JP5327167B2 - ラルゼン型継手を有する矢板製品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は，例えば土木建築分野における地下土留め，基礎構造及び港湾河川における護岸，さらには地中における止水壁に用いる構造部材として使用されるラルゼン型継手を有する矢板製品（以下，矢板製品と称する）の製造方法に関わるものである。

鋼製のＵ型矢板製品，いわゆるＵ型鋼矢板製品を例にあげると，図８に示すような工程によって製造される。即ち，加熱炉１により例えば矩形の断面形状１１ａの素材１１を所定の温度まで加熱したあと，孔型を構成する二重ロール対を有するブレークダウン圧延機２（以下，粗圧延機２とも呼ぶ）により断面形状１２ａの粗形鋼片１２を造形する。さらに，該粗形鋼片１２からそのいずれもが孔型を構成する二重ロール対を有する中間圧延機３，４により断面形状１３ａの中間材１３を形成したあと，孔型を構成する二重ロール対を有する仕上圧延機５により該中間材１３の継手対応部位１３−７の一部を曲げることによりＵ型の断面形状１４ａの矢板製品１４を得る。

ブレークダウン圧延機２以降の造形の過程を示したのが図９である。素材１１としては矩形の断面形状１１ａのブルームまたはスラブが一般的である。まず，ブレークダウン圧延機２の二重ロール対には通常２〜３個程度の孔型が配置されており，これらの孔型により順次圧延することにより素材１１から断面形状１２ａの粗形鋼片１２が形成される。つぎに，中間圧延機３，４に配置された通常４〜５個程度の孔型により，前記粗形鋼片１２から断面形状１３ａの中間材１３が形成される。最後に仕上圧延機５の二重ロール対５−１，５−２に刻設された孔型（以下，仕上孔型と称する）によりＵ型の断面形状１４ａの矢板製品１４が造形される。ここで中間材１３とは，「矢板製品１４の直前の断面であり，その断面各部位の板厚が矢板製品１４の対応する部位の板厚にほぼ等しく，形状が該矢板製品１４とは異なる材料」を指す。

以下，仕上圧延機５の二重ロール対５−１，５−２に刻設された仕上孔型により中間材１３から矢板製品１４が形成される状況を詳しく説明する。

まず，図１０に示すように，仕上圧延機５の上ロール５−１の中心軸Ｏ_１と下ロール５−２の中心軸Ｏ_２を通る平面を基準にして圧延上流方向にｘ座標を定義する。Ｏは中心軸Ｏ_１と中心軸Ｏ_２の中間に位置する紙面に垂直な直線でありピッチラインと呼ばれる。二重ロール対５−１，５−２で構成される仕上孔型及び被圧延材をｘ＝ｘの位置にある圧延方向に垂直な平面で切り取った断面（以下，ｘ断面と称する）の形状を図１１に示す。図１１の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれｘ_１断面，ｘ_２断面，０断面（ｘ_１＞ｘ_２＞０）を示しており，図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）の各被圧延材の継手断面を拡大して示したものである。図１１において，破線は仕上孔型の断面，実線は被圧延材の断面を示しており，これらの図から仕上孔型を用いて中間材１３から矢板製品１４が形成されていく様子がわかる。（ａ）のｘ_１断面は仕上圧延機５の入側で中間材１３が初めてロールに接触する位置であり，（ｂ）のｘ_２断面を経た後，（ｃ）の０断面で矢板製品１４が形成される。中間材１３は，ウェブ１３−１及びフランジ１３−２の板厚がわずかに圧下されるとともに，上ロール５−１の水平面Ａ部によって継手底１３−３が押し下げられ，下ロール５−２の略鉛直面Ｂ部によって，爪１３−４がピッチラインＯにほぼ平行な方向へ曲がるような曲げモーメントを受ける。その結果，爪１３−４は図１２に示すように継手底１３−３との接続部１３−５（即ち，継手底１３−３の外縁端部１３−５）の回りに回転し，矢板製品１４の継手１４−７が成形される。

このようにブレークダウン圧延機２，中間圧延機３，４及び仕上圧延機５の各圧延機の二重ロール対によって構成される孔型によって矢板製品を製造する方法は，古くから広く行われており，例えば特許文献１及び特許文献２等で知られている。

