JP6828722B2 - ハット形鋼矢板、ハット形鋼矢板の製造方法、およびその製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、ハット形鋼矢板、その製造方法および製造設備に関するものであり、特に鋸断後において寸法精度が優れる端部が得られるハット形鋼矢板、ハット形鋼矢板の製造方法、およびその製造設備に関する。

熱間圧延によって製造される形鋼は、断面各部の厚み差や冷却条件差による温度差によって、冷却後に反りが発生したり、熱間圧延後、熱間鋸断される場合は、温度差により断面内に生じる残留応力が熱間鋸断部で開放されることで端部変形が発生する。
特許文献１は、形鋼の拘束冷却方法に関し、熱間圧延中に生じる断面内温度不均一に起因する反りを解消するため、拘束冷却開始時の形鋼温度にもとづいて、冷却中の形鋼温度や変態点率等を推測し、これらを基に反りが生じないように拘束冷却条件を選定することが記載されている。
形鋼に端部変形が生じた場合は、鋸断後において端部形状の矯正作業が必要となるが、レベラー矯正では、長手方向の端部には、圧下を加えることができないため修正が困難で、一方、プレス矯正を用いると矯正は可能であるが、生産効率が低下する。

特許文献２は、圧延ラインにおける鋼矢板等の端部形状精整法に関し、フランジ部の先端に継手部を有するＵ形鋼矢板を圧延した際、圧延後の冷却過程においてウェブやフランジの厚みの相違によりフランジがウェブより早く冷却され、また、鋸断により熱応力が開放されることなどにより形状不良を生じやすい長手方向の端部を、仕上げ圧延前の表面温度を特定範囲とし、鋸断後にフランジ付け根部（コーナ部）に冷却を施すことにより、寸法公差内とすることが記載されている。
特許文献３は、形鋼の端部形状制御方法に関し、熱間鋸断直近のフランジ又はウェブの外表面の温度を測定し、当該温度と端曲がりの相関実績から求まる、端曲がりが生じない冷却基準温度となるように鋸断中および／または鋸断後において強制冷却を行うことが記載されている。

特開平２−１５８１６号公報 特開昭５３−８１４６４号公報 特開昭５５−１３９１０５号公報

ところで，図１１（ａ）にその断面形状の全体を示すように，ウェブ部２と、フランジ部３と、継手部４と、フランジ部３と継手部４との間に腕部５とを有するハット形状のハット形鋼矢板１の場合、腕部５を有する分、Ｕ形鋼矢板よりも断面寸法が大きくなる。このためハット形鋼矢板１では，圧延仕上がり時の断面内各部位の温度の不均一に起因して冷却後に生じる残留応力が断面形状に与える影響が大きく、特に圧延後に製品長さに鋸断（ハット形鋼矢板１を幅方向に鋸断）したとき、残留応力による端部の変形がより大きくなり、場合によっては寸法公差を外れる場合が生じる。図１１（ｂ）には、ハット形鋼矢板１の継手部４を拡大した状態、図１１（ｃ）には、ハット形鋼矢板１の継手部４同士が嵌合する状態が示されている。

図１２はハット形鋼矢板１の端部に生じる変形の模式図であり，左右の継手部４が外側に広がりつつ上にも反るいわゆる「ラッパ変形」（図１２（ａ）参照）、逆に、左右の継手部４が内側に狭まりつつ下にも反る「逆ラッパ変形」（図１２（ｂ）参照）、あるいは、左右の継手部４の一方が「ラッパ変形」、他方が「逆ラッパ変形」という形状に変形する場合がある。

特許文献１に記載された技術は、鋼矢板の上下方向の反りを防止しようとする技術であり、製品端部のラッパ変形を防止するものではない。また、拘束冷却を行うためには、非常に大きな設備投資が必要となる。
特許文献２に記載された技術は、圧延後の熱間鋸断時にＵ形鋼矢板のフランジ付け根部を冷却する技術であり、そのままハット形鋼矢板に適用できる技術ではない。特に，ハット形鋼矢板はＵ形鋼矢板よりも複雑な形状でサイズ（全幅寸法）も大きいため、圧延パス数が多くなり熱間鋸断時の温度が非常に低くなる。このため，この技術では効果が見込めない。また、鋼矢板は熱間鋸断以外に冷間で所定の長さに鋸断する場合も多いが、この技術は冷間鋸断された鋼矢板の鋸断部には全く対応ができない。

特許文献３に記載された技術は、熱間鋸断時の鋼矢板の内外面の温度差によって発生するとされる端部の変形を防止しようとする技術であり、内外面の温度差ではなく、各部位の温度差によって発生するハット形鋼矢板の端部変形に適用できるものではない。また、特許文献２と同様に、鋼矢板は熱間鋸断以外に冷間で所定の長さに鋸断する場合も多いが、この技術は冷間鋸断された鋼矢板の鋸断部には全く対応ができない。

そこで、本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、ハット形鋼矢板に関し、圧延後の熱間、冷間を問わず所定の製品長さに切断されたハット形鋼矢板の端部に「ラッパ変形」「逆ラッパ変形」という形状不良がない、良好な形状のハット形鋼矢板を提供すること、およびそれを安価に実現するハット形鋼矢板の製造方法を提供すること、さらには、上記形状不良を抑制するための製造条件を評価可能なハット形鋼矢板の製造設備を提供すること、また、さらには、この評価にもとづき上記形状不良を抑制可能なハット形鋼矢板の製造設備を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、ウェブ部、フランジ部、腕部および継手部から構成されるハット形鋼矢板であり、継手部ないし腕部の残留応力最大値σgとフランジ部の残留応力最小値σfとの差である残留応力差Δσ（＝σg−σf）が0MPa以上60MPa以下であることを特徴とするハット形鋼矢板が提供される。

本発明の一態様によれば、ウェブ部、フランジ部、腕部および継手部から構成されるハット形鋼矢板を、熱間圧延により該ハット形鋼矢板の形状に造形した後に、幅方向に切断するハット形鋼矢板の製造方法において、前記熱間圧延を終了後、前記ウェブ部が５００℃まで温度降下するまでの間の同一時点における、前記フランジ部の最低温度Ｔfと前記継手部ないし前記腕部の最高温度Ｔgとの差を温度差ΔＴ（＝Ｔｇ−Ｔｆ）とし、該温度差ΔＴと前記切断をした後の切断面端部の曲がり量との関係を定めておき、この関係に基づき前記曲がり量を許容値内とできるΔＴの範囲が得られるように仕上げ圧延機の最終孔型での圧延において前記継手部の冷却を行うことを特徴とするハット形鋼矢板の製造方法が提供される。

