(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッジ部が厚肉になっているＩ形断面バーを鋼帯から製造するＩ形断面バー製造方法であって、一つの成形バー製造ライン中に、鋼帯のエッジ部を厚肉成形する厚肉成形工程を備えており、前記厚肉成形工程は、鋼帯の平面部とエッジ部とに成形ロールを当てる四方向圧延成形で、エッジ部への成形ロールの加圧を主とするＩ形断面バー製造方法。
【請求項２】
鋼帯の平面部に当てる成形ロールのロール幅は、鋼帯の幅よりも狭く、鋼帯の平面部両端部分にその成形ロールが当たらない請求項１記載のＩ形断面バー製造方法。
【請求項３】
エッジ部が厚肉になっているＩ形断面バーを鋼帯から製造するＩ形断面バー製造装置であって、一つの成形バー製造ライン中に、鋼帯のエッジ部を厚肉成形する厚肉成形機能を備えており、前記厚肉成形機能は、鋼帯の平面部とエッジ部とに成形ロールを当てる四方向圧延成形機で、エッジ部への成形ロールの加圧を主とするＩ形断面バー製造装置。
【請求項４】
鋼帯の平面部に当てる成形ロールのロール幅は、鋼帯の幅よりも狭く、鋼帯の平面部両端部分にその成形ロールが当たらない請求項３記載のＩ形断面バー製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つの成形バー製造ラインにおいて、エッジ部が厚肉になっているＩ形断面バーの製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
グレーチングなどで高強度なバーが必要とされている場合には、図３に示すようなＩ形断面バー６０が用いられることがある。このバー６０は、両エッジ部が厚肉な厚肉エッジ部６２，６３と中央部が薄肉な薄肉中央部６１とから構成されている。このバー６０のエッジ部６２，６３が厚肉となっているために、一般的なフラットバーに比べて軽量かつ剛性が高いという特徴がある。
【０００３】
従来、このＩ形断面バー６０の製造方式としては、次のようなものが挙げられる。
（１）ビレットからの熱間圧延方式（熱間圧延方式）
（２）製品のエッジ部以上の板厚を有する鋼帯からの四方向成形ロールでの冷間圧延方式（冷間圧延方式）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記する方式では、次のような問題点が指摘されている。
（１）熱間圧延方式による製品Ｉ形断面バー（熱間品）は、厚肉のエッジ部も酸洗肌仕上がりになり光沢を失ってしまう。また、焼鈍するため全体的に耐力が低い。
（２）冷間圧延方式では、剛性の高い高価な設備を必要とする。また、この方式による製品Ｉ形断面バー（冷間品）は、薄肉中央部も含めて全体的に硬く、後加工が厳しい。
【０００５】
上記（２）の冷間圧延方式における後者の問題点について詳しく説明する。
図４は、（２）の冷間圧延方式を説明した説明図である。（Ａ）に示す板厚ａを有する鋼帯７０を、（Ｂ）に示す四方向成形ロール８０に通過（パス）させる。この四方向成形ロール８０は、上下左右の成形ロールを備えており、上ロール８１と下ロール８２からの鋼帯７０に対する加圧を主としている。
【０００６】
このような四方向成形ロール８０に鋼帯７０を４〜６回通過させると、（Ｃ）に示す断面形状の鋼帯７１が出来上がる。すなわち、鋼帯７１の薄肉中央部７６は、上ロール８１と下ロール８２とによって加圧されて薄肉となる。このため、鋼帯７１の薄肉中央部７６の板厚ｂ ＜ 鋼帯７０の板厚ａとなり、Ｉ形断面バーの断面形状が成形される。
【０００７】
この場合、板厚ｂとなった鋼帯７１の薄肉中央部７６は、圧延の結果として硬化する。従って、鋼帯７１の薄肉中央部７６を中心として全体的に硬く、薄肉中央部７６の穴加工等の後加工が厳しくなるのである。一方で、エッジ部７７，７８は、加工履歴が少なく、薄肉中央部７６に比べ軟質である。
図５に示すＩ形断面バー６０のＸ軸まわりの断面性能（曲げ剛性）は、薄肉中央部６１がエッジ部６２，６３よりも硬質なＩ形断面バー６０と、エッジ部６２，６３が薄肉中央部６１よりも硬質なＩ形断面バー６０とでは、後者の方が剛性が高いことが証明されている。従って、鋼帯７１から構成されるＩ型断面バー６０は、薄肉中央部７６を中心として全体的には硬質であるが、その割に剛性は高くない。
【０００８】
