CN115210008A - 帽形钢板桩的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种帽形钢板桩的制造方法，其在利用热轧对被轧制件进行了粗轧、中间轧制以及精轧之后进行弯曲成形，其中，被轧制件包括腹板对应部、翼缘对应部、臂对应部以及接合部对应部，在所述腹板对应部与所述翼缘对应部的连接部位和所述翼缘对应部与所述臂对应部的连接部位形成有作为加工部位的角部，在由单机架单孔型构成的一个或多个中间轧机中，利用设置于上下孔型辊的孔型以比预定的目标产品高度低的高度并以多道次轧制对热状态的被轧制件进行所述中间轧制，所述弯曲成形在热状态下进行，并且在所述加工部位是相变点以上的温度的状态下进行，使被轧制件成形为预定的目标高度和目标宽度。

Description

帽形钢板桩的制造方法

技术领域

(关联申请的相互参照)

本申请基于2020年3月10日在日本提出申请的日本特愿2020-041331号主张优先权，并将该日本特愿2020-041331号的内容引用于此。

本发明涉及一种帽形钢板桩的制造方法。

背景技术

作为帽形钢板桩的制造方法，利用热轧方法轧制为成为产品的钢板桩的方法成为主流，在专利文献1、专利文献2中公开了使用通常的孔型轧制法的帽形钢板桩等的制造方法。通过以往这样的公知文献所公开的制造工序来制造帽形钢板桩等。以下，基于这些公知文献并参照附图来对现有技术进行说明。

帽形钢板桩等的造形通常采用所谓孔型轧制法。图1是表示以往的通常的帽形钢板桩的制造工序的概略说明图。作为帽形钢板桩的制造工序，如图1所示，首先，利用加热炉将例如矩形件加热为预定的温度，之后利用具有构成孔型的双重辊对的粗轧机制造粗制件。然后，利用具有均构成孔型的双重辊对的中间轧机由该粗制件形成中间件，之后利用具有构成孔型的双重辊对的精轧机获得具有接合部的产品。

另外，图2的(a)～(f)是表示在以往的帽形钢板桩的制造中利用粗轧机进行的工序以后的造形过程的说明图。在此，图2的(a)～(c)表示利用粗轧机的工序，图2的(d)、(e)表示利用中间轧机的工序，图2的(f)表示利用精轧机的工序。在上述专利文献1中主要记载有中间件的轧制法，在上述专利文献2中记载有对中间件的接合部实施弯曲加工而对产品的接合部进行弯曲整形的方法。

作为矩形件，通常使用大钢坯或板坯。在将矩形件形成为粗制件的工序中，在配置有2个～3个孔型的粗轧机中，利用所配置的孔型对矩形件依次轧制，从而形成粗制件。接着，在配置有共计4个～5个孔型的中间轧机中，利用所配置的孔型对粗制件依次轧制，从而形成中间件。在此，如图2所示左接合部与右接合部是不对称形状(点对称)，高度差较大，因此，如图2的(e)所示使左臂部和右臂部相对于水平方向倾斜，从而使左接合部的高度与右接合部的高度对齐，使截面的惯性主轴线与压下方向(图2的上下方向)一致，从而抑制了轧制的出口侧的弯曲。

此外，在接合部底根部的周围，对接合部进行弯曲加工而整形，从而形成接合部。这样造形出图2的(f)所示的产品。在以上参照图1和图2进行了说明的以往的帽形钢板桩的造形方法中，在由矩形件对产品进行造形时，使用7个～10个左右的数量的孔型，合计需要30道次左右的加工。

另外，专利文献3所公开的这样的现有技术也是公知的：针对通过如上所述的方法造形出的产品，利用由具有支承辊等的辊轧成形装置(参照图3)进行的冷加工来制造具有不同高度或宽度的截面形状的帽形钢板桩。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4464865号公报

专利文献2：日本特开2007-237276号公报

专利文献3：日本特开2003-230916号公报

发明内容

发明要解决的问题

如参照上述专利文献1～3可知的那样，作为帽形钢板桩的制造方法，已知有图1～图3所示的工序。在此，在现有技术的造形方法中，为了削减制造成本，需要提高制造效率、成品率。另外，作为提高制造效率、成品率的手段，考虑例如使孔型数减少。通过孔型数的减少，能抑制随着孔型间的被轧制件(矩形件、中间件等)的交接而产生的时间损失和由该期间的散热导致的被轧制件的温度降低。即，能谋求制造效率的提高，进而通过抑制被轧制件的温度降低，能谋求轧制伸长长度的延长，能使被轧制件前后端部的轧制缺陷部的切除比率减少，提高成品率。

另一方面，使孔型数减少意味着每一个孔型的压下量、各孔型处的拉伸增加。但是，由于构成孔型的双重辊对的强度存在极限、用于驱动双重辊对的轧机的输出受到制约等，因此难以以单道次(孔型中的半往复)对被轧制件赋予较大的压下量、进行拉伸。因此需要利用一个孔型进行两道次以上的多道次可逆式轧制(以下也称为孔型多道次轧制)而获得所期望的拉伸(通常为1.8以上)。

通常，帽形钢板桩等型钢在宽度方向上具有板厚分布，为了利用设于双重辊对的孔型轧制这样的型钢，利用各孔型仅进行单道次轧制是基本原则，以往除了使用粗轧机的轧制(以下称为粗轧)和使用中间轧机的轧制(以下称为中间轧制)的初期之外，不进行孔型多道次轧制。其原因在于，由于进行孔型多道次轧制，导致引起金属(被轧制件)未充满孔型(以下称为壁厚减薄)、金属从孔型溢出(以下称为飞边)、被轧制件的弯曲。在帽形钢板桩的情况下，这些成为图20的(a)所示的扭曲、图20的(b)所示的翼缘部的起伏那样的上下方向的弯曲而显现。此外，在粗轧、中间轧制的初期能进行一定程度的孔型多道次轧制的理由在于，被轧制件的板厚比较大，因此刚度较高，不易产生扭曲、起伏、弯曲，即使产生壁厚减薄、飞边，只要是比较轻度，也能利用后续孔型的轧制消除。

在帽形钢板桩中，翼缘部由腹板部和臂部夹着两侧，其伸长和扩宽受到抑制而在翼缘部不产生飞边，但取而代之容易产生压缩应力，若该压缩应力超过压曲极限应力，则压曲而产生起伏(以下称为翼缘波)。与此相反，当在翼缘部产生壁厚减薄的情况下，翼缘部的表面与辊分离，辊无法约束翼缘部，而引起扭曲。

即，在使用多个孔型(caliber)对帽形钢板桩进行多次轧制的情况(多道次轧制)下，存在其翼缘部和腹板部的压下不均等地进行的问题。如图4所示，帽形钢板桩的腹板部为水平形状，在该状态下被从上下方向反复压下。因此，在腹板部和翼缘部在辊隙方向上被以相同的压下量压下的情况下，就实际的拉伸而言，翼缘部的拉伸(tf+ΔF)/tf比腹板部的拉伸(tw+ΔW)/tw小。因而，在同一孔型(caliber)中使辊隙变小地在多道次期间使腹板部和翼缘部以相同的拉伸压下是不可能的，若勉强地进行多道次轧制，则产生轧制波，或截面内的线长大幅度变化，因此难以稳定地进行轧制。

另外，特别是在上述专利文献3中，进行热轧的轧制机架和进行基于辊轧成形的冷加工的机架离线(off-line)地构成，不连续地进行作为产品的钢板桩的制造，因此，在其生产效率方面存在提高的余地。具体而言，在基于辊轧成形的冷加工中，钢材温度较低，因此加工时的回弹变大，需要在冷状态下对钢材赋予较大的应变。另外，若加工时的温度较低，则担心韧性降低等材质的劣化。图21是关于冷加工中的弯曲成形的形状变化的说明图，是表示在对在长度方向上没有整体宽度变动的原材料(钢材)进行了专利文献3所公开的那样的冷状态下的弯曲成形之后的原材料的长度方向的整体宽度变动的图表。如图21所示，在冷状态下的弯曲成形中，特别是长度方向端部的成形效果比稳定部的成形效果小，容易产生弯曲不足，而使整体宽度变宽。因此，有可能需要再加工、切除，担心成品率、生产率的降低。

因此，鉴于上述这样的问题，本发明的目的在于提供如下的钢板桩的制造方法：在中间轧制～精轧中，利用在一个轧制机架仅设置有一个孔型(caliber)的轧制机架以比所期望的钢板桩产品的高度低的高度进行轧制，之后在线(on-line)进行弯曲成形，从而获得期望高度的钢板桩产品，该钢板桩的制造方法能够实现生产效率的提高、轧制时间的缩短以及成本削减。

