CN105592946A

CN105592946A - 截面形状在长度方向上变化的型钢的制造方法和辊轧成形装置

Info

Publication number: CN105592946A
Application number: CN201380074741.8A
Authority: CN
Inventors: 久保雅宽; 吉田博司; 水村正昭; 大丸成一
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2033-10-18
Also published as: KR101747017B1; MX2015016280A; CN105592946B; US9878360B2; MX366386B; JP5668896B1; JPWO2015056351A1; WO2015056351A1; US20160236255A1; KR20150119035A

Abstract

用于用片材料制造出截面形状在长度方向上变化的型钢的辊轧成形用的辊轧成形装置具备：第1模具辊，其具有截面形状在周向上变化的环状垄部；第2模具辊，其具有截面形状在周向上变化的环状槽部；以及驱动装置，其用于驱动第1模具辊和第2模具辊。在第1模具辊的环状垄部的侧面的至少整个过渡部，以相对于第2模具辊的环状槽部的侧面的间隙向半径方向内方变宽的方式设置有退避部。

Description

截面形状在长度方向上变化的型钢的制造方法和辊轧成形装置

技术领域

本发明涉及通过辊轧成形来制造面形状在长度方向上变化的型钢的方法和装置。

背景技术

作为制造型钢之一的帽形型钢的方法，使用冲头和冲模的冲压成形广为人知。在利用冲压成形进行的帽形的弯曲成形中，容易产生若除去冲压压力，则材料板会因反作用力而要恢复原状的弹性变形回复的问题，因此，以往以来一直在研究用于抑制弹性变形回复的对策。

另外，近年来，高张力钢材(High-TensileSteel)的利用正在扩大。作为一例，在汽车产业中，认为车身的轻量化可减轻CO2排出量，从而在车身材料中积极地采用了高张力钢材。因而，在型钢的制造现场，由钢材的高强度特性引起的弹性变形回复的问题已经显现。进而，最近也在制造具有超过980MPa的拉伸强度的高张力钢材。凭借通常的冲压成形，难以从这样的高张力钢材中制造出与设计相一致的帽形型钢。

作为制造型钢的其他方法，已知有辊轧成形法。辊轧成形是例如使从线圈引出的带板通过在依次配置的多个工位(station)设置的辊单元的连续弯曲加工方法。辊轧成形尤其适于成形H形钢、L形钢等钢材和管等长度方向的截面形状恒定的长条产品。相反，与冲压成形(拉深)不同，辊轧成形不适于成形截面形状在长度方向上变化的型钢。

专利文献1～3公开了通过对分割辊的辊轧宽度进行可变控制，从而利用辊轧成形来制造截面形状在长度方向上变化的型钢的技术。但是，专利文献1～3所公开的辊轧成形方法和装置存在装置构造和控制方法较为复杂的问题。因而，为了实施专利文献1～3的发明，难以直接运用现有的设备，需要导入新的设备，因此，成本会变高。

另外，若如专利文献1、3的发明那样，在辊轧成形期间扩大分割辊的辊轧宽度，则会导致仅辊的前方侧的角部与材料钢板线接触，在高张力钢材等材料的情况下，会导致弹性变形回复在长度方向上不均匀地发生而在长度方向上产生屈曲等问题。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平10-314848号公报

专利文献2：日本特开平7-88560号公报

专利文献3：日本特开2009-500180号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其目的在于提供一种无需现有技术那样的复杂的控制和装置，能够通过单纯的辊轧成形来制造截面形状在长度方向上变化的型钢的技术。

另外，本发明其他的目的在于提供一种在通过辊轧成形制造截面形状在长度方向上变化的型钢时，能够消除例如在长度方向上不均匀地发生弹性变形回复的情况，能够抑制凸缘部的屈曲的技术。

用于解决问题的手段

为了解决上述的问题，本发明提供一种型钢的制造方法，是通过辊轧成形而用片材料制造出截面形状在长度方向上变化的型钢的方法，包括：准备第1模具辊的阶段，所述第1模具辊具有旋转轴和截面形状在以该旋转轴为中心的周向上变化的环状垄部；将所述模具辊配置成所述第1模具辊的旋转轴与片材料的输送方向垂直的阶段；准备第2模具辊的阶段，所述第2模具辊具有旋转轴和截面形状在以该旋转轴为中心的周向上变化的环状槽部；将所述第2模具辊配置成在所述第1模具辊与第2模具辊之间产生与所述片材料的板厚相等的间隙、且所述第1模具辊的环状垄部和所述第2模具辊的环状槽部相嵌合的阶段；使所述第1模具辊和所述第2模具辊同步旋转的阶段；以及向所述第1模具辊与第2模具辊之间供给片材料的阶段，在所述第1模具辊的环状垄部的侧面，在周向的至少一部分且在所述第1模具辊的半径方向内方，以相对于第2模具辊的环状槽部的侧面的间隙变大的方式设置有退避部，所述第1模具辊的所述环状垄部构成为其棱线与该第1模具辊的旋转方向之间的相对角度在周向上至少局部地变化，所述退避部的退避量被设定成根据所述第1模具辊的环状垄部的棱线与该第1模具辊的旋转方向之间的相对角度而变化。

进而，本发明旨在提供一种辊轧成形装置，是用于用片材料制造出截面形状在长度方向上变化的型钢的辊轧成形用的辊轧成形装置，具备：第1模具辊，其具有旋转轴和截面形状在以该旋转轴为中心的周向上变化的环状垄部，被配置成该第1模具辊的所述旋转轴与片材料的输送方向垂直；第2模具辊，其具有旋转轴和截面形状在以该旋转轴为中心的周向上变化的环状槽部，被配置成该第2模具辊的所述旋转轴与所述第1模具辊的所述旋转轴平行；以及驱动装置，其使所述第1模具辊和所述第2模具辊同步的旋转驱动，所述第1模具辊和第2模具辊被相对配置成在两者间产生与所述片材料的板厚相等的间隙、且所述第1模具辊的环状垄部和所述第2模具辊的环状槽部相嵌合，在所述第1模具辊的环状垄部的侧面，在周向的至少一部分且在所述第1模具辊的半径方向内方，以相对于第2模具辊的环状槽部的侧面的间隙变大的方式设置有退避部，所述第1模具辊的所述环状垄部构成为其棱线与该第1模具辊的旋转方向之间的相对角度在周向上至少局部地变化，所述退避部的退避量被设定成根据所述第1模具辊的环状垄部的棱线与该第1模具辊的旋转方向之间的相对角度而变化。

发明的效果

根据本发明，通过使用具有截面形状在周向上变化的环状垄部的第1模具辊和具有与所述第1模具辊的环状垄部隔开型钢的厚度量的间隙而收容该环状垄部的环状槽部的第2模具辊，能够通过至少使第1和第2模具辊同步旋转的单纯的控制来制造截面形状在长度方向上变化的型钢。因而，无需为了扩大截面的宽度而对分割辊的辊轧宽度进行可变控制等复杂的控制。另外，也能够通过将现有的辊轧成形设备的辊更换为第1和第2模具辊，来将本发明的辊轧成形装置具体化。

