(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板部と角部を有する角形鋼管であって、
成分組成は、質量％で、
Ｃ：０．０７〜０．２０％、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：０．５〜２．０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０１５％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．０６％、
Ｎ：０．００６％以下
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼管の外表面から板厚ｔの１／４深さ位置における鋼組織は、フェライトが面積率で５５％以上８０％以下であり、硬質相の平均アスペクト比が０．１〜０．８であり、
前記平板部は、ＹＳが３５０ＭＰａ以上、ＴＳが５２０ＭＰａ以上であり、
前記角部に対する前記平板部のＹＳの比は０．８０以上０．９０以下、前記角部に対する前記平板部のＴＳの比は０．９０以上１．００以下であり、
前記平板部の−４０℃のシャルピー吸収エネルギーが１００Ｊ以上であり、
前記角部のＲは（２．３×ｔ）以上（２．９×ｔ）以下
である角形鋼管。
【請求項２】
前記成分組成に加えてさらに、質量％で、下記Ａ群〜Ｃ群のうちから選ばれた１群または２群以上を含有する請求項１に記載の角形鋼管。
記
Ａ群：Ｎｂ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０５％以下、Ｖ：０．１０％以下のうちから選ばれた１種または２種以上
Ｂ群：Ｂ：０．００８％以下
Ｃ群：Ｃｒ：０．０１〜１．０％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％、Ｃｕ：０．０１〜０．５０％、Ｎｉ：０．０１〜０．３０％、Ｃａ：０．００１〜０．０１０％のうちから選ばれた１種または２種以上
【請求項３】
前記鋼組織は、さらに、前記硬質相の平均円相当径が２０μｍ以下である請求項１または２に記載の角形鋼管。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の角形鋼管の製造方法であって、
鋼板を冷間でロール成形して円筒状にした端面を溶接し、縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下の円筒状に成形した後、角状に成形する造管工程を施す角形鋼管の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の角形鋼管の製造方法であって、
鋼素材に、熱間圧延工程、冷却工程、巻取工程および造管工程をこの順に施して角形鋼管を製造するに際し、
前記鋼素材を加熱温度：１１００〜１３００℃に加熱した後、
板厚中心温度が１０００℃以上での粗圧延時間：２００秒以上４００秒以内、粗圧延終了温度：１０００〜８００℃、
仕上圧延開始温度：１０００〜８００℃、仕上圧延終了温度：９００〜７５０℃とする熱間圧延工程を施して熱延板とし、
次いで、前記熱延板に、冷却開始から１０ｓ間の初期冷却工程における０．２ｓ以上３．０ｓ未満の放冷を１回以上有し、板厚中心温度での平均冷却速度：４〜２５℃／ｓとする冷却工程を施し、
次いで、前記熱延板を巻取温度：５８０℃以下で巻取る巻取工程を施して鋼板とし、
次いで、前記鋼板を冷間でロール成形して円筒状にした端面を溶接し、縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下の円筒状に成形した後、角状に成形する造管工程を施す角形鋼管の製造方法。
【請求項６】
前記冷却工程の冷却停止温度を５８０℃以下とする請求項５に記載の角形鋼管の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の角形鋼管を使用した建築構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角形鋼管およびその製造方法並びに建築構造物に関する。本発明の角部と平板部の強度差の小さい角形鋼管は建築構造部材として好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
角形鋼管（「角コラム」とも称する。）は、通常、熱延鋼板（熱延鋼帯）または厚板を素材とし、冷間成形することにより製造される。冷間成形する方法としては、プレス成形およびロール成形がある。しかし、これらの何れの方法においても、角形鋼管の角部には角形鋼管の平板部と比較して大きな塑性ひずみが加わるため、角部の強度が上昇しやすく、角部と平板部の強度差が大きくなるという問題がある。角部と平板部で特性が大きく異なる場合、溶接材料の選定や建築設計が非常に困難となるため、角形鋼管を建築構造用材料として用いることが難しくなる。【０００３】
このような問題に対して、直接的な検討が行われた例は多くないが、例えば建築構造物用の角形鋼管として特許文献１の技術がある。特許文献１には、鋼板を冷間曲げ加工して得られる角形鋼管であって、前記鋼管は、Ｃ：０．０２〜０．１８％（「％」は「質量％」の意味であり、以下の化学成分について同じである。）、Ｓｉ：０．０３〜０．５％、Ｍｎ：０．７〜２．５％、Ａｌ：０．００５〜０．１２％およびＮ：０．００８％以下（０％を含まない。）を夫々含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、該不可避的不純物のうちＰ：０．０２％以下（０％を含まない。）、Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない。）およびＯ：０．００４％以下（０％を含まない。）に夫々抑制されており、前記曲げ加工部は直角に加工ままの状態であり、且つ下記（Ａ）〜（Ｃ）の要件を満足することで耐震性を確保する冷間成形角形鋼管が開示されている。
（Ａ）鋼管の平坦部における降伏強度：３５５ＭＰａ以上、引張強度：５２０ＭＰａ以上である、
（Ｂ）前記平坦部のミクロ組織において、ベイナイト組織の面積分率：４０％以上である、
（Ｃ）鋼管の角部における表層部がビッカース硬さＨｖ：３５０以下、引張試験での伸び：１０％以上、０℃のシャルピー吸収エネルギーｖＥ０：７０Ｊ以上である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３８５７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
冷間のロール成形により製造される角形鋼管は、熱間圧延によって造り込まれた幅方向に平坦な材料（熱間圧延材）を、ロール成形により、丸形鋼管とした後、角部と平板部を有する角形鋼管に成形される。このような製法上、加工硬化の差により、角部と平板部の強度差は大きくなりやすい。さらには、ロール成形前に行われる熱間圧延では、熱間圧延材の表面からの冷却制御によって材料の造り込みを行うため、冷却速度が相対的に大きくなる熱間圧延材の表層近傍では加工前の強度（硬さ）が大きくなるという問題があった。【０００６】
