JPH06330177A - 大径角形鋼管コーナーｒ部の熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷間塑性成形の大径角形鋼管の各コーナーＲ
部材質の靭性低下、残留応力の解消および断面コーナー
Ｒ部の整形を目的とする経済的、かつ、不均一熱処理歪
が生じない後熱処理。 【構成】 冷間塑性加工の厚肉角形鋼管を水平方向に搬
送しながら、鋼管の一方端から順次、各コーナーＲ部を
もっぱら加熱し、その加熱温度が低下しないうちにロー
ル成形により鋼管断面のコーナーＲ部をシャープに成形
して、当該材質および構造材の改善を図る装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延鋼板を冷間塑
性加工により折り曲げ、その長手方向側縁継目を突合わ
せ溶接して形成した既成の大径角形鋼管の熱処理装置に
かかり、より詳しくは角形鋼管コーナーＲ部に後熱処理
を施すことにより、冷間成形加工に基づき生じている残
留応力を除去し、あわせて靭性の低下を改善すると共
に、鋼管断面を熱間塑性加工により成形して、均一で高
品質な厚肉大径角形鋼管を製造する大径角形鋼管コーナ
ーＲ部の熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨構造物の柱材（コラム）用として需
要が伸びている厚肉大径角形鋼管の量産方法および装置
においては従来、連続成形法にしても個別成形法であっ
ても、角形鋼管コーナーＲ部成形のために平坦ないし円
弧状曲面の厚肉鋼板を冷間塑性加工により略、90゜折曲
げる工程が含まれている。厚肉鋼板を冷間で略、90゜曲
げ加工をした場合、加工手段、コーナーＲの大きさにも
関係するが、当該コーナーＲ部における鋼板の塑性変形
が著しく進み、変形個所、特にコーナーＲ部材質の機械
的特性が劣化し、そのことが脆性破壊を生じる原因とな
る。

【０００３】たとえば、鋼管コーナーＲ部は冷間折曲げ
加工に基づく材質の歪み硬化、靭性の低下、高い残留応
力などが重畳して、冬期低温時に施す溶接加工の際の溶
接割れ、溶融亜鉛メッキ施工時の割れ等が発生すること
がある。また、これらの母材の微小欠陥、割れの存在に
基づき、低温時に前記厚肉鋼管に大負荷が加えられたと
き、同鋼板に脆性破壊が生じる。

【０００４】従来の冷間成形厚肉鋼管に内在する上述の
ような問題点は、現在、業界、学会などにおいて究明・
検討の対象となってきた。そこで、近来、充分な靭性を
備え、残留応力の少ないコーナーＲ部を備えた高品質の
角形鋼管の提供が需要者層から要望されるようになっ
た。

【０００５】市場に流通している従来製法の厚肉大径角
形鋼管に内在する、この種の材質的問題点を解決するた
め、メーカー側では、 冷間塑性加工による既製の丸鋼管を、油、ガス等の
化石燃料または電気エネルギーを熱源として全体的に加
熱し、その加熱温度が低下する前に前記鋼管を複数段の
角形成形ロールを通して成形し、断面を角形形状に成形
することを提案している。

【０００６】上記工法によるときは、製品の品質は良好
であるが断面成形時、鋼管の両端部断面が成形不良とな
るため切り捨てるので材料の歩留りが悪いとか、加熱、
冷却時、軸方向に長い鋼管の不等加熱・冷却に基づく変
形歪みの発生を無視できないとか、鋼管表面に多量に発
生する酸化スケールを除去しなければならないとか、鋼
管を一本宛加工するので生産性が低い、といったような
問題点がある。また、鋼管全体を高温加熱するから、焼
き鈍ましコストがかさむ。

