JP2973809B2 - 山形鋼の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，肌荒れがなく，かつ大
形状の製品を容易に製造することができる山形鋼の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来技術】山形鋼は，建築物等における構造材料とし
て多用されている。一般に普通鋼など，成形容易な圧延
素材を用いて山形鋼を製造する場合には，圧延ロールを
用いて圧延成形されている。しかしながら，圧延素材と
して例えばＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレ
ス鋼を用いる場合には，その変形能が低いために，変形
抵抗が大きい。

【０００３】そこで，従来は，所定の孔型を形成した複
数組の圧延ロールを用いて，粗圧延を行ない，その後所
望形状の山形鋼に製造している。即ち，この方法は，ま
ず図１５Ａ〜Ｇに示すごとく，ビレット等の圧延素材９
を用い，これを図１５Ｂ〜Ｇに符号９１〜９６で示す断
面形状に，順次，熱間で圧延加工する。次いで，最終的
に，図１５Ｈに示すごとく直角状の山形鋼９０（図１
６）に成形する。即ち，図１６に示すごとく，上記従来
法により得られた山形鋼９０は，一辺部９０２と他辺部
９０３とからなる２つの辺部と，両辺部が互いに当接す
る頂角部９０１を有している。これらの成形は，通常２
０パス程度である。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来法に
は，次の問題がある。即ち，上記従来法で得られた山形
鋼９０は，図１６に示すごとく，両辺部９０２，９０３
の下方のコバ部９０５には，その内面，外面に肌荒れ９
９が発生している。

【０００５】この肌荒れ９９は，山形鋼９０の長手方向
に線状に形成されている。肌荒れ９９の発生原因は，上
記図１５に示すごとく，多数の圧延ロールで，順次山形
鋼に成形していく過程において，各工程における圧延ロ
ールの周速が，頂角部９０１とコバ部９０５において，
大きく異なることによる。即ち，上記周速は頂角部９０
１の成形部分では小さく，コバ部９０５の成形部分では
大きい。そのため，周速差が異なる成形を，上記のごと
く２０パスも行なう毎に肌荒れが発生し，これによって
上記コバ部９０５に多数の肌荒れが発生する。

【０００６】そして，上記周速は，山形鋼の形状に近づ
くにつれて一層大きくなり，後方の工程では肌荒れの発
生が特に多くなる。また，上記肌荒れは，小形状の山形
鋼の場合には，比較的少ない。しかし，例えば１つの辺
部が１００ｍｍの大形状の山形鋼の場合には，上記周速
差が一層大きくなるため，肌荒れは非常に大きく発生す
る。

【０００７】また，大形状の山形鋼の場合には，上記図
１５に示した圧延成形において，圧延素材を急激に変形
できないため，多くの圧延ロール（例えば２５パス）が
必要となり，設備が大形化する。本発明は上記従来の問
題点に鑑み，肌荒れの発生がなく，大形状の山形鋼を容
易に製造することができる，山形鋼の製造方法を提供し
ようとするものである。

【０００８】

【課題の解決手段】本発明は，圧延素材を圧延成形し
て，一辺部と他辺部の２つの辺部からなると共に，両辺
部が互いに当接する外側に頂角部を有する山形鋼を製造
する方法であって，上記圧延素材を熱間圧延加工によ
り，上記頂角部を有する平山状の中間材に加工する中間
工程と，上記中間材における長手方向の先端部を山形状
に成形して，山形状先端部を有する予備成形部材に加工
する先端成形工程と，上ロールと下ロールとからなる二
方向圧延成形ロール装置を用いて，上記上ロールと下ロ
ールとの間に上記予備成形部材における上記山形状先端
部を挿入して該予備成形部材を１回のみ加工する１パス
法により，圧延成形する最終加工工程とよりなることを
特徴とする山形鋼の製造方法にある。

【０００９】本発明において最も注目すべき点は，圧延
素材を上記頂角部を有する平山状の中間材に成形する中
間工程と，中間材の長手方向の先端部のみを山形状に加
工して山形状先端部を有する上記予備成形部材に加工す
る先端成形工程と，該予備成形部材を二方向圧延成形ロ
ール装置を用いて１回のみ加工する１パス法により山形
鋼を成形する最終加工工程とよりなることである。

