JPH0538518A - 大径角形鋼管の成形工法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 角形鋼管断面のコーナー部分の残留応力を除
去して、靭性を改善すると共に、平板部材質の加工硬化
を回復し、歪み、曲がり、捩れのない、均一で、かつ安
定した材質よりなるシャープなコーナー部を備えた大径
角形鋼管を製造する工法および装置の提供。 【構成】 公知の電縫丸鋼管成形装置、同丸鋼管の加熱
装置に続いて直列に設けた、丸鋼管を角形鋼管に成形す
る際の全加工量の略、70〜80％を施す熱間角形成形ロー
ル装置、熱間加工によつて成形された半成形鋼管の冷却
装置、続いて、冷間で残りの加工量について角形成形を
施すと共に、熱処理に基づく半成形鋼管の歪み、捩じれ
などを自動的に矯正する一方、鋼材の機械的強度を大に
し、かつ、規格どおりの正確な鋼管断面を成形する冷間
角形ロール装置とよりなる大径角形鋼管の成形装置およ
び、その工法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大径角形鋼管の熱的二
段階成形工法および、その装置にかかり、より詳しく
は、帯鋼板または一枚板鋼板を、その長手方向に平行し
て冷間塑性加工により折曲げ、その両側縁継目を突合わ
せ溶接して大径丸鋼管を成形した後、引続いて加熱装置
に装入して前記鋼管を所定温度に均一に加熱し、同鋼管
を複数段よりなる角形成形ロール装置に搬送し、断面を
順次、角形に成形する工程において、前記角形成形ロー
ル装置を熱間成形工程と冷間成形工程とに二分し、熱間
成形工程終了までに角形鋼管成形加工の大方を完了する
とともに、以前に鋼材に加えられた冷間塑性変形、その
他による鋼材の加工硬化、材質の劣化を除去・調質し、
かつ、熱間で加えられた塑性変形による鋼材の材質劣化
を防止する一方、冷間成形工程においては、前記鋼管断
面を規格どおりに成形して鋼材の加工硬化を図り、ま
た、加熱、冷却過程中の温度分布の不均一に基づく鋼管
の歪み、捩れ、曲り等の変形を矯正するようにした、特
に、鋼管コーナー部の加工歪みによる局部材質の靭性の
劣化を改善し、残留応力が殆ど生じていないような、均
一で、高品質な厚肉大径角形鋼管を製造するための、熱
的二段階成形工法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨構造物のコラムとして需要が伸びて
いる厚肉大径角形鋼管の量産方法は、従来、略、次に述
べるような工法が実施されている。 熱間圧延コイルをレベラーに掛けフラットな帯鋼板に
し、その両側縁の幅決めをする。 前記帯鋼板を、ブレークダウン、クラスター、フィン
パススタンド等の加工段を通して直列に搬送し、その
間、該鋼板を順次、冷間塑性変形して、その直角断面を
円形に近い形状に成形し、 あるいは、一枚板鋼板をＵＯプレス成形法により、冷
間塑性変形して円形に近い形状に成形した後、

【０００３】継目を、高周波溶接法または電弧溶接法
など利用して溶接し、丸鋼管を形成する。 前記丸鋼管の溶接熱を徐冷してから、サイザー、スケ
アリングスタンド、タークスヘッド等の冷間加工によっ
て、同鋼管断面を角形に変形し、大径角形鋼管を形成す
る。 上述、公知の成形工法においては、いずれの場合にも鋼
管コーナー部成形のために平坦ないし円弧状曲面の厚肉
鋼板を成形ロールなどを用いた冷間塑性加工により、
略、90゜折曲げる工程が含まれている。なお、厚肉鋼板
に対する冷間の90°折り曲げ加工は、上述のロール成形
による成形工法のみならず、プレス加工によって鋼板を
折り曲げ、平面鋼板から直接的に角形鋼管を形成する場
合にも施される。

