JPH031083B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明方法は、大径角形鋼管の製造方法、特に
成形溶接工程における加工能率の改善技術に関す
る。

従来技術 小径の軽量角形鋼管製造の場合は、帯状鋼板を
長手方向に四個所折曲げ、単一の溶接ラインによ
りエツジ部を溶着・成形することも行われている
が、建築用、土木施工用等の板厚20mm、断面35×
35cm、長さ18m程度の大径角形鋼管の製造の際
は、曲げ加工、その他の設備投資が膨大になる上
に、厚板加工上、種々のむずかしい問題が多く、
このため軽量鋼管並に一枚板鋼板から大径角形鋼
管を製造することは事実上できないものと考えら
れていた。

そこで、それぞれ断面をコ字形に折曲げた厚肉
鋼板の一対を対向配置し、その各長手方向側縁を
相互に突合わせ溶接することにより、大径角形鋼
管を成形する製造方法が行われているが、このよ
うな製法では、一本の角形鋼管に溶接ラインが二
本できることになつて溶接資材、加工時間が多く
かかる上に、溶接歪が多く生じて、これを矯正す
るのに手間がかかる等々、不都合な面が少なくな
い。

最近になつて、帯状の厚肉鋼板を単位長さに切
断して、長手方向に沿つて、同鋼板の、それぞれ
隅角部相当個所をプレス加工により四回折曲げ、
長手方向直角断面を半開きの四角形に近い、外形
臼字状の半成形鋼管に成形した後、これを成形ロ
ーラに通して、その断面を所要の四角形に整形す
ると共に開口側縁を閉じエツジ部を突合わせ仮り
溶接してから、その突合わせ面をガスにより本溶
接することによつて溶接継手を成形し鋼管を製造
する技術が開発された。

しかし、この製法によれば、それぞれ突合わせ
端面に開先加工を施すとか、内側に当金をあてる
とか、厚肉鋼板に内外両面から本溶接加工を施す
等々、溶接工程が複雑であるばかりでなく、作業
工程上、内面加工長さに限界があるので、鋼材の
単位長さ毎に加工を施すことを要するが、これだ
と鋼管断面の最終整形工程において、成形ローラ
への進入角の保持ができず、また、鋼管終端の
1m位が溶接不良になるので切落す等の不経済が
生じ、生産を流れ作業にのせることができない
等、加工能率の上で改善を要する点があつた。

このネツクポイントを解決するために、単位の
帯状厚肉鋼板を長手方向端面が四角形に近い半開
き状鋼管に折曲げ成形した後、その長手方向前後
端面を相互に、それぞれ溶着して一本の半成形鋼
管を形成し、これを連続的に成形ローラ、スクイ
ズ・ローラ等の手段へ挿入して断面を所望の四角
形に整形すると共に、開口・エツジ部を連続的に
電気溶接、たとえば高周波抵抗溶接または誘導溶
接によつて一挙に突合わせ溶接する手段を採用し
た。

上述の製造方法によれば、半成形鋼管の連続的
溶接加工が可能になるので、単位の角形鋼管素材
を半成形品に成形した後、長手方向両端面を互に
仮付け溶接して一本の連続的半成形品を形成し、
これを上記電気溶接設備に送り込むことにより、
半成形鋼管の成形ローラへの進入角を一定に保持
することができ、大径角形鋼管の流れ作業的成形
加工が可能となつた。同成形品は、その後に、そ
れぞれ仮付け溶接端部を切離し、一本一本の単位
製品とする。

このような製法を採用することにより、その作
業容量に比べ比較的に小規模な設備投資によつて
角形鋼管の成形・加工能率を大巾に向上させるこ
とができ、製品のコスト・ダウンを実現させるこ
とができた。

ところが、上述の電気溶接設備においては、成
形ローラおよびスクイズ・ローラは、鋼管半成形
品を絞り込んで、これを正四角形断面に整形する
際に、その開口部を閉じながら同鋼板長手方向エ
ツジ部相互を突合わせ溶着させる工程を含むか
ら、半成形鋼管素材壁、特に、その側壁は、移送
方向に対し、各成形ローラから順次内側に折曲げ
られる力を受けることになる。換言すると、鋼管
半成形品は、その移送方向の前後で、長手方向軸
に直角な断面において、その面に相当に大きな剪
断力が加わる。

