JPH05329501A - 連続壁用形鋼の圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンクリートとの合成構造用として使用され
る、雌継手部が長さ方向に複数断面形状を有する連続壁
用形鋼を圧延で製造する方法を提供する。 【構成】 仕上げミルの上下水平ロールの円周方向に複
数断面を有する孔型で、長手方向に一様な断面形状へ予
備曲げ加工したフランジ部を、所要の複数断面寸法と長
さの雌継手部へ仕上げ成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンクリートとの合成
構造用として使用される連続壁用形鋼を圧延で製造する
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明によって製造する連続壁用形鋼１
の最も代表的な形状例を図５に示す。図において（ａ）
は正面断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図であ
る。この連続壁用形鋼１は、所定のウェブ厚Ｔ_w に形成
されたウェブ１Ｗの両端にウェブの軸心方向に開口する
継手部厚Ｔ_F の雌継手１Ａ（断面Ａ−Ａ）、１Ｂ（断面
Ｂ−Ｂ）を有している。従来の連続壁用形鋼は、その継
手部の断面形状が１Ａ（断面Ａ−Ａ）のように開口幅ｋ
の幅狭な形状のみの一様な断面となっているのに対し、
本発明の対象とする連続壁用形鋼は長さ方向に開口幅ｋ
の幅狭な雌継手１Ａ（断面Ａ−Ａ）と開口幅ｋの幅広な
雌継手１Ｂ（断面Ｂ−Ｂ）が長さｌ_a 、ｌ_bだけ交互に
連続して繰り返した形状を有する。なお左右雌継手１Ａ
の中心部間距離Ｗは有効幅と称される。

【０００３】図６（ａ）、（ｂ）は連続壁用形鋼１の雌
継手１Ａに嵌合する雄継手を有する連結部材６の製品形
状例を示し、図６（ａ）の連結部材６はフランジ幅の短
い単純な形状のＨ形鋼であり、図６（ｂ）の連結部材６
は雄継手となるフランジを外側に湾曲させて雌継手との
嵌合時に形成される継手内空間（ふところ余裕）を大き
くした変形Ｈ形鋼である。図５の連続壁用形鋼１とその
連結部材である図６（ａ）、（ｂ）に示す連結部材の断
面形状は、いずれも上下左右に完全な対称型であるが、
従来からある類似形状の、或いは上下、左右非対称形状
の直線型鋼矢板の継手部の形成にも本発明は適用でき
る。

【０００４】これらの連続壁用形鋼の一般的な用途は図
７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、２枚
の連続壁用形鋼１のウェブにＨ形鋼３あるいはプレート
５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、図７（ａ）、（ｃ）はＨ形
鋼３を溶接した例、図７（ｂ）、（ｄ）はプレート５を
溶接した例である。また、図７（ａ）、（ｂ）では雄継
手の部材として連続壁用形鋼１の有効幅Ｗと同等な広幅
のウェブをもった大形Ｈ形鋼２ａを用いており、図７
（ｃ）、（ｄ）では雄継手の部材として狭幅のウェブを
もった小形Ｈ形鋼２ｂを用いている。さらに、図７
（ａ）では連続壁用形鋼１と大形Ｈ形鋼２ａの強度不足
を補うため変形防止用補剛材４を用いている。

【０００５】この鋼製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、構成部材の表面
が平滑であるので壁機能に適している、コンクリート
との合成構造に適しているなどであり、その具体的な用
途は地下空間建設における土留用連続壁をはじめ、基礎
杭、本設用耐震壁、地滑り深礎杭などがある。図８はコ
ンクリートとの合成構造とした使用状態を示す斜視図で
ある。

【０００６】さて、コンクリートとの合成構造とする場
合、継手部へのコンクリートの充填が従来の形状では図
９（ａ）のように困難であるが、本発明法で製造した連
続壁用形鋼を用いると雌継手１Ｂ（断面Ｂ−Ｂ）の開口
部から図９（ｂ）のようにコンクリートが容易に継手部
へ侵入できる。雌継手１Ａ（断面Ａ−Ａ）へは雌継手１
Ｂ（断面Ｂ−Ｂ）から侵入したコンクリートが長手方向
へ雌継手の内壁を通じて流動することにより充填され
る。したがって、このような連続壁用形鋼を用いるとコ
ンクリートとの合成構造への信頼性が高く確実な施工が
可能となる。