【０００７】 別に、既成の大径角形鋼管を焼鈍炉に
入れ、鋼材の残留応力が略、除去される程度まで全体的
に加熱し、コーナーＲ部材質の靭性を改善した後、徐冷
する工法も知られている。この場合にも、上記同様の問
題点がある。 あるいは、冷間塑性加工により厚肉鋼板を丸鋼管に
成形したのち、同鋼管を電気エネルギーまたはガス、油
等の化石燃料を用いて軸方向に対し直交面で帯状に加熱
し、その加熱温度が冷えないうちに複数段の角形成形ロ
ールを通し、鋼管断面を熱間で角形形状に加工・成形し
た後、徐冷し、大径角形鋼管を製造する（特願平２−１
８０４９７号参照）工法も考えられている。

【０００８】上述、工法は、加熱時の熱的不均一に基づ
く成形断面の不良、冷却時における鋼材の温度分布の不
均一による変形歪が問題であり、熱処理の過程で均一温
度分布を保持するための温度管理がむずかしく、冷却工
程を充分長く採り、鋼管を徐冷する必要がある。また、
徐冷工程では丸鋼管と異なり、冷却気体の気流が鋼管コ
ーナーＲ部近傍で乱れるので、鋼管断面を均一に冷却す
ることが困難なため、角形鋼管に変形が生じるおそれが
ある。

【０００９】 さらに、角形鋼管成形ライン中に、化
石燃料を使用する加熱炉を設備する場合は、鋼材を所望
温度にまで加熱するのにラインの中途に100 〜150 ｍの
加熱炉スペースが必要であり、工場立地の選定が困難に
なるとか、設備投資額が予想以上に膨らむおそれがあ
る。加えて、ガス、油等の化石燃料による加熱は、熱源
を鋼管内側に入れることができないため、長手軸方向に
長大な鋼管を均一に加熱することが困難で温度管理の面
で問題があり、これが鋼管断面の成形不良、歪みの発生
などに関係し、結局、高品質の製品が得られない。

【００１０】一方、電気エネルギーを利用した加熱装置
は、加熱炉のスペースが小さく、鋼管断面の均一加熱な
らびに加熱温度の管理が容易である反面、極めて大容量
の電力が必要で、加熱コストが高くなる上に、立地条件
によっては必要とする大容量の電力の入手が困難な場合
がある。等々の技術的問題点があることが知られてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな事情を考慮にいれた上に開発されたもので、既成の
鋼管コーナーＲ部材質の機械的特性を経済的に改善する
と共に、残留応力を許容限度以下に抑え、均一、かつ安
定した、高品質な大径角形鋼管を成形する熱処理装置を
提供することを目的とする。また、本発明装置の別の目
的は、既成大径角形鋼管の各コーナーＲ部を順次、長手
軸方向に沿って熱処理を施すと共に、熱間成形により前
記コーナーＲ部を含む断面矯正を行って鋼管の機械的強
度を大にし、かつ、熱処理済み鋼管に歪み、捩じれなど
のない、均一で高品質な大径角形鋼管を成形する熱処理
装置を開発することにある。

【００１２】本発明装置の他の目的は、長手軸方向に長
大な角形鋼管を水平方向に支承したままで総ての熱処
理、成形加工を施すようにして、比較的に設備、装置の
投資額を節減しながら効果的に熱処理・成形ができる装
置を得ることにある。さらに本発明装置のその他の目的
は、従来公知の鋼材の熱処理工法における技術常識より
も、より低温度で熱処理をするにもかかわらず、コーナ
ーＲ部を含む大径角形鋼管材質の改善を全うすることに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
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、一枚鋼板または二枚鋼板を、冷間プレ
ス加工または／および冷間ロール成形加工により折曲
げ、その長手方向開口を閉じると共に、突合せ面を溶接
して断面角形に成形した単位長の大径角形鋼管を、その
長手軸方向に搬送する鋼管供給側水平テーブル、前記テ
ーブルの終端に配設し、前記供給鋼管を加熱装置内に所
要速さで連続して搬送するピンチローラ、

