(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛めっき用材料の被膜及び所定開先角度の少なくとも１つのコーナー部を含む構造用プロフィルを有する鋼の連続長尺物の製造方法であって、
鋼帯をプリフォームプロフィルにロール成形するステップであって、前記鋼帯をロール成形後さらに所望の前記構造用プロフィルへロール形成する際に前記亜鉛めっき用材料の被膜の中にクラックを生じないように、前記コーナー部が前記所定開先角度より大きい開先角度に曲げられるように、鋼帯をプリフォームプロフィルにロール成形するステップと、
前記プリフォームプロフィルをインライン式亜鉛めっき工程に通すことにより前記亜鉛めっき用材料の被膜を被覆するステップと、
前記インライン式亜鉛めっき工程から出てくる前記プリフォームプロフィルを冷却するステップと、
前記プリフォームプロフィルを所望の構造用プロフィルにロール成形するステップと
を備えたことを特徴とする鋼の連続長尺物の製造方法。
【請求項２】
前記鋼帯が熱間圧延鋼帯から成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱間圧延鋼帯が、亜鉛めっきに先立ってショットブラストされて表面を清浄されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記プリフォームプロフィルの前記コーナー部を形成するステップと、このコーナー部を前記所定開先角度に合致するようにさらにロール成形するステップとが、共に前記コーナー部を弧長一定で曲げることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記鋼帯が、インライン式亜鉛めっき工程を通過したのちに、余剰の亜鉛めっき用材料を除去しやすいような形状を有するプリフォームプロフィルにロール成形されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記プリフォームプロフィルが、いかなる平坦な水平な表面も含まないように形状化されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、亜鉛めっき被膜を有する構造用鋼プロフィルをロール成形することに関し、特に限定している訳ではないが熱間圧延鋼帯からプロフィルをロール成形するために工夫されている。
背景技術
断面を実質的に所望の形状に成形し、その次にインライン式めっき浴又は溝に通して、主に亜鉛からなる亜鉛めっき用材料の被膜を付与する場合に、例えば丸形管のような形鋼のインライン式亜鉛めっき法を提供するすることは公知である。この方法は大抵の閉断面の形鋼には旨く機能するが、形鋼の様々な個所から余剰の亜鉛めっき用材料を速やかに吹き飛ばすのが困難なため、インライン式めっき浴の後で亜鉛めっき用材料の均一な被膜を得るのに、例えば溝形のような幾つかの開断面形状物には問題が発生する。
予備亜鉛めっきした平鋼帯を使用して、従来のロール成形プロセスで、前記帯を例えば山形又は溝形形鋼のような所望のプロフィルにロール成形することにより亜鉛めっき鋼の構造用開断面を形成することも公知である。しかしながら、前記帯が構造用プロフィルを形成するのに充分の厚さである場合、ロール成形法において平鋼帯を曲げるには成形される各コーナー部の外表面が大きい伸びを持つことが是非必要である。（本明細書を通して“構造用プロフィル（structural profile）”と言う用語は、概ね2mmを超える厚さを持つ帯から形成されるプロフィルを指している。）この状況に対応するために、当業者の標準としては、亜鉛めっき用材料がアルミニウムのような合金を含む場合、並びに亜鉛めっき被膜が被覆される母材帯を冷間圧延法により形成することか、又は熱間圧延ののち、酸洗い及び潤滑油の給油によって形成する場合に亜鉛被膜を使用することであった。冷間圧延鋼素地層と、公知のプロセスによって適切に被膜された場合の亜鉛被覆中の大きいパーセンテージの合金とを組み合わせることにより、亜鉛めっき層が、構造用プロフィルのロール成形の過程でコーナー部の曲げに必要な大きい伸びに耐えることができる薄くてかつ延性のあるめっき層として素材金属上に形成される。
