JP2022142526A - 鋼矢板の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製品形状の非対称性や温度偏差、圧延中の上下ロールの軸方向のずれなどによって、圧延工程で被圧延材に左右非対称なクロップ部や曲がりが形成され、曲げ成形機での被圧延材の先端のずれ噛みや捩じれが生じた場合であっても、被圧延材の長手方向の寸法変動を抑制する鋼矢板の曲げ成形機を提供する。【解決手段】熱間圧延により鋼矢板を製造する製造装置であって、粗、中間、仕上圧延機、及び、被圧延材に対し仕上げ圧延と連続して曲げ成形を行う曲げ成形機を有し、前記曲げ成形機は、第１スタンドを含む１又は複数のスタンドからなり、被圧延材のウェブ対応部の上面を拘束するウェブ拘束ガイドを、前記曲げ成形機の少なくとも第１スタンド上流側に備え、前記ウェブ拘束ガイドの外幅は、当該ウェブ拘束ガイドの設置位置における被圧延材の定常状態での予変形部の左右フランジ内側間隔より狭く構成されることを特徴とする、鋼矢板の製造装置である。【選択図】図９

Description

本発明は、例えばハット形鋼矢板、Ｕ形鋼矢板等の鋼矢板の製造装置に関する。

ハット形鋼矢板、Ｕ形鋼矢板等の両端に継手を有する鋼矢板の製造は、例えば特許文献１に示すような孔型圧延法によって行われている。具体的には、孔型圧延法の一般的な工程として、先ず加熱炉において所定の温度に加熱した矩形材を、孔型を備えた粗圧延機、中間圧延機及び仕上圧延機によって順に圧延することが知られている。

また、特にハット形鋼矢板等の大型で非対称な製品を製造する場合に、上記粗圧延機、中間圧延機及び仕上圧延機で製造するためには、多数の孔型が必要となり大規模な設備が必要となる上、造形方法が複雑化し、製品の形状バラツキや形状不良が発生しやすくなる。更には、異なる形状の鋼矢板を製造するためには多数のロールが必要となる。これに対して、特許文献２に示すように、熱間圧延によって鋼矢板を圧延・製造した後に、ロールフォーミングによる冷間加工で曲げ加工（以下、曲げ成形とも呼称する）を行い、圧延設備を超える広幅の鋼矢板及び断面高の高い鋼矢板を製造する技術が知られている。

また、非特許文献１には、板厚が４～７ｍｍ程度の薄い鋼板を素材として複数の成形機を冷間で使用し、鋼板に対して曲げ成形を行い、軽量鋼矢板を製造する技術が開示されている。この技術においては、熱間圧延鋼矢板に比べて板厚が薄いため成形が容易であり、鋼板から多数のロールを用いてほぼ対称に曲げ製造するために左右のクロップ部形状の差もほとんど生じないことから、ずれ噛み（噛み込みのずれ）が生じにくいといった利点がある。

また、左右が非対称な鋼矢板を製造する場合に、特に中間圧延や仕上げ圧延時に、圧延機の出側で被圧延材が上下反り、左右曲がり、捩じれなどを起こすことが知られている。これに対して、例えば特許文献３には、圧延機の入出側に板状のガイド（第１～第３のガイド）を設け、上下反り、左右曲がり、捩じれなどを防止する技術が開示されている。

特開平１０－１９２９０５号公報 特開２００３－２３０９１６号公報 特開２００９－１１９５１３号公報

「ロール成形」日本塑性加工学会編、コロナ社、８３頁～８５頁、１１１頁～１１３頁

しかしながら、上記特許文献１に例示される、従来の孔型圧延方法では、中間圧延工程～仕上圧延工程にて孔型シフトを行いながら１孔型で１パスの圧延を行うため、圧延を行う孔型数に応じて被圧延材の総延伸が制約され、製品の延び長さが小さいといった問題がある。更に、従来の孔型圧延方法によって大型の鋼矢板製品を製造する場合には、１つのロールに配置可能な孔型の数が減少したり、ロール径が大きくなってしまい製造効率が低下したり、大型の圧延機が必要になる。

また、上記特許文献２に例示されるような鋼矢板の製造方法では、冷間加工によって曲げ加工を行うこととしており、更にフラットロールである支承ロールを用いて被圧延材のコーナー部を直接圧下しない構成となっているため、当該コーナー部に直接塑性変形が加わりにくく、効果的な曲げ加工が行えないといった問題や、冷間加工であるために成形後のスプリングバックが大きくなりやすいといった問題がある。また、複数の成形ロール（支承ロール）でウェブとフランジを別々のタイミングで成形する場合、支点が被圧延材の長手方向にずれるため曲げ成形の効率が低下するといった問題もある。

また、特許文献２に記載の鋼矢板の製造方法では、冷間加工によって曲げ加工を行う際の温度をＡ１変態温度以下の温度、あるいは再結晶温度以下の温度としている。このような温度域で曲げ加工を行うと加工負荷が大きく、伸びや靭性の低下等の材質の劣化、残留応力の増大等が問題となる場合もある。従って、これらの課題を改善するために多数の成形ロールを配置する必要が生じ、設備の大型化や構造の複雑化が問題となる。

また、上記非特許文献１に記載の技術は冷間で行われる技術であり、冷間での曲げ成形はクロップ部のない状態でピンチロールで鋼板を拘束して送り込みながら多段スタンドで曲げ成形が行われるのに対し、熱間圧延と連続して曲げ成形を行う場合には、被圧延材に左右非対称なクロップ部や曲がりが形成されやすく、これによるずれ噛みが生じやすいため、非特許文献１の技術を熱間圧延と連続して行う大型の鋼矢板の曲げ成形に適用することは困難であるといった問題がある。

また、上記特許文献３に記載の技術では、鋼矢板を熱間圧延する圧延機に鋼矢板の幅方向にわたる第１～第３のガイドを設けており、安定した圧延を指向している。しかしながら、曲げ成形のような断面形状の大きな変化を伴う成形について好適にガイドを施す構成については何ら言及されていない。即ち、圧延後の鋼矢板に対し曲げ成形を行う場合には、被圧延材が装置に噛み込んだ際に生じる捩じれに対応し、かつ曲げ成形特有な定常状態においてロールバイトの入側で生じる大きな断面変形に対応するためのガイド構成等を適用する必要があり、この特許文献３に記載の技術を鋼矢板の曲げ成形に適用するのは妥当とはいえない。

上記事情に鑑み、本発明の目的は、熱間による仕上圧延の後に被圧延材に対して曲げ成形を行うことで鋼矢板製品を製造するに際し、製品形状の非対称性や温度偏差、圧延中の上下ロールの軸方向のずれなどによって、圧延工程で被圧延材に左右非対称なクロップ部や曲がりが形成され、曲げ成形機での被圧延材の先端のずれ噛みや捩じれが生じた場合であっても、センタリング性を損なわず、被圧延材の長手方向の寸法変動を抑制することが可能な鋼矢板の製造装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、熱間圧延により鋼矢板を製造する製造装置であって、粗圧延機、中間圧延機、仕上圧延機、及び、被圧延材に対し仕上げ圧延と連続して曲げ成形を行う曲げ成形機を有し、前記曲げ成形機は、第１スタンドを含む１又は複数のスタンドからなり、被圧延材のウェブ対応部の上面を拘束するウェブ拘束ガイドを、前記曲げ成形機の少なくとも第１スタンド上流側に備え、前記ウェブ拘束ガイドの外幅は、当該ウェブ拘束ガイドの設置位置における被圧延材の定常状態での予変形部の左右フランジ内側間隔より狭く構成されることを特徴とする、鋼矢板の製造装置が提供される。

前記曲げ成形機の上下孔型ロールにおける被圧延材のウェブ対応部ならびにフランジ対応部に対向する部分のロール直下でのロール隙は、それぞれ前記ウェブ対応部ならびにフランジ対応部の厚みより大きく構成されても良い。

