(57)【要約】【課題】新たな圧延設備を追加で設けることなく、継手部の造形を安定して行うことができるハット形鋼矢板の造形圧延方法を提供すること。【解決手段】スラブを素材として複数の孔型で圧延することでハット形鋼矢板を造形圧延する、ハット形鋼矢板の造形圧延方法であって、複数の孔型による圧延において最初に用いられる孔型であり、素材の変形量が最も大きな圧延に用いられる第１孔型３３で圧延をする際に、圧延される素材の長手方向に直交する断面において、素材に一対の腕部を造形する一対の腕領域３３３が、第１孔型３３が形成されたロールの軸方向に平行な左右方向に対して、左右方向の外側が内側よりも高くなるように、５度以上、１０度以下の傾きθ２で傾いた第１孔型３３を用いる、ハット形鋼矢板の造形圧延方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラブを素材として複数の孔型で圧延することでハット形鋼矢板を造形圧延する、ハット形鋼矢板の造形圧延方法であって、
前記複数の孔型による圧延において最初に用いられる孔型であり、前記素材の変形量が最も大きな圧延に用いられる第１孔型で圧延をする際に、圧延される前記素材の長手方向に直交する断面において、前記素材に一対の腕部を造形する一対の腕領域が、前記第１孔型が形成されたロールの軸方向に平行な左右方向に対して、左右方向の外側が内側よりも高くなるように、５度以上、１０度以下の傾きで傾いた前記第１孔型を用いる、ハット形鋼矢板の造形圧延方法。
【請求項２】
前記第１孔型として、前記断面において、前記素材にウェブ部を造形するウェブ領域の前記左右方向の両端側が、中央に比べて高くなるように、５度以上、１０度以下の傾きで傾いた前記第１孔型を用いる、請求項１に記載のハット形鋼矢板の造形圧延方法。
【請求項３】
前記第１孔型での圧延以降に行われる、前記第１孔型を除いた複数の孔型で圧延を行う際に、
前記第１孔型を除いた複数の孔型のうち、仕上げ圧延機の孔型を除いた複数の孔型として、圧延される前記素材の長手方向に直交する断面において、前記素材に一対の腕部を造形する一対の腕領域が、それぞれの孔型が形成されたロールの軸方向に平行な左右方向に対して、左右方向の外側が内側よりも高くなるように傾いた孔型を用い、
前記仕上げ圧延機の孔型として、圧延される前記素材の長手方向に直交する断面において、前記素材に一対の腕部を造形する一対の腕領域が、前記仕上げ圧延機の孔型が形成されたロールの軸方向に平行な左右方向に対して平行な孔型を用い、
前記第１孔型及び前記仕上げ圧延機の孔型を除いた複数の孔型の前記一対の腕領域の傾きは、前記第１孔型の前記一対の腕領域の傾きよりも小さく、且つ圧延順の後半になるほど小さくなる、請求項１又は２に記載のハット形鋼矢板の造形圧延方法。
【請求項４】
前記第１孔型での圧延以降に行われる、前記第１孔型を除いた複数の孔型で圧延を行う際に、
前記第１孔型を除いた複数の孔型のうち、仕上げ圧延機の孔型を除いた複数の孔型として、圧延される前記素材の長手方向に直交する断面において、前記素材にウェブ部を造形するウェブ領域が、それぞれの孔型が形成されたロールの軸方向に平行な左右方向に対して、左右方向の外側が内側よりも高くなるように傾いた孔型を用い、
前記仕上げ圧延機の孔型として、圧延される前記素材の長手方向に直交する断面において、前記素材にウェブ部を造形するウェブ領域が、前記仕上げ圧延機の孔型が形成されたロールの軸方向に平行な左右方向に対して平行な孔型を用い、
前記第１孔型及び前記仕上げ圧延機の孔型を除いた複数の孔型の前記ウェブ領域の傾きは、前記第１孔型の前記ウェブ領域の傾きよりも小さく、且つ圧延順の後半になるほど小さくなる、請求項２又は３に記載のハット形鋼矢板の造形圧延方法。
【請求項５】