【０００４】ところで、厚肉鋼板を冷間で、略、90゜折
曲げ加工をした場合には、前記コーナー部の鋼板断面に
おける中立面を境にして、その外側材には引張り力が、
内側材には圧縮力が働きながら変形が行われるため、当
該個所には所要のＲを施しているにもかかわらず塑性変
形が進み、変形個所、特にコーナー部材質に歪み硬化が
生じて機械的特性が劣化し、当該部分に脆性破壊を生じ
る条件が備わる。たとえば、冷間折曲げ加工に基づく当
該材質の歪み硬化、靭性の低下、高い残留応力などが相
俟って、前記鋼板に対して冬期低温時に施す溶接加工の
際の溶接割れ、溶融亜鉛メッキ施工時の割れ、などが発
生する場合がある。また、これらの割れの存在その他、
母材の微小欠陥に基づき、厚肉鋼板の低温時の使用で大
負荷が働いたとき、同鋼板に脆性破壊が生じるおそれが
ある。

【０００５】この種の大径角形鋼管を柱材として使用す
る鉄骨構造物、建築物等は一般に、一度施工した後は、
長期にわたり自重および構造物に付帯する重量を歪みな
く支承することは勿論、地震、台風等の外力による過酷
な繰返し荷重にも安全に耐えることが要求され、しか
も、これらの柱材は原則的に交換・補修が可能でないと
いった状態で施工されている場合が多い。殊に最近の建
築物は、高層建築が主流を占め、また、各部屋毎に冷暖
房装置を設備するとか、ＯＡ機器、電算機の類が設置さ
れるなど、建物に付帯する設備重量が増加する傾向にあ
るため、益々、厚肉大径角形鋼管を柱材として採用する
ケースが増加する傾向があるので、前記冷間成形厚肉鋼
管の上述のような材質の劣化の問題は、ますます無視す
ることができない状況になっている。

【０００６】このような事情に鑑み、鋼管成形時の厚肉
鋼板の冷間塑性加工に基づく材質の劣化が、改めて問題
視されている。そこで、近来、充分な靭性を備え、残留
応力の少ないコーナー部鋼材を有する高品質の角形鋼管
の提供が需要者層から要望されている。冷間成形の厚肉
大径角形鋼管に内在する、この種の材質的問題点を解決
するために、従来、メーカー側では、 既製の丸鋼管、シームレスパイプなどを、油、ガス等
の化石燃料または電気エネルギーを熱源として加熱し、
これを複数段の角形成形ロールを通して熱間塑性成形に
より、同断面を角形に加工することを提案している。上
記工法によるときは、製品の品質は良好であるが、断面
成形時に鋼管の両端部が中央部に対して大きく変形する
ため材料の歩留りが悪いとか、加熱、冷却時、不均一熱
歪みが生じるのを無視できないとか、鋼管を一本宛加工
するので生産性が低いとかいった問題点がある。また、
鋼管全体を高温加熱するから、焼き鈍ましコストが多く
掛かる。

【０００７】別に、成形済みの大径角形鋼管を焼鈍炉
に入れ、鋼材の残留応力が略、除去されるまで全体的に
加熱し、靭性を改善した後、徐冷する工法も知られてい
る。この場合にも、上記同様の問題点があり得る。 あるいは、熱間圧延コイルをレベラーに掛けて帯鋼板
にし、成形ロールスタンドおよび電弧溶接、高周波溶接
装置などを通し、冷間塑性加工により前記鋼板を丸鋼管
に成形した後、同鋼管をインラインで電気エネルギー、
ガスまたは油等の化石燃料を用いて加熱し、複数段の角
形成形ロール装置を通して鋼管断面を熱間成形した後、
徐冷し、大径角形鋼管を製造する（特願平２−１８０４
９７号参照）。

