JPH10225761A

JPH10225761A - 局部厚肉化金属条材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10225761A
Application number: JP9044817A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Matsubara; 洋一松原; Akira Fukuda; 章福田
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd; Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd; Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 1998-08-25

Abstract

(57)【要約】【課題】建築物の柱材等の構造材として使用するのに
好適な且つ他の部材を強固に接合可能な厚肉部を有する
金属条材を提供する。【解決手段】本体金属条材２の長手方向の所望領域の
表面に、本体金属条材と同系統の材質の金属の溶湯を注
型し凝固させて、本体金属条材２の表面に所望厚さの肉
盛層３Ａを形成し、局部厚肉化金属条材１Ａとする。こ
の肉盛層３Ａを設けた領域は厚さが大きく、梁等の他の
部材の接合に必要な強度、厚さを有するため、補強部材
を設けることなく他の部材を接合することができ、構造
材として使用した時の施工の簡略化、迅速化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長手方向の一部領
域を厚肉とした局部厚肉化金属条材及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種断面形状の金属条材が各
種の構造材として広く使用されており、Ｈ形鋼、Ｉ形
鋼、細長い板状鋼材等の断面が閉じていない形状の金属
条材も広く使用されている。このような金属条材を柱材
として用い、その柱材に梁材をボトル接合、溶接接合等
によって接合する場合、その柱材の梁接合部に施工現場
において補強板等の補強部材を取り付けていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属条
材に対して補強部材を設けることは面倒な作業を必要と
し、施工期間の延長、コストアップ等の原因となってい
た。

【０００４】本発明は、かかる問題点に鑑みて為された
もので、断面が閉じていない形状の金属条材の長手方向
の少なくとも一部の領域に厚肉化した部分を設け、その
位置を、例えば梁接合部とすることで、従来用いていた
補強部材を不要とし、簡単な作業によって梁材を強固に
接合可能な局部厚肉化金属条材を提供することを目的と
する。また、本発明はその局部厚肉化金属条材を製造す
る方法を提供することも目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、長手方向の厚さが一定で、断面が閉じてい
ない形状の本体金属条材の、表面の一部領域に、本体金
属条材と同系統の材質の金属の溶湯を注型して凝固させ
た肉盛層を形成して局部厚肉化金属条材としたものであ
る。

【０００６】この構成の局部厚肉化金属条材は、本体金
属条材と同系統の材質の金属からなる肉盛層が本体金属
条材に対して強固に接合した厚肉部を形成しているの
で、この厚肉部は肉厚及び強度が大きく、梁材等の他の
部材の接合に好適であり、従って、この局部厚肉化金属
条材は建築物の柱材として好適に使用される。すなわ
ち、この局部厚肉化金属条材を建築物の柱材として使用
すると、その肉盛層を形成した領域に、直接梁材を溶接
或いはボルト止め等によって接合することで、強固な
柱、梁接合構造を形成でき、柱材に対する梁材の接合作
業をきわめて簡略化することが可能となる。また、肉盛
層は本体金属条材の任意の位置に形成可能であるので、
本体金属条材を複数階にわたる通し柱として使用可能な
長さとし、各階の梁取付位置に対応する位置に肉盛層を
形成しておくことで、本発明の局部厚肉化金属条材を通
し柱として使用することもできる。

【０００７】本発明に使用する本体金属条材は、断面が
閉じていない形状、すなわち管体等の中空断面形状を含
まない形状の条材であり、例えば、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｌ
形鋼、Ｃ形鋼等であり、更には、細長い板状の鋼材、棒
鋼等も含むものである。また、材質は鋼に限らず、他の
金属材料でもよい。本体金属条材に形成する肉盛層の形
成位置は、用途上の必要な領域を適宜設定すればよく、
例えば、その局部厚肉化金属条材を建築物の柱材として
使用する時には梁材を接合すべき位置となるように設定
すればよい。また、その長さとしては、梁材を接合可能
な長さで且つ極力短い長さに設定するもので、例えば、
梁材を接合した領域の上下に若干の余裕（１０〜１５０
ｍｍ程度）が形成されるような長さに設定すればよい。
具体的には、Ｈ形鋼等の梁材の高さ方向の寸法（梁成）
は一般に、３００〜９００ｍｍ程度であるので、肉盛層
の長さは、３２０〜１２００ｍｍ程度とすればよい。肉
盛層の厚さは、本体金属条材の補強として必要な厚さ、
強度を確保しうるように定めるものであり、通常、各種
形状の形鋼や板状鋼材に対しては、本体金属条材の厚さ
の０．５〜５．０倍とすることが好ましい。この厚さが
０．５倍よりも小さいと補強効果が小さくて梁等の他の
部材の接合に適切でなく、一方、５．０倍を越えると強
度は増すものの、他の部材に対する接合部として使用す
るにはそれ以上の強度補強を行う意味がなく、しかも製
造コストは余分にかかるため好ましくない。このため、
肉盛層の厚さと本体金属条材の厚さの比を０．５〜５．
０の範囲に設定することが好ましい。

