(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼製鋼帯を冷間フォーミング成形してフォーミング・アングルを作る工程と、
２段に連設した４方向圧延機を配置し、第１段の４方向圧延機でフォーミング・アングルの一方の辺（Ａ）の端部（ａ１）と他方の辺（Ｂ）の外側部（ｂ３）との間を圧縮し、第２段の４方向圧延機でフォーミング・アングルの一方の辺（Ａ’）の外側部（ａ３’）と他方の辺（Ｂ’）の端部（ｂ１’）との間を圧縮してフォーミング・アングルの外角部の円弧長さを小さくする工程を備え、
第１段の４方向圧延機は、フォーミング・アングルの一方の辺（Ａ）の端部（ａ１）と他方の辺（Ｂ）の外側部（ｂ３）との間を圧縮するときに一方の辺（Ａ）の内側部（ａ２）は上部縦ロール（５１）の周側面（Ｌ２）との間に隙間を有し、第２段の４方向圧延機は、フォーミング・アングルの一方の辺（Ａ’）の外側部（ａ３’）と他方の辺（Ｂ’）の端部（ｂ１’）との間を圧縮するときに一方の辺（Ｂ’）の内側部（ｂ２’）は上部縦ロール（６１）の周側面（Ｌ２０）との間に隙間を有していることを特徴とするアングルの製造方法。
【請求項２】
フォーミング・アングルの外角部の円弧長さを小さくする工程は、フォーミング・アングルの外角部を略直角とする請求項１に記載のアングルの製造方法。
【請求項３】
第１段の４方向圧延機は４５度傾けられ、第２段の４方向圧延機は第１段の４方向圧延機とは逆方向に４５度傾けられている請求項１に記載のアングルの製造方法。
【請求項４】
フォーミング・アングルの外角部の円弧長さを小さくする工程は、室温で行う請求項１に記載のアングルの製造方法。
【請求項５】
フォーミング・アングルの外角部の円弧長さを小さくする工程は、フォーミング・アングルを２０〜２００℃に加熱して行う請求項１に記載のアングルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特に建材用の外壁などに利用される冷間または温間成形の略直角な角を有するステンレス鋼製アングルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステンレス鋼製アングルは、熱間と冷間の２種類の方法により製造されている。熱間にて製造する方法は溶解施設にてビレットを作り、ロールやダイスに通して成形する方法であり、こうして得られた熱間アングルは表面粗度が大きく表面肌が荒いため、美観があまり重視されない建築構造物など、主に強度のみが重視される用途に用いられている。そして、建物の外壁など美観が重要視される部分に使用する場合は出来上がったものの表面を所望の肌が出るまでかなりの厚み、研磨しなければならない。
【０００３】
これに対し、冷間による製造方法は大規模な鉄の溶解施設を必要とせず、市販の熱間圧延ステンレス鋼帯を購入し、表面研磨工程を経て、長手方向に裁断後、冷間ロールフォーミング成形により簡単に成形できる有利さがある。しかも通常の場合、脱スケール工程にて表面粗度の小さい滑らかな肌となるため、ロール成形後もこの肌が保持され美観に耐える肌が得られる長所がある。このため、美観を必要とする建材用の外壁などに用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の冷間にてロール成形する場合、常温での変形抵抗が大きいため出来上がったステンレス鋼製アングル１１は図８ａに示すように外角部のＲ（曲率半径）が大きい。
【０００５】
従って、内側角隅部にノッチを施したり、内側角隅部にあらかじめ溝部や肉薄部を設けて角部内側を角部外側方向に強圧することにより角部外側を直角に近付けるべく様々な試みがなされている。この外角部が直角とならず成形後のＲが大きく（例えば３mm×４０mm（厚み×辺の長さ）では外角部のＲ＝３．６mm，かつ外角部の円弧長さ＝約５．７mm）しか成形できないという欠点から、例えば図８ｂに示すようにアングル１１，１１を並べて各アングル間を溶接して建物の外壁を形成する場合、各アングル間の円弧部の長さが大きすぎてアルゴン溶接１２のアークが２つのアングルの接触部まで入っていかず溶接不良となるためＲの大きいアングルは使用出来ない。このため、冷間アングルに代えて、煩雑な製造工程を要する熱間アングルを使用しているのが現状である。