本发明的目的还在于提供如下的钢板桩的制造方法：在钢板桩的制造的中间轧制中，能实现轧制中的翼缘波的防止、扭曲的防止，稳定地进行孔型多道次轧制。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，根据本发明，提供一种帽形钢板桩的制造方法，其在利用热轧对被轧制件进行了粗轧、中间轧制以及精轧之后进行弯曲成形，其特征在于，被轧制件包括腹板对应部、翼缘对应部、臂对应部以及接合部对应部，在所述腹板对应部与所述翼缘对应部的连接部位和所述翼缘对应部与所述臂对应部的连接部位形成有作为加工部位的角部，在由单机架单孔型构成的一个或多个中间轧机中，利用设置于上下孔型辊的孔型以比预定的目标产品高度低的高度并以多道次轧制对热状态的被轧制件进行所述中间轧制，所述弯曲成形在热状态下进行，并且在所述加工部位是相变点以上的温度的状态下进行，使被轧制件成形为预定的目标高度和目标宽度。

发明的效果

根据本发明，在中间轧制～精轧中，利用仅设置有单机架单孔型(caliber)的轧制机架以比所期望的钢板桩产品的高度低的高度进行轧制，之后在线进行弯曲成形，从而获得所期望的高度的钢板桩产品，实现生产效率的提高、轧制时间的缩短以及成本削减。另外，在钢板桩的制造的中间轧制中，能实现轧制中的翼缘波的防止、扭曲的防止，稳定地进行孔型多道次轧制。

附图说明

图1是表示通常的帽形钢板桩的制造工序的概略说明图。

图2是表示在以往的帽形钢板桩的制造中利用粗轧机进行的工序以后的造形过程的说明图。

图3是利用由辊轧成形装置进行的冷加工制造具有不同的高度或宽度的截面形状的帽形钢板桩的现有技术的说明图。

图4是关于帽形钢板桩中的翼缘压下量ΔF与腹板压下量ΔW的关联性的说明图。

图5是本发明的实施方式的轧制生产线的概略说明图。

图6是弯曲成形机的概略侧剖视图。

图7是弯曲成形机的概略主视图。

图8是表示第1机架的孔型形状的概略的放大主视图。

图9是表示第2机架的孔型形状的概略的放大主视图。

图10是表示弯曲成形时的“辊隙-被轧制件厚度”与“载荷”之间的关系的图表。

图11是表示弯曲成形时的“辊隙-被轧制件厚度”与“腹板翼缘间角度”之间的关系的图表。

图12是表示弯曲成形时的尺寸关系的概略说明图。

图13是关于在第1机架和第2机架中进行弯曲成形的被轧制件的形状变化的说明图，图13的(a)表示第1机架处的加工前的概略剖视图，图13的(b)表示第1机架处的加工时的概略剖视图，图13的(c)表示第2机架处的加工时的概略剖视图。

图14是关于弯曲成形机中的精加工件的接触部位的说明图。

图15是关于弯曲成形机中的接触部位的说明图。

图16是设置于第2中间轧机的孔型的结构的一例的概略说明图。

图17是在中间轧制中所使用的孔型的其他形状的概略说明图。

图18是使孔型的辊隙变动的情况的概略说明图。

图19是与实施例3有关的说明图。

图20是表示在帽形钢板桩的孔型多道次轧制以不恰当的条件进行的情况下所产生的情形的说明图，图20的(a)是扭曲的情形的说明图，图20的(b)是翼缘波的情形的说明图。

图21是关于冷加工中的弯曲成形的形状变化的说明图。

图22是关于与孔型辊的接触状态的说明图。

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。此外，在本说明书和附图中，对于具有实质上相同的功能结构的构成要素标注相同的附图标记，从而省略重复说明。此外，在本实施方式中对制造帽形钢板桩来作为钢板桩产品的情况进行说明。

(轧制生产线的构成)

图5是关于制造本发明的实施方式的帽形钢板桩的轧制生产线L(图中单点划线)和装备于轧制生产线L的轧机等的说明图。此外，在图5中，轧制生产线L的轧制行进方向是由箭头表示的方向，被轧制件向该方向流动，在生产线上的各轧机、弯曲成形机中进行轧制、弯曲成形，从而造形出产品。另外，在图5中，对于在同一轧机中使被轧制件多次往复的轧制方法(所谓的多道次轧制)，也以单点划线记载。

如图5所示，在轧制生产线L上从上游按照顺序依次配置有粗轧机10、第1中间轧机13、第2中间轧机16、精轧机19和弯曲成形机20。另外，在第1中间轧机13的上游侧以与第1中间轧机13相邻的方式配置有轧边机14，在第2中间轧机16的下游侧以与第2中间轧机16相邻的方式配置有轧边机17。

在轧制生产线L中，在未图示的加热炉中加热后的矩形件(被轧制件)在粗轧机10～精轧机19中依次被热轧，进而利用弯曲成形机20进行热成形，成为最终产品。此外，以下为了说明，也将由粗轧机10轧制后的被轧制件称为粗制件，将由第1中间轧机13～第2中间轧机16轧制后的被轧制件称为中间件，将由精轧机19轧制后的被轧制件称为精加工件19a。即，利用弯曲成形机20对精加工件19a进行成形(截面变更)而成的制品成为最终产品(即帽形钢板桩产品)。

在此，配置于轧制生产线L的粗轧机10、第1中间轧机13、第2中间轧机16、精轧机19、附带配置的轧边机14、17是以往在钢板桩的制造中所使用的通常的设备，因此在本实施方式中省略关于其详细的装置结构等的说明。

(弯曲成形机的结构)

接下来参照附图对弯曲成形机20的详细结构进行说明。图6是弯曲成形机20的概略侧剖视图，图7是弯曲成形机20的概略主视图。图6、图7所图示的弯曲成形机20用于对在精轧机19中精轧后的精加工件19a进行弯曲加工(弯曲成形)。此外，在图7中图示了以下说明的弯曲成形机20所具备的第1机架22的概略主视图。在此，在本实施方式中例示弯曲成形机20由两个成形机架(以下说明的成形机架22、23)构成的情况而说明，但弯曲成形机20也可以由单机架或者任意的多个机架构成。

如图6所示，本实施方式的弯曲成形机20具备相邻地串联配置的两个成形机架22、23(以下也称为上游侧的第1机架22、下游侧的第2机架23)。另外，如图7所示，在各机架22、23分别设置有由上孔型辊和下孔型辊构成的成形用孔型(后面说明的孔型45、55)，其孔型形状在第1机架22和第2机架23成为不同的形状。

在此对第1机架22和第2机架23的辊结构和孔型形状进行说明。图8是表示第1机架22的孔型形状的概略的放大主视图，图9是表示第2机架23的孔型形状的概略的放大主视图。此外，在图8中以单点划线图示了处于利用弯曲成形机20进行成形之前的状态的精加工件19a的截面形状，在图9中以单点划线图示了处于在第2机架23中进行成形之前的状态的精加工件19a’的截面形状。另外，以下例示以上开式(使后面说明的腹板对应部位于下方，使臂对应部位于上方)姿态对大致帽形形状的被轧制件进行弯曲成形的情况而说明。

如图7和图8所示，在第1机架22以支承于壳体44的方式设置有上孔型辊40和下孔型辊41，由上孔型辊40和下孔型辊41构成孔型45。该孔型45的从与翼缘对应的部分到与接合部对应的部分的形状成为即将成为帽形钢板桩产品之前的形状(即大致帽形钢板桩产品形状)。孔型45用于使与精加工件19a的翼缘对应的部分(即翼缘对应部)和与精加工件19a的腹板对应的部分(即腹板对应部)所成的角度、以及上述翼缘对应部和与精加工件19a的臂对应的部分(即臂对应部)所成的角度分别变化，将精加工件19a的高度和宽度弯曲加工成预定的形状(即与产品近似的截面形状)。特别是在制造帽形钢板桩的情况下，采用如下的方法：在粗轧机10～精轧机19中以将高度抑制得较低的形状进行被轧制件(粗制件～精加工件19a)的轧制，在弯曲成形机20中以将被轧制件的高度提高到所期望的产品高度的方式进行弯曲加工。由此能够制造大型尺寸的帽形钢板桩产品。

另外，如图9所示，在第2机架23以支承于壳体54的方式设置有上孔型辊50和下孔型辊51，由上孔型辊50和下孔型辊51构成孔型55。该孔型55成为接近所期望的产品形状的形状，用于使由弯曲成形机20的第1机架22成形的与翼缘对应的部分(即翼缘对应部)和与精加工件19a的腹板对应的部分(即腹板对应部)所成的角度、以及上述翼缘对应部和与臂对应的部分(即臂对应部)所成的角度分别变化，将翼缘形状、臂形状和接合部形状成形为预定的形状(即产品的形状)。即，在该第2机架23中，进行使在第1机架22处的成形中相对于产品形状不充分的翼缘对应部的倾斜角度变形到与产品形状相应的角度的成形。