前記ウェブ拘束ガイドとしてローラーガイドが設けられ、圧延ラインに対し前記ローラーガイドと対向する位置に搬送ローラーが設けられても良い。

前記ウェブ拘束ガイドとして圧延ラインに対し上下一対の対向する上下ローラーガイド対が設けられても良い。

前記搬送ローラーは、平面視において前記ローラーガイドと同一位置又は下流側にずれた位置に設けられても良い。

前記上下ローラーガイド対のうち、下ローラーガイドは、平面視において上ローラーガイドと同一位置又は下流側にずれた位置に設けられても良い。

前記ウェブ拘束ガイドは、前記被圧延材の内側面に沿って圧延方向に延伸する内側ガイドであり、前記内側ガイドの断面形状は、仕上圧延後の被圧延材に近似した断面形状から、曲げ成形直前の被圧延材の断面形状まで連続的に変化する構成であっても良い。

前記被圧延材の下面に沿って、圧延方向に延伸する略平板形状の下側ガイド又は搬送ローラーの少なくともいずれかを備えても良い。

前記ウェブ拘束ガイドは、以下の式（１）を満たす距離Ｌだけ前記第１スタンドの孔型ロールのロール軸位置から上流側の位置を含んで設けられても良い。
Ｌ＞Ｌ１＋Ｌ２ ・・・（１）
但し、Ｌ１：曲げ成形開始位置と第１スタンドの孔型ロールのロール軸位置との距離、Ｌ２：被圧延材のフランジ対応部のクロップ長、である。

前記被圧延材の幅方向両端部外側において圧延方向に延伸する外側ガイドを備えても良い。

本発明によれば、熱間による仕上圧延の後に被圧延材に対して曲げ成形を行うことで鋼矢板製品を製造するに際し、被圧延材に左右非対称なクロップ部や曲がりが形成され、曲げ成形機での被圧延材の先端のずれ噛みや捩じれが生じた場合であっても、センタリング性を損なわず、被圧延材の長手方向の寸法変動を抑制し、少ないスタンド数で大きな曲げ成形を行うことが可能となる。

圧延ラインの概略説明図である。 曲げ成形機の概略側面断面図である。 曲げ成形機の概略正面図である。 第１スタンドの孔型形状を示す概略的な拡大正面図である。 第２スタンドの孔型形状を示す概略的な拡大正面図である。 第１スタンド及び第２スタンドにおいて曲げ成形される被圧延材の形状変化についての説明図である。 曲げ成形機への被圧延材の噛み込み直前の様子を示した概略平面図である。 曲げ成形機における被圧延材の噛み込みの様子を示す概略正面図である。 ローラーガイドを設けた構成についての概略平面図である。 ローラーガイドを設けた構成における被圧延材の噛み込みの様子を示す概略正面図である。 ローラーガイドの支持機構に関する概略側面図である。 ローラーガイドの支持機構に関する概略正面図である。 本発明の第１変形例についての概略説明図である。 本発明の第２変形例についての概略説明図である。 図１４（ａ）のＡ－Ａ’断面及びＢ－Ｂ’断面における内側ガイド、下側ガイド、外側ガイドと被圧延材の状態を示す概略断面図である。 外側ガイドの変形例についての概略説明図である。 比較例１の結果を示すグラフである。 実施例１の結果を示すグラフである。 ローラーガイドのロール軸を含む圧延方向に垂直な断面における、被圧延材Ａの噛み込み時の断面形状と、被圧延材の定常状態の予変形部の断面形状を示した概略説明図である。 曲げ成形における被圧延材Ａの予変形の状態を数値解析したグラフである。 ウェブ拘束ガイドとしてのローラーガイドの外幅Ｑに関する概略説明図である。 ローラーガイドの変形例を示す概略説明図である。 本発明の第３実施例についてのグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本実施の形態では鋼矢板製品としてハット形鋼矢板を製造する場合について説明する。以下では、説明のために圧延ラインＴにおける鋼材を、総称して「被圧延材Ａ」と呼称する場合があり、各図において適宜その形状を破線や実線等を用いて図示する場合がある。

（圧延ラインの概略）
図１は、本発明の実施の形態にかかるハット形鋼矢板を製造する製造装置としての圧延ラインＴ（図中一点鎖線）と、圧延ラインＴに備えられる圧延機等についての概略説明図である。なお、図１において圧延ラインＴの圧延進行方向は矢印で示されている方向であり、当該方向へ被圧延材が流れ、ライン上の各圧延機、曲げ成形機において圧延・曲げ成形が行われ、製品が造形される。

図１に示すように、圧延ラインＴには、上流から順に粗圧延機１０、第１中間圧延機１３、第２中間圧延機１６、仕上圧延機１９、曲げ成形機２０が順に配置されている。また、第１中間圧延機１３にはエッジャー圧延機１４が、第２中間圧延機１６にはエッジャー圧延機１７がそれぞれ隣接して配置されている。

圧延ラインＴにおいては、図示しない加熱炉において加熱された矩形材（被圧延材Ａ）が粗圧延機１０～仕上圧延機１９において順次熱間で圧延され、更に、仕上圧延機１９と直線状に配置した曲げ成形機２０によって熱間で成形され、最終製品であるハット形鋼矢板となる。なお、以下では説明のため、粗圧延機１０で圧延された被圧延材Ａを粗形材、第１中間圧延機１３、第２中間圧延機１６によって圧延された被圧延材を中間材、仕上圧延機１９によって圧延された被圧延材を仕上材１９ａとも呼称する。即ち、仕上材１９ａを曲げ成形機２０によって成形（断面変更）したものが最終製品（即ち、ハット形鋼矢板製品）となる。

ここで、圧延ラインＴに配置される粗圧延機１０、第１中間圧延機１３、第２中間圧延機１６、仕上圧延機１９や、付随して配置されるエッジャー圧延機１４、１７は従来から鋼矢板の製造において用いられている一般的な設備であるため、その詳細な装置構成等についての説明は本明細書では省略する。

（曲げ成形機の概略的な構成）
次に、曲げ成形機２０の詳細な構成について図面を参照して説明する。図２は曲げ成形機２０の概略側面断面図であり、図３は曲げ成形機２０の概略正面図である。図２、３に図示した曲げ成形機２０は、仕上圧延機１９において仕上圧延された仕上材１９ａを曲げ成形するものである。なお、図３には以下に説明する曲げ成形機２０が備える第１スタンド２２の概略正面図を図示している。ここで、本実施の形態では曲げ成形機２０は２つの成形スタンド（以下に説明する成形スタンド２２、２３）から構成される場合を例示して説明しているが、曲げ成形機２０は１又は任意の複数のスタンドから構成されていても良い。

図２に示すように、本実施の形態にかかる曲げ成形機２０は隣接してタンデム配置された２つの成形スタンド２２、２３（以下、上流側の第１スタンド２２、下流側の第２スタンド２３とも呼称する）を備えている。また、図３に示すように、各スタンド２２、２３それぞれには、上孔型ロールと下孔型ロールとで構成される成形用孔型（後述する孔型４５、５５）が刻設されており、その孔型形状は第１スタンド２２と第２スタンド２３とで異なる形状となっている。

ここで、第１スタンド２２と第２スタンド２３のロール構成ならびに孔型形状について説明する。図４は、第１スタンド２２の孔型形状を示す概略的な拡大正面図であり、図５は第２スタンド２３の孔型形状を示す概略的な拡大正面図である。なお、図４には曲げ成形機２０による成形を行う前の状態である仕上材１９ａの断面形状を一点鎖線で図示し、図５には第２スタンド２３で成形を行う前の状態である仕上材１９ａ’の断面形状を一点鎖線で図示している。また、以下では、略ハット形形状の被圧延材を上開き（後述するウェブ対応部を下方とし、腕対応部を上方に位置させる）姿勢で曲げ成形する場合を例示して説明する。

