JP2005144497A

JP2005144497A - 継手に突条を有する鋼矢板の製造に用いる粗圧延ロールおよび粗圧延方法

Info

Publication number: JP2005144497A
Application number: JP2003385660A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Miura; 啓徳三浦; Michiya Koujiyou; 倫哉駒城
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2023-11-14
Also published as: JP4238701B2

Abstract

【要約】
【課題】よりスラブ厚の薄い扁平なスラブを素材として用い、特に有効幅が広い継手に突条を有する鋼矢板を製造することができる粗圧延ロール、および継手に突条を有する鋼矢板の粗圧延方法を提供する。
【解決手段】ロール周方向溝の互いに向かい合う一方の傾斜壁の所定ロール半径位置に段差が形成された上下ロールにより構成される段差付きボックス孔型と、同じ上下ロールに、幅圧下後スラブを厚み圧下する突条形成溝が形成された延伸用孔型とを有することを特徴とする粗圧延ロール、およびそれを用いた継手に突条を有する鋼矢板の粗圧延方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、土木や建築の工事に良く用いられる、継手に突条を有する鋼矢板の製造に使用する粗圧延ロールおよび鋼矢板の粗圧延方法であって、特に有効幅が広い継手に突条を有する鋼矢板を製造する技術に関する。

継手に突条を有する鋼矢板としては、図１１に示すような左右非対称形状の鋼矢板が土木や建築の工事に良く用いられている。

左右非対称形状の継手を有するＵ形鋼矢板は、図１１（Ａ）に示す如く、突条２０１、２０２を有する（特許文献１）。また、左右非対称形状の継手を有する直線鋼矢板は、図１１（Ｂ）に示す如く、突条３０１を有している（特許文献２）。ここで、図１１（Ｃ）には、特開２００１−２４８１５２号公報に記載される左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板を示し、ハット形鋼矢板は、継手に突条４０１、４０２を有する（特許文献３）。

これらの鋼矢板の突条は、上下ロールにより構成される孔型の突条形成溝に圧延材のメタルを熱間圧延により充足させて成形される。その際、鋼のメタルフローは、圧延材の厚みが厚いほど熱間状態でのメタルフローが容易になることが知られている。
特開平２−２４０３１９号公報特開平１１−１４０８６４号公報特開２００１−２４８１５２号公報

しかし、有効幅が広い継手に突条を有する鋼矢板を製造するような孔型ともなると、圧延材のメタルが突条形成溝のロール軸方向両側における延伸に引かれ、上下ロールにより構成される孔型の突条形成溝に圧延材のメタルを熱間圧延により充足させることが困難となる場合がある。このような場合、前もって余分なメタルを保有させるのが一般的であり、素材として厚みが厚いスラブを適用していた。

このため、特に有効幅が広い継手に突条を有する鋼矢板を厚みの厚いスラブから製造しようとすると、鋼矢板製品のウエブ厚などの断面寸法が決められている以上、熱間圧延での厚み圧下量が増大することになって製造が困難となる場合があった。

なお、厚いスラブを使用すると、粗圧延における圧延仕事量が増加するのみならず、同一形状の孔型では、上下ロールにより構成される孔型の突条形成溝と、そのロール軸方向両側における厚み圧下率差が大きくなることに伴って、突条形成溝でのメタル残存割合が小さくなり、効率的に孔型の突条形成溝にメタルを充足させることができないという不利な面もある。

本発明は、厚みの薄い扁平なスラブを素材として用い、特に有効幅が広い継手に突条を有する鋼矢板を製造することができる粗圧延ロール、および継手に突条を有する鋼矢板の粗圧延方法を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意検討し、有効幅が広い継手に突条を有する鋼矢板を製造するに際して、鋼矢板を製造する熱間圧延機のロール胴長には制約があるうえに、少ない数の孔型により突条高さを高くするのは効率的でないこと、またさらに、製品の突条に見合った高さの膨らみを粗圧延過程で成形しておき、粗圧延過程以降においては、粗圧延過程で成形した高さの膨らみが厚み圧下率に応じて保存されることを知見して本発明をなした。

