(57)【要約】【課題】製造コストを下げることができ、しかも幅方向曲率半径の水準が異なった円弧形鋼矢板を製造するに際して、必要成形工具数および成形工具交換回数を少なくすることができる円弧形鋼矢板の製造方法およびそれに用いる仕上げカリバーロールを提供する。【解決手段】粗形鋼片にカリバーロールでの複数パスの熱間圧延を施して、幅方向両端部に継手部とその間を繋ぐ直線形ウエブ部を有する中間材を得、引き続き、得られた中間材の直線形ウエブ部を、仕上げカリバーロールでの熱間圧延により曲げ成形する円弧形鋼矢板の製造方法およびそれに用いる異なる形状の孔型を有する仕上げカリバーロール。【選択図】        図７
2004276091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗形鋼片にカリバーロールでの複数パスの熱間圧延を施して、幅方向両端部に継手部とその間を繋ぐ直線形ウエブ部を有する中間材を得、引き続き、得られた中間材の直線形ウエブ部を、仕上げカリバーロールでの熱間圧延により曲げ成形することを特徴とする円弧形鋼矢板の製造方法。
【請求項２】
異なる形状の孔型を有する仕上げカリバーロールであって、幅方向両端部に継手部とその間を繋ぐ直線形ウエブ部を有する中間材を得るための孔型と、前記中間材の直線形ウエブ部を異なる幅方向曲率半径に曲げ成形するための少なくとも２種類の孔型を有することを特徴とする仕上げカリバーロール。
【請求項３】
異なる形状の孔型を有する仕上げカリバーロールであって、幅方向両端部に継手部とその間を繋ぐ直線形ウエブ部を有する中間材の直線形ウエブ部を、異なる幅方向曲率半径に曲げ成形するための少なくとも２種類の孔型を有することを特徴とする仕上げカリバーロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円弧形鋼矢板の製造方法およびそれに用いる仕上げカリバーロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
円弧形鋼矢板は、軟弱な地盤上に建築物を構築する際や橋梁用基礎のケーシングに使用される。例えば、橋梁用基礎のケーシングは、図１に示すように、長さ方向を鉛直にして立設された円弧形鋼矢板１０同士が継手部１１で周方向に連結されてなる鋼矢板セルであり、鋼矢板セル内は廃土され、コンクリート等が打設される。円弧形鋼矢板１０は、幅方向両端部に継手部１１とその間を繋ぐ円弧形ウエブ部１２を有し、例えば、円弧形鋼矢板１０として直径２Ｒが４ｍ以下の円筒形鋼矢板セルを構築できるものも知られている（特許文献１）。
【０００３】
従来、円弧形鋼矢板は、図２に示すように、上、下金型２１、２２間で直線形鋼矢板２０のウエブ部を曲げて製造されていた。このようなプレス加工により円弧形鋼矢板を製造する場合には、予め、上金型２１の下面と下金型２２の上面を、所定の曲率半径のウエブ部を成形可能なようにそれぞれ凸面、凹面に形成しておき、上金型２１をプレス装置の昇降用プレートに取り付け、下金型２２をプレス装置の下部プレートに取り付け、下金型２２の上面に直線形鋼矢板２０のウエブ部を載せて上金型２１を下降させて、直線形鋼矢板２０のウエブ部を曲げ成形していた。図中、符号２３の矢印は、プレス方向を示す。
【０００４】
プレス加工により円弧形鋼矢板を製造する場合には、普通、上金型２１の下面と下金型２２の上面が所定の曲率半径のウエブ部を成形可能な曲面に形成され、直線形鋼矢板２０のウエブ部を所定形状に曲げ成形できるから、所定の精度範囲内の曲率半径を持つ円弧形鋼矢板を得ることができる。
【０００５】
【特許文献１】
実開平４−１３０３１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プレス加工により円弧形鋼矢板を製造する方法は、直線形鋼矢板を得るための熱間圧延工程と、直線形ウエブ部を曲げ成形するプレス加工工程の２工程が必要となり、製造コストが高くなる欠点があった。
