(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の製造方法において、熱間仕上圧延により得た左右非対称形状の継手を有する爪曲げ前のハット形鋼矢板に対して、外側の竪ローラに設けた凹面を爪曲げに作用させ、内側の竪ローラでその反力を受けると共に、上下一対の水平ローラで継手支持部の上下方向位置を保持する爪曲げ装置を仕上圧延機の出側に配置して、該爪曲げ装置により、前記上下一対の水平ロールを介して前記継手支持部を所定の保持力で保持して座屈を防止しながら、前記外側の竪ロールの凹面を前記継手に押圧して左右の継手の爪曲げを少なくとも１回、施すことを特徴とする左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の製造方法。
【請求項２】
仕上圧延機の出側に配置され、左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板を製造するための爪曲げ装置であって、前記継手の爪曲げに作用する凹面を設けた外側の竪ローラと、爪曲げ反力を受ける内側の竪ローラと、継手支持部の上下方向位置を所定の保持力で保持して座屈を防止する上下一対の水平ローラと、で４個のローラ群を構成し、該ローラ群を鋼矢板幅方向の左右にそれぞれ少なくとも１組、鋼矢板長手方向と直交する同一平面内に各ローラの軸芯を位置させて配置してなることを特徴とする左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の爪曲げ装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木分野や建築分野の工事によく用いられる左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハット形鋼矢板は、Ｕ形（あるいは略Ｕ形）鋼矢板の左右の継手とフランジ間に、ウエブに平行な継手支持部を設けて、鋼矢板の有効幅を広くしたものである。かかるハット形鋼矢板としては、継手の断面形状を左右で非対称としたものが知られており、有効幅が６００ｍｍ以下の鋼矢板が土木分野や建築分野の工事によく用いられる。
【０００３】
これを用いて構築した連接矢板壁はウエブが同じ側に面一揃う利点がある。その際、継手の寸法精度が悪い場合、継手同士の噛み合わせが弛めとなったり、反対にきつくなりすぎることになる。このため、左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板を製造するに際しては、左右各々継手の寸法精度を良くする必要がある。
【０００４】
ところで従来技術では、特に有効幅が広い場合、寸法形状精度の良好な爪を有するハット形鋼矢板を製造することが困難であるという問題があった（特許文献１、２）。
【特許文献１】特開平８−１１７８０１号公報
【特許文献２】特開２００１−１０５００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２記載のハット形鋼矢板の製造方法では、熱間仕上圧延において左右非対称形状の爪曲げを、上下ロールの傾斜した壁の位置の変化で行っており、形状安定性が不足するし、孔型により爪曲げを施した場合、左右で爪曲げの方向が異なることに起因してねじれが発生し、鋼矢板全体の形状の悪化および継手の寸法精度が悪化する欠点があった。これを図６を用いて説明する。
【０００６】
図６は、上水平ロールによる一方の爪曲げ状態を示すが、他方の爪曲げは、この状態に対して上下反対の状態で行われる。図６中、実線は、水平の斜面５１による爪５３の曲げ成形が開始される直前の時点を示し、２点鎖線は、斜面５２による爪５４の曲げ成形途中の時点を示す。矢印５６は、時間の経過に伴う、上水平ロールに形成された斜面の位置変化を示す。
【０００７】
