(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向において中央部が厚く、両端部にいくに従い板厚が漸減する左右対称の差板鋼板を熱間圧延により製造し、次いで冷間成形により前記板厚の厚い部分をフランジ部として用い、かつ前記板厚の漸減している両端部を継手部とするように成形加工して造形することを特徴とする差厚鋼矢板の製造方法。
【請求項２】
前記差圧鋼矢板の表面に防蝕被膜を施すことを特徴とする請求項１記載の差厚鋼矢板の製造方法。
【請求項３】
前記差圧鋼板に普通鋼とチタン、又は普通鋼とステンレス鋼のクラッド鋼板を用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の差厚鋼矢板の製造方法。
【請求項４】
熱間圧延工程で、幅方向において端部から中央部に向かい凹部形成するような上下対称の鼓型カリバーを有する圧延ロール、またはフラットな形状を有する下部ロールと幅方向において端部から中央部に向かい凹部形成するような鼓型カリバーを有する圧延ロールとを組合わせた圧延ロールで圧延して幅方向において中央部が厚く、両端部にいくに従い板厚が漸減する左右対象の差厚鋼板を熱間圧延により製造し、次いで冷間成形により前記板厚の厚い部分をフランジ部として用い、かつ前記板厚の漸減している両端部を継手部とするように成形加工して造形することを特徴とする差厚鋼矢板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設分野において使用される差厚鋼矢板の製造方法に関し、特に、幅方向の中央部と端部で板厚差を有する差厚鋼矢板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建設分野において使用される鋼矢板は、従来よりその形状の観点からＵ型二重爪型、ランゼル型を含む。）、直線型、アーチ型（標準アーチ型、リープアーチ型を含む。）、ボックス型、パイプ型の各鋼矢板に大別され大量に使用されている。前述の各鋼矢板は、ビームブランクから熱間圧延で製造されるか、幅の狭いブルームからウエブを歯形にして幅広の鋼矢板に熱間圧延で製造されている。しかしながら、この熱間圧延による鋼矢板の製造に際しては、成形能力は大きいが設備費が膨大である、上爪部成形を含めたロール組み替えに相当の時間を要するという問題があり、しかも矢板幅が６００ｍｍ〜８００ｍｍを超える鋼矢板の製造に限界があり、それ以上の矢板幅のものは圧延機の制約上現状では製造できないとされている。また、熱間圧延による成形では、フランジ部と端部の板厚が大きく異なると、成形後の冷却過程における冷却速度の差から、鋼矢板に変形が生じるため、フランジ部と端部の板厚をほぼ均一にせざるを得ないという問題がある。一方、熱間圧延に代えて一部小形の鋼矢板は冷間成形で製造されているが、設備費が安価である反面、冷間成形である性格上成形能力が小さいという問題がある。更に、この冷間成形の場合には、板厚が１０ｍｍ以下でないと継手部の成形が困難である。すなわち板厚が大きい場合は継手部形状が過大になり過ぎるほか、冷間塑性歪み量が大きく曲げ成形が困難になり割れが発生し易くなる。
【０００３】
上述した実情に加え、これらの各鋼矢板は鋼板長手方向および幅方向でほぼ均一な板厚を有する鋼矢板の製造が常識化しており、必要な断面係数に応じた鋼矢板の板厚設計は行われていなかった。しかしながら、実際には効果的な断面係数という観点から考察すると断面係数が大きく寄与するのはフランジ部でありウエブ部にはそれ程の断面が必要でないことが判明した。すなわち、大きな断面係数を効果的に機能させる必要があるフランジ部では板厚が厚く、小さな断面係数で十分機能するウエブ部では板厚が薄くても良いという考え方はなかった。
【０００４】
この考え方を延長させると当然差厚鋼板の利用という概念が出てくるが、差厚鋼板が属する厚板分野においては、特公昭６３−６６６０１号公報を始め多くの先行例に見られるように大半が鋼板長手方向に板厚差を設けたり、鋼板長手方向中間部に板厚段差を設けた差厚鋼板が開発されており、その目的の殆どは造船材、液体およびガスの貯蔵用タンク材、大型建造物の柱や壁材への使用と極めてその用途が限定されている。また、特公平５−１３００２号公報に鋼板幅方向に板厚差を設けた差厚鋼板も開示されている。すなわち上記公報には鋼板幅方向において一種類の上下カリバー形状、例えば波形、凹凸形のような多種類の板幅方向の差厚鋼板の製造法が開示されているが、その目的は鋼板使用量の低減にあり、その用途も従来の範疇の域を出ないものと考えられる。
【０００５】
