JP4830255B2 - Method for manufacturing hat-shaped steel sheet pile having asymmetrical joint and claw bending apparatus used therefor - Google Patents
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Description
本発明は、土木分野や建築分野の工事によく用いられる左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の製造に関する。 The present invention relates to the production of a hat-shaped steel sheet pile having a left-right asymmetrical joint that is often used in construction in the civil engineering field and the building field.
ハット形鋼矢板は、U形(あるいは略U形)鋼矢板の左右の継手とフランジ間に、ウエブに平行な継手支持部を設けて、鋼矢板の有効幅を広くしたものである。かかるハット形鋼矢板としては、継手の断面形状を左右で非対称としたものが知られており、有効幅が600mm以下の鋼矢板が土木分野や建築分野の工事によく用いられる。 The hat-shaped steel sheet pile is obtained by providing a joint support portion parallel to the web between the left and right joints of the U-shaped (or substantially U-shaped) steel sheet pile and the flange to widen the effective width of the steel sheet pile. As such a hat-shaped steel sheet pile, a cross-sectional shape of the joint is asymmetrical on the left and right, and a steel sheet pile having an effective width of 600 mm or less is often used for construction in the civil engineering and construction fields.
これを用いて構築した連接矢板壁はウエブが同じ側に面一揃う利点がある。その際、継手の寸法精度が悪い場合、継手同士の噛み合わせが弛めとなったり、反対にきつくなりすぎることになる。このため、左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板を製造するに際しては、左右各々継手の寸法精度を良くする必要がある。 The connected sheet pile wall constructed using this has the advantage that the web is flush with the same side. At that time, if the dimensional accuracy of the joint is poor, the joint between the joints becomes loose, or conversely, it becomes too tight. For this reason, when manufacturing a hat-shaped steel sheet pile having a left-right asymmetrical joint, it is necessary to improve the dimensional accuracy of the left and right joints.
ところで従来技術では、特に有効幅が広い場合、寸法形状精度の良好な爪を有するハット形鋼矢板を製造することが困難であるという問題があった(特許文献1、2)。
特許文献1、2記載のハット形鋼矢板の製造方法では、熱間仕上圧延において左右非対称形状の爪曲げを、上下ロールの傾斜した壁の位置の変化で行っており、形状安定性が不足するし、孔型により爪曲げを施した場合、左右で爪曲げの方向が異なることに起因してねじれが発生し、鋼矢板全体の形状の悪化および継手の寸法精度が悪化する欠点があった。これを図6を用いて説明する。
In the manufacturing method of the hat-shaped steel sheet pile described in
図6は、上水平ロールによる一方の爪曲げ状態を示すが、他方の爪曲げは、この状態に対して上下反対の状態で行われる。図6中、実線は、水平の斜面51による爪53の曲げ成形が開始される直前の時点を示し、2点鎖線は、斜面52による爪54の曲げ成形途中の時点を示す。矢印56は、時間の経過に伴う、上水平ロールに形成された斜面の位置変化を示す。
FIG. 6 shows one nail bending state by the upper horizontal roll, and the other nail bending is performed in an upside down state with respect to this state. In FIG. 6, the solid line indicates the time immediately before the start of bending of the
すなわち、水平ロールを用いた熱間仕上圧延によりハット形鋼矢板の爪曲げを施した場合には、図6に示す如く、爪曲げに必要な押圧力50の方向は、爪基部55を支点とすると鋼矢板幅方向である。しかし、一方の水平ロールに形成された斜面51と爪部53外面が接触することにより、ハット形鋼矢板の爪曲げが孔型の斜面51から52への鋼矢板幅方向の位置変化により行われ、ロール中心よりかなり手前において爪部分だけの接触となるため、図7で示す製品の断面で見て107Aに上向き、108Bに下向きの回転力が発生して全体が左方向に回転し、その結果、製品の形状および製品の継手部の開口部の寸法精度が悪化していたと考えられる。
That is, when the claw bending of the hat-shaped steel sheet pile is performed by hot finish rolling using a horizontal roll, the direction of the
なお、図7には、本発明により製造しようとする左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板製品100を例示した。ハット形鋼矢板製品100は、断面で見て左右の継手105A、105Bとフランジ104間にウエブ101に平行な継手支持部106を設けてある。BWはウエブ幅、H0は全高さ、tWはウエブ厚をそれぞれ示す。有効幅B0は、継手を嵌合させた時の施工ピッチに相当する長さである。
FIG. 7 illustrates a hat-shaped steel
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、寸法形状精度の良い、左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の製造方法およびそれに用いる爪曲げ装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a manufacturing method of a hat-shaped steel sheet pile having a right and left asymmetrical joint with good dimensional shape accuracy and a claw bending device used therefor.
