JP7031788B2 - 鋼矢板の製造方法及び鋼矢板製造用の圧延設備列 - Google Patents
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Description
なお、中間圧延及び仕上圧延では、各孔型での圧延パス数は1パスが基本であり、同一孔型での圧延パス数は、多い場合でも2,3パス程度としている。
このような鋼矢板に対し、最近では、剛性、断面係数を向上させ、合わせて施工性を向上させるために、鋼矢板の大型化が指向されている。
[1]加熱した素材に、複数の孔型を用いて、粗圧延、中間圧延及び仕上圧延をこの順に施し、所定形状のフランジ部を有する鋼矢板を製造する鋼矢板の製造方法であって、前記中間圧延において前記フランジ部の前記中間圧延後の形状が外側に湾曲又は屈曲する第1形状となるように圧延し、前記中間圧延に続く前記仕上圧延では、前記第1形状の前記フランジ部が、直線形状若しくは内側に湾曲又は屈曲した第2形状となるように曲げ成形が施される、鋼矢板の製造方法。
[3]前記ウェブガイドが、圧延方向に直交する断面で、前記中間圧延の最終圧延パス後の素材のウェブの下面幅と等しいか、あるいはそれより狭いウェブガイド上面幅を有し、前記中間圧延の最終圧延パス後の素材のウェブ部とフランジ部との接合部がなす角度に等しいウェブガイド上面とウェブガイド側面とのなす角度を有する、[2]に記載の鋼矢板の製造方法。
[4]前記仕上圧延において、前記曲げ成形を行う圧延パスに続く圧延パスで、爪曲げ成形を行う、[1]ないし[3]のいずれかに記載の鋼矢板の製造方法。
[5]前記仕上圧延において前記曲げ成形を行う圧延パスの出側で、爪曲げの予成形を行い、しかる後に前記爪曲げ成形を行う、[4]に記載の鋼矢板の製造方法。
本実施形態では、素材(鋼素材;例えば矩形スラブ)を、加熱装置3に装入し、所定の温度、例えば1300℃に、加熱する。その後、加熱した素材を、粗圧延機4、中間圧延機5及び仕上圧延機6に、この順に搬送して圧延し、例えば、図1(a)に示す断面形状のハット形鋼矢板1Aを製造する。なお、圧延設備列2では、複数本の素材を順次圧延することで、同一サイズとなる製品(ハット形鋼矢板1A)を連続して製造することができる。
ついで、粗圧延により造形された素材(中間素材)に、中間圧延機5の上下ロールに刻設された孔型で圧延(中間圧延)を施す。なお、図2に示す圧延設備列2では、中間圧延機5として、2台の圧延機(2つのロール組)が配設され、圧延方向に並んだ2つの孔型で、タンデム圧延を行うこともできる。この圧延(中間圧延)では、主に素材の厚み圧下を行うが、フランジ部の引き伸ばし変形を加えることもできる。
孔型深さに対して圧延負荷が大きくなりやすい圧延パスにおいて、フランジ部が外側に湾曲又は屈曲した形状となるように、上下ロール(ロール組)に刻設された孔型を使用して素材を圧延する。このような、孔型深さに対して圧延負荷が大きくなりやすい圧延パスとしては、例えば、粗圧延の一部の圧延パス、中間圧延の全部の圧延パスまたは下流側の一部の圧延パス等が挙げられる。本発明では、中間圧延後に、フランジ部が外側に湾曲又は屈曲する形状となるように、少なくとも中間圧延の全部の圧延パスまたは下流側の一部の圧延パスを、上下ロール(ロール組)にフランジ部が外側に湾曲又は屈曲した形状となるように刻設された孔型を使用することが好ましい。使用する孔型としては、例えば、粗圧延では図6、中間圧延では図7(a)に示すような、フランジ部が外側に湾曲した形状となるように刻設された孔型が好ましい。また、図7(b)に示すようなフランジ部が外側に屈曲した形状となるように刻設した孔型としてもよい。これにより、フランジ部が直線形状の場合より、孔型の高さH(図7ではH3)を小さくすることができ、ロールの有効使用代(有効使用範囲)が大きくなる。