【０００７】連続壁用形鋼の一般的な製造手段として
は、図１０に示す従来の直線型鋼矢板のいわゆるカリバ
ー圧延方式が挙げられる。この方法では上下水平ロール
には比較的に深くて複雑な孔型が必要であり圧延が困難
なので、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
ように改善した方法がある。図１１に示した特公昭５５
−１１９２１号公報技術と、図１２に示した特開昭５５
−１９１３号公報技術、さらには図１３に示した特開平
４−８４６０号公報技術はその例であるが、何れの方法
も長手方向には一定の断面形状を有するウェブが直線型
の鋼矢板の製造を対象とするものであり、本発明が対象
とする長手方向に複数断面を有する連続壁用形鋼を圧延
することは不可能であるという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、コンクリー
トとの合成構造に使用する連続壁用形鋼を圧延で製造す
る際に、その雌継手断面を長手方向に用途の目的に応じ
た所望の複数断面に連続して造り分け可能な手段を提供
し、さらに既存の連続壁用形鋼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
雌継手部が長さ方向に複数断面形状を有する連続壁用形
鋼を製造することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、鋼片素
材をブレークダウンミルでドッグボーン状の粗造形材に
形成し、該粗造形材をユニバーサルミルとエッジャーミ
ルからなる中間圧延ミルでウェブ部を所定の厚さ及び内
幅一定寸法で、且つフランジ部の厚みと幅が一定寸法の
略Ｈ形断面の中間圧延材に成形し、続いてフランジ曲げ
成形装置で前記中間圧延材のフランジ部を外方に湾曲せ
しめた後、仕上げミルの上下水平ロールでフランジ部を
仕上げ曲げ成形して雌継手部を形成する連続壁用形鋼の
圧延方法において、前記仕上げミルの上下各水平ロール
がその軸心を通り且つ軸心と平行な断面での孔型形状が
ロール円周方向に連続して変化する水平ロールを用いて
曲げ成形し、雌継手部の開口幅が形鋼の長さ方向に幅狭
部と幅広部とが交互に連続した連続壁用形鋼を製造する
連続壁用形鋼の圧延方法、さらには前記仕上げミルの上
下水平ロールの両側面にロール周面に突条を形成した竪
ロールを設け、該竪ロールの突条を被圧延材の上下フラ
ンジ端部間に嵌入しつつ仕上げ圧延する連続壁用形鋼の
圧延方法にある。

【００１０】

【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。図１は本発明を上下左右対称連続壁
用形鋼の製造に適用する場合の圧延方法例を示し、図２
は本発明法を実施する圧延装置の配置例を示す。

【００１１】図において、粗圧延工程はブレークダウン
ミルＢＤの上下水平ロールによって矩形断面の薄肉スラ
ブまたはドッグボーン状の鋼片を素材として複数回のエ
ッジングを行い、ドッグボーン形状の粗造形材に加工す
る工程である。本発明におけるブレークダウンミルは上
述のように従来周知のＨ形鋼等フランジを有する形鋼の
粗圧延工程に使用されるものであり、詳細な説明は省略
する。次に、中間圧延ミルは粗ユニバーサルミルＵとエ
ッジャーミルＥにより構成され、まず前記粗造形材は粗
ユニバーサルミルＵの孔型ＫＡＬ．３によって略Ｈ形断
面の中間粗圧延材１５ａに圧延造形される。ここでユニ
バーサルミルＵの水平ロール２０ａ、２０ｂは中間粗圧
延材１５ａのウェブ面を押圧する面が平坦でフランジ内
側面に当接する側面を外傾斜角αとなるように形成した
ロールを用いる。外傾斜角αは従来のＨ形鋼あるいはＩ
形鋼のユニバーサル圧延に供されるものと同等である。

【００１２】一方、竪ロール３０ａ、３０ｂは中間粗圧
延材１５ａのフランジ面を押圧するロール周面がほぼ平
坦に形成されたロール（以下、フラット竪ロールとい
う）を用いており、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、フラット竪ロールを使用することに
よって連続壁用形鋼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の形状に形成され、一般のＨ形鋼
圧延で使用される算盤球型竪ロールを使用した場合に発
生し易い中間粗圧延材１５ａのウェブ偏りやフランジ肉
厚偏差を防止できる。