本発明は、以下のとおりである。 The present invention is as follows.
1.左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の製造方法において、熱間仕上圧延により得た左右非対称形状の継手を有する爪曲げ前のハット形鋼矢板に対して、外側の竪ローラに設けた凹面を爪曲げに作用させ、内側の竪ローラでその反力を受けると共に、上下一対の水平ローラで継手支持部の上下方向位置を保持する爪曲げ装置を仕上圧延機の出側に配置して、該爪曲げ装置により、前記上下一対の水平ロールを介して前記継手支持部を所定の保持力で保持して座屈を防止しながら、前記外側の竪ロールの凹面を前記継手に押圧して左右の継手の爪曲げを少なくとも1回、施すことを特徴とする左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の製造方法である。 1. In the manufacturing method of a hat-shaped steel sheet pile having a left-right asymmetric shape joint, a concave surface provided on the outer scissors roller with respect to the hat-shaped steel sheet pile before claw bending having a right-left asymmetric shape joint obtained by hot finish rolling The nail bending device that acts on the nail bending and receives the reaction force by the inner heel roller and holds the vertical position of the joint support portion by a pair of upper and lower horizontal rollers is arranged on the exit side of the finishing mill, The claw bending device presses the concave surface of the outer scissors roll against the joint while holding the joint support portion with a predetermined holding force through the pair of upper and lower horizontal rolls to prevent buckling. This is a method for producing a hat-shaped steel sheet pile having a left-right asymmetrical joint, wherein the joint is bent at least once.
2.仕上圧延機の出側に配置され、左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板を製造するための爪曲げ装置であって、前記継手の爪曲げに作用する凹面を設けた外側の竪ローラと、爪曲げ反力を受ける内側の竪ローラと、継手支持部の上下方向位置を所定の保持力で保持して座屈を防止する上下一対の水平ローラと、で4個のローラ群を構成し、該ローラ群を鋼矢板幅方向の左右にそれぞれ少なくとも1組、鋼矢板長手方向と直交する同一平面内に各ローラの軸芯を位置させて配置してなることを特徴とする左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の爪曲げ装置である。
2. A claw bending device for producing a hat-shaped steel sheet pile having a left-right asymmetrical joint disposed on the exit side of a finish rolling mill, comprising an outer scissors roller provided with a concave surface acting on the claw bending of the joint ; constitutes an inner vertical roller receiving the nail bending reaction force, the pair of upper and lower horizontal rollers to prevent buckling holds the vertical position of the joint support portion at a predetermined holding force, in the four rollers The left and right asymmetric shapes are characterized in that the roller groups are arranged at least one set on each of the left and right sides in the width direction of the steel sheet pile, and the axis of each roller is positioned in the same plane perpendicular to the longitudinal direction of the steel sheet pile. It is a claw bending device for a hat-shaped steel sheet pile having a joint.
本発明に係る左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の製造方法およびそれに用いる爪曲げ装置によれば、爪曲げを精度良く行うことができ、しかも形状を良好に保つことができ、寸法形状精度の良い製品を製造することができる。 According to the manufacturing method of a hat-shaped steel sheet pile having a left-right asymmetrical joint according to the present invention and the claw bending apparatus used therefor, the claw bending can be performed with high accuracy, and the shape can be kept good. Products with high accuracy can be manufactured.
