JP3231239B2

JP3231239B2 - 鋼管の製造方法

Info

Publication number: JP3231239B2
Application number: JP01478396A
Authority: JP
Inventors: 拓中島; 教雄中島
Original assignee: ナカジマ鋼管株式会社
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2001-11-19
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH09206825A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば建築用の
柱材に使用される正方体形状や直方体形状などの大径の
角形鋼管や、丸形鋼管などを製造する際に使用される鋼
管の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、建築用の柱材などに使用される大
径の角形鋼管は、たとえば特公昭58−13245 号公報に見
られる製造方法で得られていた。すなわち、この従来方
法は、一枚の厚肉鋼板を長さ方向に移送して両側の開先
加工を行ったのち、プレスにて、角形鋼管の四隅に相当
する部分を曲げ加工して角形鋼管近似の形状に成形し、
次いで近似角形鋼管を複数段の成形ロールに通して角形
鋼管形状に成形しつつ、開先突き合わせ面を順次仮付け
溶接し、そして開先部の内外面を自動溶接によって溶接
したのち、歪み取りを行うことで、大径の角形鋼管を得
ている。

【０００３】しかし、上記した冷間成形により製造され
た角形鋼管は、角部やシーム溶接部の硬さが平板部（母
材）に比べてかなり高い値となるため、角部やシーム溶
接部の降伏強さが増大し、延性の低下をきたすことにな
り、以て機械的性質が不均一で残留応力が発生している
ことから、切削加工などを容易に行えない。

【０００４】そこで最近では、大径の角形鋼管に見合う
所定の径、板厚、長さの丸形鋼管を原管として、この原
管を、その長さ方向に搬送して加熱炉の前端に入れ、こ
の加熱炉内にて原管を、その長さ方向へと連続的に搬送
しながら加熱し、この加熱した原管を加熱炉の後端から
取り出したのち、丸形鋼管成形ミルで熱間成形して精製
原管とし、そして精製原管を角形鋼管成形ミルで熱間成
形して角形鋼管を製造することが提供されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の原管を
加熱する製造方法においては、加熱炉内での原管の搬送
を、その長さ方向に低速で行うことから、その前端の搬
入口や後端の搬出口における原管の通過時間が長くな
り、すなわち開閉扉の開動時間が長くなり、長く開放さ
れている搬入口側や搬出口側に、これら搬入口や搬出口
の近辺に配設された加熱バーナーからの炎が流れ、熱の
流出により熱効率の低下を招くという問題があった。

【０００６】また、ローラコンベヤ装置のローラや軸受
装置などは、加熱バーナーからの炎が直接に当たって高
温となり、損傷を招き易く、さらに単位重量の大きな厚
肉大径の原管が加熱されるとき、個々のローラに大きな
荷重がかかってローラ軸が変形する恐れがあり、しか
も、ローラコンベヤ装置上の加熱された原管は、搬送時
にローラと線接触することによってローラ傷の発生が懸
念される、などの問題があった。

【０００７】そこで本発明の請求項１の発明は、熱間成
形方式でありながら、搬入口や搬出口における原管の通
過時間を短くし得、しかも加熱炉における原管搬送装置
側を損傷し難くし得るとともに、搬送傷を発生させるこ
となく加熱搬送し得る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。

【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記載の鋼管の製造方法は、加
熱炉は、その底部炉壁の上面により中空原管の支持面が
形成されるとともに、底部炉壁の左右方向の複数箇所に
は、左右方向を幅としたスリットが前後方向のほぼ全長
に形成されて、これらスリットにそれぞれ昇降動と前後
動とを行う可動炉体が設けられ、中空原管を、その長さ
方向に対して直角状の横方向に搬送して、開閉自在な搬
入口を通して加熱炉の前端に入れて、底部炉壁の支持面
に支持させ、この加熱炉内にて中空原管を、可動炉体が
昇降動と前後動とを行う間欠順送り装置により、その長
さ方向に対して直角状の横方向で後端側へと間欠搬送し
ながら加熱し、この加熱した中空原管を、開閉自在な搬
出口を通して加熱炉の後端から取り出したのち、鋼管成
形機により熱間成形して鋼管を得ることを特徴としたも
のである。

