【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在由钢管制造方形钢管的方法中减小方形钢管的角部的延展性的恶化、得到管的长度方向的残余应力所导致的切口变形小的方形钢管的技术。
技术介绍
1、以往，建筑用的方形钢管通过利用冲压机将厚壁钢板冲压成型为方形后进行焊接的方法(bcp法)来制造。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、方形成型而得到方形钢管的方法(bcr法)来制造方形钢管的尝试。bcp法和bcr法的方形钢管的四角的角部的尺寸不同，在bcp法中，是方形钢管外表面的角部的曲率半径r为壁厚t的(3.5±0.5)倍的方形钢管，而在bcr法中，是该角部的曲率半径r为壁厚t的(2.5±0.5)倍的方形钢管。bcp法和bcr法的方形钢管均是冷成型，因此角部的成型中的加工硬化变得显著，延展性显著恶化。因此，当在建筑结构物中使用这些方形钢管而地震等大负荷作用于方形钢管时，产生以角部为起点的脆性断裂，因此存在不能充分发挥作为柱材所需的抗震性能的问题。特别是在壁厚与边长之比大的方形钢管的尺寸中，以角部为起点的脆性断裂成为问题。
2、针对这种方形钢管的角部的脆性断裂的问题，在非专利文献1中公开了为了保证方形钢管的前段的韧性而具有减少n含量、减少时效固化的化学成分组成的方形钢管。在专利文献1中公开了通过对预先预成型的方形钢管进行整体加热并进行能够得到规定的外径尺寸、角部曲率半径r的热成型而得到的方形钢管。
3、现有技术文献
4、专利文献
5、专利文献1：日本专利第2852317号公报
6、非专利文献
7、非专利文献1：一般社团法人日本钢铁联盟产品规定mdcr0012－2017建筑结构用高性能冷压成型方形钢管(bcp325t)
技术实现思路
1、如专利文献1、非专利文献1那样，为了减少角部的加工硬化所导致的延展性恶化，有效的手段是调整化学成分组成、进行热处理。然而，通过减少n含量，存在二次精炼的处理成本增加的问题。另外，在进行热处理然后进行热成型的情况下，加热炉的运行成本等成为成本增加的问题。
2、这样，作为提高角部的延展性的技术，现有技术还不充分。
3、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提高角部的延展性的方形钢管及其制造方法以及使用该方形钢管的建筑结构物。
4、应予说明，在本专利技术中，提高角部的延展性是指使在方形钢管的距管外表面t/4处按照jis z 2242的规定在试验温度：0℃下得到的夏比吸收能量为70j以上，并且进一步使角部的均匀伸长率的平均值为5％以上。
5、本专利技术人等对方形钢管中的角部的加工硬化所导致的延展性恶化的减少方法进行了深入研究。其结果，发现以下内容。
6、在由一般的bcp法制造的方形钢管中，对钢板实施冲压等弯曲变形来形成角部。此时，由于弯曲的中立轴向钢管内表面侧移动，所以角部外表面侧的弯曲应变比角部内表面侧大，因此角部外表面侧的加工硬化变得显著。
7、另一方面，在bcr法中，将暂时成型为圆筒形状的钢管通过辊轧成型而成型为方形钢管。此时，角部不仅受到弯曲变形的影响，还受到辊轧成型中的缩径所导致的管周向的压缩变形的影响，因此减少角部外表面的弯曲变形所导致的周向的拉伸应变。
8、但是，如上所述，由bcr法制造的方形钢管的角部曲率半径r被设计得比由bcp法制造的方形钢管的角部曲率半径r小，因此角部的弯曲变形量变大，结果，角部外表面的加工硬化的影响与bcp法的方形钢管几乎相同。
9、因此，本专利技术人等认为通过将由bcr法制造的方形钢管的角部曲率半径r成型为与bcp法的方形钢管相同程度，可以减小角部外表面的加工硬化。另外，在辊轧成型中，如果减少缩径所导致的管周向的压缩变形，则角部的变形量变小。