(弯曲成形时的辊隙)

在此，弯曲成形时的上述孔型45和孔型55中的辊隙(上孔型辊40与下孔型辊41的辊隙和上孔型辊50与下孔型辊51的辊隙)构成为比精加工件19a的翼缘对应部和腹板对应部的厚度大。即，在弯曲成形机20中，未进行精加工件19a的板厚压下，第1机架22和第2机架23的各孔型辊和精加工件19a成为仅在后面说明的一部分预定部位接触而进行弯曲成形的结构。

另外，也可以如后面说明的那样，在弯曲成形时，第1机架22和第2机架23的各孔型辊和精加工件19a在一部分预定部位除了接触之外还进行压下。本说明书中的“接触”是指，在弯曲成形机20中，仅精加工件19a的特定部位的上表面和下表面中的一者与孔型辊的周面抵接的状态。相对于此，“压下”是指，在弯曲成形机20中，精加工件19a的特定部位的上表面和下表面这两者与孔型辊抵接并且以减薄厚度的方式施加力的状态。

例如优选的是，与腹板对应部和翼缘对应部相对的部分的上述辊隙比精加工件19a的翼缘对应部和腹板对应部的厚度大0.5mm～3mm左右。此外也可以是，在上述孔型45和孔型55的与精加工件19a的臂对应部相关的部位处，该辊隙以在整个截面区域中比该臂对应部的厚度大的方式构成。在上述辊隙的允许范围比0.5mm小的情况下，由于精加工件19a的板厚的变动，存在减小厚度而使弯曲成形机20的负载增大的可能性，在上述辊隙的允许范围比3mm大的情况下，存在无法使翼缘对应部的倾斜角度成形为目标角度的可能性。

在此，本申请的发明人对与腹板对应部和翼缘对应部相对的部分的辊隙的允许范围、成形机负载特性(载荷和扭矩的变化)以及成形性(弯曲角度的精度)进行了更详细的研究。图10是表示精加工件19a弯曲成形时的“辊隙-材料厚度(即辊隙的允许值)”与施加于弯曲成形机20的“载荷和扭矩”之间的关系的图表。另外，图11是表示精加工件19a弯曲成形时的“辊隙-材料厚度(即辊隙的允许值)”与弯曲成形后的“腹板翼缘间角度”之间的关系的图表。

此外，图10、图11的图表表示利用第1机架22对尺寸条件为宽度1400mm、腹板厚度14.7mm、翼缘厚度11.4mm、翼缘角度40°(腹板-翼缘间角度140°)的大致帽形钢板桩形状的精轧后的精加工件19a以翼缘角度56°(腹板-翼缘间角度124°)为目标进行了弯曲成形的情况。图12是表示第1机架22处的弯曲成形时的尺寸关系的概略说明图。此处的研究将图12所示的腹板对应部、翼缘对应部、臂对应部的各部位处的辊隙T1、T2、T3与各部位处的精加工件19a的厚度t1、t2、t3之差即“T1-t1”、“T2-t2”、“T3-t3”的值设为辊隙的允许值，进行了研究。

如图10所示，在弯曲成形时，在辊隙的允许值是0.5mm以上时，载荷和扭矩的变化平缓，而在辊隙的允许值小于0.5mm特别是小于0.2mm的情况下，载荷和扭矩的增加率增大，0mm以下(即厚度减小)时的增大化显著。根据该结果可知：为了将弯曲成形机20的成形负载(载荷和扭矩)抑制得较低，考虑实际的厚度变动，优选将辊隙的允许值设为0.5mm以上。

另外，如图11所示，只要在弯曲成形时辊隙的允许值是0.5mm～3mm，就能够以所期望的目标角度(即，作为目标的腹板-翼缘间角度的124°±1°左右)进行大致弯曲成形，而在辊隙的允许值超过3mm的情况下，存在如下倾向：由孔型辊进行的压入减小，弯曲变弱而使腹板-翼缘角度比目标值大。因此存在弯曲成形后需要在精整工序中对翼缘角度进行较大程度的矫正的情况。即，特别是在最终机架中，辊隙的允许值的上限优选设为3mm。

(弯曲成形中的形状变化)

接下来对上述的机架22、23中的被轧制件的成形进行说明。图13是关于在第1机架22和第2机架23中进行弯曲成形的被轧制件(精加工件19a)的形状变化的说明图，图13的(a)表示第1机架22处的加工前的概略剖视图，图13的(b)表示第1机架22处的加工时的概略剖视图，图13的(c)表示第2机架23处的加工时的概略剖视图。如图13的(a)所示，精加工件19a是大致帽形形状，包括：大致水平的腹板对应部60；翼缘对应部62、63，其利用比产品形状的角度大的预定角度(在图中表示为角度α)的角部70与腹板对应部60的两端连结；臂对应部65、66，其借助角部71与各翼缘对应部62、63的不同于与腹板对应部连结的连结侧的端部连结；以及接合部对应部68、69，其形成于臂对应部65、66的顶端。另外，精加工件19a利用精轧机19中的轧制使厚度成为大致产品的厚度，接合部对应部68、69的形状也成为大致产品接合部形状。

在此，也可以以角部70(以下也称为腹板-翼缘角部70)的板厚比产品板厚厚的方式进行尺寸设计。腹板-翼缘角部70的板厚能够根据在粗轧机10、第1中间轧机13、第2中间轧机16、精轧机19等(参照图1)中进行的热轧时的轧制条件、轧制设计而轧制成所期望的板厚。

同样地，也可以以角部71(以下也称为翼缘-臂角部71)的板厚比产品板厚厚的方式进行尺寸设计。翼缘-臂角部71的板厚能够根据在粗轧机10、第1中间轧机13、第2中间轧机16、精轧机19等(参照图1)中进行的热轧时的轧制条件、轧制设计而轧制成所期望的板厚。

该图13的(a)所示的精加工件19a在第1机架22的孔型45中以腹板对应部60与翼缘对应部62、63所成的角度α减小的(成为图13的(b)所示的角度α₁)方式弯曲成形，如图13的(b)所示成为接近所期望的产品高度的高度。即，在第1机架22中进行使精加工件19a的高度升高的弯曲加工。

接下来，如图13的(c)所示，在第2机架23的孔型55中将精加工件19a弯曲成形为大致产品形状。

(弯曲成形中的接触部位)

另外，图14是关于弯曲成形机20中的精加工件19a的接触部位的说明图，图14的(a)～(d)分别表示接触部位的一例。此外，在图14中以粗线图示接触部位。在第1机架22的孔型45和第2机架23的孔型55中，各孔型辊与精加工件19a仅在一部分预定部位处接触，不进行板厚的减小。例如，如图14的(a)所示，孔型辊与精加工件19a的具体的接触部位是腹板对应部60与翼缘对应部62、63之间的分界的角部内侧70a、70b和翼缘对应部62、63与臂对应部65、66之间的分界的角部内侧71a、71b。在此，“接触”是指至少材料与孔型辊接触即可，也可以是还施加按压材料的力的状态。

如图14的(a)所记载的那样，作为接触部位的70a、70b是腹板对应部60与翼缘对应部62、63之间的分界的角部70的内侧。另一方面，作为接触部位的71a和71b是翼缘对应部62、63与臂对应部65、66之间的分界的角部71的内侧。在作为接触部位的71a和71b处，分别在与70a和70b处的反作用力平衡的方向上产生反作用力。

在此，使图14的(b)所示的腹板对应部60的下表面(外表面)中央部60a和与该腹板对应部60的下表面(外表面)中央部60a相对的孔型辊接触，从而能高效地进行翼缘对应部62、63与腹板对应部60所成的角的弯曲。其原因在于，在弯曲成形时，腹板对应部60要向图中的下方向翘曲，因此，通过使下孔型辊与从腹板对应部60的两侧(角部70)分离的下表面中央部60a接触，能够有效地对腹板对应部60的两端赋予弯矩。

另外，至少在作为最终机架的第2机架23中，为了使臂对应部65、66大致水平，臂对应部65、66的上表面(外表面)65a、66a成为接触部位。此外期望的是，通过如前述那样适当地设定辊隙的允许值，如图14的(c)所示，在第1机架22的孔型45和第2机架23的孔型55中，使精加工件19a的翼缘对应部62、63的内侧上方部分62a、63a与上孔型辊40、50接触，并且使翼缘对应部62、63的外侧下方部分62b、63b与下孔型辊41、51接触。通过使该图14的(c)所示的部位接触，能使角部70、71产生基于孔型辊形状的三点弯曲，从而进行高精度的弯曲成形。