【０００８】また、本発明は上記した局部厚肉化金属条
材の製造方法も提供する。本発明の一つの製造方法は、
本体金属条材の表面の肉盛すべき個所にフラックスを塗
布し、前記本体金属条材を鉛直とした状態で、該本体金
属条材の表面に形成する肉盛層の外面に相当する成形面
を備え且つ上部に誘導加熱用の誘導コイルを有し、下部
に冷却媒体の通路を設けた鋳型を前記本体金属条材に対
向配置し、該本体金属条材を前記鋳型に対して下向きに
且つ本体金属条材の長手方向に相対移動させて行くと共
に、前記本体金属条材と鋳型との間隙に、肉盛しようと
する金属の溶湯を注いで行き、前記誘導コイルによる温
度保持と前記鋳型による冷却、凝固とを経て前記肉盛層
を形成させて行くことを特徴とし、この方法により、本
体金属条材の任意の領域に良好な品質の肉盛層を効率良
く形成できる。

【０００９】また、本発明の他の製造方法は、本体金属
条材の表面の肉盛すべき個所にフラックスを塗布し、前
記本体金属条材の肉盛層を形成すべき個所に対して、肉
盛層を形成するためのキャビティを備え且つ誘導加熱用
の誘導コイルを有する鋳型を対向配置し、前記本体金属
条材と鋳型との間のキャビティに、肉盛しようとする金
属の溶湯を、前記誘導コイルによって温度保持した状態
で注ぎ、肉盛層形成に必要な量の溶湯を注いだ後、冷
却、凝固させ、肉盛層を形成することを特徴とし、この
方法によっても、本体金属条材の任意の領域に良好な品
質の肉盛層を効率良く形成できる。なお、この方法の実
施に当たって、本体金属条材は鉛直状態としてもよい
し、水平状態としてもよい。

【００１０】ここで、上記した方法によって肉盛層を形
成させた後、該肉盛層を９００〜１１００°Ｃに加熱す
る熱処理を行うことが好ましい。この熱処理を行うと、
肉盛操作時に生じたチルド組織を改善して機械的性質を
向上させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜図３はそれぞれ、本体金属
条材として、細長い板状鋼材を用いた場合の実施例によ
る局部厚肉化金属条材（以下単に金属条材という）を示
すもので、（ａ）は一部の概略正面図、（ｂ）はその金
属条材の厚肉化部分の概略断面図である。図１に示す金
属条材１Ａは、細長い板状鋼材からなる本体金属条材２
の長手方向の一部領域の全周の表面に、肉盛層３Ａを形
成したものである。図２に示す金属条材１Ｂは、本体金
属条材２の長手方向の一部領域の全周のうち、端縁を除
いた表裏の両表面に、肉盛層３Ｂを形成したものであ
る。図３に示す金属条材１Ｃは、本体金属条材２の長手
方向の一部領域の表裏の一方の表面に、肉盛層３Ｃを形
成したものである。これらの肉盛層３Ａ、３Ｂ、３Ｃは
いずれも、本体金属条材２と同系統の材質の金属の溶湯
を注型して凝固させて形成したものであり、本体金属条
材２に対して強固に接合して一体化している。なお、具
体的な肉盛方法は後述する。

【００１２】図４〜図７はそれそれ、本体金属条材とし
て、Ｈ形鋼を用いた場合の実施例による局部厚肉化金属
条材を示すもので、（ａ）は一部の概略正面図、（ｂ）
はその金属条材の厚肉化部分の概略断面図である。図４
に示す金属条材１１Ａは、Ｈ形鋼からなる本体金属条材
１２の長手方向の一部領域の全周の表面に、肉盛層１３
Ａを形成したものである。図５に示す金属条材１１Ｂ
は、本体金属条材１２の長手方向の一部領域の全周のう
ち、フランジ部１２ａの端縁を除いた表裏の両表面に、
肉盛層１３Ｂを形成したものである。図６に示す金属条
材１１Ｃは、本体金属条材１２の長手方向の一部領域の
全周のうち、フランジ部１２ａの内側の表面のみに、肉
盛層１３Ｃを形成したものである。図７に示す金属条材
１１Ｄは、本体金属条材１２の長手方向の一部領域の全
周のうち、ウェブ部１２ｂの両側の表面のみに、肉盛層
１３Ｄを形成したものである。これられの肉盛層１３
Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄはいずれも、本体金属条材
１２と同系統の材質の金属の溶湯を注型して凝固させて
形成したものであり、本体金属条材１２に対して強固に
接合して一体化している。なお、具体的な肉盛方法は後
述する。

