JPH08164425A - 角鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロール成形方式による角鋼管の製造方法にお
いて、低コストで角鋼管の切口変形を低減すること。 【構成】 複数段の角形成形スタンドを用いて、丸鋼管
を各スタンドのロールにより角形成形する角鋼管の製造
方法において、角形成形スタンドの各スタンドにおける
下記式にて定義される径圧下率を、１スタンド当り20％
以下として角形成形するようにしたものである。 第ｉスタンドの径圧下率：ｄｈｉ 【数４】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロール成形方式による角
鋼管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】角鋼管の製造方法の一つであるロール成
形方式は、素材としての鋼帯を複数段の丸形成形ロール
に通してオープンパイプ状に成形し、このオープンパイ
プの両エッジを電縫溶接して丸鋼管とし、更に、この丸
鋼管を複数段の角形成形ロール（図４のリシェーピング
スタンドＲ１〜Ｒ４）に通して角形成形し、角鋼管を得
るものである。

【０００３】然るに、ロール成形方式により製造された
角鋼管を切断すると、図１に示す如く、成形方向に沿っ
て特に切断位置の下流側で、切口の辺部が外方に凸状に
ふくらむ開口変形の現象を生ずる。

【０００４】このような切口変形は角鋼管の寸法精度を
悪化するものであり、角鋼管を建築用部材として用いる
場合、その加工、組立の工程で、本来角鋼管の高寸法精
度を前提として採用される自動溶接が不可能となり、手
動溶接等を余儀なくされ、生産能率が低下する。また、
２本の角鋼管を接続するとき、両角鋼管の突き合わせ部
の内面に裏当金を設けるとき、上述の切口変形は管内面
と裏当金との間に間隙を発生させるものとなり、接続強
度を低下させる。また、角鋼管の辺部が上述の切口変形
で外方に凸状にふくらむことにより、管コーナー部内面
に高い残留引張応力を生じ、冬期低温時に施す溶接加工
に伴う割れ、溶融亜鉛めっき施工時の割れ等を生ずる場
合があり、建築用部材としての性能確保に困難がある。

【０００５】そこで従来、角鋼管の切口変形の原因と考
えられる残留応力を低減する方法として、例えば特開平
5-23738 号公報に記載の如く、角形成形工程の一部又は
全部を熱間成形するもの、或いは特開平5-146821号公報
に記載の如く、角形成形後の管を全面加熱し、ＳＲ（ス
トレスレリーフ）するものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
では、角鋼管の切口変形の原因と考えられる残留応力を
低減すべく、管を熱間成形もしくは熱処理するものであ
り、重油、ガス等の燃料或いは電力を使用するにせよ、
加熱エネルギを必要として高コストとなる。また、ＳＲ
に対してオフラインの加熱炉を使用する場合には生産性
の低下を招き更に一層の高コストになる。

【０００７】本発明は、ロール成形方式による角鋼管の
製造方法において、低コストで角鋼管の切口変形を低減
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数段の角形
成形スタンドを用いて、丸鋼管を各スタンドのロールに
より角形成形する角鋼管の製造方法において、角形成形
スタンドの各スタンドにおける下記式にて定義される径
圧下率を、１スタンド当り20％以下として角形成形する
ようにしたものである。

【０００９】第ｉスタンドの径圧下率：ｄｈｉ

【数２】

【００１０】

【作用】本発明者らは角鋼管の切口変形の原因を調査
し、以下の知見を得た。角鋼管の切口変形の発生原因は
図１に示す通りである。即ち、ロール成形される材料の
ロールへの巻き付きによって生じた管長手方向の曲げひ
ずみ（板厚の内面で引張、外面で圧縮）が、ロール成形
終了後に材料が直線的形状へもどるときに板厚の内面で
圧縮、外面で引張の曲げ残留応力となる。その後、管の
切断によってその残留応力が解放されると切口がロール
への巻き付きと同じ形状に、即ち辺部が長手方向で下に
凸に曲がるためである。従って、製品辺長Ｄが大きいほ
ど、製品板厚ｔが小さいほど、また製品の降伏強度が高
いほど、切口変形は大きくなる傾向がある。

【００１１】そこで本発明者らは切口変形を低減するた
め、切口変形に及ぼす径圧下率の影響について調査研究
を行なった結果、角形成形スタンドの各スタンドにおけ
る径圧下率のうちの最大径圧下率が20％以下であれば切
口変形の低減に有効であることを見出し、本発明の成立
に至った。

【００１２】図３に４スタンドで角形成形を行なう場合
の径圧下率の定義を示す。丸鋼管径をＤ、角鋼管径を
Ｈ、第ｉスタンド出側管径をｈi 、第i-1 スタンド出側
管径をｈi-1 とするとき、第ｉスタンドの径圧下率ｄｈ
ｉは、下記式にて定義される。

