JP2000351001A - Ｈ形鋼矢板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】「ウェブ波」や「ウェブ未充満」が生じること
を防止できる２重爪継手を有するＨ形鋼矢板の製造方法
を提供する。 【解決手段】フランジ先端中央部にＶ字状の溝を有する
Ｈ形の粗形鋼片を、ユニバーサル圧延機及びエッジャー
圧延機からなる粗ユニバーサル圧延機群で粗圧延する際
に、下記（ａ）式で表される形状係数Ｓの値が２．００
以上となる領域で、フランジ厚み圧下率とウェブ厚み圧
下率との比Ｎ及び前記Ｓの関数であるｆｎ１の値及びｆ
ｎ２の値がいずれも０未満を満足するようにする。 【数１】 ここで、Ｂ_i ＝（フランジ幅Ｂ）−（ウェブ中央部厚
み）、Ｈ_i ＝（ウェブ高さＨ）−２×（フランジ中央部
厚み）、Ａ_f＝（フランジ断面積）、Ａ_w＝（ウェブ断面
積）を表す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｈ形鋼矢板の製造
方法に関し、なかでも、Ｈ形鋼矢板のうち少なくとも一
方のフランジの片端が２重爪継手で他端が１重爪継手で
あるＨ形鋼矢板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大型護岸、岸壁、山留めなどの土木・建
築工事においては、連続壁を構成するために断面性能、
つまり、単位断面積当たりの曲げ剛性が高く、しかも止
水性と施工性に優れた矢板が必要とされている。このた
め、上記工事における矢板には、鋼管矢板やＨ形鋼矢板
が多く用いられている。

【０００３】鋼管矢板は鋼管に継手を溶接したものであ
り、Ｈ形鋼矢板は直線鋼矢板とＨ形鋼、又は直線鋼矢板
と鋼板を別々に製造しそれらを溶接して製造したものが
主に用いられている。したがって、前記したような鋼管
矢板やＨ形鋼矢板は、圧延工程だけで製造できるＵ型鋼
矢板に比べて製造コストが高い。

【０００４】一方、Ｈ形鋼矢板には圧延工程だけでＨ形
鋼のフランジ先端に嵌合継手部を造形したものもあり、
その製造技術が、例えば、特開昭５６−１０９１０２号
公報や特開昭５４−１１０６１号公報に開示されてい
る。

【０００５】特開昭５６−１０９１０２号公報には、対
称Ｈ形断面形状の粗材を粗ユニバーサル圧延機及び粗整
形圧延機により略対称形状を維持してＨ形粗形鋼片に粗
圧延し、次いで、仕上げユニバーサル圧延機等により前
記Ｈ形粗形鋼片の一方フランジに継手部を形成するとと
もに他方フランジに重ね合わせ部片を形成して整形する
『非対称Ｈ形鋼矢板の製造方法』が提案されている。

【０００６】又、特開昭５４−１１０６１号公報には、
粗Ｈ形鋼塊を製造した後、その粗Ｈ形鋼塊を粗ユニバー
サル圧延機と粗整形圧延機とによってＨ形粗形鋼片に粗
圧延し、次いで、前記Ｈ形粗形鋼片を中間ユニバーサル
圧延機と中間整形圧延機とにより中間圧延し、更に仕上
げユニバーサル圧延機により仕上げ圧延を行う『Ｈ形鋼
矢板の製造方法』が提案されている。

【０００７】しかし、これらの公報で提案された技術に
従って圧延しても、粗ユニバーサル圧延機群におけるユ
ニバーサル圧延機での圧延時に所謂「ウェブ波」や「ウ
ェブ未充満」が発生して所望の製品寸法を確保すること
が難しい場合があったり、更に、最終製品に嵌合継手と
しての所望形状を確実に付与できず、したがって、離脱
の問題が生ずる場合があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、粗ユ
ニバーサル圧延機群におけるユニバーサル圧延機での圧
延時に所謂「ウェブ波」や「ウェブ未充満」が生じるこ
とを防止できるＨ形鋼矢板の製造方法を提供することで
ある。本発明のもう１つの目的は、圧延工程だけで２重
爪継手の内側に所望形状の小突起を得て、継手に必要と
される離脱強度を確保することができるＨ形鋼矢板の製
造方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
（１）及び（２）に記載のＨ形鋼矢板の製造方法にあ
る。