【０００８】上述、工法は、鋼管加熱時の熱的不均一に
基づく成形断面の不良、特に冷却時における温度分布の
不均一による鋼管の変形が問題であり、これを均一温度
分布にするための温度管理が不可欠で、また、冷却ゾー
ンを充分長く採り、鋼管を徐冷する必要がある。さら
に、成形鋼管を均一徐冷しようとしても丸鋼管と異な
り、角形鋼管では冷却時に、冷媒ガスの熱気流が管コー
ナー部で乱れ、これを均一に冷却することが困難であ
る。そして、一旦、鋼管に変形が生じると、その変形を
矯正することは角形鋼管の場合、難しくなる。また、製
造ライン中に、ガス、油等の化石燃料を使用する加熱炉
を設備する場合は、鋼管の成形スピードが速い（高周波
溶接法を用いて良好な溶接継手を得るためには、ある程
度の溶接スピードが要求されるから）ために、鋼管の内
部応力が完全に解消する鋼材のＡ₃ 変態点温度まで鋼管
を加熱するのに、ラインの中途に200 ｍ〜300 ｍの長さ
の加熱炉を設置するスペースが必要になり、製造ライン
が長大になり過ぎて立地条件の選定が困難になるとか、
設備投資額が予想以上に膨らむおそれがある。

【０００９】加えて、ガス、油等の化石燃料によりを丸
鋼管を加熱すると、熱源を鋼管の内側に入れることがで
きないため、鋼材を均一に加熱することがむずかしく、
温度管理の面で問題があり、これが、鋼管断面の成形不
具合、歪みの発生に関係するので、結局、均一な品質の
製品が得られない場合もあり得る。 一方、電気エネルギーを利用した加熱装置は、加熱の
ためのスペースが小さくて済み、鋼管の均一加熱並びに
加熱温度の管理を徹底できる利点があるものの、極めて
大容量の装置が要り、電力コストが高くかかる上に、立
地条件によっては必要とする大容量の電力の入手が困難
である場合がある。等々の技術的問題点があることが知
られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明工法は、上述し
たような事情を背景にして開発されたもので、鋼管コー
ナー部材質の靱性を改善すると共に、残留応力を許容限
度以下にし、鋼材を均一、かつ、安定化させた高品質の
大径角形鋼管を製造する工法および装置を提供すること
を目的とする。また、本発明工法の別の目的は、従来、
知られているインラインに設備した鋼管加熱炉を用い、
均一な鋼材よりなる角形鋼管を成形する工法および装置
に内在する上述問題点を、可及的に解決する新規な熱的
二段階成形工法および装置を開発することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために、以下に述べるとおりの各構成要件を具
備する。 （１） 帯鋼板または一枚板鋼板を、成形ロールを通し
て円筒状に成形し継目を溶接して形成した丸鋼管を、所
定温度に均一加熱して当該温度が低下しないうちに、複
数段よりなる角形成形ロールに掛けて前記鋼管断面形状
を順次、角形に成形する工法において、複数段よりなる
前記角形成形ロール工程を、熱間（温間を含む）成形工
程と冷間成形工程とに二分すると共に、前記両工程の間
に鋼管冷却ゾーンを設け、熱間成形工程では、丸鋼管断
面を角形鋼管断面形状に成形する全加工量の略、70〜80
％を施した角形鋼管近似の半成形鋼管を形成し、次いで
前記半成形鋼管全体を均一に常温付近の温度まで冷却し
て、冷間成形工程により残りの加工量を施し、角形鋼管
を成形することを特徴とする大径角形鋼管の成形工法。

【００１２】（２） 帯鋼板または一枚板鋼板を、成形
ロールを通して円筒状に成形し継目を溶接して形成する
丸鋼管成形装置、前記丸鋼管全体を所定温度に均一加熱
する加熱炉、前記鋼管断面を順次、角形に成形する複数
段よりなる成形ロール工程が、少なくとも、熱間（温間
を含む）成形工程と冷間成形工程とより成る角形鋼管成
形ロール装置、前記角形鋼管成形ロール装置の中間で、
熱間成形工程と冷間成形工程との間に設置した、鋼管全
体を均一に常温付近の温度まで冷却させる装置とよりな
り、前記熱間成形工程を含む装置は、丸鋼管断面を角形
鋼管断面形状に成形する全加工量の略、70〜80％を施し
て角形鋼管近似断面の半成形鋼管に成形すると共に、冷
間成形工程を含む装置は、前記半成形鋼管に対する残り
の加工量を施して角形断面とすることを特徴とする大径
角形鋼管の成形装置。

