(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両フランジの外表面に凸条が1〜3mmのピッチで碁盤目状に形成され、凸条の長手方向の断面が三角形で、その断面の底辺が1〜3mm、高さが0.2〜1.0mmであることを特徴とする熱間圧延山形鋼。
【請求項２】
一方のフランジの外表面に凸条が1〜3mmのピッチで碁盤目状に形成され、凸条の長手方向の断面が三角形で、その断面の底辺が1〜3mm、高さが0.2〜1.0mmである熱間圧延山形鋼。
【請求項３】
請求項２に記載の山形鋼からなり、凸条を有するフランジ表面が踏面であることを特徴とするグレーチング枠材。
【請求項４】
熱間圧延によって請求項１または請求項２に記載の山形鋼を製造する方法であって、下記（Ａ）の工程で凸条を形成することを特徴とするフランジの外表面に凸条を有する山形鋼の製造方法。
（Ａ）ロール孔型の製品フランジ外表面が当接する部分に、長手方向に直角な断面が三角形である溝を碁盤目状に刻設した孔型ロールを用いて仕上げ圧延する。
【請求項５】
ロール孔型の製品フランジ外表面が当接する部分に、溝が1〜3mmのピッチで碁盤目状に刻設され、その溝の長手方向に直角な断面の幅が1〜3mm、深さが0.2〜1.0mmであることを特徴とする孔型ロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延で製造された山形鋼であって、フランジの外表面に断面が三角形の凸条を有する山形鋼、その製造方法、その山形鋼を用いたグレーチング用材料およびその山形鋼を製造するための圧延ロールに関する。この山形鋼は、建築部材を直角に連結する「ねこ材」、または道路や建築敷地内外の側溝等を覆うグレーチングの枠材（エンドアングルともいう）、階段の「すべり止め」として用いるのに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
JIS G 3101 (1987) に規定される熱間圧延山形鋼（等辺山形鋼、不等辺山形鋼）は、一般構造用材料として広く使用されているものであるが、そのフランジの表面は通常平滑（フラット） である。鋼板や棒鋼、H形鋼では、その表面に突起や縞模様を付けたものが既に実用されているが、本出願人は熱間圧延山形鋼で一方のフランジ表面に「いぼ状」の突起を付けたもの（以下、これを「いぼ付き山形鋼」という）を実用化した。
【０００３】
近年の宅地造成や都市開発においては、道路周辺の美化および安全性の確保が重視される。特に道路側溝については、通行の安全性と管理の容易性の観点から、グレーチングと呼ばれるものが急速に普及している。
【０００４】
グレーチングとは、道路や建築敷地内外の雨水系の側溝の開口部を覆う格子状の溝蓋である。その構造は、側溝上部の構造や用途に応じて様々であるが、ここでは最も一般的なＵ字溝の開口部を覆うグレーチングを例にして説明する。
【０００５】
図１は、Ｕ字溝の開口部を覆うグレーチングを示す図であり、(a)は平面図、(b)は横断面図、(c)は(b)図のA部拡大図である。
【０００６】
Ｕ字溝5の開口部を覆うグレーチング１は、図１(b)に示すように、平板状のベアリングバー3の両端部31を枠材2（この例では、いぼ付き山形鋼）の平坦なフランジ21の外側に、溶接して固定し、さらに平行に取り付けられたベアリングバー3の上部にクロスバー4を取り付けて格子状に構成されている。
【０００７】
図１(c)に示すように、歩行者や自動車などの車輪のスリップを防止するため、ベアリングバー3の表面に「いぼ状の突起」33を付け、さらに枠材（エンドアングル）2の一方のフランジ22の表面に「いぼ状の突起」6を有する山形鋼が使用されている（特開平9-122704号公報、参照）。枠材の表面（踏面24）は、側溝の幅が小さいほどベアリングバーの合計表面よりも大きくなる。したがって、この面にも突起（いぼ）6を付ければ、グレーチング全体のスリップ防止効果は増すことになる。
【０００８】
これらのフランジに突起を付けた山形鋼は、突起が大きいので自動車の車輪のスリップを防止する効果がある。しかし、このグレーチングを利用するのは歩行者の方が多く、これらの突起は歩行者にとって大きすぎ、かえって履物が突っかかることもあって違和感を与えていた。
【０００９】