特開昭６０−４４１０１号公報 特開昭５９−６４１０１号公報

図８に示す工程の最後で行われる仕上圧延機５の二重ロール対５−１，５−２で構成される仕上孔型による中間材１３の爪１３−４の曲げが，図１１，図１２のようにピッチラインＯに平行な方向の力を加えて行われることに起因して，矢板製品１４の継手１４−７に形状不良が発生しやすいことが分かっている。

形状不良で多いのは，図１３（ｃ）に示すように継手底１３−３が水平にならず，継手底１３−３と爪１３−４のいずれもが仕上孔型に正しく収まらないような形状不良である。以下，図１１と図１３を用いてこのような形状不良が発生しやすい原因を詳しく説明する。

図１１に示す継手の曲げ成形において，最初にｘ_１断面では中間材１３はＢ部で下ロール５−２に接触し，この瞬間からＢ部による爪１３−４の水平方向（即ちピッチラインＯに平行な方向）の曲げが始まる。ところが，このとき中間材１３は上ロール５−１にまだ接触しておらず，中間材１３と上ロール５−１の間には最小でもδだけの水平方向の隙間がある。そのため，中間材１３の断面形状のわずかな非対称性，あるいは中間材１３のわずかな左右方向のずれ噛み込みなどによって，図１３（ａ）に示すようにｘ_１断面において中間材１３が下ロール５−２に対して非対称に接触する。即ち，中間材１３が下ロール５−２に対して細い実線のように正常位置Ｕで接触するのが正常であるが，太い実線のように捻れたり，左右方向にずれた姿勢Ｖで下ロール５−２に接触することがしばしば起こる。このように，中間材１３がｘ_１断面において左に偏ったままの状態で仕上孔型に導かれると，図１３（ｂ），（ｃ）に示すように，例えばｘ_２断面において被圧延材の右側フランジの１３−Ｄ点が，０断面ではウェブ１３−１とフランジ１３−２の境界点１３−Ｃ点に移動することになり，本来の位置１３−Ｄ点からずれることになる。この結果，０断面ではフランジ１３−２については，右側フランジは短く，逆に左側フランジは長くなる。右側フランジの長さは本来の長さより短くなるため，継手底１３−３が下方に逃げ，上ロール５−１のＡ部が継手底１３−３を押さえ込むことができず，継手底１３−３が傾斜してしまうのである。

本発明が解決しようとする課題は，ラルゼン型継手を有する矢板製品１４の中間材１３を仕上加工する際に，中間材１３の噛み込み姿勢を安定化させ，矢板製品１４を安定的に製造する，ラルゼン型継手を有する矢板製品の製造方法を提供することにある。

本発明者らは，矢板製品１４の継手１４−７に形状不良が発生する原因が，仕上孔型による中間材１３の拘束が十分でないうちに中間材１３の継手対応部位１３−７の曲げが始まることにあることに着目した。これを改善するためには，中間材１３と上ロール５−１の間に存在する図１１（ａ）に示す水平方向の隙間δの値をできるだけ小さくできればよい。そこで，そのための方策について検討した。考えられる方策としては，仕上孔型の形状を変更する方策，中間材１３の断面形状を変更する方策，あるいは二重ロール対５−１，５−２の直径を変更する方策，という３つが考えられる。しかし，矢板製品１４の形状は与えられた条件であるから，該矢板製品１４を成形する仕上孔型の形状そのものを変更することはできず，また二重ロール対５−１，５−２の直径を変更するのは圧延機の制約があり容易ではない。そこで，中間材１３の断面形状を適正なものにできないかを検討した。その結果，以下の知見を得たものである。

上記課題を解決するために，本発明によれば，一連の圧延機が各々備えるロール対に刻設した孔型を用いて圧延及び曲げ成形により素材からラルゼン型継手を有する矢板製品を製造する方法において，前記一連の圧延機のうちの粗圧延及び中間圧延を行う圧延機を用いて，前記素材から前記矢板製品の中間材を成形し，前記中間材は，本体部位の両端に前記継手対応部位を設けた構成を有し，前記継手対応部位は，前記本体部位の両端に各々設けた継手底と，該継手底の外縁端部に接続する爪とで構成され，前記中間材の継手対応部位の曲げ成形を行う際に，前記継手底を前記本体部位に対して曲げ，前記素材から前記矢板製品の中間材を成形する際に，前記中間材の継手対応部位の継手底が前記中間圧延を行う圧延機が備える水平ロール対のピッチラインに対して平行にならないように成形し，仕上圧延を行う圧延機を用いて，前記中間材の継手対応部位に対して，主として前記仕上圧延を行う圧延機が備える水平ロール対の継手底当接部位により前記中間材の継手底の外縁端部に力を加えることによって，前記中間材の継手対応部位の曲げ成形を行い，前記ラルゼン型継手を有する矢板製品を成形することを特徴とする，ラルゼン型継手を有する矢板製品の製造方法が提供される。