このように、従来の鋼矢板においては、曲げ断面性能に寄与しないウエブ部および継手部における無駄な断面積が大きく、そのために使用鋼材量も必然的に大きくなり、しかも板厚が大きくなると冷間成形の曲げ曲率の大きい両側の継手部の成形が困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、断面係数の観点から鋼矢板の形状について種々検討した結果、大きな断面係数を効果的に機能させる必要があるフランジ部では板厚が厚く、小さな断面係数で十分機能するウエブ部では板厚が薄くても良いという知見に基づき、差厚鋼板、特に板幅方向に板厚差を有する差厚鋼板による鋼矢板の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、幅方向に板厚差を有する差厚鋼板を使用して冷間成形する差厚鋼矢板の製造方法であり、かつその鋼矢板が幅方向において中央部が厚く、両端部にいくに従い板厚が漸減する左右対称の差厚鋼板を使用して冷間成形する差厚鋼矢板の製造方法であり、更には、表面に防蝕被膜を設けたり、差厚鋼矢板自身が普通鋼とチタンまたは普通鋼とステンレス鋼のクラッド鋼板を用いた差厚鋼矢板の製造方法である。
【０００８】
また、本発明による差厚鋼矢板の製造方法は、幅方向において中央部が厚く、両端部にいくに従い板厚が漸減する左右対象の差板鋼板を熱間圧延により製造し、次いで冷間成形により前記板厚の厚い部分をフランジ部として用い、かつ前記板厚の漸減している両端部を継手部とするように成形加工して製造するものである。また、具体的な製造方法としては、熱間圧延工程で、幅方向において端部から中央部に向かい凹部形成するような上下対称の鼓型カリバーを有する圧延ロール、またはフラットな形状を有する下部ロールと幅方向において端部から中央部に向かい凹部形成するような鼓型カリバーを有する圧延ロールとを組合わせた圧延ロールで圧延して幅方向において中央部が厚く、両端部にいくに従い板厚が漸減する左右対象の差厚鋼板を熱間圧延により製造し、次いで冷間成形により前記板厚の厚い部分をフランジ部として用い、かつ前記板厚の漸減している両端部を継手部とするように成形加工して造形する差厚鋼矢板の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上述のように構成された製造方法によって製造された差厚鋼矢板においては、従来のように均等な板厚の鋼板を用いていないために鋼矢板として効果的な断面性能を発揮させることが可能で、しかも製造上の観点からも冷間成形量の少さい部位は板厚が大きくし、継手部のように冷間成形量の大きい部位の板厚を小さくすることが可能になる。特に、中央部が厚い鋼板を用いた冷間成形鋼矢板は、一般的に断面性能に最も寄与する部分の板厚が大きくなり鋼矢板としての断面性能に大きく寄与する。また、鋼板端部は、鋼矢板としては継手部近傍に位置し、断面性能向上には殆ど寄与せず板厚が小さいほど経済的になる。一方、製造上の観点からは中央部が厚い鋼板は冷間成形鋼矢板とした場合、一般的に冷間成形量の少ない部位になり製造上何ら支障となることはない。また、鋼板端部は鋼矢板の継手部に当たり板厚が小さい方が加工は容易になる。このように、本発明は冷間成形し易い断面板厚分布としたことにより効果的な断面性能を追求した結果であり、矢板幅６００ｍｍ〜８００ｍｍを越える広幅鋼矢板が自由に成形でき、しかも板幅方向において合理的な板厚配置が可能で鋼重当たりの断面性能を高くすることも出来る上、小さくても強固な継手部の成形が容易に行えるものである。更に、本発明は製造歩留りを著しく向上させることが出来ると共に、使用鋼材量を大幅に低減できるものである。
【００１０】
また、鋼矢板においては、通常は土中に杭打ちされて土中ないしは水中に置かれるために腐食したり、また、海水に晒される場所では腐食も著しく、矢板性能を長期に維持するために講じる防蝕手段に多大なコストを要していた。本発明の差厚鋼矢板の製造方法では表面上に亜鉛メッキ、耐蝕性金属の溶射、各種の塗装を施して容易に耐蝕性の向上を図ることが可能である。より一般的には、ポリエチレン、ポリウレタン等の樹脂皮膜を数百μｍ、例えば２〜３百μｍ被覆することにより耐蝕性を著るしく向上させることが可能である。
【００１１】
更に、上記耐蝕性付与処理を省略し、鋼材自身に耐蝕性を確保させたい場合には、現在良く知られているクラッド鋼板、例えば、ステンレス鋼と普通鋼、あるいはチタン材と普通鋼の片面ないしは両面クラッド鋼板を使用することにより耐蝕性を十分保持することが出来る。
【００１２】
【実施例】
＜実施例１＞以下に本発明の実施例をＵ型鋼矢板（材質ＪＩＳＡ−５５２８）を例にとって図面を以て詳細に説明する。図１は従来の鋼矢板形状を斜視図で示したものであり、（ａ）は、従来の熱間圧延によって製造されたほぼ均一板厚を有する鋼矢板で、（ｂ）は、従来の冷間成形によって製造された均一板厚を有する鋼矢板で、（ｃ）は、従来の冷間成形において板厚を厚くした場合の鋼矢板形状を示したものである。