【００１０】（１）フランジ先端中央部にＶ字状の溝を
有するＨ形の粗形鋼片を、ユニバーサル圧延機及びエッ
ジャー圧延機からなる粗ユニバーサル圧延機群で粗圧延
した後に仕上げユニバーサル圧延機で仕上げ圧延を行う
か、前記粗圧延の後に中間ユニバーサル圧延機群で中間
圧延し、更に、仕上げユニバーサル圧延機で仕上げ圧延
を行って、少なくとも一方のフランジの片端が２重爪継
手で他端が１重爪継手であるＨ形鋼矢板を製造する方法
であって、前記粗ユニバーサル圧延機群のユニバーサル
圧延機での圧延において、下記（ａ）式で表される形状
係数Ｓの値が２．００以上となる領域で、フランジ厚み
圧下率とウェブ厚み圧下率との比Ｎ及び前記形状係数Ｓ
に関し、それぞれ下記（ｂ）式及び（ｃ）式で表される
ｆｎ１の値及びｆｎ２の値がいずれも０未満を満足する
ことを特徴とするＨ形鋼矢板の製造方法。

【００１１】

【数１】

【００１２】

【数２】

【００１３】

【数３】

【００１４】ここで、２重爪継手とは長い外側継手と短
い小突起及びその間に凹部を有する継手を指し、１重爪
継手とは前記凹部に嵌合する凸状の継手を指す。フラン
ジ厚み圧下率とは、竪ロールと上下の水平ロールの側面
による継手部分を除くフランジの厚み圧下率を、又、ウ
ェブ厚み圧下率とは、上下の水平ロールによるウェブの
厚み圧下率を指し、いずれもフランジやウェブの「圧下
前の中央部厚みと圧下後の中央部厚みとの差」の「圧下
前の中央部厚み」に対する比をいう。但し、第１圧延パ
スにおいては、「圧下前のＨ形の粗形鋼片のフランジ最
先端厚み」を「圧下前のフランジ中央部厚み」と定義す
る。

【００１５】なお、（ａ）式におけるＢ_i、Ｈ_iはそれぞ
れ、Ｂ_i ＝（フランジ幅Ｂ）−（ウェブ中央部厚み）、
Ｈ_i＝（ウェブ高さＨ）−２×（フランジ中央部厚み）
を表し、Ａ_fはフランジ断面積を、又、Ａ_wはウェブ断面
積を表すものである。これらの関係を図１に示す。

【００１６】（２）粗ユニバーサル圧延機群のユニバー
サル圧延機による第１圧延パスのフランジ厚み圧下率を
０．０５以上とする上記（１）に記載のＨ形鋼矢板の製
造方法。

【００１７】本発明でいう「フランジ中央部厚み」と
は、前記定義に基づく「圧下前のＨ形の粗形鋼片のフラ
ンジ最先端厚み」を指す場合を除いて、図２に示すよう
に、竪ロールと上下の水平ロールの側面により圧下され
た継手部分を除くフランジの厚みをいう。

【００１８】「Ｈ形の粗形鋼片のフランジ最先端厚み」
とは、図３に示すように、粗ユニバーサル圧延機群で圧
延する前のＨ形の粗形鋼片のフランジ最先端部厚みをい
う。

【００１９】前記（ａ）式で表される形状係数Ｓは断面
形状の影響を表す係数で、一般に、圧延が進行するにつ
れてその値は増加して行く。

【００２０】以下、上記の（１）、（２）に記載のもの
をそれぞれ（１）の発明、（２）の発明という。又、フ
ランジやウェブの「中央部厚み」を単に「厚み」という
ことにする。

