JP2020110812A - ハット形鋼矢板の製造方法及び圧延機 - Google Patents

Abstract

【課題】ハット形鋼矢板を製造する場合に、製造過程の圧延において上下反り等を防止し、且つ、フランジ波等の形状不良が発生するのを抑制し、製品寸法精度や圧延の安定性の向上を図る。【解決手段】被圧延材に粗圧延工程、中間圧延工程及び仕上圧延工程を行うハット形鋼矢板の製造方法であって、前記中間圧延工程での前記被圧延材は、ウェブ対応部と、前記ウェブ対応部の両端部に一方の端部が接続する２つのフランジ対応部と、前記フランジ対応部の他方の端部と接続する腕対応部と、を備え、前記中間圧延工程は前記被圧延材の断面全体を１又は複数の孔型による１又は複数パス圧延によって行われ、前記中間圧延工程が行われる少なくとも１つの孔型では、前記ウェブ対応部の内面に対し潤滑剤による潤滑が行われ、前記潤滑が行われる孔型には、前記フランジ対応部の内面への前記潤滑剤の流れ込みを防止する潤滑剤防止手段が設けられる。【選択図】図８

Description

本発明は、ハット形鋼矢板の製造方法及び圧延機に関する。

従来より、ハット形等の両端に継手を有する鋼矢板の製造は孔型圧延法によって行われている。この孔型圧延法の一般的な工程としては、先ず加熱炉において所定の温度に加熱した矩形材を、孔型を備えた粗圧延機、中間圧延機及び仕上圧延機によって順に圧延することが知られている。孔型圧延法としては、粗圧延、中間圧延及び仕上圧延においてロールに複数の孔型を配置し、それら各孔型において１〜２パスずつ圧延を行ってハット形鋼矢板を製造する技術が知られている。

鋼矢板の製造技術においては、被圧延材の形状が上下や左右に非対称であることに起因して、被圧延材の上下反りや左右曲がりが生じやすいことが知られている。そこで、例えば特許文献１では、左右非対称な鋼矢板製品の製造において、被圧延材の上下反りや左右曲がりを抑制するために、種々のロール構成や潤滑剤量等を調整して圧延を行う技術が開示されている。

また、上述した被圧延材の上下反りといった形状不良の原因の一つに、ロール冷却水による影響が考えられる。即ち、被圧延材表面の一部にロール冷却水が流れ込む、付着するといった事で潤滑状況が変化し、所望の潤滑条件が得られない場合がある。例えば特許文献２には、ロール冷却水による潤滑剤の流出を少なくする技術が開示され、水切り板を設ける構成が開示されている。また、例えば特許文献３にも、孔型ロールにおけるロール冷却水の水切り装置が開示されている。

特開２００３−４９４２２号公報 特公昭６２−０３１０３９号公報 特開２０１０−００５６３５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、被圧延材の上下反りや左右曲がりを抑制する効果はあるものの、付随して発生する恐れのあるフランジ波等の形状不良については何ら言及されていない。フランジ波とは、ハット形鋼矢板の孔型圧延においてリバース圧延を行う際に被圧延材の断面内での各部位ごとの延伸バランスが取れず、各部位で延伸が異なった結果、被圧延材のフランジ表面に発現する恐れのある形状不良である。

また、上記特許文献２に記載された水切り板は、一般的な熱間圧延ロールに対応したものであり、孔型圧延法を用いたハット形鋼矢板の製造といった複雑な形状の被圧延材を圧延造形する技術での水切り技術については何ら言及されていない。また、上記特許文献３に記載された水切り装置は、ウェブ表面のみを水切りする構成を採っており、他の領域（例えばフランジ部等）での潤滑状況等には何ら言及されていない。

そこで、上記事情に鑑み、本発明の目的は、ハット形鋼矢板を製造する場合に、製造過程の圧延において上下反り等を防止し、且つ、フランジ波等の形状不良が発生するのを抑制し、製品寸法精度や圧延の安定性の向上を図ることが可能なハット形鋼矢板の製造方法及び圧延機を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、被圧延材に粗圧延工程、中間圧延工程及び仕上圧延工程を行うハット形鋼矢板の製造方法であって、前記中間圧延工程での前記被圧延材は、ウェブ対応部と、前記ウェブ対応部の両端部に一方の端部が接続する２つのフランジ対応部と、前記フランジ対応部の他方の端部と接続する腕対応部と、を備え、前記中間圧延工程は前記被圧延材の断面全体を１又は複数の孔型による１又は複数パス圧延によって行われ、前記中間圧延工程が行われる少なくとも１つの孔型では、前記ウェブ対応部の内面に対し潤滑剤による潤滑が行われ、前記潤滑が行われる孔型には、前記フランジ対応部の内面への前記潤滑剤の流れ込みを防止する潤滑剤防止手段が設けられることを特徴とする、ハット形鋼矢板の製造方法が提供される。

