JPH04330113A - 左右非対称継手を有する直線型形鋼およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、左右非対称で且つ上下対称となる継手を有す
る直線型形鋼を圧延成形する方法に関するものである。

（従来の技術） 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Ｋ
１３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（Ｃｌｏ
ｓｅｄＰａｓｓ）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、継手の孔幅のバラツキを抑制する手段
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号公報記載の技術はその
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６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） 本発明は左右非対称（雄−雌）でかつ上下（表裏）対称
の連続継手を有する直線型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
ると共に雌継手および雄継手となるように左右非対称の
幅寸法よりなるフランジを成形し、該フランジをそれぞ
れの継手形状となるように曲げ加工することによって、
嵌合引張り強度のすぐれた継手部を得ることを可能にし
、この継手嵌合性のすぐれた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、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、 有効幅Ｗが一定であり、使用目的に応じた厚さｔｗとし
たウェブ幅方向のそれぞれの端部に、ウェブ表裏対称形
の雌継手と雄継手を形成し、雌継手はウェブ外方に湾曲
し、厚さｔｗに対応した開口幅を構成する一定半径の円
弧爪よりなり、また雄継手はウェブ側に湾曲し、片側円
弧爪の長さ■が、該爪厚さｔＦＭの１〜５倍であること
を特徴とする左右非対称継手を有する直線型形鋼である
。

（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。

本発明の左右非対称な継手を有する直線型形鋼は、大深
度の地中連続壁の構築にシリーズとして使用することが
あり、地上部と地中部では異なる土圧を受けるためウェ
ブ厚ｔｗを土圧の大きい部位では大きくして剛性強度を
高める必要がある。

すなわち第１図に示すように、シリーズ内でウェブ１に
おける雌継手の中央部より雄継手のつけ根までの幅長さ
Ｗ（以下の有効幅Ｗという。）を一定とし、ウェブ厚ｔ
ｗは使用部位に対応して所定の寸法とする。

ウェブ幅方向両端には、一端に雌継手２、他端に雄継手
３を設けている。雌継手２は第２図に示すように、ウェ
ブ１の外側に一定の曲率ｒ１で円弧を形成する爪２ａと
２ｂを有し、爪２ａと２ｂの先端には開口ｋを形成して
いる。第２図（ａ）はウェブ厚ｔｗ１が薄いタイプ、第
２図（ｂ）はウェブ厚ｔｗ２が厚いタイプの同一シリー
ズの爪を示したものであり、両タイプにおける爪の長さ
■１と■は■１＝■２であり、開口ｋ１−ｔｗ１＝ｋ２
−ｔｗ２としている。雄継手３は第３図に示すように、
ウェブ１の幅中心方向に湾曲する爪３ａ、３ｂで円弧を
形成している。第３図（ａ）はウェブ厚ｔｗ１が薄いタ
イプ、第３図（ｂ）はウェブ厚ｔｗ２が厚いタイプの同
一シリーズの爪を示したものであり、■３１−（ｔｗ１
／２）＝■３２−（ｔｗ２／２）としている。各爪３ａ
、３ｂの円弧は雌継手２内に嵌合するよう一定の曲率ｒ
２で形成され、各爪３ａ、３ｂの厚さｔＦＭは各爪の長
さ■３との関係で■３／ｔＦＭ＝１〜５となるように設
計されている。すなわち、■３／ｔＦＭが１未満では曲
げ変形が困難であり、５超になると強度が不足する。

このような形状を有する雄の継手１は、第１図に示すよ
うに雌継手２に嵌入した場合に嵌合した雌−雄継手を引
張り合ったとき雄爪３ａ、３ｂが雌爪２ａ、２ｂの内面
に噛み込む状態になり、大きな嵌合引張り強度を有する
ことになる。また、例えば、大深度の連続壁を構成する
場合には、使用部位によって異る剛性（ウェブ厚さの異
る）の形鋼をシリーズ内で選択し、これらを連続接合し
ても継手部寸法のくるいがなく接続可能となり、連続杭
打作業をスムーズにかつトラブルなく実施できる。尚、
施工時は雄継手を雌継手に先行して敷設する。

