JP4464865B2 - 非対称ハット型断面材の製造方法，圧延機 - Google Patents

Description

本発明は，二重ロール対に刻設された一連の孔型を用いて圧延および曲げ加工を行うことにより，断面形状が左右両側に腕部を有する略Ｕ型（縁付き帽子の形状に似ていることから以下「ハット型」と呼称する。）であり，さらに該左右両側の腕部に附属して断面形状が相互に非対称な継手対（以下，「非対称な継手対」と呼称する。）を有する断面材を製造する方法，およびこれに用いられる圧延機に関する。

非対称ハット型断面材は８０，例えば図７（ａ），（ｂ）に示すように，非対称な継手対８６，８７を有するハット型断面材であり，より具体的には，中央のウェブ８１，フランジ８２，８３及び腕部８４，８５からなるハット型断面のベース部と，このベース部の左右両側に形成された非対称な継手対８６，８７とからなる断面材である。なお，本明細書では，「対称」とは，ある図形と他の図形が鏡面対称軸を中心として折り返せば相互に重なり合うような「鏡面対称（線対称）」を意味するものとし，ある図形と他の図形をある点を中心に回転すれば相互に重なり合うような「回転対称」は「非対称」とする。

上記のような非対称ハット型断面材８０は，例えば矢板（鋼矢板等）として利用される部材である。例えば図８に示すように，一端の継手８６と他端の継手８７とを嵌合することにより複数の非対称ハット型断面材８０相互に連結し，土中に打設することによって，土留め機能を有するいわゆる鋼矢板壁が構築される。但し，類似の非対称断面材として，図９に示すように，ウェブ６１，フランジ６２，６３からなるＵ型ベース部の両側に，非対称な継手対６６，６７を有するＵ型断面材６０が知られているが，この種のＵ型断面材６０は，フランジ６２，６３と継手対６６，６７とを連結する腕部（所定長以上の平坦部分）を有していないので，本発明技術の対象とするところではない。

さて，図７に示したような非対称ハット型断面材８０の製造には，複数の孔型による圧延と曲げ加工（製造においては孔型による圧延と曲げ加工の両方が関連しているが，以下では説明の便宜上，曲げ加工も含めて「孔型圧延」と呼称する。）が適用されている。この孔型圧延は，大別すると，粗・中間孔型圧延と，仕上孔型圧延とに分類される。

まず，粗・中間孔型圧延について説明する。従来では，粗・中間孔型圧延を行うに際し，最終断面が図７のような非対称な継手対８６，８７を有するハット型であることに対応した特別な孔型圧延法が必要であるとは認識されておらず，図１０に示すような対称な継手対５６，５７を有するＵ型断面材（以下「対称Ｕ型断面材」と呼称する。）５０と同様の製造法が採用されていた。このことは，例えば非対称ハット型断面材の製造に関する特許文献１に記載されている。即ち，この特許文献１の［００１２］段落には，「非対称Ｕ形鋼矢板の製造方法については，…，各継手部を複数の孔型ロールにより段階的に複数パスを行うことで従来の対称Ｕ形鋼板と同様にして製造していた。」と記載されており，さらに，上記特許文献１の［００２０］段落には「非対称鋼矢板を熱間圧延法で製造する場合には，継手部の曲げ成形に至るまでは非対称形であっても熱間圧延によって（左右の継手部を）同時に圧延成形しても特に支障をきたさない。」と記載されている。このように，従来では，図７に示す非対称ハット型断面材８０の製造に適用される粗・中間孔型圧延法は，図１０の対称Ｕ型断面材５０の製造に適用されていた図１１に示すような製造方法と基本的には同一であった。

図１１は，鋼製の対称Ｕ型断面材５０を熱間圧延法で製造する方法を例示している。まず，加熱炉１により，鋼等からなる断面矩形状の被圧延材１０（例えばスラブ）を熱間圧延可能な程度の高温に加熱する。次いで，１または２以上の粗圧延用孔型が刻設された二重ロール対（上ロール及び下ロール）を有する粗圧延機２によって，上記加熱された被圧延材１０を粗圧延して，粗形断面材２０を成型する。さらに，該粗形断面材２０を，１または２以上の中間圧延用孔型が刻設された二重ロール対を有する中間圧延機３及び４により圧延して，継手対を形成しながら次第に板厚を減じることにより，中間断面材４０を形成し，この時点で粗・中間孔型圧延が終了する。

最後に，仕上孔型と呼ばれる最終孔型が刻設された二重ロール対を有する仕上圧延機５により，上記中間断面材４０の板厚をわずかに減じつつ，継手対４６，４７を曲げ加工することにより，対称Ｕ型断面材５０が最終的に成型される。なお，仕上孔型は，製造対象となる断面材を最終的に成型する孔型である。また，以下にいう仕上直前孔型とは，仕上孔型の直前に配置され，仕上孔型に導入される中間断面材を最終的に成型する孔型である。この仕上直前孔型は，例えば，図１１の例では，中間圧延機４に設けられている。

以上のような製造過程において，被圧延材１０の断面形状が推移する状況を図１２に示す。粗・中間孔型圧延に適用される一連の孔型群の形状は，被圧延材１０の断面形状が次第に対称Ｕ型断面材５０の断面形状に収斂するように設計されており，対称Ｕ型断面材５０が対称形状であることに対応して，図１２に示すように上記一連の孔型の形状も当然対称形状に設計される。

上記特許文献１で主張されているように，最終断面が図７に示したような非対称ハット型断面材８０の製造においても，上記のような対称Ｕ型断面材５０の粗・中間孔型圧延法に基づいて，一連の孔型の形状を非対称な継手対を有するハット型に設計しておけば，特に支障なく中間断面材を成型することができると考えられていた。

次に，仕上孔型圧延について説明する。非対称ハット型断面材８０の仕上孔型圧延に関しては，非対称ハット型断面材８０の断面形状が非対称な継手対を有するハット型であることに対応して，特別な孔型圧延法が必要である。

上記対称Ｕ型断面材５０の仕上孔型圧延では，図１２に示すように，仕上圧延機５の上ロール５−１及び下ロール５−２で構成される仕上孔型Ｋ１によって，主に，中間断面材４０の継手対４６，４７を曲げ加工することによって，対称Ｕ型断面材５０が成型される。この仕上孔型圧延において，継手対４６，４７を曲げる際に最も重要なことは，中間断面材４０の姿勢を崩すことなく安定化させることであり，そのために，例えば，中間断面材４０の板厚が数％の圧下率でごく軽く圧延される。

これに対し，上記非対称ハット型断面材８０の仕上孔型圧延においては，その中間断面材の板厚をごく軽く圧延するだけでは，該中間断面材の姿勢を安定化させるには不十分である。非対称ハット型断面材８０の仕上孔型圧延において中間断面材の姿勢を保持する手法については，特許文献２，上記特許文献１および特許文献３に次のように記載されている。

特許文献２には，図１３に示すように，仕上孔型Ｋ１により中間断面材７０の継手対７６，７７の曲げを始める前（図１３（ｂ），（ｃ）参照）に，フランジ７２，７３の下部を最初に圧下して固定（図１３（ａ）参照）できるように，仕上孔型Ｋ１の形状を設計することにより，継手対７６，７７を曲げる際に中間断面材７０の姿勢を崩さないようにする方法が開示されている。

また，特許文献１には，図１４に示すように，仕上孔型を第１の仕上孔型Ｋ１−１（図１４（ｂ）参照）と第２の仕上孔型Ｋ１−２（図１４（ｃ）参照）の二つに分け，第１の仕上孔型Ｋ１−１は，仕上直前孔型Ｋ２（図１４（ａ）参照）出しの中間断面材７０の左継手７６のみを曲げ，第２の仕上孔型Ｋ１−２は右継手７７のみを曲げる方法が開示されている。このように継手対７６，７７を片側ずつ曲げることにより，該継手対７６，７７を一つの仕上孔型で同時に曲げる場合よりも，姿勢の崩れを緩和できるとされている。

