JPH06122019A - 熱間成形を含む大径角形鋼管製造法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大径角形鋼管のコーナーＲ部の曲率半径を小
さくすると共に当該部分の材質劣化がなく、鋼管四辺の
平坦面の平面精度が良好で、しかも歩留りが良好な、丸
鋼管から大径角形鋼管を熱間ロール成形する工法の提
供。 【構成】 冷間塑性加工による丸鋼管成形に続いて、同
鋼管を角形ロール成形して大径角形鋼管を製造する工法
において、角形ロール成形工程を二分して、その間に加
熱工程を連結し、第１角形成形ロールにより連続して外
に凸の糸巻き形に粗成形した鋼管を単位長毎に切断した
後、これを加熱工程に装入して冷間塑性加工に基づく材
質の劣化を改善した上、その加熱された粗成形鋼管を仕
上げロールを含む第２角形成形ロール工程に装入して粗
成形鋼管断面を熱間ロール成形によって順次、規格どお
りの角形形状に変形させると共に、成形ロール最終段付
近における成形鋼管温度が、ほぼ、700 ℃程度を下らな
いことを特徴とする大径角形鋼管の熱間成形工法および
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧延鋼帯および鋼板を
使用する熱間成形を含む大径角形鋼管の段階的製造方法
および装置にかかり、より詳しくは、鋼帯または鋼板
を、その長手方向に平行して冷間塑性加工により丸形断
面に成形し、その両側縁継目を順次突合わせ溶接して大
径丸鋼管を形成した後、複数段よりなる角形成形ロール
装置に装入して鋼管断面を順次、角形に成形する工程に
おいて、前記角形成形ロール工程を、第１成形工程およ
び第２成形工程に二分し、丸鋼管成形に連続する第１成
形工程において冷間加工により粗角形成形を施した後、
長手方向に単位長に切断し、同単位長鋼管を第１成形工
程と第２成形工程との中間に設備した加熱装置に挿入し
て所定温度に均等に加熱することにより、鋼板材に加え
られた冷間塑性変形により生じた残留応力、加工硬化等
を除去し粗成形鋼管の機械的性質を改善すると共に、加
熱温度が低下しないうちに、同鋼管を仕上げ成形ロール
を含む複数段よりなる第２成形工程に装入して熱間塑性
加工により成形し、少なくとも規格どおりに断面成形し
た角形鋼管を均一に冷却することにより、角形鋼管の機
械的性質、特にコーナーＲ部付近の材質劣化を改善した
ことを特徴とする熱間成形を含む大径角形鋼管の製造法
および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築構造物の柱材用として広く使用され
ている大径角形鋼管の冷間塑性加工による量産方法の一
つとして、従来、略、次のような工法が実施されてい
る。 熱間圧延コイルをレベラーに掛けてフラットな帯鋼板
とし、その両側縁を幅決め加工する。 前記帯鋼板を、ブレークダウン、クラスター、フィン
パススタンド等の加工段に直列に通して、その間に鋼板
を順次、冷間ロール成形し、その直角断面を円形に近い
形状に変形し、

【０００３】帯鋼板の両側継目を高周波溶接、アーク
溶接法などを利用して溶接し、ワンシーム丸鋼管を形成
する。 丸鋼管の溶接部を徐冷してから、サイザー、スケアリ
ングスタンド、タークスヘッド等の工程を経て、断面を
順次、角形に成形し大径角形鋼管を製造する。 上述工法においては、平坦な鋼板を円弧状曲面に、また
鋼管コーナーＲ部形成のために円弧状曲面の肉厚鋼板を
冷間塑性加工によって、略、９０゜折り曲げる工程が含
まれている。

【０００４】ところで、肉厚鋼帯または鋼板を冷間で、
略、９０゜折曲げ加工をした場合には、コーナーにＲを
与えて曲げ加工を施すにしても、その鋼板断面における
中立面を境にして、両側に引張り力または圧縮力が働き
ながら弾性限界を越えて塑性変形が進み、変形個所、特
にコーナーＲ部材質の機械的特性が劣化し、当該部分に
脆性破壊を生じる条件が潜在するようになる。たとえ
ば、冷間での曲げ加工により当該コーナーＲ部鋼材に生
ずる加工硬化、高い残留応力、靭性の低下などと相俟っ
て、同部鋼板に対し、冬期低温時に施す溶接作業に基づ
く局部材質の割れ、溶融亜鉛メッキ施工の際の割れな
ど、が生ずる場合がある。