前記潤滑が行われる孔型には、前記潤滑剤防止手段として、孔型ロールにおいて前記ウェブ対応部の内面に対向するウェブ対向部分全体と、前記フランジ対応部の内面に対向するフランジ対向部分の大径側の一部を含む範囲の水切りを行う水切り板が設けられても良い。

前記潤滑が行われる孔型には、前記潤滑剤防止手段として、孔型ロールにおいて前記フランジ対応部の内面に対向するフランジ対向部分の大径側の一部を含む範囲において、前記フランジ対応部の内面に流れ込んだ前記潤滑剤を除去する潤滑剤防止機構が設けられても良い。

前記潤滑剤防止手段は、前記潤滑が行われる孔型の孔型深さＤの大径側から少なくとも１０％の範囲において前記フランジ対応部の内面への前記潤滑剤の流れ込みを防止するように設けられても良い。

前記中間圧延工程はリバース圧延で行われても良い。

また、別の観点からの本発明によれば、ウェブ対応部と、前記ウェブ対応部の両端部に一方の端部が接続する２つのフランジ対応部と、前記フランジ対応部の他方の端部と接続する腕対応部と、を備える被圧延材に対し孔型ロールによる中間圧延を行う圧延機であって、前記ウェブ対応部の内面に対し潤滑剤を供給するウェブ潤滑装置と、前記フランジ対応部の内面への前記潤滑剤の流れ込みを防止する潤滑剤防止手段と、が設けられることを特徴とする、圧延機が提供される。

前記潤滑剤防止手段は、前記孔型ロールにおいて前記ウェブ対応部の内面に対向するウェブ対向部分全体と、前記フランジ対応部の内面に対向するフランジ対向部分の大径側の一部を含む範囲の水切りを行う水切り板であっても良い。

前記潤滑剤防止手段は、前記孔型ロールにおいて前記フランジ対応部の内面に対向するフランジ対向部分の大径側の一部を含む範囲において、前記フランジ対応部の内面に流れ込んだ前記潤滑剤を除去する潤滑剤防止機構であっても良い。

前記潤滑剤防止手段は、前記孔型の孔型深さＤの大径側から少なくとも１０％の範囲を含むように設けられても良い。

本発明によれば、ハット形鋼矢板を製造する場合に、製造過程の圧延において上下反り等を防止し、且つ、フランジ波等の形状不良が発生するのを抑制し、製品寸法精度や圧延の安定性の向上を図る。

圧延ラインの概略説明図である。 第１の孔型の孔型形状を示す概略断面図である。 第２の孔型の孔型形状を示す概略断面図である。 第３の孔型の孔型形状を示す概略断面図である。 第４の孔型の孔型形状を示す概略断面図である。 第５の孔型の孔型形状を示す概略断面図である。 ウェブ潤滑装置の概略説明図である。 本発明の実施の形態に係る潤滑剤除去技術に関する概略説明図であり、上下孔型ロールの側面断面図である。 図８中の（ａ）Ｘ−Ｘ断面、（ｂ）Ｙ−Ｙ断面を示す概略断面図である。 孔型深さＤに対する潤滑剤の流れ込みを防止・抑制した所定範囲の高さＨの比率と、伸び歪差の減少率との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、本実施の形態において略ハット形鋼矢板形状の被圧延材はウェブがフランジよりも下方に位置する姿勢（いわゆるＵ姿勢）で圧延されるものとして説明するが、当然本発明の適用範囲はその他の姿勢（例えば逆Ｕ姿勢）での圧延にも及ぶ。