另外，在使用了具有截面形状在周向上变化的环状垄部的第1模具辊和具有与所述第1模具辊的环状垄部隔开型钢的厚度量的间隙而收容该环状垄部的环状槽部的第2模具辊的情况下，有时会在这些模具辊间产生干涉。根据本发明，通过设置退避量根据模具辊的旋转方向之间的相对角度而变化的退避部，能够防止该干涉。

除此之外，通过使用具有前述的辊躯干部的第1和第2模具辊，即使以截面形状在长度方向上变化的方式成形，也能够以两模具辊间的余隙(clearance)恒定的状态成形，因此，能够消除例如因余隙的不均匀而在长度方向上不均匀地产生弹性变形回复的情况，能够抑制凸缘部的屈曲。

附图说明

图1A是从截面形状在长度方向上变化的帽形型钢的上方观察时的立体图。

图1B是从截面形状在长度方向上变化的帽形型钢的下方观察时的立体图。

图2是本发明的第1实施方式的多级式辊轧成形装置的略示立体图。

图3是图2的多级式辊轧成形装置的辊单元的立面图。

图4是图3的辊单元的上下一对模具辊的分解立体图。

图5A是示出图2的多级式辊轧成形装置的各阶段的弯曲加工过程的图，是示出形成帽形型钢的凸缘的工序的图。

图5B是示出图2的多级式辊轧成形装置的各阶段的弯曲加工过程的图，是示出形成帽形型钢的上壁的工序的图。

图6是用于说明1个辊单元的作用的略示立体图。

图7A是具有凸部的帽形型钢的立体图。

图7B形成是图7B的帽形型钢的模具辊的立体图。

图8示出第2实施方式的模具辊。

图9是图8的模具辊的局部剖视图。

图10是示出在上述模具辊设置有退避部时的最小间隙的图。

图11是比较例的模具辊的局部剖视图。

图12A是与帽形型钢一起示出的不设置退避部时的上辊与下辊的干涉的立体图。

图12B是与帽形型钢一起示出的不设置退避部时的上辊与下辊的干涉的立体图。

图13是示出最小间隔对差量的影响的图。

图14是用于说明由过弯引起的反弯曲现象的模具辊的概略局部剖视图。

图15是示出下辊的外周面的展开图与以及退避量的关系的图。

图16是示出退避量x、型钢的侧壁角度θ、环状垄部的高度H的下辊的局部放大图。

图17是以包括上下辊的中心轴线的平面进行切断而得到的上下辊的部分纵剖视图。

图18是示出多级式辊轧成形装置的另一例的立体图。

图19是示出图18的多级式辊轧成形装置的各阶段的弯曲加工过程的图。

图20是示出在下辊的环状垄部设置的退避部的开始点的图。

图21是示出L/H与最小间隙的关系的图。

图22是示出L/H与相对于目标形状的差量的关系的图。

图23A是第3实施方式的型钢的立体图。

图23B是与图23A的型钢一起示出的第3实施方式的模具辊的立体图。

图24A是第4实施方式的型钢的立体图。

图24B是与图24A的型钢一起示出的第4实施方式的模具辊的立体图。

图25A是第5实施方式的型钢的立体图。

图25B是与图25A的型钢一起示出的第5实施方式的模具辊的立体图。

图26A是第6实施方式的型钢的立体图。

图26B是与图26A的型钢一起示出的第6实施方式的模具辊的立体图。

图27A是第7实施方式的型钢的立体图。

图27B是与图27A的型钢一起示出的第7实施方式的模具辊的立体图。

图28A是第8实施方式的型钢的立体图。

图28B是与图28A的型钢一起示出的第8实施方式的模具辊的立体图。

图29A是第9实施方式的型钢的立体图。

图29B是与图29A的型钢一起示出的第9实施方式的模具辊的立体图。

图30A是第10实施方式的型钢的立体图。

图30B是与图30A的型钢一起示出的第9实施方式的模具辊的立体图。

图31A是第11实施方式的型钢的立体图。

图31B是与图31A的型钢一起示出的第9实施方式的模具辊的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图，对按照本发明的优选实施方式的截面形状在长度方向上变化的型钢的制造方法和辊轧成形装置进行详细说明。但是，本发明的技术范围完全不由以下说明的实施方式进行限定性解释。

(第1实施方式)

首先，对在本实施方式中制造的型钢进行说明。图1所示的型钢是截面形状在长度方向(例如，材轴方向)上变化的鞍型的帽形型钢的一例。图1A是从上方侧观察帽形型钢时的立体图，图1B是从下方侧观察时的立体图。帽形型钢1具备上壁、沿着该上壁的两侧缘部延伸设置的侧壁、以及沿着各侧壁的相反侧的缘部延伸设置的凸缘，与帽形型钢1的长度方向垂直的截面(横截面)大致呈帽形。

帽形型钢1还具有上壁的宽度为L1的部位10a、10b、上壁的宽度为L2(>L1)的部位11、以及上壁的宽度从L1向L2扩大(或减小)的锥状的过渡部位12a、12b。帽形型钢1在各部位10a～10b具有侧壁朝向外方侧倾斜的帽形状的横截面。侧壁的倾角可以在各部位10a～10b不同，也可以在各部位10a～10b相同。另外，型钢的厚度例如能够根据规格、用途等而设定成各种厚度。但是，在本实施方式中，不是将各部位10a～10b独立地成形并通过焊接等接合，而是通过辊轧成形将一张片材料或带板一体成形。因此，图1的部位间的分界线是为了便于说明的线，并非接合线或折曲线。

进而，在底面侧的开口部沿着长度方向形成的凸缘13，也是通过利用辊轧成形将片材料或带板弯曲加工而成。另外，弯曲加工处的角部例如可以设为图1所示的倒角形状或R形状。

材料的种类和强度没有特别的限制，可以将能够弯曲加工的所有金属材料作为对象。作为金属材料的一例，存在碳素钢、合金钢、镍铬钢、镍铬钼钢、铬钢、铬钼钢、锰钢等钢材。若基于强度，则能够大致将拉伸强度为340MPa以下的钢划分为普通钢材，将拉伸强度为340MPa以上的钢划分为高张力钢材，但在本实施方式中，哪一种钢材都适用。进而，高张力钢材中，例如存在590MPa级、780MPa级的钢材，现在也制造出了980MPa级、1180MPa级的被称作超高张力钢材的钢材。在超高张力钢材的情况下，凭借现有的冲压成形(拉伸)，有时难以进行帽弯曲，而在本实施方式的辊轧成形中，980MPa以上的超高张力钢材也能适用。进而，作为钢材以外的材料的一例，存在包含钛、铝或镁、或者它们的合金的难成形性材料。

接着，对用于制造截面形状在长度方向上变化的型钢的辊轧成形装置进行说明。作为辊轧成形装置的一实施方式，图2示出了用于制造前述的帽形型钢的多级式辊轧成形装置2。多级式辊轧成形装置2例如具备在片材料或带板的输送方向上依次配置的多个辊单元20a～20k。由此，一边从上游侧的辊单元20k向下游侧的辊单元20a移送长条的片材料或带板M，一边阶段性地对其进行弯曲加工，最终使其成为目标的产品形状。最终成形的片材料或带板M以产品为单位依次被切断。