すなわち、水平ロールを用いた熱間仕上圧延によりハット形鋼矢板の爪曲げを施した場合には、図６に示す如く、爪曲げに必要な押圧力５０の方向は、爪基部５５を支点とすると鋼矢板幅方向である。しかし、一方の水平ロールに形成された斜面５１と爪部５３外面が接触することにより、ハット形鋼矢板の爪曲げが孔型の斜面５１から５２への鋼矢板幅方向の位置変化により行われ、ロール中心よりかなり手前において爪部分だけの接触となるため、図７で示す製品の断面で見て１０７Ａに上向き、１０８Ｂに下向きの回転力が発生して全体が左方向に回転し、その結果、製品の形状および製品の継手部の開口部の寸法精度が悪化していたと考えられる。
【０００８】
なお、図７には、本発明により製造しようとする左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板製品１００を例示した。ハット形鋼矢板製品１００は、断面で見て左右の継手１０５Ａ、１０５Ｂとフランジ１０４間にウエブ１０１に平行な継手支持部１０６を設けてある。ＢＷはウエブ幅、Ｈ０は全高さ、ｔＷはウエブ厚をそれぞれ示す。有効幅Ｂ０は、継手を嵌合させた時の施工ピッチに相当する長さである。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、寸法形状精度の良い、左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の製造方法およびそれに用いる爪曲げ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下のとおりである。
【００１１】
１．左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の製造方法において、熱間仕上圧延により得た左右非対称形状の継手を有する爪曲げ前のハット形鋼矢板に対して、外側の竪ローラに設けた凹面を爪曲げに作用させ、内側の竪ローラでその反力を受けると共に、上下一対の水平ローラで継手支持部の上下方向位置を保持する爪曲げ装置を仕上圧延機の出側に配置して、該爪曲げ装置により、前記上下一対の水平ロールを介して前記継手支持部を所定の保持力で保持して座屈を防止しながら、前記外側の竪ロールの凹面を前記継手に押圧して左右の継手の爪曲げを少なくとも１回、施すことを特徴とする左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の製造方法である。
【００１２】
２．仕上圧延機の出側に配置され、左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板を製造するための爪曲げ装置であって、前記継手の爪曲げに作用する凹面を設けた外側の竪ローラと、爪曲げ反力を受ける内側の竪ローラと、継手支持部の上下方向位置を所定の保持力で保持して座屈を防止する上下一対の水平ローラと、で４個のローラ群を構成し、該ローラ群を鋼矢板幅方向の左右にそれぞれ少なくとも１組、鋼矢板長手方向と直交する同一平面内に各ローラの軸芯を位置させて配置してなることを特徴とする左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の爪曲げ装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板の製造方法およびそれに用いる爪曲げ装置によれば、爪曲げを精度良く行うことができ、しかも形状を良好に保つことができ、寸法形状精度の良い製品を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
先ず、図１、２を用い、本発明に係る左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板（以下、ハット形鋼矢板ともいう）の製造方法について説明する。図１は、図２に示す本発明の実施の形態に係るハット形鋼矢板の爪曲げ装置１０（以下、単に爪曲げ装置１０ともいう）の要部を示す縦断面図である。
【００１７】
図１中、符号１、２は竪ローラを示しており、竪ローラ１は、爪曲げに作用する外側の竪ローラであり、外側の竪ローラ１は、爪外面と接触する凹面を有する。竪ローラ２は、爪曲げ反力を受ける内側の竪ローラであり、フランジ４の傾き角θに合致した斜面を有している。また、符号３は、継手支持部６の上下方向位置を保持する上下一対の水平ローラである。図１、２中、θは、フランジ４の傾き角で、フランジ４と鋼矢板幅方向とのなす角度である。