【００２１】ユニバーサル圧延機及びエッジャー圧延機
からなる粗ユニバーサル圧延機群で往復圧延する主目的
は、被圧延材の厚み圧下による延伸である。したがっ
て、上記の粗ユニバーサル圧延機群で往復圧延するだけ
では、所望の寸法・形状を有する２重爪継手の外側継手
部と内側の小突起を同時に得ることは困難である。

【００２２】そこで、本発明者らは、粗ユニバーサル圧
延機群の圧延、なかでも粗ユニバーサル圧延機群のユニ
バーサル圧延機での圧延について種々の検討を加えた。
その結果、下記の知見を得た。

【００２３】粗ユニバーサル圧延機群のユニバーサル
圧延機で圧延を行う際、フランジ厚み圧下率とウェブ厚
み圧下率との比Ｎの値によっては、所謂「ウェブ波」や
「ウェブ未充満」が発生して、所望の製品寸法を確保す
ることが難しい場合があるので、フランジとウェブの圧
延方向の伸びの差を抑制することが重要である。

【００２４】特に、Ｈ形鋼矢板を粗ユニバーサル圧延
機群のユニバーサル圧延機で圧延する場合には、局部的
に継手部の厚み圧下率が小さくなり、前記（ａ）式で表
される形状係数Ｓが大きくなる後半パスで「ウェブ波」
や「ウェブ未充満」が発生することがある。

【００２５】形状係数Ｓの値が大きい領域、なかでも
形状係数Ｓが２．００以上の領域で、前記（ｂ）式及び
（ｃ）式で表されるｆｎ１及びｆｎ２の値を適正化する
ことによって、「ウェブ波」や「ウェブ未充満」の発生
を防止することができる。

【００２６】図４は、鉛を用いてフランジ厚み圧下率と
ウェブ厚み圧下率との比Ｎを種々変えて、実機の１／８
モデルの粗ユニバーサル圧延機群で圧延した場合の「ウ
ェブ波」や「ウェブ未充満」の発生状況を示す一例であ
る。なお、図４における「ウェブ波」、「ウェブ未充
満」はそれぞれ「ウェブ波」、「ウェブ未充満」が発生
したことを示し、「通常圧延」は「ウェブ波」と「ウェ
ブ未充満」が発生しなかったことを示す。この図４か
ら、前記のようにｆｎ１及びｆｎ２の値を適正化するこ
とによって、「ウェブ波」や「ウェブ未充満」の発生を
防止することができることが明らかである。

【００２７】粗ユニバーサル圧延機群のユニバーサル
圧延機による第１圧延パスで、その圧延パス後のフラン
ジ厚みがＨ形の粗形鋼片のフランジ厚みを超える場合に
は、Ｈ形の粗形鋼片がフランジ先端中央部にＶ字状の溝
を有していても、所望形状の２重爪継手相当部、なかで
も小突起部の造形ができないことがある。

【００２８】粗ユニバーサル圧延機群のユニバーサル
圧延機による第１圧延パスで、その圧延パス後のフラン
ジ厚みがＨ形の粗形鋼片のフランジ厚み以下であって
も、フランジに外倒れが生ずると、所望形状の２重爪継
手相当部、なかでも小突起部の造形ができない場合があ
る。

【００２９】粗ユニバーサル圧延機群のユニバーサル
圧延機による第１圧延パスのフランジ厚み圧下率を適正
に選ぶことで、フランジの外倒れを防止することができ
る。

【００３０】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものである。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の要件について説明
する。

【００３２】本発明のＨ形鋼矢板の製造方法において
は、例えば、粗圧延機を用いた圧延や熱間鍛造など通常
の方法で製造したフランジ先端中央部にＶ字状の溝を有
するＨ形の粗形鋼片を、先ず、ユニバーサル圧延機及び
エッジャー圧延機からなる粗ユニバーサル圧延機群で圧
延する。

