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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023039806
(43)【公開日】2023-03-22
(54)【発明の名称】鋼矢板の製造方法
(51)【国際特許分類】
B21D 5/08 20060101AFI20230314BHJP
B21B 1/082 20060101ALI20230314BHJP
【ＦＩ】
B21D5/08 N
B21B1/082
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021147104
(22)【出願日】2021-09-09
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101557
【弁理士】
【氏名又は名称】萩原 康司
(74)【代理人】
【識別番号】100096389
【弁理士】
【氏名又は名称】金本 哲男
(74)【代理人】
【識別番号】100167634
【弁理士】
【氏名又は名称】扇田 尚紀
(74)【代理人】
【識別番号】100187849
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 隆史
(74)【代理人】
【識別番号】100212059
【弁理士】
【氏名又は名称】三根 卓也
(72)【発明者】
【氏名】林 慎也
(72)【発明者】
【氏名】三浦 洋介
(72)【発明者】
【氏名】山下 浩
(72)【発明者】
【氏名】片岡 直人
【テーマコード（参考）】
4E002
4E063
【Ｆターム（参考）】
4E002AC01
4E002AC05
4E002BB01
4E063AA01
4E063BB02
4E063CA02
4E063CA04
4E063CA06
4E063EA06
4E063KA02
4E063MA11
(57)【要約】
【課題】曲げ成形によって被圧延材の継手対応部に生じる角度変化や開口幅の変化を抑制し、良好な継手形状の鋼矢板製品を効率的に製造する。
【解決手段】少なくとも、フランジ対応部と、前記フランジ対応部の一方又は両方の端部に接続する腕対応部と、前記腕対応部の先端に接続する継手対応部と、を有する被圧延材に対し、熱間圧延によって粗圧延、中間圧延及び仕上圧延を行った後、熱間で曲げ成形を行う鋼矢板の製造方法であって、前記曲げ成形の前段階において、前記継手対応部の形状を製品とは異なる形状に変更させておく事前成形を行う。
【選択図】図８
【解決手段】少なくとも、フランジ対応部と、前記フランジ対応部の一方又は両方の端部に接続する腕対応部と、前記腕対応部の先端に接続する継手対応部と、を有する被圧延材に対し、熱間圧延によって粗圧延、中間圧延及び仕上圧延を行った後、熱間で曲げ成形を行う鋼矢板の製造方法であって、前記曲げ成形の前段階において、前記継手対応部の形状を製品とは異なる形状に変更させておく事前成形を行う。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも、フランジ対応部と、前記フランジ対応部の一方又は両方の端部に接続する腕対応部と、前記腕対応部の先端に接続する継手対応部と、を有する被圧延材に対し、熱間圧延によって粗圧延、中間圧延及び仕上圧延を行った後、熱間で曲げ成形を行う鋼矢板の製造方法であって、
前記曲げ成形の前段階において、前記継手対応部の形状を製品とは異なる形状に変更させておく事前成形を行うことを特徴とする、鋼矢板の製造方法。
前記曲げ成形の前段階において、前記継手対応部の形状を製品とは異なる形状に変更させておく事前成形を行うことを特徴とする、鋼矢板の製造方法。
【請求項2】
前記継手対応部の形状の事前成形は、前記継手対応部の先端部と底面部とのなす角度θ１、前記腕対応部と平行な基準面と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ２、前記腕対応部と前記継手対応部との連結部と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ３、前記継手対応部の開口部の幅Ｍ、の少なくともいずれか１つ以上の寸法に対して行うことを特徴とする、請求項１に記載の鋼矢板の製造方法。
【請求項3】
前記曲げ成形の前段階において、以下の（１）～（４）の少なくともいずれか一つ以上の事前成形を行うことを特徴とする、請求項２に記載の鋼矢板の製造方法。
（１）前記継手対応部の先端部と底面部とのなす角度θ１を前記曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる所定の角度θ１－１に曲げた状態とする
（２）前記腕対応部と平行な基準面と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ２を前記曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる所定の角度θ２－１に曲げた状態とする
（３）前記腕対応部と前記継手対応部との連結部と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ３を前記曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる所定の角度θ３－１に曲げた状態とする
（４）前記継手対応部の開口部の幅Ｍを曲げ成形によって生じる長さ変化に基づいて予め定められる値である所定の長さＭ１とする
（１）前記継手対応部の先端部と底面部とのなす角度θ１を前記曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる所定の角度θ１－１に曲げた状態とする