【００１８】
ハット形鋼矢板の爪７Ａの曲げは、上下一対の水平ローラ３で継手支持部６の上下方向位置を保持するようにして、外側の竪ローラ１を作用させ、それによって生じる爪曲げ反力を内側の竪ローラ２によって受けるように行われる。図１では、図２に示す爪曲げ装置１０の右側における爪７Ａの曲げ状態を示したが、爪曲げ装置１０の左側では、爪７Ｂの曲げが同時に同様にして行われている。
【００１９】
このように本発明に係るハット形鋼矢板の製造方法においては、後述する熱間仕上圧延により得た爪曲げ前のハット形鋼矢板に対して、上述した方法で左右の継手５Ａ、５Ｂの爪曲げを少なくとも１回、施すことを特徴とする。
【００２０】
このようにして寸法形状精度の良い継手５Ａ、５Ｂを有するハット形鋼矢板製品を製造することができる理由は、以下のとおりである。
【００２１】
図１、図２を参照しつつ説明すると、第１に、外側の竪ローラ１を爪曲げに作用する手段としたことで、爪７Ａ、爪７Ｂの爪曲げが、外側の竪ローラ１に形成した凹面の鋼矢板幅方向の位置変化により行われ、その結果、外側の竪ローラ１に形成した凹面を介して爪曲げに有効に作用する方向から押圧力を付与することができるようになり、爪曲げ時に、継手５Ａ、５Ｂのねじれの原因となる回転力を小さくできたことが挙げられる。その際、外側の竪ローラ１の鋼矢板幅方向位置は、所定の爪曲げ量を付与できる位置に予め設定されている。図１中、２点鎖線は曲げ成形前の爪を示す。
【００２２】
第２として、爪曲げ反力を内側の竪ローラ２によって正しく受けるようにしていることが挙げられる。なお、内側の竪ローラ２には、フランジ４の傾き角θに合致した斜面が形成されている。この結果、曲げ時の爪曲げ反力により、爪曲げ途中の爪が鋼矢板幅方向に水平移動してしまうことが防止でき、所定の爪曲げ量を付与できるようになる。
【００２３】
第３として、継手支持部６の上下方向位置を保持する上下一対の水平ローラ３を設けたことが挙げられる。上下一対の水平ローラ３を設けない場合には、爪曲げ時に、爪位置が上下方向に変動してしまい、爪曲げを精度良く行うことができなくなる。そのうえ、継手支持部６の上下方向位置を保持する上下一対の水平ローラ３を設けない場合、爪曲げ時に、爪曲げ途中のハット形鋼矢板が鋼矢板幅方向の両側に配置された外側の竪ローラ１の押圧力により変形して、製品形状が悪化してしまうことにもなる。
【００２４】
従って、熱間仕上圧延により得た爪曲げ前の断面形状を有する鋼矢板に対して、外側の竪ローラ１を爪曲げに作用させ、内側の竪ローラ２でその反力を受けると共に、上下一対の水平ローラ３で継手支持部６の上下方向位置を保持するようにして、左右の継手の爪曲げを少なくとも１回、施すことにより、爪曲げを精度良く行うことができ、しかも形状を良好に保つことができ、寸法形状精度の良い製品を製造することができる。
【００２５】
なお、左右非対称形状の継手５Ａ、５Ｂの爪曲げを行うため、鋼矢板幅方向両側位置に配置する外側の竪ローラ１の凹面形状は、図２に示す如く、断面で見て異なる形状に形成されている。
【００２６】
図２を用い、上述した製造方法に用いて好適な実施の形態に係るハット形鋼矢板の爪曲げ装置１０について説明する。但し、外側の竪ローラ１、内側の竪ローラ２および上下一対の水平ローラ３に関して、重複する説明は省略する。
【００２７】
実施の形態に係る爪曲げ装置１０においては、外側の竪ローラ１、内側の竪ローラ２および上下一対の水平ローラ３の４個で構成するローラ群は、鋼矢板幅中央を境として左右対称に、配置されている。その際、各ローラは、軸芯１Ａ、２Ａ、３Ａが鋼矢板長手方向と直交する同一面内に位置するように軸受けを介して回転自在に架台１１に取り付けられている。このように配置する理由は、外側の竪ローラ１、内側の竪ローラ２および上下一対の水平ローラ３の４個で構成するローラ群を上記のように配置しない場合、安定して所定の爪曲げ量を確保できないからである。
【００２８】