上記ラルゼン型継手を有する矢板製品の製造方法において，前記素材から前記矢板製品の中間材を成形する際に，前記継手底と前記爪のなす角度が，最終的に製造される前記矢板製品の継手底と爪のなす角度と実質的に同一になるように成形してもよい。

上記ラルゼン型継手を有する矢板製品の製造方法において，前記継手底を前記中間材の本体部位に対して曲げる際に，前記本体部位と前記継手底との接続部を軸にして前記継手底を回転させて曲げるようにしてもよい。

上記ラルゼン型継手を有する矢板製品の製造方法において，前記仕上圧延を行う圧延機が備えるロール対のピッチラインにほぼ垂直な方向の力を加えるロール面，該ロール面に対峙するロール面，のいずれかまたは両方に潤滑剤を供給した状態で，前記中間材の継手対応部位の曲げ成形を行うようにしてもよい。

本発明の適用により，ラルゼン型継手を有する矢板製品を製造する際に，矢板製品の継手の形状不良を減少させ，歩留まりの低下を防止することができ，生産効率を向上させることが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る矢板製品の製造方法を実施するのに用いられるＵ型矢板製品２４の製造装置３０の概略構成を示す構成図である。 二重ロール対５−１，５−２及び中間材２３のｘ断面を示した断面図であり，（ａ）はｘ_１断面，（ｂ）はｘ_２断面，（ｃ）は０断面（ｘ_１＞ｘ_２＞０）を示している。 図２の中間材２３の継手対応部位２３−７の断面を各々，拡大して示した拡大断面図であり，（ａ）は図２（ａ），（ｂ）は図２（ｂ），（ｃ）は図２（ｃ）の拡大断面図を示している。 仕上直前孔型で継手底２３−３及び爪２３−４の内外面を圧下する一例を示す図である。 中間材２３の継手底２３−３と爪２３−４のなす角度Ｘを，Ｕ型矢板製品２４の継手底２４−３と爪２４−４のなす角度Ｙと近い大きさであるが，角度Ｙよりもわずかに大きく設定している場合の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る製造方法によって製造される（ａ）ハット型矢板製品３４と，（ｂ）ハット型矢板製品３４の中間材３３を示す図である。 （ａ）本発明の第２の実施形態に係る製造方法を実施するのに用いられる仕上圧延機５’の仕上孔型を示す断面図である。（ｂ）本発明の第２の実施形態に係る製造方法を実施するのに用いられる中間圧延機４’の仕上直前孔型を示す断面図である。 ラルゼン型継手を有する矢板製品の一例としてのいわゆるＵ型矢板製品１４の製造工程の手順を示す図である。 粗圧延機２以降の造形の過程を示す図である。 仕上圧延機５が備える二重ロール対５−１，５−２の構成を示す側面図である。 二重ロール対５−１，５−２及び中間材１３のｘ断面を示した断面図であり，（ａ）はｘ_１断面，（ｂ）はｘ_２断面，（ｃ）は０断面（ｘ_１＞ｘ_２＞０）を示している。 図１１の中間材１３の継手対応部位１３−７の断面を各々，拡大して示した拡大断面図であり，（ａ）は図１１（ａ），（ｂ）は図１１（ｂ），（ｃ）は図１１（ｃ）の拡大断面図を示している。 二重ロール対５−１，５−２及び中間材１３のｘ断面を示した断面図であり，（ａ）はｘ_１断面，（ｂ）はｘ_２断面，（ｃ）は０断面（ｘ_１＞ｘ_２＞０）を示している。

以下，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をする。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ラルゼン型継手を有する矢板製品の製造方法を説明する。本発明の第１の実施形態では，ラルゼン型継手を有する矢板製品としてＵ型矢板製品２４を製造する場合について説明する。

