JPH09103821A - 角形鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 丸形鋼管を原管とする製造方法において、角
形鋼管成形機で熱間成形して取り出した角形鋼管の先端
部や後端部は完全に成形されず、かなりの長さ（300〜4
00mm ）に亘って変形しているために、先端部や後端部
を切断除去しており、歩留まりが悪い。 【解決手段】 原管４を角形鋼管成形装置22にて冷間成
形することで、最終製品６の幅寸法Ｗよりも広い幅寸法
Ｗ₁ の多角中空鋼管５を形成する。多角中空鋼管５を、
加熱炉27において高温加熱したのち、角形鋼管成形機2
8，30にて絞りながら熱間成形することで、先端部から
後端部まで十分に成形した所定寸法の角形鋼管６を製造
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば建築用の
柱材に使用される正方体形状や直方体形状などの大径の
角形鋼管を製造する際に使用される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、建築用の柱材などに使用される大
径の角形鋼管は、たとえば特公昭58−13245 号公報に見
られる製造方法で得られていた。すなわち、この従来方
法は、一枚の厚肉鋼板を長さ方向に移送して両側の開先
加工を行ったのち、プレスにて、角形鋼管の四隅に相当
する部分を曲げ加工して角形鋼管近似の形状に成形し、
次いで近似角形鋼管を複数段の成形ロールに通して角形
鋼管形状に成形しつつ、開先突き合わせ面を順次仮付け
溶接し、そして開先部の内外面を自動溶接によって溶接
したのち、歪み取りを行うことで、大径の角形鋼管を得
ている。

【０００３】しかし、上記した冷間成形により製造され
た角形鋼管は、角部およびシーム溶接部の硬さが平板部
（母材）に比べてかなり高い値となるため、角部および
シーム溶接部の降伏強さが増大し、延性の低下をきたす
ことになり、以て機械的性質が不均一で残留応力が発生
していることから、切削加工などを容易に行えない。

【０００４】そこで最近では、大径の角形鋼管に見合う
所定の径、板厚、長さの丸形鋼管を原管として、この原
管を加熱炉で加熱し、次いで加熱した原管を丸形鋼管成
形ミルで熱間成形して精製原管とし、そして精製原管を
角形鋼管成形ミルで熱間成形して角形鋼管を製造するこ
とが提供されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の丸形鋼
管を原管とする製造方法において、角形鋼管成形ミルで
熱間成形して取り出される角形鋼管の先端部や後端部は
完全に成形されず、かなりの長さ（300〜400mm ）に亘
って変形されている。すなわち、角形鋼管の先端部は各
辺（四辺）が凹み状に変形され、また後端部は各辺が膨
らみ状に変形されている。このために、先端部や後端部
は切断除去されており、この切断除去される部分が長い
ことから歩留まりが悪いものになる。

【０００６】そこで本発明の請求項１の発明は、原管か
らの熱間成形方式でありながら、歩留りを良くし得る角
形鋼管の製造方法を提供することを目的としたものであ
る。また請求項２記載の発明は、角部（コーナ部）の曲
率半径（アール）を、無理なく所定にし得る角形鋼管の
製造方法を提供することを目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の請求項１記載の角形鋼管の製造方法
は、円形状の原管を角形鋼管成形装置により冷間成形し
て、最終製品寸法よりも幅寸法の広い多角中空鋼管を形
成し、この多角中空鋼管を、加熱炉にて加熱したのち、
角形鋼管成形機により絞りながら熱間成形して角形鋼管
を得ることを特徴としたものである。

【０００８】ここでは、主として大径の角形鋼管を製造
するが、これは中径や小径の角形鋼管も同様に製造し得
る。したがって請求項１の発明によると、原管を角形鋼
管成形装置にて冷間成形することで、最終製品の寸法よ
りも幅寸法の広い多角中空鋼管を形成し得る。そして多
角中空鋼管を、加熱炉において高温加熱したのち、角形
鋼管成形機において絞りながら熱間成形することで、先
端部から後端部まで十分に成形した所定寸法の角形鋼管
を製造し得る。