【００３３】前記粗ユニバーサル圧延機群のユニバーサ
ル圧延機での圧延において、「ウェブ波」や「ウェブ未
充満」の発生が問題になるのは、通常（ａ）式で表され
る形状係数Ｓの値が２．００以上の領域であり、既に図
４に一例を示したように、前記の領域で（ｂ）式で表さ
れるｆｎ１の値が０以上の場合には所謂「ウェブ波」
が、又、（ｃ）式で表されるｆｎ２の値が０以上の場合
には所謂「ウェブ未充満」が発生する。したがって、
（１）の発明においては、「ウェブ波」や「ウェブ未充
満」の発生を防止して所望の製品寸法を確保するため
に、形状係数Ｓの値を２．００以上、ｆｎ１の値及びｆ
ｎ２の値がいずれも０未満とした。

【００３４】粗ユニバーサル圧延機群のユニバーサル圧
延機による第１圧延パスのフランジ厚み圧下率を０．０
５以上とすることで、フランジの外倒れが防止できると
ともに所望形状の２重爪継手相当部、なかでも小突起部
が得られるので、最終製品に嵌合継手としての離脱強度
を確保させることができる。したがって、（２）の発明
においては、粗ユニバーサル圧延機群のユニバーサル圧
延機による第１圧延パスのフランジ厚み圧下率を０．０
５以上とした。なお、第１圧延パスのフランジ厚み圧下
率の上限は、特に規定されるものではなく、ロールスリ
ップが起こらずに圧延できさえすればよいので、０．５
程度の大きな値であっても構わない。

【００３５】なお、粗ユニバーサル圧延機群で粗圧延し
た後に行う中間ユニバーサル圧延機群による中間圧延、
仕上げユニバーサル圧延機による仕上げ圧延は、従来法
と同様に行えばよい。

【００３６】次に、実施例により本発明を更に詳しく説
明する。

【００３７】

【実施例】（実施例１）図５に示すレイアウトの圧延ラ
インによって、図６に示す寸法形状のＨ形鋼矢板を製造
した。図６に記載した製品のウェブ厚みは１５ｍｍ、フ
ランジ厚みは２０ｍｍ、２重爪継手の最大厚みは５５ｍ
ｍである。なお、２重爪継手の小突起高さは２５ｍｍで
ある。なお、図６のＨ形鋼矢板は、両方のフランジと
も、その片端が２重爪継手で他端が１重爪継手のもので
ある。

【００３８】先ず、２５０ｍｍ厚さ×１５００ｍｍ幅の
連続鋳造スラブを圧延素材とし、これを加熱炉で１２８
０℃に加熱した後、粗圧延機による通常の１９パスの往
復圧延によって、図７に示すようなフランジ先端中央部
に深さ２３ｍｍのＶ字状の溝を有するウェブ厚み６０ｍ
ｍ、フランジ厚み１２０ｍｍで、フランジ幅６２０ｍｍ
のＨ型の粗形鋼片（ビームブランク）を作製した。

【００３９】次いで、上記のＨ型の粗形鋼片に、ユニバ
ーサル圧延機及びエッジャー圧延機からなる粗ユニバー
サル圧延機群で表１〜３に示す１５パスの粗圧延を施し
てウェブ厚み１５．２ｍｍ、フランジ厚み２０．２ｍｍ
に圧下し、各パスにおける「ウェブ波」や「ウェブ未充
満」の発生状況を調査した。なお、表１の圧延は、その
各パスが（１）の発明で規定する条件を満足する本発明
例である。一方、表２及び表３の圧延は、１３パス、１
５パスがそれぞれ（１）の発明で規定する条件から外れ
た比較例である。前記表１〜３のいずれの場合にも、そ
の６パス目まではフランジ厚みとウェブ厚みの厚み圧下
率バランスを調整する圧延とした。