【０００５】この種の大径角形鋼管を柱材として使用す
る鉄骨構造物、建築物等は一般に、長期にわたり地震、
風圧、基礎地盤の変形その他の負荷に対して安全に耐え
ることが要求され、しかも、これらの柱材（コラム）は
原則的に交換・補修が可能でないといった状態で施工さ
れている場合が多い。殊に最近の建築物は、高層建築が
主流を占め、また、各部屋に冷暖房装置を設備すると
か、ＯＡ機器、電算機の類を装備するなど、建物に付帯
する設備に基づき増加する重量も無視することができな
いし、また、あらかじめ考慮されるべき設備重量が増加
する傾向にあるため、肉厚大径鋼管をコラムとして多用
する傾向があるので、前記冷間塑性加工に基づく鋼管材
質の劣化の問題は、益々、無視できない状況になりつつ
ある。

【０００６】このような事情に鑑み、角形鋼管成形時に
おける冷間塑性加工に基づく角形鋼管材質の劣化、特に
コーナーＲ部の材質の劣化が改めて問題視されている。
そこで、近来、残留応力が少なく、充分な靭性を備えコ
ーナーＲ部を有する高品質の大形角形鋼管を提供するよ
うに、需要者層から要望されている。

【０００７】冷間塑性加工による大径肉厚角形鋼管が内
包する、この種の材質的問題点を解決するために、従
来、メーカー側では、 既製丸鋼管、シームレスパイプなどを、油、ガス等の
化石燃料または電気エネルギーを熱源とする加熱炉また
は装置により加熱した後、これを複数段の圧延機を通し
て熱間塑性加工により断面角形に成形することが提案さ
れている。上記工法によるときは、製品の品質は良好で
あるが、鋼管の両端部断面が形状不良になり、これを切
り捨てるために製品の歩留まりが悪いとか、鋼管断面に
対するシーム部の位置がセンターから左右に大幅にずれ
不安定になりがちで商品価値が低下する。また、加熱、
冷却時の鋼管に生じる熱応力歪を無視できない、鋼管を
一本宛加工するので生産が低いといった問題点があっ
た。

【０００８】別に冷間加工により成形済みの大径角形
鋼管を焼鈍炉に挿入し、鋼材中の残留応力を略、除去
し、コーナー部材質の靭性を改善するまで全体的に加熱
した後、これを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り得る。 あるいは、熱間圧延コイルをレベラーに掛け、各種成
形ロールスタンドを通して冷間塑性加工により鋼板断面
を丸形に成形し、高周波溶接法などにより両側縁継目を
順次、突合わせ溶接して丸鋼管を形成した後、同鋼管を
インラインで電気エネルギー、ガスまたは油等の化石燃
料により加熱し、これを複数段の熱間成形ロール装置に
通し、断面角形の鋼管に成形し冷却して製品を得る（た
とえば、本出願人が、さきに出願した特願平２−１８０
４９７号参照）ことが考えられている。

【０００９】（ａ）上述工法は、加熱時の熱的不均一、
特に冷却時における不均一温度分布による鋼管の変形が
問題であり、これを無くするためには冷却ゾーンを充分
長くとり、鋼管を徐冷する必要がある。また、冷却時
に、丸鋼管と異なり気流が鋼管コーナーＲ部で乱れて、
周壁を均一に冷却することが困難になり、不均一温度分
布が生じ易い。そして一旦、鋼管に変形が生じると、そ
れを矯正することは角形鋼管の場合、非常に困難であ
る。

