JP2006334633A - 丸形鋼管の製造方法及び丸形鋼管の製造設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄肉や厚肉の丸形鋼管を能率良く得られる丸形鋼管の製造方法を提供する。
【解決手段】所定幅の鋼板1を、加熱手段16によって所定温度、またはその近辺にまで全体加熱し、次いで加熱鋼板1Aを長さ方向に搬送しながら熱間成形部20に通して、複数段のロール式成形手段21,26,31,36,41により円弧板状体1Bから丸形状鋼管1Cへと順次、段階的に熱間成形する。丸形状鋼管1Cを外周から拘束しながら、その遊端を相対向させた状態で溶接結合4して、丸形鋼管5を製造する。加熱鋼板を長さ方向に搬送しながら複数段のロール式成形手段により熱間成形することで、鋼板から丸形状鋼管への成形を流れ作業的に行うことができ、丸形状鋼管の遊端間を溶接結合することで、薄肉や厚肉の丸形鋼管を能率良く安価に製造できる。
【選択図】図2
【解決手段】所定幅の鋼板1を、加熱手段16によって所定温度、またはその近辺にまで全体加熱し、次いで加熱鋼板1Aを長さ方向に搬送しながら熱間成形部20に通して、複数段のロール式成形手段21,26,31,36,41により円弧板状体1Bから丸形状鋼管1Cへと順次、段階的に熱間成形する。丸形状鋼管1Cを外周から拘束しながら、その遊端を相対向させた状態で溶接結合4して、丸形鋼管5を製造する。加熱鋼板を長さ方向に搬送しながら複数段のロール式成形手段により熱間成形することで、鋼板から丸形状鋼管への成形を流れ作業的に行うことができ、丸形状鋼管の遊端間を溶接結合することで、薄肉や厚肉の丸形鋼管を能率良く安価に製造できる。
【選択図】図2
Description
本発明は、たとえば鉄骨構造物の鋼管柱(支柱)に使用される丸形鋼管の製造方法及び丸形鋼管の製造設備に関するものである。
従来、この種の丸形鋼管を得るに、鋼板を冷間成形したのち溶接結合することで丸形鋼管を製造し、そして丸形鋼管を加熱して事後熱処理(焼なましなど)する構成が提供されている。しかし、この従来構成によると、鋼板を冷間成形することから、厚肉の丸形鋼管は製造し難く、その板厚が最大で9mm程度の薄肉の丸形鋼管となる。
そこで厚肉の丸形鋼管を製造し得るものとして、次のような構成が提供されている。すなわち、半成形丸形鋼管は、鋼板をプレス成形したのち1箇所を突き合わせ溶接することで、少し大きめの直径として半成形(冷間成形)されている。この半成形丸形鋼管を加熱手段(加熱炉など)において加熱し、そして成形手段(成形ロール装置など)において外周形状を熱間成形(整形)する。これにより、所望の直径の丸形鋼管を得ている(たとえば、特許文献1参照。)。
特開2001−303661号公報(第5頁、図13)
しかし、上記した従来構成によると、たとえば板厚が50mmの厚肉の丸形鋼管を得るに好適であるが、成形手段による熱間成形は、厚肉の半成形丸形鋼管に対しての絞り成形であることから成形時間が長くなり、以て製造能率が悪いものとなる。
そこで本発明の請求項1記載の発明は、薄肉や厚肉の丸形鋼管を能率良く得られる丸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5記載の発明は、全体を簡素に構成し得る丸形鋼管の製造設備を提供することを目的としたものである。
また請求項5記載の発明は、全体を簡素に構成し得る丸形鋼管の製造設備を提供することを目的としたものである。
前述した目的を達成するために、本発明の請求項1記載の丸形鋼管の製造方法は、所定幅の鋼板を、加熱手段によって所定温度、またはその近辺にまで全体加熱し、次いで加熱鋼板を長さ方向に搬送しながら熱間成形部に通して、複数段のロール式成形手段により円弧板状体から丸形状鋼管へと順次、段階的に熱間成形し、この丸形状鋼管を外周から拘束しながら、その遊端を相対向させた状態で溶接結合することを特徴としたものである。
したがって請求項1の発明によると、加熱鋼板を長さ方向に搬送しながら複数段のロール式成形手段により熱間成形することで、鋼板から丸形状鋼管への成形を流れ作業的に行え、そして丸形状鋼管の遊端間を溶接結合することで丸形鋼管を製造し得る。
また本発明の請求項2記載の丸形鋼管の製造方法は、上記した請求項1記載の構成において、各段のロール式成形手段は、ロール群により拘束しながら熱間成形することを特徴としたものである。
したがって請求項2の発明によると、各段のロール式成形手段における熱間成形を、安定して精度よく行える。