造形圧延される前記ハット形鋼矢板は、フランジ高さが３５０ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハット形鋼矢板の造形圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハット形鋼矢板の造形圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハット形鋼矢板は、加熱炉で加熱された素材であるスラブを、粗圧延機や中間圧延機、仕上げ圧延機といった複数の圧延機で圧延することで製造される。また、粗圧延機、中間圧延機及び仕上げ圧延機による圧延を、粗圧延、中間圧延及び仕上げ圧延ともいい、これらの圧延を総称して造形圧延ともいう。ハット形鋼矢板の造形圧延では、各圧延機の圧延ロールに形成された孔型（カリバー）で、素材を圧延することで、素材の断面形状が目的のものとなるように、徐々に造形される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、スラブの幅を粗圧延機の造形第１孔型に適した幅にエッジングした後、ウェブ面及び腕を平坦な形状とする孔型を用いて粗圧延を行い、腕を突起高さ分持ち上げたＶ字状として孔型を用いて中間圧延を行う圧延方法が開示されている。特許文献１によれば、ハット形特有の突起部のつぶれを防止することができる。
また、特許文献２には、初期造形での継手部を主とした形状不良や肉不足の防止を目的に、規格が４５Ｈや５０Ｈの大型のハット形鋼矢板の造形圧延において、素材の断面形状を矩形断面形状と略ハット形断面形状との間の中間形状に造形する予備整形孔型を用いる圧延方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３７０９８８９号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２３４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、規格が１０Ｈや２５Ｈの従来のハット形鋼矢板の造形圧延では、スラブからの造形はできていたが、造形の安定性としては継手を主とした欠陥（例えば、爪肉量不足や全長での寸法変動等）が初期造形段階にて発生し易く、安定した圧延とは言い難い状態であった。ここで、初期造形圧延とは、粗圧延〜中間圧延までの初期に行われる造形圧延のことをいう。
【０００６】
さらに、このような圧延方法を用いて、規格４５Ｈや５０Ｈといったより大型のハット形鋼矢板の造形圧延を行う場合、規格が１０Ｈや２５Ｈの従来のハット形鋼矢板における問題点がさらに顕著となっていた。このため、大型のハット形鋼矢板では、欠陥なく造形を行うことが極めて難しいものとなる。
このような問題に対して、特許文献１の圧延方法は、中間圧延を主とした改良を行ったものであり、突起部のつぶれを解消することを目的としている。このため、造形圧延の初期における継手部の造形を安定して行うものであるとは言い難く、爪肉量不足や全長での寸法変動の問題を解決できるものではない。
【０００７】
また、特許文献２の圧延方法は、圧延設備上、予備整形孔型を配置可能な場合に適用可能なものである。つまり、予備整形孔型を設けた新たな圧延機やロールを導入する必要等があることから、既存の圧延設備へ適用する場合や設置スペースに限りがある場合には、困難性を伴うものとなる。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、新たな圧延設備を追加で設けることなく、継手部の造形を安定して行うことができるハット形鋼矢板の造形圧延方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、スラブを素材として複数の孔型で圧延することでハット形鋼矢板を造形圧延する、ハット形鋼矢板の造形圧延方法であって、上記複数の孔型による圧延において最初に用いられる孔型であり、上記素材の変形量が最も大きな圧延に用いられる第１孔型で圧延をする際に、圧延される上記素材の長手方向に直交する断面において、上記素材に一対の腕部を造形する一対の腕領域が、上記第１孔型が形成されたロールの軸方向に平行な左右方向に対して、左右方向の外側が内側よりも高くなるように、５度以上、１０度以下の傾きで傾いた上記第１孔型を用いる、ハット形鋼矢板の造形圧延方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、新たな圧延設備を追加で設けることなく、継手部の造形を安定して行うことができるハット形鋼矢板の造形圧延方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態における第１孔型を示す断面図である。
