JPH03184608A - 熱間成形ローラー及び溝形材の熱間成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特にウェブ部外面とフランジ部外面との交叉
角（以下、「ピン角」という）部の形状が尖鋭で梢確な
？ｆ＋１形材を、素材の種別を問うことなく、省工程で
安定に製造することができる、熱間成形ローラー及び溝
形材の熱間成形方法に関する。

〔従来の技術） 近年、金属構逍材を使用した各種構造物が様々な分野に
おいて神々の用途に供されているが、それに伴い［１鋼
はいうに及ばず、ステンレス鋼やチタン（チタン合金を
含む）等の金属材料を素材とした溝形材（ヂャンイル材
）の需要も大きく伸びる傾向を示している。

ただ、この溝形材では前述したピン角が尖鋭でＬＩＴｈ
ｌ　（９０°）なことが要；にされることから、その製
造には、臂１ｌＩＩ鋼のよう、＜ｃ比較的変形能の良好
な素材には従来より孔型圧延が採用されており、般に第
４図（ａｌないし第４図（ｂ）に示されるようなパスス
ケジュールが組まれていた。

ところが、変形能がそれほど良好でない上、焼付が発生
しやすいステンレス鋼等の場合には、孔型圧延のみによ
って最終形状製品を製造することが困ｆｆ１ｌｔである
ため、仕上ロールを用いて、第４図（ｂ）のようにθ゛
−９０°として設定し、開き角θおよびＲまたはＩＩで
示される凹み等を設け、ロールの肌荒れを防止している
。

すなわち、仕上ロールにまり青た形状のままでは、凹形
の最終的に目標である製品形状に至らないため、従来か
ら節５図（ａ）および第５図（ｂ）に示す如くの成形工
程を設けて中間製品とし、この中間製品に仕上ロールに
よるロール成形加工を行って最終製品とする提案がなさ
れている。

第５図（ａ）は、フランジ部がウェブ部に対して略直角
であり、ウェブ部が湾助状の中間製品を（特開昭（ｉ２
−２７９００２号公報）、第５図α））は、ウェブ部が
凹み状でありフランジ部がウェブ部に対して略直角であ
る中間製品を（特開昭６３−２６２０２号公報）、それ
ぞれ熱間または温間において、１パスまたは２パス以上
戒形する手段が開示されている。

しかし、これらのような従来の手段では、■熱間または
温間で成形加工を行うため、上下のローラーの焼付・摩
↓Ｌ等が発生し易い、■熱間または温間で成形加工を行
うため、成形時に上下ローラーによるパス数が少ないと
、ロラーの押付によりウェブ部の平坦度が阻害され易い という問題があった。

そこで、上記の問題を解決するために第５図（Ｃ）に示
す手段が提案された。これは、ウェブが湾＋ｌｈ状であ
りフランジ部が外側に１５〜７５°開いた凹形の中間製
品を、複数の冷間ロールで２パス以上戒形加工する手段
である（特開１１ｎ６０−２２７９０１号公報）。

（発明が解決しようとする課題） しかし、この笛５図（Ｃ）に示す手段では冷間成形を行
うために、成形加工力を強大にする必要があり、かつ成
形パス数も多くして１パス当たりの１成形度を低めにし
て成形加工する必要がある。したがって、成形パス数が
少ない場合には、ウェブの平坦度が低下し易く、また成
形パス数を増すとコスト上昇を件うことになってしまう
。

さらに、この提案を冷間ではなく、熱間ないしは温間で
行っても、上記の問題を解決するためには、やはり成形
バス数を多くとって、■パス当りの成形度を低目にして
成形加工を行う必要がある。

したがって、従来の手段には、いずれにも、成形バス数
が多くなり、設備的にも強大なものが必要となり、かつ
得られる溝形材のウェブ部の平坦度も完全なものとはな
りにくいという課題があったのである。

ここに、本発明の目的は、上記課題を解決し、特にピン
角部の形状が尖鋭でｔｎ　６Ｍな？ｒ？形材を、素材の
種別を問うことなく省工程で安定に製造することができ
る、熱間成形ローラー及び溝形材の熱間成形方法を提イ
」（することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記課題を解決するため種々検討を重ね
た。

