JP7248891B2

JP7248891B2 - 表面処理金属部材の製造方法

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Publication number: JP7248891B2
Application number: JP2019067593A
Authority: JP
Inventors: 剛之吉田; 教昌三浦
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2023-03-30
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Description

本発明は、表面がめっき金属で被覆された表面処理金属板を素材として成形された部材の製造方法およびその部材に関する。

近年、Ｌ型の軽山形鋼，Ｃ型の軽溝形鋼や溶接軽量Ｈ形鋼は、住宅用構造部材や太陽光発電の架台に代表されるように、厳しい屋外腐食環境での使用検討が進んでいる。このような環境で形鋼を使用するに際しては、非めっき鋼材を用いて成形された形鋼を溶融めっき処理して耐食性を確保する方法がある。しかしながら、めっき時の熱による形状変化や外注加工コストの問題があり、例えば下記特許文献に開示されているような、めっき鋼帯を成形した形鋼が用いられる。

特開２００３－２７５８１４号公報

金属板の表面がめっき金属により被覆された表面処理金属板を素材としてＬ型の軽山形鋼やＣ型の軽溝形鋼といった部材に成形した場合、部材の平面部や加工部は表面にめっき金属が存在するため良好な耐食性を有するが、部材の端面にはめっき金属が存在しない。

また、溶接軽量Ｈ形鋼においても、幅の広い鋼帯から切断されたフランジ材の端面はめっき金属により被覆されていないため、腐食による錆の発生を招き、見栄えの悪さや寿命の短縮等、製品の品質上に大きな問題となる。そのため、用途環境に適した防食処理を施すことが必要であり、例えば、上記の特許文献１で開示されているような、フランジ材の端面にめっき塗料の吹き付け塗装が行われることがある。

しかしながら、上記特許文献１で開示されている吹き付け塗装は、めっき金属を塗布する設備の新設もしくは増設が必要となるだけでなく、塗布後においては乾燥する設備が必要となる。また、形鋼に成形する前に吹き付け塗装をすると、成形時の金型やロールと端面が接触するなどして塗装が剥れ、さらには剥れた塗装が設備や形鋼の端面以外の箇所に付着するなどの問題がある。

従って、本発明は、表面がめっき金属で被覆された表面処理金属板の端面にめっき金属を回り込ませる切断方法を採用することにより、切断端面に吹き付け塗装等の防錆処理を行わなくても、表面処理金属部材の端面に腐食による錆が発生しない表面処理金属部材の製造方法および表面処理金属部材を提供する。

本発明の表面処理金属部材の製造方法は、表面処理金属板を一対の円盤状の回転刃の間に通してせん断力により切断する第１工程と、前記第１工程で切断した前記表面処理金属板における少なくとも切断部分を板厚方向に挟み込む第２工程と、を備え、前記回転刃は、前記表面処理金属板の切断面側の一面の外周近傍に、所定の勾配を有する勾配面を備えている表面処理金属部材の製造方法に関する。

また、本発明の表面処理金属部材は、表面及び裏面がめっき金属で被覆された表面処理金属板を素材とする表面処理金属部材であって、表面処理金属板の端面において、前記表面処理鋼板の板厚方向について、前記外周面同士の距離が、前記表面処理鋼板の板厚の７０％以上にわたってめっき金属が回り込んでいる表面処理金属部材に関する。

本発明の表面処理金属部材の製造方法によれば、表面がめっき金属で被覆された表面処理金属板の端面にめっき金属を回り込ませる切断方法を採用し、その表面処理金属板に加工を加えて表面処理金属部材を製造することにより、表面処理金属部材の端面に腐食による錆が発生しない表面処理金属部材の製造方法およびその表面処理金属部材の提供が可能となる。
具体的には、表面にめっき金属が被覆された表面処理鋼板を素材とし、この素材から本発明の製造方法によりＬ型の軽山形鋼，Ｃ型の軽溝形鋼や溶接軽量Ｈ形鋼といった形鋼を製造することによって、形鋼の端面には、その板厚の７０％以上にわたってめっき金属が回り込んだ形鋼が得られ、その形鋼は端面に吹き付け塗装等の工程を行わなくても、腐食による赤錆が発生しない形鋼となる。

