JPH10180304A - 多条あり溝付き平鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間圧延によりオーバーハング量の大きい溝
付き平鋼を製造する方法を提案する。 【解決手段】 高温の平鋼素材を孔型熱間圧延により、
一方の面に長手方向に平行に延びる複数の溝と溝の両溝
縁にそれぞれ付近の表面より外方へ突出させた突条部を
成形し、溝底部の温度を 950℃以下望ましくは 880℃以
上として、突条部の曲げ成形と平坦面化成形を行い、そ
の後厚みの均一化を施して、オーバーハング量の大きい
多条あり溝付き平鋼とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一方の面に内部が
開口部より拡がった形状の断面構造を有するあり溝を複
数条形成した多条あり溝付き平鋼の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】平鋼は、構造物の種々の場所に使用され
ているが、用途によっては表面に異種金属あるいは合成
樹脂等の部材を複合させた状態で使用する場合がある。
このような場合には、異種金属を重ね合わせて圧延加
工、プレス等により圧力を加えて一体化する方法（クラ
ッド）、溶接により接合する方法や、ねじ等の締付具で
固定して部材を結合させる方法が考えられる。しかし、
クラッドや溶接あるいはねじを用いる方法では大型の設
備を必要としたり、工費が嵩むなど経済性に欠ける欠点
がある。

【０００３】一方、平鋼表面にあり溝を加工し、これに
異種金属等の部材に形成された突条部を嵌め合わせて部
材を複合する方法があり、ねじ等の締付具を使用せずに
所要の複合構造にすることができ、多くの用途に使用さ
れている。このあり溝を有する平鋼は、あり溝を機械加
工することによっても製造できるが、コストが高くなる
ため、最近では、熱間圧延により製造されている。

【０００４】例えば、特公昭60-17618号公報には、底に
向かって拡開しない溝とその溝の両側に表面より外方に
突出した突条部を熱間圧延により形成し、その後突条部
を押圧して付近の表面と一致した表面を形成させるよう
に熱間圧延する、あり溝付き平鋼の製造方法が開示され
ている。また、特開平1-138002号公報には、４段階の圧
延加工により、あり溝を複数条並列して連続的に成形で
きる溝付き平鋼の製造方法が提案されている。この方法
は、第１の圧延工程で、丸味を帯びた溝と頂部に浅い細
溝を備えた断面台形の突条を形成し、第２の圧延工程
で、溝部の底を広げ深さを深くし、突条の幅を狭め、頂
部の細溝をＶ形溝とし、第３の圧延工程で、頂部のＶ形
溝を深くし、第４の圧延工程で溝の両側の突稜部を溝上
部に押し倒して、溝底部が開口部より広いあり溝を複数
条有する平鋼とするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した方法によれ
ば、圧延加工により、あり溝を複数条有する多条あり溝
付き平鋼が製造できる。しかしながら、上記した方法で
熱間圧延により製造されたあり溝付き平鋼では、あり溝
の開口部幅、溝底部幅が製品ごとにばらつき、とくにあ
り溝の開口部幅と溝底部幅との差である、オーバーハン
グ量が大きくばらつくという問題が生じていた。

【０００６】あり溝の寸法がばらつくと、あり溝の断面
積とそれに嵌合される突条部の断面積に過不足が生じ
る。あり溝の断面積が小さいと部材の突条部の余肉が部
材と平鋼の間にあふれ部材と平鋼の間に隙間を生じる。
またあり溝の断面積が大きいと結合力が低下する。さら
に、あり溝のオーバーハング量が少ないと、平鋼に固定
される部材と平鋼との結合力が不足する等の問題が生じ
る。部材と平鋼との結合力は、部材の突条部とあり溝の
間の摩擦力、部材の突条部の付根の幅、強度にもよる
が、摩擦力に頼らずに十分な結合力を得るためには、あ
り溝のオーバーハング量は2.0mm 以上とすることが望ま
しい。