最下游的工位(最终工位)的辊单元20a的模具辊(以下，有时称作“完成辊”)形成为与目标的产品形状对应的形状，比该完成辊靠上游侧的各工位的模具辊被设计成在各级成形随着朝向下游侧而阶段性地逐渐接近产品形状的中间体。图2示出了以10阶段成形用片材料或带板M制造出产品的模具辊的一例。在实施前半部分的弯曲工序的第1工位～第5工位的各工位的辊单元20j～20f中，将具有凸状的辊躯干部的辊配置在上侧，将具有凹状的辊躯干部的辊配置在下侧。

另一方面，在实施后半部分的弯曲加工的第6工位～第10工位的各工位的辊单元20e～20a中，将具有环状垄部的辊配置在下侧，将具有环状槽部的辊配置在上侧。并且，将从导入工位(辊单元20k：第0工位)到第5工位(辊单元20f)设为形成凸缘13的前半工序(凸缘弯曲加工)，将从第6工位(辊单元20e)到最终工位或第10工位(辊单元20a)设为形成帽形型钢1的上壁的后半工序(上壁的弯曲加工)。

导入工位的辊单元20k中，在上下均配置有平坦的圆筒形状的模具辊。另外，从第1工位到第5工位的辊单元20j～20f中，上辊的两端部分的直径沿着朝向顶端的方向逐渐减小，下辊的辊躯干部的两端部分的直径沿着朝向顶端的方向逐渐变大。并且，从第1工位到第5工位，辊的两端部分的倾角依次变大，通过第5工位的辊单元20f将片材料或带板M的两端弯曲成约90°，形成凸缘13。为了形成型钢的各部位10a～10b的凸缘13，各辊在周向上具有辊躯干部的中央的宽度窄的部分和宽的部分、以及扩大宽度/减小宽度的锥的部分。

另一方面，从第6工位到最终工位的辊单元20e～20a具有下辊的辊躯干部的中央隆起成凸状而成的环状垄部和上辊的辊躯干部的中央部分凹陷成凹状而成的环状槽部。并且，更详细而言，为了形成帽形型钢1的各部位10a～10b的上壁，下辊的环状垄部和上辊的环状槽部在周向上配置有宽度窄的部分、宽度宽的部分、以及扩大宽度/减小宽度的锥状的部分。

各辊的环状垄部和环状槽部的侧面的倾角从第6工位到最终工位依次变大，通过最终工位的辊单元20a将片材料或带板M的侧壁弯曲成约90°而形成帽的上壁。但是，图2所示的模具辊的结构是一例，单元的排列数能够适当变更。另外，在完成辊的上游侧配置的模具辊的形状也能够适当变更。

此外，在本实施方式中，不是仅扩大截面形状的宽度，而是通过辊来成形在宽度最大的部位11之后还要减小宽度的部位12b、10b，因此，将各辊单元20a～20k的间隔至少设定成产品的长度以上。

接着，对辊单元20a～20k的结构进行说明。图3示出了组装有完成辊的辊单元20a的整体构造。辊单元20a具备：第1模具辊(以下，称作“下辊3”)，其具有在材料或带板的输送方向、例如水平方向上延伸设置的旋转轴31；和第2模具辊(以下，称为“上辊4”)，其具有与该下辊3的旋转轴31平行的旋转轴41，且与下辊3隔着微小间隙而相对。

各辊3、4的旋转轴31、41例如通过滚珠轴承等轴承机构5以旋转自如的方式支撑于支架等支撑构件51。可以将辊3、4支撑为升降自如，使得能够调节辊彼此的相隔距离。也可以进一步配置液压缸等按压装置，使得能够调节上下辊4、3的按压力。

上下辊4、3通过齿轮组52同步地进行旋转驱动。齿轮组52具备分别与旋转轴31、41结合、且彼此卡合的齿轮52a、52b。在图3中，作为齿轮组52的一例，示出了由平齿轮构成的上下的齿轮52a、52b。并且，下辊3的旋转轴31的一端侧连结有例如驱动马达等驱动装置53，在通过该驱动装置53使下辊3旋转时，上辊4通过齿轮组52而从动旋转。此时，通过例如将上下的齿数比设定为相同，从而上下辊4、3以相同的周速度同步旋转。即，齿轮组52也是上下辊4、3的同步旋转装置。

齿轮组52只要能够使上下辊4、3以相同的周速度同步旋转即可，当然也可以不是如图3所示的平齿轮。进而，也可以不是通过齿轮组52使上辊4从动的结构，也可以在上下辊4、3分别连结独立的驱动机构。也可以使用能够进行变换器控制的驱动马达来调节旋转速度。

在最终工位配置的上下辊4、3形成为与目标的产品形状对应的形状。详细而言，如图3、4所示，下辊3具有侧面部(フランク部)32和环状垄部33，侧面部32压下凸缘13的上面，环状垄部33在该侧面部32的轴向中央部分从外表面隆起成凸状，压下帽形状的内面部分。环状垄部33的截面形状呈与产品的帽形状对应地在周向上变化的梯形。

即，环状垄部33具有：区域33a，其外周面的宽度被设定成第1辊轧宽度；区域33b，其外周面的宽度被设定成第2辊轧宽度；以及锥状的区域(在以下的说明中，有时称作“过渡部”)33c、33d，其配置在区域33a、33b之间，外周面的宽度从第1辊轧宽度向第2辊轧宽度变化。环状垄部33的左右侧面形成了随着朝向旋转轴31侧而向外方侧扩开的倾斜面。并且，环状垄部33的辊轧宽度、高度以及侧面的倾角设为了与目标的帽形状的宽度、高度以及倾角分别对应的尺寸。进而，在环状垄部33的外侧的角部(棱线)33’和侧面部43的内侧的角部(凹棱线)形成有R，或者实施了倒角。此外，图4也与图1同样，区域间33a、33b、33c、33d的分界线是为了便于说明而图示的线。

环状垄部33的区域33b成形帽形型钢1的宽度L2的部位11，区域33c、33d分别成形帽形型钢1的锥状的部位12a、12b。因此，区域33b的圆弧长被设定成部位11的长度，区域33c、33d的圆弧长分别被设定成部位12a、12b的长度。另一方面，环状垄部33的区域33a成形帽形型钢1的部位10a、10b的双方。因此，区域33a的圆弧长被设定成将部位10a、10b的长度相加得到的尺寸。在该情况下，将区域33a等分的中间点成为该辊的起点。但是，在使用连续片材料或带板M连续成形，并将最终成形的成形物在装置的下游依次切下的情况下，也可以对区域33a追加成为切除余量的区域。在该情况下，也可以在片材料或带板M的表面形成用于判别切断位置的标记(例如小径的孔、突起等)。

另一方面，上辊4形成为隔着帽形型钢1的厚度量的间隙与下辊3的辊躯干部相对。因此，上辊4具有：环状槽部42，其压下帽形状的外侧底面；和侧面部43，其形成在该环状槽部42的两侧，压下帽形状的外侧面和凸缘13的下面。环状槽部42的内侧面也形成为隔着帽形型钢1的厚度量的间隙与下辊3的环状垄部33的侧面相对，由此，上辊4的环状槽部42的截面形状在周向上变化。