【００１４】前記鋼管長手軸に直交する平面内におい
て、各一対の鋼管コーナーＲ部に対向し、当該コーナー
Ｒ部付近を均等に、かつ帯状に加熱する手段を有する前
記加熱装置、前記鋼管の当該コーナーＲ部付近の加熱温
度が低下しないうちに、四周から鋼管断面を絞り・成形
加工をする複数段よりなる成形ローラ、前記断面成形鋼
管を受入れる鋼管搬出側水平テーブルよりなり、既成鋼
管の熱間成形による断面成形および、自然放冷または徐
冷を施すことにより鋼管各コーナーＲ部材質の残留応力
を除去し、靭性を回復するようにしたことを特徴とする
大径角形鋼管コーナーＲ部の熱処理装置。

【００１５】（２） コーナーＲ部付近の鋼材加熱温度
を、650 ℃から950 ℃の程度、その他の個所の加熱温度
を前記温度から、100 〜150 ℃低く設定したことよりな
る上記第（１）項記載の大径角形鋼管コーナーＲ部の熱
処理装置。

【００１６】

【作用】市場に流通している大径角形鋼管について問題
視されている材質的欠陥は、鋼管成形工程における冷間
塑性変形に基づく厚肉鋼管コーナーＲ部材質の靭性の低
下、残留応力の増加など局部材質の劣化による構造材と
しての弱体化である。 （１）本発明装置では、 冷間塑性加工により成形した単位長の大径角形鋼管
を鋼管供給側水平テーブルに受入れ、そのまま、ピンチ
ローラを介して所要速さで加熱装置内に搬送する。

【００１７】 加熱装置には搬入される角形鋼管の各
コーナーＲ部に対向して、それぞれ加熱手段を装備して
おり、前記手段は角形鋼管のサイズに応じて、その中心
軸に対し対称に、かつ、放射方向に進退可能のように設
けてある。 前記加熱装置は、鋼管周面の長手軸方向の特定部分
が前記加熱手段の位置を特定速さで通過する間に、対向
する鋼管コーナーＲ部付近の鋼板温度を少なくとも650
℃程度、その他の鋼管平坦面の鋼板温度は、それよりも
100 〜150 ℃低い温度で、前記鋼管を加熱することがで
きる。

【００１８】 加熱装置の直後に複数段よりなる角形
断面成形ロールを設備し、鋼管の加熱温度が低下する前
に、前記鋼管長手軸を水平方向に支承したまま前記ロー
ルへ送り、熱間ロール成形により鋼管コーナーＲ部をよ
りシャープにするように角形鋼管断面を四周から絞り・
整形する。その場合、鋼管平坦面の変形は殆ど無視する
ことができるから、当該個所の塑性加工に基づく残留応
力の発生はない。

【００１９】 断面の成形加工が終了した角形鋼管
は、加熱温度がそれほど低下していない状態のまま冷却
テーブルに対して水平方向に搬出され、前記テーブルの
上で自然放冷される。 鋼管温度の冷却工程において、不均一冷却が原因し
て長手軸方向に対し歪が発生するおそれがあるときに
は、たとえば、その長手中心軸の回りに鋼管を回転さ
せ、同鋼管を周面または長手軸方向に均等に冷却すると
よい。 また、必要があれば、角形鋼管の冷却後、公知の矯
正装置をとおして長手方向の歪を矯正する。

【００２０】（２）上記の後熱処理加工において、 鋼管のコーナーＲ部形成のための冷間塑性変形に基
づく当該鋼板材質の劣化範囲は、研究の結果、せいぜい
コーナーＲ部および、そのＲ部両終端から平坦面方向に
鋼材板厚の長さだけの幅を含む領域であることが知られ
ているので、上記局部加熱のコーナーＲ対象域には、少
なくとも、前記の全領域が含まれていることが条件とな
る。 前記鋼管長手軸に直角断面中で、その各コーナーＲ
部に対向・近接して、それぞれ配置した加熱手段、たと
えば高（低）周波加熱コイルを鋼管中心軸に向けて設備
すると共に、それら各コイル群を一斉に、前記中心軸に
対して放射方向に進退・調整可能なように保持し、被熱
処理鋼管サイズに合わせてコイル（加熱手段）の位置・
間隔を調節する。