さらに，特許文献３には，図１５に示すように，中間断面材７０の全幅Ｗ_ｍ，左右フランジ７２，７３の交叉角α_ｍ及び継手７６，７７の外側面角θ_ｍと，これら寸法諸元に対応する仕上孔型Ｋ１の寸法諸元Ｗ_ｇ，α_ｇ，θ_ｇの間の適正範囲を数式で規定し，該数式に従って仕上孔型Ｋ１を設計することにより，仕上孔型圧延において中間断面材７０の姿勢が崩れないようにする方法が開示されている。この場合についても図１５に示しているように，継手対７６，７７を曲げる際には，上記特許文献２の技術と同様に，中間断面材７０のフランジ７２，７３を仕上孔型Ｋ１によって拘束することがポイントである。

特許第３１７３３８９号公報 特許第２８６１８２９号公報 特開２００１−１０５００２号公報

上記従来の技術を非対称ハット型断面材８０の製造に適用すれば，被圧延材の断面形状次第では，粗・中間孔型圧延では特に支障を来すことはなく，また仕上孔型圧延では中間断面材７０の姿勢を崩さずに継手対７６，７７を安定して曲げ加工することができる場合がある。ところが，本発明者らが鋭意研究したところ，上記従来の技術を適用するにあたって，新たに以下の（１），（２）及び（３）の三つの問題が発生することがわかった。

（１）粗・中間孔型圧延の出側において，非対称な継手対について左継手７６と右継手７７の高低差が大きい場合には，低い方の継手を内側にして被圧延材に左右方向の曲がり（以下，単に「曲がり」という。）が発生する。この曲がりの曲率は，上記高低差が大きいほど，また被圧延材断面の幅が小さいほど大きくなる。

本発明技術の対象とする非対称ハット型断面材について，該継手対の断面形状には様々なものが想定される。ここでは左右継手間の高低差を問題にしている関係上，また説明の便宜上，図１６に示すように，ウェブ９１，フランジ９２，９３，腕部９４，９５から構成されるハット型の両側に，断面形状が同一で高さが異なる継手相当部９６，９７が形成された非対称ハット型被圧延材９０の圧延を考える。

図１６に示す非対称ハット型被圧延材９０おいては，左継手相当部９６よりも右継手相当部９７は高い位置にある。Ｚはピッチラインと呼ばれ，上ロール軸Ｚ_１と下ロール軸Ｚ_２のちょうど中間に位置する線である。一般に形材の孔型圧延は，異径（上ロールと下ロールの直径が異なる）かつ異周速度のロール対の間で行われる圧延であるが，唯一ピッチラインＺの上にある部分は，上ロール軸Ｚ_１及び下ロール軸Ｚ_２から等距離Ｄ_Ｐ／２（Ｄ_Ｐは，上ロール軸Ｚ_１と下ロール軸Ｚ_２との距離であり，ピッチ径と呼ばれる。）に位置しており，等径かつ等周速度となっている。

ところで，図１７のように異径ロール対４−１，４−２で板状の被圧延材９０の圧延を行うとき，投影接触弧長ｌ_ｄは近似的に次の数式（１）で求められることが知られている。

ただし，Ｄ_１は上ロール４−１の直径，Ｄ_２は，下ロール４−２の直径，Δｈ（＝ｈ_１−ｈ_２）は板厚圧下量である。この数式（１）によると，板厚圧下量Δｈが同じであれば，投影接触弧長ｌ_ｄが最大になるのは，上下のロール径が等しい（Ｄ_１＝Ｄ_２）ときである。即ち，同じ圧下量Δｈであれば，投影接触弧長ｌ_ｄは，ピッチラインＺ（Ｄ_１＝Ｄ_２）上で最大となり，ピッチラインＺから遠くなればなるほど小さくなる。

さて，図１６において継手対相当部９６，９７は同じ形状であるから，圧下量Δｈは等しいが，右継手相当部９７は左継手相当部９６よりもピッチラインＺから遠い位置にあるので，投影接触弧長ｌ_ｄは右継手相当部９７の方が短い。従って，右継手相当部９７の圧下開始は左継手相当部９６の圧下開始よりも遅くなる。圧下量Δｈは左右の継手対相当部９６，９７で等しいので，右継手相当部９７では圧下開始の遅れを取り戻すために，接触弧の出口Ｏ（ロール軸直下）に近いところで相対的に強く圧下される。その結果，（継手対相当部９６，９７以外の部位は対称であっても）右継手相当部９７の伸びが左継手相当部９６の伸びよりもわずかに大きくなり，圧延後の被圧延材９０には左継手相当部９６を内側にした曲がり，即ち図１６において左方向への曲がりが生じる。かかる被圧延材９０の曲がりが大きくなると，後続の孔型圧延において被圧延材９０が孔型の位置からずれて導入され，該孔型への噛み込みができなかったり，目的とする形状が得られない等の問題が生じる。左継手相当部９６と右継手相当部９７の高低差，即ちピッチラインＺからの距離差が大きいほど，また，左継手相当部９６と右継手相当部９７との水平距離が短いほど，即ち被圧延材のＺ軸方向の幅が狭いほど，被圧延材９０の曲がりの程度（曲がり曲率ｋ）は大きくなる。

（２）次に上記特許文献２及び特許文献３により公知となっている技術についての問題点を論じる。当該技術のポイントは，仕上孔型圧延において，継手に対する曲げ加工を仕上孔型Ｋ１によるフランジの拘束状態のもとで行うことにある。後ほど述べる理由により，一般に図１６に示すような孔型圧延において，非対称ハット型被圧延材９０のフランジ９２，９３とピッチラインＺとの交叉角（以下，傾斜角と呼称する）θ_Ｆが小さいほど，フランジ９２，９３を仕上孔型Ｋ１で拘束できる位置が接触弧の出口Ｏに近づく。その結果，例えば図１５において（厳密には継手対７６，７７の曲げ量にも依存するが）継手対７６，７７の曲げ開始が相対的に早くなり，フランジ７２，７３が十分拘束されないうちに継手対７６，７７の曲げが開始されることになり，中間断面材７０の姿勢が不安定となってしまうという問題があった。

上記のように，中間断面材７０のフランジ７２，７３を仕上孔型Ｋ１で拘束できる位置はフランジ傾斜角θ_Ｆが小さいほど接触弧の出口Ｏに近づくが，その理由を以下に説明する。図１８は，中間断面材７０のフランジ傾斜角θ_Ｆの大小が仕上孔型Ｋ１によるフランジ７２，７３の拘束状態にどのように影響するかを説明するための説明図である。図１８には，仕上孔型Ｋ１により拘束される直前の中間断面材７０の左フランジ７２と，仕上圧延機５の上下ロール対５−１，５−２とを示す。なお，右フランジ７３についても同様であるので，ここでは左フランジ７２についてのみ説明する。

仕上孔型Ｋ１の入口から出口に向かって上ロール５−１と下ロール５−２との隙間ｇが減少していき，左フランジ７２の板厚圧下が図１８のｙ方向（圧下方向）に行われる。一方，上記従来技術（図１３，１５）において，継手対７６，７７に曲げを与える方向はｚ方向であるから，継手対７６，７７の曲げを開始する時点で既にｚ方向にフランジ７２，７３が拘束されていなければ，中間断面材７０の姿勢は崩れてしまう。図１８（ａ）はフランジ傾斜角θ_Ｆが大きい場合であり，図１８（ｂ）はフランジ傾斜角θ_Ｆが小さい場合である。左フランジ７２と上ロール５−１または下ロール５−２とのｙ方向間隙ｇ_１またはｇ_２が等しくても，θ_Ｆが小さいほど（０度に近いほど），ｚ方向間隙ｆ_１＝ｇ_１／ｔａｎθ_Ｆまたはｆ_２＝ｇ_２／ｔａｎθ_Ｆが大きくなり，左フランジ７２をｚ方向に拘束することが難しくなる。その最も極端な条件はフランジ傾斜角θ_Ｆ＝０の場合（平板の圧延がこれに相当する。）であり，この場合にはｆ_１＝∞，ｆ_２＝∞となり，左フランジ７２をｚ方向に拘束することは全くできない。