上辊4的环状槽部42的侧面与下辊3的环状垄部33同样，在周向上形成有成形帽形型钢1的部位11的区域43b、分别成形锥形状的部位12a、12b的区域43c、43d、以及形成部位10a、10b的区域43a。进而，与环状垄部33同样，将区域43a等分的中间点成为该辊的起点，因此，在将上下辊4、3组装到装置时，以在上下辊4、3的起点彼此相对的位置(同相位)进行转动的方式在旋转方向上进行定位。

在从旋转轴方向观察时，下辊3的环状垄部33和上辊4的环状槽部42的底面各自的外周面成为相同直径的圆筒面。由此，在使上下辊4、3以相同周速度旋转时，上下辊4、3的相对相位不变化。在上下一对辊的情况下，转动的上下辊4、3的相对相位有可能因所谓的“打滑”而变化。若辊的截面形状在周向上恒定，则“打滑”不会成为大的问题，但由于本实施方式的上下辊4、3具有截面形状在周向上变化的区域，所以若上下辊4、3的相位因“打滑”而错开，则产品的厚度可能会偏离设计值，上下辊可能会碰撞。因此，在本实施方式中，不改变上下辊4、3的相对相位地使其转动是重要的。前述的同步旋转机构即齿轮组52也具有防止转动的上下辊4、3彼此的相对相位变化的作用。

此外，上下辊4、3中，只要由刚性比片材料或带板M高的材质制作辊躯干部即可，上下辊4、3的材质没有限制。另外，也可以将具有环状垄部的模具辊配置在上侧，将具有环状槽部的模具辊配置在下侧。

图3虽然图示了组装有完成辊的辊单元20a，但在完成辊的上游配置的其他辊单元20b～20k除了辊的形状不同之外，可以设为与辊单元20a同样的结构。因而，关于其他辊单元20b～20k，省略详细的说明。

本发明虽然不限定于以下的尺寸，但为了进一步加深理解，在此示出下辊3的各区域的尺寸的一例。首先，关于下辊3的外周面的半径，环状垄部33是500mm，侧面部32是450mm。两者之差相当于帽形状的高度。区域33a的外周面的宽度是50mm，圆弧长是400mm。另外，区域33b的外周面的宽度是80mm，圆弧长是400mm。另外，区域33c和33d的圆弧长是300mm，以15°的倾斜角(环状垄部33的棱线与下辊3的旋转方向之间的相对角度，或者侧面部43的内侧的凹棱线与上辊4的旋转方向之间的相对角度)扩大宽度或者减小宽度。上辊4隔着2mm的间隙与下辊3相对。

接着，对利用多级式辊轧成形装置2制造帽形型钢1的方法进行说明。首先，使各辊单元20a～20k的上下辊4、3成为以预定的速度旋转的状态，将片材料或带板M供给到导入工位的辊单元20k。片材料或带板M例如可以使用从上游的轧制工序输送来的钢板，或者使用卷成线圈状的带板。此时，以片材料或带板M的长度方向与上下辊4、3的旋转轴方向正交的方式进行供给，在片材料或带板M的长度方向上逐渐进行辊轧成形。从辊单元20k输送出的片材料或带板M(中间体)通过上下辊4、3的旋转动作而被输送到下一工位的辊单元20j。然后，通过该第2级的辊单元20j沿着长度方向对其进行辊轧成形，将其输送到再下一工位的辊单元20i。

此外，在连续地对片材料或带板M进行辊轧成形的情况下，也可以通过各工位的辊单元20a～20k施加反张力和/或前张力而进行成形。另外，也可以以冷间、温间或者热间的方式进行辊轧成形。

图5示出了通过10级的辊单元20a～20k将片材料或带板M阶段性地帽弯曲的情形。图5A示出了在第1～第5工位中通过辊单元20k～20f形成凸缘13的情形。图5B示出了在第6～最终工位中通过辊单元20e～20a形成帽形型钢1的上壁的情形。此外，图5A、5B虽然是帽形型钢1的部位10a的剖视图，但关于其他部位10b、11、12a、12b，也通过10级的辊单元20a～20k阶段性将其帽弯曲。因此，在第9工位中被辊轧成形后的材料(中间体)形成为接近最终产品的形状，由第10级的完成辊进行最终成形。

将完成辊进行最终成形的情形示于图6。从上游输送来的片材料或带板M(中间体)首先由上下辊的区域33a、43a的自起点起的后半部分成形宽度L1的部位10a，接着由区域33c、43c形成宽度渐增的部位12a，进而由区域33b、43b成形宽度L2的部位11。接着，由区域33d、43d成形宽度渐减的部位12b，最后由区域33a、43a的自起点起的前半部分成形宽度L1的部位10b。此时的区域33a、43a的后半部分会成形下一产品的宽度L1的部位10a。

最终成形完成而从完成辊输送出的产品在成为终端的位置(即，部位10b的端部)被切断，例如被输入到产品检查等的下一工序。切断的位置能够通过由传感器检测例如在片材料或带板M的长度方向上隔开间隔而形成的标记(例如小径的孔、突起等)来自动判别。标记可以以与产品的长度对应的间隔预先赋予给片材料或带板M，或者也可以在辊轧成形期间再赋予。作为在辊轧成形期间赋予标记的方法，作为一例，可举出使用在前述的成为辊的起点的位置形成有成为标记的突起的上下辊4、3，在帽弯曲加工的同时将标记转印。除了标记以外，也可以通过在辊躯干部的表面形成预定的凹凸形状来成形凸部(ビード)、压花等形状。图7示出了凸部14和为了形成凸部14而在辊躯干部形成的突起部35的一例。虽然图示省略，但在上辊4隔着材料的厚度的间隙而形成有与突起部35对应的凹部。凸部和压花的形状、位置以及个数能够适当变更。

根据本实施方式，在使用具有环状垄部33的下辊3和具有与所述环状垄部33相对的环状槽部的上辊4来制造帽形型钢1时，通过将环状垄部33和环状槽部42的形状设为截面形状在周向上变化的形状，能够通过使上下辊4、3同步旋转的简单控制来制造截面形状(即，帽形状)在长度方向上变化的帽形型钢1。

这样，按照本实施方式的辊轧成形无需以往那样的使分割辊的辊轧宽度变化的复杂的控制方法，无需导入用于该控制方法的新的控制装置。因而，例如也可以通过将现有的辊轧成形装置的辊更换成本实施方式的上下辊4、3，来使本实施方式的辊轧成形装置具体化。

此外，图2的多级式辊轧成形装置2中虽然将辊单元20a～20k排列在一条直线上，但若将辊单元20a～20k设为在上下方向上弯曲的串联排列，则也能够制造在长度方向上弯曲的帽形型钢。

进而，根据本实施方式，通过设为截面形状在周向上变化的辊躯干部，能够在辊躯干部和材料充分面接触的状态下进行成形，因此，例如，即使材料是高张力钢材，也能够抑制轧机刚性不足。因此，本实施方式的辊轧成形方法和装置也能够适用于拉伸强度为980MPa以上的超高张力钢材。

(第2实施方式)

