JP2009160649A - ハット形鋼矢板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接する鋼矢板に対してウエブ面が９０度転回した位置で相互の継手部を嵌合する上で、必要な余裕代および継手部相互が離脱しない構成を、熱間圧延の製品化の過程でより確実に得ることのできるコーナー用ハット形鋼矢板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】このハット形矢板鋼１は、左右一対の継手部５Ａ、５Ｂを有し、一方の継手部５Ｂを、爪を曲げることによって入り口を狭めたラルゼン形状をなす曲がり爪継手１１とするとともに、他方の継手部５Ａを前記曲がり爪継手１１に嵌合する玉爪状の玉爪継手２２とし、これら相互に嵌合する一対の継手部５Ａ、５Ｂの横断面外形形状を、所定の複数の関係を同時に満たすように設定することで圧延のみによって製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハット形鋼矢板およびその製造方法に係り、特に、左右が非対称の一対の継手部を有するハット形鋼矢板の継手部の形状に関する。

鋼矢板は主に土木用に用いられており、用途に応じて種々の横断面外形形状のものが開発されている。例えば、この種の鋼矢板としては、図８に例示するハット形鋼矢板１００のように、中央に左右に延びるウエブ部２を有し、その両端にはフランジ部３がそれぞれ上下方向の一方に向けて張り出して設けられることでハット（帽子）形状をなすものが知られている。このハット形鋼矢板１００は、各フランジ部３には、その先端から左右それぞれに腕部４が張り出して設けられている。そして、各腕部４は、その先端に継手部１０５がそれぞれ設けられている。なお、両端の継手部１０５は、爪を曲げることによって入り口を狭めたふところをもつラルゼン形状の曲がり爪継手である。左右の曲がり爪継手は対をなしており、打設する際に、隣接する他のハット形鋼矢板の他の継手部１０５に互いに係合させることで、壁体を形成するようになっている。

ところで、鋼矢板の打設延長方向を、９０度（直角）に向きを変更する場合には、ウエブ面を９０度転回させた状態で隣接する他の継手部に嵌合可能にした、左右が非対称の一対の継手部を有する鋼矢板が用いられる。この種の、左右の継手部形状が異なる鋼矢板は、壁体を形成する際に、隣接する鋼矢板を逆転させることなく打設することができるので、施工時に必要とされる空間を小さくし、非回転打設による自動打設化を可能とする。例えば、この種の鋼矢板で形成される壁体のコーナー部で、打設延長方向をほぼ直角に転換する鋼矢板に関する従来技術としては、以下のような技術が知られている。

例えば特許文献１には、ハット形鋼矢板の左右いずれか一方の継手部を腕部から切断し、その腕部の切断端に溶接することによって、打設延長方向の向きを変える鋼矢板となる形に、継手部の配置を変更する技術が開示されている。
また、例えば特許文献２には、熱間で継手部を成形した後に、冷間フォーミングによって継手部の形状を変えることにより、打設延長方向に合わせた継手部の向きを得る技術が開示されている。

また、例えば特許文献３には、熱間圧延の粗圧延では共通の孔型を用い、中間圧延ないし仕上げ圧延で、Ｕ形鋼矢板の左右いずれか一方の継手部形状を定型ラルゼン型に成形し、他方の継手部形状を異形ラルゼン型に成形する技術が開示されている。
特開平１０−０７１４０１号公報 特開２００３−２３０９１６号公報 特開昭５９−１６６３０１号公報 特開２００６−２７２３４２号公報

ここで、上記特許文献１ないし２に記載の技術では、一度製品化した鋼矢板に対し、再度の加工を加えて左右一対の継手部を相互に異形にするので、生産性の点で好ましいとはいえず、また、寸法形状の安定性の点でも望ましいとはいえない。
つまり、製造の能率や、寸法、形状の一層の安定を考えると、製品化したハット形鋼矢板を再加工して一対の継手部を相互に異形にするよりは、コーナー専用のハット形鋼矢板を最小の設備補充によって圧延で製造することが望ましい。

これに対し、特許文献３に記載の技術は、熱間圧延の製品化の過程において、一方の継手部形状を定型ラルゼン型に、他方の継手部形状を異形ラルゼン型に成形するので、生産性や寸法形状の安定性の点で有効な製造方法である。
しかしながら、特許文献３に記載の技術では、打設して相互に嵌合できる一対の継手部について、相互の継手部同士に必要な余裕代を設けるとともに、継手部相互が離脱しないようにするために必要な条件が明確にされてはいない。そのため、左右が非対称の一対の継手部を有するハット形鋼矢板において、左右いずれかの継手部を異形に成形し、これにより、ウエブ面を直角に転回した状態で相互に嵌合させて打設することのできる余裕代を有するとともに、その嵌合状態から継手部相互が離脱しない条件を確実に設定する上で、検討の余地が残されている。

つまり、例えば一対の継手部の外形を、所定の範囲とするように設定された孔型を用いないならば、相互に嵌合して打設できるようにするとともに、相互に離脱しないための条件が満たされない場合が生じるのは勿論のこと、孔型の材料充満度が不十分になったり、逆に過充満となったりするおそれが生じる。また、例えば、継手部の開口部幅が、狭過ぎると嵌合の余裕がなくなり、逆に広過ぎると継手が離脱しやすくなり、さらに、継手強度が低下することにもなるからである。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、隣接する鋼矢板のウエブ面が９０度転回した位置で相互の継手部を嵌合する上で、必要な余裕代および継手部相互が離脱しない構成を熱間圧延の製品化の過程でより確実に得ることのできるコーナー用ハット形鋼矢板およびその製造方法を提供することを目的としている。