このような理由により，中間断面材７０のフランジ傾斜角θ_Ｆが小さい場合には，仕上孔型圧延時に，仕上孔型Ｋ１によってフランジ７２，７３を安定的に拘束できないので，中間断面材７０の姿勢が不安定となり，継手７６，７７を好適に曲げ加工できないという問題があった。

（３）最後に特許文献１に関する問題点を述べる。図１４のように中間断面材７０の左右の継手対７６，７７に対する曲げを，片側ずつそれぞれ異なる仕上孔型Ｋ１−１，Ｋ１−２を用いて行う方法は，上記（２）の問題を抱えているのに加え，中間断面材７０の幅が大きくなると各仕上孔型の幅も大きくなるので，ロール胴長と圧延スタンドの数に制約がある場合に必要な孔型を配置できないという問題もある。このことは，既に上記特許文献３の［００１０］段落においても指摘されており，「１本のロールに刻設する仕上げ孔型が２個必要となるため，・・・ロール胴長に制約がある場合には大きな問題」と記載されている。

本発明技術は，上記（１），（２）及び（３）のような問題点を解決しようとするものであって，非対称ハット型断面材の製造において，以下の二点を可能にすることをその目的とする。

１）被圧延材の左継手と右継手間の高低差が大きい場合でも，粗・中間孔型圧延の出側で被圧延材に曲がりを発生させることなく，まっすぐな状態で蹴出すことができ，
２）フランジ傾斜角が小さい中間断面材に対しても，仕上孔型圧延において該中間断面材の姿勢を崩すことなく，一つの仕上孔型で継手対を安定的に曲げ加工することができる。

本発明者らは，上記目的１）を達成するために，鋭意研究して，粗・中間孔型圧延の出側における曲がりの原因が，非対称断面に起因して被圧延材に発生するひずみが非対称になっていることにあることを見いだした。そこで，これを解決するために，孔型の腕圧下部を非対称ハット型断面材の腕部の方向とは異なる方向へ傾斜させることによって，非対称な継手対の高低差を縮小することが有効であるとの結論に達した。そして，さらに研究を進めた結果，粗・中間孔型の出口断面の二本の慣性主軸（広義の対称軸ということもでき，二本の慣性主軸は互いに直交している，詳細は後述する。）のうちの一方がピッチラインＺに垂直な方向（即ち圧下方向ｙ）に対して３度以内の角度になるように，言い換えれば，他方の慣性主軸がピッチラインＺに対して３度以内の角度になるように，上記粗・中間孔型の腕部を傾斜させることにより，各孔型の出側において曲がりをほとんど生じさせずに被圧延材を圧延可能であるという結論に辿り着いた。

また，上記目的２）に関しては，仕上孔型によって継手に曲げ加工を加える際に，被圧延材の姿勢を崩さないようにするためには，仕上孔型に導入される被圧延材である中間断面材の腕部の傾斜角，即ち，該中間断面材を最終的に成型する仕上直前孔型の腕圧下部の傾斜角を調整することによって，該中間断面材が仕上孔型に導入されたときに，該中間断面材の継手に曲げを施す上ロール部位及び下ロール部位が，該継手に対して略同時に接触して曲げを開始するようにすればよいことを見いだした。

そこで，本発明者らは，かかる研究成果を基に，以下のような非対称ハット型断面材の製造方法に相当するに至った。

まず，上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，１又は２以上のロール対に刻設された一連の孔型を用いて，被圧延材を圧延および曲げ加工することにより，両側の腕部に非対称断面形状の継手対を有する非対称ハット型断面材を製造する方法が提供される。この非対称ハット型断面材の製造方法に用いられる上記一連の孔型のうち，上記非対称ハット型断面材を最終的に成型する仕上孔型を除く一部または全部の孔型（少なくとも仕上直前孔型を含む。）は，少なくとも片側の腕圧下部が上記仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向（即ち，最終的に成型される非対称ハット型断面材の腕部の方向とは異なる方向）に傾斜している。上記非対称ハット型断面材の製造方法では，まず，上記一連の孔型のうち仕上孔型を除く孔型によって上記被圧延材を圧延して中間断面材を成型し，次いで，上記仕上孔型によって上記中間断面材の継手対を曲げ加工して上記非対称ハット型断面材を成型することを特徴とする。

かかる非対称ハット型断面材の製造方法によれば，上記一連の孔型のうち仕上孔型を除く一部または全部の孔型の腕圧下部が傾斜しているため，当該一部または全部の孔型による粗・中間孔型圧延において，圧延される被圧延材の片側若しくは両側の腕部は，最終的な非対称ハット型断面材の腕部の方向とは異なる方向に傾斜した状態で圧延されることになる。このため，かかる被圧延材の腕部の端にそれぞれ設けられた一対の継手相当部（最終的には非対称な継手対となる部分）に高低差がある場合であっても，高い方の継手相当部が低くなるように，及び／又は，低い方の継手相当部が高くなるように腕部を傾斜させることによって，両継手相当部の高低差を緩和できる。従って，片側の継手相当部の圧下開始タイミングと，他側の継手相当部の圧下開始タイミングとを近づける（好ましくは略同一のタイミングとする）ことができる。よって，上記両側の継手相当部を略均等に圧下して，上記各孔型の出口断面付近における各々の伸びを同程度にできるため，被圧延材に生じるひずみ分布を被圧延材の幅方向両側で略対称にすることができる。これにより，上記各孔型の出口側における被圧延材の左右方向の曲がりの発生を抑制して，まっすぐに蹴出すことができる。

なお，上記一連の孔型のうち仕上孔型を除く一部または全部の孔型に関し，片側のみではなく両側の腕圧下部を傾斜させた方が，両継手相当部をより均等に圧下できるので，より好ましい。

また，上記一連の孔型のうち上記仕上孔型を除く一部または全部の孔型は，当該孔型の出口断面の慣性主軸の一方が圧下方向に対して３度以内の角度（−３度以上３度以下，より好ましくは約０度）をなすように，当該孔型の少なくとも片側の腕圧下部が上記仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向に傾斜しているようにしてもよい。これにより，当該孔型の出側における被圧延材の曲がりをより好適に防止することができる。

さらに，上記中間断面材の継手を曲げ加工する上記仕上孔型の継手押圧部の上ロール部位と下ロール部位が，上記仕上孔型の入側において，上記中間断面材の少なくとも片側の継手に対して略同時に接触開始するように，上記中間断面材を最終的に成型する仕上直前孔型の少なくとも片側の腕圧下部が上記仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向に傾斜しているようにしてもよい。

これにより，上記仕上直前孔型によって最終的に成型された中間断面材の腕部が好適に傾斜しているので，かかる中間断面材が仕上孔型に導入されるときには，各継手に対して，仕上孔型の継手押圧部の上ロールと下ロールが略同時に接触可能となる。よって，仕上孔型圧延時において，上記中間断面材の姿勢を崩すことなく，安定的に継手を曲げ加工することができる。

