JPH02200302A - 直線型鋼矢板の圧延方法およびその圧延装置列 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、直線型鋼矢板を圧延で製造する方法およびそ
の圧延装置列に関するものである。

〔従来の技術〕

本発明が対象とする直線型鋼矢板５の最も代表的な形状
例を第８図に示す０図において直線型鋼矢板５は、所定
の板厚Ｔ１に形成されたウェブ５ａの一端にウェブの軸
芯方向に開口する肉厚Ｔｒの雌継手５ｂを有し、他の一
端には前記雌継手５ｂの空間部に嵌入する大きさに形成
された雄継手５ｃを有している。なお、雌継手５ｂと雄
継手５ｃとの中心部間路ＨｉＷは有効幅と称される。第
９図（ａ）、（ｂ）は直線型鋼矢板の他の製品形状例を
示し、（ａ）群は左右非対称型、（ｂ）群は左右対称型
の直線型鋼矢板である。（ａ）群の（１）〜（８）は左
方が雄継手、右方が雌継手となっている。なお、（ａ）
群のうち（７）、（８）は左右対称型に造形した後に一
方（左方）の継手部のみを圧潰して雄継手に形成したも
のである。

（ｂ）群では（１）が雌継手であり、この雌継手に対し
て他の（２）〜（９）の雄継手が対となって組合せ使用
される。これらの直線型鋼矢板の一般的な用途は第１０
図（ａ）、（ｂ）に示すように、２枚の直線型鋼矢板の
ウェブ１にプレート２を溶接してＨ型断面の形材とした
、いわゆる箱型鋼矢板として用いられる。なお、第１０
図（ａ）は左右非対称型の例、（ｂ）は左右対称型の例
である。

この箱型鋼矢板の特徴は、■断面性能に優れているので
壁厚が薄く出来る、０面が平滑であるので壁機能に適し
ている、■コンクリートとの合成構造が容易であるなど
であり、その具体的な用途は土留用連続壁、基礎杭、本
設用耐震壁、地滑り深礎杭などがある。用途によっては
第１１図（ａ）のようにＨ形鋼矢板３を１個の左右対称
型の直線型鋼矢板４で連接して用いたり、第１１図（ｂ
）のように左右対称の箱型鋼矢板にＨ形鋼矢板３を連接
した構造も用いられる。

さて、前記の箱型鋼矢板の基本部材である直線型鋼矢板
は、近年の活発な地下空間の開発潮流の中で大深度化と
都市部での工事が主流となってきて、施工性を重視した
継手嵌入性の改善が要請されており、各種断面性能を有
する製品シリーズの提供が重要な課題になっている。

直線型鋼矢板の一般的な従来製造手段は、第１２図に示
すいわゆるカリバー圧延方式が周知である。同図におい
て粗形鋼片ＢＢは、分塊工場または鋳造工場で造られた
素材であり、この素材ＢＢｔ−に１３からに１の各孔型
で順次圧延して製品とするが、この方法は上下ロールの
側壁による磨砕作用を主体とした圧延であるため、前記
各孔型の形式は閉式孔型（Ｃ１ｏｓｅｄ　Ｐａ５ｓ）が
孔型系列の不可欠な構成要素となる。このため孔型の摩
耗によるロール改削量が大きく、ロール原単位が高くな
るほか、圧延油とロール冷却水が多量に必要であり、こ
れが不十分であると、製品の継手部形状が不安定となり
圧延作業は困難を極める。また孔型数が多いため、長い
ロール胴長を要し、有効幅Ｗの大きい広幅直線型鋼矢板
の製造は困難である。

この解決策として継手部を形成する素材部分に直接圧下
を加えることにより成形上の欠点を除去する圧延法とし
て、特公昭４７−４７７８４号公報のいわゆるユニバー
サル圧延法がある。

このユニバーサル圧延法の代表例を第１３図に示してお
り、中間圧延部のに４−１．２．３にユニバーサル圧延
法を導入して素材を矩形鋼片ＳＬにすることを可能にし
ている。また特公昭５８−３８２４１号公報では、仕上
孔型に１にも仕上ユニバーサル圧延法を採用して左右継
手に嵌入した竪ロールで左右継手の孔幅を規制すること
により継手の孔幅のバラツキを抑制する手段も周知であ
る。

