JP7235014B2 - ハット形鋼矢板の製造方法及び製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、ハット形鋼矢板の製造方法及び製造設備に関する。

一般に、鋼矢板は、加熱炉において所定の温度に加熱したスラブ等の素材を、１又は複数の孔型を備えた粗圧延機、中間圧延機及び仕上圧延機によって順に圧延し、ホットソーにより所望の長さに切断することにより製造される。
鋼矢板は、河川の護岸などに打ち込まれ、土留めとして使用される。鋼矢板には、断面の形状がＵ字形のＵ形鋼矢板、断面の形状が直線形の直線形鋼矢板、断面の形状がハット形のハット形鋼矢板などがある。

ハット形鋼矢板の断面の一例が図５に示されている。ハット形鋼矢板１０１は、幅方向（図５における左右方向）に延びるウェブ部１０２と、ウェブ部１０２の両端から斜め下方かつ幅方向外側に向けて延びる一対のフランジ部１０３と、各フランジ部１０３の先端から幅方向外側に延びる一対の腕部１０４と、各腕部１０４の先端に設けられた一対の継手部１０５とを備えている。
このハット形鋼矢板１０１を圧延する形鋼圧延ラインでは、上流側から下流側に向けて順に、加熱炉、粗圧延機、中間圧延機、仕上圧延機、及びホットソーが設置されている。

粗圧延機は、例えば１台設置され、加熱炉で加熱されたスラブ等の被圧延材を、目標とする製品断面形状に近づけるよう孔型圧延によって造形する。中間圧延機は、例えば２台設置され、粗圧延機によって造形された被圧延材の全体の厚みを薄くするとともにさらに製品断面形状に近づけるように孔型圧延によって造形する。更に、仕上圧延機は、例えば１台設置され、中間圧延機によって造形された被圧延材を孔型圧延によって目標断面形状に造形する。
孔型圧延は、上孔型ロール及び下孔型ロールに刻設された１又は複数の孔型で被圧延材を圧延するものであり、上孔型ロールと下孔型ロールで圧延することで被圧延材の全長を目標の断面形状に造形する。

孔型圧延においては、入側と出側とで被圧延材の断面形状が大きく異なると、孔型に材料がうまく噛み込まない場合や孔型への負荷が過大になる場合がある。そのため、複数の孔型で複数回に分けて圧延を実施することで、素材形状から目標断面形状へ徐々に造形する。孔型への材料の噛み込みや孔型への負荷を鑑みると、粗圧延機の孔型圧延だけでは被圧延材におけるフランジ相当部の長さ（フランジ相当部のフランジ幅方向の大きさ）を目標の寸法にすることは難しく、形鋼圧延ラインでハット形鋼矢板を圧延する場合には、粗圧延機のみならず中間圧延機以降で被圧延材のフランジ相当部を長くする孔型圧延を実施する必要がある。

また、粗圧延機のみで目標とするフランジ相当部の寸法を造形しようとすると、孔型が深くなり、上孔型ロール及び下孔型ロールのロール径が極端に小さくなる。孔型は摩耗により形状が変化するために、ロール表面を研磨して所望の孔型形状を保つように管理している。ロール径が小さくなると、研磨できる回数が少なくなるため、ロールの寿命が短くなる。また、粗圧延機は、リバース圧延（往復圧延）を実施する回数が形鋼圧延ラインの圧延機の中で最も多いため、ロールが中間圧延機及び仕上圧延機と比較して早く摩耗する。ロールの寿命のことを考えると、粗圧延機でのフランジ相当部の伸長はできるだけ小さくし、中間圧延機でフランジ相当部を長くすることが好ましい。

ここで、ハット形鋼矢板の孔型圧延は、材料が３次元的に変形する複雑な塑性加工であり、様々な問題を抱えている。
例えば、ハット形鋼矢板の孔型圧延において、被圧延材におけるウェブ相当部とフランジ相当部と腕相当部の圧下バランスが不適切であった場合には、フランジ相当部のみが圧延方向に伸長し、フランジ相当部が波打つフランジ波と呼ばれる不良が発生する。また、継手相当部がうまく孔型に噛み込まずに継手部が造形できない場合や、フランジ相当部に腕相当部が引き込まれて継手部が適切に形成されない場合もある。

特に、ハット形鋼矢板において被圧延材におけるフランジ相当部の長さを長くする（フランジ幅方向におけるフランジ幅を大きくし、板厚を薄くする）場合には、フランジ相当部がフランジ幅方向に変形する必要がある。しかし、ウェブ相当部、フランジ相当部、及び腕相当部の圧下バランスによっては、フランジ相当部がフランジ幅方向に変形できずに圧下が不足し、フランジ相当部の圧下が不足した分だけ腕相当部がフランジ相当部に引き込まれる現象が発生することがある。腕相当部がフランジ相当部に引き込まれると、継手部が完全になくなるため、製品とすることができなくなる。

