JP4826273B2 - Ｕ形鋼矢板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、Ｕ形鋼矢板を熱間圧延で製造する方法に関するものである。
図２はＵ形鋼矢板の一般的な形状を示す断面図である。図２において、１１はウェブ、１２はフランジ、１３は肩部、１４は爪部である。このＵ形鋼矢板は、一般に、素材を加熱し、粗圧延機、中間圧延機、仕上圧延機の各孔形圧延による熱間圧延によって製造される（例えば、非特許文献１参照。）。
このようなＵ形鋼矢板において、熱間圧延が終了し常温になった製品のウェブに断面内の反り（ウェブ反り）が発生することがある。図５はそのウェブ反りを示すものであり、逆Ｕ字姿勢の状態でみると、ウェブ１１が凹状になっており、ウェブ幅中央部での反り量δは数ｍｍ程度になることがある。
上記のようなウェブ反りが生じているＵ形鋼矢板を用いて施工（打設）を行なった場合、通常、Ｕ形鋼矢板の施工（打設）を行なう際には、ウェブを打設機にて挟み込んで土中に打ち込む方法が多いことから、図６に示すように、ウェブ１１が真直ぐな状態に変形するのに伴って、左右のフランジ１２と爪部１４が幅方向に変形し、Ｕ形鋼矢板の全幅Ｗが減少したり、爪部（嵌合部）１４の傾きが変化したりすることになる。その結果、全幅Ｗの減少により、必要な打設総延長に対して未尺状態になったり、嵌合部の傾きの変化により、打設線のズレや打設不良が生じたりするという問題が起きる。
このようなＵ形鋼矢板のウェブ反りが発生する原因としては、圧延過程における造形上の影響等が考えられる。すなわち、図３に圧延孔形の断面図を示すように、圧延過程で肩部を厚肉（図中、斜線部）とすることや、図４に他の圧延孔形の断面図を示すように、圧延過程でウェブを所定角度θで屈曲させること等が、製品の断面形状に影響を与えていると考えられる。
これに対して、これまで、このようなウェブ反りの発生を抑止するための対策がいくつか検討されてきた。
まず、圧延中にウェブの下面（内面）を水冷することによって、ウェブ上面（外面）との温度差を低減することで、ウェブ反りの発生を抑止することが考えられた。
しかし、この方法では、圧延材の温度低下による圧延荷重の増大やそれに伴う孔形への充満度合の変化が生じるばかりか、圧延材の圧延機出側での上下曲がりが大きくなって、圧延に支障をきたすこととなり、満足にウェブ反りを防止することができない結果となった。
また、仕上圧延が終了した後、圧延材がローラテーブルで搬送される際に、テーブルローラを乗り継いでいく時の衝撃により、ウェブ反りが増大するという可能性があることから、仕上圧延終了後のローラテーブルの搬送速度を下げることによって、ウェブ反りの発生を軽減することが考えられた。
しかし、この方法では、多少の効果が見られたのみで、それよりも、搬送速度の低下に伴う圧延能率の低下や、搬送時間の延長に伴う温度低下で製品の全長曲がりが大きくなり、搬送不能等のトラブルが生じてしまった。
日本鉄鋼協会編、「第３版 鉄鋼便覧 III（２） 条鋼・鋼管・圧延共通設備」、丸善株式会社、１９８０年、ｐ．７６４、７６５
日本鉄鋼協会編、「第３版 鉄鋼便覧 III（２） 条鋼・鋼管・圧延共通設備」、丸善株式会社、１９８０年、ｐ．７６４、７６５
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、Ｕ形鋼矢板を熱間圧延で製造するに際して、圧延能率の低下や搬送のトラブルを生じることなく、ウェブ反りの発生を適切に防止して、良好な断面形状を備えた製品を得ることができるＵ形鋼矢板の製造方法を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
［１］Ｕ形鋼矢板を熱間圧延で製造するに際して、最終圧延となる成形孔形のウェブ成形部に、逆Ｕ字姿勢の状態で上方に凸となる逆反り形状を付加することとし、上記逆反り形状は、その逆反り形状が付与されないで製造された場合に製品に発生すると予測されるウェブ反りの大きさを打ち消すように定めることを特徴とするＵ形鋼矢板の製造方法。
［２］上記逆反り形状は、左右の肩部成形部を起点とした円弧形状であることを特徴とする前記［１］に記載のＵ形鋼矢板の製造方法。
［３］上記円弧形状の曲率半径は３０００〜３５０００ｍｍであることを特徴とする前記［２］に記載のＵ形鋼矢板の製造方法。
