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

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【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】
Figure 0003982887
【0007】
【数4】
Figure 0003982887
【0008】
ただし、
Li:管外周長(mm)
H :角鋼管外径(mm)
t :厚(mm)
k :充満率
R :外コーナーR(mm)
=1.0619
=1.0869
=b=−0.0372
=3.3183
=3.7183
=d=−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】
Figure 0003982887
【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】
Figure 0003982887
【0014】
Li:管外周長(mm)
H :角鋼管外径(mm)
t :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】
Figure 0003982887
【0017】
=1.0619
=1.0869
=b=−0.0372
=3.3183
=3.7183
=d=−2.4847
Li:管外周長(mm)
H :角鋼管外径(mm)
t :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】
Figure 0003982887
【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】
Figure 0003982887
【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。
    Figure 0003982887
    Figure 0003982887
    ただし、
    Li:管外周長(mm)
    H :角鋼管外径(mm)
    t :厚(mm)
    k :充満率
    R :外コーナーR(mm)
    =1.0619
    =1.0869
    =b=−0.0372
    =3.3183
    =3.7183
    =d=−2.4847
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