本発明は以下のとおりである。

本発明は、継手に突条を有する鋼矢板を製造する際に用いる粗圧延ロールであって、ロール周方向溝の互いに向かい合う一方の傾斜壁に段差が形成された上下ロールにより構成される段差付きボックス孔型と、同じ上下ロールに、幅圧下後スラブを厚み方向に圧下する突条形成溝が形成された延伸用孔型とを有することを特徴とする粗圧延ロールである。

また、本発明は、上記に記載の粗圧延ロールを用い、継手に突条を有する鋼矢板を製造する際の鋼矢板の粗圧延方法であって、粗圧延の最初に、前記段差付きボックス孔型により扁平なスラブの幅圧下をスラブ長さ方向全長にわたり行い、幅端部厚さ方向で一方のスラブ表面に他方より高さの高い局所膨らみを幅圧下後スラブの幅端部に形成した後、前記延伸用孔型の突条形成溝に一方の高い方の局所膨らみを合致させてから前記延伸用孔型により幅圧下後スラブの厚み圧下をスラブ長さ全長にわたり行うことを特徴とする継手に突条を有する鋼矢板の粗圧延方法である。

本発明によれば、より厚みの薄い扁平なスラブを素材として用い、特に有効幅が広い継手に突条を有する鋼矢板を製造することができる。

本発明は、扁平なスラブを軽圧下でスラブ幅方向に圧下することで、スラブ長さ方向の延伸を抑止して、圧下したメタルがロールの直近部でスラブの厚み方向の膨らみ（バルジング変形）になることを活用して、効率的に継手に突条を有する鋼矢板製品の突条を成形するようにしている。

以下、本発明の実施の形態に係る継手に突条を有する鋼矢板の粗圧延方法として、図１０に示すような左右に突条を有するハット形鋼矢板を製造する場合を例に取り説明する。

先ず、図１、図２により、本発明の実施の形態に係るハット形鋼矢板の粗圧延に用いる粗圧延ロール１０ａ、１０ｂについて説明する。

本発明の形態に係るハット形鋼矢板の粗圧延に用いる粗圧延ロール１０ａ、１０ｂは、図１に示す如く、上下ロールで構成される、段差１ａ、１ｂを有する段差付きボックス孔型Ｋ０と、突条形成溝４ａ、４ｂを有する延伸用孔型Ｋ８を有する。段差付きボックス孔型Ｋ０は、図２に示すような扁平なスラブＳを幅方向に幅圧下するために用いる孔型であって、段差１ａ、１ｂは、それぞれの溝底２から測った距離がそれぞれａ、ｂとなる一方の傾斜壁３の所定ロール半径方向位置に形成されている。

なお、上下ロールのロール周方向溝は、適宜な傾きと溝底間隔Ｗを有し、扁平なスラブＳを幅方向に幅圧下した後、幅圧下されたスラブが無理なく抜け出るように形成されている。

また、突条形成溝４ａ、４ｂを有する延伸用孔型Ｋ８は、幅圧下後スラブを最初に厚み方向に厚み圧下する孔型であり、突条形成溝４ａ、４ｂは、延伸用孔型Ｋ８のロール軸方向所定位置に形成されている。符号４ｃは、上ロール１０ａの傾斜壁を示す。この段差１ａ、１ｂの溝底２から測った距離ａ、ｂは、図３に示す如く、扁平なスラブＳを幅方向に幅圧下し、幅端部に膨らみ５ａ、５ｂが形成された幅圧下後スラブ５を図４に示す如く、上ロール１０ａの傾斜壁４ｃ内に配置した状態で膨らみ５ａ、５ｂが延伸用孔型Ｋ８の突条形成溝４ａ、４ｂに合致するように決められている。

また、扁平なスラブＳは略矩形状であって、後述する有効幅が９００ｍｍのハット形鋼矢板の製造には、扁平なスラブＳとして、スラブＢ_Ｓ＝９５０〜１０５０ｍｍ、スラブ厚Ｈ_Ｓ＝２００〜２５０ｍｍのものが適用できる。

