JPH0642961B2 - 溝形材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、特にウエブ部外面とフランジ部外面との交
叉角（以降“ピン角”と称する）部の形状が尖鋭で精確
な溝形材を、素材の種別を問うことなく省工程で安定に
製造する方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 近年、金属構造材を使用した各種構造物が様々な分野に
おいて種々の用途に供されているが、それに伴い、普通
鋼は言うに及ばず、ステンレス鋼やチタン（チタン合金
を含む）を素材とした溝形材（チャンネル材）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精確（９
０°）なことが要求されることから、その製造には、普
通鋼のような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、一般に第７図に示されるよう
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
し易いステンレス鋼等では、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難であることから、これら
を素材とする溝形材の製造は、２本の山形材（アングル
材）のそれぞれ一方の辺同士を突き合わせ溶接して断面
コ字形の製品とする手段に頼らざるを得ず、生産能率の
悪い作業を余儀無くされていた。

このようにことから、最近、難加工のステンレス鋼を素
材とした場合でも高能率で溝形鋼が製造できるとして、
「素材鋼を熱間孔型圧延し、フランジ部及びウエブ部の
肉厚が製品寸法と同一で、かつその断面形状がフランジ
延長方向にウエブ部が突出して湾曲したＷ形状（第７図
のｉで示される形状）の中間製品を成形する工程と、こ
れに続く冷間又は温間でのロール成形によって前記中間
製品の湾曲ウエブ部を平坦に加工する工程の２工程で溝
形鋼を製造する方法」が提案された（特開昭60-227901
号，特開昭62-279002号）。そして、これらの方法は、
孔型圧延では“ロール周速差に起因したフランジ部の焼
付疵発生”が避けられなかった前記断面Ｗ形状以降の成
形を、圧延ではなくて単なる“ロール成形”としたこと
から、表面性状の良好な溝形鋼が能率良く有利な製造コ
ストで得られるものとされた。

しかしながら、上記提案になる方法は普通鋼のような比
較的変形能の高い素材に適用した場合には格別な問題が
認められないものの、肝心のステンレス鋼やチタン等の
如き変形能や変形抵抗に難点のある素材の場合には、ロ
ール成形段階でのウエブ部の平坦度等、最終製品形状の
精確性を期す上で問題のあることが明らかとなった。な
お、上記問題は前掲の特開昭６２−２７９００２号に係
る提案のように、ロール成形を２００〜６００℃の“温
間”で実施したとしても解決できるものではなかった。

そこで、本発明が主目的とするのは、ステンレス鋼やチ
タン等の如き成形性に難点のある素材からでも、表面性
状や特にピン角部やウエブ部を主体とした形状精度の良
好な溝形材を能率良く、かつ安価に製造し得る手段を提
供することである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上記目的を達成すべく様々な観点から実
験・研究を行ったところ、「特にステンレス鋼やチタン
等の如き成形性に難点のある素材から表面性状の良好な
溝形材を高能率生産するに当っては、熱間孔型圧延とロ
ール成形の２工程を採用することの有利性は見逃せない
が、この場合、熱間孔型圧延での最終断面形状を既述し
た提案のように“フランジ延長方向にウエブ部が突出し
て単に湾曲したＷ形状〔第８図(a)参照〕”とするので
はなく、第８図(b)で示すように“ウエブの中央は湾曲
して突出させるが、これに続く両端部を所定長に亘り直
線状となしてフランジ部と接続させたＷ形状”にする
と、続くロール成形が１パス成形であったとしてもウエ
ブの平坦度確保が可能となる上、所定ピン角の確保が安
定確実となる」との知見が得られたのである。そして、
この場合のロール成形を熱間で実施すると成形性が一段
と向上して設備の軽減が容易となり、例えば１パス成形
を採用した場合でもその成形精度は極めて高くなるとの
事実も確認された。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 「熱間での孔型圧延に続いてロール成形加工を施すこと
によってウエ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、第
１図で示す如く、ウエブ部(1)がフランジ(2)延長方向に
突出して湾曲したほぼＷ形で、かつ該ウエブのフランジ
接続両端部が両フランジ外面の延長交点（Ｏ）を中心と
した中心角（α）で１０〜２０°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エ
ブ部を平坦に成形することにより、形状精度の良好な溝
形材をコスト安く安定製造し得るようにした点」 に特徴を有するものであり、更には「この際のロール成
形加工を１パスで終了したり、或いはこれらロール成形
加工を熱間で実施することによって溝形材の形状精度や
製造コストを一段と改善できるようにした点」をも特徴
としている。

ここで、成形比材としては普通鋼は勿論、ステンレス鋼
やチタン（チタン合金を含む）等、その種類を問うもの
ではない。

また、熱間孔型圧延のパススケジュールも格別に制限さ
れるものではなく、例えば前記第７図のｉ形状までのス
ケジュールを採用しても何ら差し支えないが、出来れば
第２図で示すように出発材をフラットバー素材としたパ
ススケジュールを採用し、パス回数少なく圧延するのが
好ましい。ただ、フラットバーを出発素材とする場合に
は圧延機の入側に第３図で示すような成形ローラガイド
を配設し、素材(3)の幅方向中央部をまず山形に予備成
形した上でこれを圧延機に導入することが推奨される。
これによって、フランジ幅の振れ（素材の左右方向への
振れ）が防止され、トータル圧下率：５０〜６０％の軽
圧下であってもピン角部を含めた精確な形状寸法が安定
して確保されるようになる。

