CN111565860A - 帽型钢板桩的制造方法 - Google Patents

Abstract

在使用矩形截面形状的原材料(板坯)制造大型的帽型钢板桩的情况下，抑制在粗造形阶段产生的臂部处的材料量不足，制造良好形状的帽型钢板桩产品。一种将矩形截面原材料压下来制造帽型钢板桩的制造方法，该制造方法包括对所述矩形截面原材料沿宽度方向进行压下的轧边和进行使该轧边后的被轧制材料的截面成为大致帽形截面形状的压下的第1成形轧制，在所述轧边中，使用具有比所述矩形截面原材料的厚度(T1)大的孔型底宽(T3)的约束孔型即轧边孔型，进行使被轧制材料的宽度方向端部增厚而成为狗骨头形状的压下。

Description

帽型钢板桩的制造方法

技术领域

(相关申请的相互参照)

本申请基于在2018年8月8日向日本提出申请的日本特愿2018-149325号主张优先权，并在此引用其内容。

本发明涉及一种由矩形截面原材料制造帽型钢板桩的制造方法。

背景技术

以往，帽形、U形等在两端具有接合部的钢板桩的制造通过孔型轧制法进行。作为该孔型轧制法的通常的工序，已知的是，将首先在加热炉中加热至预定温度的原材料利用具备孔型的粗轧机、中间轧机和精轧机依次进行轧制。

根据上述的通常的孔型轧制法，关于目前在日本国内制造的钢板桩产品，能够由矩形截面的原材料制造。具体而言，通过以往已知的通常的孔型轧制法来制造例如每1m壁宽的截面惯性矩为1.0(10⁴cm⁴/m)的称为10H产品的帽型钢板桩产品、每1m壁宽的截面惯性矩为2.5(10⁴cm⁴/m)的称为25H产品的帽型钢板桩产品。

作为由矩形截面原材料、与其类似的原材料制造钢板桩的技术，创造出了各种技术。例如，在专利文献1中公开了使用H型钢用的梁坯料制造U型钢板桩的技术。另外，例如在专利文献2中公开了如下技术：使用矩形板坯作为原材料，利用箱孔型(日文：ボックス孔型)使该原材料成为适当的形状(预定的宽度和厚度)，从而使下一工序中的咬入稳定化。另外，例如在专利文献3中公开了如下技术：使用矩形板坯作为原材料，对该原材料使用异形箱孔型，从而提高孔型约束力，谋求防止飞边、提高定心性等。

另外，例如在专利文献4中公开了如下技术：在制造有效宽度较宽的钢板桩时，为了在钢板桩的接合部形成突条，而进行在板坯表面形成局部膨胀那样的宽度压下。另外，例如在专利文献5中公开了在制造钢板桩时抑制被轧制材料的端部处的形状缺陷的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-192905号公报

专利文献2：日本特开平9-182901号公报

专利文献3：日本特开平10-113707号公报

专利文献4：日本特开2005-144497号公报

专利文献5：国际公开公报WO2018/139521A1

发明内容

发明要解决的问题

近年来，随着建筑结构件的大型化、对海洋结构件的利用，要求制造比以往大型的帽型钢板桩产品，特别是期望总宽度和高度比以往大型化的产品。根据本发明人的研究得知，在由矩形截面原材料(以下也称为板坯)制造那样的大型的帽型钢板桩的情况下，存在各种问题。

例如在制造大型的帽型钢板桩的情况下，需要使矩形截面原材料也大型化，在成形那样的大型的矩形截面原材料时，由于原材料的大型化，使得在被轧制材料的截面的局部产生材料量不足等问题，有可能无法制造所期望的形状的产品。具体而言，由于弯曲变形时的变形量增大、成为弯曲变形的起点的弯矩臂扩大而使弯曲变形与剪切变形相比成为优势，从而有可能在被轧制材料的截面的局部产生材料量不足(金属不足)。特别是矩形截面原材料的端面部的金属被向中央部拉入，之后将成为帽型钢板桩的臂部的部分的金属有可能不足。

另外，本说明书中的“大型的帽型钢板桩”是指，例如超过有效宽度900mm、有效高度300mm的产品尺寸(所谓的25H产品)的尺寸的钢板桩产品。

关于这样的问题，在上述专利文献1所记载的技术中，以不具有臂部的U型钢板桩为对象，采用使狗骨头形状的增厚部分变形为翼缘部的结构，因此关于成为臂部的部分的金属不足，完全没有提及。另外，在上述专利文献1所记载的技术中，本来就没采用使用矩形截面形状的原材料(板坯)制造钢板桩这样的技术思想，不存在产生如上所述的矩形截面原材料的端面部的材料量不足这一问题的余地。