【００４０】表１〜３に、上記の「ウェブ波」や「ウェ
ブ未充満」の発生の有無を併せて示した。ここで、表１
〜３の「スタンド」欄における「ＵＲ」はユニバーサル
圧延機による圧延を、「Ｅ」はエッジャー圧延機による
圧延を指す。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】比較例の表２のパススケジュールによる圧
延では、１３パス後及び１５パス後に「ウェブ波」が、
又、比較例の表３のパススケジュールによる圧延では１
３パス後及び１５パス後に「ウェブ未充満」が生じた。
これに対して、各パスが（１）の発明で規定する条件を
満足する表１のパススケジュールの場合には「ウェブ
波」も「ウェブ未充満」も発生しなかった。

【００４５】なお、粗ユニバーサル圧延機群での圧延を
上記表１のパススケジュールで行ったウェブ厚み１５．
２ｍｍ、フランジ厚み２０．２ｍｍの半製品に通常の中
間ユニバーサル圧延機群による中間圧延、仕上げユニバ
ーサル圧延機による仕上げ圧延を施して前記した寸法形
状のＨ形鋼矢板に仕上げたが、製品に「ウェブ波」や
「ウェブ未充満」は認められなかった。

【００４６】（実施例２）前記実施例１の場合と同様
に、図５に示すレイアウトの圧延ラインによって、図６
に示す寸法形状のＨ形鋼矢板を製造した。

【００４７】すなわち、２５０ｍｍ厚さ×１５００ｍｍ
幅の連続鋳造スラブを圧延素材とし、これを加熱炉で１
２８０℃に加熱した後、粗圧延機による通常の１９パス
の往復圧延によって、図７に示すようなフランジ先端中
央部に深さ２３ｍｍのＶ字状の溝を有するウェブ厚み６
０ｍｍ、フランジ厚み１２０ｍｍで、フランジ幅６２０
ｍｍのＨ型の粗形鋼片（ビームブランク）を作製した。
次いで、上記のＨ型の粗形鋼片に、ユニバーサル圧延機
及びエッジャー圧延機からなる粗ユニバーサル圧延機群
で表４、表５に示す１５パスの粗圧延を施してウェブ厚
み１５．２ｍｍ、フランジ厚み２０．２ｍｍに圧下し、
各パスにおける「ウェブ波」、「ウェブ未充満」及びフ
ランジの外倒れの発生状況を調査した。なお、表４の圧
延は、その各パスが（２）の発明で規定する条件を満足
する本発明例である。一方、表５の圧延は、１パス、１
３パス、１５パスが（２）の発明で規定する条件から外
れた比較例である。前記表４、表５の場合にも、その６
パス目まではフランジ厚みとウェブ厚みの厚み圧下率バ
ランスを調整する圧延とした。

【００４８】表４、表５に、上記の「ウェブ波」、「ウ
ェブ未充満」及びフランジの外倒れの発生の有無を併せ
て示した。ここで、表４、表５の「スタンド」欄におい
ても、「ＵＲ」はユニバーサル圧延機による圧延を、
「Ｅ」はエッジャー圧延機による圧延を指す。

【００４９】

【表４】

【００５０】

【表５】

【００５１】比較例の表５のパススケジュールによる圧
延では「ウェブ波」とフランジの外倒れが生じた。これ
に対して、各パスが（２）の発明で規定する条件を満足
する表４のパススケジュールの場合には「ウェブ波」及
び「ウェブ未充満」は発生せず、しかも、フランジの外
倒れも発生しなかった。

【００５２】なお、粗ユニバーサル圧延機群での圧延を
上記表４のパススケジュールで行ったウェブ厚み１５．
２ｍｍ、フランジ厚み２０．２ｍｍの半製品に通常の中
間ユニバーサル圧延機群による中間圧延、仕上げユニバ
ーサル圧延機による仕上げ圧延を施して前記した寸法形
状のＨ形鋼矢板に仕上げた。この製品には「ウェブ波」
や「ウェブ未充満」は認められず、しかも、２重爪継手
の内側には所望形状の小突起が得られていた。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、「ウェブ波」や「ウェ
ブ未充満」が生じないので所望の製品寸法を有するＨ形
鋼矢板が得られる。更に、フランジの外倒れを防止でき
るので、Ｈ形鋼矢板の２重爪継手の内側に所望形状の小
突起が得られるため、継手に必要とされる離脱強度を確
保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】形状係数Ｓの算出に用いられる変数Ｂ_i、Ｈ_i、
Ａ_f、Ａ_wの関係を説明する図である。