【００２１】上記手段によれば、鋼管の長手軸方向に直
角な断面内外における加熱温度分布の調整、加熱温度の
制御が容易で、装置の保守・管理が簡単であり、加熱装
置に要するスペースが小さくて済む。誘導加熱方式を採
用することにより、加熱温度の分布、加熱温度の管理が
容易にでき、また、当該鋼材結晶を細粒化する効果も生
じる。電流の周波数は、厚肉鋼板の全体を均一に加熱す
ることができる程度の周波数を選択する。

【００２２】高周波加熱コイルの出力は、鋼材板厚、所
望加熱温度、熱処理温度保持時間などの条件に基づいて
設定するが、前記コイルの出力は上記条件の上下側に大
幅に変更できるように設定することが好ましい。 鋼管の加熱手段としては、高周波加熱コイルのみに
限定されるべきでなく、施設の立地条件、状態などに応
じ、大量に入手が容易で比較的にコストの低いＬＰガ
ス、石油などの化石燃料、石炭ガスを採用することを妨
げない。 発生した熱エネルギーを有効に利用するため加熱装
置内壁を耐熱材、断熱材を用いて内張り被覆する。

【００２３】 鋼管断面のロール成形は、コーナーＲ
部をよりシャープに整形するものであるから、もっぱら
鋼材の加熱部分を熱間加工するようになり、それに基づ
く鋼材質の劣化は生じない。 断面のロール成形は、一段当たりの圧下率が極めて
小さいから、鋼管長手軸方向端部の断面変形が少なく、
材料の歩留まりが低下することがない。 成形ロールから冷却テーブルに搬出された前記加熱
成形鋼管の冷却は、自然放冷、空冷により徐冷してもよ
いし、或る程度の放冷・低温化した後、噴霧および／ま
たはシャワーを用いて鋼管四周から均等に冷却すること
もできる。 なお、上記強制冷却開始温度は、必ずしも常温付近であ
ることを要しない。同装置において常温近くまで冷却し
た鋼管は、それ以後、強制冷却しても、これに基づいて
長手軸直角方向の曲がり、捩じれなどは発生しない。

【００２４】（３）これによって、昨今問題視されてい
る既成の大径角形鋼管隅角部の冷間塑性変形に基づく鋼
管コーナーＲ部の材質劣化、大きな残留応力の存在など
の欠陥を、比較的経済的に除去することができる。

【００２５】

【実施例】以下に、本発明装置の一実施例を図面に沿っ
て説明するが、右装置の具体的構成は、本出願当時の当
業界における公知技術の範囲内で任意に部分的改変が可
能な構成を含むので、格別の理由を示すことなしに本実
施例の具体的説明のみに基づき、本発明装置の構成要件
を限定して解釈することは許されない。

【００２６】図１は、本発明大径角形鋼管コーナーＲ部
の熱処理装置の一実施例の全体側面概略図、図２は、図
１におけるII−II断面で、コーナーＲ部加熱装置断面図
を示し、図３は、図１におけるIII −III 断面で、成形
ロール一段の断面図、図４は、鋼管搬入テーブルに載せ
られた既成の角形鋼管斜面図、図５は、鋼管搬入テーブ
ル上の移送ロールの別の実施例、図６は、冷却テーブル
上での処理済み大径角形鋼管の斜視図を示すものであ
る。

【００２７】図１中、１は、既成の単位長厚肉大径角形
鋼管（コラム）、同コラムの使用鋼材はSM490Aで、鋼板
厚は22mm、500 mm径、長さ１０ｍの角形鋼管である。コ
ラム１に使用される材質には、SS400 、SM400A、SM490
A、SM490B、SM490C、SM520B、C または非調質高張力鋼6
0Kgなどを選択するが、その何れの鋼材に対しても上記
装置が適用でき、所望の効果を奏する。コラム１の搬送
順にみて、２は、コラム搬入テーブルを示し、上側面に
同一ピッチで複数の動力装置付き搬送ロール３を装着
し、同搬送ロール上に既成のコラム１を載せ一本宛、ピ
ンチロール５側に移送する。図１および図４を参照し
て、４は、搬送ロール３に沿い、搬入テーブル２上に配
置されたガイドロールで、同ロールの周面で鋼管の両側
平坦面を挾み、前記テーブルにセンタを合わせるよう角
形鋼管をガイドする。各一対のガイドロール４は、角形
鋼管のサイズに合わせて設置間隔を調整することができ
る。