（２）前記腕対応部と平行な基準面と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ２を前記曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる所定の角度θ２－１に曲げた状態とする
（３）前記腕対応部と前記継手対応部との連結部と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ３を前記曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる所定の角度θ３－１に曲げた状態とする
（４）前記継手対応部の開口部の幅Ｍを曲げ成形によって生じる長さ変化に基づいて予め定められる値である所定の長さＭ１とする
【請求項4】
前記（１）～（３）の事前成形を行った状態の所定の角度θ１－１、θ２－１、θ３－１は、所望の製品形状において当該角度θ１－１、θ２－１、θ３－１に対応する角度である角度θ１－２、角度θ２－２、角度θ３－２に対して、前記曲げ成形により前記角度θ１、θ２、θ３に生じる変化と同じ大きさで逆方向の符号の値を加えた角度であり、
前記（４）の事前成形を行った状態の開口部の所定の長さＭ１は、所望の製品形状における開口部の長さＭ２に対して、前記曲げ成形により前記開口部の幅Ｍに生じる変化と同じ大きさで逆方向の符号の値を加えた長さであることを特徴とする、請求項３に記載の鋼矢板の製造方法。
前記（４）の事前成形を行った状態の開口部の所定の長さＭ１は、所望の製品形状における開口部の長さＭ２に対して、前記曲げ成形により前記開口部の幅Ｍに生じる変化と同じ大きさで逆方向の符号の値を加えた長さであることを特徴とする、請求項３に記載の鋼矢板の製造方法。
【請求項5】
前記（１）～（３）の事前成形における所定の角度θ１－１、θ２－１、θ３－１、及び前記（４）の事前成形における所定の長さＭ１は、以下（５）～（８）の少なくともいずれか１つの以上のパラメータ変化に基づくことを特徴とする、請求項３に記載の鋼矢板の製造方法。
（５）前記曲げ成形によって生じる前記継手対応部の先端部と底面部とのなす角度θ１の変化
（６）前記曲げ成形によって生じる前記腕対応部と平行な基準面と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ２の変化
（７）前記曲げ成形によって生じる前記腕対応部と前記継手対応部との連結部と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ３の変化
（８）前記曲げ成形によって生じる前記継手対応部の開口部の幅Ｍの変化
（５）前記曲げ成形によって生じる前記継手対応部の先端部と底面部とのなす角度θ１の変化
（６）前記曲げ成形によって生じる前記腕対応部と平行な基準面と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ２の変化
（７）前記曲げ成形によって生じる前記腕対応部と前記継手対応部との連結部と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ３の変化
（８）前記曲げ成形によって生じる前記継手対応部の開口部の幅Ｍの変化
【請求項6】
前記事前成形は、前記仕上圧延において行われることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の鋼矢板の製造方法。
【請求項7】
前記曲げ成形を行う曲げ成形機の孔型ロールには、上爪側及び／又は下爪側の前記継手対応部に対向する部分に逃がし部が設けられることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の鋼矢板の製造方法。
【請求項8】
前記鋼矢板はハット形鋼矢板であることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の鋼矢板の製造方法。
【請求項9】
前記曲げ成形とは、前記被圧延材のフランジ対応部とウェブ対応部とのなす角度、及び、フランジ対応部と腕対応部とのなす角度を変化させ、当該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ものであることを特徴とする、請求項８に記載の鋼矢板の製造方法。
【請求項10】
前記鋼矢板はＺ形鋼矢板であることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の鋼矢板の製造方法。
【請求項11】
前記曲げ成形とは、前記被圧延材のフランジ対応部と腕対応部とのなす角度を変化させ、当該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ものであることを特徴とする、請求項１０に記載の鋼矢板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハット形鋼矢板、Ｕ形鋼矢板、Ｚ形鋼矢板等の鋼矢板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ハット形鋼矢板、Ｕ形鋼矢板、Ｚ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。
【0003】
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、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平１０－１９２９０５号公報