しかしながら、この方法でも上下水平ロールには比較的
に深くて複雑な孔型が必要であり、前記の諸問題を解決
することができない。

他の対策として直線型鋼矢板の形状を圧延し易い製品形
状へ変更し、Ｈ形鋼のいわゆるユニバーサル圧延設備を
利用し且つ、Ｈ形鋼の圧延法に類似した手段により圧延
できるように改善した手段がある。第１４図に示した特
公昭５５−１１９２１号公報技術と、第１５図に示した
特開昭５５−１９１３号公報技術はその例であり、前記
の閉式孔型を有する孔型で圧延した場合の問題は解決し
ているが、特定サイズの有効幅Ｗを有する直線型鋼矢板
の製造を対象とするものであり、ウェブ厚みＴｗおよび
継手部厚Ｔ、の造り分けは造形上の制約からごく狭い範
囲に制限せざるを得ないという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、直線型鋼矢板を圧延で製造する際に、継手部
形状不良、圧延時の曲がり、ロール原単位の低下等を来
すことなく、ウェブ厚みＴ。・継手部厚みＴＦ及び有効
幅Ｗを用途の目的に応じた所望の任意なサイズに造り分
は可能な手段を提供し、さらに既存のＨ形鋼ユニバーサ
ル圧延装置列を可能な限り活用して、設備の新設・改造
を最小限にして直線型鋼矢板を製造することを目的とす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、断面が矩形またはドックボーン状の鋼片を素
材として粗造形材を圧延するブレークダウンミルを備え
た粗圧延工程、前記粗造形材を略Ｈ形断面の中間圧延材
に圧延するユニバーサルミルおよびエツジヤ−ミルから
なる中間圧延工程および前記中間圧延材のフランジ部を
湾曲または整形せしめて継手部を形成する上下水平ロー
ルを備えた仕上圧延工程によって直線型鋼矢板を圧延す
る方法において、前記中間圧延工程と仕上圧延工程との
間に、前記中間圧延材のフランジ内側に当接し且つ、ロ
ール軸芯が圧延方向の水平面に直交する面に対して所定
の角度αを有する斜行ロールを上下一対に且つ、圧延方
向と直交する方向に幅調整可能に設け、前記斜行ロール
で中間圧延材の左右フランジ間の内幅を拡幅するととも
に、フランジを外方に傾斜せしめる直線型鋼矢板の圧延
方法である。

また、前記仕上圧延工程において、水平ロールの側方に
胴周にフランジを突設した竪ロールを回動自在に設ける
とともに、被圧延材の継手相当部の孔底部に前記フラン
ジ先端部を当接させて被圧延材の誘導を行う直線型鋼矢
板の圧延方法、および前記中間圧延工程のエツジヤ−ロ
ールと仕上圧延工程の水平ロールを胴幅可変として、有
効幅と厚みとを同一ロール組みで任意に造り分ける直線
型鋼矢板の圧延方法である。

本発明装置列は上下ロールを備えたブレークダウンミル
を有する粗圧延工程、上下水平ロールと竪ロールを有す
るユニバーサルミルおよび胴幅可変な上下水平ロールを
備えたエツジヤ−ミルからなる１または複数の中間圧延
工程、ロール軸芯が圧延方向の水平面に直交する面に対
して所定の角度αを有する斜行ロールを上下一対に且つ
、圧延方向と直交する方向に幅調整可能に設けた拡幅・
傾斜圧延工程および胴幅可変な上下水平ロールを備えた
仕上圧延工程を順に配列した直線型鋼矢板の圧延装置列
であり、また前記仕上圧延工程の上下水平ロールの両側
もしくはいずれか一方に胴周に７ランジを突設した竪ロ
ールを回動自在に設けた直線型鋼矢板の圧延装置列であ
る。

