JPH0335001B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、断面Ｊ形の異形形鋼の製造方法に
かゝわり、特に熱間圧延によるＪ形鋼の製造更に
このＪ形鋼を冷間切断することによつて得られる
Ｊ形リブ材の製造方法に関するものである。

近時隧道工事におけるシールド工法の開発に伴
い、土圧・水圧・地表の上載荷重に耐えるスチー
ル製セグメントが常用されているが、セグメント
自体の強度向上の要請が強くなつている。

公知のようにスチール製セグメントには、縦リ
ブ材が配置されて、シールド推進のためのジヤツ
キの反力を受け、又リングとしての荷重への伝達
及び座屈防止の役割を果たしているが、最近肉厚
大の縦リブ材が要求されるようになつた。

ところで従来、縦リブ材はプレス成形により製
造されているが、次のような問題が内在してい
る。

即ち第１図に示すように、幅W₁、厚みt₁に切
断された鋼板又は平鋼は、プレス機でＲの半径を
もつ上型で、Ｐの力で下型に押しつけられ、90°
に曲げられ、左右が所要のフランジ長さをもつＪ
形に成形される。この際、Ｒ部周辺は変形と同時
に幅方向にうすくなり、フランジの厚みと差を生
ずる。

即ち第２図に示すように、t₂＜t₁となり加工さ
れたフランジ全長W₂は加工前の板幅より長くな
り、W₂＞W₁となる。このために曲げ加工を必要
とする材料として、曲げ性能のよいやわらかく伸
びのよい材質のものが要求される。又90°曲げの
場合、上型の全型のＲは1.5t₁と小さいため、曲
げられた際に板の伸びを生ずる側の端部にクラツ
クが発生しやすい。このため、鋼板から部材を切
り出す場合、先ず必要とする加工部材の定尺の長
さをスリツトする幅とし、鋼板を長さ方向にフレ
ームプレーナーで切断分割する。

その後、ガス切断では熱による曲りを生ずるの
で、シヤーで加工部材の幅に切断し、所定の寸法
の部材をつくる。これは曲げた際のクラツクの発
生を押えるのが目的で、鋼板の圧延された長さ方
向と直角な方向を軸として曲げる。

又平鋼から部材を切断採取する場合は、必然的
に平鋼の圧延された方向を軸に曲げられるため、
クラツクが発生しやすい。このため、曲げ加工前
に端部に熱を加えて、クラツクの発生を防止する
ことが必要であり、発生しても小さいものにとゞ
めるための工程が加えられている。

又平鋼はシヤーで所定の長さに切断されるが、
第３図ａ，ｂに示すように、シヤーで切断された
際、板の両端の上面・下面に方向相反して小さい
カエリが発生する。この板材を長さ方向を軸とし
て小さいＲで90°に曲げ加工すると、ｃに示すよ
うにカエリ１３をもつた面が下金型側になつた場
合、板の外側のＲ部が伸びるため、このカエリの
部分からクラツク１４が発生しやすい。

本発明は上述の諸問題を解決するものであつ
て、その要旨は、熱間圧延でフランジを有する型
鋼を製造するに当り、前記フランジの左右の交差
部がＲ状の形をもつ造形孔型により圧延を開始し
て、順次Ｒ状の形を製品形状に近似せしめるとと
もに、最終孔型ロールと最終孔型ロールの１パス
前の造形孔型ロールの間の左右竪形のガイドロー
ルを有する誘導装置において、被処理材に中間折
り曲げを与え、短辺と長辺のフランジ先端が同一
水平面の最終孔型ロールにおいて、Ｊ形に造形
し、左右のフランジ端面を平滑にして圧延を終了
し、所望の長さに切断することを特徴とするＪ形
リブ材の製造方法である。

従来においても、各種の形鋼が熱間圧延で製造
されてきたが、等辺又は不等辺山形鋼は、特に左
右のフランジが交差する山の頂角を、直角（第５
図ｙ）に出すことと、フランジ先端にr₁，r₂の丸
味をつけることが孔型設計を基本となつており、
圧延もこれを重要なポイントとして製造されてい
る。