また、プレス加工により円弧形鋼矢板を製造する方法では、上、下金型２１、２２により円弧形ウエブ部の幅方向曲率半径が決まってしまうために、幅方向曲率半径の水準が異なった円弧形鋼矢板を製造するに際し、金型交換作業が頻繁に発生するうえ、必要金型数が多くなり、製造コストがかかる欠点もあった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の欠点を解消し、製造コストを下げることができ、しかも幅方向曲率半径の水準が異なった円弧形鋼矢板を製造するに際して、必要成形工具数および成形工具交換回数を少なくすることができる円弧形鋼矢板の製造方法およびそれに用いる仕上げカリバーロールを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の通りである。
１．  粗形鋼片にカリバーロールでの複数パスの熱間圧延を施して、幅方向両端部に継手部とその間を繋ぐ直線形ウエブ部を有する中間材を得、引き続き、得られた中間材の直線形ウエブ部を、仕上げカリバーロールでの熱間圧延により曲げ成形することを特徴とする円弧形鋼矢板の製造方法。
２．  異なる形状の孔型を有する仕上げカリバーロールであって、幅方向両端部に継手部とその間を繋ぐ直線形ウエブ部を有する中間材を得るための孔型と、前記中間材の直線形ウエブ部を異なる幅方向曲率半径に曲げ成形するための少なくとも２種類の孔型を有することを特徴とする仕上げカリバーロール。
３．  異なる形状の孔型を有する仕上げカリバーロールであって、幅方向両端部に継手部とその間を繋ぐ直線形ウエブ部を有する中間材の直線形ウエブ部を、異なる幅方向曲率半径に曲げ成形するための少なくとも２種類の孔型を有することを特徴とする仕上げカリバーロール。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る円弧形鋼矢板の製造方法について図を用いて説明する。
図３は、第１実施の形態に係る異なる形状の孔型Ｋ１、Ａ、Ｂを有する仕上げカリバーロールの孔型形状を示す概略断面図であり、仕上げカリバーロールは、上ロール１と下ロール２を有する。円弧形鋼矢板を製造する際には、この仕上げカリバーロールを図４に示す仕上げ圧延スタンド３１に組み込んで熱間圧延を行う。図４は、本発明を適用して好適な鋼矢板圧延ラインの配置図である。
【００１０】
図５（ａ）は、本発明に用いて好適な粗形鋼片３５の形状を示す概略断面図であり、図５（ｂ）は、中間材５の圧延状態を示し、図５（ｃ）は、中間材５の熱間圧延後の形状を示す概略図である。
本発明に係る円弧形鋼矢板の製造方法においては、圧延粗形鋼片３５にカリバーロールでの複数パスの熱間圧延を施して、幅方向両端部に継手部７とその間を繋ぐ直線形ウエブ部６を有する中間材５を得、引き続き、得られた中間材５の直線形ウエブ部６を仕上げカリバーロールでの熱間仕上圧延により曲げ成形するようにした。
【００１１】
ここで、上記の中間材５は、仕上げ圧延スタンド３１より上流側の圧延スタンド３２、３３、３４に組み込んだカリバーロールで熱間圧延を受け、その後、図５（ｂ）に示すようにして仕上げカリバーロールに設けた孔型Ｋ１での熱間圧延により継手部７とその間を繋ぐ直線形ウエブ部６が成形される。このようにして得られた図５（ｃ）に示す中間材５の温度は、引き続き、直線形ウエブ部６に仕上げカリバーロールの孔形ＡまたはＢ、もしくは孔形Ａ、Ｂの組合せによる１パス以上の曲げ加工を熱間圧延により施すことができる温度とされている。
【００１２】
次ぎに、上記の円弧形鋼矢板の製造方法に用いた、第１実施の形態に係る孔型Ｋ１、Ａ、Ｂを有する仕上げカリバーロールについて図３を用いて詳細に説明する。
孔型Ｋ１は、上述したように中間材５を得る際に用いるカリバーであり、孔型Ｋ１の直線形ウエブ部６を成形する上ロール側の面および下ロール側の面は、ロール軸方向曲率が０となるように形成され、また、孔型Ａは、円弧形ウエブ部３を成形する上ロール側の凹面および下ロール側の凸面のロール軸方向曲率半径がａとなるように形成され、一方、孔型Ｂは、円弧形ウエブ部３を成形する上ロール側の凹面、および下ロール側の凸面のロール軸方向曲率半径がｂとなるように形成されている。このような孔形形状とするには、ロール研削機などを用い、研削加工すればよい。その際、ｂ＜ａとなるように、上ロール１および下ロール２を研削加工する。このように第１実施の形態に係る仕上げカリバーロールは、中間材５を得るための孔型Ｋ１と、中間材５の直線形ウエブ部６を異なる幅方向曲率半径に曲げ成形するための少なくとも２種類の孔型Ａ、Ｂを有する。ここで、図３中、符号１Ａ、１Ｂは、それぞれロール軸芯を示す。