【０００９】ここでは、主として大径の角形鋼管を製造
するが、これは中径や小径の角形鋼管や、丸形鋼管も同
様に製造し得る。したがって請求項１の発明によると、
中空原管を、その長さ方向に対して直角状の横方向へ搬
送して、加熱炉の前端に搬入するとともに加熱炉の後端
から搬出することで、搬入口や搬出口の開放時間を短か
くし得、これら搬入口や搬出口の近辺に配設した加熱バ
ーナーから両口へ向かう炎の流れを減少し得る。

【００１０】そして可動炉体を下降動させかつ前端側へ
前進動させておくことで、搬入した中空原管を、底部炉
壁側で支持し得る。この状態で、間欠順送り装置を作動
させることにより、まず可動炉体を上昇動させて底部炉
壁側で支持していた中空原管を持ち上げ、次いで可動炉
体を後退動させて中空原管を所定ピッチだけ後端側に搬
送し、そして可動炉体を下降動させて中空原管を底部炉
壁側に渡し、その後に、空の可動炉体を前進動させて所
定ピッチだけ前端側に戻す。

【００１１】これにより、加熱炉内において中空原管
を、熱影響を殆ど受けない底部炉壁の支持面で支持し、
そして熱影響を殆ど受けない可動炉体を介して、間欠順
送り装置の作動により、その長さ方向に対して直角状の
横方向へ、前端側から後端側へと所定ピッチ置きに間欠
的に順送り搬送し得る。その際に順送り搬送は、基本的
には中空原管を静止状態として行うのであり、以て搬送
傷の生じない加熱搬送を行える。また、大荷重で厚肉大
径の中空原管であっても、間欠順送り装置を損傷させる
ことなく、常に安定して搬送し得る。そして、加熱炉か
ら搬出した中空原管を、鋼管成形機に搬入して熱間成形
することで、所定寸法の鋼管を得る。

【００１２】そして、加熱炉から搬出した中空原管を、
鋼管成形機に搬入して熱間成形することで、所定寸法の
鋼管を得る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図１
〜図８に基づいて説明する。図７に示すように、たとえ
ば大径角形鋼管を製造するに当たり、この大径角形鋼管
に見合う所定の径、板厚、長さの丸形鋼管１が中空原管
として搬入床５上に準備される。ここで丸形鋼管１は、
高周波溶接やアーク溶接などによるシーム溶接部２を有
する状態で製造されているが、これはシームレスの丸形
鋼管１であってもよい。

【００１４】前記搬入床５は床６上に設置されたコンベ
ヤ形式であって、複数本の丸形鋼管１を平行させて支持
し、そして長さ方向Ａに対して直角状の横方向Ｂへと搬
送させる。搬入床５の終端部に搬送された丸形鋼管１は
加熱炉10に搬入され、この加熱炉10内にて、その長さ方
向Ａに対して直角状の横方向Ｂへと搬送されながら、Ａ
₃ 変態点以上に高温加熱Ｈされる。

【００１５】前記加熱炉10は図１、図２、図６に示すよ
うに、その上面により支持面11ａが形成される底部炉壁
11と、この底部炉壁11の左右両端から立設状態の側部炉
壁12と、前記底部炉壁11の前端から立設状態の前部炉壁
13と、前記底部炉壁11の後端から立設状態の後部炉壁14
と、側部炉壁12や前部炉壁13や後部炉壁14の上端間に設
けられた天井部炉壁15などにより、ボックス状に形成さ
れている。そして加熱炉10は、支持枠７などを介して床
６側に支持されている。

