JPH1157820A - 継目無角形鋼管の製造方法 - Google Patents

継目無角形鋼管の製造方法

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JPH1157820A
JPH1157820A JP23252497A JP23252497A JPH1157820A JP H1157820 A JPH1157820 A JP H1157820A JP 23252497 A JP23252497 A JP 23252497A JP 23252497 A JP23252497 A JP 23252497A JP H1157820 A JPH1157820 A JP H1157820A
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拓也 長濱
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信彦 森岡
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秀雄 佐藤
Masaharu Kita
政春 喜多
Kenichi Yamamoto
健一 山本
Takaaki Toyooka
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、厚肉であっても、角部の丸みが少な
く、且つ辺の平坦な製品が得られる継目無角形鋼管の製
造方法を提供することを目的としている。 【解決手段】継目無鋼管製造設備でビレットを穿孔して
得た円筒状素管を、引き続き直列に配列した複数の定形
圧延機で熱間圧延して角筒に成形するに際し、前記定形
圧延機のうち少なくとも2基の角成形スタンド間で、円
筒状素管に圧縮力をかけ、該円筒状素管を角筒に熱間圧
延することを特徴とする継目無角形鋼管の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、断面が角形の継目
無鋼管の製造方法に関し、特に、1スタンドが2ロール
で直列に複数配置したスタンドからなる定形圧延機(通
常、サイザー・ミルである)を使用し、熱間圧延で継目
無角形鋼管を製造する技術である。
【0002】
【従来の技術】近年、一般構造用、建材用、あるいは機
器部材として、角形鋼管が多用されるようになった。こ
れら周知の角形鋼管は、サイズ、肉厚等によって、いく
つかの製造方法が知られている。例えば、複雑な断面形
状をした角形鋼管は、熱間押出し成形法で製造され、通
常の角形鋼管は、鋼板を曲げ加工し、突き合わせ部を溶
接で接合して製造されていた。この溶接による方法は、
特開昭63−220922号公報で開示されているよう
に、まず、鋼板を円形に成形して継目部を溶接して円形
素管(所謂電縫管)を作り、これを複数スタンドからな
る角形鋼管用サイザー・ミルを通すことによって徐々に
角形断面に加工するものである。しかし、これらの方法
は、通常冷間加工によるため、製造される角鋼管の肉厚
やサイズ等に限界があり、また加工後の加工歪みを除去
する工程を必要としていた。
【0003】そこで、最近は、多サイズ、特に厚肉の角
形鋼管を量産できるよう、従来からある継目無丸鋼管の
製造設備(図4参照)の利用に着眼し、種々の試みがな
されている。例えば、特開平4−41006号公報は、
「素材12を穿孔後、圧延加工によって円形断面の素管
1を得、次いで再加熱後多数のスタンド列より構成され
るサイザー・ミル2(定形圧延機の1種)により所定断
面に縮管し、次いで、前記サイザー・ミル2の後段の少
なくとも一つ以上のスタンドに配置した、複数のロール
3より形成されパス断面を角形としたサイザー・ミルで
熱間加工することを特徴とする継目無角形鋼管の製造方
法を開示している。
【0004】ところで、角形鋼管を柱のような建築構造
物に使用するには、日本工業規格(JIS G 346
6)を満足させる必要がある。その一つに、図3に示す
鋼管断面の角部の寸法(S値、下記(2)式で定義され
る)が肉厚tの3倍以下(S≦3.0t),及び角鋼管
断面の辺の凹凸Pが辺長Lの0.5%以下(P/L≦
0.005)という規定がある。つまり、角の丸みがで
きるだけ少なく、辺が平坦であることである。なお、実
用上は、該角部の寸法(S値)は、もっと厳しく、1.