【００１０】（ｂ）ガス、油等の化石燃料を利用する加
熱炉をインラインで設備する場合は、丸鋼管の成形スピ
ードが速い（高周波溶接法を用いて良好な溶接品質を得
るには、ある程度の溶接スピードが要求されるから）た
めに、角形鋼管の内部応力が完全に解消する鋼材のＡ₃
変態点温度まで鋼管を加熱するのに、100 ｍ〜150 ｍの
長さの加熱炉を設置するスペースが必要になり、製造ラ
インが長大になり過ぎて立地条件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恐れがある。加え
て、ガス、油等の化石燃料による丸鋼管の加熱では、熱
源を鋼管の内側に入れることができないため、同鋼管を
均一に加熱することがむずかしく、鋼管加熱の温度管理
の面で問題があり、これが、断面の成形形状、歪みの発
生に関係するので、結局、均等な品質の製品が得られな
いといったこともあり得る。

【００１１】（ｃ）さらに、熱間塑性加工に使用される
成形ロールは、ロール周面にスリップ疵が付き易く、耐
用時間が短いので熱間成形ロール段数が多いほどメンテ
ナンスが面倒である。 （ｄ）一方、電気エネルギーを利用した加熱装置は、鋼
管加熱のためのスペースが小さくてすみ、鋼管材の均一
加熱並びに加熱温度の制御が容易にできる利点があるも
のの、電力コストが高く、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。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな事情を背景にして開発されたもので、角形鋼管材質
の残留応力を許容応力以下にすると共に、コーナーＲ部
の靱性を改善し、鋼管全体の材質の劣化を回避して、均
一、かつ、安定した材質よりなる高品質の大径角形鋼管
を製造する工法、装置を提供することを目的とする。ま
た、本発明の別の目的は、従来、公知の製造装置を改良
し、オフラインで熱処理を施す装置を設備することによ
って設備投資額を節減して、均一な材質の角形鋼管を成
形するようにし、従来製法に内在する上述問題点を可及
的に解決できる新規な手段を開発することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明工法は、以下に述べるとおりの各構成要件を
具備する。 （１） 鋼帯または鋼板を長手軸方向に直角断面で丸形
に成形し、その両側縁継目を順次突合わせ溶接し形成し
た丸鋼管を、複数段よりなる角形鋼管成形ロール装置に
搬送し、丸鋼管断面を順次角形断面に成形する工程にお
いて、前記角形鋼管成形ロール工程を、第１成形工程お
よび第２成形工程に二分し、その第１成形工程において
丸鋼管を粗角形成形すると共に、第１成形工程と第２成
形工程との中間に、前記粗成形鋼管を単位長に切断する
工程、前記単位長粗成形鋼管を加熱する加熱装置を配置
し、単位鋼管毎に加熱装置に挿入して所定温度に均等に
加熱した後、前記高温単位長粗成形鋼管を仕上げ成形ロ
ールを含む複数段よりなる第２成形工程に搬入して熱間
塑性加工を施し、少なくとも規格どおりの断面を備えた
角形鋼管を成形し、次に前記規格断面鋼管を均一に冷却
する冷却装置を設置し、同鋼管を徐冷または強制適に冷
却した後、長手軸方向の大曲り、捩じれなどの歪を矯正
することを特徴とする熱間成形を含む大径角形鋼管製造
法。

【００１４】（２） 鋼帯または鋼板を長手軸方向に直
角な断面で丸形に成形し、その両側縁継目を順次突合わ
せ溶接し形成する丸鋼管成形装置、前記装置に連結され
丸鋼管断面を冷間加工により粗成形する第１角形成形ロ
ール装置、前記第１角形成形ロール装置により成形され
た粗成形断面を有する鋼管を単位長毎に切断する切断装
置、前記単位長粗成形鋼管を所定温度に均等に加熱する
加熱装置、加熱装置から搬出した前記高温単位長粗成形
鋼管を挿入し、熱間塑性加工により前記鋼管断面を規格
どおりの角形形状断面に成形する仕上げ成形ロールを含
む複数段よりなる第２角形成形ロール装置、前記規格断
面鋼管を均一に冷却する冷却装置、長手軸方向の大曲
り、捩じれなどの歪を矯正する装置とよりなる熱間成形
を含む大径角形鋼管製造装置。

