JP3237333U - 角形鋼管の製造設備 - Google Patents

Abstract

【課題】高い品質と製造効率でピン角又はＲの小さい角部を有する角形鋼管を製造可能なピン角又はＲの小さい角部を有する角形鋼管の製造設備を提供する。【解決手段】角形鋼管の製造設備は、丸角の角形鋼管を原管２として、ピン角又はＲの小さい角の角部３ａを有する角形鋼管４を成形するものであって、原管２の角部３を部分加熱する複数のヒータ６と、原管２を成形する複数の導流成形ローラ５とが、原管２の成形方向に配列された成形装置１を備え、導流成形ローラ５は、４つの成形ローラ１０が、原管２の四方を囲うように配置され、成形ローラ１０は、平坦な外面を成形面とし、円周方向に回転可能な円柱状体で、両端に面取部が形成され、最も上流側の導流成形ローラ５において、隣り合う成形ローラ１０は、角部３の近傍に空間を形成するように離れて配置され、空間は、下流の導流成形ローラ５に行くにつれて小さくなる。【選択図】図１

Description

本考案は、ピン角又はＲが小さい角部を有する角形鋼管の製造設備に関する。

従来、建築用の柱材等に使用される角形鋼管の製造方法は、平板を折り曲げて中空管状とする方法（特許文献１）や、原管となる丸形鋼管を加熱炉で加熱した後、角形鋼管成形ミルを用いて熱間成形する方法（特許文献２）が知られている。

特開平６－１５３５３号公報 特開平８－２９４７２２号公報

特許文献１のように平板を折り曲げる方法では、鋼管の角部外面の曲率半径Ｒが大きな角型鋼管が製造される。一方、角形鋼管は、角部外面がピン角又はＲが小さい角となった角形鋼管にもニーズがあり、特許文献２のように丸形鋼管を角形鋼管に成形する方法であれば、ピン角やＲの小さい角を有する角形鋼管の製造が可能である。しかし、特許文献２のように、原管全体を加熱炉で過熱して成形する場合、製造ラインの下流では、成形される鋼管の角部が冷えやすいため、ローラによって展延する際、欠けや割れ等の不良を起こしやすく、高い製品品質と製造効率で鋼管の外面の角部をピン角にしたりＲが小さい角にしたりできる角型鋼管の製造設備が求められていた。

そこで、本考案の目的は、高い品質と製造効率でピン角又はＲの小さい角部を有する角形鋼管を製造可能なピン角又はＲの小さい角部を有する角形鋼管の製造設備を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の考案は、丸角の角形鋼管を原管として、ピン角又はＲの小さい角の角部を有する角形鋼管を成形する角形鋼管の製造設備であって、原管の角部それぞれを部分加熱する複数の加熱装置と、原管をピン角又はＲの小さい角の角部を有する角形鋼管に成形する複数の導流成形ローラとが、原管の成形方向に配列された成形装置を備え、導流成形ローラは、４つの成形ローラが、原管の四方を囲うように原管との直交方向に配置され、成形ローラは、外周面を成形面とし、円周方向に回転可能な円柱状体で、回転軸方向両端には、端部へ向かうに従って先細りとなる面取部が形成され、最も上流側の導流成形ローラにおいて、隣り合う成形ローラは、原管の角部の近傍に空間を形成するように離れて配置され、空間は、下流の導流成形ローラに行くに従って小さくなることを特徴とする。
請求項２に記載の考案は、加熱装置は、導流成形ローラと直ぐ下流の導流成形ローラとの間に配置されることを特徴とする。

請求項１及び２に記載の考案によれば、隣り合う成形ローラの間に空間を設けたことで鋼管の角部を丸角からピン角又はＲの小さい角に成形する際に生じる応力を効率よく逃がすことができる。また、導流成形ローラと下流の導流成形ローラとの間に加熱装置を設け、角部を適宜加熱することで、原管の塑性を増強して成形性を向上できると共に、応力を低減できる。従って、欠けや割れ等の不良を防止しながら、高品質な角形鋼管を効率よく製造することができる。加えて、鋼管全体を加熱するよりも省エネルギーでの製造が可能となる。

本考案の角形鋼管の製造設備の要部を示す説明図である。 （ａ）は上流の導流成形ローラにおける成形ローラの配置を示す説明図、（ｂ）は下流の導流成形ローラにおける成形ローラの配置を示す説明図である。

以下、本考案の実施例の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本考案の角形鋼管の製造設備の要部を示す説明図である。
図２（ａ）は、上流の導流成形ローラにおける成形ローラの配置を示す説明図、図２（ｂ）は下流の導流成形ローラにおける成形ローラの配置を示す説明図である。