【０００６】
本発明の目的は、大規模な鉄の溶解施設を必要とせず、冷間または温間成形で製造できる、特に建材用の外壁などを形成する際に溶接を良好に行えるアングルの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明は以下に示す手段を用いている。
（１）本発明のアングルの製造方法は、ステンレス鋼製鋼帯を冷間フォーミング成形してフォーミング・アングルを作る工程と、
２段に連設した４方向圧延機を配置し、第１段の４方向圧延機でフォーミング・アングルの一方の辺（Ａ）の端部（ａ１）と他方の辺（Ｂ）の外側部（ｂ３）との間を圧縮し、第２段の４方向圧延機でフォーミング・アングルの一方の辺（Ａ’）の外側部（ａ３’）と他方の辺（Ｂ’）の端部（ｂ１’）との間を圧縮してフォーミング・アングルの外角部の円弧長さを小さくする工程を備え、
第１段の４方向圧延機は、フォーミング・アングルの一方の辺（Ａ）の端部（ａ１）と他方の辺（Ｂ）の外側部（ｂ３）との間を圧縮するときに一方の辺（Ａ）の内側部（ａ２）は上部縦ロール（５１）の周側面（Ｌ２）との間に隙間を有し、第２段の４方向圧延機は、フォーミング・アングルの一方の辺（Ａ’）の外側部（ａ３’）と他方の辺（Ｂ’）の端部（ｂ１’）との間を圧縮するときに一方の辺（Ｂ’）の内側部（ｂ２’）は上部縦ロール（６１）の周側面（Ｌ２０）との間に隙間を有していることを特徴とする。
（２）本発明のアングルの製造方法は、フォーミング・アングルの外角部の円弧長さを小さくする工程は、フォーミング・アングルの外角部を略直角とする前記（１）に記載の方法である。
（３）本発明のアングルの製造方法は、第１段の４方向圧延機が４５度傾けられ、第２段の４方向圧延機が第１段の４方向圧延機とは逆方向に４５度傾けられている前記（１）に記載の方法である。
（４）本発明のアングルの製造方法は、フォーミング・アングルの外角部の円弧長さを小さくする工程を室温で行う前記（１）に記載の方法である。
（５）本発明のアングルの製造方法は、フォーミング・アングルの外角部の円弧長さを小さくする工程を、フォーミング・アングルを２０〜２００℃に加熱して行う前記（１）に記載の方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明者は、冷間ロールフォーミングにて成形されたステンレス鋼のフォーミング・アングル外角部を冷間または温間で略直角に成形する方法について研究した。
【０００９】
その結果、冷間ロールフォーミングにて成形されたステンレス鋼のフォーミング・アングル外角部を冷間または温間で略直角に成形するためには、熱間圧延ステンレス鋼帯を冷間ロールフォーミングした後、冷間または温間で少なくとも連続した２段の４方向圧延機によりアングルの辺の高さ方向に圧縮することが効果的であるという知見が得られた。
【００１０】
この知見に基づき、本発明者は、熱間圧延ステンレス鋼帯を冷間ロールフォーミングによりアングル角に成形した後、冷間または温間で少なくとも連続した２段の４方向圧延機によりアングルの辺の高さ方向に圧縮するようにして、アングル外角部を略直角に成形する製造方法を見出だし、本発明を完成した。
【００１１】
以下、本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明方法を実施するための装置の例を示すものである。まず熱間圧延ステンレス鋼帯Ｓを用意する。本ステンレス鋼帯Ｓは表面研磨工程を経て、所定の幅で長手方向に裁断後、１のアンコイラーに巻き付けられ、矢印方向に送られる。
【００１２】
上記送り過程においてステンレス鋼帯Ｓは、まず冷間ロールフォーミング装置２において、アングル角に成形される（ここまでの工程は従来通り）。
通常、冷間のロールフォーミングではロールとステンレス鋼帯Ｓの摩擦を低減し、発熱するステンレス鋼帯Ｓを冷却する目的で加工油（水溶性加工油）が使用されるが次工程でステンレス鋼帯Ｓを加熱するため、フォーミングが終わった時点で油切装置３にて油切りを行う。
【００１３】
油切りが行われた材料は、加熱装置４にて少なくともアングルの外角部を２０〜２００℃に加熱される。加熱方法としては熱風発生装置、高周波加熱など特に方法は問わない。この加熱の狙いは次工程の４方向圧延機の成形ロールに、過度の応力をかけずに加工し易くするためであり、特に加熱しない場合でも加工可能である。