【０００７】本発明は、上記した問題を有利に解決し、
熱間圧延によりオーバーハング量の大きい溝付き平鋼を
安定して製造する多条溝付き平鋼の製造方法を提案する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、あり溝のオーバーハン
グ量は突条部を曲げ成形するときの鋼材の幅方向のメタ
ルフローにより影響されることに想到し、突条部曲げ成
形時の鋼材温度をある温度範囲に制御することにより、
オーバーハング量を制御できることを新規に見いだし
た。

【０００９】まず、本発明の基礎となった実験結果につ
いて説明する。平鋼素材を加熱炉で、1200℃に加熱した
のち、孔型圧延により、平鋼素材の一方の面に複数条の
溝とその各溝の両側に突条部を成形した。その後、その
突条部を曲げ成形し表面を平坦化し厚みを均一化する圧
延を施して、複数条のあり溝を有する平鋼とした。

【００１０】製造されたあり溝付き平鋼について、形成
されたあり溝の断面（図３参照）の寸法を測定したとこ
ろ、あり溝のオーバーハング量は1.3mm 〜2.6mm の大き
なばらつきを示した。本発明者は、上記したオーバーハ
ング量のばらつき原因についてさらに詳細に検討し、中
間圧延材の曲げ成形時の材料温度が溝開口部幅（b₀）、
溝底部幅（b₁）に影響を与え、その結果オーバーハング
量（b₁−b₀）も曲げ成形時の材料の温度に依存するとい
う新たな知見を得た。

【００１１】溝開口部幅（b₀）、溝底部幅（b₁）および
オーバーハング量（b₁−b₀）と中間圧延材の曲げ成形時
の温度との関係を図１に示す。図１から、溝開口部幅
（b₀）は中間圧延材の温度が高いほど増加し、一方、溝
底部幅（b₁）は中間圧延材の温度が低いほど増加する傾
向を示し、さらにオーバーハング量（b₁−b₀）は中間圧
延材の温度が低温となるほど増加する傾向を示している
ことがわかる。

【００１２】これは、溝の両側に形成された突条部に圧
力を加えて曲げ成形するとき、その突条部および溝近傍
の材料は溝の幅中央方向および底方向へ移動し、開口部
幅および溝底部の幅が狭くなる。突条部付根近傍の温度
が高いと、曲げられるよりも突条が本体の厚み方向へめ
り込む変形の割合が大きくなり、開口部の幅は狭くなら
ない。一方、溝底部は温度が高いほど突条部断面の侵入
で狭くなるためである。

【００１３】図１から、とくに、オーバーハング量（b₁
−b₀）を２mm以上安定して確保するためには、中間圧延
材の温度を950 ℃以下とする必要があるということがわ
かる。また、本発明者らは、中間圧延材の温度について
は、突条部の付根に近い部分とするのが最もよいが、安
定して測温できるあり溝底部の温度を測定し、それを基
準とするのが最もよいという知見も得ている。

【００１４】本発明は、上記のような新規な知見に基づ
き構成されたものである。すなわち、本発明は、熱間圧
延にて、平鋼素材の一方の面に長手方向に平行に延びる
複数の溝を成形するとともに、該溝の両縁にそれぞれ付
近の表面より外方へ突出させた突条部を成形し中間圧延
材とする第１の工程と、前記突条部を前記溝の上部に曲
げ倒し付近の表面とほぼ一致した平坦面とする第２の工
程と、さらに厚みを均一化する第３の工程とを順次施し
て、該溝の開口部幅が溝底部の幅より小さいあり溝を有
する平鋼とする多条あり溝付き平鋼の製造方法におい
て、前記第２の工程前に前記中間圧延材の溝底部の温度
を950 ℃以下としたのち第２の工程を施すことを特徴と
する多条あり溝付き平鋼の製造方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のあり溝付き平鋼の製造に
好適な設備列の１例を図２に示す。まず、平鋼素材７
を、加熱炉１で加熱する。高温に加熱された平鋼素材
は、複数の孔型を設けた粗圧延機２で適当な長方形断面
（図４（ａ））に縮小したのち、その一方の面に長手方
向に平行に延びる複数の溝10を熱間圧延成形するととも
に、該溝の両縁にそれぞれ付近の表面より外方へ突出さ
せた突条部20を成形する。粗圧延を施す粗圧延機２は２
重式圧延機が望ましい。この粗圧延成形により、平鋼の
一方の面に図４（ｂ）に示す断面形状の溝10および突条
部20が複数形成される。また、平鋼の他方の面には、溝
10に対応した位置に、溝と突条との合計幅と同程度の幅
の溝を形成してもよく、これにより平鋼素材の位置ぎめ
を容易にすることができる。