另外，也可以如图14的(d)所示，除了使在上述图14的(a)～(c)中进行了说明的部位之外，还使接合部对应部68、69的上表面(外表面)68a、69a与上孔型辊40、50接触。通过使该图14的(d)所示的部位接触，能进行使接合部对应部68、69也成为大致水平的成形，从而进行更高精度的弯曲成形。

在此，参照图22进一步详细地说明图14的(d)所示的弯曲成形中的精加工件19a与孔型辊的接触状态。在图22中以虚线包围孔型辊的与图14的(d)的精加工件19a的接触部位对应的接触部分来表示。在上孔型辊和下孔型辊的同精加工件19a的腹板对应部60与翼缘对应部62、63之间的分界的角部相对的角部90(90a～90d)、上孔型辊和下孔型辊的同翼缘对应部62、63与臂对应部65、66之间的分界的角部相对的角部94(94a～94d)通常形成有圆角(曲率部分)。使上孔型辊40(或者50)的同精加工件19a的腹板对应部60与翼缘对应部62、63之间的分界的角部内侧70a、70b相对的角部90a、90c与该角部内侧70a、70b接触。此时，腹板对应部60与翼缘对应部62、63之间的分界的角部外侧同下孔型辊41(或者51)的与该分界的角部外侧相对的角部90b、90d未接触。下孔型辊41(或者51)在与精加工件19a的腹板对应部60的下表面(外侧)中央部60a相对的部分和与翼缘对应部62、63的外侧下方部分62b、63b相对的部分接触。

另外，使下孔型辊41(或者51)的同精加工件19a的翼缘对应部62、63与臂对应部65、66之间的分界的角部内侧71a、71b相对的角部94b、94d与该分界的角部内侧71a、71b接触。此时，翼缘对应部62、63与臂对应部65、66之间的分界的角部外侧同上孔型辊40(或者50)的与该分界的角部外侧相对的角部94a、94c未接触。上孔型辊在与精加工件19a的臂对应部65、66的上表面(外表面)65a、66a相对的部分和与翼缘对应部62、63的内侧上方部分62a、63a相对的部分接触。另外，接合部对应部68、69的上表面(外表面)68a、69a在上孔型辊40、50的与该上表面(外表面)68a、69a相对的部分接触。在此说明了对应于图14的(d)的与上下孔型辊的接触状态，但对于图14的(a)～(c)也是，只要同样地使与精加工件19a的接触部位相对的孔型辊和该精加工件19a的接触部位接触即可。

此外，参照图14的(a)～(d)对相对于弯曲成形中的精加工件19a的优选的接触部位进行了说明，但如图14和图22所示，在弯曲成形中要接触的各个部位不成为压下精加工件19a的板厚的位置结构。具体而言，不成为利用上下孔型辊双方从两侧按压(即压下)精加工件19a的特定部位的结构，上下孔型辊的辊隙也以比精加工件19a的板厚大的方式构成，因此不进行板厚的压下。如果不压下腹板对应部60、翼缘对应部62、63，则无需不必要地提升压下反作用力。

另外，虽然在图14和图22中对使各孔型辊的一部分部位与各角部70、71接触的结构的一例进行了图示说明，但本发明中的各孔型辊的接触部位不限于此。即，也可以除了以上参照图14和图22说明的接触部位之外，还设有另外的接触部位。

图15是关于弯曲成形机20中的精加工件19a的接触部位的说明图，图15的(a)～(d)表示接触部位的其他例子。在此，对于与图14相同的接触部位标注相同的附图标记，省略其说明。如图15所示，也可以是，作为接触部位，除了图14所示的接触部位之外，还设有腹板对应部60与翼缘对应部62、63之间的分界的角部70的外侧70c、70d(以下也称为腹板-翼缘角部外侧70c、70d)和翼缘对应部62、63与臂对应部65、66之间的分界的角部71的外侧71c、71d(以下也称为翼缘-臂角部外侧71c、71d)。

即，在将各孔型辊与精加工件19a的接触部位设为图15所示的部位的情况下，成为精加工件19a的腹板-翼缘角部70和翼缘-臂角部71与上下孔型辊双方接触并从两侧压下的位置结构。

如上所述，也可以是，在作为弯曲成形的上游侧工序的热轧(粗轧、中间轧制、精轧等)中，在以使腹板-翼缘角部70和翼缘-臂角部71的板厚比产品板厚厚的方式进行了轧制之后，向弯曲成形机20输送。另外，与精加工件19a的腹板-翼缘角部70和翼缘-臂角部71相对的部分的上下孔型辊的辊隙也可以以成为产品板厚的方式设定。在成为这样的尺寸结构时，精加工件19a的处于板厚比产品板厚厚的状态的腹板-翼缘角部70和翼缘-臂角部71在弯曲成形机20中由上下孔型辊双方压下，并且对精加工件19a的材料整体进行弯曲成形。

这样，虽然在精加工件19a的弯曲成形时原则上不进行压下，但也可以仅对预定的一部分部位(参照图15)进行压下。若对精加工件19a进行压下，则被压下的区域的板厚方向整体发生塑性变形。由于由压下产生的塑性变形，使得由弯曲引起的板厚内的应力分布整体上靠近压缩侧移动，作用于角部的弯矩减小。因此，在板厚方向整体发生塑性变形的范围内，弯曲成形后的回弹变得非常小。

即，如图15所示，若一边压下腹板-翼缘角部70和翼缘-臂角部71一边进行弯曲成形，则与不压下腹板-翼缘角部70和翼缘-臂角部71的情况相比，虽然成形负载增加，但能够抑制弯曲成形中的精加工件19a的角部70、71的厚度方向内侧的压缩应力的增大，同时减小外侧的拉伸应力，能够减少成形后的回弹从而减小精加工件19a的长度方向的尺寸形状的变动。由此，能够不受产品形状(角度)的制约地以最佳的形状进行轧制，提高生产率、成品率。另外，能够不受轧机的辊径的制约地以低成本制造尺寸精度优异的大截面的产品。进而，与冷加工的情况相比，能够使设备较小，能够谋求尺寸形状、材质的稳定化。

此外，在图15所示的结构的弯曲成形中，若腹板-翼缘角部70和翼缘-臂角部71的压下率超过20％，则无法取得截面内各部的拉伸平衡，形状有可能走样。因此，弯曲成形中的压下率优选是20％以下，进一步优选是2％～10％。只要压下2％，腹板-翼缘角部70和翼缘-臂角部71的板厚方向整体就成为塑性区域，能使弯曲成形后的回弹减少。不过，为了能够满足这样的压下率的条件，需要在轧制工序中预先调整被轧制件的腹板-翼缘角部70和翼缘-臂角部71的板厚。

另外，在弯曲成形机20由多个机架构成的情况下，也可以利用全部的机架进行角部70、71的压下，但只要至少在最终机架(在本实施方式中是第2机架23)中进行角部70、71的压下，就能够享有使成形后的回弹减少的效果。

(作用效果)

根据以上参照图14、图15进行了说明的结构，通过设为弯曲成形机20的各上下孔型辊的辊隙比精加工件19a的翼缘对应部和腹板对应部的厚度大的结构，即使当在例如轧制工序(粗轧～精轧)中由于上下孔型辊的轴向的偏离而使被轧制件的左右翼缘对应部的厚度产生了差的情况下，也能够避免仅对单侧的翼缘对应部一边伴随着厚度减小一边进行弯曲成形而使材料通行变得不稳定的事态。

进而，弯曲成形如上所述地在热状态下实施。优选的是，精轧机19与弯曲成形机20串列地配置，连续地在热状态下进行精轧和弯曲成形，从而使被轧制件的温度降低减少。在此，热状态下的精轧和弯曲成形是指被轧制件的相变完成之前的温度下的轧制和成形。通过在这样的条件下进行弯曲成形，与以往的在冷状态下进行的弯曲成形相比，能够使施加于弯曲成形机20的成形负载、伴随弯曲成形而产生的伸长和韧性的降低等材质劣化、残余应力减少。

这样，如图13所示地进行弯曲加工，来制造作为产品的帽形钢板桩。在弯曲成形机20中，利用孔型辊对精加工件19a进行成形，利用孔型辊形状在角部产生三点弯曲的力矩，使该角部进一步弯曲而接近产品形状。此时，各孔型辊仅在图14或者图15所示的精加工件19a的预定部位处接触。此外，虽然参照图13的(b)和图13的(c)说明了在各孔型45、55中进行的成形，但这些弯曲加工是对一张材料(精加工件19a)连续地进行，通常一张材料以同时通过了第1机架22和第2机架23双方的状态(即串列状态)进行成形。