本発明の一態様によれば、ウェブ部、フランジ部、腕部および継手部から構成されるハット形鋼矢板を、熱間圧延により該ハット形鋼矢板の形状に造形した後に、幅方向に切断するハット形鋼矢板の製造方法において、前記熱間圧延を終了後、前記ウェブ部が５００℃まで温度降下するまでの間の同一時点における、前記フランジ部の最低温度Ｔfと前記継手部ないし前記腕部の最高温度Ｔgとの差を温度差ΔＴ（＝Ｔｇ−Ｔｆ）、継手部ないし腕部の残留応力最大値σgとフランジ部の残留応力最小値σfとの差を残留応力差Δσ（＝σg−σf）とし、前記温度差ΔＴと前記残留応力差Δσとの関係を定めておき、この関係に基づき前記残留応力差Δσを0MPa以上60MPa以下とできるΔＴの範囲が得られるように仕上げ圧延機の最終孔型での圧延において前記継手部の冷却を行うことを特徴とするハット形鋼矢板の製造方法が提供される。

本発明の一態様によれば、ウェブ部、フランジ部、腕部および継手部から構成されるハット形鋼矢板を、熱間圧延により該ハット形鋼矢板の形状に造形した後に、幅方向に切断するハット形鋼矢板の製造方法において、仕上げ圧延機の最終孔型での圧延において前記継手部を冷却し、該冷却を行う冷媒の単位時間あたりの流量Ｑを前記仕上げ圧延機による圧延の際の圧延速度Ｖで除した値Ｑ／Ｖと、前記切断した後の切断面端部の曲がり量との関係を予め定めておき、該関係から前記曲がり量が許容範囲内となる前記値Ｑ／Ｖの範囲を設定し、前記圧延速度Ｖの変化に対応させて前記値Ｑ／Ｖを前記設定した範囲に収めるように前記冷媒の単位時間当たりの流量Ｑを調整することを特徴とするハット形鋼矢板の製造方法が提供される。

本発明の一態様によれば、ウェブ部、フランジ部、腕部および継手部から構成されるハット形鋼矢板を、熱間圧延により該ハット形鋼矢板の形状に造形する熱間圧延機と、該熱間圧延により得られたハット形鋼矢板を幅方向に切断する鋸断装置とを有するハット形鋼矢板の製造設備において、前記熱間圧延機の仕上げ圧延機のガイド内に前記継手部を冷却する継手部冷却装置を備え、該継手部冷却装置は前記継手部を冷却する冷媒の単位時間あたりの流量Ｑを調整可能であり、前記仕上げ圧延機は圧延速度Ｖを調整可能であり、前記流量Ｑと圧延速度Ｖの実績を記録する記録手段を有することを特徴とするハット形鋼矢板の製造設備が提供される。

本発明に係るハット形鋼矢板によれば、熱間あるいは冷間で鋸断した際の長手部端部の変形が抑制された、すなわち、圧延後の熱間、冷間を問わず所定の製品長さに切断されたハット形鋼矢板の端部に「ラッパ変形」「逆ラッパ変形」という形状不良がない、良好な形状のハット形鋼矢板が提供される。また、本発明に係るハット形鋼矢板の製造方法によれば、熱間あるいは冷間で鋸断した際の長手部端部の変形を抑制できるハット形鋼矢板を安価に実現するハット形鋼矢板の製造方法が提供される。また、本発明の一態様によれば、熱間あるいは冷間で鋸断した際の長手部端部の変形を抑制するための製造条件を評価可能であるとともに、この評価にもとづき上記形状不良を抑制可能なハット形鋼矢板の製造設備が提供される。

本発明の一実施形態に係るハット形鋼矢板を製造するハット形鋼矢板の製造ラインを示した平面図である。 仕上げ圧延機の孔型形状を示す正面図である。 Ｋ１孔型の前面に設置された前面ガイドと継手部冷却装置及びウェブ部冷却装置を示す図であり、（ａ）は正面図を、（ｂ）は側面図を示す。 継手部の冷却制御及びウェブ部の冷却制御の設備構成を示す模式図である。 仕上げ圧延後のハット形鋼矢板の全幅方向の温度分布の一例を示すグラフである。 ハット形鋼矢板の長手方向残留応力の幅方向分布の一例を示すグラフである。 残留応力差Δσと端部変形量（継手部の曲がり量）との関係を示すグラフである。 温度差ΔＴと端部変形量（継手部の曲がり量）との関係を示すグラフである。 温度差ΔＴと残留応力差Δσとの関係を示すグラフである。 Ｑ／Ｖと端部変形量（継手部の曲がり量）との関係を示すグラフである。 ハット形鋼矢板を示し、（ａ）はハット形鋼矢板の断面形状の全体を示す図、（ｂ）は、ハット形鋼矢板の継手部を拡大した状態を示す図、（ｃ）は、ハット形鋼矢板の継手部同士が嵌合する状態を示す図である。 ハット形鋼矢板の長手方向端部の変形を示す模式図であり、（ａ）はラッパ変形を、（ｂ）は逆ラッパ変形を示す。 ハット形鋼矢板に反り（上反り）がある状態を示す模式図である。 ウェブ冷却水量Ｑｗ／圧延速度Ｖと反り量Ｓとの関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

図１はハット形鋼矢板の製造ラインを示した平面図である。ハット形鋼矢板の製造ラインは、加熱炉１０、複数台の熱間圧延機、すなわち、粗圧延機１１、中間圧延機１２、及び仕上げ圧延機１３を備える。また、ハット形鋼矢板の製造ラインは、熱間圧延機の仕上げ圧延機１３の下流側に、熱間鋸断装置１４を備える。中間圧延機１２は２台の圧延機をタンデムに配置して構成されている。
加熱炉１０で素材であるスラブやブルームを所定の温度に加熱し、粗圧延機１１、中間圧延機１２、仕上げ圧延機１３の順に熱間で孔型圧延を行い、図１１に示すハット形の製品形状に仕上げられる。熱間鋸断装置１４は、圧延で延ばされた製品を所定の長さに熱間で切断するものである。

各圧延機には、複数の孔型が刻設されており、例えば仕上げ圧延機１３では図２に示すように、上圧延ロール２１及び下圧延ロール２２に２つの孔型Ｋ２，Ｋ１が刻設されている。Ｋ１孔型が最終圧延を行う孔型であり、爪曲げと成形圧延が同時に行われる。なお，仕上げ圧延は合計３パスのリバース圧延となっており、Ｋ２孔型圧延は１パス目の圧延で仕上げ圧延機１３の前面（図１の左側）から後面（図１の右側）側に向かって圧延される。Ｋ１孔型圧延は２パス目のリバース圧延で行われ、仕上げ圧延機１３の後面から前面側に向かって圧延される。仕上げ圧延の３パス目は、仕上げ圧延機１３の前面から後面へ向けて被圧延材を通すが、圧下を行わないダミー圧延パスである。

