JPH07178401A - 鋼製連壁用形鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧延形状及び品質良好な左右非対称な円形継
手を有する鋼製連壁用形鋼を安価に製造する。 【構成】 スラブ等の連鋳鋼片をブレイクダウンミルＢ
Ｄで左右非対称なドッグボーン状の粗造形材に圧延する
粗圧延工程と、Ｈ形鋼製造に使用するものと同様のユニ
バーサルミルＵ1,Ｕ2 及びフランジ足先の圧下設定が左
右非対称となるエッジャＥ1,Ｅ2 によって所定形状の左
右非対称な略Ｈ形鋼に成形する中間圧延工程と、該工程
で圧延された前記略Ｈ形鋼のフランジ部を仕上げミルＦ
によって円弧状に曲げ加工する円形曲げ加工工程と、さ
らに円弧状に曲げ加工されたフランジ部を製品形状であ
る円形継手に成形加工する仕上げ成形工程とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大深度用の土留壁等の
部材として用いられる鋼製連壁用形鋼の製造方法に関
し、特に左右非対称な円形継手を有する鋼製連壁用形鋼
の圧延による製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼製連壁とは、工場で作成された鋼製地
中連壁用部材を地中に建込み地中連続壁としたものであ
り、従来の鉄筋コンクリート地中壁に比べて薄肉化・施
工現場スペース削減・省力化が可能である。また、通常
のＨ形鋼に比べて建込み精度が良好で、止水性があるな
どの優れた特徴を有するものである。また、鋼製連壁用
形鋼としては、両端に継手を有する直線状形鋼が一般的
に用いられている。そして、このような両端に継手を有
する直線状形鋼の製造方法としては、図３に示すいわゆ
るカリバー圧延方式による製造方法が一般的に広く用い
られている。

【０００３】図３において、粗工程の孔型Ｂをパスした
粗形鋼片は順次第１パスＫａｌ．１０〜第１０パスＫａ
ｌ．１の各工程を経て製品となる。このような圧延方法
では、圧延ロールの孔型の深さが大きく、特に閉式孔型
では孔型の摩耗のためにロール改削量が大きくなり、ロ
ール原単位が高くなるほか、ロール冷却水や圧延油が各
部に充分行きわたりにくいため、ロール肌荒れ、ヒート
クラック、孔型局部摩耗、製品両縁の嵌合継手部の割れ
等が発生しやすく、製品形状が不安定になり大量生産が
できず、さらに直線状形鋼の両縁継手部の成形が比較的
困難であるという問題点があった。また、上記の方法で
は孔型数が多数必要となるため、大形の形鋼を圧延しと
ようとしても、ロール胴長やミル数の制約により充分な
孔型数が準備できないという問題もあった。

【０００４】上記のカリバー圧延方式における継手部の
成形上の問題点を解決したものとして、ユニバーサル圧
延方式による鋼矢板の製造方法が特公昭４７−４７７８
４号公報に示されている。このユニバーサル圧延方式の
代表例を図４に示す。この方法は中間圧延工程にユニバ
ーサル圧延方式を導入して継手部を形成する素材に直接
圧下を加えるというものである。しかしながら、この方
法においても圧延する鋼矢板の断面形状が鋼矢板の長さ
方向の軸に対して上下非対称であるため、ユニバーサル
圧延ではあってもその上下水平ロールには比較的深い複
雑な形状の孔型を用いており、上記の諸問題を完全には
解決することができなかった。

【０００５】そこで、製品形状をユニバーサル圧延法に
適した形状にし、ユニバーサル圧延での孔型深さを小さ
くして直線形鋼矢板を製造する方法として、図５に示し
た特開昭５５−１９１３号公報に開示された技術があ
る。しかし、同公報のものはユニバーサル圧延用ロール
の形状が円弧状となっているため、ウェブや継手の厚み
の造り分けが狭い範囲に限定されていた。また、粗圧延
工程以降の全工程で専用ロールを準備する必要があるた
め、ロール原単位を十分向上することができなかった。

【０００６】これに対して、従来のＨ形鋼製造のユニバ
ーサル圧延とロールの共用を可能にした技術として、例
えば特開平２−２００３０２号公報に開示された方法が
ある。この方法は図６に示すように中間圧延工程のユニ
バーサルミルにＨ形鋼の圧延に使用される水平ロールと
同様のロールを用い、ロールを共用することによってロ
ール原単位の向上を図ったものである。しかし、堅ロー
ルにはテーパのないフラットロールを用いており、Ｈ形
鋼圧延ロールとの完全な共用化は達成されていない。ま
た、フランジを外側に曲げ成形する際に、形鋼圧延設備
としては一般に用いられていない斜行ロールミルを用い
ているため新たな設備を導入する必要性があり、製造コ
ストの増加となる。