このような課題に対して従来から種々の技術開発が行われてきた。
例えば、特許文献１には、ロール周方向溝の互いに向かい合う一方の傾斜壁の所定ロール半径位置に段差が形成された上下ロールにより構成される段差付きボックス孔型と、同じ上下ロールに、幅圧下後スラブを厚み圧下する突条形成溝が形成された延伸用孔型とを有する粗圧延ロール、およびそれを用いた継手部に突条を有する鋼矢板の粗圧延方法が開示されている。
特許文献１に示す粗圧延ロールおよび粗圧延方法によれば、扁平な断面のスラブを用い、効率的に継手部に突条を有する鋼矢板製品の突条を成形することができる。

また、特許文献２には、粗圧延工程及び中間圧延工程における被圧延材の圧延は、連続する複数の孔型における複数パス圧延によって行われ、複数の孔型での圧延において、連続する２つの孔型では、後段の孔型におけるフランジ圧下率に比べて、圧延中立線近傍でのフランジ圧下率が小さくなるような所定の条件にてフランジ対応部位のロール隙を構成し、圧延を行う鋼矢板の製造方法が開示されている。
特許文献２に示す鋼矢板の製造方法によれば、従来に比べてフランジ幅（フランジ部の長さ）が大きくフランジ厚の薄い鋼矢板を製造する場合に、製造過程の圧延においてフランジ波等の形状不良が発生するのを抑制することができる。

特開２００５－１４４４９７号公報 特開２０１９－３８０１４号公報

しかしながら、特許文献１に示す粗圧延ロールおよび粗圧延方法、及び特許文献２に示す鋼矢板の製造方法にあっては、次の課題があった。
即ち、特許文献１に示す粗圧延ロールおよび粗圧延方法では、フランジ相当部の長さ（フランジ幅方向の大きさ）を長くする場合には、継手相当部の突条が延伸用孔型の突条形成溝に噛み込んだとしても、フランジ相当部の圧下が不足したりすると腕相当部がフランジ相当部に引き込まれる場合がある。
また、特許文献２に示す鋼矢板の製造方法では、フランジ相当部の長さを長くする場合にフランジ波の発生を抑制することができるが、腕相当部がフランジ相当部に引き込まれる不良を解消する方法については開示されていない。

従って、本発明はこれら課題を解決するためになされたものであり、その目的は、孔型圧延によって被圧延材におけるフランジ相当部を長くする場合に腕相当部のフランジ相当部への引き込み変形を抑制するとともにフランジ波の発生を抑制することができるハット形鋼矢板の製造方法及び製造設備を提供することにある。

上記目的を達成するために、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、該ウェブ部の両端に設けられた一対のフランジ部、該一対のフランジ部の各々の先端に設けられた一対の腕部、該一対の腕部の各々の先端に設けられた２つの継手部を有するハット形鋼矢板を、粗圧延機、中間圧延機、及び仕上圧延機の各々における１又は複数の孔型での複数回の圧延によって製造するハット形鋼矢板の製造方法であって、複数回の圧延により被圧延材における圧延入側のフランジ相当部の長さより圧延出側のフランジ相当部の長さを長くする際に、被圧延材における腕相当部の圧下率をｒａ、被圧延材におけるウェブ相当部の圧下率をｒｗ、被圧延材におけるフランジ相当部の圧下率をｒｆ、圧延入側のフランジ相当部の長さをＬｆ０、フランジ相当部の延伸量をΔＬｆとして、次の（Ａ）～（Ｄ）式を満たすように圧延することを要旨とする。
（１－ｒｆ）×ΔＬｆ／Ｌｆ０＜ｒｆ－ｒｗ ・・・（Ａ）
ｒｆ－ｒｗ＜０．２ ・・・（Ｂ）
（１－ｒｆ）×ΔＬｆ／Ｌｆ０＜ｒｆ－ｒａ ・・・（Ｃ）
ｒｆ－ｒａ＜０．２ ・・・（Ｄ）

