JPH0767562B2 - 連続継手型形鋼の圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続継手型形鋼を圧延で製造する方法に関す
るものである。

（従来の技術） 本発明が対象とする連続継手型形鋼の最も代表的な形状
例を第５図（ａ）に示す。図において連続継手型形鋼１
は、所定のウェブ厚T_Wに形成されたウェブ1aの両端にウ
ェブの軸芯方向に開口する継手部厚T_Fの雌継手1bを有し
ている。なお左右雌継手1bの中心部間距離Ｗは有効幅と
称される。第５図（ｂ），（ｃ）は連続継手型形鋼１の
雌継手1bに嵌合する雄継手を有する連結部材６の製品形
状例を示し、第５図（ｂ）の連結部材６はフランジ幅の
短い単純な形状のＨ形鋼であり、第５図（ｃ）の連結部
材６は雄継手となるフランジを外側に湾曲させて雌継手
との嵌合時に形成される継手内空間（ふところ余裕）を
大きくした変形Ｈ形鋼である。第５図（ａ）の連続継手
型形鋼１とその連結部材である第５図（ｂ），（ｃ）に
示す連結部材の断面形状は、いずれも上下左右に完全な
対称型である。また、従来からある類似形状の直線型鋼
矢板の製品サイズは一般に有効幅Ｗ、ウェブ厚T_Wおよび
継手部厚T_F毎に設定されているが、本発明の対象とする
連続継手型形鋼１の製品サイズは有効幅Ｗおよび継手部
厚T_Fがシリーズ内同一でウェブ厚T_Wを多様な厚み構成と
している。

これらの連続継手型形鋼の一般的用途は第６図（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、２枚の連続継手
型形鋼１のウェブにＨ形鋼３あるいはプレート５を溶接
してＨ型断面の形材とした、いわゆる箱型鋼矢板として
用いられる。なお、第６図（ａ），（ｃ）はＨ形鋼３を
溶接した例、第６図（ｂ），（ｄ）はプレート５を溶接
した例である。また、第６図（ａ），（ｂ）では雄継手
の部材として連続継手型形鋼１の有効幅Ｗと同等な広幅
のウェブをもった大形Ｈ形鋼2aを用いており、第６図
（ｃ），（ｄ）では雄継手の部材として狭幅のウェブを
もった小形Ｈ形鋼2bを用いている。さらに、第６図
（ａ）では連続継手型形鋼１と大形Ｈ形鋼2aの強度不足
を補うため変形防止用補剛材４が用いられている。

この鋼製箱型鋼矢板の特徴は、断面性能に優れている
ので壁厚が薄くできる、構成部材の表面が平滑である
ので壁機能に適している、コンクリートとの合成構造
が容易であるなどであり、その具体的な用途は土留用連
続壁、基礎杭、本設用耐震壁、地滑り深礎杭などがあ
る。

近年、活発な地下空間の開発潮流の中で大深度化と都市
部での工事が主流となってきて、前記の箱型鋼矢板の基
本部材である連続継手型形鋼１に対しては施工性を重視
した継手嵌入性の改善が要請されており、また広範囲な
断面性能を有する製品シリーズの提供が重要な課題にな
っている。特に、大深度の地中連続壁を構築する場合、
地上付近では土圧が小さいので連続継手型形鋼１のウェ
ブ厚T_Wは小さくてよいが、土圧の増大する地中内部では
土圧の増大に応じてウェブ厚T_Wを大きくして箱型鋼矢板
の剛性強度を高める必要がある。この場合、継手部分の
継手部厚T_Fはウェブ厚T_Wが増大にしても一定である。施
工時はウェブ厚T_Wの異なる連続継手型形鋼１からなる比
較的に短い箱型鋼矢板を順次長手方向に施工現地で接合
しかつ長手方向に連続して敷設する。一方、これと嵌合
する第５図（ｂ），（ｃ）の雄継手材の断面形状および
寸法は全敷設長にわたり一定の形状なので、連続継手型
形鋼の継手は製品サイズに係わらず同一の雄継手材との
一様な嵌合性が必要となる。

