JPH04100632A

JPH04100632A - 大径角形鋼管コーナー部の材質改善工法

Info

Publication number: JPH04100632A
Application number: JP21704190A
Authority: JP
Inventors: Shin Nakajima; 伸中島
Original assignee: NAKAJIMA KOKAN KK
Current assignee: NAKAJIMA KOKAN KK
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1992-04-02
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JP2813632B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、大径角形鋼管の成形工法において、厚肉鋼板
を冷間塑性加工して角形鋼管の隅角部を成形する工程で
、折曲げ加工に基づく鋼板の局部材質の劣化、残留応力
の発生に対し、鋼管隅角部相当個所を、一定時間、所定
温度に加熱して調質し、鋼板材質の劣化を補正するよう
にした、シームラインが隅角部以外の辺部分に位置する
大径角形鋼管コーナー部の材質改善工法に関する。

〔従来の技術〕

建築物のコラムとして使用される、肉厚鋼板を折り曲げ
成形したワン・シームまたはツー・シーム太径角形鋼管
の量産方法は、従来、文献上はともかく、実用的には大
別して、 ■−枚板鋼板を、長手軸方向に平行し、かつ幅方向に重
複して、その隅角部相当個所を四個所折曲げ、断面を角
形鋼管近似の形状に成形し、鋼板の両側エツジ部を突合
わせ溶接して、断面角形のワン・シーム鋼管を成形する
。

■−枚板鋼板を、幅方向に沿って二個所折曲げて断面コ
字形に成形したものを、一対向い合わせて断面角形の鋼
材を構成し、その両脚エツジ部を突合わせ溶接して、ツ
ー・シーム角形鋼管を製造する。

■帯鋼板を長手軸方向に搬送し、これを丸鋼管成形ロー
ルスタンドに通して一旦、継目付き丸鋼管を製造し、次
に、前記丸鋼管の断面を角形に整形してワン・シームの
大径角形鋼管を形成する。

工法が、細部に亘っては、それぞれ若干工法上の差異が
あるにしても、広〈実施されている。

上述のように、従来、実施されている大径角形鋼管の経
済的な製造方法には、いずれの工法においても厚肉鋼板
の冷間塑性変形、すなわち、隅角部形成のため鋼板に対
する略、９０°の冷間折曲げ加工が含まれている。

ところで、平坦な厚肉鋼板に対して冷間で、略、９０°
の折曲げ加工を施した場合には、鋼板の折曲げ部に所要
のＲ（外周半径）を与えたにしろ、その隅角部鋼材断面
において、中立面の外側材料には引張り力が、内側には
圧縮力が働きなから冷間塑性変形が行われるので、素材
の弾性限界内での加工とはいえ、当該個所の材質に劣化
が進むことは避は難く、変形個所には繰返し応力に対し
て脆性破壌が生じるおそれなしとしない。

また、外力を取り去った後にも、冷間塑性加工に基づき
、前記各折曲げ部に残留応力が生じている。

上記現象は、鋼材の板厚が大である程、折曲げの際の隅
角部に与えられるＲが小である程、顕著に現われる。

しかし、従来、この種の大径角形鋼管の仕様については
、もっばら、その形状・構造上の特徴、すなわち、（１）同一単位重量の断面Ｈ形鋼に比べ、重量当りの断
面２次モーメント、断面係数が大きく、曲げ、捩り外力
に対して強い。

（２）断面２次半径が大きく、座屈に対して丈夫である
。

（３）Ｘ、Ｙ方向の断面特性のバランスが良好。

（４）コラム断面積を比較的に小さくすることができ、
同一建坪に対する可使用面積比を大にすることができる
。

とか、（５）断面がボックス形であるから材料を、そのまま露
出して使用しても美観を損わない。

（６）耐火被覆、塗装その他コラム回りの装飾・施工が
容易で経済的。

といった施工上の特徴に対してメリットが認められ需要
が伸びているが、前記の加工状態から顧みるに、角形鋼
管に内在する材質的な弱点または不確定部分についての
客観的、技術的な分析・検討が充分なされてないまま前
記大径角形鋼管が市場に流通している傾向がある。