図１は，本発明の第１の実施形態に係る矢板製品の製造方法を実施するのに用いられるＵ型矢板製品２４の製造装置３０の概略構成を示す構成図である。この製造装置３０は，既述した図８の例と同様に，素材２１を熱間圧延可能な程度の高温に加熱する加熱炉１と，素材２１を粗形鋼片２２に成形する粗圧延用孔型が刻設された図示しない二重ロール対を有する粗圧延機２と，粗形鋼片２２を中間材２３に成形する中間圧延用孔型が刻設された図示しない二重ロール対を有する中間圧延機３及び４と，中間材２３をＵ型矢板製品２４に圧延及び曲げ成形する仕上孔型が刻設された二重ロール対５−１，５−２を有する仕上圧延機５と，から構成される。本実施の形態では，これら一連の４つの圧延機２〜５を用いてＵ型矢板製品２４を製造する場合について説明するが，一連の圧延機の数は４以外であってもよいし，その他の構成であってもよい。

図２は，本発明を適用してＵ型矢板製品２４を製造する際に，中間材２３を圧延及び曲げ成形する仕上圧延機５の二重ロール対５−１，５−２と，中間材２３との断面を，既述した図１１の例と同様に示した断面図である。即ち，既述した図１１の例と同様に，仕上圧延機５の上ロール５−１の中心軸Ｏ_１と下ロール５−２の中心軸Ｏ_２とを含む平面を基準にして圧延上流方向にｘ座標を定義する。また，ピッチラインＯは，中心軸Ｏ_１と中心軸Ｏ_２に平行で，中心軸Ｏ₁及び中心軸Ｏ_２の中間に位置する直線である。さらに，図１０に示す二重ロール対５−１，５−２で構成される孔型及び中間材２３を，ｘ座標上の位置ｘにおいて圧延方向に垂直な平面で切り取った断面をｘ断面とする（以下，ｘ断面と称する）。

図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）は，図１１の例と同様に，仕上圧延機５の入側で中間材２３が二重ロール対５−１，５−２に接触し始める位置を座標ｘ_１，中間材２３の曲げ成形が開始される位置を座標ｘ_２，中間材２３の断面形状がＵ型矢板製品２４の断面形状に仕上げられる位置を座標０とした場合の，二重ロール対５−１，５−２及び中間材２３のｘ_１断面，ｘ_２断面，０断面（ｘ_１＞ｘ_２＞０）を各々示している。図３の（ａ），（ｂ），（ｃ）は，各々，図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）の中間材２３の継手対応部位２３−７の断面を拡大して示した拡大断面図である。ただし，図示を簡単にさせるために二重ロール対５−１，５−２については記載を省略している。

図１〜図３を用いて本発明の第１の実施形態に係る製造方法を説明する。既述した図８の例と同様に，加熱炉１により例えば矩形の断面形状２１ａの素材２１を所定の温度まで加熱したあと，粗圧延用孔型を構成する二重ロール対を有する粗圧延機２により断面形状２２ａの粗形鋼片２２を成形する。次に，粗形鋼片２２は中間圧延機３，４に配置した一連の孔型により圧延され，該一連の孔型の最終孔型（以下，仕上直前孔型と称する）による圧延を終了した段階では，図２（ａ）及び図３（ａ）で示す断面形状２３ａの中間材２３が形成される。

ここで，中間圧延機３，４によって粗形鋼片２２から成形される中間材２３の形状をより詳細に説明する。図２（ａ）に示すように，中間材２３は，水平に配置したウェブ２３−１の両側にフランジ２３−２を設けた構成を有する本体部位２３−８と，この本体部位２３−８の両端部２３−６(即ち，ウェブ２３−１の両側にあるフランジ２３−２の各外縁端部２３−６)に設けた継手対応部位２３−７とで構成されている。本体部位２３−８において，フランジ２３−２は，ウェブ２３−１の両側において上方に立ち上がり，且つ上方ほど外側に広がるように構成されている。図３（ａ）に示すように，継手対応部位２３−７は，本体部位２３−８の両端部２３−６に設けた継手底２３−３と，各継手底２３−３の外縁端部２３−５に接続する爪２３−４とで構成される。

中間材２３の継手底２３−３は，Ｕ型矢板製品２４の継手底２４−３とは異なる角度で設けられている。中間材２３の継手底２３−３と爪２３−４のなす角度Ｘは，図３（ｃ）に示す最終的に製造されるＵ型矢板製品２４の継手底２４−３と爪２４−４のなす角度Ｙと同じ大きさ（即ち，Ｘ＝Ｙ）となっている。なお，角度Ｘと角度Ｙは全く同じ大きさでなくてもよく，両者が実質的に同一になるように中間材２３を成形すればよい。

