JPH09122704A

JPH09122704A - 一方のフランジの外表面に突起を有する山形鋼とその製造方法

Info

Publication number: JPH09122704A
Application number: JP27784995A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Iwamoto; 吉博岩本
Original assignee: Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1995-10-25
Filing date: 1995-10-25
Publication date: 1997-05-13
Anticipated expiration: 2015-10-25
Also published as: JP2784336B2

Abstract

(57)【要約】【課題】一方のフランジ外面に突起を有する山形鋼とそ
の製造方法の提供。【解決手段】(1) 一方のフランジの外表面にフランジの
厚さを増肉した多数の突起を有する熱間圧延山形鋼。 (2) 熱間圧延機によって(1) の山形鋼を製造する方法で
あって、下記からまでの工程を特徴とする製造方
法。一方のフランジ外表面に相当する部分に断面が台形
状の増肉部71、72を圧延方向に形成する工程。前記増肉部を圧延し、圧延方向に複数の凸条部73を
形成する工程。前記複数の凸条部73を分断し、多数の突起23を形成
する工程。【効果】この山形鋼は、多数の突起を持つフランジ表面
を踏面とするスリップ防止効果の高いグレーチング枠材
として使用するのに好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延で製造さ
れた山形鋼であって、一方のフランジの外表面に多数の
突起を有する山形鋼とその製造方法に関する。この山形
鋼は、道路や建築敷地内外の側溝等を覆うグレーチング
の枠材（エンドアングルともいう）として用いるのに好
適なものである。

【０００２】

【従来の技術】JIS G 3101 (1987) に規定される熱間圧
延山形鋼 (等辺山形鋼、不等辺山形鋼) は、一般構造用
材料として広く使用されているものであるが、そのフラ
ンジの表面は通常平滑 (フラット) である。鋼板や棒
鋼、Ｈ形鋼では、その表面に突起や縞模様を付けたもの
が既に実用されているが、熱間圧延山形鋼でフランジ表
面に突起等を付けたものは見られない。特に、フランジ
の一方の外表面だけに突起等を付けた山形鋼を製造する
には、孔型がロール幅方向に対して左右に非対称形であ
り、しかもフランジ部に相当する孔型が45°の傾斜をも
つロールを使用しなければならないという圧延技術上の
困難性のため、これまでに製造された例がない。しか
し、このような山形鋼は、以下に述べるような用途にき
わめて好適なものであって、その製造技術の開発が望ま
れていた。

【０００３】近年の宅地造成や都市開発においては、道
路周辺の美化および安全性の確保が重視される。特に道
路側溝については、通行の安全性と管理の容易性の観点
から、グレーチングと呼ばれるものが急速に普及してい
る。

【０００４】グレーチングとは、道路や建築敷地内外の
雨水系の側溝の開口部を覆う格子状の溝蓋である。その
構造は、側溝上部の構造や用途に応じて様々であるが、
ここでは最も一般的なＵ字溝の開口部を覆うグレーチン
グを例にして説明する。

【０００５】図６は、Ｕ字溝の開口部を覆うグレーチン
グを示す図であり、(a) は平面図、(b) は横断面図、
(c) は (b)図のＣ部の拡大図、(d) は後述する本発明の
山形鋼を枠材とした場合の (c)図と同様の図、更に(e)
は本発明の山形鋼の横断面を示す図である。１はグレー
チング、２は枠材（エンドアングル）、３は平板状のベ
アリングバー、４はクロスバー、５はＵ字溝である。Ｕ
字溝５の開口部を覆うグレーチング１は、平板状のベア
リングバー３の両端部31を枠材２（山形鋼）の一方のフ
ランジの外側に、溶接して固定し、さらに平行に取り付
けられたベアリングバーの上部にクロスバー４を取り付
けて格子状に構成されている。

【０００６】最近、歩行者や自動車などの車輪のスリッ
プを防止するため、ベアリングバーの表面に突起33を付
けたグレーチング（いぼ付きグレーチングともいう）が
開発され、既に実用されている。しかし、枠材（エンド
アングル）２としては、通常のフランジ表面が平滑な山
形鋼が使用されている。枠材の表面（踏面22）は、側溝
の幅が小さいほどベアリングバーの合計表面よりも大き
い。従って、この面にも突起（いぼ）を付ければ、グレ
ーチング全体のスリップ防止効果は増すことになる。か
かる理由で枠材の踏面にも突起を付けることを強く望ま
れている。