本発明は、これとは全く逆に第４図に示すよう
に最初の造形孔型から、左右のフランジの交差す
る山の部分にＲを与え、後続する孔型で漸次Ｒの
形を変形させると共に左右のフランジ先端は第５
図に示す通常の山形鋼のr₁，r₂の丸味をなくし
て、フラツトになるように移行し、最終孔型で第
６図に示すような所要の寸法断面を持つＪ形鋼を
製造し、更にこのＪ形鋼を冷間で所定の長さに切
断加工し、リブ材を製造する方法を提起するもの
である。

従つて本発明におけるリブ材は全長にわたつて
肉厚が等しく、90°のＲを与えられた部分と端部
の肉厚も勿論等しくすることができる。

又、第４図に示すように、ロール孔型の開口点
O₁，O₂…O₁₀を上ロール側と下ロール側交互に配
列して、第６図のフランジ端面Q₁，Q₂を直角平
滑に成形するので、リブ材としてセグメントに溶
接組立てる際に改めて開先加工を必要としない。

以下本発明を図面について説明する。

本発明の製造法は、第４図に示すＡの断面をも
つビレツトを粗圧延及び中間圧延で複数回パスさ
せることにより、仕上系列の最初の造形孔型の断
面Kal４をつくる。このKal４のフランジの交差
部にR₆の丸味を与える。公知のように、第５図
に示す不等辺山形鋼をつくる場合、左右のフラン
ジの辺長が異なるため圧延に際して、長辺側は横
方向の分力が大きいため、スラストが働いて上ロ
ールは長辺側に逃げやすい。

このため左右のフランジの肉厚不同や頂角ｙの
部分に山倒れと称する肉不足を生ずる。このため
孔型や誘導装置に色々と工夫がされている。特に
本発明にかゝるＪ形鋼は、通常の山形鋼とちがつ
て、フランジの交差部に大きなＲをもたせるた
め、圧延鋼材が長辺側に逃げやすい。又フランジ
先端は溶接条件を良くするために、第６図のQ₁，
Q₂のようにフラツトに仕上げることが必要であ
る。このため、ロール孔型では鋼材が左右に逃げ
ないように配慮すると共に、誘導装置について対
策を講じている。

第４図のKal４のフランジの交差部のR₆，R₅は
次のKal５でR₄，R₃と変化させるが次のKal６か
ら最終孔型のKal１０までの５パスのフランジ交
差部の上部をR₂、下部をR₁とすべて同じＲ径と
した。

又Kal６からKal９までのフランジ交差部のR₂
及びR₁と左右のフラツトなフランジ部との交差
部は４パス共すべて同一のR₇を与える。又Kal７
からKal１０までの交差部の仕上り角度θは、４
パス共すべて90°を与える。

以上のような孔型構成によつて、三角形の頂角
を持たないフランジ交差部の丸味の立上り部を、
上下ロールの両サイドでがつちりと固めることが
できた。

又第４図のW₄からW₁₀で示す孔型の幅につい
ては、これも鋼材のおよびを防ぐため、Kal６か
らKal９までをほゞ等しくする。但しKal６の幅
W₆＞Kal７の幅W₇、Kal７の幅W₇＞Kal８の幅、
W₈Kal８の幅W₈＞Kal９の幅W₉と、後のKalよ
り前のKalの方を僅かずつ幅を広くする。このた
め噛込条件が不利にならないよう、後述するよう
なローラー付きの入口フユールングを採用した。

又、鋼材に圧下を与えると、少しずつフランジ
全長が伸びる。この横ひろがりと前述のKal幅を
ほゞ等しくすることとの関係は相反するが第４図
に示すように、フランジ交差部のＲ部の高さを立
上らせることによつて吸収する。即ちh₆＜h₇＜h₈
＜h₉とした。このことは、最終孔型のKal１０の
ｈ１０に対して、段々と高さが近づくことにな
り、最終孔型への噛込みを良くする効果もある。