【図２】圧延設備を示す説明図である。
【図３】ハット形鋼矢板の断面形状を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態における第１孔型による圧延の状態を示す説明図である。
【図５】従来の第１孔型による圧延の状態を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態における第１孔型と、従来の第１孔型とを比較する断面図である。
【図７】スラブと第１孔型の対応する領域を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかである。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
【００１２】
＜ハット形鋼矢板の造形圧延方法＞
（装置構成）
図１〜図６を参照して、本発明の一実施形態に係るハット形鋼矢板の造形圧延方法について説明をする。本実施形態では、図２に示す圧延設備１で、複数の孔型を用いて、矩形断面のスラブを造形圧延することで、ハット形鋼矢板を製造する。圧延設備１は、加熱炉２と、粗圧延機３と、中間圧延機４と、仕上げ圧延機５とを備える。加熱炉２は、連続鋳造機等で鋳造された鋼材であるスラブを、圧延される所定の温度まで加熱する。粗圧延機３、中間圧延機４及び仕上げ圧延機５は、加熱炉２で加熱されたスラブを順に造形圧延し、図３に示すような、最終的な製品の断面形状のハット形鋼矢板を製造する。なお、以下では、圧延前のスラブ及び仕上げ圧延での最終的な圧延を除く造形圧延が施されたスラブを、総称して素材ともいう。
【００１３】
図３は、長手方向からみたハット形鋼矢板６の断面形状を示す断面図である。なお、以下では、図３の左右方向及び上下方向を、ハット形鋼矢板６における左右方向及び上下方向とそれぞれ称する。ハット形鋼矢板６は、長手方向に直交する断面において、ウェブ部６１と、一対のフランジ部６２と、一対の腕部６３と、一対の継手部６４とを有する。ウェブ部６１は、左右方向に延在する部位である。一対のフランジ部６２は、ウェブ部６１の両端から、左右方向に対して上下方向の下側に傾いた方向となる斜めにそれぞれ延在する部位である。一対の腕部６３は、各フランジ部６２のウェブ部６１と反対側の先端から、左右方向に延在する部位である。一対の継手部２４は、各腕部６３のフランジ部６２と反対側の先端に設けられる、鉤状の部位である。一対の継手部６４は、ハット形鋼矢板６が用いられる際に隣接する他のハット形鋼矢板と嵌合可能なように、ハット形鋼矢板６上下方向及び左右方向に互いに対称な形状を有する。なお、ハット形鋼矢板６は、長手方向において上記の断面形状を連続して有し、長手方向のどの位置においても同様な断面形状となる。また、一対の継手部６４には、継手部６４の鉤口の左右方向内側に、鉤口が形成された上方向または下方向に突出する突起部６５がそれぞれ形成される。なお、図３において、実線で示すハット形鋼矢板６Ａは、規格が５０Ｈの断面であり、破線で示すハット形鋼矢板６Ｂ，６Ｃは、規格が２５Ｈ，１０Ｈの断面である。ハット形鋼矢板６の規格サイズは、主にフランジ部６２の上下方向の長さであるフランジ高さや、ウェブ部６１の左右方向の長さであるウェブ長さに違いがあるものであり、１０Ｈ、２５Ｈ、４５Ｈ、５０Ｈとなるに従い、フランジ高さ及びウェブ長さが長くなる。なお、規格が１０Ｈ、２５Ｈ、４５Ｈ及び５０Ｈの有効幅は９００ｍｍと同一であるが、フランジ高さは、それぞれ２３０ｍｍ、３００ｍｍ、３６８ｍｍ及び３７０ｍｍとなる。
【００１４】