しかし、上述の特許文献１に開示された技術では、熱間圧延での温度制御により、鋼板の表面の硬さが過度に上昇しないようにすることにとどまっており、積極的に角部と平板部の強度差を小さくするものではない。そのため、冷間曲げ加工して得られた角形鋼管は、たとえ角部の特性が所定の基準を満たしていても、角部の強度が平板部の強度と比較して相対的に高くなっているのは明らかであった。角部の強度の上昇を抑えるには、角部の塑性ひずみを小さくすることが有効である。角部の塑性ひずみを小さくするには、角部のＲ（丸み）を大きくすることが考えられる。しかし、角部のＲが大きい角形鋼管は、角形の部材として他の部材と組み合わせる際に、設計上の問題や、隙間の発生などにより建築物としての性能低下につながる問題があるため好ましくない。【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、角部と平板部の強度差の小さい角形鋼管およびその製造方法、並びにこの角形鋼管を使用した建築構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。【０００９】
本発明では、冷間でのロール成形で導入される加工ひずみ（塑性ひずみ）が特に大きくなる鋼管の表層近傍（以下、外表面近傍と称する。）において、加工硬化を生じにくくすることにより、角部と平板部の強度差を小さくすることに着想した。【００１０】
そこで、本発明者らは、角形鋼管の鋼組織としてフェライトの面積率およびフェライト以外の硬質相（以下、硬質相と称する。）のアスペクト比を変化させた試料を複数用意し、加工硬化のしやすさを調べた。ここで、硬質相とは、ベイナイト、パーライト、マルテンサイト、および残留オーステナイトなどが含まれるが、特に限定されない。【００１１】
その結果、平板部のＹＳが３５０ＭＰａ以上、ＴＳが５２０ＭＰａ以上の強度を有する角形鋼管において、フェライトの割合を一定以上とし、さらに硬質相の平均アスペクト比が０．１〜０．８とすることにより、加工硬化しにくい鋼組織を造り込めることを見出した。これは、フェライトの加工硬化能が小さい上にそのフェライトにひずみが集中しやすくなったことで、鋼組織全体としての加工硬化能が小さくなることによるものと考えられる。【００１２】
また、本発明者らは、素材（熱間圧延材）の鋼組織を活かして角部の加工硬化を抑制するためには、角形鋼管を製造する際に、一旦、縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下の円筒状の丸形鋼管に成形した後、上下および左右に配置されたロールにより、角部のＲが２．３×ｔ（ｔは板厚）以上２．９×ｔ以下である角状に成形する。これにより、角部を過度に加工硬化させずに角形鋼管を得られることを見出した。ここで、「縦径」とは、上記丸形鋼管の管軸に対する鉛直方向の外径をさし、「横径」とは、上記丸形鋼管の管軸に対する水平方向の外径をさす。【００１３】
以上より、本発明では、冷間でのロール成形で導入される加工ひずみが最も大きくなる角形鋼管の外表面近傍の鋼組織について、フェライトの割合を一定以上とし、さらに硬質相の平均アスペクト比を０．１〜０．８とする。また、熱間圧延材を縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下の円筒状に成形した後、上下および左右に配置されたロールで角状に成形することにより、角部と平板部の強度差の小さい角形鋼管を製造することができると考えた。【００１４】
なお、本発明において、「角部と平板部の強度差が小さい角形鋼管」とは、角部に対する平板部のＹＳの比が０．８０以上０．９０以下、角部に対する平板部のＴＳの比が０．９０以上１．００以下であることを示す。【００１５】
本発明者らは、さらに詳細な検討を重ね、本発明を完成するに至った。本発明の要旨は、次の通りである。
［１］  平板部と角部を有する角形鋼管であって、
成分組成は、質量％で、
Ｃ：０．０７〜０．２０％、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：０．５〜２．０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０１５％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．０６％、
Ｎ：０．００６％以下
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼管の外表面から板厚ｔの１／４深さ位置における鋼組織は、フェライトが面積率で５５％以上８０％以下であり、硬質相平均アスペクト比が０．１〜０．８であり、
前記平板部は、ＹＳが３５０ＭＰａ以上、ＴＳが５２０ＭＰａ以上であり、
前記角部に対する前記平板部のＹＳの比は０．８０以上０．９０以下、前記角部に対する前記平板部のＴＳの比は０．９０以上１．００以下であり、
前記平板部の−４０℃のシャルピー吸収エネルギーが１００Ｊ以上であり、
前記角部のＲは（２．３×ｔ）以上（２．９×ｔ）以下
である角形鋼管。
［２］  前記成分組成に加えてさらに、質量％で、下記Ａ群〜Ｃ群のうちから選ばれた１群または２群以上を含有する[１]に記載の角形鋼管。
記
Ａ群：Ｎｂ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０５％以下、Ｖ：０．１０％以下のうちから選ばれた１種または２種以上
Ｂ群：Ｂ：０．００８％以下
Ｃ群：Ｃｒ：０．０１〜１．０％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％、Ｃｕ：０．０１〜０．５０％、Ｎｉ：０．０１〜０．３０％、Ｃａ：０．００１〜０．０１０％のうちから選ばれた１種または２種以上
［３］  前記鋼組織は、さらに、前記硬質相の平均円相当径が２０μｍ以下である［１］または[２]に記載の角形鋼管。
［４］  ［１］〜［３］のいずれか１つに記載の角形鋼管の製造方法であって、
鋼板を冷間でロール成形して円筒状にした端面を溶接し、縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下の円筒状に成形した後、角状に成形する造管工程を施す角形鋼管の製造方法。
［５］  ［１］〜［３］のいずれか１つに記載の角形鋼管の製造方法であって、
鋼素材に、熱間圧延工程、冷却工程、巻取工程および造管工程をこの順に施して角形鋼管を製造するに際し、
前記鋼素材を加熱温度：１１００〜１３００℃に加熱した後、
板厚中心温度が１０００℃以上での粗圧延時間：２００秒以上４００秒以内、粗圧延終了温度：１０００〜８００℃、
仕上圧延開始温度：１０００〜８００℃、仕上圧延終了温度：９００〜７５０℃とする熱間圧延工程を施して熱延板とし、
