JPH11104711A

JPH11104711A - 継目無角形鋼管の製造方法

Info

Publication number: JPH11104711A
Application number: JP27118397A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomi Onoda; 義富小野田; Takuya Nagahama; 拓也長濱; Takaaki Toyooka; 高明豊岡; Hideo Sato; 秀雄佐藤; Nobuhiko Morioka; 信彦森岡; Masaharu Kita; 政春喜多; Kenichi Yamamoto; 健一山本
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、厚肉であっても、角部の曲率が小さ
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最初の角
成形スタンド入側での円筒状素管の外径Ｄ₀ と、該スタ
ンドも含めそれ以降のスタンド出側での角筒の外径２ｈ
_i との比を下記式で外径比ｒ_i と定め，前記最初の角成
形スタンドから最終スタンドの角筒までの外径比ｒ_n
が、０．１５〜０．４０を満足するように、該円筒状素
管を角筒に熱間圧延する。ｒ_i ＝ｌｎ（２ｈ_i ／Ｄ₀ ）・・・・（１）式

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
で複数列のスタンドからなる定形圧延機（サイザー・ミ
ル）を使用し、熱間圧延で該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、継目無鋼管の製造設備（図７
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により所要断面に縮管し、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、角型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（ＪＩＳＧ３４６
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
断面の辺の平坦度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１．５
ｔ以下が望まれている。

【０００５】Ｓ＝（１／２）×（Ｌ−Ｌ_F ）・・・・・（２）式ここで、Ｌ：角鋼管断面の辺長（ｍｍ）Ｌ_F ：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Ｌ_F も
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−
Ａ₀ ／Ａ_i 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。

【０００６】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（定形圧延機）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。

【０００７】

【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、角部の曲率が小さく、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。

【０００８】

【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、素管か
ら製品への加工度を調整することで目的が達成できるこ
とを知り、該加工度の指標に円形素管の外径と成形され
た角筒の外径との比の減少率（以下、外径比減少率とい
う）を採用し、本発明を完成させた。

【０００９】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
圧延機のうち最初の角成形スタンド入側での円筒状素管
の外径Ｄ₀ と、該スタンドも含めそれ以降のスタンド出
側での角筒の外径２ｈ_i との比を下記式で外径比ｒ_iと
定め，前記最初の角成形スタンド（ｉ＝１）から最終ス
タンド（ｉ＝ｎ）の角筒までの外径比ｒ_n が、０．１５
〜０．４０を満足するように、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。

【００１０】ｒ_i ＝ｌｎ（２ｈ_i ／Ｄ₀ ）・・・・（１）式また、本発明は、前記熱間圧延を、１スタンドが２ロー
ルで、３スタンド以上からなる角成形スタンドで行うこ
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、前記外径比ｒ_i のスタンド間差分Δｒ_i
が、下流側スタンドより上流側スタンドで大とすること
を特徴とする継目無角形鋼管の製造方法である。

【００１１】加えて、本発明は、前記角成形スタンドで
の被圧延材の温度を６００〜１１００℃とすることを特
徴とする継目無角形鋼管の製造方法でもある。本発明で
は、円筒状素管の加工度を前記外径比減少率を指標と
し、それをある範囲に抑えるように熱間圧延したので、
製品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。また、使用サイザー・ミ
ルに２つの水平ロールをセットとして用いるようにした
ので、従来の継目無鋼管設備でロールのみを交換するだ
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】図１及び２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カリバー４（孔型）が設けられ
ている。そして、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、素管１断面の圧延中に
おける外径比減少率を、最初の角成形スタンドから最終
スタンドまでで、０．１５〜０．４０の範囲内に抑える
ものである。発明者の研究によれば、熱間加工と言えど
も、この外径比減少率が０．１５未満では、Ｓ値が１．
５ｔを超えて所望の角部丸みが得られず、０．４０を超
えると、辺の平坦度Ｐ／Ｌが悪化して、所望品質の製品
が得られないからである。０．１５〜０．４０を達成す
る具体的な手段は、ロール３のカリバー４断面積を適切
に設定することであり、特に、図１では、＃５スタンド
出側、すなわち最初の角成形スタンドである＃６スタン
ド入側での素管の断面積が重要となる。

