JP2008229657A - Ｕ形鋼矢板の矯正方法および矯正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエブ部、フランジ部、継手部、および継手部とフランジ部との間に位置する腕部を有するＵ形鋼矢板の左右の継手部104の反りをともに適切に矯正できる、Ｕ形鋼矢板の矯正方法および矯正装置を提供することを目的とする。
【解決手段】上下に千鳥配置された複数の矯正ロールを有するローラー矯正装置10を用いて矯正するにあたり、複数の矯正ロールのうち少なくとも一つを、前記Ｕ形鋼矢板の腕部103および/または継手部104を集中的に圧下可能、且つ左右の圧下量を調整可能な圧下ロールとし、Ｕ形鋼矢板100の継手部104の左右の反りの大きさの差に応じて、前記圧下ロールによる腕部103および/または継手部104への左右の圧下量をそれぞれ調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、土木建築などの用途に使われるＵ形鋼矢板の中で、特にフランジ部と継手部との間に腕部を有するＵ形鋼矢板の矯正方法および矯正装置に関するものである。

特許文献１および特許文献２には、Ｕ形鋼矢板のローラー矯正方法が開示されている。圧延工程を経て冷却されたＵ形鋼矢板100は図9に示すようにウェブ部101側に反る、いわゆる上反りになったり、図10に示すように、継手部104を支持する腕部103側に反る、いわゆる下反りになったりする。

そして、前記ローラー矯正方法では、このように反りが発生したＵ形鋼矢板100に上下ロールで上下交互に当該Ｕ形鋼矢板100が部分的に塑性変形する程度の力を与えて曲げ戻しを行い、反りを取り除いている。

ここで反りの矯正に使用する上下ロールは、一般的に図11(ｂ)に示すような配置になっている。すなわち、上側ロール200a〜200dと下側ロール300a〜300eとがＵ形鋼矢板100の通材方向に交互に配置されており、かつ上下方向については、図11（ａ）に示すように、上側ロールの外周面の下側部位よりも下側ロールの外周面の上側部位が上側(△h)に配置されている。

即ち、上側ロールと下側ロールとの間にジグザグのパスラインが形成されるように上下ロールが千鳥に配置されている。このように上下ロールを配置して、図１１(ｂ)に示すようにそのパスラインにＵ形鋼矢板100を通材してＵ形鋼矢板100を上下交互に曲げ戻しを行い、Ｕ形鋼矢板100の反りを取り除いている。

そして特許文献２で開示されているローラー矯正方法では、図12に示すように、腕部103を有するＵ形鋼矢板100に対して、特にウェブ部101、フランジ部102および腕部103を上下方向から拘束できるように、当該ウェブ部101、フランジ部102および腕部103に接する部分が一体となった上下ロールを用いている。これにより、Ｕ形鋼矢板100の繰り返し曲げ変形により継手支持部すなわち腕部が変形するのを防止している。

また発明者らは特許文献３に，上下のロールで腕部103を集中的に圧下して腕部103の曲げ変形を付与する工程と、上下のロールでウェブ部101を集中的に圧下してウェブ部101の曲げ変形を付与する工程とを、それぞれ少なくとも一回ずつ行うことで，ウェブ部101の反りと継手部104の反りの両方を効率的に矯正する方法を提案している。
特開昭５５−７０４１８号公報 特開平０９−９４６１４号公報 特願２００５−２１８１６３号公報

特許文献１に開示された矯正方法は、ウェブ部101、フランジ部102と継手部104から成り、腕部103を有さない一般のＵ形鋼矢板に対する矯正方法であり、本矯正方法は、フランジ部102と継手部104との間に腕部103を有するＵ形鋼矢板100には適用できない。

一方、特許文献２に開示された矯正方法は、フランジ部102と継手部104との間に腕部103を有するＵ形鋼矢板100に対する矯正方法であるが、ウェブ部101、フランジ部102および腕部103に接する部分が一体となった上下ロールを用いているので、ウェブ部101の圧下量と腕部103の圧下量を別個に設定して、ウェブ部101や腕部103を選択的に圧下して、曲げ変形を付与することはできない。