一方、この種の大径角形鋼管をコラムとして使用する鉄
骨構造物、建築物等は一般に、当該コラムを一度施工し
た後は、長期にわたって、それ自体および付随する構造
物重量を歪みなく支承することは勿論のこと、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、これらコラムは原則として交換
・補修が可能でないといった施工状態にある場合が多い
。

近来、冷間折曲げ加工によって成形された大径角形鋼管
が建築物のコラムとして多用され、また、中・高層建築
物のコラムとしても使用されようとするに及んで鋼管成
形時における前記冷間折曲げ加工に基づく材質の劣化が
、当該個所の脆性変化を促進するおそれがあるのではな
いかという問題点に、需要者の関心または反省が高まっ
てきている。

そこで最近、大径角形鋼管の、この種の材質的問題点に
対し、ユーザー、第三者から問題点の指摘がなされ、メ
ーカー側としては早急に、その対策を講じる必要が生じ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明工法は、それらユーザー等からの要望に応え、従
来、公知の製法における大径角形鋼管の冷間塑性変形に
基づく隅角部成形工法に改良を加え、可及的にコストア
ップを避けなから厚肉鋼板の折曲げ加工による角形鋼管
隅角部に相当する鋼板の材質の劣化を補修するところの
、角形鋼管コーナー部の材質改善工法を提供することを
目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明工法は、上記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長手軸方向に沿って冷
間折曲げ加工して、その鋼板断面を角形鋼管近似の形状
に成形し、鋼板エツジ部を相互に突合わせ溶接して断面
角形に整形することにより構成した大径角形鋼管に対し
て、同鋼管の各隅角部に対向して、それぞれ、同隅角部
付近を所定の温度まで加熱する熱源を配置し、前記熱源
を角形鋼管長手軸方向に沿って相互に共動して移動させ
る工程より成ることを特徴とする大径角形鋼管コーナー
部の材質改善工法。

〔作　　　用〕

従来公知の冷間塑性加工を含む製造方法に基づいて成形
した大径角形鋼管は、同鋼管のシームラインの本溶接が
完了した工程または溶接継手に対する探傷装置をパスし
た工程の後に、角形鋼管長手軸方向に直角な平面内にお
いて、その鋼管断面の周辺で、各隅角部に対向・近接し
て設置した加熱手段を備えた調質炉に前記鋼管を装入し
、その長手軸方向に相対的に移動させ、その間、冷間折
曲げ加工により形成された角形鋼管の各隅角部付近を前
記加熱手段によって連続して６７ｏ°〜７６０℃程度に
加熱する。

鋼管の各隅角部に対向して設けた、それぞれの加熱手段
には、ガスまたは液体燃料用バーナが採用されていて、
調質炉の燃焼室内におけるガスの流れは通常、コーナフ
ァイヤリング形式となる。

その際の前記燃焼室におけるバーナの位置は鋼管に対し
軸対称に設けられてよい。すなわち、鋼管隅角部の加熱
に基づく熱膨張は、鋼管断面の中心軸に対して対称的に
生じるように計られている。

また、鋼管隅角部に対向・配置された各バーナは、鋼管
長手軸方向に対し複数個並設することができる。

かくして、成形された大径角形鋼管は諷質炉内を通過す
る間に、各隅角部付近を連続的に、がっ、一定時間、６
７０°〜７６０℃程度の温度迄加熱し、その後自然放冷
することにより、厚肉鋼板の冷間塑性変形により折り曲
げ加工したことに基づき素材が劣化した鋼管隅角部付近
の素材を調質して、原状に回復させると共に前記加工に
基づく残留応力の解消を図る。

鋼管隅角部付近の素材調質が終了した大径角形鋼管は、
さらに長手方向規格長に切断するとか、溶接継手などに
対する探傷試験器に掛けるとか、長手軸方向の歪矯正機
に通すなどの仕上げ工程を経るために搬送される。

