JPH0242567B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は上辺成形ロール及びフインパスロール
の併用による角形金属管の製造方法に関するもの
である。

従来角形金属管は予め通常の円断面に一旦成形
溶接された管を引続き四角形のプロフイールを有
するロール等により、上下、左右から加圧して角
形断面に再加工して製品としたり、あるいは角形
管のコーナーとなるべき四個所をプレスによつて
一個所ずつ折り曲げたのち板の左右両端縁を突き
合わせて、角形管の一辺に継目がくるようにして
継目を溶接して角管とするなどの方法により製造
されている。

しかしながら、近年、建築、土木の分野で角形
金属管の需要が増し、寸法、形状、材質に関する
様々な要求に容易に応じられる高能率な角形金属
管製造方法の開発が望まれている。

かかる実情に鑑み、本出願人は先に、特願昭第
55−32537号（特公昭63−17527号公報）「角形鋼
管の製造方法」において、帯鋼板をロール成形し
て、一辺に溶接継目がある角形鋼管の製造方法を
提起し、更に特願昭第55−84451号（特公昭64−
3568号公報）「凹ロールによる角形金属管の製造
方法」によりコーナー曲げの施された角管材素材
を所望の円弧に成形するロールから構成される溶
接用ロールに導入して、溶接エツジのラツプの発
生を有効に防止する方法を提示した。

本発明は上記提案におけるプロセスに基いて、
これを更に改良したものでその要旨は、コーナー
曲げの施された角管材素材を、角管材素材上辺の
外面に接する円弧状ロールプロフイールを有する
左右１対の上辺成形ロールと、角管材素材上辺の
内面に接する円弧状ロールプロフイールを有する
左右１対の上マンドレルロール及び角管材素材下
辺の内面に接する下マンドレルロールからなるマ
ンドレルロールと、角管材素材下辺の外面に接す
る下ロール及び角管材素材左右辺の外面に接する
左右ロールを同一面内に有する成形ロールに導入
して、角管材素材の上辺に所望の円弧を与え、次
いで、角管材素材の上辺、左右辺及び下辺に対応
する部分のロールプロフイールがいずれも円弧状
をなすフインパスロールに導入し絞り成形して、
上辺、左右辺及び下辺の各辺がいずれも外側に凸
形の円弧を有する形状に粗成形し、引続いて円弧
のロールプロフイールを有する溶接用ロールに導
入して電縫溶接を行い、定形ロールで角形金属管
をうることにある。

電縫管法においてフインパスロールとは管の上
辺開口部にフインロールが入つたロールセツトを
いゝ、一般的に次のような役目を有することが知
られている。

(1) フインに材料エツジを当てることにより材料
の捩れを防止する。

(2) 溶接するエツジ部分（ウエルデイング・スロ
ート）の形状および位置を正しく出して良好な
る溶接品質を得る。

(3) リダクシヨンを加えることにより、エツジに
張力を与えて、エツジバツクリングを防止す
る。

(4) 管全周に圧縮力を加えて、スプリングバツク
を防止する。

(5) 溶接用ロールへのＶスロートアングルを調整
する。

このような重要な役目を有するフインパスロー
ルは溶接用ロール（スクイズロールともいう）及
び定形ロール（サイジングロールともいう）と同
様、管外周からロールによつて圧縮力を加えるた
め素管にリダクシヨン（絞りまたは管周方向の縮
み）が発生する。

本発明はフインパスロールにおけるこのリダク
シヨンを積極的に利用したものであるが、更に角
管材素材の粗成形を上辺成形ロールとフインパス
ロールの２工程により行う点に新規な点を持つ。

なお、本発明は最終的には各辺が平坦な角形金
属管を得るための方法であるが、エツジを溶接す
る工程の前工程において一旦各辺を円弧状に成形
することを指して、粗成形と称している。

従つて本発明によるときは角管材素材の各辺が
外側に凸形の円弧を有する形状に粗成形されてい
るので、溶接用ロールに圧縮力を加えることによ
つて円周方向にリダクシヨンを働かせ、これが素
材を上下、左右各ロールになじませて、各ロール
への面圧となり、溶接エツジがラツプを生じた
り、あるいは管内に折れ込むことが有利に防止で
きる。