〔作用・実施例〕

以下、図面を参照して、本発明の作用および実施例を説
明する。

第１図は本発明を左右非対称直線型鋼矢板の製造に適用
する場合の圧延方法例を示した説明図であり、第２図は
同じく圧延スタンドの配置例を示す説明図である。

図において、粗圧延工程はブレークダウンミルＢＤの上
下水平ロール１１ａ、１１ｂによって薄肉のスラブまた
はドックボーン状の鋼片を素材として複数回のエツジン
グを行い、ドックボーン形状の粗形鋼片１０に加工する
工程である。なお、上下水平ロールｌｌａ、ｌｌｂの孔
型形状は雄継手部を成形する上水平ロールｌｌａの孔底
幅Ｓ、よりも、雌継手部を成形する下水平ロール１ｌｂ
Ｏ孔底幅Ｓ。

の方を大きく且つ、次工程でのフランジ相当部の拡幅を
容易にするため孔底に中央凸部Ｐを設けている。

次に、前記粗形鋼片１０を第１粗ユニバーサルミルＲ１
と第１エツジヤ−ミルＥ１および第２粗ユニバーサルミ
ルＲ２と第２エツジヤ−ミルＥ２により略１１形断面の
中間圧延材１５に圧延造形する工程が中間圧延工程であ
る。ここでユニバーサルミルＲ１，Ｒ２の水平ロール２
０ａ　、２０ｂ　、２１ａ。

２１ｂは既存のＨ形調圧延用のロールを使用し、竪ロー
ル３１ａ　、　３１ｂ　、　３２ａ　、　３２ｂは同様
にＨ形調圧延用の仕上ユニバーサルミルＦなどで使われ
るフラット竪ロールを組み込んで使用することは有効で
ある。こうすると、直線型鋼矢板の継手部の肉厚が根本
で厚く、先端で薄い所謂テーパー肉厚となると共に、フ
ラット竪ロールの使用により中間圧延材１５のウェブ偏
りやフランジ肉厚偏差が低減し、通常の°Ｈ形銅調圧延
比べて飛躍的に寸法の高精度化が図れる。また、エツジ
ヤ−ミルＥｌの水平ロール４１ａ　、　４１ｂ　、　４
２ａ　、　４２ｂおよびＥ２の水平ロール４３ａ　、　
４３ｂ　、　４４ａ　、　４４ｂは胴幅を任意に変更可
能な分割型ロールとすれば中間圧延工程でロール組替え
を行うことなく、ウェブ高さの異なる各種サイズの中間
圧延材が得られるので有利である。勿論、本発明では胴
幅可変ロールを用いずとも後記する拡幅・傾斜成形工程
を経ることによって、一定範囲内でのウェブ高さ変更は
可能である。なお、第２粗ユニバーサルミルＲ２と第２
エツジヤ−ミルＥ２の水平ロール２１ａ、２１ｂ。

４３ａ、　４３ｂ　、４４ａ　、４４ｂには後続の拡幅
・傾斜成形ミルＲ３での拡幅圧延を考慮してウェブの両
側に肉厚を厚くした余肉部８１　、８２を拡幅量の範囲
に応じて適当に設定することは望ましい。

拡幅・傾斜成形ミルＲ３では第２エツジヤ−ミルＥ２で
得られた中間圧延材１５のウェブ内幅Ｗ０を所要の熱間
製品有効幅Ｗ、となるように仕上圧延ミル料１６のウェ
ブ内幅ＷＩまで拡幅する。ここで、熱間製品有効幅Ｗ、
は製品有効幅Ｗに対し熱間圧延による縮み代と孔型圧延
作用による寸法変化を勘案して決まる値であり、Ｗ＋は
仕上ミルＦでの曲げ成形圧延による材料の寸法変化を考
慮して決まる設定値である。Ｗ、は既存のＨ形鋼圧延用
ユニバーサルミルの水平ロールのシリーズから適当に選
定し充当される値である。拡幅・傾斜成形ミルＲ３では
、このウェブ拡幅調整圧延と併せて、上下一対の斜行ロ
ール４５ａ　、　４５ｂ　、　４６ａ　。