【００１６】前部炉壁13には搬入口16が、また後部炉壁
14には搬出口17が形成され、これら搬入口16や搬出口17
には、それぞれ開閉扉18，19が設けられている。ここで
搬入口16や搬出口17は、加熱しようとする最大の径や長
さの丸形鋼管１を、その長さ方向Ａに対して直角状の横
方向Ｂで通過させ得る最小限の寸法や形状に形成されて
いる。そして各炉壁12〜15などの所定箇所には、所定数
の加熱バーナー20が配設される。また前記天井部炉壁15
の前記搬出口17に隣接した部分には、上下方向の排煙口
21が形成されている。

【００１７】前記底部炉壁11側には、昇降動と前後動と
を行う可動炉体22が設けられる。すなわち底部炉壁11の
左右方向の複数箇所（実施の形態では四箇所）には、左
右方向を幅としたスリット23が前後方向のほぼ全長に形
成され、これらスリット23のそれぞれに、可動炉体22が
昇降動ならびに前後動自在に嵌合されている。そして可
動炉体22の上面には、後述する所定ピッチに相当するピ
ッチ置きに、凹入円弧状の持ち上げ面22ａが形成されて
いる。

【００１８】なお、底部炉壁11による支持面11ａ側で、
所定の単数または複数箇所には、回転用突起体24が設け
られている。この回転用突起体24は、下降動（後述す
る。）してきた丸形鋼管１を支持面11ａよりも先に受け
止めて、この丸形鋼管１を自動的に半転状に回転（自
転）させるもので、加熱炉10の前端側が上位でかつ後端
側が下位の傾斜面が形成されている。以上の11〜24など
により加熱炉10が構成される。

【００１９】前記搬入口16の外側には搬入手段25が配設
され、また搬出口17の外側には搬出手段26が配設されて
いる。これら搬入手段25や搬出手段26は、クランプ形式
やリフト形式などからなり、また搬入床５のコンベヤ搬
送力を利用するなどして省略してもよい。

【００２０】前記加熱炉10に搬入された丸形鋼管１は、
可動炉体22の昇降動と前後動とを行わせる間欠順送り装
置30により、その長さ方向Ａに対して直角状の横方向Ｂ
で後端側へと間欠搬送されながら高温加熱Ｈされる。す
なわち、底部炉壁11の下方で床６側には凹所８が形成さ
れ、この凹所８内の底部にはベース枠31が配設されてい
る。このベース枠31から複数本の支え杆32が立設され、
これら支え杆32の上端により底部炉壁11の底面側を支え
ている。

【００２１】前記支え杆32群を避けて、昇降動と前後動
とを行う可動体33が配設され、この可動体33は、下部枠
体34と、この下部枠体34の左右方向の複数箇所（実施の
形態では四箇所）において前後の複数箇所から立設され
た支持杆35と、各箇所において前後の支持杆35の上端間
に設けられた支持板36などから構成され、これら支持板
36の上面に前記可動炉体22が固定されている。

【００２２】前記可動体33を昇降動させるための昇降動
装置37は、前後方向の複数箇所において、ベース枠31側
に横ピン38を介して前後方向に揺動自在に設けられた複
数のレバー39と、これらレバー39の下端間に連結された
前後方向の押し引きロッド40と、この押し引きロッド40
の一端に連結された昇降動用シリンダー41と、各レバー
39の上端に枢着されかつ可動体33における下部枠体34の
下面に当接されたローラ42などから構成される。そし
て、昇降動装置37は左右一対が組として配設され、その
際に両昇降動用シリンダー41は同期して作動される。

【００２３】前記可動体33を前後動させるための前後動
用シリンダー43が、下部枠体34から前方へ連設された腕
体44と前記ベース枠31との間に設けられる。この前後動
用シリンダー43や前記昇降動用シリンダー41は、対応す
る連結部材に対して相対揺動自在に連結されている。以
上の31〜44により間欠順送り装置30が構成される。な
お、可動炉体22の作動によりスリット23の部分に変化し
ながら形成される隙間は、シール装置（図示せず。）な
どにより適宜に塞がれている。