【０００７】そこで、斜行ロールミルの代わりに予備成
形ミル等を用いたものとして、例えば特開平４−７５７
０２号公報に代表される一連の直線型形鋼の製造方法が
ある。同公報のものは、斜行ロールミルを使用する場合
のように大きな設備投資は必要としないが、図７に示す
ように中間圧延工程にフラット堅ロールを使用している
点では上記の特開平２−２００３０２号公報と同様であ
り、Ｈ形鋼圧延ロールとの完全な共用化は達成されてい
ない。なお、特開平４−７５７０２号公報の方法は図７
から分かるように上下左右対称な特定形状の形鋼を圧延
するための技術である。

【０００８】また、左右非対称な直線型形鋼の製造方法
としては、例えば特開平４−３３０１１３号公報に開示
されたものがある。同公報に開示された圧延方法は図８
に示すように、形鋼の一端側を雌形状に、他端側を雄形
状に形成したものであり、継手の嵌合態様が１種類に限
られるため、鋼製連壁を構成するときに施工上の自由度
が限定されるという欠点がある。

【０００９】以上述べた種々の問題点を解決したものと
して、本出願人の出願に係る特公昭５５−１１９２１号
公報に開示された非対称直線形鋼矢板の製造方法があ
る。同公報に開示された方法は、圧延工程において各々
ユニバーサルミルの上下水平ロールと一対の竪ロール及
びエッジャーミルの上下ロールによる一次および二次中
間圧延工程を含むものであり、後述する各中間圧延工程
中においてウェブの形成は各ユニバーサルミルの上下水
平ロールで行い、両嵌合部の形成は各ユニバーサルミル
の竪ロールにより直接圧下を加えて行うというものであ
る。そして、雌嵌合部の形成のために一次中間圧延工程
ではそのユニバーサルミルの雌嵌合部側の竪ロールの角
度を圧延プロフィルにおいて垂直方向より外方に５〜２
０度傾斜せしめ、二次中間圧延工程では同じく２０〜４
０度傾斜せしめ、さらに引き続く仕上げ圧延工程にて上
下二段水平ロールスタンドにより雌嵌合部の仕上げ成形
加工を行うというものである。

【００１０】上記の特公昭５５−１１９２１号公報に開
示された方法によれば、同公報にも示されている図９に
示す左右非対称な円形継手を有する鋼製連壁用形鋼を製
造することが可能である。そして、この形鋼は図１０に
示すように２枚の形鋼のウェブにプレートを溶接してＨ
形断面とした箱形鋼矢板５０，５１として用いる。この
左右非対称な円形継手を有する形鋼は小径側の継手が雄
雌共用であるため、図１１に示すように種々の連結態様
が可能である。連結態様５２は左右の径が異なる継手を
直接嵌合したものであり、連結態様５３，５４は継手部
をＨ形鋼を介して連結したものである。このように、図
９に示す左右非対称な鋼製連壁用形鋼はＨ形鋼との組み
合わせにより連続壁の施工における壁面長の微調整を容
易にすることが可能であり、鋼製連壁の施工の自由度も
高いという優れた利点がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の鋼製連壁用形鋼の製造方法は主として対称形や片側に
雄継手を有する非対称形状の形鋼を対象としており、上
記左右非対称な鋼製連壁用形鋼の製造方法について明確
に開示している文献は少ない。また、左右非対称な円形
継手を有する鋼製連壁用形鋼の製造方法でも、上記の特
開平２−２００３０２号公報に開示された方法ではＨ形
鋼圧延ロールとの完全な共用化は達成されておらず、ま
た、フランジを外側に曲げ成形する方法として、形鋼圧
延設備としては一般に用いられていない斜行ロールミル
を用いており、製造コストが高くなるという問題点があ
った。

【００１２】また、特公昭５５−１１９２１号公報の方
法によれば左右非対称な直線型形鋼を第１次中間ユニバ
ーサル圧延までは従来のＨ形鋼と同様のロールで圧延す
ることができるが、第２次中間ユニバーサル圧延では、
水平ロール、竪ロール及びエッジャロールの角度を圧延
プロフィルにおいて垂直方向より外方に２０〜４０度傾
斜せしめているため、専用のロールが必要となりコスト
が高くなる。また、仕上げ成形孔型が１対であるため、
大径で薄肉な継手の成形に際しては継手部に波打ち等の
成形不良が発生する可能性が高く、成形可能な継手の寸
法が限定されるという問題点もあった。