そして本発明の請求項3記載の丸形鋼管の製造方法は、上記した請求項1または2記載の構成において、鋼板の長さが、梁材連結部に対応する長さであることを特徴としたものである。
そして本発明の請求項3記載の丸形鋼管の製造方法は、上記した請求項1または2記載の構成において、鋼板の長さが、梁材連結部に対応する長さであることを特徴としたものである。
したがって請求項3の発明によると、梁材連結部用の丸形鋼管を能率良く製造し得る。
さらに本発明の請求項4記載の丸形鋼管の製造方法は、上記した請求項1または2記載の構成において、鋼板の長さが、鋼管柱に対応する長さであることを特徴としたものである。
さらに本発明の請求項4記載の丸形鋼管の製造方法は、上記した請求項1または2記載の構成において、鋼板の長さが、鋼管柱に対応する長さであることを特徴としたものである。
したがって請求項4の発明によると、丸形鋼管からなる鋼管柱を能率良く製造し得る。
しかも本発明の請求項5記載の丸形鋼管の製造設備は、鋼板を所定温度、またはその近辺にまで全体加熱する加熱手段と、加熱鋼板を長さ方向に搬送しながら段階的に熱間成形して、最終的に丸形状鋼管とする複数段のロール式成形手段からなる熱間成形部と、この丸形状鋼管を外周から拘束しながら、その遊端を相対向させた状態で溶接結合する溶接手段とからなることを特徴としたものである。
しかも本発明の請求項5記載の丸形鋼管の製造設備は、鋼板を所定温度、またはその近辺にまで全体加熱する加熱手段と、加熱鋼板を長さ方向に搬送しながら段階的に熱間成形して、最終的に丸形状鋼管とする複数段のロール式成形手段からなる熱間成形部と、この丸形状鋼管を外周から拘束しながら、その遊端を相対向させた状態で溶接結合する溶接手段とからなることを特徴としたものである。
したがって請求項5の発明によると、請求項1〜請求項4の製造方法を実現し得る製造設備を、全体を簡素に構成して提供し得る。
上記した本発明の請求項1によると、加熱鋼板を長さ方向に搬送しながら複数段のロール式成形手段により熱間成形することで、鋼板から丸形状鋼管への成形を流れ作業的に行うことができ、そして丸形状鋼管の遊端間を溶接結合することで、薄肉や厚肉の丸形鋼管を能率良く安価に製造することができる。
また上記した本発明の請求項2によると、各段のロール式成形手段における熱間成形を、安定して精度よく行うことができる。
そして上記した本発明の請求項3によると、梁材連結部用の丸形鋼管を能率良く安価に製造することができる。
そして上記した本発明の請求項3によると、梁材連結部用の丸形鋼管を能率良く安価に製造することができる。
さらに上記した本発明の請求項4によると、丸形鋼管からなる鋼管柱を能率良く安価に製造することができる。
しかも上記した本発明の請求項5によると、請求項1〜請求項4の製造方法を実現できる製造設備を、全体を簡素に構成して提供できる。
しかも上記した本発明の請求項5によると、請求項1〜請求項4の製造方法を実現できる製造設備を、全体を簡素に構成して提供できる。
[実施の形態]
以下に、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1に示すように、所定幅Wでかつ梁材連結部(パネルゾーン)を形成する所定長さLの鋼板1が準備される。ここで鋼板1の板厚Tは9〜50mmであり、また所定幅Wは、外径が180〜600mmの梁材連結部用の丸形鋼管を得るに相当する長さに設定されている。
以下に、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1に示すように、所定幅Wでかつ梁材連結部(パネルゾーン)を形成する所定長さLの鋼板1が準備される。ここで鋼板1の板厚Tは9〜50mmであり、また所定幅Wは、外径が180〜600mmの梁材連結部用の丸形鋼管を得るに相当する長さに設定されている。
図2に示すように、前記鋼板1を長さ方向に搬送する搬送経路10中には、上手から下手へと順に、トリミング開先加工機15と、加熱熱手段16と、熱間成形部20と、ブラッシング部46と、溶接手段50とが設けられている。そして熱間成形部20には、5段(複数段)のロール式成形手段21,26,31,36,41が配設されている。
