JPH0394917A - 極厚肉鋼板の深曲げ工法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、極厚肉鋼板より或形される′−シームまたは
ニシームの大径角形鋼管を製造するのに必要な極厚肉鋼
板を、シャープに、かつ可及的に残留内部応力を少なく
して略，直角に折曲げ加工を施す工法および、その加工
装置に関する。

近来、鉄骨、鉄筋コンクリート構造（建築）物に対する
強度とか防震性などに関心が深まり、一方では耐震構造
の研究・開発が進められると共に、構造物の組立てに使
用されるコラムにＨ形鋼よりも捩り強度などに強い大径
角形鋼管を採用する機会が多くなってきている。

この種の大径角形鋼管の製造方法としては従来、文献上
は兎も角、現実にはコ字形断面の鋼材を向合わせて、そ
れぞれ、その突合わせ端面を溶接し角形鋼管を形或する
とか、一枚板の鋼板の隅角部相当個所を、それぞれ略９
０゜折曲げて断面を角形鋼管近似の形状に或形し、その
縁辺を相互に突合わせ溶接して，角形鋼管を製造する（
たとえば特公昭５８−１３２４５号公報参照）とか、あ
らかじめ丸鋼管を製造した後、これを断面角形に成形す
る等の工法が開発され、良質な大径角形鋼管を効率よく
，かつ、比較的経済的に市場に提供することができるよ
うになっている。

しかし、上述のような工法により戒形できる大径角形鋼
管のサイズには限界があって，それを超えた大きさの角
形鋼管については、四枚の厚肉鋼板を寄せ集め各隅角部
分を、それぞれ溶接することにより製造されていた。と
ころが、前記の工法では溶接資材および工数が嵩んで生
産が非能率、不経済である上に、各隅角部に対する溶接
条件が異なるために製品に歪が生じ易いし、また、歪が
出た場合の修正が困難である等、均質で高品質の製品を
提供し難い現状にある。

ところが最近、多数計画されている高層建築物、たとえ
ば１０階建とか３０階建などの建築物に使用するコラム
は、鋼板の肉厚が少なくとも４０〜５０ｍｍ程度は必要
で、現在市場に流通している多量生産の大径角形鋼管の
規格を超えた製品に需要が集中してきている。

したがって，従来工法に近い技術に基づいて、板厚４０
〜５０ｍｍ程度の鋼板を用いた大径角形鋼管の戊形が可
能になれば，現規格を超えた大径鋼管について大幅なコ
ストダウンが可能で、均一で精度の高い製品を提供でき
る等，この穐のＩｓ管の需要範囲が大幅に拡大される事
は疑いを入れない。

しかし、この程度の極肉厚の鋼板に冷間折曲げを加える
と、必然的に隅角部の艮を大きくしなければ加工上材料
に無理が掛かるので、仮りに戊形ができたとしても、そ
の角形鋼管の断面形状は丸鋼管に近似したものになって
しまい、断面係数が期待した程に大きくならない。

また、厚内鋼板の冷間加工のため、加工後の残留応力が
大きく，材質上，不測の欠陥が生じるおそれがある、 等々、問題点が少なからず内在する。

上記極厚肉大径角形鋼板の製造装置についても、たとえ
ば、折曲げプレスの容量一つ採ってみても、長さｌＯ〜
１５ｍ，板厚４０〜５０ｍｍの鋼板を一加工で略９０゜
折曲げるパワーが必要になり、その他の装置も、これに
準ずるから，このため加工設備の大きさ、強度が膨大な
ものとなり、勢い設備への投資額も莫大なものとなる， 〔発明が解決しようとする課題〕 そこで本発明は極厚肉鋼板、たとえば板厚４０〜５０Ｉ
ＩＩｌの帯鋼板を折曲げて大径角形ｎ４管を戊形するに
当り、鋼管の隅角部相当位置をプレス型によって略、９
０゜折曲げる際、 （イ）（板厚に比べて）可及的に隅角部のＲを小さくし
て、そのＲ止まりを明瞭にし、 （口）当該個所の素材の割れとか肉やせを生じさせる事
なく、 （ハ）折曲げ加工に基づく残留応力を極力少なくするこ
と、および （二）鋼板の折曲げ加工に要する機械的エネルギを節減
することができる極厚肉鋼板の折曲げ工法ならびに、そ
の装置を開発し、 以て、一シームまたはニシームより或る極厚肉大径角形
鋼管を比較的に経済的，能率的に、かつ均一、安定した
品質を確保しながら市場に提供して、最近急速に高まっ
ている建築業界における高層建築物用コラムの需要に応
える事を目的とする。