グレーチングの枠材（エンドアングル）に用いる山形鋼は、図１に示すように、一方のフランジ21がベアリングバー3の両端部31を溶接して固定するエンドプレートとして働き、他方のフランジ22がグレーチングをＵ字溝の開口部の縁に載置されて踏面となる。この枠材は、前記のように踏面となる一方のフランジ22の外表面に滑り止めの突起があるが、他方のベアリングバーを固定するフランジ21の表面は、溶接を確実に行うために平滑である。
【００１０】
山形鋼を製造する方法は大きく分けて２種類あり、１つは連続鋳造ビレット等から孔型ミルによって熱間圧延で製造する方法、他の１つは熱延鋼板をスリットした鋼帯からロール成形機によって冷間曲げ加工を施して軽量山形鋼を製造する方法である。前者は、主工程が熱間圧延という１工程であり、フランジの直角度に優れ、しかも厚肉の山形鋼も製造できるという利点がある。
【００１１】
図２は、通常の山形鋼を熱間圧延で製造するときの圧延ロール孔型（パススケジュール）を示す図である。図示のように、連続鋳造ビレットを素材としてブレークダウンミルで粗形材を造形し、６個ないし８個（図では７個）の孔型をもった成形圧延機群（粗圧延機から仕上げ圧延機まで）を用い、熱間圧延によって６回ないし８回以上のパス回数で圧延され断面が山形に造形される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フランジの外表面に断面が三角形の凸条が碁盤目状に形成された突起を持ち、特に前述のグレーチング枠材として利用価値の高い一方のフランジ表面に突起をもつ山形鋼を提供すること、およびその山形鋼を寸法精度よく熱間圧延によって製造する方法を提供すること、ならびにその製造に使用する孔型ロールを提供することを目的としてなされたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図３に示す下記(1)および(2)の山形鋼、前記(2)の山形鋼を用いた(3)のグレーチング枠材、それらの山形鋼を製造する(4)の方法ならびに図５に示すそれらの山形鋼の製造に使用する(5)の圧延ロールを要旨とする。
【００１４】
(1)両フランジ2-12の外表面に凸条7が1〜3mmのピッチpで碁盤目状に形成され、凸条の長手方向の断面が三角形で、その断面の底辺bが1〜3mm、高さhが0.2〜1.0mmである熱間圧延山形鋼2-1。
(2)一方のフランジ2-22の外表面に凸条7が1〜3mmのピッチpで碁盤目状に形成され、凸条の長手方向の断面が三角形で、その断面の底辺bが1〜3mm、高さhが0.2〜1.0mmである熱間圧延山形鋼2-2。
(3)上記(2)に記載の山形鋼2-2からなり、凸条を有するフランジ表面が踏面であるグレーチング枠材。
(4)上記(1)の山形鋼2-1および(2)の山形鋼2-2を熱間圧延によって製造する方法であって、下記（Ａ）の工程で凸条を形成するフランジの外表面に凸条を有する山形鋼の製造方法。
（Ａ）ロール孔型の製品フランジ外表面が当接する部分9-1に、長手方向に直角な断面が三角形である溝9-3を碁盤目状に刻設した孔型ロールを用いて仕上げ圧延する（図５、参照）。
(5)ロール孔型の製品フランジ外表面が当接する部分9-1に、溝9-3が1〜3mmのピッチp１で碁盤目状に刻設され、その溝の長手方向に直角な断面の幅b１が1〜3mm、深さh１が0.2〜1.0mmである孔型ロール（図５、参照）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明の断面三角形の凸条が碁盤目状に形成された山形鋼を示す図であり、(a)は両方のフランジ外表面に凸条が形成された山形鋼の断面図、(b)は一方のフランジ外表面に凸条が形成された山形鋼の断面図であり、(c)はフランジ外表面の凸条部の一部拡大斜視図である。
【００１６】
発明の山形鋼2-1および2-2は、フランジ2-12,2-21および2-22の外表面に断面三角形の凸条7がピッチp＝1〜3mmで碁盤目状に形成された等辺山形鋼または不等辺山形鋼である。以下の説明では、等辺山形鋼について記載する。
【００１７】