本発明の表面処理金属部材の製造方法の第１工程において、表面処理鋼板の切断前の状態を説明するための図である。本発明の表面処理金属部材の製造方法の第１工程において、表面処理鋼板の切断途中の状態を説明するための図である。本発明の表面処理金属部材の製造方法の第１工程において、表面処理鋼板の切断後の状態を説明するための図である。本発明の表面処理金属部材の製造方法の第１工程で用いられる回転刃の形状を説明するための模式断面図である。回転刃の外周近傍に設けられた勾配を説明するための部分拡大図である。本発明の表面処理金属部材の製造方法の第１工程における一対の回転刃の他の配置例を示す。（Ａ）は本発明の表面処理金属部材の製造方法の第１工程により切断された表面処理鋼板の端面の模式図であり、（Ｂ）は比較例の切断方法で切断された表面処理鋼板の端面の模式図である。本発明の表面処理金属部材の製造方法の第２工程の一例を示す模式図である。本発明の表面処理金属部材の製造方法の第２工程の他の例を示す模式図である。（Ａ）は形鋼としての軽溝形鋼の模式図であり、（Ｂ）は形鋼としての溶接軽量Ｈ形鋼の模式図である。（Ａ）～（Ｃ）は、本発明の適用が可能な各種の溶接形鋼の断面形状を示す模式図である。

以下に、本発明の表面処理金属部材の製造方法について好ましい実施形態について図面を参照しながら説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
また、以下においては、表面処理金属板の一例として表面にめっき金属が被覆された表面処理鋼板を取り上げ、また表面処理金属部材の一例として形鋼を取り上げて説明する。

まず、本発明の対象となる表面処理鋼板について説明する。表面処理鋼板の一例としては、素地鋼板の表面にアルミニウムとマグネシウムを含有した亜鉛合金をめっき金属として被覆したＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき鋼板を挙げることができる。

Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき鋼板を一般的な方法でせん断加工により切断した場合、めっき金属が端面の一部に回り込んで被覆される。この被覆されためっき金属から、亜鉛、アルミニウム及びマグネシウムが溶出して、めっき金属が被覆されない部分に保護皮膜が形成される。このように、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき鋼板は、他の亜鉛系めっき鋼板に比べて、耐食性に優れるという特長がある。
このＺｎ‐Ａｌ‐Ｍｇ系めっき鋼板の素地鋼板は、特に限定されず、例えば低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼及び合金鋼等を素地鋼板として使用することが可能である。また、Ｚｎ‐Ａｌ‐Ｍｇ系めっき鋼板をプレス成形して使用する場合には、低炭素Ｔｉ添加鋼、低炭素Ｎｂ添加鋼等の絞り加工性に優れる素地鋼板を用いることが好ましい。
本発明の対象となる表面処理金属板は、素地が鋼板でありめっき金属にＺｎを含む場合にはＺｎの鋼板に対する犠牲防食作用が働き、めっき金属により表面処理鋼板の切断端面に対して防錆性や耐食性が発揮される。

本発明の被加工対象となる表面処理鋼板は、先に挙げたＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき鋼板以外にも、表面にめっき金属を被覆した鋼板であれば、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、アルミニウムを５質量％含有する亜鉛合金による溶融５％Ａｌ－Ｚｎめっき鋼板、溶融５５％Ａｌ－Ｚｎめっき鋼板、溶融アルミニウムめっき鋼板を用いることができる。また、電気銅めっき鋼板を用いてもよい。