【００１３】

【作用】市場に流通している大径角形鋼管について問題
視されている材質的欠陥は、鋼管成形工程中の冷間塑性
変形に基づく厚肉鋼管コーナー部材質の靭性の低下、残
留応力の存在等、局部材質の劣化による構造材の弱体化
である。 （１）上述のような事情に鑑み、本発明では、 丸鋼管を成形した後、同鋼管を角形成形ロール工程に
送り込む前に、丸鋼管全体を熱処理して、Ａ₁ 変態点ま
たはＡ₃ 変態点近くまで均一に加熱することにより、以
前に付与された冷間塑性加工により生じる鋼材の残留応
力、溶接歪みなどを除去する。 前記丸鋼管は、大径で厚肉鋼板よりなり熱容量が大で
あるから、加熱鋼管を成形ロール工程に装入する時点で
は、なお、加熱温度を保持している。

【００１４】前記鋼管温度が低下しないうちに、加熱
鋼管を成形ロール工程に装入することにより、以後の工
程を実質的に熱間成形と同等の塑性加工とすると共に、
厚肉鋼板の90°（に近い）折曲げによる局部材質の劣
化、残留応力の増加を回避し、 その段階での加工量を、丸鋼管断面を角形鋼管断面形
状に成形する全加工量の70〜80％程度として、その直角
断面形状を最終製品断面形状に比べて、若干の加工量
（度）を残した角形近似断面の半成形鋼管に成形し、 その半成形鋼管全体を均一に常温付近の温度まで冷却
してから、

【００１５】前記半成形鋼管を冷間成形ロール工程に
搬入して、残りの若干の加工量を冷間塑性変形によって
成形し、規格断面形状を有する角形鋼管を得ると共に、 前記冷間塑性加工により、前工程の熱間成形中および
加熱、冷却時における不均一温度分布などに基づき同鋼
管に生じた歪み、捩じり、曲がりなどの変形を矯正する
一方、 熱処理により軟化した鋼材に、ある程度の加工硬化を
生じさせ、機械的特性、特に降伏強さを向上させる。

【００１６】（２）これによって、 丸鋼管断面を角形近似断面形にまで形成する工程は、
鋼材の加熱および実質的に熱間塑性加工のもとに施すよ
うにして、鋼管コーナー部を含めて鋼板材質の残留応力
が少なくなるとか、靭性が改善されるとか、溶接加工歪
みが解消する等々の材質改善策を講じ、それ以前の工程
で、冷間において鋼板に加えられた機械的変形などに基
づく悪影響を少なくする。 加熱、熱間塑性加工および（強制）冷却工程を経るこ
とにより、半成形鋼管に生じる各種歪みの総和は、略、
丸鋼管から角形断面鋼管に成形する全体加工量の数％
（たとえば、５％）程度を出ない。 常温付近にまで冷した半成形鋼管を冷間成形ロール工
程に装入し、角形成形の残りの20〜30％程度の加工量を
冷間塑性加工によって施すことにより、鋼管断面を、規
格どおりの形状に成形する。

【００１７】その際、半成形鋼管に生じている熱処理
などに基づく歪み等を、上記冷間加工変形によって自動
的に矯正することができる。 若干量程度の冷間による加工変形により、鋼管素材に
ある程度の加工硬化をもたらし、熱処理によって軟化し
た鋼材質を強化する。 上述成形により、鋼管コーナー部の材質劣化を伴なう
ことなく、また、残留応力は少なく同部をシャープに形
成することができ、鋼管の使い勝手を良好に、見映えを
良好にし、また、同一鋼材を用いた場合、より断面係数
を大にするなど、商品価値を高める。 熱間成形ロール工程と、若干程度の加工量で済む冷間
成形ロール工程とは、成形装置のロール駆動動力が節減
できる。

