JP3982887B2 - 角鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロールを用いて丸管から角鋼管を製造する方法において、角鋼管のコーナーＲを目標値通りに制御し、寸法精度の優れた角鋼管を得る角鋼管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
素材鋼帯を複数段の丸形成形ロールでオープン管状に成形し、このオープン管の両エッジを電縫溶接して丸鋼管とし、更に、この丸鋼管を複数段の角形成形ロールに通して角鋼管を得る技術がある。このような角鋼管製造方法において、従来、角鋼管のコーナーＲを制御する技術は知られていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
角鋼管は用途上、各サイズ毎に所定のコーナーＲ値を要求される。しかし従来、角鋼管の各サイズ毎に、目標のコーナーＲを得るためのパススケジュールは不明確であった。このため従来は、各サイズ毎に何回もテスト造管を行ってパススケジュールを決定しており膨大な時間と費用がかかっている。また、新規サイズの鋼管に対して、すぐに対応できないという問題点もある。
【０００４】
本発明は、このような問題点を解決した角鋼管の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために開発されたもので、ロール成形により丸鋼管から角鋼管を製造するに当り、角成形スタンドの中で、母管である丸鋼管の曲率の５０％以下の曲率のロールカリバーを有する最先のスタンドの入側の管外周Ｌｉが、下記（１）、（２）式の範囲になるように、前記最先のスタンドより上流側のスタンドの圧延条件を設定して角成形を行うことを特徴とする角鋼管の製造方法である。
【０００６】
【数３】

【０００７】
【数４】

【０００８】
ただし、
Ｌｉ：管外周長（ｍｍ）
Ｈ ：角鋼管外径（ｍｍ）
ｔ ：肉厚（ｍｍ）
ｋ ：充満率
Ｒ ：外コーナーＲ（ｍｍ）
ａ_１＝１．０６１９
ａ_２＝１．０８６９
ｂ_１＝ｂ_２＝−０．０３７２
ｃ_１＝３．３１８３
ｃ_２＝３．７１８３
ｄ_１＝ｄ_２＝−２．４８４７
【０００９】
まず始めに、鋼管の角穴型への充満率ｋを、周長Ｌの鋼管が角穴型に最充満した場合の四角形の辺長に対する、外径Ｈの角鋼管の辺長の比率で定義し、角鋼管の外径をＨ、周長をＬとして以下の式で表わす。
【００１０】
【数５】

【００１１】
発明者らは、研究の結果、以下の事項を見出した。
（１）角成形ロールの曲率が、母管である丸形鋼管の曲率の５０％以下、より好ましくは４０％以下の場合、角鋼管のコーナー部が主に形成され、鋼管全体の周長の減少はわずかである。
（２）従って、外コーナーＲと前記角形成スタンド入側の鋼管周長Ｌｉを用いて（１）式で計算される充満率ｋは良い相関関係がある。
【００１２】
（３）また、外コーナーＲとの充満率ｋの関係は、角鋼管の外径と肉厚の比よって異なる。
（２），（３）のことから
ｋ＝ｆ（Ｒ，ｔ／Ｈ） ……（３）
であり、Ｒの代わりにＲ／ｔを用いて（３）式を具体的に
【００１３】
【数６】

【００１４】
Ｌｉ：管外周長（ｍｍ）
Ｈ ：角鋼管外径（ｍｍ）
ｔ ：肉厚（ｍｍ）
ｋ ：充満率
Ｒ ：外コーナーＲ（ｍｍ）
と仮定して、実験によりｋとＲ／ｔ，ｔ／Ｈの関係を求めたところ（４）式の係数として以下の値が得られた。
【００１５】
ａ＝１．０６１９〜１．０８６９
ｂ＝−０．０３７２
ｃ＝３．３１８３〜３．７１８３
ｄ＝−２．４８４７
従って、充満率ｋは、外コーナーＲ、角鋼管外径Ｈ、肉厚ｔに対して以下の関係がある。
【００１６】
【数７】

【００１７】
ａ_１＝１．０６１９
ａ_２＝１．０８６９
ｂ_１＝ｂ_２＝−０．０３７２
ｃ_１＝３．３１８３
ｃ_２＝３．７１８３
ｄ_１＝ｄ_２＝−２．４８４７
Ｌｉ：管外周長（ｍｍ）
Ｈ ：角鋼管外径（ｍｍ）
ｔ ：肉厚（ｍｍ）
ｋ ：充満率
Ｒ ：外コーナーＲ（ｍｍ）
一方、（１）式から鋼管周長Ｌｉは次式で表わされる。
【００１８】
【数８】