【００１３】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、圧延形状及び品質良好な左右非対称な円
形継手を有する鋼製連壁用形鋼を安価に製造する方法を
提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明に係る鋼
製連壁用形鋼の製造方法は、スラブ等の連鋳鋼片を非対
称な孔型を有する上下一対の水平ロールを持つブレイク
ダウンミルで左右非対称なドッグボーン状の粗造形材に
圧延する粗圧延工程と、該工程で圧延された粗造形材を
Ｈ形鋼製造に使用するものと同様のユニバーサルミル及
びフランジ足先の圧下設定が左右非対称となるエッジャ
によって複数リバース圧延することにより、所定形状の
左右非対称な略Ｈ形鋼に成形する中間圧延工程と、該工
程で圧延された前記略Ｈ形鋼のフランジ部を左右非対称
な孔型を有する上下一対の水平ロールを持つ仕上げミル
によって円弧状に曲げ加工する円形曲げ加工工程と、該
工程で円弧状に曲げ加工されたフランジ部を目標とする
製品形状とほぼ等しい形状の孔型を有する上下一対の水
平ロールを持つ仕上げミルによって製品形状である円形
継手に成形加工する仕上げ成形工程とを備えたものであ
る。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の一実施例の説明図であり、図
２は図１に示された方法を実施する場合の圧延機の配置
を説明する説明図である。図１および図２において、Ｂ
Ｄは薄肉のスラブを素材として粗圧延材に造形する粗圧
延工程で使用されるブレイクダウンミル、Ｒ1 ，Ｒ2 は
粗圧延工程で成形された粗圧延材を左右非対称な略Ｈ形
鋼に成形する中間圧延工程で使用される粗圧延機群であ
る。粗圧延機群Ｒ1，Ｒ2 はそれぞれ粗ユニバーサルミ
ルＵ1 とエッジャＥ1 、粗ユニバーサルミルＵ2 とエッ
ジャＥ2 とで構成されている。Ｆはフランジ部を円形の
継手形状に成形する成形工程で使用される成形ミルであ
る。まず、各工程で使用される装置について説明する。

【００１６】粗圧延工程で用いられるブレイクダウンミ
ルＢＤの孔型は、素材を立ててエッジングし、非対称な
ドッグボーン形状に成形する複数の上下非対称孔型Ｂ1
〜Ｂ3 と、エッジングによりドッグボーン形状になった
素材をユニバーサル圧延用素材である粗圧延材にまで圧
延する最低１つの左右非対称孔型Ｋａｌ.0から構成され
ている。ここで、エッジング用の上下非対称孔型Ｂ1 〜
Ｂ3 は、下水平ロールの孔型Ｂ1 Ｌ〜Ｂ3 Ｌ（下側に配
置されるロールにはＬを付して表し、上側に配置される
ロールにはにＵを付して表すものとする。以下において
同じ。）の幅が上水平ロールの孔型Ｂ1 Ｕ〜Ｂ3 Ｕの幅
よりも大きくなるように配置する。これは、非対称なエ
ッジングを行うと、幅の狭い方の孔型によって圧延され
る圧延材の端部の伸びが幅の広い方の孔型によって圧延
される圧延材の端部の伸びより大きいため、圧延材に反
りが発生するが、上記のように上下非対称孔型Ｂ1 〜Ｂ
3を配置することによって、圧延材の反りが下向きにな
り、圧延材が搬送テーブルに押し付けられることによっ
て反りが矯正され、支障なく圧延を行うことができるか
らである。

【００１７】中間圧延工程で使用される圧延ミルは粗ユ
ニバーサルミルＵ1 ，Ｕ2 とエッジャＥ1 ，Ｅ2 であ
り、粗ユニバーサルミルＵ1 とエッジャＥ1 、ユニバー
サルミルＵ2 とエッジャＥ2 がそれぞれ対になって、図
２に示すように配置されている。ここで、粗ユニバーサ
ルミルＵ1 の水平ロール１３Ｈは、圧延材のウェブを圧
延する面が平坦で、フランジの内側面を圧延するロール
側面が傾斜角θで外方に傾斜し、ロール外周ほど胴長が
短くなっている形状のものを用いる。粗ユニバーサルミ
ルＵ2 の水平ロール１４Ｈも同様である。また、圧延材
フランジ部外側面を圧延する粗ユニバーサルミルＵ1 の
堅ロール１３Ｖは、外周面の中央部が突出し、この中央
部からロールの上下端部にかけて傾斜し、この傾斜角が
上記水平ロールの側面傾斜角θと同じ大きさに形成され
た形状のものを用いる。これらのロールの傾斜角θは通
常のＨ形鋼圧延用ロールと同様に３〜１０度とし、フラ
ンジ部の厚さが幅方向で一定となるように圧延する。こ
れにより、ユニバーサル圧延用ロールは、通常のＨ形鋼
圧延ロールと共用することが可能となり、ロール費用を
大きく削減できるとともに、ロール保有数を減少するこ
とができる。また、エッジャＥ1 ，Ｅ2 に組み込む水平
ロールは、目標とする左右非対称な中間圧延材のフラン
ジ幅が得られるよう、フランジ足先の圧下設定が左右非
対称となるような孔型を有している。

