(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面となる一方のこば面から所定寸法離れた位置に長手方向に延びる溝を有する平鋼を、圧延する方法において、
上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロールとを備えたユニバーサル圧延機を仕上げ圧延機として用い、このユニバーサル圧延機の一方の水平ロールの周面に環状の突起を形成し、非圧延状態では左右の垂直ロールの周面と上下の水平ロールの端面との間の隙間をゼロにし、このユニバーサル圧延機による仕上げ圧延の際に、上記一方の水平ロールの突起により上記平鋼の溝を形成し、一方の垂直ロールにより上記平鋼の基準面を形成し、
上記ユニバーサル圧延機の非圧延状態において、左右の垂直ロールを上下の水平ロールの端面に荷重をもって押し当てることを特徴とする溝付き平鋼の圧延方法。
【請求項２】
基準面となる一方のこば面から所定寸法離れた位置に長手方向に延びる溝を有する平鋼を、圧延する方法において、
上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロールとを備えたユニバーサル圧延機を仕上げ圧延機として用い、このユニバーサル圧延機の一方の水平ロールの周面に環状の突起を形成し、非圧延状態では左右の垂直ロールの周面と上下の水平ロールの端面との間の隙間をゼロにし、このユニバーサル圧延機による仕上げ圧延の際に、上記一方の水平ロールの突起により上記平鋼の溝を形成し、一方の垂直ロールにより上記平鋼の基準面を形成し、
上記ユニバーサル圧延機の入口側と出口側にはガイド機構が設けられており、このガイド機構により、上記圧延材を、上記他方の垂直ロールの周面から離し、上記一方の垂直ロールの周面に当てるように案内することを特徴とする溝付き平鋼の圧延方法。
【請求項３】
基準面となる一方のこば面から所定寸法離れた位置に長手方向に延びる溝を有する平鋼を、圧延する方法において、
上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロールとを備えたユニバーサル圧延機を仕上げ圧延機として用い、このユニバーサル圧延機の一方の水平ロールの周面に環状の突起を形成し、非圧延状態では左右の垂直ロールの周面と上下の水平ロールの端面との間の隙間をゼロにし、このユニバーサル圧延機による仕上げ圧延の際に、上記一方の水平ロールの突起により上記平鋼の溝を形成し、一方の垂直ロールにより上記平鋼の基準面を形成し、
上記ユニバーサル圧延機で仕上げ圧延される平鋼において、上記溝を上記基準面寄りに形成し、ユニバーサル圧延機に入る圧延材は、上記基準面となる一方のこば面の近傍部より他方のこば面の近傍部を厚くすることを特徴とする溝付き平鋼の圧延方法。
【請求項４】
基準面となる一方のこば面から所定寸法離れた位置に長手方向に延びる溝を有する平鋼を、圧延する方法において、
上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロールとを備えたユニバーサル圧延機を仕上げ圧延機として用い、このユニバーサル圧延機の一方の水平ロールの周面に環状の突起を形成し、非圧延状態では左右の垂直ロールの周面と上下の水平ロールの端面との間の隙間をゼロにし、このユニバーサル圧延機による仕上げ圧延の際に、上記一方の水平ロールの突起により上記平鋼の溝を形成し、一方の垂直ロールにより上記平鋼の基準面を形成し、
上記溝形成用の突起を形成した水平ロールの周面に、この溝形成用突起から当該水平ロールの軸方向に離れるとともに溝形成用の突起と同一高さをなす環状の補助突起を形成し、圧延に先だって溝形成用の突起と補助突起が他方の水平ロールの周面に当たるように両水平ロールを押し付け、その後で両水平ロールを所定距離離して圧延ギャップを形成することを特徴とする溝付き平鋼の圧延方法。
【請求項５】
