JP2015512341A - Z断面シートパイルを熱間圧延する方法 - Google Patents

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Abstract

Z断面シートパイルを圧延する方法は、溝付き上側ロール(26)と溝付き下側ロール(28)とを含む少なくとも1つのロール対により規定される連続的ロールギャップにおいてウェブ(16)の湾曲プリフォームを圧延するステップを含み、第1角部(18)およびウェブ(16)の湾曲プリフォームの隣り合う第1部分が上側ロール(26)の第1溝部(42)において形成され、第2角部(20)およびウェブ(16)の湾曲プリフォームの隣り合う第2部分が下側ロール(28)の第1溝部(46)において形成される。ウェブ(16)の湾曲プリフォームを形成する最後のロールギャップにおいて、下側ロール(28)の直径が、上側ロール(26)の第1溝部(42)と下側ロール(26)の第1溝部(46)との間の区間部において、不連続的に減少し、上側ロール(26)の直径が、この区間部において、補完的に増加する。

Description

本発明は、概して、Z断面シートパイルを熱間圧延する方法に関する。
鋼製のシートパイルは、インターロックシステムが設けられた長い構造的なセクションであり、それにより、連続的な保持壁部を建設することを可能にする。ほとんどの共通のシートパイル断面は、Z断面、U断面、Ω断面、平坦なウェブ断面、および、HまたはダブルT断面である。
Z断面シートパイルは、第1フランジと、第1フランジに対して実質的に平行である第2フランジと、傾斜したウェブと、ウェブを第1フランジに接合する第1角部と、ウェブを第2フランジに接合する第2角部と、を含み、角部のそれぞれは、90°よりも大きい開き角度α、好ましくは110°〜140°の範囲の開き角度αを有する。フランジの長手方向の縁部は、一般的に、インターロック目的でカップリング手段を装備している。他のシートパイル断面とは明らかに対照的に、Z断面シートパイルは、対称平面を有していない。
スラブから出発して、または、より最近では、ビームブランクから出発して、熱間圧延プロセスによって、Z断面シートパイルを生成することが、この技術分野でよく知られている。Z断面シートパイルを熱間圧延する異なる方法が、たとえば、以下の文献、すなわち特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、および特許文献6に開示されている。
特許文献6は、ビームブランクからそのようなZ断面シートパイルを圧延する方法を開示している。この方法によれば、シートパイルのプリフォームは、ウェブおよびフランジの湾曲プリフォームとともに圧延される。ウェブの湾曲プリフォームは、圧延平面に対して平行である実質的に平坦なセクションである、2つのウェブ/フランジ遷移セクションと、圧延平面と約60°の角度を規定する実質的に平坦なセクションである、中間セクションと、ウェブ/フランジ遷移セクションを斜めの中間セクションに接続する2つの接続ボウ(bows)と、を含む。フランジの実質的に「J」形状のプリフォームにより、中立圧延平面の近くでカップリング手段を圧延することが可能になる。最後に圧延するステップにおいて、ウェブおよびフランジの湾曲プリフォームは、完成したZ断面シートパイルを形成するように真っ直ぐにされる。
Z断面シートパイルを圧延するのに用いられる溝付きロールは、比較的短い寿命を有するということが、この技術分野でよく知られている。その断面において鏡面対称が存在しないので、Z断面シートパイルの一方の側部を上側ロールの深い溝部においてつくる必要があるとともに、他方の側部を下側ロールの深い溝部においてつくる必要がある。そのような極端なロールギャップ輪郭(roll gap contours)により、ロール表面が急速に摩耗すること、および、それらの再加工の可能性がやや限定されるということが結果として生じる。また、それによって、圧延破壊のリスクも増加する。
米国特許第4,291,564号明細書 欧州特許出願公開第0284827号明細書 欧州特許出願公開第0890395号明細書 独国特許出願公開第2529405号明細書 特開平4−288903号公報 米国特許第5,671,630号明細書
ロールが、より長い寿命を有し、かつ、圧延破壊にさらされることが少ない、Z断面シートパイルを圧延する方法に対する要求が結果的に存在する。
本発明は、Z断面シートパイルを熱間圧延する方法であって、Z断面シートパイルは、第1フランジと、第1フランジに対して実質的に平行である第2フランジと、傾斜したウェブと、ウェブを第1フランジに接合する第1角部と、ウェブを第2フランジに接合する第2角部と、を有し、角部のそれぞれは、90°よりも大きい開き角度α、好ましくは110°〜140°の範囲の開き角度αを有する方法を提案する。提案されている方法は、(1)溝付き上側ロールおよび溝付き下側ロールを含む少なくとも1つのロール対によって規定される連続的なロールギャップにおいて、ウェブの湾曲プリフォームを圧延するステップであって、第1角部のプリフォーム、および、ウェブの湾曲プリフォームの隣り合う第1部分が、上側ロールの第1溝部において形成されており、後者は、たとえば、その最小直径を有しており、第2角部のプリフォーム、および、ウェブの湾曲プリフォームの隣り合う第2部分が、下側ロールの第1溝部において形成されており、後者は、たとえば、その最小直径を有するステップと、(2)その後に、上側真直化ロールと下側真直化ロールとの間で、ウェブの湾曲プリフォームを真っ直ぐにするステップと、を含む。本発明の1つの態様によれば、少なくとも、ウェブの湾曲プリフォームを圧延する最後のロールギャップにおいて、下側ロールの直径が、上側ロールの第1溝部と下側ロールの第1溝部との間の区間部において、不連続的に減少し、上側ロールの直径が、補完的に増加する。不連続的に減少するということは、下側ロールの直径は連続的に減少しない、すなわち関心区間部において下側ロールの中間部があることを意味し、区間部において、初期に減少する直径は実質的に一定であることを維持し、および/または、区間部において、直径は、それが再び減少する前に増加する。換言すれば、上側ロールにおける第1溝部と下側ロールにおける第1溝部との間の区間部において、下側ロールの直径は、たとえば、ステップ状および/または波状に減少する。したがって、より少ない垂直スペースが、ウェブのプリフォームを圧延するために必要とされ、すなわち、2つのロールの最小直径は、Z形状のシートパイルを圧延する任意の先行技術の方法を用いた場合よりも大きくなりうる可能性があるということになる。結果的に、ロールギャップ輪郭は、ロールの最小直径が限界値を超えて減少する前に、より頻繁に再加工することが可能である。さらに、ロールにおけるより深くない溝部も、より小さい圧延トルクを結果として生じさせ、かつ、ロールギャップ輪郭に沿ってより等しい表面速度、すなわち、ロールの表面のより少ない機械的な摩耗を結果として生じさせる。要約すれば、提案されている方法によって、ロールは、より速くには摩耗せず、かつ、より頻繁に再加工する必要はないが、より大きい最小直径のために、Z断面シートパイルを圧延するための任意の先行技術の方法を用いた場合よりも、より頻繁に再加工する可能性がある。前述のすべてに加えて、ロールの、より深くない溝部は、圧延破壊のリスクも実質的に低減させる。結果的に、提案されている方法によって、ロールの予期される全体寿命は、実質的に増加されうる。最後に、提案されている方法によって、Z断面シートパイルを圧延するための出発製品として、比較的薄いスラブを使用することが可能になるということがさらに理解されよう。
好適な実施形態では、下側ロールの直径が、上側ロールの第1溝部と下側ロールの第1溝部との間の区間部において、波状に減少し、この区間部において、少なくとも1つの中間最大値および1つの中間最小値を有するようになっている。これは、たとえば、第1部分と第2部分との間に位置する、ウェブの湾曲プリフォームの第3部分が、下側ロールの第2溝部において部分的に形成され、かつ上側ロールの第2溝部において部分的に形成されることを意味する。ウェブの湾曲プリフォームを圧延することは、上側ロールの少なくとも2つの溝部、および下側ロールの少なくとも2つの溝部の上に配分されるという事実によって、これらの溝部は、より深くなくてよく、すなわち2つのロールの最小直径は、より大きくしてもよい。
さらなる実施形態において、上側ロールの第1溝部と下側ロールの第1溝部との間の区間部において、下側ロールの直径が減少し、次いで、さらに減少する前に、一定であることを維持する。これは、たとえば、第1部分と第2部分との間に位置する、ウェブの湾曲プリフォームの第3部分が、上側ロールおよび下側ロールの実質的に円筒部分の間に形成されているということを意味する。ウェブの湾曲プリフォームの中間セクションが、実質的に円筒形状のロールセクション同士の間で、少なくとも部分的に圧延されるという事実のために、より少ない垂直スペースが、ウェブのプリフォームを圧延するために必要とされ、すなわち、2つのロールの最小直径は、Z形状のシートパイルを圧延する任意の先行技術の方法を用いた場合よりも大きくなりうる可能性がある。