また、以下に記載の被圧延材Ａとは、ハット形鋼矢板製品を製造する場合に圧延される鋼材を示しており、圧延ラインＬ上を通材される鋼材を総称して被圧延材Ａと呼称し、それぞれの圧延機において圧下された状態の被圧延材Ａについては必要に応じて別途異なる呼称（以下に記載のＡ１〜Ａ５）で記載する。この被圧延材Ａは略ハット形形状であり、略水平であるウェブ対応部３と、ウェブ対応部３の両端に所定の角度でもって連結しているフランジ対応部５、６と、各フランジ対応部５、６においてウェブ対応部３との連結側と異なる端部に連結している腕対応部８、９と、腕対応部８、９の先端に連結される継手対応部１０、１１から構成されている。なお、継手対応部１０、１１の端部はそれぞれ爪部１４、１５と呼称される。以下では、被圧延材Ａについて上記各符号にて図示、説明する。
なお、本明細書では、被圧延材Ａに関し、圧延方向を被圧延材の「長手方向」と称し、当該長手方向に直交し且つ圧延ロール軸に平行な方向を被圧延材の「幅方向」と称し、長手方向及び幅方向の両方に直交する方向を被圧延材の「高さ方向」と称し説明する。また、被圧延材の「厚み圧下」とは、被圧延材の板厚方向に対する板厚圧下を示すものである。

（圧延ラインの基本構成）
先ず、ハット形鋼矢板を製造する製造装置１として基本的な構成である圧延ラインＬの概略について説明する。図１は、ハット形鋼矢板を製造する圧延ラインＬと、圧延ラインＬに備えられる圧延機等についての説明図である。図１において圧延ラインＬの圧延進行方向は矢印で示されている方向であり、当該方向へ被圧延材Ａが流れ、ライン上の各孔型圧延機（以下に説明する粗圧延機、中間圧延機、仕上圧延機）において圧延が行われ、製品が造形される。なお、圧延ラインＬ上には図示しない複数の搬送ロールが設置されており、それら搬送ロールによって被圧延材Ａは圧延ラインＬ上を搬送される。

図１に示すように、圧延ラインＬには、圧延上流側から順に粗圧延機（ＢＤ）１７、第１中間圧延機（Ｒ１）１８、第２中間圧延機（Ｒ２）１９、仕上圧延機（Ｆ）３０が配置されている。

図１に示す圧延ラインＬにおいては、図示しない加熱炉（圧延ラインＬ上流に位置）において加熱された例えばスラブ、ブルーム等の被圧延材Ａが、粗圧延機１７〜仕上圧延機３０において順次圧延されることで最終製品であるハット形鋼矢板が製造される。

（孔型の基本構成）
次に、圧延ラインＬに配置される粗圧延機１７、第１中間圧延機１８、第２中間圧延機１９、仕上圧延機３０に設けられる孔型の形状について上流側から順に図面を参照して簡単に説明する。なお、以下の説明において参照する図２〜６には、参考のため各孔型において圧下が完了したときの被圧延材Ａの断面を一点鎖線にて図示している。

図２は、第１の孔型４９（以下、単に孔型４９とも記載）の孔型形状を示す概略断面図である。図２に示すように、孔型４９は、上孔型ロール４５と、下孔型ロール４８によって構成される。これら上孔型ロール４５と下孔型ロール４８によって構成される孔型４９は例えば粗圧延機１７に設けられ、孔型４９における孔型圧延によって被圧延材Ａ全体に対して厚み圧下（即ち、粗圧延）が行われる。具体的には、加熱炉において所定温度に加熱されたスラブ等を略ハット形形状に近づけるような孔型圧延が行われ、図２中の一点鎖線に示す粗形材Ａ１が造形される。なお、この時の粗圧延は、例えば同一孔型４９におけるリバース圧延によって行われても良い。

また、図３は第２の孔型５９（以下、単に孔型５９とも記載）の孔型形状を示す概略断面図である。図３に示すように、孔型５９は、上孔型ロール５５と、下孔型ロール５８によって構成される。これら上孔型ロール５５と下孔型ロール５８によって構成される孔型５９は例えば第１中間圧延機１８に設けられ、孔型５９における孔型圧延によって被圧延材Ａ全体に対して厚み圧下（即ち、第１中間圧延）が行われる。孔型５９では厚み圧下と同時に爪部１４、１５の爪高さを所望の高さに揃える圧下も行われ、具体的には、上記孔型４９から搬出された粗形材Ａ１を更にハット形形状に近づけるような孔型圧延が行われる。これにより、図３中の一点鎖線に示す第１中間材Ａ２が造形される。なお、ここでの圧延は、例えば同一孔型５９におけるリバース圧延によって行われても良い。