連続継手型形鋼の一般的な製造手段としては、第７図に
示す従来の直線型鋼矢板のいわゆるカリバー圧延方式が
挙げられる。同図において粗形鋼片BBは、分塊工場また
は鋳造工場で造られた素材であり、この素材BBをK13か
らK1の各孔型で順次圧延して製品とするが、この方法は
上下ロールの側壁による磨砕作用を主体とした圧延であ
るため、前記各孔型の形式は閉式孔型（Closed Pass）
が孔型系列の不可欠な構成要素となる。このため孔型の
摩耗によるロール改削量が大きく、ロール原単位が高く
なるほか、圧延油とロール冷却水が多量に必要であり、
これが不十分であると、製品の継手部形状が不安定とな
り圧延作業は困難を極める。また孔型数が多いため、長
いロール胴長を要し、有効幅Ｗの大きい広幅連続継手型
形鋼の製造は困難である。

この解決策として継手部を形成する素材部分に直接圧下
を加えることにより成形上の欠点を除去する圧延法とし
て、特公昭47−47784号公報のいわゆるユニバーサル圧
延法がある。このユニバーサル圧延法の代表例を第８図
に示しており、中間圧延部のK4−1,2,3でユニバーサル
圧延を行うことによって矩形鋼片SLからの製造を可能に
している。また特公昭58−38241号公報では、仕上孔型K
1にも仕上ユニバーサル圧延法を採用して左右継手部に
嵌入した堅ロールで左右継手の孔幅を規制することによ
り継手の孔幅のバラツキを抑制する手段も周知である。
しかしながら、この方法でも上下水平ロールには比較的
に深くて複雑な孔型が必要であり、前記の諸問題を解決
することができない。

他の対策として直線型鋼矢板の形状を圧延し易い製品形
状へ変更し、Ｈ形鋼のいわゆるユニバーサル圧延設備を
利用し且つ、Ｈ形鋼の圧延法に類似した手段により圧延
できるように改善した方法がある。第９図に示した特公
昭55−11921号公報技術と、第10図に示した特開昭55−1
913号公報技術はその例であり、前記の閉式孔型を有す
る孔型で圧延した場合の問題は解決しているが、特定サ
イズの直線型鋼矢板の製造を対象とするものである。

以上のように、従来の直線型鋼矢板の圧延方法を適した
場合、ウェブ厚みT_Wの造り分けは造形上の制約からごく
狭い範囲に制限せざるを得ず、然も同一のロール組を使
用して継手の形状寸法を一定に維持しつつ各種のウェブ
厚みT_Wを有する連続継手型形鋼を圧延することは不可能
であるという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は連続継手型形鋼を圧延で製造する際に、継手部
形状不良、圧延時の曲がり、ロール原単位の低下等を来
すことなく、ウェブ厚みT_Wを用途の目的に応じた所望の
任意なサイズに造り分け可能な手段を提供し、さらに既
存のＨ形鋼ユニバーサル圧延装置列を可能な限り活用し
て、ロールやガイドの新設・改造を最小限にして有効幅
と継手形状寸法が一定の連続継手型形鋼を製造すること
を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、 鋼片素材を粗造形材に圧延するブレークダウンミル、
該粗造形材を略Ｈ形断面の中間圧延材に圧延するユニバ
ーサルミルとエッジャーミルからなる中間圧延ミル、該
圧延材を中間仕上げ圧延しフランジ曲げ成形するフラン
ジ曲げ成形装置および仕上げミルによって連続継手型形
鋼を圧延する方法において、前記ブレークダウンミルで
ドッグボーン状に形成した粗造形材を、前記中間圧延ミ
ルでウェブ部を所定の各種厚さおよび内幅一定寸法とし
且つフランジ部の厚みと幅を一定寸法とした略Ｈ形断面
の中間圧延材に成形し、続いて幅方向端部を開放した上
下水平ロールの湾曲部によって前記フランジ部を外方に
湾曲せしめた後、前記仕上げミルの上下水平ロールでフ
ランジ部を仕上げ成形し、所定の各種サイズのウェブ厚
さを有し且つ有効幅と継手形状・寸法が一定の連続継手
型形鋼を製造する圧延方法である。