【００１５】

【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、鋼管成形工程中の冷間塑性
加工に基づく、鋼管材質の劣化、特にコーナーＲ部の鋼
板靭性の低下、残留応力の存在、加工硬化等、材質の脆
性化による構造材の弱体化である。 （１）上述のような事情に鑑み、本発明では、 冷間塑性加工により丸鋼管を成形した後、引き続いて
前記鋼管を角形粗成形ロール装置（第１成形ロール工
程）に搬入し、同装置において冷間塑性加工のもとに丸
鋼管の断面に四つのコーナーＲ部を形成する。

【００１６】その際の加工率を可及的に小さくして鋼管
材質の劣化を回避しながら、丸形断面から外に凸の糸巻
き形断面に鋼管断面を変形させ、これによって、一つに
は、鋼管断面中のコーナーＲ部およびシーム部の配置を
確定すること、二つには、鋼管断面を規格どおりの角形
にまで熱間変形する加工量を少しでも小さくする。上記
第１成形ロール工程は、前述のように丸鋼管の成形に連
続する冷間塑性加工であるから、同装置に装着した成形
ロールは耐用時間が長く、そのメンテナンスが簡単、容
易である。また、第１成形ロール工程は、丸鋼管成形工
程に連続し、また、冷間塑性加工のために、塑性変形に
よる鋼管材の角形成形性が良い。

【００１７】連続成形された前記粗成形鋼管を、走間
切断装置などにより、カッタを粗成形鋼管の搬送方向に
同期して間欠的に移動させ、これを単位長ごとに切断す
る。これによって、粗成形鋼管の前後端断面の成形不良
を回避することができる。また、同工程により、それ以
前の第１成形ロール工程と、加熱工程以下の第２成形ロ
ール工程との間を不連続にし、その間に粗成形鋼管収容
スペースを設け、前記単位長粗成形鋼管を保留し、両工
程の間の加工効率の差異を緩衝する。

【００１８】仮りに、インラインで、鋼管全体を鋼板
のＡ₃ 変態点まで加熱しようとすれば、化石燃料を用い
た加熱炉のみでは鋼管を所要温度まで加熱するのに前述
のとおり長大な加熱炉の設備が必要になって、生産ライ
ンの立地条件の選択が困難になるおそれがあるが、前記
の方式を採用することによって、生産ラインのスピー
ドを遅くして化石燃料の加熱炉を用いても、その設備長
さを適宜短縮することが可能となる。また、この成形ラ
インであれば、既存の設備を改修して利用する余地が多
分にあり、経済的に設備を更新することができる。

【００１９】粗成形鋼管を単位ごとに加熱装置に挿入
し、送りロールにより鋼管を長手方向（または直角方
向）に搬送する間に鋼材のＡ₃ 変態点付近まで加熱し
て、冷間塑性加工時に鋼板に生じた加工効果、残留応
力、靭性の低下などに対し材質改善をすると共に、仕上
げ成形ロール段を含む第２成形ロール工程を可及的に鋼
材のＡ₁ 変態点以上の温度ですべて熱間加工ができる程
度に同鋼管を加熱する。上述加熱装置（炉）は、立地条
件、設備費、経済性、加熱エネルギーの入手方法、稼働
コストなどを考慮して、ガスまたは石油などの化石燃料
を利用した加熱炉を採用する。しかし、事情が許せば電
力による加熱手段、たとえば電熱加熱方式、高周波加熱
方式などによる加熱手段の採用を除外するものではな
い。

【００２０】前記粗成形鋼管の前記加熱温度が低下し
ないうちに、同鋼管を一本宛、仕上げロール段を含む複
数段よりなる第２成形ロール装置に装入して、熱間塑性
加工のもとに、糸巻き形断面鋼管を規格どおりの断面を
備えた角形鋼管断面形状に成形する。 （ａ）前記第２成形ロール工程は、前工程において鋼管
断面が一応角形に初期（粗）成形されているため、挿入
される鋼管断面が成形ロールの型になじみ、熱間加工に
よるコーナーＲ部の変形位置およびシーム部の相対的位
置が断面に対し、安定して形成される。 （ｂ）第２成形ロール工程は、粗成形断面を規格角形断
面に成形するための各段ごとの加工量を小さくすると共
に、断面全周を隙間なく絞るように成形加工（たとえ
ば、本出願人が、さきに出願した特願平４−１４２００
５号参照）し、規格どおりの断面を正確に成形する。こ
のため、成形鋼管前後端の成形不良部分が極めて少な
く、歩留りがよい。