【００１３】図１〜図７に示す上記実施例において、本
体金属条材２に対する肉盛層３Ａ、３Ｂ、３Ｃの形成位
置、幅、長さ等、或いは本体金属条材１２に対する肉盛
層１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄの形成位置、幅、長
さ等は、金属条材の使用目的、使用場所等に応じて適宜
定めればよく、例えば、これらの金属条材を建築物の柱
材として使用する場合、その柱材に対して、梁材等の他
の部材を連結する位置に、その連結に必要な大きさに肉
盛層を形成すればよい。更に具体的には、これらの肉盛
層を梁接合部を形成するために設ける場合には、肉盛層
の条材長手方向の長さとしては、梁材を接合可能な長さ
で且つ極力短い長さに設定するもので、例えば、梁材を
接合した領域の上下に若干の余裕（１０〜１５０ｍｍ程
度）が形成されるような長さに設定すればよい。一般
に、Ｈ形鋼等の梁材の高さ方向の寸法（梁成）は、３０
０〜９００ｍｍ程度であるので、肉盛層の長さは、３２
０〜１２００ｍｍ程度とすればよい。また、肉盛層３
Ａ、３Ｂ、３Ｃ、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄの厚
さは、その肉盛層を形成した領域の全体の厚さが、梁接
合等に必要な強度を確保できるような厚さとなるように
定めればよい。具体的には、これらの肉盛層の厚さ（本
体金属条材の両面に肉盛層を形成する場合には、両面の
肉盛層の厚さの合計）をｔ₁、本体金属条材２の厚さを
ｔ₀とすると、両者の比（＝ｔ₁／ｔ₀）が、０．５〜
５．０程度に設定することが好ましい。その理由は、肉
盛層の厚さｔ₁が、本体金属条材の厚さの０．５倍より
も小さいと補強効果が小さすぎ、また、５．０倍を越え
ると強度は増すものの、それ以上の強度増強にはあまり
意味がなく、一方製造コストは余分にかかるためであ
る。

【００１４】肉盛層３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、１３Ａ、１３
Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄの条材長手方向の両端は、通常は、
ばりを取り除く程度の処置を施し、本体金属条材の軸線
に対して直角な端面のままとしておいてよいが、必要に
応じ、肉盛層の端面を傾斜させる等の変更を加えてもよ
い。すなわち、肉盛層３Ａを例にとって説明すると、図
８（ａ）に示すように肉盛層３Ａの本体金属条材２との
接合部に、追加肉盛等により直線状或いは円弧状の小さ
い傾斜面４ａを形成するとか、図８（ｂ）に示すように
肉盛層３Ａの端面全体を傾斜面４ｂとする等の変更を加
えてもよい。このような傾斜面４ａ、４ｂを形成してお
くと、急激な肉厚変化がなくなり、応力集中を生じにく
い利点が得られる。ここで、傾斜面４ａ、４ｂの本体金
属条材２の軸線に対する傾斜角としては５〜４５°に設
定することが好ましく、更には、５〜３０°とすること
が好ましい。

【００１５】上記実施例の金属条材１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄは、通常の金属条材と
同様に建築物等の構造材として使用される。なお、板状
の金属条材１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、そのままの形で用いら
れる他、角柱状に溶接等によって組み立てられ、角柱と
して用いられることもある。このように上記実施例の金
属条材を構造材として使用した際、肉盛層を設けた領域
が、梁材等の他の部材に対する接合部として使用され
る。その場合、肉盛層を設けた領域は、肉盛層によって
厚肉となっていて、十分な強度を備えているため、単に
この領域に梁材等の他の部材を直接接合することで必要
な強度で柱と梁を接合することができる。また、肉盛層
を設けた領域は、肉盛層によって全体の肉厚が大きくな
っているので、その領域に直接ねじ孔を形成し、必要な
強度でボルト等を固定することが可能である。このた
め、本実施例の金属条材は、従来の金属条材を用いる場
合のように、現場で補強部材を取り付けるという作業が
不要となり、従って、現場での組み立て作業が簡素化さ
れ、また、使用するボルト本数も少なくなり、ボルト締
め工数も削減でき、これらにより工期も短縮でき、コス
ト低減が図れる。

【００１６】なお、図１〜図７に示す上記実施例では、
本体金属条材２、１２の長手方向の一部領域の表面の、
各図に示す特定の場所に肉盛層を形成しているが、この
肉盛層の形成場所は必要に応じ、種々変更可能である。
また、肉盛層を形成する領域は、１本の本体金属条材に
対して１ヶ所に限るものではなく、長手方向に離れた複
数箇所としてもよい。更に、上記実施例では本体金属条
材として、平板状のものとＨ形鋼を用いる場合を示した
が、本発明はこの場合に限らず、他の断面形状の金属条
材を用いてもよい。例えば、図９は、丸棒からなる本体
金属条材２２の長手方向の一部領域の外周面に肉盛層２
３を形成した実施例を示している。この場合にも、肉盛
層２３による補強が行われており、その肉盛層２３の形
成領域を他の部材に対する接合部として好適に使用でき
る。