【００１３】次に、粗ユニバーサルミルＵで圧延された
中間粗圧延材１５ａは粗ユニバーサルミルＵと対に配置
されたエッジャーミルＥの孔型ＫＡＬ．３Ｅによって、
そのフランジ端部が整形され所定のフランジ幅寸法の中
間圧延材１５ｂに形成される。このエッジャーミルＥの
水平ロール２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは特開昭６
２−７７１０７号公報などに記載された従来のフランジ
幅一定Ｈ形鋼製造用のエッジャーミルにおける水平ロー
ルの形状と同じであり、中間圧延材１５ｂのウェブ面に
対しては積極的な圧下を行わないが、ウェブ厚みＴ_W が
変わっても水平ロール２１ａ、２１ｂでウェブ両端部の
拘束をしながら水平ロール２１ｃ、２１ｄでフランジ先
端部の圧下をフランジ幅方向の任意の位置で同時に行う
ことができる構造となっているのでウェブ偏りを防止し
つつフランジ幅Ｂを所要の値とすることができる。なお
本例では中間圧延工程を粗ユニバーサルミルＵとエッジ
ャーミルＥとを各々１基づつ配置して一対とした単純な
例を示したが、必要に応じて複数対の圧延機のグループ
編成にしても良い。

【００１４】次に、前記粗ユニバーサルミルＵとエッジ
ャーミルＥで圧延された上下左右対称な略Ｈ形断面の中
間圧延材１５ｂはフランジ曲げ成形装置Ｓによってフラ
ンジ部を外方へ湾曲・曲げ加工され、中間仕上げ圧延材
１６に成形される。このフランジ曲げ成形装置Ｓの水平
ロール２２ａ、２２ｂは孔型ＫＡＬ．２として示すよう
に中間仕上げ圧延材１６のウェブを拘束する胴部とその
ロールの幅方向両端部に曲げ成形を行うための湾曲凹部
Ｐが形成されている。

【００１５】続いて、フランジ部を予備成形曲げ加工さ
れた中間仕上げ圧延材１６は仕上げ圧延ミルＦによって
継手部の開口幅が圧延材の長さ方向に幅狭部と幅広部と
が交互に連続した連続壁用形鋼の最終製品形状１７に仕
上げられる。図１において、仕上げ圧延ミルＦの上下水
平ロール２３ａ、２３ｂのロール孔型はＫＡＬ．１ａ
（ａ）、１ｂ（ａ）あるいはＫＡＬ．１ａ（ｂ）、１ｂ
（ｂ）であり継手部１８ａ（雌継手１Ａに対応）、１８
ｂ（雌継手１Ｂに対応）を仕上げ成形するフランジ曲げ
仕上げ孔型Ｒa 、Ｒb で形成されている。なお図１のＫ
ＡＬ．１ａ（ａ）、１ｂ（ａ）或いはＫＡＬ．１ａ
（ｂ）、１ｂ（ｂ）の上下水平ロール２３ａ、２３ｂは
左右分割型としているがＫＡＬ．２のように一体型とし
てもよい。またＫＡＬ．１ａ（ａ）、１ｂ（ａ）は水平
ロールのみで構成されているが、ＫＡＬ．１ａ（ｂ）、
１ｂ（ｂ）では突条付竪ロール４０ａ、４０ｂを上下水
平ロール２３ａ、２３ｂの両側面に配置し、突条付竪ロ
ール４０ａ、４０ｂの突条部４１ａ、４１ｂを被圧延材
の上下フランジ端部間（継手端部間）に嵌入し、端部間
の幅を規制することにより最終製品形状１７の雄継手と
嵌合する雌継手部１８ａの開口部の幅とその位置を正確
に成形する構造にしている。

【００１６】上記フランジ曲げ成形装置Ｓの水平ロール
２２ａ、２２ｂに形成された孔型ＫＡＬ．２に作用する
荷重やトルクはごく軽微なので、ユニバーサルミルＵと
仕上ミルＦとが連続圧延である場合はフランジ曲げ成形
装置ＳをエッジャーミルＥの後面もしくは仕上ミルＦの
前面に配置した無駆動のガイドローラーとすることでも
充分にその機能を発揮できる。また、仕上ミルＦの水平
ロール２３ａ、２３ｂに孔型ＫＡＬ．１ａ（ａ）、１ｂ
（ａ）、２を並列に掘削し圧延中パス間で材料を横にシ
フトするようにすればフランジ曲げ成形装置Ｓを別個に
設ける必要はない。

【００１７】以下、本発明の特徴的な作用である長手方
向に一様な断面形状へ予備曲げ加工したフランジ部を仕
上げミルの上下水平ロールの孔型がロール円周方向に連
続して変化するロールを用いて仕上げ成形し、雌継手部
の開口幅が形鋼の長さ方向に幅狭部と幅広部とが交互に
連続した連続壁用形鋼を製造する手段および孔型形状の
条件等について詳細に説明する。