【００２１】（ｃ）常温程度に冷却された規格断面鋼管
は、次に、矯正ロール機（または矯正プレス機）に装入
され、ここで長手軸方向に生じた大曲り、捩じれなどの
歪矯正のための若干の加工を施す。 （ｄ）第２成形ロール工程は、あらかじめ冷間塑性加工
により鋼管断面を角形に粗成形しているため、規格角形
断面を得るまでの加工量が少なくて済む。 （ｅ）また、熱間塑性変形であるため、材質に再度、残
留応力が増加することなく、靭性の低下に配慮すること
なくコーナーＲ部の曲率半径を規格値よりも小さく形成
することができる。

【００２２】要するに、圧延鋼帯から冷間成形加工に
て丸鋼管に、その丸鋼管を角形鋼管に成形する段階での
全加工量は、実質的に熱処理され、または熱間塑性加工
のもとに施されているので、鋼板の変形による鋼材の機
械的性質の劣化は全くない。 （ａ）しかも、同成形工程中、角形成形ロール装置の全
工程が熱間塑性加工に当てられているものに比べ、熱間
塑性の加工量が少ないから、成形ロールのメンテナンス
に余分な労力を費やすことを要さない。 （ｂ）比較的にロール周面が傷みやすい第２成形ロール
装置は、セットにして一括置換、装着が可能なように設
けることによって保守・整備の能率を高めることができ
る。 （ｃ）熱間塑性加工が行われる第２成形ロール装置の駆
動動力は、比較的に小容量のものであって良い。

【００２３】規格断面鋼管は、熱間塑性加工後、その
加熱温度が下がらないうちに成形ロール装置から離れ
て、直ちに冷却装置に搬入され、ここで可及的に均等に
常温付近まで冷却される。冷却装置は、一般的に自然放
冷によるが、たとえば、搬送鋼管の周りから冷却空気を
吹き付けるとか、霧を噴射する機構を設備するとかし、
また、200 ℃以下の角形鋼管には必要に応じて冷却水を
噴射するなどの、角形鋼管の強制冷却手段を装備するこ
ともできる。前述の熱間加工、熱処理などに基づく熱応
力によって冷却後の鋼管に生じる歪みの総和は、無視す
ることができる程度を超えない。また、その程度の歪み
が生じることを許容する冷却スピードに制御・調整する
ようにして、装置のスペースの節減を図る。

【００２４】充分に冷却した規格断面鋼管の前後端断
面不良箇所を切り落し、規格長どおりの形状を備えた製
品に成形する。もっとも、歪み矯正機などの工程を経
て、鋼管溶接部の探傷装置による検査を行ってから、製
品を市場に出荷することは当然である。これによって、
鋼管材質の劣化を生ぜず、また、鋼材の靭性を損なうこ
となくコーナーＲ部をシャープに形成でき、使い勝手が
良く、見映えが良好な商品を作成し、また、同一材料を
用いて断面係数が大きな鋼管を得る。

【００２５】本発明工法および装置は、圧延鋼帯から
成形した丸鋼管を連続して粗角形断面に冷間塑性加工に
より成形する第１成形ロール工程の後に、同粗成形鋼管
を単位長に切断して、同鋼管を全体的に鋼材のＡ₃ 変態
点近くまで加熱し熱処理を施すことにより、前工程の塑
性加工および突合わせ溶接などにより生じた鋼管の残留
応力を除去し、コーナーＲ部鋼材の靭性を改善する一
方、第２成形ロール工程において、実質的に熱間塑性加
工により可及的に鋼板のＡ₁ 変態点を下らない高温で鋼
管を規格どおりの断面形状に成形するようにして、鋼管
の四隅コーナーＲ部を略、９０゜に曲げることにより生
じる鋼管材質の靭性低下、鋼板の加工硬化、残留応力な
どの材質劣化を改善した、均一で高品質な大径角形鋼管
の成形工法を提供すると共に、経済的にも優秀な装置を
開発したものである。