【００２４】前述のように搬入床５の終端に搬送された
丸形鋼管１は、開閉扉18を開動させたのちの搬入手段25
の作動により、その長さ方向Ａに対して直角状の横方向
Ｂに搬送され、搬入口16を通して加熱炉10内に搬入され
る。このとき可動炉体22は下降動されかつ搬入口16側へ
前進動されている。したがって、搬入された丸形鋼管１
は、図２に示すように底部炉壁11の支持面11ａに支持さ
れ、そして搬入後に開閉扉18は閉動される。

【００２５】この状態で、昇降動用シリンダー41の収縮
によりレバー39群を揺動させ、上方移動されるローラ42
群を介して可動体33を上昇させることで、この可動体33
を介して可動炉体22群をスリット23内において上昇動Ｄ
させ、以て図３に示すように、支持面11ａで支持してい
た丸形鋼管１を、持ち上げ面22ａを介して持ち上げ得
る。次いで前後動用シリンダー43の伸びにより、ローラ
42群で支持している可動体33を後退動させることで、こ
の可動体33を介して可動炉体22群をスリット23内におい
て後退動Ｅさせ、以て図４に示すように、持ち上げ面22
ａを介して持ち上げ支持している丸形鋼管１を所定ピッ
チだけ後端側に搬送させる。

【００２６】そして昇降動用シリンダー41の伸びにより
レバー39群を揺動させ、下方揺動されるローラ42群を介
して可動体33を下降させることで、この可動体33を介し
て可動炉体22群をスリット23内において下降動Ｆさせ、
以て図５に示すように、持ち上げ面22ａで支持していた
丸形鋼管１を支持面11ａに渡し得る。その後に、前後動
用シリンダー43の収縮により、ローラ42群で支持してい
る可動体33を前進させることで、この可動体33を介して
可動炉体22群をスリット23内において前進動Ｇさせ、以
て図２に示すように、空の持ち上げ面22ａを所定ピッチ
だけ前端側に戻せる。

【００２７】これにより丸形鋼管１を、短時間開放され
る搬入口16を通して加熱炉10内に搬入し得る。そして加
熱炉10内においては丸形鋼管１を、熱影響を殆ど受けな
い可動炉体22を介して、間欠順送り装置30の作動によ
り、その長さ方向Ａに対して直角状の横方向Ｂへ、前端
側から後端側へと所定ピッチ置きに間欠的に順送り搬送
し得る。そして、加熱炉10内での搬送中において、加熱
バーナ20からの炎によりＡ₃ 変態点以上に高温加熱Ｈし
得る。

【００２８】その際に加熱炉10内においては、複数本の
丸形鋼管１を同時に順送り搬送し得る。そして順送り搬
送は、基本的には丸形鋼管１が静止状態で行われるので
あり、以て搬送傷が生じることのない加熱搬送を行え
る。また所定箇所においては、下降動Ｆされる丸形鋼管
１が、回転用突起体24の傾斜面に当接され、この傾斜面
上の転動により自動的に半転状に回転されたのち支持面
11ａで受け止められることになる。これにより丸形鋼管
１は、加熱中に単数回または複数回で回転されて被支持
面を変えることになり、以て加熱の均質化を図り得る。

【００２９】このようにして加熱され搬出口17の近くま
で搬送された丸形鋼管１は、前述した下降動Ｆのときに
タイミングを合わせて短時間開放される搬出口17を通し
て、搬出手段26の作動により、その長さ方向Ａに対して
直角状の横方向Ｂに搬出され、以て加熱炉10からコンベ
ヤ45上に取り出される。そして搬出後に開閉扉19は閉動
される。

