JP4445113B2 - ラルゼン型鋼矢板の圧延方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｕ型鋼矢板の圧延方法に関し、とくにラルゼン型鋼矢板の経済的な圧延法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ラルゼン型鋼矢板は、たとえば図１０のような圧延工程によって造形される。すなわち、矩形断面Ｍ０を素材にして、これを加熱炉１により圧延可能な所定の温度にまで加熱し、二重式ブレークダウン圧延機８（以下、ブレークダウン圧延機）により粗形断面Ｍ１を造形する。さらに、該粗形断面Ｍ１を素材にして二重式第一中間圧延機９（以下、第一中間圧延機）および二重式第二中間圧延機１０（以下、第二中間圧延機）により、中間断面ｍを形成したあと、二重式仕上圧延機１１（以下、仕上圧延機）により最終製品断面ｆを造形する。この間の被圧延材の造形履歴を図１１に示す。図１１における記号Ｍ０，Ｍ１，ｍおよびｆは図１０に示した同じ記号の断面に、また番号８〜１１は図１０で示した同じ番号の各圧延機に対応している。
【０００３】
必要な孔型数は矩形断面Ｍ０の断面寸法などに依存するが、通常矩形断面Ｍ０から粗形断面Ｍ１に至るまで２〜３孔型、粗形断面Ｍ１から中間断面ｍに至るまで通常４〜５孔型、中間断面ｍから最終製品断面ｆに至るまで１孔型を必要とする。もちろん、矩形断面Ｍ０の代わりに粗形断面Ｍ１を素材にすれば必要な孔型数はこれよりも減少する。このように必要な孔型数が多いため、ロールには胴長内に多数の孔型を配置し、被圧延材を頻繁に孔型間で移動させる必要がある。
【０００４】
なお、本発明にいう「中間断面」とは、ウェブ相当部ｍ１、フランジ相当部ｍ２、継手底相当部ｍ３および継手相当部ｍ４の板厚が最終製品断面ｆのそれらにほぼ等しい断面形状をいう。すなわち、断面にごく軽い圧下を加え、継手底相当部ｍ３と継手相当部ｍ４を曲げ成形すれば最終製品断面ｆになるような断面を中間断面と定義する。また、本発明にいう「粗形断面」とは、矩形断面Ｍ０の輪郭がすべて消失したＵ型断面をいい、中間断面ｍの１パス前断面までのかなり広い範囲の断面をさす。
【０００５】
上記のように、ラルゼン型鋼矢板の圧延に多数の孔型を必要とするのは、各パスにおける断面内の延伸分布を均一にし、上下反りを抑制するためである。逆に同一孔型で圧延パスを継続すると通材性の悪化、すなわち断面内の延伸不均一による上下反りが発生してしまう。この理由を以下詳細に説明する。
図１２に示すように、ラルゼン型鋼矢板の孔型は基本的には上下ロール対７−１，７−２により構成される。断面形状は左右対称のため、図１２では左側半分のみ示している。ただし、継手底相当部ｍ３および継手相当部ｍ４の全断面積に占める割合は小さいので、両者の反りに対する影響はウェブ相当部ｍ１およびフランジ相当部ｍ２のそれに比べて小さく、説明を簡単にするためウェブ相当部ｍ１とフランジ相当部ｍ２のみを示している。また、実際にはウェブ相当部ｍ１およびフランジ相当部ｍ２の板厚はそれらの幅方向に一定ではないが、これについても説明の簡単化のため代表板厚（たとえば幅方向中央位置での板厚）をとって、該板厚で幅方向に均一とする。
【０００６】
まず、図１２に示した記号は以下の通りである。
ｘ−ｘ：ロール軸に平行な直線、
ｏ−ｏ：ロール孔型の対称軸、
θw ：ウェブ相当部ｍ１板厚中心線と直線ｘ−ｘのなす角、
θf ：フランジ相当部ｍ２板厚中心線と直線ｘ−ｘのなす角、
Δｓ：鉛直方向のロール隙の前パス〜当該バス差、
ｔw ：当該パスにおける孔型ウェブ相当部ｍ１の板厚方向ロール隙、
ｔf ：当該パスにおける孔型フランジ相当部ｍ２の板厚方向ロール隙、
さらに図１２には記載していないが、記号を以下に定義する。
【０００７】
ｔw0：入側断面ウェブ相当部ｍ１の板厚、
ｔf0：入側断面フランジ相当部ｍ２の板厚、
λw ：当該パスにおけるウェブ相当部ｍ１の板厚延伸、
λf ：当該パスにおけるフランジ相当部ｍ２の板厚延伸。
ラルゼン型鋼矢板のような上下非対称断面の圧延では、上下方向に発生する反りを抑制することが重要なポイントである。反りはフランジ相当部ｍ２とウェブ相当部ｍ１の板厚延伸比λf ／λw と密接な関係がある。すなわち、断面内でλw ＞λf であれば、ウェブ相当部ｍ１の伸びがフランジ相当部ｍ２のそれよりも大きく、その結果フランジ相当部ｍ２を内側にした反りが発生し、逆にλw ＜λf であればウェブ相当部ｍ１を内側にした反りが発生する。したがって、比λf ／λw をできるだけ１に近づけ、フランジ相当部ｍ２とウェブ相当部ｍ１の板厚延伸をほぼ一致させることが重要である。該板厚延伸比λf ／λw を与える式は、第一パスについては式（１）、第二パス以降については式（２）である。
【０００８】
λf ／λw ＝(tf0／ tf ) ／(tw0／ tw ） （１）
λf ／λw ＝｛(tf ＋Δscosθf ) ／ tf ｝／｛(tw ＋Δscosθw ) ／ tw ｝
＝(1＋Δscosθf ／ tf ) ／ (1 ＋Δscosθw ／ tw ) （２）
第一パスにおける入側断面の板厚ｔf0，ｔw0と出側断面の板厚ｔf ，ｔw はそれぞれ別の孔型で造形される板厚であるから、それぞれ独立である。すなわち、λf ／λw ＝１となるように、第一パスの狙い厚みｔf ，ｔw とは独立に入側板厚ｔf0およびｔw0を直前の孔型で設定できるので反りを抑制できる。
【０００９】
つぎに第二パス目以降であるが、パスに関係なく常にλf ／λw ＝１となるためには式（２）から、
cosθw ／ｔw ＝ cosθf ／ｔf （３）
でなければならない。しかし、一般には式（３）を満足するような圧延法をとることは孔型圧延では不可能であり、Δｓが大きくなる（パスが進む）につれて反りは増加していく。その許容限界から、通常１パスで当該孔型での圧延を終了し、後続の孔型に引き継ぐことを避けられず、その結果圧延を継続するためには多数の孔型を必要とする。このように、上下非対称形鋼の同一孔型による多パス高累積延伸圧延（以下、同一孔型多パス圧延）は反りのため困難であり、反りを発生させないためには、多数の孔型を配置せざるを得ず、ロールコストの増大や被圧延材の孔型間の移動による能率低下を招いていた。
【００１０】
この問題を解決するための方法の一つにユニバーサル圧延法が考えられる。図１３のように水平ロール対６−１，６−２でウェブ相当部ｍ１を、竪ロール６−３，６−４（左右対称のため右側の竪ロール６−４は表示を省略、以下同様）でフランジ相当部ｍ２を直接圧下するようなユニバーサル圧延法である。この場合、ウェブ圧下量Δｔw （式（２）右辺でΔｓ cosθw に相当）とフランジ圧下量Δｔf （式（２）右辺でΔｓ cosθf に相当）を互いに独立に設定できるため、λf ／λw を常に１に維持しての圧延が可能である。
【００１１】
しかし、実際には鋼矢板には継手相当部ｍ４があるために、竪ロール６−３，６−４でフランジ相当部ｍ２を直接圧下することはできず、従来のユニバーサル圧延法は以下に述べるように継手相当部ｍ４のみを竪ロール６−３，６−４で直接圧下する方式であった。この方式のユニバーサル圧延法は、特公昭４７−４７７８４、特開昭５８−１３４０１、特開昭６０−４４１０１、特開昭６３−１９９００２の各公報などにより周知である。たとえば、特公昭４７−４７７８４公報の特許請求の範囲には「ユニバーサル圧延機の水平ロールと竪ロールとによりウェブとフランジ対応部には水平ロールで、爪の掌対応部には竪ロールで直接圧下を加える」ことが主張されている。また、上記の他の公報に開示されている技術も基本的には特公昭４７−４７７８４公報の技術をペースとするものである。