【００２６】したがって、本発明工法、装置によれば、
昨今問題視されている大径角形鋼管の隅角部塑性変形に
基づく鋼管コーナーＲ部の材質劣化の欠陥を実用上差支
えない範囲内に改善することができる。 しかも、従来工法にみられるようなオフラインにおい
て、化石燃料を熱源とする焼鈍炉を設備するものに比べ
て、本発明工法の場合は生産性が高く、実質的に鋼管鋼
材を熱処理している割には、コストに影響するところが
少ない。 また、インラインに設置した従来工法における加熱炉
に比べ設備スペースが小さくて済み、また、既存の設備
を改良する余地もある上に、鋼材の加熱温度の管理およ
び均一加熱の点で優れており、さらに成形加工を高精度
で施すことができるから、結局、本発明工法および装置
によれば、高品質かつ、均一な大径角形鋼管を製造する
ことができる。

【００２７】

【実施例】以下に、本発明工法および同工法を実施する
ための大径角形鋼管の製造ラインの一実施例を図面に沿
って説明するが、右ラインを構成する各工程における設
備の具体的構造は、本出願当時の当業界における公知技
術の範囲内で、当業者による任意の部分的変形が可能で
あるから、格別の理由を示すことなしに本実施例記載の
具体的構造のみに基づいて、本発明工法および装置の要
旨を限定的に解釈することは許されない。

【００２８】図１は、本発明工法および同工法を実施す
る大径角形鋼管の成形装置の一実施例ラインを示す概略
ブロック図で、図２は、前記装置の各工程に対応する肉
厚鋼帯の成形、加工状態を示すものである。図中、材料
の搬送方向に沿って直線的に、１は、アンコイラーで、
コイル状肉厚鋼帯11を巻き戻して、これをレベリングに
掛け、連続的に巻取り歪みを矯正し平面帯鋼板12を成形
する。２は、鋼板幅決め装置で、前記平面帯鋼板12の両
側をトリミングカッターによって切断し、所定幅に形成
する。

【００２９】３は、丸鋼管成形ロール装置で、プリフォ
ーム、ブレークダウンロール、クラスター、フィンパス
ロール、高周波溶接装置４、スクイズロール等より成
り、前記帯鋼板12は、同装置を通過する間に、冷間塑性
加工により丸断面の電縫鋼管13に成形される。上記丸鋼
管13は、直径が637 mmであって、板厚は、16mmであつ
た。５は、外面ビード切削機、プルアウトロールなどを
備え、溶接による鋼管の加熱を冷却して、鋼管を均一な
定温まで戻すための冷却ゾーン、６は、第１角形成形ロ
ール装置で、通常、一段より構成され、ここに丸鋼管を
連続して装入し、鋼管断面を冷間塑性加工により、順次
丸断面から粗成形された角形近似断面に変形させる。

【００３０】これによって第１角形成形ロール工程を経
て形成された粗成形鋼管14断面は、略、コーナーＲ部が
成形された外に凸の糸巻き形状であって、その断面周上
での上述コーナーＲ部および鋼材の突合わせ溶接継手
（シームライン）の相対位置は確定している。要する
に、前記冷間塑性加工によって、角形成形加工の一部を
負担すると共に、最終角形製品の鋼管断面形状の基礎成
形を終了する。７は、走間切断装置であって、連続して
成形した粗成形鋼管14を所定の単位長毎に切断する。８
は、デポジットスペースであって、ここに相当な面積を
割り当て、切断された単位長鋼管14を受け入れて集積
し、かつ、搬送して、それぞれ、単位長鋼管毎、次工程
の加熱装置まで搬送する。

【００３１】20は、加熱装置（炉）であって、本実施例
ではガスまたは液体燃料よりなる化石燃料を熱源とする
加熱炉より成り、単位長粗成形鋼管15を、順次、挿入
し、回転させながら同装置を通過するまでには鋼管の長
手軸方向および直角断面内では、鋼材内外面で、略、均
等温度に加熱され、加熱装置の最終段階での当該加熱温
度は、前記角管粗成形時の残留応力が残らず、コーナー
Ｒ部付近の鋼材の靭性を改善できる程度の温度、角形鋼
管の材質、外径および板厚などにもよるが略、900 ℃〜
1050℃程度に加熱されている。

