JP2015142930A - Ｕ形鋼矢板粗圧延用造形孔型及びｕ形鋼矢板の圧延方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｈ形状断面の圧延素材を用いたＵ形鋼矢板の造形圧延において、上フランジとウェブの上面との付け根部の凹みの発生を抑制できる造形孔型及び圧延方法を提供する。【解決手段】以下の（１）〜（４）の構成を備えたＵ形鋼矢板粗圧延用造形孔型１。（１）上ロール２の上フランジ圧縮部７の高さ６ｈが、圧延素材２０の上フランジ２３のウェブ２１の上面２５からの高さ２３ｈの５０％以上８０％以下（２）上ロール２の突起部４の幅５ｗが、圧延素材２０の幅２０ｗの９０％以上１００％以下（３）上ロール２のウェブ上面圧下部６の幅６ｗが、圧延素材２０のウェブ２１の上面２５の幅２５ｗ以上（４）圧延素材２０のウェブ２１の上面２５及びフランジ側傾斜部２７ｂのなす角度θ２と上ロール２のウェブ上面圧下部６及び中央傾斜部７ｂのなす角度θ１との角度差（θ２−θ１）が、１０?以上２５?以下【選択図】図２

Description

本発明は、Ｕ形鋼矢板のウェブ上側の両端部近傍の折れ込み疵の発生を防止するＵ形鋼矢板の製造技術に関する。

従来、Ｕ形鋼矢板は、矩形断面の圧延素材を、熱間圧延において複数の孔型を用いた複数回の往復圧延により製造されている。圧延方法としては、ウェブ部分を直線のままで圧延する方法やウェブ部分を折り曲げながら圧延するいわゆるバタフライ圧延という手法が知られている。特許文献１には、製品の爪部に肉不足回避や圧延パス回数の減少を目的とした孔型形状に関する技術が開示されている。
特許文献１に開示されている圧延方法では、第一の圧延工程である粗圧延工程における孔型へ圧延素材を噛み込む際に、圧延素材が孔型の左右どちらかに寄って噛み込まれた場合には断面が左右非対称となる。その結果、左右の継手となる部分の断面積が異なり、最終製品の継手寸法が安定しなくなるという問題が生じていた。

この問題を解決するために特許文献２では、圧延素材を、Ｈ形状断面を有する連続鋳造製の粗形鋼片を用いる。これにより圧延素材のフランジの断面は、既に連続鋳造の鋳込時に精度よくウェブ部の左右に振り分けられているため、最終製品の左右の継手寸法差のばらつきを低減できるとしている。

特開平１１−９０５０４号公報 特開平１０−１９２９０５号公報

ここでＨ形状断面の粗形鋼片をＵ形鋼矢板に造形するには圧延素材の上フランジを上から下へ圧縮して無くし、上フランジ上面とウェブ上面とを同じ高さとし、これらを同一平面とする必要がある。そのためには、圧延素材の上フランジ高さを減少させるとともに下フランジ高さを高く形成されたＵ形鋼矢板のフランジを予成形する圧延が必要となる。ところがこの圧延における第一の圧延工程においては、図６に示すように、上フランジ４３，４３の圧縮に基づくメタルフローにより、圧延素材４０の上フランジ４３，４３のウェブ４１の上面４５との付け根部がウェブ４１の上面４５より下に潜り込んでしまう。そしてこの付け根部に、破線囲みで示すように凹みが発生するという問題が生じていた。この凹みは、最終製品のウェブ上側の両端部近傍に、折れ込み疵として残存してしまう可能性が高いものである。

こうした問題は、ブルームのような矩形断面を圧延素材としてＵ形鋼矢板を熱間圧延で製造する場合には生じないが、Ｈ形状断面の粗形鋼片を圧延素材として圧延する場合に発生が懸念される特有の問題である。特許文献２には、圧延方法の概略が示されており、これ基づいて所定のＵ形鋼矢板断面を得ることはできるが、上記した問題については考慮されておらず、最終製品のウェブ上側の両端部近傍における疵発生を抑制することは困難であった。そして、疵が発生したＵ形鋼矢板は切捨てせざるを得ず、歩留まりの低下が生じていた。

本発明は、上記した問題に着目してなされたものであって、Ｈ形状断面の粗形鋼片を圧延素材としたＵ形鋼矢板の造形圧延において、上フランジのウェブの上面との付け根部におけるメタルフローによる凹みの発生を抑制し、最終製品の折れ込み疵の発生を抑制できるＵ形鋼矢板粗圧延用造形孔型及びＵ形鋼矢板の圧延方法を提供することを目的とする。