そこで、本発明は、これらの問題を解決して、剛性は高く、薄肉中央部の後加工は容易であり、寸法精度が良く、かつ美麗で安価なＩ形断面バーの製造技術を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記する目的を達成するために、請求項１記載の発明は、エッジ部が厚肉になっているＩ形断面バーを鋼帯から製造するＩ形断面バー製造方法であって、一つの成形バー製造ライン中に、鋼帯のエッジ部を厚肉成形する厚肉成形工程を備えており、前記厚肉成形工程は、鋼帯の平面部とエッジ部とに成形ロールを当てる四方向圧延成形で、エッジ部への成形ロールの加圧を主とするＩ形断面バー製造方法である。
【００１０】
ここで「鋼帯」とは、成形バーを製造するための素材であって、鉄材やステンレス鋼などの金属材をいうが、本発明では、ステンレス鋼のロール状に巻かれているフープなどをいう。
【００１１】
「エッジ部への成形ロールの加圧を主とする」とは、平面部と比べてエッジ部への成形ロールによる加圧を強くして、主としてエッジ部の形状を変形させるようにすることをいう。
【００１２】
請求項１記載の発明では、厚肉成形工程によって、鋼帯のエッジ部分が厚肉に成形され、一つのＩ形断面バー製造ラインでＩ形断面バーが製造されるとともに、前記厚肉成形工程における四方向圧延成形が、鋼帯の平面部とエッジ部とに成形ロールを当て、そのエッジ部への成形ロールの加圧を主とすることで、Ｉ形断面バーが製造される。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のＩ形断面バー製造方法にあって、鋼帯の平面部に当てる成形ロールのロール幅は、鋼帯の幅よりも狭く、鋼帯の平面部両端部分にその成形ロールが当たらないＩ形断面バー製造方法である。
【００１４】
請求項２記載の発明では、鋼帯の平面部に当てる成形ロールのロール幅が、鋼帯の幅よりも狭いために、鋼帯の平面部両端部分にその成形ロールが当たらず、他の成形ロールによって加圧されたエッジ部の成形が容易になる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、エッジ部が厚肉になっているＩ形断面バーを鋼帯から製造するＩ形断面バー製造装置であって、一つの成形バー製造ライン中に、鋼帯のエッジ部を厚肉成形する厚肉成形機能を備えており、前記厚肉成形機能は、鋼帯の平面部とエッジ部とに成形ロールを当てる四方向圧延成形機で、エッジ部への成形ロールの加圧を主とするＩ形断面バー製造装置である。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のＩ形断面バー製造装置にあって、鋼帯の平面部に当てる成形ロールのロール幅は、鋼帯の幅よりも狭く、鋼帯の平面部両端部分にその成形ロールが当たらないＩ形断面バー製造装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態（本実施形態）を図面を参照して説明する。本実施形態では、金属材の例としてステンレス鋼を用いて説明する。このステンレス鋼のＩ形断面バーの製造は、図１に示すような製造ラインで行われる。すなわち、ユニットａでは、センタリングガイドが成形対象であるステンレス鋼の鋼帯を製造ラインに誘導する。
【００１８】
ユニットｂでは、図２に示す四方向成形ロール１０を用いる。四方向成形ロール１０は、上ロール１１、下ロール１２、左サイドロール１３および右サイドロール１４からなる。この四方向成形ロール１０を製造ライン中に４〜６機程度備え、板厚ｃのステンレス鋼の鋼帯５０をパスさせる。すなわち、この四方向成形ロール１０を４〜６回パスすることになる。この時、鋼帯５０の平面部５１，５２は、それぞれ上ロール１１，下ロール１２からの加圧を受ける。また、鋼帯５０の側面５３，５４も、それぞれ左サイドロール１３，右サイドロール１４からの加圧を受ける。
【００１９】
四方向成形ロール１０による圧延は、左サイドロール１３と右サイドロール１４からの加圧を主とし、四方向成形ロール１０を一つパスするごとに逐次左サイドロール１３と右サイドロール１４からの加圧を上げていく。すると、圧迫を受けた鋼帯５０のエッジ部５７，５８は、鋼帯５０の上下方向に膨らみ、ドックボーンのような断面形状を形成する。
【００２０】