【００３２】鋼管の板厚および搬送スピードに対する加
熱装置（炉）の容量の大小にもよるが、より高温加熱の
方が冷間塑性加工時における鋼材の加工硬化および残留
応力の除去、靭性の改善について実効があるが、鋼材表
面に対する肌あれ（ミルスケール）の程度は、より低温
加熱のほうが、良好に保持できることは当然である。ま
た、熱処理コストも節減できる。

【００３３】21は、第２角形成形ロール装置で仕上げ成
形ロール工程を含み、熱間塑性加工であって、その構成
段は、実質的に三〜六段より構成され、同成形工程の鋼
管断面に対する加工量（度）は、前記角形全加工量の
略、70〜95％を占め、ピンチロール、第２角形成形ロー
ル工程を通過し、規格どおりの角形断面となる。

【００３４】粗成形単位長鋼管15は、第２成形ロール工
程に掛かる前に加熱されており、高温のままで第２成形
ロール装置21に搬入されるから、そこでは実質上、熱間
塑性変形が行われ、当該角形成形に基づく材質の劣化は
生じない。この工程に使用される成形ロールには、加熱
鋼管15からの熱エネルギーが絶えず伝導・輻射するの
で、ロール、その他に対する冷却手段を設備しなければ
ならない。また、当該工程のロール部材は、ロール疵な
どが生じ易く耐用時間が比較的に短いから、ロール交換
作業、調整作業等の管理が容易である構造、たとえば第
２成形ロール装置は、クレーンを使用して一度に交換可
能なような設備にする。

【００３５】22は、規格成形断面鋼管15の冷却装置で、
この冷却ゾーンでは搬入された前記鋼管15を、同一断面
内では、対象的に略、均等に、長手軸方向には略、均一
に冷却することが求められている。同冷却ゾーンにおい
て、熱間成形および冷却装置の熱制御から外れた不均一
な温度分布によって、鋼管の軸方向の曲がり、断面形状
の歪み、板厚方向に対する凹み、ゆがみ等が生じるとし
ても、その大きさは微々たるものと見てよい。また、冷
却装置22における単位長鋼管15の冷却スピードは、略、
上述程度の鋼材の変形を許容することを前提とし、結
局、その鋼管温度を略、室温近くまで冷やす。この段階
において、鋼管材は全体として、母材に近い靭性を維持
し、残留応力は殆どない状態を保持している。

【００３６】この第２成形ロール加工によって、鋼管断
面形状を規格どおりの断面形状に成形し、コーナー材質
の劣化を招くことなく、当該部分を均一に、かつ、シャ
ープに、たとえば、略、Ｒ＝（２〜２．５）×ｔに成形
する。ただし、Ｒ＝外側曲率半径、ｔ＝鋼管素材の板厚

【００３７】23は、規格長角形鋼管16の長手軸方向の大
曲り、捩じれ等の歪の矯正機および溶接継手、その他の
部分の超音波などによる探傷検査器。24は、両端切断機
であって、単位長規格断面鋼管15の両端の、第２成形ロ
ール加工によって生じた不良断面部分を切断し、規格長
角形鋼管（製品）16とする。25は、製品搬出テーブルで
あって、前記規格長鋼管16を収容、保管する。

【００３８】図２中、11は、熱間圧延鋼帯、12は、平面
を構成する肉厚帯鋼板、13は、丸鋼管、14は、第１角形
成形ロールにより冷間加工された粗成形鋼管、15は、第
２成形ロール装置により熱間塑性成形された規格断面鋼
管で、その大きさは、たとえば、500 mm角である。16
は、同型の規格長製品を示している。本実施例工法およ
び装置により加工し得る鋼板の板厚は、差し当たり、９
〜28mm、角形鋼管外径は、略、200 mm〜600 mmを、予定
している。以上のとおりであって、本実施例における、
その他の作用、効果の詳細は、さきに述べた（作用）の
項に詳説したとおりであるから、省略する。