ロールの中心線が、その周りにロールが回転する軸線(ライン)(すなわち、ロールの2つの軸受ジャーナルの中心線を通るライン)であるとして定義され、かつロール対におけるロールの公称直径が、ロール対のロールの中心線の間の最小垂直距離として定義される場合、下側ロールの上述の第2溝部における、下側ロールの最小直径が、好ましくは、下側ロールの公称直径よりも小さく、かつ、好ましくは、下側ロールの第1溝部における下側ロールの最小直径よりも大きく、および/または、上側ロールの上述の第2溝部における上側ロールの最小直径が、好ましくは、上側ロールの公称直径よりも小さく、かつ、好ましくは、上側ロールの第1溝部における、上側ロールの最小直径よりも大きい。
さらに、
− Dmin(URG1)が、上側ロールの第1溝部における、上側ロールの最小直径であり、
− Dmin(URG2)が、上側ロールの第2溝部における、上側ロールの最小直径であり、
− Dmin(LRG1)が、下側ロールの第1溝部における、下側ロールの最小直径であり、かつ
− Dmin(LRG2)が、下側ロールの第2溝部における、下側ロールの最小直径であり、
− Dnomが、上側ロールの公称直径、および、下側ロールの公称直径である場合、
これらの直径間の以下の関係式が、好ましくは満たされ、すなわち、関係式は、
[Dnom−Dmin(URG2)]<k・[Dnom−Dmin(URG1)]、および/または、
[Dnom−Dmin(LRG2)]<k・[Dnom−Dmin(LRG1)]
である。
ここで、kは、好ましくは、1よりも小さく、より好ましくは、0.5よりも小さいかまたは0.5に等しく、好適な実施形態において、0.2に等しい。
− Dmin(UR)が、上側ロールの最小直径であり、
− Dmin(LR)が、下側ロールの最小直径であり、
− E(CC)が、上側ロールおよび下側ロールの中心線の間の最小垂直距離であり、
− wが、ロールギャップ輪郭の全体の水平幅である場合、
これらのパラメーター間の以下の関係式が、好ましくは満たされ、すなわち関係式は、
{w/[E(CC)−(Dmin(UR)+Dmin(LR))/2]}>3.5
であり、好ましくは、
{w/[E(CC)−(Dmin(UR)+Dmin(LR))/2]}>4
である。
好適な実施形態では、上側ロールおよび/または下側ロールの第1溝部において、底部表面が、実質的に円筒形状の表面によって形成されており、および/または、上側ロールおよび/または下側ロールの第2溝部(存在する場合)において、底部表面が、凹面に湾曲した表面によって形成されている。
好適な実施形態では、上側ロールおよび下側ロールのそれぞれの第1溝部において、外側フランク表面が、55°〜75°の範囲にある角度α1を規定する円錐状表面によって形成され、円筒形状の基準表面が、上側ロールおよび下側ロールのそれぞれの中心線に中心を置かれ、および/または、上側ロールおよび下側ロールのそれぞれの第1溝部において、内側フランク表面が、45°〜65°の範囲にある角度を規定する円錐状表面によって形成され、円筒形状の基準表面が、上側ロールおよび下側ロールのそれぞれの中心線に中心を置かれている。円錐状内側フランク表面と実質的に円筒形状の底部表面との間の接続は、有利には、凹面に湾曲した遷移表面である。
好適な実施形態では、断面において、ウェブの湾曲プリフォームの第3部分が、実質的に、90°だけ傾いた文字「S」の形態を有しており、かつ、波の谷および波の頂点を形成している。
中立圧延平面が、ロール対の上側および下側ロールの中心線に平行であるとともに、距離の半分に位置する、平面として定義される場合、かつ第1フランジ(すなわち、第1角部に隣接するフランジ)が、第1カップリング手段、好ましくはフック状カップリング手段を、その自由端部に沿って有する場合、第1カップリング手段のプリフォームは、有利には、中立圧延平面の下方で圧延され、この領域における下側ロールの最小直径が、下側ロールの第1溝部における下側ロールの最小直径よりも大きいか、もしくは、それに等しい。同様に、第2フランジ(すなわち、第2角部に隣接するフランジ)が、その自由端部に沿って、第2カップリング手段、好ましくは、爪状カップリング手段を有する場合、この第2カップリング手段のプリフォームは、有利には、中立圧延平面の上方で圧延され、この領域における上側ロールの最小直径が、上側ロールの第1溝部における上側ロールの最小直径よりも大きいか、または上側ロールの第1溝部における上側ロールの最小直径に等しい。
最終的に真っ直ぐにするステップの前に、圧延されたプリフォームが、有利には、
− 第1フランジの湾曲プリフォームであって、第1フランジの湾曲プリフォームは、断面において、実質的に、わずかに右側に傾いている文字「J」の形態を有しており、文字「J」の下側ブランチ(branch)の同等部は、好ましくは、第1カップリング手段を装備しており、第1カップリング手段は、好ましくは、フック状カップリング手段である、第1フランジの湾曲プリフォームと、
− 第2フランジの湾曲プリフォームであって、第2フランジの湾曲プリフォームは、断面において、実質的に、時計回りに180°だけ回転させられている文字「J」の形態を有しており、文字「J」の下側ブランチの同等部は、好ましくは、第2カップリング手段を装備しており、第2カップリング手段は、好ましくは、爪状カップリング手段である、第2フランジの湾曲プリフォームと、
− 開き角度α´を有する第1角部のプリフォームであって、開き角度α´は、90°よりも大きいが、好ましくは、最終的なZ断面シートパイルの第1角部よりも依然として小さい、第1角部のプリフォームと、
− 開き角度α´を有する第2角部のプリフォームであって、開き角度α´は、90°よりも大きいが、好ましくは、最終的なZ断面シートパイルの第1角部よりも依然として小さい、第2角部のプリフォームと、
− ウェブの波状波状プリフォームであって、ウェブの波状波状プリフォームは、好ましくは、第1角部のプリフォームに接続されている実質的に平坦な第1部分、好ましくは少なくとも1つの波の谷および1つの波の頂点を含む中央部分、および、第2角部のプリフォームに接続されている好ましくは実質的に平坦な第2部分を含む、ウェブの波状波状プリフォームと、を含む。
このプリフォームを真っ直ぐにするステップが、次いで、上側真直化ロールと下側真直化ロールとの間で起こる。下側真直化ロールが、有利には、真っ直ぐにされたシートパイルの第1カップリング手段を受ける溝部と、真っ直ぐにされたシートパイルの第1フランジの内側部に、内側部の実質的に全幅にわたって接触するための第1円錐状セクションと、真っ直ぐにされたシートパイルのウェブの一方の側部に、ウェブの実質的に全幅にわたって接触するための第2円錐状セクションと、真っ直ぐにされたシートパイルの第2フランジの外側部に、外側部の実質的に全幅にわたって接触するための第3円錐状セクションと、を含む。上側真直化ロールが、有利には、真っ直ぐにされたシートパイルの第1フランジの外側部に、外側部の実質的に全幅にわたって接触するための第1円錐状セクションと、真っ直ぐにされたシートパイルのウェブの他方の側部に、ウェブの実質的に全幅にわたって接触するための第2円錐状セクションと、真っ直ぐにされたシートパイルの第2フランジの内側部に、内側部の実質的に全幅にわたって接触するための第3円錐状セクションと、真っ直ぐにされたシートパイルの第2カップリング手段を受ける溝部と、を含む。真っ直ぐにされることになるプリフォームが、上側真直化ロールと下側真直化ロールとの間に導入されるとき、第1フランジの湾曲プリフォームは、好ましくは、最初に、凸面角部部分が、下側真直化ロールの第1円錐状セクションにもたれるように置かれ、ウェブの波状波状プリフォームは、好ましくは、最初に、その実質的に平坦な第1部分が、上側真直化ロールの第2円錐状セクションにもたれるように置かれ、かつその実質的に平坦な第2部分が、下側真直化ロールの第2円錐状セクションにもたれるように置かれ、少なくとも1つの波の谷および1つの波の頂点が、好ましくは、下側真直化ロールの第2円錐状セクションと上側真直化ロールの第2円錐状セクションとの間に形成されているロールギャップ輪郭において、後者に触れることなく、配置され、第2フランジの湾曲プリフォームは、好ましくは、最初に、凸面角部部分が、上側真直化ロールの第3円錐状セクションにもたれるように置かれる。
圧延されたプリフォームが、下側および上側真直化ロールとの間に導入される前に、好ましくは、5°から45°の間の範囲にある角度だけ、長手方向軸の周りに回転させられ、好ましくは、ウェブの波状プリフォームの実質的に平坦な第1部分と実質的に平坦な第2部分とが(もしそれらが存在する場合)、上側または下側真直化ロールの第2円錐状セクションの円錐ジェネレータ(generator)に対して実質的に平行であるようになっている。
上側真直化ロールおよび下側真直化ロールのための中立圧延平面が、両方の真直化ロールの中心線に平行であり、かつ、これらの中心線の間の距離の半分に位置している平面として定義される場合、フランジ端部とカップリング手段との間の接続が、好ましくは、中立圧延平面に近接して位置している。
真っ直ぐにされることになるプリフォームが、上側真直化ロールと下側真直化ロールとの間に導入されるとき、第1フランジの湾曲プリフォームの凸面角部部分が、有利には、下側真直化ロールの第1円錐状セクションに沿って、第1カップリング手段を受ける溝部に向かって案内され、第2フランジの湾曲プリフォームの凸面角部部分が、有利には、上側真直化ロールの第3円錐状セクションに沿って、第2カップリング手段を受ける溝部に向かって案内され、ウェブの波状波状プリフォームの実質的に平坦な第1部分が、有利には、上側真直化ロールの第2円錐状セクションに沿って、上側真直化ロールの第1円錐状セクションに向かって案内され、ウェブの波状波状プリフォームの実質的に平坦な第2部分が、有利には、下側真直化ロールの第2円錐状セクションに沿って、下側真直化ロールの第3円錐状セクションに向かって案内される。少なくとも1つの波の谷および少なくとも1つの波の頂点が、下側真直化ロールの第2円錐状セクションと上側真直化ロールの第2円錐状セクションとの間に形成されているロールギャップ輪郭において、好ましくは、円錐状セクションに接触することなく、初期に配置される。