４６ｂのロール軸角度αを設定している。この軸角度α
は斜行ロールの軸芯が圧延方向の水平面に直交する面に
対する角度であり、この角度αとロール間隔を適切に設
定することにより、中間圧延材１５のフランジを外方に
曲げ加工しフランジ傾斜角度θ１を増大する圧延を行う
、また、斜行ロール軸芯の水平面に対する倒状角βを設
定することは、更に拡幅効果を高め、斜行ロールによる
フランジ内側の掻疵を防止する効果があり、必要に応じ
て採用すればよい、中間圧延材１５のフランジ傾斜角度
θ。は既存のＨ形鋼圧延時と同程度６〜８度であればよ
く、これを拡幅・傾斜成形ミルＲ３において仕上曲げ加
工に適正な角度θ、へ増大させる。なお、この角度θ、
は実験の結果、１５〜４５度の範囲に設定すればよいこ
とが分かった。

即ち、１５度未満では後続の仕上圧延工程での継手部の
湾曲成形に過酷な条件となり、噛込み不良、形状不良ま
たはロール坑底等の問題を生じた。−方、４５度を超え
るとやはり仕上圧延工程の継手成形孔型で円滑な曲げ成
形ができないためである。

仕上ユニバーサルミルＦでは、拡幅・傾斜成形ミルＲ３
で成形された仕上前材料１６の仕上げ曲げ成形加工を行
い、寸法精度の高い熱間製品１７を得ることができる。

さて、左右非対称型の直線型鋼矢板の場合、仕上圧延ミ
ルに一般的な上下二重ロールを使用すると雌継手部１９
よりも雄継手部１８の方が変形度が大きいので、微小な
延伸差を生じ、延伸の少ない雌継手部１９の方へ圧延材
料１７が圧延出側で曲がる傾向があるので、これを防止
する必要がある。また材料１６を正しく水平ロール４７
ａ、４７ｂ。

４８ａ、４８ｂの孔型位置へ誘導する必要があるが、圧
延材料はロールでの曲げ加工により水平幅方向に大きく
変化するため、出側ガイドの拘束を強めて曲がりを規制
しようとすると圧延材料１７の継手形状を変形させ形状
不良となってしまう。そこで、本発明者等は最も適切な
ガイド方式を開発すべく第５図のように圧延材料の相対
位置変化の少ない被圧延材の雌継手相当部の孔底Ｑ（以
下、単に孔底部Ｑと言う）に着目して、前後面貫通型の
板ガイド５０を開口部から挿入して熱間圧延試験を行っ
た。その結果、前記孔底部Ｑの拘束を強めると適材困難
となり、かつ圧延材料１７の孔底部Ｑに焼付き状の擦り
疵を発生することが判った。

本発明では、この知見に基づき、仕上水平ロールの側方
に竪ロール３３を設けることによって上記問題点を解決
した。即ち、第１図の仕上圧延工程Ｆに示すように、回
動自在に軸支された竪ロール３３の胴周にはフランジ３
３ａが突設され、このフランジ３３ａの側面が水平ロー
ル４８ａ、４８ｂの縁面に接触して従動するように設は
且つ、前記被圧延材の雌継手開口部にフランジ３３ａを
挿入し、孔底部Ｑにフランジ３３ａの先端部が当接する
ように設けている。なお、竪ロール３３の軸芯位置は第
２図に示すとおり、竪ロール３３の軸芯Ｏｖ　　Ｏｖを
水平ロール４７ａ　、　４７ｂ　、　４８ａ　、　４８
ｂの軸芯０Ｈ０８よりも圧延方向出側へＣだけ変位して
設定することにより圧延材料１７が圧延出側で曲がるこ
とを効果的に防止している。このような構成にすること
によって、竪ロール３３は圧延材料１７の進行速度と同
期して回転するので前記の擦り疵や焼付は等の問題は発
生しない。

直線型鋼矢板のウェブ厚みＴｗのサイズ造り分けは水平
ロールの圧下調整で、継手部厚みＴＦのサイズ造り分け
は竪ロール３１　、３１’　、　３２　、３２’の圧下
調整で行う。