【００１７】次に、本発明の局部厚肉化金属条材の製造
方法の実施の形態を、図１に示す金属条材１Ａを製造す
る場合を例にとって説明する。図１０、図１１は、本発
明方法に用いる局部厚肉化装置を示す概略断面図であ
り、それぞれ異なる作動状態で示している。図１２は図
１１のＡ−Ａ矢視断面図である。２は細長い板状鋼材で
ある本体金属条材であり、図示しない支持装置によって
鉛直に配向させて保持され、且つ間欠的に下方へ移動さ
せられるようになっている。３１は、本体金属条材２に
形成する肉盛層３Ａの外面に相当する成形面を備えた鋳
型であり、その成形面が鉛直に配向された本体金属条材
２の外面を包囲するように、且つ本体金属条材２との間
に均等な間隙を形成するように配置されている。この鋳
型３１は、上部に位置する加熱鋳型部３１ａと、その下
部に位置する冷却鋳型部３１ｂを有している。加熱鋳型
部３１ａには、誘導加熱用の誘導コイル３３が設けられ
ている。一方、冷却鋳型部３１ｂには冷却媒体用の通路
３４が形成されており、その通路３４には調整バルブを
介して冷却媒体として冷却水が供給され、且つその調整
バルブにより水供給量を調整して冷却効果を調整可能と
なっている。３５は、鋳型３１の上方に配置された誘導
コイルであり、本体金属条材２２の外周面を予熱するた
めのものである。これらの鋳型３１及び誘導コイル３
３、３５等は図示した位置に固定して配置されている。

【００１８】次に、上記構成の局部厚肉化装置による肉
盛動作を説明する。まず、本体金属条材２の肉盛層を形
成すべき領域の下端に、肉盛厚さとほぼ等しい幅の受板
４０を溶接固定し、次いで、本体金属条材２の肉盛層を
形成すべき個所に酸化防止用のフラックスを塗布する。
次いで、その本体金属条材２を上方から降下させて、誘
導コイル３５及び鋳型３１の中心に通して行き、肉盛層
を形成すべき領域の表面の表層を下端側から誘導コイル
３５で約６００°Ｃ程度に予熱してゆく。そして、この
本体金属条材２の降下に伴って、受板４０が降下し、図
１０に示すように、加熱鋳型部３１ａのほぼ下端位置に
達した時点で、一旦、本体金属条材２の降下を停止さ
せ、別途用意している肉盛用の金属即ち本体金属条材と
同系統の材質の金属の溶湯４２を、鋳型３１と本体金属
条材２との間隙に注湯する。

【００１９】本体金属条材２と鋳型３１との間隙に注湯
された溶湯４２は、誘導コイル３３により誘導加熱され
て溶湯状態に保持され、且つ本体金属条材２の表層も誘
導コイル３３及び溶湯によって加熱されて溶融し、溶湯
と融合する。同時に溶湯４２には対流現象を生じて溶湯
内のスラグその他の不純物を表面に浮上させ、且つガス
が発生した場合にはそのガスを上方に排出させる。

【００２０】溶湯を注湯した後、本体金属条材２を少し
降下させ、再度、溶湯を注湯するという動作を繰り返
す。すなわち、本体金属条材２を順次降下させると共
に、本体金属条材２と鋳型３１との間隙に溶湯を順次注
いで行く。この動作によって本体金属条材２が降下する
に連れて、溶湯４２の下部が加熱鋳型部３１ａの下端を
越えて下方に移動し、冷却鋳型部３１ｂの位置に移動し
てゆき、図１１に示すように、まず、溶湯４２は冷却鋳
型３１によって冷却され、半溶融状態の溶湯４３とな
り、更に下降した時点で十分冷却されて凝固し、本体金
属条材２の表面に良好に接着した肉盛層３Ａを形成して
ゆく。ここで、本体金属条材２の下降速度と冷却鋳型部
３１ｂによる冷却速度を適当に調整することにより、鋳
型３１と本体金属条材２との間に、溶融状態の溶湯４２
の領域と、半溶融状態の溶湯４３の領域と、凝固した領
域（即ち肉盛層３Ａ）とを安定して形成し且つ保持する
ことができ、この状態で肉盛層３Ａが順次形成されて行
く。本体金属条材２の肉盛層を形成すべき領域の上端が
加熱鋳型部３１ａの上端位置よりも少し下まで下降し、
その領域まで注湯を行った後は、注湯を行うことなく、
本体金属条材２を順次降下させる。これにより、注湯し
た溶湯が冷却、固化され、本体金属条材２の所定の領域
に肉盛層３Ａが形成される。

【００２１】このように本実施例の方法では本体金属条
材２と鋳型３１との間隙に、順次注湯しながら、本体金
属条材２を下降させ、溶湯を順次冷却固化させて肉盛層
３Ａを形成して行くので、本体金属条材２と肉盛層３Ａ
との接合を確実とすることができると共に、凝固してい
る部分への溶湯の供給が確実となり、内部に空洞や不純
物の集まりの無い且つひび割れの無い良好な品質の肉盛
層を効率良く形成することができる。また、本体金属条
材２の長手方向の所望の領域に肉盛層３Ａを形成でき
る。本体金属条材２の外周面に肉盛層３Ａを形成した後
は、この金属条材を取り外す。以上の操作によって、図
１に示す金属条材１Ａが製造される。