次いで、前記熱延板に、冷却開始から１０ｓ間の初期冷却工程における０．２ｓ以上３．０ｓ未満の放冷を１回以上有し、板厚中心温度での平均冷却速度：４〜２５℃／ｓとする冷却工程を施し、
次いで、前記熱延板を巻取温度：５８０℃以下で巻取る巻取工程を施して鋼板とし、
次いで、前記鋼板を冷間でロール成形して円筒状にした端面を溶接し、縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下の円筒状に成形した後、角状に成形する造管工程を施す角形鋼管の製造方法。
[６]  前記冷却工程の冷却停止温度を５８０℃以下とする［５］に記載の角形鋼管の製造方法。
［７］  ［１］〜［３］のいずれか１つに記載の角形鋼管を使用した建築構造物。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、角部と平板部の強度差が小さい角形鋼管を得ることができる。この角形鋼管は、角部のＲが適切な大きさに制御されているため、例えば建築構造部材向け角形鋼管として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、電縫鋼管の製造設備の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、角鋼管の成形過程を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の角形鋼管を使用した建築構造物の一例を模式的に示す斜視図である。
【図４】図４は、角鋼管の断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１９】
本発明の角形鋼管は以下の通りである。成分組成は、質量％で、Ｃ：０．０７〜０．２０％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０６％、Ｎ：０．００６％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。この角形鋼管の外表面から板厚ｔの１／４深さ位置（以下、１／４ｔ位置と称する。）における鋼組織は、フェライトが面積率で５５％以上８０％以下であり、硬質相の平均アスペクト比が０．１〜０．８である。また、角形鋼板の平板部は、ＹＳが３５０ＭＰａ以上、ＴＳが５２０ＭＰａ以上であり、角部に対する平板部のＹＳの比は０．８０以上０．９０以下、角部に対する平板部のＴＳの比は０．９０以上１．００以下であり、平板部の板厚１／４ｔ位置における−４０℃のシャルピー吸収エネルギーが１００Ｊ以上であり、角部のＲは（２．３×ｔ）以上（２．９×ｔ）以下である。
【００２０】
まず、本発明の成分組成について説明する。なお、特に断らない限り質量％は、単に％で記す。なお、本発明では、角形鋼管と角形鋼管の素材に用いる鋼板との成分組成は同一である。そのため、以下においては、角形鋼管と素材に用いる鋼板の成分組成の限定理由として説明する。
【００２１】
Ｃ：０．０７〜０．２０％
Ｃは、固溶強化により鋼板および角形鋼管の強度を増加させる。一方、Ｃは、硬質相の生成量を増加させることでフェライトの生成量を減少させる元素である。所望の強度、さらに所望の鋼板および角形鋼管の鋼組織を確保するためには、Ｃは０．０７％以上の含有を必要とする。一方、０．２０％を超えるＣの含有は、所望のフェライト量を確保することが難しくなる。このため、Ｃは０．０７〜０．２０％とする。Ｃは、好ましくは０．０９％以上であり、より好ましくは０．１０％以上である。また、Ｃは、好ましくは０．１８％以下であり、より好ましくは０．１７％以下である。
【００２２】
Ｓｉ：１．０％以下
Ｓｉは、固溶強化で鋼板および角形鋼管の強度増加に寄与する元素である。所望の鋼板および角形鋼管の強度を確保するためには、Ｓｉは０．０１％を超えて含有することが望ましい。しかし、１．０％を超えてＳｉを含有すると、靱性が低下する。このため、Ｓｉは１．０％以下とする。なお、Ｓｉは、好ましくは０．８％以下、より好ましくは０．６％以下である。より好ましくは０．０３％以上である。
【００２３】
Ｍｎ：０．５〜２．０％
Ｍｎは、固溶強化を介して鋼板および角形鋼管の強度を増加させる元素であり、所望の鋼板および角形鋼管の強度を確保するために、０．５％以上の含有を必要とする。Ｍｎが０．５％未満の含有では、フェライト変態開始温度の上昇を招き、それに伴って硬質相が過度に粗大化しやすい。一方、Ｍｎは２．０％を超えて含有すると、中心偏析部の硬度が上昇し、角形鋼管の現場での溶接時の割れの原因となる懸念がある。このため、Ｍｎは０．５〜２．０％とする。Ｍｎは、好ましくは１．８％以下であり、より好ましくは１．６％以下である。Ｍｎは、好ましくは０．６％以上であり、より好ましくは０．７％以上である。
【００２４】
Ｐ：０．０３０％以下
Ｐは、フェライト粒界に偏析して、鋼板および角形鋼管の靭性を低下させる作用を有する元素である。本発明では、不純物としてできるだけ低減することが望ましい。しかし、過度のＰの低減は、精錬コストの高騰を招くため、０．００２％以上とすることが好ましい。なお、Ｐの含有は０．０３０％までは許容できる。このため、Ｐは０．０３０％以下とする。Ｐは、好ましくは０．０２５％以下であり、より好ましくは０．０２０％以下である。
【００２５】
Ｓ：０．０１５％以下
Ｓは、鋼中では硫化物として存在し、本発明の成分組成の範囲であれば、主としてＭｎＳとして存在する。ＭｎＳは、熱間圧延工程で薄く延伸され、鋼板および角形鋼管の延性および靭性に悪影響を及ぼす。このため、本発明ではできるだけＭｎＳを低減することが望ましい。しかし、過度のＳの低減は、精錬コストの高騰を招くため、Ｓは０．０００２％以上とすることが好ましい。なお、Ｓの含有は０．０１５％までは許容できる。このため、Ｓは０．０１５％以下とする。Ｓは、好ましくは０．０１０％以下であり、より好ましくは０．００８％以下である。
【００２６】
Ａｌ：０．０１〜０．０６％
Ａｌは、脱酸剤として作用するとともに、ＡｌＮとしてＮを固定する作用を有する元素である。このような効果を得るためには、０．０１％以上のＡｌの含有を必要とする。Ａｌは０．０１％未満では、Ｓｉ無添加の場合に脱酸力が不足し、酸化物系介在物が増加し、鋼板の清浄度が低下する。一方、０．０６％を超えるＡｌの含有は、固溶Ａｌ量が増加し、角形鋼管の長手溶接時（すなわち、角形鋼管の製造における鋼管長手方向の電縫溶接時）、特に大気中での溶接の場合に、溶接部に酸化物を形成させる危険性が高くなり、角形鋼管溶接部の靭性が低下する。このため、Ａｌは０．０１〜０．０６％にする。Ａｌは、好ましくは０．０２％以上である。また、Ａｌは、好ましくは０．０５％以下である。
【００２７】
Ｎ：０．００６％以下
Ｎは、転位の運動を強固に固着することで鋼板および角形鋼管の靭性を低下させる作用を有する元素である。本発明では、Ｎは不純物としてできるだけ低減することが望ましく、０．００６％までは許容できる。このため、Ｎは０．００６％以下とする。Ｎは、好ましくは０．００５％以下である。本発明では特に規定しないが、製造コストの観点より、Ｎは０．００１％以上とすることが好ましい。