このように成形した中間材２３を仕上加工し，中間材２３を図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）の順に変形させる。即ち，ｘ_１断面において中間材２３の継手底２３−３と爪２３−４の接続部２３−５は上ロール５−１に接触した後，下方へ，即ちピッチラインＯに垂直な方向に圧下されていく。次いで，圧下された中間材２３が下ロール５−２と接触し，下ロール５−２の圧力により，継手底２３−３は，フランジ２３−２と継手底２３−３の接続部２３−６を軸にして回転するように曲げられ，中間材２３が図２（ｃ）に示す断面形状に成形されることにより，最終的な矢板製品２４が製造される。なお，図２において断面の位置を示すｘ_１は中間材２３が仕上孔型に初めて接触する位置であり，図１１または図１３におけるｘ_１とは必ずしも同じ値ではない。

次に，図３（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて中間材２３からＵ型矢板製品２４を成形する際の中間材２３の継手対応部位２３−７の変形を詳しく説明する。まず，仕上直前孔型であらかじめ中間材２３をどのように圧延するかということであるが，継手対応部位２３−７の継手底２３−３，爪２３−４及びピッチラインＯで形成される三角形において，継手底２３−３とピッチラインＯのなす角度α及び爪２３−４とピッチラインＯのなす角度βはいずれも９０度より小さくなくてはならない。この条件は，仕上直前孔型で継手底２３−３及び爪２３−４の内外面を圧下できるようにするために必要である。図４は，仕上直前孔型で継手底２３−３及び爪２３−４の内外面を圧下する一例を示す図である。図４に示すように仕上直前孔型を構成する中間圧延機４の二重ロール対４−１，４−２により中間材２３の継手底２３−３及び爪２３−４を上下両方向から圧下できる。

また，図１２に示す従来法では，α＝０であったが，本発明法でピッチラインＯに対する継手底２３−３の角度として同様に規定したαはα≠０である。即ち中間材２３は，直前の中間圧延により継手底２３−３をピッチラインＯに対して平行にならないように傾斜させ，αを９０度未満の角度に設定して継手底２３−３の外縁端部２３−５が上に持ち上がるように形成されている。そして，図２に示す上ロール５−１の水平面Ａで継手底２３−３の外縁端部２３−５に鉛直方向の力（即ちピッチラインＯに垂直な方向の力）を作用させ，図３に示すフランジ２３−２と継手底２３−３の接続部２３−６の周囲に継手底２３−３及び爪２３−４を回転させて，図３（ｃ）のようなＵ型矢板製品２４の継手２４−７を得る。この過程の最終段階においては，爪２３−４は下ロールの略鉛直面Ｂから鉛直上方に曲げ力をほとんど受けないので，角度Ｘはほとんど変化せず，最終的に製造されるＵ型矢板製品２４では，図３（ｃ）に示すように，角度Ｙは角度Ｘと等しい。

ここでは，角度Ｘと角度Ｙが等しい場合を示した。しかし，角度Ｘが角度Ｙと等しくなくても，略等しければよい。例えば製造するＵ型矢板製品２４の継手の形状によって，あるいは仕上直前孔型のロール強度制約などの製造条件によって，角度Ｘを角度Ｙより多少大きく設定せざるを得ない場合がある。図５は,角度Ｘを角度Ｙと近い大きさであるが，角度Ｙよりもわずかに大きく設定している場合の一例を示す図である。

図５では，中間材２３の継手対応部位２３−７の幾何学的形状を，たとえば破線部のように形成する。即ち，角度Ｘを角度Ｙよりも大きくするために，例えば中間材２３の爪２３−４のピッチラインＯに対する内面の傾斜角度β’を図３における同様の傾斜角度βよりも小さく設定する。仕上加工においては，図５の（ａ），（ｂ），（ｃ）の順に変形が進む。この場合，図２に示す上ロール５−１の水平面Ａによって中間材２３の継手底２３−３の外縁端部２３−５が押し下げられることにより，フランジ２３−２と継手底２３−３の接続部２３−６の周囲に継手底２３−３及び爪２３−４が回転される。それに加えて，下ロール５−２の水平面Ｃによって爪２３−４が押し上げられることによって爪２３−４が継手底２３−３の外縁端部２３−５を中心にわずかに回転させられ，角度Ｘが図５（ｃ）に示す角度Ｙになり，Ｕ型矢板製品２４の継手２４−７の形状が最終的に決定する。即ち，中間材２３の継手対応部位２３−７に，上ロール５−１の水平面Ａ及び下ロール５−２の水平面ＣからピッチラインＯにほぼ垂直な方向に力を加えることによりＵ型矢板製品２４の継手２４−７が成形される。このように，中間材２３に対してピッチラインＯにほぼ垂直な方向に力を加えることによって，主として継手底２３−３を本体部位２３−８（即ち，フランジ２３−２）に対して曲げる成形が行われるが，同時に，継手底２３−３と爪２３−４のなす角度の調整が行われてもよい。