また、本発明の別の態様に係るハット形鋼矢板の製造設備は、ウェブ部、該ウェブ部の両端に設けられた一対のフランジ部、該一対のフランジ部の各々の先端に設けられた一対の腕部、該一対の腕部の各々の先端に設けられた２つの継手部を有するハット形鋼矢板を製造するハット形鋼矢板の製造設備であって、粗圧延機、中間圧延機、及び仕上圧延機を備え、被圧延材における腕相当部の圧下率をｒａ、被圧延材におけるウェブ相当部の圧下率をｒｗ、被圧延材におけるフランジ相当部の圧下率をｒｆ、圧延入側のフランジ相当部の長さをＬｆ０、フランジ相当部の延伸量をΔＬｆとして、粗圧延機、中間圧延機、及び仕上圧延機の少なくとも１つの圧延機は、次の（Ａ）～（Ｄ）式を満たすように複数回圧延する１又は複数の孔型を有することを要旨とする。
（１－ｒｆ）×ΔＬｆ／Ｌｆ０＜ｒｆ－ｒｗ ・・・（Ａ）
ｒｆ－ｒｗ＜０．２ ・・・（Ｂ）
（１－ｒｆ）×ΔＬｆ／Ｌｆ０＜ｒｆ－ｒａ ・・・（Ｃ）
ｒｆ－ｒａ＜０．２ ・・・（Ｄ）

本発明に係るハット形鋼矢板の製造方法及び製造設備によれば、孔型圧延によって被圧延材におけるフランジ相当部を長くする場合に腕相当部のフランジ相当部への引き込み変形を抑制するとともにフランジ波の発生を抑制することができるハット形鋼矢板の製造方法をすることができる。

本発明の一実施形態に係るハット形鋼矢板の製造方法が適用される形鋼圧延ラインの概略構成図である。 図１に示す形鋼圧延ラインにおける中間圧延機に備えられる孔型を刻設した上圧延ロール及び下圧延ロールの一例を示す図である。 中間圧延機の１又は複数の孔型での複数回の圧延をする前（入側）の被圧延材の断面積と当該複数回の圧延をした後（出側）の被圧延材の断面積とを比較して示すもので、（Ａ）は複数回の圧延をする前（入側）の被圧延材の断面積を説明するための断面図、（Ｂ）は当該複数回の圧延をした後（出側）の被圧延材の断面積を説明するための断面図である。 中間圧延機の１又は複数の孔型での複数回の圧延をする前（入側）の被圧延材の断面形状と、当該複数回の圧延をした後（出側）の被圧延材の断面形状とを比較して示すもので、（Ａ）は複数回の圧延をする前（入側）の被圧延材の断面形状を示す断面図、（Ｂ）は当該複数回の圧延をした後（出側）の被圧延材の断面形状を示す断面図である。 ハット形鋼矢板の一例の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、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って、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

図１には、本発明の一実施形態に係るハット形鋼矢板の製造方法が適用される形鋼圧延ラインの概略構成が示されている。
図１に示す形鋼圧延ライン１は、本発明の一実施形態に係る製造設備であり、ハット形鋼矢板１０１（図５参照）を製造する。形鋼圧延ライン１は、搬送テーブル２の上流側から下流側に向けて順に、加熱炉３、粗圧延機４、中間圧延機５、仕上圧延機６、及び複数台のホットソー７を備えている。

粗圧延機４は、例えば１台設置され、加熱炉３で加熱されたスラブ等の被圧延材を、目標とする断面形状に近づけるように孔型圧延によって造形する。ここで、粗圧延機４には、図示しない１又は複数の孔型を刻設した上圧延ロール及び下圧延ロールが配設されており、被圧延材を当該孔型で複数回圧延する。
ここで、被圧延材は、ハット形鋼矢板１０１を製造する場合に圧延される鋼材を意味し、形鋼圧延ライン１によって製造される製品のハット形鋼矢板１０１のウェブ部１０２に相当するウェブ相当部と、フランジ部１０３に相当するフランジ相当部と、腕部１０４に相当する腕相当部と、継手部に相当する継手相当部とを備えている。

図３（Ａ）、図４（Ａ）には、中間圧延機５で圧延する前（粗圧延後）の被圧延材５１が示され、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）には、中間圧延機５で圧延した後（中間圧延後）の被圧延材５１が示されている。被圧延材５１は、製品のハット形鋼矢板１０１のウェブ部１０２に相当するウェブ相当部５２と、フランジ部１０３に相当するフランジ相当部５３と、腕部１０４に相当する腕相当部５４と、継手部１０５に相当する継手相当部５５とを備えている。

また、中間圧延機５は、例えば２台設置され、粗圧延機４によって造形された被圧延材５１（図３（Ａ）、図４（Ａ）における被圧延材５１）の全体の厚みを薄くするとともにさらに製品断面形状に近づけた被圧延材５１（図３（Ｂ）、図４（Ｂ）における被圧延材５１）とするように孔型圧延によって造形する。ここで中間圧延機５には、図２に示すように、１又は複数の孔型１０を刻設した上圧延ロール１１及び下圧延ロール１２が配設されており、被圧延材５１を当該孔型１０で複数回圧延する。