【００１３】
上述の従来の鋼矢板において、熱間圧延で製造された鋼矢板（ａ）の場合には、幅方向の板厚、すなわちフランジ部とウエブ部の板厚はほぼ均一であり、しかも矢板幅６００ｍｍ〜８００ｍｍ以下の小サイズに限られており、それ以上の大サイズの鋼矢板の製造は困難であった。また、冷間成形で成形された（ｂ）の場合にも（ａ）と同様に幅方向の板厚、すなわちフランジ部とウエブ部の板厚は均一で、しかも冷間成形であるが故に板厚は１０ｍｍ以下に限定されている。そのため、断面係数が有効に働かず、特に継手部の鋼材に無駄が多い。更に、断面係数を大きくするために、板厚を厚くしたような（ｃ）の場合には、継手部形状が過大になり過ぎて冷間成形時の塑性歪み量が大きく曲げ成形が困難になり割れが発生した。
【００１４】
図２に本発明の製造方法による差厚鋼矢板を示す。図２（ａ）はスラブ、ブルームあるいはシートバーを熱間圧延工程で、図２（ｂ）に示すように幅方向において端部から中央部に向かい凹部形成するような上下対称の鼓型カリバーを有する圧延ロール、またはフラットな形状を有する下部ロールと幅方向において端部から中央部に向かい凹部形成するような鼓型カリバーを有する圧延ロールとを組合わせた圧延ロールで圧延して幅方向において中央部が厚く、両端部にいくに従い板厚が漸減する左右対象の差厚鋼板を製造した。
【００１５】
この場合、得られる差厚鋼板は中央部が中高の太鼓状の形状の差厚鋼板での良いし、下面部がフラットで上面部に膨らみを持った山型の差厚鋼板であっても良い。熱間圧延により板幅方向において板幅１８００ｍｍ、最大中心板厚：２５ｍｍ、両端部の最小板厚：７ｍｍ、長さ：１５ｍの熱延差厚鋼板を得た。このようにして得られた熱延差厚鋼板を冷間成形により図２（ｃ）に示すように板厚の厚い部分をフランジ部として用い、かつ前記板厚の漸減している両端部を継手部とするように成形加工し、矢板幅：８００ｍｍ，矢板高さ：３００ｍｍ、円形爪部径：２０ｍｍ、長さ：１５ｍのサイズを有するＵ型差厚鋼矢板を製造した。
【００１６】
本発明による差厚鋼矢板の製造方法においては、フランジ幅：６００ｍｍを越える広幅フランジを有する差厚鋼矢板が製造可能で、しかも必要断面係数に見合った合理的な板厚配置となり、鋼重当たりの断面性能が飛躍的に向上し、更に小さくて強固な継手部が冷間成形で容易に造形することが出来る。また、鋼矢板幅方向端部の板厚を薄くしたために単位当たりの鋼材使用量は平均で３０％程度低減することが可能であった。＜実施例２＞上記実施例１の製造法に従い、表層部に２ｍｍのステンレス鋼層を有するクラッド鋼板、および表層部に１ｍｍのチタン層を有するクラッド鋼板から冷間成形によりＵ型差厚鋼矢板を製造した。これらの各Ｕ型差厚鋼矢板の耐蝕性を従来の表面被覆なしのＵ型鋼矢板と海水沿岸部に杭打ちして比較した。その結果、従来の均一な板厚を有するＵ型鋼矢板では、特にフランジ中央部の板厚不均一部において潮の干満により錆が発生し、更にそこを起点に亀裂の伝播が起こっているのに対して、本発明によるクラッド鋼によるＵ型差厚鋼矢板および表面にポリエチレン皮膜を施したＵ型差厚鋼矢板の場合には、長時間海水および潮の干満に晒されても何ら錆の発生は認められなかった。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による差厚鋼矢板の製造方法は合理的な板厚配置が可能で、しかも鋼重当たりの断面性能に優れた効果を有し、更に鋼材使用量を大幅に低減できる効果がある。また、従来製造が困難とされていた広幅の鋼矢板が容易に製造できるという多大な効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、従来の鋼矢板形状を斜視図で示したものであり、（ａ）は、従来の熱間圧延によって製造された均一板厚を有する鋼矢板、（ｂ）は、従来の冷間成形によって製造された均一板厚を有する鋼矢板、（ｃ）は、従来の冷間成形において板厚を厚くした場合の鋼矢板形状を示したものである。
【図２】  図２は、本発明の製造方法による差厚鋼矢板を示したもので、（ａ）は熱間圧延後に得られた差厚鋼板の形状を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した差厚鋼板を得るためのロールカリバーを示す正面図、（Ｃ）は本発明Ｕ型差厚鋼矢板の斜視図である。
【符号の説明】
１…フランジ部
２…ウエブ部
３…爪部
４…差厚鋼板
【図１】
0003660745.tif 000002
【図２】
0003660745.tif 000003