5t以下が望まれている。 S=(1/2)×(L−LF ) ・・・・・(2)式 ここで、L: 角鋼管断面の辺長(mm) LF :角鋼管断面の辺のフラット部長さ(mm) t: 角鋼管の肉厚(mm) かかる要望を現在国内で主流となっている冷間圧延で達
成しようとすると、角部の曲率半径R(ほぼS値と同じ
意味を持つ)が大、つまり丸みが大きくなる。特に、t
/L≧0.05の厚肉鋼管では、R/t>3になり、そ
の結果として、図3に示す辺のフラット部の長さLF
短くなる。そこで、熱間圧延で加工し易くして製造すれ
ば、この問題は解消すると考えられた。事実、加工度を
高め、鋼管断面の圧延による減面率(後述するが、1−
0 /Ai で表わされる)を大きくすれば、前記Rは小
さくなり、辺のフラット部の長さが長くなると共に、S
値も小さくなった。なお、この減面率は、図3に示すよ
うに、断面の実肉部での値であり、空間部は含まない。
【0005】しかしながら、このように減面率を大きく
すると、圧延中の鋼管に座屈が生じ、前記した角鋼管断
面の辺の平坦度が悪くなるという別の問題が生じた。前
記特開平4−41006号公報には、1スタンドに3つ
のロールを使用したサイザー・ミル2で熱間圧延する記
載があるが、具体的に実施する条件の記載がないので、
該公報からかかる問題の解決に関する情報は一切得られ
なかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑み、厚肉であっても、角部の丸みが少なく、且つ辺
の平坦な製品が得られる継目無角形鋼管の製造方法を提
供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、継目無鋼管製造設備のサイザー・ミルで、
角形鋼管の角部の丸み低減と辺の平坦化を達成する圧延
条件を見い出すことに鋭意努力した。その結果、角成形
時に、使用ロールの角形カリバー孔のコーナへ材料を十
分に充満させることで目的が達成できることを知り、そ
れを具現化する方法を本発明として完成させた。
【0008】すなわち、本発明は、継目無鋼管製造設備
でビレットを穿孔して得た円筒状素管を、引き続き直列
に配列した複数の定形圧延機で熱間圧延して角筒に成形
するに際し、前記定形圧延機のうち少なくとも2基の角
成形スタンド間で、円筒状素管に圧縮力をかけ、該円筒
状素管を角筒に熱間圧延することを特徴とする継目無角
形鋼管の製造方法である。
【0009】また、本発明は、前記圧縮力を、上下流関
係にある2つの角成形スタンドのロールの線速度を互い
に異ならせて、生じさせることを特徴とする継目無角形
鋼管の製造方法である。さらに、本発明は、上下流関係
にある角成形スタンドのロール回転数が、下記式を満足
することを特徴とする継目無角形鋼管の製造方法でもあ
る。
【0010】
【数2】
【0011】ここで、 ω : ロールの回転速度 Df: ロールのフランジ径 Db: ロールのカリバー底径 i : スタンド番号 r : 角形素管断面の辺長部の圧下率 本発明では、円筒状素管を前記角成形スタンドで角筒に
成形するに際し、該角成形スタンドのロールのカリバー
底へ、前記素管の肉が十分に行きわたるようにして熱間
圧延したので、製品である角鋼管の断面で角部の丸みが
低減し、辺の平坦度も所望の値を満足するようになる。
従来の継目無鋼管設備で、ロールの一部を角カリバーを
有するものに交換するだけで、安価に角形鋼管が量産で
きるようになる。
【0012】
【発明の実施の形態】まず、図1に、本発明に係る継目
無角形鋼管の製造に用いる定形圧延機(サイザー・ミ
ル)2のロール3例を示す。図1では、サイザー・ミル
2が直列に8スタンドあり、#1〜5スタンドまでのロ
ール3は、圧延時における素管断面の周長を確保するた
め、通常の円筒状鋼管製造用の丸断面のカリバー4(孔
型)が設けられている。そして、そこで該周長の定まっ
た円筒状素管1を#6〜8スタンドにおいて角状に成形
するため、それらスタンドは、角形断面のカリバー4を
有するロール3が使用される。これによって、外側角部
に対応して内側角部が定まる。また、#6と#7スタン
ドのカリバー4は、定形時に辺の凹みを防止するため、
角部の曲率半径Rを小さくしてある。
【0013】本発明は、かかるサイザー・ミル2を利用
した熱間圧延で円筒状素管1を角筒に定形するものであ
るが、その際、前記したように、上下流関係にある2つ
の角成形スタンド(好ましくは、隣り合う)のロール回
転数を異ならせて、圧延中の素管に圧縮力を加えるよう
にしたものである。発明者の研究によれば、そのように
しないと、熱間圧延と言えども、ロールのカリバー底へ
素管の肉が十分に行きわたらず、所望の角部が得られ
ず、辺の平坦度(P/L)も悪化して、所望品質の製品
が得られないからである。
【0014】次に、図2に基づき、素管を圧縮する具体
的な手段を説明する。図2(a)は、サイザー・ミル2
でのロール3の配置を示すもので、ロール3のカリバー
4形状は、前記図1の通りである。一般に、2つのスタ
ンド間で素管に張力が作用していない場合、ロールと素
管の速度が中立する位置(中立線)は、前後のスタンド
で同じである。例えば、上流側スタンドでロールのカリ
バー底位置の周速度と素管速度が等しい場合には、下流
側スタンドでも同様にロールのカリバー底位置の周速度
と素管速度が等しい。
【0015】素管の肉厚が変化しないとすると、2つの
スタンドでの素管速度vi ,vi+1の関係は、角形素管
の断面辺長部の圧下率をrとして、 vi /vi+1 = 1−r である。従って、該素管とロールのフランジ部で速度が
一致する場合、 (1−r)・Dfi+1 ・ωi+1 =Dfi ・ωi が成立し、スタンド間で素管に圧縮力を生じさせるため
には、 ωi /ωi+1 > (1−r)・Dfi+1 /Dfi が必要である。
【0016】同様に、素管とロールのカリバー底で速度
が一致する場合に対しては、 ωi /ωi+1 > (1−r)・Dbi+1 /Dbi が必要である。ここで、Dfi+1 /Dfi とDbi+1
Dbi の大小関係について、素管断面の辺長とロール・
フランジ径の比率や辺長圧下率等より、発明者が鋭意検