ところが、圧延後のＵ形鋼矢板では、ウェブ部101の反りと左右の継手部104の反りが、おのおのその方向や大きさが異なることがあるため、ウェブ部101の反りを矯正できる圧下条件に設定しても、継手部104の反りを矯正できなかったり、逆に継手部104の反りを矯正できる圧下条件に設定しても、ウェブ部101の反りは矯正できない場合がある。

これらの問題を解決するために、特許文献３では、ウェブ部101に曲げ変形を付与する工程と腕部103に曲げ変形を付与する工程とを設けることで、ウェブ部101と継手部104の反りを共に矯正できるようになっている。

しかし、特許文献３の矯正方法は、継手部104の反りがＵ形鋼矢板の左右で異なる場合には、適用できないという問題がある。即ち、ローラー矯正後にＵ形鋼矢板の左側の継手部104の反りは上反り状態で、右側の継手部104の反りは逆に下反り状態であり、どちらか（あるいは双方）が反りの公差範囲を外れていて、それ以上矯正条件を改善することができないという場合がある。ローラー矯正機で反りを矯正しきれない場合は、プレス矯正工程に送る必要があり，生産性を阻害する要因となっている。

本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、Ｕ形鋼矢板の左右の継手部104の反りをともに適切に矯正できる、腕部を有するＵ形鋼矢板のローラー矯正装置およびその矯正方法を提供することを目的とする。

本発明のＵ形鋼矢板の矯正方法は、ウエブ部101、フランジ部102、継手部104、および継手部とフランジ部との間に位置する腕部103を有するＵ形鋼矢板100を、上下に千鳥配置された複数の矯正ロールを有するローラー矯正装置10を用いて矯正するＵ形鋼矢板の矯正方法であって、前記複数の矯正ロールのうち少なくとも一つを、前記Ｕ形鋼矢板の腕部103および/または継手部104を集中的に圧下可能、且つ左右の圧下量を調整可能な圧下ロールとし、前記Ｕ形鋼矢板の継手部104の左右の反りの大きさの差に応じて、前記圧下ロールによる腕部103および/または継手部104への左右の圧下量をそれぞれ調整することを特徴とするＵ形鋼矢板の矯正方法である。

ここで、前記圧下ロールとして、ロールの胴部片端部に、ロール軸方向に沿って階段状となる階段部、あるいは、ロールの胴部片端部に、ロール軸方向に沿ってテーパー状となるテーパー部を有するロールを用い、前記階段部あるいはテーパー部を左右一方の腕部103および/または継手部104の圧下部とし、前記圧下ロールを軸方向に移動させることで、左右の圧下量を調整することが特に好適である。

また、前記圧下ロールによる圧下を前記ローラー矯正装置10の出側最終段にて行うことが特に好適である。

さらに、本発明のＵ形鋼矢板の矯正装置は、上下に千鳥配置された複数の矯正ロール11,12を有し、ウエブ部101、フランジ部102、継手部104、および継手部とフランジ部との間に位置する腕部103を有するＵ形鋼矢板100を矯正するＵ形鋼矢板の矯正装置であって、前記複数の矯正ロール11,12のうち少なくとも一つが、前記Ｕ形鋼矢板の腕部103および/または継手部104を集中的に圧下可能、且つ左右の圧下量を調整可能である圧下ロールであることを特徴とするＵ形鋼矢板の矯正装置である。

ここで、前記圧下ロールは、ロールの胴部片端部に、ロール軸方向に沿って階段状となる階段部、あるいは、ロールの胴部片端部に、ロール軸方向に沿ってテーパー状となるテーパー部を有し、さらに、前記圧下ロールをロール軸方向に移動させる駆動装置を有することが特に好適である。

また、前記圧下ロールは、複数の矯正ロール11,12のうち、出側最終段の矯正ロールとして設けられてなることが特に好ましい。

本発明のＵ形鋼矢板の矯正方法あるいは矯正装置によれば、上下に千鳥配置された複数の矯正ロールを有するローラー矯正装置10の少なくとも一つの矯正ロールを、腕部103および/または継手部104を集中的に圧下可能、且つ左右の圧下量を調整可能な圧下ロールとし、Ｕ形鋼矢板の継手部104の左右の反りの大きさの差に応じて、前記圧下ロールによる腕部103および/または継手部104への左右の圧下量をそれぞれ調整するので、継手部104の反り量がＵ形鋼矢板の左右で異なる場合であっても、左右それぞれを適正に修正できる。