【００２２】なお、以上の動作中において、本体金属条
材２の両面に溶湯４２が供給されるので、本体金属条材
２が溶湯４２によって両面から加熱され、肉厚の薄い場
合には本体金属条材２の表層のみならず中心部まで溶融
する恐れが生じる。このような恐れが生じる場合には、
溶湯４２の注入量を少なくして本体金属条材２の過熱を
抑制するとか、予熱用の誘導コイル３５を加熱鋳型部３
１ａに極力近づけると共に高い周波数を使用することに
より本体金属条材２の表層のみを急速加熱し、表層のみ
が敏速に溶融して溶湯４２と直ちに融合するように構成
することが有効である。また、溶湯４２による本体金属
条材２の溶融量が多くなると、本体金属条材２の強度が
低下し、鋳型３１内及びその上下に位置する本体金属条
材２の位置が不安定になる恐れが生じる。その場合に
は、鋳型３１の上下で本体金属条材２を適当な手段（ク
ランプ、ローラ等）で拘束し、位置を規制する構成とす
ればよい。

【００２３】上記した方法で形成した肉盛層３Ａの端面
と本体金属条材２とのコーナー部には、図８（ａ）に示
すような小さい傾斜面４ａを形成することも可能であ
り、その場合には、コーナー部に隅肉状に追加肉盛を行
えばよい。また、肉盛層３Ａの端面全体に図８（ｂ）に
示すような傾斜面４ｂを形成することも可能であり、そ
の場合には、肉盛層３Ａの端面をグラインダー等によっ
て傾斜面に研削するとか、下端部については受板４０の
形状を調整して傾斜面を形成すればよい。

【００２４】上記実施例では、予熱用の誘導コイル３５
及び鋳型３１を定位置に配置し、本体金属条材２を下方
に移動させる構成としたが、本発明はこの構成に限ら
ず、本体金属条材２を鉛直に配向させた状態で定位置に
保持し、誘導コイル３５及び鋳型３１を上方に移動させ
ることで、本体金属条材２が誘導コイル３５及び鋳型３
１に対して下方に相対移動する構成とすることも可能で
ある。また、上記実施例では、本体金属条材２を順次降
下させ且つ溶湯の注湯を順次行っており、従って、本体
金属条材２の下降及び注湯を間欠的に実施しているが、
連続的な注湯が可能な場合には、本体金属条材２の降下
及び注湯を連続的に行う構成としてもよい。

【００２５】図１０〜図１２に示す実施例では、本体金
属条材２の全周に肉盛層３Ａを形成する場合を説明した
が、鋳型３１の形状を替えることによって肉盛層の配置
仕様を適宜変更することが可能である。例えば、図１３
は、図３に示す本体金属条材２の片面のみに肉盛層３Ｃ
を形成した金属条材１Ｃを製造する場合に用いる鋳型３
１Ａを示すものである。この実施例の鋳型３１Ａは、本
体金属条材２の幅に等しい幅の矩形状の空隙４６を備え
ており、その空隙４６内に本体金属条材２を、その本体
金属条材２が空隙４６の内面に接触するように通し、残
りの空隙４６内に溶湯を注入することで、本体金属条材
２の片面のみに肉盛層を形成することができる。この場
合には、本体金属条材２の溶湯注入側とは反対側が冷却
されるため、本体金属条材２の溶湯による過熱が生じに
くく、薄肉の本体金属条材２に対しても良好に肉盛を行
うことができる。なお、本体金属条材２の片面のみに肉
盛層を形成する場合には、冷却時に熱歪みを生じ、金属
条材に湾曲が生じやすい。これを避けるため、鋳型３１
Ａの上下位置で本体金属条材を平坦に保つよう、適当な
手段で（例えば、ローラではさみ付ける等によって）拘
束することが好ましい。

【００２６】図１４、図１５は、図３に示す本体金属条
材２の片面のみに肉盛層３Ｃを形成した金属条材１Ｃを
製造する場合の変形例を示すものである。この実施例で
は、鋳型３１Ｂが、２枚の金属条材１Ｃ（図３参照）を
通過させる大きさの空隙４７を有しており、その空隙４
７内に２枚の本体金属条材２を、それぞれが空隙４７の
向かい合った内面に接触するように通し、且つ中央にセ
パレータ４８を配置し、残りの空隙４７内に溶湯を注入
することで、本体金属条材２の片面のみに肉盛層を形成
することができる。ここで使用するセパレータ４８とし
ては、例えば、黒鉛板にアルミナ、マグネシア等のペー
ストを塗布したものが使用される。この実施例によれ
ば、２枚の金属条材を同時に製造できる利点が得られ
る。なお、鋳型３１Ｂに対して２枚の本体金属条材２
を、背中合せにして且つ空隙４７の中央に通し、その両
側に溶湯を注入することによっても、本体金属条材２の
片面のみに肉盛層を形成することができる。ただし、こ
の場合には、背中合せにした２枚の本体金属条材２の両
側に溶湯が存在するため、本体金属条材２の冷却が悪
く、溶湯によって過熱される恐れがあるので、肉厚の厚
い本体金属条材に対して適用することが好ましい。