討した結果、実際の圧延では、 Dbi+1 /Dbi >0.5・Dfi+1 /Dfi なる関係が成立していることがわかった。よって、スタ
ンド間で素管に圧縮力を生じさせるためには、少なくと
も ωi /ωi+1 >0.5・(1−r)・Dfi+1 /Dfi である必要がある。
【0017】また、素管1は、通常、無張力で圧延され
ているので、各スタンドで完全滑りが生じると、正常な
圧延が行えない。そこで、完全滑りが生じることを防止
する必要がある。その条件は、上流側スタンドでのロー
ル3のカリバー4底にあった素管部分は、下流側スタン
ドのロール3のフランジ端にくるので、 ωi ・Dbi ≦ ωi+1 ・Dfi+1 となる。整理すると、 ωi ≦ ωi+1 ・(Dfi+1 /Dbi ) が成立する。
【0018】従って、素管1に圧縮力を与え、かつ円滑
な圧延を行うには、前記(1)式の関係にあることが好
ましい。また、本発明では、角成形スタンドの1スタン
ドを2ロールとし、所望の角成形のためには、3スタン
ド以上とすることが好ましい。角筒の断面形状の対称性
を良くするには2ロールの使用が最も適し、角筒にする
圧下力を得るには、少なくとも3スタンドが必要だから
である。さらに、本発明では、素管1の角成形スタンド
での温度を600〜1100℃にして圧延することが好
ましい。600℃未満では、該素管1の加工がやり難く
なり、厚肉品ではS値≦1.5tが達成できなくなるか
らである。また、1100℃を超えると、スケールの発
生が増え、製品角鋼管の表面性状が低下すると共に、疵
も発生するからである。
【0019】
【実施例】図4のピアサー・ミル3で穿孔された種々の
外径を有する円筒状素管1に、本発明に係る製造方法を
適用して、継目無角形鋼管11を製造した。なお、該素
管1の鋼種は、JIS G 3466のSTK490で
あり、穿孔減肉・延伸圧延後の再加熱温度は、いずれも
850〜1050℃内としてある。使用したサイザー・
ミル2は、1スタンドが2ロールで8スタンドあり、各
スタンドのロール3には、図1に示した通りのカリバー
4を有するものを使用した。つまり、#1〜#5スタン
ドが丸状カリバー4で、#6〜#8スタンドが角状カリ
バー4を有するロールを使用している。表1に、本発明
の実施及び従来例で使用した#6〜#7スタンドのロー
ル3のサイズと回転速度(角速度)を示す。
【0020】
【表1】
【0021】上記条件で製造した各角鋼管のs/t値
は、表1に示すようになった。表1より、本発明に従っ
て製造した角鋼管は、s/t値が所望の値(1.5)に
なっているが、本発明法に従わないものは、所望値を満
足できない結果である。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、断面
での角部の丸みが小さく、且つ辺の平坦な継目無角形鋼
管が、効率良く安価に製造できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る継目無角形鋼管を成形するサイザ
ー・ミルに配置したロールのカリバー形状を示す模式図
である。
【図2】図1のローラを配置したサイザー・ミルの斜視
図であり、(a)は全体配列、(b)及び(c)は、#
6スタンドと#7スタンドで使用したローラの形状を説
明する図である。
【図3】角形鋼管の各部サイズを説明する断面図であ
る。
【図4】継目無鋼管の製造設備を示すフロー図である。
【符号の説明】
1 素管(円筒状素管) 2 定形圧延機(サイザー・ミル) 3 ロール 4 カリバー 5 加熱炉 6 ピアサー・ミル 7 エロンゲータ 8 プラグ・ミル 9 リーラ 10 再加熱炉 11 継目無角形鋼管(角筒) 12 素材(ビレット)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 秀雄 愛知県半田市川崎町1丁目1番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者 喜多 政春 愛知県半田市川崎町1丁目1番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者 山本 健一 愛知県半田市川崎町1丁目1番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者 豊岡 高明 愛知県半田市川崎町1丁目1番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 継目無鋼管製造設備でビレットを穿孔し
    て得た円筒状素管を、引き続き直列に配列した複数の定
    形圧延機で熱間圧延して角筒に成形するに際し、 前記定形圧延機のうち少なくとも2基の角成形スタンド
    間で、円筒状素管に圧縮力をかけ、該円筒状素管を角筒
    に熱間圧延することを特徴とする継目無角形鋼管の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記圧縮力を、上下流関係にある2つの
    角成形スタンドのロールの線速度を互いに異ならせて、
    生じさせることを特徴とする請求項1記載の継目無角形
    鋼管の製造方法。
  3. 【請求項3】 上下流関係にある角成形スタンドのロー
    ル回転数が、下記式を満足することを特徴とする請求項
    1又は2記載の継目無角形鋼管の製造方法。 【数1】 ここで、 ω : ロールの回転速度 Df: ロールのフランジ径 Db: ロールのカリバー底径 i : スタンド番号 r : 角形素管断面の辺長部の圧下率
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20120244372A1 (en) * 2009-08-28 2012-09-27 V & M Deutschland Gmbh Method for producing hot rolled hollow sections having a rectangular cross-section and small edge radii
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