本発明に係るＵ形鋼矢板粗圧延用造形孔型のある態様は、ウェブとこのウェブの左右に上フランジ及び下フランジを有する各々のフランジとを備えたＨ形状断面の粗形鋼片を圧延素材としたＵ形鋼矢板の造形圧延における粗圧延工程で用いられるものであり、圧延素材側に突出形成された突起部を各々有する上ロール及び下ロールを備え、２つの突起部の間に圧延素材を噛み込んで造形するために用いられる。
そして、圧延素材のウェブの上面と左右の上フランジの端面との間には各々フランジ側傾斜部が形成されるとともに、上ロールの突起部は、ウェブの上面を圧下するウェブ上面圧下部と、このウェブ上面圧下部の左右に各々設けられ圧延素材のフランジ側傾斜部を圧縮する上ロール側傾斜部を有する上フランジ圧縮部と、を備える。そして、
（１）上ロールの上フランジ圧縮部のウェブ上面圧下部からの高さが、圧延素材の上フランジのウェブの上面からの高さの５０％以上８０％以下とされ、
（２）上ロールの突起部の幅が、圧延素材の幅の９０％以上１００％以下とされ、
（３）上ロールのウェブ上面圧下部の幅が、圧延素材のウェブの上面の幅以上とされ、
（４）圧延素材のウェブの上面及びフランジ側傾斜部のなす角度から、上ロールのウェブ上面圧下部及び上ロール側傾斜部のなす角度を減じたときの角度差が、１０°以上２５°以下とされたこと、
を要旨とする。

また本発明に係るＵ形鋼矢板の圧延方法のある態様は、ウェブとこのウェブの左右に上フランジ及び下フランジを有する各々のフランジとを備えたＨ形状断面の粗形鋼片を圧延素材とし、圧延素材側に突出形成された突起部を有する上ロール及び下ロールを備えるとともに２つの突起部の間に圧延素材を噛み込んで造形する造形孔型を用いた粗圧延工程と、この粗圧延工程に後続する圧延工程により圧延素材を順次圧延して、Ｕ形鋼矢板を造形圧延する。
そして、圧延素材のウェブの上面と左右の上フランジの端面との間には各々フランジ側傾斜部が形成されるとともに、上ロールの突起部は、ウェブの上面を圧下するウェブ上面圧下部と、このウェブ上面圧下部の左右に各々設けられ圧延素材のフランジ側傾斜部を圧縮する上ロール側傾斜部を有する上フランジ圧縮部と、を備える。そして、
（１）上ロールの上フランジ圧縮部のウェブ上面圧下部からの高さが、圧延素材の上フランジのウェブの上面からの高さの５０％以上８０％以下とされ、
（２）上ロールの突起部の幅が、圧延素材の幅の９０％以上１００％以下とされ、
（３）上ロールのウェブ上面圧下部の幅が、圧延素材のウェブの上面の幅以上とされ、
（４）圧延素材のウェブの上面及びフランジ側傾斜部のなす角度から、上ロールのウェブ上面圧下部及び上ロール側傾斜部のなす角度を減じたときの角度差が、１０°以上２５°以下
とされた造形孔型を用いて粗圧延工程を行うことを要旨とする。

本発明を用いれば、Ｕ形鋼矢板粗圧延用造形孔型が上記（１）〜（４）の構成を備えることにより、上ロールにより圧延素材のウェブの上面及び上フランジを圧延するとき、上フランジのウェブの上面との付け根部の凹みの発生を促すメタルフローが抑制され、上フランジのウェブの上面との付け根部で凹みが発生することを抑えることができる。そして、疵が発生したＵ形鋼矢板の切捨てを回避でき、歩留まり向上に極めて有効となる。

本発明の実施形態で用いるＨ形状断面の粗形鋼片（圧延素材）の断面図である。 本発明の実施形態に係るＵ形鋼矢板粗圧延用造形孔型の断面図である。 上フランジのウェブの上面との付け根部におけるメタルフローを説明する図である。 本発明の実施形態に係るＵ形鋼矢板の圧延工程を説明する図である。 図４における粗圧延工程においてＵ形鋼矢板粗圧延用造形孔型が圧延素材を噛み込んだ状態を示す図である。 従来の造形孔型を用いた場合の、上フランジのウェブの上面との付け根部に発生する凹みを説明する図である。

