JPS6236769B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軽みぞ形鋼、リツプみぞ形鋼、ハツト
形鋼などの軽量形鋼を、その軽量形鋼の断面形状
が切断によつて変化することのないように成形し
得る切口変形の少ない軽量形鋼の冷間ロール成形
法に関するものである。

従来、ウエブ部の両側に少なくともフランジ部
を有する所望形状の軽量形鋼は、以下に図面によ
つて軽みぞ形鋼を例として説明するように、鋼帯
を冷間ロール成形法によつて成形されており、そ
してこのように冷間ロール成形法によつて成形さ
れた軽量形鋼を切断すると切口では口開き、口閉
じ現象が生じている。第１図は冷間ロール成形法
による軽みぞ形鋼の成形進行状態を示す成形斜視
図、第２図は第１図中の成形の各段階における形
状を示す端面図、第３図は成形完了後の軽みぞ形
鋼の端面図、第４図は軽みぞ形鋼を切断したとき
の切口近傍の変形状態を示す斜視図、第５図は軽
みぞ形鋼を構築物に組立てるときの組み合わせ状
態の１例を示す斜視図である。第１図に示す如
く、鋼帯Ｓを連続的に矢印Ｘ方向に走行せしめな
がら複数段例えば６段のロールスタンドＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ（図では位置のみを示す）のロー
ルにより両側を第２図の各ロールスタンド毎に示
す端面図の如き形状に順次変形させ、最終段階の
ロールスタンドＦでは第３図の如きウエブ部Ka
の両側にフランジ部Kbを有する所望形状の軽み
ぞ形鋼Ｋになるように冷間ロール成形している。
鋼帯Ｓの変形は連続的であるが、第２図に示す各
ロールスタンドにおける鋼帯Ｓの変形角θ（各ロ
ールスタンドの位置を添字してθ_Aの如く示す）
で変形進行状態の１例を示すと、θ_A＝15゜，θ_B
＝30゜，θ_C＝45゜，θ_D＝60゜，θ_E＝85゜，θ_F
＝90゜，である。

このような従来の冷間ロール成形法によつて成
形された軽みぞ形鋼Ｋを切断すると、第４図の如
く、切口近傍のフランジ部Kbが変形して冷間ロ
ール成形時の鋼帯走行状態における上流側Kcの
切口のウエブ部Kaとフランジ部Kbとが成すコー
ナー部の内角（第４図中αで示す）が小さくなる
口閉じ現象が生じると共に、不流側Kdの切口の
コーナー部の内角αが大きくなる口開き現象が生
じてしまう欠点があつた。このような現象は軽み
ぞ形鋼Ｋのフランジ部Kbに残留曲げモーメント
Ｍと残留捩りモーメントＴとが存在することに起
因すると考えられるが、このような口閉じ及び口
開き現象が生じると軽みぞ形鋼Ｋのウエブ部Ka
部から最も離れたフランジ部のエツジにおいて
は、軽みぞ形鋼Ｋの両側フランジ部Kb間の所定
寸法Y₀と下流側Kd、上流側Kcの各切口における
両側フランジ部Kbのエツジ間の寸法Y₁，Y₂との
差すなわちY₁−Y₀，Y₂−Y₀は鋼帯の厚さの２〜
３倍にも達してしまい、また両側フランジKbの
エツジ間の寸法が所定寸法Y₀と差異を生じてい
る変形域の長さL₁，L₂は軽みぞ形鋼Ｋの形状や
材質等によつても異なるが、通常フランジ部Kb
の高さの４〜６倍である。

従つて、このような口閉じ現象や口開き現象が
生じると、軽みぞ形鋼Ｋを用いて第５図に示す如
く一方の軽みぞ形鋼K′のフランジ部Kb′に形成し
た切欠き部分Ke′に他方の軽みぞ形鋼Ｋを挿入し
両軽みぞ形鋼Ｋ，K′の当接部を溶接することに
よつて構造物を自動組立てしようとしても、当接
状態が不良で自動組立て作業を実施できない要因
となり、その結果構造物の構築費用を高価にして
いる原因となつていたのである。