更に、仕上圧延機６は、例えば１台設置され、中間圧延機５によって造形された被圧延材を孔型圧延によって目標断面形状に造形する。
ここで、仕上圧延機６には、図示しない１又は複数の孔型を刻設した上圧延ロール及び下圧延ロールが配設されており、被圧延材５１を当該孔型で複数回圧延する。
そして、ホットソー７では、仕上圧延機６で仕上圧延された被圧延材を所定の長さに切断し、これにより、ハット形鋼矢板１０１が製造される。
ここで、形鋼圧延ライン１におけるハット形鋼矢板１０１の孔型圧延では、被圧延材におけるウェブ相当部、フランジ相当部、腕部相当部の圧下のバランスが圧延後の断面形状に影響を与える。

特に、被圧延材におけるフランジ相当部の長さ（図４（Ａ）には中間圧延機５での複数回圧延前のフランジ相当部５３の長さＬｆ０が示され、図４（Ｂ）には中間圧延機５での複数回圧延後のフランジ相当部５３の長さＬｆ１が示されている）を長くする場合には、フランジ相当部がフランジ幅方向（フランジ相当部が伸びる方向）に変形する必要がある。しかし、ウェブ相当部、フランジ相当部、及び腕相当部の圧下バランスによっては、フランジ相当部がフランジ幅方向に変形できずに圧下が不足し、フランジ相当部の圧下が不足した分だけ腕相当部及び継手相当部がフランジ相当部に引き込まれる現象が発生することがある。腕相当部及び継手相当部がフランジ相当部に引き込まれると、継手部が完全になくなるため、製品とすることができなくなる。

フランジ相当部を長くする場合においてフランジ相当部の圧下不足を解消し、フランジ相当部への腕相当部の引き込みを防止するためには、フランジ相当部の減面率を、ウェブ相当部の減面率及び腕相当部の減面率よりも大きくすればよい。
このため、本実施形態にあっては、中間圧延機５における１又は複数の孔型１０で複数回の圧延により被圧延材５１における入側のフランジ相当部５３の長さより出側のフランジ相当部５３の長さを長くする際に、フランジ相当部５３の減面率を、ウェブ相当部５２の減面率及び腕相当部５４の減面率よりも大きくしている。

ここで、図３（Ａ）には、中間圧延機５の１又は複数の孔型１０での複数回の圧延をする前（入側）の被圧延材５１の断面積を説明するための断面図、図３（Ｂ）には、当該複数回の圧延をした後（出側）の被圧延材５１の断面積を説明するための断面図が示されている。
圧延入側でのフランジ相当部５３の断面積をＡｆ０、圧延出側でのフランジ相当部５３の断面積をＡｆ１とすると、フランジ相当部５３の減面率ηｆは、次の（１）式のように表せる。
ηｆ＝（Ａｆ０－Ａｆ１）／Ａｆ０ ・・・（１）

また、圧延入側でのウェブ相当部５２の断面積をＡｗ０、圧延出側でのウェブ相当部５２の断面積をＡｗ１とすると、ウェブ相当部５２の減面率ηｗは、次の（２）式のように表せる。
ηｗ＝（Ａｗ０－Ａｗ１）／Ａｗ０ ・・・（２）
更に、圧延入側での腕相当部５４の断面積をＡａ０、圧延出側での腕相当部５４の断面積をＡａ１とすると、腕相当部５４の減面率ηａは、次の（３）式のように表せる。
ηａ＝（Ａａ０－Ａａ１）／Ａａ０ ・・・（３）

腕相当部５４の引き込み変形を防止するためには、前述したように、フランジ相当部５３の減面率ηｆを、ウェブ相当部５２の減面率ηｗ及び腕相当部５４の減面率ηａよりも大きくすればよい。
つまり、以下の（４）式及び（５）式が成立すればよい。
ηｆ－ηｗ＞０ ・・・（４）
ηｆ－ηａ＞０ ・・・（５）

次に、フランジ相当部５３の減面率ηｆをフランジ相当部５３の圧下率ｒｆで表す。
図４（Ａ）には、中間圧延機５の１又は複数の孔型１０での複数回の圧延をする前（入側）の被圧延材の断面形状を説明するための断面図、図４（Ｂ）には、当該複数回の圧延をした後（出側）の被圧延材の断面形状を説明するための断面図が示されている。
圧延入側のフランジ相当部５３の厚みを図４（Ａ）に示すようにｔｆ０、圧延出側のフランジ相当部５３の厚みを図４（Ｂ）に示すようにｔｆ１とすると、フランジ相当部５３の圧下率ｒｆは、次の（６）式のように表せる。
ｒｆ＝（ｔｆ０－ｔｆ１）／ｔｆ０ ・・・（６）