次に、本発明の表面処理金属部材の製造方法について説明する。本発明の製造方法は、表面処理金属板を一対の円盤状の回転刃の間に通してせん断力により切断する第１工程と、第１工程で切断した表面処理金属板における少なくとも切断部分を板厚方向に挟み込む第２工程と、を備える。
まず、第１工程について、図１～図３を参照して説明する。ここでは、説明を簡単にするため、一対の回転刃について説明するが、実際には、１つの回転軸に複数対の回転刃が配置されて行われる。

図１～図３（ａ）は、一対の回転刃１により表面処理鋼板１００（以下、鋼板１００とも記載する）が連続的に切断される様子を回転軸２方向から見た図である。
図１（ａ）のＸ－Ｘの位置における鋼板１００は、回転刃１で押圧されていない切断前の状態である。Ｘ－Ｘ断面を図１（ｂ）に示す。

鋼板１００が図２（ａ）に示すＹ－Ｙの位置まで進むと、鋼板１００が回転刃１で表面及び裏面から押圧されて、切断が開始された状態となる。Ｙ－Ｙ断面を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）に示すように、鋼板１００は、上方に配置された回転刃１により下方に押圧され、下方に配置された回転刃１により上方に押圧される。これにより鋼板１００にせん断応力が加えられ、鋼板１００は曲げられた状態となる。

図３（ａ）に示すＺ－Ｚの位置は、鋼板１００の板厚方向について、一対の回転刃１同士の間隔が最も小さくなる位置である。Ｚ－Ｚ断面を図３（ｂ）に示す。鋼板１００がＺ－Ｚの位置に進むまでに、鋼板１００には更にせん断応力が加えられてクラックが生じ、図３（ｂ）に示すように、クラックが進展して切断された状態となる。

次に、第１工程で用いられる回転刃１の好ましい形状及び配置について、図４～図６を参照して詳細に説明する。図４は、回転軸２を含む断面で切った場合の、一対の回転刃１の模式断面図を示す。図５は、図４で示した回転刃１の先端部を拡大した図である。図６は、その他の１対の回転刃１の配置例を示す。

回転刃１は、図４に示すように、円盤形状に構成され、回転軸２方向について互いに対向する側の面、即ち、鋼板１００が切断される側の一面の外周近傍に、所定の勾配の勾配面１０を有する。

回転刃１の先端部は、前述の切断面側に、勾配面１０と回転刃１の外周面２０とで構成される角部３０を備えている。

回転刃１が有する勾配面１０の勾配は、図５に示すように、回転刃１の勾配面１０が形成されていない面と勾配面１０とのなす角度をθとし、回転刃１の勾配面１０が形成されていない部分の板厚をａ、先端部の板厚をｂ、勾配面１０が設けられた径方向の長さをｌとすると、勾配（％）＝ｔａｎθ×１００＝（ａ－ｂ）／ｌ×１００で表すことができる。

本実施形態では、めっき金属の回り込みを促進するため、所定の勾配を有する勾配面１０を設けた回転刃で表面処理鋼板を切断することで、表面のめっき金属が端面の３分の２以上の領域まで覆われた端面が得られる。
勾配の角度θは、３度以上２０度以下の場合、即ち、勾配が５％以上３６％以下の場合に、めっき金属の回り込み量の増加が得られる。角度θが２０度を超えてもめっき金属の回り込み量の増加が得られるが、切断された鋼板１００の表裏で幅の寸法差が大きくなる。また、角度θが大きくなると、切断に要する設備の負荷が大きくなるだけでなく、回転刃と接触する箇所が板厚方向に潰されながら切断されるため、切断箇所が長手方向に大きく伸びる。その結果、ねじれや反りが発生してしまう。また、角度θが３度未満の場合、めっき金属の回り込み量が少ないだけでなく、回り込んだめっきの厚みも薄くなる。よって、めっき金属の回り込み量を増加させ、かつ鋼板１００の端面の形状が良好であるためには、角度θが３度以上２０度以下（勾配が５％以上３６％以下）である場合が好ましく、さらに、切断された鋼板１００の表裏で幅の寸法差を小さくするためには角度θが５度以上１０度以下（勾配が９％以上１８％以下）である場合がより好ましい。