本発明の実施形態に係るＵ形鋼矢板粗圧延用造形孔型は、Ｈ形状断面の連続鋳造製の粗形鋼片を圧延素材とした、Ｕ形鋼矢板の造形圧延における粗圧延工程で用いられるものである。以下その構成を、図面を参照して説明する。尚、図中に示されたＵ形鋼矢板粗圧延用造形孔型を構成する各部の形状、大きさ又は比率は適宜簡略化及び誇張して示されている。また図中、同一機能を有するものには同一符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。また図を正面視した方向が圧延素材の圧延方向であるとともに、図中における左右方向が圧延素材の幅方向である。

まず初めに圧延素材２０を、図１を用いて説明する。
圧延素材２０は、その上面２５及び下面２６が水平な直線状断面のウェブ２１と、このウェブ２１の外方に各々設けられ上フランジ２３及び下フランジ２４を有する左右のフランジ２２，２２とを備える。圧延素材１０は上下左右対称的に構成されている。
ウェブ２１は圧延素材２０において左右方向及び上下方向のそれぞれ中央に位置する。ウェブ２１の上面２５と、左右の上フランジ２３，２３の各端面２３ａ，２３ａとの間には各々、上移行部２７，２７が形成されている。上移行部２７はさらに、滑らかな円弧状の傾斜部２７ａ及び直線状のフランジ側傾斜部２７ｂを有する。

この上移行部２７により、ウェブ２１の上面２５は、円弧状の傾斜部２７ａ、直線状のフランジ側傾斜部２７ｂと、この順にウェブ２１側から上フランジ２３側へ移行してゆき、上フランジ２３の端面２３ａに至る。上フランジ２３の端面２３ａは水平な直線状であり、上フランジ２３は、端面２３ａと直線状のフランジ側傾斜部２７ｂとの間の変化点において直線状から円弧状に滑らかに変化するように形成されている。
ウェブ２１の下面２６と、左右の下フランジ２４，２４の端面２４ａ，２４ａとの間には各々、下移行部２８，２８が形成されている。下移行部２８はさらに、滑らかな円弧状の傾斜部２８ａ及び直線状の傾斜部２８ｂを有する。

この下移行部２８により、ウェブ２１の下面２６は、円弧状の傾斜部２８ａ、直線状の傾斜部２８ｂと、この順にウェブ２１側からフランジ２２側へ移行してゆき、下フランジ２４の端面２４ａに至る。下フランジ２４の端面２４ａは水平な直線状であり、下フランジ２４は、端面２４ａと直線状の傾斜部２８ｂとの間の変化点２９において直線状から円弧状に滑らかに変化するように形成されている。尚、図中のウェブ２１の上面２５及び上移行部２７、並びに、ウェブ２１の下面２６及び下移行部２８中に描かれた複数の点は、連続する各部の交点位置を便宜的に示したものである。
本実施形態に用いる圧延素材２０として用いられる粗形鋼片としては、Ｈ形鋼の製造に用いられるＨ形状断面の鋳片をそのまま用いることができる。これによりＵ形鋼矢板製造用の鋳片製造設備を新たに設ける必要がない。

次に、本実施形態に係るＵ形鋼矢板粗圧延用造形孔型１を、図２を用いて説明する。
図２は、ロール間の空隙によりＵ形鋼矢板粗圧延用造形孔型１を構成する上ロール２及び下ロール３を、それぞれのロール軸を含む断面で見た断面図である。上ロール２及び下ロール３は、圧延素材側（図中、上ロール２と下ロール３との間の空隙側）に各々突出形成された突起部４，５を備える。Ｕ形鋼矢板粗圧延用造形孔型１は左右対称的に構成されており、２つの突起部４，５間に圧延素材２０を噛み込んでＵ形鋼矢板の断面形状に近くなるよう造形圧延するものである。

上ロール２の突起部４は、左右方向中央に位置するウェブ上面圧下部６と、このウェブ上面圧下部６の外方左右に各々設けられた上フランジ圧縮部７，７を備える。また上ロール２は、上フランジ圧縮部７，７の外方に側壁８，８を備えるとともに、側壁８，８のさらに外方に上継手予成形部９，９を備える。
ウェブ上面圧下部６は水平な直線状断面とされ、圧延時に圧延素材２０のウェブ２１の上面２５に当接し、上面２５を上方から圧下するものである。
上フランジ圧縮部７はさらに、滑らかな円弧状のウェブ側傾斜部７ａと、直線状の中央傾斜部７ｂと、上に凸状とされたフランジ側傾斜部７ｃとを有する。中央傾斜部７ｂが本発明の上ロール側傾斜部に相当する。