【００３０】上述したように、加熱炉10において所定の
温度に加熱されて搬出された丸形鋼管１は、図７、図８
に示すように、溶接シーム位置調整装置46へ渡される。
この溶接シーム位置調整装置46は、支持ロール47や押え
ロール48などにより構成され、これらロール47，48を介
して丸形鋼管１を管軸心の回りに回転させて、シーム溶
接部２の位置を一定の方向に揃える。この一定の方向と
は、最終製品である大径の四角形鋼管を得たとき、シー
ム溶接部２を常に平板部の中央付近に存在させる位置と
なる。なお、シームレスの丸形鋼管１が搬送されてきた
とき、この溶接シーム位置調整装置46の部分はパスさ
れ、またシームレスの丸形鋼管１のみを使用する場合、
溶接シーム位置調整装置46による工程は削除される。

【００３１】溶接シーム位置調整装置46からの丸形鋼管
１は、丸形鋼管成形機50に搬入される。ここでは、複数
のサイジングロール51などを介して丸形鋼管１を絞り状
に熱間成形させるもので、最終製品である四角形鋼管が
所定の寸法で仕上がるように丸形鋼管１を所定の直径に
精製し、以て精製丸形鋼管１Ａにする。丸形鋼管成形機
50の周辺で、必要する箇所（丸形鋼管成形機50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53が設けられている。このデスケ
ーラー装置53は、精製丸形鋼管１Ａ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。

【００３２】このようにして丸形鋼管成形機53群により
精製された精製丸形鋼管１Ａは、前段角形鋼管成形機55
に搬入される。ここでは、複数のつづみ形ロール56など
を介して熱間成形（成形温度Ａ₃ 変態点以上）を行うも
ので、その際に熱間成形直後の多角中空鋼管３は、各平
板部がつづみ面に沿った外方への円弧面に成形されてい
る。

【００３３】次いで多角中空鋼管３は、後段角形鋼管成
形機（鋼管成形機）57に搬入される。この後段角形鋼管
成形機57では、複数の平形ロール57などを介して熱間成
形（成形温度、Ａ₃ 変態点以上）を行うもので、多角中
空鋼管３に対して後段（最終段）の絞り成形が行われ、
以て所定寸法で最終製品となる大径の四角形鋼管（鋼
管）４が熱間成形される。

【００３４】この熱間成形された四角形鋼管４は、冷却
床60に受け取られる。この冷却床60はコンベヤ形式であ
って複数本の四角形鋼管４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60
での搬送中に、四角形鋼管４は空冷形式で放熱Ｉ、すな
わち徐冷される。この徐冷により四角形鋼管４は、各平
板部が収縮されて円弧面が直状面となり、また角部のＲ
はシャープとなって、断面係数が高くなる。冷却床60の
終端に達した四角形鋼管４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。

【００３５】上記した実施の形態では、加熱した丸形鋼
管１を四角形鋼管４としているが、これは精製丸形鋼管
１Ａそのものを製品としてもよい。次に、本発明の別の
実施の形態を、図９に基づいて説明する。

【００３６】すなわち、たとえば大径の四角形鋼管を製
造するに当たり、この四角形鋼管に見合う所定の径、板
厚、長さの正方形鋼管（または長方形鋼管）３Ａが、中
空原管として搬入床５上に準備される。そして搬入床５
の終端部に搬送された正方形鋼管３Ａは加熱炉10に搬入
され、この加熱炉10内にて、その長さ方向Ａに対して直
角状の横方向Ｂへと搬送されながら、Ａ₃ 変態点以上に
高温加熱Ｈされる。

【００３７】その際に可動炉体22の上面は扁平状の持ち
上げ面22ｂに形成されている。また加熱炉10から搬出さ
れた正方形鋼管３Ａは、丸形鋼管成形機50に通されるこ
となく、コンベヤ45を介して前段角形鋼管成形機55から
後段角形鋼管成形機57へと通されて熱間成形される。

【００３８】上記した実施の形態では、精製丸空鋼管１
Ａから四角形鋼管４への熱間成形を、あるいは正方形鋼
管３Ａから四角形鋼管４への熱間成形を、前段角形鋼管
成形機55と後段角形鋼管成形機57とにより、前後二段で
行っているが、これは一方のみにより熱間成形してもよ
く、また二段以上の多数段で熱間成形してもよい。

