JPS5937122B2 - 突起付き形鋼の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フランジ外面に多数の突起を有する形鋼の製
造方法に関する。

建築・土木構造物で形鋼が単独で使われることは少なく
、コンクリートと組み合せて使われることが多い。

その場合、形鋼とコンクリートとを別別な構造部材とし
て使用するよりも、一体に結合したいわゆるコンポジッ
ト部材として使用すると強度的に有利になる。

形鋼とコンクリートとを一体化するためには、互いに緊
結する必要がある。

しかし、実際は両部材間の付着力は小さく、そのままで
は一体化は望めない。

ぞこで現状では、合成梁構造の例にみるように、スタッ
ド、ジベル等のシャー・コネクタをコンクリート・スラ
ブと接するＨ形鋼フランジ上に圧接し、それをかいして
両者を緊結する方法を講じている。

形鋼のフランジ外面に圧延により多数の突起を形成させ
れば、形鋼自体にコンクリートとの緊結力を持たせるこ
とができ、部材の簡素化および大幅な施工改善を図るこ
とができる。

従来、フランジ外面に突起を有するＨ形鋼として、道路
工事中に地面を覆う目的で使われる覆工板が知られてい
る。

しかし、覆工板の表面突起は車両等のスリップ防止を目
的としたものであって、コンクリートとの緊結を目的と
したものではない。

覆工板では、突起の高さはあまり必要ではなく、通常１
．５〜２．０ ｍｙｎＰｊ、度で、突起角度も４０°以
下である。

本発明者等の研究によれば、コンクリートの緊結効果を
得るためには、突起の高さが２．０ ｍｖｔ以上でかつ
突起角度が４５°以上であることが必要である。

さらに、覆工板では突起を形成するさいにへこませる面
積が小さくても十分その目的を達することができるが、
コンクリートとの緊結力を発揮させるためには、突起さ
せる部分の面積を全体の％以下にする必要がある。

次に、このような形鋼を製造するさいの問題点を明確に
するために、第１図に示すＨ形鋼の圧延ラインを例にと
ってその製造方法の概要を説明する。

通常のＨ形鋼の圧延ラインは、図示するように、加熱炉
１、ブレークダウン・ミル２、粗ユニバーサル・ミル３
１とエツジヤ・ミル３２とのタンデム配列からなる粗ユ
ニバーサル・ミル群３、および仕上ユニバーサル・ミル
４からなっているフランジ外面に突起を形成するために
は、仕上ユニバーサル・ミル４において、フランジ外面
を圧下する垂直ロールの外面に多数の四部を設ければよ
い。

従来の覆工板程度の突起高さを形成するには、圧下量も
１．５〜２、ＯｍｍｆＧ一度で十分であるからこれは通
常の仕上圧延時の圧下量とほぼ同じであるから問題は少
ない。

しかしながらコンクリートとの緊結効果を得る突起高さ
を形成するためには、フランジ厚圧下量は通常の仕上圧
延より大きな圧下量を要求され、フランジ厚圧下率は０
．２０以上となる。

フランジ厚圧下率が大きければ大きいほど、突起高さは
形成され易いが、フランジ先進の関係からロールすりあ
げや、圧延所要動力増大に伴なう設備制約からフランジ
厚圧下率に限界がある。

通常の設備制約下では、０．３５以下となる。ところが
、コンクリートとの緊結効果を得るために、突起高さ、
突起角度、突起面積の全体に対する比率を前述のように
設定し、コンクリートとの緊結効果を得るには、圧下量
を大きくする必要がある。

そのために、フランジの幅方向に突起高さが不均一にな
るという問題が生ずる。

Ｈ形鋼を例にとって、第２図にこの突起高さ不均一の現
象を誇張して示す。

垂直ロールに多数の凹部が付設された場合にフランジ外
面を圧延中の見損は上の摩擦係数が増大し、フランジ幅
方向へのメタル・フローが増加する。

フランジ端部に至るほど、この幅方向メタル・フローの
影響は大きく、その結果突起部が引き下げられる。

一方フランジ中央部は、ウェブの拘束により、突起高さ
の引下げは小さくなる。

このようにして、図示するように、フランジの幅方向の
突起高さは不均一になる。

したがって、本発明の目的は、フランジ幅方向の突起高
さが均一になるような突起付き形鋼の製造方法を得るこ
とにある。

本発明の方法は、粗ユニバーサル・ミル群のエツジヤ圧
下を増大することによってフランジ端部の肉厚を局所的
に増大させ、これによりフランジ幅方向の突起高さを均
一にする。