まず、上記課題を解決するためには、第５図（Ｃ）にお
ける開き角θを出来る限り小さくすればよいと一見考え
られるが、θを小さくすると、例えば被圧延材がステン
レス鋼である場合は前述したようにロールのスリップ、
肌荒れ等が発生してしまい、生産性の著しい低下を招い
てしまう。

そこで、本発明者らはさらに検討を重ね、第５図（ｄ）
に示すように、先に、特願昭（ｉ３−１９０９４２号に
おいて、「熱間での孔型圧延に続いてロール成形加工を
施すことによってウェブ部両端縁にフランジ部を有した
溝形材を製造するに当り、熱間孔型圧延での最終断面形
状をウェブ部がフランジ延長方向に突出して湾萌したほ
ぼＷ形で、かつ該ウェブのフランジ接続両端部が両フラ
ンジ外面の延長交点を中心とした中心角でｌＯ〜２０°
の長さ分だけ直線状とされた形状とし、続くロール成形
加工によって前記ウェブ部を平坦に成形することを特徴
とする、溝形材の製造法、」を提案した。

この提案によれば、溝形材を製造する際に、そのＷ形の
中間製品の両フランジの直角部付近に、中心角でα°に
相当する直ｍ部を設けているために、ロール成形工程に
おいてウェブ部の成形が必要である部分が中央湾萌部の
みとなり、熱間成形時のローラー焼付、摩耗を著しく改
善することができるとともに、成形パス数ないしはｌバ
ス当たりの成形度を低減することができる。すなわち、
前記の■の課題を解決することができる。

しかし、この特願昭６３−１９０９４２号により提案し
た技術によって（′）られた溝形材の平坦度についてよ
り一層の改善・向上を図るために、本発明者らはさらに
検討を続けた。

その結果、特願昭６３−１９０９４２号により提案した
手段において、用いるローラーの形状を、複数の直線と
曲線よりなる特種形状とすることにより、より少ない成
形パス数でも、ウェブ部の平坦度は向上し、ｆｉ１６１
な形状の溝形材を製造することができることを知り、本
発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、その成形部の断
面形状が、両端部に位置する傾斜直線部と中央部に位置
する前記と異なる傾斜直線部およびそれに接する曲Ｌｆ
Ａ部とを有し、前記した２つの傾斜直線部は、前記聞線
部の半径と異なる半径の曲線で接続される上ローラーを
有することを特徴とする熱間成形ローラーである。

また、上記の本発明においては、前記の両端部に位置す
る傾斜直線部の水平方向に対する傾斜角度θ、は、成形
前の被成形材の端部の直線部の水平方向に対する傾斜角
度をθとした場合に、θ≦０１≦θ＋５　（０） であり、前記傾斜直線部と異なる傾斜直線部の水平方向
に対する傾斜角度θ２は上記で設定されたθ１に対して
、 θ１−６≦θ２≦θ１−４（”） であり、前記ｌｌｌ１１ｉ！部の半径Ｒは、４０≦Ｒ≦
８５　　（ｍ） であって、さらに前記した２つの傾斜直線部を接続する
曲線の半径には、 Ｒ＋１０≦ｒ≦Ｒ＋３５　（ａ） であることが好適である。

さらに、別の面からは、上記の本発明にかかる熱間成形
ローラーを用いて熱間での孔型圧延に続いてロール成形
加工を施すことによってウェブ部両端縁にフランジ部を
有した溝形材を製造するに当り、熱間孔型圧延でのＱ終
断面形状を、ウェブ部がフランジ部延長方向に突出して
湾曲したほぼ逆門形で、かつ該ウェブのフランジ接続両
端部が両フランジ外面の延長交点を中心とした中心角で
ｌＯ〜２０°の長さ分だけ、水平方向にθ　（°）傾斜
した直線とするとともに、ウェブの面線の半径Ｒは、４
０≦Ｒ≦８５　（ａｗｓ）であり、さらに前記ｌｉＩ線
と前記面線とは、その半径「が、Ｒ＋１０≦ｒ≦Ｒ＋３
５　（ｗ＋＊）である＋ｌｆｔ線で接続された形状とし
た後、続くロール成形加工によって前記ウェブ部を平坦
に成形することを特徴とする、溝形材の熱間成形方法で
ある。