本願発明者は、コーナー専用の爪形状に成形するにはどうしたらよいかを鋭意検討した結果、一方の継手部を、いわゆるラルゼン形状の略コ字状をなす曲がり爪継手としたときに、その曲がり爪継手側の略コ字状のふところと、そのふところに嵌る他方の継手部側の爪の外形との寸法形状の関係を以下の条件に設定すれば、熱間圧延の製品化の過程において、相互を嵌合させつつウエブ面が９０度転回した位置で打設することができ、継手部相互が離脱しないコーナー用のハット形鋼矢板を圧延できることを見いだした。

すなわち、上記課題を解決するために、本発明のうち第一の発明は、左右に延びるウエブ部と、そのウエブ部両端から上下方向の一方に向けてそれぞれ張り出すフランジ部と、各フランジ部の先端から左右それぞれに張り出す腕部と、各腕部の先端にそれぞれ設けられて左右が非対称の一対の継手部と、を有するハット形鋼矢板であって、
前記一対の継手部は、隣接して打設される他のハット形鋼矢板に対してウエブ面が９０度転回した位置で相互に嵌合するように構成され、一方の継手部が爪を曲げることによって入り口を狭めたふところをもつラルゼン形状の曲がり爪継手であり、他方の継手部が前記曲がり爪継手のふところに嵌合する玉爪状の玉爪継手になっており、前記相互に嵌合する一対の継手部の横断面外形形状は、所定の複数の関係を同時に満たすように設定されることで、圧延のみによって製造されるとともにその最終工程での孔型の充満が不十分であっても所期機能を奏することのできる充満度許容外形を有してなり、前記充満度許容外形の所定の複数の関係は、曲がり爪継手のふところの幅をＢ１［ｍｍ］、曲がり爪継手のふところの高さをＨ１［ｍｍ］、曲がり爪継手の入り口の開口部幅をＣ１［ｍｍ］、曲がり爪継手の爪角度をα１［ｄｅｇ］、曲がり爪継手の爪壁角度をθ１［ｄｅｇ］、玉爪継手の玉爪の幅をＢ２［ｍｍ］、玉爪継手の玉爪の高さをＨ２［ｍｍ］、玉爪継手の玉爪底幅をＣ２［ｍｍ］、玉爪継手の爪角度をα２［ｄｅｇ］、玉爪継手の爪底角度をθ２［ｄｅｇ］］、玉爪継手の玉爪厚みをＡ２［ｍｍ］とするとき、下記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たすことを特徴としている。

（Ｂ１−２．０）＞Ｂ２＞（Ｂ１＋Ｃ１）／２ （式１）
（Ｃ１−１．０）＞Ｃ２ （式２）
３．０＞（Ｈ１−Ｈ２）＞１．０ （式３）
｜α１−α２｜＜５° （式４）
θ１＞θ２＞０ （式５）
Ａ２＞Ｃ１＋Ｈ１・ｔａｎθ１ （式６）

ここで、本発明に係るハット形鋼矢板は、左右に延びるウエブ部に対し、左右それぞれに張り出す腕部は平行である。そして、（式１）〜（式６）の関係の基準となる方向は、左右それぞれに張り出す腕部の張り出している方向を幅方向とし、これに直交する方向を高さ方向と定義する。そして、曲がり爪継手の爪角度（α１）とは、曲がり爪継手のふところを画成する面のうち、腕部同様に幅方向に伸びる部分の内側面に対する、曲がり爪継手の先端の内側面の傾斜角である。また、曲がり爪継手の爪壁角度（θ１）とは、曲がり爪継手のふところを画成する面のうち、腕部に繋がる部分の側の内側面であって前記高さ方向に対する傾斜角である。また、玉爪継手の爪角度（α２）とは、玉爪継手の玉爪状をなす先端部の角度であり、また、玉爪継手の爪底角度（θ２）とは、玉爪継手の腕部同様に幅方向に伸びる部分の内側面に対するその幅方向に伸びる部分の外側面の傾斜角である。

この第一の発明に係るハット形鋼矢板によれば、相互に嵌合する一対の継手部の横断面外形形状は、所定の複数の関係を同時に満たすように設定されることで、圧延のみによって製造されるとともにその最終工程での孔型の充満が不十分であっても所期機能を奏することのできる充満度許容外形を有してなり、前記充満度許容外形の所定の複数の関係が、上記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たすように形成されているので、コーナー専用のハット形鋼矢板を最小の設備補充によって圧延で製造することができる。また、最終工程での孔型の充満が不十分であっても、横断面外形形状が上記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たすように形成されてさえいれば、隣接する鋼矢板のウエブ面が９０度転回した位置で相互の継手部を嵌合する上で、必要な余裕代を有するとともに、継手部相互が離脱しない構成とすることができる。

また、本発明のうち第二の発明は、第一の発明に係るハット形鋼矢板を製造する方法であって、前記一対の継手部を通材過程で成形する継手部形成工程を含み、当該継手部形成工程は、仕上げ圧延に用いる孔型に限ってその爪部形状を変更することで、前記一対の継手部の横断面外形形状を、前記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たす前記充満度許容外形に成形することを特徴としている。