以下本明細書において、ラツプとは溶接面での
エツジ部の不整合を意味し、溶接用ロールとは電
縫管製造において、エツジ部が加熱された素管を
加圧、接合するためのロールを言い、スクイズロ
ールとも呼ばれる。

また本発明にいう金属管とは、普通鋼、ステン
レス鋼などの鋼管、銅、銅合金或いはアルミニウ
ム、アルミニウム合金類などの非鉄金属管で、電
縫溶接により製造可能なものを総称する。

更に角管材素材は連続金属帯板または金属切板
をロール成形したもの、金属切板をプレス成形し
たものを意味する。

以下本発明を図面によつて詳述する。

本発明にいう角管材素材はロール成形法または
プレス成形法により製造される。

プレス成形法については例えば特開昭52−
95563号公報によつて大径角形鋼管の製造方法が
提案されているが、本発明においてはかゝるプレ
ス成形による角管材素材をも含み、格別限定され
ない。使用材料は、ロール成形の場合ストリツプ
コイル、切板のいずれでもよく、プレス成形の場
合予めプレスの仕様内に納まる範囲内に切断され
た切板を使用する。いずれの場合も、材料の幅は
成形途中でのリダクシヨン、溶接代等を考慮して
所定の幅に切断されたものを使用する。

素材板は数パスの工程を経て、コーナー部曲げ
角度α−１，β−１を約70゜±10゜に曲げて五角形
の頂点が開いた形状に成形し、角管材素材１（第
１図）をうる。

上辺コーナー及び下辺コーナーが中間角まで曲
げられた角管材素材１は次いで粗成形工程に導入
される。

本発明は上辺成形ロールを用いて角管材素材１
の上辺１ａに外側に凸形の円弧を有する形状を与
える。

第２図及び第３図は本発明における上辺成形ロ
ールの一例を示す。図において上ロール１２Ａ、
左右ロール１２Ｃ，１２Ｄ及び下ロール１２Ｂと
角管材素材１に内挿されるマンドレルロール３１
で上辺成形ロール２Ｆが構成されている。更に上
ロール１２ＡはR₁の曲率を与えられたロール１
２ａとロール１２ｂからなる。左右ロール１２
Ｃ，１２Ｄ及び下ロール１２Ｂのロール面はフラ
ツトである。

マンドレルロール３１は第３図に示すように上
マンドレルロール３１ａ，３１ｂ及び下マンドレ
ルロール３１ｃで構成されるが、上マンドレルロ
ール３１ａ，３１ｂをハウジング３９に固定し、
下マンドレルロール３１ｃをハウジング３９に上
下動自在に取り付けた構成とすると、マンドレル
ロール３１を組み込む際の調整の作業性などの点
で適切である。

即ち上マンドレルロール３１ｂについて説明す
ると、ロール本体３５をベアリング３２を介して
シヤフト３３に設け、シヤフト保持枠３４でマン
ドレル３９に固定する。

又下マンドレルロール３１ｃは、第３図に示す
ように、おすネジを形成したシヤフト３６の下端
部に支承されており、このシヤフト３６は、ハウ
ジング３９に固定した保持板３８に回転のみ可能
に支持されたキヤツプ３７のめすネジに螺合して
支持され、このキヤツプ３７と一体のナツト部４
０を回すことにより、シヤフト３６をキヤツプ３
７およびナツト部４０に対して上下動させ、こう
して下マンドレルロール３１ｃを上下動させる。

これにより曲率を与えられた上マンドレルロー
ル３１ａと３１ｂとで上辺１ａに所望の円弧を形
成する。

従つて本発明の上辺成形ロール２Ｆによると、
角管材素材１は左右ロール及び上下ロールとマン
ドレルロールによつて確実に保持されつつ、上辺
１ａに所期の外側に凸状の円弧を付与することが
できる。