図３及び図４に示すように、第１スタンド２２には、上孔型ロール４０と下孔型ロール４１が筐体４４に支持されて設けられ、上孔型ロール４０と下孔型ロール４１によって孔型４５が構成されている。この孔型４５はフランジに対応する部分から継手に対応する部分の形状がハット形鋼矢板製品の一歩手前の形状（即ち、略ハット形鋼矢板製品形状）となっている。孔型４５は、仕上材１９ａのフランジに対応する部分（即ち、フランジ対応部）と、仕上材１９ａのウェブに対応する部分（即ち、ウェブ対応部）とがなす角度、及び仕上材１９ａの腕に対応する部分（即ち、腕対応部）とがなす角度をそれぞれ変化させ、仕上材１９ａの高さ及び幅を所定の形状（即ち、製品に近似した断面形状）に曲げ成形するものである。特に大型のハット形鋼矢板を製造する場合には、粗圧延機１０～仕上圧延機１９において高さを低く抑えた形状でもって被圧延材（粗形材～仕上材１９ａ）の圧延を行い、曲げ成形機２０において被圧延材の高さを所望の製品高さまで高めるように曲げ成形を行うといった方法を採ることが好ましい。

また、図５に示すように、第２スタンド２３には、上孔型ロール５０と下孔型ロール５１が筐体５４に支持されて設けられ、上孔型ロール５０と下孔型ロール５１によって孔型５５が構成されている。この孔型５５は所望の製品形状に近い形状となっており、曲げ成形機２０の第１スタンド２２にて成形されたフランジに対応する部分（即ち、フランジ対応部）と、仕上材１９ａのウェブに対応する部分（即ち、ウェブ対応部）とがなす角度、及び腕に対応する部分（即ち、腕対応部）とがなす角度をそれぞれ変化させ、フランジ形状、腕形状及び継手形状を所定の形状（即ち、製品の形状）に成形するものである。即ち、この第２スタンド２３では、第１スタンド２２での成形において製品形状に対して不十分であったフランジ対応部の傾斜角度を、製品形状に応じた角度まで変形させる成形が行われる。

ここで、曲げ成形時における上記孔型４５及び孔型５５におけるロール隙（上孔型ロール４０と下孔型ロール４１のロール隙ならびに上孔型ロール５０と下孔型ロール５１のロール隙）は、仕上材１９ａのフランジ対応部及びウェブ対応部の厚みより大きくなるように構成されている。即ち、曲げ成形機２０においては、仕上材１９ａの板厚圧下は行われず、第１スタンド２２及び第２スタンド２３の各孔型ロールと仕上材１９ａとは、後述する一部の所定箇所において接触して曲げ成形が行われる構成となっている。なお、具体的には、ウェブ対応部ならびにフランジ対応部に対向する部分の上記ロール隙は仕上材１９ａのフランジ対応部ならびにウェブ対応部の厚みより０．５ｍｍ～３ｍｍ程度大きいことが好ましい。加えて、上記孔型４５及び孔型５５における仕上材１９ａの腕対応部にかかる箇所においても、そのロール隙は当該腕対応部の厚みよりも断面全域にわたり大きくなるように構成されていても良い。

（曲げ成形における被圧延材の成形）
次に、上述したスタンド２２、２３における被圧延材の成形について説明する。図６は、第１スタンド２２及び第２スタンド２３において曲げ成形される被圧延材（仕上材１９ａ）の形状変化についての説明図であり、（ａ）は第１スタンド２２での加工前、（ｂ）は第１スタンド２２での加工時、（ｃ）は第２スタンド２３での加工時の概略断面図を示している。図６（ａ）に示すように、仕上材１９ａは略ハット形形状であり、略水平であるウェブ対応部６０と、ウェブ対応部６０の両端に所定の角度でもってコーナー部７０で連結しているフランジ対応部６２、６３と、各フランジ対応部６２、６３においてウェブ対応部との連結側と異なる端部に所定の角度でもってコーナー部７１で連結している腕対応部６５、６６と、腕対応部６５、６６の先端に形成される継手対応部６８、６９から構成されている。また、仕上材１９ａは、仕上圧延機１９における圧延によって厚みが略製品の厚みとなっており、継手対応部６８、６９の形状も、略製品継手形状となっている。

この図６（ａ）に示す仕上材１９ａは、第１スタンド２２の孔型４５において、フランジ対応部６２、６３の傾斜角度θ１（水平な圧延ピッチラインに対するフランジ対応部の角度θ１）が大きくなる（図６（ｂ）に示す角度θ２となる）ように曲げ成形される。このような曲げ成形により、仕上材１９ａは、図６（ｂ）に示すように所望の高さとなる。即ち、第１スタンド２２では、仕上材１９ａの高さが高くなるような曲げ成形が行われる。ここでの曲げ成形による角度変化θ２－θ１を第１曲げ成形角度Δθ１とする。

次いで、図６（ｃ）に示すように、第２スタンド２３の孔型５５において、フランジ対応部６２、６３の傾斜角度θ２を製品角度θ３に変化させるような曲げ成形が行われる。即ち、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、フランジ対応部６２、６３の傾斜角度θ２が、製品の角度θ３となるように成形される。それぞれのスタンドでの曲げ成形においては、少なくとも、ウェブ対応部６０とフランジ対応部６２、６３の連結部であるコーナー部７０の内側７２と、フランジ対応部６２、６３と腕対応部６５、６６の連結部であるコーナー部７１の内側７３を押圧し、コーナー部を十分に塑性変形させることが好ましい。なお、第２スタンド２３通過後にもフランジ対応部６２、６３の傾斜角度変化が生じる恐れがあるため、孔型５５の形状は当該角度変化を考慮して決定することが好ましい。ここでの曲げ成形による角度変化θ３－θ２を第２曲げ成形角度Δθ２とする。

なお、これら図６（ａ）～（ｃ）に記載の曲げ成形工程では、フランジ対応部６２、６３と腕対応部６５、６６とがなす角度についても適宜変化させるような曲げ成形も、各スタンドで実施しても良い。最終的な形状としては、腕対応部６５、６６が略水平となり、製品形状に整合するような曲げ成形を行えば良い。

（曲げ成形前での被圧延材におけるクロップ生成に伴う問題点）
以上説明したように構成される圧延ラインＴにおいては、仕上げ圧延後の被圧延材Ａ（仕上材１９ａ）が曲げ成形機２０で曲げ成形されて最終製品が製造される。こうして、被圧延材Ａを仕上圧延機１９から押し込みながら曲げ成形機２０に噛み込ませ、仕上げ圧延と連続して曲げ成形を実施することで、噛み込みを容易とし、高い生産性で最終製品の製造を行うことができる。一方で、スラブを素材として鋼矢板製品を製造する場合、通常製品はフランジ厚みの方がウェブ厚みよりも大きいため、仕上げ圧延後には、被圧延材Ａの長手方向端部においてフランジ対応部がウェブ対応部よりも先行する。これにより、被圧延材Ａの先端には形状不良部（いわゆるクロップ）が生成されることが知られている。即ち、曲げ成形機２０の噛み込み直前において被圧延材Ａの先端にはクロップが形成された状態であり、その状態で曲げ成形機２０への噛み込みが開始されることに伴い種々の問題が生じることが本発明者らにより知見されている。

図７は曲げ成形機２０への被圧延材の噛み込み直前の様子を示した概略平面図であり、被圧延材Ａの長手方向先端の一部を図示したものである。図７に示すように、曲げ成形機２０の第１スタンド２２上流側には被圧延材Ａの幅方向の両側側方に配置される外側ガイド８０が設けられ、この外側ガイド８０に誘導された状態で第１スタンド２２に被圧延材Ａが噛み込まれる。図示のように、仕上げ圧延後の被圧延材Ａには、その先端においてクロップが生成されている。クロップの生成に際しては、粗圧延～仕上げ圧延時の上下ロールの軸方向のずれや温度偏差などが原因となり、左右のフランジ対応部６２、６３の圧下量の差に起因して左右非対称長さのクロップが生成する場合がある。

左右非対称長さのクロップが生成した状態で被圧延材Ａが曲げ成形機２０に噛み込むと、図７のように、先行する一方のフランジ対応部（図示ではフランジ対応部６２）が先に曲げ成形機２０の下孔型ロール４１に接触する。即ち、一方のフランジ対応部が先行して下孔型ロール４１に接触し、そのフランジ対応部が下孔型ロール４１への接触により持ち上げられことで被圧延材Ａの断面全体が斜めに傾きながら曲げ成形機２０に噛み込まれるといった現象が生じる。