なお，上述のように「ピッチラインＯに垂直な方向」ではなく，「ピッチラインＯにほぼ垂直な方向」と「ほぼ」を付けて表現した理由について説明しておく。例えば製造するＵ型矢板製品２４の継手底２４−３や爪２４−４の外面に傾斜がある場合には，当然その傾斜形状に合致するように上ロール５−１の水平面Ａや，下ロール５−２の略鉛直面Ｂ及び水平面Ｃの一部または全体の形状を決める。このような場合においては，中間材２３の継手対応部位２３−７の曲げ成形を行うために加えられる力は，ピッチラインＯに対して垂直な方向の分力だけでなく，ピッチラインＯと平行な分力から成り立っている。具体的に説明すると，図２の例では，下ロール５−２はＵ型矢板製品２４の爪２４−４の外面形状に合わせてわずかに傾斜した略鉛直面Ｂを有しており，仕上加工の際には傾斜した略鉛直面Ｂにより爪２４−４は図５（ｃ）の矢印Ｆで示すような，ピッチラインＯに垂直な方向に対して少し傾いた方向の力を受ける。しかしながら，仕上加工の際にロール対５−１，５−２が中間材２３に加える力は，ほとんどがピッチラインＯに垂直な方向の分力で構成されている。即ち，ピッチラインＯに平行な分力は，ピッチラインＯに垂直な分力に比べ無視できるほど小さい。このような現象を想定して，本明細書中では「ほぼ」という表現を用いた。

本実施の形態では，中間材２３の継手底２３−３の外縁端部２３−５を押圧する上ロール５−１の水平面Ａ，爪２３−４を押圧する下ロール５−２の略鉛直面Ｂ及び水平面Ｃ等に例えばリチウムグリース等の潤滑剤を供給し，潤滑を施した状態で，図３又は図５に示す加工を行っている。これにより，中間材２３からＵ型矢板製品２４を成形する際に，上下ロール対５−１，５−２の各ロール面と中間材２３の摩擦面の摩擦係数を低減することにより，中間材２３の継手対応部位２３−７の曲げを円滑に行うことができる。

以上の実施の形態によれば，中間材２３を圧延及び曲げ成形して例えばＵ型矢板製品２４等の矢板製品を製造する際に，仕上圧延を行う仕上圧延機５の上下ロール対５−１，５−２から中間材２３の継手対応部位２３−７に対して，主としてピッチラインＯにほぼ垂直な方向の力を加えることによって，中間材２３の継手対応部位２３−７の曲げ成形を行うようにしたので，中間材２３をピッチラインＯに平行な方向に逃がさずに，しっかりと固定した状態で曲げ成形を行うことができ，製造される矢板製品２４の継手２４−７に形状不良が発生することを防止することが可能になる。これにより，生産効率をあげることができる。

さらに，仕上圧延機５による中間材２３の継手対応部位２３−7の継手底２３−３をウェブ２３−１に対して平行にならないように立てて形成しておくことにより，中間材２３がロール対５−１，５−２の間に進入した直後からロール対５−１，５−２のロール面に接触し，安定した姿勢にすることができ，製造する矢板製品２４の継手２４−７の形状不良を発生することを防止することが可能にされる。

さらに，中間材２３の継手底２３−３と爪２３−４のなす角度Ｘと，Ｕ型矢板製品２４の継手底２４−３と爪２３−４のなす角度Ｙを実質的に同一に成形しておくことによって，中間材２３の継手対応部位２３−７の曲げ成形を単純化することが可能になる。即ち，仕上圧延機５による中間材２３の継手対応部位２３−７の曲げ成形は，主として継手底２３−３及び爪２３−４をフランジ２３−２と継手底２３−３の接続部２３−６の周囲に回転させて曲げることだけにより行うようにしたことによって，仕上圧延機５で行う曲げ成形の作業を単純化し，不良品の発生を低減することが可能になる。