【００２８】
残部はＦｅおよび不可避的不純物である。ただし、本発明の効果を損なわない範囲においては、不可避的不純物として、例えばＯ（酸素）：０．００５％以下を含有することを許容できる。
【００２９】
以上が本発明の基本の成分組成である。上記した必須元素で本発明で目的とする特性は得られるが、必要に応じて下記の元素を含有することができる。
【００３０】
Ｎｂ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０５％以下、Ｖ：０．１０％以下のうちから選ばれた１種または２種以上
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖは、いずれも鋼中で微細な炭化物、窒化物を形成し、析出強化を通じて鋼の強度向上に寄与する元素である。このため、本発明では強度を調整する目的で含有してもよい。このような効果を得るために、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖを含有する場合は、それぞれ、Ｎｂ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０５％以下、Ｖ：０．１０％以下とすることが好ましく、Ｎｂ：０．０４％以下、Ｔｉ：０．０４％以下、Ｖ：０．０８％以下とすることがより好ましい。Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖを含有する場合は、それぞれ、Ｎｂ：０．００１％以上、Ｔｉ：０．００１％以上、Ｖ：０．００１％以上とすることが好ましく、Ｎｂ：０．００３％以上、Ｔｉ：０．００３％以上、Ｖ：０．００３％以上とすることがより好ましい。
【００３１】
なお、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖのうちから選ばれた２種以上を含有する場合には、合計で０．２％以下とすることが好ましく、０．００５％以上とすることが好ましい。
【００３２】
Ｂ：０．００８％以下
Ｂは、冷却過程のフェライト変態を遅延させ、低温変態フェライトの形成を促進し、鋼板および角形鋼管の強度を増加させる作用を有する元素である。Ｂの含有は、鋼板の降伏比、すなわち角形鋼管の降伏比の増加に繋がる。このため、本発明では、角形鋼管の降伏比が９０％以下となるような範囲であれば、強度を調整する目的で必要に応じてＢを含有することができる。Ｂを含有する場合は、Ｂ：０．００８％以下とすることが好ましい。Ｂは、より好ましくは０．００１５％以下であり、さらに好ましくは０．０００８％以下である。Ｂは、好ましくは０．０００１％以上であり、より好ましくは０．０００３％以上である。
【００３３】
Ｃｒ：０．０１〜１.０％、Ｍｏ：０．０１〜１.０％、Ｃｕ：０．０１〜０．５０％、Ｎｉ：０．０１〜０．３０％、Ｃａ：０．００１〜０．０１０％のうちから選ばれた１種または２種以上
Ｃｒ：０．０１〜１.０％
Ｃｒは、焼入れ性を高めることで、鋼板および角形鋼管の強度を上昇させる元素であり、必要に応じて含有することができる。そのような効果を得るためにＣｒを含有する場合は、０．０１％以上のＣｒを含有することが好ましい。一方、１．０％を超えて含有すると靱性や溶接性を低下させるおそれがあるので、Ｃｒを含有する場合は１．０％以下とすることが好ましい。Ｃｒは、より好ましくは０．０２％以上であり、より好ましくは０．８％以下である。
【００３４】
Ｍｏ：０．０１〜１.０％
Ｍｏは、焼入れ性を高めることで、鋼板および角形鋼管の強度を上昇させる元素であり、必要に応じて含有することができる。そのような効果を得るためにＭｏを含有する場合は、０．０１％以上のＭｏを含有することが好ましい。一方、１．０％を超えてＭｏを含有すると靱性を低下させるおそれがあるので、Ｍｏを含有する場合は１．０％以下とすることが好ましい。Ｍｏは、より好ましくは０．０２％以上であり、より好ましくは０．８％以下である。
【００３５】
Ｃｕ：０．０１〜０．５０％
Ｃｕは、固溶強化により鋼板および角形鋼管の強度を上昇させる元素であり、必要に応じて含有することができる。そのような効果を得るためにＣｕを含有する場合は、０．０１％以上のＣｕを含有することが好ましい。一方、０．５０％を超えてＣｕを含有すると靱性を低下させるおそれがあるので、Ｃｕを含有する場合は０．５０％以下とすることが好ましい。Ｃｕは、より好ましくは０．０２％以上であり、より好ましくは０．４％以下である。
【００３６】
Ｎｉ：０．０１〜０．３０％
Ｎｉは、固溶強化により鋼板および角形鋼管の強度を上昇させる元素であり、必要に応じて含有することができる。そのような効果を得るためにＮｉを含有する場合は、０．０１％以上のＮｉを含有することが好ましい。一方、０．３０％を超えてＮｉを含有するとフェライトの面積率が低下しやすくなるおそれがあるので、Ｎｉを含有する場合は０．３０％以下とすることが好ましい。Ｎｉは、より好ましくは０．０２％以上であり、より好ましくは０．２％以下である。
【００３７】
Ｃａ：０．００１〜０．０１０％
Ｃａは、熱間圧延工程で薄く延伸されるＭｎＳ等の硫化物を、球状化することで鋼の靱性向上に寄与する元素であり、必要に応じて含有することができる。このような効果を得るためにＣａを含有する場合は、０．００１％以上のＣａを含有することが好ましい。しかし、Ｃａ含有量が０．０１０％を超えると、鋼中にＣａ酸化物クラスターが形成され、靱性が悪化するおそれがある。このため、Ｃａを含有する場合は、Ｃａ含有量は０．００１〜０．０１０％とすることが好ましい。Ｃａは、より好ましくは０．００１５％以上であり、より好ましくは０．００５０％以下である。
【００３８】
次に、本発明の角形鋼管の鋼組織について説明する。
【００３９】
本発明の角形鋼管の外表面から１／４ｔ位置における鋼組織は、フェライトが面積率で５５％以上８０％以下であり、硬質相の平均アスペクト比が０．１〜０．８である。鋼組織は、さらに、硬質相の平均円相当径を２０μｍ以下とすることができる。
【００４０】
フェライト：面積率で５５％以上８０％以下
本発明の角形鋼管は、所望の強度を確保するため、鋼管の外表面から１／４ｔ位置の鋼組織は、フェライトおよびそれ以外の硬質相からなる。ここで、硬質相とは、フェライト以外の相、すなわちベイナイト、パーライト、マルテンサイト、および残留オーステナイトなどが含まれる。この硬質相は、各相の面積率の合計で２０〜４５％である。
【００４１】
フェライトが面積率で５５％未満の場合、本発明の上記成分組成の範囲においてはベイナイトの割合が過剰となり、ひずみが硬質相に分散しやすくなるため、加工硬化しやすくなる。その結果、角部と平板部の強度差の小さい角形鋼管を得られない。一方、フェライトが面積率で８０％を超える場合、所望の強度を得られない。フェライトは、好ましくは６０％以上であり、好ましくは７５％以下である。
【００４２】
硬質相の平均アスペクト比：０．１〜０．８