請求項１に記載の溝付き平鋼の圧延方法に用いるユニバーサル圧延機であって、上下の水平ロールには、その周面と上記基準面形成用垂直ロール側の端面との交差部の角を取ることにより、逃がし部を形成したことを特徴とするユニバーサル圧延機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溝付き平鋼を形成するための圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示す溝付き平鋼５０は、互いに平行な平面５１，５２と幅方向に対峙する一対のこば面５３，５４とを有して断面長方形をなし、平面５１には長手方向に延びる溝５５が形成されている。この平鋼５０は、例えばトンネルを構成するセグメントの端面に取り付けられる。セグメントを連結する際にこれらセグメントの平鋼５０同士が当接し、これら平鋼５０の溝５５により細長い空間が形成される。この空間にゴム等のシール材が収容されるようになっている。この平鋼５０では、一方のこば面５３（基準面）と溝５５との間の寸法Ａの精度が要求されている。
【０００３】
上記溝付き平鋼５０は、従来、図７に示す圧延ラインにより圧延されていた。この圧延ラインは、基本的には上下一対の水平ロール１１，１２からなる圧延機１０（以下、水平ロールミルと称す）と、左右一対の垂直ロール２１，２２からなる圧延機２０（以下、垂直ロールミルと称す）を交互に多数配置することにより構成されているが、図７では最後の３段階の圧延機のみを示す。すなわち、水平ロールミル１０，垂直ロールミル２０と続き、最後の水平ロールミル１０が仕上げ圧延機となる。
【０００４】
上記仕上げの水平ロールミル１０は、図８（Ａ）または図８（Ｂ）に示すように構成されている。図８（Ａ）の構成では、上側の水平ロール１１の周面に環状の突起１１ａが形成されているだけである。図８（Ｂ）の構成では、上側の水平ロール１１には突起１１ａが形成されるとともに、それより上記寸法Ａだけ離れた位置に起立壁１１ｘが形成されている。下側ロール１２にもこの起立壁１１ｘに接する起立壁１２ｘが形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図８（Ａ）に示す構成の水平ロールミル１０を仕上げ圧延機として用いた場合、圧延時における圧延材の幅方向の変位を抑制し難いため、仕上げ圧延された平鋼５０において基準面５３と溝５５との間の寸法Ａを許容誤差範囲内に収めるのが困難である。また基準面５３が、図９（Ａ）に示すように膨らんだり、図９（Ｂ）に示すように凹んだりする不都合がある。
【０００６】
図８（Ｂ）に示す構成の水平ロールミル１０を仕上げ圧延機として用いた場合、水平ロール１１の起立壁１１ｘで平鋼５０の基準面５３を形成するので、平鋼５０の基準面５３と溝５５との間の寸法Ａを許容誤差範囲内に収めるのが容易になるが、水平ロール１１，１２の起立壁１１ｘ、１２ｘ間で材料のかじりが生じ易くなる欠点がある。また、起立壁１１ｘ、１２ｘを垂直にすることができず、所定角度（例えば２〜３°）傾斜させなければならないため、形成される基準面５３が傾斜してしまう欠点もある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の各態様は、基準面となる一方のこば面から所定寸法離れた位置に長手方向に延びる溝を有する平鋼を、圧延する方法において、上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロールとを備えたユニバーサル圧延機を仕上げ圧延機として用い、このユニバーサル圧延機の一方の水平ロールの周面に環状の突起を形成し、非圧延状態では左右の垂直ロールの周面と上下の水平ロールの端面との間の隙間をゼロにし、このユニバーサル圧延機による仕上げ圧延の際に、上記一方の水平ロールの突起により上記平鋼の溝を形成し、一方の垂直ロールにより上記平鋼の基準面を形成することを、共通の特徴とする。
【０００８】
この方法によれば、ユニバーサル圧延機を用いて仕上げ圧延を行い、一方の垂直ロールに圧延材を当てるので、膨らみや凹みがなく平坦な基準面を形成することができるとともに、基準面と溝との間の寸法の精度を高くすることができる。また、上下の水平ロールの起立壁の代わりに垂直ロールを用いることにより、基準面を傾斜なく垂直に形成できるとともに、材料のかじりもなくすことができる。さらに、左右の垂直ロールと上下の水平ロールの端面との間の隙間が実質的にゼロであるので、その垂直ロールと上下の水平ロールとの間への材料の噛み出しを防止できるとともに、圧延時に水平ロールの左右方向へのガタをなくして安定した圧延を行うことができる。
【０００９】