また、極厚肉大径角形鋼管において、外部からの力に対
応して生じる内部応力が集中し易い各隅角部に材質的に
不安定な溶接ラインを持ち来すことのない角形鋼管を提
供すること、隅角部のＲが比較的に小さく、肉幸せが生
じない、角形鋼管としての機能を十分に発揮できるコラ
ムを提供することも目的の一つである。

さらに、極厚肉大怪鋼管の形戊に当り、比較的に溶接資
材、工数を節減し、また、その検査工程を少なくすると
か、加工設備を比較的小型にして設備投資額が膨張する
ことを抑えるにもがかわらず加工効率を向上させて生産
能率を高める等の合理化を進め、可及的に経済的な製品
を提供することも、また１３１Ｊの目的である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は，上述目的を達或するために、以下に述べると
おりの各構或要件を具備する。

（１）単位長の極厚肉鋼板を位置決めして折曲げ型に設
置すると共に、その折曲げ予定表面上に、鋼板の単位長
に等しく，かつ細幅に配設した高周波加熱コイルを移動
、載置して、前記鋼板を７００〜１０００℃程度に加熱
した後、同コイルを折曲げ型の作動空間外に退避させ、
鋼板の加熱温度が低下するより早く、前記型を作動させ
て鋼板加熱領域を所定ラインに沿い折曲げ加工すること
を特徴とする極厚肉鋼板の深曲げ工法。

（２）上、下一対の折曲げ型、単位長の極厚肉鋼板の位
置決め設定部、鋼板の単位長に等しく、かつ、これに並
行して細幅に配設された一高周波加熱コイルを先端部に
支承し、これを折曲げ型の操作に関連して、その作動空
間内に持ち来たし、または前記空間外に退避させる機構
とより或り、折曲げ型上に位置決め載置した極厚肉鋼板
の表面に近接し、かつ、折曲げ型の作動空間内に前記高
周波加熱コイルを搬送して、鋼板の所定領域を加熱し、
同領域が所要温度に達した後、前記コイルを折曲げ型の
作動空間から退避させると共に、前記型を作動させて、
前記鋼板の所定領域を略９０゜近くに折曲げるようにし
た極厚肉鋼板の深曲げ装置。

〔作　　　用〕

熱間圧延コイルを巻戻して歪取りを施して長手方向に移
送する際、その両側縁を幅決め加工すると共に、要すれ
ば開先加工を施してからその極厚肉帯鋼板の長手方向に
直角に、所要長さ、たとえばｌＯ〜１５ｍの長さに切断
して、一枚板鋼板を作戊するか、当初から一枚板の鋼板
を使用する。前記鋼板を搬送装置によって長手方向に移
送し、これをプレス機械に取付けた一対の折曲げ型の一
方の型の上に載置する。

折曲げ型上に載置された前記鋼板は、幅方向に精密に位
置決め制御され、折曲げ型が、鋼板の所定の鋼管隅角部
相当個所に正確当接するように調整される。

一方プレス機械に平行して、鋼板の折曲げ領域の幅と略
同等で、鋼板の長手方向長と同長の領域を加熱できる程
度の大きさの高周波加熱コイルを先端部に取付けた支持
アームを設備し，前記アームを作動させることによって
、加熱コイルを折曲げ型の作動空間内で型に載置した鋼
板表面に近接して正確に移動・配置することができ、ま
た、必要に応じて同空間から外側に退避することができ
るようにする。

前記加熱コイルの移動軌跡は折曲げ型に衝突することな
く，また、極厚肉鋼板が折曲げ型により各隅角部相当個
所をＩ＠９０’折曲げたときに、その鋼管の端縁が占め
る位置を避けるように移動するのでなければならない。

さて、折曲げ型の一方の型の上に一枚板の極厚肉鋼板を
正確に位置決め配置した後、高周波加熱コイルの支持ア
ームを操作して、これを延伸せしめ、前記コイルを折曲
げ型の作動空間で前記鋼板の表面に近接した位置に進出
させ、ここで、前記コイルに通電するか，またはあらか
じめ通電したコイルを鋼板表面に近接させて、極厚肉鋼
板の所要部位を７００゜〜１０００℃程度に局部加熱す
る。