回転刃１の配置例について、図４、図６を参照して説明する。回転刃１による鋼板１００の切断加工は、板厚方向に押込まれた回転刃１の先端部から発生するクラックによって行われる。以下に、好ましいクラックが発生するための条件として、一対の回転刃１間の距離（クリアランスＣ）や、回転刃１の押込み量が適切となるようなギャップＧについて説明する。

一対の回転刃１は、回転軸２方向について所定のクリアランスＣを空けて配置され、また、鋼板１００の板厚方向について、所定のギャップＧを空けて配置される（図４参照）。

クリアランスＣは、回転軸２方向について、一対の回転刃１の角部３０同士の距離を表す。クリアランスＣは、鋼板１００の板厚の２０％を超えると鋼板が切断できずに異形断面になってしまう。また、クリアランスＣが板厚の－１０％よりも狭い場合においても、同様である。ここで、クリアランスＣの値が負になる場合とは、図６（ａ）に示すように、ギャップＧが０となった場合に、回転刃１の外周面２０同士が当接するような配置である。本発明の切断方法では、クリアランスＣの値が負になるような場合であっても、切断加工が可能である。しかしながら、例えば、回転刃１を用いて帯状の鋼板１００を連続して切断するためには、クラックが連続的に発生し、鋼板１００の表面側と裏面側に接触した回転刃１の角部３０近傍から発生するクラックが繋がる必要がある。このような観点から、クリアランスＣの値は、鋼板１００の板厚の０％以上１０％以下とすることが望ましい。さらに、クリアランスＣは狭い方が切断された鋼板の端面へのめっき金属１１０のめっき回り込み量の増加が得られることから、クリアランスＣの値は、鋼板１００の板厚の０％以上５％以下とすることが望ましい。

ギャップＧは、鋼板１００の板厚方向について、一対の回転刃１の外周面２０同士の距離を表す。このギャップＧは、鋼板１００の板厚の５０％未満とすることが望ましい。板厚の５０％以上の大きさでは、クリアランスＣが大きい場合と同様に、回転刃１の角部３０からクラックが発生せず異形断面となり、切断不可となる可能性があるためである。また、勾配の角度θとクリアランスＣの値によっては、図６（ｂ）に示すように、ギャップＧを０％以下の値にすることも可能である。具体的には、回転刃１同士が接触して、角部３０が破損もしくは変形し、切断加工不良とならないように、最小のギャップＧは回転刃１の勾配面１０同士が接触するまでとなる。勾配面１０同士が接触するギャップＧ（ｍｉｎ）は、製造現場での調整の他、板厚に依存するクリアランスＣと、回転刃１の勾配の角度θを用いて、最小ギャップＧ（ｍｉｎ）＝Ｃ／ｔａｎθで求められる。

回転刃１の角部３０は、曲率が大きいほど、鋼板１００の表面のめっき金属が多く巻き込まれて、図７Ｂに示すように、端面がめっき金属で被覆される。しかしながら、角部３０が大きくなると、角部から遠いところでクラックが生じることにより大きなカエリが発生する。そのカエリの大きさは、角部３０の曲率半径Ｒの２分の１以上となることもある。

本実施形態では、第１工程の後に、後述する第２工程を備えることにより、第１工程において大きなカエリが発生した場合であっても、このカエリを押圧して潰すことで小さくできる。
第２工程を経た後に製品を使用するときに問題となるような大きなカエリを存在させない観点から、回転刃１の角部３０の曲率半径は、０．７ｍｍ以下であることが好ましく、従来の製品と同等以下のカエリに抑える観点からは０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。

次に、第２工程について、図８および図９を参照して説明する。第２工程では、第１工程で切断した表面処理金属板における少なくとも切断部分を板厚方向に挟み込む。これにより、第１工程において発生したカエリは板厚方向に押圧されて潰される。
第２工程は、第１工程において切断された表面処理金属板を、さらに加工して形鋼に成形する場合において、第１工程と成形工程との間に行うことができる。
第２工程は、例えば、図８に示すように、第１工程により切断された表面処理鋼板１００の幅方向の端部を、回転する一対のガイドロール３により板厚方向に挟み込みつつ搬送する搬送工程として行える。