粗圧延機３、中間圧延機４及び仕上げ圧延機５は、素材を圧延するロールを有する圧延機であり、各圧延機のロールの表面に少なくとも一つの孔型が形成される。本実施形態では、一例として、粗圧延機３には上ロールと下ロールとからなるロール組が１組設けられ、このロール組に、ロールの軸方向に並んだ２つの孔型が形成される。また、中間圧延機４には、上ロールと下ロールとからなるロール組が２組設けられ、これらのロール組に、ロールの軸方向に並んだ２つの孔型がそれぞれ形成される。つまり、中間圧延機４には、合計で４つの孔型が形成される。さらに、仕上げ圧延機５には、上ロールと下ロールとからなるロール組が１組設けられ、このロール組に、ロールの軸方向に並んだ２つの孔型が形成される。これらの圧延機に設けられた孔型は、圧延方向の上流側（断面形状がスラブに近い側）から順に第１孔型〜第８孔型ともいう。各圧延機のロールの孔型は、矩形状の断面形状の素材が、仕上げ圧延機５で最終的な製品の断面形状となるように、それぞれ設定される。
【００１５】
さらに、本実施形態では、粗圧延機３にて最初に圧延が行われる孔型である第１孔型３３を、図１に示す形状とする。第１孔型３３は、圧延設備１による圧延において最初に用いられる孔型であり、素材の変形量が最も大きな圧延に用いられる孔型である。図１において、符号３１は粗圧延機３の上ロール、符号３２は粗圧延機３の下ロールである。第１孔型３３は、上ロール３１及び下ロール３２の表面にそれぞれ形成される。また、第１孔型３３において、ハット形鋼矢板６のウェブ部６１に相当する領域をウェブ領域３３１、一対のフランジ部６２に相当する領域を一対のフランジ領域３３２、一対の腕部６３に相当する領域を一対の腕領域３３３、一対の継手部６４に相当する領域を一対の継手領域３３４という。
【００１６】
上ロール３１及び下ロール３２の中心軸を通る断面視（例えば、図１に示す断面視）において、第１孔型３３のウェブ領域３３１は、一対のフランジ領域３３２に接続される両端側である左右方向の外側が、自身の中央部に対して上下方向の上側となるように、左右方向に対して５度以上１０度以下の範囲で傾いた形状を有する。ここで、第１孔型３３において、上下方向（図１における上下方向）は、上ロール３１と下ロール３２とが対向する方向であり、素材の上下方向に対応する方向である。また、第１孔型３３において、左右方向（図１における左右方向）は、上ロール３１及び下ロール３２の軸心に平行な方向であり、素材の左右方向にそれぞれ対応する方向である。また、図１において、符号θ１は、ウェブ領域３３１の左右方向の両端側の傾き（度）を示す。つまり、ウェブ領域３３１は、図１に示す断面視において、Ｖ字状の折り曲げ状となる。なお、図１に示すように、下ロール３２側のウェブ領域３３１において、傾きθ１が上記範囲となるが、上ロール３１側のウェブ領域３３１についても、下ロール３１にならって同様な傾きとなることが好ましい。
【００１７】
また、第１孔型３３において、一対の腕領域３３３は、一対の継手領域３３４に接続される端側である左右方向の外側が、反対となる左右方向の内側に対して上下方向の上側となるように、左右方向に対して５度以上１０度以下の範囲で傾いた形状を有する。図１において、符号θ２は、一対の腕領域３３３の左右方向の外側の傾き（度）を示す。つまり、一対の腕領域３３３は、図１に示す断面視において、ウェブ領域３３１と同様に、全体の形状がＶ字状の折り曲げ状となる。なお、図１に示すように、上ロール３１側の腕領域３３３において、傾きθ２が上記範囲となるが、下ロール３２側の腕領域３３３についても、上ロール３２にならって同様な傾きとなることが好ましい。
【００１８】