また、前記圧下ロールとして、ロールの胴部片端部に、ロール軸方向に沿って階段状となる階段部、あるいは、ロールの胴部片端部に、ロール軸方向に沿ってテーパー状となるテーパー部を有するロールを用い、前記階段部あるいはテーパー部を左右一方の腕部103および/または継手部104の圧下部とし、前記圧下ロールを軸方向に移動させることにより、左右継手部104の反り量の差に応じた圧下調整を行うことができるので、装置を複雑にすることなく簡便な方法で左右それぞれの圧下調整を行うことができ、より反りの小さい形状の良好な鋼矢板に矯正することができる。

さらに、上記圧下ロールによる圧下調整をローラー矯正装置10の出側最終段で行うことにより、より簡便な方法、設備とすることも可能となる。

本発明を図面を参照して詳細に説明する。

ウェブ部101、フランジ部102および継手部104およびフランジ部102から継手部104との間に腕部103を有するＵ形鋼矢板100の形状を図１に示す。左右の最大幅寸法を全幅W、上下の最大高さ寸法を全高さｈと呼ぶ。

図２に本発明の実施に好適なＵ形鋼矢板用のローラー矯正装置10の、ロール配置の一例を示す。複数の上下ロールにより腕部103を有するＵ形鋼矢板100を冷間矯正できるように配置されている。

ローラー矯正装置10は通材方向のロールの配列については、従来のものと同様に、上側ロール11a〜11dと下側ロール12a〜12eとが千鳥に配置されている。図２に示した実施形態においては、上側ロール11a〜11dの高さ方向位置は一定とし、下側ロール12a〜12eの高さ方向位置は、各ロール毎に変更可能となっており、各ロール毎に圧下量を調整できるようになっている。出側最終段ロールである＃９ロール12eが左右の腕部103および／または継手部104を圧下するロールであり、左右の圧下量が調整可能となっている。

次に、図３に＃９ロール12eによるＵ形鋼矢板100の圧下矯正の概要を示す。ロールは概略平坦な形状であるが、Ｕ形鋼矢板100の左右の継手部104を選択的に圧下できる形状となっている。即ち、Ｕ形鋼矢板100の左側の継手部104を圧下する部位はロール径の大きさがロール軸方向に対して階段状に変化しており、階段部を形成している。一方、右側の継手部104を圧下する部位は平坦な形状となっている。

ロールチョックとロールを同時にロール軸方向に移動することで、Ｕ形鋼矢板100の左側の継手部104は、ロール端部の階段部との接触位置がずれていくので、圧下量を変更することができる。これにより、Ｕ形鋼矢板100の左右の継手部104の圧下量に差をつけることができる。

本例では、ロール形状として左側を階段状としたが，右側を階段状としてもよいし、両側をともに階段状としてもよい。また、図４に示すように階段部に替えてロール径の大きさがロール軸方向に対してテーパ状に変化するテーパ部を形成させてもよい。テーパ状にした場合は、ロール軸方向の位置に応じて、無段階にＵ形鋼矢板100の左右の継手部104にかかる圧下量を変化させることができる。

また、図５および図６に＃１〜＃８までの矯正ロールによる圧下矯正の概要を示す。＃１〜＃８までのロールはウェブからフランジを圧下する形状となっており、図５は上ロールによる圧下を、図６は下ロールによる圧下を示す。

本発明による矯正ロールの配置形態は、図２に示した場合に限るものではない。図３に示す腕部103から継手部104を圧下するロールを例えば、ローラー矯正装置10の入側の矯正ロールである＃１ロールや、その他の箇所に配置してもよい。

上ロールに配置する場合には、ロール形状を例えば図７のようにすればよい。この場合、ロールは継手部104上面を圧下する形となり、左上ロールの軸方向に段差部を設けたので、Ｕ形鋼矢板100の左右継手部104の上ロールとの軸方向位置を調整することにより、左右継手部104の圧下量を変更することができる。本例では、段差部を設けたが、テーパ部を設けても同様の効果が得られる。