【００１２】
図１４（ａ）に示すラルゼン型鋼矢板のユニバーサル圧延法については、上記の特開昭５８−１３４０１、特開昭６０−４４１０１、特開昭６３−１９９００２の各公報に具体的に開示されており、図１５（ａ）のような孔型圧延法に代わって、図１６（ａ）のようなユニバーサル圧延法が示されている。すなわち、ウェブ相当部ｍ１、フランジ相当部ｍ２および継手底相当部ｍ３を水平ロール対６−１，６−２で、継手相当部ｍ４を竪ロール６−３，６−４で直接圧下するやり方である。
【００１３】
また、図１４（ｂ）に示すラカワナ型鋼矢板のユニバーサル圧延法についても、特公昭４７−４７７８４および特開昭６０−４４１０１の各公報に具体的に示されており、図１５（ｂ）のような孔型圧延法に代わり、図１６（ｂ）のようなユニバーサル圧延法が開示されている。この場合も同様に、ウェブ相当部ｍ１とフランジ相当部ｍ２を水平ロール対６−１，６−２で、継手相当部ｍ４を竪ロール６−３，６−４で直接圧下する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のユニバーサル圧延法においては、竪ロール６−３，６−４で直接圧下できる領域が継手相当部ｍ４に限定され、断面の大部分を占めるウェブ相当部ｍ１およびフランジ相当部ｍ２は水平ロール対６−１，６−２で構成される孔型によって板厚圧下される。このため、同一孔型多パス圧延時に反りが発生するという孔型圧延法の問題は、従来のユニバーサル圧延法では解決されない。
【００１５】
ただし、ラカワナ型鋼矢板は継手相当部ｍ４の断面積が大きいので継手相当部ｍ４を他の部位と独立に圧下することによる反り抑制効果は比較的大きく、粗工程の一部で実用化されている。しかし、ラルゼン型鋼矢板については、継手相当部ｍ４の断面積が小さいので、継手相当部ｍ４を独立に圧下しても反り抑制効果はきわめて小さい。また、無理やり断面積の小さい継手相当部ｍ４を独立に圧下して反り制御をおこなおうとすると、継手の形状が崩れる。したがって、図１６（ａ）のようなユニバーサル圧延法は図１５（ａ）のような孔型圧延法と比べてほとんど有利な点を見いだすことができず、実用化に至っていなかった。
【００１６】
本発明は上記のような問題点を解決するものであって、製造に必要な孔型数を減らすことによってロールコストを削減するとともに、頻繁な孔型間の移動を避け、生産性の高いラルゼン型鋼矢板の圧延方法を提供する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
ラルゼン型鋼矢板の圧延における上記の課題を解決するための発明のポイントは、粗工程にユニバーサル圧延法を導入し、その場合被圧延材の断面形状を、フランジ相当部ｍ２から継手相当部ｍ４にかけて単調に伸長した形状とすることであり、これにより竪ロール６−３，６−４によるフランジ相当部ｍ２の直接圧下が可能になる。ただし、伸長させた継手相当部ｍ４を最後に曲げ成形して最終製品断面ｆとする必要があり、この場合伸長させた分仕上圧延における継手の曲げ成形量が大きくなるため２段階で曲げ成形をおこなう。さらに、ユニバーサル圧延で噛み出しが発生する場合には、この噛み出し部分を近接して配置した二重圧延機のロール対に刻設した孔型により整形する。
【００１８】
すなわち、本発明の要旨は、以下に示す圧延方法にある。
（１）矩形断面または粗形断面を素材としてラルゼン型鋼矢板を圧延するに際し、該素材から中間断面を造形する粗工程において、ユニバーサル圧延機を一基または複数基配置し、該ユニバーサル圧延機の水平ロール対と竪ロール対とにより、ウェブ相当部には水平ロール対で、フランジ相当部および継手相当部には竪ロールで直接圧下を加えることにより、フランジ相当部から継手相当部にかけて単調に伸長した形状の中間断面を造形し、仕上工程において該中間断面の圧下および２段階の継手の曲げ成形をおこなうことにより最終製品断面を造形することを特徴とするラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
（２）矩形断面または粗形断面を素材としてラルゼン型鋼矢板を圧延するに際し、該素材から中間断面を造形する粗工程において、該粗工程の前半に二重式圧延機を一基または複数基、また該粗工程の後半にユニバーサル圧延機を一基または複数基配置し、前記二重式圧延機のロール対に刻設した孔型により粗形断面を造形し、続いて該粗形断面を前記ユニバーサル圧延機の水平ロール対と竪ロール対とにより、ウェブ相当部には水平ロール対で、フランジ相当部および継手相当部には竪ロールで直接圧下を加えることにより、フランジ相当部から継手相当部にかけて単調に伸長した形状の中間断面を造形し、仕上工程において該中間断面の圧下および２段階の継手の曲げ成形をおこなうことにより最終製品断面を造形することを特徴とするラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
（３）ユニバーサル圧延機の一部またはすべてに近接して二重式圧延機を一基または複数基配置し、該二重式圧延機のロール対に刻設した孔型により、前記ユニバーサル圧延機の水平ロール対および竪ロール対で圧下できない被圧延材の部位を整形しつつ、前記ユニバーサル圧延機との間でタンデム圧延をおこなうことを特徴とする上記（１）または上記（２）記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
（４）ユニバーサル圧延機の一部またはすべてに近接して二重式圧延機を一基または複数基配置し、該二重式圧延機のロール対のうち、被圧延材のＵ断面外側に接するロールについて、胴幅および孔型深さを変更できるように装置構成しておき、該二重式圧延機の入側における被圧延材の断面寸法に対応して、前記ロールの胴幅および孔型深さを調整することにより、前記被圧延材のフランジ相当部とウェブ相当部の境界域およびフランジ相当部の先端域を整形しつつ、前記ユニバーサル圧延機との間でタンデム圧延をおこなうことを特徴とする上記（３）記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
（５）仕上工程においてユニバーサル圧延機を一基または複数基配置し、中間断面の圧下および継手の曲げ成形を、前記ユニバーサル圧延機の竪ロールにより、少なくとも２段階でおこなうことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
（６）仕上工程において二重式圧延機を一基または複数基配置し、中間断面の圧下および継手の曲げ成形を、前記二重式圧延機のロール対に刻設した孔型により、少なくとも２段階でおこなうことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