【００２８】６は、トンネル型式の加熱装置で、同装置
の内壁には中心軸に対称の四個所に、それぞれ高周波加
熱コイル７を装備し、同コイルを加熱装置を通過する角
形鋼管１の各コーナーＲ部に対向するように配置する。
図２図示の加熱装置断面を参照して、上記各コイル７
は、鋼管１の各コーナーＲ部を囲む三〜五組の加熱コイ
ルより構成されており、所定のスピードで鋼管が加熱装
置６内を通過する間に鋼管の特定個所を、650 ℃程度で
略、30 min間、均等に加熱、維持できるだけの容量を備
えている。

【００２９】さきに述べたとおり、三〜五組のコイル７
により加熱する対象となる鋼管の各コーナーＲ部の鋼管
断面方向の長さは、少なくともコーナーＲの終端から平
坦面側に、鋼材板厚だけ拡げた幅である。加熱装置６の
内壁には耐熱・耐火材を内張りして加熱室を構成し、加
熱エネルギーの放散を防ぎ、また、角形鋼管１のコーナ
ーＲ部鋼板表面からの輻射熱を遮り、かつ、保温効果を
持たせる。これにより、帯状鋼板または二枚鋼板から角
形鋼管を形成する工程で鋼板に加えられた冷間塑性変形
に基づく残留応力、靭性の低下など鋼板材質の劣化、特
に鋼管コーナーＲ部を含めた局部材質の機械的特性を改
善することができる。

【００３０】その際、鋼管周平坦面側にも高周波が洩れ
て加熱され、また、コーナーＲ部からの熱伝導によって
も加熱されるが、平坦面の温度はコーナーＲ部よりも10
0 〜150 ℃程度低くするよう装置を制御して、鋼管の局
部加熱による鋼材の熱膨張歪応力の発生を抑える。この
ように冷間成形鋼管コーナーＲ部を局部加熱・後熱処理
することにより、鋼管の全体加熱のために要するエネル
ギー量に較べ、省エネルギー化を可能にすることができ
る。

【００３１】また、低温度の範囲内で効果的な熱処理を
施すので、省エネルギーが実現でき、鋼管表面の粗びが
少なく、大径角形鋼管の商品価値を高める。上述熱処理
を施すことにより、角形鋼管周壁鋼板の各コーナーＲ
部、平坦部および溶接部の内外材の軸方向および周方向
特性は、殆ど加工前の鋼板素材の特性と変わりないとこ
ろまで、回復、改善していることが確認された。上記加
熱装置６は、鋼管サイズに合わせて装置ごと上下に移動
可能とし、かつ、高周波加熱コイル７も、鋼管の長手軸
に対し対称的に放射方向の位置調節を可能にしないと、
鋼管の各サイズに対応することができない。上記の加熱
手段は、ガスまたは重油などの化石燃料を利用するバー
ナを排除するものではない。その際、コラムのコーナー
Ｒ部に対向・配置された各バーナーは、コラム長手軸方
向に対し複数個所、併設することもできる。

【００３２】８は、加熱済み角形鋼管の断面成形ロール
で、前工程で加熱した鋼管コーナーＲ部の温度が低下し
ないうちに、本実施例においては３段構成の成形ロール
により、もっぱらコーナーＲ部に対する熱間絞り・整形
加工を施し、シャープで均一な隅角形状を備えた断面を
有する角形鋼管を形成する。図３も参照して、既成の鋼
管は熱処理前に角形断面に形成されているので、上記断
面成形ロールの各圧下量は極めて小さくて整形すること
ができ、特にコーナーＲ部の成形を熱間ロール加工によ
り行うため、局部材質の劣化を伴なうことなく、鋼管の
各コーナーＲの曲率半径を均一、かつ、シャープに形成
でき、鋼管の断面特性を向上させ得る。

