(57)【要約】【課題】従来よりも大型の左右非対称形鋼等を製造する際の孔型圧延時において、スラストカラーとして機能する上下ロールの突起部の欠損を防止することが可能な圧延方法を提供する。【解決手段】左右非対称形状の被圧延材Ｍを孔型１により孔型圧延する圧延方法において、孔型１に設けられたスラストカラー１２により、前記孔型を構成する上下ロールの、孔型圧延時のスラスト力による胴長方向の動きのみを規制することとする。これにより、第１の下ロール突起部１０と第１の上ロール突起部１１の厚さを厚くすることができ、従来よりも大型の被圧延材Ｍを圧延する場合においても、各突起部１０，１１の欠損を防止することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右非対称形状の被圧延材を孔型により孔型圧延する圧延方法であって、
前記孔型に設けられたスラストカラーにより、前記孔型を構成する上下ロールの、前記孔型圧延時のスラスト力による胴長方向の動きのみを規制する、左右非対称形状の被圧延材の圧延方法。
【請求項２】
前記被圧延材は、鋼矢板製造用の被圧延材である、請求項１に記載の左右非対称形状の被圧延材の圧延方法。
【請求項３】
前記スラストカラーにより、継手対応部の爪肉が減る方向の前記上下ロールの動きのみを規制する、請求項２に記載の左右非対称形状の被圧延材の圧延方法。
【請求項４】
前記被圧延材は、ハット形鋼矢板製造用の被圧延材である、請求項１〜３のいずれかに記載の左右非対称形状の被圧延材の圧延方法。
【請求項５】
左右非対称形状の被圧延材を孔型圧延する孔型を備えた圧延機であって、
前記孔型は、上ロールと下ロールで構成され、該孔型に設けられるスラストカラーは、前記孔型圧延時のスラスト力による上下ロールの胴長方向の動きを規制する機能のみを有する、左右非対称形状の被圧延材の圧延機。
【請求項６】
前記被圧延材は、鋼矢板製造用の被圧延材である、請求項５に記載の左右非対称形状の被圧延材の圧延機。
【請求項７】
前記スラストカラーは、継手対応部の爪肉が減る方向の前記上下ロールの動きを規制する機能のみを有する、請求項６に記載の左右非対称形状の被圧延材の圧延機。
【請求項８】
前記被圧延材は、ハット形鋼矢板製造用の被圧延材である、請求項５〜７のいずれかに記載の左右非対称形状の被圧延材の圧延機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形鋼等の製造過程における左右非対称形状の被圧延材の圧延方法及び圧延機に関する。
【背景技術】
【０００２】
形鋼や鋼矢板の製造過程における被圧延材の圧延工程では、従前より孔型圧延を行うことが一般的となっている。孔型圧延を行う圧延機には、凹凸形状を有する上ロールと下ロールが設けられており、上ロールと下ロールの間には圧延後の被圧延材の形状と同一の形状となる間隙が形成されている。被圧延材は、その間隙を通過することにより圧延される。以下、本明細書においては、上ロールや下ロール及び上下ロールにより形成される間隙を含めて孔型と呼称する。
【０００３】
一般に、被圧延材の孔型圧延時においては、上下ロールが胴長方向に沿って凹凸形状を有していることや被圧延材の厚み差や温度ばらつき等に起因し、上下ロール間にスラスト力が生じる。上下ロール間の相対的な位置関係は、このスラスト力によりロール胴長方向に沿って変化することがある。その場合には孔型の形状が変わってしまい、圧延後の被圧延材の形状は予定していた形状とは異なってしまう。被圧延材の形状の乱れは、後工程において矯正できる場合もあるが、形状の乱れが激しい場合には、矯正しきれずに製品不良となってしまう。したがって、形状乱れのない製品を得るためには、孔型圧延時の上下ロール間のずれを防止することが重要となる。
【０００４】
上下ロール間のずれを防止する手法として、孔型にスラストカラーを設ける手法がよく知られている（例えば特許文献１）。スラストカラーとは、上ロールと下ロールにそれぞれ設けられた突起部の側面同士を互いに接触させた部分のことをいう。孔型にスラストカラーを設ければ、基準のロール隙に設定した場合において上下ロールは、胴長方向に相対的には動くことができなくなるため、そのずれを防止することができる。