以上のとおりであるから本発明工法によれば、大径角形
鋼管成形後における同鋼管を構成する鋼板の脆性または
残留応力などに対する調質手段としては、比較的に低コ
ストで、その目的を達成することができ、従来、心配さ
れていた隅角部付近の材質の脆性・劣化を解消した高品
質の角形鋼管を効率よく提供することができる。

〔実　施　例〕

以下に、本発明工法および同工法を実施する大径角形鋼
管コーナー部の材質改善装置の一実施例について、図面
に沿って説明するが１本発明の構成部材は、本出願当時
、業界における公知の技術レベルの範囲内で部分的変形
が可能であるから、格別の理由が見当らない限り、本実
施例記載の具体例のみに基づいて、本発明工法の構成要
件を限定的に解釈す入きではない。

第１図は、本発明工法を実施する大径角形鋼管コーナー
部の材質改善装置の加工ラインを示すもので、第１図（
ａ）は、前記加工ラインを構成する装置を、第１図（ｂ
）は、同装置上の各工程に対応する鋼板の成形または加
工状態を示している。

本実施例における角形鋼管成形ラインは、コイル状厚肉
鋼板１を巻戻し機構２を通して、これをレベラー、幅決
め装置３に掛け、さらに丸鋼管成形ロール段４に通して
、−旦、電縫丸鋼管１３を形成した後、同鋼管１３を角
形鋼管成形ロール段６に掛けて、その断面を規格サイズ
の角形に整形し、大径角形鋼管１４を製造するようにし
ているが、この工程は、−枚板鋼板を、折曲げプレスに
掛けて、同鋼板を幅方向に四個所折曲げ、その断面を角
形鋼管近似の形状に成形してから、整形ロールに掛けて
、鋼板長手方向エツジ部を突合わせ溶接し、角形鋼管を
成形する、図示していない装置に置換しても良いし。

そのほか、公知の冷間塑性加工に基づく大径角形鋼管の
製造装置を利用することもできる。

かくして整形された大径角形鋼管１４は、その長手軸方
向に沿って内壁局面を耐火煉瓦で張詰めたトンネル型調
質炉７内に搬入されるが、同炉には鋼管移送方向に沿い
、かつ前記鋼管の各隅角部に対向して、同部分付近を加
熱するためのバーナが、炉内、鋼管断面中心軸に対し対
称的に設置され、その噴射炎を炉内に噴射するための窓
が複数個設けである。

調質炉７内に搬入された冷間成形角形鋼管は、その各隅
角部付近を加熱するバーナ炎に対向して長手軸方向に移
送される間中、対称的に鋼管隅角部付近が加熱されて回
部付近が７００°〜８００℃に達するか、徐々に複数回
バーナ炎にさらされ７００゜〜８００℃に加熱したまま
、トンネル型調質炉内を通過することによって、所要の
加熱温度を特定時間持続させ、その間、冷間塑性加工に
基づき劣化した鋼管隅角部付近の材質を徐々に調質・改
善し、その後、調質炉外に搬出してから鋼管隅角部加熱
温度を徐々に放冷する。

バーナの燃料は、石炭ガスでもＬＮＧ、ＬＰＧなど、軽
油、灯油、重油等の液体燃料でも可である。

燃焼ガスは、調質炉の材料搬出口付近に設けた排気装置
に吸引されて、炉の材料搬入・出口およびバーナ炎噴射
窓等から不用意に外部に漏洩することはない。

もっとも、調質炉の鋼管搬入・出口には、耐熱材より成
るカーテン状部材を設備して、同開口から無用に熱エネ
ルギーが外部に放出しないよう、また、外部から冷却空
気が吹込まぬようにして熱効率を高めている。

勿論、バーナに使用する圧縮空気も、燃焼ガス排気装置
または調質炉壁から漏洩する熱エネルギーにより予熱さ
れたものを使用している。これによってガス排気装置を
通過する燃焼ガスを冷却し、装置の耐用時間を延ばすよ
うにする。