また、前記仕上げミルの上下水平ロールの両側面にロ
ール周面に突条を形成した堅ロールを設け、該堅ロール
の突条を被圧延材の上下フランジ端部間に嵌入しつつ仕
上げ圧延し、所定の各種サイズのウェブ厚さを有し且つ
有効幅と継手形状・寸法が一定の連続継手型形鋼を製造
する圧延方法である。

（作用・実施例） 以下、図面を参照して、本発明の作用および実施例を説
明する。

第１図は本発明を上下左右対称連続継手型形鋼の製造に
適用する場合の圧延方法を示し、第２図は本発明法を実
施する圧延装置の配置例を示す。

図において、ブレークダウンミルBDは上下水平ロールに
よって矩形断面の薄肉スラブまたはドッグボーン状の鋼
片を素材として複数回のエッジングを行い、ドッグボー
ン形状の粗造形材に加工する工程である。本発明におけ
るブレークダウンミルは上述のように従来周知のＨ形鋼
等フランジを有する形鋼の粗圧延工程に使用されるもの
であり、詳細な説明は省略する。

次に、中間圧延ミルは粗ユニバーサルミルＵとエッジャ
ーミルＥにより構成され、まず前記粗造形材は粗ユニバ
ーサルミルＵの孔型KAL.3によって略Ｈ形断面の中間粗
圧延材15aに圧延造形される。ここでユニバーサミルＵ
の水平ロール20a,20bは中間粗圧延材15aのウェブ面を押
圧する面が平坦でフランジ内側面に当接する側面を外傾
斜角αとなるように形成したロールを用いる。外傾斜角
αは従来のＨ形鋼あるいはＩ形鋼のユニバーサル圧延に
供されるものと同等である。一方、堅ロール30a,30bは
中間粗圧延材15aのフランジ面を押圧するロール周面が
ほぼ平坦に形成されたロール（以下、フラット堅ロール
という）を用いており、従来のＨ形鋼圧延用の仕上ユニ
バーサルミルなどで使われるフラット堅ロールを使用す
ることができる。即ち、フラット堅ロールを使用するこ
とによって連続継手型形鋼の継手部の肉厚が根本で厚く
先端で薄い所謂テーパ肉厚の形状に形成され、一般のＨ
形鋼圧延で使用される算盤球型堅ロールを使用した場合
に発生し易い中間粗圧延材15aのウェブ偏りやフランジ
肉厚偏差を防止できる。

次に、粗ユニバーサルミルＵで圧延された中間粗圧延材
15aは粗ユニバーサルミルＵと対に配置されたエッジャ
ーミルＥの孔型KAL.3Eによって、そのフランジ端部が整
形され所定のフランジ幅寸法の中間圧延材15bに形成さ
れる。このエッジャーミルＥの水平ロール21a,21b,21c,
21dは特開昭62−77107号公報などに記載された従来のフ
ランジ幅一定Ｈ形鋼製造用のエッジャーミルにおける水
平ロールの形状と同じであり、中間圧延材15bのウェブ
面に対しては積極的な圧下を行わないが、ウェブ厚みT_W
が変わっても水平ロール21a,21bでウェブ両端部の拘束
をしながら水平ロール21c,21dでフランジ先端部の圧下
をフランジ幅方向の任意の位置で同時に行うことができ
る構造となっているのでウェブ偏りを防止しつつフラン
ジ幅Ｂを一定にすることができる。なお本例では中間圧
延工程を粗ユニバーサルミルＵとエッジャーミルＥとを
各々１基づつ配置して一対とした単純な例を示したが、
必要に応じて複数対の圧延機のグループ編成にしても良
い。