ABが、真っ直ぐになる前の圧延されるプリフォームの、第1角部のプリフォームの中心Aと第2角部のプリフォームの中心Bとの間の距離であり、かつ、A´B´が、最終的なシートパイルにおける、第1角部の中心A´と第2角部の中心B´との間の距離である場合、比率A´B´/ABが、好ましくは、1.05〜1.25の範囲にある。
上記の本発明の特徴、態様、および利点、ならびに、他の本発明の特徴、態様、および利点は、本発明の実施形態の以下の説明に関して、および、添付の図面を参照して、より良好に理解されることとなる。
英数字の参照図C01A、C01B、C02A、C02B、C03、C04、...、C08、C09、C10を用いて特定される連続的なロールギャップの垂直断面図によって、Z断面シートパイルを圧延する方法を概略的に図示する図である。 図1のロールギャップC09の概略垂直断面図であって、ロールギャップC09(このロールギャップにおいて最終のシートパイルブランクC09が圧延される)において、上側および下側ロールの中心線をさらに示す図である。 上側および下側真直化ロールによって規定されるロールギャップの入口における(すなわち、垂直切断平面は、上側および下側真直化ロールの中心線と整合していない)、図1のロールギャップC10の概略垂直断面図であり、セクションは、真直化ロールに最初に接触するときの図2の最終のシートパイルブランクC09をさらに示す図である。 垂直切断平面は、ここで、上側および下側真直化ロールの中心線を含有する、図3における概略垂直断面図である。 提案されている方法にしたがって生成されるシートパイルの断面図である。 その後に真っ直ぐにされることになる別のシートパイルブランクを圧延する最後のロールギャップの別の実施形態の概略垂直断面図である。
図5は、以下に開示されるプロセスによって圧延されることになる典型的なZ断面シートパイル10を示す。そのような典型的なZ断面シートパイル10は、第1フランジ12と、第1フランジ12に対して実質的に平行である、第2フランジ14と、傾斜した真っ直ぐな(inclined straight)(すなわち平坦な)ウェブ16と、ウェブ16を第1フランジ12に接合する第1の角部(corner)18と、ウェブ16を第2フランジ14に接合する第2角部20と、を有する。角部は、90°よりも大きい開き角度αを有し、典型的には110°〜140°の範囲の開き角度αを有する。現在市場に出ているZ断面シートパイルは、典型的には500mm〜800mmの範囲の幅B、および典型的には250mm〜600mmの範囲の高さを有する。ほとんどのZ断面シートパイルでは、ウェブおよびフランジは、同じ厚さ(すなわち、t1=t2)、典型的には8mm〜20mmの範囲の厚さを有する。しかしながら、より重いZ断面シートパイルに関して、フランジ12、14の厚さt1は、ウェブ16の厚さt2よりも大きいことが可能である。
図5のシートパイル10では、第1フランジ12は、フック状カップリング手段22、より具体的には、フック形状のLARSSENタイプのカップリングを装備している。第2フランジ14は、爪状カップリング手段24(この場合では、爪状LARSSENタイプのカップリング)を装備している。しかしながら、提案されている方法は、図5に示されているように、Z断面シートパイルをLARSSENタイプのカップリング手段22、24とともに圧延することに必ずしも限定されないということが理解されることとなる。さらなる可能性のあるカップリング手段は、たとえば、欧州規格EN10248−2に示されているが、他のカップリング手段も可能である。さらに、Z断面シートパイル10が、むき出しのフランジ端部とともに、または、カップリング手段のプリフォームを単に支えるフランジ端部とともに圧延され、ここで、カップリング手段は、たとえば、その後に、1つまたは複数の機械加工作業によって、フランジ端部へ、または、カップリング手段のプリフォームへ切断され、または、カップリング手段は、その後に、むき出しのフランジ端部に固定される(たとえば、溶接される)ことは除外されない。
図1は、そのようなZ断面シートパイルを圧延するための提案されている方法の好適な実施形態における異なるステップを概略的に図示している。提案されている方法は、溝付きロール対の中で実施され、各ロール対は、垂直ロールスタンド(図示せず)内に装着される溝付き上側ロール26と、溝付き下側ロール28と、を含む。
上側ロール26および下側ロール28における溝部は、形状付けされた輪郭と、場合により、調節可能な高さと、を有するロールギャップを規定するように協働する。図1では、それぞれの別々の図は、個別に形状付けされたロールギャップ輪郭の垂直断面図である。参照図C01A、C01B、C02A、C02B、C03、C04、...、C08、C09、C10は、Z断面シートパイル10を圧延する、提案されている方法において使用される連続的なロールギャップ輪郭を特定するために使用されている。いくつかのロールギャップを通して、シートパイルブランクは、数回通過しなければならないということが理解されることとなる。ロールギャップの高さは、上側ロール26と下側ロールとの間の垂直距離を縮めることにより、次第に縮められる。シートパイルブランクが、特定のロールギャップを数回通過しなければならない場合、図1に示されるロールギャップ輪郭は、特定のロールギャップを通るシートパイルブランクの最後の通過の間のロールギャップの高さを示す。また、参照図C01A、C01B、C02A、C02B、C03、C04、...、C08、およびC09はまた、同じ参照図を用いて、ロールギャップ輪郭を通るその最後の通過の後のシートパイルブランクを特定するために使用されることとなる。
一対のロール26、28は、一般的に、いくつかの(ほとんどの場合、3つ)隣り合うロールギャップを規定するが、それにもかかわらず、いくつかのそのようなロール対は、出発製品を、完成したZ断面シートパイルへ次第に変換するために使用されるすべてのロールギャップ輪郭を規定するのに必要であるということがさらに留意されることとなる。しかしながら、提案されている圧延する方法を理解するために、どのロール対によって、または、どのロールスタンド内で、特定のロールギャップ輪郭C01A、C01B、C02A、C02B、C03、C04、...、C08、C09、C10が規定されているかを知ることは、それほど重要ではない。したがって、参照番号26は、任意の上側ロールを一般的に特定するために系統的に使用されており、参照番号28は、提案されている方法において使用される任意の下側ロールを一般的に特定するために系統的に使用されている。
提案されている方法により、出発製品として、ビームブランクまたはスラブのいずれかを用いて実施することが可能であることに留意されたい。基本的に、2つの第1ロールギャップ輪郭だけが、出発製品がビームブランクであるか、またはスラブであるかに応じて、異なることとなる。したがって、図1では、ロールギャップ輪郭C01A、C02Aは、出発製品がビームブランクである場合に相当し、一方、ロールギャップ輪郭C01B、C02Bは、出発製品がスラブである場合に相当し、およびロールギャップ輪郭C03〜C10は、両方の出発製品に対して最終的に共通である。
ロールギャップ輪郭C01Aでは、ビームブランク30の初期形状が示されている。このビームブランク30は、わずかに傾斜したロールテーブル(図示せず)の上に支持され、そのウェブ32が、ロールギャップ輪郭C01Aの入口において、水平平面34に対してわずかに傾斜するようになっているということに留意されたい。したがって、ロールギャップ輪郭C01Aの入口において、ビームブランク30のウェブ部32は、ロールギャップ輪郭C01Aにおける対応するウェブ部とほぼ同じ傾斜を有する。上述のように、ロールギャップ輪郭C01Aに関して示されたロールギャップの高さは、ビームブランク30の最後の通過中の、このロールギャップの高さに対応する。所望の厚さ低減および変形を実現するためには、ロールギャップ輪郭C01Aを通る3つのパス(three passes)が、たとえば必要であり、ロールギャップの高さは、次第に減少させられる。ロールギャップ輪郭C01Aの出口部において、シートパイルブランクC01Aの断面は、依然として、骨のような形状を有しており、ビームブランク30の断面に近づくようになる。
ロールギャップ輪郭C01Bでは、スラブ36の初期形状が示されている。このスラブ36の対称の水平平面38は、いわゆる中立線またはパスライン、すなわち上側ロール26の中心軸線と下側ロール28の中心軸線との間の垂直距離の半分に位置している水平ラインを含むことに留意されたい。スラブ36の所望の厚さ低減および初期変形を実現するために、ロールギャップ輪郭C01Bを通る2つから4つだけのパスが必要とされ、ここで、ロールギャップ輪郭C01Bの高さは、連続的に減少させられる。この文脈において、スラブ36の高さ(または、厚さ)は、ギャップ輪郭C01Bの中へ最初に進入する前に、ロールギャップ輪郭C01Bを包み込む仮想の長方形の高さよりもわずかに小さいということに留意されたい。(本明細書で下記に説明されるように、この長方形の高さは、[E(CC)−(Dmin(UR)+Dmin(LR))/2]に相当しており、ここで、E(CC)は、上側ロール26の中心線と下側ロール28の中心線との間の垂直距離であり、Dmin(UR)は、上側ロール26の最小直径であり、Dmin(LR)は、下側ロール28の最小直径である。ロールギャップ輪郭C01Bの出口部において、シートパイルブランクC0B1の断面は、すでに、傾いた文字「Z」のおおよその形態を有する。
