JPH04182001A - 連続型継手を有する直線型形鋼およびその製造方法 - 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、連続型継手を有し、且つ両サイド（左右）お
よび表裏（上下）が対称の直線型形鋼、およびそれを圧
延成形する方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、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いる。市街地の人口密集地で
行われる鋼矢板打込み工事では、振動や騒音が発生しな
いようにするため、かって使用されていたバイブロハン
マー等の打設機は使用できない。そのためクレーン等で
吊り上げられた鋼矢板が何ら打込みなどの手段を用いな
くとも、互いの継手への自重でスムースに嵌入すること
が可能となる継手嵌入性が強く要求されている。すなわ
ち前記の鋼製箱型鋼矢板の基本部材である鋼矢板製品は
、施工性を重視した継手嵌入性の改善、また広範囲な断
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。特に、大深度の地中連続壁を構築する場合、地
上付近では土圧が小さいので鋼矢板ウェブ厚Ｔｗは小さ
くてよいが、土圧の増大する地中内部での使用に際して
はウェブ厚Ｔｗを大きくして箱型鋼矢板の剛性強度を高
める必要がある。この場合必要に応じて継手部分の継手
部属ＴＦもウェブ厚Ｔｗの増大に従って太き（すること
が要求される。施工時は、厚みの異なる比較的長さの短
い矢板を順次長手方向に施工現地で接合して打込み、且
つ長手方向に連続的に敷設する。

連続継手型形鋼の一般的な製造手段としては、第８１！
Ｉに示す従来のいわゆる直線形鋼矢板のカリバー圧延方
式が挙げられる。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ＢＢ
をに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ｆであるため、前記各孔型の形式は、閉式孔型（
Ｃ１ｏｓｅｄＰａｓｓ）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って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号公報に開示されている
、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９図に示しており、中間圧延部の
に４−１．２．３でユニバーサル圧延を行うことによっ
て矩形鋼片素材ＳＬからの製造を可能にしている。また
特公昭５８−３８２４１号公報に開示されているように
、仕上孔型に１にも仕上ユニバーサル圧延法を採用して
左右継手部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、継手の孔幅のばらつきを抑制する手段
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１０図に示した
特公昭５５−４１９２１号公報記載の技術と、第１１図
に示した特開昭５５−１９１３号公報記載技術はその例
であり、前記の閉式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、ウェブ厚みの造り分けおよび各種ウェブ
厚さに応じたフランジ幅の成形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。

一方、直線型鋼矢板の継手には、各種の形状が提案され
ているが、本発明が対象とする円弧状の雌継手（爪）に
嵌合する雄継手の代表的なものとしては、第７図（ｂ）
、（Ｃ）に示すようなＹ型あるいはＴ型がある。しかし
、この種の爪形状においては、嵌合した雌−雄の爪が互
いに引張られたとき、それぞれの先端に変形が起こって
離脱する恐れがある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記した雄継手を改良するものであって、優れ
た嵌合引張強度を有する連続接続タイプの継手を有する
直線型形鋼を提供すること、および当該形鋼を圧延で製
造する際に、継手部形状不良、圧延時の曲り、ロール原
単位の低下等を来すことなく、ウェブ厚みを所望のサイ
ズに造り分けると共に幅一定の７ランジを成形し、該フ
ランジを内側に曲げ加工した雄継手を形成することによ
って、嵌合引張強度の優れた連続型継手部を得ることを
可能にし、この継手嵌合性の優れた連続継手を有する直
線型形鋼を既存のＨ形鋼ユニバーサル圧延装置列を可能
な限り活用して、ロールやガイドの新設・改造を最小限
にして圧延成形する方法を提供することを目的とするも
のである。

（１１１１を解決するための手段） 本発明は前記目的を達成するために、次の構成を要旨と
する。すなわち、 （１）一定の有効幅を持ち、且つ使用部位に応じた所定
の厚さを有するウェブの幅方向両端側に、ウェブ中心側
に湾曲する表裏対称の雄爪を形成し、該雄爪における片
側円弧の長さ（ｉ）を該爪厚さｔｆの１〜５倍としたこ
とを特徴とする連続継手を有する直線型形鋼であり、ま
た、前記ウェブ幅方向両端側に形成する雄爪は、ウェブ
を中心に円弧を形成するように構成してもよい、更に、
（２）鋳片素材を、ブレークダウンミルを配した粗圧延
工程でドツグボーン状の粗造形材とし、該粗造形材をユ
ニバーサルミルとエツジヤ−ミルで中間圧延し、ユニバ
ーサルミルでウェブ部の内幅を一定とし、且つウェブと
フランジを所定厚さにすると共に、エツジヤ−ミルでウ
ェブを拘束しつつフランジの幅圧下を行って最適フラン
ジの幅とし、次いで仕上げミルの水平ロールにて前記左
右のフランジを内側に且つ円弧状に曲げ加工することを
特徴とする連続継手を有する直線型形鋼の製造方法であ
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。