次に、前記粗ユニバーサルミルＵとエッジャーミルＥで
圧延された各種ウェブ厚とフランジ厚とフランジ幅一定
の上下左右対称な略Ｈ形断面の中間圧延材15bはフラン
ジ曲げ成形装置Ｓによってフランジ部を外方へ湾曲・曲
げ加工され、中間仕上げ圧延材16に成形される。このフ
ランジ曲げ成形装置Ｓの水平ロール22a,22bは孔型KAL.2
として示すように中間仕上げ圧延材16のウェブを拘束す
る銅部とそのロールの幅方向両端部に曲げ成形を行うた
めの湾曲凹部Ｐが形成され且つ側端部は開放されてい
る。

続いて、フランジ部を予備成形曲げ加工された中間仕上
げ圧延材16は仕上げ圧延ミルＦによって連続継手型形鋼
の最終製品形状17に仕上げられる。仕上げ圧延ミルＦの
上下水平ロール23a,23bのロール孔型はKAL.1（ａ）ある
いはKAL.（ｂ）であり継手部18を仕上げ成形するフラン
ジ曲げ仕上げ孔型Ｒで形成されている。なお第１図のKA
L.1（ａ）,1（ｂ）の上下水平ロール23a,23bは左右分割
型としているがKAL.2のように一体型としてもよい。ま
たKAL.1（ａ）は水平ロールのみで構成されているがKA
L.1（ｂ）では突条付堅ロール40a,40bを上下水平ロール
23a,23bの両側面に配置し、突条付堅ロール40a,40bの突
条部41a,41bを被圧延材の上下フランジ端部間（継手端
部間）に嵌人し、端部間の幅を規制することにより最終
製品形状17の継手開口部の幅とその位置を正確に成形す
る構造にしている。

上記フランジ曲げ成形装置Ｓの水平ロール22a,22bに形
成された孔型KAL.2に作用する荷重やトルクはごく軽微
なので、ユニバーサルミルＵと仕上げミルＦとが連続圧
延である場合はフランジ曲げ成形装置Ｓをエッジャーミ
ルＥの後面もしくは仕上げミルＦの前面に配置した無駆
動のガイドローラーとすることでも充分にその機能を発
揮できる。また、仕上げミルＦの水平ロール23a,23bに
孔型KAL.1（ａ）,2を並列に掘削し圧延中パス間で材料
を横にシフトするようにすればフランジ曲げ成形装置Ｓ
を別個に設ける必要はない。

さて、連続継手型形鋼のウェブ厚T_Wのサイズ造り分け
は、粗ユニバーサルミルＵ・エッジャーミルＥおよびフ
ランジ曲げ成形装置Ｓの各水平ロールの圧下調整で行
い、継手部の各サイズ間で一定の形状寸法となるように
堅ロール30a,30bおよび水平ロール21c,21dの圧下調整を
行う。

以下、本発明の特徴的な作用である継手形状寸法と有効
幅Ｗを一定とした製品シリーズ内でウェブ厚T_Wのサイズ
造り分けができる理由および孔型形状の条件等について
詳細に説明する。