条7は、底辺bが1〜3mm、高さhが0.2〜1.0mmで断面が三角形であり、三角形の頂角を結ぶ線（稜線）が連続になっている。交差する凸条7の斜面で形成される窪み8の形状は、ロール孔型またはロール表面に刻設した突起の形状によって決まるので、刻設が容易な、後述する図５に示すような正四角錐とするのが望ましい。また、グレーチングの枠材の踏面としたときに十分な滑り止めの機能を持たせるには、窪み8の深さは0.2mm以上であること、その数（分布密度）は、フランジの幅によっても異なるが、突起群の長さLがフランジの幅（辺）Bに対して50〜80％であることが望ましい。窪み8の深さが1.0mmを超えるとフランジ表面の摩擦係数が大きくなりすぎて、歩行者が躓きやすくなる。
【００１８】
図３(b)に示すような一方のフランジ外表面に断面三角形の凸条が碁盤目状に形成された山形鋼2-2は、グレーチングの枠材（エンドアングル）として使用するのに好適である。
【００１９】
図４は、本発明の山形鋼を使用したグレーチングを示す図であり、(a)は平面図、(b)は横断面図、(c)は(b)図のB部拡大図である。
【００２０】
方のフランジ外表面に凸条を有する山形鋼2-2をグレーチング枠材（エンドアングル）とする場合には、図４(c)に示すように外面が平滑なフランジ2-21がエンドプレートとなり、その外表面にベアリングバー3を溶接して固定する。この溶接を行うため、図３(b)に示すようにフランジの頂角部2-23にフランジの延長線と45°となる平坦部を設けるのが望ましい。また、外表面に凸条7を持つフランジ2-22が踏面と呼ばれる路面と平行な面となる。そのため図３(c)に示すように、フランジ2-22の先端が外側に傾斜し、肉厚が漸減している傾斜部2-24と隅角部2-25を設けるのが望ましい。そうすることによってグレーチングとしたとき、歩行者がつまずくのを防止し、また、車輪の乗り上げを円滑にすることができる。なお、この山形鋼は、必ずしも等辺である必要はなく、一方のフランジが他方よりも幅広の不等辺山形鋼であってもよい。
【００２１】
に本発明の突起付き山形鋼の製造方法につき、一方のフランジの外表面に断面三角形の凸条が碁盤目状に形成されたもの（図３の(b)に示すもの）を例として説明する。
【００２２】
図５(a)は、本発明の凸条付き山形鋼を製造するときの仕上げ圧延機のロール孔型と圧延材の横断面を示す図であり、(b)は上ロールの孔型を拡大した断面と孔型斜面を平面的に展開して示す展開図、(c)は刻設された溝部の拡大断面図である。
【００２３】
発明の凸条付き山形鋼は、連続鋳造ビレット等からブレークダウンミルによって粗形材が圧延され、次いで成形圧延機群と仕上げ圧延機によって図２に示す圧延パススケジュールで圧延され、製造される。ブレークダウンミルによる圧延と図２に示す６パス目の圧延までは、通常の山形鋼の圧延の場合と同様に行われる。
【００２４】
本発明における７パス目の圧延は、図５に示すように、上ロール9の孔型9-1には複数の溝9-3が碁盤目状に刻まれており、これらの溝で囲まれる複数個の正四角錐状の突起9-2が形成されている。このような孔型9-1をもった上ロール9を用い、圧延材に正四角錐状の複数の窪みおよび断面三角の凸条を形成させる。ロール孔型9-1の溝9-3はピッチｐ１が１〜３mm、溝の長手方向に直角な断面の幅ｂ１が１〜３mm、深さｈ１が0.2〜1.0ｍｍであるのが望ましい。言い換えれば、碁盤目状の溝9-3によって形成される突起9-2は、底辺の一辺の長さを１〜3mm、高さを0.2〜1.0mm、ピッチを１〜3mmとするのが望ましい。このときの圧延材2-2には、図３(c)に示すように一方のフランジの外表面に、フランジの面よりも高く断面が三角形の凸条7と窪み8が碁盤目状に形成される。したがって、フランジ面に形成される窪み8の底は、フランジ面よりも少なくとも高い位置に形成される。
【００２５】
本発明方法の大きな特徴は、７パス目で凸条を形成させながら仕上げ圧延することにある。このような圧延方法によれば、片方のフランジに凸条を有する山形鋼の場合には、フランジの先端部をフランジ中央部に押し出すように圧下して突起部を形成することになり、無理なく十分な高さの突起を形成することができる。これにより圧延材に大きな曲がりや、突起の形状不良、あるいは疵の発生等の問題も生じない。また、碁盤目状の凸条および複数の角錐状の窪みが形成されるので、凸条および窪みはフランジの面よりも高い位置に形成される。これにより、グレーチングに使用したとき車輪または歩行者のスリップを防止し、凹凸が細かく歩行者に違和感を与えない。また、建築部材の「ねこ材」に使用したときには、部材に食い込み接合を強固にすることができる。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