また、図４は第３の孔型６９（以下、単に孔型６９とも記載）の孔型形状を示す概略断面図である。図４に示すように、孔型６９は、上孔型ロール６５と、下孔型ロール６８によって構成される。これら上孔型ロール６５と下孔型ロール６８によって構成される孔型６９は例えば第２中間圧延機１９に設けられ、孔型６９における孔型圧延によって被圧延材Ａ全体に対して厚み圧下（即ち、第２中間圧延工程）が行われる。具体的には、上記孔型５９から搬出された第１中間材Ａ２を更にハット形形状に近づけるような孔型圧延が行われ、図４中の一点鎖線に示す第２中間材Ａ３が造形される。この孔型６９は幅方向の両端部が開放された形状となっているため、厚み圧下により被圧延材Ａの爪部１４、１５は幅方向に伸びた形状となっている。なお、ここでの圧延は、例えば同一孔型６９におけるリバース圧延によって行われても良い。

図５は第４の孔型７９（以下、単に孔型７９とも記載）の孔型形状を示す概略断面図である。図５に示すように、孔型７９は、上孔型ロール７５と、下孔型ロール７８によって構成される。これら上孔型ロール７５と下孔型ロール７８によって構成される孔型７９は例えば第２中間圧延機１９に設けられ、当該孔型７９によって例えば被圧延材Ａの爪部１４、１５の成形が重点的に行われる。具体的には、第３の孔型６９で伸びた状態の爪部１４、１５の爪高さを所望の高さに揃えて成形するような圧下が行われ第３中間材Ａ４が造形される。なお、ここでの圧延は、厚みを圧下するものでも良い。

また、図６は第５の孔型８９（以下、単に孔型８９とも記載）の孔型形状を示す概略断面図である。図６に示すように、孔型８９は、上孔型ロール８５と、下孔型ロール８８によって構成される。これら上孔型ロール８５と下孔型ロール８８によって構成される孔型８９は例えば仕上圧延機３０に設けられ、当該孔型８９によって被圧延材Ａに対して主に爪部１４、１５の曲げ成形（即ち、仕上圧延）が行われる。具体的には、上記第３中間材Ａ４を略ハット形形状（略ハット形鋼矢板製品形状）の仕上材Ａ５とする圧下が行われる。なお、仕上圧延は通常リバース圧延では行われず、１パスのみの圧延にて行われる。

以上、図２〜図６を参照して説明した各圧延において被圧延材Ａが孔型圧延され、最終的に仕上材Ａ５が造形される。

なお、本実施の形態において上述してきた第１の孔型〜第５の孔型の構成は、例示であり、図示の形態に限られるものではなく、例えば孔型の配置順や、各圧延機に配置する孔型形状、各種孔型の修正孔型の増減配列については設備状況や製品寸法等の条件に応じて適宜変更可能である。また、素材の種類によっては、素材からの粗造形過程に用いる予備成形孔型といった孔型を別途設けることも考えられる。

（ウェブ対応部への潤滑技術）
ところで、上記孔型５９や孔型６９による中間圧延工程では、被圧延材Ａの形状が上下に非対称であることに起因して、被圧延材Ａの上下反りが生じやすいことが知られている。即ち、ウェブ対応部３の幅に比べ継手対応部１０、１１の幅が小さいうえに、孔型形状において継手先端部が自由端である場合があるといった事情により、ウェブ対応部３の長手方向延伸が継手対応部１０、１１の長手方向延伸よりも優勢となり、被圧延材Ａの長手方向での上下反りが生じてしまう。

そこで、上記孔型５９や孔型６９等に代表される孔型圧延においては、圧延機にウェブ対応部３の大径ロール側の内面（即ち、Ｕ姿勢での上面）を潤滑するウェブ潤滑装置を設け、Ｕ姿勢でのウェブ上面に対し潤滑剤を供給し、ウェブ対応部３の長手方向延伸と継手対応部１０、１１の長手方向延伸の延伸比を適正化させ、被圧延材Ａの上下反りを抑える構成が採られる。

図７はウェブ潤滑装置１００の概略説明図である。図７は例えば孔型６９においてウェブ潤滑装置１００が設置されている様子を示す図であり、（ａ）は孔型６９の概略正面断面図、（ｂ）は上下孔型ロール６５、６８の概略側面断面図である。図示のように、ウェブ潤滑装置１００は被圧延材Ａのウェブ対応部３の上面に対向する上孔型ロール６５のウェブ対向部分に対し潤滑剤を供給する複数のノズルからなり、例えば、孔型６９の前面側のノズル１００ａと後面側のノズル１００ｂからなる。このように設けられるウェブ潤滑装置１００により上孔型ロール６５のウェブ対向部分とウェブ対応部３の上面との接触面に対し、各パスでロールバイト入側から潤滑剤を供給することで、被圧延材Ａの長手方向での上下反りが抑えられる。