（７）仕上工程において二重式圧延機およびユニバーサル圧延機を一基または複数基配置し、中間断面の圧下および継手の曲げ成形を、前記二重式圧延機のロール対に刻設した孔型および前記ユニバーサル圧延機の竪ロールにより、少なくとも２段階でおこなうことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に基づくラルゼン型鋼矢板の圧延工程の例を図１（ａ）〜（ｄ）に示す。図１（ａ）は請求項１に、図１（ｂ）は請求項２に、また図１（ｃ）は請求項３または請求項４に対応する圧延工程の一例である。ここに２，５Ｉおよび５IIは二重式圧延機、３，３Ｉ，３IIはユニバーサル圧延機、４は仕上工程に属する圧延機群を示す。ユニバーサル圧延機３，３Ｉ，３IIではリバース圧延による同一孔型多パス圧延をおこなう。５Ｉおよび５IIの二重式圧延機は、後述のように、直前のユニバーサル圧延機で生じた噛み出しを押さえて整形する役割を果たすが、噛み出しが生じなければ必要ではない。この整形圧延をおこなう場合には、ユニバーサル圧延機３Ｉ（または３II）と二重式圧延機５Ｉ（または５II）の間でタンデムリバース圧延をおこなうことになる。
【００２０】
さらに、図１（ｄ）の１），２）および３）はそれぞれ請求項５、請求項６および請求項７に対応しており、仕上工程に属する圧延機群４の一例である。４−２（または４−２Ｉ，４−２II）は二重式圧延機、４−３（または４−３Ｉ，４−３II）はユニバーサル圧延機である。これにより中間断面ｍの継手相当部ｍ４および継手底相当部ｍ３に曲げ加工を施すことにより、最終製品断面ｆを造形する。
【００２１】
図１（ａ），（ｂ）に示した圧延工程における被圧延材の変形過程をそれぞれ図２（ａ），（ｂ）に示す。二重式圧延機２およびユニバーサル圧延機３（または、３Ｉ，３II）のロール外形と被圧延材の断面を示す。ユニバーサル圧延機３（または、３Ｉ，３II）の水平ロール対は３−１，３−２（または、３Ｉ−１，３Ｉ−２，３II−１，３II−２）、また竪ロール対は３−３，３−４（または、３Ｉ−３，３Ｉ−４，３II−３，３II−４）、である。また、二重式圧延機２の上下ロール対を２−１，２−２で示す。
【００２２】
図１６（ａ）に示すようなラルゼン型鋼矢板の従来のユニバーサル圧延においては、被圧延材は継手相当部ｍ４を折り曲げた状態のまま圧延されるため、竪ロール対６−３，６−４で直接圧下できるのは継手相当部ｍ４だけである。
これに対して本発明は、ユニバーサル圧延で継手相当部ｍ４を折り曲げず、換言すれば被圧延材の断面形状がフランジ相当部ｍ２から継手相当部ｍ４の先端部にかけて単調に伸長させた粗形断面を使用して、この状態のままユニバーサル圧延することを特徴とする。ここで「単調に伸長」とは、図１６（ａ）のようにフランジ相当部ｍ２から継手相当部ｍ４にかけて急激に折り曲げることなく、図２（ａ）または（ｂ）のような形状にすることを意味している。こうすることにより、竪ロールで直接圧下できる領域を、従来の継手相当部ｍ４のみから、フランジ相当部ｍ２から継手相当部ｍ４にかけての部分（ｍ２＋ｍ３＋ｍ４）に拡大することができ、この結果断面内延伸制御能力を飛躍的に高めることができる。
【００２３】
このようにして得られる中間断面ｍはフランジ相当部ｍ２から継手相当部ｍ４にかけて単調に伸長した形状であるため、この直後の仕上工程４で継手を曲げ成形する必要がある。そのための工程が図１（ｄ）であり、その造形過程を図３に示す。従来は図１６（ａ）で示すように中間断面ｍの継手相当部ｍ４が折り曲げられているので、仕上工程は１段階の曲げ成形により最終製品断面ｆを造形できるが、新圧延法では図３に示すように少なくとも２段階の曲げ成形が必要である。図３（ａ）は２台のユニバーサル圧延機４−３Ｉおよび４−３IIで、（ｂ）は２台の二重圧延機４−２Ｉおよび４−２IIで、（ｃ）は二重圧延機４−２およびユニバーサル圧延機４−３で、２段階曲げ成形をおこなっている様子を示している。なお、曲げ成形は２段階以上であればよく、これらは本発明技術の範疇に属する。また、図３（ｃ）では二重圧延機→ユニバーサル圧延機の順で最終製品断面ｆを造形する例を示したが、逆にユニバーサル→二重圧延機の順でもよく、これも本発明技術の範疇である。
【００２４】
最終圧延機をユニバーサル圧延機とした図３（ａ）および（ｃ）においては、最終圧延機４−３IIおよび４−３による継手相当部の曲げ成形技術は既に特許第１４０２９０７号公報により開示された技術を例示している。ほかの技術として、図４に示すように、最終のユニバーサル圧延機４−３II（または、４−３）の竪ロール４−３II−３，４−３II−４（または、４−３−３，４−３−４）に最終製品断面ｆの継手部外形の一部を包絡する形状に刻設し、該孔型により継手部を整形する方法も可能である。
【００２５】
なお、上記説明では、仕上工程４に属する二重圧延機４−２，４−２Ｉ，４−２II、ユニバーサル圧延機４−３，４−３Ｉおよび４−３IIはいずれも両持ち式ロールで示した。しかし、図５（ａ）に例示するように二重圧延機は片持ち式ロール方式、また（ｂ）に例示するようにユニバーサル圧延機は胴幅可変水平ロール方式でもよく、この場合についても本発明の範疇内である。
【００２６】
基本的には上記のようなプロセスで同一孔型多パス圧延が可能である。しかしながら、実際には図２（ａ）または（ｂ）のようにユニバーサル圧延での圧下を累積すると、図６に示すようにフランジ相当部ｍ２とウェブ相当部ｍ１の境界域１２、およびフランジ相当部ｍ２の先端域１３において噛み出しがしばしば発生することがあり、この噛み出しを抑えるためにはこれらの部位を整形する必要がある。このことを考慮した圧延工程が図１（ｃ）であり、ユニバーサル圧延機３Ｉ，３IIに近接してそれぞれ二重圧延機５Ｉ，５IIを配置し、ユニバーサル圧延機３Ｉ〜二重圧延機５Ｉ間およびユニバーサル圧延機３II〜二重圧延機５II間でタンデム圧延をおこなう。
【００２７】
まず、粗工程の前半における、ユニバーサル圧延機３Ｉ〜二重圧延機５Ｉ間のタンデム圧延の状況を図７（ａ）に示す。図に示したように、ユニバーサル圧延機３Ｉの水平ロール対３Ｉ−１，３Ｉ−２および竪ロール対３Ｉ−３，３Ｉ−４により、被圧延材Ｍ２は圧下され、その際に１２，１３の部位に発生する噛み出しを二重圧延機５Ｉのロール対５Ｉ−１，５Ｉ−２により整形する。これが請求項３に対応した圧延法である。
【００２８】
粗工程の前半では上記のような圧延法で許容できるが、仕上工程に近い粗工程の後半では最終製品の造り込みのため、二重圧延機の設定を厳密にした請求項４記載の圧延法を採用する必要がある。図６に示すように、ユニバーサル圧延機３（または３II）によるリバース圧延で板厚が次第に薄くなるにつれて継手相当部ｍ４の先端とウェブ相当部ｍ１−フランジ相当部ｍ２境界の鉛直方向距離Ｌv 、および左右のウェブ相当部ｍ１−フランジ相当部ｍ２境界間の距離Ｌh が変化する。このように、被圧延材の断面の変化に対応して、部位１２と１３を整形するための二重式圧延機としては、図８に示すような孔型深さＤと胴幅Ｗが可変である構造を持つ装置が適切である。この装置の孔型深さＤと胴幅Ｗのオンライン変更に対して公知の技術を適用することができる。
【００２９】