ガイドロール３は、周面に周方向に延びるＶ字状の溝が形成された円筒状に形成される。そして、ガイドロール３は、周面の溝が、切断された表面処理鋼板１００の幅方向の端面に対向するように配置される。これにより、第１工程で切断された表面処理鋼板１００は、切断された部分（端面）が、一対のガイドロール３のＶ字状の溝により板厚方向に挟まれて押圧された状態で搬送されることで、第１工程において切断された部分にカエリが形成されたとしても、このカエリは潰されて小さくなる。

また、第２工程は、図９に示すように、第１工程により切断された表面処理鋼板１００を、回転する一対又は複数対の搬送ロール４により板厚方向に押圧しながら搬送する搬送工程として行うこともできる。
一対の搬送ロール４は、それぞれ、表面処理鋼板１００の２つの板面（上面及び仮面）に対向するように所定の隙間をあけて配置され、第１工程で切断された表面処理鋼板１００を板厚方向に挟み込む。この状態で搬送ロール４が回転することで、表面処理鋼板１００は、板厚方向に押圧された状態で搬送される。これにより、第１工程において切断された部分にカエリが形成されたとしても、このカエリは潰されて小さくなる。

以上説明した本実施形態の表面処理金属部材の製造方法によれば、以下の効果を奏する。

（１）表面処理金属部材の製造方法は、第１工程および第２工程を備える。第１工程は、刃１の間に、表面及び裏面がめっき金属で被覆された表面処理鋼板１００を通して、せん断力により表面処理鋼板１００を切断するものである。このとき、回転刃１は、表面処理鋼板１００の切断面側の一面の外周近傍に所定の勾配を有する勾配面１０を備えている。これにより、防錆性及び耐食性を発揮するのに十分な量のめっき金属を端面に回り込ませつつ、表面処理鋼板１００を切断することができる。そして、第２工程は、第１工程で切断した前記表面処理金属板における少なくとも切断部分を板厚方向に挟み込む。これにより、第１工程において大きなカエリが発生した場合であっても、このカエリを押圧して潰すことで小さくできる。よって、防錆性及び耐食性を発揮するのに十分な量のめっき金属を端面に回り込ませつつ、カエリの小さな表面処理金属部材を製造できる。

（２）回転刃１の所定の勾配は、５％以上３６％以下とすることが好ましい。これにより、端面に回りこむめっき金属の量を増加させることができる。

（３）回転刃１は、回転軸方向について、前記勾配面と前記回転刃の外周面により構成される角部間の距離が、前記表面処理金属鋼板の板厚の０％以上１０％以下とすることが好ましい。これにより、表面処理鋼板１００の表面側と裏面側に接触した回転刃１の角部３０近傍から発生するクラックが繋がりやすくなり、クラックが連続的に発生するので、帯状の表面処理鋼板１００を連続して切断するのに適した切断方法となる。

以下に、本発明の表面処理金属部材の製造方法を適用して種々の条件で第１工程および第２工程を実施した実施例について説明する。
（表面処理鋼板および第１工程）
表面処理鋼板１００として板厚が２．３ｍｍ、３．２ｍｍ、４．５ｍｍで、表面処理鋼板の切断面側のめっき付着量が９０ｇ／ｍ^２、１９０ｇ／ｍ^２、３５０ｇ／ｍ^２であるＺｎ－６質量％Ａｌ－３質量％Ｍｇ合金めっき鋼板を用いた。回転刃１として、直径が最も大きい箇所でφ１６０ｍｍである上下の回転刃を用い、幅２５０ｍｍ長さ３０００ｍｍの表面処理鋼板を、幅１９０ｍｍへ切断加工した。