硬質相の平均アスペクト比が０．１未満では、亀裂の起点が生じやすくなるため、靱性が低下する。一方、硬質相の平均アスペクト比が０．８を超えると、硬質相にひずみが分散しやすくなるため、加工硬化しやすくなる。その結果、鋼板を用いて角形鋼管を製造する際に、角部と平板部の強度差が小さい角形鋼管を得られない。より好ましくは０．２以上であり、より好ましくは０．７以下である。本発明では、後述するように、硬質相のアスペクト比は、フェライト以外の組織におけるナノ硬さが３．０ＧＰａ以上の粒のアスペクト比の平均値である。
【００４３】
硬質相の平均円相当径：２０μｍ以下（好適条件）
硬質相の平均円相当径が２０μｍを超えると、靱性が低下するため、２０μｍ以下とすることが好ましい。より好ましくは１５μｍ以下である。本発明では、後述するように、硬質相の平均円相当径は、フェライト以外の組織におけるナノ硬さが３．０ＧＰａ以上の粒の円相当径の平均値である。
【００４４】
なお、一般的に、鋼板（熱延鋼板）を素材としてロール成形により製造される角形鋼管は、角部および平板部ともに１／４ｔ位置の鋼組織が同じになるため、平板部１／４ｔ位置あるいは角部の１／４ｔ位置のどちらで測定してもよい。ここでは、平板部の１／４ｔ位置の鋼組織を規定している。
【００４５】
本発明では、鋼管の３／１６ｔ位置〜５／１６ｔ位置の範囲内に、上述の鋼組織が存在していても同様に上述の効果は得られる。そのため、本発明において「１／４ｔ位置における鋼組織」とは、上記した３／１６ｔ位置〜５／１６ｔ位置の範囲のいずれかにおいて、上述の鋼組織が存在していることを意味する。
【００４６】
上記の鋼組織は、以下の方法で観察し、組織の種類および面積率（％）を求める。組織観察用試験片は、角形鋼管から採取し、圧延方向断面（Ｌ断面）が観察面となるように研磨し、ナイタール腐食を施して作製する。組織観察は、組織観察用試験片の表面（すなわち、角形鋼管の外表面）から板厚１／４ｔ位置における組織を観察の中心とし、光学顕微鏡（倍率：５００倍）または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、倍率：５００倍）を用いて鋼組織を観察し、撮像する。測定領域は５００μｍ×５００μｍとした。ここで、「ｔ」は鋼管の厚さ（板厚）を示す。得られた組織写真から、画像解析装置（画像解析ソフト：Photoshop、Adobe社製)を用いて、組織の種類を特定し、フェライトの面積率を算出する。組織の面積率は、５視野以上で観察を行い、各視野で得られた値の平均値として求めた。
【００４７】
また、硬質相の平均アスペクト比は、次のように求めた。まず、上記で得られた組織写真からフェライト以外の組織について、ナノインデンテーション法によりナノ硬さを求めた。ナノ硬さが３．０ＧＰａ以上の粒について、その全ての粒における、（板厚方向の長さの平均／圧延方向の長さの平均）で計算される値を求め、平均アスペクト比とした。
【００４８】
また、硬質相の平均円相当径は、ＳＥＭ／ＥＢＳＤ法を用いて測定した。平均円相当径は、隣接する結晶粒の方位差を求め、方位差が１５°以上の境界を結晶粒界として測定した。得られた結晶粒界から粒径の算術平均を求めて、平均円相当径とした。測定領域は５００μｍ×５００μｍ、測定ステップサイズは０．５μｍとした。なお、結晶粒径解析においては、結晶粒径が２．０μｍ以下のものは測定ノイズとし、また、ナノ硬さ３．０ＧＰａ未満のものは非硬質相として解析対象から除外した。
【００４９】
次に、図１、図２を用いて、本発明の角形鋼管の製造方法について説明する。図１は、電縫鋼管の製造設備の一例を示す模式図である。図２は、角鋼管の成形過程を示す模式図である。
【００５０】
本発明の角形鋼管の製造方法は、鋼板に造管工程を施して角形鋼管とするものである。本発明の造管工程では、鋼板を冷間でロール成形して円筒状にした端面を溶接する。次いで、縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下の円筒状の丸形鋼管に成形した後、上下および左右に配置されたロールにより、さらに冷間で丸形鋼管を角状に成形し、角部と平板部を有する角形鋼管に成形する。
【００５１】
まず、図１に示すように、電縫鋼管の素材である鋼帯１は、例えばレベラー２による入側矯正を施した後、複数のロールからなるケージロール群３で中間成形されてオープン管とされた後、複数のロールからなるフィンパスロール群４で仕上げ成形される。仕上げ成形の後は、スクイズロール５で圧接しながら鋼帯１の幅端部を溶接機６で電気抵抗溶接して、円筒状の電縫鋼管７となる。また、本発明では、電縫鋼管７の製造設備は図１のような造管工程に限定されない。
【００５２】
その後、図２に示すように、電縫鋼管７は複数のロールからなるサイジングロール群（サイジングスタンド）８によって円筒状のまま縮径され、縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下の円筒状とされる。その後、複数のロールからなる角成形ロール群（角成形スタンド）９によって、順次Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のような形状に成形され、角形鋼管１０となる。なお、サイジングロール群８および角成形ロール群９のスタンド数は特に制限されない。
【００５３】
ここで、角状に成形する前に、縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下の円筒状に成形する理由について説明する。
【００５４】
本発明では、次の理由により、縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下とすることが重要である。一般に、ロール成形により鋼管を製造する場合、その過程において、スプリングバックの抑制を目的として円周方向に不均一なひずみを付与することが多い。しかし、最後に角形に成形することを前提とした場合には、その前段階である円筒形状の断面は必ずしも真円であることを必要としない。そのため、円筒状といっても角形鋼管を製造する途中段階では必ずしも真円ではなく、その結果、得られる角形鋼管は平板部と角部の特性差を小さくすることができない。このことから、本発明では、平板部と角部の特性差を小さくするために、前段階において形状を縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下の円筒状に成形することが必須である。
【００５５】
上記した縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下の円筒状に成形しなければ、平板部に比べて角部の塑性ひずみが大きくなりすぎる。その結果、角部に対する平板部のＹＳの比が０．８０未満、および角部に対する平板部のＴＳの比が０．９０未満となってしまう。なお、平板部に比べて角部の塑性ひずみが大きくなることから、角部に対する平板部のＹＳの比が０．９０以下、および角部に対する平板部のＴＳの比が１．００以下となるのは当然である。したがって、本発明で目的とする平板部のＹＳを３５０ＭＰａ以上、ＴＳを５２０ＭＰａ以上であり、角部に対する平板部のＹＳの比を０．８０以上０．９０以下、角部に対する平板部のＴＳの比を０．９０以上１．００以下とするためには、角成形の前に、縦径／横径の比を０．９９以上１．０１以下の円筒状に成形する。
