JP6682122B1 - 連続ねじを持つ棒鋼の製造方法 - Google Patents
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他方、異形棒鋼、通称鉄筋の表面にはコンクリートとの密着性を良くするため節とリブが形成されているが、上記熱延ねじ節が鉄筋にも応用され、作業性の向上等が得られて現在着実に需要が成長している。
ねじ節は断面がオーバル(又はフラット)の被圧延材がラウンドカリバーに彫り込まれたねじ溝を持つ2本のロールから成る最終仕上げ圧延機によって圧下され、上下面に形成される。側面は円柱状であって1周の約半分はねじ山が無い。本来連続ねじが望ましいが圧延による成形ではやむ終えない。
熱延ねじ節では大ピッチ(メートルねじの約10倍)の台形ねじ節が採用される。熱延であるから寸法精度の許容度が多少大きく、且つねじ山に鋭角部や挟撃部を持たず粗ねじの感触になる。これは三つの長所を生む。一つは圧延・成形が容易になる。第2にメートルねじのような突起が無いので圧延後の冷却に際して局所急冷が生じない。そして第3には高強度材の切り欠き靱性に対して鈍感になる。
大ピッチ台形ねじを持つ熱延ねじ節棒鋼が連続ねじを持つ棒鋼に発展することが期待される。
特許文献1にはねじ節棒鋼において、台形ねじの形状改良による製品の軽量化方法が開示されている。しかし全く採用されていない。なぜなら現行形状は各社共通の寸法として市場に定着しているのでよほどの理由や効果が無い限り煩わしく感じられる。連続ねじと当該方法即ちねじ部軽量化との組み合わせは悪くない。本体の棒と部品の同時変更は心理的な抵抗が軽減される。
特許文献3にはねじ節棒鋼をボルトに展開し、同様にねじ山欠落部を利用してねじ部にグラウト(セメント乳液)を浸透させ防蝕を図ることが開示されている。
特許文献4には全長連続ねじを持つステンレス鋼棒鋼が開示されている。その製造方法は熱延丸棒を素材として、冷間又は温間でローラーねじ転造加工を施すものである。
問題は2次加工を加えるので当然コスト高であり、転造であるから低生産能率である。
特殊品の小ロット生産には不都合は無い。
第2に、上下ロールの同期は当然であるが、第1パスと第2パスとの同期も不可欠であり、高度の制御を要する。同期には節の位置とピッチの両方が正確に一致しなければならない。該文献にはその困難性の一部が開示されている。
互いに同期する上下ロールにそれぞれ棒径と同一半径の半円孔型と該半円孔型内に所定形状のねじ溝を設け、両ロールの外周面間の隙間をゼロとし、圧延の上流側又は下流側又は両側においてピンチロールによって駆動又は制動して被圧延材に軸方向の圧縮力を作用させることを特徴とする連続ねじを持つ棒鋼の圧延方法である。
『ねじ山裾幅』、『ねじ底幅』は図5においてa,bで示す。
圧延機4の上下ロールは互いにねじ溝が連続するよう正確に同期するメカニズムを付設している。
上下ロールの外周は互いに接した状態であり、いわゆるロール隙が無く、圧下によってロール隙に塑性流れが噛み出すことが無い。塑性流れは孔型に追随して延伸しつつ一部は溝に向かってのし上がる。ある程度の圧下率や減面率があると圧下面には容易にねじ山が形成されるが圧下側面では盛り上がりが弱い。
本願発明においては圧縮力による拡幅は圧下側面におけるねじ山形成を補助する。
圧延機4と下流側ピンチロール8間には任意方向の挫屈を摺動拘束する管状の挫屈拘束ガイド7を設ける。
図2は下流側ピンチロール8の構造を示す。鋼製ローラー23の外周にゴム製のタイヤ24(空気は不要)がはめ込まれる。約1000℃の棒鋼21と接触したタイヤ24は燃焼するようだが挟み込み近傍において該タイヤ表面に水ジェット・ノズル22により水を吹き付けることにより防止される。赤熱棒鋼とタイヤとの接触時間は一瞬であるから水冷は有効である。本手段はねじ山を痛めず意外に耐久性がよい。タイヤ24は着脱容易としておく。
2本の回転軸25間には圧下力を作用させるメカニズムを設ける(図示せず)。
タイヤ材料としてはゴムを挙げたがプラスチックでも木材でも良い。
最適オーバル形状を解明するには、実機において各種寸法の鉛製オーバル試験片を低速で圧延試験して求める。側面にある程度の盛り上がりを確認することができれば後は圧縮力で補助すればよい。
ねじ節棒鋼における大ピッチ台形ねじの形状を調査・検討すると、図5に示すように、棒軸方向のねじ山裾幅aとねじ底幅bの比β(=b/a;ねじ底幅比)は約1.1である。
引用文献1には該比を大きくすることによってねじ節部の質量を軽減することが提起されている。本願発明においては当該方法を採用して質量問題を解決する。
ねじ底幅比β=b/a=1.4〜3.0
流れ込み圧力は圧下面では大きいが圧下側面では弱い。溝幅が小さくなることは有利だが、角張った台形ねじの隅々まで充満するには不足することもある。台形形状は自然に流れ込み易くなるようねじ山の頂部に丸みを持たせる。
圧縮力を作用させる区間は、被圧延材の前端後端部では逆に圧縮力が作用しない区間でもある。当該部では側面のねじ山高さが不足する。該区間を短くすることは歩留まりと挫屈防止に望ましい。
引用文献1に開示されたねじ形状を採用する。ねじの連続化によりねじ部質量は、PC鋼棒ではねじ節質量の2倍、鉄筋ではねじ節質量の1.8倍に増加するが、表から新形状により該質量は従来のねじ節とほぼ同等であることが解る。
Claims (3)
- 異形棒鋼の熱間圧延の最終パスにおいて、互いに同期する上下ロールにそれぞれ棒径と同一半径の半円孔型と該半円孔型内に所定形状のねじ溝を設け、両ロールの外周面間の隙間をゼロとし、圧延の上流側又は下流側又は両側においてピンチロールによって駆動又は制動して被圧延材に軸方向の圧縮力を作用させて連続ねじを形成することを特徴とする連続ねじを持つ棒鋼の圧延方法。
- ねじ形状において棒軸方向のねじ山裾幅に対するねじ底幅の比が1.4以上3.0以下であり、ねじ山の頂部が丸みを持った台形ねじ状であることを特徴とする請求項1に記載した連続ねじを持つ棒鋼の圧延方法。
- 下流側ピンチロールの外周にはゴム又はプラスチック又は木材のどれか一つの軟質材のタイヤを嵌め込み、該タイヤは常時水ジェットにより水冷されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した連続ねじを持つ棒鋼の圧延方法。
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