先ず、図1、2を用い、本発明に係る左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板(以下、ハット形鋼矢板ともいう)の製造方法について説明する。図1は、図2に示す本発明の実施の形態に係るハット形鋼矢板の爪曲げ装置10(以下、単に爪曲げ装置10ともいう)の要部を示す縦断面図である。 First, the manufacturing method of the hat-shaped steel sheet pile (henceforth a hat-shaped steel sheet pile) which has the joint of the left-right asymmetric shape based on this invention is demonstrated using FIG. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a claw bending device 10 (hereinafter also simply referred to as a claw bending device 10) for a hat-shaped steel sheet pile according to the embodiment of the present invention shown in FIG.
図1中、符号1、2は竪ローラを示しており、竪ローラ1は、爪曲げに作用する外側の竪ローラであり、外側の竪ローラ1は、爪外面と接触する凹面を有する。竪ローラ2は、爪曲げ反力を受ける内側の竪ローラであり、フランジ4の傾き角θに合致した斜面を有している。また、符号3は、継手支持部6の上下方向位置を保持する上下一対の水平ローラである。図1、2中、θは、フランジ4の傾き角で、フランジ4と鋼矢板幅方向とのなす角度である。
In FIG. 1,
ハット形鋼矢板の爪7Aの曲げは、上下一対の水平ローラ3で継手支持部6の上下方向位置を保持するようにして、外側の竪ローラ1を作用させ、それによって生じる爪曲げ反力を内側の竪ローラ2によって受けるように行われる。図1では、図2に示す爪曲げ装置10の右側における爪7Aの曲げ状態を示したが、爪曲げ装置10の左側では、爪7Bの曲げが同時に同様にして行われている。
The
このように本発明に係るハット形鋼矢板の製造方法においては、後述する熱間仕上圧延により得た爪曲げ前のハット形鋼矢板に対して、上述した方法で左右の継手5A、5Bの爪曲げを少なくとも1回、施すことを特徴とする。
Thus, in the manufacturing method of the hat-shaped steel sheet pile according to the present invention, the claws of the left and
このようにして寸法形状精度の良い継手5A、5Bを有するハット形鋼矢板製品を製造することができる理由は、以下のとおりである。
The reason why the hat-shaped steel sheet pile product having the
図1、図2を参照しつつ説明すると、第1に、外側の竪ローラ1を爪曲げに作用する手段としたことで、爪7A、爪7Bの爪曲げが、外側の竪ローラ1に形成した凹面の鋼矢板幅方向の位置変化により行われ、その結果、外側の竪ローラ1に形成した凹面を介して爪曲げに有効に作用する方向から押圧力を付与することができるようになり、爪曲げ時に、継手5A、5Bのねじれの原因となる回転力を小さくできたことが挙げられる。その際、外側の竪ローラ1の鋼矢板幅方向位置は、所定の爪曲げ量を付与できる位置に予め設定されている。図1中、2点鎖線は曲げ成形前の爪を示す。
Referring to FIGS. 1 and 2, first, by using the
第2として、爪曲げ反力を内側の竪ローラ2によって正しく受けるようにしていることが挙げられる。なお、内側の竪ローラ2には、フランジ4の傾き角θに合致した斜面が形成されている。この結果、曲げ時の爪曲げ反力により、爪曲げ途中の爪が鋼矢板幅方向に水平移動してしまうことが防止でき、所定の爪曲げ量を付与できるようになる。
Secondly, the nail bending reaction force is correctly received by the
第3として、継手支持部6の上下方向位置を保持する上下一対の水平ローラ3を設けたことが挙げられる。上下一対の水平ローラ3を設けない場合には、爪曲げ時に、爪位置が上下方向に変動してしまい、爪曲げを精度良く行うことができなくなる。そのうえ、継手支持部6の上下方向位置を保持する上下一対の水平ローラ3を設けない場合、爪曲げ時に、爪曲げ途中のハット形鋼矢板が鋼矢板幅方向の両側に配置された外側の竪ローラ1の押圧力により変形して、製品形状が悪化してしまうことにもなる。