圧延入側のフランジ相当部５３の長さを図４（Ａ）に示すようにＬｆ０、圧延出側のフランジ相当部５３の長さを図４（Ｂ）に示すようにＬｆ１とすると、フランジ相当部５３の減面率ηｆは、次の（７）のように表せる。
ηｆ＝（Ｌｆ０×ｔｆ０－Ｌｆ１×ｔｆ１）／（Ｌｆ０×ｔｆ０） ・・・（７）
この（７）式で表されるフランジ相当部５３の減面率ηｆと（６）式で表されるフランジ相当部５３の圧下率ｒｆとから、フランジ相当部の延伸量をΔＬｆ（＝Ｌｆ１－Ｌｆ０）を用いて、ηｆをｒｆを使用して表すと、次の（８）式のようになる。
ηｆ＝ｒｆ－ΔＬｆ／Ｌｆ０×（１－ｒｆ） ・・・（８）

次に、ウェブ相当部５２の減面率ηｗをウェブ相当部５２の圧下率ｒｗで表す。
圧延入側のウェブ相当部５２の厚みを図４（Ａ）に示すようにｔｗ０、圧延出側のウェブ相当部５２の厚みを図４（Ｂ）に示すようにｔｗ１とすると、ウェブ相当部５２の圧下率ｒｗは、次のように表せる。
ｒｗ＝（ｔｗ０－ｔｗ１）／ｔｗ０ ・・・（９）
圧延入側のウェブ相当部５２の長さを図４（Ａ）に示すようにＬｗ０、圧延出側のウェブ相当部５２の長さを図４（Ｂ）に示すようにＬｗ１とすると、ウェブ相当部５２の減面率ηｗは、次の（１０）式のように表せる。
ηｗ＝（Ｌｗ０×ｔｗ０－Ｌｗ１×ｔｗ１）／（Ｌｗ０×ｔｗ０） ・・・（１０）

ここで、ウェブ相当部５２の長さ変化は、フランジ相当部５３の長さ変化に対して小さいので、Ｌｗ０＝Ｌｗ１と仮定でき、ηｗをｒｗで表すと、次の（１１）式のようになる。
ηｗ＝ｒｗ ・・・（１１）
また、腕相当部５４の減面率ηａを腕相当部５４の圧下率ｒａで表す。
圧延入側の腕相当部５４の厚みを図４（Ａ）に示すようにｔａ０、圧延出側の腕相当部５４の厚みを図４（Ｂ）に示すようにｔａ１とすると、腕相当部５４の圧下率ｒａは、次の（１２）式のように表せる。
ｒａ＝（ｔａ０－ｔａ１）／ｔａ０ ・・・（１２）

圧延入側の腕相当部５４の長さを図４（Ａ）に示すようにＬａ０、圧延出側の腕相当部５４の長さを図４（Ｂ）に示すようにＬａ１とすると、腕相当部５４の減面率ηａは、次の（１３）式のように表せる。
ηｗ＝（Ｌａ０×ｔａ０－Ｌａ１×ｔａ１）／（Ｌａ０×ｔａ０） ・・・（１３）
ここで、腕相当部５４の長さ変化は、フランジ相当部５３の長さ変化に対して小さいので、Ｌａ０＝Ｌａ１と仮定でき、ηａをｒａで表すと、次の（１４）式ようになる。
ηａ＝ｒａ ・・・（１４）
そして、（４）式、（８）式及び（１１）式から、次の（Ａ）式が算出される。
（１－ｒｆ）×ΔＬｆ／Ｌｆ０＜ｒｆ－ｒｗ ・・・（Ａ）
また、（５）式、（８）式及び（１４）式から、次の（Ｃ）式が算出される。
（１－ｒｆ）×ΔＬｆ／Ｌｆ０＜ｒｆ－ｒａ ・・・（Ｃ）

従って、本実施形態に係るハット形鋼矢板の製造方法にあっては、中間圧延機５における１又は複数の孔型１０で複数回の圧延により被圧延材５１における圧延入側のフランジ相当部５３の長さより圧延出側のフランジ相当部５３の長さを長くする。この際に、被圧延材５１における腕相当部５４の圧下率をｒａ、被圧延材５１におけるウェブ相当部５２の圧下率をｒｗ、被圧延材５１におけるフランジ相当部５３の圧下率をｒｆ、圧延入側のフランジ相当部５３の長さをＬｆ０、フランジ相当部の延伸量をΔＬｆとしたときに、前述の（Ａ）式及び（Ｃ）式を満足するように圧延する。