【０００９】また本発明の請求項２記載の角形鋼管の製
造方法は、円形状の原管を角形鋼管成形装置により冷間
成形して、最終製品よりも、幅寸法が広くかつ角部の曲
率半径が大きい多角中空鋼管を形成し、この多角中空鋼
管を加熱炉にて加熱したのち、角形鋼管成形機により、
幅寸法ならびに角部の曲率半径を絞りながら熱間成形し
て角形鋼管を得ることを特徴としたものである。

【００１０】したがって請求項２の発明によると、角形
鋼管成形装置により、角部の曲率半径が四角形鋼管（最
終製品）の角部の曲率半径よりも大きく成形すること
で、原管から多角中空鋼管への冷間成形を無理なく容易
に行える。また高温加熱により、その材質（分子配列）
が元に戻っている多角中空鋼管を、幅寸法を狭くかつ角
部の曲率半径を小さくするように、熱間で絞り成形する
ことで、材質を変えることなく断面係数の高い最終製
品、すなわち四角形鋼管が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図
１、図２に基づいて説明する。たとえば大径の四角形鋼
管を製造するに当たり、この四角形鋼管（最終製品）に
見合う所定の板厚、長さの素材、すなわち鋼板１が、コ
イル（ロール）状で準備される。この鋼板１は、ピンチ
ローラなどからなる巻き戻し装置10により巻き戻された
のち、レベリング装置11により平らに矯正される。そし
て鋼板１の巻き戻し先端部分のみ切断装置12により切断
除去される。

【００１２】前述したように巻き戻されて連続移動され
る鋼板１は、トリミング装置13により両側部分が切断除
去され、以て四角形鋼管の展開した幅寸法よりも広い寸
法幅にされる。次いで鋼板１は、プリフォーム装置14に
よって緩やかなＲ状に成形されたのち、ブレークダウン
装置15によって徐々に成形され、以てＵ字状に成形され
る。

【００１３】このＵ字状の鋼板１は、クラスター装置16
において、その上部の一対の垂直板部分が内側へと曲げ
成形される。そしてフィンパス装置17によって徐々に円
管状に成形され、以て一対の側縁間が当接された円形中
空状鋼管２がプレス成形される。この円形中空状鋼管２
は高周波抵抗溶接機18に入り、加熱による溶融方式の溶
接が施工されたのち、切削装置19により外面ビートが切
削され、以てシーム溶接部３を有する円形状の中空鋼管
（原管）４が製作される。

【００１４】このようにして製作された中空鋼管４は、
複数台（二台）のサイザー装置20に入り、複数のつづみ
形ロール21などを介して真円に近づくように成形（矯
正）される。引き続いて中空鋼管４は、角形鋼管成形装
置（スケアリング機）22に搬入される。この角形鋼管成
形装置22は複数台（五台）であって、それぞれ複数のつ
づみ形ロール23などを介して冷間成形が徐々に行われ、
以て四角形状の多角中空鋼管５が成形される。

【００１５】その際に多角中空鋼管５は、最終の四角形
鋼管を得たとき、シーム溶接部３を常に平板部の中央付
近に存在させる位置となるように冷間成形される。そし
て冷間成形された多角中空鋼管５は、前述したように四
角形鋼管の展開した幅寸法よりも広い寸法幅の鋼板１が
使用されていることから、その各平板部５Ａの幅寸法Ｗ
₁ は最終製品（後述する。）の平板部の幅寸法よりも広
い寸法となる。この多角中空鋼管５は、曲げ矯正装置
（タークスヘッド）24において曲がりが直されたのち、
ミーリング方式の走行切断装置25によって所定の長さに
切断される。