本発明の別の方法は、粗ユニバーサル・ミル群のエツジ
ヤ圧下を増大するとともに粗ユニバーサル・ミルの垂直
ロールのテーパ角度を増大させることによってフランジ
端部の肉厚を局所的に増大させ、これによりフランジ幅
方向の突起高さを均ノ −にする。

つぎにフランジ幅方向の突起高さ不均一を防止する方法
について説明する。

第３図は、フランジ厚圧下率（ψｔｆ）と突起高さ率（
ｈｓ／ｈＲ）との関係を求めた実験結果を示すグラフで
ある。

突起高さ率とは、材料の突起高さｈｓをロール孔型の深
さｈＲで除したものである。

図中、白丸（○）印はＨ形鋼フランジの中心部を、三角
形（△）印はフランジの端部を、そして黒丸（・）印は
フランジの中心から端部までの半分の位置をそれぞれ・
表す。

第３図かられかるように、突起高さ率は７ランジ厚圧下
率に比例して増大するが、Ｈ形鋼の場合端部はど突起高
さ率が出にくい。

フランジ端部はフランジ幅広がりによるメタル・フロー
で突起高さが引き下げられるのに対し、中心部はウェブ
の拘束により圧延方向に圧縮応力を受け、突起高さが出
やすいためである。

突起高さを均一にするには、フランジ厚圧下率を増大す
ればよいが、後述する理由により、フランジ厚圧下率は
極力小さい方が望ましい。

むしろ、フランジ端部の圧下を局所的に増大させれば、
フランジ全体の圧下率をさほど増大させることなく、突
起高さの均一を図ることができる。

そこで、本発明の方法ではフランジ幅方向に均一な突起
高さを形成するために粗ユニバーサル・ミルの垂直ロー
ル形状を適宜変えることによりあるいは圧延パス・スケ
ジュールの変更により、フランジ端部の圧下を局所的に
増大させる。

マス、１つの方法として、粗ユニバーサル・ミルの垂直
ロール外面テーパを第４図の二点鎖線で示すように改削
することにより、フランジ端部の圧下を局所的に増大さ
せることができる。

粗ユニバーサル・ミルの水平ロール側面および垂直ロー
ル外周面は主としてロール原単位上の理由から４〜１０
°のテーパが付けられている。

本発明の方法では粗ユニバーサル・ミルの垂直ロールの
テーパ角度をさらに大きくすることによって仕上ユニバ
ーサル・ミルでフランジ厚圧下率を端部に至るほど増大
させる。

垂直ロール改削量はフランジ幅２００ｍｍの寸法に対し
ては＋２°、フランジ幅３００ｍｍの寸法に対しては＋
１°で十分目的を達成することができる。

しかし、この方法は単独で効果を出そうとすると、テー
パ角度が大きくなりすぎて通常のＨ形調圧延に支障をき
たす。

フランジ端部の圧下量を局所的に増大させるために、ロ
ール形状を改削せずに、単に圧延パス・スケジュールを
変更することによっても実現可能である。

通常の粗ユニバーサル・ミルはエツジヤミルと対になっ
ている。

エツジヤ・ミルはフランジ端部を圧下して、フランジ幅
をそろえる働きをする。

エツジヤ・ミルでフランジ端部を圧延する場合、フラン
ジ形状が縦長であるため第５図の二点鎖線で示すように
フランジがまゆ形変形することは既によく知られている
。

そこで、本発明の別の方法はこのまゆ形変形を積極的に
利用し、仕上ユニバーサル・ミルでフランジ端部の圧下
量を増大させる。

第６図は、エツジング圧下率（ψＥ）とフランジ厚増加
率（Δψｔｆ）との関係を求めた実験結果を示すグラフ
である。

図中白丸（○）印はフランジ最大厚（ｔｆｍａｘ）を、
三角形（△）印はフランジ最小厚（ｔｆｍｉｎ）を、そ
して、黒丸（・）印は７ランジ平均厚（ｔｆ ）をそれ
ぞれ表す。