図３は、このＫ１孔型の前面に設置された前面ガイド２３と，前面ガイド２３内に設置された継手部冷却装置２５及びウェブ部冷却装置２６を示す模式図である。図３（ａ）は圧延方向から見た正面図であり、図３（ｂ）は側面図である。前面ガイド２３は、ハット形鋼矢板のウェブ部２、フランジ部３、及び腕部５を案内する上ガイド２３ａと下ガイド２３ｂとを有する。上ガイド２３ａ内には、継手部冷却ヘッダー２５ａが配置され、この継手部冷却ヘッダー２５ａには継手部冷却ノズル２５ｂが設けられている。継手部冷却ヘッダー２５ａは圧延方向（図３（ｂ）中の左右方向）に延在し、継手部冷却ノズル２５ｂはハット形鋼矢板１の継手部４に対向する位置に、継手部冷却ヘッダー２５ａの延在方向に沿って複数配置されている。そして継手部冷却ノズル２５ｂが継手部４に向けて冷媒を噴出可能となっており、この継手部冷却ノズル２５ｂでハット形鋼矢板の継手部４が冷却される。継手部冷却ヘッダー２５ａと継手部冷却ノズル２５ｂと、後述する継手部冷却水流量調整弁２５ｅおよびこの継手部冷却水流量調整弁２５ｅの開度調整を行う演算装置３０が継手部冷却装置２５を構成している。この図では上ガイド２３ａに継手部冷却装置２５が配置され、上方から継手部４の冷却を行っているが，下ガイド２３ｂに継手部冷却ヘッダー２５ａ、継手部冷却ノズル２５ｂを配置し、下方から継手部４を冷却してもよい。また、継手部４内で最も冷却を行うべき部位は、継手部４の突起部４ａ（図１１（ｂ）参照）であるが、この突起部４ａを中心として、爪部４ｂや腕部５にかけて冷却を行ってもよい。さらに、後面ガイド２４（図４参照）に継手部冷却装置２５を設けてもよい。

上ガイド２３ａにはウェブ上面冷却ヘッダー２６ａおよびウェブ上面冷却ノズル２６ｂも配置され、ハット形鋼矢板１のウェブ部２上面を冷却することができる。すなわち、ウェブ上面冷却ノズル２６ｂは、ウェブ上面冷却ヘッダー２６ａのウェブ部２上面に対向する位置に配置され、ウェブ部２上面に対して冷媒を噴射可能とされている。下ガイド２３ｂにはウェブ下面冷却ヘッダー２６ｃおよびウェブ下面冷却ノズル２６ｄが配置されており、ハット形鋼矢板１のウェブ部２下面（裏面）を冷却する。すなわち、ウェブ下面冷却ノズル２６ｄは、ウェブ下面冷却ヘッダー２６ｃのウェブ部２下面に対向する位置に配置され、ウェブ部２下面に対して冷媒を噴射可能とされている。ウェブ上面冷却ヘッダー２６ａおよびウェブ下面冷却ヘッダー２６ｃは、継手部冷却ヘッダー２５ａと同様に圧延方向（図３（ｂ）中の左右方向）に延在しており、ウェブ上面冷却ノズル２６ｂ及びウェブ下面冷却ノズル２６ｄは、所定の冷却能力が発揮できるよう、それぞれヘッダーの延在方向に複数個ずつ配置されている。これら、ウェブ上面冷却ヘッダー２６ａ、ウェブ上面冷却ノズル２６ｂ、ウェブ下面冷却ヘッダー２６ｃ、及びウェブ下面冷却ノズル２６ｄと、後述するウェブ上面冷却水流量調整弁２６ｅ、ウェブ下面冷却水流量調整弁２６ｆ、および、これらウェブ上面冷却水流量調整弁２６ｅ、ウェブ下面冷却水流量調整弁２６ｆの開度調整を行う演算装置３０がウェブ部冷却装置２６を構成している。なお、後面ガイド２４にウェブ部冷却装置２６を設けてもよい。

図４は、仕上げ圧延機１３の最終孔型Ｋ１圧延の際に、継手部４の冷却制御およびウェブ部２の冷却制御を可能とした設備構成を示す模式図である。孔型Ｋ１の前面ガイド２３の上ガイド２３ａに設けられた左右のそれぞれの継手部冷却ヘッダー２５ａ、ウェブ上面冷却ヘッダー２６ａ、ウェブ下面冷却ヘッダー２６ｃ（図４では図示省略）は、それぞれ、冷却水配管によって冷却水ポンプ２９に接続されている。それぞれの冷却水配管には、流量調整弁２５ｅ（継手部冷却水流量調整弁２５ｅ），２６ｅ（ウェブ上面冷却水流量調整弁２６ｅ），２６ｆ（ウェブ下面冷却水流量調整弁２６ｆ：図示省略）が設けられており、これら流量調整弁２５ｅ，２６ｅ，２６ｆにより冷却ヘッダー２５ａ，２６ａ，２６ｃへの冷却水供給量、すなわち、単位時間当たりの流量Ｑを個別に調整可能となっている。流量調整弁２５ｅ，２６ｅ，２６ｆの開度調整は演算装置３０が行う。

演算装置３０は、流量調整弁２５ｅ，２６ｅ，２６ｆの開度調整とともに、仕上げ圧延機１３のミルモータ１３ａに回転数指令の信号を送り、仕上げ圧延機１３によるハット形鋼矢板１の圧延速度の制御も行う。演算装置３０は、上位コンピュータ（図示せず）からの被圧延材の圧延条件情報にもとづき、仕上げ圧延機１３の仕上げ圧延速度Ｖ（以下、単に圧延速度Ｖとも云う）を調整するために、ミルモータ１３ａへ回転数指令の信号を送る。圧延速度Ｖ（ｍ／秒）は、圧延の噛み込み時に定常部よりも速くするほか、曲がりの発生有無や、焼付き等の疵の発生有無にもとづいて調整が行われる。演算装置３０は、流量調整弁２５ｅ，２６ｅ，２６ｆの開度の調整を行い、継手部４やウェブ部２の上面、ウェブ部２の下面を冷却する冷媒（本実施形態では水）の単位時間あたりの流量Ｑ（リットル／秒）の調整を行う流量制御手段として機能する。圧延速度Ｖが変化すると一定量の冷却能力を発揮させるための冷媒の単位時間あたりの流量Ｑは変化するため、本実施形態では、演算装置３０は圧延速度Ｖの変化に応じて各冷却ヘッダー２５ａ，２６ａ，２６ｃへ供給する冷却水の単位時間あたりの流量Ｑを調整するようにしている。具体的には、各冷却ヘッダーへ供給する冷却水の単位時間あたりの流量Ｑを圧延速度Ｖで除した値Ｑ／Ｖが一定範囲内となるように、演算装置３０が各流量調整弁２５ｅ，２６ｅ，２６ｆの開度を調整し、各冷却ヘッダー２５ａ，２６ａ，２６ｃへの冷却水の流量Ｑを制御する。

Ｑ／Ｖの具体的な数値範囲は、継手部冷却装置２５については、Ｑ／Ｖの値と熱間鋸断装置１４で切断した後の切断面端部の曲がり量との関係、あるいはＱ／Ｖの値と仕上げ圧延後の所定時点におけるフランジ部の最低温度Ｔfと継手部４ないし腕部５の最高温度Ｔgとの温度差ΔＴ（＝Ｔｇ−Ｔｆ）との関係を予め定めておき、これらいずれかの関係から曲がり量が許容範囲内となるＱ／Ｖの範囲、あるいは、温度差ΔＴが所定範囲となるＱ／Ｖの範囲として設定してある。Ｑ／Ｖがある範囲となるように継手部冷却装置２５からの冷却水の流量Ｑを調整することで、切断面端部の曲がりが抑制できる理由の詳細は後述する。