この第二の発明に係るハット形鋼矢板の製造方法によれば、継手部形成工程で、一対の継手部の横断面外形形状を上記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たすようにしたので、後述する実施形態ないし実施例でも詳しく説明するように、コーナー専用のハット形鋼矢板を最小の設備補充によって圧延で製造することができる。なお、最小の設備補充とは、できるだけ通常の一般的ハット形鋼矢板の圧延設備を流用し、商品の機能を優先した継手部形状を得るための専用化が必要な孔型数を決定することなどであって、一般的にはミル（圧延機）単位でその範囲が決まる。

つまり、この第二の発明によれば、仕上げ圧延に用いる孔型に限ってその爪部形状を変更することで、前記一対の継手部の横断面外形形状を、前記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たす前記充満度許容外形に成形するので、必要最小限の孔型を玉爪成形用に交換するだけで、ほとんどのロールや、ガイドといった圧延設備については、従来型のハット形鋼矢板のものをそのまま流用することができる。そのため、中間圧延での孔型を変更することなく、コーナー用ハット形鋼矢板を製造することができる。したがって、少ない投資で目的とする機能を有したコーナー用ハット形鋼矢板を得ることができる。そして、これにより製造されたコーナー用ハット形鋼矢板は、圧延された後には、なんら手を加えることなく打設方向を直角に転換することが可能である。

ここで、第二の発明に係るハット形鋼矢板の製造方法において、上述したコーナー用のハット形鋼矢板のように、左右非対称の一対の継手部の爪曲げを行う際に、例えば特許文献４に開示されるように、腕部等を拘束すれば、ローラによって爪曲げをする際の、圧延材のねじれ等、爪曲げ時に発生し易い変形を防止する上でより好適である。また、腕部等を拘束すれば、片方だけの爪曲げでも同様の効果が得られる。

上述のように、本発明によれば、隣接する鋼矢板のウエブ面が９０度転回した位置で相互の継手部を嵌合する上で、必要な余裕代および継手部相互が離脱しない構成を熱間圧延の製品化の過程でより確実に得ることのできるコーナー用ハット形鋼矢板およびその製造方法を提供することができる。

以下、本発明に係るコーナー用ハット形鋼矢板およびその製造方法の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図１は本発明に係るコーナー用ハット形鋼矢板、およびその継手部部分を説明する図（（ａ）〜（ｃ））であり、同図（ａ）は、ハット形鋼矢板の横断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）での左側の継手部部分の拡大図、同図（ｃ）は同図（ａ）での右側の継手部部分の拡大図を示している。また、図２は、図１に示すハット形鋼矢板において、他のハット形鋼矢板に対して９０°方向転換するときの継手部相互の嵌合状態を説明するための要部拡大図である。

図１に示すように、このハット形鋼矢板１は、左右に延びるウエブ部２と、そのウエブ部２の両端から上下方向の一方に向けてそれぞれ張り出すフランジ部３と、各フランジ部３の先端から左右それぞれに張り出す腕部４と、各腕部４の先端にそれぞれ設けられて左右が非対称の一対の継手部５Ａ、５Ｂと、を有する。
そして、このハット形鋼矢板１は、図２に示すように、一対の継手部５Ａ、５Ｂのうち、一方の継手部５Ｂ（同図左側）は、爪を略コ字状に曲げることによって入り口を狭めたふところ（同図での符号Ｆで示す部分）をもつラルゼン形状の曲がり爪継手１１になっている。この曲がり爪継手１１は、図１（ｂ）に示すように、腕部４の先端からウエブ部２の側に向けて張り出す基端部１１ａと、その基端部１１ａの先端から幅方向外側に向けて延びる爪底部１１ｂと、その爪底部１１ｂの先端から腕部４の側に向けて曲げ返されてなる先端部１１ｃとを有して構成されている。

また、他方の継手部５Ａは、前記曲がり爪継手１１のふところに嵌合する玉爪状（先端の略三角形状の部分）の玉爪継手２２を有して成形されている。この玉爪継手２２は、図１（ａ）に示すように、腕部４の先端からウエブ部２とは反対側に向けて張り出す基端部２２ａと、その基端部２２ａの先端から幅方向外側に向けて延びる爪底部２２ｂと、その爪底部２２ｂの先端からウエブ部２の側に凸に成形されてなる略三角形状の玉爪部１１ｃとを有して構成されている。
そして、これら一対の継手部５Ａ、５Ｂは、隣接して打設される他のハット形鋼矢板の継手部５Ｂ、５Ａに対してウエブ部２のウエブ面が９０度転回した位置で相互に嵌合するようになっている。なお、各継手部５Ａ、５Ｂの基端部には、各爪の曲げ方向に張り出す突条部８がそれぞれに形成されている。