（ウェブ対応部潤滑時の問題点）
本発明者らの検討によれば、図７に示す構成のウェブ潤滑装置１００では、ロール回転に伴い、ロールのウェブ対向部分に供給した潤滑剤がフランジ対向部分に流れ込み、フランジ対応部５、６の一部表面（内面）に潤滑剤が供給される（流れ込み）ことが分かっている。また、ロール冷却水の流動によっても同様の潤滑剤の流れ込みが発生する恐れがあることが分かっている。本発明者らは、このようなフランジ対応部５、６の一部表面（内面）への潤滑剤の流れ込みが発生すると以下のような問題が生じる恐れがあることを見出した。

即ち、孔型５９や孔型６９による中間圧延工程では、ウェブ対応部３とフランジ対応部５、６との延伸の釣り合いを保って圧延が行われた場合でも、フランジ対応部５、６において、上下ロール径の差が大きい部位では上下ロールの周速差によって被圧延材の伸びが抑制され、一方、上下ロール径が等しいピッチラインに対応する位置（以下、「中立線」と記載する）では伸びが生じやすいため、ロールバイト出口の中立線近傍のフランジに長手方向に圧縮応力が発生しやすい。上記の通り、フランジ対応部５、６の一部表面へ潤滑剤が流れ込むことで、大径ロール側に相当する当該箇所の摩擦係数が局所的に低下することになる。具体的には、フランジ対応部５、６において流れ込みが発生した大径ロール側の部分では被圧延材Ａの伸びが抑制されるため、ロールバイト出口の中立線Ｏ近傍のフランジに生じる圧縮応力がさらに増大し、圧縮応力が座屈限界を超えた場合、フランジ対応部５、６にはいわゆるフランジ波と呼ばれる形状不良が発生する。

なお、本実施の形態に係る構成において、孔型５９と孔型６９を比較すると、後段の孔型である孔型６９の方がより被圧延材Ａ（特にフランジ対応部５、６）を薄く圧延するため、上述したフランジ波の発生といった形状不良が顕著になりやすい。また、より仕上圧延に近い工程の方が、形状不良が発生すると製品形状不良に直結しやすい。即ち、製品寸法精度や圧延の安定性といった観点から、特に後段の孔型である孔型６９での上記のような問題点を解決することが重要となる。

（本発明の実施の形態に係る潤滑剤の除去技術）
このような問題点に鑑み、本発明者らは、孔型５９での圧延や、孔型６９での圧延において、被圧延材Ａのウェブ対応部３における潤滑技術について見直しを行い、フランジ波の発生を抑制させることができるような構成に係る知見を得、その好適な形態について鋭意検討を行った。以下では、本知見について詳細に説明する。なお、以下の説明では孔型６９においてＵ姿勢でもって圧延される被圧延材Ａのウェブ対応部３やフランジ対応部５、６の状況を例示して図示・説明しているが、孔型５９等の他の孔型での圧延についても同様の技術を適用できる。

図８は本発明の実施の形態に係る潤滑剤除去技術に関する概略説明図であり、上下孔型ロールの側面断面図である。また、図９は図８中の（ａ）Ｘ−Ｘ断面、（ｂ）Ｙ−Ｙ断面を示す概略断面図である。なお、図８、９では、説明のため、孔型６９を構成する孔型ロールの概略断面に注視して図示し、圧延機筐体等の一般的な装置構成については図示を省略している。

図８に示すように、孔型６９における前面側及び後面側には、ウェブ潤滑装置１００からウェブ対応部３の上面に対向するウェブ対向部分に供給された潤滑剤がフランジ対応部５、６に対向するフランジ対向部分の一部表面に流れ込むのを防止・抑制する、あるいは、流れ込んだ潤滑剤を除去する、潤滑剤防止機構１０２（１０２ａ、１０２ｂ）が設けられている。また、ウェブ潤滑装置１００からウェブ対応部３の上面に対向するウェブ対向部分に供給された潤滑剤に、ロール冷却水供給機構１０５から供給されたロール冷却水が混合し、潤滑剤と水の混合物がフランジ対応部５、６に対向するフランジ対向部分の一部表面に流れ込むのを防止・抑制する水切り板１０３が設けられている。