另外，在上述专利文献2所记载的技术中，进行使被轧制材料与上辊的形状匹配的造形，谋求孔型处的咬入稳定化，但由于是制造不具有臂部的U型钢板桩的技术，因此并未提及咬入时的如上所述的矩形截面原材料的端面部的材料量不足的问题，也未给出启示。

另外，在上述专利文献3所记载的技术中，将箱孔型中的孔型接触设为面接触从而提高约束力，旨在定心性的提高这样的轧制稳定性的提高。但是，在该专利文献3中也未提及矩形截面原材料的端面部的材料量不足的问题。

另外，在上述专利文献4所记载的技术中公开了如下内容：在制造有效宽度较宽的钢板桩时，为了在钢板桩的接合部形成突条，而进行在板坯表面形成局部膨胀的宽度压下。然而，该专利文献4的技术以突条的形成为目的，并未提及如上所述的矩形截面原材料的端面部的材料量不足的问题，也未给出启示。

另外，在上述专利文献5所记载的技术中公开了如下技术：在制造钢板桩的粗轧工序中，抑制咬入端部的形状缺陷，提高生产率。在专利文献5中，尽管提及了轧边中的板坯的膨胀变形，但说明为该膨胀变形是促进咬入端部处的形状缺陷的主要原因，当然，关于与矩形截面原材料的端面部的材料量不足相关的问题、其解决方案完全没有提及。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种这样的技术：在使用矩形截面形状的原材料(板坯)制造大型的帽型钢板桩的情况下，能够抑制在粗造形阶段产生的臂部处的材料量不足，从而制造形状良好的帽型钢板桩产品。

用于解决问题的方案

为了达到所述目的，根据本发明，提供一种帽型钢板桩的制造方法，其是将矩形截面原材料压下来制造帽型钢板桩的制造方法，其特征在于，该制造方法包括：轧边，在该轧边中，对所述矩形截面原材料沿宽度方向进行压下；以及第1成形轧制，在该第1成形轧制中，进行使该轧边后的被轧制材料的截面成为大致帽形截面形状的压下，在所述轧边中，使用具有比所述矩形截面原材料的厚度T1大的孔型底宽T3的约束孔型即轧边孔型，进行使被轧制材料的宽度方向端部增厚而成为狗骨头形状的压下。

也可以是，在所述轧边中，将在所述矩形截面原材料的宽度方向上增厚的范围Wa设为对应于所述第1成形轧制中的被轧制材料的与臂对应的部分的宽度Wb的局部或全部的范围。

也可以是，在所述轧边中，在所述矩形截面原材料的宽度方向上增厚的范围Wa由厚度比所述轧边孔型的孔型底宽T3厚的部分限定，在所述矩形截面原材料的宽度方向上增厚的范围Wa和所述第1成形轧制中的被轧制材料的与臂对应的部分的宽度Wb的关系满足Wa≤Wb。

发明的效果

根据本发明，在使用矩形截面形状的原材料(板坯)制造大型的帽型钢板桩的情况下，能够抑制在粗造形阶段产生的臂部处的材料量不足，从而制造良好形状的帽型钢板桩产品。

附图说明

图1是本发明的实施方式的轧制生产线的概略说明图。

图2是关于第1孔型的孔型形状的概略性说明图。

图3是关于第2孔型的孔型形状的概略性说明图。

图4是关于第3孔型的孔型形状的概略性说明图。

图5是关于第4孔型的孔型形状的概略性说明图。

图6是关于第5孔型的孔型形状的概略性说明图。

图7是关于第6孔型的孔型形状的概略性说明图。

图8是表示第2孔型(第1成形孔型)中的对原材料的下压高度H和弯曲变形力矩臂L的概略说明图。

图9是表示第2孔型(第1成形孔型)中的原材料的压下情形的概略说明图。

图10是图9的局部放大图。

图11是通过FEM分析将以多道次进行第2孔型(第1成形孔型)中的原材料的轧制造形的情况下的原材料的上表面总宽度t1和最大总宽度t2的变化数值化而得到的图表。

图12是对原材料进行轧边而进行宽度方向端部的增厚的情况的概略图。

图13是将本发明的轧边时实施原材料宽度方向端部的增厚的情况下的第2孔型(第1成形孔型)中的轧制造形时截面与以往的保持为矩形截面的原材料的第2孔型(第1成形孔型)中的轧制造形时截面进行比较的概略说明图。

图14是将第2孔型(第1成形孔型)中的轧制造形完成时的被轧制材料截面形状进行比较的概略图。

图15是通过FEM分析将在对宽度比第2孔型(第1成形孔型)的宽度宽的板坯进行轧边并实施了原材料宽度方向端部的增厚之后以多道次进行了第2孔型K2(第1成形孔型)中的原材料的轧制造形的情况下的原材料的上表面总宽度t1和最大总宽度t2的变化数值化而得到的图表。