（めっき金属の回り込み率の評価）
端面に回り込んだめっき金属評価は、断面観察により、せん断面にめっき金属が回り込んだ領域とダレの領域を測定し、切断された鋼板の厚みに対するめっき金属の回り込み長さとダレの長さを合計した比率を、めっき金属の回り込み率（％）＝（ダレの領域の長さ＋せん断面にめっき金属が回りこんだ領域の長さ）／板厚×１００として評価した。
（端面のカエリの評価）
また、端面のカエリは、切断した表面処理鋼板の一部を切り出してエポキシ樹脂に埋め込み、埋め込んだ表面処理鋼板の断面を観察してカエリの長さを求めた。
（暴露試験の評価）
暴露は海岸から５００ｍほど離れた３階建ての建物の屋上で１ヶ月間実施し、評価は試験体より３ｍ離れて目視にて行った。評価は赤錆が明確に判断できれば×、赤錆が判断できない場合は○とした。

これらの評価状況を表面処理鋼板１００の板厚やめっき付着量、回転刃１の形状毎に整理した。その結果を表１に示す。実施例１～１１は勾配の角度θが５度の回転刃を用いて切断加工を行った。また、角部の曲率半径は、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍのものを用いた。比較例１～４は、勾配面を設けない回転刃を用いて切断加工を行った。比較例では、角部の曲率半径は、０ｍｍ、０．３ｍｍのものを用いた。

（めっき金属の回り込み率）
実施例１～１１における切断端面のめっき金属の回り込み率は、回転刃１の勾配の角度θが５度、クリアランスＣが１．６％または５．０％において、いずれも７０％以上となることが確認できた。

それに対して、比較例１～４では、めっき金属の回り込み率はいずれも約６５％以下となった。
また、屋外暴露試験の結果は、めっき金属の回り込み率に応じた結果となった。めっき金属の回り込み率が３２～６５％の比較例１～４は、切断加工された端面に赤錆が確認された。しかし、実施例１～１１では、いずれも切断加工された端面には赤錆は確認されなかった。

（ガイドロールによる第２工程）
次に、表１に示した実施例５～８の表面処理鋼板について、第２工程を行った。
第１加工工程により切断加工された表面処理鋼板を、直径がφ１００ｍｍ、高さが５０ｍｍの円筒の円周面に、高さ方向で２５ｍｍの位置を中心とした６０度のＶ型で肩幅が６ｍｍ同一断面の溝を設けた一対のガイドロール（図８参照）で挟み、表面処理鋼板の幅方向の端部を板厚方向に押圧した。一対のガイドロール間の距離（ガイドロールの溝における表面処理鋼板の端部の角部と接触する部分における一対のガイドロール間の距離）は、表面処理鋼板の幅１９０ｍｍよりも若干短い１８９．８ｍｍとし、一対のガイドロールの間に表面処理鋼板を通過させた。結果を表２に示す。

実施例５は板厚３．２ｍｍの表面処理鋼板を、勾配の角度θが５度、角部の曲率半径が０．３ｍｍの回転刃を用いて切断加工を行った。実施例６は、板厚４．５ｍｍの表面処理鋼板を、勾配の角度θが５度、角部の曲率半径が０．３ｍｍの回転刃を用いて切断加工を行った。実施例７は、板厚３．２ｍｍの表面処理鋼板を、勾配の角度θが５度、角部の曲率半径が０．５ｍｍの回転刃を用いて切断加工を行った。実施例８は、板厚３．２ｍｍの表面処理鋼板を、勾配の角度θが５度、角部の曲率半径が０．７ｍｍの回転刃を用いて切断加工を行った。
表２に示すように、実施例５～８におけるめっき金属の回り込み率は７６％以上となることが確認できた。また、屋外暴露試験の結果についても、実施例５～８では、切断加工された端面には赤錆は確認されなかった。
角部の曲率半径が０．３ｍｍと０．５ｍｍの実施例５～７では、切断加工された端面は、第２工程によって比較例である従来技術と同等の高さまで、カエリが潰されていることが確認できた。一方、曲率半径が０．７ｍｍの実施例８では、切断加工された端面は、第２工程によっても、比較例である従来技術に比べて、若干大きなカエリが残存することが確認された。

