JPH0399725A - 大径角形鋼管のロール成形工法 - 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〕 本発明工法は、コイル状圧延鋼板を巻戻して、または一
枚板鋼板を長手方向に移送しながら矯正加工、幅決め、
開先加工等を施して、多段フォーミングロールによって
直接連続的に、かつ隅角部を避けてシームラインを設け
るようにした大径角形断面を有する管体を成形し、引続
き管体鋼板の突合わせ部にシーム溶接を施すことを可能
にした大径角形鋼管の成形工法に関するものである。

〔従来の技術〕

建築物のコラムとして使用されるような厚肉鋼板より成
形した大径角形鋼管の製造方法は、従来、文献上は兎も
角、実際には、 （１）厚肉の一枚板鋼板を、その長手方向に沿い、これ
に平行して、成形後の角形鋼管の隅角部相当個所を順次
折曲げプレスによって折曲げ、断面角形鋼管近似の形状
に成形した後、多段のロールフォミングを施して、鋼材
の長手方向に伸びる素材の突合わせ部を、仮付け、また
は本溶接して結局ワンシーム大径角形鋼管を成形する工
法。

（２）折曲げプレスによって鋼板断面をコ字形に成形し
、前記中間加工材を向合わせ、それぞれの突合わせ部を
溶接してツーシーム大径角形鋼管を成形する工法。

（３）コイル状圧延鋼板を巻戻して長手方向に移送しな
がら、矯正加工、幅決め、開先加工等を施して、多段フ
ォーミングロールに掛けて、まず、ワンシームの大径丸
鋼管を成形し、前記断面円形の鋼管周壁を四方から無理
なくロール成形して平坦面を成形し、断面角形の鋼管を
製造する工法。

が一般に行われている方法であった。

ところで、上述工法では、そのいずれの場合にも、角形
鋼管を成形する過程において隅角部を成形するため厚肉
鋼材に対し略、９０°の冷間折曲げ加工を施している。

厚肉鋼板を使用する場合、前記隅角部には適当なＲを与
えて鋼板の冷間塑性加工による角部の材質の劣化に配慮
してはいるが、それにしても、鋼管の折曲げ隅角部では
鋼板の内側には圧縮応力が加えられ、外側は引張り応力
が生じて全体として板厚に肉やせの傾向が生じる上に、
局部に残留する応力が大きく、他の部分に比較して材質
的な劣化を免れ難く、繰返し応力に対して脆性破壊のお
それなしとしない。

上記現象は、鋼板の肉厚が大である程、折曲げの際のＲ
の径が小である程、顕著に現われるから、肉厚角形鋼管
の隅角部のＲは、極端に小さくすることができない。

しかし、同径同大の鋼管については角形鋼管の断面は、
隅角部のＲが小さい程に、断面係数が大であって効率が
よいものとされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明工法は、上述の従来工法に内在する問題点を解決
するために開発された新規なロールフォーミング工法に
よる、隅角部を避けてシームラインを施した大径角形鋼
管の連続した成形工法にかかり、これによって角形鋼管
の隅角部のＲを小さくできると共に、鋼板の冷間折曲げ
加工に基づく局部の材質」二の劣化を可及的に防止する
ことができる加工法を提供することを目的とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の目的を達成するために、以下に述べる
とおりの各構成要件を具備してなる。

（１）厚肉のコイル状圧延鋼板を巻戻して、または一枚
板鋼板を長手方向に搬送しながら、前記の厚肉鋼板によ
り成形されるべき大径角形鋼板の隅角部相当個所を、そ
れぞれ多段のフォーミングロールを通して折…ロブ成形
し鋼管を形成する工法において、前記鋼板の折曲げ対象
個所のみを、フォーミングロールの直前位置で、あらか
じめ鋼材の軟化温度付近まで局部加熱し、熱間ロール成
形を施すことを特徴とする隅角部を避けてシームライン
を設けるようにしたワンシーム大径角形鋼管のロール成
形工法。