図９（ａ）に示すように、潤滑剤防止機構１０２は、上孔型ロール６５のフランジ対向部分６５ａの大径側の一部を含む範囲に設けられる。即ち、上孔型ロール６５のフランジ対向部分６５ａとウェブ対向部分６５ｂの境界部（コーナー部）の所定範囲に設けられる。なお、この所定範囲は、ウェブ対向部分６５ｂに供給された潤滑剤がフランジ対応部５、６の一部表面に流れ込む際の流れ込み範囲に応じて適宜設計可能であり、例えば、孔型深さの１０％以上、且つ、中立線Ｏまでの高さ以下の範囲とすることが好ましい。この理由についてはグラフ等を参照して後述する。ここで、上記「大径側」とは、上孔型ロール６５のフランジ対向部分６５ａの幅方向において、中立線のロール径よりも相対的にロール径が大きい範囲を指す。
この潤滑剤防止機構１０２の具体的な構成としては、ゴム板やフエルト材等を用いた部材をロール周面に接触させる、あるいは圧力を付加して押し付けるといった機構や、高圧のエアーや水を噴射することで潤滑剤を除去するといった機構が例示される。

また、図９（ｂ）に示すように、水切り板１０３は、上孔型ロール６５のウェブ対向部分６５ｂ全体と、フランジ対向部分６５ａの大径側の一部を含む範囲に亘って設けられる。水切り板１０３は一般的に圧延機に取り付けられる装置であれば良く、例えばワイパー状に構成されるゴム板等を用いた装置が例示される。

これら潤滑剤防止機構１０２と水切り板１０３は、いずれもウェブ対応部３の上面に対向するウェブ対向部分に供給された潤滑剤がフランジ対応部５、６の一部表面に流れ込むのを防止・抑制する潤滑剤防止手段として機能するものであり、孔型５９や孔型６９には、いずれか一方を設けても良く、両方を設けても良い。

（潤滑剤除去範囲の適正条件）
本発明者らは、上記図７〜図９等を参照して説明した潤滑剤防止機構１０２や水切り板１０３に関し、これら機構を上孔型ロール６５のフランジ対向部分６５ａ幅方向でどの程度の範囲に設けるのが、フランジ波抑制の観点から適正であるのか評価検討を行った。具体的には、図９（ａ）に示すロール概略断面図において、孔型深さをＤとし、当該深さＤの大径側から深さ０〜３５％の範囲に潤滑剤が流れ込んだときに、当該深さＤのうちの所定範囲Ｈについて潤滑剤防止機構１０２を設け、潤滑剤の流れ込みを防止・抑制した際の、所定範囲Ｈと伸び歪差の減少率との関係をＦＥＭ解析によって評価した。なお、「伸び歪差の減少率」とは、フランジ対向部分６５ａにおいて、潤滑剤防止機構１０２や水切り板１０３を設けない場合の、伸びが最大の箇所と伸びが最小の箇所との差（＝伸び歪差）を基準とした場合の、各条件での伸び歪差の減少率である。

図１０は、孔型深さＤに対する潤滑剤の流れ込みを防止・抑制した所定範囲の高さ（＝除去部高さ）Ｈの比率と、伸び歪差の減少率との関係を示すグラフである。伸び歪差の減少率に関し、当該減少率が１０％未満である場合、圧延チャンスによるパススケジュールやロール径、温度など操業条件の変化に対して安定したフランジ波低減効果が得られない恐れがあるため、当該減少率は１０％以上であることが好ましい。即ち、図１０に示す関係から、孔型深さＤの大径側から少なくとも１０％の範囲において潤滑剤の流れ込みを防止・抑制するように潤滑剤防止機構１０２や水切り板１０３を設けることが好ましい。また、より好ましくは、伸び歪差の減少率が２０％以上となるように、孔型深さＤの大径側から２５％以上の範囲において潤滑剤の流れ込みを防止・抑制するように潤滑剤防止機構１０２や水切り板１０３を設けることで、顕著な効果が得られる。

なお、孔型深さＤに対する潤滑剤の流れ込みを防止・抑制した所定範囲の高さＨは、孔型深さＤの大径側から中立線Ｏまでの深さＰよりも短いことが好ましい。これは、ウェブ対応部３の上面に対向するウェブ対向部分に供給された潤滑剤が、仮に中立線Ｏにまで潤滑剤が流れ込んだ場合でも中立線近傍の伸び歪が増加することはなく、フランジ波の発生する恐れが少ないからである。

以上、図１０を参照して説明したように、潤滑剤防止機構１０２や水切り板１０３を設けるに際し、孔型深さＤの大径側から少なくとも１０％の範囲において潤滑剤の流れ込みを防止・抑制するように設けることが好ましく、更には、孔型深さＤの大径側から２５％以上の範囲において潤滑剤の流れ込みを防止・抑制するように設けることがより好ましいことが知見された。また、潤滑剤防止機構１０２や水切り板１０３を設けるに際し、孔型深さＤの大径側から中立線Ｏまでの深さＰよりも短い範囲において潤滑剤の流れ込みを防止・抑制するように設けることが好ましいことも知見された。