上ロール２には、上フランジ圧縮部７により、ウェブ上面圧下部６と側壁８との間で、ウェブ上面圧下部６より高い位置となる面が形成されている。上フランジ圧縮部７においては、上ロール２の周面の高さは、ウェブ側傾斜部７ａ、中央傾斜部７ｂ、フランジ側傾斜部７ｃの順に高い位置となり、ウェブ側傾斜部７ａの凸状の頂点で最大高さ位置となる。その後、上ロール２の周面の高さは頂点から側壁８側へ低くなる。これにより、上ロール２と圧延素材２０の間には、ウェブ上面圧下部６の左右に、上に凸状の凹部Ｓ，Ｓが形成され、圧延時にはこの凹部Ｓ，Ｓに圧延素材２０の上フランジ２３，２３が入り込むこととなる。そして上フランジ圧縮部７は、圧延素材２０の上フランジ２３を圧縮して、その高さを減少させる。またこのとき上フランジ圧縮部７の中央傾斜部７ｂは、圧延素材２０の直線状のフランジ側傾斜部２７ｂに当接して上フランジ２３を圧縮する。

側壁８は、圧延時に圧延素材２０のフランジ２２の側面２２ａ（図１参照）に当接し、圧延素材２０の左右方向の幅を拘束するものである。また上継手予成形部９は、後述する下ロール３の下継手予成形部との間に圧延素材２０を噛み込み、Ｕ形鋼矢板の継手を予成形するものである。
下ロール３の突起部５は、図２に示すように、左右方向中央に位置するウェブ下面圧下部１０と、このウェブ下面圧下部１０の外方左右に各々設けられた滑らかな円弧状断面の下フランジ圧下部１１，１１を備える。また下ロール３は、下フランジ圧下部１１，１１の外方に下継手予成形部１２，１２を各々備える。

ウェブ下面圧下部１０は水平な直線状断面とされ、圧延時に圧延素材２０のウェブ２１の下面２６及び下移行部２８，２８に当接し、ウェブ２１及び下フランジ２４，２４を下方から圧下するものである。
下フランジ圧下部１１は、圧延時に圧延素材２０のウェブ２１の下移行部２８，２８に当接し、下フランジ２４を拡げるものである。下継手予成形部１２は、上ロール２の上継手予成形部９との間に圧延素材２０を噛み込み、Ｕ形鋼矢板の継手を予成形する。尚、図中の上ロール２側の突起部４及び下ロール３側の突起部５中の複数の点は、上ロール２側の突起部４及び下ロール３側の突起部５を各々構成する各部どうしの交点位置を便宜的に示したものである。

そして、前述した上ロール２は、さらに以下の（１）〜（４）に示す構成を有している。
（１）上ロール２の上フランジ圧縮部７のウェブ上面圧下部６からの高さ６ｈ（図２参照）すなわち上フランジ２３を圧縮する凹部Ｓ，Ｓの最大高さが、圧延素材２０の上フランジ２３のウェブ２１の上面２５からの高さである上フランジ高さ２３ｈ（図１参照）の、５０％以上８０％以下
５０％以上とするのは以下の理由による。５０％未満とすると、上フランジ高さ２３ｈの減少量が大き過ぎる状態、すなわち、上フランジ圧縮部７の高さが低過ぎる状態で上フランジ２３が上方から圧縮されてしまう。そのため、上フランジ２３のウェブ２１の上面２５の付け根部が、圧延素材２０のウェブ２１の上面２５の高さより下に押し込まれ、凹みが生じる（図６参照）。また８０％以下とするのは、８０％を超えると、上フランジ高さ２３ｈを十分に減少させられないためである。上限を８０％とすることにより、上フランジ２３の圧縮量を一定以上確保することができる。

（２）上ロール２の突起部４の幅４ｗ（図２参照）すなわち孔型１の外幅が、圧延素材２０の幅２０ｗ（図１参照）すなわち左右のフランジ２２，２２の両側面２２ａ，２２ａ間距離の、９０％以上１００％以下
９０％以上とするのは、９０％未満であると、圧延素材２０の幅２０ｗの減少量が大き過ぎることとなり、前述した（１）における上フランジ２３の高さ２３ｈの減少の場合と同様に、圧縮時に上フランジ２３のウェブ２１方向へのメタルフローが大きくなり、上フランジ２３のウェブ２１の上面２５の付け根部に凹みが生じるためである。
１００％以下とするのは、１００％を超えると、圧延素材２０の幅２０ｗより孔型１の外幅４ｗが広くなり、圧延中に孔型１内での圧延素材２０の左右位置が安定しなくなるためである。上限を１００％とすることで通材安定性を確保することができる。