また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，被圧延材を圧延および曲げ加工して，両側の腕部に非対称断面形状の継手対を有する非対称ハット型断面材を製造するための一連の孔型が刻設されたロール対を備えた圧延機が提供される。この圧延機において，上記一連の孔型のうち上記非対称ハット型断面材を最終的に成型する仕上孔型を除く一部または全部の孔型は，被圧延材の両側の腕部をそれぞれ圧延する一対の腕圧下部を有し，当該孔型の少なくとも片側の腕圧下部は，上記仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向に傾斜していることを特徴とする。

また，上記仕上孔型を除く一部または全部の孔型の出口断面の慣性主軸の一方が圧下方向に対して３度以内の角度をなすように，当該孔型の少なくとも片側の腕圧下部が上記仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向に傾斜していてもよい。

また，上記仕上孔型を除く一部または全部の孔型は，仕上孔型に導入される中間断面材を最終的に成型する仕上直前孔型であり，中間断面材の継手を曲げ加工する仕上孔型の継手押圧部の上ロール部位と下ロール部位が，仕上孔型の入側において，中間断面材の少なくとも片側の継手に対して略同時に接触開始するように，仕上直前孔型の少なくとも片側の腕圧下部が上記仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向に傾斜していてもよい。

このような構成の圧延機によって，上述したような非対称ハット型断面材の製造方法を好適に実現することができる。

以上説明したように本発明によれば，非対称ハット型断面材を孔型圧延により製造するに際し，粗・中間孔型圧延の出側における被圧延材の曲がりを抑制し，まっすぐな状態で蹴出すことができる。さらに，１つの仕上孔型によって，中間断面材の姿勢を崩さずに安定的に継手の曲げ加工を行うことができる。従って，上記非対称ハット型断面材の製造能率並びに歩留を向上させることができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，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。

以下に，本発明の第１の実施形態にかかる非対称ハット型断面材の製造方法，およびこれに用いられる非対称ハット型断面材の製造装置について説明する。本実施形態にかかる非対称ハット型断面材の製造方法は，図７に示したような非対称ハット型断面材８０を製造するために被圧延材を圧延および曲げ加工する一連の孔型のうち，粗・中間孔型圧延に用いられる一部の孔型の腕圧下部を，仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向に傾斜させる点に特徴を有する。これにより，粗・中間孔型圧延において仕上孔型に供する中間断面材を成型する過程で被圧延材の曲がりの発生を防止し，さらに，仕上孔型圧延において中間断面材の姿勢を崩さずに継手の曲げ加工を安定的に実行できるようにして，非対称ハット型断面材８０の製造作業や品質を安定化しようとするものである。

最初に，本実施形態にかかる非対称ハット型断面材８０の製造装置の概略構成について説明する。本実施形態にかかる非対称ハット型断面材８０の製造装置は，例えば，上記図１１の例と同様に，被圧延材１０を熱間圧延可能な程度の高温に加熱する加熱炉１と，例えば３つの粗圧延用孔型（第１〜第３の孔型）が刻設された二重ロール対を有する粗圧延機２と，仕上直前孔型Ｋ２を含む例えば３つの中間圧延用孔型（第４〜第６の孔型）が刻設された二重ロール対を有する中間圧延機３及び４と，例えば１つの仕上孔型Ｋ１（第７の孔型）が刻設された二重ロール対を有する仕上圧延機５と，から構成される。この第１〜第７の孔型は，上述した被圧延材を圧延および曲げ加工する一連の孔型の一例である。このうち，例えば第３〜第６の孔型（即ち，１つの粗圧延用孔型と，仕上直前孔型Ｋ２を含む３つの中間圧延用孔型）の腕圧下部が，仕上孔型Ｋ１の腕圧下部の方向（例えば水平方向）とは異なる方向に傾斜されている点が特徴である。以下では，このような腕圧下部が傾斜された孔型（以下では，「腕傾斜孔型Ｋ３」という。）および仕上孔型Ｋ１等を用いて，非対称ハット型断面材８０を製造する方法について詳細に説明する。

まず，図１に基づいて，例えば図７（ｂ）に示したような断面形状の非対称ハット型断面材８０を製造する際における，粗・中間孔型圧延の態様について説明する。図１は，本実施形態にかかる腕傾斜孔型Ｋ３（例えば仕上直前孔型Ｋ２）を用いて被圧延材３０を粗・中間孔型圧延する態様を示す断面図である。なお，図１では，腕傾斜孔型Ｋ３の出口断面における，該腕傾斜孔型Ｋ３及び被圧延材３０の断面形状が示されている。

図１に示すように，粗圧延機２や中間圧延機３，４等の上ロール３−１と下ロール３−２に形成された腕傾斜孔型Ｋ３は，被圧延材３０の中央のウェブ３１を圧下するウェブ圧下部１０１（上側ウェブ圧下部１０１ａと下側ウェブ圧下部１０１ｂとからなる。）と，被圧延材３０の左右両側のフランジ３２，３３をそれぞれ圧下するフランジ圧下部１０２，１０３（上側フランジ圧下部１０２ａ，１０３ａと下側フランジ圧下部１０２ｂ，１０３ｂとからなる。）と，被圧延材３０の左右両側の腕部３４，３５をそれぞれ圧下する腕圧下部１０４，１０５（上側腕圧下部１０４ａ，１０５ａと下側腕圧下部１０４ｂ，１０５ｂとからなる。）と，被圧延材３０の左右両側の継手相当部３６，３７をそれぞれ圧下する継手圧下部１０６，１０７（上側継手圧下部１０６ａ，１０７ａと下側継手圧下部１０６ｂ，１０７ｂとからなる。）と，から構成されている。かかる腕傾斜孔型Ｋ３（上記第３〜第６の孔型に相当する。）は，被圧延材３０を多段階にわたり徐々に圧延して，最終的には，粗・中間孔型圧延の最下流に配置される第６の孔型である仕上直前孔型Ｋ２によって，中間断面材７０（図５参照）が成型される。

上記図７（ｂ）に示したように，最終断面である非対称ハット型断面材８０の左右の腕部８４，８５は，いずれも水平である。これに対して，図１に示すように，粗・中間孔型圧延に用いられる腕傾斜孔型Ｋ３の左右の腕圧下部１０４，１０５は，水平方向（ピッチラインＺ方向，ロール軸方向）に対して所定の傾斜角θ_Ａ１及びθ_Ａ２だけ傾斜されている。これにより，該腕傾斜孔型Ｋ３によって圧延された被圧延材３０の左右の腕部３４，３５も，水平方向（Ｚ方向）に対して所定の傾斜角θ_Ａ１及びθ_Ａ２だけ傾斜する。

もし仮に，図２に示すように，両側の腕圧下部１０４’，１０５’が水平な従来の孔型Ｋ４を用いて，被圧延材３０の腕部３４，３５を水平姿勢（θ_Ａ１＝０，θ_Ａ２＝０）で粗・中間孔型圧延した場合には，左継手相当部３６は右継手相当部３７よりもピッチラインＺから遠い位置で圧延されることになる。このため，上記数式（１）で求められる投影接触弧長ｌ_ｄは，左継手相当部３６の方が右継手相当部３７よりも短くなり，上述した理由により，孔型Ｋ４の出側では右方向の曲がりが発生する。

この問題は，左右の継手相当部３６，３７の高低差を緩和することによって解決することができる。かかる観点から，上記高低差を緩和する手段として，本実施形態では，図１のように，相対的に高い位置にある左継手相当部３６に連結された左腕部３４を反時計回りにθ_Ａ１だけ傾斜させて，左継手相当部３６の位置を低くするとともに，相対的に低い位置にある右継手相当部３７に連結された右腕部３５を反時計回りにθ_Ａ２だけ傾斜させて，右継手相当部３７の位置を高くする。