図８は曲げ成形機２０における被圧延材の噛み込みの様子を示す概略正面図であり、噛み込み状態をスタンド入側方向から見た概略図である。なお、図８では、簡略化のため、ロール及び被圧延材のみを図示し、筐体等は省略している。図７、８に示すように、一方のフランジ対応部（ここではフランジ対応部６２）が他方のフランジ対応部（ここではフランジ対応部６３）よりも先行して下孔型ロール４１に接触し、持ち上げられるために被圧延材Ａの断面全体が斜め（図中、反時計回り）に傾き、その状態で噛み込みが進行する。このような状態で噛み込みが進むと被圧延材Ａに生じた捩じれが大きくなり、後続の被圧延材Ａの噛み込みが不安定になる恐れがある。

また、左右非対称長さのクロップが生成された状態で曲げ成形機２０に噛み込む場合に、被圧延材Ａに長手方向の曲がりが生じていると、被圧延材Ａの幅方向中心と、曲げ成形機２０のロール（上孔型ロール４０及び下孔型ロール４１）の幅方向中心と、がずれる場合がある。図７に示すように、曲げ成形機２０の上流側には外側ガイド８０が設けられているが、外側ガイド８０の間隔は、被圧延材Ａの幅に対しある程度余裕を持たせた間隔（例えば数１０ｍｍ程度の余裕）にて設置されているため、外側ガイド８０のみでは十分に対処できない場合がある。被圧延材Ａとロールの幅方向中心位置がずれた状態で曲げ成形機２０への噛み込みが進んだ場合、被圧延材Ａの捩じれが増大し、いわゆるセンターずれと呼ばれるセンタリング性不良が生じる。

以上説明したように、仕上げ圧延後の被圧延材Ａを曲げ成形機２０に噛み込ませる際には、噛み込みの不安定性や捩じれの発生、センタリング性不良等により、曲げ成形機２０において通材が不能になってしまうことが懸念される。本発明者らは、このような種々の問題点を知見し、その解決策について鋭意検討した。以下、これら問題点を解決するための手段について説明する。

（ローラーガイドの構成）
本発明者らは、曲げ成形機２０における被圧延材Ａの断面形状の変形状態について調査し、噛み込みの不安定性や捩じれの発生、センタリング性不良等を効果的に抑制するための手段について鋭意検討を行った。例えば、特許文献３のように、鋼矢板（例えば、ハット形鋼矢板）の圧延を行う圧延機においては、被圧延材の捩じれ等を抑制するために、ウェブ、フランジ、腕の上下面をそれぞれ圧延機の入側と出側に設置したガイドによって拘束するといった技術が知られている。しかしながら、本実施の形態に係る曲げ成形機２０においては、定常状態では、ロールバイト入側で予変形により被圧延材Ａの全幅と高さが長手方向に変化する上に、ロールバイト入側の同一位置でも噛み込み時から定常状態の間で被圧延材Ａの断面形状が大きく変化するため、フランジや腕を上下から拘束するのは困難であり好ましくない。

このような観点から、本発明者らは、曲げ成形機２０（第１スタンド２２）の上流側において被圧延材Ａのウェブ（ウェブ対応部６０）を拘束するようなウェブ拘束ガイドを設ける構成を創案した。以下では、ウェブ拘束ガイドとしてのローラーガイド９０を設けた構成について図面を参照して説明する。

図９は、ローラーガイド９０を設けた構成についての概略平面図であり、曲げ成形機２０への被圧延材の噛み込み直前の様子を示しており、被圧延材Ａの長手方向先端の一部を図示したものである。また、図１０は、ローラーガイド９０を設けた構成における被圧延材の噛み込みの様子を示す概略正面図であり、噛み込み状態を曲げ成形機２０の入側方向から見た概略図である。なお、図９、１０において、上記図７、８と同じ機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する場合がある。また、ローラーガイド９０は、ローラー支持機構や上下昇降機構等を用いて所定の位置に支持されているが、図９、１０ではそれら支持機構、昇降機構等は図示していない。

図９、１０に示すように、曲げ成形機２０の第１スタンド２２上流側には、被圧延材Ａのウェブ対応部６０の上方に位置し、被圧延材Ａ下方の搬送テーブル（あるいは搬送ローラー）との間でウェブ対応部６０を拘束するウェブ拘束ガイドとしてのローラーガイド９０が設けられている。本実施の形態に係る構成では、被圧延材Ａを搬送するための複数の搬送ローラー９５が設けられており、当該搬送ローラー９５の１つとローラーガイド９０との間でウェブ対応部６０が拘束される。

ローラーガイド９０の寸法は任意に設計可能であるが、好ましくは、ローラーガイド９０の設置位置における被圧延材Ａの断面形状との関係に基づき寸法を定めれば良い。以下、ローラーガイド９０の外幅Ｑの定め方の一例について説明する。図１９は、ローラーガイド９０のロール軸を含む圧延方向に垂直な断面における、被圧延材Ａの噛み込み時の断面形状（図中の実線）と、被圧延材Ａの定常状態の予変形部の断面形状（図中の破線）を示した概略説明図である。また、図２０は、曲げ成形における被圧延材Ａの予変形の状態を数値解析したグラフであり、（ａ）は左右フランジ内側間隔Ｗの定常部における長手方向変化を示すものであり、（ｂ）はフランジ対応傾斜角度（フランジ角度）θの定常部における長手方向変化を示すものである。なお、図２０（ａ）では、ウェブ対応部６０の上面からの高さｈが２００ｍｍ、２５０ｍｍ、３００ｍｍのそれぞれの位置でのデータを示している。また、図２０における横軸は、第１スタンド２２から圧延方向の距離であり、０が第１スタンド２２の直下を示している。

図２０（ａ）に示すように、ｈが２００ｍｍ、２５０ｍｍ、３００ｍｍのいずれの位置においても、成形前の左右フランジ内側間隔Ｗ０に対し、予変形により左右フランジ内側間隔Ｗが変化している。例えば、ｈ＝２５０ｍｍの位置での第１スタンド２２の２．５ｍ上流（グラフ中の－２５００ｍｍ位置）でみると、予変形により左右フランジ内側間隔Ｗが成形前より１７０ｍｍ程度減少していることが分かる。この結果から、ウェブ拘束ガイドとしてのローラーガイド９０の外幅Ｑを、定常部で予変形が生じた際の左右フランジ内側間隔Ｗより小さく設計することが望ましいといえる。これにより、噛み込み時の捩じれの抑制を図るとともに、定常状態における予変形部の疵の発生を防止できる。

また、図２０（ｂ）に示すように、被圧延材Ａの定常部では、予変形による長手方向のフランジ角度θも大きく変化していることが分かる。この結果から、ウェブ拘束ガイドとしてのローラーガイド９０の外幅Ｑを、フランジ角度θの値に基づき評価し、フランジの内側に位置するように設計することもできる。

なお、上述したように設計されるウェブ拘束ガイドとしてのローラーガイド９０の外幅Ｑとは、ローラーガイド９０本体と、後述するローラー支持部１０５を含むような構造全体の外幅とすることが好ましい。ここで、ローラーガイド９０とローラー支持部１０５の構造全体の幅Ｑは、高さ方向位置に応じて異なる場合がある。図２１は、ウェブ拘束ガイドとしてのローラーガイド９０の外幅Ｑに関する概略説明図である。図２１のように、ローラーガイド９０とローラー支持部１０５の構造全体の幅Ｑは高さ方向位置に応じて異なり、ロール本体幅Ｑ１のみの場合やロールと支持部全体の幅Ｑ３である。そのため、図２０（ａ）を参照して上述したように、定常部で予変形が生じた際のウェブ対応部６０の上面からの高さｈと左右フランジ内側間隔Ｗとの関係に基づきローラーガイド９０の外幅Ｑを設計する場合や、図２０（ｂ）を参照して上述したように、フランジ角度θの値に基づきローラーガイド９０の外幅Ｑを設計する場合に、設計に用いる外幅Ｑは、位置に応じてＱ１～Ｑ３といったように好適な位置での外幅Ｑ（Ｑ１～Ｑ３）を用いればよい。