以上、軽みぞ形鋼を例として説明したが、上記
と同様な口閉じ現象、口開き現象及びそれによる
溶接による自動組立困難等の欠点は、鋼帯を冷間
ロール成形法によりリツプみぞ形鋼、ハツト形鋼
などウエブ部の両側に少なくともフランジ部を有
する所望形状の軽量形鋼に成形する際に同じよう
に存在していたのである。

本発明者らはかかる欠点を除去すべく研究した
結果、先に、特開昭56―163030号として、ロール
フオーミングによつて薄板材（鋼帯）を軽量形鋼
に成形するに際し、途中の段階において前記変形
角θを板厚と側壁部（フランジ部）の高さとから
規定される所定範囲の角度となるように一旦オー
バーベンドしてから所定の最終角度（90度）にロ
ールフオーミングする軽量形鋼のロール成形方法
を開示した。この方法は軽量形鋼を構成する鋼帯
が1.6mm厚以下の薄い板材の場合には非常に有効
な方法であるが、板厚が2.3mm厚以上の厚い板材
の場合には口開き現象や口閉じ現象を効果的に防
止するのには末だ不充分であつた。

そこで本発明者らは更に鋭意研究の結果、軽量
形鋼のフランジ部に残留する残留曲げモーメント
と残留捩りモーメントとを均一化するためには、
軽量形鋼の冷間ロール成形時の最終成形段階近傍
でフランジ部の端縁からコーナー部に向つて圧縮
力を加えることが有効であることを見出し、更に
検討を重ねた結果、加える圧縮力が鋼帯の降伏応
力又は耐力以上である場合には顕著な効果がある
ことを究明して本発明を完成した。

すなわち本発明は、鋼帯を連続的に走行せしめ
ながら複数段のロールスタンドのロールによりウ
エブ部の両側に少なくともフランジ部を有する所
望形状の軽量形鋼に冷間ロール成形するに際し、
該所望形状におけるウエブ部とフランジ部との成
すコーナー部の内角を所定内角の±10度以内の範
囲の角度に成形した段階でフランジ部の端縁から
該コーナー部に向つて前記鋼帯に降伏応力又は耐
力以上の圧縮力を加えることを特徴とする切口変
形の少ない軽量形鋼の冷間ロール成形法に関する
ものである。

以下、本発明方法を図面によつて詳細に説明す
る。第６図は本発明方法の実施に好ましく使用さ
れる加圧装置付ロールスタンドの１例の縦断面説
明図、第７図は実施例における圧縮荷重と切口変
形量との関係を表わす図である。

本発明方法においては例えば第１図に示す如く
鋼帯を走行せしめながら所望形状の軽量形鋼とな
るように複数段のロールスタンドのロールにより
順次変形させることは従来方法と変わりはない。
軽量形鋼としては軽みぞ形鋼、リツプみぞ形鋼、
ハツト形鋼などウエブ部の両側に少なくともフラ
ンジ部を有する軽量形鋼を本発明方法の成形対象
とすることができる。そしてこの軽量形鋼の所望
形状におけるウエブ部とフランジ部との成すコー
ナー部の所定内角は必ずしも90度である必要はな
く、それよりも大きく或いは小さくても良い。

本発明方法においては、上記の如く鋼帯が複数
段のロールスタンドのロールにより順次変形され
てコーナー部の内角が所望形状の軽量形鋼におけ
るコーナー部の所定内角の±10度以内の範囲の角
度に成形された段階でフランジ部の端縁からコー
ナー部に向つて次に説明する大きさの圧縮力を加
えるのである。このようなフランジ部に対する加
圧は加圧程度が低くてもフランジ部に残留する残
留曲げモーメント及び残留捩りモーメントの均一
化に或る程度有効ではあるが、本発明方法におい
ては鋼帯の降伏応力（Kg／mm²）又は耐力（Kg／
mm²）以上の圧力を加えることにより、上記効果は
顕著に表われる。また加圧する時期はコーナー部
の内角が上記の如く所定内角の±10度以内の範囲
の角度に成形された段階であり、例えば鋼帯が順
次変形されてコーナー部の内角が、所定内角に近
づいて所定内角以上で該所定内角より10度大きい
角度以下の範囲の角度になつた段階でも良く、又
所定内角よりオーバーベンドして所定内角未満で
該所定内角より10度小さい角度以上の範囲の角度
となつた段階でも良く、何れの場合も加圧後は所
定内角に成形される。所定内角に成形した状態で
加圧したときは、除圧した後に成形する必要がな
いことは当然である。

