[发明专利]方形钢管的制造方法以及方形钢管

说明书

本发明的目的在于提供能够简便地制造角部的曲率半径的尺寸精度优异的方形钢管的方法以及方形钢管。方形钢管的特征在于，方形钢管的角部处的维氏硬度满足规定的式子，并且所述角部的曲率半径满足规定的式子。

技术领域

本发明涉及在从钢管制造出方形钢管的方法中，按照目标值控制方形钢管的角部并获得尺寸精度优异的方形钢管的技术。

背景技术

以往，建筑用的方形钢管通过用冲压机将厚壁的钢板冲压成型为方形形状、之后进行焊接的方法(BCP法)来制造。另一方面，近年来，出于取代生产性能低的BCP法而实现降低成本这一点，尝试了通过在辊轧成型之后进行焊接并进行方形成型来获得方形钢管的方法(BCR法)，从而制造方形钢管。另外，由于根据建筑物的楼层确定了方形钢管的尺寸，因此对于近年来增加的高层建造物，为了以BCR(“BCR”是日本钢铁联盟的注册商标)统一建筑材料，要求方形钢管的厚壁化。

方形钢管在用途上，按照每个尺寸对角部的曲率半径(角R)要求规定的值。另外，出于抗震性、防止局部压曲的观点，要求尺寸精度高的方形钢管。在通过辊轧成型方式从钢管制造出方形钢管的情况下，使钢管通过多段辊组，从四方将辊向钢管外表面侧按压而使圆筒部分直线化，成型为正方形或者矩形剖面形状，从而获得方形钢管。但是，在未适当地设定成型条件的情况下，存在方形钢管的四角的角部的曲率半径变大的问题、方形钢管的边所含的直线部成为凹凸形状这一尺寸不良的问题、还有剩余的加工固化所导致的角部脆化的问题。

对于这种方形钢管的尺寸精度的问题，在专利文献1中，公开有随着壁厚/外径比变大而减小辊孔型(roll caliber)(从凹型成为凸型)来成型、从而将平坦部的翘曲限制在一定范围内的尺寸精度高的方形钢管的制造方法。

另外，在专利文献2中，通过控制由规定的管坯的外径、壁厚、成型辊的最大口径高度(caliber height)决定的设定压入率，从而能够制造具有与用途相应的形状的方形钢管。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平4-224023号公报

专利文献2:日本专利第3197661号公报

发明内容

发明将要解决的课题

如专利文献1、2那样，为了改善剖面形状的尺寸精度，控制辊孔型、设定压入率较为有效。然而，辊孔型、设定压入率对边所含的直线部的变形有效，因此对于角部的曲率半径的效果较小。特别是在厚壁的方形钢管的情况下，剖面的刚性增加，因此角部愈发难以弯曲变形，角部的曲率半径超过目标值。为了获得目标的曲率半径，需要使辊相对于方形钢管的边所含的直线部的压入量增加。然而，在使辊的压入量增加的情况下，以边所含的直线部为中心大幅压入，因此结果是边所含的直线部成为凹形状，导致尺寸不良。

本发明鉴于该情况而完成，目的在于提供能够简便地制造角部的曲率半径的尺寸精度优异的方形钢管的方法以及方形钢管。

用于解决课题的手段

本发明人们对给方形钢管中的角部的曲率半径带来影响的各种重要因素进行了深刻研究。其结果，可知如下。

(1)在将作为圆筒状的管坯的钢管成型为方形钢管的情况下，如上述那样，使钢管通过多段辊组，逐渐从圆筒形向方形实施方形成型。这里，在方形成型中，产生边所含的直线部的弯曲复原、角部的弯曲以及周向的减径变形。特别是，关于角部周边，使辊几乎不接触地完成方形成型。即，在方形成型中，角部是通过自由变形而鼓凸，从而从钢管形成角部。

(2)角部相对于即将方形成型之前的钢管的周长，由方形成型中的周向减径的剩余部分形成。在本发明中，即将方形成型之前的钢管的周长与方形成型之后不久的钢管的周长之比成为特定的范围，从而能够获得角部的曲率半径的尺寸精度优异的方形钢管。