JP3292829B2 - 角形鋼管の製造方法 - Google Patents

角形鋼管の製造方法

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拓 中島
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ナカジマ鋼管株式会社
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【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
柱材に使用される大径で厚肉の角形鋼管(正方体形状、
直方体形状、五角形や六角形などの多角形状)を得るの
に採用される角形鋼管の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の角形鋼管は、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。また、各隅
部の形状(コーナR)はばらばらで均等になり難く、以
て角形鋼管の品質が悪いものになる。
【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、長さの近似角形鋼管を、加熱炉に入れ
て加熱し、この加熱した近似角形鋼管を加熱炉から取り
出したのち、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、上記した従来
の熱間成形による製造方法によると、近似角形鋼管は高
温加熱(A3 変態点以上)の状態で熱間成形されるこ
とから、熱間成形直後の角形鋼管は、その両端部が変形
し易くて切断装置による切断除去部分の長さを充分に取
らなければならず、成形によるロスが多いことになる。
また同様に熱間成形直後の角形鋼管は、その長さ方向の
全長において、平坦部(四辺板部)に凹みが生じ易く、
さらに各隅部の形状(コーナR)は均等になり難く、以
て角形鋼管の品質が悪いものになる。
【0006】そこで本発明は、熱間成形による角形鋼管
の品質良化は維持し得るものでありながら、成形による
ロスを少なくし得、平坦部(四辺板部)に凹みが生じ難
く、さらに各隅部の形状は均等状にし得る角形鋼管の製
造方法を提供することを目的としたものである。
【0007】
【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記載の角形鋼管の製造方法
は、鋼板を成形したのち突き合わせ溶接することにより
半成形角形鋼管を造管し、この半成形角形鋼管を加熱し
たのち、正規の寸法かつ形状の角形鋼管に近似の粗成形
角形鋼管に熱間成形し、この粗成形角形鋼管を徐冷した
のち、対向された辺の外面間の寸法や各隅部の半径が、
粗成形角形鋼管の寸法や半径よりも小さくなるように
間成形することを特徴としたものである。
【0008】したがって請求項1の発明によると、半成
形角形鋼管を加熱成形することで、角形鋼管の品質良化
が可能となる。そして粗成形角形鋼管の冷間成形(最終
成形)は、品質良化を維持した状態で、すなわち熱間の
角形鋼管の品質への影響が軽い状態で行えるとともに、
その両端部が変形し難くて切断装置による切断除去部分
の長さを短くして行え、しかも平坦部(四辺板部)に凹
みが生じ難く、さらに各隅部の形状(コーナR)は均等
状にかつシャープなRに調整し得る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図1〜図7に基づいて説明する。図1に示すように、所
定長さの鋼板1を長さ方向1Aに搬送し、トリミング開
先加工機20に通して幅方向1Bにおける両側縁に開先
2を加工する。次いで、鋼板1を前段成形プレス21に
入れて、下金型22に対する上金型23の昇降動によ
り、側縁寄りの二箇所に直角状(90度またはほぼ90
度)の隅部3,4を折り曲げ成形する。その後、後段成
形プレス24に入れて、下金型25に対する上金型26
の昇降動により、中間の二箇所に鈍角(約105度)の
隅部5,6を折り曲げ成形する。
【0010】そして図2に示すように、仮付け溶接機2
7の部分で、四辺をロール28,29群(またはシリン