次に、本発明による反りの修正について説明する。

一般に、複数本のロールが上下千鳥に配置されたローラー矯正装置（レベラー）10では，鋼材に曲げ戻し変形が繰り返し与えられ、その変形量を漸減させることにより反りを一定値以下に収束させていく。ところが、腕部103を有するＵ形鋼矢板100の場合は、断面形状が複雑なため、矯正前に左右継手部104の反り量に差があることが多く、このような場合に、単純に左右均等の圧下設定で曲げ戻し変形を与えるだけでは、左右継手部の反り量を一定値に収束させることは難しい。

そこで発明者等は、図８に示すように、ローラー矯正装置10の出側最終ロール（＃９ロール）にＵ形鋼矢板100の継手部104を集中して圧下する段付のロールを準備し、左継手部104を圧下する部位のロール半径を2mm小さくして矯正機に組み込み、左継手部104の圧下量を右継手部104の圧下量に対して2mm小さくする実験を行った。最終の＃９ロールを含む矯正過程は＃７、＃８、＃９の３本のロールによる曲げ矯正のみであるが、＃９ロールの圧下（圧上げ）を大きくすることで、これら３本のロールによる上反り方向の矯正力が大きくなる。

この結果、矯正前に左右の継手部104の反り差がほとんどない場合には、矯正後は右継手部104の上反り量が大きくなり、逆に矯正前に左の継手部104の上反りが大きい場合は、矯正後に左右継手部104の反り量を揃えることができた。この結果から、左右継手部104の反り量の差に応じて左右継手部104ないし腕部103の圧下量を調整することで、左右継手部104の反りを共に一定値以下にすることができることが判明した。

これらの知見を元にさらに検討をすすめ、本発明に至ったものである。

本発明例では、ローラー矯正装置10の出側最終ロールである＃９ロールで左右継手部104の圧下に差をつけた。これが左右の継手部104の反りの違いを最も調整し易い方法であるが、本発明は出側最終ロールに限定するものではない。左右継手の反りの差を解消する方向に圧下量に差をつけるのであれば、どのロールでも少なからず効果がある。

また、矯正前の左右の継手部104の反り量の差に応じて、左右の腕部103および／または継手部104の圧下量に差をつけるのが本来の矯正方法であるが、このような鋼矢板の反り矯正においては、同じような反り形態の材料を何本も続けて矯正していくので、矯正後の左右の継手部104の反り量の差に応じて、次の材料に対して左右の継手部104の圧下量に差をつけても良い。

また、本発明例では継手部104を圧下するロールとしているが、腕部103を圧下するロールであっても同様の効果がある。

次に実施例について説明する。

本実施例で矯正を行ったＵ形鋼矢板100は、図1に示した形状であり、ウェブ部101の厚みｔwは13.2mm、フランジ部102の厚みｔfは9.0mm、腕部103の厚みｔbは12.0mm、全幅Wは935mm、全高さｈは300mmで、製品長さは10ｍである。

発明例および比較例では、複数本のＵ形鋼矢板100を矯正しているが、それぞれの材料は同一圧延チャンスで製造されており、矯正前の反り形状は、右継手部104が1ｍあたり＋4〜＋8mm程度の上反り形状（＋は上反り、−は下反り）、左継手部104は1ｍあたり＋8〜＋12mm程度の上反り形状と、左右継手部104の反り量に差が生じていた。すなわち左継手部104の上反り量が右継手部の上反量よりも大きい傾向であった。

ローラー矯正装置10は、図２に示したロール配置の装置を用いた。上ロール４本、下ロール５本のローラー矯正装置10であり、出側最終の＃９ロールに左右の継手部104を選択して圧下する圧下ロールを組み入れた。下圧ロールはそのロールの軸方向の位置が調整可能となっており、そのロール形状は図３に示すとおりである。

圧下ロール（＃９ロール）の左側継手部の圧下部に4段の段差を設け、ロールの軸方向位置の調整により、右側継手部の圧下量に対して、左側継手部の圧下量を+2mm、0mm、-2mm、-4mmと4段階に変更できるようにした。

発明例では、10本のＵ形鋼矢板100を用意し、1本ずつ矯正を行い、矯正後の左右継手部104の反り量の差に応じて、次材のＵ形鋼矢板100で#９ロールの軸方向位置を調整し、左右継手部104の圧下量に差をつけた。

また、比較例として同一圧延チャンスの別の10本のＵ形鋼矢板100に対して、＃９ロールに図６に示す通常の形状のロールを組み込んだ条件でも矯正を行い、矯正後の反り量を評価した。