好ましくは、上記ユニバーサル圧延機の非圧延状態において、左右の垂直ロールを上下の水平ロールの端面に荷重をもって押し当てる。この方法によれば、圧延の際の荷重が圧延材から基準面形成用の一方の垂直ロールに付与されても、この垂直ロールの変位を最小限に抑えることができ、基準面と溝との間の寸法精度をより一層高めることができる。また、圧延時において上下水平ロールの左右方向のガタに起因した変位を防止でき、この点からも基準面と溝との間の寸法精度を高めることができる。
【００１０】
好ましくは、上記ユニバーサル圧延機の入口側と出口側にはガイド機構が設けられており、このガイド機構により、圧延材を上記一方の垂直ロールの周面に当てるように案内する。この方法によれば、ガイド機構により一方の水平ロールに圧延材をより一層確実に当てることができ、基準面形成を安定して行えるとともに、基準面と溝との間の寸法精度をより一層高めることができる。
【００１１】
好ましくは、上記ユニバーサル圧延機で仕上げ圧延される平鋼において、上記溝を上記基準面寄りに形成し、ユニバーサル圧延機に入る圧延材は、上記基準面となる一方のこば面の近傍部より他方のこば面の近傍部を厚くする。この方法によれば、ユニバーサル圧延機に入る圧延材の厚さを工夫することにより、一方の垂直ロールに圧延材をより一層確実に当てることができ、基準面形成を安定して行えるとともに、基準面と溝との間の寸法精度をより一層高めることができる。
【００１２】
好ましくは、上記溝形成用の突起を形成した水平ロールの周面に、この溝形成用突起から当該水平ロールの軸方向に離れるとともに溝形成用の突起と同一高さをなす環状の補助突起を形成し、圧延に先だって溝形成用の突起と補助突起が他方の水平ロールの周面に当たるように両水平ロールを押し付け、その後で両水平ロールを所定距離離して圧延ギャップを形成する。この方法によれば、圧延ギャップを得る作業において、補助突起があるため、上下の水平ロールの平行度を高めることができ、上下の平面が平行な平鋼を確実に得ることができる。
【００１３】
上記ユニバーサル圧延機の非圧延状態において、左右の垂直ロールを上下の水平ロールの端面に荷重をもって押し当てる場合には、上下の水平ロールには、その周面と上記基準面形成用垂直ロール側の端面との交差部の角を取ることにより、逃がし部を形成する。この構成によれば、圧延終了時に、垂直ロールが水平ロールに衝撃荷重をもって当たっても、水平ロールの周縁に逃がし部が形成されているため、この周縁の破損を回避することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態をなす圧延方法を実行するための圧延ラインについて説明する。図１に示すように、本実施形態の圧延ラインは、仕上げ圧延機３０を除いて図７に示す従来の圧延ラインと同様であり、仕上げ圧延機３０の前段までの圧延機については同番号を付して説明を省略する。
【００１５】
仕上げ圧延機３０は、図１，図２に示すように、上下の水平ロール３１，３２と、左右の垂直ロール３３，３４とを備えたユニバーサル圧延機により構成されている。これらロール３１，３２，３３，３４の回転軸３１ｓ，３２ｓ，３３ｓ，３４ｓは、圧延方向と直交する共通の垂直面上に配置されている。水平ロール３１，３２は、図示しない駆動装置により図２に矢印（実線）で示すように回転駆動されるようになっている。垂直ロール３３，３４は、回転駆動されず、矢印（破線）で示すように水平ロール３１，３２の回転に連れ回転するようになっている。
【００１６】
上側の水平ロール３１の周面には、溝形成用の環状をなす突起３１ａが形成されている。この突起３１ａは、水平ロール３１の一方の端面から所定寸法離れている。さらに、この水平ロール３１の周面には、他方の端面の近傍に位置する環状の補助突起３１ｂが形成されている。この補助突起３１ｂは、溝形成用の突起３１ａと同一高さを有している。
【００１７】
図４に示すように、水平ロール３１，３２の周面の左右の縁には、逃げ部３１ｃ，３２ｃがそれぞれ形成されている。この逃げ部３１ｃ，３２ｃは、各ロール３１，３２の周面と端面の交差部の角を削り取ることにより形成されており、高さＨ（ロールの径方向寸法）が５〜３０ｍｍ，逃がし量Ｗ（ロールの軸方向寸法）が０．１〜０．５ｍｍとなっている。より詳しく説明すると、この逃がし部３１ｃ、３２ｃは、端面側の円錐面３１ｘ，３２ｘと、この円錐面３１ｘ，３２ｘとロール周面との交差部の丸み３１ｙ，３２ｙにより構成されている。この丸み３１ｙ、３２ｙの断面の円弧の曲率半径は１ｍｍ以下である。なお、円錐面３１ｘ，３２ｘの代わりに、大きな曲率半径の円弧を有する断面形状にしてもよい。