本発明の連続接続タイプの継手を有する直線型形鋼は、
第１図に示すように、シリーズ内でウェブｌａの有効幅
Ｗ（両サイドの爪先端間の長さ）を一定とし、ウェブ厚
ｔｗは使用部位に対応して所定の寸法（厚さを可変）と
する。すなわち、これによって形鋼を上下に接続する連
続化が可能となり、且つ設置場所に対応する強度が保持
される。

ウェブ幅方向の両端には、第２図に模型的に示すように
表側（Ｘ）および裏側（Ｙ）に所定の曲率ｒで夫々がウ
ェブ中心側（内側）に曲げ加工された雄継手（爪）１ｂ
、ｌｂ−を設けている。この雄爪Ｌｂ、ｌｂ’は表（Ｘ
）裏（Ｙ）対称であり、ウェブを中心に連続した円弧で
あっても良い。このような内側的げによって成形した爪
１ｂ、　ｌｂ−を円弧状雌継手に嵌合し、引張り合った
時に爪１ｂ、　Ｉｂ−先端が雌継手の内周に噛み込む状
態になり、これによって嵌合引張強度を著しく向上する
ことができる。爪１ｂ、　ｌｂ−の厚さｔｆは、爪の半
弧（表あるいは裏側の爪）の長さｌとの関係でｌ／１ｐ
＝１〜５となる範囲で選択すればよい。ｉ　／ｌｐが１
未満では変形しにくく、一方５を超えると強度が弱くな
り好ましくない。

上記した本発明の連続継手を有する直線型形鋼（以下直
線型形鋼という）は以下のようにして圧延成形する。

第３図は本発明を上下左右対称の直線型形鋼の製造に適
用する場合の圧延成形方法の例を示し、第４図は本発明
法を実施する圧延工程の例を示す。

本発明粗圧延工程においては、ブレークダウンミルＢＤ
の、上下水平ロールによって矩形断面の薄肉スラブまた
はドツグ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、ドツグボーン形状の粗造形材に加工する。本
発明における粗圧延工程は従来周知のＨ形鋼等フランジ
を有する形鋼の粗造形と同様な工程である。従ってその
詳細な説明は省略する。

次に本発明の中間圧延工程には、ユニバーサルミルＵと
エツジヤ−ミルＥが配置され、前記粗造形材ヲユニバー
サルミルＵで構成する孔型ＫＡＬ、　２によってシリー
ズ内の所定のウェブ厚さおよびフランジ厚さとなり、且
つウェブ幅一定の略Ｈ形断面の中間圧延材Ｌｌａに圧延
造形する。ここでユニバーサルミルＵを構成する水平ロ
ール２０ａ、　２０ｂは中間圧延材１１ａのウェブ面を
押圧する面が平坦であり、好ましくはフランジ内側面に
当接する側面が外傾斜角ａ（はぼ３〜１０°）となるよ
うに形成したロールを用いてフランツ内側面を拘束する
と共に、水平ロール２０ａ、　２０ｂの開度を調整して
所望のウェブ厚みとする。即ち、この水平ロール２０８
゜２０ｂは従来のＨ形鋼圧延用のユニバーサルミルにお
ける水平ロールと同じプロフィールであり、共用または
流用が可能である。一方、竪ロール３０ａ。

３０ｂには、中間圧延材＋１ａのフランジ面を押圧する
ロール局面がほぼ平坦に形成されたロール（以下、フラ
ット竪ロールと言う）を用いており、同様にこのフラッ
ト竪ロール３０ａ、　３０ｂも従来のＨ形鋼圧延用の仕
上ユニバーサルミルなどで使われるフラット竪ロールを
使用することができる。即ち、前記水平ロール２０ａ、
　２０ｂと共にこのフラット竪ロール３０ａ、　３０ｂ
を使用することによって、直線型形鋼の継手部の肉厚は
所定の厚さに形成され、製品形状が継手性能上合理的で
無駄な部分の少ない経済的なものとなり、且つ中間延材
１１ａのウェブ偏りや上下フランジ肉厚差を低減できる
。