さらに、本実施形態では、第１孔型３３以降の造形圧延で用いられる孔型では、圧延の下流側の孔型となるほど、ウェブ領域の傾きθ１及び一対の腕領域の傾きθ２が、０度以上の範囲で、小さくなるように孔型が形成されることが好ましい。なお、各孔型におけるウェブ領域、フランジ領域、腕領域及び継手領域は、第１孔型３３と同様に、ハット形鋼矢板６のウェブ部６１、フランジ部６２、腕部６３及び継手部６４に相当する領域である。また、ハット形鋼矢板６の最終形状においては、ウェブ部６１及び腕部６３を、平坦な形状となるように、左右方向に平行に延在させる必要がある。このため、少なくとも仕上げ圧延の段階では、ウェブ領域及び腕領域の傾きθ１，θ２を０度として、平坦にすることが好ましい。さらに、ウェブ領域及び腕領域の傾きθ１，θ２を０度超とした傾けた孔型を、第１孔型３３のみとしてもよいが、第１孔型３３以降の孔型での圧延時の安定性を考慮すると、第１孔型３３以降の孔型でも傾きθ１，θ２を０度超とすることが好ましい。さらに、第１孔型３３以降の孔型では、造形圧延が進むに従い、傾きθ１，θ２が徐々に小さくなるように設定されることが好ましい。さらに、このような場合において、粗圧延機３の第２孔型や、中間圧延機４の前半に用いられる孔型（例えば、第３孔型等）では、傾きθ１，θ２を５度以上１０度以下とすることがより好ましい。
【００１９】
上記構成の圧延設備では、以下の方法でハット形鋼矢板６の造形圧延が行われる。
まず、素材であるスラブが加熱炉２で所定の温度まで加熱される。
次いで、加熱された素材が加熱炉２から抽出され、粗圧延機３へと送られ粗圧延が行われる。粗圧延の前には、素材の搬送ラインの加熱炉２と粗圧延機３との間に配されたエッジャ圧延機によって、素材の幅方向へのエッジング（圧下）が行われてもよい。粗圧延では、素材に対して、粗圧延機３の第１孔型３３で複数パス（回数）の圧延が行われることで、素材が第１孔型３３の応じた断面形状となる。その後、素材に対して、粗圧延機３の第２孔型で複数パスの圧延が行われる。
【００２０】
第１孔型３３による圧延の状態を図４に示す。図４において、図４（Ａ）は、素材７がスラブの状態、つまり最初に圧延される状態における、粗圧延時の素材７と粗圧延機３の上ロール３１と下ロール３２との位置関係を示す。また、図４（Ｂ）は、第１孔型３３での最終圧延パス時の素材７と粗圧延機３の上ロール３１と下ロール３２との位置関係を示す。さらに、従来の第１孔型３３ａによる圧延の状態を図５に示す。図５において、図５（Ａ）は、図４（Ａ）と同様に、素材７がスラブの状態、つまり最初に圧延される状態における、粗圧延時の素材７と粗圧延機３ａの上ロール３１ａと下ロール３２ａとの位置関係を示す。ここで、粗圧延機３ａは、従来の孔型であり、上ロール３１ａ及び下ロール３２ａの中心軸を通る断面視（例えば、図５に示す断面視）において、ウェブ領域３３１ａ及び一対の腕領域３３３ａが、本実施形態のＶ字状の形状と異なり、左右方向に延びて形成される。粗圧延では、第１孔型３３ａによる造形圧延の初期において、下ロール３２，３２ａのウェブ領域３３１，３３１ａと素材７とが接触し、上ロール３１，３１ａの腕領域３３３，３３３ａと素材７とが接触した状態で圧延が進む。
【００２１】
この際、従来の第１孔型３３ａでは、図５（Ａ）に示すように、上ロール３１ａの腕領域３３３ａの略全域と素材７とが接触した状態（図５（Ａ）の破線Ｐ１で示す状態）で造形圧延が行われる。また、従来の第１孔型３３ａでは、下ロール３２ａのウェブ領域３３１ａの略全域と素材７とが接触した状態（図５（Ａ）の破線Ｐ２で示す状態）で造形圧延が行われる。このため、第１孔型３３ａによる複数パスの圧延では、素材７の第１孔型３３ａとの接触面の面積が大きくなり、この接触面に掛かる圧力が小さくなる。接触面に掛かる圧力が小さくなると、造形圧延時に素材７が左右方向の一方向へと流れ、ズレる現象であるすべりが素材７に生じる。すべりが生じてしまうと、継手部３４に、肉不足や過充満が発生することとなる。図５（Ｂ）は、すべりによって、素材７が左右方向の右側（図５（Ｂ）の右側）へと移動した状態を示す。図５（Ｂ）に示す例では、左側の継手部３４にて、左側の継手領域３３４ａに素材７が充填されていない肉不足が発生した状態（符号ＡＦ）となり、右側の継手部３４にて、右側の継手領域３３４ａに素材７が過剰に充填された過充満の状態（符号ＯＦ）となる。肉不足が発生した場合、ハット形鋼矢板６の継手部３４が基準を満たして形成されない可能性がある。また、過充満の場合、継手部３４の手入れの必要性が生じる可能性がある。