图16是关于飞边的说明图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在本说明书和附图中，对具有实质上相同的功能结构的结构要素标注相同的附图标记，从而省略重复说明。另外，在本实施方式中，关于钢板桩产品的制造，对以上开的状态(所谓的U字姿态)轧制造形帽型钢板桩的情况进行图示并说明。

另外，在本实施方式中，为了便于说明，将具有矩形截面的材料(所谓的板坯)称为原材料B，将压下原材料B而成为大致帽形截面形状的被轧制材料称为被轧制材料A。即，将以大致帽形截面形状在轧制生产线S上通过的钢材统一地称为被轧制材料A，另外，对于被轧制材料A的各部位，以以下描述的另外不同的称呼进行记载。在此，在本说明书中，在矩形截面的原材料B中，将该矩形截面的长边方向设为宽度方向，将短边方向设为厚度方向。另外，被轧制材料A包括与帽型钢板桩产品的腹板对应的腹板对应部3、分别与腹板对应部3的两端部连接的翼缘对应部4、5、形成于翼缘对应部4、5的各自的顶端的臂对应部6、7、形成于臂对应部6、7的顶端的接合部对应部8、9。

(生产线的概略情况)

图1是关于作为本发明的实施方式的轧制设备的用于制造帽型钢板桩的轧制生产线S和轧制生产线S所具备的轧机的说明图。如图1所示，在轧制生产线S上依次配置有粗轧机(BD)11、中间轧机(R)12和精轧机(F)14。轧制生产线S包括多条生产线S1～S3，生产线S1和生产线S2相邻，生产线S2和生产线S3相邻。各条生产线S1～S3以彼此局部重叠的方式串联地连结，构成为被轧制材料A从S1向S2或者从S2向S3沿其宽度方向平行移动，而在轧制生产线S上前进。

另外，如图1所示，在生产线S1上配置有粗轧机11，在生产线S2上配置有中间轧机12，在生产线S3上配置有精轧机14。构成为能够在各生产线S1～S3上分别载置不同的被轧制材料A而进行轧制，在轧制生产线S上，能够同时并行地实施多个被轧制材料A的轧制。

在图1所示的轧制生产线S上，在未图示的加热炉中加热后的矩形截面形状的原材料(原材料B、之后的被轧制材料A)在粗轧机11～精轧机14中依次被轧制，而成为作为最终产品的帽型钢板桩。即，对原材料B(被轧制材料A)依次进行粗轧工序、中间轧制工序、精轧工序，从而制造最终产品。

(各孔型结构的概略情况)

在下文中，关于刻设于配置在轧制生产线S上的粗轧机11、中间轧机12、精轧机14(以下有时也像粗轧机11～精轧机14这样概略地记载多个轧机)的孔型的结构，从轧制生产线S的上游按顺序参照附图简单地进行说明。另外，上述粗轧机11、中间轧机12、精轧机14除了详细的孔型的形状、结构之外，是以往使用的通常的设备，因此在本说明书的以下的描述中，注重孔型结构的说明，而省略对于各轧机的详细的设备结构等的说明。

另外，参照图2～图7在以下说明的孔型刻设于粗轧机11～精轧机14的各轧机，但将以下说明的各孔型刻设于哪个轧机，通常能够在考虑了生产率(效率、成品率)、作业性的基础上根据设备状况、产品尺寸等条件进行适当变更。因此，在本实施方式中，将这些孔型称为第1孔型K1～第6孔型K6，各个孔型作为从轧制生产线S上游侧起依次刻设即可的孔型进行说明。另外，在图3～图9中，为了参考，而用单点划线图示了利用各个孔型压下、造形的原材料B、被轧制材料A的形状。

但是，以下说明的本实施方式的第1孔型K1～第6孔型K6的结构不限于图示的方式，例如，关于各种孔型的修正孔型的增减排列，能够根据设备状况、产品尺寸等条件适当变更。另外，在以下说明的第1孔型K1～第6孔型K6中，被轧制材料的轧制造形期望的是，各孔型均为单道次的造形，但特别是在粗轧工序中，出于咬入性、负载特性的制约，也可以以多道次的可逆式轧制(可逆轧制)进行，其道次数能够根据轧机特性等而任意地进行设定。

图2是关于第1孔型K1的孔型形状的概略性说明图。如图2所示，第1孔型K1是由上孔型辊20a和下孔型辊20b构成的箱孔型，该箱孔型的孔底成为预定的锥形形状。为了利用该第1孔型K1对矩形截面形状的原材料B的宽度方向端部的短边部赋予锥形形状，并且设为长度方向均匀的宽度尺寸，而在将未图示的矩形截面形状的原材料B立起的状态(使钢板桩的宽度方向成为铅垂方向的状态)下沿宽度方向轻轻地实施压下(所谓轧边)。在此的轻压下以修正原材料B铸造时的尺寸偏差等的程度的压下量进行。另外，对矩形截面形状的原材料B的宽度方向端部赋予锥形形状是为了，适当地咬入成后述的第2孔型K2的孔型形状，稳定地进行所期望的压下。即，在此的“锥形形状”是指，能够通过轻压下对未图示的原材料B的宽度方向端部赋予缓梯度形状的孔型底面的形状。该图2所示的第1孔型K1是进行所谓轧边的孔型，将该第1孔型K1称为“轧边孔型”。