【００１８】本発明においては、規格長さの既成丸鋼
管端面を、その長手軸方向に連続して仮付け溶接・連結
することにより、連続丸鋼管の場合と同等な処理・加工
を施すことができ、必要な加工・成形後は、前連結継手
部分を切断して単位の角形鋼管とすることができる。 いずれにしても、鋼管を加熱することにより、それ以前
に冷間で鋼板に加えられた機械加工などに基づく鋼管コ
ーナー部鋼材の残留応力を除去し、局部材質の靭性を改
善した後、そのまま熱間で成形して、充分な靭性を保持
し、しかも、残留応力のない半成形鋼管を得ることがで
き、次ぎに、一旦、略、室温付近まで冷し、冷間成形工
程において、再び、若干量の追加加工を施すことによ
り、角形鋼管に生じた歪みを矯正し、また、機械的性
質、すなわち、降伏強さの改善を施して、均一で高品質
な大径角形鋼管を得ることができる。

【００１９】（３）本発明工法、装置では、鋼管全体を
Ａ₃ 変態点まで加熱するのに化石燃料の燃焼加熱のみで
は、前述のとおり長大な加熱炉の設備が必要になって、
生産ラインの立地条件の選択が困難になるおそれがある
ため、設備費および稼動コストが若干高く付くことには
目をつむって、省スペースで、鋼管材周壁のすべてを均
一に、かつ、効率良く、正確に加熱・制御することがで
きる高周波加熱装置をインラインで設備する。

【００２０】ただし、鋼管の加熱手段として、大量に
入手が容易で、比較的にコストの低い化石燃料を利用す
る加熱装置を高周波加熱装置と併用した、いわゆる、複
合加熱手段を採用することを妨げない。しかし、その場
合も、少なくとも鋼管の長手軸方向に直角な断面内にお
いて、鋼管周壁全体および鋼板の内外共、均一温度に加
熱することができるものでなければならない。本発明工
法において、電力を利用した加熱装置と、化石燃料を用
いた加熱炉との複合加熱手段を設備すれば比較的に熱処
理コストを低減することができると共に、それによって
加熱設備スペースの長大化を防止することができるか
ら、立地条件の選択が比較的に容易になる等のメリット
が得られる。 なお、鋼管の加熱手段として、大容量の高周波加熱装
置の設置が困難な場合には、丸鋼管の形成工程と同鋼管
周壁の加熱工程との間のスピードに差を設けても良い。
すなわち、鋼管の加熱手段として、大容量の高周波加熱
装置が必要なのは、丸鋼管成形時の高周波溶接装置の特
性を満足させることにあるから、前述溶接装置のスピー
ドと加熱手段のスピードとを分離すれば、高周波加熱装
置の容量を前記溶接装置のそれとは別個に、ある程度縮
小させることが可能となる。これによって、加工能率が
若干、低下することを免れないとしても、全体的に設備
投資額を大幅に低下させることができる。

【００２１】さらに、成形角形鋼管のコーナー部と平
坦部との材質が同一の機械的性質を有するよう、丸鋼管
の加熱工程においてコーナー予定部を選び重複して加熱
することにより、曲げ塑性加工量の大きいコーナー部の
加熱温度を高める一方、全体加熱の省エネルギー化と生
産性の向上を図ることも可能である。 半成形鋼管の冷却は、自然放冷と強制冷却とを併用す
るとか、搬送鋼管周壁に対し直角方向周辺から均等に噴
霧、放水を施すなどして、鋼管周壁を可及的に均一に冷
却し、歪みの発生を防ぐと共に、鋼管冷却ゾーンを短く
する。ここで冷却装置における鋼管温度は、必ずしも正
しく常温まで低下させることを要しない。また、冷却鋼
管に対し、若干の熱処理歪みの発生を許容するようにし
て、その分、冷却スピードを速め、当該冷却ゾーンのス
ペースを縮小することができる。同装置において常温付
近まで冷却した鋼管は、冷却水によって冷しても、それ
に基づく歪み、曲がり、捩じれなど、発生しない。

