方形钢管及其制造方法以及建筑构造物技术

本发明专利技术提供一种使平板部的机械特性优异、且充分确保在管的内外表面形成的氧化皮的功能、而且在角部充分确保韧性并且抑制了加工硬化的方形钢管及其制造方法、以及使用了该方形钢管的建筑构造物。在管周向上分别交替地形成有多个平板部(101)和角部(102)，平板部(101)的屈服强度YS为295MPa以上，平板部(101)的抗拉强度TS为400MPa以上，平板部(101)的屈服比YR为0.80以下，角部(102)的0℃时的夏比吸收能量为70J以上，管的内外表面的氧化皮的厚度为1μm以上且20μm以下，角部(102)顶点的距离内表面壁厚方向规定位置与平板部(101)的管周向中央部的距离外表面壁厚方向规定位置处的平均维氏硬度之差为5HV以上且60HV以下。均维氏硬度之差为5HV以上且60HV以下。均维氏硬度之差为5HV以上且60HV以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】方形钢管及其制造方法以及建筑构造物


[0001]本专利技术涉及被用于建筑构造物的柱材且变形能力优异、角部加工硬化影响小的方形钢管及其制造方法以及建筑构造物。

技术介绍

[0002]以往，被用作建筑物的柱材的方形钢管，是在通过利用冲压机将厚钢板冲压成形为方形之后进行焊接的方法(BCP法)来制造的。另一方面，近年来，替代生产率低的BCP法，从降低成本的观点出发，进行了通过辊轧成型后进行焊接并进行方形成型而得到方钢管的方法(BCR法)来制造方钢管的尝试。
[0003]BCR法，是将热轧钢板通过辊轧成型而形成为圆筒状的开口管形状，对其对接部分进行电阻焊接之后，利用在上下左右配置的辊以圆筒状的状态沿管轴向施加百分之几的拉深，然后成形为方形地进行制造。通过辊轧成型进行的方形钢管的制造是冷轧，因此加工硬化的影响明显。因此，与通过BCP得到的方形钢管相比，特别是平板部的塑性变形能力受损，设计上受到限制。
[0004]为了缓和该设计上的限制，需要使通过BCR法得到的方形钢管的平板部的屈服比YR与通过BCP法得到的方形钢管的平板部相当，该屈服比YR为0.80以下。
[0005]此外，在通过BCR法得到的方形钢管的角部内表面，在温热条件下进行处于后续工序的镀Zn处理，因此产生残余应力的释放，而存在以因加工硬化而脆化的部位为起点产生脆化裂纹这样的问题。因此，在方形成型工序中，需要选定对方形钢管的角部内表面的过度的加工硬化加以抑制的制造条件。
[0006]根据上述情况，在利用BCR法制造方形钢管的情况下，减小冷成形时的加工硬化所致的平板部的屈服比YR的增加这样的材料的选定、抑制角部内表面的残余应力的产生这样的制造方法的选定等是有效的，其中，进行对方形钢管整体进行加热的热处理也是有效的手段。
[0007]在专利文献1中，提出了连续地进行利用BCR法的方形钢管的成形、和利用感应加热装置进行方形钢管的去应力退火的热处理、实施热浸镀锌的镀覆处理的方形钢管的制造方法。
[0008]在专利文献2中，提出了对通过冷成形得到的方形钢管在Ac1相变点以下的温度下进行回火热处理的制造方法。
[0009]在专利文献3中，提出了如下制造方法：先在方形钢管的精加工成形之前进行方形成型，在中间进行加热处理，在超过Ac3相变点的温度范围内进行精加工的方形成型。
[0010]专利文献1：日本特开平9－155447号公报
[0011]专利文献2：日本特开2005－163159号公报
[0012]专利文献3；日本特许第2852317号公报
[0013]顺便说一下，近年来，对于用于抗震性能优异的建筑构造物等的方形钢管，作为平板部的机械特性，要求使屈服强度和抗拉强度为规定值以上，并且上述那样使屈服比为
0.80以下。
[0014]另外，作为角部，要求充分确保韧性，并且如上述那样抑制加工硬化。
[0015]此外，关于在管的内外表面形成的氧化皮，还要求确保作为保护膜的功能，并且抑制氧化皮剥离。
[0016]然而，上述专利文献1～3中记载的技术作为获得满足这些请求的方形钢管的技术，还谈不上是足够的。