また、図９に示すように、平面視において、第１スタンド２２の孔型ロールのロール軸位置をＰ１、ローラーガイド９０のロール軸位置をＰ２とすると、ローラーガイド９０は、ロール軸位置Ｐ１から上流側に所定距離Ｌだけ離間した箇所にロール軸位置Ｐ２が位置するように設けられる。また、搬送ローラー９５の少なくとも１つは、ローラーガイド９０の略下方位置（圧延ラインＴおいてローラーガイド９０に対向する位置）に設けられることが必要であり、例えば、図９のようにローラーガイド９０のロール軸位置Ｐ２と平面視で同一位置に搬送ローラー９５の少なくとも１つを設けても良い。

ここで、曲げ成形機２０の第１スタンド２２上流側におけるローラーガイド９０の設置位置は、先行するフランジ対応部６２が第１スタンド２２の下孔型ロール４１に接触した段階でウェブ対応部６０を拘束できるような位置とする必要がある。具体的には、先行するフランジ対応部６２の先端が下孔型ロール４１に接触を開始する位置（即ち、曲げ成形開始位置）と下孔型ロール４１（あるいは上孔型ロール４０）のロール軸位置Ｐ１との距離Ｌ１と、ウェブ対応部６０に対し生じているフランジ対応部６２のクロップ長Ｌ２と、の和（Ｌ１＋Ｌ２）よりも、ロール軸位置Ｐ１とＰ２との間の距離Ｌが大きいような位置関係となるようにローラーガイド９０を設ける必要がある。即ち、ローラーガイド９０を設ける位置は、以下の式（１）を満たすような距離Ｌだけ第１スタンド２２の孔型ロールのロール軸位置Ｐ１から上流側に設ける必要がある。
Ｌ＞Ｌ１＋Ｌ２ ・・・（１）

なお、ウェブ対応部６０に対し生じているフランジ対応部６２のクロップ長Ｌ２は、ウェブ対応部６０とフランジ対応部６２との延伸差や操業の変動により変わる値であり、被圧延材の個体ごとに異なる値である。よって、クロップ長Ｌ２の最大値は、製品サイズや操業条件に応じて任意に定めれば良い。

また、先行するフランジ対応部６２の先端が下孔型ロール４１に接触を開始する位置と下孔型ロール４１のロール軸位置Ｐ１との距離Ｌ１は、幾何学的な関係により定めることが可能である。具体的には、図９、１０に示す、被圧延材Ａのフランジ線長Ｂ、曲げ成形前のフランジ対応部傾斜角度θ１、当該スタンド（ここでは第１スタンド２２）での曲げ成形後のフランジ対応部傾斜角度θ２、下孔型ロール４１の腕部半径Ｒａ及びウェブ部半径Ｒｗ、センターずれ量Ｘ、から以下の式（２）を用いて距離Ｌ１を定めることができる。なお、センターずれ量Ｘとは、被圧延材Ａの幅方向中心位置と、第１スタンド２２の孔型ロール幅方向中心位置と、のずれ量（被圧延材Ａの幅方向中心位置が孔型ロール幅方向中心に対して先行したフランジ側にずれた状態が正の値）である。

一例として、フランジ線長Ｂが５４２ｍｍ、θ１が３０°、θ２が５０°、Ｒａが９１２ｍｍ、Ｒｗが４９７ｍｍ、Ｘが３０ｍｍである製造条件においては、Ｌ１は６０７ｍｍとなる。例えば、クロップ長Ｌ２を９００ｍｍとすると、ロール軸位置Ｐ１からの距離Ｌが１５０７ｍｍより離れた位置にローラーガイドを設置しても良い。距離Ｌは、操業における距離Ｌ１、Ｌ２の変動を考慮して、余裕をもって設定することが好ましい。

（ローラーガイドの支持機構、昇降機構の構成）
上述した本実施の形態に係るローラーガイド９０を設けるに際し、その支持機構や昇降機構等は任意に設けられれば良く、例えば、曲げ成形機２０とは別の筐体を設けて、当該筐体でもってローラーガイド９０を支持するといった構成や、曲げ成形機２０の第１スタンド２２の筐体４４に支持機構や昇降機構を取り付け、ローラーガイド９０を支持する構成、といった種々の構成が考え得る。ここでは、一例として第１スタンド２２の筐体４４に支持機構や昇降機構を取り付け、ローラーガイド９０を支持する構成を図示・説明する。

図１１は、ローラーガイド９０の支持機構に関する概略側面図であり、図１２は、ローラーガイド９０の支持機構に関する概略正面図である。なお、図１１、１２では、簡略化のため曲げ成形機２０のうち第１スタンド２２に注視して図示を行い、図１２は第１スタンド２２の入側（上流側）から見た概略正面図である。また、図１１では被圧延材Ａの図示は省略し、図１１、１２においてローラーガイド９０に斜線を付している。

図１１に示すように、第１スタンド２２には、当該スタンドの筐体４４に固定され、スタンド上流側に伸びるガイド支持部１００と、ガイド支持部１００に取り付けられる昇降機構１０３が設けられる。また、昇降機構１０３の下端にはローラー支持部１０５を介して回転自在にローラーガイド９０が取り付けられている。昇降機構１０３は、例えば油圧シリンダー等からなり、その駆動によりローラーガイド９０及びローラー支持部１０５を任意の高さに一体的に昇降させることができる。

ローラーガイド９０のロール幅は任意に設計可能であり、被圧延材Ａの幅方向へのずれや、安定して拘束可能であるための幅として、例えばウェブ対応部６０の幅長さの２／３以上のロール幅を有していることが好ましい。また、ローラーガイド９０のロール径はガイド支持部１００やローラー支持部１０５といった設備の規模に応じて任意に設計可能であり、例えば５００ｍｍ以上に設計しても良い。

このように、昇降機構１０３を備えた構成でもって設けられるローラーガイド９０と、搬送ローラー９５により、第１スタンド２２の上流側において被圧延材Ａのウェブ対応部６０を効果的に拘束することができる。特に、被圧延材Ａの変形状態や厚みなどに応じてローラーガイド９０を好適に昇降させることで、効果的な拘束効果が実現される。

（作用効果）
以上、図面を参照して説明した本実施の形態に係るローラーガイド９０を備えた構成の曲げ成形機２０（特に第１スタンド２２）によれば、被圧延材Ａの長手方向先端が曲げ成形機２０に噛み込む際に、ウェブ対応部６０に比べ先行するフランジ対応部６２が先に噛み込まれたとしても、ウェブ対応部６０が拘束されることで噛み込み時のずれ噛みや捩じれが抑制される。これにより、曲げ成形時の通材不良が抑制され、被圧延材Ａのセンタリング性向上が図られる。

特に、ローラーガイド９０を設けるに際し、上記式（１）、（２）で定まる好適な設置位置とすることで、先行するフランジ対応部６２が第１スタンド２２の下孔型ロール４１に接触した段階でウェブ対応部６０を拘束でき、効果的な拘束効果を得ることができる。これにより、第１スタンド２２で大きな曲げ成形を行う場合でも、被圧延材に左右非対称なクロップ部が形成され、先行するフランジ対応部６２が先に噛み込まれても、被圧延材がセンタリングされた状態を保って曲げ成形されていくため、噛み込みが均等に行われずに通材不良となってしまうといったことが回避される。