また、継手支持部６を挟んで上下に配置する上下一対の水平ローラ３は、所定の保持力で継手支持部６を保持できる構造とするのが好ましい。このような構造とすることにより、継手支持部６の厚み変動に対応して所定の保持力で継手支持部６を保持でき、爪曲げ精度を上げつつ、装置内で鋼矢板が座屈して詰まってしまうことを防止することができる。なお、上水平ローラ３は、上水平ローラ３を回転自在に支持する軸受けと、架台１１に取り付けた垂下部材との間にコイルばね１３を介在させ、所定の保持力で継手支持部６を下方に押し付ける構造とした。Ｇは、軸受けと垂下部材との間の隙間を示す。下水平ローラ３は、製造するハット形鋼矢板の継手支持部６の位置に合わせて軸受けを介して架台１１に取り付けた。
【００２９】
また、実施の形態に係る爪曲げ装置１０は、熱間仕上圧延機出側直近に配設されているのが好ましい。この理由は、爪曲げ装置１０の各ローラを、低速度で進入してくる鋼矢板により回転させるようにすると、停止していた各ローラが回転を始める際に、各ローラと低速度で進入してくる鋼矢板との間に速度差が発生せず、スリップを防止することができるからである。なお、爪曲げ装置１０を熱間仕上圧延機出側直近に配設した場合には、各ロールに駆動モータや動力伝達機構を設けずとも、熱間仕上圧延機の動力によって付与された鋼矢板の慣性力と鋼矢板を搬送するテーブルローラからの摩擦力を利用して、十分爪曲げを行うことができる利点がある。
【００３０】
また、実施の形態に係る爪曲げ装置１０には、さらにウエブ位置を保持するウエブ押さえローラ８がウエブの上方に軸受けを介して回転自在に設けられていることが好ましい。この理由は、フランジ４と鋼矢板幅方向とのなす角θが小さい製品を製造する場合、爪曲げを行う際に、ウエブが上方に位置ずれしやすくなるが、ウエブ押さえローラ８を設置したことにより防止できるようになるからである。符号９は、圧延材先端を誘導するためのウエブガイドで、ウエブガイド９は架台１１にウエブ先端部がローラ８に接触するよう固定されている。
【００３１】
ところで、外側の竪ローラ１、内側の竪ローラ２および上下一対の水平ローラ３は、ベアリングを内装しており、ベアリングにロール軸を差し込む構造とされているのが交換が容易であり好ましい。図２ではローラに内装されたベアリングの図は省略した。
【００３２】
外側の竪ローラ１は、図示しない左右方向に移動可能なサイドガイドに軸受けを介して回転自在に固定され、サイドガイドの位置を所定の爪曲げ量を付与できる鋼矢板幅方向位置に設定することにより爪曲げ量を調整可能とされている。内側の竪ローラ２は、製造すべきハット形鋼矢板のフランジ４と鋼矢板幅方向とのなす角θに合致させて形成された斜面をハット形鋼矢板のフランジ内面と接触するように、ロール軸固定台１２を介して架台１１に固定されている。
【００３３】
上述した実施の形態に係る爪曲げ装置１０によれば、熱間仕上圧延により得た左右非対称形状の継手を有する爪曲げ前のハット形鋼矢板に対して、外側の竪ローラ１を爪曲げに作用させ、内側の竪ローラ２でその反力を受けると共に、上下一対の水平ローラ３で継手支持部６の上下方向位置を保持するようにして左右の継手の爪曲げを少なくとも１回、施すことで所定の爪曲げ量を付与でき、寸法形状精度の良い、左右非対称形状の継手５Ａ、５Ｂを有するハット形鋼矢板を製造することができる。
【実施例】
【００３４】
扁平なスラブ（厚み：２２０ｍｍ、幅：１０００ｍｍ）を素材として用い、粗圧延、中間圧延および仕上圧延を施して有効幅が９００ｍｍの左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板を製造した。
〔製造方法〕
スラブを素材とし、粗圧延機を用い、ボックス孔型で幅調整した後孔型Ｋ８、Ｋ７により、９〜１１パスの粗圧延を行い、引き続き、タンデム配置した第１中間圧延機と第２中間圧延機を用い、第１パスで孔型Ｋ５（空パス）、孔型Ｋ６、第２パスで孔型Ｋ６、孔型Ｋ５、第３パスで孔型Ｋ４、孔型Ｋ３により中間圧延を行った。
【００３５】
その後、仕上圧延機を用い、第１パスで孔型Ｋ２により圧下した後、爪曲げ装置で爪曲げを実施し、第２パスでは孔型Ｋ１を仕上げパスまたは空パスとし、第３パスは形状制御パスとした。図３〜５に使用した孔型形状を示した。
〔使用圧延機〕
粗圧延機：水平ロール２１、２２の胴長２８００ｍｍ、孔型数３、孔型形状：図３（Ａ）、（Ｂ）参照（但し、図３（Ｂ）はスラブ幅圧下後の最初の厚み圧下の状態）