【図２】定義に基づく「圧下前のＨ形の粗形鋼片のフラ
ンジ最先端厚み」を指す場合を除いた「フランジ中央部
厚み」について説明する図である。

【図３】フランジ最先端厚みを説明する図である。

【図４】鉛を用いてフランジ厚み圧下率とウェブ厚み圧
下率との比Ｎを種々変えて、実機の１／８モデルの粗ユ
ニバーサル圧延機群で圧延した場合の「ウェブ波」や
「ウェブ未充満」の発生状況の一例を示す図である。

【図５】本発明による方法を実施するために実施例で用
いた圧延ミルのレイアウトを示す図である。

【図６】実施例で製造したＨ形鋼矢板の寸法形状を示す
図である。

【図７】実施例で製造したＨ形鋼矢板の粗圧延機で造形
したＨ形の粗形鋼片を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フランジ先端中央部にＶ字状の溝を有する
   Ｈ形の粗形鋼片を、ユニバーサル圧延機及びエッジャー
   圧延機からなる粗ユニバーサル圧延機群で粗圧延した後
   に仕上げユニバーサル圧延機で仕上げ圧延を行うか、前
   記粗圧延の後に中間ユニバーサル圧延機群で中間圧延
   し、更に、仕上げユニバーサル圧延機で仕上げ圧延を行
   って、少なくとも一方のフランジの片端が２重爪継手で
   他端が１重爪継手であるＨ形鋼矢板を製造する方法であ
   って、前記粗ユニバーサル圧延機群のユニバーサル圧延
   機での圧延において、下記（ａ）式で表される形状係数
   Ｓの値が２．００以上となる領域で、フランジ厚み圧下
   率とウェブ厚み圧下率との比Ｎ及び前記形状係数Ｓに関
   し、それぞれ下記（ｂ）式及び（ｃ）式で表されるｆｎ
   １の値及びｆｎ２の値がいずれも０未満を満足すること
   を特徴とするＨ形鋼矢板の製造方法。 【数１】 【数２】 【数３】 ここで、２重爪継手とは長い外側継手と短い小突起及び
   その間に凹部を有する継手を指し、１重爪継手とは前記
   凹部に嵌合する凸状の継手を指す。フランジ厚み圧下率
   とは、竪ロールと上下の水平ロールの側面による継手部
   分を除くフランジの厚み圧下率を、又、ウェブ厚み圧下
   率とは、上下の水平ロールによるウェブの厚み圧下率を
   指し、いずれもフランジやウェブの「圧下前の中央部厚
   みと圧下後の中央部厚みとの差」の「圧下前の中央部厚
   み」に対する比をいう。但し、第１圧延パスにおいて
   は、「圧下前のＨ形の粗形鋼片のフランジ最先端厚み」
   を「圧下前のフランジ中央部厚み」と定義する。なお、
   （ａ）式におけるＢ_i、Ｈ_iはそれぞれ、Ｂ_i ＝（フラン
   ジ幅Ｂ）−（ウェブ中央部厚み）、Ｈ_i＝（ウェブ高さ
   Ｈ）−２×（フランジ中央部厚み）を表し、Ａ_fはフラ
   ンジ断面積を、又、Ａ_wはウェブ断面積を表す。
2. 【請求項２】粗ユニバーサル圧延機群のユニバーサル圧
   延機による第１圧延パスのフランジ厚み圧下率を０．０
   ５以上とする請求項１に記載のＨ形鋼矢板の製造方法。