接着，对上述的第1实施方式所示的模具辊的变形例进行说明。

在本实施方式的模具辊中，如图8所示，特征在于，下辊3的环状垄部33(斜线的部分)的外径和上辊4的环状槽部42的底面(斜线的部分)的外径相同，且在下辊3的环状垄部33的侧壁设置有后述的退避部。除了该特征之外，本实施方式的上下辊4、3与第1实施方式的上下辊4、3大致相同，对同样的构成要素附上相同的附图标记，省略详细的说明。

参照图9，对在下辊3的环状垄部33的侧面设置的退避部进行详细说明。图9A是以包括上下辊4、3的中心轴线的平面进行切断而得到的局部纵剖图。在第1实施方式中，上下辊4、3的相对的底面和侧面的间隙在周向的整周是恒定的，而在本实施方式中，下辊3的环状垄部33的侧面以退避量x从设计上的帽形型钢1的内面向辊的轴向内侧偏置。这样，通过在环状垄部33的侧面设置退避部，环状垄部33的侧面与环状槽部42的侧面之间的间隙越朝向环状垄部33的根部、即半径方向内侧则越大。图中的虚线表示没有设置退避部时的侧面。在最终工位的下辊3的情况下，作为一例，在加工板材的板厚为1.0mm的材料的情况下，退避量x优选设为1.4mm以上。该退避量的决定方法将在后面叙述。

图10示出了有无退避部时的上下辊4、3之间的间隙的比较结果。更详细而言，图10示出了以上下辊4、3的起点(参照图4)为0°而使上下辊4、3每旋转5°时的各相位下的侧面间的最小距离(最小间隙)。特别地，在图10所示的例子中，大约45°～120°的区域相当于过渡部33c、43c。另外，在大约45°～65°的区域，上述的倾斜角(环状垄部33的棱线与下辊3的旋转方向之间的相对角度，或者侧面部43的内侧的凹棱线与上辊4的旋转方向之间的相对角度)慢慢增大，在约100°～120°的区域，倾斜角慢慢减小。在180°～360°时，由于是对称形状，所以省略说明。

另外，图10的虚线示出了没有设置退避部的情况，图10的单点划线示出了在环状垄部33的侧面仅针过渡部33c设置了如图11所示的退避部的情况。另外，图10的双点划线示出了在环状垄部33的侧面遍及整周地设置了如图9所示的锥形状的退避部的情况，图10的实线示出了在环状垄部33的侧面仅针对过渡部33c设置了如图9所示的锥形状的退避部的情况。此外，图11示出了相对于本实施方式的比较例，是以包含上下辊4、3的中心轴线的平面进行切断而得到的局部纵剖图。在图11所示的比较例中，以环状垄部33的侧面与环状槽部42的侧面之间的间隙在半径方向上恒定的方式，即，以从没有设置退避部时的侧面即图中的虚线单纯地平行移动的方式，设置有退避部。

从图10的虚线可知，在没有设置有退避部的情况下，在约45°～65°的区域和100°～120°的区域，最小间隙大幅变化(减小和增加)。图12A、12B是示出不设置退避部时的辊彼此的干涉的数值解析结果，以剖面线示出的部分表示干涉的区域(即，辊彼此实际接触或者辊间的间隔变小的区域)。另外，如图10中单点划线所示，在仅使过渡部33c单纯地平行移动而设置了退避部的情况下，最小间隙在过渡部33c、43c变化，难以遍及整周地将最小间隙保持为恒定。

另一方面，从如图10中双点划线可知，在整周设置了锥形状的退避部的情况下，最小间隙的变化量小，在0°～180°的整个区域，间隙保持大致恒定。此外，在上述例子中，虽然仅对仅过渡部33c、43c进行了说明，但可以说关于过渡部33d、43d也是同样的。进而，从图10中实线可知，在仅在过渡部33c、33d设置锥形状的退避部而在其他区域没有设置退避部的情况下，最小间隙的变化量极小，在0°～180°的整个区域，间隙更加保持恒定。虽然也与型钢的板厚、形状有关，但考虑到产品规格等的情况下的优选的最小间隙为板材的厚度以上。根据本实施方式，通过在下辊3的环状垄部33的侧面设置退避部，能够确保板厚以上的最小间隙。

图13示出了周向上的上下辊4、3间的最小间隙对产品的弹性变形回复量(即，与目标形状的差量)的影响。特别地，图13示出了590MPa级、980MPa级、1180MPa级、1310MPa级的钢板中的影响。在与目标形状的差量为负的情况下，如图中的右上所示，表示发生了弹性变形加深(スプリングゴー)，在差量为正的情况下，如图中的右下所示，表示发生了弹性变形回复(スプリングバック)。

从图13可知，在拉伸强度不同的4种钢板(590MPa级、980MPa级、1180MPa级、1310MPa级)中，差量随着最小间隔变大而成为负。这是因为，如图14所示，板材因最小间隔变宽而过弯(オーバーラン)，在下辊的肩的内侧部产生拉伸应力，因该拉伸应力的释放而产生弹性变形加深现象。因此，通过在下辊3的环状垄部33的侧面设置以向辊的轴向内侧变宽的方式偏置的锥形状的退避部，能够使周向上的上下辊4、3间的最小间隙大致恒定，从而弹性变形回复量在带板M的长度方向上变得均匀，因此，能够起到抑制凸缘部产生屈曲的效果，因而极为有效的效果。另外，能够防止在环状垄部33的根部区域板厚减小，防止板厚低于破裂基准。由上可知，在第2实施方式中也能够得到与第1实施方式同样的效果，能够形成进一步抑制了板厚的不均的型钢。

此外，如上所述，通过在环状垄部33的侧面针对过渡部33c设置退避部，能够抑制上下辊4、3间的最小间隙的变化。换言之，通过针对倾斜角大的区域在环状垄部33的侧面设置退避部，能够抑制最小间隙的变化。因此，在本实施方式中，根据倾斜角来设定在环状垄部33的侧面设置的退避部的退避量x。

图15示出了沿着下辊3的周向来观察其外周面的展开图。图15的x轴表示下辊3的旋转方向，图15的左端表示下辊3的起点，右端表示下辊的终点。在图15所示的例子中，在大约60°～大约120°的区域形成有过渡部33c，在大约240°～大约300°的区域形成有过渡部33d。

从图15可知，在区域33a中，倾斜角大致为零，在区域33c中，倾斜角为15°左右。另外，在区域33b中，倾斜角也大致为零，在区域33d中，倾斜角为-15°左右。并且，如上所述，在本实施方式中，倾斜角越大，则退避量x被设得越大。因此，在倾斜角大致为零的区域33a、区域33b中，退避量x大致被设为零。与此相对，在倾斜角为15°左右的区域33c、区域33d中，退避量被设为1.3mm左右。特别地，在本实施方式中，由于根据倾斜角的绝对值来设定退避量，所以在倾斜角为15°左右的区域33c和倾斜角为-15°左右的区域33d中，退避量x被设定为大致相同的值。

另外，优选，不仅是最终工位的辊单元20a，对于配置于上游的其他的辊单元20b～20k的一部分或全部，也在下辊3的环状垄部33的侧面设置退避部。图2所示的多级式辊轧成形装置2，在从第6工位到最终工位(第10工位)的5个工序中进行帽形型钢1的上壁的弯曲加工，因此，优选在这些工位的下辊3分别设置退避部。