【００２２】（４）要するに、本発明工法によれば、鋼
管周壁の四個所の鋼板を、略、90゜折曲げることにより
生じる鋼管コーナー部材質の加工硬化、残留応力、材質
劣化が実用上差支えない程度に除去、改善され、半成形
鋼管素材を、一応、全体的に均一、かつ、安定化する。
または、コーナー部材質の劣化は殆んどないに等しい。
したがって、本発明工法および装置によれば、昨今問題
視されている大径角形鋼管の隅角部塑性変形に基づく鋼
管コーナー部の材質劣化、大きな残留応力の存在などの
欠陥を、完全に除去することができる。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明工法および前記工法を実施す
るための大径角形鋼管の製造ラインの一実施例を図面に
沿って説明するが、右ラインを構成する各工程における
設備の具体的構造は、本出願当時の当業界における公知
技術の範囲内で任意に部分的変形が可能であるから、格
別の理由を示すことなしに、本実施例記載の具体的構造
のみに基づいて、本発明工法の構成要件を限定的に解釈
することは許されない。

【００２４】図１は、本発明工法および同工法を実施す
る大径角形鋼管の成形装置の一実施例ラインを示す概略
ブロック図で、図２は、前記装置の各工程に対応する厚
肉鋼板の成形状態を示すものである。図中、材料の搬送
方向に沿って直線的に、１は、アンコイラーでコイル状
厚肉鋼板11を巻き戻して、これをレベリングに掛け連続
的に巻き取り歪みを矯正して、平面鋼板12を成形する。
２は、鋼板幅決め装置で、前記平面帯鋼板12の両側をト
リミングカッターによって切断し、所要幅に成形する。

【００２５】３は、丸鋼管成形ロール装置で、プリフォ
ーム、ブレークダウンロール、クラスター、フィンパス
ロール、高周波溶接装置４、スクイズロール等より成
り、前記帯鋼板12は、同装置を通過する間に、断面丸の
電縫鋼管14に成形される。前記電縫鋼管14は、高周波誘
導加熱装置に通す前に、断面が真円になるよう整形して
置く。上記丸鋼管14は、直径が565 mmであって、板厚
は、22mmであつた。５は、加熱装置であって、本実施例
では高周波誘導加熱装置よりなり、同装置を通過する鋼
管断面内では、鋼材が、略、均一な温度分布になるよう
に順次、加熱し、加熱装置最終段階での当該加熱温度
は、鋼材の材質に応じて450 ℃〜1050℃の範囲を可とす
る。

【００２６】上記装置が、高周波誘導加熱装置である場
合には、加熱コイルと鋼管表面との距離が、鋼管の周方
向の総てで同一でないと鋼管周面全体を均一温度に加熱
することが困難であるため、前記鋼管を加熱装置に装入
する前に丸鋼管断面を整形して真円にして置かなければ
ならない。鋼材に対する加熱時間の長短にもよるが、よ
り高温加熱の方が冷間塑性変形による鋼材の河口港かお
よび残留応力の除去、靭性の改善について実効がある
が、以下の熱間角形成形における断面形状の形成は若干
温度が低い方が加工し易く、さらに、鋼材表面に対する
肌あれの程度は、より低温加熱のほうが、良好に保持で
きることは当然である。また、熱処理コストも節減でき
る。

【００２７】もし、上記高周波誘導加熱装置に供給する
電力容量が、所用量だけ得られない場合には、化石燃料
を利用する複合加熱手段も採り得るが、別途、電縫管成
形工程のスピードと、後の加熱、角管成形工程および、
冷却工程のスピードとの間に差を設けて、以後の工程を
電縫管成形スピードによる拘束から開放し、それによっ
て、高周波誘導加熱装置の容量を設備可能な程度に縮小
することもできる。６は、熱間角形成形ロールであっ
て、その構成段は、たとえば、丸鋼管から角形鋼管への
最終成形段迄、すなわち、全成形工程が五段より構成さ
れているときは、そのうちの三段より構成され（仮に全
成形工程が十段より構成されているときは、そのうちの
六段より構成されている）、同ロール工程の鋼管に対す
る加工量（度）は、熱間成形ロールを通過した半成形鋼
管16断面形状が、最終製品20断面に比べて、略、20〜30
％程度の加工量を残している。すなわち、丸鋼管断面か
ら角形鋼管断面に成形する加工量の70〜80％程度の加工
量を当該熱間塑性加工によって行う。