【０００７】この要望に応えるグレーチングとして、枠
材の平板状踏面に、プレス成形によって滑り止め突起を
形成したグレーチングが提案されている（実用新案登録
番号第3010509 号公報参照）。しかし、市販の山形鋼に
プレス成形によって突起を付けるには、大容量のプレス
成形機を用いなればならず、そうしてもプレス加工がで
きる山形鋼のフランジ肉厚には限界がある。しかも、プ
レス成形によって形成された突起は、突起の反対側が窪
み、厚さが薄くなっているので、腐食や摩耗による穴明
きが発生する。また、突起は大きなものがまばらに分布
することにならざるを得ず、滑り止めの効果が小さいと
いう欠点がある。さらに大きな問題は、一旦成形加工さ
れた山形鋼にさらに突起を付けるためのプレスという別
の工程、しかも連続的にはなし得ない工程、を加えて製
造することになり、山形鋼自体の製造コストが著しく嵩
むことである。

【０００８】グレーチングの枠材（エンドアングル）に
用いる山形鋼は、図６に示すように、一方のフランジが
ベアリングバー３の両端部31を溶接して固定するエンド
プレートとして働き、他方のフランジがグレーチングを
Ｕ字溝の開口部の縁に載置するための踏面となる。この
枠材は、前記のように踏面となる一方のフランジの外表
面に滑り止めの突起があるのが望ましいのであるが、他
方のベアリングバーを固定する面は、溶接を確実に行う
ために、平滑でなければならない。即ち、グレーチング
の枠材用の山形鋼では、滑り止めの突起は、一方のフラ
ンジ外表面のみに設ける必要がある。

【０００９】山形鋼を製造する方法は大きく分けて２種
類あり、１つは連続鋳造ブルーム等から孔型ミルによっ
て熱間圧延で製造する方法、他の１つは熱延鋼板をスリ
ットした鋼帯からロール成形機によって冷間曲げ加工を
施して軽量山形鋼を製造する方法である。前者は、主工
程が熱間圧延という１工程であり、フランジの直角度に
優れ、しかも厚肉の山形鋼も製造できるという利点があ
る。

【００１０】図７は、通常の山形鋼を熱間圧延で製造す
るときの圧延ロール孔型（パススケジュール）を示す図
である。図示のように、連続鋳造ブルーム（鋼片）を素
材としてブレークダウンミルで粗形材を造形し、６ない
し８個の孔型をもった成形圧延機群（仕上げ圧延機群）
を用い、熱間圧延によって６回ないし８回以上のパス回
数で圧延され山形に造形される。

【００１１】上記の熱間圧延法で一方のフランジ外表面
に突起のある山形鋼を製造しようとすると次のような問
題が生じる。即ち、十分な高さをもつ突起を形成しよう
として、一方のフランジの厚さを大きくして圧下率を大
きくすると、製品山形鋼が非対称形であるため、圧延材
に曲がりが生じる。また、圧下率を大きくすると、圧下
時の材料の先進現象によって圧延材に疵が発生したり、
突起が孔型によって削られ、十分な高さを形成すること
ができない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、片方のフラ
ンジの外表面に十分な滑り止め効果のある多数の突起を
持ち、特に前述のグレーチング枠材として利用価値の高
い山形鋼を提供すること、およびこのような非対称形の
山形鋼を寸法精度よく熱間圧延によって製造する方法を
提供することを目的としてなされたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記 (1)およ
び(2) の山形鋼、(3) のグレーチング枠材、ならびに
(4)および(5) の山形鋼の製造方法を要旨とする。

【００１４】(1) 一方のフランジの外表面にフランジの
厚さを増肉した多数の突起を有する熱間圧延山形鋼（以
下、この山形鋼を「突起付き山形鋼」と記す）。

【００１５】(2) 突起を有するフランジの端部が裏側に
向かって傾斜し、その厚さが漸減している上記(1) の山
形鋼。

【００１６】(3) 上記(1) または(2) に記載の突起付き
山形鋼で製造され、多数の突起を持つフランジ表面が踏
面となるグレーチング枠材。

【００１７】(4) 熱間圧延によって上記(1) または(2)
の突起付き山形鋼を製造する方法であって、下記から
までの工程を特徴とする山形鋼の製造方法。

【００１８】一方のフランジ外表面に相当する部分に
溝状の孔型を刻設したロールを用い、断面が台形状の増
肉部を圧延方向に形成する工程。

【００１９】前記溝状の孔型に相当する部分に複数条
の溝状の孔型を刻設したロールを用いて前記増肉部を圧
下し、圧延方向に複数の凸条部を形成する工程。

【００２０】前記複数条の溝状の孔型に相当する部分
に間欠的に刻設された凹状孔型をもったロールで圧下す
ることにより前記複数の凸条部を分断し、突起を形成す
る工程。