另外，图3是关于第2孔型K2的孔型形状的概略性说明图。如图3所示，第2孔型K2包括作为突起辊的上孔型辊30a和作为槽辊的下孔型辊30b。利用该第2孔型K2对在上述第1孔型K1中轧边的矩形截面形状的原材料B(之后的被轧制材料A)整体进行压下。在此，在上述第1孔型K1的压下中设为使原材料B立起的状态，但之后使原材料B旋转90°或者270°，在第2孔型K2中以使原材料B的宽度方向成为水平方向的状态(使钢板桩的宽度方向成为水平方向的状态)进行压下，从而进行使截面从矩形截面形状成为大致帽形截面形状的轧制造形。另外，在本说明书中，也将该第2孔型K2称为进行第1成形轧制的“第1成形孔型”。在此，大致帽形截面形状是指，被压下到原材料B中与腹板对应的部分(腹板对应部3)、与翼缘对应的部分(翼缘对应部4、5)、与臂对应的部分(臂对应部6、7)各自的分界明确的程度的截面形状，并非一定表示成形为接合部形状等细微的形状的截面形状。

上孔型辊30a包括与原材料B的腹板对应部3的上表面相对的腹板相对部32、与翼缘对应部4、5的上表面相对的翼缘相对部34、35以及与臂对应部6、7的上表面相对的臂相对部37、38。

另一方面，下孔型辊30b包括与原材料B的腹板对应部3的下表面相对的腹板相对部42、与翼缘对应部4、5的下表面相对的翼缘相对部44、45以及与臂对应部6、7的下表面相对的臂相对部47、48。

另外，图4是关于第3孔型K3的孔型形状的概略性说明图。如图4所示，第3孔型K3包括作为突起辊的上孔型辊50a和作为槽辊的下孔型辊50b。在该第3孔型K3中，对在第2孔型K2中造形后的被轧制材料A施加进一步的压下，一并概略性地形成接合部形状，对被轧制材料A整体进行使截面形状从大致帽形截面形状成为形成有接合部的大致帽形截面形状的压下。在本说明书中，也将该第3孔型K3称为进行第2成形轧制的“第2成形孔型”。

上孔型辊50a包括与被轧制材料A的腹板对应部3的上表面相对的腹板相对部52、与翼缘对应部4、5的上表面相对的翼缘相对部54、55以及与臂对应部6、7的上表面相对的臂相对部57、58。

另外，下孔型辊50b包括与被轧制材料A的腹板对应部3的下表面相对的腹板相对部62、与翼缘对应部4、5的下表面相对的翼缘相对部64、65以及与臂对应部6、7的下表面相对的臂相对部67、68。

图5是关于第4孔型K4的孔型形状的概略性说明图。如图5所示，第4孔型K4包括作为突起辊的上孔型辊70a和作为槽辊的下孔型辊70b。利用该第4孔型K4进行接合部形状的进一步的成型，并且对被轧制材料A整体进行厚度压下和成形(厚度拉伸轧制)，而成为更接近于帽型钢板桩产品的形状。

图6是关于第5孔型K5的孔型形状的概略性说明图。如图6所示，第5孔型K5包括作为突起辊的上孔型辊100a和作为槽辊的下孔型辊100b。在该第5孔型K5中，板厚被压下到与最终产品相当的程度，进行确定实质上的产品板厚的轧制。另外，关于接合部对应部8、9的形状(以下为接合部形状)，也进行确定接合部板厚的轧制，由此基本上确定包含接合部形状在内的最终产品形状。更详细而言，在第5孔型K5中进行接合部形状的板厚确定，在后述的第6孔型K6中进行接合部对应部8、9的弯曲成形。另外，在第5孔型K5中，与积极地进行被轧制材料A整体的厚度压下的第4孔型K4相比，厚度压下量较小。

图7是关于第6孔型K6的孔型形状的概略性说明图。如图7所示，第6孔型K6包括作为突起辊的上孔型辊110a和作为槽辊的下孔型辊110b，在该第6孔型K6中，进行被轧制材料A的接合部对应部8、9的弯曲成形和基于轻压下轧制的被轧制材料A整体的整形。具体而言，进行弯曲以使接合部对应部8、9整体成为产品的接合部形状的接合部成形。由此，在第6孔型K6中，将被轧制材料A成形为帽型钢板桩产品的形状。