【００１８】成形工程で使用する成形ミルＦは、中間圧
延材のウェブの内幅にほぼ等しい幅の平坦部と、この平
坦部の両端に左右で径の異なる円弧状の継手成形部を有
する孔型を用いる。この孔型は、最終の仕上げ成形加工
用孔型１７の継手成形部半径を、目標とする製品形状と
ほぼ等しくし、これに先立つフランジ部の円形曲げ加工
用孔型１６の継手成形部半径はそれよりも大きいものを
用いる。これにより、孔型で中間圧延材のフランジを継
手に成形する際の１孔型当たりの曲げ加工量を調整し、
継手の波打ちなどの成形不良を防止することができる。

【００１９】次に、上記装置を用いて左右非対称な円形
継手を有する鋼製連壁用形鋼の製造方法を説明する。ま
ず、粗圧延工程では、スラブ等の連鋳鋼片を圧延用素材
として、非対称の孔型を有する上下一対の水平ロールを
持つブレイクダウンミルＢＤで、左右非対称なドッグボ
ーン状の粗造形材を製造する。すなわち、図１に示すよ
うに、孔型Ｂ１で割込を形成し、孔型Ｂ２で割込の拡大
を行い、さらに孔型Ｂ３で割込部の平滑化を行う。この
工程では、上述したように圧延材の反りが下向きにな
り、搬送テーブルに当たることによって反りが矯正さ
れ、支障なく圧延を行うことができる。割込部の平滑化
が完了すると、素材を９０度回転させ、左右非対称孔型
Ｋａｌ.0でユニバーサル圧延用素材である粗圧延材２１
まで圧延する。

【００２０】次に、中間圧延工程では粗圧延材２１を粗
ユニバーサルミルＵ1 とエッジャＥ1 で交互に複数リバ
ース圧延し、さらに、粗ユニバーサルミルＵ2 とエッジ
ャＥ2 で交互に複数リバース圧延する。ユニバーサルミ
ルと対になるように配列されたエッジャの孔型によりフ
ランジ先端が圧下され、所定のフランジ幅に成形され、
左右非対称な略Ｈ形鋼が成形される。このとき、必要に
応じて粗ユニバーサルミルＵ1 ，Ｕ2 の左右堅ロールの
圧下量を調節することによってフランジ厚も異なる左右
非対称な略Ｈ形圧延材を製造することもできる。中間圧
延工程によって所定の厚みと形状を有する略Ｈ形鋼が成
形されると、成形工程に移る。成形工程では、まず円形
曲げ加工用孔型１６によってフランジ部を目標とする製
品形状よりも径の大きな円弧状に曲げ加工し、最後に仕
上げ成形用孔型１７によって目標とする製品形状に成形
する。

【００２１】以上の工程によって図９に示した鋼製連壁
用形鋼が円滑に製造できる。この形鋼のウェブ厚ｔｗの
サイズ造り分けはユニバーサルミル水平ロールの圧下調
整で行い、継手の厚ｔｆはユニバーサルミル堅ロールの
圧下調整で行う。このように本発明の方法によれば、ユ
ニバーサルミルの特徴を生かして、種々の板厚の製品を
ロール組替することなく製造することができる。

【００２２】なお、本実施例では、中間圧延ミルを粗ユ
ニバーサルミルとエッジャ各１基を１組として、２組の
中間圧延ミルを配置して圧延した例を示したが、１組ま
たは３組以上のミルが設置してある圧延ラインにおいて
も、同様の方法で中間圧延材を製造することができる。