【００１６】このようにして製作された多角中空鋼管５
は、引き続いて直接に、または別の場所にストレージさ
れたのち運搬されて、搬入床26上に渡される。ここで搬
入床26はコンベヤ形式であって、複数本の多角中空鋼管
５を平行させて支持し、そして長さ方向に対して横方向
へと搬送させる。搬入床26の終端部に搬送された多角中
空鋼管５は、加熱炉27に搬入されて長さ方向に搬送さ
れ、その搬送中に、Ａ₃変態点以上に高温加熱Ａされ
る。

【００１７】所定の温度に加熱された多角中空鋼管５
は、加熱炉27から搬出され、そして前段角形鋼管成形機
28に搬入される。この前段角形鋼管成形機28では、複数
のつづみ形ロール29などを介して熱間成形（成形温度、
Ａ₃ 変態点以上）を行うもので、多角中空鋼管５に対し
て前段の絞り成形が行われる。次いで多角中空鋼管５
は、後段角形鋼管成形機30に搬入される。この後段角形
鋼管成形機30では、複数の平形ロール31などを介して熱
間成形（成形温度、Ａ₃ 変態点以上）を行うもので、多
角中空鋼管５に対して後段（最終段）の絞り成形が行わ
れ、以て所定寸法の大径の四角形鋼管（角形鋼管）６が
熱間成形される。

【００１８】この四角形鋼管６は最終製品であって、そ
の平板部６Ａの幅寸法Ｗは二段（複数段）の絞り成形に
よって、前述した多角中空鋼管５の平板部５Ａの幅寸法
Ｗ₁に対して狭く、すなわちＷ＜Ｗ₁ となる。そして熱
間の絞り成形によって、四角形鋼管６の先端部から後端
部まで完全またはほぼ完全に成形されることになり、し
たがって後工程における先端部や後端部の切断除去は、
不要にまたは短い寸法で行われ、歩留まりが良いものに
なる。また熱間成形直後の四角形鋼管６は、各平板部６
Ａが直状面となり、そして角部のＲはシャープとなっ
て、断面係数が高くなる。

【００１９】なお前後の角形鋼管成形機28，30の周辺
で、必要する箇所（前段角形鋼管成形機28の前、両角形
鋼管成形機28，30の間、後段角形鋼管成形機30の後など
の単数箇所または複数箇所）には、必要とする数のデス
ケーラー装置32が設けられている。このデスケーラー装
置32は、四角形鋼管６などに対して水圧をかけた水を噴
射するもので、この水噴射によりミルスケールなどを除
去し、表面肌を良くし得る。

【００２０】次いで熱間成形された四角形鋼管６は冷却
床33に受け取られる。この冷却床33はコンベヤ形式であ
って、複数本の四角形鋼管６を平行させて支持し、そし
て長さ方向に対して横方向へと搬送させる。この冷却床
33での搬送中に、四角形鋼管６は空冷形式で放熱Ｂ、す
なわち徐冷される。

【００２１】冷却床33での四角形鋼管６群の搬送は、隣
接した四角形鋼管６の間を離した状態で、または隣接し
た四角形鋼管６どうしを接触させ両側よりクランプした
状態で行われる。これにより四角形鋼管６は、同じ雰囲
気温度下で徐冷されることになり、以て冷却時の曲がり
を少なくし得る。冷却床33の終端に達した四角形鋼管６
は、図示していない先端切断装置、後端切断装置、洗浄
装置、防錆装置へと搬送され、それぞれで処理されたの
ち、製品としてストレージされる。

【００２２】上記した実施の形態では、中空鋼管４から
多角中空鋼管５への冷間成形を、一段の角形鋼管成形装
置22により行っているが、これは複数段の角形鋼管成形
装置22により行ってもよい。また上記した実施の形態で
は、前段角形鋼管成形機28と後段角形鋼管成形機30とに
より、前後二段で絞りながら熱間成形しているが、これ
は一方のみにより絞りながら熱間成形してもよく、また
二段以上の多数段で絞りながら熱間成形してもよい。