【００３３】また、成形ロールの圧下量が極めて小さい
ため鋼管両端の断面形状が乱れることなく、整形加工の
歩留まりがよい。さらに、コーナーがシャープで正確な
断面を備えた鋼管を形成するので、商品価値を高める。
９は、冷却テーブルで、断面成形ロール８により整形さ
れた高温の角形鋼管を受け入れ、図６を参照して、同テ
ーブル上において自然放冷させる。要すれば、角形鋼管
の長手軸を中心にして回転し、鋼管周面鋼板を均等に冷
却し、鋼管の不均等冷却による長手軸方向の曲がり、捩
じれの発生を防止する。

【００３４】図２は、トンネル型鋼管加熱装置の要部断
面を示すもので、図中、１は、角形鋼管、７は、高周波
誘導加熱コイルで、同コイルは、鋼管断面の各コーナー
Ｒ部を囲み、断面中心に対し対称的に配置される。ま
た、鋼管サイズに合わせ放射方向に進退可能に支承され
ていることは、前述した。図３は、成形ロール段の一つ
の断面を示し、図中、１は、角形鋼管、８は、前記鋼管
断面を四方から絞るように設けた四つの成形ロールを示
し、同最終段ロールの内形は最終製品の断面外形と同一
とする。これによる鋼管断面の成形、特にコーナーＲ部
の整形は熱間成形により行われるため、局部材質の劣化
を伴なうことなく鋼管の各コーナーＲの曲率半径を均一
化し、また、シャープに形成できる。

【００３５】図４は、製品搬入側テーブルの概略斜視図
を示し、図中、１は、既成の角形鋼管、３は、動力装置
付き搬送ロール、４は、鋼管のガイドロールを示す。鋼
管１は、ロール付属の動力装置の出力によって、自重に
より搬送ロール３周面との間に生ずる摩擦力を利用し
て、矢印方向に移送される。ガイドロール４は、鋼管の
両側面に軽く当接する程度に設けられ、同ロールはテー
ブル上で鋼管搬送方向のセンタ合わせの作用を行う。

【００３６】図５は、上記動力装置付き搬送ロールの別
の実施例を示し、この場合は角形鋼管１を、その一つの
コーナーＲ部で鼓型搬送ロール３₁ により支承すること
により、一種類の鼓形搬送ロールを使用して各サイズの
鋼管を搬送しようとするものであるが、それに伴なっ
て、ピンチロール５以下の装置・工程の全てを、鋼管長
手中心軸に対し45°回動させて配置しなければならな
い。図６は、冷却テーブル９上に搬出された熱処理済み
角形鋼管１の斜視図を示している。上記鋼管１は、必ず
しも冷却テーブル９上にとどまって冷却されることを要
さず、順次、成形ロールから搬出される処理済み鋼管に
位置を譲って冷却ゾーンに搬出・整列し、均等に徐冷す
ることができる。

【００３７】本実施例装置を稼働する場合、角形鋼管１
のコーナーＲ部鋼材に加える後熱処理温度曲線を試み
に、加熱勾配は100 ℃／Ｈ、冷却は自然冷却で、設定温
度を、それぞれ、500 ℃、550 ℃、600 ℃および650
℃，±25℃とし、同温度の許で各30min の加熱時間を施
したところ、次のような結果を得た。以下に説明のデー
タは、鋼管断面コーナーＲ部の鋼材の表面側および内側
面側位置の長手方向鋼材を切り出した試験片から得られ
たもので、そのサンプル鋼管の寸法は、板厚22mm、500
mm角、コーナーＲ半径＝77mm、材質は、SM490A の冷間
塑性加工角形鋼管を、それぞれ上記条件に基づいて後熱
処理したものである。