【００２７】以上の方法は、本体金属条材２を鋳型３
１、３１Ａ、３１Ｂに対して相対的に移動させながら肉
盛を行う方法であるが、大きい鋳型を使用することによ
り一度の注湯で所望長さの肉盛層を形成することも可能
である。図１６はその場合の肉盛方法を行う状態を示す
概略断面図である。図１６において、５１は、本体金属
条材２の外周全面に肉盛層３Ａ（図１参照）を形成する
ための鋳型であり、本体金属条材２の外周に取り付けた
時に、本体金属条材２との間に肉盛層を形成するための
キャビティ５２を有している。５３は鋳型５１の外周に
設けられた誘導コイルである。

【００２８】次に、この鋳型５１を用いた肉盛方法を説
明する。まず、本体金属条材２の肉盛層を形成すべき個
所に酸化防止用のフラックスを塗布する。次いで、その
本体金属条材２を鉛直状態とし、且つその肉盛すべき個
所の外周に鋳型５１を対向配置する。その後、誘導コイ
ル５３によって本体金属条材２の肉盛層を形成すべき領
域の外周面を約６００°Ｃ程度に予熱し、次いで、別途
用意している肉盛用の金属即ち本体金属条材と同系統の
材質の金属の溶湯５４を、鋳型５１と本体金属条材２と
の間のキャビティ５２に注湯する。この注湯中、誘導コ
イル５３は加熱を継続し、注湯された溶湯を溶融状態に
保持している。このため、キャビティ５２内に注湯され
た溶湯５４は溶湯状態に保持され、且つ本体金属条材２
の表面も誘導コイル５３及び溶湯によって加熱され、溶
湯と融合する。また、この時、溶湯５４には対流現象を
生じており、溶湯内のスラグその他の不純物を表面に浮
上させ、且つガスが発生した場合にはそのガスを上方に
排出させる。なお、図中５５は表面に生じたスラグ層で
ある。

【００２９】本体金属条材２と鋳型５１との間のキャビ
ティ５２に所定の肉盛層を形成するのに必要な量の溶湯
５４を供給し且つ対流によって溶湯５４内のスラグその
他の不純物を表面に浮上させた後、加熱を停止し、鋳型
５１を冷却する。これにより、溶湯５４が冷却、固化
し、本体金属条材２の所定の領域の外周面に強固に固着
した肉盛層３Ａが形成される。その後、鋳型５１を外
し、且つスラグ層５５を除去することで、図１に示す金
属条材１Ａが形成される。この方法においても、本体金
属条材２に良好に接合した、且つ不純物やひび割れのな
い良好な品質の肉盛層が形成される。なお、この場合に
は、本体金属条材２の全周に溶湯が注入され、本体金属
条材２が全周から加熱され、冷却されないため、本体金
属条材２の肉厚が肉盛層の厚さに比べて薄い場合には、
本体金属条材２が過熱され、かなりの部分が溶融してし
まうことがある。このような溶融が生じても支障なく肉
盛操作を行うためには、本体金属条材２の鋳型５１の上
下の部分をそれぞれ適当な手段で固定しておけばよい。
また、このような過熱を防止したい場合には、肉盛層の
厚さを本体金属条材２の肉厚に比べて薄くしておけばよ
く、厚い肉盛層を形成したい場合には肉盛操作を複数回
に分けて実施すればよい。

【００３０】なお、図１６の実施例では、本体金属条材
２を鉛直状態として肉盛を行っているが、本体金属条材
を水平状態として肉盛を行うように変更してもよい。ま
た、鋳型の形状を変えることにより、本体金属条材２に
対する肉盛層の配置仕様、厚さ等は適宜変更可能であ
る。

【００３１】以上に、平板状の本体金属条材２に対して
肉盛を行う方法を説明したが、使用する鋳型の形状を変
更することで、他の断面形状の本体金属条材に対する肉
盛を行うことも可能である。図１７は、図４に示す、Ｈ
形鋼からなる本体金属条材１２の長手方向の一部領域の
全周の表面に、肉盛層１３Ａを形成した金属条材１１Ａ
を製造するための装置を示すものである。この装置は、
図１０、図１１に示す装置における鋳型３１に代えて、
Ｈ形の空隙６２を形成する鋳型３１Ｃを用いており、ま
た、その外周に沿った形状の誘導コイル３３Ｃを備えて
いる。この鋳型３１Ｃの垂直断面形状は、図１０、図１
１に示す鋳型３１と同様である。図１７に示す鋳型３１
Ｃを用いることにより、Ｈ形鋼からなる本体金属条材１
２の全周の表面に、肉盛層を形成することができる。