たとえば、スクイズ・ローラにより半成形品が
断面正四角形に整形されているときには、その個
所から鋼の連続端面を介して、長手方向に離れ
た、後の半成形鋼管の側辺にも折曲げ力が伝達さ
れる結果、仮付け端面にも、その剪断力が生じる
ので、端面相互の仮付け溶接といつても簡単な溶
接継手では、鋼管の整形中途で同個所が破断し
て、流れ作業が中断して了うおそれがある。

すなわち、半成形品端面相互の仮付け溶接は、
当該個所が長い鋼管素材を、その長手方向に移送
するのに必要な程度の強度を有するだけではな
く、鋼管素材の四辺を折曲げ加工するとき、長手
方向直角断面に生じる剪断力に対して充分耐える
程度の強度を備えるものでなければならない。

このため、素材端面は、高周波突合わせ溶着部
分を有する辺だけはなく、それに隣る側辺部分ま
で、確実に、かつ慎重に溶接することを要し、こ
の溶接作業に少なからぬ作業時間と資材とを必要
とした。

そして、これが、電気溶接による鋼管の成形加
工の能率向上を制約していた。

ところで、この種鋼管の製造方法において、そ
の四角形半成形品にかかる整形ロール等の外力
は、その断面形中、前記鋼管を形成する下辺の両
隅角部を中心に両側辺を内側に折曲げる作用、上
辺の開口エツジ部を相互に近接・突合わせる作用
および上辺を形成する両側片が一平面内に含まれ
るように成形する作用を施すものとして分析する
ことができる。

そして、もし、半成形鋼管長手方向端面におい
て、その上辺開口エツジ部を相互に近接・突合わ
せするような外力に対抗する、確実な連結手段が
隣合つた上辺間に形成されるならば、それによつ
て先行する半成形品の後端面を成形する力を、後
続する半成形品の前端面を絞り込む力にして伝達
することができる。

そこで、仮付け溶接する半成形品端面のうち、
長手突合わせ溶接エツジ部を備える仮付け溶接端
面が半成形品長手方向に対し凸形のイン・ロー形
状を形成するようにすれば、先行する半成形品の
側壁後端部が成形ロール等によつて同半成形品の
内側に絞り込まれるときにイン・ロー係合を介し
て、その力が後続の半成形品の前端部を挟むよう
に作用して、上述剪断力をイン・ロー嵌着構造に
負荷し、これによつて端面の仮付け溶接継手の形
状を簡略化することができるものとなる。

目 的 本発明製造方法は、上記の構成を利用すること
によつて半成形品端面相互の仮付け溶接を簡略化
することができ、また、同鋼管の端面溶接個所に
若干の不同があつても確実作用して、それによる
規格外製品の発生率を低下させるようにし、もつ
て大径角形鋼管の製造コストの低減を図ることを
目的とするものである。

構 成 本発明にかかる大径角形鋼管の製造方法は、単
位の帯状厚肉鋼板を長手方向に沿い、隅角部相当
位置を四個所折曲げて、その断面を角形鋼管に近
い形状に成形し、ついで前記半成形鋼管を長手方
向に移送して各単位半成形鋼管の移送方向後端面
を、次の単位半成形鋼管の移送方向前端面に仮付
け溶接をして各半成形鋼管を一体的に連結した
後、順次、その断面形状を所定の角形鋼管に近付
け整形すると共に、鋼板の長手方向対向側縁を突
合わせ本溶接して成る鋼管の製造方法において、
単位半成形鋼管１３の長手方向直角端面２２のう
ち突合わせ溶接エツジ部を備えた辺の端面が鋼管
の移送方向に対して少なくとも平行な係合面を具
備するよう、予め帯状厚板鋼板の長手方向両端面
を凹凸状２２−２５に切断して置くことを特徴と
する大径角形鋼管の製造方法。

であつて、今、その一実施例を図面に従つて説
明すると、下記のとおりである。

なお、本発明製造方法は、本件特許出願人が本
出願前に出願した昭和55年特許出願公開第112128
号公報「大径角形鋼管の製造方法」をベースとし
ているので、その他の詳細は同公報の説明を参照
するとして、その大略を述べることとする。

実施例 第１図は、上記基本方法を実施する装置の概略
図で、その工程は図面で左側上から右へ向つて、
熱間圧延コイル（板厚、９〜25mm）１１から鋼管
１を巻出し、レベラ１５を通すことによつて曲り
を矯正した後、切断機６にかけて長手方向に単位
長（約18m）に切断し、移送ローラ１０によつ
て、その長手方向に移送しながら耳取り機２を通
して鋼板の幅を規正し、次に、プレス機械の所定
位置に単位鋼板を送り込んで型３１を上下させる
ことにより、それぞれ角形鋼管の四隅に相当する
位置を四個所折曲げ加工して、その断面を第２図
に示すような外形が臼字状になるよう成形し半成
形鋼管１３を形成する。