【００３９】

【発明の効果】本発明工法および装置は、以上述べたと
おりであるので、 （１）冷間塑性加工により成形されている従来の大径角
形鋼管において問題視されている肉厚鋼管材質の加工硬
化、コーナーＲ部の靭性の劣化を改善し、また、鋼材に
生じた残留応力を除去して許容量以下にすると共に、全
体的に高品質の大径角形鋼管を形成できる。 （２）材質の劣化を伴なうことなくコーナーＲ部を可及
的にシャープに、かつ、それぞれ均一にした角形鋼管を
成形して、使い勝手を良好にし、商品の見映えを良くす
る一方、同一鋼材を用いて、より丈夫で商品価値の高
い、かつ、品質の良い鋼管を提供する。

【００４０】（３）丸鋼管を冷間加工により初期（予
備）成形して角形鋼管断面上でのコーナーＲ部およびシ
ームラインの位置を確定したので、角形断面を熱間成形
しているにもかかわらず、製品上でのシームラインの位
置を常に一定（一辺の平坦面の中央部近傍）に保持する
ことができる。 （４）角形ロール成形に当たり、鋼管両端の断面不良部
の長さが著しく少なく、歩留まりが向上する。 （５）その他、前述（作用）の項において述べた各効果
を奏する。 等々、従来公知の工法および装置には期待することがで
きない、格別の作用、効果を奏するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明工法を実施する大径角形鋼管成形装置の
一実施例ラインのブロック図。

【図２】前記装置中の各工程に対応する鋼管、鋼材の断
面形状図。

【符号の説明】

１ アンコイラー ２ 鋼帯幅決め装置 ３ 丸鋼管成形ロール(冷間) ４ 高周波溶接装置 ５ 冷却ゾーン ６ 第１角形成形ロール装置(冷間) ７ 走間切断装置 ８ デポジットスペース 11 熱間圧延鋼帯 12 肉厚帯鋼板 13 電縫丸鋼管 14 粗成形角形鋼管 15 単位長角形鋼管 16 製品 20 加熱装置 21 第２角形成形ロール装置(熱間) 22 冷却装置 23 歪矯正機、探傷検査器 24 両端切断機 25 製品搬出テーブル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼帯または鋼板を長手軸方向に直角断面
   で丸形に成形し、その両側縁継目を順次突合わせ溶接し
   形成した丸鋼管を、複数段よりなる角形鋼管成形ロール
   装置に搬送し、丸鋼管断面を順次角形断面に成形する工
   程において、前記角形鋼管成形ロール工程を、第１成形
   工程および第２成形工程に二分し、その第１成形工程に
   おいて丸鋼管を粗角形成形すると共に、第１成形工程と
   第２成形工程との中間に、前記粗成形鋼管を単位長に切
   断する工程、前記単位長粗成形鋼管を加熱する加熱装置
   を配置し、単位鋼管毎に加熱装置に挿入して所定温度に
   均等に加熱した後、前記高温単位長粗成形鋼管を仕上げ
   成形ロールを含む複数段よりなる第２成形工程に搬入し
   て熱間塑性加工を施し、少なくとも規格どおりの断面を
   備えた角形鋼管を成形し、次に前記規格断面鋼管を均一
   に冷却する冷却装置を設置し、同鋼管を徐冷または強制
   適に冷却した後、長手軸方向の大曲り、捩じれなどの歪
   を矯正することを特徴とする熱間成形を含む大径角形鋼
   管製造法。
2. 【請求項２】 鋼帯または鋼板を長手軸方向に直角な断
   面で丸形に成形し、その両側縁継目を順次突合わせ溶接
   し形成する丸鋼管成形装置、前記装置に連結され丸鋼管
   断面を冷間加工により粗成形する第１角形成形ロール装
   置、前記第１角形成形ロール装置により成形された粗成
   形断面を有する鋼管を単位長毎に切断する切断装置、前
   記単位長粗成形鋼管を所定温度に均等に加熱する加熱装
   置、加熱装置から搬出した前記高温単位長粗成形鋼管を
   挿入し、熱間塑性加工により前記鋼管断面を規格どおり
   の角形形状断面に成形する仕上げ成形ロールを含む複数
   段よりなる第２角形成形ロール装置、前記規格断面鋼管
   を均一に冷却する冷却装置、長手軸方向の大曲り、捩じ
   れなどの歪を矯正する装置とよりなる熱間成形を含む大
   径角形鋼管製造装置。