以下、このコーナー用ハット形鋼矢板１の製造方法、およびその製造方法により製造される上記ハット形鋼矢板１についてより詳しく説明する。なお、図３は、本発明に係るコーナー用ハット形鋼矢板を圧延する圧延設備の説明図であり、同図（ａ）では、ミル配置および孔型配列を示し、同図（ｂ）では、圧延形状をそれぞれ示している。
上記ハット形鋼矢板１は、図３（ａ）に示す圧延設備によって、必要な横断面外形形状に熱間圧延されたものであり、この圧延設備は、同図に示すように、入り側から順に、加熱炉３６、粗圧延機３０、中間圧延機３１、３２、および仕上げ圧延機３３を有して構成されている。そして、仕上げ圧延機３３には、上記一対の継手部５Ａ、５Ｂを、最終的な所望の形状に成形するための爪曲げ装置５０が付設されている。

詳しくは、本実施形態の例で通材される扁平スラブは、厚み：２２０ｍｍ、幅：１０００ｍｍのものであり、加熱炉３６において１２５０〜１３００℃に加熱後、粗圧延機３０のＢＯＸ孔型で幅を調整した後に、Ｋ８、Ｋ７の形状の孔型で各々４〜５パスの圧延を施し、ハット型の粗形断面に成形される。
その後、図３（ａ）に示すように、タンデム配置した中間圧延機３１、３２によって、第１パスは孔型Ｋ５、Ｋ６の順に圧延し、第２パスは孔型Ｋ６、Ｋ５の順に圧延する。その後、第３パスを圧延するために被圧延材を孔型Ｋ４の入り側に移動させ、孔型Ｋ４、Ｋ３によって圧延する。
次いで、被圧延材は、上記中間圧延機３１、３２による中間圧延の後に、比較的高温な状態で仕上げ圧延機３３の孔型Ｋ２により仕上げ圧延されるが、このときに、この仕上げ圧延の工程で、仕上げ圧延機３３の孔型Ｋ２の出側に配置された爪曲げ装置５０の複数のローラ群によって、上記一対の継手部５Ａ、５Ｂの爪曲げが行なわれる。

以下、上記爪曲げ装置５０について図面を適宜参照しつつ詳しく説明する。なお、図４は、その爪曲げ装置の平面図である。
図３（ａ）に示すように、この爪曲げ装置５０は、仕上げ圧延機３３の出側に付設されている。そして、この爪曲げ装置５０は、継手部成形機能および姿勢維持機能を有し、上記継手部５Ａ、５Ｂを成形中に、被圧延材の姿勢を維持する複数のローラ群を有して構成されている。

これら複数のローラ群は、本実施形態の例では、図４に示すように、下流方向に２群のロール群が配置されており、各ロール群は、水平ロール４３や竪ロール４１、竪ロール４２によって、上記ウエブ部２およびフランジ部４から腕部４にかけての屈曲部および継手部５Ａ、５Ｂを拘束するように配置されている。なお、これら２群のロール群は、上記仕上げ圧延機３３の孔型Ｋ２が刻設された圧延ロール４０の中心軸４０Ａから第一のロール群の中心軸Ｌ１までを７５０ｍｍ、また、圧延ロール４０の中心軸４０Ａから第二のロール群の中心軸Ｌ２までを１２５０ｍｍとして配設されている。

そして、この圧延設備では、仕上げ圧延機３３の出側の下流方向に、３．０ｍ／ｓの速度で通材がなされ、これにより、上記複数配置したローラ群は、爪曲げ装置５０内において被圧延材の尾端を詰まらせることなく、継手部５Ａ、５Ｂの爪を各継手部５Ａ、５Ｂの基端部から先端部にかけて内側に曲げつつ、左右で異なる形状の、継手部５Ａ、５Ｂの爪曲げを行えるようになっている。この際、左右の継手部５Ａ、５Ｂでの成形開始および終了時間は同時になされる。

そして、内側への爪曲げを殆ど完了した被圧延材は、爪曲げ装置５０の有する最終の孔型Ｋ１で仕上げ圧延がなされ、左右で異なる形状の、所定の寸法形状および精度に成形される。そして、その成形された被圧延材は、不図示の熱間鋸断機によって所定の製品長さに切断され、次いで、冷却床にて常温まで冷却することによって図１に示すハット形鋼矢板１を製造可能になっている。

次に、上記最終の孔型Ｋ１（およびＫ２）で所望形状に成形するための仕上げ圧延（継手部形成工程）についてより詳しく説明する。
本実施形態の継手部形成工程は、上記孔型Ｋ２、Ｋ１での通材を含み、同孔型での圧延によって、一対の継手部５Ａ、５Ｂを、隣接して打設される他のハット形鋼矢板１に対してウエブ部２のウエブ面が９０度転回した位置で相互に嵌合するように、一方の継手部５Ｂが爪を曲げることによって入り口を狭めたラルゼン形状をなす曲がり爪継手とするとともに、他方が曲がり爪継手に嵌合する玉爪状の玉爪継手５Ａに成形する工程である。

すなわち、上記所定の形状は、図１に示すように、相互に嵌合する一対の継手部５Ａ、５Ｂの横断面外形形状は、曲がり爪継手５Ｂのふところの幅をＢ１［ｍｍ］、曲がり爪継手５Ｂのふところの高さをＨ１［ｍｍ］、曲がり爪継手５Ｂの開口部幅をＣ１［ｍｍ］、曲がり爪継手５Ｂの爪角度をα１［ｄｅｇ］、曲がり爪継手５Ｂの爪壁角度をθ１［ｄｅｇ］とし、さらに、玉爪継手５Ａの玉爪の幅をＢ２［ｍｍ］、玉爪継手５Ａの玉爪の高さをＨ２［ｍｍ］、玉爪継手５Ａの玉爪底幅をＣ２［ｍｍ］、玉爪継手５Ａの爪角度をα２［ｄｅｇ］、玉爪継手５Ａの爪底角度をθ２［ｄｅｇ］、玉爪継手５Ａの玉爪厚みをＡ２［ｍｍ］とするとき、下記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たすようにロールに旋削した孔型形状をもつ孔型Ｋ２、Ｋ１で圧延される。