（作用効果）
以上説明したように構成される潤滑剤防止機構１０２や水切り板１０３を備えた構成の孔型を用い孔型圧延（特に、中間圧延工程、更には第２中間圧延工程）を行うことで、被圧延材Ａの上下反りを抑えるためにウェブ対応部３に潤滑剤が供給されている場合に、当該潤滑剤がフランジ対応部５、６の一部表面へ流れ込むのを防止・抑制することができる。これにより、フランジ対応部５、６において局所的に摩擦係数が低下し、ロールとの相対滑り速度が部位によって異なることとなり、いわゆるフランジ波等の形状不良が発生するのを防止することが可能となり、製品寸法精度や圧延の安定性、生産性の向上が実現される。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施の形態では、第２中間圧延機１９に設けられる第３の孔型６９を例示して図示・説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではなく、被圧延材Ａを圧延する種々の圧延機において適用可能である。例えば複数パス圧延を実施する際にフランジ波が発生する恐れがある第１の孔型４９や第２の孔型５９での圧延工程に対して適用することが可能である。また、１基の中間圧延機に第２の孔型と第３の孔型を配置して実施する場合や、第２の孔型５９及び第３の孔型６９に関して、第２の孔型５９を幅方向両端部が開放された孔型形状とし、第３の孔型６９を爪高さの成形を同時に行う孔型形状とした場合についても、同様に適用することが可能である。

また、上記実施の形態では、ハット形鋼矢板を圧延する場合を例に挙げて図示・説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではない。即ち、中間圧延においてフランジ波が発生する恐れがある種々の形状のフランジを有する鋼矢板に対して本発明は適用可能である。具体的には、ハット形鋼矢板に加え、Ｕ形鋼矢板にも適用することができる。

また、上記実施の形態では、潤滑剤防止機構と水切り板を両方設けた構成について説明したが、いずれか一方のみを設けた構成でも良い。即ち、ウェブ対応部３の上面に供給された潤滑剤がフランジ対応部５、６の一部表面に流れ込むのを好適に防止・抑制できるような構成でもって潤滑剤防止機構あるいは水切り板の少なくとも一方が設けられていれば良い。また、潤滑剤防止機構と水切り板を孔型ロールの前面側と後面側の両方に設ける場合について図示・説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、前面側、後面側のいずれか一方に設けられても良い。

また、上記実施の形態では、ハット形鋼矢板をＵ姿勢で圧延造形する場合を例示して図示・説明したが、本発明を適用する際の圧延造形姿勢はこれに限られるものではない。例えば、ハット形鋼矢板を逆Ｕ姿勢で圧延造形する場合には、上記実施の形態で図示した構成である上下孔型ロールを入れ替えた構成に適用すれば良い。その場合、水切り板は上孔型ロールに設けても良い。

以下、本発明の実施例として、ハット形鋼矢板の製造での第２中間圧延において、ウェブ潤滑装置を用いて圧延を行う条件下で、潤滑剤の流れ込みを防止・抑制するための本発明技術を適用した場合（実施例）と、非適用の場合（比較例）のそれぞれについて被圧延材へのフランジ波の発生状況について検証を行った。

先ず、実施例１として、図８、図９（ｂ）に記載した構成の水切り板を設けた条件にて第２中間圧延を行った。実施例１では、圧延量が増加するにつれて製品には残存しない軽度なフランジ波が最終パスで被圧延材長手方向一部に発生した。これは、水切り板の摩耗によりロール冷却水がウェブ潤滑装置による潤滑部に僅かに流れ込み、フランジ対応部の大径ロール側に潤滑剤が流れ込むのを完全に防止することができなかったためと推定された。

また、実施例２として、水切り板に加え、図８、図９（ａ）に記載した構成の潤滑剤防止機構を設けた条件にて第２中間圧延を行った。実施例２の条件では、孔型深さＤの大径側から２５％の範囲にて潤滑剤の流れ込みを防止する構成とした。実施例２では、圧延時にフランジ波は全く発生しなかった。

また、比較例として、被圧延材のウェブ対応部にのみに当接する従来の構成の水切り板（特許文献３参照）を設けた条件にて第２中間圧延を行った。比較例の条件では、最終パスで被圧延材長手方向の全長に急峻度の大きなフランジ波が発生し、製品にも残存した。