【０００５】
例えば、図１に示すようにハット形鋼矢板を製造する場合の従来孔型５１には、下開口継手圧延部２０ａ（下方に開口している継手対応部３０を圧延する下ロール５２と上ロール５３の間隙部）のロール胴長方向の外方（図１中の左方）に第１の下ロール突起部６０が設けられ、第１の下ロール突起部６０の胴長方向の外側には第１の上ロール突起部６１が設けられている。また、孔型５１の上開口継手圧延部２０ｂ（上方に開口している継手対応部３０を圧延する下ロール５２と上ロール５３の間隙部）のロール胴長方向の外方（図１中の右方）においては、第２の下ロール突起部６３が設けられ、第２の下ロール突起部６３の胴長方向の外側には第２の上ロール突起部６４が設けられている。なお、継手対応部３０とは、被圧延材における鋼矢板製品の継手に相当する部位のことをいう。
【０００６】
また、従来の孔型５１においては、第１の下ロール突起部６０と第１の上ロール突起部６１の側面同士、及び、第２の下ロール突起部６３と第２の上ロール突起部６４の側面同士が互いに接触するように設けられている。即ち、従来孔型５１においては２つのスラストカラー（第１のスラストカラー６２、第２のスラストカラー６５）が設けられている。この２つのスラストカラーにより、胴長方向に沿った２方向（図１中の左方向及び右方向）の上下ロール間の相対的な動きを規制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１９７９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、近年においては、例えば図２（ａ）に示すようなハット形鋼矢板製品の他に、図２（ｂ）に示すような製品高さを高くした製品を求める顧客ニーズが存在する。ハット形鋼矢板を製造する場合、製品のウェブ４１とフランジ４２とのなす角θが従来と同じであれば、被圧延材のフランジ部分に左右の厚み偏差や温度差が発生した場合に、孔型圧延時に生じるスラスト力の大きさがフランジ４２の長さに比例して大きくなる。即ち、製品が大型化するにつれてスラスト力が大きくなり、スラストカラーにかかる力も増大する。
【０００９】
また、製品の断面が左右非対称であるＺ形鋼矢板や継手形状が左右で大きく異なる場合の被圧延材については、素材やミルセットアップが適正であったとしても、スラスト力が発生する。
【００１０】
なお、ここでは、左右非対称形状のハット形鋼矢板製品を例に挙げて説明する。
【００１１】
スラスト力が増大すると、従来孔型の各突起部のロール胴長方向の厚さでは、その力に耐えきれずに各突起部が欠損するおそれがある。したがって、大型の形鋼や鋼矢板を製造する場合には、スラストカラーとして機能する上下ロールの各突起部の厚さを厚くする必要がある。しかしながら、孔型を構成する上下ロールの胴長方向のスペースには限りがあり、上下ロールの胴長Ｌの長さを長くすることはできない。即ち、増大したスラスト力に対応するためにスラストカラーとして機能する上下ロールの各突起部を単純に厚くすることはできない。
【００１２】
上記事情に鑑み、本発明の目的は、従来よりも大型の左右非対称形鋼等を製造する際の孔型圧延時において、スラストカラーとして機能する上下ロールの突起部の欠損を防止することが可能な圧延方法及び圧延機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明によれば、左右非対称形状の被圧延材を孔型により孔型圧延する圧延方法であって、前記孔型に設けられたスラストカラーにより、前記孔型を構成する上下ロールの、前記孔型圧延時のスラスト力による胴長方向の動きのみを規制する、左右非対称形状の被圧延材の圧延方法が提供される。
【００１４】
前記被圧延材は、鋼矢板製造用の被圧延材であり、前記スラストカラーにより、継手対応部の爪肉が減る方向の前記上下ロールの動きのみを規制しても良い。
【００１５】