（Ｂ１−２．０）＞Ｂ２＞（Ｂ１＋Ｃ１）／２ （式１）
（Ｃ１−１．０）＞Ｃ２ （式２）
３．０＞（Ｈ１−Ｈ２）＞１．０ （式３）
｜α１−α２｜＜５° （式４）
θ１＞θ２＞０ （式５）
Ａ２＞Ｃ１＋Ｈ１・ｔａｎθ１ （式６）

ここで、このハット形鋼矢板１は、図１に示すように、左右に延びるウエブ部２に対し、左右それぞれに張り出す腕部４は平行である。そして、上記（式１）〜（式６）の関係の基準となる方向は、左右それぞれに張り出す腕部４の張り出している方向を幅方向とし、また、これに直交する方向を高さ方向と定義する。そして、曲がり爪継手５Ｂの爪角度（α１）とは、曲がり爪継手５Ｂのふところ（符号Ｆの部分）を画成する面のうち、腕部４同様に幅方向に伸びる爪底部１１ｂの内側面に対する、曲がり爪継手５Ｂの先端部１１ｃの内側面の傾斜角と定義する。

また、曲がり爪継手５Ｂの爪壁角度（θ１）とは、曲がり爪継手５Ｂのふところを画成する面のうち、腕部４に繋がる基端部１１ａの内側面であって前記高さ方向に対する傾斜角と定義する。また、玉爪継手５Ａの爪角度（α２）とは、玉爪継手５Ａの玉爪状をなす玉爪部１１ｃの略三角形状の先端部の角度であり、また、玉爪継手５Ａの爪底角度（θ２）とは、玉爪継手５Ａの腕部４同様に幅方向に伸びる爪底部２２ｂの内側面に対するその幅方向に伸びる部分の外側面の傾斜角と定義する。なお、爪底部２２ｂの内側面は、腕部４の面に平行な面である。

ここで、上記圧延設備の各孔型形状は、Ｋ８〜Ｋ３までは、例えば図８に例示した従来のハット形鋼矢板を製造する孔型と共通である。そして、Ｋ２はＫ３とＫ１との繋ぎ役を担っており、Ｋ１にうまく噛み込む形状に変化させている。そして、このＫ１は、製品として必要な玉爪継手２２の外形寸法に合致したものを用いている。つまり、仕上げ圧延の最終孔型であるＫ１で上記（式１）〜（式６）の関係を設定している。

なお、各継手部５Ａ、５Ｂの圧延に際しては、爪部の温度が６００℃以上の状態において成形されることが望ましく、図４において、爪曲げ装置５０の最上流に配置されるローラ群と仕上げ圧延ロール４０の中心軸４０Ａとの距離Ｌ１を７５０ｍｍ以内、爪曲げ装置５０の最下流に配置されるローラ群と仕上げ圧延ロール４０の中心軸４０Ａとの距離Ｌ２を１５００ｍｍ以内とすることが望ましい。

また、継手部５Ａ、５Ｂの成形中にねじれなどが発生した場合、爪曲げ装置５０の下流側のローラ群による熱間矯正が可能なように、各ローラ群は間隔を設けて配置することが望ましく、図４において、上記Ｌ１、Ｌ２の中心軸間の距離を５００ｍｍ程度とすることが望ましい。なお、爪曲げ装置５０での通材性を重視する場合は、複数のローラ群を、間隔を設けずに連続して配置する。

次に、上述したハット形鋼矢板１およびその製造方法の作用および効果について説明する。
上述のハット形鋼矢板１の製造方法は、図３に示す圧延設備で、扁平スラブを、粗圧延、中間圧延した後に、仕上げ圧延において、仕上げ圧延機出側に配置した爪曲げ装置５０を用い、その最終工程の二つの孔型Ｋ２，Ｋ１のみを変更しており、これにより、熱間圧延される被圧延材を、ハット形をなすとともに、左右で異なる所望形状の一対の継手部５Ａ、５Ｂを有するハット形鋼矢板１に成形することができる。

特に、このハット形鋼矢板１の製造方法によれば、上記継手部形成工程で、一対の継手部５Ａ、５Ｂの横断面外形形状を、圧延のみによって製造されるとともに、その最終工程での孔型の充満が不十分であっても所期機能を奏することのできる外形（充満度許容外形）となるように、充満度許容外形となすための所定の複数の関係を、上記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たすようにした孔型Ｋ２、Ｋ１での通材過程で成形するので、コーナー専用のハット形鋼矢板を最小の設備補充によって圧延で製造することができる。