【００５６】
また、上記した縦径／横径の比で０．９９以上１．０１以下の円筒状に成形することにより、角成形の際に均等に角部を成形できるため、角部のＲは（２．３×ｔ）以上（２．９×ｔ）以下（ここで、ｔは板厚である。）とすることができる。角部のＲが（２．３×ｔ）以上（２．９×ｔ）以下（ここで、ｔは板厚である。）となることにより、角部と平板部の強度差を小さくすることができる。
【００５７】
以上に説明したように、本発明によれば、平板部のＹＳが３５０ＭＰａ以上、ＴＳが５２０ＭＰａ以上であり、角部に対する平板部のＹＳの比が０．８０以上０．９０以下、角部に対する平板部のＴＳの比が０．９０以上１．００以下、平板部の−４０℃のシャルピー吸収エネルギーが１００Ｊ以上、角部のＲが（２．３×ｔ）以上（２．９×ｔ）以下となるため、角部と平板部の強度差の小さい角形鋼管を得ることができる。この角形鋼管は、角部のＲが適切な大きさに制御され、さらに角部と平板部の強度差が小さいため、特に建築構造部材向け角形鋼管として好適に用いることができる。
【００５８】
なお、上述したように、本発明の角形鋼管はその素材として、以下に説明する熱延工程、冷却工程および巻取工程をこの順に施して得られた鋼板（熱延鋼板）を好適に用いることができる。本発明では、この鋼板に対して上述した造管工程を施して角形鋼管としてもよい。
【００５９】
本発明の角形鋼管の素材として好適な鋼板の製造方法の一例について説明する。
【００６０】
本発明の角形鋼管の素材として好適な鋼板の製造方法は、例えば、上述した成分組成を有する鋼素材に、以下に説明する条件で、熱間圧延工程（以下、熱延工程と称する。）、冷却工程および巻取工程をこの順に施して鋼板（熱延鋼板）とすることができる。
【００６１】
例えば、上記した成分組成を有する鋼素材を、加熱温度：１１００〜１３００℃に加熱した後、鋼素材の板厚中心温度が１０００℃以上での粗圧延時間：２００秒以上４００秒以内、粗圧延終了温度：１０００〜８００℃、仕上圧延開始温度：１０００〜８００℃、仕上圧延終了温度：９００〜７５０℃とする熱間圧延工程を施して熱延板とする。次いで、熱延工程後の熱延板に、冷却開始から１０ｓ間の初期冷却における０．２ｓ以上３．０ｓ未満の放冷を１回以上有し、熱延板の板厚中心温度での平均冷却速度：４〜２５℃／ｓ、冷却停止温度：５８０℃以下とする冷却工程を施す。次いで、冷却工程後の熱延板を巻取温度：５８０℃以下で巻取り、その後放冷する巻取工程を施して鋼板（熱延鋼板）を得る。
【００６２】
以下に、各工程について詳細に説明する。なお、以下の製造方法の説明において、温度（℃）は、特に断らない限り鋼素材、シートバー、熱延板あるいは鋼板等の表面温度とする。これらの表面温度は、放射温度計等で測定することができる。平均冷却速度（℃／ｓ）は、特に断らない限り
（（冷却前の温度−冷却後の温度）／冷却時間）
で求められる値とする。
【００６３】
本発明において、上記した成分組成を有する鋼素材（鋼スラブ）の溶製方法は、特に限定されず、転炉、電気炉、真空溶解炉等の公知の溶製方法を用いて溶製することができる。鋳造方法も特に限定されず、連続鋳造法等の公知の鋳造方法により、所望の寸法に製造することができる。なお、連続鋳造法に代えて、造塊−分塊圧延法を適用しても何ら問題はない。溶鋼にはさらに、取鍋精錬等の二次精錬を施してもよい。
【００６４】
次いで、得られた鋼素材（鋼スラブ）に熱延工程を施す。熱延工程では、鋼素材を加熱温度：１１００〜１３００℃に加熱する。その後、加熱炉から抽出した加熱された鋼素材に、鋼素材の板厚中心温度が１０００℃以上での粗圧延時間：２００秒以上４００秒以内に制御した上で、粗圧延終了温度：１０００〜８００℃とする粗圧延を施した後、仕上圧延開始温度：１０００〜８００℃、仕上圧延終了温度：９００〜７５０℃とする仕上圧延を施して熱延板とする。
【００６５】
なお、熱延工程における鋼素材の板厚中心の温度は、伝熱解析により鋼素材断面内の温度分布を計算することにより求める。
【００６６】
加熱温度：１１００〜１３００℃
鋼素材の加熱温度が１１００℃未満では、被圧延材の変形抵抗が大きくなり過ぎて、粗圧延機および仕上圧延機で耐荷重、圧延トルクの不足が生じ、圧延が困難となる。一方、加熱温度が１３００℃を超えると、オーステナイト結晶粒が粗大化し、粗圧延および仕上圧延でオーステナイト粒の加工および再結晶を繰返しても、細粒化することが困難となる。また、熱延鋼板における所望の靱性を確保することが困難となる場合もある。このため、鋼素材の加熱温度は１１００〜１３００℃とする。加熱温度は、好ましくは１２８０℃以下である。加熱温度は、好ましくは１１５０℃以上である。
【００６７】
なお、各圧延機の耐荷重、圧延トルクに余裕がある場合には、１１００℃以下Ａｒ３変態点以上の範囲の温度を、加熱温度として選択してもよい。
【００６８】
加熱された鋼素材は、次いで粗圧延を施され、シートバー等とされる。
【００６９】
板厚中心温度で１０００℃以上での粗圧延時間：２００秒以上４００秒以内
鋼素材を加熱炉から抽出した後、鋼素材の板厚中心温度で１０００℃以上での粗圧延時間を４００秒以内とすることにより、被圧延材の表面近傍が優先的に冷却される。これにより、被圧延材の表面から１／４ｔ位置のオーステナイト粒径の粗大化が抑制され、その後のフェライト変態を促進する。その結果、鋼組織におけるフェライトの割合を面積率で５５％以上とすることができる。上記粗圧延時間が４００秒を超えるとオーステナイトが粗粒化し、所望のフェライト量が確保できなくなり、角部と平板部の強度差の小さい角形鋼管を得られない。一方、上記粗圧延時間が２００秒未満であるとオーステナイト粒径が微細になり過ぎ、鋼組織におけるフェライトの割合が面積率で８０％を超えることになり強度が不足する。粗圧延時間は、好ましくは２２０秒以上であり、さらに好ましくは２５０秒以上である。粗圧延時間は、好ましくは３８０秒以下であり、さらに好ましくは３５０秒以下である。
【００７０】
粗圧延終了温度：１０００〜８００℃
加熱された鋼素材は、粗圧延により、オーステナイト粒が加工、再結晶されて微細化する。粗圧延終了温度が８００℃未満では、粗圧延機の耐荷重、圧延トルクの不足が生じやすくなる。一方、粗圧延終了温度が１０００℃を超えて高温となると、オーステナイト粒が粗大化し、角形鋼管の靱性が低下しやすくなる。粗圧延終了温度は、好ましくは８２０℃以上であり、さらに好ましくは８４０℃以上である。粗圧延終了温度は、好ましくは９８０℃以下であり、さらに好ましくは９５０℃以下である。
【００７１】