また、本発明によれば、左右非対称形状の被圧延材を孔型圧延する孔型を備えた圧延機であって、前記孔型は、上ロールと下ロールで構成され、該孔型に設けられるスラストカラーは、前記孔型圧延時のスラスト力による前記上下ロールの胴長方向の動きを規制する機能のみを有する、左右非対称形状の被圧延材の圧延機が提供される。
【００１６】
前記被圧延材は、鋼矢板製造用の被圧延材であり、前記スラストカラーは、継手対応部の爪肉が減る方向の前記上下ロールの動きを規制する機能のみを有していても良い。
【００１７】
前記被圧延材は、鋼矢板製造用の被圧延材であっても良い。また、ハット形鋼矢板製造用の被圧延材であっても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、従来よりも大型の左右非対称形状の被圧延材を孔型圧延する場合であっても、スラストカラーとして機能する上下ロールの突起部の欠損を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の孔型を示す概略縦断面図である。
【図２】ハット形鋼矢板製品の大型化に関する説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る孔型の概略縦断面図である。
【図４】上下ロールのずれの影響を説明するための孔型の継手圧延部を示す概略図である。
【図５】爪肉減少の影響を説明するための鋼矢板の継手を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係る圧延機の孔型１について説明する。なお、本明細書においては、圧延機の孔型周辺部分についてのみ説明を行うこととし、圧延機のその他の構成については、従来通りであることから説明を省略する。また、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように従来よりも大型の左右非対称形状のハット形鋼矢板を製造することを目的として、左右非対称形状の継手対応部３０（鋼矢板製品の継手に相当する部位）を有する被圧延材Ｍを孔型圧延するものである。また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
図３に示すように、孔型１は、下ロール２及び上ロール３で構成されている。なお、孔型１のロール胴長Ｌは、図１に示す従来孔型５１のロール胴長Ｌと同一である。
【００２２】
孔型１の下開口継手圧延部２０ａ（下方に開口している継手対応部３０を圧延する下ロール２と上ロール３の間隙部）のロール胴長方向の外方（図３中の左方）においては、第１の下ロール突起部１０が設けられ、第１の下ロール突起部１０の胴長方向の外側には第１の上ロール突起部１１が設けられている。また、本実施形態では、第１の下ロール突起部１０の厚さ及び第１の上ロール突起部１１の厚さは、ほぼ等しくなっている（厚さｔ1）。なお、第１の下ロール突起部１０の厚さ及び第１の上ロール突起部１１の厚さは、スラスト力によりロールに発生する応力が各突起部で一定となるように決定される。
【００２３】
これらの第１の下ロール突起部１０及び第１の上ロール突起部１１の側面同士は、互いに接するように設けられている。即ち、孔型１には、第１の下ロール突起部１０及び第１の上ロール突起部１１によるスラストカラー１２が設けられている。
【００２４】
また、孔型１の上開口継手圧延部２０ｂ（上方に開口している継手対応部３０を圧延する下ロール２と上ロール３の間隙部）のロール胴長方向の外方（図３中の右方）においては、第２の下ロール突起部１３が設けられ、第２の下ロール突起部１３の胴長方向の外側には第２の上ロール突起部１４が設けられている。また、本実施形態では、第２の下ロール突起部１３の厚さ及び第２の上ロール突起部１４の厚さは、ほぼ等しくなっている（厚さｔ2）。なお、第２の下ロール突起部１３の厚さ及び第２の上ロール突起部１４の厚さは、スラスト力によりロールに発生する応力が各突起部で一定となるように決定される。
【００２５】
これらの第２の下ロール突起部１３及び第２の上ロール突起部１４の側面同士は、第１の下ロール突起部１０及び第１の上ロール突起部１１とは異なり、互いに接触していない。即ち、第２の下ロール突起部１３及び第２の上ロール突起部１４がスラストカラーとして機能することはない。