角形鋼管の製造設備は、図１に示す成形装置１をはじめ、その他の角形鋼管製造に係る図示しない種々の設備を備える。また、図１に示す成形装置１は、本考案の説明のために装置の要部のみを図示したものであり、実際はフレームや稼働に必要な配線等の設備を含む。

成形装置１は、丸角の角形鋼管である原管２の角部３を成形し、ピン角又はＲの小さい角の角部３ａを有する角形鋼管４を製造するための装置である。なお、本考案において、ピン角とは、角部３の外面が完全な直角状態の角を指し、Ｒの小さい角とは、角部３の外面の曲率半径Ｒと、鋼管の肉厚Ｔとが、Ｒ＜０．５Ｔの関係を満たす角を指す。
図１に示すように、成形装置１は、推進装置７、定位ローラ８、複数の導流成形ローラ５、加熱装置としての複数のヒータ６及び矯正ローラ９が、原管２の成形方向に配列されている。

導流成形ローラ５は、図２に示すように、４つの成形ローラ１０が、原管２の上方、両側方、下方の四方を囲うように、原管２との直交方向に配置された、所謂四方成形ローラスタンド型に構成されている。４つの成形ローラ１０に囲われた空間を原管２が通過する際、成形ローラ１０によって原管２の外面が圧延され、成形される。

成形ローラ１０は、円周方向に回転可能な円柱状体で、外周面が成形面１１として機能する。成形面１１は、対応する成形後の角形鋼管４における被成形対象辺の辺長（Ｌ１）よりも短い長さ（Ｄ１）に形成される。また、成形ローラ１０は、回転軸方向両端、すなわち成形面１１の両端に、端部へ向かうに従って先細りとなる面取部１２が形成されている。面取部１２は、導流成形ローラ５として成形ローラ１０を配置した際、隣り合う成形ローラ１０同士が極めて近距離まで近づけるように、面取り角度４５度以上で設けられる。

最も上流側の導流成形ローラ５において、隣り合う成形ローラ１０，１０は、図２（ａ）に示すように、原管２の角部３の近傍に空間１３を形成するように、離れて配置される。このように、空間１３を設けることで、角形鋼管４の成形時に、原管２の角部３の金属の流動方向を誘導できると共に、材料の流動への障害を減少させ、圧延により角部３に生じる応力を効果的に低減することができる。これにより、角形鋼管４のピン角等の角部３ａに欠けや割れが生じる事を防止でき、高品質な角形鋼管４を効率よく製造することができる。
また、圧延時、成形ローラ１０は原管２から反力を受け、金属の流動方向、すなわち、成形ローラ１０の回転軸両端に最も大きな力が働くことになるが、空間１３を設けたこと及び面取部１２を設けたことにより、反力を効果的に逃がすことができるため、成形ローラ１０の使用寿命を延ばすことができる。

下流の導流成形ローラ５に行くにつれて、図２（ｂ）に示すように、空間１３が、小さくなるように、成形ローラ１０が配置される。このように、上流の導流成形ローラ５の空間１３よりも下流の導流成形ローラ５の空間１３が小さくなることで、下流へ行くにつれて、成形される原管２の角部３は鋭利になる。すなわち、Ｒが小さくなり、ピン角に近くなる。

また、成形装置１は、導流成形ローラ５と直ぐ下流の導流成形ローラ５との間に原管２を加熱するためのヒータ６が設けられる。ヒータ６は、原管２の角部３を部分加熱するためものであり、４つの角部３それぞれを加熱可能な位置に配置されている。このように、原管２全体を加熱するのではなく、原管２を角形鋼管４とするために成形が必要な角部３及びその近傍の変形区域のみを加熱することで、原管２の角部３の塑性を増強して成形性を向上できると共に、角部３に生じる応力を低減できる。また、隣り合う２つの導流成形ローラ５，５の間にヒータ６を設けることで、変形時の温度低下を緩和させて、成形品質を向上させることができる。従って、ピン角等の角部３ａの欠けや割れ等の不良を防止しながら、高品質な角形鋼管４を効率よく製造することができる。さらに、原管２を全体加熱する場合と比べ、消費電力を下げ、省エネルギーでの稼働を可能とするため、製造コストを低減できる。

推進装置７は、原管２を成形方向に送るための動力源であり、本実施例では、原管２に与える推進力が安定して大きく、効率的に原管２を送ることができる液圧推進装置を用いる。原管２を安定して送ることで、角形鋼管４の成形品質を向上できる。

定位ローラ８は、原管２を四方から囲うように４つのローラが設けられた所謂四方成形ローラスタンド型のものであり、導流成形ローラ５へと誘導するためのガイドとして機能する。また、矯正ローラ９は、複数の導流成形ローラ５を経て成形された角形鋼管４の外面に対する仕上げを行うためのものであり、導流成形ローラ５及び定位ローラ８と同じく、原管２を四方から囲うように４つのローラが設けられた四方成形ローラスタンド型のものである。