なお、この粗圧延終了温度は、鋼素材の加熱温度、上記の粗圧延中の冷却条件、粗圧延のパス間での滞留、鋼素材厚さ等を調整することにより達成できる。粗圧延が終了した段階での被圧延材の厚さ（シートバー等の厚さ）は、特に限定する必要はなく、仕上圧延で所望の製品厚さの製品板（熱延鋼板）とすることができればよい。例えば建築構造部材向け角形鋼管の製造では、製品厚さは１２〜２８ｍｍ程度が好ましい。
【００７２】
粗圧延後は、被圧延材は、例えばタンデム圧延機により仕上圧延を施され、熱延板とされる。
【００７３】
仕上圧延開始温度：１０００〜８００℃
仕上圧延では、圧延加工および再結晶が繰り返され、オーステナイト（γ）粒の微細化が進行する。仕上圧延開始温度（仕上圧延入側温度）が低くなると、圧延加工により導入される加工ひずみが残存しやすくなり、γ粒の微細化を達成しやすい。仕上圧延開始温度が８００℃未満では、仕上圧延機内で鋼板表面近傍の温度がＡｒ３変態点以下となりフェライトが生成する危険性が増大する。生成したフェライトは、その後の仕上圧延加工により圧延方向に伸長したフェライト粒となり、加工性低下の原因となる。一方、仕上圧延開始温度が１０００℃を超えて高温となると、上記した仕上圧延によるγ粒の微細化効果が低減し、角形鋼管の靱性が低下しやすくなる。このため、仕上圧延開始温度は８００〜１０００℃とする。仕上圧延開始温度は、好ましくは８２５〜９７５℃である。
【００７４】
仕上圧延終了温度：９００〜７５０℃
仕上圧延終了温度（仕上圧延出側温度）が９００℃を超えて高温となると、仕上圧延時に付加される加工ひずみが不足し、γ粒の微細化が達成されず、角形鋼管の靱性が低下しやすくなる。一方、仕上圧延終了温度が７５０℃未満では、仕上圧延機内で鋼板表面近傍の温度がＡｒ３変態点以下となり、圧延方向に伸長したフェライト粒が形成され、フェライト粒が混粒となる。これにより、靱性が低下する危険性が増大する。このため、仕上圧延終了温度は９００〜７５０℃とする。仕上圧延終了温度は、好ましくは８５０℃以下である。好ましくは７７０℃以上である。
【００７５】
仕上圧延終了後は、熱延板に冷却工程を施す。
【００７６】
冷却開始から１０ｓ間の初期冷却における０．２ｓ以上３．０ｓ未満の放冷の回数：１回以上
本発明では、熱延工程で得られる熱延板の冷却を開始してから１０秒間（１０ｓ間）を初期冷却工程とする。冷却工程の初期冷却工程では、０．２ｓ以上３．０ｓ未満の放冷工程を１回以上設けて冷却する。これは、鋼板の表裏面において、マルテンサイト組織の生成を抑制するために行なう。初期冷却工程において、放冷工程を設けないか、あるいは放冷工程が０．２ｓ未満の場合、鋼板の表裏面の鋼組織がマルテンサイト組織となり、角形鋼管の靱性が低下する。また、初期冷却工程において、放冷工程が３．０ｓ以上の場合、硬質相の平均アスペクト比が０．１未満となり、靱性が不足する。このため、冷却工程の初期冷却工程中に行う１回の放冷工程の時間は、０．２ｓ以上３．０ｓ未満とする。１回の放冷工程の時間は、好ましくは０．４ｓ以上であり、好ましくは２．０ｓ以下である。
【００７７】
上記効果を得るためには、初期冷却工程中に行う放冷工程の回数は、１回以上を必要とする。なお、放冷工程の回数は、冷却設備の配列や冷却停止温度などによって適宜設定すればよい。ここで、放冷とは自然冷却とする。放冷工程の回数の上限は特に限定しないが、生産性の観点より、好ましくは１０回以下とする。放冷の回数を複数回とする場合には、例えば後述する水冷用のノズルの一部区間におけるノズルからの水の噴射を停止させることにより、間欠噴射とさせることなどによって適宜設定すればよい。
【００７８】
板厚中心温度での平均冷却速度：４〜２５℃／ｓ、冷却停止温度：５８０℃以下
冷却工程では、仕上圧延で得られた熱延板に、冷却開始から冷却停止（冷却終了）までの板厚中心温度での平均冷却速度が４〜２５℃／ｓ、冷却停止温度が５８０℃以下となる冷却を施す。冷却工程で施す冷却は、例えばノズルから水を噴射する、水柱冷却、スプレー冷却、ミスト冷却等の水冷（水冷却）や、冷却ガスを噴射するガスジェット冷却等で行われる。なお、熱延板（鋼板）の両面（表裏面）が同条件で冷却されるように熱延板の両面に冷却操作を施すことが好ましい。
【００７９】
熱延板の板厚中心の平均冷却速度が４℃／ｓ未満では、フェライト粒の生成頻度が減少し、フェライト結晶粒が粗大化して靱性が低下する。一方、上記平均冷却速度が２５℃／ｓを超えると、フェライトの生成が抑制されて５５％未満となり、さらに硬質相の平均アスペクト比が０．８を超えて、加工硬化しにくい鋼組織を得られない。このため、熱延板の板厚中心の平均冷却速度は４〜２５℃／ｓとする。熱延板の板厚中心の平均冷却速度は、好ましくは５℃／ｓ以上であり、好ましくは１５℃／ｓ以下である。
【００８０】
ここで、熱延板の板厚中心の平均冷却速度は、
（（冷却開始時の板厚中心の温度（℃）−冷却停止時の板厚中心の温度（℃））／冷却時間（ｓ））
で求められる。熱延板の板厚中心の温度は、伝熱解析により鋼板断面内の温度分布を計算して求めることができる。
【００８１】
冷却停止温度が５８０℃を超えると、鋼板の硬質相の平均円相当径が２０μｍを超え、靱性が低下する恐れがある。冷却停止温度は、より好ましくは５６０℃以下である。
【００８２】
なお、所望の１／４ｔ位置の鋼組織を得るためには、熱延板の表面温度で７５０℃〜６５０℃の温度域での平均冷却速度は２０℃／ｓ以上とすることが好ましい。この温度域での平均冷却速度が２０℃／ｓ未満では、硬質相の平均円相当径が２０μｍを超える場合がある。熱延板の表面温度で７５０℃〜６５０℃の温度域での平均冷却速度は８０℃／ｓ以下とすることが好ましい。この温度域での平均冷却速度が８０℃／ｓを超えると、硬質相の平均アスペクト比が０．８超えとなる場合がある。また、硬質相の平均アスペクト比を０．８以下とするため、仕上圧延終了から直ちに（５秒以内に）冷却工程を開始することが好ましい。
【００８３】
冷却終了後は、熱延板に巻取工程を施して鋼板（熱延鋼板）を得る。
【００８４】
巻取温度：５８０℃以下
巻取工程では、熱延板を巻取温度：５８０℃以下で巻取り、その後放冷する。巻取温度が５８０℃を超えると、巻取り後にフェライト変態とパーライト変態が進行して、パーライトの割合が過剰となり、角形鋼管の靱性が低下する。このため、巻取温度は５８０℃以下とする。巻取温度は、好ましくは５５０℃以下である。なお、巻取温度を低くしても材質上の問題は生じないが、巻取温度が４００℃未満となると、特に板厚が２５ｍｍを超えるような厚肉鋼板では、巻取り変形抵抗が多大になり、きれいに巻き取れない場合がある。このため、巻取り温度は４００℃以上とすることが好ましい。
【００８５】
その後、巻取工程後の鋼板（熱延鋼板）に上述の造管工程を施して角形鋼管を得る。
【００８６】
次に、本発明の角形鋼管を使用した建築構造物の一例について説明する。
【００８７】