ダー)により外側から加圧することで、鈍角の隅部5,
6を直角状に成形しながら開先2どうしを突き合わせし
て、半成形角形鋼管10としながら、突き合わせ部に対
して仮付け溶接11を施工する。次いで、半成形角形鋼
管10を内面溶接機30に移して内面溶接12を施工す
る。さらに、半成形角形鋼管10を外面溶接機31に移
して外面溶接13を施工し、以て一辺に突き合わせ溶接
部(シーム溶接部)14を有する大径で厚肉の半成形角
形鋼管10を造管し得る。
【0011】ここで半成形角形鋼管10は、後述する粗
成形角形鋼管よりも寸法や形状を大きくして造管してい
る。すなわち、対向された辺の外面間の寸法LLや各隅
部3〜6の半径形状LRを大きくして造管されている。
【0012】この半成形角形鋼管10は、図3、図4に
示すように、加熱炉32に搬入され、この加熱炉32内
にて搬送されながら、全体(所定箇所)がA3 変態点
以上に高温加熱Hされる。そして加熱された半成形角形
鋼管10は加熱炉32から取り出されたのち、図3、図
5に示すように、熱間成形機33に搬入される。
【0013】この熱間成形機33では、複数の平形状ロ
ール34,35などを介して半成形角形鋼管10を絞り
状に熱間成形(成形温度、A3 変態点以上)するもの
で、最終製品である角形鋼管が正規の寸法かつ形状(コ
ーナのRなど)で仕上がるように、半成形角形鋼管10
を、正規の寸法かつ形状の角形鋼管に近似の粗成形角形
鋼管15に熱間成形する。
【0014】なお、熱間成形機33での熱間成形は、複
数段で徐々に絞り成形するのが好ましいが、その段数は
任意であり、場合によっては単数段でもよい。ここで粗
成形角形鋼管15は、前述したように半成形角形鋼管1
0よりも寸法や形状を小さくして、すなわち、対向され
た辺の外面間の寸法Lや各隅部3〜6の半径Rを、半成
形角形鋼管10の外面間の寸法LLや各隅部3〜6の半
径LRよりも小さくして熱間成形されている。しかし、
粗成形角形鋼管15は、後述する角形鋼管(最終製品)
よりも寸法や形状を大きくして熱間成形されている。
【0015】この熱間成形された粗成形角形鋼管15
は、図3、図6に示すように、冷却床36に受け取ら
れ、この冷却床36において空冷形式で放熱I、すなわ
ち徐冷される。冷却床36において常温にまで(または
その近くまで)徐冷された粗成形角形鋼管15は、図
3、図7に示すように、冷間成形機37に搬入される。
この冷間成形機37では、複数の平形状ロール38など
を介して冷間成形(常温成形)を行うもので、粗成形角
形鋼管15に対して最終段の絞り成形が行われ、以て正
規の寸法かつ形状で最終製品となる大径の角形鋼管(鋼
管)16が冷間成形される。
【0016】なお、冷間成形機37での冷間成形は、複
数段で徐々に絞り成形するのが好ましいが、その段数は
任意であり、場合によっては単数段でもよい。ここで角
形鋼管16は、前述したように粗成形角形鋼管15より
も寸法や形状を小さくして、すなわち、対向された辺の
外面間の寸法SLや各隅部3〜6の半径SRを、粗成形
角形鋼管15の外面間の寸法Lや各隅部3〜6の半径R
よりも小さくして冷間成形されている。
【0017】冷間成形された角形鋼管4は、図示してい
ない先端切断装置、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。
【0018】前述したように、熱間成形や冷間成形によ
り、外面間の寸法はLL>L>SLと変化し、また各隅
部3〜6の半径はLR>R>SRと変化する。なお鋼管
は、加熱炉32での加熱により全体が膨張され、そして
冷却床36での冷却により全体が収縮されるが、前述し
たLL>L>SLとLR>R>SRとの変化には、かか
る膨張、収縮は計算されている。
【0019】前述したように、半成形角形鋼管10を加
熱成形することで、角形鋼管の品質良化が可能となる。
そして粗成形角形鋼管15の冷間成形(最終成形)は、
品質良化を維持した状態で、すなわち熱間の角形鋼管の
品質への影響が軽い状態で行えるとともに、その両端部
が変形し難くて切断装置による切断除去部分の長さを短
くして、成形によるロスが少ない状態で行え、しかも平
坦部(四辺板部)に凹みが生じ難く、さらに各隅部の形
状(コーナR)は均等状にかつシャープなRに調整し得