（作用） 以下、本発明を作用効果とともに詳述する。

第１図は、本発明にかかる熱間成形ローラーの形状を示
す略式断面図である。また、第２図は被成形材が本発明
にかかる熱間成形ローラーにより成形される際の成形前
における上ローラーとの接触状態を示す略式断面図であ
る。第１図にも示すように、本発明にかかる熱間成形ロ
ーラーの上ローラーは、その成形部の断面形状が、両端
部に位置し、ＩＩＪ１斜角度θ１を有する傾斜直線部（
＾−＾゛、Ｂ−８’）と中央部に位置する前記と異なる
傾斜角度θ２を有する（頃斜直線部（Ａ”Ａ″、Ｂ’−
［１’）およびそれに接する曲線部（Ａ”−ｎ“）とを
有しており、これら２狸の（頃斜直綿部は、前記曲線部
の半径Ｒとは異なる半径ｒの凹線で接続されている。

すなわち、前記回斜直線部同士の交点部は、前記曲線部
の半径Ｒよりも大きな半径「の曲線に、Ｌり面取りされ
ており、成形時に製品のウェブ部に疵が発生することを
防止するとともに、製品の平坦度の低下を防止している
。なお、このような２神の（頃斜直線部の交点部Ａ゛ま
たはｎｏの位置は、特に制限を要するものではなく、製
品の表面における疵の発生状況により適宜決定すればよ
い。

また、第１図に示すように、本発明にかかる熱間成形ロ
ーラーの下ローラーは、前述の上ローラー形状とは一定
距刈りを保ちつつ、並行形状を有している。

すなわち、本発明のポイントは、第２図において、被圧
延材の両端直線部（ａ−ａ’、ｂ−１）の内ａ−Ａ’、
ｂ　−８’問における上ローラーと被圧延材との接触を
回避し、Ａ’−８’間のみの接触による成形を行うもの
である。つまり、成形前（仕上圧延バス形状）の段階で
、被圧延材のａ　−ａ’点点間びｂ　−ｂ’点点間相当
する部位は直線状に仕上げることを前提としている。

したがって、孔型圧延においてはａ　−ａ’点点間びｂ
−ｂ’点点間成形を必要としないために、成形に要する
パス数を大幅に低減しつつ仕−Ｅげ製品の平坦度を大幅
に改善することができるとともに、前記の２種の傾斜直
線部交点＾“及び口°近傍の面取りを行っているため、
得られる製品のウェブ部に発生する疵を防止しつつ平坦
度を確保することもできるのである。

さらに、１バス当りの成形角度を大きくすることができ
るため、成形バス数を大幅に減らすことも可能であり、
設備規模の縮小を図ることができすなわち、上記の本発
明にかかる熱間成形ローラーを用いて、熱間での孔型圧
延を行うことにより、熱間孔型圧延の最終断面形状を、
ウェブ部がフランジ延長方間に突出して湾曲したほぼ逆
凹形で、かつ前記ウェブ部のフランジ接続両端部が両フ
ランジ外面の延長交点を中心とした中心角でＩＯ〜２０
°の長さ分だけ、水平方向にθ°傾斜した直線とすると
ともに、ウェブの曲線の半径Ｒとは異なる半径「の＋ｌ
ｈ線で、前記直線と前記ｄｌＩｔｉＡとが接続された形
状とした後、続くロール成形加工によって前記ウェブ部
を平坦に成形することにより、ウェブ部外面とフランジ
部外面との交叉角部の形状が尖鋭で桔確なンｉＪ形材を
、素材の種別を問うことなく省工程で安定に製造するこ
とができるのである。なお、ｉ１４形材の素材としては
、廿通鋼はいうに及ばず、ステンレス鋼やチタン、さら
にはチタン合金等の金属材料を例示するとかでき、本発
明はこれらを素材とした溝形材に等しく適用できる。