又第４図に示すように、Kal４からKal９まで
のＲをもつたフランジ交差部の立上り角度θ
（90°）はロールの水平軸に対し、中心線で45°ず
つに等しくふりわけてある。

最終孔型Kal１０を第６図に示すように、フラ
ンジ交差角度90°を中心線に対し45°ずつに等しく
ふりわける形のまゝロールに配置すると、Kal９
の左右のフランジのフラツト部を同一水平面にし
ているため、Kal９がKal１０へ噛込む際、左右
のフランジのバランスがとれず、噛み込みにくい
と共に、左右の辺ぶれ等が発生しやすい。

これらの欠点を除くため、図のKal１０に示す
ように、水平軸に対して中心線をηだけ傾け、短
辺と長辺のフランジ先端ｅ，e′が同一水平面にな
るようにする。このことでKal９を出た鋼材は左
右のフランジが同時にKal１０に噛み込むことが
できる。

又第４図Kal６以降の左右のフランジの両端に
近いフラツト部はできるだけ同一水平面にし、
O₆，O₇，O₈，O₉，O₁₀の端部は平鋼圧延に準じ、
端部を交互に上・下ロールで当てるようにし、フ
ラツトな端部を溶接条件がよくなるようにした。

更に、ロールへの鋼材の誘導を安定させるため
に、Kal６からKal１０までの入口の誘導装置の
うち、フユールングはガイドローラをとりつけ、
左右のフランジが廻転接触によつてロールに噛込
ませるようにする。鋼板又は鋳造によるフユール
ングは、フランジ先端とのフリクシヨンにより摩
耗し、製品が安定しない。第７図中、ｆがフユー
ルング、ｅがガイドローラー、ａは進入中の鋼材
断面を示す。

Kal６からKal１０までは、図中上スラセｂ、
下スラセｃを設け、次のKalに噛みこむ前のKal
の断面と、スラセの上下の形状を合わせ、鋼材の
Ｒをもつた立上り部の中心を上下スラセで維持す
る。入口側は上下にラツパ状にしてはいりやすく
してある。

次に第８図に最終孔型Kal１０の入口のスラセ
を示す。入口・出口のフユールング及び出口フン
ド等は省略してある。第８図１のｊ，ｋはロー
ル、ｇの形をしたKal９を出た鋼材が、ロールを
パスしてｈの形のＪ形鋼となる。b′は入口の上ス
ラセ、c′は入口の下スラセを示す。

この上下スラセの要領は、第７図のｂ，ｃと同
じものであるが、b′，c′のスラセで維持される鋼
材は、第８図２に示すｇの形をしたKal９の断面
のものであるが、このスラセの内側の形状は、入
口側の断面が視Ａ−Ａのｇ、即ちKal９の形であ
るが、それが段々に変形し、視Ｂ−Ｂのところで
はｉの形をしている。これはKal９とKal１０と
の左右フランジの中位の傾斜をもつたフランジ部
をもつている。

ｇのKal９を出た鋼材は、視Ａ−Ａから視Ｂ−
Ｂを通る間に上下のスラセによつてフランジ部が
ｉの形に変形され、Kal１０に噛みこむ。このこ
とは中間折り曲げを行うことで、最終孔型への噛
込みを非常にスムースにする。

上下スラセの材質は焼付き防止のため、特殊耐
熱鋼を使用するとよい。

以上の孔型ロールと誘導装置を使用することに
より、最終孔型でフランジの交差部が所要のＲを
もち、左右の先端がフラツトで、フランジの厚み
がどの部分も等しいｔの厚みをもつ不等辺のＪ形
鋼を製造する。左右のフランジの等しい等辺のＪ
形鋼についても、全く同様の方式で製造する。