かくてコーナー部の曲げ角度α−２、β−２を
角管材素材１のα−１、β−１に対して、それぞ
れ10゜±5゜だけ進行させ、同時に前述の曲率R₁を
上辺コーナー部に形成する。

上辺が外側に凸状の円弧R₁を与えられた角管
材素材１は次に第４図ａに示すフインパスロール
３Ｆに導入される。

フインパスロール３Ｆは駆動または無駆動の上
下一対の成形ロール１３Ａ，１３Ｂ及び無駆動の
左右一対の成形ロール１３Ｃ，１３Ｄからなり、
上ロール１３Ａは更に上辺の円弧R₁を維持する
ロール１３ａ，１３ｂ、フインロール１３ｃとか
ら成る。

又下ロール１３Ｂ、左右ロール１３Ｃ，１３Ｄ
は、それぞれ所望の円弧R₂，R₃をうるようロー
ル面にカリバーが設けられている。

なお、前記円弧R₂と円弧R₃とを同じ曲率とし
てもよい。また、前記円弧R₁を前記円弧R₂また
は円弧R₃の一方と同じ曲率（R₂＝R₃の場合は当
然両者と同じ）としても差し支えない。 かくて
コーナー部の曲げ角度α−３、β−３を角管材素
材１の曲げ角度α−２、β−２に対して、それぞ
れ5゜±5゜だけ進行させ、同時に角管材素材１の両
エツジ端面をフインロール１３ｃの側面に当て、
管外周からロールによつて圧縮力を加えて、角管
材素材１に0.5−1.5％のリダクシヨンを与える。
第４図ｂは第４図ａに示すフインパスロール３Ｆ
において粗成形されたロール直下の角管材素材の
詳細図である。

図において、O₁，O₂，O₃は各々上辺、下辺、
左右辺の円弧中心、R₁，R₂，R₃は曲率半径であ
る。曲げ角度α−３は素材１の下辺円弧R₂の中
央接線と左右円弧R₃の中央接線とのなす角度を
意味し、β−３は上辺の円弧R₁のエツジの接線
と左右辺円弧R₃の中央接線とのなす角度を意味
する。

即ち上記リダクシヨンによつて角管材素材１の
上辺左右辺及び下辺をそれぞれ上ロール１３ａ，
１３ｂ、下ロール１３Ｂ、左右ロール１３Ｃ，１
３Ｄのカリバーに沿わせ、両エツジ端面をフイン
ロール１３ｃの側面に当てることにより、所望の
円弧曲率半径R₁，R₂，R₃を得るものである。

なお、一般に冷間ロール成形において管にリダ
クシヨンを与えることは、ロールにより管の外周
面全体に圧力を加えて、管の断面が小さくなる
（管径が小さくなる）ように絞り成形することで
あり、この場合、管外周面全体に加わつた圧力が
管の周方向に沿つての圧縮力として作用して、管
の断面を縮小させる。

そして、本発明のごとき角管材素材１に対する
フインパスロールによる圧縮成形では、角管材素
材１の左右のエツジがフインパスロールのフイン
ロールに突き当たつた状態で角管材素材１の周方
向に沿つての圧縮力を受け、角管材素材１の断面
が縮小する。この場合における断面の縮小率すな
わちリダクシヨンｒは次のようにして計算され
る。

ｒ＝（L₁−L₂）／L₁×100％ ただし、L₁
：角管材素材のフインパスロール入側での周方向
長さ L₂
：角管材素材のフインパスロール出側での周方向
長さ このようにして角管材素材１の各辺に粗成形を
施こした後、引続き第５図に示す円弧のロールプ
ロフイールを有する溶接用ロール４Ｆに導入し、
電縫溶接法により溶接継目２０が溶接され造管さ
れる。