上記した本発明の左右非対称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４図は本発明の左右非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５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
の異ったフランジ成形用孔型ＫＡＬ．４を有する上下水
平ロール２０ａ、２０ｂ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、左右非対称のフランジ１０ａ、１０ｂ
を有するドッグボーン形状の粗造形材１０に加工する。

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．３によってウェブ厚
さをシリーズ内の所定の厚さにすると共に左右フランジ
１１ａ、１１ｂの幅寸法を異にし、かつウェブ幅一定の
略Ｈ形断面の中間圧延材１１に圧延造形する。ここでユ
ニバーサルミルＵの孔型ＫＡＬ．３を構成する水平ロー
ル２１ａ、２１ｂは、中間圧延材１１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度）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２１ａ、２１ｂ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２１ａ、２１
ｂ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１１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、３
０ｂ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、前記水平ロール２１ａ、２１ｂ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
線型形鋼の継手部すなわち左右フランジの幅を異幅とす
ると共に肉厚を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１１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
１１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．３Ｅによって、その両フランジ
１１ａ′、１１ｂ′端部が雌、雄の爪長さになるように
整形された中間圧延材１１′に形成される。このエッジ
ャーミルＥの水平ロール２２ａ、２２ｂは、中間圧延材
１１′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１１ａ′、１１ｂ′先端
の圧下を同時に行って、一方のフランジ１１ａ′幅がウ
ェブ外側に湾曲する爪長さ（■１あるいは■２）になり
、他方のフランジ１１ｂ′幅がウェブ内側に湾曲する爪
長さ（■３１あるいは■３２）になるようにエッジング
調整される。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。

上記中間圧延材１１′は続いてフランジ曲げ成形ミルＳ
に導入される。フランジ曲げ成形ミルＳは、孔型ＫＡＬ
．２を構成する上下ロール２３ａ、２３ｂからなり、一
方側にフランジ１２ａの先端を係止するストッパー部Ｆ
ｓを設けた同フランジ１２ａをウェブ外側に曲げる円弧
状予備成形孔型Ｆｐを有し、他方側にフランジ１２ｂ′
を支承する保持部ＲＭを有する。すなわち、このような
孔型ＫＡＬ．２を有するフランジ曲げ成形ミルＳによっ
て、フランジ１２ａをウェブの外側に曲げた予備成形材
１２を成形し、次の仕上工程での作業を容易にする。

上記予備成形材１２は、仕上圧延ミルＦによって最終製
品１に仕上られる。仕上圧延ミルＦの上下水平ロール２
４ａ、２４ｂの孔型ＫＡＬ．１は、ウェブ１部を押圧す
る胴部と、その一方側にフランジ１２ａを外側に湾曲成
形する円形仕上孔型Ｒａと、他方側にフランジ１２ｂを
内側に曲げ成形する半弧状仕上孔型Ｒｂを設けている。

すなわち、それぞれ湾曲面を有する仕上孔型ＲａとＲｂ
により、ウェブ外側に湾曲し、ウェブ厚ｔｗに対応した
開口幅ｋを有する雌爪２と、ウェブ内側に湾曲した雄爪
３を成形し、シリーズ内同一幅Ｗを持つ製品１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左右非対称継手を有する
直線型形鋼は、例えば第７図（ａ）、（ｂ）に示すよう
に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７図（ａ）は本発明の左
右非対称形鋼７をＨ型鋼４の各フランジに溶接した箱型
シートパイルを連結した例であり、また、同図（ｂ）は
本発明雄継手部材７、７のそれぞれの雌−雄継手を連結
し、円形に連続係合した円形セルの例である。