この発明に至った経緯を含め，以下にさらに詳しく説明する。例えば，図７に示す非対称ハット型断面材８０とは異なり，継手対８６，８７がなくウェブ８１，フランジ８２，８３及び腕部８４，８５から構成される対称断面材を製造する際には，図３に示すように，粗・中間孔型圧延における被圧延材３０の断面は，対称軸Ｙを中心として対称であり，この場合，対称軸Ｙを圧下方向ｙ（例えば鉛直方向）に一致させるのが当然である。なぜなら，被圧延材３０の対称軸Ｙを圧下方向ｙに一致させなければ，被圧延材３０のひずみ分布が対称軸Ｙに関して非対称になり，孔型Ｋ５の出側で曲がりが発生するからである。

ところが非対称ハット型断面材８０を製造するための粗・中間孔型圧延では，被圧延材３０に上記のような対称軸Ｙがないため，どのような条件で圧延すれば曲がりを抑制できるのかが問題であった。本発明者らは，この問題について実験と解析を通じて，被圧延材３０の出側断面（即ち孔型の出口断面）について，当該断面の慣性主軸のいずれか一方を圧下方向ｙに一致させるように設計すれば，圧延の出側で曲がりがほとんどなくなることを見いだした。慣性主軸は，被圧延材３０が対称であればその対称軸Ｙに一致するものであり，具体的には以下のようなものである。

図２に示すように，孔型Ｋ４の出口断面の重心Ｇを通り，圧下方向ｙと角度α（以下「方向角」と呼称する。）で交わる軸ξについての慣性能率Ｉ_αは，次の数式（２）で表される。

ただし，数式（２）において，積分領域Ｓは孔型の出口断面全体であり，ηは積分領域Ｓ内の微小面積ｄＳから軸ξまでの距離である（図２参照）。方向角αが変わると慣性能率Ｉ_αは変化し，圧下方向ｙに対してα＝α_１の角度をなす軸ξ_１についてＩ_αが最大値Ｉ_１をとり，圧下方向ｙに対してα＝α_２＝α_１＋９０度の角度をなす軸ξ_２についてＩ_αが最小値Ｉ_２をとるような軸ξ_１，ξ_２が存在する。孔型の出口断面の形状が変われば当然にα_１，α_２，Ｉ_１及びＩ_２の値も変化する。このような軸ξ_１，ξ_２は慣性主軸と呼ばれており，双方の慣性主軸ξ_１，ξ_２は互いに直交する。

本発明者らは，図１における腕傾斜孔型Ｋ３の出口断面の腕部傾斜角θ_Ａ１及びθ_Ａ２を変えることによって，上記方向角α_１を変化させて孔型圧延の実験を行い，方向角α_１と，腕傾斜孔型Ｋ３の出側における被圧延材３０の曲がり曲率ｋとの関係を調べた。この時の実験条件を表１に示す。

表１に示すように，実験は１２条件でおこない，被圧延材３０の板厚が小さいＡグループ，被圧延材３０の板厚が大きいＢグループに分けた。各々のグループにおいて，ウェブ３１，フランジ３２，３３及び腕部３４，３５のロール隙ｇ_Ｗ，ｇ_Ｆ及びｇ_Ａ，ウェブ３１及びフランジ３２，３３の傾斜角θ_Ｗ及びθ_Ｆを固定し，腕部３４，３５の腕傾斜角θ_Ａを変えることによって，方向角α_１を変化させて実験を行い，出側における被圧延材３０の曲がり曲率ｋを測定した。ただし，上記のいずれについても，左腕部３４の左腕傾斜角θ_Ａ１と右腕部３５の右腕傾斜角θ_Ａ２とを同一にし（θ_Ａ＝θ_Ａ１＝θ_Ａ２），左右の腕部３４，３５（即ち，孔型Ｋ３の腕圧下部１０４，１０５）はともに反時計回りに傾斜角θ_Ａだけ回転するように傾斜させた。上記１２条件のいずれについても圧下率は約１３％とした。

かかる実験結果を図４のグラフに示す。図４の縦軸の正負の符号は，図１の状態で被圧延材３０の右方向への曲がりを正，左方向への曲がりを負と定義する。図４の実験結果から分かるように，方向角α_１の値が大きいほど曲がり曲率ｋが大きく，方向角α_１が３度を越えると曲がり曲率ｋが急激に大きくなることが分かる。腕部３４，３５を反時計回りに回転させて方向角α_１を０に近づけると被圧延材３０の曲がり曲率ｋが減少する理由は，左継手相当部３６と右継手相当部３７との高低差（即ち，ピッチラインＺからの距離差）が縮まり，両者における投影接触弧長ｌ_ｄがほぼ等しくなり，その結果，ピッチラインＺ方向のひずみ分布が，ｙ軸に関して対称に近づくからである。

このようにして，ほとんど曲がりの発生しない状態（例えば，曲がり曲率ｋが１０^−３ｍ^−１以下，即ち，被圧延材３０の長さ１０ｍに対して曲がり量が１２ｍｍ以下）で圧延するためには，方向角α_１は３度以内の角度でなければならないことが判明した。なお，ここでいう「３度以内の角度」とは，方向角α_１の絶対値｜α_１｜≦３度である（即ち，方向角α_１が−３度以上３度以下である）ことを意味する。

しかし，板厚の大きいＢグループについては，被圧延材３０の剛性が大きいので，同程度の方向角α_１に対してＡグループよりも曲がり小さく，従って方向角α_１が±４度くらいでも問題にならない。このことは，粗・中間孔型圧延に用いられる全ての孔型について，腕部３４，３５の傾斜角θ_Ａ１，θ_Ａ２を調整して方向角α_１を３度以下にする必要はなく，圧延工程の初期段階で板厚が大きい場合には，孔型（例えば，上記第１〜第２の孔型）の腕圧下部を傾斜させる必要がない（即ち，被圧延材３０の腕部３４，３５を傾斜させる必要がない）場合もあることを示唆している。もっとも，次の図５に示す仕上孔型Ｋ１は，腕部８４，８５が水平な非対称ハット型断面材８０を最終的に成型する孔型であるので，この仕上孔型Ｋ１の腕圧下部１１４，１１５の傾斜角は，非対称ハット型断面材８０の腕部８４，８５の傾斜角と同一（例えば０度）にしなければならない。

このような理由に基づき，本実施形態では「一連の孔型のうち仕上孔型Ｋ１を除く一部の孔型（例えば，仕上直前孔型Ｋ２を含む上記第３〜第６の孔型）について，腕圧下部１０４，１０５を傾斜させる」構成を採用している。しかし，本発明は，かかる例に限定されず，少なくとも仕上直前孔型Ｋ２の腕圧下部１０４，１０５を傾斜させるという条件を満たせば，例えば，粗・中間孔型圧延に用いられる全ての孔型（つまり，一連の孔型のうち仕上孔型Ｋ１を除く全ての孔型）の腕圧下部１０４，１０５を同一若しくは異なる傾斜角θ_Ａで傾斜させてもよいし，或いは，粗・中間孔型圧延に用いられる上記仕上孔型Ｋ１以外の一部の孔型（仕上直前孔型Ｋ２を含む。）の腕圧下部１０４，１０５を，同一若しくは異なる傾斜角θ_Ａで傾斜させてもよい。

次に，図５に基づいて，本実施形態にかかる仕上孔型圧延の態様について説明する。図５は，本実施形態にかかる仕上孔型Ｋ１を用いて，中間断面材７０（即ち，上記仕上直前孔型Ｋ２により被圧延材３０を圧延して成型された断面材）を仕上孔型圧延する態様を示す断面図である。なお，図５では，仕上孔型Ｋ１を構成する上下ロール対５−１，５−２によって，中間断面材７０の継手対７６，７７に対する曲げが始まる瞬間を示している。