鋼板の所定部位が目標の温度に到達したことを検知する
と、前記支持アームは縮減して、少なくとも折曲げ型の
作動空間外に加熱コイルを退避させる。と同時に折曲げ
型を作動させ、前記鋼板の加熱温度が低下する前に極厚
肉鋼板の所定部位を、その長手方向に平行にＲを付けて
折曲げ、角形鋼管の隅角部の一つを或形する。

この折曲げ角度は、正確に９０°にする事も可能である
が，一枚板鋼管を用いてーシーム角形鋼管を製造する場
合には、その最終折曲げ工程において開先加工した突合
わせ面間隙から折曲げ型を抜出す必要があるため，通常
１００゜〜１１５゜程度の角度に折曲げて、突合わせ端
面間隙が閉じないように配慮されている。

しかし、ニシーム角形鋼管を或形する場合には、素材を
正確に９０゜折曲げることが望ましいし、また、それが
可能である。

上述のように極厚肉鋼板の折曲げ部分を軟化点以上に局
部加熱した後に折曲げ加工を施すので、鋼板の強度が数
分の工程度に低下し、極厚肉鋼板の折曲げにもかかわら
ず、折曲げ加工に要するパワーが非常に少なくて済み、
その分だけ機械設備の強度を低下させて小型にでき、ま
た折曲げ型の設計が容易になる。さらに、高周波加熱の
波長を制御し折曲げ部分の内側のみを、もっぱら局部加
熱し、折曲げ加工するようにすれば，隅角部の折曲げに
よる局部の肉やせが生じ難い。

鋼板は、折曲げ後、自然放冷すれば、折曲げ隅角部の靭
性と強度が増加する。

かつ、折曲げ加工は熱間処理であるから，加工部分に内
部応力が残留しない。

また、折曲げ部分のＲも比較的に小さくすることができ
、Ｒ止まりも正確で、断面係数の大きな角形鋼管を成形
することができる、等々の利点が挙げられる。

前記極厚肉鋼板の局部加熱に要するランニングコストは
比較的に小さくて済むが、加熱設備の初期投資額は軽視
することができない程度にはなるものと予想されている
。

かくして、一枚板の極厚肉鋼板の四個所の角形鋼管隅角
部相当部分を順次、折曲げ加工して、断面を角形鋼管に
近似した形状に成形した後、複数段の成形ロールを通し
て、断面を正確な角形に整形し開先加工面を、メタルタ
ッチを保持したまま突合わせ，同部分を仮付け溶接する
． その後の工程は、従来周知の，たとえば特公昭５８−１
３２４５号公報記載の一シーム大径角形鋼管の製ＪＩＡ
’！＄’方法と同一であって良い。

〔実　施　例〕

以下に、図面に沿って本発明工法および同工法を実施す
るための装置に関する好ましい実施例を説明するが、本
発明の出願当時の当業界における技術水準の範囲内で、
各種の変形例があり得るので、本実施例の記載のみに基
づいて、本発明の要旨を限定的に解釈すべきではない。

第１図は、本発明工法を実施するための、加熱手段を備
えた折曲げプレス機の概略正面図、第２図は、一部を切
欠いて示す前記プレス機の側面図で、第３図は、同様に
一部を切欠したプレス機の平面図である。

図中、１は，熱間圧延コイルを巻戻して歪取りを施し、
幅決め、開先加工を施して所定長に切断した一枚板の極
厚肉鋼板で、その板厚は４０〜５０Ｒｌ１程度であり、
搬送口ーラにより長手方向に移動されて折曲げプレス機
２に据付けた一対の折曲げ型３，４のうち下型４上に載
置された後、幅方向に精密に位置決め制御してから、角
形鋼管の隅角部相当個所を，順次、一つ宛折曲げ加工を
施す。第１図では，その一枚板極厚肉鋼板に対し、第四
番目の隅角部相当個所の折曲げ作業の開始点を示してい
る。

同図で、折曲げプレス機２は水平に伸びる上部フレーム
５と下部フレーム６との各端間を縦方向に結んで形枠を
形戊するサイドフレーム７および前記両側のサイドフレ
ーム７に両端を滑動自在に組付け、その中央上部と、上
部フレーム５との間に、上、下方向に作動する油圧機構
８を設備したビーム状スライド９とより戊り、前記プレ
ス機２は、極厚肉鋼板１の長手軸方向に複数台並κで設
置されている（第１図〜第３図参照）。