孔型深さＤのオンライン変更についてはたとえば特許第１７６２８００号記載の技術を適用することにより実現できる。該特許第１７６２８００号記載の技術を適用した孔型深さＤのオンライン変更技術は、図８に示すようにＵ断面被圧延材の外部に接する側のロール、今の場合上ロール５II−１に適用する。主軸５II−１−５には該主軸５II−１−５とともに回動する部位１２の整形ロール５II−１−４が、該整形ロール５II−１−４の外側には内側偏心スリーブ５II−１−３が、該内側偏心スリーブ５II−１−３の外側には外側偏心スリーブ５II−１−２が、さらに外側偏心スリーブ５II−１−２には部位１３の整形ロール５II−１−１が嵌着されている。孔型深さＤの変更は、図に示すように内側偏心スリーブ５II−１−３と外側偏心スリーブ５II−１−２の回動設定により、部位１２の圧下終了点と部位１３のそれが同一の直線Ｙ−Ｙ上に存在する形でおこなわれる。一方、ロール胴幅Ｗのオンライン変更についても、前記特許第１７６２８００号に述べられており、図示していないが部位１２の整形ロール５II−１−４が主軸５II−１−５上を軸方向Ｘ−Ｘに摺動し得るように装置構成しておき、液圧シリンダー方式やスクリュー方式など周知の手段による摺動調整装置でロール胴幅Ｗが調整される。
【００３０】
図７（ｂ）はこのような二重式圧延機５IIを使用して被圧延材の部位１２と１３を整形しつつユニバーサル圧延を３パスおこない中間断面ｍを形成する様子を示している。
以上、被圧延材の圧延姿勢は逆Ｕ姿勢で示したが、Ｕ姿勢でもまったく同様である。
【００３１】
【実施例】
本発明に基づき上述の図９（ａ）の工程で中間圧延にユニバーサル圧延を適用しラルゼン型鋼矢板を製造した。図９（ｂ）にはその圧延造形過程を示す。素材ブルームの断面サイズは７００mm×２５０mmであり、製品は単重１０６kg／ｍ、有効幅６００mmのラルゼン型鋼矢板である。粗形断面Ｍ２の断面形状をフランジ相当部ｍ２から継手相当部ｍ４の先端部にかけて単調に伸長させた形状とした。図９（ａ）に示すような圧延造形工程において、ブレークダウン圧延機２により矩形断面Ｍ０から粗形断面Ｍ２を５パスで造形し、該粗形鋼片Ｍ２を素材にしてユニバーサル圧延機３−二重式圧延機５の３パスにわたるタンデムリバース圧延により中間断面ｍを造形した。さらに、前記中間断面ｍの継手底相当部ｍ３および継手相当部ｍ４を曲げ成形することにより最終製品断面ｆを得た。
【００３２】
【発明の効果】
本発明により、ラルゼン型鋼矢板の圧延造形に同一孔型多パスのユニバーサル圧延を適用することができるようになり、その結果、孔型の移動を回避することによる能率向上やロールコスト低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明請求項１に対応する圧延工程の例、（ｂ）は本発明請求項２に対応する圧延工程の例、（ｃ）は本発明請求項３または請求項４に対応する圧延工程の例、（ｄ）１）は本発明請求項５に対応する仕上工程の例、２）は本発明請求項６に対応する仕上工程の例、３）は本発明請求項７に対応する仕上工程の例、を示す説明図。
【図２】（ａ）は本発明請求項１の圧延造形過程の例、（ｂ）は本発明請求項２の圧延造形過程の例、を示す説明図。
【図３】（ａ）は本発明請求項５の圧延造形過程の例、（ｂ）は本発明請求項６の圧延造形過程の例、（ｃ）は本発明請求項７の圧延造形過程の例。
【図４】仕上工程におけるユニバーサル圧延の別例を示す説明図。
【図５】（ａ）は二重圧延ロールに代わる片持ち式ロールを用いた仕上圧延成形の例を示す説明図、（ｂ）水平ロールに胴幅可変ロールを用いたユニバーサル方式の仕上圧延成形の例を示す説明図。
【図６】本発明のユニバーサル圧延法を適用した場合に発生しやすい噛み出しの発生位置を示す説明図。
【図７】（ａ）は通常の孔型ロールによる噛み出し整形方法、（ｂ）はサイズ可変孔型による噛み出し整形方法、を示す説明図。
【図８】噛み出しの整形に用いるサイズ可変孔型を有する二重式圧延機の構造を示す説明図。
【図９】（ａ）は本願発明の実施例の圧延工程、（ｂ）はその圧延造形過程、を示す説明図。
【図１０】従来のラルゼン型鋼矢板の圧延工程を示す説明図。
【図１１】従来のラルゼン型鋼矢板の圧延造形過程を示す説明図。
【図１２】ラルゼン型鋼矢板の孔型圧延における孔型形状の構成図。
【図１３】ラルゼン型鋼矢板のユニバーサル圧延における孔型形状の構成図。
【図１４】（ａ）はラルゼン型鋼矢板の断面形状、（ｂ）はラカワナ型鋼矢板の断面形状、を示す説明図。
【図１５】（ａ）はラルゼン型鋼矢板の孔型圧延状況、（ｂ）はラカワナ型鋼矢板の孔型圧延状況、を示す状況図。
【図１６】（ａ）はラルゼン型鋼矢板の従来のユニバーサル圧延状況、（ｂ）はラカワナ型鋼矢板の従来のユニバーサル圧延状況、を示す状況図。
【符号の説明】
Ｍ０…矩形断面
Ｍ１，Ｍ２…粗形断面
ｍ…中間断面
ｆ…最終製品断面
ｍ１…ウェブ相当部
ｍ２…フランジ相当部
ｍ３…継手底相当部
ｍ４…継手相当部
１…加熱炉
２，５，５Ｉ，５II…粗工程に属する二重式圧延機
３，３Ｉ，３II…粗工程に属するユニバーサル圧延機
４…仕上工程、または仕上工程に属する圧延機群
４−２，４−２Ｉ，４−２II…仕上工程に属する二重式圧延機
４−３，４−３Ｉ，４−３II…仕上工程に属するユニバーサル圧延機
６…ユニバーサル圧延機
７…二重圧延機
８…ブレークダウン圧延機
９…第一中間圧延機
１０…第二中間圧延機
１１…仕上圧延機
圧延機に付した番号の添字については、
−１…上ロール
−２…下ロール
−３…左ロール
−４…右ロール
さらに、上記ロールに付した番号の添字については、
−１…被圧延材の部位１３の整形ロール
−２…外側偏心ロール
−３…内側偏心ロール
−４…被圧延材の部位１２の整形ロール
−５…主軸
１２，１３…ユニバーサル圧延時の噛み出し発生部位
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｕ型鋼矢板の圧延方法に関し、とくにラルゼン型鋼矢板の経済的な圧延法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ラルゼン型鋼矢板は、たとえば図１０のような圧延工程によって造形される。すなわち、矩形断面Ｍ０を素材にして、これを加熱炉１により圧延可能な所定の温度にまで加熱し、二重式ブレークダウン圧延機８（以下、ブレークダウン圧延機）により粗形断面Ｍ１を造形する。さらに、該粗形断面Ｍ１を素材にして二重式第一中間圧延機９（以下、第一中間圧延機）および二重式第二中間圧延機１０（以下、第二中間圧延機）により、中間断面ｍを形成したあと、二重式仕上圧延機１１（以下、仕上圧延機）により最終製品断面ｆを造形する。この間の被圧延材の造形履歴を図１１に示す。図１１における記号Ｍ０，Ｍ１，ｍおよびｆは図１０に示した同じ記号の断面に、また番号８〜１１は図１０で示した同じ番号の各圧延機に対応している。
【０００３】
必要な孔型数は矩形断面Ｍ０の断面寸法などに依存するが、通常矩形断面Ｍ０から粗形断面Ｍ１に至るまで２〜３孔型、粗形断面Ｍ１から中間断面ｍに至るまで通常４〜５孔型、中間断面ｍから最終製品断面ｆに至るまで１孔型を必要とする。もちろん、矩形断面Ｍ０の代わりに粗形断面Ｍ１を素材にすれば必要な孔型数はこれよりも減少する。このように必要な孔型数が多いため、ロールには胴長内に多数の孔型を配置し、被圧延材を頻繁に孔型間で移動させる必要がある。
【０００４】
なお、本発明にいう「中間断面」とは、ウェブ相当部ｍ１、フランジ相当部ｍ２、継手底相当部ｍ３および継手相当部ｍ４の板厚が最終製品断面ｆのそれらにほぼ等しい断面形状をいう。すなわち、断面にごく軽い圧下を加え、継手底相当部ｍ３と継手相当部ｍ４を曲げ成形すれば最終製品断面ｆになるような断面を中間断面と定義する。また、本発明にいう「粗形断面」とは、矩形断面Ｍ０の輪郭がすべて消失したＵ型断面をいい、中間断面ｍの１パス前断面までのかなり広い範囲の断面をさす。