【００１０】まず，上記中間材においては，圧延素材を
熱間圧延加工により平山状の中間材に加工する。この中
間材は，得ようとする山形鋼の頂角部と略同形状の頂角
部を有している。例えば，山形鋼の頂角部が，直角（９
０度）又は１２０度であれば，中間材の頂角部も同様に
約直角又は約１２０度である。即ち，中間材において
は，まず上記頂角部を形成しておくと共に，該頂角部か
ら左右へ伸びる一辺部及び他辺部の２つの辺部を平山状
に成形しておく。

【００１１】この平山状の形状としては，頂角部と該頂
角部から左右へ同一平面状に伸びる一辺部及び他辺部か
らなるもの，或いは頂角部から左右へ直線状或いは曲線
状に鈍角山形状に伸びる一辺部及び他辺部からなるもの
などがある。

【００１２】即ち，上記中間材としては，得ようとする
山形鋼と同形状の頂角部と，該頂角部から両側へ伸び一
辺部と他辺部とを有し，また一辺部と他辺部とは同一平
面状にあり，かつ上記頂角部の反対側には凹部を有する
ものがある（図３）。この場合には，頂角部と両辺部と
の間の，成形ロールの周速差が極く少ないため，肌荒れ
の発生がない。また，上記凹部を有するので山形鋼への
成形が容易である。

【００１３】また，他の中間材としては，得ようとする
山形鋼と同形状の頂角部と，該頂角部から両側へ伸びる
一辺部と他辺部とを有し，該一辺部と他辺部とは鈍角山
形状に向かい合っているものもある（図１３，図１
４）。この場合には，両辺部が鈍角を形成しているの
で，最終加工工程の加工が容易である。

【００１４】また，上記予備成形部材における先端部
は，図５に示すごとく，上記中間部材における長手方向
の先端部である。そして，先端成形工程においては，同
図に示すごとく，先端部のみをプレス加工等により山形
状先端部に加工する。この山形状先端部の形状は，得よ
うとする山形鋼と同形状を有することが好ましい。この
場合には，最終加工工程における，当初の加工が一層容
易である。上記最終加工工程は，冷間加工又は温間加工
により行なうことが好ましい。この場合には，省熱エネ
ルギーを図ることができる。上記冷間加工とは，熱を加
えることなく加工することをいう。温間加工は，３００
〜７００℃における加工をいう。

【００１５】また，最終加工工程は，８００℃〜１２０
０℃の熱間加工により行なうこともできる。この場合に
は，中間工程において熱間圧延加工され，高温状態にあ
る中間材を，連続して成形する。そのため，予備成形部
材における加工及び最終加工工程の加工が容易であり，
省熱エネルギーを図ることもできる。

【００１６】また，上記最終加工工程において，山形鋼
の厚みは，中間材の厚みよりも１．０〜３．０％減少さ
せることが好ましい。１．０％未満の場合には，最終加
工工程において圧延成形が充分でなく，辺が波状になり
やすい。一方，３．０％を越えると圧延度合が多すぎ，
長手方向に曲がりを生じるおそれがある。

【００１７】上記圧延素材は，塑性変形可能な金属，例
えばステンレス鋼，耐熱鋼，構造用鋼，普通鋼などの金
属材料を用いる。特にステンレス鋼，耐熱鋼の場合は変
形能が低いので，本発明の効果が一層発揮される。本発
明において得られる山形鋼としては，一辺部と他辺部と
が直角状に当接しているものがある。

【００１８】また，上記山形鋼は一辺部と他辺部とが鈍
角状に当接しているものがある。また，本発明の製造方
法は，二等辺山形鋼，不等辺山形鋼のいずれの製造にも
適用できる。また，本発明の製造方法は，一辺部と他辺
部の厚さが同じものあるいは異なるいずれの製造にも適
用できる。

【００１９】

【作用及び効果】本発明においては，圧延素材を上記中
間工程，先端成形工程，最終加工工程の順に成形し，山
形鋼を製造する。そして，まず上記中間工程において
は，頂角部を有する平山状の中間材を熱間圧延加工によ
り成形する。そのため，中間工程における加工形状は，
平山状までであり，頂角部と両辺部とを成形する成形ロ
ールの周速差は，従来例の場合に比較して非常に少な
い。それ故，大きい形状の場合でも肌荒れの発生が殆ど
ない。

【００２０】また，上記中間材は，最終加工工程の二方
向圧延成形ロール装置に送入する前に，先端成形工程に
おいてその長手方向の先端部を山形状に成形しておく。
そのため，中間材を，二方向圧延成形ロール装置の成形
空間部に容易に挿入することができ，最終加工工程の圧
延成形が容易となる。