【００２１】(5) 熱間圧延によって上記(1) または(2)
の突起付き山形鋼を製造する方法であって、下記から
までの工程を特徴とする山形鋼の製造方法。

【００２２】一方のフランジ外表面に相当する部分に
溝状の孔型を刻設したロールを用いてフランジ中央部を
圧下し、断面が台形状の複数条の増肉部を圧延方向に形
成する工程。

【００２３】前記溝状の孔型の両側に溝状の孔型を刻
設したロールを用いて前記両側の増肉部を圧下し、圧延
方向に複数の凸条部を形成する工程。

【００２４】前記溝状の孔型に相当する部分に間欠的
に刻設された凹状孔型をもったロールで圧下することに
より前記複数の凸条部を分断し、多数の突起を形成する
工程。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の突起付き山形鋼
を示す斜視図であり、(a) は一方のフランジ外表面に円
錐台状の突起を有する山形鋼、(b) は同様に半球状の突
起を有する山形鋼、(c) は同様に角錐台状の突起を有す
る山形鋼を示す図である。突起の形状と大きさおよび配
置には、特に制約はない。しかし、突起の形状はロール
に刻設した孔型形状によって決まるので、孔型として刻
設が容易な、図１に示すような円錐台、球の一部を切り
出した半球状、あるいは角錐台等が望ましい。また、グ
レーチングの枠材の踏面としたときに十分な滑り止めの
機能を持たせるには、突起の高さは１mm以上であるこ
と、その数（分布密度）は、フランジの幅によっても異
なるが、突起の底面の面積と突起付きのフランジの全面
積との比で30〜50％が望ましい。

【００２６】図１に示すような突起付き山形鋼２をグレ
ーチング枠材（エンドアングル）とする場合には、図6
(e)に示すように外面が平滑なフランジ21がエンドプレ
ートとなり、その外表面にベアリングバーを溶接して固
定する。この溶接を行うため、図6(e)に示すようにフラ
ンジの頂角部にフランジの延長線と45°となる平坦部24
を設けるのが望ましい。また、外面に突起を持つフラン
ジ22が踏面と呼ばれる路面と平行な面となる。そのため
図6(e)に示すように、フランジの先端が外側に傾斜し、
肉厚が漸減している傾斜部26と隅角半径25を設けるのが
望ましい。そうすることによってグレーチングとしたと
き、歩行者がつまずくのを防止し、また、車輪の乗り上
げを円滑にすることができる。なお、この山形鋼は、必
ずしも等辺である必要はなく、一方のフランジが他方よ
りも幅広の不等辺山形鋼であってもよい。

【００２７】次に本発明の突起付き山形鋼の製造方法に
つき、突起が円錐台状のもの（図１の(a) に示すもの）
を例として説明する。

【００２８】図２は、本発明の突起付き山形鋼を製造す
るときの成形圧延パススケジュールの一例を示す図 (ロ
ール孔型と圧延材の横断面を示す図) である。

【００２９】図３は、本発明の突起付き山形鋼を製造す
るときの成形圧延パススケジュールで形成される圧延材
の形状を示す斜視図である。

【００３０】本発明の突起付き山形鋼は、連続鋳造ブル
ーム等からブレークダウンミルによって粗形材が圧延さ
れ（図示せず）、次いで成形圧延機群と仕上げ圧延機に
よって図２に示す圧延パススケジュールで圧延され、製
造される。ブレークダウンミルによる圧延と図２に示す
２パス目の圧延までは、通常の山形鋼の圧延の場合と同
様に行われる。

【００３１】３パス目および４パス目の圧延は、図２に
示すように、一方のフランジ相当部に溝状の増肉孔型63
を刻設した上ロール61を用い、圧延材の（両端部を圧下
して）断面を台形状に増肉させた増肉部を形成する。こ
のときの圧延材７は、図３の(c) および(d) に示すよう
に、一方のフランジの一部に断面が台形状の増肉部71,7
2 が形成されたものとなる。図３の(d) の増肉部72は、
同(c) の増肉部71よりも台形の高さ（フランジの厚さ）
が大きくなっている。