【特許文献2】特許第４０１２４０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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。また、特に板厚が薄い場合には、孔型シフトを行うことによる端部の形状の崩れや、リバース圧延時に断面内各部の延伸バランスが取れず、反りや断面内での線長変化が生じてしまうといった問題もある。更に、従来の孔型圧延方法によって大型な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てしまい製造効率の低下が懸念され、また、各ロール間での周速差が大きくなることによって被圧延材とロールとの擦れが強くなり疵が生じてしまうといった問題もある。
【0006】
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、伸びや靱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、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、伸びや靱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。
【0007】
本発明者らは、上記課題を解決するために、熱間圧延によって鋼矢板を圧延・製造した後に、断面成形するための曲げ成形に関する研究を鋭意行った結果、以下のことが明らかになった。曲げ成形では、被圧延材の継手対応部（即ち、製品の継手となる部分）の各部分において角度変化が生じ、さらに、継手対応部の開口幅が変化してしまう。このような継手対応部の角度や開口幅の変化は、製品として鋼矢板が製造された際の継手形状の悪化につながってしまう。鋼矢板製品において、所望の形状に対して継手形状が崩れると、施工時に打設抵抗が大きくなる、継手が離脱する、といった懸念があり、施工性に問題が生じることがある。
【0008】
そこで、上記事情に鑑み、本発明の目的は、曲げ成形によって鋼矢板を製造する場合に、曲げ成形によって被圧延材の継手対応部に生じる角度変化や開口幅の変化を抑制し、良好な継手形状の鋼矢板製品を効率的に製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記の目的を達成するため、本発明によれば、少なくとも、フランジ対応部と、前記フランジ対応部の一方又は両方の端部に接続する腕対応部と、前記腕対応部の先端に接続する継手対応部と、を有する被圧延材に対し、熱間圧延によって粗圧延、中間圧延及び仕上圧延を行った後、熱間で曲げ成形を行う鋼矢板の製造方法であって、前記曲げ成形の前段階において、前記継手対応部の形状を製品とは異なる形状に変更させておく事前成形を行うことを特徴とする、鋼矢板の製造方法が提供される。
【0010】
なお、ここで熱間とは、熱間圧延後に被圧延材の変態が完了する前の温度である。
【0011】
前記継手対応部の形状の事前成形は、前記継手対応部の先端部と底面部とのなす角度θ１、前記腕対応部と平行な基準面と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ２、前記腕対応部と前記継手対応部との連結部と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ３、前記継手対応部の開口部の幅Ｍ、の少なくともいずれか１つ以上の寸法に対して行っても良い。
【0012】
前記曲げ成形の前段階において、以下の（１）～（４）の少なくともいずれか一つ以上の事前成形を行っても良い。
（１）前記継手対応部の先端部と底面部とのなす角度θ１を前記曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる所定の角度θ１－１に曲げた状態とする
（２）前記腕対応部と平行な基準面と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ２を前記曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる所定の角度θ２－１に曲げた状態とする
（３）前記腕対応部と前記継手対応部との連結部と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ３を前記曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる所定の角度θ３－１に曲げた状態とする
（４）前記継手対応部の開口部の幅Ｍを曲げ成形によって生じる長さ変化に基づいて予め定められる値である所定の長さＭ１とする
（１）前記継手対応部の先端部と底面部とのなす角度θ１を前記曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる所定の角度θ１－１に曲げた状態とする
（２）前記腕対応部と平行な基準面と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ２を前記曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる所定の角度θ２－１に曲げた状態とする
（３）前記腕対応部と前記継手対応部との連結部と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ３を前記曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる所定の角度θ３－１に曲げた状態とする
（４）前記継手対応部の開口部の幅Ｍを曲げ成形によって生じる長さ変化に基づいて予め定められる値である所定の長さＭ１とする
【0013】
前記（１）～（３）の事前成形を行った状態の所定の角度θ１－１、θ２－１、θ３－１は、所望の製品形状において当該角度θ１－１、θ２－１、θ３－１に対応する角度である角度θ１－２、角度θ２－２、角度θ３－２に対して、前記曲げ成形により前記角度θ１、θ２、θ３に生じる変化と同じ大きさで逆方向の符号の値を加えた角度であり、前記（４）の事前成形を行った状態の開口部の所定の長さＭ１は、所望の製品形状における開口部の長さＭ２に対して、前記曲げ成形により前記開口部の幅Ｍに生じる変化と同じ大きさで逆方向の符号の値を加えた長さであっても良い。