［４］Ｕ形鋼矢板を熱間圧延で製造するに際して、最終圧延となる成形孔形のウェブ成形部に、逆Ｕ字姿勢の状態で上方に凸となる逆反り形状を付加することとし、上記逆反り形状は、左右の肩部成形部を起点とした円弧形状であって、上記円弧形状の曲率半径は３０００〜３５０００ｍｍであることを特徴とするＵ形鋼矢板の製造方法。
本発明においては、Ｕ形鋼矢板を熱間圧延で製造するに際して、最終圧延となる成形孔形のウェブ成形部に逆反り形状を付加するようにしているので、それによって、ウェブ反りの発生が打ち消され、良好な断面形状の製品を得ることができる。
本発明の一実施形態を以下に述べる。
図２に示したＵ形鋼矢板を熱間圧延で製造するに際して、この実施形態において用いる、最終圧延となる成形孔形（最終成形孔形）の断面図を図１に示す。図１において、２１はウェブ１１を最終成形するためのウェブ成形部、２２はフランジを最終成形するためのフランジ成形部、２３は肩部１３を最終成形するための肩部成形部である。２４は爪部１４を最終成形するための爪部成形部である。
図１に示すように、この実施形態においては、逆Ｕ字姿勢で最終成形する最終成形孔形のウェブ成形部２１に、上方に凸となる逆反り形状を付加するようにしている。
この逆反り形状は、左右の肩部成形部２３を起点とした上方に凸となる円弧形状であり、その曲率半径Ｒは、図５に示したような、その円弧形状が付与されないで製造された場合に製品に発生すると予測されるウェブ反りの大きさ（例えば、ウェブ幅中央部での反り量δが数ｍｍ）を打ち消すように定められている。
具体的な曲率半径Ｒの値は３０００〜３５０００ｍｍであり、製品のサイズや圧延条件に基づいて定められる。
なお、円弧形状は、単一の曲率半径の円弧によるものだけでなく、必要に応じて異なる曲率半径の円弧を滑らかに繋げたものでもよい。
このようにして、この実施形態においては、Ｕ形鋼矢板を熱間圧延で製造するに際して、最終成形孔形のウェブ成形部２１に円弧形状を付加するようにしているので、それによって、ウェブ反りの発生が打ち消され、良好な断面形状の製品を得ることができる。
従来例として、従来通り、熱間圧延における最終成形孔形のウェブ成形部２１を直線のままで、Ｕ形鋼矢板を製造した。
これに対して、本発明例として、熱間圧延における最終成形孔形のウェブ成形部２１に曲率半径３０００ｍｍの円弧形状を付与して、Ｕ形鋼矢板を製造した。
図７に、それぞれの製品の断面形状を比較したものを示す。ここで、横軸は左の肩部から右の肩部に向けたウェブの幅方向の測定位置であり、縦軸は左右の肩部を結ぶ直線を基準線とした各測定位置での上下方向の変位（反り発生量）である。
図７に示すように、従来例ではウェブの幅方向中央部で３．２ｍｍとなる大きなウェブ反りが発生しているのに対して、本発明例ではウェブ反りが完全に解消している。
これによって、本発明の有効性を確認することができた。
１１ ウェブ
１２ フランジ
１３ 肩部
１４ 爪部
２１ ウェブ成形部
２２ フランジ成形部
２３ 肩部成形部
２４ 爪部成形部
１２ フランジ
１３ 肩部
１４ 爪部
２１ ウェブ成形部
２２ フランジ成形部
２３ 肩部成形部
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Claims (4)
- Ｕ形鋼矢板を熱間圧延で製造するに際して、最終圧延となる成形孔形のウェブ成形部に、逆Ｕ字姿勢の状態で上方に凸となる逆反り形状を付加することとし、上記逆反り形状は、その逆反り形状が付与されないで製造された場合に製品に発生すると予測されるウェブ反りの大きさを打ち消すように定めることを特徴とするＵ形鋼矢板の製造方法。
- 上記逆反り形状は、左右の肩部成形部を起点とした円弧形状であることを特徴とする請求項１に記載のＵ形鋼矢板の製造方法。
- 上記円弧形状の曲率半径は３０００〜３５０００ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載のＵ形鋼矢板の製造方法。
- Ｕ形鋼矢板を熱間圧延で製造するに際して、最終圧延となる成形孔形のウェブ成形部に、逆Ｕ字姿勢の状態で上方に凸となる逆反り形状を付加することとし、上記逆反り形状は、左右の肩部成形部を起点とした円弧形状であって、上記円弧形状の曲率半径は３０００〜３５０００ｍｍであることを特徴とするＵ形鋼矢板の製造方法。
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