ロールギャップC01AおよびC01Bの輪郭は依然として、全く類似していないが、その後のロールギャップC02AおよびC02Bの輪郭は、すでに、非常に類似しているということが理解されよう。したがって、シートパイルブランクC02AおよびC02Bの断面は、すでに、次のロールギャップ輪郭C03のための共通のデザインを有するのに十分類似していることになる。
完成したシートパイル10(図5参照)の特定部分のプリフォームは、下付きの参照番号(対応するC−参照図の番号)を付された、図5における対応部の参照番号によって、シートパイルブランクC01A、C01B、C02A、C02B、C03、C04、...、C08、C09、C10において特定されることに留意されたい。たとえば、シートパイルブランクC02AまたはC02Bにおけるウェブ16の初期のプリフォームは、参照番号1602によって特定される。同様に、異なる段階のシートパイルブランクに存在する、いくつかのロールギャップ輪郭またはエレメントに存在する輪郭要素は、下付きの参照番号(対応するC−参照図の番号)を付された共通の主要参照図によって特定される。
ロールギャップ輪郭C02Aおよびロールギャップ輪郭C02B(および、既出のC01Bにおいても)では、ウェブ16(参照番号1602参照)の、第1フランジ12(参照番号1202参照)の、第2フランジ14(参照番号1402参照)の、第1角部18(参照番号1802参照)、および第2角部20(参照番号2002参照)の粗いプリフォームが、圧延される。第1角部18の粗いプリフォーム1802、およびウェブ16の粗いプリフォーム1602の隣り合う第1部分4002は、上側ロール26の第1溝部4202において形成され、上側ロール26の第1溝部4202において、この上側ロール26は、その最小直径を有する。第2角部20の粗いプリフォーム2002、およびウェブ16の粗いプリフォーム1602の隣り合う第2部分4402は、下側ロール28の第1溝部4602内に形成され、下側ロール28の第1溝部4602において、この下側ロール28は、その最小直径を有する。上述の第1部分4002と第2部分4402との間で中央に位置する、ウェブ16の粗いプリフォーム1602の第3部分4802は、ロール26、28の2つの円筒形状の表面(C02B参照)、または、2つのわずかに円錐状の表面(C01BおよびC02A参照)間に形成されている。
ロールギャップ輪郭C03では、すべての上述の粗いプリフォーム1202、1402、1602、1802、および2002の厚さは、さらに低減されている。ウェブ16の粗いプリフォーム1602の上述の第3部分4802は、幅が広げられ、ここで、中立圧延平面(neutral rolling plane)50(すなわち、上側ロール26の中心軸線と下側ロール28の中心軸線との間の垂直距離の半分に位置している水平平面)の近くにおいて、ロール26、28の2つの円筒形状の表面の間で圧延される。したがって、シートパイルブランクC03のウェブ16の粗いプリフォーム1603の第3部分4803は、実質的に平坦であるということになる。さらに、フック状カップリング手段22の粗いプリフォーム2203は、第1フランジ12の早期のプリフォーム1202の端部部分へ圧延され、爪状カップリング手段24の粗いプリフォーム2403は、第2フランジ12の粗いプリフォーム1402の端部部分へ圧延される。
ロールギャップ輪郭C04では、ロールギャップ輪郭C03によって圧延されるすべてのプリフォーム1203、1403、1603、1803、および2003の厚さが、さらに低減されている。さらに、ウェブ16の早期のプリフォーム1603の実質的に平坦なおよび水平な第3部分4803が、ここで、わずかに波状第3部分4804として圧延され、これは、断面において、実質的に、90°だけ傾いた文字「S」の形態を有する。ウェブ16のプリフォーム1604のこの波状第3部分または中央部分4804は、上側ロール26の第1溝部4204に水平方向に隣接する、下側ロール28の第2溝部5204において、部分的に形成され、かつ、下側ロール28の第2溝部5204に水平方向に隣接する、上側ロール26の第2溝部5404において、部分的に形成される。フック状カップリング手段22の粗いプリフォーム2203は、下側ロール28の第3溝部5604においてさらに精巧に作られ、下側ロール28の第3溝部5604は、上側ロール26の第1リング状ビード5804によって、圧延平面50のわずかに下方に位置している。爪状カップリング手段24の粗いプリフォーム2403は、上側ロール26の第3溝部6004内にさらに精巧に作られており、上側ロール26の第3溝部6004は、圧延平面50のわずかに上方に位置しており、ここで、上側ロール26は、第2リング状ビード6204を有しており、第2リング状ビード6204は、爪状カップリング手段24のプリフォーム2404における内部チャンバーを形状付けするために、第3溝部6004に位置している。
ロールギャップ輪郭C05〜C07(それらは、図1には示されていない)では、ロールギャップ輪郭C04によって圧延されるすべてのプリフォーム1204、1404、1604、1804、および2004の厚さが、一層さらに低減されている。ロールギャップ輪郭C04をロールギャップ輪郭C08と比較すると、上側ロール26の第1溝部4208における実質的に平坦な部分6408、および下側ロール28の第1溝部4604における実質的に平坦な部分6608を部分的に発達させることによって、ならびに、下側ロール28の第2溝部5208および上側ロール28の第2溝部5408の深さの部分的な増加によって、ウェブ16の湾曲プリフォーム1604の長さの増加(それは、厚さ低減によって引き起こされる)が吸収されるということが理解されよう。圧延平面50の下方へより大きい距離に、第3溝部5604の同等部5608(その中に、フック状カップリング手段22のプリフォーム2208が形成されている)を配置させることによって、第1フランジ12のプリフォーム1204の長さの増加(それは、厚さ低減によって引き起こされる)が、主に吸収される。しかしながら、第3溝部5608における下側ロール28の最小直径は、第1溝部4608における下側ロール28の最小直径よりも大きい(または、少なくとも等しい)ままである。同様に、圧延平面50の上方へより大きい距離に、第3溝部6004の同等部6008(その中に、爪状カップリング手段24のプリフォーム2408が形成されている)を配置させることによって、第2フランジ14のプリフォーム1404の長さの増加(それは、厚さ低減によって引き起こされる)が、主に吸収される。しかしながら、第3溝部6008における上側ロール26の最小直径は、第1溝部4208における上側ロール26の最小直径よりも大きいままである(または、少なくとも第1溝部4208における上側ロール26の最小直径に等しい)。
ロールギャップ輪郭C09は、主に、下側ロール28の第3溝部5609(その中に、フック状カップリング手段22が完成させられる)において、および上側ロール26の第3溝部6009(その中に、爪状カップリング手段24が完成させられる)において、ロールギャップ輪郭C08と異なる。下側ロール28の第1および第2溝部4609、5209、ならびに、上側ロール26の第1および第2溝部4209、5409は、ロールギャップ輪郭C08およびC09において、実質的に等しい。シートパイルブランクC09は、ウェブ16の湾曲プリフォーム1609、フック状カップリング手段22を装備する、第1フランジ12の湾曲プリフォーム1209と、爪状カップリング手段24を装備する、第2フランジ14の湾曲プリフォーム1409と、を有する。ロールギャップ輪郭C09およびシートパイルブランクのC09の幾何形状が、図2を参照して、より詳細に以降に説明されることとなる。
ロールギャップ輪郭C10は、純粋な真直化ロールギャップとして考えられ、その中では、ウェブ16の湾曲プリフォーム1609、第1フランジ12の湾曲プリフォーム1209、および、第2フランジ14の湾曲プリフォーム1409が、真っ直ぐにされ、それによって、図5に示されているようなZ断面シートパイル10の最終の幾何形状を、図2に示されているようなシートパイルブランクC09に与える。
ここで図2を参照すると、ロールギャップ輪郭C09およびシートパイルブランクC09の幾何形状が、より詳細に説明されることとなる。参照番号70は、上側ロール26の中心線を特定しており、参照番号72は、下側ロール28の中心線を特定している。ロールの中心線70、72は、その周りにロール26、28が回転する線(すなわち、ロールの2つの軸受ジャーナルの中心を通過する線)として定義されている。2つの中心線70、72の間の垂直距離が、矢印E(CC)によって示されている。上側ロール26および下側ロール28の公称直径Dnomは、距離E(CC)の定義により等しい。(スペースを節約するために、ロール直径は、図2において、ロール26、28の中心線70、72においてのみ出発する矢印によって、特定されている。)
図2を見ると、シートパイルブランクC09は、上側ロール26および下側ロール28に規定されている6つの溝部内で圧延されていることが分かる。6つの溝部は、すなわち、以下の通りである。