【００２６】
したがって、孔型１により孔型圧延を行った場合には、図３中の右方向に向かう上ロール３の動き、及び左方向に向かう下ロール２の動きのみを規制することができる。一方で、図３中の左方向に向かう上ロール３、及び右方向に向かう下ロール２の動きを規制することはできない。  
【００２７】
また、孔型１は、第１の下ロール突起部１０と第１の上ロール突起部１１の厚さｔ1が従来のものより厚くなっている（図３中の破線は、従来の第１の下ロール突起部６０と第１の上ロール突起部６１の外形を示す）。これにより、被圧延材Ｍの大型化によりスラスト力が増大し、スラストカラー１２にかかる力が大きくなった場合でも、各突起部１０，１１を欠損させることなく被圧延材Ｍを圧延することができる。
【００２８】
ただし、前述の通り、孔型１のロール胴長方向のスペースには限りがあり、従来孔型５１の第１の下ロール突起部６０と第１の上ロール突起部６１の厚さｔ1を厚くしただけでは、孔型１のロール胴長Ｌを変えることになってしまい、孔型１が成立しない。
【００２９】
このため、本実施形態に係る孔型１では、第２の下ロール突起部１３と第２の上ロール突起部１４の厚さｔ2を従来のものよりも薄くしている。即ち、第１の下ロール突起部１０と第１の上ロール突起部１１の厚さの増厚分を第２の下ロール突起部１３と第２の上ロール突起部１４の厚さの減厚分で吸収し、孔型１のロール胴長Ｌを従来から変更させずに孔型１を成立させている。なお、図３中の中央部の一点鎖線は、孔型１のウェブ圧延部２１（被圧延材Ｍのウェブ対応部３１を圧延する下ロール２と上ロール３の間隙部）の対称軸Ａであり、図３中の中央部の破線は、従来孔型５１のウェブ圧延部２１の対称軸Ａ’である。なお、ウェブ対応部３１とは、被圧延材における鋼矢板製品のウェブに相当する部位のことをいう。
【００３０】
ロール設計上では、第２の下ロール突起部１３と第２の上ロール突起部１４の側面同士を互いに接触しないように、第２の下ロール突起部１３と第２の上ロール突起部１４の間には、十分な隙間を設けておくことが好ましい。
【００３１】
以上の通り、本実施形態によれば、孔型１に設けられたスラストカラー１２が上ロール３の胴長方向に沿った一方向の動き及び下ロール２の胴長方向に沿った一方向の動きを規制する機能のみを有する（反対方向の上ロール３及び下ロール２の動きを規制する機能を有しない）ことにより、従来のロール胴長Ｌを変更することなく、スラストカラー１２として機能する上下ロール２，３の突起部１０，１１の厚さｔ1を厚くすることができる。これにより、各突起部１０，１１を欠損させることなく、従来よりも大型の左右非対称形状の被圧延材Ｍを圧延することができる。
【００３２】
また、本実施形態の場合、孔型１に設けられるスラストカラー１２は、スラスト力による継手対応部３０の爪肉が減る方向の上ロール３及び下ロール２の動きを規制する機能のみを有していると言い換えることもできる。
【００３３】
図４（ａ）は上ロール３にずれが生じていない状態の継手圧延部２０を示すものであるが、この状態から図４（ｂ）に示すように上ロール３が右方向にずれた場合、又は下ロール２が左方向にずれた場合、継手圧延部２０における被圧延材Ｍの爪対応部を圧延する空間（爪圧延空間２２）が狭くなり、その状態で被圧延材Ｍを圧延すると、圧延後の被圧延材Ｍの爪肉が減少してしまう。
【００３４】
このような圧延がなされて製造された鋼矢板は、図５中の破線で示すように、本来の爪２３の形状（図５中の実線）に対して先端位置が後退してしまい、継手開口幅Ｗが広くなってしまう。その結果、鋼矢板製品としては、爪同士の嵌合強度が低下することになり不良品となってしまう。一方で、図４（ｃ）に示すように、上ロール３が左方向にずれた場合、又は下ロール２が右方向にずれた場合には、継手圧延部２０の爪圧延空間２２は広くなるため、爪２３の先端位置が後退するような現象は起こらない。
【００３５】