在本实施方式的钢板桩的制造方法中，设为使用如上所述地构成的弯曲成形机20进行弯曲成形的结构，无需使用大型且复杂的机构的轧机、多台数的轧机，就能够高效地制造帽形钢板桩产品。此外，也能没有问题地应用于制造大型的帽形钢板桩产品的情况。

另外，在本实施方式中通过在精轧机19之后直接连结弯曲成形机20，在热状态下进行弯曲成形。由此，能够将被轧制件向弯曲成形机20进入的进入温度维持得较高，因此，在弯曲成形时无需进行被轧制件的再加热，能够连续地进行轧制和弯曲成形。根据热状态下的弯曲成形，与冷状态下的弯曲成形相比，弯曲反作用力较小，回弹也较小，弯曲的级数也较少。

以上对本发明的实施方式的一例进行了说明，但本发明并不限定于图示的方式。只要是本领域技术人员，在权利要求书所记载的思想的范畴内能想到各种变更例或修改例是显而易见的，能够理解这些当然也属于本发明的保护范围。

(中间轧制所使用的孔型的形状)

例如在上述的实施方式中对弯曲成形机20中的弯曲加工进行了说明，但在制造帽形钢板桩时，对于除弯曲成形机20以外的轧机，在其孔型形状等方面也存在改良的余地。以下对中间轧制所使用的孔型的优选形状进行说明。

根据本申请的发明人的研究，在中间轧制工序中，即使在保持腹板对应部60的拉伸与翼缘对应部62、63的拉伸的平衡地进行了轧制的情况下，上下孔型辊的上下辊径根据部位而不同，因此被轧制件(特别是翼缘对应部62、63)与辊的相对滑动速度根据部位而不同。在翼缘对应部62、63中，在上下的辊径之差较大的部位，被轧制件的伸长被上下辊的圆周速度差抑制，另一方面，在上下辊的直径相等的与节线对应的位置(以下记载为“中立线”)，容易发生伸长，因此在辊缝出口的中立线附近的翼缘容易沿长度方向产生压缩应力，在压缩应力超过压曲极限的情况下，在翼缘对应部62、63产生被称为所谓的翼缘波的形状缺陷。

特别是在制造翼缘宽度/翼缘厚度的比率较大的帽形钢板桩这样的大型钢板桩时，中立线附近的翼缘的伸长易于相对于腹板的伸长相对地变大，长度方向的压缩应力从辊缝内作用于翼缘对应部62、63的中央部。另外，压曲极限应力也降低，因此其结果为，容易显著地产生翼缘波。

在利用同一孔型进行单道次的轧制的情况下，根据与上一个孔型的形状之间的关系设计考虑了翼缘拉伸、腹板拉伸的形状的孔型，从而能够抑制翼缘波。然而明确的是，在利用同一孔型进行两道次以上的轧制的情况下，在第2道次以后的轧制中，腹板对应部、翼缘对应部以及臂对应部各自的拉伸由该孔型的形状限定，因此，即使如以往那样设计孔型的形状，也无法抑制可逆式轧制中途的翼缘波的产生。根据研究的结果明确了以下内容：例如在进行可逆式轧制的情况下，在翼缘对应部62、63中，在每次轧制时，材料集中于这些翼缘对应部62、63的中央部(中立线附近)，容易产生翼缘厚度复原这一现象。若产生厚度的复原，则导致下一道次中的翼缘拉伸增大，进而容易产生翼缘波，不是优选的。

另外，若比较第1中间轧机13和第2中间轧机16，则后序的轧机将被轧制件(特别是翼缘对应部62、63)轧制得更薄，因此上述的翼缘波的产生这一形状缺陷容易变得显著。另外，更接近精轧的工序若产生形状缺陷，则容易直接导致产品形状缺陷。即，出于产品尺寸精度、轧制的稳定性的观点考虑，特别是解决后序的轧机中的上述问题点变得重要。

鉴于这样的问题点，本申请的发明人对设置于中间轧机的孔型的形状进行深入研究，结果创造了满足不会产生上述被称为翼缘波的形状缺陷的预定条件的孔型形状。以下参照附图对设为不会产生翼缘波的结构的中间轧机的孔型的详细形状进行说明。此外，以下列举例如与第2中间轧机16中的特别是翼缘对应部63相关的轧制造形为例而进行图示说明，但作为对象的孔型是对被轧制件整体进行厚度减小的孔型，并不限定于第2中间轧机16的孔型。

图16是设置于第2中间轧机16的孔型80的结构的一例的概略说明图，在图16的(a)中表示概略整体图，在图16的(b)中表示与翼缘对应部63相对的部位附近(图16的(a)中的由虚线包围的部分)的放大图。在此，图16的(b)表示孔型80中的轧制后的情形，以单点划线图示轧制后的被轧制件。

如图16所示，孔型80由上孔型辊85和下孔型辊88构成。利用由这些上孔型辊85和下孔型辊88构成的孔型80中的孔型轧制对被轧制件整体进行厚度减小(即中间轧制)。此外，此处的轧制利用例如同一孔型80中的可逆式轧制进行。

另外，在图16所示的孔型80中，与被轧制件的翼缘对应部63相对的相对部分100从靠近腹板的那一侧起依次包括倾斜不同的多个翼缘相对部分100a、100b、100c。关于这些翼缘相对部分100a、100b、100c，在本说明书中，也存在将翼缘相对部分100b限定并称呼为“第1翼缘相对部分”、将配置于该第1翼缘相对部分的两侧的翼缘相对部分100a、100c限定并称呼为“第2翼缘相对部分”、“第3翼缘相对部分”的情况。另外，也存在将翼缘对应部6的由位于中央的翼缘相对部分100b进行轧制造形的部位限定并称呼为“第1翼缘部”，将翼缘对应部6的配置于该第1翼缘部的两侧的各部位(由翼缘相对部分100a、100c进行轧制造形的部位)限定并称呼为“第2翼缘部”、“第3翼缘部”的情况。

此外，如图16的(a)所示，与被轧制件的翼缘对应部62相对的部分101也同样地由翼缘相对部分101a、101b、101c构成。

翼缘相对部分100a、100b、100c相对于水平线的倾斜角度分别是θf2、θf1、θf3，θf1成为比θf2和θf3大的角度。另外，θf2和θf3也可以是相等的角度。在翼缘相对部分100a、100b、100c中的上孔型辊85与下孔型辊88的间隔tf2、tf1、tf3(也称为辊隙)分别恒定(上孔型辊85与下孔型辊88的翼缘相对部分100a、100b、100c平行)的情况下，上孔型辊85与下孔型辊88各自的角度θf2、θf1、θf3相等。另一方面，在翼缘相对部分100a、100b、100c与水平线所成的角度在上孔型辊85和下孔型辊88不同的情况下，角度θf2、θf1、θf3设为上孔型辊85和下孔型辊88的翼缘相对部分与水平线所成的角度的平均值即可。另外，这些倾斜角度θf2、θf1、θf3即使由上下孔型辊的辊隙中的中心线S与水平线所成的角度限定，也是实质上相同的。

另外，翼缘相对部分100b在高度方向上跨中立线O的位置处构成，翼缘相对部分100a位于比该翼缘相对部分100b靠近腹板侧的位置，翼缘相对部分100c位于比该翼缘相对部分100b靠近臂(接合部)侧的位置。即，成为翼缘相对部分100b位于跨中立线O的位置且翼缘相对部分100a、100c位于该翼缘相对部分100b的两侧的结构。

在此，在以轧制前的厚度与轧制后(一道次后)的厚度之比定义每一道次的拉伸，以孔型80中的板厚方向的辊隙代表厚度，将孔型80中的可逆式轧制过程中的一道次的铅垂方向的辊隙压下量设为Δg的情况下，翼缘相对部分100b、100a、100c的每一道次的拉伸λf1、λf2、λf3由以下的式子(1)～(3)表示。

λf1＝tf’1/tf1＝(tf1+Δg·cosθf1)/tf1···(1)

λf2＝tf’2/tf2＝(tf2+Δg·cosθf2)/tf2···(2)

λf3＝tf’3/tf3＝(tf3+Δg·cosθf3)/tf3···(3)

此外，tf’1、tf’2、tf’3是与在孔型80中分别对应于翼缘相对部分100b、100a、100c的翼缘对应部63的轧制前的厚度对应的辊隙。另外，tf1、tf2、tf3是与在孔型80中分别由翼缘相对部分100b、100a、100c轧制后的翼缘对应部63的厚度对应的辊隙。

