JPH082441B2 - 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

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、かつ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
厚Ｔ_Fもウェブ厚Twの増大に従って大きくすることが要
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８図
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K13
からK1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（Closed Pas
s）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K4−
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K1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55-11921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フランジを成形し、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。

（課題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（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
ーサルミルと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ウェブ
部を押圧しつつ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1a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,1b′を設けている。この雄爪1b,1b′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。このような内側曲げによって成形し
た爪1b,1b′を円弧状雌継手に嵌合し、引張り合った時
に爪1b,1b′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,1b′の厚さｔ_Fは、爪の半弧（表あるいは
裏側の爪）の長さｌとの関係でl/t_F＝１〜５となる範囲
で選択すればよい。l/t_F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。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
とエッジャーミルＥが配置され、前記粗造形材をユニバ
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11a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20
a,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α（ほぼ３〜10°）となるように形成したロールを
用いてフランジ内側面を拘束すると共に、水平ロール20
a,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20a,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11a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、前記水平ローラ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。

次に、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ッジ
ャーミル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11
bに形成される。このエッジャーミルＥの水平ロール21
a,21bは、従来のＨ形鋼圧延用のエッジャーロールにお
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、このようなフ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、エッジャーミ
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、上記エッジャーミルＥは、第５図に示すよう
に、孔型の脚長lkがオンラインで可変なエッジャーミル
Ec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ッジャーミルEcの孔型KA
L.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。この脚長径可変エッジャーミル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ッジングロ
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）lkを適正な寸法にエッ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。この脚長可変エッジャーミルEcの具体例は特開
昭62-77107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とエッジャーミル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11b
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,22bの孔型KA
L.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ー部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同
一幅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
は箱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
イルと同様円弧形継手（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と円弧形雌継手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、
円弧形雌継手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。第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。

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−雌継手開口幅
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、雄爪先のシャープエッジ
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、従来のタイプは引
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_F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
え小ロッ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、 第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図は同工程の順序に示す説明図、 第５図は第４図工程におけるエッジャーミルの他の例を
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: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 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,11b: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 21a,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:脚長可変エッジャーミルのウェブ拘束ロール 40a,40b:脚長可変エッジャーミルのエッジングロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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
   ウェブ部を押圧しつつ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。