次ニ、上記ユニバーサルミルＵで圧延された中間圧延材
１１ａは、ユニバーサルミルＵと対に配置されたエツジ
ヤ−ミルＥの孔型ＫＡＬ、　２Ｅによって、そのフラン
ジ（ｆ）端部が整形され、所定のウェブ厚さとなる中間
圧延材１１ｂに形成される。このエツジヤ−ミルＥの水
平ロール２１ａ、　２１ｂは、従来のＨ形調圧延用のエ
ツジヤ−ロールにおける水平ロール形状と同様であり、
中間圧延材１１ｂのウェブ面に対して積極的な圧下は行
わないが、ウェブ面両端の拘束とフランジ（ｆ）先端の
圧下を同時に行う。この際フランジ（ｆ）に対して直角
に、あるいはわずかに外側に傾斜（β＝３〜１０°程度
）させてもよい。本工程では、このような７ランジ成形
をしながらウェブをフランジの中心位置に精度よく保持
することができる。

なお、本例ではユニバーサルミルＵと、エツジヤ−ミル
Ｅとを各々１基づつ配置して一対としているが、これら
は必要に応じて複数対の圧延機のグループに編成しても
よい。

また、上記エツジヤ−ミルＥは、第５図に示すように、
孔型の脚長１ｋがオンラインで可変なエツジヤ−ミルＥ
ｃに代ることができる。すなわち、上記ユニバーサルミ
ルＵで圧延された中間圧延材１１ａは、ユニバーサルミ
ルＵと対に配置された脚長可変エツジヤ−ミルＥｃの孔
型ＫＡＬ、　３Ｅによって、そのフランジ（ｆ）端部が
整形され、ウェブ厚さに応じて所定のフランジ幅寸法と
なる中間圧延材１１ｂに形成される。この脚長径可変エ
ツジヤ−ミルＥｃは上下のウェブ拘束ロール２３ａ、　
２３ｂと、該ロールと同期回転すると共にロール間の幅
を調整できるエツジングロール４０ａ、　４０ｂを主な
構成としており、中間圧延材１１ｂのウェブ面に対して
は積極的な圧下は行わないが、ウェブ面両端部の拘束と
フランジ先端の圧下が同時に行われ、ウェブの厚みに応
じたフランジ、すなわちフランジ片幅（脚長）！ｋを適
正な寸法にエツジング制御すると共に、ウェブをフラン
ジの中心位置に精度よく保持することができる。この脚
長可変エツジヤ−ミルＥｃの具体例は特開昭６２−７７
１０７号公報あるいは特開昭６２−７７１０１号公報に
開示されており、本発明は、これらを利用できる。

上記ユニバーサルミルＵとエツジヤ−ミルＥ（Ｅｃ）に
より圧延された左右対称な略Ｈ形断面の中間圧延材Ｌｌ
ｂは、仕上圧延ミルＦによって最終製品１２に仕上げら
れる。仕上圧延ミルＦの上下水平ロール２２ａ、　２２
ｂの孔型ＭＡＬ、　１は、ウェブ部を押圧する胴部と、
その両端部にフランジ（ｆ）を内側に曲げ成形する仕上
孔型Ｒを設けている。すなわち、仕上孔型Ｒはフランジ
（ｆ）を内側に湾曲する湾曲成形部Ｒ１とフランジ先端
を押え、曲げ加工しやすくするストッパ一部Ｒ２からな
っており、これにより所定の内側曲げ成形された爪を有
するシリーズ内置−幅Ｗを持つ製品１２を製造すること
ができる。

以上のように製造した本発明の連続継手を有する直線型
形鋼は、第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようには
小型シートパイルあるいは円形セルに連続して使用する
ことができる。すなわち、第６図（ａ）は本発明形鋼（
雄継手）１をＨ型鋼５で上下に溶接した箱形シートパイ
ルと同様円孤形継手（雌継手）６を上下にした箱形シー
トパイルを連結した例であり、同図（ｂ）は本発明継手
１と円孤形雌継手６を上下に組合せた例である。

また、同図（Ｃ）は本発明雄継手部材１と雌継手部材６
を円形に連続係合した円形セルの例である。

そしてこれらはウェブ有効幅Ｗが同一の直線型形鋼を用
いて構築している。

このように本発明の内曲げタイプの雄継手を用いること
により、継手嵌合引張強度は極めて増大する。第７図（
ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す各継手形状、すなわち、円
孤形雌継手６に、（ａ）は本発明雄継手１を係合し、（
ｂ）は従来のＹ型雄継手７、（Ｃ）は従来のＴ型雄継手
８をそれぞれ係合したものであり、これらの各係合継手
を矢印Ｓの方向に引張った場合の強度（嵌合引張強度）
を測定した。纂１表にその測定結果（実測値ｔｏｎ／ｍ
＝壁長１ｍ当りの換算値）を示した。