また、本実施形態に係るハット形鋼矢板の製造設備（形鋼圧延ライン１）にあっては、中間圧延機５における１又は複数の孔型１０では、被圧延材５１における腕相当部５４の圧下率をｒａ、被圧延材５１におけるウェブ相当部５２の圧下率をｒｗ、被圧延材５１におけるフランジ相当部５３の圧下率をｒｆ、圧延入側のフランジ相当部５３の長さをＬｆ０、フランジ相当部の延伸量をΔＬｆとしたときに、前述の（Ａ）式及び（Ｃ）式を満足するように複数回圧延する。
これにより、フランジ相当部５３を長くする場合において、フランジ相当部５３の減面率ηｆを、ウェブ相当部５２の減面率ηｗ及び腕相当部５４の減面率ηａよりも大きくし、フランジ相当部５３の圧下不足を解消し、フランジ相当部５３への腕相当部５４の引き込みを抑制することができる。

なお、腕相当部５４のこの引き込み変形は、フランジ相当部５３とウェブ相当部５２とのなす角及びフランジ相当部５３と腕相当部５４とのなす角の影響を受けることが実操業から分かっており、フランジ相当部５３とウェブ相当部５２とのなす角、フランジ相当部５３と腕相当部５４とのなす角が大きいほど引き込み変形を起こしやすい。特に、当該角が５０度以上のときには、腕相当部５４の引き込み変形を起こしやすく、フランジ相当部５３をウェブ相当部５２及び腕相当部５４よりも大きく圧下する必要がある。

また、フランジ相当部５３を長くする場合において、フランジ相当部５３への腕相当部５４の引き込みを防止できたとしても、フランジ相当部５３の減面率ηｆが、ウェブ相当部５２の減面率ηｗ及び腕相当部５４の減面率ηａに対して大きすぎる場合には、フランジ相当部５３のみが圧延方向に伸長し、フランジ相当部５３が波打つフランジ波と呼ばれる不良が発生する。

このため、本実施形態に係るハット形鋼矢板の製造方法にあっては、中間圧延機５における１又は複数の孔型１０で複数回の圧延によりフランジ相当部５３の長さを長くする際に、前述の（Ａ）式及び（Ｃ）式に加えて、フランジ波の発生限界となるフランジ相当部５３の圧下率ｒｆとウェブ相当部５２の圧下率ｒｗとの差をαｗ、フランジ波の発生限界となるフランジ相当部５３の圧下率ｒｆと腕相当部５４の圧下率ｒａとの差をαａとしたときに、次の（Ｂ）式及び（Ｄ）式を満たすように圧延する。
ｒｆ－ｒｗ＜αｗ ・・・（Ｂ）
ｒｆ－ｒａ＜αａ ・・・（Ｄ）

また、本実施形態に係るハット形鋼矢板の製造設備（形鋼圧延ライン１）にあっては、中間圧延機５における１又は複数の孔型１０では、前述の（Ａ）式及び（Ｃ）式に加えて、フランジ波の発生限界となるフランジ相当部５３の圧下率ｒｆとウェブ相当部５２の圧下率ｒｗとの差をαｗ、フランジ波の発生限界となるフランジ相当部５３の圧下率ｒｆと腕相当部５４の圧下率ｒａとの差をαａとしたときに、前述の（Ｂ）式及び（Ｄ）式を満たすように複数回圧延する。
これにより、フランジ波の発生を抑制することができる。

なお、これまでの操業実績から、フランジ波の発生限界となるフランジ相当部５３の圧下率ｒｆとウェブ相当部５２の圧下率ｒｗとの差αｗ、及びフランジ波の発生限界となるフランジ相当部５３の圧下率ｒｆと腕相当部５４の圧下率ｒａとの差αａはともに０．２であることが分かっている。
従って、ｒｆ－ｒｗ及びｒｆ－ｒａは共に０．２未満を満たせばよく、（Ｂ）式はｒｆ－ｒｗ＜０．２、（Ｄ）式はｒｆ－ｒａ＜０．２となる。
また、ｒｆ－ｒｗ及びｒｆ－ｒａが共に０．１未満であることがより望ましく、ｒｆ－ｒｗ＜０．１…（Ｅ）、ｒｆ－ｒａ＜０．１…（Ｆ）を満たすように圧延することがより好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、被圧延材における圧延入側のフランジ相当部の長さより圧延出側のフランジ相当部の長さを長くする複数回の圧延は、中間圧延機５における１又は複数の孔型１０で行う場合に限らない。フランジ相当部を長くする複数回の圧延は、粗圧延機４における１又は複数の孔型で行っても、仕上圧延機６における１又は複数の孔型で行っても、粗圧延機４及び中間圧延機５における１又は複数の孔型で行っても、中間圧延機５及び仕上圧延機６における１又は複数の孔型で行っても、粗圧延機４、中間圧延機５及び仕上圧延機６における１又は複数の孔型で行ってもよい。但し、いずれの場合においても、前述の（Ａ）～（Ｄ）式を満足するように圧延することが必要である。