【００３２】図１８は、Ｈ形断面の本体金属条材１２の
フランジ部１２ａの内側のみに、溶湯注入用の空隙６３
を形成する形状の鋳型３１Ｄを設け、フランジ部１２ａ
の外側に誘導コイル３３Ｄを配置している。この装置に
よれば、図６に示すように、Ｈ形鋼からなる本体金属条
材１２のフランジ部１２ａの内側のみに、肉盛層１３Ｃ
を形成した金属条材１１Ｃを製造することができる。な
お、この実施例では、鋳型３１Ｄが各フランジ部１２ａ
の先端部に接触して、フランジ部１２ａの先端位置を規
制しており、これにより、フランジ部１２ａの内面に形
成する肉盛層が冷却する時に生じる恐れのあるフランジ
部１２ａの内方への撓みを防止することができる。

【００３３】以上に、溶湯を注型、凝固させて肉盛層を
形成することにより、局部厚肉化金属条材を製造する方
法をいくつか説明した。ところで、これらの方法によっ
て形成した肉盛層にはチルド組織が生じており、耐衝撃
性が悪い。そこで、必要に応じ、肉盛層を９００〜１１
００°Ｃに加熱して熱処理し、機械的性質を改善するこ
とが推奨される。肉盛層の熱処理のための加熱を行う方
法としては、肉盛層の全長に渡る長さの誘導コイルを配
置し、肉盛層全体を同時に加熱、昇温させる方法、狭い
幅の誘導コイルを配置し、それを肉盛層に沿って相対的
に移動させることによって、肉盛層の全体を加熱する方
法等を挙げることができる。また、肉盛層形成によって
局部厚肉化金属条材に熱歪みが生じている場合には、熱
処理時に形状矯正を行うことが推奨される。

【００３４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の局部厚
肉化金属条材は、本体金属条材の表面の少なくとも一部
領域に、本体金属条材と同系統の材質の金属の溶湯を注
型して凝固させた肉盛層を形成したものであるので、こ
の肉盛層形成部分は厚肉化され且つ高強度となってお
り、従ってこの部分を他の部材に対する溶接接合、ボル
ト接合等の接合部として使用でき、このため、本発明の
局部厚肉化金属条材は構造材として使用する場合、組み
立て作業をきわめて容易とすることができるという効果
を有している。しかも、その肉盛層は本体金属条材の任
意の位置に形成可能であるので、本発明の局部厚肉化金
属条材は種々な場所に好適に使用でき、一層施工の簡略
化、迅速化が図れるという効果が得られる。

【００３５】また、請求項２に記載した本発明の局部厚
肉化金属条材の製造方法は、上記した本発明の局部厚肉
化金属条材を製造する方法であって、本体金属条材の肉
盛すべき個所にフラックスを塗布し、該本体金属条材を
鉛直とした状態で鋳型の中に通し、該本体金属条材を前
記鋳型に対して下向きに且つ本体金属条材の長手方向に
相対移動させて行くと共に、前記本体金属条材と鋳型と
の間隙に、肉盛しようとする金属の溶湯を注いで行き、
鋳型上部に設けている誘導コイルによる温度保持と前記
鋳型による冷却、凝固とを経て前記肉盛層を形成させて
行く構成としているので、比較的小型の鋳型を使用しな
がら、本体金属条材の長手方向の所望領域に、所望の長
さにわたって容易に且つ効率良く、所望厚さの肉盛層を
形成することができ、しかも、その肉盛層は本体金属条
材に対する接合が確実であると共に凝固する部分に対す
る溶湯の供給が確実となり、空洞や不純物の集まりの無
い且つひび割れの無い良好な品質の肉盛層を形成するこ
とができ、このため、建築物の柱材等の構造材として使
用するのに好適な局部厚肉化金属条材を製造しうるとい
う効果を有している。

【００３６】請求項３に記載した本発明の局部厚肉化金
属条材の製造方法は、本体金属条材の肉盛すべき個所に
フラックスを塗布し、前記本体金属条材の肉盛層を形成
すべき個所に対して、肉盛層を形成するためのキャビテ
ィを備え且つ加熱用の誘導コイルを有する鋳型を対向配
置し、前記本体金属条材と鋳型との間のキャビティに、
肉盛しようとする金属の溶湯を、前記誘導コイルによっ
て温度保持した状態で注ぎ、肉盛層形成に必要な量の溶
湯を注いだ後、冷却、凝固させ、肉盛層を形成する構成
としているので、本体金属条材の長手方向の所望領域に
容易に且つ効率良く、所望厚さの肉盛層を形成すること
ができ、しかも、その肉盛層は本体金属条材に対する接
合が確実であり、且つ空洞や不純物の集まりの無い且つ
ひび割れの無い良好な品質の肉盛層を形成することがで
き、このため、建築物の柱材等の構造材として使用する
のに好適な局部厚肉化金属条材を製造しうるという効果
を有している。