【００１８】
図１に示すように、上記ユニバーサル圧延機３０には、ガイド機構４０が付設されている。このガイド機構４０は、例えば入側の左右一対のガイド板４１および左右一対のガイドロール４２と、出側の左右一対のガイドロール４３とを備えている。
【００１９】
上記圧延ラインによる平鋼の圧延方法について説明する。仕上げ圧延機であるユニバーサル圧延機３０は、圧延に先だって次の準備工程を実行する。図３（Ａ）に示すように、垂直ロール３３，３４を水平ロール３１，３２から離した状態で、水平ロール３１を下降させてその突起３１ａ，３１ｂを水平ロール３２の周面に当て、例えば５０ｔｏｎ程度の荷重を掛ける。この後、水平ロール３１を上昇させてロール３１，３２間に所定の圧延ギャップを形成する。このようにすれば、上下方向のガタを潰して圧延ギャップを正確に設定できる。
【００２０】
上記のように水平ロール３１を水平ロール３２に押し付けた時に、水平ロール３１の溝形成用突起３１ａだけで水平ロール３２を押し付けると、水平ロール３１，３２の平行度が得られないことがある。しかし、本実施形態では、溝形成用突起３１ａと同一高さの補助突起３１ｂも水平ロール３２に当たるので、押し付け時に水平ロール３１と水平ロール３２との平行度を確保でき、ひいては圧延ギャップを介して離れた状態での水平ロール３１，３２の平行度を高精度で確保することができる。
【００２１】
次に図３（Ｂ）に示すように、左右の垂直ロール３３，３４を移動させて、水平ロール３１，３２の端面に押し当てて挟むようにする。この時の押圧荷重は例えば１０ｔｏｎ程度である。
【００２２】
上記準備工程の後に、圧延を実行する。詳述すると、水平ロールミル１０，垂直ロールミル２０で圧延された圧延材は、仕上げ圧延機としてのユニバーサル圧延機３０に入る。ユニバーサル圧延機３０では、上下の水平ロール３１，３２が回転駆動され、その端面に押し当てられている垂直ロール３３，３４も回転されている。したがって、圧延材の先端がロール３１〜３４に噛み込まれる際に、垂直ロール３３でロールきず（所謂、焼き付き）が生じず、圧延材が焼き付きによって変形したり削られることはない。
【００２３】
圧延材は上下水平ロール３１，３２の圧延ギャップを通過する過程で、所定の厚さに圧延されると同時に、突起３１ａによって溝５５が形成される。また、圧延材の一方のこば面が左側の垂直ロール３３に当たることにより、垂直の平坦な基準面５３が形成される。
【００２４】
上記圧延の際に、圧延材はガイド機構４０により垂直ロール３３に当たるようにガイドされるので、上記の平坦で垂直な基準面５３を確実に形成できるとともに、基準面５３と溝５５との間の寸法Ａを確保することができる。ちなみに、本実施形態の平鋼５０では溝５５と一方のこば面５３（基準面）との間の寸法Ａは、溝５５と他方のこば面５４との間の寸法より短い。そのため、圧延材は圧下量が少ない方向（図中右方向，こば面５４の方向）に曲がるとともに徐々に移動する可能性があるが、上記ガイド機構４０があるため、このような材料の移動を阻止できる。そのため、垂直で平坦な基準面５３を確実に形成できるとともに上記寸法Ａの精度を確保することができる。
【００２５】
垂直ロール３３は、非圧延状態で水平ロール３１，３２に接し、圧延時にも大きな変位が無いので、垂直ロール３３と水平ロール３１，３２との間のギャップに圧延材料が入り込む現象（いわゆる噛み出し）が生じるのを防止できる。
【００２６】
上記圧延の際に一方の垂直ロール３３は、圧延材から、水平ロール３１，３２から離れる方向の荷重を受け、変位する可能性がある。なお、この変位は垂直ロール３３を支持する機構の弾性変形によって生じる。しかし、垂直ロール３１の変位量は僅かであって、この変位に伴って生じる垂直ロール３３と水平ロール３１，３２との間のギャップＧ（図３（Ｃ），図４参照）は、０〜２ｍｍ程度であり、上記寸法Ａの許容誤差範囲である。本実施形態では、垂直ロール３３，３４が水平ロール３１，３２を非圧延状態で荷重をもって押し付けているので、ギャップＧを抑制することができる。なお、この変位を見込んで、前述したＡ寸法が得られるように突起３１ａの形成位置を決定してもよい。
【００２７】