（３）上ロール２のウェブ上面圧下部６の幅６ｗ（図２参照）が、圧延素材２０のウェブ２１の上面２５の幅２５ｗ（図１参照）以上
圧延素材２０のウェブ２１の上面２５の幅２５ｗ（図１参照）以上とするのは、以下の理由による。ウェブ２１の上面２５の幅２５ｗ未満であると、圧縮時に上フランジ圧縮部７が圧延素材２０の上フランジ２３に対して内側過ぎる位置すなわち中央寄りとなり、上フランジ２３から離れることとなる。そして圧延を行うと、圧延素材２０の上フランジ２３のウェブ２１の上面２５の付け根部の近傍で、圧延素材２０と孔型１との間に隙間ができ、圧延素材２０の上フランジ２３が内側に倒れ易くなる。
ウェブ上面圧下部６の幅６ｗを、ウェブ２１の上面２５の幅２５ｗ以上とすることにより、上フランジ２３のウェブ２１の上面２５の付け根部の近傍で、圧延素材２０と孔型１との間の隙間の発生を抑制する。そして、付け根部を上ロール２で抑えながら圧延し、この付け根部に凹みが生じるのを防ぐことができる。

（４）圧延素材２０のウェブ２１の上面２５及びフランジ側傾斜部２７ｂのなす角度θ２（図１参照）から、上ロール２のウェブ上面圧下部６及び中央傾斜部７ｂのなす角度θ１（図２参照）を減じたときの角度差（θ２−θ１）が、１０°以上２５°以下
この角度差（θ２−θ１）を１０°以上とするのは以下の理由による。角度差（θ２−θ１）が１０°未満の場合すなわち凹部Ｓの中央傾斜部７ｂの傾きと上移行部２７のフランジ側傾斜部２７ｂの傾きとの開きが小さい場合、圧延時に上フランジ２３が、凹部Ｓにおいてウェブ２１側に寄せられる程度が強まり、凹部Ｓにおける上フランジ２３の水平断面積が比較的大きい状態となる。このときの状態を図３（ａ）中のロールバイト内の図に示す。尚、図３の各図においては実線が圧延素材２０を示し、破線が孔型１を示している。

この状態で、上フランジ２３が上から圧縮されるため、ロールの最下点部分ではウェブ２１方向へのメタルフローが発生する。その結果、図３（ａ）中のロール最下点位置の図中の破線円に示すように、ウェブ２１側に寄せられた上フランジ２３が、上から押し込まれて変形し、上フランジ２３のウェブの上面２５との付け根部には、最終製品で疵となる凹みが生じる。
また角度差（θ２−θ１）を２５°以下とするのは以下の理由による。角度差（θ２−θ１）が２５°を超える場合すなわちすなわち凹部Ｓの中央傾斜部７ｂの傾きと上移行部２７のフランジ側傾斜部２７ｂの傾きとの開きが大きい場合、圧延時に上フランジ２３のウェブ２１方向への流入が促進される（図３（ｃ）中のロールバイト内の位置の図参照）。そして、図３（ｃ）中のロール最下点位置の図に示すように、孔型１が圧延素材２０を噛み込んだ時点からロールバイト最下点に至る時点の間に、圧延素材２０の上移行部２７がほぼ垂直に立つ形状となる。そして、上移行部２７の垂直立位形状が最下点に至っても保持され、上フランジ２３のウェブの上面２５との付け根部には、図中の破線円に示すように、最終製品で疵となる凹みが生じる。

この角度差（θ２−θ１）を１０°以上２５°以下とすることにより、上フランジ２３のウェブの上面２５との付け根部周辺では、図３（ｂ）中のロールバイト内の位置の図に示すように、ウェブ２１方向に流入するメタルフローが比較的小さくなる。そして、図３（ｂ）中のロール最下点位置の図中の破線円に示すように、付け根部は滑らかな曲線状態を保ったまま、ロール最下点を迎え、凹みが形成されることなく圧延が行われる。
また、本実施形態に係る下ロール３の突起部５のウェブ下面圧下部１０の幅１０ｗは、上ロール２の突起部４のウェブ上面圧下部６の幅６ｗより長く構成されるとともに、左右の下移行部２８，２８の各変化点２９，２９間の幅２９ｗ以下とされることが望ましい。また下ロール３の突起部５の幅５ｗは、各変化点２９，２９間の幅２９ｗ以上とされることが望ましい。これにより、圧延時に下フランジ２４を外側にスムーズに押し拡げて変形させることができる。
尚、本実施形態に係る圧延素材２０のフランジ高さ２２ｈは、図１に示すように、ウェブ高さ２１ｈと、上フランジ高さ２３ｈと、下フランジ高さ２４ｈとを合わせた高さとなる。