Thirdly, a pair of upper and lower
従って、熱間仕上圧延により得た爪曲げ前の断面形状を有する鋼矢板に対して、外側の竪ローラ1を爪曲げに作用させ、内側の竪ローラ2でその反力を受けると共に、上下一対の水平ローラ3で継手支持部6の上下方向位置を保持するようにして、左右の継手の爪曲げを少なくとも1回、施すことにより、爪曲げを精度良く行うことができ、しかも形状を良好に保つことができ、寸法形状精度の良い製品を製造することができる。
Therefore, the steel sheet pile having a cross-sectional shape before claw bending obtained by hot finish rolling is caused to cause the
なお、左右非対称形状の継手5A、5Bの爪曲げを行うため、鋼矢板幅方向両側位置に配置する外側の竪ローラ1の凹面形状は、図2に示す如く、断面で見て異なる形状に形成されている。
In addition, in order to perform the claw bending of the left and right
図2を用い、上述した製造方法に用いて好適な実施の形態に係るハット形鋼矢板の爪曲げ装置10について説明する。但し、外側の竪ローラ1、内側の竪ローラ2および上下一対の水平ローラ3に関して、重複する説明は省略する。
A hat-shaped steel sheet pile
実施の形態に係る爪曲げ装置10においては、外側の竪ローラ1、内側の竪ローラ2および上下一対の水平ローラ3の4個で構成するローラ群は、鋼矢板幅中央を境として左右対称に、配置されている。その際、各ローラは、軸芯1A、2A、3Aが鋼矢板長手方向と直交する同一面内に位置するように軸受けを介して回転自在に架台11に取り付けられている。このように配置する理由は、外側の竪ローラ1、内側の竪ローラ2および上下一対の水平ローラ3の4個で構成するローラ群を上記のように配置しない場合、安定して所定の爪曲げ量を確保できないからである。
In the
また、継手支持部6を挟んで上下に配置する上下一対の水平ローラ3は、所定の保持力で継手支持部6を保持できる構造とするのが好ましい。このような構造とすることにより、継手支持部6の厚み変動に対応して所定の保持力で継手支持部6を保持でき、爪曲げ精度を上げつつ、装置内で鋼矢板が座屈して詰まってしまうことを防止することができる。なお、上水平ローラ3は、上水平ローラ3を回転自在に支持する軸受けと、架台11に取り付けた垂下部材との間にコイルばね13を介在させ、所定の保持力で継手支持部6を下方に押し付ける構造とした。Gは、軸受けと垂下部材との間の隙間を示す。下水平ローラ3は、製造するハット形鋼矢板の継手支持部6の位置に合わせて軸受けを介して架台11に取り付けた。
Moreover, it is preferable that the pair of upper and lower
また、実施の形態に係る爪曲げ装置10は、熱間仕上圧延機出側直近に配設されているのが好ましい。この理由は、爪曲げ装置10の各ローラを、低速度で進入してくる鋼矢板により回転させるようにすると、停止していた各ローラが回転を始める際に、各ローラと低速度で進入してくる鋼矢板との間に速度差が発生せず、スリップを防止することができるからである。なお、爪曲げ装置10を熱間仕上圧延機出側直近に配設した場合には、各ロールに駆動モータや動力伝達機構を設けずとも、熱間仕上圧延機の動力によって付与された鋼矢板の慣性力と鋼矢板を搬送するテーブルローラからの摩擦力を利用して、十分爪曲げを行うことができる利点がある。
Moreover, it is preferable that the nail | bending bending
また、実施の形態に係る爪曲げ装置10には、さらにウエブ位置を保持するウエブ押さえローラ8がウエブの上方に軸受けを介して回転自在に設けられていることが好ましい。この理由は、フランジ4と鋼矢板幅方向とのなす角θが小さい製品を製造する場合、爪曲げを行う際に、ウエブが上方に位置ずれしやすくなるが、ウエブ押さえローラ8を設置したことにより防止できるようになるからである。符号9は、圧延材先端を誘導するためのウエブガイドで、ウエブガイド9は架台11にウエブ先端部がローラ8に接触するよう固定されている。
Further, in the
ところで、外側の竪ローラ1、内側の竪ローラ2および上下一対の水平ローラ3は、ベアリングを内装しており、ベアリングにロール軸を差し込む構造とされているのが交換が容易であり好ましい。図2ではローラに内装されたベアリングの図は省略した。
Incidentally, it is preferable that the