なお、上記の木兄ｎＪｌにかかる熱間成形ローラーにお
いては、両端部に位置する傾斜直線部の水平方向に対す
る傾斜角度θ１、前記傾斜直線部と異なる傾斜直線部の
水平方向に対する傾斜角度θ２、曲線部の半径Ｒおよび
前記傾斜直線部と前記曲線部とを接続するＩｌｂ線の半
径ｒについては、好適な値の範囲があるため、これらの
値の範囲について説明する。

■θ≦θ　≦θ＋５　′ 本発明にかかる熱間成形ローラーを用いて熱間での孔型
圧延を終了した時点における被成形材の端部の直線部の
水平方向に対する傾斜角度（圧延仕上げパス後の被成形
材の開き角度）をθとした場合に、両端部に位置する傾
斜直線部の水平方向に対する（頃斜角度θ１は、上記の
範囲であることが好適である。すなわち、θ１がθ°未
満であると製品の頂点ａ及びｂが成形圧を受けるため、
変形を生しかつウェブ部における疵の発生を防止するこ
とができない、一方θ、が（θ＋５）°を越えると成形
時のセンターのずれが生し易くなり、所望の形状の製品
を得ることができなくなるおそれがあるからである。し
たがって、両端部に位置する傾斜直線部の水平方向に対
する傾斜角度θ１は、θ≦θ１≦θ＋５　（＠）と限定
することが望ましい。

■θ　−６≦θ　≦θ　−４ 前記傾斜直線部と異なる傾斜直線部の水平方向に対する
傾斜角度θ２は、上記の範囲であることが好適である。

すなわち、θ２が（θ１−６）度未満であると曲線部と
傾斜直線部との交点部の接続がスムーズでなくなり、製
品のフランジ部に生じる班の発生を防止できないおそれ
があるからであり、またθオが（θＩ−４〉度超である
と、前記１１斜直線部同士の接続がスムーズでなくなり
、やはり疵の発生を防止できないおそれがあるからであ
る。

■掴ｊコし臼Ｕ 曲線部の半径は、上記の範囲であることが好適である。

すなわち、Ｒが４０ｍ５＋未満の場合、製品中央部の面
圧が高くなり局部的に平坦度を阻害し、また、８０１１
ＩＢを超えると直線部Ａ゛−八”、Ｂ’−８”の距離が
短縮され製品ａ°、ｂ°付近の平坦度を阻害する。

従って、Ｒが４（ｌａ＋ｗｘ以上８５ｍｍ以下の範であ
れば、前記の問題が解消され良好な平坦度を得るとかで
きる。

■Ｉ？＋ＩＯ≦ｒ≦Ｒ＋３５１Ｉ１１ 前記直線部と前記曲線部との接続部には、前述のように
フランジ部に生しる疵の発生を防止するために面取りを
行うことが有効であるが、その面取りは前記直線部と前
記ｆｅｌｔ　Ｌ’Ａ部とに可及的平坦に接続できるよう
にして行うことが好適である。このような観点から、前
記直線部の水平方向に対する傾斜角度が前記■の範囲で
あり、かつ前記曲線部の半径が前記■の範囲である場合
には、面取り部の半径ｒは上記の範囲であることが好適
である。

さらに、本発明を実施例を用いて詳述するが、これはあ
くまでも本発明の例示であり、これにより本発明が限定
されるものではない。

（実施例） 第２図に示す形状の溝形材の中間製品を得るために、第
１図に示す形状の上ローラーおよび下ローラーからなる
本発明にかかる熱間成形ローラーを用いて逆Ｗ型の中間
製品を熱間での孔型圧延により得て、その後にこの中間
製品にロール成形加工を行ってウェブ部を平坦に成形す
ることにより、溝形材の製造を行った。なお、本実施例
においては被成形材の材質はステンレス鋼（ＳＵＳ３０
４）であり、第１図において、θ：　３０’　、１１：
８０ｍｍ、ｂ：５０＋＋ｍ、　ｔ：６−　であった。