図５に示すように，例えば仕上圧延機５の上ロール５−１と下ロール５−２に形成された仕上孔型Ｋ１は，中間断面材７０の中央のウェブ７１を圧下するウェブ圧下部１１１（上側ウェブ圧下部１１１ａと下側ウェブ圧下部１１１ｂとからなる。）と，中間断面材７０の左右両側のフランジ７２，７３をそれぞれ圧下するフランジ圧下部１１２，１１３（上側フランジ圧下部１１２ａ，１１３ａと下側フランジ圧下部１１２ｂ，１１３ｂとからなる。）と，中間断面材７０の左右両側の腕部７４，７５をそれぞれ圧下する腕圧下部１１４，１１５（上側腕圧下部１１４ａ，１１５ａと下側腕圧下部１１４ｂ，１１５ｂとからなる。）と，中間断面材７０の左右両側の継手７６，７７をそれぞれ曲げ加工する継手押圧部１１６，１１７（上側継手押圧部１１６ａ，１１７ａと下側継手押圧部１１６ｂ，１１７ｂとからなる。）と，から構成されている。

この仕上孔型Ｋ１の腕圧下部１１４，１１５は，上記腕傾斜孔型Ｋ３の腕圧下部１０４，１０５が傾斜されているのとは異なり，最終断面である非対称ハット型断面材８０の水平な腕部８４，８５に合わせて，ピッチラインＺに対して平行となっている。また，この仕上孔型Ｋ１の継手押圧部１１６，１１７は，仕上孔型Ｋ１の入側から出側にかけてロール隙が狭まるにつれ，中間断面材７０の継手７６，７７を押圧して曲げ加工できるような湾曲断面形状を有している。かかる仕上孔型Ｋ１は，中間断面材７０の継手７６，７７を曲げ加工して，非対称ハット型断面材８０を最終的に成型する。なお，この仕上孔型圧延時には，曲げ加工だけでなく，上記ウェブ圧下部１１１，フランジ圧下部１１２，１１３，及び腕圧下部１１４，１１５によって，中間断面材８０の板厚が数％の圧下率でごく軽く圧延される。

かかる仕上孔型Ｋ１に導入される中間断面材７０の腕部７４，７５は，上述した仕上直前孔型Ｋ２等を含む腕傾斜孔型Ｋ３の腕圧下部１０４，１０５が傾斜しているために，ピッチラインＺに対してそれぞれθ_Ａ１，θ_Ａ２だけ傾斜した形状となっている。

詳細には，上述した粗・中間孔型圧延に用いられる腕傾斜孔型Ｋ３のうち少なくとも仕上直前孔型Ｋ２に関しては，仕上孔型圧延時に，仕上孔型Ｋ１の入側において仕上孔型Ｋ１の継手押圧部１１６または１１７の上ロール部位（上側継手押圧部１１６ａまたは１１７ａ）と下ロール部位（下側継手押圧部１１６ｂまたは１１７ｂ）とが，中間断面材７０の継手７６または７７に対して略同時に接触開始するように，仕上直前孔型Ｋ２の腕圧下部１０４，１０５が傾斜している。このため，かかる仕上直前孔型Ｋ２によって成型された中間断面材７０の腕部７４，７５も同様に傾斜している。この結果，仕上孔型Ｋ１の入側において仕上孔型Ｋ１の継手押圧部１１６または１１７の上ロール部位と下ロール部位とが，中間断面材７０の継手７６または７７に対して略同時に接触開始できるようになる。

なお，ここでいう「略同時」とは，時間的に厳密な一時点を意味するものではなく，中間断面材７０が姿勢を崩さない程度の微細な時間ずれ幅ならば，「略同時」である。例えば図５において，中間断面材７０の左継手７６に対して，上側継手押圧部１１６ａが該左継手７６の上端部７６ａに接触するよりも先に，下側継手押圧部１１６ｂが下端部７６ｂに対して接触開始する場合を想定する。この場合において，上記左継手７６は下ロール５−２によって持ち上げられて中間断面材７０の姿勢は崩れ始めるが，このとき該中間断面材７０が右方向に滑らないうちに，上側継手押圧部１１６ａが上端部７６ａに接触開始すればよく，この場合を想定して「略同時」という。

この同時接触について，より具体的に説明する。図５に示すように，仕上孔型圧延時には，中間断面材７０の左継手７６に関しては，仕上孔型Ｋ１の上ロール５−１に形成された上側継手押圧部１１６ａが左継手７６の上端部７６ａに対して接触すると同時に，下ロール５−２に形成された下側継手押圧部１１６ｂが左継手７６の下端部７６ｂに対して接触し，曲げ加工が開始する。また，右継手７７に関しても同様に，上ロール５−１に形成された上側継手押圧部１１７ａが，右継手７７の上端部７７ａに対して接触すると同時に，下ロール５−２に形成された下側継手押圧部１１７ｂが右継手７７の下端部７７ｂに対して接触し，曲げ加工が開始する。

このように曲げ加工が開始される瞬間においては，中間断面材７０のウェブ７１，フランジ７２，７３及び腕部７４，７５が上下ロール対５−１，５−２によって拘束されている必要はない。その後，仕上孔型Ｋ１の出口に向かって次第にロール隙が閉じていき，中間断面材７０の姿勢を崩すことなく，継手押圧部１１６，１１７によって継手７６，７７を図５の矢印の方向に回転させて好適に曲げることができる。

これに対し，図６は，比較例として，腕部７４，７５が水平な中間断面材７０の継手７６，７７を曲げ加工する際に，中間断面材７０の姿勢を崩してしまう場合を示す断面図である。即ち，中間断面材７０の腕７４，７５を傾斜させない場合（θ_Ａ１＝θ_Ａ２＝０）には，該中間断面材７０を仕上孔型Ｋ１へ導入すると，図６（ａ）に示すように，中間断面材７０の左継手７６に対して，上ロール５−１の上側継手押圧部１１６ａの方が下ロール５−２の下側継手押圧部１１６ｂよりも早く接触してしまう。或いは，右継手７７に対して，下ロール５−２の下側継手押圧部１１７ｂの方が上ロール５−１の上側継手押圧部１１７ａよりも早く接触してしまう。この結果，上ロール５−１の上側継手押圧部１１６ａが左継手７６の上端部７６ａを先に押し下げることによって，或いは，下ロール５−２の下側継手押圧部１１７ｂが右継手７７の下端部７７ｂを先に押し上げることによって，中間断面材７０は反時計回りに回転し，その姿勢が崩れてしまう。そして次の瞬間には，図６（ｂ）に示すように，Ｃ及びＤと表した箇所で左フランジ７２および右フランジ７３が押し下げられて中間断面材７０はますます姿勢を崩しながら，継手対７６，７７の曲げ加工が行われる。このため，継手７６，７７の曲げが安定な状態で行われず，目的とする非対称ハット型断面材８０の断面形状が得られない恐れがある。

これに対し，本実施形態における仕上圧延では，上記図５のように，左継手７６に対して，仕上孔型Ｋ１の上側継手押圧部１１６ａと下側継手押圧部１１６ｂとが略同時に接触し，かつ，右継手７７に対して，仕上孔型Ｋ１の上側継手押圧部１１７ａと，下側継手押圧部１１７ｂとが略同時に接触するため，仕上孔型Ｋ１の入側で中間断面材７０が姿勢を崩すことがない。従って，安定して各継手７６，７７を曲げ加工して，目的とする断面形状の非対称ハット型断面材８０を高精度で成型することができる。