1)上側ロール26の第1溝部4209:上側ロール26の第1溝部4209において、第1角部18のプリフォーム1809、およびウェブ16の湾曲プリフォーム1609の隣り合う第1部分4009が、圧延され;上側ロール26の第1溝部4209において、上側ロール26は、Dnomよりも小さい最小直径Dmin(URG1)を有し;上側ロール26の第1溝部4209において、下側ロール28は、上側ロール26における第1溝部4209の凹面形状と対合する凸面形状を有する。
2)下側ロール28の第1溝部4609:下側ロール28の第1溝部4609において、第2角部20のプリフォーム2009、およびウェブ16の湾曲プリフォーム1609の隣り合う第2部分4409が、圧延され;下側ロール28の第1溝部4609において、下側ロール28は、Dnomよりも小さい最小直径Dmin(LRG1)を有し;下側ロール28の第1溝部4609において、上側ロール26は、下側ロール28の第1溝部4609の凹面形状と対合する凸面形状を有する。
3)下側ロール28の第2溝部5209:下側ロール28の第2溝部5209は、上側ロール26の第1溝部4209に対して水平方向に隣接し;下側ロール28の第2溝部5209において、ウェブ16の湾曲プリフォーム1609の第3部分4809の第1湾曲した部分(すなわち、波の谷)が圧延される;下側ロール28の第2溝部5209において、下側ロール28は、Dnomよりもわずかに小さい最小直径Dmin(LRG2)を有し;下側ロール28の第2溝部5209において、上側ロール26は、下側ロール28の第2溝部5209の凹面形状と対合する凸面形状を有する。
4)上側ロール26の第2溝部5409:上側ロール26の第2溝部5409は、下側ロール26の第1溝部4609に対して水平方向に隣接し;上側ロール26の第2溝部5409において、ウェブ16の湾曲プリフォーム1609の第3部分4809の第2湾曲した部分(すなわち、波の谷)が圧延され;上側ロール26の第2溝部5409において、上側ロール26は、Dnomよりもわずかに小さい最小直径Dmin(URG2)を有し;上側ロール26の第2溝部5409において、下側ロール28は、上側ロール26における第2溝部5409の凹面形状と対合する凸面形状を有する。
5)下側ロール28の第3溝部5609:下側ロール28の第3溝部5609は、上側ロール26の第1溝部4209に対して水平方向に隣接し;下側ロール28の第3溝部5609において、フック状カップリング手段22が圧延され;下側ロール28の第3溝部5609において、下側ロール28は、Dnomよりも小さい最小直径Dmin(LRG3)を有し;下側ロール28の第3溝部5609において、上側ロール26は、第1リング状ビード5809と対合する凸面形状を有し、第1リング状ビード5809は、第3溝部5609におけるリング状キャビティの中へ侵入し、その中に、フック状カップリング手段22を形成させている。
6)上側ロール26の第3溝部6009:上側ロール26の第3溝部6009は、下側ロール26の第1溝部4609に対して水平方向に隣接し;上側ロール26の第3溝部6009において、爪状カップリング手段24が圧延され;上側ロール26の第3溝部6009において、上側ロール26は、Dnomよりも小さい最小直径Dmin(URG3)を有し;上側ロール26の第3溝部6009において、上側ロール26は、その中に第2リング状ビード6209を備えるリング状窪みを有し、その中に、爪状カップリング手段24を形成させ;上側ロール26の第3溝部6009において、下側ロール26は、対合する凸面形状(mating convex shape)を有し、爪状カップリング手段24の、実質的にフラットなバックを形成している。
左側から右側へ、ロールギャップ輪郭C09を形成している6つの溝部の連続は、以下の通りである。すなわち、(1)下側ロール28の第3溝部5609、(2)上側ロール26の第1溝部4209、(3)下側ロール28の第2溝部5209、(4)上側ロール26の第2溝部5409、(5)下側ロール28の第1溝部4609、および(6)上側ロール26の第3溝部6009である。
Dmin(LRG1)は、Dmin(URG1)にほぼ等しいこと、Dmin(LRG2)は、Dmin(LRG1)よりも大きいこと、およびDmin(LRG3)は、Dmin(LRG1)にほぼ等しいことがさらに留意されることとなる。同様に、Dmin(URG2)は、Dmin(URG1)よりも大きく、Dmin(URG3)は、Dmin(URG1)にほぼ等しい。
提案されているロールギャップ輪郭のこのレイアウトは、図2において一点鎖線で描かれている長方形74を参照することによって、さらに図示されている。この長方形74の幅wは、ロールギャップ輪郭の全体の水平幅であり、高さhは、ロールギャップ輪郭の全体の垂直高さであり、すなわち、
h=Emin(CC)−[Dmin(URG1)−Dmin(LRG1)]/2
であり、ここで、Emin(CC)は、上側ロール26の中心線と下側ロール28の中心線との間の最小の垂直距離であり、すなわち、上側ロール26および下側ロール28が最も近づくとき(シートパイルブランクがロールギャップ輪郭を通って数回通過し、ロールギャップ輪郭の高さが、連続的なパスの間で低減されている場合)の垂直距離である。中立圧延平面50は、長方形74の中央平面である。
この長方形74の形状は、その幅と高さとの比率w/hによって特徴付けられうる。図2に示される例では、この比率は、約5である。特許文献6に開示されている方法によれば、同じ比率は、3よりも小さく、そのことは、先行技術の方法によれば、ロールにおける溝部が、同じ利用可能な圧延幅に対して、本明細書で提案されている新しい方法を用いる場合よりも、はるかに深くなっているということを意味する。
全部で6つの隣接する溝部5609、4209、5209、5409、4609、6009を備えるロールギャップ輪郭を使用することによって、シートパイルブランクC09の個別の部分(および、シートパイルブランクC04〜C08のうちの任意の1つのもの)は、中立圧延平面50の直ぐ近辺で(すなわち、ロール26、28内に深い溝部を必要とすることなく)、圧延することが可能であるということが理解されよう。したがって、ロール26、28の初期最小直径を大きくすることが可能であり、すなわち、ロールギャップ輪郭は、ロールの最小直径が制限値を超えて減少する前に、より頻繁に再加工することが可能であるということになる。特許文献6に開示されている方法と比較したときに、本明細書で提案されている方法により、ロールの最小直径に対して約80mmを得ることが可能になる。さらに、ロールの、より深くない溝部によって、より小さい圧延トルクも結果として生じることとなり、かつ、ロールギャップ輪郭に沿って、より等しい表面速度が結果として生じることとなり、すなわちロールの表面のより少ない機械的な摩耗が結果として生じることとなる。また、最後に、提案されているロールギャップ輪郭内にあるように、大きめに丸みを帯びた角部を備える溝部によって、ロールにおけるより小さい応力を結果として生じさせる。要約すれば、提案されている方法によれば、ロールは、より遅く摩耗し、かつ、より頻繁に再加工される必要はないが、より大きい最小直径のために、Z断面シートパイルを圧延するための任意の先行技術の方法による場合よりも頻繁に再加工することも可能である。結果的に、提案されている方法によれば、ロールの全寿命は、実質的に増加する。
6つの隣接する溝部56、42、52、54、46、60によって、シートパイルブランクは、ロールの間を非常に良好に案内され、そのことは、なかでも、カップリング手段の圧延を容易にする(シートパイルブランクは、水平方向に外れにくくなっている)ということがさらに理解されよう。
提案されている方法の別の重要な利点は、比較的に薄いスラブから出発して、Z断面シートパイルを圧延することが可能であるということである。
ウェブ16の湾曲プリフォーム1609を真っ直ぐにすることを容易にするために、下側ロール28の第2溝部5209の深さ、および上側ロール26の第2溝部5409の深さは、下側ロール28の第1溝部4609の深さ、および上側ロール26の第1溝部4209の深さよりも、それほど重要でないことが好ましい。図面によって図示されている例では、たとえば、以下を有する。
[Dnom−Dmin(URG2)]<0.2・[Dnom−Dmin(URG1)]、かつ、
[Dnom−Dmin(LRG2)]<0.2・[Dnom−Dmin(LRG1)]
図2に見ることができるように、下側ロール28の第2溝部5209、および、上側ロール26の第2溝部5409は、凹面に湾曲した底部表面76、78を有し、一方、下側ロール28の第1溝部4609における底部表面、および上側ロール26の第1溝部4209における底部表面は、少なくとも、角部18、20のプリフォーム1809、2009を圧延する角部の直ぐ近辺において、実質的に円筒形状の表面である。
上側ロール26の第1溝部4209では、外側フランク表面が、約67°の角度α1を規定する円錐状表面によって形成され、内側フランク表面が、約55°の角度α2を規定する円錐状表面によって形成され、円筒形状の基準表面は、上側ロール26の中心線70の上に中心を置かれている。同様に、下側ロール28の第1溝部4609では、外側フランク表面が、約67°の角度α1を規定する円錐状表面によって形成され、内側フランク表面が、約55°の角度α2を規定する円錐状表面によって形成され、円筒形状の基準表面は、下側ロール26の中心線72の上に中心を置かれている。典型的に、α1は、55°〜75°の範囲にあり、好ましくは60°〜70°の範囲にあり、α2は、45°〜65°の範囲にあり、好ましくは50°〜60°の範囲にある。