【0014】
前記（１）～（３）の事前成形における所定の角度θ１－１、θ２－１、θ３－１、及び前記（４）の事前成形における所定の長さＭ１は、以下（５）～（８）の少なくともいずれか１つの以上のパラメータ変化に基づいても良い。
（５）前記曲げ成形によって生じる前記継手対応部の先端部と底面部とのなす角度θ１の変化
（６）前記曲げ成形によって生じる前記腕対応部と平行な基準面と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ２の変化
（７）前記曲げ成形によって生じる前記腕対応部と前記継手対応部との連結部と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ３の変化
（８）前記曲げ成形によって生じる前記継手対応部の開口部の幅Ｍの変化
（５）前記曲げ成形によって生じる前記継手対応部の先端部と底面部とのなす角度θ１の変化
（６）前記曲げ成形によって生じる前記腕対応部と平行な基準面と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ２の変化
（７）前記曲げ成形によって生じる前記腕対応部と前記継手対応部との連結部と、前記継手対応部の底面部とのなす角度θ３の変化
（８）前記曲げ成形によって生じる前記継手対応部の開口部の幅Ｍの変化
【0015】
前記（１）～（４）の事前成形は、前記仕上圧延において行われても良い。
【0016】
前記曲げ成形を行う曲げ成形機の孔型ロールには、上爪側及び／又は下爪側の前記継手対応部に対向する部分に逃がし部が設けられても良い。
【0017】
前記鋼矢板はハット形鋼矢板であっても良い。前記曲げ成形とは、前記被圧延材のフランジ対応部とウェブ対応部とのなす角度、及び、フランジ対応部と腕対応部とのなす角度を変化させ、当該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ものでも良い。
【0018】
前記鋼矢板はＺ形鋼矢板であっても良い。前記曲げ成形とは、前記被圧延材のフランジ対応部と腕対応部とのなす角度を変化させ、当該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ものでも良い。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、曲げ成形によって被圧延材の継手対応部に生じる角度変化や開口幅の変化を抑制し、良好な継手形状の鋼矢板製品を効率的に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】圧延ラインの概略説明図である。
【図2】曲げ成形機の概略側面断面図である。
【図3】曲げ成形機の概略正面図である。
【図4】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。
【図5】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。
【図6】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り、（ａ）は第１スタンドでの加工前、（ｂ）は第１スタンドでの加工時、（ｃ）は第２スタンドでの加工時の概略断面図を示している。
【図7】曲げ成形機における仕上材の接触箇所についての説明図である。
【図8】上開き形状である継手対応部の形状についての説明図である。
【図9】下開き形状である継手対応部の形状についての説明図である。
【図10】変形例に係る平坦型継手を有する鋼矢板の一例を示す説明図である。
【図11】変形例に係る曲げ成形における材料の接触箇所についての説明図である。
【図12】直線継手対応部近傍の形状を拡大して示した説明図である。
【図13】曲がり継手対応部近傍の形状を拡大して示した説明図である。
【図14】上爪側の先端部角度θ１の変化に対して形状変更を行う孔型形状の一例を示す概略説明図である。
【図15】下爪側の継手底角度θ２の変化に対して形状変更を行う孔型形状の一例を示す概略説明図である。
【図16】Ｚ形鋼矢板における曲がり継手対応部の先端部角度θ１や直線継手対応部の継手底角度θ２の変化に対して形状変更を行う孔型形状の一例を示す概略説明図である。
【図17】平坦型継手を有するハット形鋼矢板における先端部角度θ１や継手底角度θ２の変化に対して形状変更を行う孔型形状の一例を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
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。なお、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。
【0022】
（圧延ラインの構成）
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圧延ラインＬ（図中一点鎖線）と、圧延ラインＬに備えられる圧延機等についての説明図である。なお、図１において圧延ラインＬ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。また、図１では、同一の圧延機において被圧延材を複数回往復させる圧延方法（所謂、多パス圧延）についても、一点鎖線にて記載している。
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圧延ラインＬ（図中一点鎖線）と、圧延ラインＬに備えられる圧延機等についての説明図である。なお、図１において圧延ラインＬ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。また、図１では、同一の圧延機において被圧延材を複数回往復させる圧延方法（所謂、多パス圧延）についても、一点鎖線にて記載している。