【００２１】また，最終加工工程においては，上ロール
により中間材の頂角部及び両辺部の上面を，下ロールに
より中間材の両辺部の下面を押圧して圧延成形する。こ
こでは，両辺部が所望する山形鋼の形状に圧延成形され
ると共に，圧延によって両辺部の厚みが若干減少させら
れる。そして，最終加工工程では，二方向圧延成形ロー
ル装置により１回のみ加工する１パス法を用いて圧延成
形している。そのため，山形鋼のコバ部に肌荒れを生ず
ることがない。したがって，本発明によれば，肌荒れの
発生がなく，大形状の山形鋼を容易に製造することがで
きる，山形鋼の製造方法を提供することができる。

【００２２】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例にかかる山形鋼の製造方法につき，図１
〜図１０を用いて説明する。本例において製造しようと
する山形鋼は，図８に示すごとく，一辺部１０２及び他
辺部１０３の２つの辺部からなると共に，両辺部が互い
に当接する直角状の頂角部１０１を有する，直角状の山
形鋼１０である。

【００２３】上記山形鋼１０を製造するに当たっては，
図１，図２に示すごとく，圧延素材を中間材１に加工す
る中間工程と，図５に示すごとく，中間材１の長手方向
の先端部１７を山形状に成形して，山形状先端部を有す
る予備成形部材１７０に加工する先端成形工程と，図
６，図７に示すごとく，予備成形部材１７を１パス法に
より，二方向圧延成形ロール装置３を用いて山形鋼に圧
延成形する最終加工工程とを行なう。以下これを説明す
る。

【００２４】まず，中間工程においては，図３，図４に
示すごとく，中央部に頂角部１１を有し，左右に一辺部
１２，他辺部１３を有し，また頂角部１１の反対側（下
面）に弧状凹部１４を有する平山状の中間材１を熱間圧
延加工により成形する。上記一辺部１２，他辺部１３は
同じ大きさを有し，また同一平面状にある。上記熱間圧
延加工に当たっては，図１に示すごとく，上ロール２１
１〜２１９及び下ロール２２１〜２２９の一対の圧延ロ
ール２を用いる。

【００２５】例えば，図２に示すごとく，中間工程の最
終，即ち中間材の最終形状に成形するための上ロール２
１９は，中間材１の上面の頂角部１１，及び両辺部１
２，１３の上面を圧延成形する。一方，下ロール２２９
は，中間材１の下面の上記弧状凹部１４及び両辺部１
２，１３の下面を成形する。上記圧延素材は，断面が四
角形のビレットであり，これを上記上，下の圧延ロール
により，順次中間材１に成形いく。

【００２６】次に，先端成形工程においては，図５に示
すごとく，中間材１の長手方向における先端部１７を，
山形状に成形して山形状先端部を有する予備成形部材１
７０に加工する。この加工は，プレス加工により行な
う。次に，最終加工工程においては，図６，図７に示す
ごとく，上ロール３１と下ロール３２とからなる二方向
圧延成形ロール装置３を用いる。そして，この装置３に
対して，上記予備成形部材１７０の山形状先端部を挿入
し，中間材１を順次，所望する山形鋼１０に，１回のみ
加工する１パス法により圧延成形する。

【００２７】図６，図７に示すごとく，上記上ロール３
１は，頂角部１１の上面と，両辺部１０２，１０３の上
面を直角状に成形する加工面３１１を有する。また，下
ロール３２は，頂角部１１の下面と両辺部１０２，１０
３の下面を直角状に成形する加工面３２１を有する。

【００２８】これにより，図８，図９に示すごとく，両
辺部１０２と１０３とによって形成される角度αが直角
状の，山形鋼１０を製造する。なお，上記製造法におい
ては，図１０に示すごとく，両辺部１８２，１８３が角
度βを有する鈍角状の山形鋼１８を製造することもでき
る。この場合には，中間工程において，鈍角βの頂角部
１８１を有する中間材を熱間圧延加工しておく。

【００２９】本例においては，中間工程において，平山
状の中間材を熱間圧延加工している。そのため，熱間圧
延加工は平山状の形状まで行なえば良い。それ故，成形
ロールにおける周速差は，従来例に比較して非常に少な
い。従って，肌荒れの発生が殆どない。また，最終加工
工程に先立って中間材１の先端部１７を山形状に成形し
ておくので，最終加工工程の二方向圧延成形ロール装置
３に対して，中間材４を容易に挿入できる。また，その
ため，成形当初の加工を円滑に行なうことができる。