【００１６】ついで、前記突条部20および溝部10を中間
圧延機群３，４で順次成形し、図４（ｃ）に示す断面形
状の突条部20および溝10を最終形状に整え中間圧延材と
する中間圧延が施される。この中間圧延は、複数の孔型
を設けた圧延機で材料の横方向への移動を伴いながら往
復圧延することによっても達成できるが、形成した突条
を次の孔型で損なわないように誘導するためには１つの
孔型をもつ複数の圧延機31，32で連続圧延することが望
ましい。

【００１７】中間圧延機３は、２重式水平孔型圧延機で
良いが、中間圧延の最終の中間圧延機４は平鋼の底面と
側面を直角にするためユニバーサル圧延機が望ましい。
中間圧延材の溝底部10の角は丸みを帯びた形状とされ、
突条は幅に対し高さが高い形状とされている。本発明で
は、上記した粗圧延と中間圧延を含め第１の工程と称す
る。ついで中間圧延材は、第２の工程で曲げ加工を施さ
れるが、曲げ加工時の温度があり溝の形状に重要な影響
を及ぼすため、第２の工程前の中間圧延材の温度を950
℃以下に調整する。温度の調節は、中間圧延機４の前ま
たは後で行い、空冷あるいは水冷、ミスト冷却等公知の
方法でよい。第２の工程前の中間圧延材の温度が950 ℃
を超えると、上記したように、溝部のオーバーハング量
が少なくなる。一方、中間圧延材の温度が880 ℃未満と
なると変形抵抗が高くなり、装置の強度が低い場合には
曲げ加工が難しくなるため、中間圧延材の温度は880 ℃
以上とするのが望ましい。

【００１８】また、曲げ成形を径の大きなロールで行う
と、圧力が突条の下部まで浸透し、突条が曲げられるよ
りもつぶされる変形になり、開口幅が十分狭くならな
い。曲げ変形はできるだけ小径のローラで行うのがよ
く、溝深さの50倍以下が望ましい。しかし、そのような
小径ローラでは、材料の温度が下がって変形抵抗が上が
るとローラの強度が不足する。

【００１９】中間圧延材の温度は、溝底部で測定する。
このため、溝底部の中央が正しく測定できるように、案
内ガイドにより鋼材を案内するのが好ましい。温度調節
された中間圧延材は、第２の工程で、突条部20を溝10の
上部に曲げ倒し付近の表面と一致した平坦面とする成形
が施される。この第２の工程は、図５に示すような一方
は溝付きガイドローラ51ａ，52ａ，53ａ、他方は平ロー
ラ51ｂ，52ｂ，53ｂを用いる。溝付の水平ローラの径は
できるだけ小さい方が好ましい。図５に示す例は、一方
のローラを平ローラとし、他方のローラを、先ず（ａ）
の台形状の溝を加工されたローラとし、ついで（ｂ）の
三角形状の溝を加工されたローラと、（ｃ）の平坦なロ
ーラとを順次用いて突条部の曲げ成形を行う場合であ
る。この場合の溝部、突条部の変形状況を模式的に、図
４（ｄ）に示す。