技术实现思路

[0017]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种使平板部的机械特性优异、且充分确保在管的内外表面形成的氧化皮的功能、而且在角部充分确保韧性并且抑制了加工硬化的方形钢管及其制造方法、以及使用了该方形钢管的建筑构造物。
[0018]本专利技术人为了解决上述课题而进行了深入研究。
[0019]首先，作为本专利技术中平板部(管轴向垂直截面中的边部)所要求的机械特性，判断为使屈服强度YS为295MPa以上，抗拉强度TS为400MPa以上，屈服比YR为0.80以下即可。另外，作为角部所要求的韧性，判断为使0℃时的夏比吸收能量为70J以上即可。
[0020]另外，得出：为了充分确保在管的内外表面产生的氧化皮的功能，具体而言，为了抑制氧化皮的剥离并且确保作为保护膜的功能，在本专利技术中其厚度为1μm以上且20μm以下即可。
[0021]另外，得出：为了充分抑制角部的加工硬化，使角部顶点的距离内表面1mm
±
0.1mm的壁厚方向位置处的平均维氏硬度与平板部的管周向中央部的距离外表面1mm
±
0.1mm的壁厚方向位置处的平均维氏硬度之差为5HV以上且60HV以下即可。
[0022]另外，本专利技术人得出：为了使方形钢管具有上述特性，对通过冷成形由钢板精加工成方形的特定的方形管坯，只要以低于Ac1相变点的温度进行加热，使管的壁厚方向的加热温度偏差为50℃以下，并且使500℃以上的加热保持时间为100sec以上，这样进行退火热处理即可。详细而言，首先，着眼于若以Ac1相变点以上的温度进行热处理，则有时韧性明显变差。
[0023]另外，本专利技术人对管的壁厚方向的加热温度偏差与管的机械特性之间的关系性进行了研究。
[0024]具体而言，对于管的壁厚方向的加热温度偏差，着眼于去应力退火处理等退火热处理中加热温度的影响较大。另外，还着眼于在感应加热等退火热处理中，外表面侧被电阻加热，内表面侧的温度比外表面侧低。通过这些，得出若加热温度偏差大，则在管的外表面、内表面，去应力退火等退火热处理的影响之差变大，结果，在管的外表面以及内表面机械特性的差异变大，成为具有不均匀的特性的管，对该点进行了深入研究。另外，着眼于在去应力退火处理中，为了除去应变而需要确保充分的加热保持时间，并进行了研究。
[0025]通过这样的研究，得出：为了使方形钢管具有上述特性，对通过冷成形由钢板精加工成方形的方形管坯，只要以低于Ac1相变点的温度进行加热，使管的壁厚方向的加热温度偏差为50℃以下，并且使500℃以上的加热保持时间为100sec以上，这样进行退火热处理即可。
[0026]关于上述见解，本专利技术人通过研究对方形钢管进行了使用工作线圈的高频感应加
热来作为退火热处理的一个例子，得到了证实。
[0027]在该高频感应加热中，处于与交流电源连接的工作线圈之中的被加热体，被因电阻而产生的焦耳热加热。因此，高频感应加热的热损失小，加热效率优异。
[0028]另外，通过控制加热的频率，能够调整作为产生焦耳热的重要因素的涡流的浸透深度，通过减小频率，能够加热到被加热体的更内部侧。因此，在高频感应加热中，即使被加热体的厚度增加，也能够通过适当地控制频率，来减小被加热体的表面与内部的加热温度的温度偏差。
[0029]本专利技术人一边将用于建筑构造物的柱材的各种方形钢管输送到工作线圈中，一边通过高频感应加热对方形钢管整体进行了加热。结果，通过将频率设定在适当范围内，能够得到在壁厚方向上均匀的加热分布。另外，通过增大电流的浸透深度，能够抑制由趋肤效应引起的表面的加热集中，或者缩短钢管内表面的目标温度的到达时间。此外，确认了即使是工作线圈的全长为数m左右的小型的加热设备，也能够得到上述效果。
[0030]其中，上述趋肤效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方形钢管，其中，在管周向上分别交替地形成有多个平板部和角部，所述平板部的屈服强度YS为295MPa以上，所述平板部的抗拉强度TS为400MPa以上，所述平板部的屈服比YR为0.80以下，所述角部的0℃时的夏比吸收能量为70J以上，管的内外表面的氧化皮的厚度为1μm以上且20μm以下，角部顶点的距离内表面1mm
±
0.1mm的壁厚方向位置处的平均维氏硬度与所述平板部的管周向中央部的距离外表面1mm
±
0.1mm的壁厚方向位置处的平均维氏硬度之差为5HV以上且60HV以下。2.根据权利要求1所述的方形钢管，其中，所述角部顶点的内表面和外表面的管周向的残余应力的绝对值为10MPa以上且200MPa以下。3.根据权利要求1或2所述的方形钢管，其中，所述角...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本昌士，松本晃英，冈部能知，井手信介，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：