本発明は、ハット形鋼矢板の製造方法及び圧延機に適用できる。

１…製造装置
３…ウェブ対応部
５、６…フランジ対応部
８、９…腕対応部
１０、１１…継手対応部
１４、１５…爪部
１７…粗圧延機
１８…第１中間圧延機
１９…第２中間圧延機
３０…仕上圧延機
４５…（第１の孔型の）上孔型ロール
４８…（第１の孔型の）下孔型ロール
４９…第１の孔型
５５…（第２の孔型の）上孔型ロール
５８…（第２の孔型の）下孔型ロール
５９…第２の孔型
６５…（第３の孔型の）上孔型ロール
６８…（第３の孔型の）下孔型ロール
６９…第３の孔型
７５…（第４の孔型の）上孔型ロール
７８…（第４の孔型の）下孔型ロール
７９…第４の孔型
８５…（第５の孔型の）上孔型ロール
８８…（第５の孔型の）下孔型ロール
８９…第５の孔型
１００…ウェブ潤滑装置
１０２…潤滑剤防止機構
１０３…水切り板
１０５…ロール冷却水供給機構
Ａ（Ａ１〜Ａ５）…被圧延材
Ｌ…圧延ライン
Ｏ…中立線

Claims (9)

1. 被圧延材に粗圧延工程、中間圧延工程及び仕上圧延工程を行うハット形鋼矢板の製造方法であって、
   前記中間圧延工程での前記被圧延材は、ウェブ対応部と、前記ウェブ対応部の両端部に一方の端部が接続する２つのフランジ対応部と、前記フランジ対応部の他方の端部と接続する腕対応部と、を備え、
   前記中間圧延工程は前記被圧延材の断面全体を１又は複数の孔型による１又は複数パス圧延によって行われ、
   前記中間圧延工程が行われる少なくとも１つの孔型では、前記ウェブ対応部の内面に対し潤滑剤による潤滑が行われ、
   前記潤滑が行われる孔型には、前記フランジ対応部の内面への前記潤滑剤の流れ込みを防止する潤滑剤防止手段が設けられることを特徴とする、ハット形鋼矢板の製造方法。
2. 前記潤滑が行われる孔型には、
   前記潤滑剤防止手段として、孔型ロールにおいて前記ウェブ対応部の内面に対向するウェブ対向部分全体と、前記フランジ対応部の内面に対向するフランジ対向部分の大径側の一部を含む範囲の水切りを行う水切り板が設けられることを特徴とする、請求項１に記載のハット形鋼矢板の製造方法。
3. 前記潤滑が行われる孔型には、
   前記潤滑剤防止手段として、孔型ロールにおいて前記フランジ対応部の内面に対向するフランジ対向部分の大径側の一部を含む範囲において、前記フランジ対応部の内面に流れ込んだ前記潤滑剤を除去する潤滑剤防止機構が設けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載のハット形鋼矢板の製造方法。
4. 前記潤滑剤防止手段は、前記潤滑が行われる孔型の孔型深さＤの大径側から少なくとも１０％の範囲において前記フランジ対応部の内面への前記潤滑剤の流れ込みを防止するように設けられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハット形鋼矢板の製造方法。
5. 前記中間圧延工程はリバース圧延で行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハット形鋼矢板の製造方法。
6. ウェブ対応部と、前記ウェブ対応部の両端部に一方の端部が接続する２つのフランジ対応部と、前記フランジ対応部の他方の端部と接続する腕対応部と、を備える被圧延材に対し孔型ロールによる中間圧延を行う圧延機であって、
   前記ウェブ対応部の内面に対し潤滑剤を供給するウェブ潤滑装置と、
   前記フランジ対応部の内面への前記潤滑剤の流れ込みを防止する潤滑剤防止手段と、が設けられることを特徴とする、圧延機。
7. 前記潤滑剤防止手段は、前記孔型ロールにおいて前記ウェブ対応部の内面に対向するウェブ対向部分全体と、前記フランジ対応部の内面に対向するフランジ対向部分の大径側の一部を含む範囲の水切りを行う水切り板であることを特徴とする、請求項６に記載の圧延機。
8. 前記潤滑剤防止手段は、前記孔型ロールにおいて前記フランジ対応部の内面に対向するフランジ対向部分の大径側の一部を含む範囲において、前記フランジ対応部の内面に流れ込んだ前記潤滑剤を除去する潤滑剤防止機構であることを特徴とする、請求項６又は７に記載の圧延機。
9. 前記潤滑剤防止手段は、前記孔型の孔型深さＤの大径側から少なくとも１０％の範囲を含むように設けられることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の圧延機。