【0023】
図１に示すように、圧延ラインＬ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の上流側にはエッジャー圧延機１４が、第２中間圧延機１６の下流側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。
【0024】
圧延ラインＬ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）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、熱間で曲げ成形機２０によって成形され、最終製品となる。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、Ｕ形の鋼矢板製品）となる。
【0025】
ここで、圧延ラインＬ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。
【0026】
（曲げ成形機の構成）
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は単スタンドあるいは任意の複数のスタンドから構成されていても良い。
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は単スタンドあるいは任意の複数のスタンドから構成されていても良い。
【0027】
図２に示すように、本実施の形態にかかる曲げ成形機２０は隣接して直列配置された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。
【0028】
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。
【0029】
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が採られる。これにより、大型サイズのハット形鋼矢板製品を製造することができるようになる。
【0030】
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。
【0031】
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（図７参照）のみ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。
【0032】
（被圧延材の曲げ成形）
続いて、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の両端に製品形状より大きい所定の角度（図中に角度αとして示している）のコーナー部７０によって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コーナー部７１を介して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。
続いて、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の両端に製品形状より大きい所定の角度（図中に角度αとして示している）のコーナー部７０によって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コーナー部７１を介して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。
【0033】
この図６（ａ）に示す仕上材１９ａは、第１スタンド２２の孔型４５においてウェブ対応部６０とフランジ対応部６２、６３とのなす角度αが小さくなる（図６（ｂ）に示す角度α１となる）ように曲げ成形され、図６（ｂ）に示すように所望の製品高さに近い高さとなる。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。
【0034】
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、仕上材１９ａが略製品形状に曲げ成形される。
【0035】
（曲げ成形における孔型ロールとの接触箇所）
また、図７は曲げ成形機２０における仕上材１９ａの接触箇所についての説明図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ接触箇所の一例を示している。なお、図７では接触箇所を太線にて図示している。第１スタンド２２の孔型４５及び第２スタンド２３の孔型５５では、各孔型ロールと仕上材１９ａとは一部の所定箇所のみにおいて接触しており、板厚の圧下は行われない。ここで、「接触」とは、少なくとも材料と孔型ロールが接触していれば良く、更に材料を押圧するような力がかかる状態でも良い。
また、図７は曲げ成形機２０における仕上材１９ａの接触箇所についての説明図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ接触箇所の一例を示している。なお、図７では接触箇所を太線にて図示している。第１スタンド２２の孔型４５及び第２スタンド２３の孔型５５では、各孔型ロールと仕上材１９ａとは一部の所定箇所のみにおいて接触しており、板厚の圧下は行われない。ここで、「接触」とは、少なくとも材料と孔型ロールが接触していれば良く、更に材料を押圧するような力がかかる状態でも良い。
【0036】