ウェブ16の湾曲プリフォーム1609の第3部分4809は、実質的に、90°だけ傾いた文字「S」の形態を有し、波の谷および波の頂点を形成している。「S」形状の部分の中央部分(それは、波の谷を波の頂点に接合している)は、約25°の角度をなしている(典型的に、βは、10°〜40°、好ましくは20°〜30°の範囲にある)。
第1フランジ12のプリフォーム1209は、実質的に、わずかに右側に傾いている文字「J」の形態を有し、ここで、文字「J」の下側ブランチの同等部(それは、フック状カップリング手段22のプリフォーム2209を装備している)が、中立平面50に対して実質的に平行に延在している。第2フランジ14のプリフォーム1409は、実質的に、時計回りに約180°だけ回転させられている文字「J」の形態を有し、ここで、文字「J」の下側ブランチの同等部(それは、爪状カップリング手段24のプリフォーム2409を装備している)は、中立平面50に対して実質的に平行に延在している。すでに上記に述べたように、フック状カップリング手段22のプリフォーム2209は、中立圧延平面50の下方で圧延され、ここで、Dmin(LRG3)は、実質的にDmin(LRG1)に等しく、爪状カップリング手段24のプリフォーム2409は、中立圧延平面50の上方で圧延され、ここで、Dmin(URG3)は、実質的にDmin(URG1)に等しい。また、プリフォーム2209は、フック状カップリング手段22の最終形状をすでに有しており、プリフォーム2409は、爪状カップリング手段24の最終形状をすでに有しているということも留意されることとなる。しかしながら、フランジ12、14の湾曲プリフォーム1209、1409のために、カップリング手段22、24の配向は、未だ最終ではない。
本発明によるロールギャップおよびシートパイルブランクの別の実施形態が、図6に示されている。上側ロール26の第1溝部4209と下側ロール28の第1溝部4609との間の区間部「I」において、下側ロール28の直径が、最初に、公称直径Dnomにほぼ等しくなるまで減少し、次いで、下側ロール28の特定の長さにわたって一定であることを維持し、その後に、再び減少するという点において、本実施形態は、図2の実施形態に対して区別される。上側ロール26の直径は、この区間部Iにおいて補完的に変化する。このことは、ウェブ1609の湾曲プリフォームの中間セクション104が、上側ロール26の実質的な円筒部分と下側ロール28の実質的な円筒部分との間で、中立圧延平面の近くに主に形成されているということを意味する。ウェブ1609の湾曲プリフォームの中間セクション104が、少なくとも部分的に、実質的に円筒形状の圧延されるセクション同士の間で圧延されるという事実のために、ウェブのプリフォームを圧延するために、より少ない垂直スペースが必要とされる。すなわち、2つのロールの最小直径は、Z形状のシートパイルを圧延する任意の先行技術の方法を用いる場合よりも大きくなりうる。図6に示されるように、1つの中間ステップをウェブ1609の湾曲プリフォームへ圧延する代わりに、圧延されるいくつかの中間ステップをウェブ1609の湾曲プリフォームへ圧延することも可能であるということに留意されたい。
ここで、シートパイルブランクC09を真っ直ぐにすることが、図3および図4を参照して説明される。図3では、上側真直化ロール26´、および下側真直化ロール28´(垂直切断平面は、上側および下側真直化ロール26´、28´の中心線と整合していない)によって規定されるロールギャップの入口部において、図2を参照して説明されているシートパイルブランクC09が認められ、ここで、シートパイルブランクは、真直化ロール26´、28´と最初に接触するときの位置に示されている。図4では、完成したZ断面シートパイル10が、上側真直化ロール26´、および下側真直化ロール28´(図4では、垂直切断平面は、上側および下側真直化ロール26´、28´の中心線を含有する)によって規定されるロールギャップの出口部において、示されている。
下側真直化ロール28´は、真っ直ぐにされたシートパイルの第1カップリング手段22を受ける溝部84と、第1円錐状セクション86(それは、図4では、真っ直ぐにされたシートパイルの第1フランジ12の内側部に、この内側部の実質的に全幅にわたって接触している)と、第2円錐状セクション88(それは、図4では、真っ直ぐにされたシートパイルのウェブ16の一方の側部に、このウェブ16の実質的に全幅にわたって接触している)と、第3円錐状セクション90(それは、図4では、真っ直ぐにされたシートパイルの第2フランジ14の外側部に、この外側部の実質的に全幅にわたって接触している)と、を含む(図3および図4参照)。
上側真直化ロール26´は、第1円錐状セクション92(それは、図4では、真っ直ぐにされたシートパイルの第1フランジ12の外側部に、この外側部の実質的に全幅にわたって接触している)と、第2円錐状セクション94(それは、図4では、真っ直ぐにされたシートパイルのウェブの他方の側部に、ウェブ16の実質的に全幅にわたって接触している)と、第3円錐状セクション96(それは、図4では、真っ直ぐにされたシートパイルの第2フランジ14の内側部に、この内側部の実質的に全幅にわたって接触している)と、真っ直ぐにされたシートパイルの第2カップリング手段24を受ける溝部98とを、含む。
上側真直化ロール26´、および下側真直化ロール28´の幾何形状は、主に、最終のZ断面シートパイル10の幾何形状によって決定されるということが、結果的に留意されることとなる。
シートパイルブランクC09が、上側真直化ロール26´と下側真直化ロール28´との間に導入される前に、それは、長手方向軸の周りに回転させられ、ウェブ16の波状波状プリフォーム1609の実質的に平坦な第1部分6409および6609が、それぞれ、上側真直化ロール26´の第2円錐状セクション94の円錐ジェネレータに対して、下側真直化ロール28´の第2円錐状セクション88の円錐ジェネレータに対して、実質的に平行であるようになっている。この場合では、シートパイルブランクは、たとえば、第1フランジ12のJ形状プリフォーム1209によって規定される凸面角部を通過する長手方向軸の周りに、約12°の角度だけ回転させられている。
図3では、シートパイルブランクC09は、真直化ロール26´、28´と最初に接触した状態(すなわち、真っ直ぐにすることを開始する前の状態)で、ロールギャップC10に示されている。第1フランジ12の湾曲プリフォーム1209は、凸面角部部分を、下側真直化ロール28´の第1円錐状セクション86にもたれるように置いている。ウェブ16の波状波状プリフォーム1609は、その実質的に平坦な第2部分6609を、下側真直化ロール28´の第2円錐状セクション88にもたれるように置いている。上側真直化ロール26´は、シートパイルブランクC09に、その第2円錐状セクション94によって、ウェブ16の波状プリフォーム1609の実質的に平坦な第1部分6409で接触するとともに、その第3円錐状セクション96によって、第2フランジ14の湾曲プリフォーム1409の凸面角部部分で接触する。波状ウェブ16の波状波状プリフォーム1609の波の谷100および波の頂点102は、下側真直化ロール28´の第2円錐状セクション88と、上側真直化ロール26´の第2円錐状セクション94との間に形成されているロールギャップ輪郭において、後者に触れることなく、配置されているということに留意されたい。上記に説明されているように、ロールギャップ輪郭C09において、下側ロール28における第2溝部5209の深さ、および上側ロール26における第2溝部5409の深さは、下側ロール28における第1溝部4609の深さ、および上側ロール26における第1溝部4209の深さよりもあまり重要でないので、このことが可能である。少なくとも波状ウェブ1609が初期に真っ直ぐになる間に、波の谷100および波の頂点102は、真直化ロール26´、28´に触れていないという事実が、この真っ直ぐにする作業を非常に容易にするということが理解されよう。
ロールギャップ輪郭C10においてシートパイルブランクC10を真っ直ぐにすることは、単に1つのパスで行うことが可能である。真っ直ぐにする間に、第1フランジ12の湾曲プリフォーム1209の凸面角部部分は、下側真直化ロール28´の円錐状セクション86に沿って、第1カップリング手段2209を受ける溝部84に向かって案内される。同様に、第2フランジ14の湾曲プリフォーム1409の凸面角部部分は、上側真直化ロール26´の第3円錐状セクション96に沿って、第2カップリング手段2409を受ける溝部98に向かって案内される。同時に、第1および第2角部18、20のプリフォーム1809、2009の開き角度α´(それは、初期には90°よりも大きいが、Z断面シートパイルの対応する開き角度よりも依然として小さい)が増加する。ウェブ16の波状波状プリフォーム1609の実質的に平坦な第1部分6409は、上側真直化ロール26´の第2円錐状セクション94に沿って、上側真直化ロール26´の円錐状セクション92に向かって案内される。同様に、ウェブ16の波状波状プリフォーム1609の実質的に平坦な第2部分6609は、下側真直化ロール88の第2円錐状セクション88に沿って、下側真直化ロール28´の第3円錐状セクションに向かって案内される。