【００２０】ついで、上下平ロール仕上圧延機６で厚み
を均一化されて多条あり溝付き平鋼の製品となる。

【００２１】

【実施例】炭素鋼を連続鋳造し270mm 厚×340mm 幅とし
た平鋼素材を、加熱炉で1200℃に加熱して、２重圧延機
２により平鋼素材の一方の面に長手方向に平行に延びる
５条の溝と、溝の両縁にそれぞれ付近の表面より外方へ
突出させた突条部を成形した。ついで、２基の連続した
２重圧延機からなる中間圧延機３により溝と突条部を予
成形し、ついでユニバーサル圧延機４により溝と溝の両
縁の突条部の形状を最終成形し、中間圧延材とした。圧
延終了時の中間圧延機４による圧延前の圧延材溝底部の
温度を放射温度計で測温し950 ℃より高温であった場合
は待機または噴霧冷却を行い、中間圧延機４での圧延後
の温度を900 ℃まで低下させた。

【００２２】その後、この中間圧延材は一方を平ロー
ル、他方を３種の溝付きガイドローラとする２本の水平
ローラによる加工を順次通過し、突条部を曲げ加工し平
坦化し、仕上圧延機６で22mm厚の多条あり溝付き平鋼製
品とした。なお、あり溝の深さは６mmで、開口部幅は1
1.5mm、溝底部幅は14.0mmを目標とした。なお、同一平
鋼素材を用い、第１の圧延工程を同一とし、第１の圧延
工程終了後の中間圧延材の温度を975 ℃に調整したの
ち、第２の圧延工程を施し比較例とした。

【００２３】上記したように製造された本発明例と比較
例の製品について、あり溝の断面形状について調査し
た。その結果、本発明例では、平均値で溝底部幅：14.0
mm±0.3 mm、溝開口部幅：11.5mm±0.3 mm、オーバーハ
ング量：2.5 mm±0.4 mmであった。これに対し、比較例
では、平均値で溝底部幅：13.7mm±0.3 mm、溝開口部
幅：12.0mm±0.3 mm、オーバーハング量：1.5 mm±0.4
mmであった。

【００２４】本発明例では、オーバーハング量が2.0mm
を超えており、比較例にくらべオーバーハング量は大き
く、またそのばらつきも少ない。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、オーバーハング量の大
きい溝付き平鋼を安定して製造でき、この溝を利用して
金属板、合成樹脂等の部材をねじ等の締付具を使用せず
に強固に固着できるという産業上格別の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】あり溝の断面寸法と中間圧延材の温度との関係
を示すグラフである。

【図２】本発明の実施に好適な設備列の１例を示す説明
図である。

【図３】あり溝の断面形状の概略を示す概念図である。

【図４】本発明の平鋼の製造の各工程におけるあり溝の
断面形状変化を示す概念図である。

【図５】突条部の曲げ成形状況を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 加熱炉 ２ 粗圧延機 ３ 中間圧延機群 ４ 中間圧延機（ユニバーサル圧延機） ５ ガイドローラ 51a, 52a, 53a 上ガイドローラ 51b, 52b, 53b 下ガイドローラ ６ 仕上ミル ７ 平鋼素材 10 溝 20 突条部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延にて、平鋼素材の一方の面に長
   手方向に平行に延びる複数の溝を成形するとともに、該
   溝の両縁にそれぞれ付近の表面より外方へ突出させた突
   条部を成形し中間圧延材とする第１の工程と、前記突条
   部を前記溝の上部に曲げ倒し付近の表面とほぼ一致した
   平坦面とする第２の圧延工程と、さらに厚みを均一化す
   る第３の工程とを順次施して、該溝の開口部幅が溝底部
   の幅より小さいあり溝を有する平鋼とする多条あり溝付
   き平鋼の製造方法において、前記第２の工程前に前記中
   間圧延材の溝底部の温度を950 ℃以下としたのち第２の
   工程を施すことを特徴とする多条あり溝付き平鋼の製造
   方法。