なお、熱間孔型圧延での最終断面形状におけるウエブ両
側直線状部の長さをそれぞれ、第１図の中心角αで１０
〜２０°の長さと限定したのは、該長さが中心角αで１
０°未満であるとウエブ部に直線状部を設けた効果が得
られずに精確な最終製品形状を安定に確保することが困
難となり、一方、中心角αで２０°を超える長さとする
とウエブの幅方向中央部の湾曲半径が小さくなって鋭角
的な屈曲形状を呈し、これがロール成形後も残留する傾
向が強まるのでウエブの平坦性確保が困難になるためで
ある。

ところで、ロール成形は、例えば第４図で示すように多
パスで行うと無理なく確実な成形ができるが、本発明法
に従えばストレートの単ローラー（第４図の“♯３ロー
ラー”）のみを使用した１パスであっても安定した成形
ができることは前述した通りである。

そして、ロール成形を熱間で行うと素材の変形抵抗が小
さくなるために軽負荷で良好な成形性が確保でき、上述
の１パス成形等によっても十分に満足できる良好な形状
精度の製品をより安定に製造できるようになるが、ここ
での“熱間”とは、この言葉の下で通常採用されている
程度の温度域｛例えばステンレス鋼等の鋼材では６００
℃を超える温度（850℃程度までの間が好適）で、チタ
ンの場合には５００℃を超える温度（800℃程度までの
間が好適）｝を意味することは言うまでもない。

上述のように、本発明に係る溝形材の製造方法は、「ロ
ール成形工程前の熱間孔型圧延における最終圧延断面形
状を、ウエブ中央が湾曲突出すると共にこれに続く両側
部が所定長に亘り直線状となってフランジ部と接続する
Ｗ形状とする」ことを大きな特徴点の１つとしており、
これによって、既述提案の如く、ロール成形用中間素材
のウエブ部の形状がピン角部から直ちに湾曲する形〔第
８図(a)参照〕とはならず、従ってピン角が回復困難な
小さい角とはならない上、ロール成形によるウエブ部の
平坦化を著しく容易とすることができるのであるが、以
下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

〈実施例〉 まず、１２５mm角のＳＵＳ３０４ステンレス鋼連続鋳造
ビレットを１２５０℃に均熱した後、第５図に示す圧延
スケジュールで第１ロール(1R)及び第２ロール(2R)を通
すことにより粗圧延して一旦フラットバー(K-6)とし、
引き続いて第５図のスケジュール通りに孔型熱間圧延を
施して肉厚が５mmで、中心角αが１３°の第１図で示す
如きＷ形断面形状の中間素材(K-1)となした。なお、こ
のときの中間素材温度は８３０℃であった。

続いて、この中間素材をそのまま連続的に第４図で示す
形式の熱間ロール成形機に導入し、ウエブ部を平坦化す
ることによって、フランジが平行な第６図に示す如き寸
法の溝形鋼を得た。

このようにして得られた溝形鋼の品質調査を行ったが、
肌荒れや形状不良がなく、またピン角充満度も申し分の
ない良好な製品であることが確認された。

なお、これとは別に、熱間ロール成形の際に第４図の♯
３ロールのみを使用した以外は、上記と同様条件でＳＵ
Ｓ３０４ステンレス鋼製溝形鋼を製造したが、やはり良
好な製品の得られることが確認された。

更に、素材としてTi−６Ａ−４Ｖ合金を使用し、圧延
加熱温度が１０００℃で３パスの熱間ロール成形温度が
６５０℃であった以外は前記と同様の条件で溝形材の製
造試験を実施したが、この場合も良好な製品を得られる
ことが確認された。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、素材の種類如
何を問わず、品質（表面性状や形状精度等）の良好な溝
形材を高能率でコスト安く製造することが可能となるな
ど、産業上極めて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る熱間孔型圧延での最終形状を示
した概略説明図である。 第２図は、本発明に係る熱間孔型圧延のパススケジュー
ル例を示す図面である。 第３図は、フラットバーを素材として本発明を実施する
際に好適な、圧延機入口に配設される成形ローラーガイ
ドの例を示す概略模式図である。 第４図は、本発明に適用されるロール成形機のパススケ
ジュール例である。 第５図は、実施例において採用されたパススケジュール
の説明図である。 第６図は、実施例で得られた溝形材の各部寸法を示した
図面である。 第７図は、従来の溝形鋼孔型圧延のパススケジュール例
を示す図面である。 第８図は、溝形材製造の際の、ロール成形を控えた熱間
孔型圧延での最終形状例を示すもので、第８図(a)と第
８図(b)とはそれぞれ別の例である。 図面において、 １……ウエブ部，２……フランジ部， ３……素材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−26202（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−26021（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−114704（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−38736（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭44−20211（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭60−2933（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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エ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
   形状をウエブ部がフランジ延長方向に突出して湾曲した
   ほぼＷ形で、かつ該ウエ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１０〜２０
   °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エブ部を平坦に成形することを特
   徴とする、溝形材の製造方法。
2. 【請求項２】ウエブ部を平坦に成形するロール成形加工
   を１パスで終了する、請求項１に記載の溝形材の製造方
   法。
3. 【請求項３】ロール成形加工を熱間で実施する、請求項
   １又は２に記載の溝形材の製造方法。