第３図（ａ）は仕上圧延工程でウェブ厚T_Wと爪厚（フラ
ンジ厚）T_Fの異なる各種板厚サイズの連続継手型形鋼を
同一仕上水平ロール23a,23bで成形する場合の説明図で
あり、第３図（ｂ）は上記仕上水平ロール23a,23bのロ
ール端部から突条41a,41b付堅ロール40a,41bを挿入して
上下フランジ端部（継手端部）を規制しながら成形する
場合の説明図である（但し第３図（ａ），（ｂ）は何れ
も左側部だけを図示している）。例えば、最大ウェブ厚
T_WMAXから最小ウェブ厚T_WMINにサイズ変更する場合は、
中間仕上げ圧延材16のウェブ厚みをT_WMINにするべく粗
ユニバーサルミルＵ・エッジャーミルＥおよびフランジ
曲げ成形装置Ｓの各水平ロールのロール隙を変更し、仕
上水平ロール23a,23bと堅ロール40a,40bは圧延材料の適
材中の実際のロール隙を所定の一定値になるように維持
する。このとき、中間仕上げ圧延材16のフランジの幅と
厚みは一定となるように堅ロール30a,30bおよび水平ロ
ール21c,21dのロール隙を調整する。したがって継手形
状寸法が一定となり、各種厚みサイズを長手方向に連結
したものに対し同一の雄継手を使用しても全く支障がな
い。第４図（ａ）は仕上曲げ成形用孔型KAL.1、第４図
（ｂ）は予備曲げ成形用孔型KAL.2の寸法関係を示す。K
AL.2の内幅ｗとKAL.1の内幅ｗの関係は、 ｗ＝Ｗ−α，α＝０〜10mm とするのが良い。αが0mm未満になると材料がKAL.1内で
左右に揺動し継手形状が不正確となる。αが10mmを超え
ると材料がKAL.1の水平ロールで両側に押し拡げられて
継手の形状不良やウェブ厚の偏差を発生する。

KAL.3Eのフランジ中心線長l₃（第１図参照）は、KAL.2
の中心線長l₂とKAL.1の中心線長l₁から決まる。

l₃＝（１＋β_２）×l₂, l₂＝（１＋β_１）×l₁ β₁,β_２は、KAL.1,2での曲げ成形にともなう中心線長
の減少率であり、厚肉材ほど大きく、ロール表面の摩擦
が大きい場合など曲げ抵抗が大きいほど増大するが、通
常各々５％以下である。また、KAL.1（ａ）に対しKAL.1
（ｂ）は突起付堅ロール40a,40bによるフランジ先端
（継手の爪先）の圧下代を見込んでβ_１を0.5〜３％程
度大きくすると成形形状がさらに安定する。尚、KAL.2
の水平ロール22a,22bは中間仕上げ圧延材16のウェブ部
を拘束することによって孔型内における曲げ成形時の材
料の上下左右の安定化と対称性の維持をはかっている。
しかし、KAL.1の仕上水平ロール23a,23bではウェブ部を
拘束できるのは最大ウェブ厚T_WMAXの場合のみであり、
その他一般のウェブ厚T_Wではロールと材料間に隙（T
_WMAX−T_W）を生ずるため曲げ成形の形状が不安定となり
やすい。この対策として突条付堅ロール40a,40bを左右
継手端部に配置することは効果的である。またガイド装
置を材料のロールによる成形形状の変化に沿った形状と
し出入側から貫通した構造にして、材料を密着誘導する
ことも効果的である。

なお、以上の例は中間ユニバーサルミル群をU,Eの１グ
ループとしているが、勿論複数グループとしてもよく、
一般にＨ形鋼のユニバーサル圧延を行っているいずれの
工場でも本発明の方法と装置を適用できる。さらに、一
連の上下左右対称連続継手型形鋼を製造するためには有
効幅と継手形状を適切に決めることによりBD,U,Eミルの
ロールは既存のＨ形鋼圧延用ロールシリーズと共用でき
るので、結局、フランジ曲げ成形装置Ｓと仕上げミルＦ
の水平ロールのみ専用ロールとしてしかも同一有効幅内
では１種類のみ準備すればよい。