しかしながら、製造プロセスのなかには、亜鉛被膜が最も望ましいパラメーターによって必ずしも適切に被覆されるとは限らず、しかもそのような場合には、ロール成形プロセスの過程で外表面が大きく延びることにより、或る場合には、クラックとなることがあって、所望の結果よりも延性の少ない被膜となるかも知れない実例がある。アルミニウム合金を使用しない比較的簡単な亜鉛めっき工程で鋼帯が亜鉛めっきされている場合、或るいは母材が亜鉛めっきプロセスに対してかなりの反応性があると見なすことができる表面（ショットブラストされた鋼帯のような）を含む場合にもこの種の問題は起こるかも知れない。
冷間圧延鋼材も熱間圧延鋼材も使用するときは、亜鉛めっきが終って所望の形状に成形された鋼材に許容されないレベルのクラックが亜鉛層に発生しないように、理想よりも低い亜鉛被膜パラメーターを或る程度は考慮できる、構造用形鋼の成形方法を提供することが望ましい。
発明の概要
従って、本発明は、亜鉛めっきの被膜及び所定開先角度の少なくとも１つのコーナー部を含む構造用プロフィルを有する鋼の連続長尺物を製造する方法を提供することである。
この方法は、前記コーナー部が所定開先角度よりかなり大きい開先角度まで不完全ながら曲げられるように、鋼帯をプリフォームプロフィルにロール成形するステップと、プリフォームプロフィルをインライン式亜鉛めっき工程に通すことにより亜鉛めっき用材料の被膜を被覆するステップと、前記インライン式亜鉛めっき工程から出てくる前記プリフォームプロフィルを急冷するステップと、前記プリフォームプロフィルを所望の構造用プロフィルにロール成形するステップとを含んでいる。
本発明の１つの形態では、前記鋼帯が熱間圧延鋼帯から成る。
好適には、前記熱間圧延鋼帯が、亜鉛めっきの前にショットブラストされて表面を清浄される。
また、好適には、前記プリフォームプロフィルの前記コーナー部を形成するステップと、このコーナー部を前記所定開先角度に合致するようにさらにロール成形するステップにおいて、前記コーナー部が弧長一定で曲げられる。
好適には、前記又は各コーナー部が、前記プリフォームプロフィルを前記所望の構造用プロフィルにさらにロール成形することにより亜鉛めっき用材料の被膜の中に大きい伸びを生じないような所定開先角度と同程度の開先角度まで不完全ながら曲げられように、前記プリフォームプロフィルは形状化される。
【図面の簡単な説明】
別の形態も本発明の範囲の中に入り得るが、単なる例として本発明の好ましい一形態を付図を参照しながら以後説明する：
図１は、本発明の方法により製造できる多数の典型的なプロフィルを示し；
図２は、意図された角度部分を持つプリフォームプロフィルを示し；
図３は、意図された溝形部分を持つプリフォームプロフィルを示し；
図４は、弧長一定法によって曲げられて不完全に成形されたコーナー部の部分断面図であり；
図５は、前記の完成されたコーナー部の同様な部分断面図であり；
図６は、半径一定法によって曲げられて不完全に成形されたコーナー部の部分断面図であり；そして
図７は、前記の完成されたコーナー部の同様な部分断面図である。
発明を実施するための態様
本発明の好ましい形態において、所謂“開断面”は、所定開先角度の少なくとも１つのコーナー部を含む任意の所望の形状にロール成形される。そのような開先角度は、一般的に90゜の角度であり、この方法により形成される典型的プロフィルを図１に示している。示している例から判るように、多数の様々なプロフィルが形成出来て、全ては少なくとも１つのコーナー部が90゜で、或るものは90゜を超える別のコーナー部を持ち、或いはシグマ型プロフィルの場合は90゜より小さい開先角度のコーナー部を持つ。
本発明によって前記のプロフィル、及び別のプロフィルを形成する方法は、同じ様なものであるが、等辺山形プロフィル及び溝形プロフィルについては詳細に説明する。
図２は、素地鋼帯がインライン式によって亜鉛めっきされる前に、100゜の開先角度を持つコーナー部に曲げられた場合の等辺山形断面のプリフォームプロフィル１を示している。
同様に、図３には、溝形の２つのコーナー部が、60゜曲げられ、亜鉛めっきプロセスの前に約120゜の開先角度を形成するように曲げられた場合のプリフォームされた溝形２の断面を示している。この溝形のウェブ部分３もインライン式亜鉛めっきプロセスに先だって上方に凸形形状に成形されている。