前記鋼板1を搬送経路10上で搬送しながら、すなわち図3(a)に示すように、ローラコンベア11により支持しかつ左右の幅決めロール12群により幅決めをして搬送経路10上で搬送しながら、まずトリミング開先加工機15に通して、幅方向における両側縁に開先2を加工する。次いで鋼板1を、たとえば加熱炉に入れての燃焼加熱方式からなる加熱手段16に通して、所定温度の一例であるA3変態点(たとえば850〜1050℃)の近辺(前後)にまで全体加熱する。そして加熱鋼板1Aを長さ方向に搬送しながら熱間成形部20に通し、圧延形式のロール式成形手段21,26,31,36,41群により熱間成形する。
すなわち図3(b)に示すように、最始段(1段目)のロール式成形手段21においては、下位の外側ロール22と上位の内側ロール23とにより加熱鋼板1Aを上下から挟持することで、ロール22,23群により拘束しながら熱間成形する。その際に、外側ロール22が、端ほど大径の凹円弧状成形面22aに形成されるとともに、内側ロール23が、端ほど小径の凸円弧状成形面23aに形成されていることで、加熱鋼板1Aは幅方向において、中央部に対して両端側が上向きの円弧状に熱間成形される。
次いで2段目のロール式成形手段26においては、図3(c)に示すように、それぞれ左右方向で3列(複数列)の下位の外側ロール27群と上位の内側ロール28群とにより加熱鋼板1Aを上下から挟持することで、ロール27,28群により拘束しながら熱間成形する。その際に、外側ロール27群の凹円弧状成形面27aや内側ロール28の凸円弧状成形面28aを、前述した最始段のロール式成形手段21における凹円弧状成形面22aや凸円弧状成形面23aに対して、円弧状成形面の形状を変化させることで、深い円弧状となるように、すなわち、円弧板状体1Bに熱間成形される。
そして3段目のロール式成形手段31においては、図4(a)に示すように、それぞれ左右方向で3列(複数列)の外側ロール32群と内側ロール33群とにより円弧板状体1Bを上下から挟持することで、ロール32,33群により拘束しながら熱間成形する。その際に、外側ロール32群の凹円弧状成形面32aや内側ロール33群の凸円弧状成形面33aを、前述した2段目のロール式成形手段26における凹円弧状成形面27aや凸円弧状成形面28aに対して、円弧状成形面の形状を変化させることで、より深い円弧板状体1Bとなるように熱間成形される。
次いで4段目のロール式成形手段36においては、図4(b)に示すように、左右方向で3列(複数列)、すなわち下位と左右両側の外側ロール37群により円弧板状体1Bを外側から当接することで、ロール37群により拘束しながら熱間成形する。その際に、外側ロール37群の凹円弧状成形面37aを、前述した3段目のロール式成形手段31における凹円弧状成形面32aに対して、円弧状成形面の形状を変化させることで、円弧板状体1Bは丸形状となるように熱間成形される。
そして最終段(5段目)のロール式成形手段41においては、図5(a)に示すように、4列(複数列)、すなわち上下と左右との外側ロール42群により丸形状の円弧板状体1Bを外側から当接することで、ロール42群により拘束しながら熱間成形する。その際に、外側ロール42群の凹円弧状成形面42aを、前述した4段目のロール式成形手段36における凹円弧状成形面37aに対して、円弧状成形面の形状を変化させることで、丸形状の円弧板状体1Bは丸形状鋼管1Cとなるように熱間成形される。なお、上位の外側ロール42における中央部分には大径円盤状の規制ロール部42Aが形成されており、この規制ロール部42Aの左右側面に両側縁部(エッジ)が当接して拘束されることで、丸形状鋼管1Cは真円に近づく状態に安定して精度よく熱間成形される。
このように、加熱されて熱間成形部20に搬入された加熱鋼板1Aは、ロール式成形手段21,26,31,36,41群によって、円弧板状体1Bから丸形状鋼管1Cへと順次、段階的に熱間成形され、このとき熱間成形は、複数段のロール式成形手段21,26,31,36,41によって徐々(段階的)に圧延状で行われる。すなわち、加熱鋼板1Aを長さ方向に搬送しながら複数段のロール式成形手段21,26,31,36,41により熱間成形することで、鋼板1から丸形状鋼管1Cへの成形を流れ作業的に行えることになる。
そして熱間成形された丸形状鋼管1Cを、図2に示すように、ブラッシング部46に搬入し、その開先2に対して、図5(b)に示すように、ブラッシングなどを行い、以てミルスケールの除去などを行う。すなわち、ブラッシング部46では、上下と左右との4列(複数列)の外側ロール47群により丸形状鋼管1Cを外側から当接することで、ロール47群により拘束しながらブラッシングする。その際に、外側ロール47群の凹円弧状成形面47aは、前述した最終段のロール式成形手段41における凹円弧状成形面42aと同等状にされている。また、上位の外側ロール47における中央部分にはブラシ48が設けられており、このブラシ48が丸形状鋼管1Cの開先2に摺接されることで、開先2に対するブラッシングが行われる。