【００１９】
従って、角鋼管外径、肉厚、目標の外コーナーＲから、（２）式を用いて充満率ｋの範囲を決定し、そのｋを（５）式に代入して得られた範囲にＬｉを設定して角成形を実施すれば、目標の外コーナーＲが得られる。
ここでＬｉは、母管である丸形鋼管の曲率の５０％以下の曲率で構成されるロールカリバーを有する一連のスタンド群の入側の管外周長である。ここで母管の曲率の５０％以下の曲率とした理由は次のとおりである。角成形のロールは通常、母管である丸形鋼管に対する曲率が大きい順に並んでいる。そこで、各曲率のロール入側の管外周長Ｌｉに対して充満率ｋを計算し、図３に示すように外コーナーＲとの相関係数γを求めた。母管曲率の５０％のロールの入側の管外周長をＬｉ０．５と表記することにして、各々のロールの入側の管外周長において、外コーナーＲとの相関係数γを比較すると図４に示すようであり、Ｌｉ０．５が外コーナーＲとの相関係数が実用的なレベルの０．９以上であるため、本発明の入側周長として採用するロールカリバーの曲率を５０％以下とした。
【００２０】
次に、Ｌｉを限定範囲内に制御する具体的手段は次の通りである。丸形母管の曲率の５０％以下の曲率で構成されるロールカリバーを有する一連のスタンド群の入側の管外周長Ｌｉは、帯幅の調整および上流の丸管成形と角成形の当該周長の前までの絞り率を調整することにより所定の範囲内に制御することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に示す丸形電縫鋼管製造設備ので鋼帯１Ａを鋼管管成形ロール１１、１２を経て中空素管とし溶接１３後スクイズロール１４で成形し、ビード切削１５を経て丸鋼管１Ｂを製造する。製造した丸鋼管１Ｂを図２に示すスクイズ装置１６を経て角成形ロール群３０を有するスタンド１７〜２０を連続配置した角鋼管製造設備供給し、Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ ，Ｒ₄ の成形を施し、角鋼管２を成形した。このとき、角成形スタンド１７〜２０のロールカリバーを種々変更して、各種寸法の角鋼管を製造し、製品角鋼管２の外コーナーＲを測定した。その結果を表１に示した。
【００２２】
表１によれば、母管である丸形鋼管の曲率の５０％以下の曲率で構成されるロールカリバーを有する最先のスタンドの入側の管外周長Ｌｉを、上記（１）、（２）式の範囲を満足する値に設定して角成形を行った製品は、実際の外コーナーＲがほぼ目標通りに得られている。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【発明の効果】
従って本発明によれば、従来方法に比べて、角鋼管の製造において狙いの外コーナーＲを精度良く、迅速に得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】丸形電縫鋼管製造装置の説明図である。
【図２】角形電縫鋼管製造装置の説明図である。
【図３】外コーナーＲと充満率ｋとの関係を示すグラフである。
【図４】入側周長Ｌｉと相関係数γとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１Ａ 鋼帯
１Ｂ 丸鋼管
２ 角鋼管
１１，１２ 鋼管成形ロール
１３ 溶接
１４ スクイズロール
１５ ビード切削
１６ スクイズ装置
１７〜２０ リシェーピングロール
３０ 角成形ロール群

Claims (1)

1. ロール成形により丸鋼管から角鋼管を製造するに当り、角成形スタンドの中で、母管である丸鋼管の曲率の５０％以下の曲率のロールカリバーを有する最先のスタンドの入側の管外周Ｌｉが、下記（１）、（２）式の範囲になるように該最先のスタンドより上流側のスタンドの圧延条件を設定して角成形を行うことを特徴とする角鋼管の製造方法。
   

   

   

   ただし、
   Ｌｉ：管外周長（ｍｍ）
   Ｈ ：角鋼管外径（ｍｍ）
   ｔ ：肉厚（ｍｍ）
   ｋ ：充満率
   Ｒ ：外コーナーＲ（ｍｍ）
   ａ_１＝１．０６１９
   ａ_２＝１．０８６９
   ｂ_１＝ｂ_２＝−０．０３７２
   ｃ_１＝３．３１８３
   ｃ_２＝３．７１８３
   ｄ_１＝ｄ_２＝−２．４８４７

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