【０００５】
上記のように、ラルゼン型鋼矢板の圧延に多数の孔型を必要とするのは、各パスにおける断面内の延伸分布を均一にし、上下反りを抑制するためである。逆に同一孔型で圧延パスを継続すると通材性の悪化、すなわち断面内の延伸不均一による上下反りが発生してしまう。この理由を以下詳細に説明する。
図１２に示すように、ラルゼン型鋼矢板の孔型は基本的には上下ロール対７−１，７−２により構成される。断面形状は左右対称のため、図１２では左側半分のみ示している。ただし、継手底相当部ｍ３および継手相当部ｍ４の全断面積に占める割合は小さいので、両者の反りに対する影響はウェブ相当部ｍ１およびフランジ相当部ｍ２のそれに比べて小さく、説明を簡単にするためウェブ相当部ｍ１とフランジ相当部ｍ２のみを示している。また、実際にはウェブ相当部ｍ１およびフランジ相当部ｍ２の板厚はそれらの幅方向に一定ではないが、これについても説明の簡単化のため代表板厚（たとえば幅方向中央位置での板厚）をとって、該板厚で幅方向に均一とする。
【０００６】
まず、図１２に示した記号は以下の通りである。
ｘ−ｘ：ロール軸に平行な直線、
ｏ−ｏ：ロール孔型の対称軸、
θw ：ウェブ相当部ｍ１板厚中心線と直線ｘ−ｘのなす角、
θf ：フランジ相当部ｍ２板厚中心線と直線ｘ−ｘのなす角、
Δｓ：鉛直方向のロール隙の前パス〜当該バス差、
ｔw ：当該パスにおける孔型ウェブ相当部ｍ１の板厚方向ロール隙、
ｔf ：当該パスにおける孔型フランジ相当部ｍ２の板厚方向ロール隙、
さらに図１２には記載していないが、記号を以下に定義する。
【０００７】
ｔw0：入側断面ウェブ相当部ｍ１の板厚、
ｔf0：入側断面フランジ相当部ｍ２の板厚、
λw ：当該パスにおけるウェブ相当部ｍ１の板厚延伸、
λf ：当該パスにおけるフランジ相当部ｍ２の板厚延伸。
ラルゼン型鋼矢板のような上下非対称断面の圧延では、上下方向に発生する反りを抑制することが重要なポイントである。反りはフランジ相当部ｍ２とウェブ相当部ｍ１の板厚延伸比λf ／λw と密接な関係がある。すなわち、断面内でλw ＞λf であれば、ウェブ相当部ｍ１の伸びがフランジ相当部ｍ２のそれよりも大きく、その結果フランジ相当部ｍ２を内側にした反りが発生し、逆にλw ＜λf であればウェブ相当部ｍ１を内側にした反りが発生する。したがって、比λf ／λw をできるだけ１に近づけ、フランジ相当部ｍ２とウェブ相当部ｍ１の板厚延伸をほぼ一致させることが重要である。該板厚延伸比λf ／λw を与える式は、第一パスについては式（１）、第二パス以降については式（２）である。
【０００８】
λf ／λw ＝(tf0／ tf ) ／(tw0／ tw ） （１）
λf ／λw ＝｛(tf ＋Δscosθf ) ／ tf ｝／｛(tw ＋Δscosθw ) ／ tw ｝
＝(1＋Δscosθf ／ tf ) ／ (1 ＋Δscosθw ／ tw ) （２）
第一パスにおける入側断面の板厚ｔf0，ｔw0と出側断面の板厚ｔf ，ｔw はそれぞれ別の孔型で造形される板厚であるから、それぞれ独立である。すなわち、λf ／λw ＝１となるように、第一パスの狙い厚みｔf ，ｔw とは独立に入側板厚ｔf0およびｔw0を直前の孔型で設定できるので反りを抑制できる。
【０００９】
つぎに第二パス目以降であるが、パスに関係なく常にλf ／λw ＝１となるためには式（２）から、
cosθw ／ｔw ＝ cosθf ／ｔf （３）
でなければならない。しかし、一般には式（３）を満足するような圧延法をとることは孔型圧延では不可能であり、Δｓが大きくなる（パスが進む）につれて反りは増加していく。その許容限界から、通常１パスで当該孔型での圧延を終了し、後続の孔型に引き継ぐことを避けられず、その結果圧延を継続するためには多数の孔型を必要とする。このように、上下非対称形鋼の同一孔型による多パス高累積延伸圧延（以下、同一孔型多パス圧延）は反りのため困難であり、反りを発生させないためには、多数の孔型を配置せざるを得ず、ロールコストの増大や被圧延材の孔型間の移動による能率低下を招いていた。
【００１０】
この問題を解決するための方法の一つにユニバーサル圧延法が考えられる。図１３のように水平ロール対６−１，６−２でウェブ相当部ｍ１を、竪ロール６−３，６−４（左右対称のため右側の竪ロール６−４は表示を省略、以下同様）でフランジ相当部ｍ２を直接圧下するようなユニバーサル圧延法である。この場合、ウェブ圧下量Δｔw （式（２）右辺でΔｓ cosθw に相当）とフランジ圧下量Δｔf （式（２）右辺でΔｓ cosθf に相当）を互いに独立に設定できるため、λf ／λw を常に１に維持しての圧延が可能である。
【００１１】
しかし、実際には鋼矢板には継手相当部ｍ４があるために、竪ロール６−３，６−４でフランジ相当部ｍ２を直接圧下することはできず、従来のユニバーサル圧延法は以下に述べるように継手相当部ｍ４のみを竪ロール６−３，６−４で直接圧下する方式であった。この方式のユニバーサル圧延法は、特公昭４７−４７７８４、特開昭５８−１３４０１、特開昭６０−４４１０１、特開昭６３−１９９００２の各公報などにより周知である。たとえば、特公昭４７−４７７８４公報の特許請求の範囲には「ユニバーサル圧延機の水平ロールと竪ロールとによりウェブとフランジ対応部には水平ロールで、爪の掌対応部には竪ロールで直接圧下を加える」ことが主張されている。また、上記の他の公報に開示されている技術も基本的には特公昭４７−４７７８４公報の技術をペースとするものである。
【００１２】
図１４（ａ）に示すラルゼン型鋼矢板のユニバーサル圧延法については、上記の特開昭５８−１３４０１、特開昭６０−４４１０１、特開昭６３−１９９００２の各公報に具体的に開示されており、図１５（ａ）のような孔型圧延法に代わって、図１６（ａ）のようなユニバーサル圧延法が示されている。すなわち、ウェブ相当部ｍ１、フランジ相当部ｍ２および継手底相当部ｍ３を水平ロール対６−１，６−２で、継手相当部ｍ４を竪ロール６−３，６−４で直接圧下するやり方である。
【００１３】
また、図１４（ｂ）に示すラカワナ型鋼矢板のユニバーサル圧延法についても、特公昭４７−４７７８４および特開昭６０−４４１０１の各公報に具体的に示されており、図１５（ｂ）のような孔型圧延法に代わり、図１６（ｂ）のようなユニバーサル圧延法が開示されている。この場合も同様に、ウェブ相当部ｍ１とフランジ相当部ｍ２を水平ロール対６−１，６−２で、継手相当部ｍ４を竪ロール６−３，６−４で直接圧下する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のユニバーサル圧延法においては、竪ロール６−３，６−４で直接圧下できる領域が継手相当部ｍ４に限定され、断面の大部分を占めるウェブ相当部ｍ１およびフランジ相当部ｍ２は水平ロール対６−１，６−２で構成される孔型によって板厚圧下される。このため、同一孔型多パス圧延時に反りが発生するという孔型圧延法の問題は、従来のユニバーサル圧延法では解決されない。
【００１５】