ることになり、以て品質の良い角形鋼管を製造し得る。
【0020】次に、本発明の別の実施の形態を図8に基
づいて説明する。すなわち、上述した実施の形態では、
一枚の鋼板1を使用し、一辺に突き合わせ溶接部14を
有する大径で厚肉の角形鋼管(製品)16を製造してい
るが、これは図8の(A)に示すように、二枚の鋼板を
使用し、二辺に突き合わせ溶接部14を有する大径で厚
肉の角形鋼管16を製造してもよい。
【0021】また、上述した実施の形態では、正方体形
状の角形鋼管16を製造しているが、これは直方体形状
の角形鋼管16を製造してもよく、さらに図8の(B)
に示すような五角形形状の角形鋼管16や、図8の
(C)に示すような六角形形状の角形鋼管16など、各
種の多角形状の角形鋼管16を製造してもよい。
【0022】上記した実施の形態では、大径で厚肉の角
形鋼管16を製造しているが、これは大径で薄肉の角形
鋼管、小径で厚肉の角形鋼管、小径で薄肉の角形鋼管な
どの製造であってもよい。
【0023】上記した実施の形態では、前段成形プレス
21や後段成形プレス24などプレス方式で鋼板1の成
形を行っているが、これはロール方式で鋼板1の成形を
行ってもよい。
【0024】上記した実施の形態では、半成形角形鋼管
10を加熱炉32に搬入して、全体をA3 変態点以上
に高温加熱Hしているが、これは隅部3〜6の付近(所
定箇所)のみ高温加熱Hしたのち、熱間成形機33に搬
入させてもよい。
【0025】
【発明の効果】上記した本発明の請求項1によると、半
成形角形鋼管を加熱成形することで、角形鋼管の品質良
化を可能にできる。そして粗成形角形鋼管の冷間成形
(最終成形)は、品質良化を維持した状態で、すなわち
熱間の角形鋼管の品質への影響が軽い状態で行うことが
できるとともに、その両端部が変形し難くて切断装置に
よる切断除去部分の長さを短くして、成形によるロスが
少ない状態で行うことができ、しかも平坦部(四辺板
部)に凹みが生じ難く、さらに各隅部の形状(コーナ
R)は均等状に調整できることになり、以て品質の良い
角形鋼管、特に大径で厚肉の場合に好適な角形鋼管を製
造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示し、角形鋼管の
製造方法における鋼板成形工程までの説明図である。
【図2】同角形鋼管の製造方法における半成形角形鋼管
の造管工程までの説明図である。
【図3】同角形鋼管の製造方法における最終工程までの
説明図である。
【図4】同角形鋼管の製造方法における加熱工程の正面
図である。
【図5】同角形鋼管の製造方法における熱間成形工程の
正面図である。
【図6】同角形鋼管の製造方法における冷却工程の正面
図である。
【図7】同角形鋼管の製造方法における冷間成形工程の
正面図である。
【図8】本発明の別の実施の形態を示し、(A)は二枚
の鋼板を使用した角形鋼管の正面図、(B)は五角形形
状の角形鋼管の正面図、(C)は六角形形状の角形鋼管
の正面図である。
【符号の説明】
1 鋼板 3 隅部 4 隅部 5 隅部 6 隅部 10 半成形角形鋼管 14 突き合わせ溶接部 15 粗成形角形鋼管 16 角形鋼管(製品) 21 前段成形プレス 24 後段成形プレス 27 仮付け溶接機 30 内面溶接機 31 外面溶接機 32 加熱炉 33 熱間成形機 36 冷却床 37 冷間成形機 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 9/08 B21D 3/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板を成形したのち突き合わせ溶接する
    ことにより半成形角形鋼管を造管し、この半成形角形鋼
    管を加熱したのち、正規の寸法かつ形状の角形鋼管に近
    似の粗成形角形鋼管に熱間成形し、この粗成形角形鋼管
    を徐冷したのち、対向された辺の外面間の寸法や各隅部
    の半径が、粗成形角形鋼管の寸法や半径よりも小さくな
    るように冷間成形することを特徴とする角形鋼管の製造
    方法。
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