また、前述したように、曲げ成形時における孔型４５のロール直下でのロール隙を、仕上材１９ａのフランジ対応部及びウェブ対応部の厚みより大きく（例えば０．５ｍｍ～３ｍｍ程度）なるように構成している。また、曲げ成形時における孔型４５のロール直下でのロール隙を、仕上材１９ａの腕対応部やコーナー部（ウェブ対応部とフランジ対応部の連結部、フランジ対応部と腕対応部の連結部）の厚みよりも大きく構成することが好ましい構成としている。これにより、フランジ対応部６２、６３がずれて噛み込んだ際にウェブ拘束ガイドで捩じれを抑制した状態で被圧延材Ａを孔型４５に噛み込ませることで、ずれを修正してセンタリングを容易にする大きな効果がある。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施の形態では、曲げ成形機２０が第１スタンド２２と第２スタンド２３から構成される場合について図示し、説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではない。例えば曲げ成形機２０は単スタンドでもよく、また、任意の数の複数スタンドから構成されてもよい。曲げ成形機２０が複数スタンドから構成される場合には、各スタンドにおいて曲げ成形を分担して行うことができる。スタンド数は曲げ成形角度と設備投資のバランスから好適に決定される。

また、上記実施の形態では、ウェブ拘束ガイドとしてのローラーガイド９０の構成として、被圧延材Ａ下方の搬送テーブル（あるいは搬送ローラー）との間でウェブ対応部６０を拘束する構成を図示（図９～図１１参照）したが、ローラーガイド９０の構成はこれに限られるものではない。例えば、図２２に示すように、ローラーガイド９０を上下一対のローラーガイド対（上ローラーガイド９０ａ及び下ローラーガイド９０ｂ）としても良い。このような構成においては、上ローラーガイド９０ａと下ローラーガイド９０ｂは平面視において圧延方向の同じ位置に配置されても良く、下ローラーガイド９０ｂが下流側にずれて配置されても良い。

また、上記実施の形態において、曲げ成形機２０の上下孔型ロールは、上下どちらか一方のみを駆動させ、他方を駆動させないような構成とすることもできる。上下孔型ロールのどちらか一方のみを駆動させる構成とすることで、複数のスタンドのタンデム状態で曲げ成形を行う場合に、通材の速度バランスがとり易くなり、複数のスタンド間での速度バランスの不均衡による被圧延材への張力の発生等が抑えられ、通材の安定化や、不要な被圧延材の形状変化の抑制等が図られる。加えて、ロールを駆動させるためのモータ、スピンドル、ギア等の駆動機構が簡略化できるため、設備の小型化や設備コストの低減が実現される。

また、上記実施の形態では、曲げ成形機２０の第１スタンド２２の上流側にローラーガイド９０を設ける場合について図示・説明したが、曲げ成形機２０を構成する複数スタンドのそれぞれに同様のローラーガイド９０を設ける構成としても良い。この場合、複数のスタンド全てにおいて被圧延材のセンタリング性を損なうことなく曲げ成形が行われるため効率的に曲げ成形を実施することができ、通材不良等の問題も回避できる。

（本発明の第１変形例）
上記実施の形態においては、被圧延材Ａを第１スタンド２２の上流側で拘束する場合に、ローラーガイド９０とその略下方に位置する搬送ローラー９５によってウェブ対応部６０を拘束するものとして説明したが、ローラーガイド９０と搬送ローラー９５との位置関係はこれに限られるものではない。ここでは、本発明の第１変形例として、ローラーガイド９０に対向する搬送ローラー９５の位置をずらした構成について説明する。

図１３は、本発明の第１変形例についての概略説明図である。なお、図１３において、上記実施の形態で説明した図９と同じ機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する場合がある。図１３に示すように、本発明の第１変形例においては、ローラーガイド９０の略下方に位置する搬送ローラー９５のロール軸位置が、平面視において第１スタンド２２側（即ち、下流側）にずれた状態で設けられている。このように、平面視においてローラーガイド９０に比べ下流側に搬送ローラー９５を配置し、それらローラーガイド９０と搬送ローラー９５とで被圧延材Ａのウェブ対応部６０を拘束するといった構成を採ることで、より効果的に被圧延材Ａの先端部（いわゆるクロップ）の捩じれを抑制させることができ、安定的に曲げ成形を実施することができる。

（本発明の第２変形例）
また、上記実施の形態においては、被圧延材Ａを第１スタンド２２の上流側で拘束するウェブ拘束ガイドとしてローラーガイド９０を設ける構成について図示・説明したが、ウェブ拘束ガイドの構成はこれに限られるものではない。即ち、第１スタンド２２の上流側を含む領域において圧延方向（被圧延材通材方向）に延伸する内側ガイド及び下側ガイドをウェブ拘束ガイドとして設けても良い。ここでは、本発明の第２変形例として、ウェブ拘束ガイドとして内側ガイド１１０及び下側ガイド１１２を第１スタンド２２に設けた構成について説明する。

図１４は、本発明の第２変形例についての概略説明図であり、（ａ）は第１スタンド２２に設けられた内側ガイド１１０と下側ガイド１１２を側面から見た概略説明図であり、（ｂ）は内側ガイド１１０、下側ガイド１１２及び外側ガイド８０を正面から見た概略説明図である。なお、図１４（ａ）においては一部の搬送ローラー９５を図示し、図１４（ｂ）では簡略化のため内側ガイド１１０、下側ガイド１１２及び外側ガイド８０以外の構成要素については省略して図示している。また、図１４において、上記実施の形態で説明した図１～図１２と同じ機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する場合がある。

図１４（ａ）に示すように、内側ガイド１１０と下側ガイド１１２は第１スタンド２２の上流から下流に渡って圧延方向に延伸し、第１スタンド２２近傍では、第１スタンド２２の上流側と下流側に配置される内側ガイド１１０ａ、１１０ｂと下側ガイド１１２ａ、１１２ｂから構成される。即ち、曲げ成形時の被圧延材Ａは、スタンド上流側で内側ガイド１１０ａ、搬送ローラー及び下側ガイド１１２ａとによって上下両側からガイド（拘束）された状態で第１スタンド２２に噛み込まれる。なお、図１４では第１スタンド２２近傍について図示しており、内側ガイド１１０ａ、１１０ｂ及び下側ガイド１１２ａ、１１２ｂについて説明しているが、第２スタンド２３下流側にも内側ガイド及び下側ガイドを設けても良い。

また、図１４（ｂ）に示すように、内側ガイド１１０ａは圧延ラインＴの上方から下方向に向かって突出する形状であり、その形状は、被圧延材Ａの形状に近い形状となっている。即ち、内側ガイド１１０ａの下面は、略ハット形形状である被圧延材Ａのウェブ上面に沿うような形状となっている。同様に、スタンド下流側に設置する内側ガイド１１０ｂについても、第２スタンド２３で曲げ成形される被圧延材Ａの形状に合わせて形状を設計しても良い。

一方、図１４に示すように、下側ガイド１１２ａは略平板形状であり、噛み込み時の被圧延材Ａのウェブ下面に沿うように配置されている。このように内側ガイド１１０ａ、搬送ローラー及び下側ガイド１１２ａによって、被圧延材Ａは、その上面と下面のそれぞれをガイドされた状態で第１スタンド２２に噛み込まれる。

ここで、内側ガイド１１０ａの形状は上述したように、被圧延材Ａの形状に近い形状となっているが、ウェブ対応部からフランジ対応部に沿った中央部分の形状は定常圧延状態における被圧延材の圧延方向における形状変化に合わせて変化するような構成となっており、圧延方向（被圧延材Ａ長手方向）に沿って連続的に変化している。図１５（ａ）、（ｂ）は図１４（ａ）のＡ－Ａ’断面及びＢ－Ｂ’断面における内側ガイド１１０ａ、下側ガイド１１２ａ、外側ガイド８０と、被圧延材Ａの状態を示す概略断面図である。図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、内側ガイド１１０ａの上流側のＡ－Ａ’断面では曲げ成形の前工程である仕上圧延が行われた直後の被圧延材Ａの断面形状（図中の仕上材１９ａ）に対応した形状を有し、第１スタンド２２での曲げ成形が開始される直前のＢ－Ｂ’断面では予変形を生じて上流側よりもフランジ角度が起きた被圧延材Ａの断面形状（図中の仕上材１９ｃ）に対応した形状を有しており、ガイドの断面形状が長手方向に連続的に変化する構成となっている。