【００２２】
一方、本実施形態の第１孔型３３では、図４（Ａ）に示すように、上ロール３１の腕領域３３３が傾いているため、腕領域３３３の全域ではなく、左右方向の外側のみが素材７に接触した状態（図４（Ａ）の破線Ｐ３で示す状態）で圧延が行われる。このため、腕領域３３３との接触面において、素材７に係る圧力が大きくなる。これにより、造形圧延中の素材７のすべりが抑制される。また、下ロール３２のウェブ領域３３１がＶ字状に傾いているため、ウェブ領域３３１の全域ではなく、左右方向の両端側のみが素材７に接触した状態（図４（Ａ）の破線Ｐ４で示す状態）で圧延が行われる。これにより、造形圧延中の素材７のすべりがさらに抑制される。つまり、図４（Ｂ）に示すように、第１孔型３３による造形圧延では、最終的に継手領域３３４に素材７が過不足なく充填されるようになる。特に、一対のフランジ部（ハット形鋼矢板６のフランジ部６２に対応した箇所）を引き伸ばしながら造形圧延は進行するが、このような場合に、各フランジ部の両端側が、下ロール３２のウェブ領域３３１と、上ロール３１の腕領域３３３とにそれぞれ押し当てられ、保持された状態となる。このため、素材７の一対のフランジ部を、左右均等に引き延ばすことができる。さらに、第１孔型３３による複数の圧延パスのうち前半の圧延パスでは、素材７の引き伸ばし量や変形量が大きくなる。しかし、前半の圧延パスにおいては、上ロール３１及び下ロール３２と、素材７との接触面は小さくなり、点接触的となることから、上記の効果が顕著なものとなる。
【００２３】
また、図６には、本実施形態の第１孔型３３と、従来の第１孔型３３ａとを並べて示す。図６において、実線で示す孔型が、本実施形態の第１孔型３３であり、点線で示す孔型が、ウェブ領域３３１ａ及び腕領域３３３ａが左右方向に平行に延在する従来の第１孔型３３ａである。図６に示すように、本実施形態の第１孔型３３は、ウェブ領域３３１を折り曲げることで、ウェブ領域３３１の左右方向の長さである幅Ａを第１孔型３３ａの幅Ａａよりも小さくしているものの、最終圧延（仕上圧延）後のハット形鋼矢板６のウェブ部６１に必要な長さであるウェブ相当長さを十分に確保することができる。そして、第１孔型３３では、ウェブ領域３３１の幅Ａが短くなることにより、フランジ領域３３２の幅Ｂを第１孔型３３ａの幅Ｂａよりも大きくすることができる。これにより、素材７断面におけるフランジ相当領域が大きくなり、第１孔型３３による圧延時に継手領域３３４での肉不足が生じにくくなる。また、フランジ領域７１の上下方向に対する傾斜が、第１孔型３３ａに比べ緩くなる。これにより、第１孔型３３の深さ（上下方向の最大深さ）を浅くすることができることから、ロール強度の観点から、ロールの有効利用径の拡大を図ることができ、さらにロールの強度を確保することができる。なお、有効利用径の拡大とは、特許第４２３８７０１号で開示される中間圧延段階でのロール有効系拡大と同様な効果であり、本実施形態では、この効果を初期圧延となる粗造形圧延段階において得ることができる。さらに、第１孔型３３では、腕領域３３３を折り曲げることで、図６に示すように、上ロール３１及び下ロール３２の逃げ部Ｅ（孔型の左右方向の両外側の隙間）を、第１孔型３３ａの逃げ部Ｅａよりも浅くすることができる。これにより、ロールの有効利用径の拡大をさらに図ることができる。
【００２４】
なお、一対の腕領域３３３の傾きθ２が５度未満となる場合、素材７への第１孔型３３のくい込みが弱くなり、素材７のすべりが生じる可能性が高くなる。また、素材７のフランジ部の引き伸ばし効果が十分に得られず、造形圧延を安定して行うことができない。また、一対の腕領域３３３の傾きθ２が１０度超となる場合、素材７の突起部（ハット形鋼矢板６の突起部６５に対応した領域）を含む継手部の形状が、次に圧延が行われる第２孔型と合わせにくい形状となる。また、各継手領域３３４の左右方向の外側の壁面角度θ３が大きくなり過ぎるため、素材７の拘束面を含め変動しやすい傾斜となる。壁面角度θ３は、図１に示すように、継手領域３３４の左右方向の外側の上下方向に対する傾きである。さらに、第１孔型３３で造形圧延された素材７の突起部の角や位置などの影響から、素材７の第２孔型との噛み込み性が低下する可能性や、素材７が第２孔型で変形しにくくなる可能性が生じることがある。