ただし、ラカワナ型鋼矢板は継手相当部ｍ４の断面積が大きいので継手相当部ｍ４を他の部位と独立に圧下することによる反り抑制効果は比較的大きく、粗工程の一部で実用化されている。しかし、ラルゼン型鋼矢板については、継手相当部ｍ４の断面積が小さいので、継手相当部ｍ４を独立に圧下しても反り抑制効果はきわめて小さい。また、無理やり断面積の小さい継手相当部ｍ４を独立に圧下して反り制御をおこなおうとすると、継手の形状が崩れる。したがって、図１６（ａ）のようなユニバーサル圧延法は図１５（ａ）のような孔型圧延法と比べてほとんど有利な点を見いだすことができず、実用化に至っていなかった。
【００１６】
本発明は上記のような問題点を解決するものであって、製造に必要な孔型数を減らすことによってロールコストを削減するとともに、頻繁な孔型間の移動を避け、生産性の高いラルゼン型鋼矢板の圧延方法を提供する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
ラルゼン型鋼矢板の圧延における上記の課題を解決するための発明のポイントは、粗工程にユニバーサル圧延法を導入し、その場合被圧延材の断面形状を、フランジ相当部ｍ２から継手相当部ｍ４にかけて単調に伸長した形状とすることであり、これにより竪ロール６−３，６−４によるフランジ相当部ｍ２の直接圧下が可能になる。ただし、伸長させた継手相当部ｍ４を最後に曲げ成形して最終製品断面ｆとする必要があり、この場合伸長させた分仕上圧延における継手の曲げ成形量が大きくなるため２段階で曲げ成形をおこなう。さらに、ユニバーサル圧延で噛み出しが発生する場合には、この噛み出し部分を近接して配置した二重圧延機のロール対に刻設した孔型により整形する。
【００１８】
すなわち、本発明の要旨は、以下に示す圧延方法にある。
（１）矩形断面または粗形断面を素材としてラルゼン型鋼矢板を圧延するに際し、該素材から中間断面を造形する粗工程において、ユニバーサル圧延機を一基または複数基配置し、該ユニバーサル圧延機の水平ロール対と竪ロール対とにより、ウェブ相当部には水平ロール対で、フランジ相当部および継手相当部には竪ロールで直接圧下を加えることにより、フランジ相当部から継手相当部にかけて単調に伸長した形状の中間断面を造形し、仕上工程において該中間断面の圧下および２段階の継手の曲げ成形をおこなうことにより最終製品断面を造形することを特徴とするラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
（２）矩形断面または粗形断面を素材としてラルゼン型鋼矢板を圧延するに際し、該素材から中間断面を造形する粗工程において、該粗工程の前半に二重式圧延機を一基または複数基、また該粗工程の後半にユニバーサル圧延機を一基または複数基配置し、前記二重式圧延機のロール対に刻設した孔型により粗形断面を造形し、続いて該粗形断面を前記ユニバーサル圧延機の水平ロール対と竪ロール対とにより、ウェブ相当部には水平ロール対で、フランジ相当部および継手相当部には竪ロールで直接圧下を加えることにより、フランジ相当部から継手相当部にかけて単調に伸長した形状の中間断面を造形し、仕上工程において該中間断面の圧下および２段階の継手の曲げ成形をおこなうことにより最終製品断面を造形することを特徴とするラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
（３）ユニバーサル圧延機の一部またはすべてに近接して二重式圧延機を一基または複数基配置し、該二重式圧延機のロール対に刻設した孔型により、前記ユニバーサル圧延機の水平ロール対および竪ロール対で圧下できない被圧延材の部位を整形しつつ、前記ユニバーサル圧延機との間でタンデム圧延をおこなうことを特徴とする上記（１）または上記（２）記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
（４）ユニバーサル圧延機の一部またはすべてに近接して二重式圧延機を一基または複数基配置し、該二重式圧延機のロール対のうち、被圧延材のＵ断面外側に接するロールについて、胴幅および孔型深さを変更できるように装置構成しておき、該二重式圧延機の入側における被圧延材の断面寸法に対応して、前記ロールの胴幅および孔型深さを調整することにより、前記被圧延材のフランジ相当部とウェブ相当部の境界域およびフランジ相当部の先端域を整形しつつ、前記ユニバーサル圧延機との間でタンデム圧延をおこなうことを特徴とする上記（３）記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
（５）仕上工程においてユニバーサル圧延機を一基または複数基配置し、中間断面の圧下および継手の曲げ成形を、前記ユニバーサル圧延機の竪ロールにより、少なくとも２段階でおこなうことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
（６）仕上工程において二重式圧延機を一基または複数基配置し、中間断面の圧下および継手の曲げ成形を、前記二重式圧延機のロール対に刻設した孔型により、少なくとも２段階でおこなうことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
（７）仕上工程において二重式圧延機およびユニバーサル圧延機を一基または複数基配置し、中間断面の圧下および継手の曲げ成形を、前記二重式圧延機のロール対に刻設した孔型および前記ユニバーサル圧延機の竪ロールにより、少なくとも２段階でおこなうことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に基づくラルゼン型鋼矢板の圧延工程の例を図１（ａ）〜（ｄ）に示す。図１（ａ）は請求項１に、図１（ｂ）は請求項２に、また図１（ｃ）は請求項３または請求項４に対応する圧延工程の一例である。ここに２，５Ｉおよび５IIは二重式圧延機、３，３Ｉ，３IIはユニバーサル圧延機、４は仕上工程に属する圧延機群を示す。ユニバーサル圧延機３，３Ｉ，３IIではリバース圧延による同一孔型多パス圧延をおこなう。５Ｉおよび５IIの二重式圧延機は、後述のように、直前のユニバーサル圧延機で生じた噛み出しを押さえて整形する役割を果たすが、噛み出しが生じなければ必要ではない。この整形圧延をおこなう場合には、ユニバーサル圧延機３Ｉ（または３II）と二重式圧延機５Ｉ（または５II）の間でタンデムリバース圧延をおこなうことになる。
【００２０】
さらに、図１（ｄ）の１），２）および３）はそれぞれ請求項５、請求項６および請求項７に対応しており、仕上工程に属する圧延機群４の一例である。４−２（または４−２Ｉ，４−２II）は二重式圧延機、４−３（または４−３Ｉ，４−３II）はユニバーサル圧延機である。これにより中間断面ｍの継手相当部ｍ４および継手底相当部ｍ３に曲げ加工を施すことにより、最終製品断面ｆを造形する。
【００２１】
図１（ａ），（ｂ）に示した圧延工程における被圧延材の変形過程をそれぞれ図２（ａ），（ｂ）に示す。二重式圧延機２およびユニバーサル圧延機３（または、３Ｉ，３II）のロール外形と被圧延材の断面を示す。ユニバーサル圧延機３（または、３Ｉ，３II）の水平ロール対は３−１，３−２（または、３Ｉ−１，３Ｉ−２，３II−１，３II−２）、また竪ロール対は３−３，３−４（または、３Ｉ−３，３Ｉ−４，３II−３，３II−４）、である。また、二重式圧延機２の上下ロール対を２−１，２−２で示す。
【００２２】