この場合、上ロール１１と下ロール１２のロール幅ｈを、鋼帯５０の幅ｉよりも狭くし、鋼帯５０の平面部５１，５２の両端部分にこの上ロール１１と下ロール１２が当たらないようにする。こうすることで、左サイドロール１３と右サイドロール１４からの加圧によるエッジ部５７，５８の成形がスムーズにいくし、効率よく厚肉のあるエッジ部５７，５８を成形できる。
【００２１】
この成形ロール１０による成形後の鋼帯５５のエッジ部５７，５８は、加圧による加工が行われ、加工硬化する。一方、鋼帯５５の薄肉中央部５６は加工履歴が少なく、板厚ｄも成形前の鋼帯５０の板厚ｃと近似である。
【００２２】
その後、ユニットｃでは、矯正ユニットが鋼帯５０の反りやねじれなどを矯正する。
【００２３】
そして、ユニットｄで定寸法切断機が鋼帯５０を定寸長に切断する。これによって、製品Ｉ形断面バーが出来上がる。
【００２４】
以上のような製造ラインを用いてエッジ部を厚肉成形した場合、以下のような結果を得ることができた。すなわち、ＳＵＳ３０４、Ｎｏ１仕上げの３ｔ×４１ｗ鋼帯から図１に示す製造ラインの工程で加工し、目標とするＩ形断面バー（５ｔ／２．５ｔ×３０ｗ×４０００Ｌ）が得られ、幅精度±０．１ｍｍでエッジ部の光沢の良い、薄肉中央部の後加工しやすい優良な製品が得られた。
【００２５】
従来の方式による製品Ｉ型断面バーと比較すると次のようになる。
（１）熱間品は、厚肉のエッジ部も酸洗肌であり、幅精度も±０．５ｍｍ程度であり、外観および精度面で本実施形態による製品のＩ形断面バーに劣る。また、全体的に焼鈍されており、Ｘ軸まわりの断面性能（曲げ剛性）は等しい場合でも、軽荷重で永久変形しやすい。
（２）冷間品は、精度は本実施形態による製品Ｉ形断面バーと同等であるが、全体的とくに薄肉中央部が加工硬化しており（ＨＶ４００程度）、頻繁に実施される薄肉中央部の穴加工が難しく、工具寿命の問題も生じる。また、高剛性の設備を必要とするため、加工賃が高価になる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、冷間品を製造する冷間圧延方式の場合のような、剛性の高い四方向成形ロール設備が不要で、通常の形鋼用の四方向成形ロールで製作が可能である。従って、冷間品と比較して低コストで提供できる。
【００２７】
Ｉ形断面バーのＸ軸まわりの断面性能（曲げ剛性）について、バーに最も負荷の加わる厚肉エッジ部が成形加工によって硬化しているので、耐力が高く、強度があり、高い剛性を有している。一方、従来の冷間品は、薄肉中央部が成形加工によって硬化され、エッジ部は加工履歴が少なく軟質である。従って、薄肉中央部が加工硬化されているにもかかわらず、バーに最も負荷の加わる厚肉エッジ部が軟質なために、本発明ほどの剛性が出ない。また、本発明は、冷間品よりも強度があるため、従来のサイズよりもワンランク下げたサイズのＩ形断面バーで対応できる。従って、コスト面でも低コストにできる。
【００２８】
一方、本発明のＩ形断面バーの薄肉中央部は加工履歴が少なく柔軟である（ＨＶ２８０程度）。このため、後工程で頻繁に実施される穴加工などが容易に行える。
【００２９】
また、熱間品と比較してエッジ部が滑らかで光沢があり、美麗となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  Ｉ形断面バーの製造ラインを説明する説明図。
【図２】  四方向成形ロールを示す正面図。
【図３】  Ｉ形断面バーを示す斜視図。
【図４】  冷間圧延方式を説明する説明図。
【図５】  Ｉ形断面バーのＸ軸まわりの断面性能についての説明図。
【符号の説明】
１０        四方向成形成形ロール    １１        上ロール
１２        下ロール                １３        左サイドロール
１４        右サイドロール
５０，５５  鋼帯                    ５６        薄肉中央部
５７，５８  エッジ部                ７１        冷間品
【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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