（Ｕ形鋼矢板の圧延方法）
次に前述したＵ形鋼矢板粗圧延用造形孔型１を用いたＵ形鋼矢板の圧延方法を、図４及び図５を用いて説明する。
本実施形態に係るＵ形鋼矢板の圧延方法（以下、単に「圧延方法」ともいう。）は、図４に示すように、前述した圧延素材２０を加熱炉で所定の温度に加熱し、加熱された圧延素材２０を、孔型１を用いて粗圧延する第一の圧延工程（粗圧延工程）を備える。また本実施形態に係る圧延方法は、この粗圧延工程に後続する工程として、粗圧延された圧延素材２０を、複数の中間圧延機を用いて複数の孔型で圧延する第二の圧延工程を備える。また第二の圧延工程で圧延された圧延素材２０を、仕上げ圧延機を用いて圧延して仕上げる第三の圧延工程を備える。本実施形態に係る圧延方法は、この第一〜第三の圧延工程によりＨ形状断面の圧延素材２０を順次圧延して、ラルゼン型のＵ形鋼矢板を造形圧延するものである。

第一の圧延工程では、図５に示すように、圧延素材２０を上ロール２、下ロール３により構成された孔型１において下ロール３の突起部５に乗り上げるように噛み込ませる。このとき、圧延素材２０の上フランジ２３，２３の端部は上ロール２の側壁８，８に接触を開始するとともに、左右の下フランジ２４，２４間の空隙には、下ロール３の突起部５がはまり込む状態となる。これにより圧延素材２０は、下ロール３の突起部５と上ロール２の側壁８，８で左右への振れが拘束されることとなる。

次に、圧延素材２０を上ロール２と下ロール３の最近接位置まで噛み込ませ、圧延素材２０の上フランジ高さ２３ｈを減じて、図４に示すように、上フランジ２３，２３を小突条２３ｂ，２３ｂとする。また下フランジ２４，２４を、上ロール２の側壁８，８と下ロール３の突起部５の下フランジ圧下部１１，１１により圧下してその厚みを減じ、Ｕ形鋼矢板のフランジ部２４ｃとする。さらに下フランジ２４，２４の先端部を、上ロール２の上継手予成形部９，９と下ロール３の下継手予成形部１２，１２との間に充満させ、膨らみ２４ｂを形成する。

このとき、圧延素材２０のウェブ２１は、上ロール２の突起部４と下ロール３の突起部５との間で圧延され、その厚み（ウェブ高さ２１ｈ）を減じる。ウェブ２１が薄くなった結果、下フランジ２４，２４の長さ（下フランジ高さ２４ｈ）は長くなる。このように、圧延素材２０の厚み（ウェブ高さ２１ｈ）を薄くし、上フランジ２３，２３の高さ２３ｈを縮めるとともに、下フランジ２４，２４を薄く長くする。
そして、本実施形態に係る孔型１が前述した（１）〜（４）の構成を備えていることにより、上ロール２により圧延素材２０のウェブ２１の上面２５及び上フランジ２３を圧延するとき、上フランジ２３のウェブ２１の上面２５との付け根部の凹みの発生を促すメタルフローが抑制される。よって、上フランジ２３のウェブ２１の上面２５との付け根部で凹みが発生することを抑える。

このように第一の圧延工程では、圧延素材２０を粗圧延し、粗圧延された圧延素材２０ａが形成される。
次に第二の圧延工程では、図４に示すように、第一の圧延工程で縮小された上フランジ高さ２３ｈをさらに縮小して最終的には消滅させてＵ形状断面に変形させるとともに、フランジ部２４ｃの先端部の膨らみ２４ｂをさらに成形して継手部とする。
次に第三の圧延工程では、第二の圧延工程で成形された継手部をさらに曲げ成形して所定の寸法のラルゼン型継手とする。

上記した第一〜第三の圧延工程により本実施形態に係る圧延方法が構成される。前述のように、第一の圧延工程で上フランジ２３のウェブ２１の上面２５との付け根部で凹みが発生することを抑えることにより、第三の圧延工程を経た最終製品の折れ込み疵の発生を抑制することができる。