発明例における圧下の調整実績と、発明例、比較例それぞれの矯正後の左右継手部104の反り量を表１に示す。

発明例では、２本目以降で、＃９ロールによる左側継手部の圧下量を右側継手部104の圧下量より、-2mmないし-4mm調整した結果であり、その効果として、２本目以降１０本目まで９本のＵ形鋼矢板100全ての反り量が１ｍ当たり±1mm以下の目標値に収まっている。

一方、比較例では、左右継手部104の反り量の調整手段がないため、２本目以降９本のＵ形鋼矢板100で、左右どちらかの反り量が±1mm/mを超える結果となった。

本発明は、条鋼等の左右で反り量が異なる鋼材の矯正作業に適用できる。

腕部を有するＵ形鋼矢板の形状を示す図である。 本発明のローラー矯正装置のロール配置を示す図である。 本発明の腕部を圧下する階段部を有するロールを示す図である。 本発明の腕部を圧下するテーパ部を有するロールを示す図である。 通常の上ロールによる矯正状態を示す図である。 通常の下ロールによる矯正状態を示す図である。 本発明による継手部を圧下する上ロールを示す図である。 実験に用いた腕部を圧下する下ロールを示す図である。 腕部を有するＵ形鋼矢板の上反り形状を示す図である。 腕部を有するＵ形鋼矢板の下反り形状を示す図である。 一般的なローラー矯正装置のロール配置を示す図である。 従来のローラー矯正方法を示す図である。

符号の説明

１００ Ｕ形鋼矢板
１０１ ウエブ部
１０２ フランジ部
１０３ 腕部
１０４ 継手部
１０ ローラー矯正装置
１１ 上ロール
１２ 下ロール
２００ 上ロール
３００ 下ロール

Claims (6)

1. ウエブ部、フランジ部、継手部および、継手部とフランジ部との間に位置する腕部を有するＵ形鋼矢板を、上下に千鳥配置された複数の矯正ロールを有するローラー矯正装置を用いて矯正するＵ形鋼矢板の矯正方法であって、前記複数の矯正ロールのうち少なくとも一つを、前記Ｕ形鋼矢板の腕部および/または継手部を集中的に圧下可能、且つ左右の圧下量を調整可能な圧下ロールとし、前記Ｕ形鋼矢板の継手部の左右の反りの大きさの差に応じて、前記圧下ロールによる腕部および/または継手部への左右の圧下量をそれぞれ調整することを特徴とするＵ形鋼矢板の矯正方法。
2. 前記圧下ロールとして、ロールの胴部片端部に、ロール軸方向に沿って階段状となる階段部、あるいは、ロールの胴部片端部に、ロール軸方向に沿ってテーパー状となるテーパー部を有するロールを用い、前記階段部あるいはテーパー部を左右一方の腕部および/または継手部の圧下部とし、前記圧下ロールを軸方向に移動させることで、左右の圧下量を調整することを特徴とする請求項１記載のＵ形鋼矢板の矯正方法。
3. 前記圧下ロールによる圧下を前記ローラー矯正装置の出側最終段にて行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＵ形鋼矢板の矯正方法。
4. 上下に千鳥配置された複数の矯正ロールを有し、ウエブ部、フランジ部、継手部および、継手部とフランジ部との間に位置する腕部を有するＵ形鋼矢板を矯正するＵ形鋼矢板の矯正装置であって、前記複数の矯正ロールのうち少なくとも一つが、前記Ｕ形鋼矢板の腕部および/または継手部を集中的に圧下可能、且つ左右の圧下量を調整可能である圧下ロールであることを特徴とするＵ形鋼矢板の矯正装置。
5. 前記圧下ロールは、ロールの胴部片端部に、ロール軸方向に沿って階段状となる階段部、あるいは、ロールの胴部片端部に、ロール軸方向に沿ってテーパー状となるテーパー部を有し、さらに、前記圧下ロールをロール軸方向に移動させる駆動装置を有することを特徴とする請求項４に記載のＵ形鋼矢板の矯正装置。
6. 前記圧下ロールは、複数の矯正ロールのうち、出側最終段の矯正ロールとして設けられてなることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のＵ形鋼矢板の矯正装置。

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