この際、半成形品１３の各隅角部はできるだけ
90゜に近く折曲げておく事が、その後の製造工程
上有利であるが、型３１を鋼管の折曲げ開口部か
ら挿脱する加工法を施すために、鋼管に対する或
る程度以上大きな折曲げ角は望めない。

第２図の半成形品断面図において、隅角部１６
と１９の∠Ａは約92゜、隅角部１７，１８の∠Ｃ
は、ほぼ、115゜とすることが好ましい。

再び第１図に戻つて、この半成形品１３をプレ
ス機械３から取出し、複数個、長手方向に並べ
て、その端面相互を突合わせ、移送ローラ１０の
両側に設置した走行仮付け溶接機７によつて先行
する半成形品１３の後端面に後続する半成形品１
３の前端面を仮付け溶接する。

仮付け溶接機７は移送ローラ１０の両側に配置
されたレール８上を往復動し、半成形品１３と共
に成形ロール４の近くまで移動する間に前後端、
端面相互の仮付け溶接を完了するものでなければ
ならない。

仮付け溶接完了後の半成形品１３は、成形ロー
ル４等により、その外周を上下、左右から押え付
けられながら溶接機５側に送り込まれ、順次、両
側のローラによつて両側壁が段階的に折曲げら
れ、隅角部１７，１８の∠Ｃが90゜になつて開口
エツジ部が突合わされた状態で高周波溶接機５に
送られ、ここで一挙に板厚全部に亘つて溶接さ
れ、かくしてエツジ部の本溶接は一工程で終了す
る。

高周波溶接手段を採用したことにより溶接棒等
の消耗資材も必要とせず、また溶接に基く歪の発
生量も少ない。それに、突合わせエツジ部の開先
加工も要さないため工程の簡略化が容易になされ
る。

なお、この溶接は、高周波誘導溶接であつて
も、高周波抵抗溶接であつてもよい。このよう
に、溶接手段を連続加工に向くよう改良すること
ができたことと、単位の半成形品の前後端面を相
互に仮付け溶接したものを連続的に高周波溶接機
に送り込む工程とが相俟つて、加工能率を大幅に
向上させることができた。

さらに所定形状に成形された角形鋼管は、移送
ローラ１０により送り出され、その側部に配設し
た走行切断機２６によつて、鋼管長手方向直角端
面の仮付け溶接部を切離し、単位成形品毎に溶着
部の余肉を削り、歪取りローラ９に送つて主とし
て長さ方向の歪を矯正し、ついで超音波探傷機等
の検査装置２０を通して完成品３０となる。

以上述べた工程よりなる角形鋼管の製造方法
中、走行仮付け溶接機７の加工工程には、〈従来
の技術〉の項で説明した不都合が存在する。

本発明製造方法は、この端面相互の仮付け溶接
手段に関連するもので、この方法に従えば従来の
ように確実、念入りに仮付け溶接しなくても、鋼
管成形に当つて端面の仮付け溶接継手が破断する
ことがなく、また、若干溶接に良否が生じても確
実に連結機能が働くので、仮付け溶接の作業量を
大きく節減することができ、その分だけ高周波溶
接機の加工能率を向上させることが可能となる。

第３図は、高周波溶接機５に送り込まれる直前
の成形加工中の半成形品１３を開口エツジ部を有
する辺の側、通常上方からみた概略図であつて、
図中、２２は端面仮付け溶接部、２５−₁は、先
行する半成形品１３の後端面で高周波突合わせ溶
着エツジ部を含む辺の中央部を凹形に切欠した切
欠部、25−₂は後続する半成形品１３の先端面で
高周波突合わせ溶着エツジ部を含む辺の中央部を
凸部に突出させた部分で、同部分は前記の切欠部
２５−₁にぴつたり嵌着する凸部であり、実施例
では10〜15mm突出または切欠いてある。