以上参照图2～图7对第1孔型K1～第6孔型K6的孔型形状及其功能进行了说明。如上所述，帽型钢板桩的孔型轧制法包括粗轧工序、中间轧制工序和精轧工序，例如在第1孔型K1～第5孔型K5的孔型中依次进行粗轧工序和中间轧制工序，在第6孔型K6中进行精轧工序。在此，第4孔型K4～第6孔型K6的孔型形状均为大致帽形截面形状，但越向后续的孔型去，以越接近于产品形状的形状刻设。即，进行作为最终工序的精轧的第6孔型K6的形状成为帽型钢板桩产品形状。

另外，在本实施方式中，在轧制生产线S上，粗轧机(BD)11、中间轧机(R)12、精轧机(F)14依次配置，但上述第1孔型K1～第6孔型K6以任意的结构分散地刻设于各轧机。作为一例列举这样的结构：在粗轧机11刻设有第1孔型K1～第3孔型K3，在中间轧机12刻设有第4孔型K4和第5孔型K5，在精轧机14刻设有第6孔型K6。但是，本发明的孔型结构并不限定于这样的结构。

(粗轧工序中的问题)

本发明人发现，在由矩形截面形状的原材料B制造比以往大型的帽型钢板桩产品时的粗轧工序中，关于相当于本实施方式中的第2孔型K2的第1成形孔型中的轧制造形，发现存在以下说明的问题，对用于消除该问题的技术进行了专心研究。

另外，以往制造的帽型钢板桩产品例如是有效宽度900mm×有效高度300mm这样的被称为所谓25H产品的尺寸以下的产品。相对于此，本发明人旨在作为大型帽型钢板桩产品的超过有效宽度900mm×有效高度300mm的尺寸的产品的制造。在制造这样的尺寸的产品时，以下说明的问题极为显著，作为要解决的问题是重要的。

第一，伴随着产品的大型化，最终产品的高度扩大，因此第2孔型K2(第1成形孔型)的轧制高度扩大。即，在第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形中，对原材料B的下压高度H扩大，原材料B的弯曲变形量变大。

第二，伴随着产品的大型化，最终产品的宽度扩大，因此第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形中的弯曲变形的力矩臂L扩大。因此，轧制造形时的变形成为弯曲变形相对于剪切变形占优势的变形。

图8是表示第2孔型K2(第1成形孔型)的对原材料B的下压高度H和弯曲变形力矩臂L的概略说明图。图8所示的下压高度H表示在第2孔型K2(第1成形孔型)中在进行使原材料B的形状成为大致帽形截面形状的轧制造形的情况下压下的量，存在最终帽型钢板桩产品的高度越高则该下压高度H也越扩大的倾向。

另外，图8所示的弯曲变形力矩臂L是指，在第2孔型K2(第1成形孔型)中，在将原材料B的截面形状从矩形截面形状成形为大致帽形截面形状时，为了形成翼缘相当部分而进行弯曲变形时的力矩臂，存在最终帽型钢板桩产品的宽度越大则该弯曲变形力矩臂L也越扩大的倾向。

图9是表示第2孔型K2(第1成形孔型)的原材料B的压下的情形的概略说明图，将压下的情形阶段性地图示为图9的(a)～(c)。另外，原材料B的截面以单点划线图示，在图10的(a)～(c)中图示其局部放大图(图9中的虚线部)。如图9所示，第2孔型K2(第1成形孔型)的轧制造形主要能够分为三个阶段来表示。如图9的(a)～(b)所示，在第1阶段中，在仅上孔型辊30a的最大直径的周面接触的状态下进行成形，该第1阶段是原材料的与翼缘对应的部分B1的厚度压下开始前的阶段。在该第1阶段中，不进行原材料B的厚度压下，即，仅进行将原材料B弯折的成形。

如图9的(b)所示，作为第2阶段，表示在上述第1阶段结束之后，从开始原材料的与翼缘对应的部分B1的厚度压下到开始原材料的与臂对应的部分B2和原材料的与腹板对应的部分B3的厚度压下前的阶段。在该第2阶段中，在与臂对应的部分B2的压下之前，仅开始原材料的与翼缘对应的部分B1的厚度压下。

如图9的(c)所示，第3阶段表示在上述第2阶段结束之后，进行原材料B整体(B1～B3)的厚度压下(全面压下)的阶段。

在分为上述的第1阶段～第3阶段进行的轧制造形中，在第1阶段中，不对原材料B进行厚度压下，而仅进行弯折的成形，此时，成为上孔型辊30a的周面与原材料B的中央部附近(与腹板对应的部分B3)接触而上孔型辊30a的周面不与原材料B的其他上表面部分接触的结构。即，在第1阶段中，在原材料B整体非约束的状态下进行成形，其中央部附近的上表面被上孔型辊30a朝向下方按压，因此从原材料的与臂对应的部分B2朝向与翼缘对应的部分B1、与腹板对应的部分B3发生拉入现象。由此，原材料的与臂对应的部分B2的材料量减少，看到该部位B2处的材料量不足的现象。由此，如图9的(b)所示，在第2孔型K2(第1成形孔型)的两端部附近产生空隙部121、122。这样的空隙部121、122在图9的(c)所示的第3阶段中也残留，可知对后续的轧制造形造成不良影响。