【００３７】請求項４に記載の発明は、上記した方法に
よって肉盛層を形成させた後、該肉盛層を９００〜１１
００°Ｃに加熱して熱処理を行う構成としているので、
肉盛操作時に生じたチルド組織を改善して機械的性質を
向上させることができ、建築物の柱材等の構造材として
使用するのに一層好適な局部厚肉化金属条材を製造しう
るという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による局部増肉金属条材を示
すもので、（ａ）は一部の概略正面図、（ｂ）はその金
属条材の厚肉化部分の概略断面図

【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施例を示す図
１と同様な概略正面図及び概略断面図

【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明の更に他の実施例を示
す図１と同様な概略正面図及び概略断面図

【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明の更に他の実施例を示
す図１と同様な概略正面図及び概略断面図

【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明の更に他の実施例を示
す図１と同様な概略正面図及び概略断面図

【図６】（ａ）、（ｂ）は本発明の更に他の実施例を示
す図１と同様な概略正面図及び概略断面図

【図７】（ａ）、（ｂ）は本発明の更に他の実施例を示
す図１と同様な概略正面図及び概略断面図

【図８】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ局部増肉金属条材に
形成した肉盛層の端面の変形例を示す概略断面図

【図９】本発明の更に他の実施例を示す概略断面図

【図１０】本発明方法の実施に用いる局部厚肉化装置
を、肉盛初期の状態で示す概略断面図

【図１１】図１０の装置を、肉盛途中の状態で示す概略
断面図

【図１２】図１１のＡ−Ａ矢視概略断面図

【図１３】図１０〜１２に示す局部厚肉化装置の変形例
を示す図１２と同一部分の概略断面図

【図１４】図１０〜１２に示す局部厚肉化装置の更に他
の変形例を示す図１１と同一部分の概略断面図

【図１５】図１４のＢ−Ｂ矢視概略断面図

【図１６】本発明方法の実施に用いる装置の他の例を示
す概略断面図

【図１７】図１０〜１２に示す局部厚肉化装置の更に他
の変形例を示す図１２と同一部分の概略断面図

【図１８】図１０〜１２に示す局部厚肉化装置の更に他
の変形例を示す図１２と同一部分の概略断面図

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ
局部厚肉化金属条材（金属条材）２、１２本体金属条材３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ
肉盛層３１鋳型３１ａ加熱鋳型部３１ｂ冷却鋳型部３３、３５誘導コイル３４冷却媒体の通路４０受板４２、４３溶湯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＥ０４Ｂ 1/18 Ｅ０４Ｂ 1/18 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面が閉じていない形状の本体金属条材
の表面の少なくとも一部領域に、本体金属条材と同系統
の材質の金属の溶湯を注型して凝固させた肉盛層を形成
して成る局部厚肉化金属条材。
【請求項２】本体金属条材の表面に肉盛層を形成する
ことによって請求項１に記載の局部厚肉化金属条材を製
造する方法であって、前記本体金属条材の表面の肉盛す
べき個所にフラックスを塗布し、前記本体金属条材を鉛
直とした状態で、該本体金属条材の表面に形成する肉盛
層の外面に相当する成形面を備え且つ上部に誘導加熱用
の誘導コイルを有し、下部に冷却媒体用の通路を備えた
鋳型を前記本体金属条材に対向配置し、該本体金属条材
を前記鋳型に対して下向きに且つ本体金属条材の長手方
向に相対移動させて行くと共に、前記本体金属条材と鋳
型との間隙に、肉盛しようとする金属の溶湯を注いで行
き、前記誘導コイルによる温度保持と前記鋳型による冷
却、凝固とを経て前記肉盛層を形成させて行くことを特
徴とする局部厚肉化金属条材の製造方法。
【請求項３】本体金属条材の表面に肉盛層を形成する
ことによって請求項１に記載の局部厚肉化金属条材を製
造する方法であって、前記本体金属条材の表面の肉盛す
べき個所にフラックスを塗布し、前記本体金属条材の肉
盛層を形成すべき個所に対して、肉盛層を形成するため
のキャビティを備え且つ加熱用の誘導コイルを有する鋳
型を対向配置し、前記本体金属条材と鋳型との間のキャ
ビティに、肉盛しようとする金属の溶湯を、前記誘導コ
イルによって温度保持した状態で注ぎ、肉盛層形成に必
要な量の溶湯を注いだ後、冷却、凝固させ、肉盛層を形
成することを特徴とする局部厚肉化金属条材の製造方
法。
【請求項４】請求項２又は３に記載の方法によって肉
盛層を形成させた後、該肉盛層を９００〜１１００°Ｃ
に加熱する熱処理を行うことを特徴とする局部厚肉化金
属条材の製造方法。