ビレットを1150℃に加熱し、ブレークダウンミルによって粗形材に圧延し、成形圧延機と仕上げ圧延機とによって、図２に示す圧延パススケジュールで７パス目に図５に示すような孔型を有するロールを用いて凸条付き山形鋼（呼称寸法でフランジ厚さ5mm、フランジ幅40mm）を圧延した。
【００２７】
フランジ厚さ5mm、フランジ幅40 mm（いずれも呼称寸法）の山形鋼の一方のフランジ外表面に、底辺の長さ2.0mm、高さ0.8mmの断面が三角の凸条を幅方向および長手方向にピッチ2.0mmで形成することができた。フランジの直角度、フィレット半径などもJIS（日本工業規格）の規定を十分に満足するものであった。上記の凸条付き山形鋼を枠材 (エンドアングル) として、図４に示すようなグレーチングを試作した。山形鋼の平滑なフランジにベアリングバーを溶接し、凸条付きのフランジが踏面になるように組み立てて、図４の(c) に示す構造とした。そのグレーチングは、従来の枠材の踏面が「いぼ状突起」を有するグレーチング（図１、参照）に比較して歩行者にとって最適なスリップ防止効果であることが確認できた。踏面の凸条は規則的に数多く配置されているので、美観にも優れ、歩行者に違和感を与えることもない。
【００２８】
（実施例２）
実施例１に使用した圧延機の仕上げロールに、図５に示すような突起を両斜面に持った孔型で実施例１と同様に圧延を行った。得られた山形鋼は、図３(a)に示すような両フランジの外表面に断面が三角の凸条が碁盤目状に形成された山形鋼2-1である。この山形鋼2-1は、図６に示すように、建築物の柱10と梁11を直角に接合するときの「ねこ材」として使用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の山形鋼は、フランジの外表面に凸条を有する山形鋼である。両フランジの外表面に凸条を有する山形鋼は、たとえば建築部材を直角に接合する「ねこ材」として使用できる。一方のフランジの外表面だけに凸条を有する山形鋼は、階段の滑り止めや、特にグレーチングの枠材（エンドアングル）として使用し、スリップ防止効果を高めるのに好適である。本発明の山形鋼は、本発明方法によって熱間圧延で連続的に安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｕ字溝の開口部を覆うグレーチングを示す図であり、(a)は平面図、(b)は横断面図、(c)は(b)図のA部拡大図である。
【図２】通常の山形鋼を熱間圧延で製造するときの圧延ロール孔型（パススケジュール）を示す図である。
【図３】本発明の断面三角形の凸条が碁盤目状に形成された山形鋼を示す図であり、(a)は両方のフランジ外表面に凸条が形成された山形鋼の断面図、(b)は一方のフランジ外表面に凸条が形成された山形鋼の断面図であり、(c)はフランジ外表面の凸条部の一部拡大斜視図である。
【図４】本発明の山形鋼を使用したグレーチングを示す図であり、(a)は平面図、(b)は横断面図、(c)は(b)図のB部拡大図である。
【図５】(a)は、本発明の凸条付き山形鋼を製造するときの仕上げ圧延機のロール孔型と圧延材の横断面を示す図であり、(b)は上ロールの孔型を拡大した断面と孔型斜面を平面的に展開して示す展開図、(c)は刻設された溝部の拡大断面図である。
【図６】本発明の山形鋼を建築部材の接合部に使用した例を示す図である。
【符号の説明】
グレーチング、  ２．突起付き山形鋼または枠材（エンドアングル）、
３．ベアリングバー、  ４．クロスバー、  ５．Ｕ字溝、  ６．突起（いぼ）、
７．凸条、  ８．窪み、  ９．上ロール、  10．柱、  11．梁
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【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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