【００３２】５パス目の圧延は、複数の溝状の条付け孔
型64を刻設した上ロール61を用い、増肉部72を圧延方向
に複数条に（図示の例では３条）に分割する圧延であ
る。このパスにより、圧下力を小さくして、図３(e) に
示すように一方のフランジの一部に断面が台形状の高さ
の大きな複数の凸条73が形成される。なお、次パスでの
突起の形成時に先進現象や幅広がり現象、および突起位
置のロール周速度の差などによる突起形状の崩れを防ぐ
ため、条付け孔型64の溝深さはh₁＜h₂＜h₃とするのが望
ましい。

【００３３】６パス目の圧延は、複数の凸条73を圧延直
角方向に分断するため、円錐台状の窪みを刻設した突起
付け孔型65をもった上ロール61を用い、圧延材に円錐台
状の複数の突起を形成させる。突起付け孔型の窪みは、
頂角を 100〜120 °とする円錐台とするのが望ましい。
このときの圧延材７は、図３(f) に示すように一方のフ
ランジの一部に円錐台状の複数の突起23が形成されたも
のとなる。突起付け孔型65として、半球状または角錐台
状の窪みを刻設すれば、図1(b)または(c) に示すような
半球状または角錐台状の突起を有する山形鋼が圧延でき
る。なお、図２に示す例では、６パス目のロール孔型
は、突起付きフランジの先端部が外側に向かって傾斜す
る図6(e)の形状になるように設定されている。

【００３４】本発明方法の大きな特徴の一つは、３パス
目および４パス目でフランジの一方の両端部を圧下して
増肉部71、72を形成することにある。後述の実施例にも
示すように、３、４パス目の増肉部の厚さt₂は、他辺の
厚さt₁よりもおよそ10％厚くすればよい。なお、この増
肉部の形成は、１パスの圧延で行ってもよい。ただし、
そうすると１パスの圧下率を大きくしなければならない
から、図示のように複数パスで行うのが望ましい。

【００３５】上記のように増肉した部分を、次の５パス
目で縦（圧延）方向に複数の溝状に圧下して複数の凸条
に分割するのである。このとき形成される溝底での肉厚
（図３(e) のt₃) は、他辺の肉厚t₁と同じにし、凸条部
の肉厚t₂は、４パス目の肉厚t₂のままとする。そして、
仕上パス（６パス目）で、凸条を横方向に分断し、図３
(f) に示すような規則的に突起が形成された山形鋼とす
る。

【００３６】このような圧延方法によれば、フランジ溝
部の圧下を両端と中央部とに分けて施すことになり、一
つのパスで過大な圧下を加えずに、無理なく十分な高さ
の突起を形成することができる。これにより圧延材に大
きな曲がりや、突起の形状不良、あるいは疵の発生等の
問題も生じない。

【００３７】これまでに述べた圧延方法は、前記(4) の
方法に相当するものであるが、別の態様として突起を付
けるべきフランジの中央部から凹溝を形成する前記(5)
の方法を採用することもできる。図４は、その方法で形
成される圧延材の形状を示す斜視図である。この方法
は、１および２パス目は、上記の工程と同様であるが、
３パス目で両端に増肉部71と中央部に凸条を形成してお
き、4 パス目で両端を圧下して複数の凸条73を形成す
る。そして突起の形成は、上記と同様な方法で行うこと
ができる。

【００３８】

【実施例】断面の一辺の長さが 120mmの鋼片を1150℃に
加熱し、ブレークダウンミルによって粗形材（断面 54
mm× 30 mm）に圧延し、成形圧延機と仕上げ圧延機とに
よって、図２に示す圧延パススケジュールで突起付き山
形鋼（呼称寸法でフランジ厚さ５mm、フランジ幅40mm）
を圧延した。

【００３９】図５は、成形圧延機および仕上げ圧延機で
の各パスにおける圧延材断面の寸法を示す図である。こ
れらの圧延機で圧延した圧延材断面の寸法を表１に示
す。

【００４０】

【表１】

【００４１】図５および表１からわかるように、フラン
ジ厚さ５mm、フランジ幅 40 mm（いずれも呼称寸法）の
山形鋼の一方のフランジ外表面に、底面の直径8.8 mm、
上面の直径5.0 mm、高さ1.5 mmの円錐台状の突起を幅方
向に３個、圧延方向にピッチ12 mmで形成することがで
きた。フランジの直角度、フィレット半径などもＪＩＳ
（日本工業規格）の規定を十分に満足するものであっ
た。