フランジ厚増加率Δψｔｆの増加はエツジング圧下率ψ
Ｅに比例し、エツジング圧下率ψＥが大きくなるほど７
ランジ厚増加率Δψｔｆの増加は大きい。

ただし、エツジング圧下率ψＥが０．１以上になると、
フランジ部が挫屈し、圧延が不安定になる。

通常のＨ形鋼圧延工程の仕上前エツジング圧下率はψＥ
−〇、０１〜０．０２程度であるが、突起高さの均一化
を図るために、フランジ端部の板厚を増加させるには、
発明者等の検討の結果では、エツジング圧下率ψＥは０
．０５以上必要である。

したがって、本発明の方法は仕上ユニバーサル・ミル前
のエツジヤ・ミルのエツジング圧下率ψＥを０．０５〜
０．１０の範囲で適宜選ぶことによりフランジ端部の肉
厚を局所的に増大させ仕上ユニバーサル・ミルでフラン
ジに付設される突起高さの均一化を図ることができる。

なお、本発明の方法を適用する場合、ロールすりあげを
極力防止する観点からフランジ先進を最小限に抑えるた
めに、フランジ厚圧下率は、突起高さの充満を保証すれ
ば、極力小さい方が望ましい。

以上、問題を解決するために２つの方法を説明した。

これらの方法は単独でも十分な効果を得ることができる
が、両方法を組み合せることにより、より一層大きい効
果が得られる。

次に、その一例として、本発明にもとづく具体的実施例
を示す。

実施例 対象形鋼：Ｈ形鋼（４５０Ｘ２００Ｘ９／１４．）突起
形状：４．５角×高さ３（ｍｍ） 突起ピッチ：１６Ｘ１６（ｍｍ） 孔型形状：θ１−６０° θ２−４５° Ｒ＝０、００
８ ＲＶ パス・スケジュール： 以上の圧延条件によって、フランジ幅方向の突起高さが
均一な突起形状を両フランジ側面に形成することができ
た。

以上はＨ形鋼を例にとって説明したが、本発明の方法は
ユニバーサル・ミルで仕上げられる他の形鋼にも適用で
きる。

以上の説明から明らかなように、本発明の方法によれば
、コンクリートとの緊結力を強化し、フランジ幅方向の
突起高さの均一化を図り、緊結効果を保証する突起付き
形鋼を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＨ形鋼の圧延ラインを示す平面図。 第２図はフランジ幅方向の突起高さ不均一を示す概略説
明図。 第３図はフランジ厚圧下率と突起高さ率との関係を求め
た実験結果を示すグラフ。 第４図は粗ユニバーサル・ミルの垂直ロールの改削例を
示す説明図。 第５図はエツジヤ・ミルによってフランジ端部がまゆ形
に変形する状態を誇張して示す説明図。 第６図はエツジング圧下率とフランジ厚圧下率との関係
を求めた実験結果を示すグラフ。 １：加熱炉、２ニブレークダウン・ミル、３：粗ユニバ
ーサル・ミル群、４：仕上ユニバーサル・ミル、３１：
粗ユニバーサル・ミル、３２：エツジヤ・ミル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ユニバーサル・ミルによって形鋼のフランジ外面に
   突起を形成させるにさいし、粗ユニバーサル・ミル群の
   エツジヤ・ミルの圧下率ψＥを０．０５＜ψＥ＜０．１
   ０の範囲から選定することによってフランジ端部の肉厚
   を局所的に増大させ、これによりフランジ幅方向の突起
   高さを均一にしたことを特徴とする突起付き形鋼の製造
   方法。 ２ ユニバーサル・ミルによって形鋼のフランジ外面に
   突起を形成させるにさいし、粗ユニバーサルペル群のエ
   ツジヤ・ミルの圧下率ψＥを０．０５＜ψＦ＜０．０１
   ０の範囲から選定し、粗ユニバーサル・ミルの垂直ロー
   ル外周面テーバ角度を製品のフランジ幅に応じて１〜２
   °の角度範囲で増大させることによってフランジ肉厚を
   端部はど増加させ、これによりフランジ幅方向の突起高
   さを均一にしたことを特徴とする突起付き形鋼の製造方
   法。