图11的(a)是通过FEM分析将以多道次进行第2孔型K2(第1成形孔型)中的原材料B的轧制造形的情况下的原材料B的上表面总宽度t1和最大总宽度t2的变化数值化而得到的图表。另外，图11的(b)是“上表面总宽度”、“最大总宽度”、“腹板隙”的说明图。另外，图11的(a)所示的图表是使用截面尺寸为1930mm×300mm的板坯原材料按照以下所示的表1中记载的道次规程进行第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形的情况下的图表。在此，如图11的(b)所示，轧制造形时的原材料B的“上表面总宽度t1”定义为与上孔型辊30a接触时确定的总宽度的值，“最大总宽度t2”定义为与下孔型辊30b接触时确定的总宽度的值。

[表1]

道次	腹板隙
		1	584
2	509
		3	434
4	359
		5	336
6	314
		7	291
8	269
		9	246
10	224
		11	201
12	179
		13	161
14	144
		15	128
16	111

作为前提，可以说上表面总宽度t1与最大总宽度t2的数值没有差异而始终一致是理想的变形状态。然而，如图11的(a)所示，随着第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形道次的进行，特别是上表面总宽度t1较大程度地发生变动，例如在最终道次(表1中的第16道次)中，在距端部约50mm左右的范围内发生厚度不足。这是因为，如以上参照图9和图10所述，伴随着轧制造形(成形)，与臂对应的部分B2的材料量减少，而导致材料量不足。

另外，在表1所示的道次规程中，特别是在开始与翼缘对应的部分B1的厚度压下之前的道次(第1道次～第4道次)中，变动幅度(减少幅度)较大。这是因为，在第1道次～第4道次中，是不进行原材料B的厚度压下，且除了剪切变形之外还发生弯曲变形的阶段。

另一方面，在表1所示的道次规程的第8道次以后，由于原材料的与臂对应的部分B2的厚度压下，而发生宽度扩大，上表面总宽度t1转为增加，但在最终道次中也未完全消除材料量不足的情况下第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形结束。

(用于消除问题的轧边及其作用效果)

以上如参照图9～图11说明的那样，在制造大型的帽型钢板桩产品时，在第2孔型K2(第1成形孔型)的轧制造形中，发生与臂对应的部分B2的材料量不足，其结果为，有可能产生伴随着产品臂部的材料量不足而引起的产品形状缺陷。

因此，本发明人进行专心研究，获得了如下见解：使用宽度比第2孔型K2(第1成形孔型)的孔型宽度宽的矩形截面原材料(板坯)，在作为第2孔型K2(第1成形孔型)的前阶段的轧边孔型(本实施方式中的第1孔型K1)中进行了预定条件下的轧制造形之后，在第2孔型K2(第1成形孔型)中对轧边造形后的狗骨头形状的原材料B进行轧制造形，从而能够消除与臂对应的部分B2的材料量不足。以下参照附图等对本见解进行说明。

另外，本说明书中的“狗骨头形状”是指，与矩形截面相比，变形为宽度方向两侧端部的厚度比宽度方向中央部厚的形状的状态，是指发生了所谓的双鼓变形的矩形截面原材料。

图12是在轧边孔型中对宽度比第2孔型K2(第1成形孔型)的宽度宽的原材料B进行轧边而进行宽度方向端部(图中的上下两端部)的增厚的情况的概略图。图12的(a)图示出发生了所谓的双鼓变形的狗骨头形状的被轧制材料(原材料B)的截面，图12的(b)将其局部截面放大。具体而言，如图所示，对于板坯厚度为T1且宽度比第2孔型K2(第1成形孔型)的宽度宽的原材料B，使用孔型底面的宽度(孔型底宽)T3比板坯厚度T1大的(即，T1<T3)约束孔型作为轧边孔型。另外，在该轧边孔型中，通过实施使原材料B的宽度方向端部的最大厚度成为T2的轧边，能够抑制第2孔型K2(第1成形孔型)处的与臂对应的部分B2的材料量不足。在此，如图12的(b)所示，轧边后的原材料B的最大厚度T2成为比板坯厚度T1、孔型底宽T3这两者都大的值(T1<T3<T2)。