【００３８】上述の各後熱処理温度曲線に沿う熱処理を
施した冷間成形大径角形鋼管のコーナーＲ内面部鋼材を
長手軸方向に採取した試験片を対象にした引張り試験結
果によれば、後熱温度が550 ℃を超えて600 ℃辺りの熱
処理により、それぞれ、引張り強さσu 、降伏点σy お
よび伸び％の値が安定する傾向が見受けられた。降伏比
σy ／σu にしても同様であった。鋼管平坦板の内面部
から同様に採取した試験片の引張り試験結果も上記と
略、同様な傾向を示している。

【００３９】また、前記鋼管コーナーＲ外面部鋼材を長
手軸方向に採取した試験片の引張り試験結果をみても、
後熱温度が550 ℃を超えて600 ℃辺りから、それぞれ、
引張り強さσu 、降伏点σy および伸び％の値が安定す
ることが判る。降伏比σy ／σu にしても同様である。
鋼管平坦板の外面部から採取した試験片の引張り試験結
果もまた、上記と略、同様な傾向にある。

【００４０】後熱処理に基づく鋼管コーナーＲ内外面
部、平坦板内外面部から採取した試験片のエネルギー遷
位温度vTreの変化を調べると、すべての試験片のエネル
ギー遷位温度が、略、同じ程度になる後熱温度は、600
〜650 ℃であった。後熱処理による鋼管コーナーＲ部の
硬さの変化をみると、後熱温度が高い程、硬さの変動
（最高と最低との差）が小さくなることが判る。後熱処
理による残留応力の変化は、後熱温度が600 ℃程度であ
れば、加工前と同様な結果が得られることも判った。

【００４１】以上のような試験結果を分析すれば、公知
の製法に基づく冷間塑性変形による大径角形鋼管のコー
ナーＲ部の材質の劣化改善、平坦部の残留応力の除去を
目的とする後熱処理は、少なくとも600 〜650 ℃、30mi
n の加工によって目的を達成することができ、また、そ
れ以上の必要はなく、それ以下でもないことが判る。よ
り高温に加熱をすれば、それだけエネルギーの消費量が
かさんで不経済になるばかりでなく、鋼管表面の粗び、
スケールの発生が多くなって商品価値を下げる結果とも
なる。

【００４２】また、より低温に加熱をするとか、処理時
間を短かったりすると、所望の程度の処理が可能でな
い。上述の後熱処理条件は、対象となる角形鋼管のサイ
ズ、材質などに応じて、若干は相違するかも知れない
が、大幅に変わることはない。ただし、処理時間を短く
するために、上記の熱処理温度を850 〜950 ℃程度に高
めることは妨げない。

【００４３】本件発明は、所定の材質から冷間塑性成形
された角形鋼管について、ユーザー側の希望する条件を
クリャーするに必要な最低の加熱温度を発見したもので
あって、これにより、きわめて経済的に高品質な熱処理
済みコラムを生産することができる。本実施例に説明し
た装置を利用すれば、冷間塑性成形された角形鋼管のす
べて（平担部を含めて）を、また、必要に応じシーム溶
接継手の後熱処理をすることも可能となる。

【００４４】

【発明の効果】本発明角形鋼管コーナーＲ部の熱処理装
置は、以上述べたとおりで、 （１）帯状鋼板または一枚鋼板から角形鋼管を形成する
工程で、鋼板に加えられた冷間塑性変形による残留応
力、靭性の低下など鋼板材質の劣化、特に鋼管コーナー
Ｒ部を含めた局部材質の機械的特性を改善した、高品質
で均一な大径角形鋼管を提供することができる。 （２）冷間成形鋼管コーナーＲ部を局部加熱・後熱処理
することにより、鋼管の全体加熱のために要するエネル
ギー量に較べて省エネルギー化を可能にする。また、全
体的に必要最低温度により後熱処理を行うから、省エネ
ルギー効果が大きく、経済的熱処理が可能になる。鋼管
表面の粗びが少なく、大径角形鋼管の商品価値を高め
る。