したがって、本実施形態のように、孔型１に設けられるスラストカラー１２が、スラスト力による継手対応部３０の爪肉が減る方向の上下ロールの動きを規制する機能のみを有していることにより、従来よりも大型の左右非対称形状の鋼矢板を製造する場合においても、各突起部の厚さを十分に確保することができる。これにより、スラストカラー１２として機能する各突起部１０，１１を欠損させることなく、被圧延材Ｍを圧延することができる。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３７】
例えば、上記実施形態では、従来よりも大型の左右非対称形状のハット形鋼矢板に係る被圧延材の圧延について説明したが、本発明はハット形鋼矢板の製造に限定されるものではない。例えば、左右非対称形状の鋼矢板であるＺ形鋼矢板はもちろんのこと、孔型圧延法を用いた左右非対称形状の各種形鋼に対しても適用することができる。
【００３８】
なお、孔型圧延時における上下ロールに生じるスラスト力の向きは、被圧延材の形状に基づいたシミュレーション等により、孔型設計段階において事前に把握することができる。このため、孔型設計段階において、被圧延材に対してスラスト力が常時一方向にしか負荷されないことが把握できた際には、スラスト力の向きに沿った動きを規制できる位置にスラストカラーを設ければ、孔型にスラストカラーが１つしか設けられていない場合であっても、上下ロール間のずれを防ぐことが可能となる。
【００３９】
即ち、孔型に設けられたスラストカラーがスラスト力による上下ロールの動きを規制する機能のみを有する（スラスト力の向きと反対方向の上下ロールの動きを規制する機能を有しない）ことにより、従来のロール胴長を変更することなく、スラストカラーとして機能する上下ロールの各突起部の厚さを厚くすることができる。これにより、各突起部を欠損させることなく、従来よりも大型の左右非対称形状の被圧延材を圧延することができる。
【００４０】
また、上記実施形態では、第１の下ロール突起部と第１の上ロール突起部の厚さをほぼ同じ厚さとしたが、スラストカラーにかかる力により各突起部が欠損しないような厚さであれば、各突起部の厚さは異なっていても良い。また、第２の下ロール突起部と第２の上ロール突起部についても異なる厚さとしても良い。
【００４１】
また、形鋼や鋼矢板の製造過程における圧延工程では、通常、粗圧延機や中間圧延機、仕上圧延機等が用いられるが、本発明に係る孔型を備えた圧延機は、いずれの圧延機として用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、従来よりも大型の左右非対称形状の被圧延材の圧延に適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１      孔型
２      下ロール
３      上ロール
１０    第１の下ロール突起部
１１    第１の上ロール突起部
１２    スラストカラー
１３    第２の下ロール突起部
１４    第２の上ロール突起部
２０    継手圧延部
２０ａ  下開口継手圧延部
２０ｂ  上開口継手圧延部
２１    ウェブ圧延部
２２    爪圧延空間
２３    爪
３０    継手対応部
３１    ウェブ対応部
４１    ウェブ
４２    フランジ
５１    従来孔型
５２    下ロール
５３    上ロール
６０    第１の下ロール突起部
６１    第１の上ロール突起部
６２    第１のスラストカラー
６３    第２の下ロール突起部
６４    第２の上ロール突起部
６５    第２のスラストカラー
Ａ      対称軸
Ａ’     従来の対称軸
Ｌ      ロール胴長
Ｍ      被圧延材
Ｗ      継手開口幅
θ      ウェブとフランジのなす角
ｔ1      突起部の胴長方向厚さ
ｔ2      突起部の胴長方向厚さ
【図１】
2015013311.tif 000003
【図２】
2015013311.tif 000004
【図３】
2015013311.tif 000005
【図４】
2015013311.tif 000006
【図５】
2015013311.tif 000007