JP6493636B2 - フランジを有する鋼矢板の製造方法及び製造設備 - Google Patents
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Description
本願は、2017年4月3日に日本国に出願された特願2017−073578号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
なお、本明細書では、被圧延材Aに関し、圧延方向を被圧延材の「長手方向」と称し、当該長手方向に直交し且つ圧延ロール軸に平行な方向を被圧延材の「幅方向」と称し、長手方向及び幅方向の両方に直交する方向を被圧延材の「高さ方向」と称し説明する。また、被圧延材の「厚み圧下」とは、被圧延材の板厚方向に対する板厚圧下を示すものである。
同一の孔型により1パスの圧延を行う場合、直前の孔型の形状との関係によりフランジ延伸やウェブ延伸を考慮した形状の孔型を設計することで、フランジ波を抑制することができる。しかし、同一の孔型により2パス以上の圧延を行う場合、第2パス以降の圧延ではウェブ対応部とフランジ対応部及び腕対応部の各延伸が当該孔型の形状により規定されるため、従来のように孔型の形状を設計しても、リバース圧延途中におけるフランジ波の発生を抑制することはできないことが判明した。例えば、これら孔型59、69でリバース圧延が行われる場合、フランジ対応部5、6では、圧延のたびにこれらフランジ対応部5、6の中央部(中立線近傍)に肉が集まり、フランジ厚みの復元といった現象が発生しやすいことが検討の結果明らかとなった。厚みの復元が発生すると、次パスでのフランジ延伸が増大してしまい、更にフランジ波が生じやすくなり好ましくない。
なお、図7(a)に示すように、被圧延材Aのフランジ対応部5に対向する部分101についても、同様にフランジ対向部分101a、101b、101cから構成されている。
また、フランジ対向部分100bは、高さ方向において中立線Oを跨ぐような位置に構成され、そのフランジ対向部分100bよりもウェブに近い側にフランジ対向部分100aが位置し、腕(継手)に近い側にフランジ対向部分100cが位置している。即ち、フランジ対向部分100bは中立線Oを跨ぐように位置し、その両側にフランジ対向部分100a、100cが位置する構成となっている。
λf1=tf’1/tf1=(tf1+Δg・cosθf1)/tf1 ・・・(1)
λf2=tf’2/tf2=(tf2+Δg・cosθf2)/tf2 ・・・(2)
λf3=tf’3/tf3=(tf3+Δg・cosθf3)/tf3 ・・・(3)
なお、tf’1、tf’2、tf’3とは、孔型69’においてフランジ対向部分100b、100a、100cのそれぞれに対応するフランジ対応部6の圧延前の厚みに対応するロール隙である。また、tf1、tf2、tf3とは、孔型69’においてフランジ対向部分100b、100a、100cのそれぞれで圧延されたフランジ対応部6の厚みに対応するロール隙である。
即ち、tf1、tf2、tf3の関係に基づきθf1をθf2ならびにθf3よりも大きい角度とすることで、この孔型69’での圧延においては、以下の式(4)、(5)が満たされる。
λf1<λf2 ・・・(4)
λf1<λf3 ・・・(5)
ここで、上記式(1)〜(3)は圧延1パスあたりの延伸を示したものであるが、複数パスで行われるリバース圧延での延伸を総計した場合についても、式(1)〜(3)と同様の関係性が成立する。従って、孔型69’において、θf1をθf2ならびにθf3よりも大きい角度とすることで、1パスあたりの延伸の場合だけでなく、リバース圧延時の複数パスでの延伸を総計した場合についても、上記式(4)、(5)は満たされる。
λf1≦λw ・・・(6)
なお、より詳細な条件としては、1パスあたりのλf1/λwを0.967≦λf1/λw≦1.000の範囲内とすることが望ましい。この数値の根拠については後述する実施例にて説明する。
フランジの延伸はウェブの延伸の影響を強く受けるため、本発明の技術でも中立線O近傍のフランジ対応部の延伸をウェブの延伸との関係で表現した。ハット形鋼矢板の場合、腕対応部8、9の延伸とウェブ対応部5、6の延伸とは実質的に等しいと考えられ、U形鋼矢板は腕対応部がないため、中立線O近傍のフランジ対応部の延伸を実質的にウェブ延伸との関係で表すことができる。リバース圧延中の1パスのウェブの延伸λwは以下の式(7)で表される。
λw=tw’/tw=(tw+Δg・cosθw)/tw ・・・(7)
ここで、tw’とは、孔型69’でのウェブ対応部3の圧延前の厚みに対応するロール隙である。また、twは、孔型69’で圧延されたウェブ対応部3の厚みに対応するロール隙である。また、θwはウェブ対応部3に対応するロール隙の水平線に対する傾斜角度である。