【００１４】
加熱されたステンレス鋼帯Ｓは次に、第１段、第２段の４方向圧延機５０，６０を連続して通る。前々工程のロールフォーミングの上下ロールは通常それぞれＶ型、逆Ｖ型をしており、成形されたステンレス鋼帯ＳはＶ字型で供給されるため、材料を捩じることなく４方向圧延機に通すためには４方向圧延機は図２，３のように２台をそれぞれ逆方向に傾ける、すなわち第１段の４方向圧延機５０のハウジング全体を操作側または駆動側に４５度傾け、第２段の４方向圧延機６０のハウジング全体をそれとは逆に４５度傾ける必要がある。ここでは第１段の４方向圧延機５０のハウジングを操作側に４５度傾け、第２段の４方向圧延機６０のハウジングを駆動側に４５度傾けた。
【００１５】
この状態で加熱されたステンレス鋼帯Ｓ（冷間ロールフォーミングアングル）を２段に連続した４方向圧延機に通過させ、アングルの辺の高さ方向に圧縮する。この点について、図４，５によってさらに説明する。
【００１６】
４５度傾けた第１段の４方向圧延機５０のハウジング内には段付部を持つ上部縦ロール５１、下部縦ロール５２及び両側１対の横ロール５３，５４が設置されている。図４のように、上部縦ロール５１はアングルの一方の辺Ａの端部ａ1 に小径の段付部の周部Ｓ1 が接し、大径側部Ｌ2 はその辺Ａの内側ａ2 に接さず、僅かに隙間が開いている。大径周部Ｌ1 は他方の辺Ｂの内側ｂ2 に接している。また横ロール５３は辺Ａの外側ａ3 部に、下部縦ロール５２は辺Ｂの外側ｂ3 部に、横ロール５４は辺Ｂの端部ｂ1 部にそれぞれ接しており、５１〜５４の各ロールはステンレス鋼帯Ｓを送り出すようにそれぞれ回転する。
【００１７】
一方、第１段の４方向圧延機とは４５度逆に傾けた第２段の４方向圧延機６０では、図５のように、上部縦ロール６１は小径の段付部の周部Ｓ10がアングルの一方の辺Ｂ´の端部ｂ1 ´に接し、大径側部Ｌ20はその辺Ｂ´の内側ｂ2 ´に接さず、僅かに隙間が開いている。大径周部Ｌ10は他方の辺Ａ´の内側ａ2 ´に接している。また横ロール６４は辺Ｂの外側ｂ3 ´部に、下部縦ロール６２は辺Ａ´の外側ａ3 ´部に、横ロール６３は辺Ａ´の端部ａ1 ´にそれぞれ接しており、６１〜６４の各ロールはステンレス鋼帯Ｓを送り出すようにそれぞれ回転する。
【００１８】
このような状態で第１段の４方向圧延機を通過したステンレス鋼帯Ｓは図６ａに示すように、辺Ａ部の端部ａ1 から内側角部にかけて、やや逆テーパー状に膨らみが生じ、辺Ｂ部の板厚及び長さの減少はないが、辺Ａ部の全体の長さＨ0 がやや小さく、Ｈ1 となり、外角部、内角部のＲの円弧はそれぞれ曲率が変わらず円弧部の長さのみが小さくなる。
【００１９】
次に第２段の４方向圧延機を通過した材料は図６ｂに示すように、辺Ｂ´部の端部ｂ1 ´から内側角部にかけて、やや逆テーパー状に膨らみが生じ、辺Ａ´部は直前でできたテーパー形状が圧延され平らになり、外角部、内角部のＲの円弧はそれぞれ曲率が元のままで円弧部の長さのみが更に小さくなる。
これらの形の変化から、まず第１段の４方向圧延機を通過したアングルの一方の辺Ａは上下から潰されることにより、剛性の小さな辺Ａの端部ａ1 が座屈するべくテーパー状に変化し、剛性の大きい辺Ａの角に近い側ではそのままの形で平行移動し、内外のＲ部を含む辺Ｂ全体が辺Ａの端部ａ1 方向に変形することにより、Ｒが直線と接する部分が潰れる。次に第２段の４方向圧延機を通過したアングルの一方の辺Ｂ´は上下から潰されることにより、剛性の小さな辺Ｂ´の端部ｂ1 ´が座屈するべくテーパー状に変化し、内外のＲ部を含む辺Ａ´全体が辺Ｂ´の端部ｂ1 ´方向に変形することにより、Ｒが直線と接する部分がさらに潰れる。従って、冷間ロール成形されたアングル角部は、略直角に成形される。
【００２０】
このようにアングル角部を略直角に成形してステンレス鋼帯Ｓはサイジングロール７、矯正機８で矯正されて、切断機９に送られる。そして所定の長さに切断される。
【００２１】
以上の成形処理はすべて図示するように連続的一工程で行われる。
