Ｐ₂:矩形
断面形状をもつ角管Ｄ：素管の外径ｔ：素管の肉厚Ｗ：角管平面部
の幅Ｒ_g:ゲージアールＲ_s:アール止りの長さ１０：アイドラーロール２０：第１スタンド３
０：第２スタンド

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の素管を角管にロール成形する
際、前記素管の外径をＤ，前記素管の肉厚をｔ，最大カリバ
ー高さをＨとするとき、Ｑ＝（Ｄ−Ｈ）／（Ｄ−ｔ）×
１００で定義される設定押込み率Ｑを１２〜２３％の範
囲に維持して前記素管を矩形断面形状に成形する第１段
の成形工程と、矩形断面形状に成形された前記素管を目標形状に成形す
る第２段以降の成形工程を経ることを特徴とする平坦性
に優れた構造用角管の製造方法。
【請求項２】円筒状の素管を角管にロール成形する
際、前記素管の外径をＤ，前記素管の肉厚をｔ，最大カリバ
ー高さをＨとするとき、Ｑ＝（Ｄ−Ｈ）／（Ｄ−ｔ）×
１００で定義される設定押込み率Ｑを２０〜２４％の範
囲に維持して前記素管を矩形断面形状に成形する第１段
の成形工程と、矩形断面形状に成形された前記素管を目標形状に成形す
る第２段以降の成形工程を経ることを特徴とするシャー
プな角部をもつ装飾用角管の製造方法。