【００１８】仕上げミルの上下水平ロールの孔型形状は
図３（ＫＡＬ．１ａ（ａ）、１ｂ（ａ）に対応）、図４
（ＫＡＬ．１ａ（ｂ）、１ｂ（ｂ）に対応）に示すよう
にロール円周方向に一様でなく、ロール軸心Ｐを通り且
つこの軸心Ｐと平行な断面での孔型形状がロール円周方
向に連続して変化する形状に形成されている。即ちロー
ルの軸心Ｐに直交する縦断面形状、および横断面形状と
も円周角度に応じて変化する形状である。その孔型形状
はロールが１回転するごとに、図５の雌継手１Ａ（断面
Ａ−Ａ）、１Ｂ（断面Ｂ−Ｂ）を交互に成形するべく構
成する。図３（ａ）は図３（ｂ）のＡ−Ａ方向の断面を
表し、図４（ａ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ方向の断面を示
す。

【００１９】ロールの縦断面形状（ロール軸Ｐに直角な
断面）は図３（ａ）、図４（ａ）に示すように４つの孔
型部（ゾーン）より構成される。第Ｉゾーンは雌継手１
Ａ（断面Ａ−Ａ）を成形する領域、第IIゾーンは雌継手
１Ａ（断面Ａ−Ａ）から雌継手形状１Ｂ（断面Ｂ−Ｂ）
へ断面形状が移行する領域、第III ゾーンは雌継手１Ｂ
（断面Ｂ−Ｂ）を成形する領域、第IVゾーンは雌継手１
Ｂ（断面Ｂ−Ｂ）から雌継手形状１Ａ（断面Ａ−Ａ）へ
断面形状が移行する領域である。このＩからIVまでの４
ゾーンの角度配分は（１）雌継手１Ａ（断面Ａ−Ａ）、
１Ｂ（断面Ｂ−Ｂ）の長手方向の長さ配分がコンクリー
ト合成構造として適正なこと、（２）曲げ成形加工が適
正に行われること、（３）雌継手形状１Ａ（断面Ａ−
Ａ）と雌継手形状１Ｂ（断面Ｂ−Ｂ）への相互移行が製
品表面疵や噛込み、通材上のトラブルなく円滑なこと、
を満足するように決定する。

【００２０】図５において雌継手１Ａ（断面Ａ−Ａ）の
長手方向の長さｌ_a は、継手としての案内性と嵌合強度
上から最小必要長さが、コンクリートの侵入性から最大
許容長さが、その継手形状寸法と施工条件に応じて決ま
るが、本発明が対象とする形鋼の通常の使用形態では１
００〜５００mmの範囲である。また、雌継手１Ｂ（断面
Ｂ−Ｂ）の長手方向の長さｌ_b は、継手としての案内性
と嵌合強度上から最大許容長さが、コンクリートの侵入
性から最小必要長さが、その継手形状寸法と施工条件に
応じて決まるが、本発明が対象とする形鋼の通常の使用
形態では５００〜１０００mmの範囲である。従って、仕
上げミルの上下水平ロールの直径はこの長さ範囲の製品
が圧延可能なように選定するのが基本であるが、ロール
強度上の問題などでロール直径の制約があるときは、例
えば前記のロール円周上のゾーン数を増大して、ロール
１回転当りの形状造り分け回数を増すことにより、ロー
ル直径を大きくしても良い。また、ロールは一般的に数
千トン圧延するとロールの肌荒れや磨耗を生じ改削が必
要となるが、その新製径から廃棄径までの総改削量は一
般に新製径の１割程度であるので、雌継手１Ａ（断面Ａ
−Ａ）と雌継手１Ｂ（断面Ｂ−Ｂ）の長手方向の長さは
コンクリート合成構造として十分適正範囲にある。

【００２１】ロールの横断面形状（ロール軸Ｐに平行な
断面）は図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように原則とし
て雄継手１Ａ（断面Ａ−Ａ）、１Ｂ（断面Ｂ−Ｂ）に対
応して各々ＫＡＬ．１ａ（ａ）、１ｂ（ａ）およびＫＡ
Ｌ．１ａ（ｂ）、１ｂ（ｂ）の２種類の形状を持つ。ゾ
ーンＩがＫＡＬ．１ａ（ａ）、１ａ（ｂ）、ゾーンIII
がＫＡＬ．１ｂ（ａ）、１ｂ（ｂ）である。また、ゾー
ンII、IVはＫＡＬ．１ａ（ａ）、１ｂ（ａ）とＫＡＬ．
１ａ（ｂ）、１ｂ（ｂ）の中間的な過渡的孔型形状であ
る。尚、簡便上、図３（ｂ）、図４（ｂ）は図１の仕上
げミルの水平ロール２３ａ、２３ｂの右側半分のみを示
した。