孔型ロールと仕上材１９ａとの具体的な接触箇所は、例えば図７（ａ）に示すように、ウェブ対応部６０とフランジ対応部６２、６３との境界のコーナー部内側７０ａ、７０ｂと、フランジ対応部６２、６３と腕対応部６５、６６との境界のコーナー部内側７１ａ、７１ｂである。加えて、図７（ａ）に示すウェブ対応部６０の下面中央部６０ａを接触させることにより、フランジ対応部６２、６３とウェブ対応部６０とがなす角の曲げが効率的に行える。また、曲げ成形時には、ウェブ対応部６０が図中の下方向に反ろうとするため、ウェブ対応部６０の両側（即ち、コーナー部７０）から離れた位置である下面中央部６０ａに下孔型ロール４１、５１を接触させることで、コーナー部７０に効果的に曲げモーメントを付与できる。
【0037】
また、少なくとも最終スタンドである第２スタンド２３においては、腕対応部６５、６６を略水平とするために腕対応部６５、６６の上面（外面）６５ａ、６６ａが接触箇所となる。加えて、図７（ａ）に示すように、第１スタンド２２の孔型４５及び第２スタンド２３の孔型５５では、仕上材１９ａのフランジ対応部６２、６３の内側上方部分６２ａ、６３ａを上孔型ロール４０、５０に接触させると共に、フランジ対応部６２、６３の外側下方部分６２ｂ、６３ｂを下孔型ロール４１、５１に接触させることが望ましい。この図７（ａ）に示す箇所を接触させることで、コーナー部７０、７１に孔型ロール形状による３点曲げを生じさせ、精度の高い曲げ成形を行うことが可能となる。
【0038】
また、図７（ｂ）に示すように、上記図７（ａ）で説明した箇所に加え、継手対応部６８、６９の上面（外面）６８ａ、６９ａを上孔型ロール４０、５０に接触させても良い。この図７（ｂ）に示す箇所を接触させることで、継手対応部６８、６９についても略水平となるような成形を行い、更に精度の高い曲げ成形を行うことが可能となる。
【0039】
（継手対応部の形状悪化）
ここで、図６、図７を参照して説明したように仕上材１９ａの曲げ成形を行う場合に、曲げ成形角度が大きくなると、腕対応部６５、６６や継手対応部６８、６９の上面からの接触に伴う力（押圧）が強くなる。これにより、継手対応部６８、６９において、曲げ成形後の形状が悪化してしまうといった問題がある。以下、この問題点について図８、９及び表１を参照して説明する。
ここで、図６、図７を参照して説明したように仕上材１９ａの曲げ成形を行う場合に、曲げ成形角度が大きくなると、腕対応部６５、６６や継手対応部６８、６９の上面からの接触に伴う力（押圧）が強くなる。これにより、継手対応部６８、６９において、曲げ成形後の形状が悪化してしまうといった問題がある。以下、この問題点について図８、９及び表１を参照して説明する。
【0040】
図８は、上開き形状である継手対応部６９の形状について、その所望の形状を拡大して示した説明図である。図８に示すように、継手対応部６９は腕対応部６６との連結部である継手連結部６９ａと、継手形状を構成する継手底面部６９ｂ及び継手先端部６９ｃから構成されている。また、継手対応部６９には開口部６９ｄが設けられている。
【0041】
ここで、図８に示すように、継手対応部６９においては、継手底面部６９ｂと継手先端部６９ｃとは所望の角度θ１（以下、先端部角度θ１とも呼称する）でもって連結している。また、継手底面部６９ｂは腕対応部６６（ここでは水平方向）に対して傾斜した状態を示しており、当該傾斜角度をθ２（以下、継手底角度θ２とも呼称する）として説明する。ハット形鋼矢板の場合、腕対応部６６の所望の角度は０°（水平）であり、この傾斜角度θ２は継手底面部６９ｂと腕対応部６６と平行な基準面（ここでは、水平線：図中の破線）とのなす角度θ２としても定義される。但し、この継手底角度θ２は、所望の製品で０°（即ち、継手底面部６９ｂが水平）である場合、曲げ成形前において０°となっている場合もある。また、継手連結部６９ａと継手底面部６９ｂとは、所望の角度θ３（以下、連結部角度θ３とも呼称する）でもって連結している。
【0042】
また、図９は、下開き形状である継手対応部６８の形状についての説明図である。図９に示すように、上記継手対応部６９と同じく、継手対応部６８は継手連結部６８ａ、継手底面部６８ｂ、継手先端部６８ｃから構成される。また、開口部６８ｄが設けられている。継手対応部６８における各種角度は基本的に図８に示したものと同様であり、先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３がそれぞれ図示のように構成されている。
【0043】
本発明者らは、曲げ成形によって、図８や図９に示した先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口部６８ｄ、６９ｄの開口幅Ｍが変化し、継手形状が所望の形状から変化してしまうことを確認するため、ハット形鋼矢板の曲げ成形時における先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍのそれぞれの値について検証を行った。なお、本検証における曲げ成形前の先端部角度θ１は３６°、継手底角度θ２は０°、連結部角度θ３は１０５．８°であり、これらの値はハット形鋼矢板製品における所望の値である。なお、以下の検証における「下爪側」とは下開き形状の継手対応部６８（図９参照）、「上爪側」とは上開き形状の継手対応部６９（図８参照）をそれぞれ表している。
【0044】
以下の表１は、事前成形を行わない場合の曲げ成形における先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３と、開口幅Ｍの変化を示したものである。
【0045】
【表1】
【0046】
表１に示すように、曲げ成形前（仕上圧延後）の先端部角度θ１は上爪側、下爪側共に３６°である。しかし、曲げ成形によって、上爪側では継手対応部の先端部がロールと接触することで、上爪側のθ１は３１．２°まで減少し、下爪側では継手対応部の継手底部がロールと接触することで、下爪側のθ１は３７．４°まで増加していることが分かる。製品形状として所望される先端部角度θ１は３６°であるため、表１に示すような継手対応部の形状変化は、製品形状の悪化につながるため望ましくない。