図3は、真直化ロール26´、28´によって規定されるロールギャップから出てくる、真っ直ぐにされたZ形状のシートを示している。ウェブ16、第1フランジ12、および第2フランジ14が、ここで平坦になり、カップリング手段22、24(それらは、溝部84、98内に位置している)は、第1フランジ12および第2フランジ14に対して、それらの最終の配向を有する。フランジ端部とカップリング手段22、24との間の接続は、前記中立圧延平面50に近接して位置している。
ウェブ16のプリフォーム1609を真っ直ぐにする間に、点Aと点B(それらは、角部18、20の中心である)の間の距離が、約14%だけ増加する。同様に、カップリング手段の外部端部面の上の点Cおよび点Dの間の距離が、約12%だけ増加する。最後に、ロールギャップ輪郭C10およびロールギャップ輪郭C09の全体の水平幅w間の比率は、約1.2である。
提案されている方法は、とりわけ、Z断面シートパイルを圧延するのに有利であり、その中で、ウェブ16の厚さt2は、フランジ12、14の厚さt1よりも小さく、および/または、角部18、20は、ウェブ16および/またはフランジ12、14の局所的な過剰な厚さによって、外部からおよび/または内部から強化されるということが理解されよう。
参照符号リスト
(以下のリストでは、「i」は、ロールギャップ輪郭、または、このロールギャップ輪郭において圧延されるシートパイルのプリフォームを特定するために使用される参照図に基づいてつけられた下付き文字を表す。)
10 Z断面シートパイル
12 第1フランジ
12i 12のプリフォーム
14 第2フランジ
14i 14のプリフォーム
16 傾斜した真っ直ぐなウェブ
16i 16のプリフォーム
18 第1角部
18i 18のプリフォーム
20 第2角部20
20i 20のプリフォーム
22 フック状カップリング手段
22i 22のプリフォーム
24 爪状カップリング手段
24i 24のプリフォーム
26 上側ロール
26i 上側真直化ロール
28 下側ロール
28´ 下側真直化ロール
30 ビームブランク
32 30のウェブ
34 水平平面
36 スラブ
38 36の対称の水平平面
40i 18に隣り合う16の第1部分
42i 26の第1溝部
44i 20に隣り合う16の第2部分
46i 28の第1溝部
48i 16の第3部分
50 中立圧延平面
52i 28における第2溝部
54i 26における第2溝部
56i 28における第3溝部
58i 26の第1リング状ビード
60i 26における第3溝部
62i 26の第2リング状ビード
64i 40iの実質的に平坦な部分
66i 44iの実質的に平坦な部分
70 26の中心線
72 28の中心線
74 図2の長方形
76i 52iにおける底部表面
78i 54iにおける底部表面
80i 42iにおける底部表面
82i 46iにおける底部表面
84 22のための28´における溝部
86 28´の第1円錐状セクション
88 28´の第2円錐状セクション
90 28´の第3円錐状セクション
92 26´の第1円錐状セクション
94 26´の第2円錐状セクション
96 26´の第3円錐状セクション
98 24のための26´における溝部
100 波の谷
102 波の頂点
104 ウェブの湾曲プリフォームの中間セクション

Claims (15)

  1. Z断面シートパイルを圧延する方法であって、
    前記Z断面シートパイルが、第1フランジ(12)と、前記第1フランジ(12)に対して実質的に平行である第2フランジ(14)と、傾斜したウェブ(16)と、前記ウェブ(16)を前記第1フランジ(12)に接合する第1角部(18)と、前記ウェブ(16)を前記第2フランジ(14)に接合する第2角部(20)と、を有し、前記角部のそれぞれが、90°よりも大きい開き角度αを有し、
    前記方法が、溝付き上側ロール(26)および溝付き下側ロール(28)を含む少なくとも1つのロール対によって規定される連続的なロールギャップ内で、前記ウェブ(16)の湾曲プリフォームを圧延するステップであって、前記第1角部(18)のプリフォーム、および前記ウェブ(16)の湾曲プリフォームの隣り合う第1部分が、前記上側ロール(26)の第1溝部(42)内に形成され、かつ、前記第2角部(20)のプリフォーム、および前記ウェブ(16)の湾曲プリフォームの隣り合う第2部分が、前記下側ロール(28)の第1溝部(46)内に形成される、圧延するステップと、
    その後に、上側真直化ロール(26´)と下側真直化ロール(26´)との間で、前記ウェブ(16)の湾曲プリフォームを真っ直ぐにするステップと、
    を備える方法において、
    少なくとも、前記ウェブ(16)の湾曲プリフォームを形成する最後のロールギャップにおいて、前記下側ロール(28)の直径が、前記上側ロール(26)の前記第1溝部(42)と前記下側ロール(26)の前記第1溝部(46)との間の区間部において不連続的に減少し、かつ前記上側ロール(26)の直径が、前記区間部において、補完的に増加することを特徴とする方法。
  2. 前記ウェブ(16)の湾曲プリフォームの第3部分が、前記第1部分と前記第2部分との間に位置し、前記下側ロール(28)の少なくとも第2溝部(52)内に部分的に形成され、かつ前記上側ロール(26)の少なくとも第2溝部(54)内に部分的に形成されるか、または、前記上側ロール(26)および前記下側ロール(28)の実質的に円筒部分の間に部分的に形成されるか、のいずれかである、請求項1に記載の方法。
  3. ロール対の各ロール(26、28)の公称直径(Dnom)が、前記ロールのの前記ロール(26、28)の中心線(70、72)間の最小垂直距離(E(CC))として定義され、
    前記下側ロール(28)の第2溝部(52)における、前記下側ロール(28)の最小直径(Dmin(LRG2))が、前記下側ロール(28)の公称直径(Dnom)よりも小さく、かつ前記下側ロール(28)の第1溝部(46)における、前記下側ロール(28)の最小直径(Dmin(LRG1))よりも大きく、および/または、
    前記上側ロール(26)の第2溝部(54)における、前記上側ロール(26)の最小直径(Dmin(URG2))が、前記上側ロール(26)の前記公称直径(Dnom)よりも小さく、かつ前記上側ロール(26)の第1溝部(42)における、前記上側ロール(26)の最小直径(Dmin(URG1))よりも大きい、請求項2に記載の方法。
  4. Dmin(URG1)が、前記上側ロール(26)の第1溝部(42)における、前記上側ロール(26)の最小直径であり、
    Dmin(URG2)が、前記上側ロール(26)の第2溝部(54)における、前記上側ロール(26)の最小直径であり、
    Dmin(LRG1)が、前記下側ロール(28)の第1溝部(46)における、前記下側ロール(28)の最小直径であり、
    Dmin(LRG2)が、前記下側ロール(28)の第2溝部(52)における、前記下側ロール(28)の最小直径であり、かつ
    Dnomが、前記上側ロール(26)の公称直径、および前記下側ロール(28)の公称直径である場合、
    [Dnom−Dmin(URG2)]<k・[Dnom−Dmin(URG1)]、および/または、
    [Dnom−Dmin(LRG2)]<k・[Dnom−Dmin(LRG1)]
    であり、
    ここで、kは、1よりも小さく、好ましくは、0.5よりも小さいかまたは0.5に等しく、好適な実施形態において、0.2に等しい、請求項3に記載の方法。
  5. Dmin(UR)が、前記上側ロール(26)の最小直径であり、
    Dmin(LR)が、前記下側ロール(28)の最小直径であり、
    E(CC)が、前記上側ロール(26)および前記下側ロール(28)の中心線(70、72)間の最小垂直距離であり、
    wが、ロールギャップ輪郭の幅である場合、
    {w/[E(CC)−(Dmin(UR)+Dmin(LR))/2]}>3.5
    であり、好ましくは、
    {w/[E(CC)−(Dmin(UR)+Dmin(LR))/2]}>4
    である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記上側ロール(26)および/または下側ロール(28)の第1溝部(42、46)において、底部表面(80、82)が、実質的に円筒形状の表面によって形成され、および/または、
    請求項2に記載の方法における前記上側ロール(26)および/または下側ロール(28)の第2溝部(54、52)において、底部表面(76、78)が、凹曲面によって形成される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記上側ロール(26)および前記下側ロール(28)のそれぞれの前記第1溝部(42、46)において、外側フランク表面が、55°〜75°の範囲の角度α1を規定する円錐状表面によって形成され、円筒形状の基準表面が、前記上側ロール(26)および前記下側ロール(28)のそれぞれの中心線上に中心を置かれ、および/または、
    請求項2に記載の方法における前記上側ロール(26)および前記下側ロール(28)のそれぞれの前記第1溝部(42、46)において、内側フランク表面が、45°〜65°の範囲の角度を規定する円錐状表面によって形成され、円筒形状の基準表面が、前記上側ロール(26)および前記下側ロール(28)のそれぞれの中心線上に中心を置かれる、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 断面において、前記ウェブ(16)の湾曲プリフォームの第3部分(48)が、実質的に90°だけ傾いた文字「S」の形態を有し、波の谷(100)および波の頂点(102)を形成する、請求項2に記載の方法、および請求項2に従属する請求項3から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 中立圧延平面が、ロール対の前記上側ロールおよび下側ロール(26、28)の中心線(70、72)に平行であるとともに、前記中心線(70、72)間の距離の半分に位置する、平面として定義され、
