JPH04279214A - 円形鋼管を素管とする低降伏比角形鋼管の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築分野などにおいて
、鉄骨構造ビルのコラムなどに使用される低降伏比角形
鋼管の製造方法に関するもので、特に、将来、大型の建
造物あるいは人工地盤用部材として使用されることが期
待される大口径の低降伏比角形鋼管の製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の角形鋼管は、自動車のシャーシや
建造物のトラス構造に用いられる小口径の角形鋼管が主
体であり、６００ｍｍφ以上の大口径鋼管を素管とする
角形鋼管はベンディング・ロールなどで少量製造される
以外はほとんど需要がなかった。しかし、近年、大規模
建造物あるいは大型の架設形人工地盤などが開発され、
大口径の角形鋼管の需要が多く見込まれるようになって
きた。

【０００３】角形鋼管の製造方法としては、電縫鋼管製
造工程で製造する方法など成形ロールで圧延する方法が
ある。またプレスで成形する方法としては、特開昭５５
−１４４３３９号公報に開示されているような方法があ
る。この方法は３つの工程からなり、第一工程で断面菱
形状に成形し、第二工程で素管を９０°回転して同様に
断面菱形状に成形し、第三工程でさらに素管を９０°回
転して四角形断面の角形鋼管に成形するものである。た
だし、実施例は外径１６５．２ｍｍφ、肉厚４．５ｍｍ
を例示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
角形鋼管の製造方法は、ほとんどが小口径の角形鋼管が
対象であり、これらの方法を製造方法がまったく異なる
大口径の角形鋼管に適用することは困難である。すなわ
ち、ベンディング・ロールなどによりその都度角形鋼管
を成形する方法は、少量・多品種生産には向いているが
、大量生産には向いていないという欠点があった。さら
に特開昭５５−１４４３３９号公報に記載の方法は、大
口径管を素管として角形鋼管を成形する上で参考となる
点もあるが、３つの工程を踏み、かつ、断面を菱形に成
形する方法をとっており、大量生産には不向きである。 また、プレスのみではコーナー部のＲの精度や四辺部の
座屈などの問題が生ずる可能性がある。

【０００５】さらに、上記いずれの方法においても角形
鋼管に成形したままでは、特にコーナー部の加工度が大
きく、加工硬化により降伏比が著しく上昇する。近年、
建築構造部材には耐震上、高い塑性変形能を有する低降
伏比化が求められてきており、成形ままの角形鋼管では
その要求に応えられない。本発明は、円形鋼管を素管と
して低降伏比角形鋼管を製造する上で従来の技術的問題
点を克服し、大量かつ品質の確かな低降伏比角形鋼管の
製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、円形鋼
管を素管として角形に成形する方法において、素管を４
００℃以上Ａｃ１　未満の温度に加熱した後、素管の温
度が４００℃以上で管軸を中心としてテーパ傾斜を介し
て４方向へ拡縮するテーパ付ダイスを配した治具を管軸
方向へ往復運動することにより、治具がテーパ傾斜を介
してスライドし前記テーパ付ダイスが円形鋼管の半径方
向へ拡縮して円形鋼管を内面から４方向へ押し拡げるこ
とにより角形への成形を終了することを特徴とする円形
鋼管を素管とする低降伏比角形鋼管の製造方法である。

【０００７】

【作用】図１は本発明における円形鋼管の角形成形機の
鋼管長手方向断面、また図２はその直角方向断面を示す
概略図であり、ａは被加工物、ｂはテーパ付ダイス、ｃ
は治具を示す。テーパ付ダイスｂの形状は素管の材質や
サイズ（外径、肉厚、長さ）などにより異なり、また先
端のＲは角形鋼管のコーナー部Ｒに対する要求に応じて
変える必要がある。通常、先端のＲは素管肉厚の１〜３
倍程度、素管長手方向の平行部長さは３００〜１２００
ｍｍ程度で、図１中に示すテーパ角度θは５５〜８７°
程度である。

【０００８】成形は素管端部から行い、治具を所定の成
形度まで押し込んだ後若干引き戻し、テーパ付ダイスを
素管長手方向に移動させて再び押し治具を所定の成形度
まで押し込むことを繰り返す。このときの成形度は、コ
ーナー部Ｒの確保のため０．５〜３％程度拡管すること
になるが、その結果、四辺部には十分なテンションが加
わり平坦度確保の点でも好ましいものとなる。

【０００９】また、角形への成形の際、素管の溶接ビー
ドが角形鋼管のコーナー部にならないようにすることが
好ましい。この理由は、溶接ビードがコーナー部になっ
た場合に発生する可能性のあるビード割れを避けるため
である。したがって、素管としては、外面溶接ビードを
切削除去したものであればスパイラル鋼管なども用いる
ことができる。また内面溶接ビードを切削除去しても何
ら差し支えない。