本発明の第２の実施形態として，Ｕ型矢板製品２４に代えてハット型矢板製品３４を製造してもよい。図６（ａ），（ｂ）は，本発明の第２の実施形態に係る製造方法によって製造されるハット型矢板製品３４及びその中間材３３を各々示す図である。図７（ａ）は，本発明の第２の実施形態に係る製造方法を実施するのに用いられる仕上圧延機５’の仕上孔型を示す断面図である。図７（ｂ）は，本発明の第２の実施形態に係る製造方法を実施するのに用いられる中間圧延機４’の仕上直前孔型を示す断面図である。

図６（ａ）に示すように,ハット型矢板製品３４は，フランジ３４−２と継手底３４−３との間に，ウェブ３４−１に平行な腕４０を備えていることと，この腕４０の各端部にある継手３４−７が互いに鏡面非対称の関係にあるものの点対称の関係にあること以外では，第１の実施形態で説明したＵ型矢板製品２４及びその中間材２３と概ね同様の構成をしている。

中間材３３からハット型矢板製品３４を圧延及び曲げ成形するように，仕上圧延機５’の二重ロール対５’−１，５’−２には，図７（ａ）のような仕上孔型を配置した。また，図示しない素材から中間材３３を中間圧延するように，中間圧延機４’の二重ロール対４’−１，４’−２には，図７（ｂ）に示す仕上直前孔型を配置した。本実施の形態では，中間圧延機４’の図７（ｂ）に示す仕上直前孔型により成形された，図６（ｂ）に示す断面形状を有する中間材３３は，ピッチラインＯに対して継手底３３−３の内面の傾斜角度αは５２度，爪３３−４の内面の傾斜角度βは８４度，継手底３３−３と爪３３−４のなす角度Ｘは４４度である。

中間材３３を，仕上圧延機５’の図７（ａ）に示す仕上孔型による曲げ加工によって，図６（ａ）に示す断面形状を有するハット型矢板製品３４に成形した。なお，中間圧延機３’，４’，仕上圧延機５’は，左右の継手が点対称のハット型矢板製品３４を製造するように，孔型の形状が点対称になっているが，左右では上下が逆転した概ね同様の加工を行うので，以下では，中間材３３の一方の側（図７に向かって右側）の継手対応部位３３−７の加工について説明する。まず，仕上加工においては，中間材３３の継手対応部位３３−７の継手底３３−３の外縁端部３３−５が，仕上圧延機５’の上ロール５’−１の水平面ＤによってピッチラインＯに垂直な下方向に力を受け，継手底３３−３が継手底３３−３の外縁端部３３−５に接続する爪３３−４と共に曲げられる。また，同時に仕上圧延機５’の下ロール５’−２の略水平面ＥによってピッチラインＯに垂直な上方向に力を受け，爪３３−４が継手底３３−３に対してわずかに曲げられる。これにより，図６（ａ）の断面形状を有するハット型矢板製品３４を製造した。本実施の形態では，ハット型矢板製品３４の横幅は９３５ｍｍであり，高さは２４０ｍｍである。また，ハット型矢板製品３４の継手底３４−３の内面は，ピッチラインＯに対して傾斜しておらず（即ち継手底３４−３の内面はピッチラインＯに平行），一方爪３４−４は，継手底３４−３（即ちピッチラインＯ）に対して３６度だけ傾斜している。なお，中間材３３の継手底３３−３の外縁端部３３−５を押圧する上ロール５’−１の水平面Ｄ及び下ロール５’−２の略水平面Ｅにリチウムグリースを供給し，潤滑を施した状態で中間材３３の仕上加工を行った。

以上の第２の実施形態によれば，矢板製品が腕４０を有さないＵ型矢板製品２４である場合だけでなく,腕４０を有するハット型矢板製品３４である場合にも本発明を適用することが可能である。第２の実施形態では，第１の実施形態と同様の効果が得られる。

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。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例又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。

上述した実施形態においては，線対称（鏡面対称）のＵ型矢板製品２４及び非線対称(非鏡面対称)のハット型矢板製品３４を製造する場合について説明したが，非線対称（非鏡面対称）のＵ型矢板製品，線対称（鏡面対称）のハット型矢板製品又はその他のラルゼンや型継手を有する製品を製造するようにしてもよい。

上述した実施形態においては，素材からＵ型矢板製品２４，又はハット型矢板製品３４を製造する際に，該素材を粗圧延して粗形鋼片にする１台の粗圧延機２と，該粗形鋼片を中間圧延して中間材にする２台の中間圧延機３，４と，該中間材を仕上圧延して矢板製品にする１台の仕上圧延機５とを用いる場合について説明したが，その他の配置又は構成で製造を行うようにしてもよい。