なお，継手対７６，７７を曲げる際に中間断面材７０の姿勢を崩さないためには，（１）左継手７６に対して上ロール５−１の上側継手押圧部１１６ａと下ロール５−２の下側継手押圧部１１６ｂとが略同時に接触して曲げを開始し，（２）右継手７７に対して上ロール５−１の上側継手押圧部１１７ａと下ロール５−２の下側継手押圧部１１７ｂとが略同時に接触して曲げを開始すれば十分であり，この（１）と（２）は必ずしも同時に起こらなくても構わない。このような条件になるように，仕上直前孔型Ｋ２の形状を設計し，中間断面材７０の腕部７４，７５を傾斜させる。

次に，本発明のより具体的な実施例について説明する。上述したような本発明技術を適用して，図７に示す幅Ｗ＝９４０ｍｍの非対称ハット型断面材８０を粗・中間孔型圧延及び仕上孔型圧延を経由して製造した。図１１に示したような製造工程において，スラブである被圧延材１０の断面形状は，幅１０００ｍｍ×板厚２５０ｍｍの矩形であり，製造に用いた粗圧延機２，中間圧延機３及び４，仕上圧延機５は全て二重逆転式圧延機である。

まず，粗圧延機２の上下ロール対に配設された３つの粗圧延用孔型（最後の孔型は本発明の特徴である腕傾斜孔型Ｋ３である。）によって，被圧延材１０を圧延して粗形断面材２０を成型した。続いて，中間圧延機３，４に配設された計３つの中間圧延用孔型（いずれの中間圧延用孔型も腕傾斜孔型Ｋ３であり，最後の中間圧延用孔型は仕上直前孔型Ｋ２である。）によって，上記粗形断面材２０をさらに圧延して中間断面材７０を成型した。さらに，仕上圧延機５に配置された仕上孔型Ｋ１によって，中間断面材７０を曲げ加工などして，最終断面である非対称ハット型断面材８０を成型した。このように製造された非対称ハット型断面材８０の板厚については，ウェブ８１の厚さｔ_Ｗ＝１１．０ｍｍ，フランジ８２，８３の厚さｔ_Ｆ＝７．５ｍｍ，腕部８４，８５の厚さｔ_Ａ＝１１．０ｍｍであった。

非対称ハット型断面材８０の腕部８４，８５は傾斜しておらず水平であるが，中間圧延機３，４に配置した三つの中間圧延用孔型についてはいずれも，腕圧下部１０４，１０５を傾斜させ，その腕傾斜角θ_Ａ＝７度とした。このうち仕上直前孔型Ｋ２についてその他寸法諸元を述べると，ロール隙についてはウェブ部ｇ_Ｗ＝１１．２ｍｍ，フランジ部ｇ_Ｆ＝７．７ｍｍ，腕部ｇ_Ａ＝１１．２ｍｍ，また傾斜角はウェブ部θ_Ｗ＝１度，フランジ部θ_Ｆ＝４８度であった。粗圧延機２の１つの粗圧延用孔型，および中間圧延機３，４の３つの中間圧延用孔型を上記腕傾斜孔型Ｋ３として，被圧延材３０の腕部３４，３５をθ_Ａ＝７度傾斜させた結果，慣性主軸ξ_１の方向角はα_１＝０〜０．５度の範囲にあり，この４つのいずれの孔型についても，被圧延材３０は圧延の出側で曲がることなく蹴出された。

また，上記実施例における仕上直前孔型Ｋ２で圧延された中間断面材７０が仕上孔型Ｋ１に導入されるときには，図５に示したように，左継手７６に対して上下ロール５−１，５−２が同時に接触，かつ右継手７７に対しても上下ロール５−１，５−２が同時に接触するような条件下で行われた。仕上孔型Ｋ１のロール隙は，ウェブ部ｇ_Ｗ＝１１．１ｍｍ，フランジ部ｇ_Ｆ＝７．６ｍｍ，腕部ｇ_Ａ＝１１．１ｍｍ，また傾斜角はウェブ部θ_Ｗ＝０度，フランジ部θ_Ｆ＝４８度，腕部θ_Ａ＝０度であった。

上記のように仕上直前孔型Ｋ２および仕上孔型Ｋ１を構成することにより，中間断面材７０の継手対７６，７７の曲げ開始の瞬間は，フランジ７２，７３が仕上孔型Ｋ１により拘束されない条件であるにもかかわらず，該中間断面材７０が姿勢を崩さず，該継手対７６，７７の曲げ加工が安定的に行われ，最終断面である非対称ハット型断面材８０を高精度で製造できた。

さらに，本実施形態では，上記特許文献１に記載のように複数の仕上孔型Ｋ１−１，Ｋ１−２を設ける必要がなく，１つの仕上孔型Ｋ１のみで中間断面材７０の継手７６，７７を安定して曲げ加工することができる。よって，ロール胴長と圧延スタンドの数に制約がある場合であっても，上記１つの仕上孔型Ｋ１のみを配設すれば済むので，当該制約に対応可能である。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，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，上記実施形態では，各腕傾斜孔型Ｋ３の左右両側の腕圧下部１０４及び１０５を，同一の傾斜角θ_Ａ（θ_Ａ１＝θ_Ａ２）で傾斜させた。これにより，被圧延材３０の両側の腕部３４，３５に関し圧下率及び板厚を略同一にできるので好ましい。しかし，本発明は，かかる例に限定されず，例えば，腕傾斜孔型Ｋ３のいずれか一方の腕圧下部１０４または１０５のみを傾斜させてもよい（例えば，θ_Ａ１＝７度，θ_Ａ２＝０度）。また，一方の腕圧下部１０４と他方の腕圧下部１０５とを，相互に異なる傾斜角θ_Ａで傾斜させてもよい（例えば，θ_Ａ１＝７度，θ_Ａ２＝５度）。

また，一連の腕傾斜孔型Ｋ３相互の間で，それぞれの腕圧下部１０４，１０５の傾斜角θ_Ａを異ならせてもよい。例えば，粗圧延から中間圧延にかけて圧延が進行し，被圧延材３０の板厚が薄くなるにつれて，各腕傾斜孔型Ｋ３の腕圧下部１０４，１０５の傾斜角θ_Ａを徐々に増加させるようにしてもよい。

また，腕傾斜孔型Ｋ３の腕圧下部１０４，１０５を傾斜させるに際しては，上記実施形態のように，直線的な断面形状で傾斜させる例に限定されず，例えば，湾曲した断面形状，若しくは凹凸のある断面形状など任意の形状で傾斜させてもよい。

また，上記実施形態では，仕上直前孔型Ｋ２は，中間圧延機４のロール対４−１，４−２に設けられたが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，仕上直前孔型Ｋ２は，仕上圧延用孔型の１つとして，仕上圧延機５のロール対５−１，５−２に設けられてもよい。さらに，この場合，仕上直前孔型Ｋ２と仕上孔型Ｋ１とは，仕上圧延機５の同一のロール対５−１，５−２に並列して形成されてもよい。

また，非対称ハット型断面材８０の製造装置において，圧延機の設置数や機能分担は，上記実施形態のような圧延機２，３，４，５の例に限定されず，多様に設計変更可能である。また，各圧延機の各ロール対には，１つの孔型のみを設けてもよいし，或いは，複数の孔型を設けてもよい。

また，上記非対称ハット型断面材８０は，矢板として利用されるものだけでなく，建材など，他のあらゆる部材に利用されるものであってもよい。また，上記非対称ハット型断面材８０の材質は，鋼のみならず他の金属などであってもよい。さらに，非対称ハット型断面材８０の断面形状は，図７に示した形状の例に限定されず，両側の腕部８４，８５に非対称な継手対８６，８７を有するものであれば，任意の形状であってよく，例えば，ウェブ８１及びフランジ８２，８３が円滑に湾曲した略Ｕ字形断面形状などであってもよい。