（形鋼の製造（ロール成形機による第２工程））
次に、表１に示した実施例１～１１と比較例１～４の表面処理鋼板を素材として、全２０段のロール成形機により断面がＣ型である軽溝形鋼を製造した。具体的には、図１０（Ａ）に示す、高さＨ１が５０ｍｍ、幅Ｗ１が１００ｍｍのＣ型の軽溝形鋼とした。

（形鋼の端面における防錆性の評価）
軽溝形鋼の端面の錆の発生を評価した結果は表１に合わせて示しており、めっき金属の回り込み率に応じた結果となった。めっき金属の回り込み率が約６５％以下の比較例１～４では、赤錆が確認された。しかし、めっき金属の回り込み率が約７０％以上の実施例１～１１では、赤錆は確認されなかった。

また、めっき付着量の差によるめっき金属の回り込み率を比較したところ、付着量９０ｇ／ｍ^２と１９０ｇ／ｍ^２と３５０ｇ／ｍ^２との間で、めっき金属の回り込み率に差異はみられなかった。

角部３０の曲率半径が０．３ｍｍである実施例１～６、１０～１１の鋼帯には、第１工程後には０．２ｍｍ以下のカエリが存在したが、形鋼に成形後の触診検査で、成形機内でカエリが潰されていることが確認された。

なお、本実施例では、図１０（Ａ）に図示した溝形鋼を製造したが、本発明の表面処理金属部材の製造方法は、溝形鋼に限るものではない。例えば、ＪＩＳＧ３１９２に規定される形状である各種の山形鋼や溝形鋼、Ｈ形鋼、Ｔ形鋼等にも適用可能できる。

次に、溶接軽量Ｈ形鋼を製造した実施例について説明する。
素材として用いた表面処理鋼板は、表１の実施例５の表面処理鋼板と同じものを用いた。すなわち、板厚が３．２ｍｍ、表面処理鋼板の切断面側のめっき付着量が１９０ｇ／ｍ^２であるＺｎ－６質量％Ａｌ－３質量％Ｍｇ合金めっき鋼板である。

製造した溶接軽量Ｈ形鋼の形状を図１０（Ｂ）に示す。溶接軽量Ｈ形鋼はフランジ１０２とウェブ１０３で構成されている。フランジ１０２とウェブ１０３は高周波溶接にて溶接するため、端面に防錆性が必要となるのはフランジ１０２となる。そこで、ウェブ１０３に用いる鋼帯は、公知の切断加工方法で幅１４７ｍｍに切断加工した。

一方、フランジ１０２に用いる鋼帯は、本発明の第１工程による切断加工方法と、本発明の第１工程による切断加工方法とは異なる公知の切断加工方法の２通りの方法により、それぞれ幅１５０ｍｍから幅１００ｍｍへ切断加工した。このとき用いた回転刃１は、直径が最も大きい箇所でφ３００ｍｍの上下の回転刃であり、回転刃の形状は表３に示したとおりである。表３の実施例１２は本発明の第１工程による切断加工方法により準備したフランジ材である。比較例５は、公知の切断加工方法により準備したフランジ材である。
具体的には、一般的な角部が直角の、つまり、勾配を有さない回転刃により切断加工を行ったものである。

切断加工後のフランジ材は、上述の方法により、端面におけるめっき金属の回り込み率とカエリの評価を行った。その結果も、表３に合わせて示している。

幅１００ｍｍのフランジ用鋼帯と、幅１４７ｍｍのウェブ用鋼帯を、レーザ溶接を用いて公知の溶接軽量形鋼の製造方法にて成形し、上記と同様の暴露試験を実施した。暴露試験後の評価方法も同一とした。