本発明は、従来公知の山形鋼が左右フランジの
交差部が90°の頂角とフランジ先端が小さい丸味
をもつて構成されるのとは全く逆に、フランジ交
差部がＲをもち、フランジ先端が、フラツトな冷
間成形材と同じ形状寸法の鋼材を熱間圧延によつ
て製造し、更に冷間で切断加工することによつ
て、所要のリブ材を製造するのが特徴である。

本発明によつて得られるＪ形鋼は、Ｒ部の厚み
がフランジ部と同じ又はそれ以上に厚くすること
ができるので、同一寸法のものであれば、冷間成
形されるものよりも強度的に有利なものが得られ
る。

又リブ用材を鋼板から溶断し、更にシヤーで切
断すれば、溶断カスや切断カエリが附着するの
で、これをグラインダーで除去しているがその手
間はいらない。

又平鋼を所定の長さに切断する際、切断カエリ
が両端部に発生し、曲げ加工でクラツクが発生し
やすいが、曲げ加工をしないのでクラツクの発生
はない。端部の熱処理その他も不要である。

又使用量の多い寸法のものについては、熱間成
形したのもから所定の長さに切断されたものを使
用すれば必然的にプレス成形等の工程を省くこと
ができる。

又同一寸法のものであれば、冷間成形に使われ
ている鋼板や平鋼より強度を強くした材質のもの
をつくることができる。

又曲げ性能を考慮する必要がないので、耐蝕性
のよい材質のものを使用することができる。

又熱間圧延により製造するので、長尺の採寸が
可能である。従つて造船部材、車輛部材、土木建
築部材その他の一般機械部材等の長尺リブ材に応
用することができる。

又セグメントリブ材など所定の長さの部材その
ものを必要な時期に必要量納入可能となるので、
使用者側の加工工場の材料ヤード、横持作業、サ
ビ対策その他の管理業務が簡略化される。

更に、従来の等辺、不等辺山形鋼と近似的な寸
法のものは、同一ロールに併設して孔型を設ける
こともできるので、ロール組替の手間を少なく
し、孔替だけで所要のＪ形鋼を得ることも可能で
ある。

以下に本発明の実施例を説明する。

124×124サイズのビレスト（材質SM50）を加
熱炉で1150℃に加熱し、形鋼圧延機により粗圧延
及び中間圧延孔型により、厚み40mmの矩形断面を
得た後、本発明の孔型系列で圧延した。

本発明の造型孔型は仕上列の第４パスロール以
降に設け、第６パスロールのＲ部の角度を105°と
し、第７、第８、第９、第10パスロール（最終孔
型）のＲ部の角度を90°としてロール配列した。

得られたＪ形鋼を冷間で、スチールセグメント
の縦リブ材寸法に切断して、溶接組込み使用し
た。その結果スチールセグメントとして冷間プレ
ス成形リブ材と同等もしくは優れた機械的性質を
示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は平鋼板の斜視図、第２図は従来例のプ
レス加工の模式図、第３図は従来例の工程説明
図、第４図は本発明の工程説明図、第５図は従来
の不等辺山形鋼の断面図、第６図は本発明のリブ
材断面図、第７図は本発明の工程の部分断面図、
第８図は本発明の工程の部分的模式図である。 １０；平鋼板、１２；シヤー、１３；かえり、
１４；クラツク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱間圧延でフランジを有する型鋼を製造する
   に当り、前記フランジの左右の交差部がＲ状の形
   をもつ造形孔型により圧延を開始して、順次Ｒ状
   の形を製品形状に近似せしめるとともに、最終孔
   型ロールと最終孔型ロールの１パス前の造形孔型
   ロールの間の左右竪形のガイドロールを有する誘
   導装置において、被処理材に中間折り曲げを与
   え、短辺と長辺のフランジ先端が同一水平面の最
   終孔型ロールにおいてＪ形に造形し、左右のフラ
   ンジ端面を平滑にして圧延を終了し、所望の長さ
   に切断することを特徴とするＪ形リブ材の製造方
   法。