このような加圧は鋼帯を変形させるためのロー
ルスタンドとは別に設けた加圧装置によつて行な
つても良いが、適切な個所のロールスタンドにそ
のロールに加圧装置を付加した加圧装置付ロール
スタンドを使用して変形と加圧とを同時に行なつ
ても良い。このような加圧装置付ロールスタンド
の軽みぞ形鋼用の１例について第６図により概略
を説明する。１０は下ロールであつて下ロール軸
１１の両端部でベアリング１２により固定フレー
ム４０に回転自在に取り付けられている。２１は
上ロールであつて２つの上ロール２１に挟まれた
スペースロール２２と共に上部ロール群２０を構
成しており、これらを貫通する上ロール軸２３が
両側でベアリング２４により上下動可能な加圧フ
レーム３０に回転自在に取り付けられており且つ
このベアリング２４より更に突出した上ロール軸
２３の両端部が固定フレーム４０の縦長孔上下方
向にのみ移動し得るように貫通していることによ
り、上記上部ロール群２０は加圧フレーム３０と
共に上下動可能である。加圧フレーム３０の上部
はピン３１で油圧シリンダ３２と連結されてお
り、油圧シリンダ３２は更に油圧ユニツト３３に
接続されている。上ロール２１のフランジ端押え
部２１ａは焼入加工、硬質クロムめつき等の処理
がなされている。上部ロール群２０は板厚、軽量
形鋼の寸法や形状等により上ロール２１とスペー
スロール２２との間隙を調整することができるよ
うになつている。このような加圧装置付ロールス
タンドにコーナー部の内角が前記所定内角の±10
度以内の範囲の角度の近くにまで成形の進んだ段
階の軽みぞ形鋼を導入すれば、そのウエブ部Ka
の下面は下ロール１０の上に接して走行し、フラ
ンジ部Kbは上ロール２１とスペースロール２２
との間隙内に強制的に導入されて成形が更に進ん
でコーナー部の内角が所定内角の±10度以内の範
囲に入ると共に、油圧シリンダ３２の作動により
フランジ部Kbの端縁が上ロール２１のフランジ
端押え部２１ａにより所定圧力で加圧されるので
ある。この場合、左右対称の形状の軽みぞ形鋼で
はあつても実際の成形品では左右のフランジ部
Kbの高さに例えば0.1〜1.5mm程度の差が生じるこ
とがあるが、このような場合においても上ロール
軸２３が順応して傾斜し得るようになつているの
で、左右のフランジ部Kbに対する圧力は均等に
加えられるのである。このようにして成形と加圧
を受けた軽みぞ形鋼は必要に応じて更に次のロー
ルスタンドに送られる。上記の如くほぼ所望形状
に近く成形された段階で所定の圧縮力をフランジ
部の端縁からコーナー部に向つて加えることによ
り、切口断面の変形を殆んどなくすことができる
のである。