このように、開先2に対してブラッシングを行った丸形状鋼管1Cを溶接手段50に搬入し、この丸形状鋼管1Cを外周から拘束しながら、その開先(遊端)2を相対向させた状態で溶接結合を行う。この溶接手段50は、上手の仮付け溶接部51と下手の本溶接部56とからなる。ここで仮付け溶接部51や本溶接部56では、図6(a)に示すように、下位と左右との3列(複数列)の外側ロール52群により丸形状鋼管1Cを外周から拘束して、その開先(遊端)2を相当接させた状態で仮付け溶接や本溶接を行う。その際に、外側ロール52群の凹円弧状成形面52aは、前述したブラッシング部46における凹円弧状成形面47aと同等状にされている。
すなわち、仮付け溶接部51では、外側ロール52群により丸形状鋼管1Cを外周から拘束して、その開先(遊端)2を相当接させた状態で仮付け溶接4Aする。次いで本溶接部56では、外側ロール52群により丸形状鋼管1Cを外周から拘束して溶接結合4する。このように、開先2を利用した溶接結合4を行うことで、図6(b)に示すように、
長尺角形鋼管(後述する。)に対して同様な外径Φでかつ梁材連結部を形成する長さLの丸形鋼管(最終製品)5を製造し得る。なお、溶接手段50の箇所から取り出した丸形鋼管5は、必要に応じて、図示していない矯正装置、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。
長尺角形鋼管(後述する。)に対して同様な外径Φでかつ梁材連結部を形成する長さLの丸形鋼管(最終製品)5を製造し得る。なお、溶接手段50の箇所から取り出した丸形鋼管5は、必要に応じて、図示していない矯正装置、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。
このようにして得られた梁材連結部用の丸形鋼管5は鉄骨構造物における鋼管柱の一部として使用される。すなわち図7、図8に示すように、鉄骨構造物60は、鋼管柱61と、この鋼管柱61の梁材連結部(パネルゾーン)に連結した梁材65などで構成される。そして鋼管柱61は、長尺丸形鋼管(長尺の支柱)62と梁材連結部用の丸形鋼管(コラム)5とによって構成され、以て鋼管柱61は、その長さ方向において長尺丸形鋼管62群と梁材連結部用の丸形鋼管5群とに切断(分断)されている。ここで長尺丸形鋼管62は冷間成形されており、その板厚tは6〜22mmで、丸形鋼管5の板厚Tに対して薄く、つまりt<Tとされている。そして長尺丸形鋼管62の外径に対して、前述したように丸形鋼管5が同様な外径Φに熱間成形されている。
そして下部の長尺丸形鋼管62の上端に、丸形鋼管5の下端が突き合せ溶接63されるとともに、丸形鋼管5の上端に、上部の長尺丸形鋼管62の下端が突き合せ溶接63される。なお、突き合せ溶接63を行う際に、長尺丸形鋼管62の内面側に裏当て材64が介在される。このようにして形成された鋼管柱61に対する梁材(主にH形鋼材)65の連結は、この梁材65の遊端を梁材連結部用の丸形鋼管5に溶接66することで行われ、この溶接66を行う際にも裏当て材67が介在される。
このように構成された鉄骨構造物60は、鋼管柱61の一部、すなわち梁材連結部用の丸形鋼管5に、残留応力の除去と靭性の回復とを図り、捩れ、曲がり、変形が殆ど生じない均質の熱間成形鋼管を採用し得るとともに、この熱間成形鋼管は能率よく安価に得られ、以て鉄骨構造物60を大幅なコストダウンで構成し得ることになる。なお、梁材連結部用の丸形鋼管5として熱間成形鋼管を使用し、長尺丸形鋼管62として冷間成形鋼管を使用しているが、この長尺丸形鋼管62としては、熱処理鋼管や熱間成形鋼管を使用してもよい。
上記した実施の形態では、熱間成形前における加熱手段16に通しての全体加熱を、所定温度の一例であるA3変態点(たとえば850〜1050℃)の近辺(前後)としているが、加熱手段16による加熱温度は任意に設定されるものである。
上記した実施の形態では、熱間成形部20に5段(複数段)のロール式成形手段21,26,31,36,41が配設された形式が示されているが、ロール式成形手段の段数は任意に設定されるものである。また各段のロール式成形手段におけるロール群の配置、ロールの数、ロール形状などは任意に決定されるものである。