またアングルの角は溶接作業など実際の現場においては真に直角であればある程、作業性は良い。しかし反面アングルを手で扱う場合真に直角であればある程、手を切るおそれがあり、僅かにＲ部を有する物の方が安全性の観点からは扱い易い。従って、本発明では外角部のＲの円弧長さを０．５〜２．０mmとするのが好ましい。
【００２２】
【実施例】
（実施例１）
熱間圧延ステンレス鋼帯（JIS Ｇ 4306, SUS304-HS, 3.0t）を表面研磨し、スリッターにて長手方向に裁断した材料（厚み3.0mm ×幅81.5mm）を用意する。
【００２３】
図７は本発明の実施例に係る成形装置の作用を説明するためのステンレス鋼製アングルの断面図である。
まず、上記材料を冷間ロールフォーミング装置２に通すことにより、図７ａのような厚み３mm、辺の長さ４４．５mm、外角部のＲ＝１０mmの冷間ロールフォーミングアングルを得た。これをゴム製ワイパー（油切装置３）にて水溶性加工油を取り除いた後、熱風乾燥機（加熱装置４）にて材料温度（アングルの外角部の温度）が１７０〜１９０℃になるように熱し、次に第１段、第２段の４方向圧延機５０，６０を連続して通過させる。
【００２４】
第１段の４方向圧延機５０のハウジングは操作側に４５度傾けられ、第２段の４方向圧延機６０のハウジングは駆動側に４５度傾けられた状態でセッティングされる。
【００２５】
第１段の４方向圧延機５０と第２段の４方向圧延機６０の各縦及び横ロールのセッティング位置は、上記のアングルのサイズ（厚み３mm、辺の長さ４４．５mm）により予め定められたロール寸法及びロール間隔に従って調整される。
【００２６】
すなわち、第１段の４方向圧延機５０では上部縦ロール５１の大径部と下部縦ロール５２の間隔を３mmにとれば、上部縦ロール５１の小径の段付部と下部縦ロール５２の間隔は４１．０mmとなるように上部縦ロール５１は製作されている（上部縦ロール５１の大径部の半径と、小径の段付部の半径の差が３８．０mmとなるように製作されている。）。ただし、大径側部Ｌ2 はアングルの一方の辺Ａの内側ａ2 に接さず、０．５mm程度離した位置にくるようにセットされる。
【００２７】
一方、横ロール５３と横ロール５４との間隔は４３．０mmに設定される。この２組４個のロールは、開先を付けたフォーミング材を通しても設定した値が変化しない様、ロールハウジング、ロールのジャーナル部など充分な剛性を持っている。
第２段の４方向圧延機６０もほぼ同様に、上部縦ロール６１の大径部と下部縦ロール６２の間隔を３mmにとれば、上部縦ロール６１の小径の段付部と下部縦ロール６２の間隔は４０．０mmとなるように上部縦ロール６１は製作されている（上部縦ロール６１の大径部の半径と、小径の段付部の半径の差が３７．０mmとなるように製作されている。）。ただし、大径側部Ｌ20はアングルの一方の辺Ｂ´の内側ｂ2 ´に接さず、０．５mm程度離した位置にくるようにセットされる。  一方、横ロール６３と横ロール６４との間隔は４０．０mmに設定される。この２組４個のロールも、第１段の４方向圧延機５０と同様に成形に際して設定値が変化しない様、ロールハウジング、ロールのジャーナル部などには充分な剛性を持っている。
【００２８】
このような状態で第１段の４方向圧延機５０を通過したフォーミングアングルは、図７ｂのように厚み３mm、操作側の辺（Ａ）の長さ４１．０mm、駆動側の辺（Ｂ）の長さ４３．０mm、アングル外角部のＲ＝１０mmは変化せず、外角部のＲの円弧長さが約４mmである不等辺アングルに成形される。続いて、第２段の４方向圧延機６０を通過したフォーミングアングルは、図７ｃのように厚み３mm、操作側の辺（Ａ´）の長さ４０．０mm、駆動側の辺（Ｂ´）の長さ４０．０mm、アングル外角部のＲ＝１０mmは変化せず、外角部のＲの円弧長さが約１mmであり、駆動側の辺（Ｂ´）の先端部ｂ1 ´が逆テーパー状にやや膨らんだ等辺アングルに成形された。
【００２９】
一方、材料の長手方向について言えば、第１段，第２段の４方向圧延機５０，６０での成形では材料各部を均一に圧縮しないためその出口では材料に曲りが生じる。すなわち第１段の４方向圧延機５０の出口では操作側方向にＲ＝約２，０００mmの曲率で横曲りが生じ、第２段の４方向圧延機６０の出口では駆動側方向にＲ＝約２，０００mmの曲率で横曲りが生じた。
【００３０】