かくして、調質炉７から搬出された大径角形鋼管は、切
断機８に送り込まれて、鋼管１４の移動に同期して滑動
するカッタにより長手軸方向規格長に切断され、単位長
の大径角形鋼管１５が形成される。

鋼管１５の各隅角部付近は、なお、高温を保持している
ので、切断された鋼管は、それぞれ冷却ゾーン９の上に
並べて空冷または水冷し、常温迄冷えた鋼管１５を、製
品搬出テーブル１０に搬出する。

なお、図示してないが、冷却ゾーン９に付設して、溶接
継手検査装置を配置し、不測の不良品が製品の中に、ま
ぎれ込むことを防止する。

角形鋼管成形ロール段６の鋼管成形速さが、調質炉７の
鋼材調質能力にマツチしない場合は、第１図（ａ）にお
いて、角管成形ロール段６の直後に。

切断機８を設備して、−まず、規格長の角形鋼管を形成
した後、これを順次、並列に複数台設けた調質炉７に装
入するようにすれば１両者の加工能率のマツチングが可
能になる。

また、角形鋼管成形が折曲げプレスによって行われ、鋼
材長手方向エッチ部分の突合わせ溶接に基づいて成形鋼
管に長手軸方向の歪が生じる場合等を考慮して１図示し
てない歪矯正機を、ラインの一部に設備してもよい。

以上のとおりであって、本発明実施例工法によれば厚肉
鋼板を冷間塑性加工によって折曲げ、隅角部を形成して
いる従来公知の大径角形鋼管の製造方法によって成形し
た角形鋼管に比べて、その隅角部材質の脆性・劣化また
は残留応力の程度が全く異なる。

さらに、鋼管隅角部付近の残留応力は極めて小であって
、品質の向上した製品を提供することがノその他、前述
〔作用〕の項で説明した諸々の効果を奏し得る。

〔発明の効果〕

本発明工法は、以上述べたとおりであるから、（１）厚
肉大径角形網管において従来製品では当然であった鋼管
隅角部の冷間塑性変形に基づく材質の脆性劣化が生じな
い、また、隅角部成形のため生じる残留応力が殆んどな
い高品質の製品を提供することができる。

（２）成形工程に鋼管素材の調質工程が組込まれている
割には、鋼管の成形能率が低下しない。

（３）鋼材調質炉には可能な限り、低価格の燃料が使用
でき、加熱による素材の調質が比較的に安価になし得る
。

（４）加熱に要する分のコストアップは免れ難いが、必
要最小限の範囲において大径角形鋼管の構成鋼板の調質
を行うようにしているから、調質済みの高品質鋼管が得
られる割に製品の低価格を維持することができる。

等々、本発明角形鋼管コーナー部の材質改善工法は、従
来実施されている厚肉大径角形鋼管の成形工法では期待
することができない、格別の作用および効果を奏するも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明鋼管コーナー部の材質改善工法および
同工法を実施する装置のアウトラインならびに同工法に
基づいて成形された鋼板の形状を示す。１・・・熱延コイル、　　　　２・・・アンコイラ−３
・・・トリミングカッタ、４・・・丸鋼管成形ロールスタンド、５・・・溶接機、６・・角鋼管成形ロールスタンド、７・・・調質炉、　　　　　８・・・切断機、９・・・
冷却ゾーン、　　　１０・・・製品搬出テーブル、１１
・・帯鋼板、　　　　　１２・・丸鋼管形成、１３・・
・丸鋼管、　　　　　１４・・・角形鋼管、１５・・・
製品。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）帯鋼板または一枚板鋼板を長手軸方向に沿って冷
間折曲げ加工して、その鋼板断面を角形鋼管近似の形状
に成形し、鋼板エッジ部を相互に突合わせ溶接して断面
角形に整形することにより構成した大径角形鋼管に対し
て、同鋼管の各隅角部に対向して、それぞれ、同隅角部
付近を所定の温度まで加熱する熱源を配置し、前記熱源
を角形鋼管長手軸方向に沿って相互に共動して移動させ
る工程より成ることを特徴とする大径角形鋼管コーナー
部の材質改善工法。