溶接用ロールで電縫溶接された素管は常法によ
り引続き定形ロールで角形金属管にされる。

実施例 板厚12mmの鋼板をロール成形によつて五角形の
頂点が開いた角形素管を成形した。コーナー部曲
げ角度α−１，β−１を70゜とした。

第２図図示の上辺成形ロール１２Ａにおいて角
管材素材の上辺をR₁＝700mmに成形した。

引続いてフインパスロール３Ｆにおいて、リダ
クシヨン1.0％、R₁＝R₂＝R₃＝700mmで絞り成形
し、コーナー部曲げ角度α−３，β−３を80゜に
粗成形した。

その後フインパスロール３Ｆと同曲率半径Ｒ＝
700mmの溶接用ロール４Ｆにおいてリダクシヨン
0.5％で絞り成形すると同時に電縫溶接し、定形
ロールで成形して辺寸法300mmの角形鋼管を得た。

本実施例によると溶接継目は優れた溶接性状を
呈した。

本発明者らの実験によると、溶接用ロールによ
り十分なアツプセツト量をエツジに与えて、エツ
ジのラツプあるいは折れ込みのない良質の溶接品
質を得るに当り、フインパスロールから溶接用ロ
ールに至る角管材素材のエツジの軌跡を適正なも
のとすること、すなわち、左右のエツジを適正な
Ｖスロートアングル（左右のエツジが溶接用ロー
ルに導かれる際に左右のエツジで形成するＶ形ま
たはその角度）でもつて、溶接用ロールに導くこ
とがきわめて重要であるが、本発明のように各辺
を円弧状に粗成形する方法によれば、特に上辺に
関して、粗成形していない平坦な上辺を溶接用ロ
ールに導いて、そのエツジを突き合わせる従来の
方法と比較して、いわば両エツジを突き合わせる
準備がある程度できている状態となつており、両
エツジの突き合わせに際して、十分なアツプセツ
ト量を与えることのできる所望の適切なＶスロー
トアングルを安定して得ることができる。

このように、溶接品質を低下させるエツジ部の
不整合を発生させないという大きな効果を奏す
る。

また、各辺が円弧状に粗成形されていること
で、溶接用ロールにおいてエツジに十分なアツプ
セツト量を与えるための適切なリダクシヨンを加
えることが可能となつており、この面でも良好な
溶接品質を得ることができる。

なお以上の説明はほゞ正方形断面を有する角形
管の製造法を示す図面に基いてなされたが、本発
明はこれに限定されるものではなく、矩形断面の
角形管の製造にも適用可能であることはいうまで
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の角管材素材の説明図、第２図
は本発明の上辺成形ロールの説明図、第３図は第
２図の要部の詳細図、第４図ａはフインパスロー
ルの説明図、同ｂは角管材素材の詳細図、第５図
は溶接用ロールの説明図である。 １：角管材素材、１２ａ，１２ｂ：上辺成形ロ
ール、３Ｆ：フインパスロール、４Ｆ：溶接用ロ
ール、３１……マンドレルロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コーナー曲げの施された角管材素材を、角管
   材素材上辺の外面に接する円弧状ロールプロフイ
   ールを有する左右１対の上辺成形ロール１２ａ，
   １２ｂと、角管材素材上辺の内面に接する円弧状
   ロールプロフイールを有する左右１対の上マンド
   レルロール３１ａ，３１ｂ及び角管材素材下辺の
   内面に接する下マンドレルロール３１ｃからなる
   マンドレルロール３１と、角管材素材下辺の外面
   に接する下ロール１２Ｂ及び角管材素材左右辺の
   外面に接する左右ロール１２Ｃ，１２Ｄを同一面
   内に有する成形ロール２Ｆに導入して、角管材素
   材の上辺に所望の円弧を与え、次いで、角管材素
   材の上辺、左右辺及び下辺に対応する部分のロー
   ルプロフイールがいずれも円弧状をなすフインパ
   スロール３Ｆに導入し絞り成形して、上辺、左右
   辺及び下辺の各辺がいずれも外側に凸形の円弧を
   有する形状に粗成形し、引続いて円弧のロールプ
   ロフイールを有する溶接用ロール４Ｆに導入して
   電縫溶接を行い、定形ロールで角形金属管をうる
   ことを特徴とする角形金属管の製造方法。