（２）帯状または一枚板鋼板の隅角部相当個所の局部加
熱および略９０°折曲げ加工は、前記鋼板の長手方向中
心線に対して対称位置において同時に、また、鋼板幅方
向外側から内側方向に順次に施されることより成る請求
項（１）記載の大径角形鋼管のロール成形工法。

〔作　　　用〕

厚肉の帯状または一枚板鋼板を、多段のフォーミングロ
ールの間を通して連続的に断面角形の鋼管を成形し、前
記鋼板側縁の長手方向のに伸びる突合わせ端面を仮付は
溶接、または本溶接して鋼管を形成した後、仮付はライ
ンを有する鋼管については管内外面から間部を本溶接し
、同シームラインの品質を検査した後、歪矯正またはロ
ーラを通して最終製品を得るようにしたワンシーム大径
角形鋼管のロール成形工法において、肉厚鋼板の折曲げ
対象個所を前記成形ロールに掛ける直前で、鋼材の軟化
点付近まで局部加熱し、その加熱温度が低下する前に、
成形ロールに掛け、結局、鋼板に熱間折曲げ加工を施す
。前述加熱手段は、鋼板の熱間折曲げに必要な個数、位
置に配置することが望ましく、これによってフォーミン
グロールに掛かる鋼板の折曲げ加工反力を小さくする事
ができ、ロール、軸受および駆動機構、フォーミングロ
ールの段数またはフレーム等の機械的強度を大幅に低下
させ、それだけ設備を小型に設計することができる。な
お、」二連加熱手段に高周波誘導加熱装置を採用すると
きは、その周波数を選択して、鋼板の内側相当部を主と
して局部加熱すれば、折曲げ隅角部の肉やせを防止する
ことができる。

前述鋼板の加熱手段は、高周波、中周波誘導加熱装置ま
たはガス燃焼加熱による加熱装置等を利用する。

同加熱手段は鋼板の片側面または両側面に対応して配置
することができ、また局部加熱であるため、鋼板の加熱
に要するエネルギーは比較的に小さくて済み、前記エネ
ルギー消費が製品コス１〜に占める割合または、それに
基いて増加する角形鋼管の製造コス］・は小さい。

熱間ロール成形による鋼管の隅角部は、プレス機械によ
る冷間折曲げ加工の、それに較べて肉やせが生じ難い」
二に、小さなＲにして折曲げても、それに基づく残留応
力が少なく、反って成形後に靭性と強度が増加するメリ
ットがある。

〔実　施　例〕

以下に、本発明工法を実施するための大径角形鋼管製造
ラインの概略および、その要部であるロールフォーミン
グ装置の構成について説明するが、同ラインについては
本発明の出願当時の当業界における技術レベルに基き各
種の変形例があり得るから、格別の理由を示すことなく
本実施例の具体的構成のみによって本発明の要旨を限定
的に理解すべきではない。

第１図は、本発明工法を実施して、大径角形鋼管を製造
する設備の一例を示す概略配置図で、図において、熱間
圧延コイルは巻戻し、矯正加工されながら左側から搬送
ローラ１によって連続的に繰出されつつ、その両側縁を
幅決め、開先加工機２に掛けられた後、多段に設置され
た本実施例のロールフォーミングライン３（詳細構造は
後述する）を通り、ここで、大径角形鋼管を成形するに
当り、その隅角部を避けて溶接ラインが位置するよう折
曲げた直後、その側縁突合せ部をメタルタッチの状態の
下に、たとえば高周波抵抗溶接を利用した仮付は溶接機
４によって、連続的またはスポット溶接し、断面角形形
状を維持したまま搬送ローラ１に載って移送される中途
で、図示してない切断機によって鋼管の基手方向に直角
に、所定長単位に切断する。