つまり、本実施形態の例では、爪曲げ装置５０以外は、通常の一般的ハット形鋼矢板の圧延設備を流用することで製造することができる。したがって、必要最小限の孔型を玉爪成形用に交換するだけで、ほとんどのロール、ガイドといった圧延設備については、従来型のハット形鋼矢板のものを流用することができるため、中間圧延での孔型を変更することなく、コーナー用ハット形鋼矢板を製造することができる。したがって、少ない投資で目的とする機能を有するコーナー用のハット形鋼矢板１を得ることができる。

また、仕上げ圧延機出側に配置した爪曲げ装置５０を用いた製造方法によれば、継手部５Ａ、５Ｂの成形にあたっては、爪曲げにローラーガイドを適用することによって、継手部５Ａ、５Ｂの片方のみを爪曲げするという非対称変形に対しても、ハット形鋼矢板１の主要部分を拘束した状態で継手部５Ａ、５Ｂの爪曲げを行うことができる。そのため、一部のローラを交換するだけで、コーナー専用のハット形鋼矢板を安定して確実に圧延することができる。

そして、これにより製造されたコーナー用のハット形鋼矢板１によれば、一対の継手部５Ａ、５Ｂの横断面外形形状が、上記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たすように形成されているので、隣接する鋼矢板のウエブ面が９０度転回した位置で相互の継手部を嵌合する上で、最終工程での孔型の充満が不十分であっても所期機能を奏することが可能であり、必要な余裕代および継手部相互が離脱しない構成とすることができる。したがって、圧延された後には、なんら手を加えることなく打設方向を直角に転換することができる。

なお、上記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たすように形成されていない場合には、充満度許容外形を有しないことになる。つまり、孔型の材料充満度が所期機能を奏しない程度にまで不十分になったり、逆に過充満となったりするおそれが生じる。また、継手部の開口部幅が、狭過ぎると嵌合の余裕がなくなり、逆に広過ぎると継手が離脱しやすくなり、さらに、継手強度が低下することにもなる。したがって、上記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たすことは、隣接する鋼矢板に対してウエブ面が９０度転回した位置で相互の継手部を嵌合させる上で、必要な余裕代および継手部相互が離脱しない構成を熱間圧延の製品化の過程でより確実に得るために必要十分な条件であり、同式全体を同時に満たすことが重要である。

［実施例］
図１に示すような左右非対称の一対の継手部をもつハット形鋼矢板１を上記製造方法によって実際に製作した。
この実施例のハット形鋼矢板１は、図１に示すもの同様、一対の継手部５Ａ、５Ｂとして、下向きの曲がり爪継手１１と、上向きの玉爪継手２２とを成形した。上述のように、打設方向を直角に転換するには、図２に示すような従来形同様のラルゼン形状の曲がり爪継手１１と、これに嵌合できる玉爪継手２２とを有するものが好適だからである。
孔型形状としては、Ｋ８〜Ｋ３までは、例えば図８に例示した従来のハット形鋼矢板と共通とし、最終工程の二つの孔型Ｋ２，Ｋ１のみを変更することによって、従来型の他方の継手部５Ａを上述した所定の外形形状をもつ玉爪継手２２に形状変更した。

図６は、本実施例での一方の継手部５Ｂである、従来形の曲がり爪継手１１である。
本実施例では、同図に示す、この曲がり爪継手１１を基準として、そのふところの広さを、上記（式１）〜（式６）の関係に従って定量化（数値化）し、玉爪継手２２の所定の外形形状を具体的に設定した。
すなわち、上述したように、一対の継手部５Ａ、５Ｂに関する関係として、図２において、相互に嵌合する一対の継手部５Ａ、５Ｂの横断面外形形状を、一方の曲がり爪継手については、曲がり爪継手のふところの幅をＢ１［ｍｍ］、曲がり爪継手のふところの高さをＨ１［ｍｍ］、曲がり爪継手の開口部幅をＣ１［ｍｍ］、と定量化した。また、横断面外形形状として、曲がり爪継手の爪角度をα１［ｄｅｇ］、曲がり爪継手の爪壁角度をθ１［ｄｅｇ］として定義した。同様に、他方の玉爪継手の横断面外形形状については、玉爪継手の玉爪の幅をＢ２［ｍｍ］、玉爪継手の玉爪の高さをＨ２［ｍｍ］、玉爪継手の玉爪底幅をＣ２［ｍｍ］、と定量化した。また、横断面外形形状として、玉爪継手の爪角度をα２［ｄｅｇ］、玉爪継手の爪底角度をθ２［ｄｅｇ］として定義した。

ここで、一対の継手部５Ａ、５Ｂに関する関係として、相互に嵌合するとともに、打設できる継手部５Ａ、５Ｂ相互の余裕代は、図２において、
（Ｂ１−２．０）＞Ｂ２
Ｂ１≒２６．０［ｍｍ］より、Ｂ２＜２４．０［ｍｍ］ （式７）
Ｂ２＞（Ｂ１＋Ｃ１）／２
Ｂ１≒２６．０、Ｃ１≒１１．０よりＢ２＞１８．５［ｍｍ］ （式８）
（式７）と（式８）からＢ２＝２１．０［ｍｍ］を選択した。