図8は、本発明の変形例に係る概略説明図であり、フランジ対応部6に対向する箇所近傍の一例を示す概略拡大図である。図8に示すように、本変形例ではフランジ対向部分100a、100cは曲線形状で構成されている。他の実施の形態を含め、リバース圧延を行う工程は、第2フランジ部を少なくとも一つ含むフランジ部(ウェブ側フランジ部とも称す)に接続されるウェブ対応部3と、第3フランジ部を少なくとも一つ含むフランジ部(腕側フランジ部とも称す)に接続される腕対応部9を形成する工程を含むことが好ましい。この場合、本発明に係る孔型は、ウェブ対応部3を形成するためのウェブ対向部分100dと、腕対応部9を形成するための腕対向部分100eとを備えることが好ましい。ここで、孔型は、フランジ対向部分100a(第2フランジ対向部分)を少なくとも一つ含むウェブ側フランジ対向部分群と、フランジ対向部分100c(第3フランジ対向部分)を少なくとも一つ含む腕側フランジ対向部分群とを備えることが好ましい。ここで、ウェブ側フランジ対向部分群とウェブ対向部分100dとの境界をPa、腕側フランジ対向部分群と腕対向部分100eとの境界をPcとする。
図8に示す一例では、腕側の境界部Pc(腕対応部9に対向する腕対向部分100eとフランジ対向部分100cとの境界)とウェブ側の境界部Pa(孔型65において、ウェブ対応部3に対向するウェブ対向部分100dとフランジ対向部分100aとの境界)を結ぶ直線Qに対し、フランジ対向部分100aはフランジ外側方向に凸形状となるような曲線形状であり、フランジ対向部分100cはフランジ内側方向に凸形状となるような曲線形状である。また、本変形例では急傾斜部100bは直線形状として図示したが、当該急傾斜部100bを曲線形状としても良い。
本発明の実施例1として、図7を参照して上記説明した改良孔型69’に相当する孔型を中間圧延孔型(上記実施の形態における第2の孔型及び第3の孔型)に適用し、以下の表1に示す条件1〜5で被圧延材の圧延造形を実施した。
条件1〜5に示す孔型の中立線を第1フランジ部が跨ぐように、孔型のフランジ対向部分を3つの部分に屈曲させた構成とした。ここでは、各フランジ対向部分の角度と長さをそれぞれ調整した。また、圧延造形した後の被圧延材のフランジ対応部は、その後段の孔型(上記実施の形態における第4の孔型及び第5の孔型)で平坦化することとした。
また、条件7(比較例)では、製品のフランジ厚を1.2mm厚くして、式(6)を満たすようにλf1/λwの値が0.995の条件で圧延を行ったが、条件6と同様に孔型に急傾斜部を形成させずに圧延造形を行ったため、フランジ波の発生が確認された。
即ち、条件6、7の比較例では、孔型に急傾斜部を形成させず、フランジ部の傾斜角度がどの位置でも一定であるような条件下で圧延造形を行ったため、フランジ部の位置(部位)によって延伸が異なり、フランジ波が発生していた。
以上のことから、孔型のフランジ対向部分を3つの部分に屈曲させることでフランジ波の抑制を抑え、フランジ厚が薄いサイズの製造が可能となることがわかる。
3…ウェブ対応部
5、6…フランジ対応部
8、9…腕対応部
10、11…継手対応部
14、15…爪部
17…粗圧延機
18…第1中間圧延機
19…第2中間圧延機
30…仕上圧延機
45…(第1の孔型の)上孔型ロール
48…(第1の孔型の)下孔型ロール
49…第1の孔型
55…(第2の孔型の)上孔型ロール
58…(第2の孔型の)下孔型ロール
59…第2の孔型
65…(第3の孔型の)上孔型ロール
68…(第3の孔型の)下孔型ロール
69…第3の孔型
69’…改良された第3の孔型
75…(第4の孔型の)上孔型ロール
78…(第4の孔型の)下孔型ロール
79…第4の孔型
85…(第5の孔型の)上孔型ロール
88…(第5の孔型の)下孔型ロール
89…第5の孔型
100…対向部分
100a〜100c…フランジ対向部分
101a〜101c…フランジ対向部分
A(A1〜A5)…被圧延材
L…圧延ライン
O…中立線
Claims (16)
- 孔型ロール圧延によって被圧延材からフランジを有する鋼矢板を形成する製造方法であって、
同一の孔型により前記被圧延材に対してリバース圧延を行う工程を具備し、
前記リバース圧延を行う工程は、中立線を跨ぐ第1フランジ部と、当該第1フランジ部の両側に配置される第2及び第3フランジ部を形成する工程を含み、
前記孔型は、前記第1フランジ部を形成するための第1フランジ対向部分と、前記第2フランジ部を形成するための第2フランジ対向部分と、前記第3フランジ部を形成するための第3フランジ対向部分と、を備え、
水平面に対する、前記第1フランジ対向部分の傾斜角度は、前記第2及び第3フランジ対向部分の傾斜角度よりも大きいことを特徴とする、フランジを有する鋼矢板の製造方法。 - 前記リバース圧延を行う工程は、ウェブ対応部と、腕対応部を形成する工程を含み、
前記孔型は、前記ウェブ対応部を形成するためのウェブ対向部分と、前記腕対応部を形成するための腕対向部分と、を備え、
前記孔型は、前記第2フランジ対向部分を少なくとも一つ含むウェブ側フランジ対向部分群と、前記第3フランジ対向部分を少なくとも一つ含む腕側フランジ対向部分群と、を備え、