なお、上記の仮付は溶接には、そのほか高周波抵抗溶接
、ＣＯ□・Ａｒガスシールド溶接、サブマージドアーク
溶接等の溶接手段を利用することができる。

前記ラインのスピードは、鋼材の突合わせ部の仮付は工
程もしくはロールフォーミングラインにおける鋼板の隅
角部相当部位の加熱時間によって制約されるにしても比
較的にスピー１ヘアツブすることが可能である。

第一工程による大径角形鋼管の成形は、ここで終了し、
次に、ラインを異にして鋼管の仮付は溶接部に対する本
溶接を行う。

これは厚肉鋼管素材の本溶接のスピードによって、鋼管
の折曲げ成形工程の能率を制約しないように配慮した結
果であって、本溶接を技術的に第一工程ラインの加ニス
ピード並に速くすることができれば、同ライン内に組込
むことは一向に差支えない。

第二工程における鋼管仮付は溶接部の内面溶接５は、も
っばら、その加ニスピードの関係がら第一工程ラインか
ら外れた個所で行われるため、鋼管の長手軸方向に直交
して移動させる搬送手段６によって、第一工程に連結さ
れている。

ここでは、まず鋼管の端面に位置する仮付は溶接部分に
タブを溶接してから鋼管を、その中心軸の回りに１．８
０　’Ｃ回転させて、内面本溶接加工を上向きに施工で
きるようにし、たとえば、サブマージドアーク溶接等を
利用して厚肉鋼板を鋼管内周面から欠陥のないよう丁寧
に溶接する。

第二工程が終了した大径角形鋼管は、前記同様の搬送手
段６によって第三工程である鋼管仮付は溶接部の外面溶
接７ラインに移送され、ここで第二工程同様、鋼管を中
心軸に対し１８０℃回転させて、本溶接部分を上向きに
配置し、サブマージドアーク溶接によって厚肉鋼板を鋼
管の内外面がら完全に溶接する。

第三工程と、搬送手段６によって連結された第四工程矯
正機８ラインでは、ワンシーム（−溶接ライン）大径角
形鋼管の成形工程に起因する内部応力によって必然的に
生じる鋼管の歪を可及的に矯正・除去し、次に図示され
ていない探傷機、溶接検査器等による検査工程をパスし
た製品のみ、最終製品として受領し、暇疵のある製品で
、手直しが可能なものは、それぞれの部処によって、当
該個所が補修され、または、その部分だけ切除・廃棄し
て最終製品とする。

第２図以下は、大径角形鋼管製造設備におけるロールフ
ォーミングラインの技術に関する図を示し、第２図は、
一枚板鋼板からロールフォーミングによって断面角形鋼
管が成形される過程を示すフラワー図であって、実線で
示すものは、たとえば８００　ｎ＋ｍ径の角形鋼管の成
形順序、点線により示した図は４００ｍｍ径の場合の角
形鋼管で、この際、−船釣に大径のものの方が厚い鋼板
が使用されるが、それは板厚が略、１２　ｒｔｒｎ　−
４０１ＴＩｎ、材質はＳＳ／ｌｏ。

１ ５Ｍ５０等が使用される。

同図からみて、角形鋼管の成形は、中心線に対称に開先
加工縁に近い隅角部相当個所から順次、行われることが
明らかである。したがって鋼板の折曲げ加工に基づいて
鋼板に対し、図でＸ軸方向の不均等な力は加わらない。

また、鋼板の隅角部相当個所の折曲げ加工前または加工
中途で、鋼板の一側または両側から、当該個所が軟化す
る程度（約７００〜１０００℃）の局部加熱を施すから
、それだけ、鋼板の折曲げに要するエネルギーが小さく
て済み、そのためフォーミングロール、軸受、フレー１
１．加工段数または、その駆動手段を小型化することが
できる。

第３図は、−１−記鋼板の折曲げ加工を実施するための
ロールフォーミングラインの概略側面図で、各フオーム
に付された番吟は、後述の第５図に示す各フォーミング
ロール段に付した番号と一致する。

第４図は、その平面図を示す。

また第５図は、第３図または第４図における各２ 成形段における鋼板の折１１０ず形状の段階的変化を示
すもので、図に付された番号と各フォーミングロール段
の変形量と対応する。