このように本発明に係る直線型形鋼の雌継手２と雄継手
３を嵌合することにより、継手嵌合引張強度は極めて増
大する。第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す各継手形
状、すなわち、本発明の一部である円弧形雌継手２に（
ａ）は本発明雄継手３を係合し、（ｂ）は従来のＹ型雄
継手５、（ｃ）は従来のＴ型雄継手６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６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
、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ｋ）
に比例する。本発明継手〔第６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６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
強度が極めて高いため信頼性が大きく土木工事に安定し
て使用できる。またこれを製造するに際しても既存の一
組のＨ形鋼ユニバーサル圧延装置を一部に利用すること
ができ、生産上のメリットは大きい。また、継手形状の
安定した施行性に優れた高品質の連続タイプの直線型形
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かつ的確に応
えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直線型形鋼の一例を示す断面図、第２
図（ａ）および（ｂ）は本発明形鋼の一方の継手部形状
を示す図、第３図（ａ）および（ｂ）は本発明形鋼の他
方の継手形状を示す図、第４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５図は同工程の順序を示
す説明図、第６図（ａ）および（ｂ）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７図（ａ）およ
び（ｂ）は本発明により製造された左右非対称直線型形
鋼を箱型鋼矢板の連続壁および円形セルとして使用した
例を示す説明図、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 Ｓ…フランジ曲げ成形ミル Ｆ…仕上げミル　１…ウェブ ２…雌継手　３…雄継手 ４…Ｈ形鋼　５…Ｙ形雄継手 ６…Ｔ型雄継手　７…本発明形鋼 １０…粗造形材 １０ａ、１０ｂ…粗造形材のフランジ ２０ａ、２０ｂ…　ＢＤの上下水平ロール１１、１１′
…中間圧延材 １１ａ、１１ｂ…中間圧延材のフランジ１２…予備成形
材 １２ａ、１２ｂ…予備成形材のフランジ２１ａ、２１ｂ
…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２２ａ、２２ｂ…エッジャ
ーミルＥの分割水平ロール２３ａ、２３ｂ…フランジ曲
げ 成形ミルＳの水平ロール ２４ａ、２４ｂ…仕上げミルＦの水平ロールＦｓ…フラ
ンジ曲げ成型 ミルＳのフランジ先端ストッパー部 Ｆｐ…フランジ曲げ成型ミルＳの予備成形孔型Ｒａ、Ｒ
ｂ…仕上孔型 出願人　新日本製鐵株式会社 復代理人　弁理士　田村弘明

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有効幅Ｗが一定であり、使用目的に応じた
   厚さｔｗとしたウェブ幅方向のそれぞれの端部に、ウェ
   ブ表裏対称形の雌継手と雄継手を形成し、雌継手はウェ
   ブ外方に湾曲し、厚さｔｗに対応した開口幅を構成する
   一定半径の円弧爪よりなり、また雄継手はウェブ側に湾
   曲し、片側円弧爪の長さ■が、該爪厚さｔＦＭの１〜５
   倍であることを特徴とする左右非対称継手を有する直線
   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 圧延工程で左右非対称なドッグボーン状の粗造形材とし
   た後、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
   定とすると共に、フランジを左右所定厚さに、かつ左右
   非対称幅にし、エッジャーミルでウェブを拘束しつつ前
   記各フランジの幅圧下を行って左右それぞれを最適フラ
   ンジの幅に成形し、次いで弧状部と係止部からなる予備
   成型カリバーを有する水平成形ロールで、一方の長幅側
   フランジを外側に予備的な曲げ加工を行い、該予備加工
   材を、仕上げミルの水平ロールに導いて一方側の予備加
   工したフランジを所定開口寸法を有する円弧状に曲げ加
   工すると共に、同時に他方の短幅フランジを内側にかつ
   円弧状に曲げ加工することを特徴とする左右非対称継手
   を有する直線型形鋼の製造方法。