また、その付属設備として、すべてのプレス機至を通し
て長手軸方向に伸び、下部フレーム６上に取付けられた
プレスベッドＩＯ、前記プレスベッド１０上に設置した
折曲げ下金型４，前記下金型４に関連してプレス機械主
の下部フレーム６上に設ベてのプレス［２を通して、折
曲げ下金型４に正確に対応して折曲げ上金型３を取付け
てある。

したがって、前記油圧機構８を作動させれば、下金型４
上に載置された極厚肉鋼板１の所定個所は、上金型３の
先端により押圧され、上に凹の形で折曲げられ、その折
曲げ角度は折曲げ型の形状と上金型３のストロークの長
さに応じて任意（といっても限界がある）に定めること
ができる筈である。

さて、本実施例のプレス機２の一側のサイドフレーム７
には、高周波誘導加熱コイル１１を支持、移動するため
のアーム１．２．１３およびその駆動機構が設けてある
。

アーム１２および１３は、それぞれ、その長手軸方向に
滑動可能な軸受により保持されており、前記各アームの
長手軸方向に平行して設けてあるラック１．４，１．５
と、同ラックに、それぞれ噛合うビニオンＬ．Ｓ，１７
とを，シーケンス制御することにより、アームｌ２の端
部に取付けた高周波誘導加熱コイルＩ１を、折曲げ型３
，４の作動空間内で前記極厚肉鋼板ｌの隅角部相当個所
の上面位置に移送し、また、必要に応じて型３，４の作
動空間外に退避させることができる。

その際、誘導加熱コイル１１の移動軌跡は，ｎ４板１の
隅角部相当個所が折曲げられた後の極厚肉鋼板の幅方向
側縁および停止中の折曲げ上金型３に衝突することのな
いようなルートを選択すること、および加熱コイル１１
の退避停止位置は作動後の上金型３と衝突しない位置を
選ぶことは、いうまでもない。

かくして、極厚肉鋼板■の下金型４上の位置を、幅方向
位置決め手段１８を用いて精密に確定し、油圧機械８を
作動して上金型３を下降させ前記鋼板工の所定個所を折
曲げる前に、ピニオン１７を作動させアーム１３を前進
、伸長させて、その端部を所定位置に停止させた後、ピ
ニオンｌ６を作動させアーム１２を前進，伸長せしめて
、その端部に取付けた高周波加熱コイルｌ１を、極厚肉
鋼板上に持ち来たし、前記鋼板の隅角部相当個所を鋼板
長手方向全長にわたって、一度に局部加熱する。鋼板が
７００〜１０００℃まで加熱されたことを検知して，前
述と反対の順序にアーム１２．　１３を作動させて加熱
コイル１ｌを鋼板上面から退避させる一方、前記鋼板の
加熱温度が低下する前に油圧機構８を作動させ、鋼板の
長手方向全長にわたり折曲げ加工を施す。

極厚肉大径角型鋼板の製造工程における、上述以前およ
び以降の各工程は、公知の，たとえば特公昭５８−１３
２４５号公報記載の一シーム大径角型鋼管の製造法と同
様であって良い。

第２図は、本発明装置の一部を切欠いて示す側面図で、
図示のとおり、プレス機２は極厚肉鋼板１の長手軸方向
に平行に並んで複数台独立して設置され、その全部を通
してプレスベッド１０，折曲げ金型３，４および高周波
誘導加熱コイル１１が設けられ、前記加熱コイル１１は
、その要部を支持アーム１３．　１４によってプレス機
２のサイドフレーム７に連結するように設けてあり、そ
の間に連続した駆動軸を通して一斉に作動できるように
し、以て、加熱コイルｌ１が鋼板工に対して正しく平行
移動するように設計されている。

勿論、上述支持アーム１３．　１４の駆動には、ラック
・ピニオンの代りに油圧制御機構を施すことは自由であ
る。

第３図は、上記プレス機２の一部を切欠して示した平面
図で，プレス機２は極厚肉鋼板の長手軸方向長さに対応
して、同方向に複数台並べることができるし、またプレ
ス機械の容量が不足の場合には、その設置台数を増加す
ることも可能である。

図中、１８は鋼板１の幅位置を下金型４上で精密に制御
する位置決め機構１８であって、製品である一シーム太
径角形鋼管の加工精度または加工誤差は、もっぱら同機
構の性能により左右されるから、精度の高い機構の装備
が要求されている。