但是，各工位的上下辊4、3各自的辊形状(尤其是环状垄部33的侧壁的倾角)不同。并且，最小间隙也根据该环状垄部33的侧壁的倾角θ(环状垄部33的侧壁相对于环状垄部33的外周面和/或侧面部32的外周面的角度，或者环状垄部33的侧壁相对于下辊3的旋转轴方向的角度)而变化。具体而言，倾角θ越大，则最小间隙越大。因此，本申请发明人实际进行了设计并进行了深刻研究，结果发现，环状垄部33的侧壁的倾角θ越大，则优选的退避量x越大。更具体而言，发现了，优选的退避量x与将环状垄部33的侧壁的倾角θ乘以下辊3的环状垄部33的高度H而得到的值成比例(x＝β×H×tanθ，β是常数)。在此，退避量x、型钢的侧壁角度θ、环状垄部33的高度H分别如图16所示。

进而，最小间隙也根据上下辊的辊径R而变化。在此，辊径是指下辊3的环状垄部33的外周面处的辊径和上辊4的环状槽部42的底面处的辊径。或者，辊径R也可以是指下辊3的侧面部32的外周面处的辊径和上辊4的侧面部43的外周面处的辊径。具体而言，在辊径R无限大的情况下，在环状垄部33的根部区域最小间隔比板厚小的现象不再产生。因此，在本实施方式中，辊径R越大，则将退避量x设得越小。特别地，在本实施方式中，退避量x被设定成与辊径R呈反比。

对以上进行总结，在本实施方式中，退避量x由下述式(1)算出。

在此，α是常数，通过实验或计算而求出。

这样，在本实施方式中，通过根据对最小间隙产生影响的倾斜角倾角θ以及辊径R来设定退避量x，能够抑制最小间隙变得比板厚小。另外，若退避量x变得过大，则上下辊间的间隙会变大至所需的间隙以上，会在片材料或带板M产生皱折，或者会难以进行合适的弯曲加工。与此相对，在本实施方式中，由于根据倾斜角倾角θ以及辊径R的长度方向的变化来设定退避量x，所以能够在最小间隙不比板厚小的范围内将退避量x设定得最小。因而，能够抑制在片材料或带板M产生皱折，抑制不合适的弯曲加工等。

此外，在上述实施方式中，将退避量x设定为了由上述式(1)算出的值。但是，实际上，即使将退避量设为比由上述式(1)算出的值稍大，也不会立即产生皱折。因而，退避量x需要至少为由上述式(1)算出的值以上。

另外，上述常数α例如能够如以下那样算出。图17是以包括上下辊4、3的中心轴线的平面进行切断而得到的上下辊4、3的局部纵剖视图。特别地，图17是过渡部处的上下辊4、3的剖视图。在图17所示的例子中，下辊3与上辊4的间隙基本上被设定成预定值C，预定值C与在这些上下辊4、3间进行弯曲加工的片材料或带板M的板厚大致相同。另一方面，在如上述那样设置有过渡部的情况下，只要不在环状垄部33的侧壁设置退避部，在过渡部中上下辊4、3的侧壁间的间隙就变小。在图17所示的例子中，由于没有设置有退避部，所以上下辊4、3的侧壁间的间隙局部地变小。

此时，将上下辊4、3的侧壁间的最小间隙设为Cmin。另外，将图17所示的上下辊4、3的过渡部的倾斜角设为将倾角设为θ₁。除此之外，将环状垄部33的高度设为H₁，将辊径设为R₁。在该情况下，应该在环状垄部33的侧壁设置的退避量x₁等于C-Cmin，因此，下述式(2)成立。其结果，常数α能够如下述式(3)那样求出。

这样算出的常数α即使在辊径R、倾角θ、倾斜角以及环状垄部33的高度H变化时也能够使用。

另外，因为能够从上述式(1)算出优选的退避量x，所以在想要变更例如辊的形状时，也能够容易地导出优选的退避量x。以下，对其一例进行说明。

图2的多级式辊轧成形装置2在前半部分的工序中加工凸缘，在后半部分的工序中进行上壁的弯曲加工(参照图5)。在该情况下，具有在例如改变目标的型钢的形状时仅更换一部分辊即可的优点，但由于在后5个工序中进行上壁的弯曲加工，所以平均每一工序的弯曲量大，材料有可能产生裂纹等。

因此，作为另一例子，图18所示的多级式辊轧成形装置2构成为在第1工位到第10工位(最终工位)的全部工位中，如图19所示那样对上壁阶段性进行弯曲加工。在该情况下，虽然存在例如在改变目标的型钢的形状时必须更换全部辊的缺点，但由于能够减小平均每一工序的弯曲量，所以具有能够防止材料的裂纹的优点。

这样，确认了，在各工位的辊形状改变了的情况下，通过设置按照上述式(1)的退避量x，也能够确保1mm以上的最小间隙。另外，在该情况下，常数α也能够以使最终工位的最小间隙成为通过的板材的厚度(例如，1.0mm)的方式，使用上述式(3)来算出。

并且，若确定了按照最终工位的辊形状的常数α，则使用上述式(1)，可算出比最终工位靠前的工序的辊的最佳退避量。在图2的例子中，以第6工位～第9工位的辊为对象，在图18的例子中，以第1工位～第9工位的辊为对象。即，将使用最终工位的上下辊4、3决定出的常数α用于求出其他工位的上下辊的最佳退避量x。由此，在其他工位中也能够确保最小间隙，另外，能够高效地进行存在多个的多级辊的一系列设计。该辊的设计方法能够适用于各种形状的辊，当然也能够适用于后述的第3～第9实施方式所示的辊的形状。

进而，优选，如图20所示，在下辊3的环状垄部33的外周面37与侧面39之间的角部(棱线)设置R而使其弯曲成圆弧状，在从该角部沿着侧面39设置有长度L的直线部分33s的位置配置退避部的开始点。此外，在图20中，虚线100表示设计上的帽形型钢1的内面(即，没有设置退避部时的环状垄部33的侧壁外面)。这样，通过在环状垄部33的侧面39沿着设计上的帽形型钢1的内面设置没有设置退避部的直线部分33s，工件以如下状态被弯曲加工，该状态是在下辊3的环状垄部33的外周面37和上辊4的环状槽部42的底面之间、下辊3的环状垄部33的设置有R的角部和与该环状垄部33的角部对应的上辊4的环状槽部42的内面的R形的角部之间、以及环状垄部33的侧面中与设置有R的角部相邻的上述直线部分和上辊4的环状槽部42的内面中与该直线部分对应的直线部分之间被牢固地挟持的状态。

除此之外，在本实施方式中，直线部分33s的长度(与下辊3的中心轴线垂直的方向上的长度)被设为环状垄部33的高度H的0.4倍以下(0＜L/H≤0.4)。在此，图21示出了如上述那样设定了退避量x时的L/H与最小间隙的关系。此外，在图21中，示出了板厚为1.0mm的情况。从图21可知，在L/H为0.4以下的情况下，最小间隙成为与板厚大致相同程度的1mm。因而，能够充分确保上下辊4、3间的间隙。但是，在L/H变得比0.4大时，最小间隙随着L/H的增大而逐渐减小。其结果，变得不能充分确保上下辊4、3间的间隙。因而，从充分确保上下辊4、3间的间隙这一观点来看，L/H优选设为0.4以下。