H6≦H5≦H4≦H3 ......(1)
中間圧延に用いる孔型の高さを(1)式を満足するように設定することにより、各孔型で順次、フランジ部の引き伸ばし変形を加えることができ、高さの高い鋼矢板素材として安定的に圧延できるという効果が期待できる。
仕上圧延機6は、上ロール61と下ロール62とに対し、例えば、K2孔型78(図8参照)とK1孔型79(図示せず)の2つの孔型が刻設された圧延ロールを備える。本実施形態の仕上圧延では、第1圧延パスで、K2孔型78を用いて、フランジ部の曲げ戻し成形を行い、フランジ部が直線状を呈する形状に成形する。K2孔型78は、フランジ部が直線状を呈する形状に上下ロールに刻設された孔型とする。なお、K2孔型では、K2孔型のウェブ下面幅(図8のB2)を、K2孔型圧延前のウェブ下面幅(図7のB3)に等しく、また、K2孔型のウェブとフランジとのなす角(図8のθ2)を、K2孔型圧延前のウェブとフランジとのなす角(図7のθ3)に等しくすることが好ましい。これにより、フランジ部の曲げ戻し成形時に、素材が上下方向や左右方向にずれることがなく、フランジ部の曲げ戻し成形を安定して行うことができる。
また、仕上圧延での曲げ成形によって造形されるフランジの形状、つまり、フランジ部が直線形状若しくは内側に湾曲又は屈曲した形状を第2形状とする。
仕上圧延の第1圧延パスでは、上記したように、フランジ部の曲げ戻し成形を行うが、中間圧延で造形された素材が、上下方向や左右方向にずれたりして、先端や後端の非定常長さが変動することなく、安定してフランジ部の曲げ戻し成形を行うことが可能なように、圧延の入側でウェブガイド60を使用して圧延することがより好ましい。
爪を外側から内側に曲げる予成形は、図12に示すような爪曲げローラ8で、竪ローラ82により腕部13の屈曲部を拘束し、水平ローラ83a,83bにより腕部13の水平部の上下を拘束した状態で、竪ローラ81により爪7Aを外側から内側に曲げ加工する。なお、竪ローラ81は、爪7Aの外側に中心軸が位置するように配設されている。
なお、上記実施形態では仕上圧延の第1圧延パスにおいてフランジ部の曲げ戻し成形を行うこととしたが、第1圧延パスを含む複数の圧延パスにより段階的に曲げ戻し成形を行ってもよい。その場合、K2孔型78に加えて、K1孔型79を用いてフランジの曲げ戻し成形を行ってもよいし、K2孔型78とK1孔型79との間に他の孔型を設けて曲げ戻し成形を行ってもよい。
粗圧延では、加熱した素材(鋼素材)を、Box孔型、K8孔型及びK7孔型が刻設された上下ロールを備えた粗圧延機4で圧延し、製品断面形状に近い形状に造形した。次いで、粗圧延により造形された素材に、K5孔型及びK4孔型が刻設された上下ロールを備えた第1の中間圧延機5、並びにK6孔型及びK3孔型が刻設された上下ロールを備えた第2の中間圧延機5を用いて順次、圧延(中間圧延)を施した。具体的には、中間圧延における第1圧延パスは、孔型K5及び孔型K6の順に(K5では圧下せず)、第2圧延パスは、孔型K6及び孔型K5の順に圧延したのち、第3圧延パスとして、孔型K4及び孔型K3の順に圧延した。
H6≦H5≦H4≦H3 ......(1)
なお、使用した孔型の深さHは、製品高さ(基準:1.0)に対する比率で、表1に示す。なお、鋼矢板No.3は、中間圧延のすべての圧延パスで、フランジ部が直線状を呈する孔型を使用した比較例である。
次いで、中間圧延により造形された素材は、仕上圧延を施され、製品形状に造形された。なお、仕上圧延の第1圧延パスでは、K2孔型78を用いて、フランジ部が外側に屈曲した形状から、フランジ部が直線状を呈する第2形状にフランジ部の曲げ戻し成形を行った。