また、ウェブ部冷却装置２６によりウェブ部２を冷却する理由は、後述するとおり、圧延後のＣＢ（クーリングベッド）上での自然冷却時の反りを防止するためである。したがって、ウェブ部冷却装置２６についてのＱ／Ｖの具体的な数値範囲については、Ｑ／Ｖの値とクーリングベッド上でのハット形鋼矢板の反り量との関係を予め定めておき、該関係から反り量が許容範囲となるＱ／Ｖの範囲として設定してある。

仕上げ圧延機１３により仕上げ圧延が施されたハット形鋼矢板１は、ハット形鋼矢板１の搬送方向に沿って配列されたテーブルローラー３５により下流側へと送られるが、仕上げ圧延機１３の下流側には温度計３１が配置されており、この温度計３１は、仕上げ圧延後、すなわち、最終孔型Ｋ１による圧延が施された後のハット形鋼矢板１の幅方向の温度プロフィルの測定が可能となっている。温度計３１による温度プロフィルの測定結果は演算装置３０に送られる。前述の温度差ΔＴ（＝Ｔｇ−Ｔｆ）を所定範囲としたい場合、演算装置３０は、温度測定結果から得られるΔＴと目標とするΔＴとを比較し、次材圧延時には、目標とするΔＴが得られるように継手部冷却装置２５やウェブ部冷却装置２６の流量調整弁２５ｅ，２６ｅ，２６ｆへの開度設定指令や、仕上げ圧延機１３のミルモータ１３ａへの回転数指令を補正する。

左側の継手部４と右側の継手部４、及びウェブ部２の面の冷媒（本実施形態では冷却水）の流量は、それぞれ個別に設定することができる。ハット形鋼矢板１の継手形状は，図１１（ｂ）に示すように左右で非対称な形状であるため、左右の継手部４で温度差が生じやすいが、左右の継手部４の冷却水流量を個別に設定することで、一方の継手部のみの変形が問題になる場合にも対応が可能となる。

また、ウェブ部２の面の冷却は，圧延後のＣＢ（クーリングベッド）上での自然冷却時の上反り発生抑止に効果がある。ＣＢ上で上反りが大きい場合、ＣＢでの製品の搬送に支障をきたすほか、常温まで冷却したのちに行うローラー矯正において、製品がロールに噛み込んでいかないといった不具合が発生する。上述のとおりウェブ部２の面の冷却を行うことで、かような不具合を抑止することができる。

なお、演算装置３０は、圧延を行う毎に、各冷却ヘッダー２５ａ，２６ａ，２６ｃへ供給する冷却水の単位時間あたりの流量Ｑと圧延速度Ｖの実績を記録する記録手段を有している。この記録手段は、圧延中の流量Ｑと圧延速度Ｖの経時変化のデータを記録可能である。詳細は後述するが、継手部４を冷却する冷媒の単位時間あたりの流量Ｑ、圧延速度Ｖは継手部４の曲がり量、すなわち、切断面端部の曲がり量に影響を及ぼす。したがって、これらＱ、Ｖの実績を記録しておくことで、得られたＱ、Ｖと、実際に得られた継手部４の曲がり量との関係を調査することで、最適な流量Ｑおよび圧延速度Ｖを求めることができる。

次に本発明に至った経緯について説明する。先ず、本発明のハット形鋼矢板１について、継手部４ないし腕部５の残留応力の最大値σｇとフランジ部３の残留応力の最小値σｆとの残留応力差Δσ（＝σｇ−σｆ）を特定した理由について説明する。
本発明者らは、種々の条件で熱間圧延されローラー矯正されたハット形鋼矢板１について、圧延終了時の温度分布、製品での残留応力分布と端部の変形について、各種の調査、検討を行った。

図５は仕上げ圧延後のハット形鋼矢板１を熱間鋸断装置１４にて鋸断する際に、熱間鋸断装置１４の入側でハット形鋼矢板１の全幅方向の温度プロフィルを測定した例である。圧延素材２本の温度プロフィルを示しており、太線は、先に説明した継手部冷却装置２５で左側の継手部４を実験的に冷媒として水を用いて冷却したケースである。この例のように、ハット形鋼矢板１は左右の継手部４およびウェブ部２が、フランジ部３および腕部５よりも高温で仕上げられる。また、継手部４の冷却によって、継手部４の冷却をしない場合よりも、継手部４の温度を低温に仕上げられることがわかる。

図６は、図５に示した２本の素材から製品化したハット形鋼矢板１について、冷間でローラー矯正を行った後の長手方向の残留応力を幅方向にわたって測定した結果である。ローラー矯正後も残留応力があり、ウェブ部２の幅方向中央と継手部４の近傍で引張りの残留応力、フランジ部３の近傍で圧縮の残留応力となっている。〇で示す仕上げ圧延で継手部４の冷却を実施した製品は、△で示した継手部４の冷却なしの製品に対して、継手部４とフランジ部３の近傍の残留応力の差が小さくなっていることが分かる。

この２つの製品について、継手部４の曲がり量を調査したところ、継手部４の水冷なしの製品は、左側の継手部４で+6.7ｍｍ、右側の継手部４で+6.1mmであり、継手部４の水冷を実施した製品は、左側の継手部４で+3.7ｍｍ、右側の継手部４で+4.9mmであり、仕上げ圧延での継手部４の水冷によって継手部４の変形が小さくなっていることが認められた。なお、継手部４の曲がり量は、図１２に示すように、長手定常部の継手外縁線を延長し、この外延線と長手端部の継手部４の外端との幅方向の位置の差をとったものであり、端部が広がっている場合を符号＋で、端部が狭まっている場合を符号−とした。

次に、上記の知見をより定量的に評価するために、図６で定義を示した継手部４の近傍の残留応力の最大値σｇとフランジ部３の近傍の残留応力の最小値σｆとの差σg−σfを残留応力差Δσとし、各種の製品での継手部４の曲がり量との定量的な関係を調査していった。この調査結果を図７に示す。図７では、有効幅900mmのハット形鋼矢板１の内、ウェブ厚10.8mmで有効高さが230mmの10Hサイズを〇で、ウェブ厚13.2mmで有効高さが300mmの25Hサイズを△で示している。なお、残留応力は、ハット形鋼矢板の長手方向中央の表裏面に全幅方向に複数のひずみゲージを貼りつけていき、これらの初期ひずみを計測し、この後、ひずみゲージ貼付位置のすぐ傍でハット形鋼矢板を幅方向に冷間鋸断し、冷間鋸断によって残留応力が解放された後のひずみをこれらひずみゲージで計測し、初期ひずみからのひずみの変化量から、各部位の残留応力を算出して求めている。

図７から、継手部４の曲がり量は、残留応力差Δσで整理できることがわかる。ハット形鋼矢板１を使用する際には図１１（ｃ）に示すように左右の継手部４を嵌合させることから、継手部４の曲がり量には嵌合のための許容差があり、ハット形鋼矢板１の場合、約±４ｍｍ以内とする必要がある。継手部４の曲がり量が約±４ｍｍ以内を満たす残留応力差Δσの範囲は、10H、25Hの場合ともに、0〜60ＭＰａとなる。