形鋼圧延ライン１によってハット形鋼矢板１０１を圧延した。そして、粗圧延機４における１又は複数の孔型での複数回の圧延により被圧延材における圧延入側のフランジ相当部の長さより圧延出側のフランジ相当部の長さを長くした。フランジ相当部の長さを長くする際の比較例１～比較例３及び実施例の圧延条件を表１に示す。

また、表１に示す圧延条件から算出される比較例１～比較例３及び実施例のウェブ相当部、フランジ相当部、及び腕相当部の圧下率（％）等及び比較例１～比較例３及び実施例の圧延条件で圧延した場合の引き込み変形とフランジ波の発生結果を表２に示す。

表２において、Ｉ１－１は、フランジ相当部の圧下率をｒｆ、ウェブ相当部の圧下率をｒｗとしたときの次式で表される圧下率差（％）、Ｉ１－２は、フランジ相当部の圧下率をｒｆ、腕相当部の圧下率をｒａとしたときの次式で表される圧下率差（％）である。
Ｉ１－１＝ｒｆ－ｒｗ
Ｉ１－２＝ｒｆ－ｒａ
また、表２において、Ｉ２は、フランジ相当部の圧下率をｒｆ、圧延入側のフランジ相当部の長さをＬｆ０、フランジ相当部の延伸量をΔＬｆとしたときの次式で示される値（％）である。
Ｉ２＝（１－ｒｆ）×ΔＬｆ／Ｌｆ０
ｒｆ＝（ｔｆ０－ｔｆ１）／ｔｆ０ ・・・（６）

判定結果として、Ｉ１－１＞Ｉ２のとき（前述した（Ａ）式を満たすとき）ときはＯＫ、Ｉ１－２＞Ｉ２のとき（前述した（Ｃ）式を満たすとき）はＯＫ、Ｉ１－１≦Ｉ２のときはＮＧ、Ｉ１－２≦Ｉ２のときはＮＧ、Ｉ１－１＜αｗ（αｗ＝０．２）のとき（前述した（Ｂ）式を満たすとき）はＯＫ、Ｉ１－２＜αａ（αａ＝０．２）のとき（前述した（Ｄ）式を満たすとき）はＯＫ、Ｉ１－１≧αｗ（αｗ＝０．２）のとき（前述した（Ｂ）式を満たさないとき）はＮＧ、Ｉ１－２≧αａ（αａ＝０．２）のとき（前述した（Ｄ）式を満たさないとき）はＮＧとした。

比較例１は、ウェブ相当部の出側の厚みを、他の比較例２、比較例３、及び実施例におけるウェブ相当部の出側の厚みよりも薄くして、フランジ相当部の圧下率とウェブ相当部の圧下率との差を小さくした条件である。比較例１では、表３からわかるように、ウェブ相当部でＩ２＞Ｉ１－１（（Ａ）式を満たさない）であり、判定結果はＮＧとなっている。

比較例２は、腕相当部の出側の厚みを、他の比較例１、比較例３、及び実施例における腕相当部の出側の厚みよりも薄くして、フランジ相当部の圧下率と腕相当部の圧下率との差を小さくした条件である。比較例２では、表３からわかるように、腕相当部でＩ２＞Ｉ１－２（（Ｃ）式を満たさない）であり、判定結果はＮＧとなっている。

比較例３は、フランジ相当部の出側の厚みを、他の比較例１、比較例２、及び実施例におけるフランジ相当部の出側の厚みよりも極端に薄くして、フランジ相当部の圧下率を極端に大きくした条件である。比較例３では、表３からわかるように、ウェブ相当部でＩ１－１＞αｗ（αｗ＝０．２）（（Ｂ）式を満たさない）、腕相当部でＩ１－２＞αａ（αａ＝０．２）（（Ｄ）式を満たさない）であり、判定結果はＮＧとなっている。

また、実施例は、Ｉ１－１＞Ｉ２、Ｉ１－２＞Ｉ２、Ｉ１－１＜αｗ（αｗ＝０．２）、Ｉ１－２＜αａ（αａ＝０．２）を満たすように、ウェブ相当部、フランジ相当部、及び腕相当部の入側及び出側の厚みを設定した条件である。ウェブ相当部及び腕相当部で判定結果はＯＫである。
そして、比較例１では引き込み変形が発生し、比較例２でも引き込み変形が発生した。比較例３では、引き込み変形は発生しなかったが、フランジ波が発生した。