【００１３】
なお、各孔型Ｋ１、Ａ、Ｂの、ウエブ部を成形する面のロール軸方向両側には、凹部が形成されている。この凹部の面は、孔型Ｋ１では図５（ｂ）に示す圧延状態で継手部７と接触するように形成され、孔型Ａもしくは孔型Ｂでは図６、図７に示す圧延状態で継手部４と非接触となるように形成されている。従って、後述する、仕上げカリバーロールの孔形ＡまたはＢ、もしくは孔形Ａ、Ｂの組合せにより中間材５の直線形ウエブ部６を曲げ成形する際には、中間材５の継手部７は孔型Ａ、Ｂと接触せず、通過するだけなので、円弧形ウエブ部３に繋がる継手部４の形状は、中間材５の継手部７の形状と略同じとなる。
【００１４】
但し、図６および図７に示す圧延状態では、直線形ウエブ部６を曲げ成形する上ロール１の面と下ロール２間のロール間隔Δｄが直線形ウエブ部６の板厚に設定されて熱間圧延が行われている。また、図８に示す圧延状態では、直線形ウエブ部６を曲げ成形する上ロール１の面と下ロール２間のロール間隔Δｄが直線形ウエブ部６の板厚より大きい所定値に設定されて熱間圧延が行われている。
【００１５】
以下、この第１実施の形態に係る仕上げカリバーロールによる作用について説明する。図６〜図８は、仕上げカリバーロールにより直線形ウエブ部６を曲げ成形する際の熱間圧延状態を示す模式図である。
（ｉ）  幅方向曲率半径がａの円弧形鋼矢板を製造する場合（図６参照）
上ロール側の凹面および下ロール側の凸面のロール軸方向輪郭の曲率半径がａの孔型Ａを用いて熱間圧延により曲げ成形する。
（ｉｉ）幅方向曲率半径がｂの円弧形鋼矢板を製造する場合（図６、図７参照）
先ず、（ｉ）  と同様にして孔型Ａを用い、幅方向曲率半径がｂより大きいａの円弧形ウエブ部３を成形し、次いで、図７に示す上ロール側の凹面および下ロール側の凸面のロール軸方向曲率半径がｂの孔型Ｂを用い、曲げ成形する。このようにすると、一旦、幅方向曲率半径がｂより大きいａである円弧形ウエブ部３を成形するため、滑らかに成形することができる。但し、この方法では、直線形ウエブ部６を曲げ成形する際のパス回数が２となる。
【００１６】
そこで、円弧形ウエブ部３の形状に問題が生じない範囲で途中の曲げ加工を省略し、孔型Ｂを用い、直線形ウエブ部６を曲げ成形することもできる。この場合、幅方向曲率半径がａより小さいｂの円弧形鋼矢板を製造するに際し、直線形ウエブ部６を曲げ成形する際のパス回数を１とすることができ、より生産能率を高めることができる。
（ｉｉｉ）  幅方向曲率半径がａ〜ｂの中間のｒの円弧形鋼矢板を製造する場合（図６〜図８参照）
先ず、（ｉｉ）で説明したようにして、幅方向曲率半径がｂの円弧状ウエブ部３を成形し、次いで、図８に示すように孔型Ａを用い、直線形ウエブ部６を曲げ成形する。その際、上ロール１の面と下ロール２間のロール間隔Δｄは、直線形ウエブ部６の板厚より大きい所定のロール間隔に設定して曲げ戻し成形する。所定のロール間隔は、３点Ｃ１  、Ｓ１  、Ｓ２  での曲げ戻し成形により円弧形ウエブ部３の幅方向曲率半径がｒとなる間隔である。但し、点Ｃ１  は、幅方向曲率半径がｂのウエブ部幅方向中央部と凹面との接触点を示し、点Ｓ１  、Ｓ２  は、幅方向曲率半径がｂのウエブ部幅方向端部と凸面との接触点を示す。
【００１７】
このようにして、幅方向曲率半径の水準が異なった円弧形鋼矢板を製造するに際し、第１実施の形態に係る仕上げカリバーロールを用い、中間材５の直線形ウエブ部６を熱間圧延により曲げ成形することで、幅方向曲率半径がａ〜ｂまでの範囲の円弧形鋼矢板を製造することができる。
ところで、第１実施の形態に係る仕上げカリバーロールには中間材５を得るための孔型Ｋ１を設けたが、仕上げカリバーロールには中間材５を得るための孔型Ｋ１を設けず、孔型Ａと孔型Ｂを有する第２実施の形態に係る仕上げカリバーロールとすることもできる。第２実施の形態に係る孔型Ａと孔型Ｂを有する仕上げカリバーロールを用いた場合には、中間材５を得るための孔型Ｋ１は、中間スタンド用カリバーロールに設け、仕上げ圧延スタンド３１より上流側の圧延スタンド３２に組み込むことにより、上述した第１実施の形態に係る仕上げカリバーロールを用いた場合と同様に、中間材５を得、引き続き、得られた中間材５の直線形ウエブ部６を仕上げカリバーロールでの熱間仕上圧延により曲げ成形することができ、円弧形鋼矢板を製造することができる。