暴露試験後の評価結果も表３に示している。実施例１２におけるめっき金属の回り込み率は、回転刃１の勾配の角度θが５度、クリアランスＣが１．６％において、８０％となることを確認できた。それに対して、比較例５では、めっき金属の回り込み率は３３％となった。

また、屋外暴露試験の結果は、めっき金属の回り込み率に応じた結果となった。めっき金属の回り込み率が３３％の比較例５では、フランジ材の端面に赤錆が確認された。しかし、実施例１２では、フランジ材には赤錆は確認されなかった。

角部３０の曲率半径が０．３ｍｍである実施例１２のフランジ材には高さ０．１５ｍｍのカエリが存在したが、形鋼に成形後の触診検査で、成形機内でカエリが潰されていることが確認された。

なお、実施例１２では、フランジ材とウェブ材を接合するにあたり高周波溶接を用いて溶接軽量形鋼を製造したが、フランジ材とウェブ材の接合は高周波溶接以外の方法によって行ってもよい。例えば、電気抵抗溶接により接合する溶接形鋼、アーク溶接により接合するビルド溶接形鋼や、特開２００９－１１９４８５号公報に開示されているレーザ溶接により接合する溶接形鋼に適用することもできる。また、図１０（Ｂ）のように２枚のフランジ材の幅Ｗ２は同一でなくても構わず、例えば、図１１（Ａ）～（Ｃ）に図示したような断面形状がＨ形ではなかったり、非対称な形状の形鋼であったりしても構わない。図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）の中で符号１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂとして示した端面には、本発明の溶接形鋼の製造方法が適用できる。

１回転刃
２回転軸
３ガイドロール
４搬送ロール
１０勾配面
２０外周面
３０角部
１００表面処理鋼板
１０２フランジ
１０３ウェブ

Claims

表面及び裏面がめっき金属で被覆された表面処理金属板を素材とする表面処理金属部材を製造する方法であって、
前記表面処理金属板を一対の円盤状の回転刃の間に通してせん断力により切断する第１工程と、
前記第１工程で切断した前記表面処理金属板における少なくとも切断部分を板厚方向に挟み込む第２工程と、を備え、
前記一対の回転刃は、回転軸方向について互いに対向する側の面及び外周面を備え、
前記対向する側の面は、前記表面処理金属板を切断する切断面側の面であって、前記外周面に向かって下記式（１）で定義される勾配を有する勾配面を備え、
勾配（％）＝ｔａｎθ×１００＝（ａ－ｂ）／Ｌ×１００式（１）
（ここで、前記式（１）におけるθ、ａ、ｂ及びＬの各符号は、以下を意味する。
θ：前記回転刃の前記勾配面が形成されていない面と前記勾配面とのなす角度、ａ：前記回転刃の前記勾配面が形成されていない部分の板厚、ｂ：先端部の板厚、Ｌ：前記勾配面が設けられた径方向の長さ）
前記勾配は、５％以上３６％以下であり、
前記外周面は、前記式（１）の前記ｂの板厚を持つ断面形状を有する、
表面処理金属部材の製造方法。
前記一対の回転刃は、回転軸方向について、前記勾配面と前記外周面により構成される角部間の距離が、前記表面処理金属板の板厚の０％以上１０％以下となるように配置される請求項１に記載の表面処理金属部材の製造方法。
前記勾配面と前記外周面により構成される角部の曲率半径が０．７ｍｍ以下である請求項１または２に記載の表面処理金属部材の製造方法。
前記第２工程は、前記第１工程により切断された前記表面処理金属板の幅方向の端部を板厚方向に挟み込みつつ回転するガイドロールにより搬送する工程を含む請求項１～３のいずれかに記載の表面処理金属部材の製造方法。
前記第２工程は、前記第１工程により切断された前記表面処理金属板を板厚方向に押圧しつつ回転する少なくとも一対の搬送ロールにより搬送する工程を含む請求項１～４のいずれかに記載の表面処理金属部材の製造方法。