このように、被圧延材Ａ（仕上材１９ａ）は、第１スタンド２２での曲げ成形が開始される位置までの間に、予変形により徐々にウェブ対応部とフランジ対応部間の角度が変化するので、被圧延材Ａのウェブ対応部とフランジ対応部間の角度変化に合わせて、内側ガイド１１０ａの側面角度を上流側のＡ－Ａ’断面からＢ－Ｂ’断面の間で長手方向に変化させることで、ガイド疵を発生させることなく、被圧延材Ａのセンタリング性を高めることができる。この予変形による長手方向の断面形状の変化に関し、例えば、シミュレーションによって予変形の開始位置から曲げ成形の開始位置までの断面形状の変化を予測し、ガイド形状を決定しても良い。あるいは、被圧延材Ａの形状と第１スタンド２２の孔型４５の形状を直線的に結ぶようにガイド形状を設定することもできる。また、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、内側ガイド１１０ａの両側に、被圧延材の腕部や継手部を誘導するような略水平部を設けても良い。
この場合でも、ずれ噛みにより捩じれが生じても内側ガイド１１０ａによりウェブ上面を拘束することができるため、内側ガイド１１０ａを設ける場合には、その設置位置の一例として、第１スタンド２２の孔型ロールのロール軸位置Ｐ１の上流側において上記式（１）を満たす位置ＬがＡ－Ａ’断面とＢ－Ｂ’断面の間に存在するような構成とすることが好ましい。また、下側ガイド１１２ａの長手方向長さは任意であり、例えば図１４におけるＡ－Ａ’断面位置まで延長しても良い。

なお、図１４に示すように、被圧延材Ａ（仕上材１９ａ）に曲がりや反りがある場合でも、ガイド内に安定して誘導するため、内側ガイド１１０ａの先端はＡ－Ａ’断面のさらに上流に向かって上方向に開度が広がり、幅が狭くなった形状とし、Ａ－Ａ’断面に向かって上流側の断面形状にほぼ沿った形状になるように、内側ガイド１１０ａの形状を変化させることが望ましい。

また、第１スタンド２２の上記内側ガイド１１０ａの圧延方向（長手方向）長さは、例えばロール直下からＡ－Ａ’断面までの距離で２ｍ以上の上流側位置まであることが好ましい。これは、本実施の形態における曲げ成形の場合、定常状態ではロール直下の２ｍ以上上流から被圧延材の予変形が生じるため、ガイドの先端位置をロール直下の２ｍ以上上流にして、ガイドの先端側（曲げ成形機２０から遠方側、例えばＡ－Ａ’断面）の形状を被圧延材Ａ（仕上材１９ａ）の断面形状にほぼ合わせて設定することで、被圧延材Ａ先端部の誘導性を確保しつつ、定常状態でもガイド疵を生じることなく曲げ成形を行うことが可能となるからである。ここで、被圧延材Ａと内側ガイド１１０ａとの間には若干のクリアランスを付与することが必要である。

また、内側ガイド１１０ａのＡ－Ａ’断面位置はロール直下から２ｍ以上上流に位置することが望ましいが、この距離は例えば１．８ｍ以上といったように、多少短くても許容範囲である。この場合、Ａ－Ａ’断面のガイド形状は多少予変形を生じた被圧延材の形状に合わせれば良い。また、ロール直下からＡ－Ａ’断面位置までの距離が大きく、予変形が生じる位置から第１スタンド２２での曲げ成形が開始される直前までに内側ガイド１１０ａを連続して配置することが困難な場合には、長手方向の適切な範囲に限定して内側ガイド１１０ａを配置しても効果は得られる。

また、本変形例では、内側ガイド１１０ａの下面と下側ガイド１１２ａの間隔は、被圧延材Ａのウェブ対応部の厚みの１．５倍以上且つ３倍以下とすることが、ガイド疵を抑制し、安定した被圧延材の誘導を行う観点から好ましい。加えて、通材状態での内側ガイド１１０ａの下面と被圧延材Ａのウェブ対応部上面との隙間は、３ｍｍ以上且つ当該被圧延材Ａのウェブ対応部の厚み以下とすることが、ガイド疵を抑制し、安定した被圧延材の誘導を行う観点から好ましい。

また、図１４（ｂ）に示すように、外側ガイド８０は、通材時の被圧延材Ａ（仕上材１９ａ）の幅方向両側に設置される右ガイド８０ａと、左ガイド８０ｂから構成されており、それぞれのガイドは圧延方向に延伸する略平板形状である。右ガイド８０ａと左ガイド８０ｂは所定の間隔で離間した状態で設けられており、その間隔は圧延方向において変化しない。即ち、当該所定の間隔とは、第１スタンド２２では曲げ成形前の被圧延材Ａ（仕上材１９ａ）の全幅に合わせた長さとなっている。また、第２スタンド２３に設ける場合、第１スタンド２２通過後の被圧延材Ａの全幅に合わせた長さとなっている。ここで、全幅とは被圧延材Ａの左右方向の幅のことであり、全幅に合わせた長さとは、全幅のばらつきを考慮して、例えば約１０ｍｍ程度のクリアランスを被圧延材Ａ全幅の代表値に加えた長さを指している。

以上、図１４、１５を参照して本発明の第２変形例に係る構成について説明したが、ここで説明した各ガイドの形状や配置は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態に係るローラーガイド９０と、本変形例の内側ガイド１１０を組み合わせても良く、ローラーガイド９０を組み込んだ内側ガイド１１０や、ローラーガイド９０と第１スタンド２２との間に内側ガイド１１０を追加するといった構成も考えられる。また、図１６に示すように、外側ガイド８０の上流側先端部を外側に開いた形状として、被圧延材Ａに曲がりがある場合でもガイド内に安定して誘導ができるような構成としても良い。また、外側ガイド８０の更に上流側に、被圧延材Ａの左右方向のセンター位置を粗調整する案内機構を外側ガイド８０とは別に設置するといった構成も考えられる。

なお、上記実施の形態ならびにその変形例等にかかる説明では、最終製品としてハット形鋼矢板を製造する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えばＵ形鋼矢板等の鋼矢板製品の製造において適用することもできる。

（第１実施例）
本発明の第１実施例として、１スタンド（例えば、上記実施の形態で説明した第１スタンド２２参照）での曲げ成形についてアルミモデル実験で通材性の評価を行った。実験での操業条件は、実機換算値で、被圧延材のフランジ線長が５４２ｍｍ一定、Ｒａが９１２ｍｍ、クロップ長Ｌ２が５３０ｍｍ、左右フランジクロップ長の差が０、１５０、３００ｍｍ、センターずれ量が±１５、±３０ｍｍとした。また、曲げ成形前の被圧延材フランジ角度（θ１）、及び、曲げ成形角度（Δθ１＝θ２－θ１）は以下の表１に示す条件とした。

上記操業条件において、比較例１としてローラーガイドを設けない構成のスタンドにて略ハット形形状の被圧延材に対し曲げ成形のモデル実験を行い、通材性の評価を行った。図１７は比較例１の結果を示すグラフであり、グラフ中の〇が通材安定、×が通材不安定を示している。

また、上記操業条件において、実施例１としてローラーガイドをスタンドの２．５ｍ上流に設置し、表１のいずれの条件においても、ローラーガイド設置位置での定常状態における予変形部の最大フランジ角度５１°でも、被圧延材が接触しないようにガイドを設計し、被圧延材のウェブ上面とローラーガイドとの隙を１０ｍｍに設定した状態で略ハット形形状の被圧延材に対し曲げ成形のモデル実験を行い、通材性の評価を行った。図１８は実施例１の結果を示すグラフであり、グラフ中の〇が通材安定、×が通材不安定を示している。

比較例１、実施例１ともに上記表１に示す５条件にてモデル実験を行ったが、図１７に示すように、比較例１では５条件のうち３条件にて噛み込みが不安定となり、通材不良が発生した。一方、図１８に示すように、実施例１では５条件のいずれも安定して通材可能であった。即ち、ローラーガイドを設置することで、安定して通材可能な状態で曲げ成形を行うことが可能な条件（曲げ成形角度）が増加し、効果的に曲げ成形を実施できることが分かった。