図３は、本発明の実施形態に係る建築構造物を模式的に示す斜視図である。図３に示すように、本実施形態の建築構造物は、本発明の角形鋼管１１が複数立設され、柱材として用いられている。隣り合う角形鋼管１１の間には、Ｈ形鋼等の鋼材からなる大梁１４が複数架設されている。また、隣り合う大梁１４の間には、Ｈ形鋼等の鋼材からなる小梁１５が複数架設されている。角形鋼管１１とダイアフラム１６とを溶接し、それに大梁１４となるＨ型鋼を溶接することによって、隣り合う角形鋼管１１の間にＨ形鋼等の鋼材からなる大梁１４が架設されている。また、壁等の取り付けのため、必要に応じて間柱１７が設けられる。
【００８８】
本発明の建築構造物は、角部と平板部の強度差が小さい本発明の角形鋼管１１を使用するため、角形鋼管１１とダイアフラム１６とを溶接する溶接材料の選定が容易となり、アンダーマッチなどの溶接材料との強度差が生じにくい。アンダーマッチが生じにくいことにより、溶接部における破断などのトラブルを抑止できる。また、角形鋼管１１の角Ｒ（角部のＲ）が適切な大きさに制御されているため、断面が直角である他の構造部材との組み合わせが容易である。また、角形鋼管１１の角Ｒが適切な大きさに制御されていることにより、より大きな外力に耐えることができ、耐震性などが向上する。
【実施例】
【００８９】
以下、実施例に基づいてさらに本発明を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。【００９０】
溶鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法で表１に示す成分組成のスラブ（鋼素材：肉厚２５０ｍｍ）とした。それらスラブ（鋼素材）を、表２に示す加熱温度に加熱した後、表２に示す条件の熱間圧延工程、冷却工程、巻取工程を施した後、放冷することにより、板厚：１６〜２８ｍｍの鋼板（熱延鋼板）とした。なお、仕上圧延終了後、直ちに（５秒以内に）冷却工程を開始した。冷却は水冷で行った。初期冷却工程中の放冷工程は、冷却開始から１０ｓ間である初期冷却工程中に、水冷を行わない放冷区間を設けることで行った。その後、得られた熱延鋼板を素材として、表２に示す条件で冷間でのロール成形により丸形鋼管とし、次いで、冷間でロール成形により角形鋼管（４００〜５５０ｍｍ角）とした。【００９１】
本発明の実施例では、得られた角形鋼管から試験片を採取して、組織観察、引張試験、シャルピー衝撃試験、角部のＲの測定をそれぞれ実施した。なお、組織観察は上記の方法で観察し、測定した。また、引張試験、シャルピー衝撃試験の試験方法、および角部のＲの測定方法は、次の通りとした。【００９２】
（１）角形鋼管引張試験
得られた角形鋼管の平板部および角部から、引張方向が管長手方向となるように、ＪＩＳ５号引張試験片を採取した。次いで、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１）の規定に準拠して引張試験を実施し、降伏強さＹＳ、引張強さＴＳを測定した。得られた測定値を用いて、（降伏強さ）／（引張強さ）×１００（％）で定義される降伏比ＹＲ（％）を算出した。【００９３】
（２）角形鋼管衝撃試験
得られた角形鋼管の平板部の板厚１／４ｔ位置から、試験片長手方向が管周方向となるように、Ｖノッチ試験片を採取した。次いで、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４２（２０１１）の規定に準拠して、試験温度：−４０℃で、シャルピー衝撃試験を実施し、吸収エネルギー（Ｊ）を求めた。なお、試験片の本数は各３本とし、各３本の平均値を表３−２に示す衝撃試験結果の値とした。【００９４】
（３）角部のＲ（角Ｒ）の測定方法
得られた角形鋼管から、管軸方向に対して垂直な断面１０箇所を任意で切出し、垂直断面の４隅にある角部の曲率半径を測定し、その平均値を角部のＲとした。具体的には、図４に示すように、鋼管の溶接部（シーム部）を０°とし、この０°を基準として、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の位置をそれぞれ角部中央とした場合、角部の曲率半径とは、管の中心を起点とし隣り合う辺と４５°をなす線（Ｌ）と、角部外側（角部の管外表面側）との交点での曲率半径をいう。角部の曲率半径は、上記Ｌ上に中心を置き、角形鋼管の平坦部と円弧部との接続点（Ａ、Ａ’）に向かって引かれる線で定まる中心角が６５°となるような扇形の半径とする。なお、図４に示した「ｔ」は板厚であり、「Ｈ」は外形の辺の長さを指す。曲率半径の算出方法としては、例えば、３点（角部外側の交点、および、平坦部と円弧部との接続点である２点）の距離関係の測定結果から正弦定理を用いて曲率半径を算出する方法や、前記３点の領域内のコーナー部とよく一致するラジアルゲージから曲率半径を計測する方法などがあるが、この限りではない。本実施例では、角部の曲率半径の測定にはラジアルゲージを使用した。なお、角Ｒは、上記したように管軸方向に対して垂直な断面１０箇所の平均値とした。【００９５】
得られた結果を表３−１および表３−２に示す。【００９６】
【表１】
0006813140.tif 000002
【００９７】
【表２】
0006813140.tif 000003
【００９８】
【表３−１】
0006813140.tif 000004
【００９９】
【表３−２】
0006813140.tif 000005
【０１００】
本発明範囲であった発明例では、いずれも本発明の特性（平板部のＹＳが３５０ＭＰａ以上、ＴＳが５２０ＭＰａ以上、角部に対する平板部のＹＳの比が０．８０以上０．９０以下、角部に対する平板部のＴＳの比が０．９０以上１．００以下、平板部の−４０℃のシャルピー吸収エネルギーが１００Ｊ以上、角部のＲが（２．３×ｔ）以上（２．９×ｔ以下）（ここで、ｔは板厚である。）を得られた。一方、本発明範囲を外れる比較例では、本発明の特性を得られなかった。
【符号の説明】
【０１０１】
１    鋼帯
２    レベラー
３    ケージロール群
４    フィンパスロール群
５    スクイズロール
６    溶接機
７    電縫鋼管
８    サイジングロール群
９    角成形ロール群
１０    角形鋼管
１１    角形鋼管
１４    大梁
１５    小梁
１６    ダイアフラム
１７    間柱
【要約】
角形鋼管およびその製造方法、並びにこの角形鋼管を使用した建築構造物を提供する。本発明は、平板部と角部を有する角形鋼管であって、特定の成分組成を有し、鋼管の外表面から板厚ｔの１／４深さ位置における鋼組織は、フェライトが面積率で５５％以上８０％以下であり、硬質相の平均アスペクト比が０．１〜０．８であり、平板部は、ＹＳが３５０ＭＰａ以上、ＴＳが５２０ＭＰａ以上であり、角部に対する平板部のＹＳの比は０．８０以上０．９０以下、角部に対する平板部のＴＳの比は０．９０以上１．００以下であり、平板部の−４０℃のシャルピー吸収エネルギーが１００Ｊ以上であり、角部のＲは（２．３×ｔ）以上（２．９×ｔ）以下である。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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