另外，当在原材料B的宽度方向(图12中的上下方向)上将比板坯厚度T1增厚的范围定义为Wa时，通过轧边来抑制第2孔型K2(第1成形孔型)处的与臂对应的部分B2的材料量不足，另一方面，防止由于材料量过多而导致金属从孔型的溢出(所谓的“飞边”)，从这样的观点出发，上述范围Wa优选设为对应于第2孔型K2(第1成形孔型)处的原材料的与臂对应的部分B2的宽度Wb(在图13中图示)的局部或全部的范围。即，优选满足Wa≤Wb的关系。这是因为，如以上参照图9和图10所述，在将第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形分为三个阶段来考虑的情况下，可知在第1阶段中，从原材料的与臂对应的部分B2朝向与翼缘对应的部分B1、与腹板对应的部分B3发生拉入现象，可知特别在该第1阶段中，原材料的与臂对应的部分B2的材料量减少，发生该部位B2处的材料量不足的现象。

另外，在测量或者限定上述T1、T2、T3的值、Wa、Wb的范围的情况下，在第1孔型K1、第2孔型K2的孔型周面的具有预定曲率的各角部，以在该角部的两侧部分引出假想线时的交点为基准进行尺寸的测量、限定即可。例如如图12的(b)所示，在限定轧边孔型的孔型底宽T3的情况、测量增厚的范围Wa的情况下，以该轧边孔型的侧面与底面的延长假想线的交点即P1作为基准即可。

在此，在对板坯厚度为T1且宽度比第2孔型K2(第1成形孔型)的宽度宽的原材料B实施使宽度方向端部的最大厚度成为T2(>T1)的轧边的情况下，优选的是T2和T1具有预定的关系性。期望的是，该T2和T1的适当的关系性基于参照图15后面进行说明的原材料B的上表面总宽度t1和最大总宽度t2的变化适当地确定。

图13是将本发明的轧边时实施了原材料宽度方向端部的增厚的情况下的第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形时截面与以往的保持为矩形截面的原材料的第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形时截面进行比较的概略说明图，图13的(a)是应用本发明时的截面，图13的(b)是以往时的截面。另外，该图13是原材料的与翼缘对应的部分B1的厚度压下开始时的截面，图13的(a)和(b)图示了辊隙相同的状态，为了便于说明，仅将截面的局部放大。

如图13的(b)所示，在以往的第2孔型K2(第1成形孔型)的轧制造形中，在开始与翼缘对应的部分B1的压下的阶段，尚未开始与臂对应的部分B2的压下。另一方面，如图13的(a)所示，在应用本发明时的第2孔型K2(第1成形孔型)的轧制造形中，在与开始与翼缘对应的部分B1的压下的阶段几乎相同的时刻，开始与臂对应的部分B2的压下，在以后的变形中，通过臂厚压下使上表面总宽度t1转为增加。

图14是将第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形完成时的被轧制材料截面形状进行比较的概略图，剖面线部分表示应用本发明时的截面，在由虚线包围的部位示出的实线表示在以往截面中材料量不足的部分，特别是将被轧制材料的与臂对应的部分B2附近放大地进行图示。如图14所示可知，应用本发明，在轧边时实施了原材料宽度方向端部的增厚之后，进行第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形，从而抑制、消除与臂对应的部分B2的材料量不足(参照图14的虚线包围部)。

另外，图15是通过FEM分析将在对宽度比第2孔型K2(第1成形孔型)的宽度宽的板坯进行轧边并实施了原材料宽度方向端部的增厚之后以多道次进行了第2孔型K2(第1成形孔型)中的原材料B的轧制造形的情况下的原材料B的上表面总宽度t1与最大总宽度t2的变化数值化而得到的图表。另外，在图15中图示了在对宽度比第2孔型K2(第1成形孔型)的宽度宽100mm的板坯(即，2030mm×300mm原材料)进行轧边之后进行第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形的情况和在对宽度比第2孔型K2(第1成形孔型)的宽度宽50mm的板坯(即，1980mm×300mm原材料)进行轧边之后进行第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形的情况的图表，作为参考还一并图示了不应用本发明(以往方法)的情况的图表(与图11的图表相同)。另外，轧制造形的道次规程是上述表1中记载的道次规程。

如图15所示，在扩大所使用的板坯的宽度并通过基于轧边的鼓胀使与臂对应的部分增厚之后进行第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形的情况下，由于与臂对应的部分增厚，从而在前面道次(例如第1道次～第5道次)中，成为促进金属向翼缘侧的拉入的变形，但如以上参照图13等所述，由于与臂对应的部分的压下开始提前，因此可以读取后续道次(例如第6道次以后)中的上表面总宽度t1的上升(恢复)显著的倾向。可知，特别是在对宽度比第2孔型K2(第1成形孔型)的宽度宽100mm的板坯进行轧边之后进行第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形的情况下，在最终道次中上升至与最大总宽度t2的值一致的值，从而实现材料量不足的恢复。