このように本発明の形態に係るハット形鋼矢板の粗圧延方法は、粗圧延ロール１０ａ、１０ｂとして、図１に示すような段差付きボックス孔型Ｋ０と、幅圧下後スラブ５を厚み方向に圧下する突条形成溝４ａ、４ｂが形成された延伸用孔型Ｋ８とを有するロールを用い、段差付きボックス孔型Ｋ０により扁平なスラブＳの幅圧下をスラブ長さ全長にわたり行い、幅圧下後スラブ５の幅端部に膨らみ５ａ、５ｂを形成した後、延伸用孔型Ｋ８の突条形成溝４ａ、４ｂに膨らみ５ａ、５ｂを合致させてから延伸用孔型Ｋ８により幅圧下後スラブの厚み圧下をスラブ長さ全長にわたり行う。

次いで、上述した段差付きボックス孔型Ｋ０を用いた場合に効率よく幅圧下後スラブ５の幅端部に膨らみ５ａ、５ｂが形成できることについて説明する。

図５は、種々の形状のロールを用い、扁平なスラブＳを幅方向に軽圧下した場合の膨らみの発生状況を示す説明図である。本発明に係る扁平なスラブＳの幅圧下は、軽圧下で複数回に分けて行うので、同様な幅圧下条件で幅圧下を行ったときの最終パスでの状態を示した模式図である。

なお、合計の幅圧下量は、いずれのロールを用いた場合でも同じ値Δｂとした。

図５（Ａ）は、平ロールを用い幅圧下を行った場合、図５（Ｂ）は、傾斜壁の高さｈ_０のロール周方向溝を上下ロールに刻設した孔型により幅圧下を行った場合、図５（Ｃ）は、互いに向かい合う傾斜壁の高さｈ_１、ｈ_２がロール周方向溝を上下のロールに刻設した孔型により幅圧下を行った場合である。なお、図５（Ｃ）の場合、ｈ_１＝ｈ_０とした。

扁平なスラブＳの幅圧下を軽圧下で複数回に分けて行うと、図５（Ａ）に示す如く、幅圧下後スラブ５の幅端近くにスラブ厚み方向へのメタルフローにより膨らみ５ｃが生じるが、図５（Ｂ）のように傾斜壁によりスラブ厚み方向へのメタルフローを規制することにより膨らみの生じるスラブ幅方向位置を変更できることがわかった。また、図５（Ｃ）に示す如く、一方の傾斜壁の高さｈ_２を他方の傾斜壁の高さｈ_１より高くすることにより、高さの低い方の傾斜壁に形成される膨らみ５ｅを高い方の傾斜壁に形成される膨らみ５ｆに比べて大きくでき、高い膨らみ５ｅを得ることができることも判明した。

またさらに、図５（Ｃ）の場合、膨らみ５ｅの高さは、図５（Ｂ）に示すボックス孔型により形成される膨らみ５ｄと比べて高いことも判明した。

この図５（Ｃ）の場合が、図１に示す段差付ボックス孔型を用いた場合に相当している。上述したことから、本発明に係る段差付きボックス孔型Ｋ０を用いることにより、膨らみ５ａ、５ｂを形成するスラブ幅方向位置を変えることができ、しかも、図５（Ｂ）に示す従来のボックス孔型より高さの高い膨らみを形成することができることがわかる。

ところで、上述したハット形鋼矢板の製造において、図４に示す粗圧延の状態は、幅圧下後スラブ５とロールとの接触割合が少なく、かつ延伸も小さいときであるから、幅圧下後スラブ５の膨らみ５ａ、５ｂが突条形成溝４ａ、４ｂにより変形させられ、高い率で膨らみ部分の断面積が残存し、突条形成溝４ａ、４ｂへの充足度を高くすることができる。

また、段差付きボックス孔型Ｋ０により扁平なスラブＳの幅圧下を行い、図３に示した如く、幅圧下後スラブ５の幅端部に膨らみ５ａ、５ｂを形成した後、図４に示す如く、延伸用孔型Ｋ８の突条形成溝に膨らみ５ａ、５ｂを合致させてから延伸用孔型Ｋ８により幅圧下後スラブ５を厚み方向に圧下するようにして製品の突条を成形する場合の方が、同じ高さの製品の突条を形成しようとしたとき、扁平なスラブＳの厚み圧下を行って粗圧延ロールに設けたＵ字あるいはＶ字状の溝にメタルを充足させる場合に比べて、圧延負荷も小さくて済む。