つまり、継手部４の残留応力の最大値σｇとフランジ部３の残留応力の最小値σｆとの差である残留応力差Δσ（＝σｇ−σｆ）を０MPa以上６０MPa以下の範囲内とすることで、継手部４の曲がり量を継手嵌合に問題のない程度とすることができる。なお、継手部４を局部的に冷却して継手部４の温度が腕部５の温度よりも低下する場合は、継手部４の残留応力の最大値よりも腕部５の残留応力の最大値が大きくなる場合があり得る。この場合、継手部４の残留応力の最大値σｇとフランジ部３の残留応力の最小値σｆの差が６０MPa以下であっても、腕部５の残留圧縮応力の最大値とフランジ部３の残留圧縮応力の最小値σｆが６０MPaを超えると、継手部４の曲がり量が約±４ｍｍ以内とならなくなる。よって、本発明のハット形鋼矢板１では、継手部４ないし腕部５の残留応力最大値σgとフランジ部３の残留応力最小値σfとの残留応力差Δσ（＝σg−σf）が0MPa以上60MPa以下である必要がある。

次に、継手部４の冷却により継手部４の曲がり量を抑制でき、本発明のハット形鋼矢板１の製造方法を完成するに至った検討結果について説明する。
図５で定義を示した継手部４の最高温度Ｔｇとフランジ部３の最低温度Ｔｆとの差を温度差ΔＴ（＝Ｔｇ−Ｔｆ）とし、製品での継手部４の曲がり量との関係を調査した。また、左右それぞれの継手部４を個別のデータとした。この調査結果を図８に示す。図８から、継手部４の曲がり量は、温度差ΔＴでも整理することができることがわかる。継手部４の曲がり量が約±４ｍｍ以内を満たす温度差ΔＴの範囲は、本データの場合、30〜50℃となる。

このように、継手部４の曲がり量が上記の残留応力差Δσ、温度差ΔＴの双方で整理できるのは、図９に示すように、ΔＴとΔσにほぼ線形となる相関関係があるためである。したがって、温度差ΔＴと切断をした後の切断面端部の曲がり量との関係を定めておき、この関係に基づき前記曲がり量を許容値内とできるΔＴの範囲が得られるように、仕上げ圧延時に継手部４の冷却を行うことで、継手部４の曲がり量を抑制することができる。あるいは、温度差ΔＴとΔσとの関係を定めておき、この関係に基づき残留応力差Δσが0MPa以上60MPa以下となるΔＴの範囲が得られるように仕上げ圧延機１３の最終孔型Ｋ１での圧延において前記継手部４の冷却を行うことでも、継手部４の曲がり量を抑制することができる。

なお、温度差ΔＴは、熱間圧延を終了後、すなわち、仕上げ圧延機１３の最終孔型Ｋ１での圧延を終了した後、ウェブ部２が５００℃まで温度降下するまでの間の同一時点におけるフランジ部３の最低温度Ｔfと継手部４ないし腕部５の最高温度Ｔgとの差とする。温度差ΔＴをフランジ部３の最低温度Ｔfと継手部４ないし腕部５の最高温度Ｔgとの差とするのは、継手部４の最高温度とフランジ部３の最低温度Ｔｆとの差のみを、曲がりを抑制できる範囲としたとしても、腕部５の最高温度とフランジ部３の最低温度Ｔｆとの差が曲がりを抑制できない範囲である場合には、曲がりを抑制できなくなるからである。また、温度差ΔＴを熱間圧延終了後、すなわち、仕上げ圧延機１３の最終孔型Ｋ１での圧延を終了した後、ウェブ部２が５００℃まで温度降下するまでの間の同一時点における温度差としたのは、ハット形鋼矢板１の温度がある程度以下にまで下がった後、具体的にはウェブ部２の温度で５００℃未満にまで下がった後の段階では、既に曲がりを発生させる程の残留応力差を発生させてしまっているためである。つまり、ウェブ部２の温度で５００℃以上の段階における温度差ΔＴを調整しないと、残留応力差Δσを変化させることはできず、曲がり抑制にも寄与しないためである。

また、図５に示した結果から、温度差ΔＴは、継手部４の冷却を強めると小さくなる。よって、継手部冷却ヘッダー２５ａに供給する単位時間あたりの冷却水の流量Ｑをある程度まで大きくすれば、温度差ΔＴは小さくなる。しかし、上述のとおり圧延速度Ｖによって同じ流量Ｑでも継手部４の冷却能力は異なってくるため、圧延速度Ｖに応じて冷却水の流量Ｑを変化させるとよい。具体的には冷却水の流量Ｑを圧延速度Ｖで除したＱ／ＶでΔＴを整理できることがわかった。したがってＱ／ＶとΔＴの関係を予め求めておき、Ｑ／Ｖを変化させることでΔＴを調整することが好ましい。圧延速度Ｖの変化がないか、あっても同じ流量ＱであるときのΔＴへの影響があまり大きくない場合には、圧延速度Ｖを考慮せずに流量Ｑのみを変化させてΔＴを調整するようにしてもよい。

温度差ΔＴを調整する方法の場合は、上述した温度計３１を用いて仕上げ圧延後のハット形鋼矢板１の全幅方向の温度プロフィルを測定し、その測定結果から、次材の仕上げ圧延時に目標とするΔＴを達成できるように、冷媒の流量Ｑを補正するようにすることもできる。このようにすることで、圧延本数を重ねる毎に温度差ΔＴの制御精度が向上し、曲がり量をより抑制することができる。

次に上記の知見から継手部４の変形抑止を簡便な方法で実用化できる、本発明のハット形鋼矢板１の製造方法の実施形態について説明する。図３、図４に示した設備を用いて、仕上げ圧延で種々の冷却条件を適用し、得られた各製品の継手部４の曲がり量を調査した。この調査結果の一例を図１０に示す．冷媒として水を用い，継手部４の冷却水流量Ｑ（リットル／秒）をＫ１孔型での仕上げ圧延速度Ｖ（ｍ／秒）で除したＱ／Ｖで継手部４の曲がり量を整理できることが判明した。

圧延速度は、上述のとおり圧延の噛み込み時に定常部よりも速くするほか，圧延での製品の曲がりの発生有無や焼付き等の疵の発生有無で調整が行われる。したがって、この冷却水の単位時間あたりの流量Ｑを仕上げ圧延速度Ｖで除した値Ｑ／Ｖと切断面端部における継手部４の曲がり量との関係を定め、この関係から，継手部４の曲がり量が許容範囲になるＱ／Ｖの範囲を設定し、圧延速度Ｖの変化に対応させて、Ｑ／Ｖを一定値範囲に収めるように冷却水流量Ｑを調整することで継手部４の変形量を許容内に収めることができる。