    前記第1フランジ(12)が、その自由端部に沿って、第1カップリング手段(22)、好ましくは、フック状カップリング手段を有し、前記第1カップリング手段(22)のプリフォームが、前記中立圧延平面(50)の下方で圧延され、この領域における前記下側ロール(28)の最小直径(Dmin(LRG3))が、前記下側ロール(28)の第1溝部(46)における前記下側ロール(28)の最小直径(Dmin(LRG1))よりも大きいか、または前記下側ロール(28)の最小直径(Dmin(LRG1))に等しく、および/または、
    前記第2フランジ(14)が、その自由端部に沿って、第2カップリング手段(24)、好ましくは、爪状カップリング手段を有し、前記第2カップリング手段(24)のプリフォームが、前記中立圧延平面(50)の上方で圧延され、この領域における前記上側ロール(26)の最小直径(Dmin(URG3))が、前記上側ロール(26)の第1溝部(42)における前記上側ロール(26)の最小直径(Dmin(URG1))よりも大きいか、または前記上側ロール(26)の最小直径(Dmin(URG1))に等しい、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記最終的に真っ直ぐにするステップの前に、圧延された前記プリフォームが、
    第1フランジ(12)の湾曲プリフォームであって、断面において、実質的に、わずかに右側に傾いている文字「J」の形態を有し、前記文字「J」の下側ブランチの同等部は、好ましくは、第1カップリング手段(22)を装備し、前記第1カップリング手段(22)は、好ましくは、フック状カップリング手段である、第1フランジ(12)の湾曲プリフォームと、
    第2フランジ(14)の湾曲プリフォームであって、断面において、実質的に、時計回りに180°だけ回転させられた文字「J」の形態を有し、前記文字「J」の下側ブランチの同等部は、好ましくは、第2カップリング手段(24)を装備し、前記第2カップリング手段(24)は、好ましくは爪状カップリング手段である、第2フランジ(14)の湾曲プリフォームと、
    開き角度(α´)を有する前記第1角部(18)のプリフォームであって、前記開き角度(α´)は、90°よりも大きいが、最終的な前記Z断面シートパイルの前記第1角部(18)よりも小さい、前記第1角部(18)のプリフォームと、
    開き角度(α´)を有する前記第2角部(20)のプリフォームであって、前記開き角度(α´)は、90°よりも大きいが、最終的な前記Z断面シートパイルの前記第1角部(18)よりも小さい、前記第2角部(20)のプリフォームと、
    前記ウェブ(16)の波状波状プリフォームであって、波状波状プリフォーム前記第1角部(18)の前記プリフォームに接続された実質的に平坦な第1部分(64)、少なくとも1つの波の谷(100)および1つの波の頂点(102)を含む中央部分(48)、および前記第2角部の前記プリフォームに接続された実質的に平坦な第2部分(66)を含む、前記ウェブ(16)の波状波状プリフォームと、
    を備える、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記真っ直ぐにするステップが、上側真直化ロール(26´)と下側真直化ロール(28´)との間で行われ、
    前記下側真直化ロール(28´)が、
    真っ直ぐにされたシートパイルの第1カップリング手段(22)を受ける溝部(84)と、
    真っ直ぐにされたシートパイルの第1フランジ(12)の内側部に、前記内側部の実質的に全幅にわたって接触するための第1円錐状セクション(86)と、
    真っ直ぐにされたシートパイルのウェブ(16)の一方の側部に、前記ウェブ(16)の実質的に全幅にわたって接触するための第2円錐状セクション(88)と、
    真っ直ぐにされた前記シートパイルの前記第2フランジ(14)の外側部に、前記外側部の実質的に全幅にわたって接触するための第3円錐状セクション(90)と、
    を含み、
    前記上側真直化ロール(26´)が、
    真っ直ぐにされた前記シートパイルの前記第1フランジ(12)の外側部に、前記外側部の実質的に全幅にわたって接触するための第1円錐状セクション(92)と、
    真っ直ぐにされた前記シートパイルの前記ウェブ(16)の他方の側部に、前記ウェブ(16)の実質的に全幅にわたって接触するための第2円錐状セクション(94)と、
    真っ直ぐにされた前記シートパイルの前記第2フランジ(14)の内側部に、前記内側部の実質的に全幅にわたって接触するための第3円錐状セクション(96)と、
    真っ直ぐにされた前記シートパイルの前記第2カップリング手段(24)を受ける溝部(98)と、
    を含み、
    真っ直ぐにすべき前記プリフォームが、前記上側真直化ロール(26´)と前記下側真直化ロール(28´)との間に導入されると、
    前記第1フランジ(12)の湾曲プリフォームは、最初に、凸面角部部分が、前記下側真直化ロール(26´)の前記第1円錐状セクション(86)にもたれるように置かれ、
    前記ウェブ(16)の前記波状波状プリフォームは、最初に、その実質的に平坦な第1部分(64)が、前記上側真直化ロール(26´)の前記第2円錐状セクション(94)にもたれるように置かれ、かつその実質的に平坦な第2部分(66)が、前記下側真直化ロール(26´)の前記第2円錐状セクション(88)にもたれるように置かれ、少なくとも1つの波の谷(100)および1つの波の頂点(102)が、前記下側真直化ロール(26´)の前記第2円錐状セクション(88)と前記上側真直化ロール(26´)の前記第2円錐状セクション(94)との間に形成されるロールギャップ輪郭において、後者に触れることなく、配置され、
    前記第2フランジ(14)の湾曲プリフォームは、最初に、凸面角部部分が、前記上側真直化ロール(26´)の前記第3円錐状セクション(96)にもたれるように置かれる、請求項10に記載の方法。
  12. 前記圧延されたプリフォームが、下側真直化ロール(28´)と上側真直化ロール(26´)との間に導入される前に、5°から45°の間の範囲の角度だけ、長手方向軸の周りに回転させられる、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記上側真直化ロール(26´)および下側真直化ロール(28´)のための中立圧延平面(50)が、両方の真直化ロールの中心線(70、72)に平行であるとともに、前記中心線(70、72)間の距離の半分に位置する、平面として定義され、
    フランジ(12、14)とカップリング手段(22、24)との間の接続が、前記中立圧延平面(50)の近くに位置する、請求項11または12に記載の方法。
  14. 前記プリフォームが、前記下側真直化ロール(28´)と前記上側真直化ロール(26´)との間に導入されると、
    前記第1フランジ(12)の湾曲プリフォームの凸面角部部分が、前記下側真直化ロール(26´)の第1円錐状セクション(86)に沿って、第1カップリング手段(22)を受ける溝部(84)に向かって案内され、
    前記第2フランジ(14)の湾曲プリフォームの凸面角部部分が、前記上側真直化ロール(26´)の第3円錐状セクション(96)に沿って、第2カップリング手段(24)を受ける前記溝部(98)に向かって案内され、
    前記ウェブ(16)の波状波状プリフォームの前記実質的に平坦な第1部分(64)が、前記上側真直化ロール(26´)の第2円錐状セクション(94)に沿って、前記上側真直化ロール(26´)の第1円錐状セクション(92)に向かって案内され、
    前記ウェブ(16)の波状波状プリフォームの前記実質的に平坦な第2部分(66)が、前記下側真直化ロール(26´)の第2円錐状セクション(88)に沿って、前記下側真直化ロール(26´)の第3円錐状セクション(90)に向かって案内され、
    前記少なくとも1つの波の谷(100)および前記少なくとも1つの波の頂点(102)が、前記下側真直化ロール(26´)の第2円錐状セクション(88)と前記上側真直化ロール(26´)の第2円錐状セクション(94)との間に形成される前記ロールギャップの輪郭の入口に、円錐状セクション(88、94)に接触することなく、最初に配置される、請求項11に記載の方法、または請求項11に従属する請求項12または13に記載の方法。
  15. ABが、真っ直ぐになる前の前記圧延されるプリフォームにおける、前記第1角部(18)の前記プリフォームの中心Aと前記第2角部(20)の前記プリフォームの中心Bとの間の距離であり、かつ
    A´B´が、最終的なシートパイルにおける、前記第1角部(18)の中心A´と前記第2角部(20)の中心B´との間の距離である場合、
    比率A´B´/ABが、1.05〜1.25の範囲にある、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
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