【００３０】また，最終加工工程においては，二方向圧
延成形ロール装置３を用いて，その上ロールと下ロール
とによって，中間材の頂角部及び両辺部を押圧して，１
パス法により所望形状の山形鋼に圧延成形している。ま
た，この圧延成形の際には，両辺部の厚みを若干減少さ
せている。それ故，山形鋼１０のコバ部に肌荒れを生ず
ることがない。したがって，本例によれば，肌荒れの発
生がなく，大形状の山形鋼を容易に製造することができ
る。

【００３１】実施例２ 本例は，図１１及び図１２に示すごとく，不等辺の直角
状山形鋼（図１２）を製造する方法を示す。本例におい
ては，中間工程において，図１１に示すごとく，頂角部
４１と一辺部４２と他辺部４３とよりなる中間材４を熱
間圧延加工により成形する。上記頂角部４１の下面には
弧状凹部４１０を有する。また，一辺部４２に比較し
て，他辺部４３の長さは短い。

【００３２】その他は，実施例１と同様にして，中間工
程，先端成形工程及び最終加工工程を行ない，図１２に
示す不等辺直角山形鋼４０を製造する。本例において
も，実施例１と同様の効果を得ることができる。

【００３３】実施例３ 本例は，図１３，図１４に示すごとく，実施例１とは異
なる形状の中間材１６，又は４５を用いた山形鋼の製造
方法を示すものである。図１３に示す中間材１６は，頂
角部１６１と一辺部１６２，他辺部１６３からなる。頂
角部１６１は直角状である。一辺部１６２，他辺部１６
３は，頂角部１６１から，互いに鈍角状をなして，左右
に伸びている。また，両辺部１６２，１６３は，若干曲
線状をなしており，また互いに等しい長さである。

【００３４】一方，図１４に示す中間材４５は，頂角部
４５１と，曲線状の一辺部４５２と他辺部４５３とから
なる。頂角部４５１は，直角状をなしており，両辺部４
５２，４５３は鈍角状をなしている。他辺部４５３は，
一辺部４５２よりも短い。その他は，実施例１と同様で
ある。本例において，中間材１６を用いた場合には，等
辺山形鋼（図８）が，中間材４５を用いた場合は不等辺
山形鋼（図１２）が得られる。本例においても，実施例
１と同様の効果を得ることができる。

【００３５】実施例４ 本例においては，実施例１に示した山形鋼の製造方法の
具体例を示す。本例において，圧延素材は，ステンレス
鋼のＳＵＳ３０４を用いた。この圧延素材は，断面が１
６０ｍｍ×１６０ｍｍのビレットである。この圧延素材
は，圧延ロールを用いて，１０パスの熱間圧延加工を行
ない，図３，図４に示す中間材１を成形した。

【００３６】図４に示すごとく，該中間材１における両
辺部１２，１３の各長さＬは１５０ｍｍ，厚みＨは１
５．２ｍｍ，頂角部１１の高さＴは３０ｍｍ，頂角部の
長さＫは４０ｍｍであった。上記中間工程における熱間
圧延加工は，約９００℃で行なった。次に，先端成形工
程においては，プレス機により，先端部を略直角状に成
形し，予備成形部材を作製した。

【００３７】次に，二方向圧延成形ロール装置において
は，上ロール及び下ロールを回転数５．０ｒｐｍで回転
させ，冷間加工により中間材を圧延成形した。これによ
り，両辺部１２，１３の各厚みが１５ｍｍで，頂角部１
１の頂点から辺部１２，１３の各端面までの長さが１５
０ｍｍの直角状の山形鋼を得た。該山形鋼のコバ部に
は，殆ど肌荒れが見られなかった。また，上記より辺部
の厚みは，中間材の場合（１００％）に比較して，１．
３％減少していることが分かる。

【００３８】実施例５ 本例においては，二方向圧延成形ロール装置による最終
加工工程を，約９５０℃の熱間加工により行なった。こ
の熱間加工は，熱間圧延加工において成形された中間材
１を，熱間のまま先端成形工程に移し，更に続いて最終
加工工程へ移す，連続加工により行なった。その他は，
実施例４と同様である。本例においても，実施例４と同
様の効果を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における，中間工程の説明図。