【００２２】ロールの新製旋削と改削はＮＣ旋削方式と
テンプレートを使用した倣い方式との２通りの方法があ
るが、一般にはＮＣ旋盤による旋削方式を採用する。具
体的には、鉄鋼便覧III （２）条鋼・鋼管・圧延共通設
備（日本鉄鋼協会編、１９８０．１１．２０丸善（株）
発行、Ｐ１００５）に記載の方法を採ればよく、ここで
の詳細説明は省略する。

【００２３】なお、以上の例は中間ユニバーサルミル群
をＵ、Ｅの１グループとしているが、勿論複数グループ
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を適用できる。ま
た、本実施例では図１３に示した特開平４−８４６０２
号公報技術へ本発明を適用した例を説明したが、従来の
カリバー圧延法による直線型鋼矢板の製造をはじめ図１
１に示した特公昭５５−１１９２１号公報技術や図１２
に示した特開昭５５−１９１３号公報技術などへも同様
な要領で本発明を適用できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の方法によれば、既存のＨ形鋼ユ
ニバーサル圧延装置列にて、連続壁用形鋼の雌継手断面
を、コンクリートとの合成構造に使用するという用途の
目的に応じた、所望の複数断面形状を長手方向に連続し
て圧延できる。従って、溶接やガス切断などの他の加工
法に比べて継手形状の安定した施工性に優れた高品質の
連続壁用形鋼を比較的安価に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】

【図１】本発明の１実施例に係わる圧延順序を示す正面
略図。

【図２】本発明の１実施例に係わる圧延工程を示す説明
図。

【図３】本発明のロール孔型の説明図。

【図４】本発明のロール孔型の他の説明図。

【図５】本発明の対象とする連続壁用形鋼の形状を説明
する断面略図。

【図６】嵌合相手となる雄継手の断面略図。

【図７】本発明により製造された連続壁用形鋼を箱型鋼
矢板として形成した使用例を示す説明図。

【図８】コンクリートとの合成構造としての使用状態を
示す参考図。

【図９】コンクリートの継手部への侵入性を示す説明
図。

【図１０】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。

【図１１】従来のユニバーサル圧延法による上下対称左
右非対称型直線型鋼矢板の圧延法を示す説明図。

【図１２】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。

【図１３】従来のユニバーサル圧延法による上下左右対
称型直線型鋼矢板の圧延法を示す説明図。

【符号の説明】

ＢＤ ブレークダウンミル Ｕ ユニバーサルミル Ｅ エッジャーミル Ｓ フランジ曲げ成形装置 Ｆ 仕上げミル １５ａ、１５ｂ 中間圧延材 １６ 中間仕上げ圧延材 １７ 最終製品 ２０ａ、２０ｂ ユニバーサルミルＵの水平ロール ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ エッジャーミルＥ
の水平ロール ２２ａ、２２ｂ フランジ曲げ成形装置の水平ロール ２３ａ、２３ｂ 仕上げミルの水平ロール ３０ａ、３０ｂ ユニバーサルミルＵの竪ロール ４０ａ、４０ｂ 突条付竪ロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼片素材をブレークダウンミルでドッグ
   ボーン状の粗造形材に形成し、該粗造形材をユニバーサ
   ルミルとエッジャーミルからなる中間圧延ミルでウェブ
   部を所定の厚さ及び内幅一定寸法で、且つフランジ部の
   厚みと幅が一定寸法の略Ｈ形断面の中間圧延材に成形
   し、続いてフランジ曲げ成形装置で前記中間圧延材のフ
   ランジ部を外方に湾曲せしめた後、仕上げミルの上下水
   平ロールでフランジ部を仕上げ曲げ成形して雌継手部を
   形成する連続壁用形鋼の圧延方法において、 前記仕上げミルの上下各水平ロールがその軸心を通り且
   つ軸心と平行な断面での孔型形状がロール円周方向に連
   続して変化する水平ロールを用いて曲げ成形し、雌継手
   部の開口幅が形鋼の長さ方向に幅狭部と幅広部とが交互
   に連続した連続壁用形鋼を製造することを特徴とする連
   続壁用形鋼の圧延方法。
2. 【請求項２】 仕上げミルの上下水平ロールの両側面に
   ロール周面に突条を形成した竪ロールを設け、該竪ロー
   ルの突条を被圧延材の上下フランジ端部間に嵌入しつつ
   仕上げ圧延することを特徴とする請求項１記載の連続壁
   用形鋼の圧延方法。