（発明の効果） 本発明の方法によれば、既存のＨ形鋼ユニバーサル圧延
装置列にて、同一のロール組で多サイズのウェブ厚みT_W
の一定形状寸法の雌継手を有する連続継手型形鋼を建設
プロジェクトに応じた経済的な所望の断面性能を有する
サイズに、雄継手との共通嵌合性を維持しつつ造り分け
ることができるので、圧延ロールおよびその付属品の所
要数が激減すると共にロール原単位が向上し、ロール組
替回数が減少するので稼働率が向上し組替要員も少なく
てすむ。さらに使用する素材のサイズも集約できるな
ど、生産上のメリットは大きい。また、継手形状の安定
した施工性に優れた高品質の連続継手型形鋼を例え小ロ
ットでも効率良く製造できるので、現状の多様化してい
る市場のニーズに迅速かつ的確に応えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係わる圧延順序を示す正面
略図、 第２図は本発明の１実施例に係わる圧延工程を示す説明
図、 第３図（ａ），（ｂ）は本発明による各種厚みの上下左
右対称連続継手型形鋼の圧延実施要領の説明図、 第４図（ａ），（ｂ）は本発明による連続継手型形鋼の
仕上げ孔型と予備曲げ孔型の関係を示す説明図、 第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明による上下左右
対称型連続継手型形鋼および雄継手の形状を説明する断
面略図、 第６図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明により
製造された上下左右対称型連続継手型形鋼を箱型鋼矢板
として形成した使用例を示す説明図、 第７図は従来の孔型圧延法による上下非対称左右対称型
直線型鋼矢板の圧延法を示す説明図、 第８図は従来の孔型圧延法の一部にユニバーサル圧延法
を適用した上下非対称左右対称型直線型鋼矢板の圧延法
を示す説明図、 第９図は従来のユニバーサル圧延法による上下対称左右
非対称型直線型鋼矢板の圧延法を示す説明図、 第10図は従来のユニバーサル圧延法による上下非対称左
右対称型直線型鋼矢板の圧延法を示す説明図である。 BD:ブレークダウンミル U:ユニバーサルミル、E:エッジャーミル S:フランジ曲げ成形装置、F:仕上げミル 15a,15b:中間粗圧延材 16:中間仕上げ圧延材、17:最終製品 20a,20b:ユニバーサルミルＵの水平ロール 30a,30b:ユニバーサルミルＵの堅ロール 21a,21b,21c,21d:エッジャーミルＥの水平ロール 22a,22b:フランジ曲げ成形装置の水平ロール 23a,23b:仕上げミルＦの水平ロール 40a,40b:突条付堅ロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼片素材を粗造形材に圧延するブレークダ
   ウンミル、該粗造形材を略Ｈ形断面の中間圧延材に圧延
   するユニバーサルミルとエッジャーミルからなる中間圧
   延ミル、該圧延材を中間仕上げ圧延しフランジ曲げ成形
   するフランジ曲げ成形装置および仕上げミルによって連
   続継手型形鋼を圧延する方法において、前記ブレークダ
   ウンミルでドッグボーン状に形成した粗造形材を、前記
   中間圧延ミルでウェブ部を所定の各種厚さおよび内幅一
   定寸法とし且つフランジ部の厚みと幅を一定寸法とした
   略Ｈ形断面の中間圧延材に成形し、続いて幅方向端部を
   開放した上下水平ロールの湾曲部によって前記フランジ
   部を外方に湾曲せしめた後、前記仕上げミルの上下水平
   ロールでフランジ部を仕上げ成形し、所定の各種サイズ
   のウェブ厚さを有し且つ有効幅と継手形状・寸法が一定
   の連続継手型形鋼を製造することを特徴とする連続継手
   型形鋼の圧延法方法。
2. 【請求項２】仕上げミルの上下水平ロールの両側面に、
   ロール周面に突条を形成した堅ロールを設け、該堅ロー
   ルの突条を被圧延材の上下フランジ端部間に嵌入しつつ
   仕上げ圧延し、所定の各種サイズのウェブ厚さを有し且
   つ有効幅と継手形状・寸法が一定の連続継手型形鋼を製
   造することを特徴とする請求項１記載の連続継手型形鋼
   の圧延方法。