即，基于tf1、tf2、tf3的关系，将θf1设为比θf2和θf3大的角度，从而在该孔型80处的轧制中满足以下的式子(4)、(5)。

λf1＜λf2···(4)

λf1＜λf3···(5)

在此，上述式(1)～(3)用于表示每轧制单道次的拉伸，对于将以多道次进行的可逆式轧制中的拉伸合计的情况，与式(1)～(3)同样的关联性也成立。因而，在孔型80中，通过将θf1设为比θf2和θf3大的角度，不仅对于每一道次的拉伸的情况，而且对于将可逆式轧制时的多道次的拉伸合计的情况，也满足上述式子(4)、(5)。

在该孔型80中进行了轧制造形的被轧制件成为在翼缘对应部62、63具有多个倾斜角度的弯曲形状。该形状利用比设置于中间轧机的孔型80靠后序的孔型例如设置于精轧机19(精轧工序)的孔型等而成为所期望的平坦的翼缘形状(帽形钢板桩产品的翼缘形状)。在这样的翼缘平坦化中，不进行可逆式轧制。此外，在翼缘部的弯曲恢复后，有时在弯曲部的分界部分发现由于与其他部分之间的氧化皮的附着状态等的不同而导致的沿着长度方向的条纹状的痕迹，但这样的痕迹不会使翼缘部的强度等降低，对作为钢板桩的质量没有影响。

根据这样的孔型80的结构，通过增大角度θf1，使容易产生压缩应力的中立线O附近的翼缘拉伸相对于翼缘相对部分为直线状的孔型(以下也记载为以往孔型)相对地降低，并且使该翼缘拉伸相对于远离中立线O的位置的翼缘拉伸相对地降低，从而实现抑制翼缘波产生的效果。另一方面，通过减小角度θf2、θf3，抑制翼缘高度的增加，维持翼缘对应部6的截面的拉伸。例如对于作为翼缘波抑制条件确定的角度θf1，考虑利用由后序孔型进行的轧制造形成所期望的平坦的翼缘形状时的尺寸的偏差抑制，将孔型80的与翼缘相对部分(100a、100b、100c)对应的中心线S的线长设为与以往孔型的翼缘相对部分的中心线的线长相同，以不使接合部的水平方向的位置发生变化的方式设计角度θf2、θf3即可。即，若在孔型80中进行可逆式轧制，则虽然翼缘拉伸在翼缘相对部分100b中比以往孔型降低，但翼缘拉伸在翼缘相对部分100a、100c中比以往孔型增加，因此，作为翼缘整体能够维持与以往孔型同样的翼缘截面拉伸。此外，将孔型80的与翼缘相对部分(100a、100b、100c)对应的中心线S的线长设为与以往孔型的翼缘相对部分的中心线的线长相同并不意味着完全相同，而是指只要在误差的范围(例如相对于翼缘相对部分的中心线的线长而言小于±1％)内相同即可。

在此，为了抑制中立线O附近的翼缘相对部分100b(以下也称为急剧倾斜部100b)处的翼缘波，优选的是以该急剧倾斜部100b处的翼缘的拉伸λf1与腹板对应部60的拉伸λw之间的关系满足以下的式子(6)的方式设定角度θf1。

λf1≤λw···(6)

另外，作为更详细的条件，期望的是将每一道次的λf1/λw设为0.967≤λf1/λw≤1.000的范围内。

翼缘的拉伸很大程度地受到腹板的拉伸的影响，因此以与腹板的拉伸之间的关系表现中立线O附近的翼缘对应部的拉伸。在帽形钢板桩的情况下，认为臂对应部65、66的拉伸和腹板对应部60的拉伸实质上相等，因此实质上能够以与腹板拉伸的关系表示中立线O附近的翼缘对应部的拉伸。可逆式轧制过程中的单道次的腹板的拉伸λw由以下的式子(7)表示。

λw＝tw’/tw＝(tw+Δg·cosθw)/tw···(7)

此处，tw’是与孔型80处的腹板对应部60的轧制前的厚度对应的辊隙。另外，tw是与由孔型80轧制后的腹板对应部60的厚度对应的辊隙。另外，θw是与腹板对应部60对应的辊隙的相对于水平线的倾斜角度。

另外，在翼缘宽度方向上厚度恒定的帽形钢板桩的情况下，在即将进行精轧之前的孔型80中，将孔型形状设计为，除伴随着辊磨损等的误差之外，翼缘相对部分100a、100b、100c的各厚度在最终道次恒定，但由于翼缘相对部分100b的倾斜角度θf1与翼缘相对部分100a、100c的倾斜角度θf2、θf3不同，因此在孔型80的中途道次中，各厚度并不恒定。因此，也可以根据各翼缘相对部分的厚度和拉伸以及腹板对应部的拉伸的关系，考虑翼缘波最容易产生的道次中的拉伸比λf1/λw、λf2/λw、λf3/λw，来确定各翼缘相对部分的倾斜角度和宽度。

如以上说明的那样，通过增大急剧倾斜部100b的倾斜角度θf1，能够降低中立线O附近的翼缘拉伸，减小在该部分产生的压缩应力。

如以上参照图16说明的那样，将进行中间轧制的孔型80的孔型形状设为具有倾斜角度不同的多个翼缘相对部分100a、100b、100c的形状，并将这些翼缘相对部分100a、100b、100c的倾斜角度设定为如上述式子(1)～(6)所示的优选条件，从而能够在利用该孔型80的轧制造形中减小在翼缘对应部63的中立线O附近产生的压缩应力，抑制翼缘波的产生。而且，还能够减少在可逆式轧制中材料集中于翼缘对应部63的中立线附近而产生的翼缘厚度的复原，从而进一步抑制翼缘波的产生。

另一方面，与在中立线O附近产生的翼缘的拉伸(即，翼缘相对部分100b处的翼缘的拉伸)相比，在翼缘相对部分100a和100c处产生的翼缘的拉伸相对地增加，在此处产生的压缩应力也增大，但除了自中立线O分离之外，由于容易产生向腹板对应部60、臂对应部66的金属流动，因此压缩应力不会变得过大。另外，在翼缘对应部63，与翼缘相对部分100a和100c对应的部位与腹板对应部60、臂对应部66连接，不易产生压曲，从这点出发，不易在这些部位产生翼缘波。

这样，通过将孔型80的孔型形状设为具有倾斜角度不同的多个翼缘相对部分100a、100b、100c的形状，使得与利用以往孔型的轧制造形相比，能够抑制在被轧制件的翼缘对应部62、63的中立线O附近产生的翼缘波，实现产品尺寸精度、轧制的稳定性的提高。根据产品形状，在利用以往孔型的轧制中，有时翼缘对应部62、63的拉伸比腹板对应部60的拉伸大，无法保持平衡，无法抑制翼缘波。在该情况下，并非变更翼缘整体的倾斜角度，而是如图16所示，使急剧倾斜部100b的倾斜角度θf1比以往的孔型形状的翼缘倾斜角度大，并且比翼缘相对部分100a和100c的倾斜角度大，从而能够抑制轧制造形时的被轧制件的高度增加，有效地抑制翼缘波。

(中间轧制所使用的孔型的其他形状)

另外，在与被轧制件的翼缘对应部62、63相对的孔型部位(即，翼缘相对部分100)也可以是，相对于将(被轧制件的)臂侧的分界部和(被轧制件的)腹板侧的分界部连结的直线，在比中立线O附近的翼缘相对部分靠臂侧的位置，所述孔型部位为向翼缘内侧方向凸出的凸形状，在比中立线O附近的翼缘相对部分靠腹板侧的位置，所述孔型部位为向翼缘外侧方向凸出的凸形状。

具体而言，关于设有急剧倾斜部100b的这样的翼缘相对部分100的形状，不需要一定要将各翼缘相对部分100a～100c的形状以直线形状构成，只要翼缘相对部分100a、100b、100c的倾斜角度为如上述式子(4)～(6)所示的优选条件，则例如各翼缘相对部分100a～100c的一部分或者全部也可以由曲线构成。在该情况下，将急剧倾斜部100b定义为由与翼缘相对部分100a的交点和与翼缘相对部分100c的交点夹着的范围，急剧倾斜部100b构成为跨中立线O。