【００１４】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。これは、以下の理由
による。角筒の断面形状の対称性を良くするためには、
従来、４つのロールを上下左右から圧下する等複雑なロ
ール構造が必要との問題があった。それを、本発明で
は、２ロールの使用とすることで、より簡素な構造で断
面形状の対称性に優れた角筒を成形することができるよ
うになる。なお、円筒を角筒に成形する圧下力を得るに
は、少なくとも３スタンドが必要である。

【００１５】さらに、本発明では、図４に示すように、
前記外径比ｒ_i のスタンド間差分Δｒ_i が、下流側スタ
ンドより上流側スタンドで大とした。つまり、角筒断面
の辺の平坦度（Ｐ／Ｌ）を所望の値にするには、１スタ
ンドでの加工度を無規則にせず、最初に大きく順次減少
させるのが良いからである。加えて、本発明では、被圧
延材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、被圧
延材１の加工がやり難くなり、厚肉品ではＳ値≦１．５
ｔ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。

【００１６】

【実施例】図７のピアサー・ミル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、寸法精度目標をｓ／ｔで２．０以下として継目無
角形鋼管１１を製造した。なお、該素管１の鋼種は、Ｊ
ＩＳＧ３４６６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スタンドが円形カリバー
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、製造した各角鋼管の圧延
時に（１）式で求めた＃６〜＃８スタンドでの外径比減
少率ｒ _i （ｉは、１、２、３）、その各スタンドでの差
分Δｒ_i 、素管温度、コーナの丸み（ｓ／ｔ）及び平坦
度（Ｐ／Ｌ）を示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】また、製造した各角鋼管のｓ／ｔ値及び辺
平坦度（Ｐ／Ｌ）のｒ_n （横軸）に対する変化状況は、
図５に示すようになった。図５より、本発明に従って製
造した角鋼管は、ｓ／ｔ値及び（Ｐ／Ｌ）が所望の値
（１．５及び０．００５以下）になっているが、従来法
に従ったものは、所望値を満足できない結果である。ま
た、本発明例（実験Ｎｏ．４）の角鋼管を、Δｒ_i を本
発明の条件に従って製造し、比較例（実験Ｎｏ．５）の
角鋼管を従来通りの条件で製造した。その結果、図６に
示すように、平坦度（Ｐ／Ｌ）に大幅な差が生じている
ことも確認できた。

【００１９】

【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の斜視図である。

【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】角成形スタンド間での外径比ｒ_i の差分を示す
図である。

【図５】本発明の実施結果を示す図で、（ａ）はｓ／ｔ
値を、（ｂ）は辺平坦度（Ｐ／Ｌ）である。

【図６】外径比ｒ_i の差分の変化と辺平坦度（Ｐ／Ｌ）
との関係を示す図である。

【図７】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）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長濱拓也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 (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)発明者森岡信彦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

Claims

【特許請求の範囲】

【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最初の角成形スタンド入側での円
筒状素管の外径Ｄ₀ と、該スタンドも含めそれ以降のス
タンド出側での角筒の外径２ｈ_i との比を下記式で外径
比ｒ_i と定め，前記最初の角成形スタンド（ｉ＝１）か
ら最終スタンド（ｉ＝ｎ）の角筒までの外径比ｒ_n が、
０．１５〜０．４０を満足するように、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。ｒ_i ＝ｌｎ（２ｈ_i ／Ｄ₀ ）・・・・（１）式
【請求項２】前記熱間圧延を、１スタンドが２ロール
で、３スタンド以上からなる角成形スタンドで行うこと
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。
【請求項３】前記外径比ｒ_i のスタンド間差分Δｒ_i
が、下流側スタンドより上流側スタンドで大とすること
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。ここで、Δｒ_i ＝ｒ_i −ｒ_i+1
【請求項４】前記角成形スタンドでの被圧延材の温度
を６００〜１１００℃とすることを特徴とする請求項１
〜３いずれかに記載の継目無角形鋼管の製造方法。