次に、本発明に係る孔型１を用いて圧延を行った実施例を説明する。
まず圧延素材２０は、圧延素材の幅２０ｗ：５６０ｍｍ、フランジ高さ２２ｈ：４００ｍｍ、ウェブ高さ２１ｈ：１４０ｍｍ、上フランジ高さ２３ｈ：１３０ｍｍ、ウェブ上面の幅２５ｗ：２００ｍｍである連続鋳造製のＨ形状断面の粗形鋼片とした。
次に孔型外幅４ｗ、上フランジ圧縮部高さ６ｈ、ウェブ上面圧下部の幅６ｗ及び角度差（θ２−θ１）を種々に変更して孔型１を用意し、これらの孔型１を用いてＵ形鋼矢板を製造し、表１のような結果を得た。孔型Ｎｏ．１〜４は主に上フランジ圧縮部高さ６ｈについて（単位：ｍｍ）、孔型Ｎｏ．５〜９は主に孔型外幅４ｗについて（単位：ｍｍ）、孔型Ｎｏ．１０及び１１は主にウェブ上面圧下部の幅６ｗについて（単位：ｍｍ）、孔型Ｎｏ．１２〜１４は主に角度差（θ２−θ１）について（単位：°）の実施例である。

表１に示すように、上フランジ圧縮部高さ６ｈが６４ｍｍであり、上フランジ高さ２３ｈの５０％である６５ｍｍより小さい孔型Ｎｏ．３の場合には、上フランジ２３，２３のウェブ２１の上面２５との付け根部に凹みが生じ疵となった。逆に上フランジ圧縮部高さ６ｈが１０５ｍｍであり、上フランジ高さ２３ｈの８０％である１０４ｍｍより大きい孔型Ｎｏ．４では、孔型１における上フランジの圧縮量が小さ過ぎたため、第二の圧延工程以降での圧縮量が多くなり、第二の圧延工程で付け根部に凹みが生じて疵となった。

また、孔型外幅４ｗが５０３ｍｍであり、圧延素材の幅２０ｗの９０％である５０４ｍｍ以下とした孔型Ｎｏ．７では、上フランジ２３の外側から内側への圧縮量が多く、付け根部に疵が生じた。逆に孔型外幅４ｗが５６１ｍｍであり、圧延素材の幅２０ｗの１００％である５６０ｍｍを超えた孔型Ｎｏ．９では、付け根部に疵は発生しなかったものの、孔型１での圧延安定性が悪く蛇行圧延となり、左右の継手厚に差が生じ、寸法公差を満たす製品を製造できなかった。
また、ウェブ上面圧下部の幅６ｗが１９９ｍｍであり、ウェブ上面の幅２５ｗ（２００ｍｍ）より小さくした孔型Ｎｏ．１０では、上フランジ２３の内側方向への倒れを抑制できず、付け根部に疵が生じた。
また、角度差（θ２−θ１）が９°であり１０°未満である孔型Ｎｏ．１２、及び、角度差（θ２−θ１）が２６°であり２５°より大きくした孔型Ｎｏ．１４のいずれの場合でも付け根部に疵が生じてしまい、製品化できなかった。
そして、表１に示すように、本発明に係る実施例の孔型Ｎｏ．１、２、５、６、８、１１、１３のいずれの場合にも、付け根部に疵は発生しなかった。

（効果）
本実施形態によれば、孔型１が上記（１）〜（４）の構成を備えることにより、上ロール２により圧延素材２０のウェブ２１の上面２５及び上フランジ２３を圧延するとき、上フランジ２３のウェブ２１の上面２５との付け根部の凹みの発生を促すメタルフローが抑制される。よって、上フランジ２３のウェブ２１の上面２５との付け根部で凹みが発生することを抑え、最終製品の折れ込み疵の発生を抑制することができる。

尚、本実施形態に係る孔型１のように左右対称とせず、いずれか一方の上フランジ圧縮部７においてのみ、上記した構成を適用してもよい。但し、Ｕ形鋼矢板の製品断面は左右対称であることから孔型１も左右対称とし、上記構成を左右双方の上フランジ圧縮部７，７に適用することが好ましい。
また、本発明に係る圧延方法では、第一〜第三のそれぞれの工程に、少なくとも１台以上の二重式水平圧延機を配置した設備とすることが好ましい。中間圧延工程や仕上げ圧延工程では、２台の圧延機を近接配置し、いわゆるタンデム圧延という圧延法で造形されることもある。その場合、２台とも二重式水平圧延機であってもよいし、一方を二重式水平圧延として他方を水平ロールと垂直ロールを同一平面上に配置したユニバーサル圧延機としてもよい。また、一方を二重式水平圧延として他方を垂直ロールのみで圧延する竪型圧延機としてもよい。
また、本発明を用いて造形圧延されるＵ形鋼矢板は、ラルゼン型に限定されず、タッカワナ型等他の形状のＵ形鋼矢板であってよい。要は、Ｈ形状断面の粗形鋼片を用いてＵ形鋼矢板を造形圧延する際に、上フランジのウェブの上面との付け根部の凹みの発生を促すメタルフローを抑制すればよい。