本発明は，例えば構造部材として使用されるラルゼン型継手を有する矢板製品の製造方法に適用できるが，その他類似の継手を有する矢板製品に対しても有用である。

１ 加熱炉
２ 粗圧延機（ブレークダウン圧延機）
３，３’，４，４’ 中間圧延機
４−１，４−２，５−１，５−２ ロール
４’−１，４’−２，５’−１，５’−２ ロール
５，５’ 仕上圧延機
１１ 素材
１１ａ〜１４ａ 断面形状
１２ 粗形鋼片
１３ 中間材
１３−１，２３−１，３３−１，３４−１ ウェブ
１３―２，２３−２，３３−２，３４−２ フランジ
１３―３，１４−３，２３−３，２４−３，３３−３，３４−３ 継手底
１３−４，１４−４，２３−４，２４−４，３３−４，３４−４ 爪
１３−５，２３−５，３３−５ 継手底の外縁端部（継手底と爪の接続部）
１３−７，２３−７，３３−７ 継手対応部位
１３−Ｃ フランジの一点（ずれた後）
１３−Ｄ フランジの一点（ずれる前）
１４ 矢板製品
１４−７，２４−７，３４−７ 継手
２１ Ｕ型矢板製品の素材
２１ａ〜２４ａ 断面形状
２２ Ｕ型矢板製品の粗形鋼片
２３ Ｕ型矢板製品の中間材
２３−６ フランジの外縁端部
２３−８ 本体部位
２４ Ｕ型矢板製品
３０ 矢板製品の製造装置
３３ ハット型矢板製品の中間材
３４ ハット型矢板製品
４０ 腕
Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｄ’ ロールの水平面
Ｂ ロールの略鉛直面
Ｅ，Ｅ’ ロールの略水平面
Ｆ 中間材の爪が受ける力
Ｏ ピッチライン
Ｏ_１，Ｏ_２ ロールの中心軸
Ｘ 中間材の継手底と爪のなす角度
Ｙ 矢板製品の継手底と爪のなす角度
α 継手底とピッチラインのなす角度
β，β’ 爪とピッチラインのなす角度
δ 水平方向の隙間

Claims (4)

1. 一連の圧延機が各々備えるロール対に刻設した孔型を用いて圧延及び曲げ成形により素材からラルゼン型継手を有する矢板製品を製造する方法において，
   前記一連の圧延機のうちの粗圧延及び中間圧延を行う圧延機を用いて，前記素材から前記矢板製品の中間材を成形し，
   前記中間材は，本体部位の両端に前記継手対応部位を設けた構成を有し，前記継手対応部位は，前記本体部位の両端に各々設けた継手底と，該継手底の外縁端部に接続する爪とで構成され，前記中間材の継手対応部位の曲げ成形を行う際に，前記継手底を前記本体部位に対して曲げ，
   前記素材から前記矢板製品の中間材を成形する際に，前記中間材の継手対応部位の継手底が前記中間圧延を行う圧延機が備える水平ロール対のピッチラインに対して平行にならないように成形し，
   仕上圧延を行う圧延機を用いて，前記中間材の継手対応部位に対して，主として前記仕上圧延を行う圧延機が備える水平ロール対の継手底当接部位により前記中間材の継手底の外縁端部に力を加えることによって，前記中間材の継手対応部位の曲げ成形を行い，前記ラルゼン型継手を有する矢板製品を成形することを特徴とする，ラルゼン型継手を有する矢板製品の製造方法。
2. 前記素材から前記矢板製品の中間材を成形する際に，前記継手底と前記爪のなす角度が，最終的に製造される前記矢板製品の継手底と爪のなす角度と実質的に同一になるように成形することを特徴とする，請求項１に記載のラルゼン型継手を有する矢板製品の製造方法。
3. 前記継手底を前記中間材の本体部位に対して曲げる際に，前記本体部位と前記継手底との接続部を軸にして前記継手底を回転させて曲げることを特徴とする，請求項１又は２に記載のラルゼン型継手を有する矢板製品の製造方法。
4. 前記仕上圧延を行う圧延機が備える水平ロール対のピッチラインにほぼ垂直な方向の力を加えるロール面，該ロール面に対峙するロール面，のいずれかまたは両方に潤滑剤を供給した状態で，前記中間材の継手対応部位の曲げ成形を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のラルゼン型継手を有する矢板製品の製造方法。
   

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