【図２】実施例１における，中間材成形用の成形ロール
の説明図。

【図３】実施例１における，中間材の斜視図。

【図４】実施例１における，中間材の寸法説明図。

【図５】実施例１における，予備成形部材の斜視図。

【図６】実施例１における，最終加工工程の斜視図。

【図７】実施例１における，二方向圧延成形ロール装置
の正面図。

【図８】実施例１における，山形鋼の斜視図。

【図９】実施例１における，山形鋼の説明図。

【図１０】実施例１における，他の山形鋼の説明図。

【図１１】実施例２における，中間材の斜視図。

【図１２】実施例２における，不等辺山形鋼の正面図。

【図１３】実施例３における，中間材の正面図。

【図１４】実施例３における，他の中間材の正面図。

【図１５】従来例の山形鋼の製造工程説明図。

【図１６】従来例の山形鋼の問題点を示す説明図。

【符号の説明】

１．．．中間材， １０．．．山形鋼， １１，１０１．．．頂角部， １２，１０２．．．一辺部， １３，１０３．．．他辺部， １７．．．先端部， １９．．．圧延素材， ２．．．圧延ロール， ３．．．二方向圧延成形ロール装置， ４０．．．不等辺山形鋼，

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延素材を圧延成形して，一辺部と他辺
   部の２つの辺部からなると共に，両辺部が互いに当接す
   る外側に頂角部を有する山形鋼を製造する方法であっ
   て， 上記圧延素材を熱間圧延加工により，上記頂角部を有す
   る平山状の中間材に加工する中間工程と， 上記中間材における長手方向の先端部を山形状に成形し
   て，山形状先端部を有する予備成形部材に加工する先端
   成形工程と， 上ロールと下ロールとからなる二方向圧延成形ロール装
   置を用いて，上記上ロールと下ロールとの間に上記予備
   成形部材における上記山形状先端部を挿入して該予備成
   形部材を１回のみ加工する１パス法により，圧延成形す
   る最終加工工程とよりなることを特徴とする山形鋼の製
   造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記中間材は，得よ
   うとする山形鋼と同形状の頂角部と，該頂角部から両側
   へ伸びる一辺部と他辺部とを有し，また一辺部と他辺部
   とは同一平面状にあり，かつ上記頂角部の反対側には凹
   部を有することを特徴とする山形鋼の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１において，上記中間材は，得よ
   うとする山形鋼と同形状の頂角部と，該頂角部から両側
   へ伸びる一辺部と他辺部とを有し，該一辺部と他辺部と
   は鈍角山形状に向かい合っていることを特徴とする山形
   鋼の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３において，上記予備
   成形部材における先端部は，得ようとする山形鋼と略同
   形状を有することを特徴とする山形鋼の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜３又は４において，上記最終
   加工工程は冷間加工又は温間加工により行なうことを特
   徴とする山形鋼の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜３又は４において，上記最終
   加工工程は熱間加工により行なうことを特徴とする山形
   鋼の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜５又は６において，上記最終
   加工工程において，山形鋼の厚みは，中間材の厚みより
   も１．０〜３．０％減少させることを特徴とする山形鋼
   の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１〜６又は７において，上記山形
   鋼は一辺部と他辺部とが直角状に当接していることを特
   徴とする山形鋼の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１〜６又は７において，上記山形
   鋼は一辺部と他辺部とが鈍角状に当接していることを特
   徴とする山形鋼の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項１〜８又は９において，上記山
    形鋼はその一辺部と他辺部とが同じ長さの等辺山形鋼で
    あることを特徴とする山形鋼の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１〜８又は９において，上記山
    形鋼はその一辺部と他辺部とが異なる長さの不等辺山形
    鋼であることを特徴とする山形鋼の製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１〜９又は１０において，上記
    山形鋼は両辺部が同じ厚さの等辺山形鋼であることを特
    徴とする山形鋼の製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１〜９又は１１において，上記
    山形鋼は両辺部が同じ厚さの不等辺山形鋼であることを
    特徴とする山形鋼の製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１〜９又は１０において，上記
    山形鋼は両辺部が異なる厚さの等辺山形鋼であることを
    特徴とする山形鋼の製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項１〜９又は１１において，上記
    山形鋼は両辺部が異なる厚さの不等辺山形鋼であること
    を特徴とする山形鋼の製造方法。