これは、第１段の４方向圧延機５０にて生じた横曲りが第２段の４方向圧延機６０にて反対方向（駆動側）に変形させられるためであると考えられる。上記先端部ｂ1 ´の逆テーパー状の膨らみは次工程の２段のサイジングロール７にて両辺先端部を軽圧延することで改善され、横曲りはその次の工程の上下にそれぞれＶ字、逆Ｖ字の断面を持つ２個のロール間に挟持しつつ回転する３段の矯正機８にて改善された。
【００３１】
（実施例２）
実施例１と同じ材料を、加熱条件以外、同条件にて室温５℃、湿度５０％の雰囲気にて成形処理したところ、特に加温を行わなくても求める形状のアングルが得られた。ただし、この場合、第１，２の４方向圧延機５０，６０の各ロールの消耗は実施例１の場合に比較して交換頻度がおよそ１／３程度に短くなった。
【００３２】
なお、従来の内側角部を外側角部方向に強圧することにより得られる冷間成形ステンレス鋼アングルでは、材料の長手方向にメタルフローがあるとはいえ、角部には相当の応力集中が起こっているため、角部に衝撃加重を与えた場合、角部から破断することは珍しくない。
【００３３】
本発明の製作方法にて製造された冷間成形ステンレスアングルを長手方向に約30mm程度サンプルとして採取し、２つの辺が平面に接する状態で静置させ上方の角部に１００kgf の衝撃加重を加えたが角部にて破断したものは皆無であった。
【００３４】
この理由は本発明ではアングルの直交する２つの辺の方向へ主な圧縮力が作用することにより結果的に角部が元の曲率のＲを保ちつつ、単に円弧長さが小さくなったに過ぎず、角部にのみ応力が集中する前記の方法とは根本的に異なっているためであると考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、製造条件を特定することにより、大規模な鉄の溶解施設を必要とせず、冷間または温間で成形可能な、略直角な角を有するアングルの製造方法を提供することができる。
【００３６】
従って、熱間成形に比べ生産コストを大幅に低減できると共に、美観に耐える肌が得られることから、特に建材用の外壁などに好適でかつアングル外角部に僅かにＲ部を有するため、溶接作業などの現場作業上の安全性を高めるなど、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る成形装置の正面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る第１段の４方向圧延機ハウジングの設置位置を示す概略図。
【図３】本発明の実施の形態に係る第２段の４方向圧延機ハウジングの設置位置を示す概略図。
【図４】本発明の実施の形態に係る圧縮装置の作用を説明するための第１段の４方向圧延機の一部拡大断面図。
【図５】本発明の実施の形態に係る圧縮装置の作用を説明するための第２段の４方向圧延機の一部拡大断面図。
【図６】本発明の実施の形態に係る圧縮装置の作用を説明するためのステンレス鋼製アングルの断面図。ａは第１段の４方向圧延機を通過した後の同アングルの断面図。ｂは第２段の４方向圧延機を通過した後の同アングルの断面図。
【図７】本発明の実施例に係る成形装置の作用を説明するためのステンレス鋼製アングルの断面図。ａは冷間ロールフォーミング装置を通過した後の同アングルの断面図。ｂは第１段の４方向圧延機を通過した後の同アングルの断面図。ｃは第２段の４方向圧延機を通過した後の同アングルの断面図。
【図８】ａは従来の冷間ロール成形によるアングルの断面図。ｂは同アングルの溶接に係る欠点を説明するための概略図。
【符号の説明】
１…アンコイラー
２…冷間ロールフォーミング装置
３…油切装置
４…加熱装置
５０…第１段の４方向圧延機
６０…第２段の４方向圧延機
５１、６１…上部縦ロール
５２、６２…下部縦ロール
５３、５４、６３、６４…横ロール
７…サイジングロール
８…矯正機
９…切断機
１１…ステンレス鋼製アングル
１２…アルゴン溶接（溶接ワイヤ）
【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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【図８】
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