【0047】
また、表１に示すように、曲げ成形前の継手底角度θ２は上爪側、下爪側共に０°である。曲げ成形中、ウェブ対応部６０とフランジ対応部６２、６３とのなす角度の変化と共に、腕対応部６５、６６及び継手対応部６８、６９は水平面に対して上方向に大きく傾斜した後、腕対応部６５、６６と継手対応部６８、６９の上面（外面）が上孔型ロールと接触して水平方向に変化する。これにより、この継手底角度θ２は、曲げ成形中は大きく変動しており、下爪側については曲げ成形後にほぼ０°（－０．２°）に戻っているものの、継手対応部の先端部がロールと接触する上爪側については水平にはならず、上方に１．９°傾いている。製品形状として所望される継手底角度θ２は０°であるため、継手底角度θ２の変化は望ましくない。
【0048】
また、表１に示すように、曲げ成形前の連結部角度θ３は上爪側、下爪側共に１０５．８°である。これに対し、曲げ成形後はそれぞれ上爪側が１０５．５°、下爪側が１０５．９°と微小ながら変化していることが分かる。
【0049】
また、前述した先端部角度θ１や継手底角度θ２の変化によって、表１に示すように、曲げ成形での開口幅Ｍの変化量は上爪側で－１．５ｍｍ、下爪側で０．７ｍｍとなっており、いずれの開口幅Ｍも曲げ成形によって変動している。即ち、製品形状として所望される開口幅Ｍの値から変化しており、製品において良好な継手形状が得られない場合がある。
【0050】
以上、図８、９、表１を参照して説明したように、曲げ成形においては継手対応部の形状が変化してしまい、その結果、所望の製品形状が得られないといった問題がある。
【0051】
（事前成形）
先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３、開口幅Ｍといった各種寸法の変化に関し、曲げ成形では、被圧延材が直接ロールに接触しない部分を含んで構成されるため、曲げ成形を行う孔型ロールの孔型形状の変更だけでは、適正な所望形状の製品が得られない恐れがある。
先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３、開口幅Ｍといった各種寸法の変化に関し、曲げ成形では、被圧延材が直接ロールに接触しない部分を含んで構成されるため、曲げ成形を行う孔型ロールの孔型形状の変更だけでは、適正な所望形状の製品が得られない恐れがある。
【0052】
そこで、本発明者らは、曲げ成形における継手対応部の形状変化について鋭意研究を行い、上述した曲げ成形における継手対応部の形状変化を考慮した上で、曲げ成形の前段階において事前に継手対応部の形状を変更させておくことで曲げ成形後に所望の継手形状が得られることを知見した。具体的には、仕上圧延において、継手対応部の先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３の製品形状における角度θ１－２、θ２－２、θ３－２とは異なる所定の角度θ１－１、θ２－１、θ３－１まで曲げるような工程を行う。また、継手対応部の開口幅Ｍについても製品における開口幅の長さＭ２とは異なる長さＭ１に変化させるような工程を行う。これにより、曲げ成形後には所望の形状（即ち、略製品形状）である継手対応部が得られる。
【0053】
先端部角度θ１を事前に曲げておく工程においては、その好適な曲げ角度は曲げ成形において生じる先端部角度θ１の角度変化に応じて定まる。具体的には、例えば曲げ成形時に先端部角度θ１に生じる角度変化と同じ大きさで、逆の符号（曲げ成形において生じる角度変化を打ち消す方向）の角度を、基本的には、事前に曲げて、所定の角度θ１－１とすれば良い。即ち、先端部角度θ１を事前成形し、曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる値である所定の角度θ１－１とすれば良い。上記表１を参照して説明すると、上爪側の先端部角度θ１の曲げ成形における角度変化は－４．８°（３６°から３１．２°に変化）であり、下爪側の先端部角度θ１の角度変化は１．４°（３６°から３７．４°に変化）である。そこで、曲げ成形後の先端部角度θ１の角度を所望の角度（例えば製品での先端部角度θ１―２）にしたい場合には、上爪側の先端部角度θ１には、所望の角度に対して予め約５°（厳密には４．８°）の角度変化を付与しておき、下爪側の先端部角度θ１には、所望の角度に対して予め約－１．５°（厳密には－１．４°）の角度変化を付与することで、上述した所定の角度θ１－１とすれば良い。
【0054】
つまり、先端部角度θ１に角度変化を付与する際には、曲げ成形において角度が減少するような角度変化が起こる場合には予めθ１が曲げ成形後の所望の角度より大きくなるような角度を付与し、曲げ成形において角度が増加するような角度変化が起こる場合には予めθ１が曲げ成形後の所望の角度より小さくなるような角度を付与することが必要となる。即ち、上記表１に示した場合では、上爪側の先端部角度θ１は３６°から３１．２°まで減少していることから、上爪側の継手対応部においては事前に先端部角度θ１を増加させるような角度変化を付与する必要がある。一方、下爪側の先端部角度θ１は３６°から３７．４°まで増加していることから、下爪側の継手対応部においては事前に先端部角度θ１を減少させるような角度変化を付与する必要がある。
【0055】
また、継手底角度θ２についても、表１のように上爪側で１．９°増加した場合には、上爪側の継手対応部において事前に継手底角度θ２を減少させるような角度変化を付与する必要がある。即ち、継手底角度θ２を事前成形し、曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる値である所定の角度θ２－１とすれば良い。
【0056】