【００２３】上記した実施の形態では、大径の四角形鋼
管６を製造しているが、これは中径や小径の四角形鋼管
６も同様に製造し得るものである。また上記した実施の
形態では断面で正四角形の四角形鋼管６を製造している
が、これは断面で長方形の四角形鋼管６も同様に製造し
得るものである。さらに両角形鋼管成形機28，30のロー
ラ配置を変更するなどして、五角形鋼管や六角形鋼管な
ど多角形鋼管の熱間成形を行えるものである。

【００２４】上記した実施の形態では、一箇所が開放さ
れた円形中空状鋼管２に対して溶接施工することで中空
鋼管４を成形しているが、これは一対の断面半円状部材
（複数の分割円弧状部材）を合わせ、二箇所（複数箇
所）にシーム溶接部３が存在するように溶接施工するこ
とで、中空鋼管４を成形してもよい。

【００２５】次に、本発明の別の実施の形態を図３に基
づいて説明する。サイザー装置20においてつづみ形ロー
ル21などを介して真円に近づくように成形（矯正）され
た中空鋼管４は、角形鋼管成形装置22に搬入されて、複
数のつづみ形ロール23などを介して冷間成形が徐々に行
われ、以て四角形状の多角中空鋼管５が成形される。

【００２６】その際に、多角中空鋼管５は、トリミング
装置13による両側部分の切断除去時において、四角形鋼
管の展開した幅寸法よりも広い寸法幅の鋼板１としてい
ることから、その各平板部５Ａの幅寸法Ｗ₁ は最終製品
の平板部の幅寸法よりも広い寸法に成形され、また角部
５Ｂの曲率半径Ｒ₁ は最終製品の角部の曲率半径よりも
大きく成形される。

【００２７】このようにして製作された多角中空鋼管５
は、加熱炉27において長さ方向に搬送されて、その搬送
中に高温加熱Ａされる。そして多角中空鋼管５は、前段
角形鋼管成形機28に搬入されて、複数のつづみ形ロール
29などを介して熱間成形（成形温度、Ａ₃ 変態点以
上）、すなわち前段の絞り成形が行われ、次いでデスケ
ーラー装置32による水圧をかけた水噴射によりミルスケ
ールなどが除去されたのち、後段角形鋼管成形機30に搬
入されて、複数の平形ロール31などを介して熱間成形
（成形温度、Ａ₃ 変態点以上）、すなわち後段（最終
段）の絞り成形が行われる。

【００２８】このように多角中空鋼管５に対して、前段
角形鋼管成形機28や後段角形鋼管成形機30による複数段
の絞り成形（または単数段の絞り成形）を行うことによ
り、最終製品である四角形鋼管６を製作し得る。その際
に、前述した絞り成形によって、四角形鋼管６における
平板部６Ａの幅寸法Ｗは、多角中空鋼管５の幅寸法Ｗ ₁
に対して狭く、すなわちＷ＜Ｗ₁ となるように成形さ
れ、また角部６Ｂの曲率半径Ｒは、多角中空鋼管５の角
部５Ｂの曲率半径Ｒ₁ に対して小さく、すなわちＲ＜Ｒ
₁ となるように成形される。

【００２９】前述したように、角形鋼管成形装置22によ
り、角部５Ｂの曲率半径Ｒ₁ が四角形鋼管（最終製品）
６の角部６Ｂの曲率半径Ｒよりも大きい寸法に成形され
ることで、中空鋼管４から多角中空鋼管５への冷間成形
を無理なく容易に行える。また高温加熱Ａにより、その
材質（分子配列）が元に戻っている多角中空鋼管５を、
幅寸法Ｗを狭くかつ角部６Ｂの曲率半径Ｒを小さくする
ように、熱間で絞り成形することで、材質を変えること
なく断面係数の高い最終製品、すなわち四角形鋼管６が
得られる。