成形ローラ４およびスクイズ・ローラ３１によ
つて先行する半成形品１３の両側壁が締付けら
れ、開口エツジ幅が狭ばまると、その加圧力は後
端面から仮付け溶接部２２を介して後続する半成
形品の前端面に締付け力として伝達され、その
際、仮付け溶接部２２に大きな剪断力が働くこと
になるが、さきの突出・切欠部２５−₁，２５−₂
の嵌合によるイン・ロー構造が上述加圧力または
剪断力の相当部分を負担するので、仮付け溶着継
手２２に生じる応力は大幅に軽減され、この個所
の仮付け溶接のために従来技術のような念入り、
確実な加工を施す必要が無くなる。

３１は、エツジ部に対する高周波突合わせ溶着
のための前述スクイズ・ローラで、高周波溶接機
５の接触子３２よりも鋼管素材の移送方向下流側
に位置し、これによつて半成形品１３の上辺開口
エツジ部を閉じて突合わせ、その個所を通じて両
辺の接触子３２から高周波電流を流して同個所を
加熱・溶融し、加圧して一挙に突合わせ溶着す
る。矢印は、半成形品の移送方向を示す。

第４図は、半成形品の長手方向直角端面部分の
斜視図であつて、その(a)は先行半成形品１３の後
端部で、２５−₁は開口エツジ部を有する辺の一
部を切欠いた切欠部、その(b)は後続する半成形品
１３の移送方向前端面で、２５−₂はその開口エ
ツジ部を有する辺の一部に突出する凸部であり、
その形状は、そのまま前記切欠部２５−₁に嵌着
する大きさである。成形ローラ４等による半成形
品側壁辺の内側への折曲げ応力は溶着端面では締
付け力となつて、上記凹凸部２５−₁，２５−₂の
嵌着構造によつて大部分伝達されるようになる。
そのための両者間の突出または切欠長さは、長手
方向に測つて10〜15mm程度で足りる。

効 果 以上のとおりであるから本発明製造方法によれ
ば、従来の単位半成形品前後端面相互の仮付け溶
接作業を大幅に省略することができて、極端に云
えば、それは高周波電流を流すに必要な程度であ
ればよいだけだから、その作業時間がエツジ部に
対する高周波溶接加工の能率を制約することが無
くなるばかりでなく、仮付け溶接部分の破断事故
の発生を防止するので鋼管の確実な成形加工を安
定して、かつ能率よく施すことができるものとな
る。

兼ねて単位製品の端面に近い本溶接ラインに溶
接不良個所が生じるといつた必配もなくなる。

また、単位素材の長手方向端面の凹凸形状は、
ロール素材１１から鋼板を引出して切断機６によ
つて、これを単位長さの鋼板１に切断するとき切
断機６の刃の凸状に成形して置くことにより、切
欠きのため材料に無駄ができることを防ぐことが
できる。

このようにすることによつて、加工量および作
業能率に比較して設備投資額を少なくすることが
でき、安定した品質で競争力の強い大径角形鋼管
を製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明大径角形鋼管の製造方法を実
施するための基本となる装置の概略図、第２図
は、プレス機械により各隅角部を折曲げ成形した
角形鋼管の半成形品の断面図、第３図は、本発明
製造方法を実施した半成形品を成形工程と同半成
形品を高周波溶接機に送り込むところを示す平面
略図、第４図は、本発明製造方法を実施するため
の半成形品の端面部の斜視図で、その(a)は先行す
る半成形品の後端面、その(b)は後続する半成形品
の前端面部分である。 ４……成形ローラ、１３……大径角形鋼管の半
成形品、１４……成形品、２２……仮付け溶接部
分、２５−₁，２５−₂……切欠き、突出部分、３
１……スクイズ・ローラ、３２……高周波溶接機
の接触子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 単位の帯状厚肉鋼板を長手方向に沿い、隅角
   部相当位置を四個所折曲げて、その断面を角形鋼
   管に近い形状に成形し、ついで前記半成形鋼管を
   長手方向に移送して各単位半成形鋼管の移送方向
   後端面を、次の単位半成形鋼管の移送方向前端面
   に仮付け溶接をして、各半成形鋼管を一体的に連
   結した後、順次、その断面形状を所定の角形鋼管
   に近付け整形すると共に、鋼板の長手方向対向側
   縁を突合わせ本溶接して成る鋼管の製造方法にお
   いて、単位半成形鋼管１３の長手方向直角端面２
   ２のうち突合わせ溶接エツジ部を備えた辺の端面
   が鋼管の移送方向に対して少なくとも平行な係合
   面を具備するよう、予め帯状厚肉鋼板の長手方向
   両端面を凹凸状２２−２５に切断して置くことを
   特徴とする大径角形鋼管の製造方法。