【００４５】（３）既成の角形鋼管を後熱処理すると共
に、鋼管断面の成形、特にコーナーＲ部の整形を熱間ロ
ール成形により行うため、加工量が少なく、局部材質の
劣化を伴なうことなく鋼管の各コーナーＲの曲率半径を
均一化し、また、シャープに形成して精度の高い鋼管断
面を形成し、断面係数を大きくすることができる。丸鋼
管から成形するものに較べ、熱間での変形量が少ないた
め、鋼管両端の形状の乱れが少くなく、歩留まりが向上
する。 （４） 軸方向に長い被処理材を、見掛け上長さ方向に
短い部分に分割し、四つのコーナーＲ部を均一に局部加
熱したから、加熱による鋼管全体の鋼材軟化が生ぜず、
角形鋼管長手軸方向の熱膨張歪、熱処理歪が生じにく
い。鋼管周面材の帯状熱処理にあたり、コーナーＲ部と
平坦面との間で温度差を少なくして、両者間における熱
膨張の差を許容範囲内に抑えている。

【００４６】（５）後熱処理を施すことにより、角形鋼
管周壁鋼板の各コーナーＲ部、平坦部および溶接部の内
外材の軸方向および周方向特性は、殆ど加工前の鋼板素
材の特性と変わりないところまで、回復、改善されてい
ることを確認した。 （６）処理済みの厚肉角形鋼管は低温状態で鋼管コーナ
ーＲ部付近に溶接加工を施した場合にも、当該個所から
溶接割れなどが生じるおそれがない。

【００４７】（７）角形鋼管を溶融亜鉛めっき加工する
際にも、鋼管材の一部から亀裂が生じる不都合は起きな
い。 （８）鋼管長手軸に対する捩じり力が大きく掛っても、
鋼管コーナーＲ部付近から先に破壊することはない。 等々、本発明装置の稼働により従来公知の鋼管熱処理手
段には期待することができない、格別の作用、効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明大径角形鋼管コーナーＲ部の熱
処理装置の一実施例の側面概略図である。

【図２】図１中、II−II断面図である。

【図３】図１中、III−III断面図である。

【図４】本発明装置の鋼管搬入側テーブルの一実施例斜
視図である。

【図５】本発明装置の鋼管搬入側テーブルの他の実施例
正面図である。

【図６】本発明装置の鋼管搬出側テーブルの一実施例斜
視図である。

【符号の説明】

１ 大径角形鋼管 ２ コラム搬入側テーブル ３ 駆動装置付き搬送ロール ４ ガイドロール ５ ピンチロール ６ 加熱装置 ７ 高周波加熱コイル ８ 成形ロール ９ コラム搬出側テーブル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯鋼板、一枚鋼板または二枚鋼板を、冷
   間プレス加工または／および冷間ロール成形加工により
   折曲げ、その長手方向開口を閉じると共に、突合せ面を
   溶接して断面角形に成形した単位長の大径角形鋼管を、
   その長手軸方向に搬送する鋼管供給側水平テーブル、 前記テーブルの終端に配設し、前記供給鋼管を加熱装置
   内に所要速さで連続して搬送するピンチローラ、 前記鋼管長手軸に直交する平面内において、各一対の鋼
   管コーナーＲ部に対向し、当該コーナーＲ部付近を均等
   に、かつ帯状に加熱する手段を有する前記加熱装置、 前記鋼管の当該コーナーＲ付近の鋼管加熱温度が低下し
   ないうちに、四周から鋼管断面を絞り・成形加工をする
   複数段よりなる成形ローラ、 前記断面成形鋼管を受入れる鋼管搬出側水平テーブルよ
   りなり、 熱間成形による断面成形および自然放冷または徐冷を施
   すことにより、鋼管各コーナーＲ部材質の残留応力を除
   去し、靭性を回復するようにしたことを特徴とする大径
   角形鋼管コーナーＲ部の熱処理装置。
2. 【請求項２】 コーナーＲ部付近の鋼材加熱温度を、65
   0 ℃から950 ℃の程度、その他の個所の加熱温度を前記
   温度から、100 〜150 ℃低く設定したことよりなる請求
   項１記載の大径角形鋼管コーナーＲ部の熱処理装置。