【００３０】上記した両実施の形態では、高周波抵抗溶
接機18により、円形中空状鋼管２に対して加熱による溶
融方式の溶接が施工されているが、これは円形中空状鋼
管２に対して、仮付け溶接が施工され、次いで内面溶接
が施工されたのち、外面溶接が施工される溶接方式でも
よく、また外面溶接が施工されたのち、内面溶接が施工
される溶接方式でもよく、そして内外の溶接を同時に施
工する溶接方式でもよく、さらには仮付け溶接を省略し
た溶接方式でもよい。

【００３１】

【発明の効果】上記した本発明の請求項１によると、原
管を角形鋼管成形装置にて冷間成形することで、最終製
品の幅寸法よりも広い幅寸法の多角中空鋼管を形成で
き、この多角中空鋼管を、加熱炉において高温加熱した
のち、角形鋼管成形機において絞りながら熱間成形する
ことで、先端部から後端部まで十分に成形した所定寸法
の角形鋼管を製造することができる。したがって、後工
程における先端部や後端部の切断除去を不要にでき、ま
たは短い寸法で良く、以て歩留まりの良いものにでき
る。

【００３２】また上記した本発明の請求項２によると、
角形鋼管成形装置により、角部の曲率半径を四角形鋼管
（最終製品）の角部の曲率半径よりも大きく成形するこ
とで、原管から多角中空鋼管への冷間成形を無理なく容
易に行うことができる。そして高温加熱により材質（分
子配列）が元に戻っている多角中空鋼管を、幅寸法を狭
くかつ角部の曲率半径を小さくするように熱間で絞り成
形することで、材質を変えることなく断面係数の高い最
終製品、すなわち角部の曲率半径や幅を、無理なく所定
寸法とした角形鋼管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示し、角形鋼管の製造方
法における工程斜視図である。

【図２】同角形鋼管の製造方法における工程説明図であ
る。

【図３】本発明の別の実施の形態を示し、角形鋼管の製
造方法における要部の工程説明図である。

【符号の説明】

１ 鋼板（素材） ２ 円形中空状鋼管 ３ シーム溶接部 ４ 中空鋼管（原管） ５ 多角中空鋼管 ５Ｂ 角部 ６ 四角形鋼管（角形鋼管） ６Ｂ 角部 11 レベリング装置 12 切断装置 13 トリミング装置 14 プリフォーム装置 15 ブレークダウン装置 16 クラスター装置 17 フィンパス装置 18 高周波抵抗溶接機 19 切削装置 20 サイザー装置 22 角形鋼管成形装置 24 曲げ矯正装置 25 走行切断装置 26 搬入床 27 加熱炉 28 前段角形鋼管成形機 30 後段角形鋼管成形機 32 デスケーラー装置 Ａ 高温加熱 Ｂ 放熱 Ｗ 四角形鋼管６の平板部６Ａの幅寸法 Ｗ₁ 多角中空鋼管５の平板部５Ａの幅寸法 Ｒ 四角形鋼管６の角部６Ｂの曲率半径 Ｒ₁ 多角中空鋼管５の角部５Ｂの曲率半径

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【手続補正書】

【提出日】平成８年２月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形状の原管を角形鋼管成形装置により
   冷間成形して、最終製品寸法よりも幅寸法の広い多角中
   空鋼管を形成し、この多角中空鋼管を、加熱炉にて加熱
   したのち、角形鋼管成形機により絞りながら熱間成形し
   て角形鋼管を得ることを特徴とする角形鋼管の製造方
   法。
2. 【請求項２】 円形状の原管を角形鋼管成形装置により
   冷間成形して、最終製品よりも、幅寸法が広くかつ角部
   の曲率半径が大きい多角中空鋼管を形成し、この多角中
   空鋼管を加熱炉にて加熱したのち、角形鋼管成形機によ
   り、幅寸法ならびに角部の曲率半径を絞りながら熱間成
   形して角形鋼管を得ることを特徴とする角形鋼管の製造
   方法。