ここで、製品の継手部１８　、１９の上下半割部の寸法
形状は全シリーズ共通としているので結局、連の左右非
対称直線型鋼矢板を製造するための専用ロールとしては
ＢＤ、Ｅｌ、Ｒ２，Ｒ３，Ｆミルの各水平ロールおよび
Ｆミルの竪ロールを１セツト保有すればよいことになる
。さらに左右対称型の直線型鋼矢板では継手形状を適切
に決めればＢＤ、Ｅｌ、Ｒ２，Ｒ３ミルのロールも既存
のＨ形鋼圧延用ロールシリーズと共用できるので、結局
、Ｆミルのロールのみ専用ロールとして準備すればよい
。

第３図は、仕上圧延工程で更にウェブ厚みＴｗの厚いサ
イズの直線型鋼矢板を圧延する場合の説明図である。こ
の場合、上下水平ロールの間隔を拡げると軸芯はＯ−０
からｏ’−ｏ’へ移動し、雄継手部１８は開口形状とな
るが、第４図のようにセメントミルクを継手空間部Ｐか
ら注入して止水性を向上させるという連続壁工法に適し
ており、むしろ製品としては好都合なことである。

なお、以上の例は中間ユニバーサルミル群をＲ１，Ｅｌ
とＲ２、Ｒ２の２グループとしているが、勿論１グルー
プとしてもよく、一般にＨ形鋼のユニバーサル圧延を行
っているいずれの工場でも本発明の方法と装置を適用で
きる。

第６図は本発明によって製造された直線型鋼矢板を箱型
鋼矢板に用い、これを円形セルとして使用する例を示し
ている。即ち、直線型鋼矢板の外側有効幅Ｗ、と内側有
効幅Ｗ、を設計条件から定まる任意の値に選定すること
により、継手部を緩やかな嵌合状態に設定でき、施工性
を格段に向上することができる。

また第７図（ａ）、（ｂ）は、本発明によって製造され
る直線型鋼矢板のウェブ部に１または複数個の突条を水
平ロールによって形成したものであり、（Ｃ）図のよう
にプレート２を介して箱型鋼矢板とする際の溶接位置を
簡単に決定でき、作業も簡単となる。

〔発明の効果〕

本発明の方法および装置列によれば、既存のＨ形鋼ユニ
バーサル圧延装置列を可能な限り活用し、同一のロール
組で多サイズのウェブ厚みＴ。・継手部厚みＴ、及び有
効幅Ｗを建設プロジェクトに応じた経済的な所望のサイ
ズに造り分けることができるので、圧延ロールおよびそ
の付属品の所要数が激減すると共にロール原単位が向上
し、ロール組替回数が減少するので稼働率が向上し組替
要員も少なくてすむ、さらに使用する素材のサイズも集
約できるなど、生産上のメリットは大きい。