第１表　継手の嵌合引張強度（ｔｏｎ／ｍ）上記発明結
果より、本発明タイプ〔第７図（ａ）〕の継手が極めて
優れていることがわかる。すなわち、矢印Ｓの方向に引
張力を受けると、各継手はその端部が矢印Ｐの方向に変
形して破線に示す形状になり、限界値（第１表の測定値
）以上になると、雄−雌継手は離脱する。同じ厚みと形
状をした継手の嵌合せの中では、引張強度は略「かみ合
い深さ」　（雄継手外幅ｇ−雌継手ｋ）に比例する。本
発明継手〔第７図（ａ）〕では雌継手が引張力を受けて
変形することによりｇが増大するのに対し、従来タイプ
〔第７図（ｂ）、（Ｃ）〕ではｇが減少するため、第１
表に示したような大きな差となる。また、継手内の接触
面におけるすべり抵抗も引張強度に効果があり、本発明
タイプは、雄爪光のシャープエツジで雌継手内面に当接
し、引張力により継手形状が変形しても滑りにくくなっ
ているのに対し、従来タイプは引張力により継手に変形
を生ずるにつれて、その当接面は何れもなめらかで滑り
易くなるため、強度を大きくとれない原因の１つとなっ
ている。

（発明の効果） 本発明の連続継手型形鋼は、自重嵌入性と共に嵌合引張
強度が極めて高く、また、これを製造するに際しても既
存のＨ形鋼ユニバーサル圧延装置列にて大幅な変更をも
たらすことなく、同一のロール組で多サイズのウェブ厚
みＴｗ・継手部厚みＴ、の雄継手を有する連続継手型形
鋼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連続継手型形鋼を例
え小ロフトでも効率良く製造に対応できるので、現状の
多様化している市場のニーズに迅速且つ的確に応えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の連続継手型形鋼の一例を示す断面図、 ｊｌ！２図は本発明形鋼の継手部形状を示す図、第３図
は本発明形鋼の各圧延ミルによる圧延工程を示す図、 第４図は同工程の順序を示す説明図、 第５図は第４図工程におけるエツジヤ−ミルの他の例を
示す図、 第６図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明により製造
された上下左右対称連続継手型形鋼を箱型鋼矢板および
円形セルとして形成した使用例を示す説明図、 第７図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明および従来法の
継手の嵌合引張状況を示す図、 第８図は従来の孔型圧延法による上下非対称左右対称型
直線型鋼矢板の圧延法を示す説明図、第９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上下非
対称左右対称型直線型鋼矢板の圧延法を示す説明図、 第１０図は従来のユニバーサル圧延法による上下対称左
右非対称型直線鋼矢板の圧延法を示す説明図、第１１図
は従来のユニバーサル圧延法による上下非対称左右対称
型直線型鋼矢板の圧延法を示す説明図。 ＢＤニブレークダウンミル Ｕ：ユニバーサルミル Ｅ：エツジヤ−ミル Ｆ：仕上げミル １：連続継手型形鋼 １ｂ：継手（爪） ６〜８：従来の継手 １１ａ、　ｌｌｂ　：中間圧延材 １２：最終製品 ２０ａ、　２０ｂ　：ユニバーサルミルＵの水平ロール
３０ａ、　３０ｂ　：ユニバーサルミルＵの竪ロール２
１ａ、　２１ｂ　：エッジャーミルＥの分割水平ロール
２２ａ、　２２ｂ　：仕上げミルＦの水平ロール２３ａ
、　２３ｂ　：脚長可変エツジヤ−ミルのウェブ拘束ロ
ール ４０ａ、　４０ｂ　：脚長可変エツジヤ−ミルのエツジ
ングロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定の有効幅を持ち、且つ使用部位に応じた所定
   の厚さを有するウェブの幅方向両端側に、ウェブ中心側
   に湾曲する表裏対称の雄爪を形成し、該雄爪における片
   側円弧の長さ（ｌ）を該爪厚さｔ＿ｆの１〜５倍とした
   ことを特徴とする連続継手を有する直線型形鋼。
2. （２）鋳片素材を、ブレークダウンミルを配した粗圧延
   工程でドッグボーン状の粗造形材とし、該粗造形材をユ
   ニバーサルミルとエッジャーミルで中間圧延し、ユニバ
   ーサルミルでウェブ部の内幅を一定とし、且つウェブと
   フランジを所定厚さにすると共に、エッジャーミルでウ
   ェブを拘束しつつフランジの幅圧下を行って最適フラン
   ジの幅とし、次いで仕上げミルの水平ロールにて前記左
   右のフランジを内側に且つ円弧状に曲げ加工することを
   特徴とする連続継手を有する直線型形鋼の製造方法。