【００４２】上記の突起付き山形鋼を枠材 (エンドアン
グル) として、図６に示すようなグレーチングを試作し
た。山形鋼の平滑なフランジにベアリングバーを溶接
し、突起付きのフランジが踏面になるように組み立て
て、図６の(d) に示す構造とした。そのグレーチング
は、従来の枠材の踏面が平滑なグレーチングに比較して
スリップ防止効果が著しく高いことが確認できた。踏面
の突起は規則的に数多く配置されているので、美観にも
優れ、歩行者に違和感を与えることない。

【００４３】

【発明の効果】本発明の山形鋼は、フランジの一方の外
表面だけに突起を有する非対称の山形鋼である。このよ
うな鋼材は、突起を持つフランジ側を滑り止めやコンク
リートの付着性向上等の目的で使用し、他方の平滑なフ
ランジ面を従来のように他部材との接合面等として使用
できる。この山形鋼の用途は種々あるが、特にグレーチ
ングの枠材（エンドアングル）として使用し、スリップ
防止効果を高めるのに好適である。本発明の山形鋼は、
本発明方法によって熱間圧延で連続的に安価に製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の突起付き山形鋼を示す斜視図であり、
(a) は一方のフランジ外表面に円錐台状の突起を有する
山形鋼、(b) は同様に半球状の突起を有する山形鋼、
(c) は同様に角錐台状の突起を有する山形鋼を示す図で
ある。

【図２】本発明の突起付き山形鋼を製造するときの圧延
パススケジュールの一例を示す図（ロール孔型と圧延材
の横断面を示す図）である。

【図３】本発明の突起付き山形鋼を製造するときの圧延
パススケジュールで形成される圧延材の形状を示す斜視
図である。

【図４】本発明の突起付き山形鋼を製造するときの別の
態様の孔型で形成される圧延材の形状を示す斜視図であ
る。

【図５】本発明の実施例における成形圧延機および仕上
げ圧延機での各パスにおける圧延材断面の寸法を示す図
である。

【図６】Ｕ字溝の開口部を覆うグレーチングを示す図
で、(a) は平面図、(b) は横断面図、(c) は (b)図の一
部拡大図である。なお、(d) は本発明の山形鋼を枠材と
した場合の (c)図と同様の図であり、(e) は本発明の山
形鋼の横断面を示す図である。

【図７】従来の山形鋼を熱間圧延で製造するときの圧延
ロール孔型（パススケジュールを示す図である。

【符号の説明】１．グレーチング２．突起付き山形鋼または枠材（エンドアングル）３．ベアリングバー４．クロスバー５．Ｕ字溝６．圧延機７．圧延材 21．平滑なフランジ（エンドプレート） 22．踏面 23．突起 73．凸条

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｅ０４Ｃ 3/07 Ｅ０４Ｃ 3/07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方のフランジの外表面にフランジの厚さ
を増肉した多数の突起を有する熱間圧延山形鋼。
【請求項２】突起を有するフランジの端部が裏側に向か
って傾斜し、その厚さが漸減していることを特徴とする
請求項１に記載の熱間圧延山形鋼。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の山形鋼で
製造され、多数の突起を持つフランジ表面が踏面となる
グレーチング枠材。
【請求項４】熱間圧延によって請求項１または請求項２
に記載の山形鋼を製造する方法であって、下記から
までの工程を特徴とする山形鋼の製造方法。一方のフランジ外表面に相当する部分に溝状の孔型を
刻設したロールを用い、フランジの両端部を圧下して断
面が台形状の増肉部を圧延方向に形成する工程。前記溝状の孔型に相当する部分に複数条の溝状の孔型
を刻設したロールを用いて前記増肉部を圧下し、圧延方
向に複数の凸条部を形成する工程。前記複数条の溝状の孔型に相当する部分に間欠的に刻
設された凹状孔型をもったロールで圧下することにより
前記複数の凸条部を分断し、多数の突起を形成する工
程。
【請求項５】熱間圧延によって請求項１または請求項２
に記載の山形鋼を製造する方法であって、下記から
までの工程を特徴とする山形鋼の製造方法。一方のフランジ外表面に相当する部分に溝状の孔型を
刻設したロールを用いてフランジ中央部を圧下し、断面
が台形状の複数条の増肉部を圧延方向に形成する工程。前記溝状の孔型の両側に溝状の孔型を刻設したロール
を用いて前記両側の増肉部を圧下し、圧延方向に複数の
凸条部を形成する工程。前記溝状の孔型に相当する部分に間欠的に刻設された
凹状孔型をもったロールで圧下することにより前記複数
の凸条部を分断し、多数の突起を形成する工程。