【数３】

【００１３】然るに、角形成形スタンドのロールによる
角形成形では、図２（Ａ）に示すように、径圧下率が大
きい場合には材料のロールの巻き付きがきつく、即ち材
料の曲率半径Ｒ１がロール半径に近づくので管長手方向
曲げひずみΔεＬ１が大きくなる。逆に、図２（Ｂ）に
示すように、径圧下率が小さい場合には材料のロールへ
の巻き付きがゆるく、即ち材料の曲率半径Ｒ２がロール
半径に比べて大きいので管長手方向曲げひずみΔεＬ２
は小さい。更に管長手方向曲げひずみが大きいほど切口
変形の原因となる管長手方向の残留応力は大きくなる。
従って切口変形の大きさは角形成形での径圧下率に依存
することになる。

【００１４】表１は、３スタンド（Ｒ１〜Ｒ３）〜７ス
タンド（Ｒ１〜Ｒ７）の各種角形成形スタンドを用いた
実験結果を示す。表１では、各角形成形スタンド毎に、
当該角形成形スタンドを構成する各スタンドの径圧下率
のうちの最大値（最大径圧下率）と、切口変形量及び切
口変形率を示してある。図４に、表１で得た最大径圧下
率と切口変形率の関係を示す。最大径圧下率が小さいほ
ど切口変形も小さくなっているが、特に最大径圧下率が
20％以下では切口変形が通常の半分以下に減少しており
切口変形の低減効果が顕著である。

【表１】

【００１５】切口変形量が角形成形スタンドの各スタン
ドにおいて付与された径圧下率のうちの最大の径圧下率
のみによって決まり、径圧下率の履歴に依存しない理由
は、あるスタンドである量の管長手方向曲げの塑性変形
を受けた材料はそれ以降のスタンドでそのスタンドを越
える曲げの塑性変形を受けない限り残留応力の大きさは
変化しないためである。

【００１６】

【実施例】図１は角鋼管の切口変形発生機構を示す模式
図、図２は角形成形の径圧下率と管長手方向曲げひずみ
の関係を示す模式図、図３は径圧下率の定義を示す模式
図、図４は最大径圧下率と切口変形率の関係を示す線
図、図５は本発明の一実施例における丸鋼管成形過程を
示す模式図、図６は本発明の一実施例における角鋼管成
形過程を示す模式図、図７は本発明範囲を示す模式図で
ある。

【００１７】図５は、丸鋼管成形過程であり、丸形成形
ロール群によりオープンパイプ状に丸形成形されたオー
プンパイプ１Ａを、丸形成形ロール群の最終ロールであ
るフィンパスロール１１に通した後、オープンパイプ１
Ａの両エッジ部に２個のコンタクトチップ１２を接触さ
せて高周波電流を流し、これによって加熱されたエッジ
をスクイズロール１３によって加圧溶接（電縫溶接）
し、丸形電縫鋼管（丸鋼管１Ｂ）を得るものである。そ
して、この丸鋼管１Ｂの溶接ビードは、外面ビード切削
バイト１４及び内面ビード切削バイト（不図示）により
切削除去される。

【００１８】そして、丸鋼管１Ｂは引き続き図６の角形
成形ロール群に通されて角形成形され、角鋼管２とな
る。図６において、１６は丸鋼管１Ｂのためのサイジン
グロール、１７Ａ〜１７Ｄ…は角鋼管２を角形成形する
ためのリシェーピングロールである。

【００１９】然るに、本実施例では、角形成形スタンド
による角形成形工程において、図３で定義した如くの、
各スタンド（Ｒ１〜Ｒ４…）の径圧下率を、１スタンド
当り20％以下として、角形成形するものとした。図７
は、５スタンドの例、６スタンドの例−１、６スタンド
の例−２により、本発明範囲（各スタンドの径圧下率）
を示す模式図である。

【００２０】本発明者は、各種寸法の角鋼管の製造に際
し、各スタンド（Ｒ１〜Ｒ６）の径圧下率を変更し、全
スタンドの径圧下率のうちの最大値（最大径圧下率）
と、切口変形量を調査し、表２を得た。

【００２１】表２によれば、本発明方法により、切口変
形の格段に小さい角鋼管を製造できることが認められ
る。

【表２】

【００２２】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
たが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明は四
角鋼管に限らず、三角、五角等の如何なる角鋼管にも適
用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ロール成
形方式による角鋼管の製造方法において、低コストで角
鋼管の切口変形を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は角鋼管の切口変形発生機構を示す模式図
である。

【図２】図２は角形成形の径圧下率と管長手方向曲げひ
ずみの関係を示す模式図である。

【図３】図３は径圧下率の定義を示す模式図である。

【図４】図４は最大径圧下率と切口変形率の関係を示す
線図である。

【図５】図５は本発明の一実施例における丸鋼管成形過
程を示す模式図である。

【図６】図６は本発明の一実施例における角鋼管成形過
程を示す模式図である。

【図７】図７は本発明範囲を示す模式図である。

【符号の説明】

Ｒ１〜Ｒ４ 角形成形スタンド １Ｂ 丸鋼管 ２ 角鋼管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数段の角形成形スタンドを用いて、丸
   鋼管を各スタンドのロールにより角形成形する角鋼管の
   製造方法において、 角形成形スタンドの各スタンドにおける下記式にて定義
   される径圧下率を、１スタンド当り20％以下として角形
   成形することを特徴とする角鋼管の製造方法。 第ｉスタンドの径圧下率：ｄｈｉ 【数１】