上述、本実施例に基づく作用および効果については，前
記〔作用〕の項に記載の説明と重複するので省略する。

本発明装置の一実施例について説明するに当り、主とじ
てーシーム大径角形鋼管の或形工法を対象′−゛ヲこし
て記載してきたが、同一工法および装置を用：ノ いてニシーム大径角形鋼管の素材である極肉厚コ字形鋼
板を或形可能なことは改めて説明を要しない程、明らか
な事である。

これを利用し、従来工法に基づいて超大型の極肉厚角形
鋼板を製造することは極めて容易である。

〔発明の効果〕

本発明工法および装置は，以上述べたとおりであるから
、 （Ｌ）従来の大径角形鋼管の規格を超えた極厚肉大径角
形鋼管をーシームまたはニシームによって形或すること
ができ、需要増加が予想される高層建築物用コラムに対
応する工法を実現することが可能である。

（２）極厚肉鋼板を使用していながら鋼管の各隅角部の
ＲおよびＲ止まりを、比較的に小さく成形することがで
きる。

（３）その為、隅角部まで強度計算に組込むことができ
、より断面係数が大きく、曲げおよび捩り外力に対して
も強いコラムを成形することができる。

このことは経済的設計が可能となるし、また、高層建築
物用コラムとしての需要を期待できる。

（４）　＋！厚内鋼板を使用しているにもかかわらず，
熱間変形加工のため、折曲げによる隅角部の残留応力が
軽減され、また折曲げ加工部の靭性および強度が向上す
る。

（５）熱間の鋼板折曲げ加工のための折曲げプレスのパ
ワーが小さくて済み、それだけ設備投資額が小さい。

（６）角形鋼管の材質上，隅角部と平坦部との金属組織
が比較的に均等化する。

（７）極厚肉鋼板を使用しているにもかかわらず、角形
鋼管の折曲げ隅角部に割れが生しるおそれがない。

（８）鋼管削角部に肉やせが生じない。

等々、従来の大径角形鋼管の或形工法および装置では期
待することができない、格別の作用および効果を奏する
ものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明極厚肉鋼板の深曲げ工法に使用される
加熱手段を備えた折曲げプレス装置の一実施例の正面図
、第２図は，一部を切欠いて示す前記装置の側面図，第
３図は、同様に一部を切欠したプレス装置の平面図を示
すものである。 ｌ・・極厚肉一枚板鋼板、２・・プレス機、３．４・・
・折曲げ用金型、５・・・上部フレーム、６　・下部フ
レーム，　　　７・・・サイドフレーム、８・・・油圧
機構，　　　　　９・・・スライドビーム、１０・・プ
レスベッド、 １１・・高周波誘導加熱コイル、 １２．１３・支持アーム，１４，１．５・・・ラック、
＋６．１．７・・ピニオン、　　　１８・・錆板幅方向
規制手段。 第１図 ５

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）単位長の極厚肉鋼板を位置決めして折曲げ型に設
   置すると共に、その折曲げ予定表面上に、鋼板の単位長
   に等しく、かつ細幅に配設した高周波加熱コイルを移動
   、載置して、前記鋼板を７００〜１０００℃程度に加熱
   した後、同コイルを折曲げ型の作動空間外に退避させ、
   鋼板の加熱温度が低下するより早く、前記型を作動させ
   て鋼板加熱領域を所定ラインに沿い折曲げ加工すること
   を特徴とする極厚肉鋼板の深曲げ工法。
2. （２）上、下一対の折曲げ型、単位長の極厚肉鋼板の位
   置決め設定部、鋼板の単位長に等しく、かつ、これに並
   行して細幅に配設された高周波加熱コイルを先端部に支
   承し、これを折曲げ型の操作に関連して、その作動空間
   内に持ち来たし、または前記空間外に退避させる機構と
   より成り、折曲げ型上に位置決め載置した極厚肉鋼板の
   表面に近接し、かつ、折曲げ型の作動空間内に前記高周
   波加熱コイルを搬送して、鋼板の所定領域を加熱し、同
   領域が所要温度に達した後、前記コイルを折曲げ型の作
   動空間から退避させると共に、前記型を作動させて、前
   記鋼板の所定領域を略９０゜近くに折曲げるようにした
   極厚肉鋼板の深曲げ装置。