図中、１は鋼材の搬送ローラ、３は、フォーミングロー
ルライン、４は、鋼板突合わせ部の仮付は溶接機、９は
高周波誘導加熱コイル、］０は折曲げ成形ロール機、１
１．１２は一対のフォーミングロールを示す。前記高周
波誘導コイルは、通常、成形ロール機１０の前段、鋼板
の折曲げ予定個所で前記鋼板の上または下側面に近接し
、かつフォーミングロール段３の適宜個所に分散、設置
しである。

本実施例では成形ロール機１０に対して一段おきに加熱
コイル９を設置し、厚内鋼材が同コイルの近辺を移動す
る時間内で前記鋼材を軟化温度に達する程度に加熱する
と共に、直ちに、これを一対の成形ロール１１．１２の
間に移送して折曲げ、第５図に示す■〜０の形状の折曲
げ工程を順次縁て、断面角形の鋼管に成形した後、鋼材
の突合わせ部を仮付は溶接機４によって仮付は溶接する
。

第５図示における銅板の折曲げ部に一対宛配置したコイ
ル９は、高周波誘導加熱コイルである。

第６図以下第１０図は、ロールフォーミング工程中途に
おける複数個所の位置の主としてフォーミングロール形
状を示すものであって、 第６図は、ロールフォーミング第２段１０−３における
一対のフォーミングロール１１−Ｊ、　＋２−Ｊの形状
を示すもので、同ローラは鋼板の両側縁に近い隅角部相
当個所を折曲げ成形する。下段ローラ１２−３の一側に
は案内板１３を取付け、これによって折曲げ鋼板の側縁
をガイドして、折曲げ加工中、隅角部に肉やせが生じる
のを防止し、かつ成形鋼板のセンターが、ずれないよう
に設計されている。

以下に説明するフォーミングロールも同様であるが、各
一対のロール相互の間隔は、成形する鋼管のサイズに合
わせて調節可能に設けられる。

第７図は、フォーミング第４段１０−３における一対の
フォーミングロール１１−、、、１２−Ｓの形状を示し
、ここでは前述の鋼板両側縁隅角部相当個所を、Ｒを付
けて正確に９０°折曲げ加工する。上段ローラ１１−７
の両件側には、それぞれ案内ローラＩ／１．１４が付設
され、その外周によって折曲げ鋼板の側縁を抑え、鋼板
の折曲げ隅角部のＲを、ローラ形状になしませると共に
、折＋ｌＩロブ加工に基づく鋼板の伸びの発生を防止し
折曲げ鋼板のセンターを確保する。このため鋼板折曲げ
部Ｒに肉やせが生ぜず、また、鋼板の１４部加熱と相俟
って、その板厚に比較してＲを小にすることができるも
のとなる。

第８図は、ロールフォーミンク第７エ程にＪ：；けるフ
ォーミンクロールの形状を示すもので、同成形段は鋼材
のセンターに近い隅角部相当個所の折曲げ工程のＮｏ、
３である為、上段ロールの回転軸と、折曲げ成形済鋼板
の両側縁である突合わせ端面とが互に当接しないように
、上段ロールの径は比較的に大でなければならない。

第９図は、鋼管のロールフォーミング最終工程よりも一
段Ｉ）ｉｌの成形ロールＩＩ−，，，，＋２−、。の形
状を示し、上段ロールは折曲げ鋼板の突合わせ開口部か
ら鋼管内側に伸びたアーム１５の端部に軸支したフォー
ミングロール１１−１８から構成され、前記ロールと折
曲げ鋼材の底部下面を保持する形状を備５ えた下段ロール１２−□。とによって、鋼材のセンター
に近い側の隅角部相当個所が折［１１１４ず加工される
ため、隅角部に肉やせが生しない。勿論、前記隅角部に
付されたＲは、第７図示のフォーミングロール１．１−
６，１２−、、によって折曲げられた隅角部のＲと同一
でなければならない。