图17是中间轧制所使用的孔型的其他形状的概略说明图，是表示与翼缘对应部63相对的部位附近的一例的概略放大图。如图17所示，翼缘相对部分100a、100c由曲线形状构成。优选的是，进行可逆式轧制的工序包含形成腹板对应部60和臂对应部66的工序，其中腹板对应部60与包含至少一个第2翼缘部的翼缘部(也称为腹板侧翼缘部)连接，臂对应部66与包含至少一个第3翼缘部的翼缘部(也称为臂侧翼缘部)连接。在该情况下优选包括用于形成腹板对应部60的腹板相对部分100d和用于形成臂对应部66的臂相对部分100e。在此，孔型优选包括包含至少一个翼缘相对部分100a(第2翼缘相对部分)的腹板侧翼缘相对部分组和包含至少一个翼缘相对部分100c(第3翼缘相对部分)的臂侧翼缘相对部分组。在此，将腹板侧翼缘相对部分组与腹板相对部分100d的分界设为Pa，将臂侧翼缘相对部分组与臂相对部分100e的分界设为Pc。

在图17所示的一例中，相对于将臂侧的分界部Pc(与臂对应部66相对的臂相对部分100e与翼缘相对部分100c的分界)和腹板侧的分界部Pa(与腹板对应部60相对的腹板相对部分100d与翼缘相对部分100a的分界)连结的直线Q，翼缘相对部分100a为向翼缘外侧方向凸出的凸形状的曲线形状，翼缘相对部分100c为向翼缘内侧方向凸出的凸形状的曲线形状。另外，在本变形例中，急剧倾斜部100b作为直线形状进行了图示，但也可以将该急剧倾斜部100b设为曲线形状。

在如图17所示的翼缘相对部分100a、100c为曲线形状的情况下，该翼缘相对部分100a、100c的倾斜角度θf2、θf3根据翼缘相对部分100a、100c的高度方向中央部处的切线(图17中的Qa、Qc)相对于水平线的倾斜角度确定即可。在急剧倾斜部100b为曲线形状的情况下，基于角度成为最大的切线确定倾斜角度即可。在图17中以下孔型辊88说明了直线Q和切线Qa、Qc，但在上孔型辊85中也同样地确定即可。而且，在翼缘相对部分100a、100b、100c与水平线所成的角度在上孔型辊85和下孔型辊88中不同的情况下，θf2、θf1、θf3设为上孔型辊85与下孔型辊88的翼缘相对部分与水平线所成的角度的平均值即可。关于这样定义的各翼缘相对部分100a～100c的倾斜角度，通过设定为如上述式子(1)～(6)所示的优选条件，也获得同样的作用效果。

即，在此将孔型80的孔型形状作为具有倾斜角度不同的多个翼缘相对部分100a、100b、100c的形状进行说明，关于各部分100a、100b、100c的详细形状没有提及。翼缘对应部62、63的形状由多个直线或曲线、或者这两者的组合构成即可，各部分100a、100b、100c的形状能够与此相应地任意设计。在假设在翼缘对应部62、63构成曲线部分的情况下，该曲线部分的倾斜角度由其切线的角度定义即可。

(厚度不同的尺寸的单独制作)

上述实施方式中记载的轧制生产线L优选构成为也能够应对制造不同厚度的产品的情况。在该轧制生产线L的弯曲成形机20中，也与上述实施方式同样地不进行精加工件19a的板厚压下较佳。即，在进行轧制工序(粗轧～精轧)而使精加工件19a的厚度成为产品的厚度尺寸之后，利用弯曲成形机20在不对精加工件19a进行板厚压下的情况下将该精加工件19a成形为与产品的截面形状近似的截面形状。在该情况下，在弯曲成形机20中，调整孔型45和孔型55中的辊隙，以便应对精加工件19a的腹板对应部60和翼缘对应部62、63的厚度变化。

在此，例如图18所示，在孔型45中，将与腹板对应部60相对的部分45a(以下称为腹板部分45a)的辊隙设为tw，将与翼缘对应部62、63相对的部分45b(以下称为翼缘部分45b)的辊隙设为tf，进而将翼缘部分45b相对于腹板部分45a的角度(以下称为翼缘角度)设为θ。另外，若使孔型45的辊隙在铅垂方向上增大Δ，则如图18的虚线所示腹板部分45a的辊隙增大Δtw(＝Δ)，翼缘部分45b的辊隙增大Δtf(＝Δcоsθ)。

轧制工序的轧机(粗轧机10～精轧机19)中的孔型的翼缘角度与弯曲成形机20中的翼缘角度θ不同，因此，即使将轧机和弯曲成形机20的辊隙调整相同的量，这些轧机和弯曲成形机20中的翼缘部分45b的变化量Δtf也不同。具体而言，弯曲成形机20中的翼缘角度θ比精轧机19的翼缘角度大，因此弯曲成形机20中的变化量Δtf比精轧机19中的变化量Δtf小。这样一来，在弯曲成形机20中的翼缘部分45b处精加工件19a的板厚有可能减小。因此需要根据产品的厚度变化单独地设定轧机中的辊隙变化量和弯曲成形机20中的辊隙变化量。

即，轧机中的辊隙变化量设定为使精加工件19a的厚度成为产品的厚度尺寸。

另一方面，弯曲成形机20中的辊隙变化量设定为，在利用该弯曲成形机20成形精加工件19a时不对所设想的全部厚度的精加工件19a进行板厚压下。换言之，弯曲成形机20中的辊隙与精加工件19a的厚度变化对应地设定为比这些所设想的全部厚度大。具体而言，在将弯曲成形机20中的基准部位例如孔型45的腹板部分45a的辊隙设定为比该部位的产品的厚度大A以使在该腹板部分45a处不对精加工件19a进行板厚压下的情况(产品厚度+A)下，将该翼缘部分45b的辊隙设定为比该部位的产品的厚度大B(产品厚度+B)，以使在翼缘部分45b中也不对精加工件19a进行板厚压下。这些A和B分别比0大，优选是5mm以下，更优选是0.5mm～3mm。另外，形成孔型45的上孔型辊40和下孔型辊41以能够设定上述辊隙的方式设计。

此外，在上述说明中，翼缘部分45b的辊隙设定为产品的厚度+B，在孔型45的与臂对应部65、66相对的臂部分也同样地将辊隙设定为产品的厚度+C。C也与A、B同样地比0大，优选是5mm以下，更优选是0.5mm～3mm。在帽形钢板桩的情况下，产品的腹板对应部和臂对应部是水平的，因此A与C大致相同。另外，其他孔型55的辊隙也以与上述孔型45的辊隙同样的方法设定。

根据本方式，享有与上述实施方式同样的效果，同时通过使用弯曲成形机20的相同的上下孔型辊来调整辊隙，能够制造不同厚度的产品。因而能够使可制造的产品尺寸的自由度提高。

(其他)

例如，在上述的实施方式中对弯曲成形机20由第1机架22和第2机架23构成的情况进行了图示说明，但本发明不限于此。例如弯曲成形机20也可以是单机架，另外还可以由任意数量的多个机架构成。在弯曲成形机20由多个机架构成的情况下，能够在各机架中分担地进行弯曲成形，因此能使伴随弯曲成形而产生的接合部对应部68、69的形状变化较小。此外，机架数根据弯曲成形角度与设备投资的平衡恰当地决定，如果例如弯曲成形角度是20°～30°左右，则两台机架是优选的。

另外，在上述实施方式所记载的弯曲成形机20中优选的是，向被轧制件(精加工件19a)与各孔型辊的接触部分供给润滑油等，进行润滑。特别是，腹板对应部60的下表面和臂对应部65、66的上表面与孔型辊局部地接触，相对滑动速度较大。因此容易在弯曲成形后的产品的该区域产生划痕。因而，特别是腹板对应部60的下表面和臂对应部65、66的上表面与孔型辊的接触部分需要进行润滑。通过进行这样的润滑，能制造没有划痕的质量良好的产品。

另外，虽然在以上的实施方式及其变形例中例示以上开式(使臂对应部相对于腹板对应部位于上侧)姿态制造帽形钢板桩产品的情况而进行了说明，但本发明也能够应用于以相反的下开式(使臂对应部相对于腹板对应部位于下侧)的姿态制造的情况。在该情况下，认为只要将接合部的朝向和上下孔型辊相反配置即可。另外，虽然在上述实施方式及其变形例等的说明中列举制造帽形钢板桩作为最终产品的情况为例而进行了说明，但本发明不限于此，也能够应用在例如U形钢板桩等钢板桩产品的制造中。

实施例

(实施例1)

对以下情况进行了比较：利用本发明的钢板桩的制造方法，接着热精轧，利用由连续的两个机架构成的弯曲成形机进行20°的热弯曲成形，来制造帽形钢板桩的情况；作为现有技术，使用由平面辊构成的多个支承辊，利用冷加工进行弯曲成形，来制造帽形钢板桩的情况。

根据本发明的钢板桩的制造方法，在将弯曲成形后的被轧制件切断成产品长度之后，由于回弹而使翼缘与腹板所成的角度最大增加了约0.5°。另外，此时的产品长度方向的整体宽度差是约4.5mm。