このとおり、本発明に係る鋼矢板の粗圧延方法によれば、扁平な断面のスラブＳを用い、効率的に継手部に突条を有する鋼矢板製品の突条を成形することができる。この結果、連続鋳造製スラブなどの扁平な素材を適用することができるようになる。

素材として扁平な連続鋳造製スラブ（スラブ幅Ｂ_Ｓ＝１０００ｍｍ、スラブ厚Ｈ_Ｓ＝２１５ｍｍ）を用い、粗圧延、中間圧延、続いて仕上圧延を行い、図１０に示す製品断面において有効幅Ｂ_０が９００ｍｍのものを製造した。その際、図１に示した段差付きボックス孔型Ｋ０を図７に示すように延伸用孔型Ｋ７に隣接して設け使用した。上下ロールに形成したロール周方向溝の断面寸法は、溝底間隔Ｗ＝２１４ｍｍ、高い方の傾斜壁の高さ＝１２０ｍｍ、段差の溝底から測った距離ａ＝４８ｍｍ、段差の溝底から測った距離ｂ＝４８ｍｍとした。粗圧延では、段差付きボックス孔型Ｋ０により扁平なスラブの幅圧下をスラブ長さ全長にわたり行い、幅圧下後スラブの幅端部に膨らみを形成した後、延伸用孔型Ｋ８の突条形成溝４ａ、４ｂに膨らみ５ａ、５ｂを合致させてから延伸用孔型Ｋ８により幅圧下後スラブの厚み圧下をスラブ長さ全長にわたり行い、引き続き延伸用孔型Ｋ７により厚み圧下を行った。

なお、スラブの幅圧下は、２０ｍｍづつ３回で行い、幅圧下後スラブの幅を９４０ｍｍとした。

延伸用孔型Ｋ８による厚み圧下は、２１５ｍｍ厚スラブを４回の圧延で、ウエブ中央厚を６０ｍｍ（平均圧下率２７．３％）とし、さらに延伸用孔型Ｋ７による厚み圧下は、３回の圧延で、ウエブ中央厚を２６ｍｍ（平均圧下率２４．３％）とした。粗圧延後以降、被圧延材を、図６に示すように、近接配置された第１、第２中間圧延機１１、１２により連続して中間圧延を行い、その後、仕上圧延機１３により仕上圧延を行った。使用した圧延ロールは以下である。
粗圧延ロール１０ａ、１０ｂ：胴長２８００ｍｍ、孔型数３、孔型形状（図７参照）
第１中間ロール１１ａ、１１ｂ：胴長２５００ｍｍ、孔型数２、孔型形状（図８参照）
第２中間ロール１２ａ、１２ｂ：胴長２５００ｍｍ、孔型数２、孔型形状（図８参照）
仕上圧延ロール１３ａ、１３ｂ：胴長２５００ｍｍ、孔型数２、孔型形状（図９参照）
また、粗圧延後以降の孔型通過順は、中間圧延ではＫ５（空パス）→Ｋ６→Ｋ６→Ｋ５→Ｋ４→Ｋ３とし、その後、仕上圧延ではＫ２→Ｋ１→Ｋ１とした。

この熱間圧延過程において、幅圧下後スラブの膨らみ５ａの高さは約１０ｍｍとなり、その後、延伸用孔型Ｋ８の突条形成溝４ａに膨らみ５ａを合致させてから延伸用孔型Ｋ８による厚み圧下終了時点では、延伸用孔型Ｋ８の深さ２５ｍｍの突条形成溝４ａに高さにして約９０％充足させることができた。また、延伸用孔型Ｋ７による厚み圧下終了時点では、突条形成溝５ａに１００％近く充足させることができ、粗圧延以降の中間圧延では、粗圧延過程で成形した膨らみの高さが厚み圧下率に見合うように保存された。