【００１０】なお、素管の溶接ビードを内・外面とも切
削除去する場合は、そうすることにより、鋼管の全断面
にわたりほぼ均一な強度となり、四辺部の平坦度の良好
な角形鋼管を得ることができる。この場合、角形鋼管の
コーナー部を任意の位置にすることができ、作業性を著
しく向上できる。本発明は、素管としてＵＯ鋼管をはじ
めスパイラル鋼管などを用いることができるが、ＵＯ鋼
管製造工程の拡管・矯正工程に適用するのが最も好まし
い。

【００１１】このようにして製造した角形鋼管も、成形
ままでは特にコーナー部の加工度が大きく、加工硬化に
より降伏比が著しく上昇してしまう。そこで、本発明で
は素管を４００℃以上Ａｃ１　未満の温度に加熱し、そ
の後成形を４００℃以上で終了することとした。以下こ
の点について説明する。

【００１２】加工硬化は歪（転位）の累積に起因するも
のであり、低降伏比化のためには成形時の温度を高め、
加工により導入される歪（転位）を回復させる必要があ
る。歪（転位）の回復という点では高温ほど効果的であ
るが、加熱温度がＡｃ１　を超えると鋼は変態し母材の
組織・材質そのものが大きく変化してしまうため加熱温
度の上限をＡｃ１　未満の温度とした。一方、低温では
加工歪（転位）の回復効果が小さいため加熱温度の下限
を４００℃とすると同時に、いずれの加熱温度に対して
も成形終了温度を４００℃以上とした。

【００１３】このように温度を高めることにより変形抵
抗も小さくなり、設備・操業上も好ましいものとなる。 なお、加熱後の成形は、その終了温度が４００℃以上を
確保できれば加熱炉内でも加熱炉から抽出してからでも
何ら差し支えない。

【００１４】

【実施例】素管として外径１２４０ｍｍφ、肉厚１２ｍ
ｍ、長さ１２ｍのＵＯ鋼管を用い、本発明法にしたがい
加熱炉で種々の温度に加熱した後、角形鋼管に成形した
。いずれも約２％拡管することによりコーナー部のＲお
よび四辺部の平坦度の良好な１００４ｍｍ角の角形鋼管
が製造できた。

【００１５】加熱温度、成形終了温度と共に角形鋼管コ
ーナー部の引張特性を表１に示す。室温で成形した比較
例１では、加工前の鋼板に比べコーナー部の降伏比が著
しく上昇している。また成形終了温度の低い比較例２で
は、加工歪（転位）の回復が不十分で降伏比は高いまま
である。さらに加熱温度がＡｃ１　を超える比較例３で
は、組織そのものが加工前の組織と変わってしまってお
り、加工前の鋼板と同等の強度・降伏比が確保できてい
ない。これに対して本発明例では、いずれも加工硬化お
よびそれに伴う降伏比の上昇も抑えられ、加工前の母鋼
板とほぼ同等の特性が得られた。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば大径鋼管
から容易に大量に低降伏比角形鋼管を生産することがで
き、今後、大規模建造物あるいは人工地盤用部材として
十分期待に添える製品を供給できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における円形鋼管の角形成形機の鋼管長
手方向断面図である。

【図２】その直角方向断面を示す概略図である。

【符号の説明】

ａ　　被加工物 ｂ　　テーパ付ダイス ｃ　　治具

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　円形鋼管を素管として角形に成形する
   方法において、素管を４００℃以上Ａｃ１　未満の温度
   に加熱した後、素管の温度が４００℃以上で管軸を中心
   としてテーパ傾斜を介して４方向へ拡縮するテーパ付ダ
   イスを配した治具を管軸方向へ往復運動することにより
   、治具がテーパ傾斜を介してスライドし前記テーパ付ダ
   イスが円形鋼管の半径方向へ拡縮して円形鋼管を内面か
   ら４方向へ押し拡げることにより角形への成形を終了す
   ることを特徴とする円形鋼管を素管とする低降伏比角形
   鋼管の製造方法。
2. 【請求項２】　　円形鋼管の外面溶接ビードを切削除去
   した後、素管を角形に成形することを特徴とする請求項
   １記載の円形鋼管を素管とする低降伏比角形鋼管の製造
   方法。
3. 【請求項３】　　円形鋼管の内・外面溶接ビードを切削
   除去した後、素管を角形に成形することを特徴とする請
   求項１記載の円形鋼管を素管とする低降伏比角形鋼管の
   製造方法。