（第２実施例）
本発明の第２実施例として、全幅１４００ｍｍ、高さ５０１ｍｍ、フランジ角度６３°、ウェブ厚１７．０ｍｍ、フランジ厚１３．２ｍｍのハット形鋼矢板を仕上げ圧延後に曲げ成形を行うことにより製造した。実施例２及び比較例２として、曲げ成形条件を、仕上げ圧延後のフランジ角度３０°から第１スタンドで５０°、第２スタンドで６３°の２段階として曲げ成形を行った。

実施例２では、ローラーガイドを設けた構成とし、被圧延材のフランジ線長は５４２ｍｍ一定、Ｒａが９１２ｍｍとし、外側ガイドの間隔は被圧延材の全幅より３０ｍｍ広い間隔とした。また、距離Ｌ１は５９８ｍｍ、クロップ長Ｌ２の最大値は９００ｍｍとし、ローラーガイドとの距離Ｌを２．５ｍに設定した。また、ローラーガイドのロール幅を被圧延材のウェブ対応部の幅長さの９０％とし、ローラーガイド設置位置での定常状態における予変形部のフランジ角度３７°でも、被圧延材が接触しないようにガイドを設計し、被圧延材のウェブ上面とローラーガイドとの隙を１０ｍｍに設定した。一方で、比較例２ではローラーガイドを設けない構成である以外は、実施例２と同じ条件として製造を行った。

ローラーガイドを設けない構成である比較例２では、曲げ成形機の第１スタンドに被圧延材の先端が噛み込んだ直後に捩じれが発生し、ずれ噛みが大きくなったために通材ができない材料が多発した。一方、ローラーガイドを設けた構成である実施例２では、安定した曲げ成形が行われ、良好なハット形鋼矢板が製造できた。

（第３実施例）
本発明の第３実施例として、全幅９００ｍｍ、高さ３６８ｍｍ、フランジ角度６９°、ウェブ厚１５．０ｍｍ、フランジ厚１１．３ｍｍのハット形鋼矢板について、第１スタンドの上流に、図１４に示すウェブ拘束ガイドを設置して曲げ成形を行う場合に、シミュレーション解析によりガイド形状を決定し、その結果に基づきウェブ拘束ガイドの形状を決定して曲げ成形を行った。

図２３は、第１スタンドのロール直下を０として、曲げ成形における被圧延材のフランジ対応傾斜角度（フランジ角度）θの定常部における長手方向変化のシミュレーション結果である。図２３に示すように、仕上圧延後のフランジ角度は４０°であり、フランジ角度は第１スタンドのロール直下より３ｍほど上流の位置より変化し始めている。ここで、ロール直下より２ｍほど上流まではフランジ角度の変化が小さい。そこで、ウェブ拘束ガイドの内側ガイド１１０ａのＡ－Ａ’断面位置を第１スタンドのロール直下から２ｍ上流に設定し、Ｂ－Ｂ’断面位置を第１スタンドのロール直下から０．６８ｍ上流に設定した。また、Ａ－Ａ’断面位置とＢ－Ｂ’断面位置での内側ガイドの側面角度を、図２３のそれぞれの位置での被圧延材のフランジ角度に合わせ、内側ガイドとフランジ内面の隙を５ｍｍに設定し、Ａ－Ａ’断面からＢ－Ｂ’断面の間で直線的にフランジ角度を変化させた。外側ガイドの間隔は被圧延材の全幅より３０ｍｍ広い間隔とした。この場合のＬ１は３９７ｍｍであり、クロップ長Ｌ２を７００ｍｍとしてもＡ－Ａ’断面位置はＬ１＋Ｌ２よりも大きい。

上記寸法のハット形鋼矢板を製造するにあたり、図２３に基づき決定された形状のガイド（内側ガイド、外側ガイド）を設置し、曲げ成形を行った。その結果、定常状態でのガイド疵を発生させることなく、噛み込み時の被圧延材Ａの捩じれの抑制とセンタリング性を高められることが確認された。

本発明は、例えばハット形鋼矢板、Ｕ形鋼矢板等の鋼矢板の製造装置に適用できる。

１０…粗圧延機
１３…第１中間圧延機
１４…エッジャー圧延機
１６…第２中間圧延機
１７…エッジャー圧延機
１９…仕上圧延機
１９ａ…仕上材
２０…曲げ成形機
２２…第１スタンド
２３…第２スタンド
４０…（第１スタンドの）上孔型ロール
４１…（第１スタンドの）下孔型ロール
４４…（第１スタンドの）筐体
４５…（第１スタンドの）孔型
５０…（第２スタンドの）上孔型ロール
５１…（第２スタンドの）下孔型ロール
５４…（第２スタンドの）筐体
５５…（第２スタンドの）孔型
６０…ウェブ対応部
６２、６３…フランジ対応部
６５、６６…腕対応部
６８、６９…継手対応部
８０（８０ａ、８０ｂ）…外側ガイド
９０…ローラーガイド
９５…搬送ローラー
１００…ガイド支持部
１０３…昇降機構
１０５…ローラー支持部
１１０…内側ガイド
１１２…下側ガイド
Ａ…被圧延材
Ｔ…圧延ライン（製造装置）

Claims (10)

1. 熱間圧延により鋼矢板を製造する製造装置であって、
   粗圧延機、中間圧延機、仕上圧延機、及び、被圧延材に対し仕上げ圧延と連続して曲げ成形を行う曲げ成形機を有し、
   前記曲げ成形機は、第１スタンドを含む１又は複数のスタンドからなり、
   被圧延材のウェブ対応部の上面を拘束するウェブ拘束ガイドを、前記曲げ成形機の少なくとも第１スタンド上流側に備え、
   前記ウェブ拘束ガイドの外幅は、当該ウェブ拘束ガイドの設置位置における被圧延材の定常状態での予変形部の左右フランジ内側間隔より狭く構成されることを特徴とする、鋼矢板の製造装置。
2. 前記曲げ成形機の上下孔型ロールにおける被圧延材のウェブ対応部ならびにフランジ対応部に対向する部分のロール直下でのロール隙は、それぞれ前記ウェブ対応部ならびにフランジ対応部の厚みより大きく構成されることを特徴とする、請求項１に記載の鋼矢板の製造装置。
3. 前記ウェブ拘束ガイドとしてローラーガイドが設けられ、圧延ラインに対し前記ローラーガイドと対向する位置に搬送ローラーが設けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の鋼矢板の製造装置。
4. 前記ウェブ拘束ガイドとして圧延ラインに対し上下一対の対向する上下ローラーガイド対が設けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の鋼矢板の製造装置。
5. 前記搬送ローラーは、平面視において前記ローラーガイドと同一位置又は下流側にずれた位置に設けられることを特徴とする、請求項３に記載の鋼矢板の製造装置。
6. 前記上下ローラーガイド対のうち、下ローラーガイドは、平面視において上ローラーガイドと同一位置又は下流側にずれた位置に設けられることを特徴とする、請求項４に記載の鋼矢板の製造装置。
7. 前記ウェブ拘束ガイドは、前記被圧延材の内側面に沿って圧延方向に延伸する内側ガイドであり、
   前記内側ガイドの断面形状は、仕上圧延後の被圧延材に近似した断面形状から、曲げ成形直前の被圧延材の断面形状まで連続的に変化する構成であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の鋼矢板の製造装置。
8. 前記被圧延材の下面に沿って、圧延方向に延伸する略平板形状の下側ガイド又は搬送ローラーの少なくともいずれかを備えることを特徴とする、請求項７に記載の鋼矢板の製造装置。
9. 前記ウェブ拘束ガイドは、以下の式（１）を満たす距離Ｌだけ前記第１スタンドの孔型ロールのロール軸位置から上流側の位置を含んで設けられることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の鋼矢板の製造装置。
   Ｌ＞Ｌ１＋Ｌ２ ・・・（１）
   但し、Ｌ１：曲げ成形開始位置と第１スタンドの孔型ロールのロール軸位置との距離、Ｌ２：被圧延材のフランジ対応部のクロップ長、である。
10. 前記被圧延材の幅方向両端部外側において圧延方向に延伸する外側ガイドを備えることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の鋼矢板の製造装置。

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