另一方面，根据现有技术的钢板桩的制造方法，在将弯曲成形后的被轧制件切断成产品长度之后，由于回弹而使翼缘与腹板所成的角度最大增加了约2.2°。另外，此时的产品长度方向的整体宽度差是约25mm。

(实施例2)

作为本发明的实施例2，利用相同的弯曲成形辊制造腹板厚度15.0mm、翼缘厚度11.3mm、臂厚14.5mm的第1帽形钢板桩产品(表中的钢板桩1)和腹板厚度17.0mm、翼缘厚度12.8mm、臂厚16.5mm的第2帽形钢板桩产品(表中的钢板桩2)，因此，以以下的表1所示的尺寸条件分别共用精轧机和两机架的弯曲成形机的辊，仅调整辊隙，就进行热弯曲成形来制造。

[表1]

如表1所示，弯曲成形机的第1机架和第2机架中的任一者的辊隙都比精加工件的厚度(即精轧机的辊隙)大1.9mm～2.8mm地实施了弯曲成形。由此能够以与精轧相比非常低的成形负载通过成形辊隙调整来制造良好的产品。

(实施例3)

作为本发明的实施例3，对现有技术的使用两个孔型的中间轧制方法和本发明的以单孔型多道次进行的中间轧制方法中的、中间轧制后的被轧制件的精加工温度的不同进行了验证。以下的表2是表示现有方法和本发明方法的中间轧制中的轧制条件的表。另外，图19是涉及本实施例3的说明图，图19的(a)表示现有方法的孔型配置，图19的(b)表示本发明方法的孔型配置。

[表2]

	现有方法	本发明
			孔型数(中间造形)	两个孔型	单孔型
道次次数(中间造形)	四道次	四道次
			翼缘精加工温度	680℃	720℃

如图19的(a)、表2所示，在现有方法中分成并联地配置的两个孔型，各孔型各进行了两个道次的轧制。另一方面，如图19的(b)、表2所示，在本发明方法中将单孔型串联地配置，进行了多道次轧制。其结果得知：如表2所示，在现有方法中花费使钢材平移的时间，而在本发明方法中不需要钢材的平移，因此翼缘精加工温度高40℃。

此外，在应用本发明的情况下，辊主体长度缩短，因此具有辊耐载荷提高的效果。在帽形钢板桩制造中，特别是对于薄壁尺寸且道次较多的尺寸，能够扩大每一道次的压下量，因此能够期待较大的道次次数的削减效果。在该情况下，能使翼缘精加工温度大幅度提高至表2所示的翼缘精加工温度以上。

若中间轧制时的钢材(被轧制件)的精加工温度较高，则具有加工能量较少而能够高效地进行钢材的锯断的优点。另外，在进行在上述实施方式中已说明的弯曲成形时，能够使施加于弯曲成形机的成形负载、伴随着弯曲成形而产生的伸长和韧性的降低等材质劣化、残余应力减小。

产业上的可利用性

本发明能够应用于帽形钢板桩的制造方法。

附图标记说明

10、粗轧机；13、第1中间轧机；14、轧边机；16、第2中间轧机；17、轧边机；19、精轧机；19a、精加工件；20、弯曲成形机；22、第1机架；23、第2机架；40、上孔型辊；41、下孔型辊；44、壳体；45、孔型；50、上孔型辊；51、下孔型辊；54、壳体；55、孔型；60、腹板对应部；62、63、翼缘对应部；65、66、臂对应部；68、69、接合部对应部；70、角部；70a、70b、角部内侧；70c、70d、角部外侧；71、角部；71a、71b、角部内侧；71c、71d、角部外侧；80、(进行中间轧制的)孔型；100、相对部分；100a～100c、翼缘相对部分；101a～101c、翼缘相对部分；L、轧制生产线；O、中立线。

Claims (14)

1.一种帽形钢板桩的制造方法，其在利用热轧对被轧制件进行了粗轧、中间轧制以及精轧之后进行弯曲成形，其特征在于，

被轧制件包括腹板对应部、翼缘对应部、臂对应部以及接合部对应部，

在所述腹板对应部与所述翼缘对应部的连接部位和所述翼缘对应部与所述臂对应部的连接部位形成有作为加工部位的角部，

在由单机架单孔型构成的一个或多个中间轧机中，利用设置于上下孔型辊的孔型以比预定的目标产品高度低的高度并以多道次轧制对热状态的被轧制件进行所述中间轧制，

所述弯曲成形在热状态下进行，并且在所述加工部位是相变点以上的温度的状态下进行，使被轧制件成形为预定的目标高度和目标宽度。

2.根据权利要求1所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

所述中间轧制具备利用同一孔型对所述被轧制件进行可逆式轧制的工序，

所述进行可逆式轧制的工序包括形成跨中立线的第1翼缘部以及配置于该第1翼缘部的两侧的第2翼缘部和第3翼缘部的工序，

进行所述可逆式轧制的孔型具备用于形成所述第1翼缘部的第1翼缘相对部分、用于形成所述第2翼缘部的第2翼缘相对部分以及用于形成所述第3翼缘部的第3翼缘相对部分，

所述第1翼缘相对部分相对于水平面的倾斜角度比所述第2翼缘相对部分和所述第3翼缘相对部分相对于水平面的倾斜角度大。

3.根据权利要求2所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

所述进行可逆式轧制的工序包括形成所述腹板对应部和所述臂对应部的工序，

进行所述可逆式轧制的孔型具备用于形成所述腹板对应部的腹板相对部分和用于形成所述臂对应部的臂相对部分，

进行所述可逆式轧制的孔型具备：腹板侧翼缘相对部分组，其包括至少一个所述第2翼缘相对部分；以及臂侧翼缘相对部分组，其包括至少一个所述第3翼缘相对部分，

相对于连结所述腹板侧翼缘相对部分组与所述腹板相对部分之间的分界部和所述臂侧翼缘相对部分组与所述臂相对部分之间的分界部的直线，

所述第2翼缘相对部分呈向翼缘外侧方向凸起的凸形状，

所述第3翼缘相对部分呈向翼缘内侧方向凸起的凸形状。

4.根据权利要求2或3所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

在进行所述可逆式轧制的孔型中，进行所述第1翼缘部处的翼缘拉伸(λf1)比所述第2翼缘部处的翼缘拉伸(λf2)和所述第3翼缘部处的翼缘拉伸(λf3)小的轧制。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

所述弯曲成形使用上下孔型辊来进行，

在所述弯曲成形中，使用该上下孔型辊使该上下孔型辊的局部与所述角部的内侧接触，并将该角部弯曲。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

在所述弯曲成形中，以在与随着辊同作为所述腹板对应部与所述翼缘对应部的连接部的一角部接触而施加的力平衡的方向上，对作为所述翼缘对应部与所述臂对应部的连接部的另一角部施加力的方式使辊与角部接触，而进行成形。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

所述弯曲成形使用上下孔型辊来进行，

在所述弯曲成形中，在热状态下使用该上下孔型辊使该上下孔型辊的局部与所述角部的内侧接触，并将该角部弯曲，

在所述弯曲成形时，该上下孔型辊的与所述腹板对应部、所述翼缘对应部以及所述臂对应部相对的部分的辊隙分别比所述腹板对应部、所述翼缘对应部以及所述臂对应部的厚度大。

8.根据权利要求7所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

与所述腹板对应部和所述翼缘对应部的厚度的变化对应地，将进行所述弯曲成形的上下孔型辊的与所述腹板对应部和所述翼缘对应部相对的部分的辊隙分别设定为比各厚度大。

9.根据权利要求7或8所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

在所述热轧中，将所述被轧制件轧制为所述角部的板厚比产品板厚大，

在所述弯曲成形中，利用所述上下孔型辊将所述角部压下。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

在所述弯曲成形中润滑所述被轧制件与所述上下孔型辊之间的接触部分。

11.根据权利要求7～10中任一项所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

在所述弯曲成形中，使所述上下孔型辊与所述腹板对应部的外侧和所述臂对应部的外表面接触。

12.根据权利要求7～11中任一项所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

在所述弯曲成形中以使所述接合部对应部成为大致水平的方式使所述上下孔型辊与该接合部对应部的外表面接触。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

进行所述弯曲成形的弯曲成形机与进行所述精轧的精轧机是串列的。

14.根据权利要求1～13中任一项所述的帽形钢板桩的制造方法，其特征在于，

所述加工部位是所述腹板对应部与所述翼缘对应部的连接部位和所述翼缘对应部与所述臂对应部的连接部位，且是具有曲率的弯曲部。

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