【００２８】熱間成形工程に搬入される丸鋼管14は、そ
の前工程において加熱・調質しており、高温のまま成形
ロールに掛けられるから、そこでは熱間塑性変形が行わ
れ、当該角形成形に基づく材質の劣化は生じない。この
ロール成形工程では、鋼管に対し熱間塑性加工が施こさ
れるので加工量の大きさに比べ、駆動動力が少ない。こ
の工程の成形ロールには、加熱鋼管からの熱エネルギー
が絶えず伝導するので、ロール、その他に対する冷却手
段を設備しなければならない。また、当該工程に使用さ
れるロール部材は、ロール疵などが生じ易く、耐用時間
が比較的に短いから、ロール交換作業、調整作業等の管
理が容易である構造を設備をする。

【００２９】７は、鋼管の冷却装置で、このゾーンでは
加工された半成形鋼管を、同一断面内では、略、均等
に、順次、長手軸方向に向かって素早く冷却することが
求められている。同ゾーンにおいて、熱間成形および冷
却装置の熱制御から外れた不均一な温度分布によって、
鋼管の軸方向の曲がり、断面形状の歪み、板厚方向に対
する凹み、ゆがみ等が生じるとしても、その大きさは上
記全加工量の略、５％程度以下と見てよい。また、冷却
ゾーンにおける鋼管の冷却スピードは、略、上述程度の
鋼材の変形を許容することを前提とし、結局、その鋼管
温度を、略、室温近くまで冷やす。この段階において、
鋼管素材は全体として、母材に近い靭性を維持し残留応
力は殆どない状態を保持している。

【００３０】８は、鋼管の冷間成形ロールで、二段より
なり（あるいは三段でも可）、ここにおける鋼管断面に
対する加工量は、さきに述べたように、略、残りの20〜
30％程度である。勿論、その際は、10％を超えるか超え
ない程度の加工量であっても、これを排除するものでは
ない。要するに、冷間成形によって、再度鋼材、特にコ
ーナー部材質の劣化が目立って生じない程度である必要
がある。この冷間加工によって、鋼管断面形状を規格ど
おりの形状にに成形し、コーナー材質の劣化を招くこと
なく、当該部分をシャープに、たとえば、略、Ｒ＜（２
〜２．５）×ｔに成形する。ただし、Ｒ＝外側曲率半
径、ｔ＝鋼管素材の板厚 かつ、冷却によって生じた角形鋼管の捩じれ、断面変
形、曲がりを矯正する。同工程における加工量は、前記
歪発生量をオーバーするものであるが、その冷間成形に
より、再度、鋼管材質の劣化を招くことはないし、ま
た、そうなるまでの加工量は要求しない。さらに、熱処
理により軟化した鋼材の機械的強度、特に降伏点強さを
高める。

【００３１】９は、切断機であって、走間切断機構を備
え、連続成形される厚肉大径角形鋼管の搬送スピードに
合わせてミーリングを移動させながら、前記成形鋼管を
長手軸方向規格長毎に切断して、単位の製品20とする。
10は、製品搬出テーブルであって、前記規格長鋼管を収
容、保管する。要すれば、角形鋼管の溶接継手、その他
の部分の探傷検査、歪矯正検査などを行った後、製品を
市場に出荷する。

【００３２】図２中、11は、熱間圧延コイル、12は、平
面を構成する厚肉帯鋼板、14は、丸鋼管断面、16は、熱
間塑性加工により成形された角形断面近似鋼管、18は、
冷間加工による最終角形鋼管断面で、その大きさは、た
とえば、450 mmスクエァーである。20は、同型の製品を
示している。以上のとおりであって、本実施例におけ
る、その他の作用、効果の詳細は、さきに述べた（作
用）の項に詳説したとおりであるから、省略する。