前記ウェブ側フランジ対向部分群と前記ウェブ対向部分との境界部と、前記腕側フランジ対向部分群と前記腕対向部分との境界部と、を結ぶ直線に対し、
前記第2フランジ対向部分は、フランジ外側方向に凸形状であり、
前記第3フランジ対向部分は、フランジ内側方向に凸形状であることを特徴とする、請求項1に記載のフランジを有する鋼矢板の製造方法。 - 前記孔型においては、前記第1フランジ部におけるフランジ延伸λf1が、前記第2フランジ部及び第3フランジ部におけるフランジ延伸λf2、λf3よりも小さい圧延が行われることを特徴とする、請求項1又は2に記載のフランジを有する鋼矢板の製造方法。
- 前記第1フランジ部、第2フランジ部、及び、第3フランジ部を形成する工程は、中間圧延工程であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフランジを有する鋼矢板の製造方法。
- 前記孔型は、幅方向の両端部が開放された孔型形状を有することを特徴とする、請求項4に記載のフランジを有する鋼矢板の製造方法。
- 前記第1フランジ部、第2フランジ部、及び、第3フランジ部を形成する工程により被圧延材に形成された屈曲形状のフランジ対応部は、当該工程の後段孔型での圧延により所望の平坦形状に圧延造形されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のフランジを有する鋼矢板の製造方法。
- 前記孔型においては、前記第1フランジ部におけるフランジ延伸λf1が、ウェブ延伸λw以下となるように圧延が行われることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載のフランジを有する鋼矢板の製造方法。
- 前記鋼矢板がハット形鋼矢板であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載のフランジを有する鋼矢板の製造方法。
- 孔型ロール圧延によって被圧延材からフランジを有する鋼矢板を形成する製造設備であって、
同一の孔型により前記被圧延材に対してリバース圧延を行う圧延機を具備し、
前記リバース圧延を行う圧延機は、中立線を跨ぐ第1フランジ部と、当該第1フランジ部の両側に配置される第2及び第3フランジ部を形成する孔型を含み、
当該孔型は、前記第1フランジ部を形成するための第1フランジ対向部分と、前記第2フランジ部を形成するための第2フランジ対向部分と、前記第3フランジ部を形成するための第3フランジ対向部分と、を備え、
水平面に対する、前記第1フランジ対向部分の傾斜角度は、前記第2及び第3フランジ対向部分の傾斜角度よりも大きいことを特徴とする、フランジを有する鋼矢板の製造設備。 - 前記リバース圧延を行う圧延機は、ウェブ対応部と、腕対応部を形成する孔型を含み、
前記孔型は、前記ウェブ対応部を形成するためのウェブ対向部分と、前記腕対応部を形成するための腕対向部分と、を備え、
前記孔型は、前記第2フランジ対向部分を少なくとも一つ含むウェブ側フランジ対向部分群と、前記第3フランジ対向部分を少なくとも一つ含む腕側フランジ対向部分群と、を備え、
前記ウェブ側フランジ対向部分群と前記ウェブ対向部分との境界部と、前記腕側フランジ対向部分群と前記腕対向部分との境界部と、を結ぶ直線に対し、
前記第2フランジ対向部分は、フランジ外側方向に凸形状であり、
前記第3フランジ対向部分は、フランジ内側方向に凸形状であることを特徴とする、請求項9に記載のフランジを有する鋼矢板の製造設備。 - 前記孔型においては、前記第1フランジ部におけるフランジ延伸λf1が、前記第2フランジ部及び第3フランジ部におけるフランジ延伸λf2、λf3よりも小さいことを特徴とする、請求項9又は10に記載のフランジを有する鋼矢板の製造設備。
- 前記孔型は、中間圧延機に設けられる孔型であることを特徴とする、請求項9〜11のいずれか一項に記載のフランジを有する鋼矢板の製造設備。
- 前記孔型は、幅方向の両端部が開放された孔型形状を有することを特徴とする、請求項12に記載のフランジを有する鋼矢板の製造設備。
- 前記第1フランジ部、第2フランジ部、及び、第3フランジ部を形成する孔型での圧延により被圧延材に形成された屈曲形状のフランジ対応部を所望の平坦形状に圧延造形する後段孔型を備えることを特徴とする、請求項9〜13のいずれか一項に記載のフランジを有する鋼矢板の製造設備。
- 前記孔型においては、前記第1フランジ部におけるフランジ延伸λf1が、ウェブ延伸λw以下であることを特徴とする、請求項9〜14のいずれか一項に記載のフランジを有する鋼矢板の製造設備。
- 前記鋼矢板がハット形鋼矢板であることを特徴とする、請求項9〜15のいずれか一項に記載のフランジを有する鋼矢板の製造設備。
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