以下、実施例により本発明方法を更に具体的に
説明する。

実施例 厚さ4.5mmの一般構造用圧延鋼材第２種
（SS41）を第１図に示す如き６段のロールスタン
ドに連続的に流してウエブ部の幅が200mm、フラ
ンジ部の長さが75mm、コーナー部の内角が90度の
軽みぞ形鋼を製造した。その際、６段目のロール
スタンドとして第６図と同様の加圧装置付ロール
スタンドを使用し、コーナー部の内角を所定の90
度に成形すると共にフランジ部の端縁からコーナ
ー部に向つて720mm²当りのトン数として10，20，
25，30，40の各圧縮荷重を加え、それぞれの場合
の軽みぞ形鋼を得た。各軽みぞ形鋼を第４図の如
く切断し、切断口のY₁，Y₂を測定して Ｗ＝（Y₁−Y₂）×1/2 を切口変形量とした。この鋼材の降伏応力は30
Kg／mm²であつた。得られた圧縮荷重と切口変形量
との関係を第７図に示す。第７図から判るよう
に、フランジ部が所定内角に成形されたときに圧
縮荷重を加えれば、圧縮荷重（Ｐ）が小さい場合
も切口変形量を小さくする効果は見られるが、本
発明方法においては圧縮荷重（Ｐ）を降伏応力
（30Kg／mm²）（第７図中にトン／720mm²をKg／mm²に
換算した目盛を示し、降伏応力の位置を線P₁で示
す）よりも大きくすることにより、切口変形量を
1.0mm以下に押えることができるのである。そし
てこの切口変形量が1.0mm以下のものを使用した
ときは構造物の組立てにおける当接状態が良好
で、自動組立て作業を円滑に実施することができ
た。

以上、本発明方法は、軽量形鋼のフランジ部を
ほぼ所定内角近傍に成形した段階でフランジ部に
降伏応力又は耐力以上の圧縮荷重を加えることに
より、厚さが1.6mmよりも厚い鋼帯を用いる場合
でも切口変形量の小さい軽量形鋼を冷間ロール成
形法で製造することを可能とさせるものであり、
軽量形鋼の製造及び使用上貢献する処大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷間ロール成形法による軽みぞ形鋼の
成形進行状態を示す成形斜視図、第２図は第１図
中の成形の各段階における形状を示す端面図、第
３図は成形完了後の軽みぞ形鋼の端面図、第４図
は軽みぞ形鋼を切断したときの切口近傍の変形状
態を示す斜視図、第５図は軽みぞ形鋼を構築物に
組み立てるときの組み合わせ状態の１例を示す斜
視図、第６図は本発明方法の実施に好ましく使用
される加圧装置付ロールスタンドの１例の縦断面
説明図、第７図は実施例における圧縮荷重と切口
変形量との関係を表わす図である。 １０……下ロール、１１……下ロール軸、１２
……ベアリング、２０……上部ロール群、２１…
…上ロール、２１ａ……フランジ端押え部、２２
……スペースロール、２３……上ロール軸、２４
……ベアリング、３０……加圧フレーム、３１…
…ピン、３２……油圧シリンダ、３３……油圧ユ
ニツト、４０……固定フレーム、Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ，Ｆ……ロールスタンド、Ｋ，K′……軽
みぞ形鋼、Ka……ウエブ部、Kb，Kb′……フラ
ンジ部、Kc……上流側、Kd……下流側、Ke′…
…切欠部分、Ｓ……鋼帯、Ｘ……鋼帯走行方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼帯を連続的に走行せしめながら複数段のロ
   ールスタンドのロールによりウエブ部の両側に少
   なくともフランジ部を有する所望形状の軽量形鋼
   に冷間ロール成形するに際し、該所望形状におけ
   るウエブ部とフランジ部との成すコーナー部の内
   角を所定内角の±10度以内の範囲の角度に成形し
   た段階でフランジ部の端縁から該コーナー部に向
   つて前記鋼帯に降伏応力又は耐力以上の圧縮力を
   加えることを特徴とする切口変形の少ない軽量形
   鋼の冷間ロール成形法。 ２ 軽量形鋼の所望形状におけるウエブ部とフラ
   ンジ部との成すコーナー部の内角を所定内角以上
   で該所定内角より10度大きい角度以下の範囲の角
   度に成形された段階で圧縮力を加える特許請求の
   範囲第１項に記載の切口変形の少ない軽量形鋼の
   冷間ロール成形法。 ３ 軽量形鋼の所望形状におけるウエブ部とフラ
   ンジ部との成すコーナー部の内角を所定内角未満
   で該所定内角より10度小さい角度以上の範囲の角
   度に成形された段階で圧縮力を加える特許請求の
   範囲第１項に記載の切口変形の少ない軽量形鋼の
   冷間ロール成形法。