外側の竪ローラ1は、図示しない左右方向に移動可能なサイドガイドに軸受けを介して回転自在に固定され、サイドガイドの位置を所定の爪曲げ量を付与できる鋼矢板幅方向位置に設定することにより爪曲げ量を調整可能とされている。内側の竪ローラ2は、製造すべきハット形鋼矢板のフランジ4と鋼矢板幅方向とのなす角θに合致させて形成された斜面をハット形鋼矢板のフランジ内面と接触するように、ロール軸固定台12を介して架台11に固定されている。
The
上述した実施の形態に係る爪曲げ装置10によれば、熱間仕上圧延により得た左右非対称形状の継手を有する爪曲げ前のハット形鋼矢板に対して、外側の竪ローラ1を爪曲げに作用させ、内側の竪ローラ2でその反力を受けると共に、上下一対の水平ローラ3で継手支持部6の上下方向位置を保持するようにして左右の継手の爪曲げを少なくとも1回、施すことで所定の爪曲げ量を付与でき、寸法形状精度の良い、左右非対称形状の継手5A、5Bを有するハット形鋼矢板を製造することができる。
According to the
扁平なスラブ(厚み:220mm、幅:1000mm)を素材として用い、粗圧延、中間圧延および仕上圧延を施して有効幅が900mmの左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板を製造した。
〔製造方法〕
スラブを素材とし、粗圧延機を用い、ボックス孔型で幅調整した後孔型K8、K7により、9〜11パスの粗圧延を行い、引き続き、タンデム配置した第1中間圧延機と第2中間圧延機を用い、第1パスで孔型K5(空パス)、孔型K6、第2パスで孔型K6、孔型K5、第3パスで孔型K4、孔型K3により中間圧延を行った。
Using a flat slab (thickness: 220 mm, width: 1000 mm) as a raw material, rough rolling, intermediate rolling and finish rolling were performed to produce a hat-shaped steel sheet pile having a left-right asymmetrical joint with an effective width of 900 mm.
〔Production method〕
The slab is used as a raw material, the width is adjusted with a box hole mold using a rough rolling mill, and then 9 to 11 passes of rough rolling are performed by the hole molds K8 and K7. Using a rolling mill, intermediate rolling was performed with hole type K5 (empty pass), hole type K6 in the first pass, hole type K6, hole type K5 in the second pass, hole type K4 in the third pass, and hole type K3. .
その後、仕上圧延機を用い、第1パスで孔型K2により圧下した後、爪曲げ装置で爪曲げを実施し、第2パスでは孔型K1を仕上げパスまたは空パスとし、第3パスは形状制御パスとした。図3〜5に使用した孔型形状を示した。
〔使用圧延機〕
粗圧延機:水平ロール21、22の胴長2800mm、孔型数3、孔型形状:図3(A)、(B)参照(但し、図3(B)はスラブ幅圧下後の最初の厚み圧下の状態)
第1中間圧延機:水平ロール31、32の胴長2500mm、孔型数2、孔型形状:図4参照
第2中間圧延機:水平ロール33、34の胴長2500mm、孔型数2、孔型形状:図4参照
仕上圧延機:水平ロール41、42の胴長2500mm、孔型数2、孔型形状:図5参照
発明例と従来例の圧下スケジュール(各孔型通過後のウエブ中央厚)を表1に示す。但し、従来例は、発明例と同様な素材を用い、水平ロールによる熱間圧延のみにより、発明例と同様な規格の製品を製造していたときの圧下スケジュールである。
After that, using a finishing mill, the first pass is squeezed by the hole mold K2, and the nail bending apparatus is used to perform the nail bending. In the second pass, the hole mold K1 is used as a finishing pass or an empty pass, and the third pass is shaped. Control path. The hole shape used in FIGS.