第１０図はロールフォーミング装置最終段］０−１゜の
フォーミングロールの構造を示すもので、一対の側面成
形ロール１６、鋼管底辺支持ロールＩ７、対の突合わせ
縁ｌ」違い修正をロール１８．１８によって、成形鋼管
は四周から抑圧成型されて、正確な角形断面、隅角部Ｒ
を具備する鋼管を形成し、その鋼板開先加工縁がメタル
タッチの突合わせ部を構成して、その際、■違い修正ロ
ール１８、＋８により、両端面は互に一平面に構成され
、直ちに次工程の仮付は溶接機のもとに移送される。

以下、既知の大径角形鋼管の製造工程と同一の工程を経
て、完成品が得られる。

」二連のロールフォーミング工程における、その他の作
用および効果については、さきの〔作用〕６ の項で迎入たところと重複するから、説明を省略する。

〔発明の効果〕

本発明工法は、以」―述べたとおりであるから、（１）
従来サイズの大径角形鋼管は勿論、従来の規格を超えた
、極厚肉大径角形鋼管をワンシームまたはツウシームに
よって形成することができ、需要増加が予想される高層
建築物用コラムの成形に対応する］１法を実施すること
がｎＪ能である。

（２）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。

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が期待することができる。

（４）極厚肉鋼板を使用しているにもかかわらず、熱間
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）また、熱間の鋼板折曲げ加工のため、フォーミン
グロールのパワーが小さくて済み、それだけ設備を小型
にでき投資額が小さい。

（６）熱間加工のため、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）鋼管隅角部に肉やせが生じない。

等々、従来の大径角形鋼管の成形工法では期待すること
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、本発明工法を実施する大径角形鋼管の製造設
備のレイアウトの一例を示す平面配置図、第２図は、一
枚板鋼板からロールフォーミングによって角形鋼管を成
形する過程を示すフラワー図。 第３図は、鋼板に折曲げ加工を施すためのロールフォー
ミングラインの概略側面図、第４図は、その平面図、第
５図は、第２図同様に、鋼板の折曲げ形状の晴晴的変化
をロールフォーミングラインと対比して示す図、第６図
以下第１０図は、もっばら、上記ロールフォーミングラ
イン中の適宜成形ロール機におけるフォーミングロール
形状を示す正面図である。 １・・搬送ローラ、　　　　２・・幅決め、開先加工機
、３・・ロールフォーミングライン、 ４・・・仮付は溶接機、　　５・・ＳＦ４管内側溶接機
、６・・搬送手段、　　　　７・・鋼管外側溶接機。 ８・・・大径角形鋼管歪矯正機、 ９・・・高周波誘導加熱コイル、 １０・・・折曲げロール機、　１１．１２・・・折曲げ
ロール、１３．１４・・案内板ないしロール、 １５・・・アーム、　　　　　　１６・・サイドロール
、１７・・底面ロール、　　　１８・・目違い修正ロー
ル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）厚肉のコイル状圧延鋼板を巻戻して、または一枚
   板鋼板を長手方向に搬送しながら、前記の厚肉鋼板によ
   り成形されるべき大径角形鋼板の隅角部相当個所を、そ
   れぞれ多段のフォーミングロールを通して折曲げ成形し
   鋼管を形成する工法において、前記鋼板の折曲げ対象個
   所のみを、フォーミングロールの直前位置で、あらかじ
   め鋼材の軟化温度付近まで局部加熱し、熱間ロール成形
   を施すことを特徴とする隅角部を避けてシームラインを
   設けるようにしたワンシーム大径角形鋼管のロール成形
   工法。
2. （２）帯状または一枚板鋼板の隅角部相当個所の局部加
   熱および略９０゜折曲げ加工は、前記鋼板の長手方向中
   心線に対して対称位置において同時に、また、鋼板幅方
   向外側から内側方向に順次に施されることより成る請求
   項（１）記載の大径角形鋼管のロール成形工法。