左側の継手部４と右側の継手部４、ウェブ部２の面の冷媒（本実施形態では冷却水）の流量は、それぞれ個別に設定することができる。ハット形鋼矢板１の継手形状は，図１１（ｂ）に示すように左右で非対称な形状であるため、左右の継手部４で温度差が生じやすいが、左右の継手部４の冷却水流量を個別に設定することで、一方の継手部４のみの変形が問題になる場合にも対応が可能となる。ウェブ部２の面の冷却が必要となるのは、上述したとおり、圧延後のＣＢ（クーリングベッド）上での自然冷却時の反りを防止する必要性がある場合である。よって、ウェブ部２の面の冷媒の流量を継手部４の冷媒の流量とは独立して設定可能とすることで、継手部４の曲がり抑制のための継手部４の冷却水流量とは関係なく、反りの発生の有無、程度により設定することができる。

このウェブ部２の面の冷却は、製品長が例えば１５ｍ以上と長い場合に有効となる。図１３は、ハット形鋼矢板１に上反りが発生している状態を示す模式図である。図１３に示すとおり、ある製品長のハット形鋼矢板１の長手方向両端のウェブ２の上面を結ぶ直線を基準直線とし、この基準直線から長手方向中央のウェブ２の上面に垂線をおろしたとき、この垂線上における基準直線とウェブ２の上面との距離を、その製品長での反り量Ｓと定義する。反り量Ｓは、製品長の２乗にほぼ比例して大きくなるので、同じ製造条件で製造した場合でも、製品長２０ｍのハット形鋼矢板１のＣＢ（クーリングベッド）上での反り量は、製品長１０ｍのハット形鋼矢板１のＣＢ（クーリングベッド）上での反り量の約４倍と、非常に大きくなる。

図３、図４に示した設備を用いて、製品長が２０ｍとなるハット形鋼矢板２５Ｈを製造するにあたり、仕上げ圧延で冷媒として水を用いて種々のウェブ部冷却条件を適用し、得られた各製品の反り量Ｓを調査した。その結果、図１４に示すように、ウェブ部２への冷却水流量Ｑｗ（リットル／秒）をＫ１孔型での仕上げ圧延速度Ｖ（ｍ／秒）で除したＱｗ／Ｖで反り量Ｓを整理できることが判明した。この関係から、反り量Ｓが許容範囲となるＱｗ／Ｖの範囲ないし条件を設定することができる。
なお、以上説明した実施形態の全てにおいて、冷媒には水を用いたが、他の冷媒を用いることもできる。

また、圧延後のハット形鋼矢板１を常温にまで自然冷却するＣＢ（冷却床）にて、継手部４の曲がりを確認し、継手部４の曲がり量が大きすぎる場合（＋4ｍｍを超える場合）は、後続の圧延材に対し冷却水流量を増やす、圧延速度を遅くする、あるいはこの両者を行う、という方法で継手部４の曲がり量を制御することもできる。逆に、継手部４の曲がり量が小さすぎる（＝内側に縮んでいる）場合は、継手部４の冷却水流量を減じる、圧延速度を速くする、といった制御を行うことができる。

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係るハット形鋼矢板１は、ウェブ部２、フランジ部３、腕部５および継手部４から構成されるハット形鋼矢板１であり、継手部４ないし腕部５の残留応力最大値σgとフランジ部３の残留応力最小値σfとの差である残留応力差Δσ（＝σg−σf）が0MPa以上60MPa以下であることを特徴とする。
上記（１）の構成によれば、ハット形鋼矢板１を幅方向に沿って切断した後の切断面端部の曲がり量を、継手嵌合に問題のない程度とすることができる。

（２）本発明の一態様に係るハット形鋼矢板１の製造方法は、ウェブ部２、フランジ部３、腕部５および継手部４から構成されるハット形鋼矢板１を、熱間圧延により該ハット形鋼矢板１の形状に造形した後に、幅方向に切断するハット形鋼矢板１の製造方法において、前記熱間圧延を終了後、前記ウェブ部２が５００℃まで温度降下するまでの間の同一時点における、前記フランジ部３の最低温度Ｔfと前記継手部４ないし前記腕部５の最高温度Ｔgとの差を温度差ΔＴ（＝Ｔｇ−Ｔｆ）とし、該温度差ΔＴと前記切断をした後の切断面端部の曲がり量との関係を定めておき、この関係に基づき前記曲がり量を許容値内とできるΔＴの範囲が得られるように仕上げ圧延機１３の最終孔型Ｋ１での圧延において前記継手部４の冷却を行うことを特徴とする。
上記（２）の構成によれば、ハット形鋼矢板１を幅方向に沿って切断した後の切断面端部の曲がり量が、継手嵌合に問題のない程度であるハット形鋼矢板１を製造できる。

（３）本発明の一態様に係るハット形鋼矢板１の製造方法は、ウェブ部２、フランジ部３、腕部５および継手部４から構成されるハット形鋼矢板１を、熱間圧延により該ハット形鋼矢板１の形状に造形した後に、幅方向に切断するハット形鋼矢板１の製造方法において、前記熱間圧延を終了後、前記ウェブ部２が５００℃まで温度降下するまでの間の同一時点における、前記フランジ部３の最低温度Ｔfと前記継手部４ないし前記腕部５の最高温度Ｔgとの差を温度差ΔＴ（＝Ｔｇ−Ｔｆ）、継手部４ないし腕部５の残留応力最大値σgとフランジ部３の残留応力最小値σfとの差を残留応力差Δσ（＝σg−σf）とし、前記温度差ΔＴと前記残留応力差Δσとの関係を定めておき、この関係に基づき前記残留応力差Δσを0MPa以上60MPa以下とできるΔＴの範囲が得られるように仕上げ圧延機１３の最終孔型Ｋ１での圧延において前記継手部４の冷却を行うことを特徴とする。
上記（３）の構成によれば、ハット形鋼矢板１を幅方向に沿って切断した後の切断面端部の曲がり量が、継手嵌合に問題のない程度であるハット形鋼矢板１を製造できる。

（４）本発明の一態様に係るハット形鋼矢板の製造方法は、ウェブ部２、フランジ部３、腕部５および継手部４から構成されるハット形鋼矢板１を、熱間圧延により該ハット形鋼矢板１の形状に造形した後に、幅方向に切断するハット形鋼矢板１の製造方法において、仕上げ圧延機１３の最終孔型Ｋ１での圧延において前記継手部４を冷却し、該冷却を行う冷媒の単位時間あたりの流量Ｑを前記仕上げ圧延機１３による圧延の際の圧延速度Ｖで除した値Ｑ／Ｖと、前記切断した後の切断面端部の曲がり量との関係を予め定めておき、該関係から前記曲がり量が許容範囲内となる前記値Ｑ／Ｖの範囲を設定し、前記圧延速度Ｖの変化に対応させて前記値Ｑ／Ｖを前記設定した範囲に収めるように前記冷媒の単位時間当たりの流量Ｑを調整することを特徴とする。
上記（４）の構成によれば、ハット形鋼矢板１を幅方向に沿って切断した後の切断面端部の曲がり量が、継手嵌合に問題のない程度であるハット形鋼矢板１を製造できる。