上記した実施の形態では、鋼板1を搬送経路10上で搬送しながら、トリミング開先加工機15に通して開先2を加工しているが、これは開先を加工しない形式であってもよい。
上記した実施の形態では、梁材連結部(パネルゾーン)を形成する長さLの鋼板1を使用して梁材連結部用の丸形鋼管5を製造しているが、これは長尺の鋼板を使用して長尺の丸形鋼管を製造したのち、この長尺の丸形鋼管を、梁材連結部を形成する長さLに切断して梁材連結部用の丸形鋼管5を得るようにしてもよい。また鋼管柱に対応する長さの丸形鋼管を製造し、この丸形鋼管を鋼管柱に使用するようにしてもよい。
1 鋼板
1A 加熱鋼板
1B 円弧板状体
1C 丸形状鋼管
2 開先
4 溶接結合
5 梁材連結部用の丸形鋼管
10 搬送経路
15 トリミング開先加工機
16 加熱手段
20 熱間成形部
21 最始段(1段目)のロール式成形手段
22 外側ロール
23 内側ロール
26 2段目のロール式成形手段
27 外側ロール
28 内側ロール
31 3段目のロール式成形手段
32 外側ロール
33 内側ロール
36 4段目のロール式成形手段
37 外側ロール
41 最終段(5段目)のロール式成形手段
42 外側ロール
42A 規制ロール部
46 ブラッシング部
47 外側ロール
48 ブラシ
50 溶接手段
51 仮付け溶接部
52 外側ロール
56 本溶接部
60 鉄骨構造物
61 鋼管柱
62 長尺丸形鋼管
65 梁材
W 鋼板1の所定幅
L 梁材連結部に対応する長さ
T 鋼板1及び丸形鋼管5の板厚
t 長尺丸形鋼管62の板厚
Φ 外径
1A 加熱鋼板
1B 円弧板状体
1C 丸形状鋼管
2 開先
4 溶接結合
5 梁材連結部用の丸形鋼管
10 搬送経路
15 トリミング開先加工機
16 加熱手段
20 熱間成形部
21 最始段(1段目)のロール式成形手段
22 外側ロール
23 内側ロール
26 2段目のロール式成形手段
27 外側ロール
28 内側ロール
31 3段目のロール式成形手段
32 外側ロール
33 内側ロール
36 4段目のロール式成形手段
37 外側ロール
41 最終段(5段目)のロール式成形手段
42 外側ロール
42A 規制ロール部
46 ブラッシング部
47 外側ロール
48 ブラシ
50 溶接手段
51 仮付け溶接部
52 外側ロール
56 本溶接部
60 鉄骨構造物
61 鋼管柱
62 長尺丸形鋼管
65 梁材
W 鋼板1の所定幅
L 梁材連結部に対応する長さ
T 鋼板1及び丸形鋼管5の板厚
t 長尺丸形鋼管62の板厚
Φ 外径
Claims (5)
- 所定幅の鋼板を、加熱手段によって所定温度、またはその近辺にまで全体加熱し、次いで加熱鋼板を長さ方向に搬送しながら熱間成形部に通して、複数段のロール式成形手段により円弧板状体から丸形状鋼管へと順次、段階的に熱間成形し、この丸形状鋼管を外周から拘束しながら、その遊端を相対向させた状態で溶接結合することを特徴とする丸形鋼管の製造方法。
- 各段のロール式成形手段は、ロール群により拘束しながら熱間成形することを特徴とする請求項1記載の丸形鋼管の製造方法。
- 鋼板の長さが、梁材連結部に対応する長さであることを特徴とする請求項1または2記載の丸形鋼管の製造方法。
- 鋼板の長さが、鋼管柱に対応する長さであることを特徴とする請求項1または2記載の丸形鋼管の製造方法。
- 鋼板を所定温度、またはその近辺にまで全体加熱する加熱手段と、加熱鋼板を長さ方向に搬送しながら段階的に熱間成形して、最終的に丸形状鋼管とする複数段のロール式成形手段からなる熱間成形部と、この丸形状鋼管を外周から拘束しながら、その遊端を相対向させた状態で溶接結合する溶接手段とからなることを特徴とする丸形鋼管の製造設備。
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---|---|---|---|---|
CN102237762A (zh) * | 2010-05-06 | 2011-11-09 | 西门子公司 | 用于制造发电机转子的方法 |
CN103495627A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-01-08 | 中国人民解放军总参谋部工程兵科研三所 | 圆筒型泡沫铝的加工工艺 |
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