また，上記実施形態では，慣性能率Ｉ_αが最大となるような慣性主軸ξ_１が圧下方向ｙに対して３度以内となるように腕傾斜孔型Ｋ３を設計したが，本発明はかかる例に限定されない。被圧延材の断面形状によっては，例えば，圧延が可能であるならば，慣性能率Ｉ_αが最小となるような慣性主軸ξ_２が圧下方向ｙに対して３度以内となるように腕傾斜孔型Ｋ３を設計してもよい。

本発明は，鋼矢板等として利用される非対称ハット型断面材の製造方法，およびこれに用いられる圧延機に適用可能である。

本発明の第１の実施形態にかかる腕傾斜孔型を用いて，被圧延材を粗・中間孔型圧延する態様を示す断面図である。 腕圧下部が水平な従来の孔型を用いて，被圧延材を粗・中間孔型圧延する態様を示す断面図である。 対称断面材を粗・中間孔型圧延する態様を示す断面図である。 被圧延材の慣性主軸の一つと圧下方向のなす方向角α_１と，圧延出側での被圧延材の曲がり曲率ｋとの関係を求める実験結果を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態にかかる仕上孔型を用いて，中間断面材を仕上孔型圧延する態様を示す断面図である。 中間断面材の腕部が傾斜していない場合に，仕上孔型の入口で中間断面材の姿勢が崩れる態様を示す断面図である。（ａ）は仕上孔型が最初に継手に接触する瞬間を示し，（ｂ）はその後中間断面材の姿勢が崩れた状態を示す。 本発明の第１の実施形態の製造対象である非対称ハット型断面材を例示した説明図である。 図７（ａ）及び（ｂ）の非対称ハット型断面材を用いて構成された鋼矢板壁を例示した説明図である。 非対称Ｕ型断面材を例示した説明図である。 対称Ｕ型断面材を例示した説明図である。 鋼製の対称Ｕ型断面材を例にあげて，その熱間圧延工程を例示した説明図である。 鋼製の対称Ｕ型断面材を例にあげて，その熱間圧延工程における被圧延材の断面形状の推移を示した説明図である。 非対称ハット型断面材の従来の仕上孔型圧延において，中間断面材の継手対に対して曲げを施す直前にフランジを拘束する方法（特許文献２）を示した説明図である。（ａ）は仕上孔型によるフランジ部の拘束の瞬間，（ｂ）は左継手の曲げ開始の瞬間，（ｃ）は右継手の曲げ開始の瞬間を示す。 非対称ハット型断面材の従来の仕上孔型圧延において，仕上孔型圧延を二つの仕上孔型によって行う方法（特許文献１）を示した説明図である。 非対称ハット型断面材の従来の仕上孔型圧延において，中間断面材と仕上孔型の両者の全幅，左右フランジの交叉角及び継手外側面角を適正範囲にする方法（特許文献３）を示した説明図である。 継手の形状が簡略化された非対称ハット型断面材を孔型圧延する態様を示す説明図である。 被圧延材を異径ロール圧延する態様を示す側面図である。 フランジ傾斜角の大小に応じて，孔型によるフランジの拘束状態が異なることを説明するための説明図である。

符号の説明

１：加熱炉
２：粗圧延機
３，４：中間圧延機
５：仕上圧延機
３−１，３−２：粗・中間圧延機の上下ロール対
５−１，５−２：仕上圧延機の上下ロール対
１０：素材である被圧延材
２０：粗形断面材
３０：粗・中間孔型圧延における被圧延材
３１：粗・中間孔型圧延における被圧延材のウェブ
３２，３３：粗・中間孔型圧延における被圧延材のフランジ
３４，３５：粗・中間孔型圧延における被圧延材の腕部
３６，３７：粗・中間孔型圧延における被圧延材の継手相当部
７０：中間断面材
７１：中間断面材のウェブ
７２，７３：中間断面材のフランジ
７４，７５：中間断面材の腕部
７６，７７：中間断面材の継手対
８０：非対称ハット型断面材
８１：非対称ハット型断面材のウェブ
８２，８３：非対称ハット型断面材のフランジ
８４，８５：非対称ハット型断面材の腕部
８６，８７：非対称ハット型断面材の継手対
１０１：腕傾斜孔型のウェブ圧下部
１０２，１０３：腕傾斜孔型のフランジ圧下部
１０４，１０５：腕傾斜孔型の腕圧下部
１０６，１０７：腕傾斜孔型の継手圧下部
１１１：仕上孔型のウェブ圧下部
１１２，１１３：仕上孔型のフランジ圧下部
１１４，１１５：仕上孔型の腕圧下部
１１６，１１７：仕上孔型の継手押圧部
Ｋ１：仕上孔型
Ｋ２：仕上直前孔型
Ｋ３：腕傾斜孔型
θ_Ａ：腕傾斜孔型の腕圧下部の傾斜角
ξ_１，ξ_２：慣性主軸
α_１：慣性主軸ξ_１と圧下方向とのなす角（方向角）

Claims (6)

1. １又は２以上のロール対に刻設された一連の孔型を用いて，被圧延材を圧延および曲げ加工することにより，両側の腕部に非対称断面形状の継手対を有する非対称ハット型断面材を製造する方法であって：
   前記一連の孔型のうち前記非対称ハット型断面材を最終的に成型する仕上孔型を除く一部または全部の孔型は，少なくとも片側の腕圧下部が前記仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向に傾斜しており，当該孔型によって前記被圧延材を圧延して中間断面材を成型し，
   前記仕上孔型によって前記中間断面材の継手対を曲げ加工して前記非対称ハット型断面材を成型することを特徴とする，非対称ハット型断面材の製造方法。
2. 前記一連の孔型のうち前記仕上孔型を除く一部または全部の孔型は，当該孔型の出口断面の慣性主軸の一方が圧下方向に対して３度以内の角度をなすように，当該孔型の少なくとも片側の前記腕圧下部が前記仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向に傾斜していることを特徴とする，請求項１に記載の非対称ハット型断面材の製造方法。
3. 前記中間断面材の継手を曲げ加工する前記仕上孔型の継手押圧部の上ロール部位と下ロール部位が，前記仕上孔型の入側において，前記中間断面材の少なくとも片側の継手に対して略同時に接触開始するように，前記中間断面材を最終的に成型する仕上直前孔型の少なくとも片側の前記腕圧下部が前記仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向に傾斜していることを特徴とする，請求項１または２のいずれかに記載の非対称ハット型断面材の製造方法。
4. 被圧延材を圧延および曲げ加工して，両側の腕部に非対称断面形状の継手対を有する非対称ハット型断面材を製造するための一連の孔型が刻設されたロール対を備えた圧延機であって：
   前記一連の孔型のうち前記非対称ハット型断面材を最終的に成型する仕上孔型を除く一部または全部の孔型は，前記被圧延材の両側の腕部をそれぞれ圧延する一対の腕圧下部を有し，
   当該孔型の少なくとも片側の前記腕圧下部は，前記仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向に傾斜していることを特徴とする，圧延機。
5. 前記仕上孔型を除く一部または全部の孔型の出口断面の慣性主軸の一方が圧下方向に対して３度以内の角度をなすように，当該孔型の少なくとも片側の前記腕圧下部が前記仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向に傾斜していることを特徴とする，請求項４に記載の圧延機。
6. 前記仕上孔型を除く一部または全部の孔型は，前記仕上孔型に導入される中間断面材を最終的に成型する仕上直前孔型であり，
   前記中間断面材の継手を曲げ加工する前記仕上孔型の継手押圧部の上ロール部位と下ロール部位が，前記仕上孔型の入側において，前記中間断面材の少なくとも片側の継手に対して略同時に接触開始するように，前記仕上直前孔型の少なくとも片側の前記腕圧下部が前記仕上孔型の腕圧下部とは異なる方向に傾斜していることを特徴とする，請求項４または５のいずれかに記載の圧延機。
   
   

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