在图15中记载了以全16道次进行轧制造形的规程(参照表1)，其最终道次(第16道次)中的理想的变形状态是上表面总宽度t1与最大总宽度t2一致的变形(参照图14的剖面线部分)。

在板坯宽度过大而轧边时的压下量过量的情况下，有可能如图16这样发生金属从孔型溢出的所谓的“飞边”，从而导致产品瑕疵的缺陷(参照图16中的虚线部)。在使用了图15所示的宽度比第2孔型K2(第1成形孔型)的宽度宽100mm的板坯的条件下，在最终道次中成为最大总宽度t2<上表面总宽度t1，因此材料量过量。另一方面，在使用了宽度比图15所示的第2孔型K2(第1成形孔型)的宽度宽50mm的板坯的条件下，在最终道次中成为最大总宽度t2>上表面总宽度t1，材料量不足。根据这样的研究结果可知，用于实现理想的变形状态的适当板坯的尺寸条件为宽度比第2孔型K2(第1成形孔型)的宽度宽超过50mm且小于100mm的条件。

另外，第2孔型K2(第1成形孔型)的宽度基于最终的帽型钢板桩产品的产品尺寸(特别是产品宽度)计算即可，例如可以设定为产品宽度加上接合部的厚度量和接合部的弯曲量而得到的宽度长度。

以上，如参照图12～图16说明的那样，通过采用在对宽度比第2孔型K2(第1成形孔型)的宽度宽的板坯进行轧边而实施原材料宽度方向端部的增厚之后进行第2孔型K2(第1成形孔型)中的原材料B的轧制造形的方法，从而消除了以下问题：在制造大型的帽型钢板桩产品时，在第2孔型K2(第1成形孔型)中的轧制造形中，产生与臂对应的部分B2的材料量不足，其结果产生伴随着产品臂部的材料量不足而引起的产品形状缺陷。即，能够稳定地制造良好形状的帽型钢板桩产品。

在该情况下，优选的是，在轧边中实施原材料宽度方向端部的增厚时，使其增厚的范围Wa小于第2孔型K2(第1成形孔型)中的原材料的与臂对应的部分B2的宽度Wb。可知通过满足Wa≤Wb的关系，能够充分消除产品臂部的材料量不足。

以上说明了本发明的实施方式的一例，但本发明不限于图示的方式。应当理解，对于本领域技术人员而言明确的是，在权利要求书所记载的思想范畴内能够想到各种变更例或者修改例，这些当然也属于本发明的保护范围。

在上述实施方式中，作为刻设于轧机的孔型的结构，列举了在粗轧机11刻设有第1孔型K1～第3孔型K3且在中间轧机12刻设有第4孔型K4和第5孔型K5并在精轧机14刻设有第6孔型K6的结构，但本发明中的各轧机处的孔型的刻设能够任意地确定。

产业上的可利用性

本发明能够应用于由矩形截面原材料制造帽型钢板桩的制造方法。

附图标记说明

3…腹板对应部；4、5…翼缘对应部；6、7…臂对应部；8、9…接合部对应部；11…粗轧机；12…中间轧机；14…精轧机；32、42…(第2孔型的)腹板相对部；34、35、44、45…(第2孔型的)翼缘相对部；37、38、47、48…(第2孔型的)臂相对部；A…被轧制材料；B…原材料；K1～K6…第1孔型～第6孔型；S(S1～S3)…轧制生产线。

Claims (3)

1.一种帽型钢板桩的制造方法，其是将矩形截面原材料压下来制造帽型钢板桩的制造方法，其特征在于，

该制造方法包括：

轧边，在该轧边中，对所述矩形截面原材料沿宽度方向进行压下；以及

第1成形轧制，在该第1成形轧制中，进行使该轧边后的被轧制材料的截面成为大致帽形截面形状的压下，

在所述轧边中，使用具有比所述矩形截面原材料的厚度T1大的孔型底宽T3的约束孔型即轧边孔型，进行使被轧制材料的宽度方向端部增厚而成为狗骨头形状的压下。

2.根据权利要求1所述的帽型钢板桩的制造方法，其特征在于，

在所述轧边中，将在所述矩形截面原材料的宽度方向上增厚的范围Wa设为对应于所述第1成形轧制中的被轧制材料的与臂对应的部分的宽度Wb的局部或全部的范围。

3.根据权利要求2所述的帽型钢板桩的制造方法，其特征在于，

在所述轧边中，在所述矩形截面原材料的宽度方向上增厚的范围Wa由厚度比所述轧边孔型的孔型底宽T3厚的部分限定，

在所述矩形截面原材料的宽度方向上增厚的范围Wa和所述第1成形轧制中的被轧制材料的与臂对应的部分的宽度Wb的关系满足Wa≤Wb。

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