一方、その成形部の断面形状が単一の１ＩＩＩ線（半径
Ｒ）により構成されている従来のロールを用いる方法に
より、ロール成形を行ったが、この際に用いたロールの
形状及び成形条件を前記の発明にかかるロールとともに
第１表に示す。

第１表 第１表からも明らかであるように、熱間成形における成
形形状（平坦度Ｓ）は、明らかに本発明にかかるローラ
ーが優れており、成形バス回数も低減することができた
。

なお、本発明にかかるローラーパス回数を増加すれば被
成形材の平坦度の向上をさらに望むこともできるが、本
発明者らは、前記の本発明にかかる熱間成形ローラーを
用いて、成形パス回数と製品の平坦度との関係を調査し
た。製造条件等は、前述した第１表に示す条件と同じで
ある。

結果を第３図に示す、この結果から明らかなように、コ
スト等を勘案して最も効率的に溝形材の製造を行うには
、成形パス回数を５〜８段とすることが望ましいことが
わかる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によりピン角部の形状が尖
鋭で梢確な溝形材を、素材の種別を問うことなく、省工
程で安定に製造することが可能となった。

かかる効果を有する本発明の意義は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる熱間成形ローラーの形状を示
す略式断面図： 第２図は、本発明にかかる熱間成形ローラーにより成形
される際の被成形材と上ローラーとの成形前の接触状態
図： 第３図は、本発明の実施例において確認した製品のウェ
ブ部の平坦度に及ぼす成形パス回数の影響を示すグラフ
； 第４図（ａ）および第４図（ロ）は、従来の溝形材の成
形工程を示す略式説明図： 第５図（ａ）ないし第５図（Ｃ）は、従来の溝形材の製
造工程における中間製品の形状を示す略式説明図：およ
び 第５図（（Ｉ）は、本発明者らが先に特願昭６３−１９
０９４２号により提案した、溝形材の製造工程における
中間製品の形状を示す略式説明図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）その成形部の断面形状が、両端部に位置する傾斜
   直線部と中央部に位置する前記と異なる傾斜直線部およ
   びそれに接する曲線部とを有し、前記した２つの傾斜直
   線部は、前記曲線部の半径と異なる半径の曲線で接続さ
   れる上ローラーを有することを特徴とする熱間成形ロー
   ラー。
2. （２）前記の両端部に位置する傾斜直線部の水平方向に
   対する傾斜角度θ＿１は、成形前の被成形材の端部の直
   線部の水平方向に対する傾斜角度をθとした場合に、 θ≦θ＿１≦θ＋５（゜） であり、前記傾斜直線部と異なる傾斜直線部の水平方向
   に対する傾斜角度θ＿２は上記で設定されたθ＿１に対
   して、 θ＿１−６≦θ＿２≦θ＿１−４（゜） であり、前記曲線部の半径Ｒは、 ４０≦Ｒ≦８５（ｍｍ） であって、さらに前記した２つの傾斜直線部を接続する
   曲線の半径には、 Ｒ＋１０≦ｒ≦Ｒ＋３５（ｍｍ） である請求項１記載の熱間成形ローラー。
3. （３）請求項１または請求項２記載の熱間成形ローラー
   を用いて熱間での孔型圧延に続いてロール成形加工を施
   すことによってウェブ部両端縁にフランジ部を有した溝
   形材を製造するに当り、熱間孔型圧延での最終断面形状
   を、ウェブ部がフランジ部延長方向に突出して湾曲した
   ほぼ逆Ｗ形で、かつ該ウェブのフランジ接続両端部が両
   フランジ外面の延長交点を中心とした中心角で１０〜２
   ０°の長さ分だけ、水平方向にθ（゜）傾斜した直線と
   するとともに、ウェブの曲線の半径Ｒは、４０≦Ｒ≦８
   ５（ｍｍ）であり、さらに前記直線と前記曲線とは、そ
   の半径ｒが、Ｒ＋１０≦ｒ≦Ｒ＋３５（ｍｍ）である曲
   線で接続された形状とした後、続くロール成形加工によ
   って前記ウェブ部を平坦に成形することを特徴とする、
   溝形材の熱間成形方法。