図１６（ａ）に示すようなラルゼン型鋼矢板の従来のユニバーサル圧延においては、被圧延材は継手相当部ｍ４を折り曲げた状態のまま圧延されるため、竪ロール対６−３，６−４で直接圧下できるのは継手相当部ｍ４だけである。
これに対して本発明は、ユニバーサル圧延で継手相当部ｍ４を折り曲げず、換言すれば被圧延材の断面形状がフランジ相当部ｍ２から継手相当部ｍ４の先端部にかけて単調に伸長させた粗形断面を使用して、この状態のままユニバーサル圧延することを特徴とする。ここで「単調に伸長」とは、図１６（ａ）のようにフランジ相当部ｍ２から継手相当部ｍ４にかけて急激に折り曲げることなく、図２（ａ）または（ｂ）のような形状にすることを意味している。こうすることにより、竪ロールで直接圧下できる領域を、従来の継手相当部ｍ４のみから、フランジ相当部ｍ２から継手相当部ｍ４にかけての部分（ｍ２＋ｍ３＋ｍ４）に拡大することができ、この結果断面内延伸制御能力を飛躍的に高めることができる。
【００２３】
このようにして得られる中間断面ｍはフランジ相当部ｍ２から継手相当部ｍ４にかけて単調に伸長した形状であるため、この直後の仕上工程４で継手を曲げ成形する必要がある。そのための工程が図１（ｄ）であり、その造形過程を図３に示す。従来は図１６（ａ）で示すように中間断面ｍの継手相当部ｍ４が折り曲げられているので、仕上工程は１段階の曲げ成形により最終製品断面ｆを造形できるが、新圧延法では図３に示すように少なくとも２段階の曲げ成形が必要である。図３（ａ）は２台のユニバーサル圧延機４−３Ｉおよび４−３IIで、（ｂ）は２台の二重圧延機４−２Ｉおよび４−２IIで、（ｃ）は二重圧延機４−２およびユニバーサル圧延機４−３で、２段階曲げ成形をおこなっている様子を示している。なお、曲げ成形は２段階以上であればよく、これらは本発明技術の範疇に属する。また、図３（ｃ）では二重圧延機→ユニバーサル圧延機の順で最終製品断面ｆを造形する例を示したが、逆にユニバーサル→二重圧延機の順でもよく、これも本発明技術の範疇である。
【００２４】
最終圧延機をユニバーサル圧延機とした図３（ａ）および（ｃ）においては、最終圧延機４−３IIおよび４−３による継手相当部の曲げ成形技術は既に特許第１４０２９０７号公報により開示された技術を例示している。ほかの技術として、図４に示すように、最終のユニバーサル圧延機４−３II（または、４−３）の竪ロール４−３II−３，４−３II−４（または、４−３−３，４−３−４）に最終製品断面ｆの継手部外形の一部を包絡する形状に刻設し、該孔型により継手部を整形する方法も可能である。
【００２５】
なお、上記説明では、仕上工程４に属する二重圧延機４−２，４−２Ｉ，４−２II、ユニバーサル圧延機４−３，４−３Ｉおよび４−３IIはいずれも両持ち式ロールで示した。しかし、図５（ａ）に例示するように二重圧延機は片持ち式ロール方式、また（ｂ）に例示するようにユニバーサル圧延機は胴幅可変水平ロール方式でもよく、この場合についても本発明の範疇内である。
【００２６】
基本的には上記のようなプロセスで同一孔型多パス圧延が可能である。しかしながら、実際には図２（ａ）または（ｂ）のようにユニバーサル圧延での圧下を累積すると、図６に示すようにフランジ相当部ｍ２とウェブ相当部ｍ１の境界域１２、およびフランジ相当部ｍ２の先端域１３において噛み出しがしばしば発生することがあり、この噛み出しを抑えるためにはこれらの部位を整形する必要がある。このことを考慮した圧延工程が図１（ｃ）であり、ユニバーサル圧延機３Ｉ，３IIに近接してそれぞれ二重圧延機５Ｉ，５IIを配置し、ユニバーサル圧延機３Ｉ〜二重圧延機５Ｉ間およびユニバーサル圧延機３II〜二重圧延機５II間でタンデム圧延をおこなう。
【００２７】
まず、粗工程の前半における、ユニバーサル圧延機３Ｉ〜二重圧延機５Ｉ間のタンデム圧延の状況を図７（ａ）に示す。図に示したように、ユニバーサル圧延機３Ｉの水平ロール対３Ｉ−１，３Ｉ−２および竪ロール対３Ｉ−３，３Ｉ−４により、被圧延材Ｍ２は圧下され、その際に１２，１３の部位に発生する噛み出しを二重圧延機５Ｉのロール対５Ｉ−１，５Ｉ−２により整形する。これが請求項３に対応した圧延法である。
【００２８】
粗工程の前半では上記のような圧延法で許容できるが、仕上工程に近い粗工程の後半では最終製品の造り込みのため、二重圧延機の設定を厳密にした請求項４記載の圧延法を採用する必要がある。図６に示すように、ユニバーサル圧延機３（または３II）によるリバース圧延で板厚が次第に薄くなるにつれて継手相当部ｍ４の先端とウェブ相当部ｍ１−フランジ相当部ｍ２境界の鉛直方向距離Ｌv 、および左右のウェブ相当部ｍ１−フランジ相当部ｍ２境界間の距離Ｌh が変化する。このように、被圧延材の断面の変化に対応して、部位１２と１３を整形するための二重式圧延機としては、図８に示すような孔型深さＤと胴幅Ｗが可変である構造を持つ装置が適切である。この装置の孔型深さＤと胴幅Ｗのオンライン変更に対して公知の技術を適用することができる。
【００２９】
孔型深さＤのオンライン変更についてはたとえば特許第１７６２８００号記載の技術を適用することにより実現できる。該特許第１７６２８００号記載の技術を適用した孔型深さＤのオンライン変更技術は、図８に示すようにＵ断面被圧延材の外部に接する側のロール、今の場合上ロール５II−１に適用する。主軸５II−１−５には該主軸５II−１−５とともに回動する部位１２の整形ロール５II−１−４が、該整形ロール５II−１−４の外側には内側偏心スリーブ５II−１−３が、該内側偏心スリーブ５II−１−３の外側には外側偏心スリーブ５II−１−２が、さらに外側偏心スリーブ５II−１−２には部位１３の整形ロール５II−１−１が嵌着されている。孔型深さＤの変更は、図に示すように内側偏心スリーブ５II−１−３と外側偏心スリーブ５II−１−２の回動設定により、部位１２の圧下終了点と部位１３のそれが同一の直線Ｙ−Ｙ上に存在する形でおこなわれる。一方、ロール胴幅Ｗのオンライン変更についても、前記特許第１７６２８００号に述べられており、図示していないが部位１２の整形ロール５II−１−４が主軸５II−１−５上を軸方向Ｘ−Ｘに摺動し得るように装置構成しておき、液圧シリンダー方式やスクリュー方式など周知の手段による摺動調整装置でロール胴幅Ｗが調整される。
【００３０】
図７（ｂ）はこのような二重式圧延機５IIを使用して被圧延材の部位１２と１３を整形しつつユニバーサル圧延を３パスおこない中間断面ｍを形成する様子を示している。
以上、被圧延材の圧延姿勢は逆Ｕ姿勢で示したが、Ｕ姿勢でもまったく同様である。
【００３１】
【実施例】
本発明に基づき上述の図９（ａ）の工程で中間圧延にユニバーサル圧延を適用しラルゼン型鋼矢板を製造した。図９（ｂ）にはその圧延造形過程を示す。素材ブルームの断面サイズは７００mm×２５０mmであり、製品は単重１０６kg／ｍ、有効幅６００mmのラルゼン型鋼矢板である。粗形断面Ｍ２の断面形状をフランジ相当部ｍ２から継手相当部ｍ４の先端部にかけて単調に伸長させた形状とした。図９（ａ）に示すような圧延造形工程において、ブレークダウン圧延機２により矩形断面Ｍ０から粗形断面Ｍ２を５パスで造形し、該粗形鋼片Ｍ２を素材にしてユニバーサル圧延機３−二重式圧延機５の３パスにわたるタンデムリバース圧延により中間断面ｍを造形した。さらに、前記中間断面ｍの継手底相当部ｍ３および継手相当部ｍ４を曲げ成形することにより最終製品断面ｆを得た。
【００３２】
【発明の効果】