【００２５】
また、ウェブ領域３３１の左右方向の外側の傾きθ１が５度未満となる場合、上記のウェブ領域３３１に傾きを設けることによる効果が十分に得ることができない可能性がある。一方、ウェブ領域３３１の左右方向の外側の傾きθ１が１０度超となる場合、次に圧延が行われる第２孔型との噛み込み姿勢の悪化や、ロールの偏摩耗の進展等が進みやすい状態となる可能性がある。
【００２６】
なお、粗圧延では、粗圧延機３の第２孔型についても、第１孔型３３と同様に、ウェブ領域及び腕領域が折り曲げられた形状として圧延が行われることが好ましい。このようにすることで、第１孔型３３での圧延と同様に、素材７の継手部が過不足なく形成され、フランジ部の引き伸ばし効果を十分に得ることができるようになる。
粗圧延機３による粗圧延が終了した後、中間圧延機４による中間圧延及び仕上げ圧延機５による仕上げ圧延が行われることで、最終的な製品形状であるハット形鋼矢板６が造形される。なお、中間圧延においても、粗圧延と同様に、中間圧延機４の各孔型の形状を、ウェブ領域及び腕領域が折り曲げられた形状として圧延が行われることが好ましい。このようにすることで、第１孔型３３での圧延と同様に、素材７の継手部が過不足なく形成され、フランジ部の引き伸ばし効果を十分に得ることができるようになる。
【００２７】
以上の工程により、予備孔型のように新たな圧延機やロールといった新たな圧延設備を追加で設けることなく、継手部の造形を安定して行うことができるようになる。なお、造形圧延されるハット形鋼矢板６は、どのような大きさのものでもよいが、フランジ部６２の上下方向の高さであるフランジ高さが３５０ｍｍ以上となる、規格４５Ｈや５０Ｈといったより大型のものとすることで、上記の効果がより顕著なものとなる。特に、大型のハット形鋼矢板６の場合、フランジ部の引き伸ばし量が大きくなり、従来の圧延においてはすべりの量も大きくなる。このため、大型のハット形鋼矢板６を、安定して製造することには困難性が伴っていた。これに対して、本実施形態を大型のハット形鋼矢板６の圧延に適用することで、大型のハット形鋼矢板６を安定して製造することが可能となる。また、ハット形鋼矢板６が大型となるほど、孔型の深さが深くなるが、本実施形態によれば従来の孔型よりもこの深さを浅くすることができるため、ロールの強度を上げることができる。
【００２８】
図７には、第１孔型３３と、圧延前の素材７であるスラブ７ａとの対応位置を示す。図７において、符号Ａ，Ｂ，Ｃは、スラブ７ａにおける、ウェブ部、フランジ部、継手部と腕部とを合わせた部位の、幅方向（左右方向）の各長さをそれぞれ示す。また、符号Ａ’，Ｂ’，Ｃ’は、第１孔型３３のウェブ領域３３１、フランジ領域３３２、腕領域と継手領域とを合わせた部位の、スラブ７ａの幅方向に対応した各長さをそれぞれ示す。また、表１には、従来の第１孔型３３ａを用いた場合、及び本実施形態の第１孔型３３を用いた場合における、Ａ’／Ａ，Ｂ’／Ｂ，Ｃ’／Ｃの比をそれぞれ示す。また、表１において、従来の第１孔型３３ａでは、２５Ｈと５０Ｈの２つの規格サイズにおける比、第１孔型３３では、５０Ｈの規格サイズにおける比をそれぞれ示す。表１に示すように、Ａ’／Ａ及びＣ’／Ｃの比は、第１孔型３３及び従来の第１孔型３３ａともに、規格サイズに関わらず１．０となり、造形前後で長さに変化がないことが確認できる。一方、Ｂ’／Ｂの比に関しては、従来の第１孔型３３ａでは、規格サイズが２５Ｈよりも大きな５０Ｈとなることで、Ｂ’／Ｂの比が１．８から２．２となり、規格サイズが大きくなることでフランジ部の引き延ばし量が大きくなることが確認できる。なお、フランジ部の引き延ばし量にすると、２５Ｈでは約１０５ｍｍであり、５０Ｈでは約１５３ｍｍである。さらに、本実施形態の第１孔型３３では、Ａの値を従来の第１孔型の５０Ｈの場合に比較して小さくし、これに伴いＡ’／Ａの比が１．２、Ｂ’／Ｂの比が２．０となり、フランジ部の引き伸ばし量にすると約１４２ｍｍとなることが確認できる。つまり、大型の規格サイズである５０Ｈで比べてみた場合、本実施形態の第１孔型３３によれば、従来の第１孔型３３ａよりもフランジ部の引き延ばし量を小さくすることができ、より安定して造形を行うことができることが確認できる。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。