（５）上記（２）乃至（４）のいずれかの構成において、前記継手部４の冷却を、左右の継手部４について個別に行うことを特徴とする。
ハット形鋼矢板１の継手形状は、左右で非対称な形状であるため、左右の継手部４で温度差が生じやすいが、上記（５）の構成によれば、左右の継手部４の冷却を個別に設定することで、一方の継手部４のみの変形が問題になる場合にも対応が可能となる。

（６）上記（２）乃至（５）のいずれかの構成において、前記継手部４の冷却に加えて、前記ウェブ部２の冷却を行うことを特徴とする。
上記（６）の構成によれば、ハット形鋼矢板１を圧延後にＣＢ（クーリングベッド）上で自然冷却する際に、ハット形鋼矢板１に上反りが発生することを抑制することができる。

（７）本発明の一態様に係るハット形鋼矢板の製造設備は、ウェブ部２、フランジ部３、腕部５および継手部４から構成されるハット形鋼矢板１を、熱間圧延により該ハット形鋼矢板１の形状に造形する熱間圧延機（粗圧延機１１、中間圧延機１２、及び仕上げ圧延機１３）と、該熱間圧延により得られたハット形鋼矢板１を幅方向に切断する鋸断装置（熱間鋸断装置１４）とを有するハット形鋼矢板１の製造設備において、前記熱間圧延機の仕上げ圧延機１３のガイド（前面ガイド２３）内に前記継手部４を冷却する継手部冷却装置２５を備え、該継手部冷却装置２５は前記継手部４を冷却する冷媒の単位時間あたりの流量Ｑを調整可能であり、前記仕上げ圧延機１３は圧延速度Ｖを調整可能であり、前記流量Ｑと圧延速度Ｖの実績を記録する記録手段を有することを特徴とする。
上記（７）の構成によれば、ハット形鋼矢板１を幅方向に沿って切断した後の切断面端部の曲がり量に影響を及ぼす、継手部４を冷却する冷媒の流量Ｑ、仕上げ圧延機１３の圧延速度Ｖを調整可能であり、また、流量Ｑと圧延速度Ｖの実績を記録できるため、鋸断装置で切断面端部の曲がり量と、流量Ｑ、圧延速度Ｖの関係から最適な圧延速度、流量Ｑを見出すことが可能となる。

（８）上記（７）の構成において、前記熱間圧延を終了後、前記ウェブ部２が５００℃まで温度降下するまでの間の同一時点における、前記フランジ部３の最低温度Ｔfと前記継手部４ないし前記腕部５の最高温度Ｔgとの差である温度差ΔＴ（＝Ｔｇ−Ｔｆ）を、予め設定された許容値内とするように前記継手部冷却装置２５からの冷媒の単位時間当たりの流量Ｑを設定する流量制御手段を備えたことを特徴とする。
上記（８）の構成によれば、ハット形鋼矢板１を幅方向に沿って切断した後の切断面端部の曲がり量が、継手嵌合に問題のない程度であるハット形鋼矢板１を製造できる。

（９）上記（８）の構成において、前記仕上げ圧延機１３の下流側で、前記ウェブ部２が５００℃まで温度降下する位置よりも上流側に、前記ハット形鋼矢板１の全幅方向の温度分布を測定する温度計３１を有し、前記流量制御手段は、該温度計３１による温度分布測定結果にもとづき、次材の仕上げ圧延時に前記冷媒の流量Ｑを補正することを特徴とする。
上記（９）の構成によれば、圧延本数を重ねる毎にΔＴの制御精度が向上し、より継手嵌合に問題のない程度であるハット形鋼矢板１を製造できるようになる。

（１０）上記（７）の構成において、前記流量Ｑを前記圧延速度Ｖで除した値Ｑ／Ｖと、前記切断した後の切断面端部の曲がり量との関係から、前記曲がり量が許容範囲内となる前記値Ｑ／Ｖの範囲が予め設定され、前記圧延速度Ｖの変化に対応させて前記値Ｑ／Ｖを前記設定した範囲に収めるように前記冷媒の単位時間当たりの流量Ｑを調整する流量制御手段を有することを特徴とする。
上記（１０）の構成によれば、ハット形鋼矢板１を幅方向に沿って切断した後の切断面端部の曲がり量が、継手嵌合に問題のない程度であるハット形鋼矢板１を製造できる。

（１１）上記（７）乃至（１０）の構成において、前記ガイド（前面ガイド２３）内に、前記継手部冷却装置２５に加えて、ウェブ部２を冷却するウェブ部冷却装置２６を有することを特徴とする。
上記（１１）の構成によれば、ハット形鋼矢板１を圧延後にＣＢ（クーリングベッド）上で自然冷却する際の上反り発生を抑制したハット形鋼矢板１を製造することができる。

＜実施例１＞
図１，図２，図３，図４に示したハット形鋼矢板の圧延製造ラインにて、ウェブ厚が10.8mm，有効幅が900mmであるハット形鋼矢板１０Ｈの製造を実施した。
熱間鋸断装置（ホットソー）１４の前面に温度計３１を配置し、この温度計３１にて仕上げ圧延後のハット形鋼矢板１の幅方向の温度分布を測定し、適合例では、継手部４の最高温度とフランジ部３の最低温度との差ΔＴの目標を、温度差ΔＴと継手部４の曲がり量との関係から設定した。具体的には、図８に示す温度差ΔＴと継手部４の曲がり量との関係から、曲がり量を許容値（±４ｍｍ）内とできるΔＴの範囲として目標値40℃、目標範囲30〜50℃と設定し、Ｋ１孔型での仕上げ圧延の際に、継手部冷却水流量を左右それぞれで個別に調整した。一方、比較例では、継手部冷却をまったく実施しないケース（比較例１）と、最大流量で冷却するケース（比較例２）を実施した。温度プロフィルは熱間鋸断装置１４で鋸断時の時間経過とともに、時々刻々変化するので、ウェブ部２の最高温度が550℃時点の温度プロフィルから温度差ΔＴを算出した．なお、すべてのケースで仕上げ圧延速度は2ｍ／ｓである。

このように製造したハット形鋼矢板１について、冷却床ＣＢにて常温まで自然冷却を行い、その後にレベラー矯正を行った後、製品の長手中央で冷間鋸断を行い、この切断面端部の変形量を調査するとともに、残留応力も調査した。この結果を表１にまとめて示す。

表１の結果から、継手部４の最高温度とフランジ部３の最低温度との差ΔＴの目標を、温度差ΔＴと継手部の曲がり量との関係から設定し、温度差ΔＴがこの目標に従うように継手部４の冷却を施した適合例では、継手部４の曲がり量が左右の継手部４ともに±４ｍｍ以内となっている。一方、比較例１および比較例２では、継手部４の冷却水流量が不適正であるため、継手部４の曲がり量が±４ｍｍ以内を満足しなかった。