その結果、有効幅が９００ｍｍのハット形鋼矢板の突条を所定高さに成形することができた。図１０に示す断面図で、ウエブ幅Ｂ_Ｗ＝２９０ｍｍ、全高さＨ_０＝２４０ｍｍ、ウエブ厚ｔ_Ｗ＝１１．０ｍｍ、フランジ厚＝８ｍｍの製品において、得られた突条１０１の高さＨ_Ｂは、８ｍｍ、突条１０２の高さＨ_Ａは、１０ｍｍである。なお、本発明を適用する以前では、有効幅が９００ｍｍのハット形鋼矢板の製造に際し、素材としてスラブ幅Ｂ_Ｓ＝１０００ｍｍ、スラブ厚Ｈ_Ｓ＝２１５ｍｍの連続鋳造製のスラブを用いた場合、突条１０１を所定高さ８ｍｍおよび、突条１０２を所定高さ１０ｍｍに製品長さ方向の全長にわたり安定して成形することができなかった。

本発明の実施の形態に係る粗圧延ロールの孔型形状を示す説明図である。本発明の実施の形態に係る扁平なスラブを示す説明図である。本発明の実施の形態における幅圧下状態を示す説明図である。本発明の実施の形態における厚み圧下状態を示す説明図で、幅圧下後のスラブの膨らみ部を粗圧延ロールの孔型に形成した溝部に合わせた状態の図である。種々の形状のロールを用いた場合の膨らみ発生状況を示す説明図である。実施例の圧延機配列を示す説明図である。実施例に用いた粗圧延ロールの孔型を示す説明図である。実施例に用いた中間圧延ロールの孔型を示す説明図である。実施例に用いた仕上圧延ロールの孔型を示す説明図である。実施例で製造した左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の断面図である。継手に突条を有する左右非対称形状の鋼矢板を例示した断面図であり、（Ａ）は、左右非対称形状の継手を有するＵ形鋼矢板、（Ｂ）は左右非対称形状の継手を有する直線鋼矢板、（Ｃ）は左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板である。

符号の説明

１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、４０２突条
１０ａ、１０ｂ粗圧延ロール
１ａ、１ｂ段差
２溝底
３傾斜壁
ａ、ｂ溝底２から測った距離
Ｓスラブ（素材）
４ａ、４ｂ、４ａ’,４ｂ’ 突条形成溝
４ｃ傾斜壁
５幅圧下後スラブ
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ膨らみ
Ｈ_Ｓスラブ厚
Ｂ_Ｓスラブ幅
Δｂスラブ幅圧下量
１０粗圧延機
１１、１２第１、第２中間圧延機
１３仕上げ圧延機
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、中間圧延ロール
１３ａ、１３ｂ、仕上げ圧延ロール
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８、Ｋ０孔型
ｈ_０傾斜壁の高さ
ｈ_１低い方の傾斜壁の高さ（ｈ_１＝ｈ_０）
ｈ_２高い方の傾斜壁の高さ
Ｂ_０有効幅
Ｂ_Ｗウエブ幅
Ｈ_０全高さ
ｔ_Ｗウエブ厚

Claims

継手に突条を有する鋼矢板を製造する際に用いる粗圧延ロールであって、ロール周方向溝の互いに向かい合う一方の傾斜壁に段差が形成された上下ロールにより構成される段差付きボックス孔型と、同じ上下ロールに、幅圧下後スラブを厚み方向に圧下する突条形成溝が形成された延伸用孔型とを有することを特徴とする粗圧延ロール。
請求項１に記載の粗圧延ロールを用い、継手に突条を有する鋼矢板を製造する際の鋼矢板の粗圧延方法であって、粗圧延の最初に、前記段差付きボックス孔型により扁平なスラブの幅圧下をスラブ長さ方向全長にわたり行い、幅端部厚さ方向で一方のスラブ表面に他方より高さの高い局所膨らみを幅圧下後スラブの幅端部に形成した後、前記延伸用孔型の突条形成溝に前記高さの高い一方の局所膨らみを合致させてから前記延伸用孔型により幅圧下後スラブの厚み圧下をスラブ長さ全長にわたり行うことを特徴とする継手に突条を有する鋼矢板の粗圧延方法。