仕上圧延の第1圧延パスを施した後に、K2孔型79を用いて、継手部の爪曲げ成形を行い、ハット形鋼矢板(製品)とした。なお、本発明例はいずれも、第1圧延パスの出側で、爪曲げローラを用いて、爪曲げ成形の予成形を施し、しかるのちに、爪曲げ成形を行った。
得られた結果を表1に併記して示す。
これに対し、比較例である鋼矢板No.3では、K5孔型での圧延で実績圧延荷重が12.54MNとなり、ロールの耐荷重12.45MNを超えたため、これ以上の圧延は危険と判断され、K4孔型以降の圧延は断念した。
このように、本発明によれば、安定してフランジ部の曲げ戻し成形や、さらにその後の爪曲げ成形も安定して行うことができ、高さの高い鋼矢板を容易に製造できる。また、本発明によれば、圧延ロ―ルに刻設される孔型の深さを浅くでき、ロールの抗折力の低下も少なくなる。
1A ハット形鋼矢板、1B U形鋼矢板
2 圧延設備列(鋼矢板製造用の圧延設備列)
3 加熱装置
4 粗圧延機
5 中間圧延機
6 仕上圧延機
8 爪曲げローラ
11 ウェブ部、12 フランジ部、13 腕部、14 継手部
41 上ロール(上粗ロール)、42 下ロール(下粗ロール)
51 上ロール(上中間ロール)、52 下ロール(下中間ロール)
60 ウェブガイド
61 上ロール(上仕上ロール)、62 下ロール(下仕上ロール)
81 竪ローラ、82 竪ローラ、83 水平ローラ
601 ウェブガイド上面、602 ウェブガイド側面
Claims (5)
- 加熱した素材に、複数の孔型を用いて、粗圧延、中間圧延及び仕上圧延をこの順に施し、所定形状のフランジ部を有する鋼矢板を製造する、鋼矢板の製造方法であって、
前記中間圧延において前記フランジ部の前記中間圧延後の形状が外側に湾曲又は屈曲する第1形状となるように圧延し、
前記中間圧延に続く前記仕上圧延では、前記第1形状の前記フランジ部が、直線形状若しくは内側に湾曲又は屈曲した第2形状となるように曲げ成形が施され、
前記仕上圧延において、前記曲げ成形を行う圧延パスに続く圧延パスで、爪曲げ成形を行う、鋼矢板の製造方法。 - 前記仕上圧延において前記曲げ成形を行う圧延パスが、圧延入側でウェブガイドを用いる圧延パスである、請求項1に記載の鋼矢板の製造方法。
- 前記ウェブガイドが、圧延方向に直交する断面で、前記中間圧延の最終圧延パス後の素材ウェブの下面幅と等しいか、あるいはそれより狭いウェブガイド上面幅を有し、前記中間圧延の最終圧延パス後の素材ウェブとフランジとの接合部がなす角度に等しいウェブガイド上面とウェブガイド側面とのなす角度を有する、請求項2に記載の鋼矢板の製造方法。
- 前記仕上圧延において前記曲げ成形を行う圧延パスの出側で、爪曲げの予成形を行い、しかる後に前記爪曲げ成形を行う、請求項1~3のいずれか1項に記載の鋼矢板の製造方法。
- 加熱装置、粗圧延機、中間圧延機及び仕上圧延機をこの順に配設してなる鋼矢板製造用の圧延設備列であって、
前記粗圧延機、前記中間圧延機及び前記仕上圧延機は、夫々、孔型が刻設された上下ロールを備える圧延機であり、
少なくとも前記中間圧延機の一部の孔型は、フランジ部が外側に湾曲又は屈曲する第1形状となるように刻設された孔型であり、
前記仕上圧延機の一部の孔型が、前記第1形状のフランジ部を直線形状、若しくは、内側に湾曲又は屈曲した第2形状に曲げ成形するように刻設された孔型であり、
前記仕上圧延機において、前記曲げ成形を行う圧延パスに続く圧延パスで、爪曲げ成形を行う、鋼矢板製造用の圧延設備列。
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