10、为此，需要减小缩径，以得到比以往更大的角部曲率半径r。但是，减小缩径率(外周长的变化率)无法减少对bcr法特有的圆筒管进行成型时产生的长度方向的残余应力，因此，由于成型完成后的方形钢管的残余应力而长度前端和尾端的截面的切口变形变大，导致截面的尺寸精度恶化。
11、因此，本专利技术人等研究了在从圆筒钢管成型为方形钢管的方形成型中不过度减小缩径率而减小角部的弯曲变形量的方法。具体而言，在方形成型的最终机架的一级上游侧的机架中，增大压下量。由此，通过从与辊的接触部作用的弯曲力矩，能够增大方形钢管的平板部中央部的回弯变形，使平板部的曲率更小而接近平坦。其结果，能够减小最终机架的凸辊的压入量，因此能够减少最终机架的成型中的角部的曲率增加。此时，可以通过方形成型的最终机架的一级上游的机架中的缩径来减少管的长度方向(管轴向)的残余应力。虽然最终机架的压入量减少，但是由于凸辊的压入所产生的管周向的压缩小，因此对管的长度方向的残余应力的减少没有大的影响。
12、本专利技术基于上述见解，其特征如下。
13、[1]一种方形钢管，在管周向上分别交替地形成有多个平板部和角部，
14、上述平板部中，
15、屈服强度为325mpa以上，
16、拉伸强度为440mpa以上，
17、屈服比为0.90以下，
18、上述角部外侧的曲率半径为上述平板部的平均壁厚的超过3.0倍且4.0倍以下，
19、上述角部和上述平板部的0℃时的夏比吸收能量为70j以上，
20、上述角部的均匀伸长率的平均值为5％以上。
21、[2]根据上述[1]所述的方形钢管，其中，上述平板部中央部表面的管轴向的残余应力为300mpa以下。
22、[3]一种方形钢管的制造方法，是上述[1]或[2]所述的方形钢管的制造方法，
23、对坯材钢板进行辊轧成型，接着对经辊轧成型的钢板进行电阻焊而制成电阻焊钢管，然后通过多级定径机架将上述电阻焊钢管成型为半成型材料，接着通过多级方形成型机架对上述半成型材料进行方形成型，
24、将上述方形成型机架数设为n(n：3以上的整数)时，
25、满足式(1)、式(2)和式(3)。
26、rn－1＞rn－2···(1)
27、0.010≤(rn－1/rn－2)·hn－1≤0.300···(2)
28、rn－1+rn－2≥5×10－4·e50·t/h···(3)
29、这里，
30、rn－1：第(n－1)个机架的辊的口径半径(mm)，
31、rn－2：第(n－2)个机架的辊的口径半径(mm)，
32、hn－1：第(n－1)个机架中的管的外径压下量(mm)，
33、t：预先设定的方形钢管的平板部的平均壁厚(mm)，
34、h：预先设定的方形钢管的平均边长(mm)，
35、rn－1：第(n－1)个机架的压下的外周长的变化率，
36、rn－2：第(n－2)个机架的压下的外周长的变化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种方形钢管，在管周向上分别交替地形成有多个平板部和角部，
2.根据权利要求1所述的方形钢管，其中，所述平板部中央部表面的管轴向的残余应力为300MPa以下。
3.一种方形钢管的制造方法，是权利要求1或2所述的方形钢管的制造方法，
4.一种建筑结构物，使用权利要求1或2所述的方形钢管作为柱材。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种方形钢管，在管周向上分别交替地形成有多个平板部和角部，
2.根据权利要求1所述的方形钢管，其中，所述平板部中央部表面的管轴向的残余应力为300mpa...
【专利技术属性】
技术研发人员：松本昌士，冈崎俊郎，田中俊一，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：
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