【００１８】
以上説明したように、本発明に係る円弧形鋼矢板の製造方法によれば、プレス工程を省略できるから製造コストを下げることができる。また、第１、２実施の形態に係る異なる形状の孔形を有する仕上げカリバーロールによれば、幅方向曲率半径の水準が異なった円弧形鋼矢板を製造するに際し、プレス加工により製造する場合に比べて保有ロールセット数、およびロール交換回数を少なくすることができる。
【００１９】
なお、円弧形鋼矢板の圧延ラインは、図４に示す鋼矢板の圧延ラインにおいて、圧延粗形鋼片３５を粗圧延スタンド３４の上流側の加熱炉で所定温度に加熱し、仕上げ圧延スタンド３１の下流側で所定の長さに切断すると共に冷却する製造ラインとするのがより効率的に円弧形鋼矢板を製造することができるので好ましい。
【００２０】
なお、仕上げカリバーロールの上ロールに図３に示す下ロール側のロール形状を形成し、一方、仕上げカリバーロールの下ロールに図３に示す上ロール側のロール形状を成形し、上下を逆にした孔型を設けることもできる。
ここで、本発明に係る仕上げカリバーロールを、継手部中心間距離が５００ｍｍで、ウエブ部厚みが９．５ｍｍまたは１２．７ｍｍである直線形鋼矢板を製造している鋼矢板の圧延ラインに適用する場合、仕上げ圧延スタンド３１に組み込む、胴長が２０００ｍｍ程度の仕上げカリバーロールには、円弧形ウエブ部３を成形する上ロール側の凹面および下ロール側の凸面のロール軸方向曲率半径ａを１．０〜３．０ｍ、ｂを０．２５〜０．６０ｍとするのが、軟弱な地盤上に建築物を構築する際や橋梁用基礎のケーシングに使用される円弧形鋼矢板を効率的に製造することができるので望ましい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、円弧形鋼矢板を製造するに際して、プレス工程を省略できるから、製造コストを下げることができる。しかも幅方向曲率半径の水準が異なった円弧形鋼矢板を製造するに際して、必要成形工具数および成形工具交換回数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼矢板セルに用いた円弧形鋼矢板の嵌合状態を示す概略横断面図である。
【図２】従来の円弧形鋼矢板の製造方法を説明する模式図である。
【図３】第１実施の形態に係る仕上げカリバーロールの孔型形状を示す概略断面図である。
【図４】本発明を適用して好適な鋼矢板圧延ラインの配置図である。
【図５】本発明に用いる中間材に関する説明図である。
【図６】第１実施の形態に係る仕上げカリバーロールを用いた場合の圧延状態の模式図である。
【図７】第１実施の形態に係る仕上げカリバーロールを用いた場合の他の圧延状態の模式図である。
【図８】第１実施の形態に係る仕上げカリバーロールを用いた場合のその他の圧延状態の模式図である。
【符号の説明】
１  上ロール
２  下ロール
３１、３２、３３、３４  圧延スタンド
３５  粗形鋼片
３  円弧形ウエブ部
４、７  継手部
５  中間材
６  直線形ウエブ部
Ｋ１、Ａ、Ｂ  孔型
ａ、ｂ  ロール軸方向曲率半径（ｂ＜ａ）
ｒ  幅方向曲率半径
Ｃ１    幅方向曲率半径がｂのウエブ部幅方向中央部と凹面との接触点
Ｓ１  、Ｓ２    幅方向曲率半径がｂのウエブ部幅方向端部と凸面との接触点
Δｄ  ロール間隔
１０  円弧形鋼矢板
１１  継手部
１２  円弧形ウエブ部
２０  直線形鋼矢板
２１  上金型
２２  下金型
２３  プレス方向
【図１】
2004276091.tif 000003
【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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【図８】
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