＜実施例２＞
次に、図１、図２、図３、図４に示したハット形鋼矢板１の圧延製造ラインにて、ウェブ厚が13.2mm、有効幅が900mmであるハット形鋼矢板２５Ｈの製造を実施した。本実施例では、適合例、比較例とも圧延素材を５本ずつ用意し、仕上げ最終圧延であるＫ１孔型での圧延における圧延速度を圧延素材ごとに1.0〜4.0ｍ／ｓの間で変化させていった。継手冷却水流量Ｑを圧延速度Ｖで除した値（Ｑ／Ｖ）は図１０から目標値2.0（Ｌ／s）／（ｍ/ｓ）、許容範囲1.6〜2.4とし、素材毎の仕上げ圧延速度の変化とともに、冷却水流量を調整した場合（適合例）と、仕上げ圧延速度の変化によらず冷却水流量を一定とした場合（比較例）で圧延を実施した。
これらの製品について、熱間鋸断された製品端部の継手部曲がり量を調査した。この結果を表２に示す。

表２の結果から、図１０に示したＱ／Ｖの値と継手部４の曲がり量との関係から、継手部４の曲がり量を±４ｍｍ以内できるように、Ｑ／Ｖの目標値を2.0、許容範囲を1.6〜2.4を許容範囲として継手部４の冷却水流量を調整した適合例では、いずれの仕上げ圧延速度条件においても、継手部４の曲がり量が±４ｍｍ以内となっていることがわかる。一方、仕上げ圧延速度Ｖによらず継手部４の冷却水流量を一定とした比較例では、仕上げ圧延速度条件によっては、継手部４の曲がり量が±４ｍｍ以内であるものもあるが（Ｖ＝2.0ｍ／ｓの場合）、仕上げ圧延速度の変化により継手部４の曲がり量が±４ｍｍ以内を達成できない場合があることがわかる。

＜実施例３＞
図１、図２、図３、図４に示したハット形鋼矢板１の圧延製造ラインにて、ウェブ厚が１３．２ｍｍ、有効幅が９００ｍｍであるハット形鋼矢板２５Ｈのうち製品長が２０ｍとなる長尺製品の製造を実施した。製造にあたっては、仕上げ最終圧延であるＫ１孔型での圧延における圧延速度を２．０ｍ／ｓ、継手冷却水量Ｑを圧延速度Ｖで除した値（Ｑ／Ｖ）を２．０（Ｌ／ｓ）／（ｍ／ｓ）とした。そして、ウェブ冷却水量Ｑｗを４．０（Ｌ／ｓ）としてウェブ冷却を行った場合と、ウェブ冷却を行わなかった場合とについて、それぞれ３本ずつ製造した。

この結果、ウェブ冷却を行って製造した製品３本、ウェブ冷却を行わずに製造した製品３本、いずれも継手部４の曲がり量は±４ｍｍ以内を満足していた。一方で、ウェブ冷却を行った場合は３本の製品ともにＣＢ上での反り量は５０ｍｍ以下で特に問題はなかったのに対し、ウェブ冷却を行わなかった場合には３本の製品ともに反り量Ｓが２００ｍｍ以上と非常に大きくなり、ＣＢでの製品搬送において製品の斜行が発生し、隣り合う製品との接触および重なりが生じた。このため、ウェブ冷却を行わなかった製品については、オペレータが天井クレーンを使用して、ＣＢ上での搬送状態を修正する作業が発生し、その間の製造のピッチダウンが生じた。

１ ハット形鋼矢板
２ ウェブ部
３ フランジ部
４ 継手部
５ 腕部
１０ 加熱炉
１１ 粗圧延機（熱間圧延機）
１２ 中間圧延機（熱間圧延機）
１３ 仕上げ圧延機（熱間圧延機）
１３ａ ミルモータ
１４ 熱間鋸断装置（鋸断装置：ホットソーＨＳ）
２１ 上圧延ロール
２２ 下圧延ロール
２３ 前面ガイド（ガイド）
２３ａ 上ガイド
２３ｂ 下ガイド
２４ 後面ガイド
２５ 継手部冷却装置
２５ａ 継手部冷却ヘッダー
２５ｂ 継手部冷却ノズル
２５ｅ 流量調整弁（継手部冷却水流量調整弁）
２６ ウェブ部冷却装置
２６ａ ウェブ上面冷却ヘッダー
２６ｂ ウェブ上面冷却ノズル
２６ｃ ウェブ下面冷却ヘッダー
２６ｄ ウェブ下面冷却ノズル
２６ｅ 流量調整弁（ウェブ上面冷却水流量調整弁）
２９ 冷却水ポンプ
３０ 演算装置（流量制御手段）
３１ 温度計

Claims (4)

1. ウェブ部、フランジ部、腕部および継手部から構成されるハット形鋼矢板であり、
   前記継手部ないし前記腕部の残留応力最大値σgと前記フランジ部の残留応力最小値σfとの差である残留応力差Δσ（＝σg−σf）が0MPa以上60MPa以下であり、
   前記継手部ないし前記腕部の残留応力最大値σgは、前記ハット形鋼矢板の幅方向に沿って１００ｍｍ当たり均等に４点あるいは５点測定して得られた前記ハット形鋼矢板の長手方向残留応力の幅方向分布から算出される前記継手部ないし前記腕部の残留応力の最大値であり、
   前記フランジ部の残留応力最小値σfは、前記ハット形鋼矢板の幅方向に沿って１００ｍｍ当たり均等に４点あるいは５点測定して得られた前記ハット形鋼矢板の長手方向残留応力の幅方向分布から算出される前記フランジ部の残留応力の最小値であることを特徴とするハット形鋼矢板。
2. ウェブ部、フランジ部、腕部および継手部から構成されるハット形鋼矢板を、熱間圧延により該ハット形鋼矢板の形状に造形した後に、幅方向に切断するハット形鋼矢板の製造方法において、
   前記熱間圧延を終了後、前記ウェブ部が５００℃まで温度降下するまでの間の同一時点における、前記フランジ部の最低温度Ｔfと前記継手部ないし前記腕部の最高温度Ｔgとの差を温度差ΔＴ（＝Ｔｇ−Ｔｆ）、前記継手部ないし前記腕部の残留応力最大値σgと前記フランジ部の残留応力最小値σfとの差を残留応力差Δσ（＝σg−σf）とし、前記温度差ΔＴと前記残留応力差Δσとの関係を定めておき、この関係に基づき前記残留応力差Δσを0MPa以上60MPa以下とできるΔＴの範囲が得られるように仕上げ圧延機の最終孔型での圧延において前記継手部の冷却を行うものであり、
   前記継手部ないし前記腕部の残留応力最大値σgは、前記ハット形鋼矢板の幅方向に沿って１００ｍｍ当たり均等に４点あるいは５点測定して得られた前記ハット形鋼矢板の長手方向残留応力の幅方向分布から算出される前記継手部ないし前記腕部の残留応力の最大値であり、
   前記フランジ部の残留応力最小値σfは、前記ハット形鋼矢板の幅方向に沿って１００ｍｍ当たり均等に４点あるいは５点測定して得られた前記ハット形鋼矢板の長手方向残留応力の幅方向分布から算出される前記フランジ部の残留応力の最小値であることを特徴とするハット形鋼矢板の製造方法。
3. 前記継手部の冷却を、左右の継手部について個別に行うことを特徴とする請求項２に記載のハット形鋼矢板の製造方法。
4. 前記継手部の冷却に加えて、前記ウェブ部の冷却を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載のハット形鋼矢板の製造方法。

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