【００３１】
例えば、上記実施形態では、第１孔型３３のウェブ領域３３１及び一対の腕領域３３３をそれぞれＶ字状に折り曲げるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。第１孔型３３は、少なくとも一対の腕領域３３３が上記実施形態のようにＶ字状に折り曲げられていればよく、ウェブ領域３３１が平坦（左右方向に平行に延在する状態）であってもよい。なお、一対の腕領域３３３のみを折り曲げることでも、すべり抑制の効果やフランジ部の引き伸ばし効果を得ることができるが、ウェブ領域３３１及び一対の腕領域３３３を折り曲げた方がこれらの効果についてより高い効果を得ることができる。
【００３２】
また、上記実施形態では、図５に示す構成の圧延設備１で造形圧延を行うとしたが、本発明はかかる例に限定されない。必要とされるハット形鋼矢板６の形状に応じて、圧延機の構成や孔型の数等が適宜設定される。なお、いずれの場合においても、少なくとも、初めに圧延が行われる第１孔型においては、上記実施形態と同様に、ウェブ領域（好ましくはウェブ領域及び腕領域）が折り曲げられた形状となる。なお、本発明において、第１孔型は、素材７が略スラブの状態から、最も変形量の大きな圧延が行われる孔型のことをいう。このため、特許文献２のように、スラブの状態から予備整形孔型による圧延が行われる場合には、予備整形孔型による圧延の後に、行われる粗圧延機による圧延において用いられる孔型が、第１孔型となる。
【００３３】
さらに、上記実施形態では、第１孔型３３のウェブ領域３３１をＶ字状に折り曲げるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。ウェブ領域３３１は、圧延の初期のパスにおいて素材７との接触面が小さくなればよく、左右方向の両端側が傾いていればよい。このため、ウェブ領域３３１の左右方向の中央が、両端に比べて上下方向に低く、且つ左右方向に平行に延在する平坦な形状であってもよい。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、規格が４５Ｈのハット形鋼矢板６を製造するに当たり、上記実施形態に係る造形圧延方法を用いた。実施例では、第１孔型３３を上記実施形態と同様とし、それ以降の第２孔型〜第８孔型では、ウェブ領域及び腕領域を平坦とした。圧延を実施した結果、ハット形鋼矢板６のフランジ部６２を安定して引き延ばすことができ、また、両方の継手部６４の肉量を良好に確保できることが確認できた。
つまり、本発明によれば、新たな圧延設備を追加で設けることなく、継手部の造形を安定して行うことができることが確認できた。
【符号の説明】
【００３５】
１  圧延設備
２  加熱炉
３  粗圧延機
３１，３１ａ  上ロール
３２，３２ａ  下ロール
３３，３３ａ  第１孔型
３３１，３３１ａ  ウェブ領域
３３２，３３２ａ  フランジ領域
３３３，３３３ａ  腕領域
３３４，３３４ａ  継手領域
４  中間圧延機
５  仕上げ圧延機
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ  ハット形鋼矢板
６１  ウェブ部
６２  フランジ部
６３  腕部
６４  継手部
６５  突起部
７  素材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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