（Ｃ１−１．０）＞Ｃ２
Ｃ１≒１１．０［ｍｍ］より、Ｃ２＜１０．０［ｍｍ］ （式９）
（式９）とＫ３までの孔型流用で、爪底厚Ｃ２は、従来形の継手部の爪底厚さを大きく変えることは難しいため、爪底厚さＣ２＝８．０［ｍｍ］を選択した。さらに、玉爪高さについては、
Ｈ２≒（Ｈ１−２．０）
Ｈ１≒１９．０［ｍｍ］より、Ｈ２＝１７．０［ｍｍ］に設定した。
そして、残る角度に関しては、
α２≒α１
α１≒４２°より、α２＝４２°に設定した。
θ１＞θ２＞０
θ１≒６°より、θ２＝４°に設定した。

上述のように設定した値による玉爪継手２２の実施例を図７に示す。
ここで、孔型形状は、上記実施形態同様に、Ｋ８〜Ｋ３までは、例えば図８に例示した従来のハット形鋼矢板と共通とした。そして、最終工程についてのみ、仕上げ圧延機３３のＳＦロール孔型Ｋ２，Ｋ１の二つの孔型のみを専用化した。つまり、Ｋ２はＫ３とＫ１との繋ぎ役を担っており、Ｋ１にうまく噛み込む形状に変化させた。そして、図６に示す形状を最終孔型であるＫ１で設定し、このＫ１は、上述したように、製品として必要な玉爪継手２２の外形寸法に合致したものを準備した。

なお、仕上げ圧延機３３の孔型Ｋ２による圧延速度は、被圧延材の先端が爪曲げ装置５０の第２ロール群を通過するまでは１．０〜２．０ｍ／ｓとし、４．０〜６．０ｍ／ｓに加速後、仕上げ圧延機３３からの蹴りだしを３．０〜５．０ｍ／ｓとして、被圧延材の尾端が爪曲げ装置５０内において詰まって残ることを防止した。また、圧延ロールの中心軸から第一のロール群の中心軸までを１０００ｍｍ以内、圧延ロール中心から第二のロール群の中心軸までを１５００ｍｍ以内とした。これにより、３．０ｍ／ｓで圧延して爪曲げ装置５０内において尾端を詰まらせることなく一対の継手部５Ａ、５Ｂの爪曲げをそれぞれ行うことができた。

このような構成とした結果、図５に示すように、孔型Ｋ８〜Ｋ３までは従来形のハット形鋼矢板の孔型Ｋ３の形状（同図（ａ）参照）が、圧延の過程においてＫ２の形状変化を経て（同図（ｂ）参照）、上記のようにＫ１で規定した所定の範囲の形状に収められた（同図（ｃ）参照）。
そして、これにより成形された継手部５Ａ、５Ｂ相互の嵌合状態は、上述の図２に示す関係、つまり、適当な継手部余裕を有しつつ、継手部の離脱が生じない関係が得られることが確認された。また、最終工程のＳＦロール孔型Ｋ２，Ｋ１の二つの孔型のみを専用化した以外は、通常の一般的ハット形鋼矢板の圧延設備をそのまま流用することで製造可能なことが確認された。

ここで、一対の継手部５Ａ、５Ｂの横断面外形形状は、上記（式１）〜（式６）の関係に従って定量化（数値化）し、これら（式１）〜（式６）の関係を同時に満たす規定の枠内に収まってさえいれば、熱間圧延の最終工程の二つの孔型Ｋ２，Ｋ１で多少の無理変形を実施することで、例えば玉爪継手２２外面に噛みだし気味に過充満が発生したり、また、図７に示すように、継手部５Ａの玉爪継手２２の内面側に凹みが発生したりしても、コーナー専用のハット形鋼矢板としての機能に問題は生じない。

また、相互に嵌合して打設できるようにするための条件として、玉爪継手２２の外形を最終孔型（図５でのＫ１）に合致させれば、仮に図７に示すような充満の不足はあっても、図５の符号Ｔで示す一定の厚み部分が横断面外形形状に確保されていれば機能的には問題が無いのであって、あくまでも継手部外形の範囲を、上記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たす規定の枠内に収めることが重要である。

上述のように、本発明に係るハット形鋼矢板１、およびその製造方法によれば、この実施例にも示すように、ＳＦロール孔型Ｋ２，Ｋ１の二つの孔型のみを専用化するだけで、中間圧延での孔型を変更することなく、継手部５Ａ、５Ｂ相互を嵌合させつつウエブ面が９０度転回した位置で打設することができ、継手部５Ａ、５Ｂが相互に離脱しないハット形鋼矢板１を製造できるということが確認できた。
なお、本発明に係るハット形鋼矢板、およびその製造方法は、上記実施形態ないし実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。

例えば、上述のハット形鋼矢板１の製造方法は、圧延設備の仕上げ圧延機出側に配置した爪曲げ装置５０を用い、その最終工程の二つの孔型Ｋ２，Ｋ１のみを変更し、これにより、熱間圧延される被圧延材を、ハット形をなすとともに、左右で異なる所望形状の一対の継手部５Ａ、５Ｂを有するハット形鋼矢板１に成形する例で説明したが、これに限定されず、本発明に係るハット形鋼矢板の製造方法は、通常のハット形鋼矢板の製造に用いる孔型に対して、仕上げ圧延に用いる孔型に限ってその爪部形状を変更（つまり、ラルゼン形から所定の玉爪形状に変更）することで、一対の継手部の横断面外形形状を、前記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たす前記充満度許容外形に成形するものであればよい。
例えば、上記実施例では、仕上げ圧延の最終２パスの孔型を変更したが、これに限らず、例えば仕上げ圧延を３パス行う場合には、最終３パスの孔型を変更してもよい。なお、変更に際しては、必要最小限となるように、仕上げ圧延での最終２〜３パスの孔型を変更することが好ましい。