また、継手形状の安定した施工性に優れた高品質の直線
型鋼矢板を例え小ロットでも効率良く製造できるので、
現状の多様化している市場のニーズに迅速かつ的確に応
えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係わる圧延順序を示す正面
略図、 第２図は本発明の１実施例に係わる圧延工程を示す説明
図、 第３図は本発明による厚肉ウェブ直線型鋼矢板の圧延実
施要領の説明図、 第４図は本発明による直線型鋼矢板の嵌合状況例を示す
説明図、 第５図は本発明に係わるガイド構造の試験を説明する略
図、 第６図および第７図は本発明によって製造された直線型
鋼矢板の使用状態説明図、 第８図は直線型鋼矢板の形状を説明する断面略図、第９
図は本発明によって製造される各種断面形状の直線型鋼
矢板の断面略図、 第１Ｏ図、第１１図は本発明により製造された直線型鋼
矢板を箱型鋼矢板として形成した使用例を示す説明図、 第１２図は従来の孔型圧延法による左右対称型直線型鋼
矢板の圧延法を示す説明図、 第１３図は従来の孔型圧延法の一部にユニバーサル圧延
法を適用した左右対称型直線型鋼矢板の圧延法を示す説
明図、 第１４図は従来のユニバーサル圧延法による左右非対称
型直線型鋼矢板の圧延法を示す説明図、第１５図は従来
のユニバーサル圧延法による左右対称型直線型鋼矢板の
圧延法′を示す説明図。 ＢＤ・・・ブレークダウンミル、 Ｅｌ、Ｅｌ・・・エツジヤ−ミル、 Ｒ＋、Ｒｓ・・・中間ユニバーサルミル、Ｒ３・・・拡
幅・傾斜成形ミル、 Ｆ・・・仕上圧延ミル、 １１ａ、ｌｌｂ・・・ブレークダウンミル上下水平ロー
ル、 ４１ａ　＋４１ｂ　、４２ａ　、４２ｂ・ｚッジャーミ
ル上下水平ロール、 ２０ａ、２０ｂ・・・第１中間ユニバーサルミル上下水
平ロール、 ３１ａ、３１ｂ・・・第１中間ユニバーサルミル竪ロー
ル、 ２１ａ、２１ｂ・・・第２中間ユニバーサルミル上下水
平ロール、 ３２ａ、３２ｂ・・・第２中間ユニバーサルミル竪ロー
ル、 ４３ａ　、　４３ｂ　、　４４ａ　、　４４ｂ　・・・
エツジヤ−ミル上下水平ロール、 ４５ａ　、　４５ｂ　、　４６ａ　、　４６ｂ−・・斜
行ロール、４７ａ　、４７ｂ　、４８ａ　、４８ｂ−・
・仕上圧延ミル上下水平ロール、 ５・・・直線型鋼矢板、　　　３３・・・竪ロール、１
０・・・粗形鋼片、 １８　、１９・・・継手部。 １５　、１６・・・中間圧延材、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、断面が矩形またはドッグボーン状の鋼片を素材とし
   て粗造形材を圧延するブレークダウンミルを備えた粗圧
   延工程、前記粗造形材を略Ｈ形断面の中間圧延材に圧延
   するユニバーサルミルおよびエッジャーミルからなる中
   間圧延工程および前記中間圧延材のフランジ部を湾曲ま
   たは整形せしめて継手部を形成する上下水平ロールを備
   えた仕上圧延工程によって直線型鋼矢板を圧延する方法
   において、前記中間圧延工程と仕上圧延工程との間に、
   前記中間圧延材のフランジ内側に当接し且つ、ロール軸
   芯が圧延方向の水平面に直交する面に対して所定の軸角
   度αを有する斜行ロールを上下一対に且つ、圧延方向と
   直交する方向に幅調整可能に設け、前記斜行ロールで中
   間圧延材の左右フランジ間の内幅を拡幅するとともに、
   フランジを外方に傾斜せしめることを特徴とする直線型
   鋼矢板の圧延方法。 ２、請求項１記載の仕上圧延工程において、水平ロール
   の側方に胴周にフランジを突設した竪ロールを回動自在
   に設けるとともに、被圧延材の継手相当部の孔底部に前
   記フランジ先端部を当接させて被圧延材の誘導を行うこ
   とを特徴とする直線型鋼矢板の圧延方法。 ３、中間圧延工程のエッジャーロールと仕上圧延工程の
   水平ロールを胴幅可変として、有効幅と厚みとを同一ロ
   ール組みで任意に造り分けることを特徴とする請求項１
   または請求項２記載の直線型鋼矢板の圧延方法。 ４、上下ロールを備えたブレークダウンミルを有する粗
   圧延工程、上下水平ロールと竪ロールを有するユニバー
   サルミルおよび胴幅可変な上下水平ロールを備えたエッ
   ジャーミルからなる１または複数の中間圧延工程、ロー
   ル軸芯が圧延方向の水平面に直交する面に対して所定の
   角度αを有する斜行ロールを上下一対に且つ、圧延方向
   と直交する方向に幅調整可能に設けた拡幅・傾斜成形工
   程および胴幅可変な上下水平ロールを備えた仕上圧延工
   程を順に配列したことを特徴とする直線型鋼矢板の圧延
   装置列。 ５、仕上圧延工程の上下水平ロールの両側もしくはいず
   れか一方に胴周にフランジを突設した竪ロールを回動自
   在に設けた請求項４記載の直線型鋼矢板の圧延装置列。