一方、実施例では、引き込み変形もフランジ波も発生しなかった。
実施例により、粗圧延機４における１又は複数の孔型で複数回の圧延により被圧延材における圧延入側のフランジ相当部の長さより圧延出側のフランジ相当部の長さを長くする際に、（Ａ）式～（Ｄ）式を満足するように圧延することで、引き込み変形を抑制できるとともにフランジ波の発生を抑制できることが確認できた。

１ 形鋼圧延ライン
２ 搬送テーブル
３ 加熱炉
４ 粗圧延機
５ 中間圧延機
６ 仕上圧延機
７ ホットソー
１０ 孔型
１１ 上圧延ロール
１２ 下圧延ロール
５１ 被圧延材
５２ ウェブ相当部
５３ フランジ相当部
５４ 腕相当部
５５ 継手相当部
１０１ ハット形鋼矢板
１０２ ウェブ部
１０３ フランジ部
１０４ 腕部
１０５ 継手部

Claims (4)

1. ウェブ部、該ウェブ部の両端に設けられた一対のフランジ部、該一対のフランジ部の各々の先端に設けられた一対の腕部、該一対の腕部の各々の先端に設けられた２つの継手部を有するハット形鋼矢板を、粗圧延機、中間圧延機、及び仕上圧延機の各々における１又は複数の孔型での複数回の圧延によって製造するハット形鋼矢板の製造方法であって、
   複数回の圧延により被圧延材における圧延入側のフランジ相当部の長さより圧延出側のフランジ相当部の長さを長くする際に、被圧延材における腕相当部の圧下率をｒａ、被圧延材におけるウェブ相当部の圧下率をｒｗ、被圧延材におけるフランジ相当部の圧下率をｒｆ、圧延入側のフランジ相当部の長さをＬｆ０、フランジ相当部の延伸量をΔＬｆとして、次の（Ａ）～（Ｄ）式を満たすように圧延することを特徴とするハット形鋼矢板の製造方法。
   （１－ｒｆ）×ΔＬｆ／Ｌｆ０＜ｒｆ－ｒｗ ・・・（Ａ）
   ｒｆ－ｒｗ＜０．２ ・・・（Ｂ）
   （１－ｒｆ）×ΔＬｆ／Ｌｆ０＜ｒｆ－ｒａ ・・・（Ｃ）
   ｒｆ－ｒａ＜０．２ ・・・（Ｄ）
2. 被圧延材における腕相当部の圧下率ｒａ、被圧延材におけるウェブ相当部の圧下率ｒｗ、及び被圧延材におけるフランジ相当部の圧下率ｒｆが、さらに次の（Ｅ）、（Ｆ）式を満たすように圧延することを特徴とする請求項１に記載のハット形鋼矢板の製造方法。
   ｒｆ－ｒｗ＜０．１ ・・・（Ｅ）
   ｒｆ－ｒａ＜０．１ ・・・（Ｆ）
3. ウェブ部、該ウェブ部の両端に設けられた一対のフランジ部、該一対のフランジ部の各々の先端に設けられた一対の腕部、該一対の腕部の各々の先端に設けられた２つの継手部を有するハット形鋼矢板を製造するハット形鋼矢板の製造設備であって、
   粗圧延機、中間圧延機、及び仕上圧延機を備え、
   被圧延材における腕相当部の圧下率をｒａ、被圧延材におけるウェブ相当部の圧下率をｒｗ、被圧延材におけるフランジ相当部の圧下率をｒｆ、圧延入側のフランジ相当部の長さをＬｆ０、フランジ相当部の延伸量をΔＬｆとして、粗圧延機、中間圧延機、及び仕上圧延機の少なくとも１つの圧延機は、次の（Ａ）～（Ｄ）式を満たすように複数回圧延する１又は複数の孔型を有することを特徴とするハット形鋼矢板の製造設備。
   （１－ｒｆ）×ΔＬｆ／Ｌｆ０＜ｒｆ－ｒｗ ・・・（Ａ）
   ｒｆ－ｒｗ＜０．２ ・・・（Ｂ）
   （１－ｒｆ）×ΔＬｆ／Ｌｆ０＜ｒｆ－ｒａ ・・・（Ｃ）
   ｒｆ－ｒａ＜０．２ ・・・（Ｄ）
4. 前記１又は複数の孔型では、被圧延材における腕相当部の圧下率ｒａ、被圧延材におけるウェブ相当部の圧下率ｒｗ、及び被圧延材におけるフランジ相当部の圧下率ｒｆが、さらに次の（Ｅ）、（Ｆ）式を満たすように複数回圧延することを特徴とする請求項３に記載のハット形鋼矢板の製造設備。
   ｒｆ－ｒｗ＜０．１ ・・・（Ｅ）
   ｒｆ－ｒａ＜０．１ ・・・（Ｆ）

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