圧延が終了して、圧延材の終端がユニバーサル圧延機３０から出た時に、変位していた垂直ロール３３が元の位置に弾性復帰し、水平ロール３１，３２の端面に当たる。水平ロール３１，３２の周縁には逃がし部３１ｃ、３２ｃが形成されているので、この衝撃荷重を受けても破損を免れる。
【００２８】
本実施形態では、図６（Ａ），（Ｂ）のようにユニバーサル圧延機３０に入る圧延材５０’の断面形状を工夫してもよい。すなわち、基準面となる左側（一方）のこば面５３’に近い方を薄くし、右側（他方）のこば面５４’に向かって徐々に厚さを増大させるようにする。このようにすれば、右側の圧下量が大きくなり、圧延材５０’が左方向に移動しようとするから、より一層確実に垂直ロール３３に当てることができる。この場合、ガイド機構４０は大きな遊びをもって圧延材をガイドさせるようにしてもよい。なお、図６（Ｂ）の圧延材５０’では、平鋼５０の溝５５に対応する位置に溝５５’が形成されている。
【００２９】
本実施形態では、右側の垂直ロール３４は、平鋼５０の圧延に直接係わらず、圧延中の水平ロール３１，３２の軸方向（左右方向）のガタツキを防止する役割を担う。平鋼５０の幅が変更されても、そのこば面５４が補助突起３１ｂに達するまでは、共通のユニバーサル圧延機３０を用いることができる。この場合、ガイド機構４０の左右のガイド板４１やローラ４２，４３の間隔は、この平鋼５０の幅に応じて調節する。
【００３０】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。例えば、上記実施形態のように一方の垂直ロールが圧延材に当たり他方の垂直ロールが圧延材に当たらない場合には、水平ロールの一方の周縁だけに逃げ部を形成してもよい。
平鋼５０の幅が大きい場合、左右の垂直ロール３３，３４で平鋼５０のこば面５３，５４を形成するようにしてもよい。この場合には、補助突起３１ｂは形成しない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、平鋼の一方のこば面である基準面を垂直で平坦に形成できるとともに、この基準面から溝までの寸法精度を高くすることができる。さらに、材料のかじりや噛み出し等も回避することができるとともに、安定した仕上げ圧延を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態をなす溝付き平鋼の圧延方法を実行するための圧延ラインの概略を示す平面図である。
【図２】同圧延ラインの仕上げ圧延機であるユニバーサル圧延機を出口側から見た拡大図である。
【図３】（Ａ）は準備工程の第１段階において、上側の水平ロールが下降して下側の水平ロールに押し付けられた状態を示す図であり、（Ｂ）は同準備工程の第２段階において上側の水平ロールが上昇した後、左右の垂直ロールが上下の水平ロールに当たった状態を示す図であり、（Ｃ）は圧延が行われている状態を示す図である。
【図４】上下の水平ロールの逃がし部およびその近傍部を示す拡大図である。
【図５】溝付き平鋼の断面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は、ユニバーサル圧延機に入る圧延材の断面形状をそれぞれ示す図である。
【図７】溝付き平鋼を圧延するための従来の圧延ラインの概略を示す平面図である。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は、従来の圧延ラインの仕上げ圧延機である水平ロールミルの異なる例を示す図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は、従来の圧延ラインで得られる平鋼の例をそれぞれ示す断面図である。
【符号の説明】
３０  ユニバーサル圧延機（仕上げ圧延機）
３１，３２  水平ロール
３１ａ  溝形成用の突起
３１ｂ  補助突起
３１ｃ  逃がし部
３３，３４  垂直ロール
４０  ガイド機構
５０  平鋼
５３  一方のこば面（基準面）
５５  溝
【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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【図９】
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