本発明に係るコーナー用ハット形鋼矢板、およびその継手部部分を説明する横断面図（（ａ）〜（ｃ））である。 本発明に係るハット形鋼矢板の一実施形態での、９０°方向転換するときの継手部相互の嵌合状態を説明する横断面図である。 本発明に係るハット形鋼矢板を圧延する圧延設備の、ミル配置および孔型配列、並びに圧延形状を示す説明図である。 本発明ハット形鋼矢板を圧延するための爪曲げ装置の一実施形態の平面図である。 本発明に係るハット形鋼矢板の一実施例であって、玉爪継手の形状成形の過程を示す説明図（（ａ）〜（ｃ））である。 本発明に係るハット形鋼矢板の一実施例であって、曲がり爪継手の実寸例を示す説明図である。 本発明に係るハット形鋼矢板の一実施例であって、玉爪継手の実寸例を示す説明図である。 従来のハット形鋼矢板を説明する横断面図である。

符号の説明

１ （コーナー用）ハット形鋼矢板
２ ウエブ部
３ フランジ部
４ 腕部
５Ａ、５Ｂ 継手部
８ 突条部
１１ 曲がり爪継手
２２ 玉爪継手
３０ 粗圧延機（ＢＤロール）
３１ 中間圧延機（Ｓ１ロール）
３２ 中間圧延機（Ｓ２ロール）
３３ 仕上げ圧延機（ＳＦロール）
３６ 加熱炉
４０ 仕上げ圧延ロール（爪曲げガイドローラ）
４１ 竪ロール
４２ 竪ロール
４３ 水平ロール
５０ 爪曲げ装置（継手部成形装置）
１００ 従来のハット形鋼矢板
１０５ 従来の継手部
Ｂ１ 曲がり爪継手のふところの幅
Ｃ１ 曲がり爪継手の開口部幅
Ｈ１ 曲がり爪継手のふところの高さ
α１ 曲がり爪継手の爪角度
θ１ 曲がり爪継手の爪壁角度
Ａ２ 玉爪継手の玉爪厚み
Ｂ２ 玉爪継手の玉爪の幅
Ｃ２ 玉爪継手の玉爪底幅
Ｈ２ 玉爪継手の玉爪の高さ
α２ 玉爪継手の爪角度
θ２ 玉爪継手の爪底角度

Claims (2)

1. 左右に延びるウエブ部と、そのウエブ部両端から上下方向の一方に向けてそれぞれ張り出すフランジ部と、各フランジ部の先端から左右それぞれに張り出す腕部と、各腕部の先端にそれぞれ設けられて左右が非対称の一対の継手部と、を有するハット形鋼矢板であって、
   前記一対の継手部は、隣接して打設される他のハット形鋼矢板に対してウエブ面が９０度転回した位置で相互に嵌合するように構成され、一方の継手部が爪を曲げることによって入り口を狭めたふところをもつラルゼン形状の曲がり爪継手であり、他方の継手部が前記曲がり爪継手のふところに嵌合する玉爪状の玉爪継手になっており、
   前記相互に嵌合する一対の継手部の横断面外形形状は、所定の複数の関係を同時に満たすように設定されることで、圧延のみによって製造されるとともにその最終工程での孔型の充満が不十分であっても所期機能を奏することのできる充満度許容外形を有してなり、
   前記充満度許容外形の所定の複数の関係は、曲がり爪継手のふところの幅をＢ１［ｍｍ］、曲がり爪継手のふところの高さをＨ１［ｍｍ］、曲がり爪継手の入り口の開口部幅をＣ１［ｍｍ］、曲がり爪継手の爪角度をα１［ｄｅｇ］、曲がり爪継手の爪壁角度をθ１［ｄｅｇ］、玉爪継手の玉爪の幅をＢ２［ｍｍ］、玉爪継手の玉爪の高さをＨ２［ｍｍ］、玉爪継手の玉爪底幅をＣ２［ｍｍ］、玉爪継手の爪角度をα２［ｄｅｇ］、玉爪継手の爪底角度をθ２［ｄｅｇ］］、玉爪継手の玉爪厚みをＡ２［ｍｍ］とするとき、下記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たすことを特徴とするハット形鋼矢板。
   （Ｂ１−２．０）＞Ｂ２＞（Ｂ１＋Ｃ１）／２ （式１）
   （Ｃ１−１．０）＞Ｃ２ （式２）
   ３．０＞（Ｈ１−Ｈ２）＞１．０ （式３）
   ｜α１−α２｜＜５° （式４）
   θ１＞θ２＞０ （式５）
   Ａ２＞Ｃ１＋Ｈ１・ｔａｎθ１ （式６）
2. 請求項１に記載のハット形鋼矢板を製造する方法であって、
   前記一対の継手部を通材過程で成形する継手部形成工程を含み、当該継手部形成工程は、仕上げ圧延に用いる孔型に限ってその爪部形状を変更することで、前記一対の継手部の横断面外形形状を、前記（式１）〜（式６）の関係を同時に満たす前記充満度許容外形に成形することを特徴とするハット形鋼矢板の製造方法。

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