【００２３】また、成形工程の孔型は円形曲げ加工用と
仕上げ成形用の２対とした例を示したが、必要に応じて
さらに多数の孔型を用いれば、より薄肉で径の大きな継
手が成形でき、製造可能な製品板厚の範囲を拡大するこ
とができる。なお、仕上げミルのほかに使用可能な上下
水平ロールを有するミルがあれば、孔型を２基以上のミ
ルに分けてもよい。また、複数対の孔型を１つの水平ロ
ールに並列あるいは重ね合わせて形成すれば、ミル数に
対して孔型数を増やすことも可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
中間圧延工程ではＨ形鋼製造と同様のユニバーサルミル
を使用したので、Ｈ形鋼圧延の製造プロセスを利用する
ことが可能になるとともに、ユニバーサルミルで使用す
るロールも従来のＨ形鋼との共用化を図ることができ、
左右非対称な円形継手を有する鋼製連壁用形鋼を安価に
製造することができる。

【００２５】また、継手部を円形に成形する成形工程を
円形曲げ加工工程と仕上げ成形工程とに分けたので、曲
げ加工量が調整可能となり、継手の波打ちなどの成形不
良を防止することができ圧延形状及び品質良好な左右非
対称な円形継手を有する鋼製連壁用形鋼を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の一実施例の説明図である。

【図２】図１に示された方法を実施する場合の圧延機の
配置を説明する説明図である。

【図３】従来のカリバー圧延方式による継手を有する形
鋼の製造方法を説明する説明図である。

【図４】中間圧延工程にユニバーサル圧延方式を導入し
た従来技術の圧延工程図である。

【図５】従来のユニバーサル圧延方式による直線状形鋼
の圧延工程図である。

【図６】Ｈ形鋼のユニバーサル圧延方式とロール共用化
を図った従来の圧延方法の圧延工程図である。

【図７】従来の上下左右対称な直線型形鋼の圧延方法の
圧延工程図である。

【図８】従来技術の左右非対称な直線型形鋼の圧延方法
の圧延工程図である。

【図９】本発明の一実施例として製造された左右非対称
な円形継手を有する鋼製連壁用形鋼の外形図である。

【図１０】本発明によって製造された鋼製連壁用形鋼を
組み立てて製造した箱形鋼矢板の例を説明する説明図で
ある。

【図１１】図１０の箱形鋼矢板を連結して連続壁とした
例を説明する説明図である。

【符号の説明】

ＢＤ ブレイクダウンミル Ｒ１ 粗第１圧延機群 Ｒ２ 粗第２圧延機群 Ｕ1 ，Ｕ2 粗ユニバーサルミル Ｅ1 ，Ｅ2 エッジャ Ｆ 成形ミル Ｂ1 〜Ｂ3 ブレイクダウンミルのエッジング孔型 Ｋａｌ.0〜Ｋａｌ.10 孔型 １２Ｕ，１２Ｌ エッジャＥ2 の水平ロール １３ＨＵ，１３ＨＬ ユニバーサルミルＵ1 の水平ロー
ル １３ＶＵ，１３ＶＬ ユニバーサルミルＵ1 の堅ロール １４ＨＵ，１４ＨＬ ユニバーサルミルＵ2 の水平ロー
ル １４ＶＵ，１４ＶＬ ユニバーサルミルＵ2 の堅ロール １５Ｕ，１５Ｌ エッジャＥ２の水平ロール １６Ｕ，１６Ｌ 円形曲げ加工用孔型 １７Ｕ，１７Ｌ 仕上げ成形加工用孔型 ２１ 粗圧延材 ２２，２３，２４，２５ 中間圧延材 ２６ 円形曲げ加工された圧延材 ２７ 最終製品

フロントページの続き (72)発明者 東 悦男 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 古川 遵 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 永橋 新一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スラブ等の連鋳鋼片を非対称な孔型を有
   する上下一対の水平ロールを持つブレイクダウンミルで
   左右非対称なドッグボーン状の粗造形材に圧延する粗圧
   延工程と、 該工程で圧延された粗造形材をＨ形鋼製造に使用するも
   のと同様のユニバーサルミル及びフランジ足先の圧下設
   定が左右非対称となるエッジャによって複数リバース圧
   延することにより、所定形状の左右非対称な略Ｈ形鋼に
   成形する中間圧延工程と、 該工程で圧延された前記略Ｈ形鋼のフランジ部を左右非
   対称な孔型を有する上下一対の水平ロールを持つ仕上げ
   ミルによって円弧状に曲げ加工する円形曲げ加工工程
   と、 該工程で円弧状に曲げ加工されたフランジ部を目標とす
   る製品形状とほぼ等しい形状の孔型を有する上下一対の
   水平ロールを持つ仕上げミルによって製品形状である円
   形継手に成形加工する仕上げ成形工程とを備えたことを
   特徴とする鋼製連壁用形鋼の製造方法。