１…Ｕ形鋼矢板粗圧延用造形孔型（孔型）
２…上ロール、 ３…下ロール、
４…突起部（上ロール側）、 ４ｗ…突起部の幅（孔型外幅）
５…突起部（下ロール側）、 ６…ウェブ上面圧下部、
６ｈ…上フランジ圧縮部のウェブ上面圧下部からの高さ、
６ｗ…ウェブ上面圧下部の幅
７…上フランジ圧縮部、 ７ｂ…中央傾斜部（上ロール側傾斜部）
２０…圧延素材、 ２０ｗ…圧延素材の幅、 ２１…ウェブ、 ２２…フランジ、
２３…上フランジ、 ２３ｈ…上フランジのウェブの上面からの高さ
２４…下フランジ、 ２５…ウェブの上面、 ２５ｗ…ウェブの上面の幅
２７ｂ…フランジ側傾斜部
θ１…ウェブ上面圧下部及び直線状傾斜部のなす角度
θ２…ウェブの上面及び傾斜部のなす角度

Claims (2)

1. ウェブと該ウェブの左右に上フランジ及び下フランジを有する各々のフランジとを備えたＨ形状断面の粗形鋼片を圧延素材としたＵ形鋼矢板の造形圧延における粗圧延工程で用いられ、圧延素材側に突出形成された突起部を各々有する上ロール及び下ロールを備えるとともに、前記２つの突起部の間に前記圧延素材を噛み込んで造形する造形孔型であって、
   前記圧延素材のウェブの上面と左右の上フランジの端面との間には各々フランジ側傾斜部が形成され、
   前記上ロールの突起部は、前記ウェブの上面を圧下するウェブ上面圧下部と、該ウェブ上面圧下部の左右に各々設けられ前記圧延素材のフランジ側傾斜部を圧縮する上ロール側傾斜部を有する上フランジ圧縮部と、を備え、
   前記上ロールの上フランジ圧縮部の前記ウェブ上面圧下部からの高さが、前記圧延素材の上フランジの前記ウェブの上面からの高さの５０％以上８０％以下とされ、
   前記上ロールの突起部の幅が、前記圧延素材の幅の９０％以上１００％以下とされ、
   前記上ロールのウェブ上面圧下部の幅が、前記圧延素材のウェブの上面の幅以上とされ、
   前記圧延素材のウェブの上面及び前記フランジ側傾斜部のなす角度から、前記上ロールのウェブ上面圧下部及び前記上ロール側傾斜部のなす角度を減じたときの角度差が、１０°以上２５°以下とされたこと、
   を特徴とするＵ形鋼矢板粗圧延用造形孔型。
2. ウェブと該ウェブの左右に上フランジ及び下フランジを有する各々のフランジとを備えたＨ形状断面の粗形鋼片を圧延素材とし、圧延素材側に突出形成された突起部を有する上ロール及び下ロールを備えるとともに前記２つの突起部の間に前記圧延素材を噛み込んで造形する造形孔型を用いた粗圧延工程と、該粗圧延工程に後続する圧延工程により前記圧延素材を順次圧延して、Ｕ形鋼矢板を造形圧延する方法であって、
   前記圧延素材のウェブの上面と左右の上フランジの端面との間には各々フランジ側傾斜部が形成され、
   前記上ロールの突起部は、前記ウェブの上面を圧下するウェブ上面圧下部と、該ウェブ上面圧下部の左右に各々設けられ前記圧延素材のフランジ側傾斜部を圧縮する上ロール側傾斜部を有する上フランジ圧縮部と、を備え、
   前記上ロールの上フランジ圧縮部の前記ウェブ上面圧下部からの高さが、前記圧延素材の上フランジの前記ウェブの上面からの高さの５０％以上８０％以下とされ、
   前記上ロールの突起部の幅が、前記圧延素材の幅の９０％以上１００％以下とされ、
   前記上ロールのウェブ上面圧下部の幅が、前記圧延素材のウェブの上面の幅以上とされ、
   前記圧延素材のウェブの上面及び前記フランジ側傾斜部のなす角度から、前記上ロールのウェブ上面圧下部及び前記上ロール側傾斜部のなす角度を減じたときの角度差が、１０°以上２５°以下とされた造形孔型を用いて前記粗圧延工程を行うこと、
   を特徴とするＵ形鋼矢板の圧延方法。
   

Images