另外，图22是示出了L/H与由弹性变形回复引起的与目标形状的差量的关系的图。与目标形状的差量是指在对片材料或带板M进行辊轧成形之后，片材料或带板M从由上辊4的环状槽部42的侧壁的倾角或下辊3的环状垄部33的侧壁的倾角定义的目标形状偏离的量。

在此，如图22所示，以拉伸强度不同的4种钢板(590MPa级、980MPa级、1180MPa级、1310MPa级)进行了确认。其结果，在L/H为0.4以下的情况下，在所有钢板中，与目标形状的差量都为1mm以内。与此相对，在L/H比0.4大时，差量不为1mm以内，尤其是，在1310级的钢板中，差量急剧变大。因此，可以说，从抑制由弹性变形回复引起的差量这一观点来看，L/H也优选设为0.4以下。

此外，按照上述实施方式的上下辊4、3的形状是用于制造图1所示的帽形型钢1的一例。目标的产品形状当然不限于图1所示的帽形型钢1。例如，侧壁的倾角也可以在各部位10a～12b不同，也可以还具备与L1、L2不同的宽度的部位。另外，图1的帽形型钢1在左右方向和前后方向上呈对称形状，但也可以在左右方向和前后方向上呈非对称的形状。

进而，制造的型钢也不限于帽形型钢。例如，也可以使环状垄部33的截面形状为四边形而制造截面形状为コ字性的型钢，也可以使环状垄部33的顶部弯曲而使截面形状为U形。另外，也可以使环状垄部33的截面形状为三角形而制造截面形状为V字形的型钢。不管在哪种情况下，都是通过使用环状垄部33的截面形状在周向上变化的辊来成形截面形状在长度方向上变化的コ字形型钢、U字形型钢或者V字形型钢。进而，例如也可以如从帽形变化为U字形那样，变化成长度方向上不同的形状。虽然不受限定，但参照参照图23A～图31B，对制造的型钢的变形例和成形该型钢的完成辊的一例进行说明。

(第3实施方式)

图23A示出宽度和高度恒定而截面在横向上移动的帽形型钢1，图23B示出最终成形图23A的帽形型钢1的上下辊4、3。即，在上述第1实施方式中，制造了材轴呈直线状的帽形型钢，但在本实施方式中，制造材轴在宽度方向上弯曲的帽形型钢1。该帽形型钢1具有材轴为直线状的部位15a和材轴弯曲的部位15b。为此，作为模具辊，如图23B中的一例所示，使用使环状垄部和环状槽部在旋转轴方向上偏倚的上下辊4、3。对上下辊4、3进行旋转驱动的辊单元的整体结构能够设为与第1实施方式同样的结构。

根据本实施方式，能够通过使上下辊同步旋转的简单控制来制造长度方向的截面形状在宽度方向上弯曲的帽形型钢。进而，若将辊单元20a～20k设为在上下方向上弯曲的串联排列，则也能够制造在长度方向上弯曲的帽形型钢。

(第4实施方式)

图24A示出高度恒定而截面形状的宽度以左右非对称的方式变化的帽形型钢1，图24B示出最终成形图24A所示的左右非对称的帽形型钢1的上下辊4、3。即，在本实施方式中，使用图23B所示的上下辊4、3来制造帽形状的一方的侧壁10c恒定、而仅另一方的侧壁10d在宽度方向上变形的帽形型钢1。对上下辊4、3进行旋转驱动的辊单元的整体构造能够设为与第1实施方式同样的结构。在该情况下，也能够通过使上下辊4、3同步旋转的简单控制来制造长度方向的截面形状的宽度以左右非对称的方式变化的帽形型钢。

(第5实施方式)

图25A示出高度恒定而截面形状的宽度复杂地变化的帽形型钢1，图25B示出用于图25A所示的帽形型钢1的最终工位的上下辊。即，在本实施方式中，使用图25B所示的上下辊4、3来制造还具备宽度与L1、L2不同的部位的帽形型钢1。更详细而言，本实施方式的帽形型钢1具有直线状的部位16a、16b和宽度分别不同的部位16c～16f。对上下辊4、3进行旋转驱动的辊单元的整体构造能够设为与第1实施方式同样的结构。在该情况下，也能够通过使上下辊4、3同步旋转的简单控制来制造长度方向的截面形状的宽度复杂地变化的帽形型钢。

(第6实施方式)

在本实施方式中，制造截面呈U字形状的型钢。图26A示出高度恒定而截面形状的宽度变化的U字形型钢6，图26B示出用于图26A所示的U字型形钢6的最终工位的上下辊4、3。本实施方式的U字形型钢6具有高度恒定而扩大宽度的部位61a和高度一定而减小宽度的部位61b。为此，作为模具辊，下辊3的环状垄部的截面呈倒U字形状，下辊3的环状垄部形成为在周向的0°～180°的范围内宽度逐渐扩大、在180°～360°的范围内宽度逐渐缩小的形状。与下辊3相对的上辊4的环状槽部也形成为在周向上宽度逐渐扩大和缩小的U字形状。对上下辊4、3进行旋转驱动的辊单元的整体构造能够设为与第1实施方式同样的结构。在该情况下，也能够通过使上下辊4、3同步旋转的简单控制来制造长度方向的截面形状的宽度变化的U字形型钢6。

(第7实施方式)

图27A、22B的U字形型钢6除了不具备凸缘63这一点之外，与图26A、21B的U字形型钢6大致相同。在该情况下，也能够通过使上下辊4、3同步旋转的简单控制来制造长度方向的截面形状的宽度变化的U字形型钢6。

(第8实施方式)

本实施方式也制造截面呈U字形状的型钢。但是，相对于在上述第5实施方式中高度恒定，在本实施方式中，如图28A所示，制造宽度恒定而高度变化的U字形型钢6。更详细而言，本实施方式的U字形型钢6具有宽度恒定而逐渐变高的部位61c和宽度恒定而逐渐变低的部位61d。图28B示出用于图28A所示的U字形型钢6的最终工位的上下辊4、3。下辊3的环状垄部的截面的外形呈倒U字形状，下辊3的环状垄部形成为在周向的0°～180°的范围内外径扩大、在180°～360°的范围内外径缩小的形状。与下辊3相对的上辊4的凹状的部分也形成为在周向上高度变化的U字形状。对上下辊4、3进行旋转驱动的辊单元的整体构造能够设为与第1实施方式同样的结构。在该情况下，也能够通过使上下辊4、3同步旋转的简单控制来制造长度方向的截面形状的高度变化的U字型形钢6。

(第9实施方式)

图29A、24B的U字形型钢6除了具备凸缘63这一点之外，与图27A、22B的U字形型钢6大致相同。在该情况下，也能够通过使上下辊4、3同步旋转的简单控制来制造长度方向的截面形状的宽度变化的U字形型钢6。

(第10实施方式)