【００３３】

【発明の効果】本発明工法および装置は、以上述べたと
おりであるので、 （１）冷間塑性加工により成形されている従来の大径角
形鋼管において問題視されている厚肉鋼管材質の加工硬
化、各コーナー部材質の、特に靭性の劣化を改善し、ま
た、局部鋼材に生じた残留応力を除去して許容量以下に
すると共に、全体的に高品質の大径角形鋼管を形成でき
る。 （２）最終段で若干量の冷間成形加工を施すことによ
り、材質の劣化を伴なうことなくコーナー部を可及的に
シャープにした角形鋼管を成形して、使い勝手を良好に
し、商品の見映えを良くする一方、同一鋼材を用いて、
より丈夫で商品価値の高い、かつ、品質の良い鋼管を提
供する。

【００３４】（３）20〜30％程度の最終段の冷間加工量
によって、半成形鋼管に生じた歪を矯正すると共に、鋼
材を加工硬化させ、その機械的強度を高める。 （４）その他、前述（作用）の項において述べた各効果
を奏する。 等々、従来、公知の工法および装置には期待することが
できない、格別の作用、効果を奏するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明工法を実施する大径角形鋼管成形装置の
一実施例ラインのブロック図。

【図２】前記装置中の各工程に対応する鋼管、鋼材の断
面形状図。

【符号の説明】

１ アンコイラー ２ 鋼板幅決め装置 ３ 丸鋼管成形ロール ４ 高周波溶接装置 ５ 加熱装置 ６ 熱間角形成形ロール ７ 冷却装置 ８ 角形冷間成形ロール ９ 切断機 10 製品搬出テーブル 11 熱間圧延コイル 12 帯鋼板 14 丸鋼管 16 半成形角形近似鋼管 18 角形成形鋼管 20 製品。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯鋼板または一枚板鋼板を、成形ロール
   を通して円筒状に成形し継目を溶接して形成した丸鋼管
   を、所定温度に均一加熱して当該温度が低下しないうち
   に、複数段よりなる角形成形ロールに掛けて前記鋼管断
   面形状を順次、角形に成形する工法において、複数段よ
   りなる前記角形成形ロール工程を、熱間（温間を含む）
   成形工程と冷間成形工程とに二分すると共に、前記両工
   程の間に鋼管冷却ゾーンを設け、熱間成形工程では、丸
   鋼管断面を角形鋼管断面形状に成形する全加工量の略、
   70〜80％を施した角形鋼管近似の半成形鋼管を形成し、
   次いで、前記半成形鋼管全体を均一に常温付近の温度ま
   で冷却して、冷間成形工程により残りの加工量を施し、
   角形鋼管を成形することを特徴とする大径角形鋼管の成
   形工法。
2. 【請求項２】 帯鋼板または一枚板鋼板を、成形ロール
   を通して円筒状に成形し継目を溶接して形成する丸鋼管
   成形装置、前記丸鋼管全体を所定温度に均一加熱する加
   熱炉、前記鋼管断面を順次、角形に成形する複数段より
   なる成形ロール工程が、少なくとも、熱間（温間を含
   む）成形工程と冷間成形工程とより成る角形鋼管成形ロ
   ール装置、前記角形鋼管成形ロール装置の中間で、熱間
   成形工程と冷間成形工程との間に設置した、鋼管全体を
   均一に常温付近の温度まで冷却させる装置とよりなり、
   前記熱間成形工程を含む装置は、丸鋼管断面を角形鋼管
   断面形状に成形する全加工量の略、70〜80％を施して角
   形鋼管近似断面の半成形鋼管に成形すると共に、冷間成
   形工程を含む装置は、前記半成形鋼管に対する残りの加
   工量を施して角形断面とすることを特徴とする大径角形
   鋼管の成形装置。