【００３９】上記した実施の形態では、大径の四角形鋼
管４を製造しているが、これは中径や小径の四角形鋼管
４も同様に製造し得るものである。また上記した実施の
形態では断面で正四角形の四角形鋼管４を製造している
が、これは断面で長方形の四角形鋼管４も同様に製造し
得るものである。さらに両角形鋼管成形機55，57のロー
ラ配置を変更するなどして、五角形鋼管や六角形鋼管な
ど多角形鋼管の熱間成形を行えるものである。

【００４０】

【発明の効果】上記した本発明の請求項１によると、中
空原管を、加熱炉の前端に搬入したり後端から搬出する
際に、搬入口や搬出口の開放時間を短かくでき、加熱バ
ーナーから搬入口や搬出口への炎の流れを減少できて、
熱効率を向上できる。また間欠順送り装置により可動炉
体を昇降動や前後動させることで、加熱炉内において中
空原管を、熱影響を殆ど受けない底部炉壁の支持面によ
り支持でき、そして熱影響を殆ど受けない可動炉体を介
して、前端側から後端側へと所定ピッチ置きに間欠的に
順送り搬送できる。その際に順送り搬送は、基本的には
中空原管を静止状態として、搬送傷が生じることなく行
うことができ、また、大荷重で厚肉大径の中空原管であ
っても、間欠順送り装置を損傷させることなく、常に安
定して搬送できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示し、鋼管の製造方法に
おける加熱炉部分の縦断側面図である。

【図２】同鋼管の製造方法における加熱炉の搬入口部分
の縦断側面図である。

【図３】同鋼管の製造方法における上昇動したときの説
明図である。

【図４】同鋼管の製造方法における後退動したときの説
明図である。

【図５】同鋼管の製造方法における下降動したときの説
明図である。

【図６】同鋼管の製造方法における加熱炉部分の縦断正
面図である。

【図７】同鋼管の製造方法における工程斜視図である。

【図８】同鋼管の製造方法における工程説明図である。

【図９】本発明の別の実施の形態を示し、鋼管の製造方
法における加熱炉の搬入口部分の縦断側面図である。

【符号の説明】

１丸形鋼管（中空原管）１Ａ精製丸形鋼管３多角中空鋼管３Ａ正方形鋼管（中空原管）４四角形鋼管（鋼管）５搬入床６床 10 加熱炉 11 底部炉壁 11ａ支持面 16 搬入口 17 搬出口 18 開閉扉 19 開閉扉 20 加熱バーナ 22 可動炉体 22ａ凹入円弧状の持ち上げ面 22ｂ扁平状の持ち上げ面 24 回転用突起体 25 搬入手段 26 搬出手段 30 間欠順送り装置 33 可動体 37 昇降動装置 43 前後動用シリンダー 57 後段角形鋼管成形機（鋼管成形機） 60 冷却床Ａ長さ方向Ｂ横方向Ｄ上昇動Ｅ後退動Ｆ下降動Ｇ前進動Ｈ高温加熱Ｉ放熱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21C 37/15 C21D 8/10 C21D 9/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱炉は、その底部炉壁の上面により中
空原管の支持面が形成されるとともに、底部炉壁の左右
方向の複数箇所には、左右方向を幅としたスリットが前
後方向のほぼ全長に形成されて、これらスリットにそれ
ぞれ昇降動と前後動とを行う可動炉体が設けられ、中空
原管を、その長さ方向に対して直角状の横方向に搬送し
て、開閉自在な搬入口を通して加熱炉の前端に入れて、
底部炉壁の支持面に支持させ、この加熱炉内にて中空原
管を、可動炉体が昇降動と前後動とを行う間欠順送り装
置により、その長さ方向に対して直角状の横方向で後端
側へと間欠搬送しながら加熱し、この加熱した中空原管
を、開閉自在な搬出口を通して加熱炉の後端から取り出
したのち、鋼管成形機により熱間成形して鋼管を得るこ
とを特徴とする鋼管の製造方法。