第１中間圧延機：水平ロール３１、３２の胴長２５００ｍｍ、孔型数２、孔型形状：図４参照
第２中間圧延機：水平ロール３３、３４の胴長２５００ｍｍ、孔型数２、孔型形状：図４参照
仕上圧延機：水平ロール４１、４２の胴長２５００ｍｍ、孔型数２、孔型形状：図５参照
発明例と従来例の圧下スケジュール（各孔型通過後のウエブ中央厚）を表１に示す。但し、従来例は、発明例と同様な素材を用い、水平ロールによる熱間圧延のみにより、発明例と同様な規格の製品を製造していたときの圧下スケジュールである。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
従来、継手の爪曲げを行うのに、水平ロールにより実施していたので、仕上圧延において孔型Ｋ２および孔型Ｋ１の２パスを要していたが、発明例によれば、仕上圧延機の出側に配置した爪曲げ装置１０により爪曲げを実施しているので、仕上圧延において孔型Ｋ２による継手の爪曲げを行う必要がなく、孔型Ｋ２のパスを断面積減少のための圧下パスとすることができた。この結果、発明例では、粗圧延終了以後における断面積減少のための圧下パスを１パス増やすことができ、粗圧延終了以後における平均圧下率を１２．８％に低減することができ、圧延に要する負荷およびロールの必要強度を小さくする事ができた。
【００３８】
一方、従来例では、粗圧延終了以後における中間圧延での平均圧下率は１５．４％で、圧下パスでの圧延荷重が平均１０００トンであったが、発明例の場合は９１０トンに軽減された。中間圧延においての圧延負荷軽減は寸法形状が悪化するのを防ぐ効果もあった。
【００３９】
また、発明例によって得た製品の爪精度を表２に示した。比較として、左右対称形状の継手を有する鋼矢板を従来法の水平ロールによる爪曲げで製造したものの爪精度を示す。ここで、爪精度とは、爪先端と対面する壁との間隔を測定し、その値と管理目標値との偏差で定義した。
【００４０】
【表２】
0004830255.tif 000003
【００４１】
表２に示す結果から、本発明を適用することにより、左右対称形状の継手を有する鋼矢板と比較して同等の精度で爪曲げを行うことができ、左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板製品の爪精度および製品形状を良好にできることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るハット形鋼矢板の製造方法を説明するための要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る爪曲げ装置１０の全体構成を示す正面図である。
【図３】実施例における粗圧延に用いた孔型形状を示す説明図である。
【図４】実施例における中圧延に用いた孔型形状を示す説明図である。
【図５】実施例における仕上圧延に用いた孔型形状と図２の爪曲げ装置１０の配置位置を示す説明図である。
【図６】水平ロールによる爪曲げ状態を示す説明図である。
【図７】左右非対称形状の継手を有するハット形鋼矢板製品の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１、２  竪ローラ
３  水平ローラ
４  フランジ
５Ａ、５Ｂ  継手
６  継手支持部
７Ａ、７Ｂ  爪
８  ウエブ押さえローラ
９  ウエブ受け具
１０  爪曲げ装置
１１  架台
１２  ロール軸固定台
１３  コイルばね
Ｇ  隙間
θ  フランジ４の傾き角
１Ａ、２Ａ、３Ａ、８Ａ  各ローラの軸芯
２１、２２、３１、３２、３３、３４、４１、４２  水平ロール
１００  ハット形鋼矢板製品
１０１  ウエブ
１０４  フランジ
１０５Ａ、１０５Ｂ  継手
１０６  継手支持部
１０７Ａ、１０７Ｂ  爪
Ｂ０    有効幅
ＢＷ    ウエブ幅
Ｈ０    全高さ
ｔＷ  ウエブ厚
【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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