本発明により、ラルゼン型鋼矢板の圧延造形に同一孔型多パスのユニバーサル圧延を適用することができるようになり、その結果、孔型の移動を回避することによる能率向上やロールコスト低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明請求項１に対応する圧延工程の例、（ｂ）は本発明請求項２に対応する圧延工程の例、（ｃ）は本発明請求項３または請求項４に対応する圧延工程の例、（ｄ）１）は本発明請求項５に対応する仕上工程の例、２）は本発明請求項６に対応する仕上工程の例、３）は本発明請求項７に対応する仕上工程の例、を示す説明図。
【図２】（ａ）は本発明請求項１の圧延造形過程の例、（ｂ）は本発明請求項２の圧延造形過程の例、を示す説明図。
【図３】（ａ）は本発明請求項５の圧延造形過程の例、（ｂ）は本発明請求項６の圧延造形過程の例、（ｃ）は本発明請求項７の圧延造形過程の例。
【図４】仕上工程におけるユニバーサル圧延の別例を示す説明図。
【図５】（ａ）は二重圧延ロールに代わる片持ち式ロールを用いた仕上圧延成形の例を示す説明図、（ｂ）水平ロールに胴幅可変ロールを用いたユニバーサル方式の仕上圧延成形の例を示す説明図。
【図６】本発明のユニバーサル圧延法を適用した場合に発生しやすい噛み出しの発生位置を示す説明図。
【図７】（ａ）は通常の孔型ロールによる噛み出し整形方法、（ｂ）はサイズ可変孔型による噛み出し整形方法、を示す説明図。
【図８】噛み出しの整形に用いるサイズ可変孔型を有する二重式圧延機の構造を示す説明図。
【図９】（ａ）は本願発明の実施例の圧延工程、（ｂ）はその圧延造形過程、を示す説明図。
【図１０】従来のラルゼン型鋼矢板の圧延工程を示す説明図。
【図１１】従来のラルゼン型鋼矢板の圧延造形過程を示す説明図。
【図１２】ラルゼン型鋼矢板の孔型圧延における孔型形状の構成図。
【図１３】ラルゼン型鋼矢板のユニバーサル圧延における孔型形状の構成図。
【図１４】（ａ）はラルゼン型鋼矢板の断面形状、（ｂ）はラカワナ型鋼矢板の断面形状、を示す説明図。
【図１５】（ａ）はラルゼン型鋼矢板の孔型圧延状況、（ｂ）はラカワナ型鋼矢板の孔型圧延状況、を示す状況図。
【図１６】（ａ）はラルゼン型鋼矢板の従来のユニバーサル圧延状況、（ｂ）はラカワナ型鋼矢板の従来のユニバーサル圧延状況、を示す状況図。
【符号の説明】
Ｍ０…矩形断面
Ｍ１，Ｍ２…粗形断面
ｍ…中間断面
ｆ…最終製品断面
ｍ１…ウェブ相当部
ｍ２…フランジ相当部
ｍ３…継手底相当部
ｍ４…継手相当部
１…加熱炉
２，５，５Ｉ，５II…粗工程に属する二重式圧延機
３，３Ｉ，３II…粗工程に属するユニバーサル圧延機
４…仕上工程、または仕上工程に属する圧延機群
４−２，４−２Ｉ，４−２II…仕上工程に属する二重式圧延機
４−３，４−３Ｉ，４−３II…仕上工程に属するユニバーサル圧延機
６…ユニバーサル圧延機
７…二重圧延機
８…ブレークダウン圧延機
９…第一中間圧延機
１０…第二中間圧延機
１１…仕上圧延機
圧延機に付した番号の添字については、
−１…上ロール
−２…下ロール
−３…左ロール
−４…右ロール
さらに、上記ロールに付した番号の添字については、
−１…被圧延材の部位１３の整形ロール
−２…外側偏心ロール
−３…内側偏心ロール
−４…被圧延材の部位１２の整形ロール
−５…主軸
１２，１３…ユニバーサル圧延時の噛み出し発生部位
Claims (7)
- 矩形断面または粗形断面を素材としてラルゼン型鋼矢板を圧延するに際し、該素材から中間断面を造形する粗工程において、ユニバーサル圧延機を一基または複数基配置し、該ユニバーサル圧延機の水平ロール対と竪ロール対とにより、ウェブ相当部には水平ロール対で、フランジ相当部および継手相当部には竪ロールで直接圧下を加えることにより、フランジ相当部から継手相当部にかけて単調に伸長した形状の中間断面を造形し、仕上工程において該中間断面の圧下および２段階の継手の曲げ成形をおこなうことにより最終製品断面を造形することを特徴とするラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
- 矩形断面または粗形断面を素材としてラルゼン型鋼矢板を圧延するに際し、該素材から中間断面を造形する粗工程において、該粗工程の前半に二重式圧延機を一基または複数基、また該粗工程の後半にユニバーサル圧延機を一基または複数基配置し、前記二重式圧延機のロール対に刻設した孔型により粗形断面を造形し、続いて該粗形断面を前記ユニバーサル圧延機の水平ロール対と竪ロール対とにより、ウェブ相当部には水平ロール対で、フランジ相当部および継手相当部には竪ロールで直接圧下を加えることにより、フランジ相当部から継手相当部にかけて単調に伸長した形状の中間断面を造形し、仕上工程において該中間断面の圧下および２段階の継手の曲げ成形をおこなうことにより最終製品断面を造形することを特徴とするラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
- ユニバーサル圧延機の一部またはすべてに近接して二重式圧延機を一基または複数基配置し、該二重式圧延機のロール対に刻設した孔型により、前記ユニバーサル圧延機の水平ロール対および竪ロール対で圧下できない被圧延材の部位を整形しつつ、前記ユニバーサル圧延機との間でタンデム圧延をおこなうことを特徴とする請求項１または請求項２記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
- ユニバーサル圧延機の一部またはすべてに近接して二重式圧延機を一基または複数基配置し、該二重式圧延機のロール対のうち、被圧延材のＵ断面外側に接するロールについて、胴幅および孔型深さを変更できるように装置構成しておき、該二重式圧延機の入側における被圧延材の断面寸法に対応して、前記ロールの胴幅および孔型深さを調整することにより、前記被圧延材のフランジ相当部とウェブ相当部の境界域およびフランジ相当部の先端域を整形しつつ、前記ユニバーサル圧延機との間でタンデム圧延をおこなうことを特徴とする請求項３記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
- 仕上工程においてユニバーサル圧延機を一基または複数基配置し、中間断面の圧下および継手の曲げ成形を、前記ユニバーサル圧延機の竪ロールにより、少なくとも２段階でおこなうことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
- 仕上工程において二重式圧延機を一基または複数基配置し、中間断面の圧下および継手の曲げ成形を、前記二重式圧延機のロール対に刻設した孔型により、少なくとも２段階でおこなうことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
- 仕上工程において二重式圧延機およびユニバーサル圧延機を一基または複数基配置し、中間断面の圧下および継手の曲げ成形を、前記二重式圧延機のロール対に刻設した孔型および前記ユニバーサル圧延機の竪ロールにより、少なくとも２段階でおこなうことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のラルゼン型鋼矢板の圧延方法。
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