いずれの場合でも、形鋼のコーナー部、又は諸コーナー部は、最終プロフィル形状の所望の開先角度よりもかなり大きい開先角度まで不完全ながら曲げられている。図２に示す等辺山形断面の場合、プリフォームされたプロフィルの開先角度は100゜であり、等辺山形断面の90゜の最終開先角度よりもかなり大きい。同様に、溝形断面の各コーナー部の開先角度は、最終形状の溝形断面の90゜よりもかなり大きいプリフォーム断面をしており、120゜である。従って、プリフォームプロフィルと最終プロフィルとの間の開先角度の変化はかなり大きく、しかも最終か、又は最終に近くまでに形状化されたプロフィルをバッチ式溶融亜鉛めっきをする時に発生することがある歪を消すための再形状化の際のロール成形によって起ることがある数度の変化よりもかなり大きい。
亜鉛めっきの前に、鋼帯を前述のプリフォームプロフィルにロール成形することにより、亜鉛めっき後に所望のプロフィルの形成を完成させるのに必要な変形量は著しく少なくなり、それによりあらゆる特定のコーナー部の外表面上で必要とされる伸びの量は少なくて済む。コーナー部の外表面上の伸びが少なくて済むことにより亜鉛めっき層の完全性を維持することができる。
亜鉛めっきの前に図示の形状にロール成形することにより空冷環又は布拭き工程でプロフィルから余剰の亜鉛めっき用材料を除去しやすいようにプリフォームプロフィルを設計することができることも本発明の特徴でもある。一般的に、設計によって経済的理由からも、所望の最終プロフィルに最終ロール成形する過程でクラック発生の可能性を減らすためにも、亜鉛めっき工程のプリフォームプロフィルは可能な限り薄くかつむらなく維持しなければならない亜鉛めっき層に望ましくないプール、即ち液溜まりを発生させるあらゆる平らな、水平面を含まないように設計することができる。
“半径一定”法よりもむしろ“弧長一定”法によってプロフィルの各コーナー部をロール成形することも好ましい。このことは、図４ないし７を参照して説明できるのであって、図４及び５は、２工程、即ちインライン式亜鉛めっき工程の前後において、曲げ部を形成する弧長一定法を示し、そして同様に図６及び７は、半径一定法によるコーナー部の形成の際の２つの局面を示している。
図５及び７に示すコーナー部、即ち曲げは、最終プロフィルでは同じであるけれども、曲げの方法は、曲げ部の外表面上の金属の伸びの程度が異なっている。弧長一定成形では、鋼帯は、金属の弧長Ｌに亙って初期内側半径Rpまで曲げられる。亜鉛めっき後に、同じ弧長Ｌに亙って、より小さい内側半径Rfまで曲げを強めることにより所望の角度までコーナー部は曲げられる。
対照的に、曲げ部を形成するのに半径一定法を使用すると、プリフォームプロフィルの曲げ部は、図６に示すように弧長Lpに亙って半径Ｒにまで、先ず形成される。亜鉛めっきの後に、この曲げ部は、２個所の外側部分でさらに延ばされる。当初の弧長Lpの両側に弧長dLを追加して曲げることにより、元の同じ半径Ｒで全弧長がLfとなる。
半径一定法を使うと、曲げ部のLpの弧長上の金属の外表面は亜鉛めっきプロセスの後に何の弧長も追加する必要はないが、dLの弧長の外表面は亜鉛めっき層にクラックが起こりそうな大きい伸びを必要とする。
対照的に、図４及び５に示す曲げの弧長一定法は、亜鉛めっき後の曲げ部の鋼帯の外表面の均一な伸びを必要とするが、この伸びの程度は、図７に示す図の弧長さdLの伸びよりも著しく小さい。
亜鉛めっき層で必要とする伸びの合計量を最小限に抑え、それによりクラックの発生を少なくするために、図２及び３を参照して既に説明した曲げ工程と、曲げの弧長一定法とを組み合わせることが望ましい。
亜鉛めっきの前にプリフォームプロフィルに曲げることと、曲げ部の弧長一定法とを組み合わせ使用することにより、鋼帯の外表面上の、従って外側の亜鉛めっき層の中の伸びが大幅に減少するのでコーナー部の外側の亜鉛めっき用材料の被膜のクラックの発生を防ぐことができることを見い出した。
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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