原管２は、成形装置１において、導流成形ローラ５と矯正ローラ９とによって、角部３を丸角からピン角又はＲの小さい角の角部３ａに成形され、これにより角形鋼管４が製造される。その後、図示しない製造設備を用いて、所定の長さに切断される等の仕上げ工程を経て、角形鋼管４は製品として完成する。

上記形態の角形鋼管の製造設備は、丸角の角形鋼管を原管２として、ピン角又はＲの小さい角の角部３ａを有する角形鋼管４を成形するものであって、原管２の角部３それぞれを部分加熱する複数のヒータ６と、原管２をピン角又はＲの小さい角の角部３ａを有する角形鋼管４に成形する複数の導流成形ローラ５とが、原管２の成形方向に配列された成形装置１を備え、導流成形ローラ５は、４つの成形ローラ１０が、原管２の四方を囲うように原管との直交方向に配置され、成形ローラ１０は、外周面を成形面１１とし、円周方向に回転可能な円柱状体で、回転軸方向両端には、端部へ向かうに従って先細りとなる面取部１２が形成され、最も上流側の導流成形ローラ５において、隣り合う成形ローラ１０，１０は、原管２の角部３の近傍に空間１３を形成するように離れて配置され、空間１３は、下流の導流成形ローラ５に行くに従って小さくなる。
また、ヒータ６は、導流成形ローラ５と直ぐ下流の導流成形ローラ５との間に配置される。
よって、隣り合う成形ローラ１０，１０の間に空間１３を設けたことで鋼管の角部３を丸角からピン角又はＲの小さい角に成形する際に生じる応力を効率よく逃がすことができる。また、導流成形ローラ５と下流の導流成形ローラ５との間にヒータ６を設け、角部３を適宜加熱することで、原管２の塑性を増強して成形性を向上できると共に、応力を低減できる。従って、欠けや割れ等の不良を防止しながら、高品質な角形鋼管４を効率よく製造することができる。加えて、鋼管全体を加熱するよりも省エネルギーでの製造が可能となる。

以上は、本考案を図示例に基づいて説明したものであり、その技術範囲はこれに限定されるものではない。例えば、角形鋼管の製造設備は、成形装置以外に、原管としての丸角の角形鋼管を成形するための装置、成形後の角形鋼管に表面加工を施す装置、曲りを矯正する装置、さらに、所定長さに鋼管を切断する装置など、種々の工程に合った機能を有する設備を含んでいてもよい。
製造される角形鋼管は、断面形状正方形であっても、断面形状長方形であってもよく、導流成形ローラは、製造される角形鋼管の形状に応じて、長さの異なる２種の成形ローラを含むものであってもよい。
定位ローラ及び矯正ローラは、導流成形ローラに設けられる成形ローラを用いて構成されてもよい。
また、加熱装置は、原管の角部を加熱できれば、その設計は限定されない。また、加熱装置は、中高周波誘導加熱装置、カーボンヒータといった既存の加熱装置から任意に選択可能である。
また、定位ローラ又は矯正ローラは、原管のガイド又は形状の矯正ができればよく、ローラ型以外にも、型枠やレール状のものであってもよい。
また、推進装置は、液圧推進装置以外にも、ローラの回転を利用した従来の方法で原管を推進させてもよい。

１・・成形装置、２・・原管、３，３ａ・・角部、４・・角型鋼管（ピン角又はＲの小さい角部を有する角形鋼管）、５・・導流成形ローラ、６・・ヒータ（加熱装置）、１０・・成形ローラ、１１・・成形面、１２・・面取部、１３・・空間。

Claims (2)

1. 丸角の角形鋼管を原管として、ピン角又はＲの小さい角の角部を有する角形鋼管を成形する角形鋼管の製造設備であって、
   前記原管の前記角部それぞれを部分加熱する複数の加熱装置と、前記原管を前記ピン角又はＲの小さい角の角部を有する角形鋼管に成形する複数の導流成形ローラとが、前記原管の成形方向に配列された成形装置を備え、
   前記導流成形ローラは、４つの成形ローラが、前記原管の四方を囲うように前記原管との直交方向に配置され、
   前記成形ローラは、外周面を成形面とし、円周方向に回転可能な円柱状体で、回転軸方向両端には、端部へ向かうに従って先細りとなる面取部が形成され、
   最も上流側の前記導流成形ローラにおいて、隣り合う前記成形ローラは、前記原管の前記角部の近傍に空間を形成するように離れて配置され、
   前記空間は、下流の前記導流成形ローラに行くに従って小さくなることを特徴とする角形鋼管の製造設備。
2. 前記加熱装置は、前記導流成形ローラと直ぐ下流の前記導流成形ローラとの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の角形鋼管の製造設備。

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