[Used rolling mill]
Rough rolling mill: Horizontal rolls 21 and 22 with a barrel length of 2800 mm, number of
First intermediate rolling mill:
従来、継手の爪曲げを行うのに、水平ロールにより実施していたので、仕上圧延において孔型K2および孔型K1の2パスを要していたが、発明例によれば、仕上圧延機の出側に配置した爪曲げ装置10により爪曲げを実施しているので、仕上圧延において孔型K2による継手の爪曲げを行う必要がなく、孔型K2のパスを断面積減少のための圧下パスとすることができた。この結果、発明例では、粗圧延終了以後における断面積減少のための圧下パスを1パス増やすことができ、粗圧延終了以後における平均圧下率を12.8%に低減することができ、圧延に要する負荷およびロールの必要強度を小さくする事ができた。
Conventionally, since the claw bending of the joint has been performed by a horizontal roll, two passes of the hole mold K2 and the hole mold K1 are required in the finish rolling. According to the invention example, Since the claw bending is performed by the
一方、従来例では、粗圧延終了以後における中間圧延での平均圧下率は15.4%で、圧下パスでの圧延荷重が平均1000トンであったが、発明例の場合は910トンに軽減された。中間圧延においての圧延負荷軽減は寸法形状が悪化するのを防ぐ効果もあった。 On the other hand, in the conventional example, the average rolling reduction in the intermediate rolling after the end of the rough rolling was 15.4% and the rolling load in the rolling pass was an average of 1000 tons, but in the case of the invention example, it was reduced to 910 tons. It was. Reducing the rolling load in intermediate rolling also has the effect of preventing deterioration of the dimensions and shape.
また、発明例によって得た製品の爪精度を表2に示した。比較として、左右対称形状の継手を有する鋼矢板を従来法の水平ロールによる爪曲げで製造したものの爪精度を示す。ここで、爪精度とは、爪先端と対面する壁との間隔を測定し、その値と管理目標値との偏差で定義した。 Table 2 shows the nail accuracy of the products obtained by the inventive examples. For comparison, the claw accuracy of a steel sheet pile having a bilaterally symmetric joint manufactured by claw bending with a conventional horizontal roll is shown. Here, the nail accuracy was defined by measuring the distance between the nail tip and the facing wall and the deviation between the measured value and the management target value.
表2に示す結果から、本発明を適用することにより、左右対称形状の継手を有する鋼矢板と比較して同等の精度で爪曲げを行うことができ、左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板製品の爪精度および製品形状を良好にできることがわかる。 From the results shown in Table 2, by applying the present invention, it is possible to perform claw bending with the same accuracy as a steel sheet pile having a symmetrically shaped joint, and a hat-shaped steel having a laterally asymmetrically shaped joint. It can be seen that the nail accuracy and product shape of the sheet pile product can be improved.
1、2 竪ローラ
3 水平ローラ
4 フランジ
5A、5B 継手
6 継手支持部
7A、7B 爪
8 ウエブ押さえローラ
9 ウエブ受け具
10 爪曲げ装置
11 架台
12 ロール軸固定台
13 コイルばね
G 隙間
θ フランジ4の傾き角
1A、2A、3A、8A 各ローラの軸芯
21、22、31、32、33、34、41、42 水平ロール
100 ハット形鋼矢板製品
101 ウエブ
104 フランジ
105A、105B 継手
106 継手支持部
107A、107B 爪
B0 有効幅
BW ウエブ幅
H0 全高さ
tW ウエブ厚
1, 2 竪
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