本实施方式制造截面呈V字形状的型钢。图30A示出截面形状的宽度恒定而高度变化的V字形型钢7，图30B示出用于图30A所示的V字形型钢7的最终工位的上下辊4、3。更详细而言，本实施方式的V字形型钢7具备宽度恒定而逐渐变高的部位71a和宽度恒定而逐渐变低的部位71b。下辊3的环状垄部的截面的外形呈三角形状(V字形状)，下辊3的环状垄部形成为在周向的0°～180°的范围内外径扩大、在180°～360°的范围内外径缩小的形状。与下辊3相对的上辊4的凹状的部分也形成为在周向上高度变化的三角形状(V字形状)。驱动上下辊4、3旋转的辊单元的整体构造能够设为与第1实施方式同样的结构。在该情况下，也能够通过使上下辊4、3同步旋转的简单控制来制造长度方向的截面形状的高度变化的V字形型钢7。

(第11实施方式)

图31A示出截面形状的宽度和高度的双方都变化的帽形型钢1，图31B示出用于图31A所示的形状的帽形型钢1的最终工位的上下辊4、3。更详细而言，本实施方式的帽形型钢1具有截面形状的宽度为L1且高度为h1的部位17a、截面形状的宽度为L2且高度为h2的部位17b、以及宽度从L1向L2变化且高度从h1向h2变化的部位17c。因而，将上下辊4、3的环状垄部和环状槽部设为了在周向上截面形状的高度和宽度的双方都变化的形状(L1→L2→L1，h1→h2→h1)。驱动上下辊4、3旋转的辊单元的整体构造能够设为与第1实施方式同样的结构。在该情况下，也能够通过使上下辊4、3同步旋转的简单控制来制造截面形状的宽度和高度的双方都变化的帽形型钢1。

以上，虽然依照具体的实施方式对本发明进行了详细说明，但对于具有本技术领域的通常知识的人员而言，显然能够以不脱离由权利要求书的记载规定的本发明的精神和范围的方式进行有关形式、细节的各种置换、变形、变更等。因此，本发明的范围不限于前述的实施方式和附图，应该基于权利要求书的记载及其均等物来确定。

标号的说明

1帽形型钢

2多级式辊轧成形装置

3下辊

32侧面部

33环状垄部

4上辊

42环状槽部

43侧面部

Claims

1.一种型钢的制造方法，是通过辊轧成形而用片材料制造出截面形状在长度方向上变化的型钢的方法，其特征在于，包括：

准备第1模具辊的阶段，所述第1模具辊具有旋转轴和截面形状在以该旋转轴为中心的周向上变化的环状垄部；

将所述第1模具辊配置成该第1模具辊的旋转轴与片材料的输送方向垂直的阶段；

准备第2模具辊的阶段，所述第2模具辊具有旋转轴和截面形状在以该旋转轴为中心的周向上变化的环状槽部；

将所述第2模具辊配置成在所述第1模具辊与第2模具辊之间产生与所述片材料的板厚相等的间隙、且所述第1模具辊的环状垄部和所述第2模具辊的环状槽部相嵌合的阶段；

使所述第1模具辊和所述第2模具辊同步旋转的阶段；以及

向所述第1模具辊与第2模具辊之间供给片材料的阶段，

在所述第1模具辊的环状垄部的侧面，在周向的至少一部分且在所述第1模具辊的半径方向内方，以相对于第2模具辊的环状槽部的侧面的间隙变大的方式设置有退避部，

所述第1模具辊的所述环状垄部构成为其棱线与该第1模具辊的旋转方向之间的相对角度在周向上至少局部地变化，

所述退避部的退避量被设定成根据所述第1模具辊的环状垄部的棱线与该第1模具辊的旋转方向之间的相对角度而变化。

2.根据权利要求1所述的型钢的制造方法，其特征在于，

所述相对角度越大，则所述退避量被设得越大。

3.根据权利要求1或2所述的型钢的制造方法，其特征在于，

所述第1模具辊的所述环状垄部构成为在与所述旋转轴垂直的方向上测定出的高度尺寸在周向上至少局部地变化，

所述环状垄部的高度越高，则所述退避量被设得越大。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的型钢的制造方法，其特征在于，

所述型钢是内周面由所述第1模具辊的环状垄部压下、外周面由所述第2模具辊的环状槽部压下的帽形型钢。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的型钢的制造方法，其特征在于，

所述第1模具辊的环状垄部在其周向上包括第1辊轧宽度的区域、第2辊轧宽度的区域以及从所述第1辊轧宽度向第2辊轧宽度扩大宽度或减小宽度的锥状的区域。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的型钢的制造方法，其特征在于，

在所述第1模具辊的周向上，所述第1模具辊的环状垄部在旋转轴方向上偏倚，所述第1模具辊制造材轴在宽度方向上弯曲的型钢。

7.根据权利要求1所述的型钢的制造方法，其特征在于，

在将环状垄部的高度设为H、将所述第1模具辊的辊径设为R、将型钢的侧壁倾角设为θ、将所述棱线与旋转方向的相对角度设为将α设为常数时，所述第1模具辊的侧面的退避量x被设定为由下述式(1)算出的值x’以上：

8.根据权利要求7所述的型钢的制造方法，其特征在于，

将各自具备第1模具辊和第2模具辊的多个辊单元在片材料的输送方向上串联地排列，通过该多个辊单元将材料弯曲加工成侧壁角度θ阶段性地变大，在该加工中，

一部分辊单元或全部辊单元的第1模具辊的侧面的退避量x为由所述式(1)算出的值以上。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的型钢的制造方法，其特征在于，

在所述第1模具辊的环状垄部的侧面设置的退避部从与所述环状垄部的棱线相距预定长度L的位置开始，在将所述环状垄部的高度设为H时，该预定长度L被设定成满足0＜L/H≤0.4。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的型钢的制造方法，其特征在于，

所述第1模具辊的环状垄部的外径和所述第2模具辊的环状槽部的底面的部分的外径相同。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的型钢的制造方法，其特征在于，

所述型钢的材料是超高张力钢材。

12.一种辊轧成形装置，是用于用片材料制造出截面形状在长度方向上变化的型钢的辊轧成形用的辊轧成形装置，其特征在于，具备：

第1模具辊，其具有旋转轴和截面形状在以该旋转轴为中心的周向上变化的环状垄部，被配置成该第1模具辊的所述旋转轴与片材料的输送方向垂直；

第2模具辊，其具有旋转轴和截面形状在以该旋转轴为中心的周向上变化的环状槽部，被配置成该第2模具辊的所述旋转轴与所述第1模具辊的所述旋转轴平行；以及

驱动装置，其使所述第1模具辊和所述第2模具辊同步地旋转驱动，

所述第1模具辊和第2模具辊被相对配置成在两者间产生与所述片材料的板厚相等的间隙、且所述第1模具辊的环状垄部和所述第2模具辊的环状槽部相嵌合，

13.根据权利要求12所述的辊轧成形装置，其特征在于，

所述相对角度越大，则所述退避量被设得越大。

14.根据权利要求12或13所述的辊轧成形装置，其特征在于，

所述环状垄部的高度越高，则所述退避量被设得越大。

15.根据权利要求12～14中任一项所述的辊轧成形装置，其特征在于，

在将环状垄部的高度设为H、将所述第1模具辊的辊径设为R、将型钢的侧壁角度设为θ、将所述棱线与旋转方向的相对角度设为将α设为常数时，所述第1模具辊的侧面的退避量x被设定为由下述式(1)算出的值x’以上：