[发明专利]方钢管及其制造方法以及建筑结构物

说明书

本发明提供一种方钢管及其制造方法以及建筑结构物，该方钢管的周截面内的硬度差异较小，角部外表面的延展性及韧性良好，具有平坦的平板部。在管周向上平板部(11)与角部(12)交替地各自形成有多个，此外形成有在管轴向上延伸的焊接部(13)，焊接部(13)的熔化凝固部的管周向上的宽度为1.0μm以上、1000μm以下，使角部外侧的曲率半径超过平均板厚的3.0倍、且为4.0倍以下。平均板厚(t(mm))可以超过平均边长(H(mm))的0.030倍。

技术领域

本发明涉及在高度超过20m的中层建筑物、厂房、仓库等大型建筑物的建筑部件中使用的、韧性良好的高强度、低屈强比的方钢管。

背景技术

建筑物的柱材以往广泛使用将四块厚钢板焊接而制造的四面箱柱、或者在将一块或两块厚钢板进行冷压弯曲成型后焊接而制造的冲压成型方钢管，但近年来，为了减少成本，缩短施工周期，已经增加可廉价且短周期制造的辊轧成型方钢管的使用。

辊轧成型方钢管通过冷弯成型将钢带形成为圆筒状的开口管形状，在对其对接部分进行电阻焊后，利用在上、下、左、右配置的轧辊，在维持圆筒状的管轴向上进行定径，持续而成型为方形，由此而进行制造。在上述电阻焊中，对对接部分进行加热、熔化，并被压接、凝固，由此而完成接合。

辊轧成型方钢管的角部因为在方形成型时进行加工硬化，所以，与平板部相比，强度较高，延展性及韧性较低。

特别是在辊轧成型方钢管中，平均板厚t与平均边长H之比(t/H)越大，角部的加工硬化量越大。因此，在上述比(t/H)较大的辊轧成型方钢管中，周截面内的强度差、延展性及韧性之差趋于增大。

根据上述原因，辊轧成型方钢管因为周截面内的强度差、延展性及韧性之差较大，所以，在与横隔板的焊接中存在焊接材料的选定、焊接方法、建筑结构设计复杂这样的问题。

另外，为了进一步提高将辊轧成型方钢管作为柱材而使用的建筑结构物的抗震性能，也曾经希望通过抑制辊轧成型方钢管的延展性、韧性部分地降低，进一步提高作为柱材的变形性能和抗冲击性能。

特别是因为方钢管在因地震等外力而变形时在角部外表面产生较大的形变，所以需要使角部外表面的延展性及韧性提高。

在专利文献1中，已经提出一种方钢管，其特征在于，将作为化学成分而添加有钒的钢板进行弯曲加工后进行焊接，形成为半成型方钢管，将该半成型方钢管在A₃相变点附近进行加热，在热成型后，进行冷却而得到。

在专利文献2中，已经提出对冷成型部施行热处理的方钢管。

然而，专利文献1及2所述的方钢管由于在成型时或成型后需要加热工序，所以与冷成型的辊轧成型方钢管相比较，成本非常高。即，需要确立在成型时或成型后不一定需要加热工序、而可得到期望的方钢管的技术。

对此，在专利文献3中，已经提出一种方钢管，该方钢管通过适当控制原材料钢板的化学成分、金属组织的贝氏体分率及角部的表层部的维氏硬度，使角部的韧性及塑性变形能提高。

另外，在专利文献4中，已经提出一种方钢管，该方钢管通过适当控制原材料钢板的化学成分、金属组织的硬质相及铁素体的平均结晶粒径，使角部的韧性提高。

然而，专利文献3及4所述的方钢管存在平板部与角部的强度差和延展性差依然较大这样的问题。即，在上述方钢管中，不能说已能够充分减小包括角部及平板部的周截面内的硬度差异。另外，不能说已能够充分确保角部外表面的延展性及韧性。

可是，在辊轧成型方钢中，也需要确立使形状特性提高的技术、特别是使平板部足够平坦的技术。对此，在专利文献5、6中，已经公开一种调整辊轧成型时的制造条件、使形状特性提高的技术。