また、連結部角度θ３についても、同様に事前に角度変化を付与しても良い。但し、表１のように変化量が小さい場合（例えば変化量が０．５°未満の場合）には、事前に角度変化を付与しなくても良い。即ち、連結部角度θ３を事前成形し、曲げ成形によって生じる角度変化に基づいて予め定められる値である所定の角度θ３－１とすれば良い。
【0057】
以下の表２は、本発明に係る事前成形を行った場合の、曲げ成形における先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３と、開口幅Ｍの変化を示したものである。ここで、表２において「仕上圧延後」として示す値が上述した所定の角度θ１－１、θ２－１、θ３－１及び所定の長さＭ１である。なお、表２は、上記表１に示したものと同一の継手対応部について測定したものであり、所望の製品形状における先端部角度は３６°である。
【0058】
【表2】
【0059】
上述したように先端部角度θ１に事前に付与する角度変化は、曲げ成形時に生じる角度変化と同じ大きさで、逆の符号の角度であることが望ましいため、上爪側の先端部角度θ１には予め５°の角度変化を付与し、下爪側の先端部角度θ１には予め－１．５°の角度変化を付与している。具体的には、予め上爪側の先端部角度θ１を４１°（３６°＋５°）とし、下爪側の先端部角度θ１を３４．５°（３６°－１．５°）としている。
【0060】
表２に示すように、予め角度変化を付与し、上爪側の先端部角度θ１を４１°、下爪側の先端部角度θ１を３４．５°とした状態で曲げ成形を行うと、曲げ成形後には上爪側・下爪側いずれの先端部角度θ１も所望の角度である約３６°（厳密には３５．７°、３５．９°）となる。即ち、上述したように、予め測定しておいた角度を曲げ成形前の継手対応部の先端部角度θ１について付与して角度変化させておくことで、曲げ成形後の継手対応部の先端部角度θ１を所望の角度とすることができることが分かる。
【0061】
また、表２に示すように、所望の製品形状における継手底角度θ２は０°であり、事前成形として継手対応部に対して、予め上爪側の継手底角度θ２を－２°（水平より下方向）に角度を付与し、下爪側は０°のままとした。この状態から曲げ成形を行うと、曲げ成形後には上爪側、下爪側ともほぼ０°（厳密には－０．１°、－０．２°）となり、所望の継手底角度θ２が得られている。なお、下爪側の継手底角度θ２が所望の角度から変化した場合には、下爪側の継手底面部は曲げ成形時に上孔型ロール４０、５０と接触するため、上孔型ロール４０、５０の当該部分（接触する部分）の孔型形状を継手底角度θ２の変化量とは逆方向に変更することで、継手底角度θ２の修正を行うことができる。この点については後述する
【0062】
また、表２に示すように、継手対応部の連結部角度θ３については、今回の条件では角度の変化量が微小であったため（表１参照）、事前に角度変化の付与は行っていない。その場合、連結部角度θ３は曲げ成形時に微小ながら変化している。もちろん、連結部角度θ３について事前成形を行えば、更に継手対応部の連結部角度θ３を所望の角度（ここでは１０５．８°）に近づけることができる。
【0063】
また、継手対応部の開口幅Ｍについて、製品における開口幅の長さとは異なる長さに変化させるような工程を曲げ成形前に予め行う場合に、その変化させる好適な長さは、曲げ成形において生じる開口幅Ｍの長さ変化に応じて定まる。具体的には、曲げ成形時に開口幅Ｍに生じる長さ変化とほぼ同じ大きさで、逆の符号の長さを、事前に変化させておく長さとして設定することが好ましい。表１の場合を例示して説明すると、上爪側の開口幅Ｍの曲げ成形における長さ変化は－１．５ｍｍであり、下爪側の開口幅Ｍの曲げ成形における長さ変化は０．７ｍｍであることから、曲げ成形後の開口幅Ｍを所望の長さ（例えば製品の開口幅Ｍ２）にしたい場合には、上爪側の開口部に予め１．５ｍｍの長さ変化を付与しておき、下爪側の開口部に予め－０．７ｍｍの長さ変化を付与しておけばよい。即ち、開口幅Ｍを事前成形し、曲げ成形によって生じる長さ変化に基づいて予め定められる値である所定の長さＭ１とすれば良い。
【0064】
つまり、予め開口部に長さ変化を付与する際に、曲げ成形において開口幅Ｍが短くなる（狭める）場合には事前に開口幅Ｍを曲げ成形後の所望の長さよりも大きくする（狭める）長さ変化を付与しておき、一方で、曲げ成形において開口幅Ｍが長くなる（広がる）場合には開口幅Ｍを曲げ成形後の所望の長さよりも小さくする（狭める）長さ変化を付与する必要がある。
【0065】
上述したように、開口部に予め付与する長さ変化は、曲げ成形時に生じる開口幅の長さ変化とほぼ同じ大きさで、逆の符号の長さであることが望ましいため、上爪側の開口幅Ｍには予め１．５ｍｍの長さ変化を付与（即ち、開口部を広げる）し、下爪側の開口幅Ｍには予め－０．７ｍｍの長さ変化を付与（即ち、開口部を狭める）している。具体的には、最終製品における開口部の所望の開口幅が１４ｍｍであるのに対し、上爪側の開口幅Ｍを１５．５ｍｍとし、下爪側の開口幅Ｍを１３．３ｍｍとしている。
【0066】
表２に示すように、予め開口部の開口幅を変化させておき、上爪側の開口幅Ｍを１５．５ｍｍ、下爪側の開口幅Ｍを１３．３ｍｍとした状態で曲げ成形を行うと、曲げ成形後には上爪側・下爪側いずれの開口部の開口幅Ｍもほぼ所望の幅（製品形状の開口幅に近い１３．８ｍｍ）となる。即ち、継手対応部に対して予め測定しておいた所定長さの開口幅変化を付与しておくことで、曲げ成形後の継手対応部の開口幅を所望の長さ（幅）にすることができることが分かる。なお、当然ながら、開口幅Ｍは先端部角度θ１、継手底角度θ２及び連結部角度θ３の値が変化することによっても変化するので、開口幅Ｍの調整は継手対応部の先端部角度θ１、継手底角度θ２及び連結部角度θ３の変更と合わせて行うことが好ましい。
【0067】
また、先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍの事前成形量に対して、曲げ成形でのこれらの変化量の大きさが完全に等しくならない場合がある。これは、１つの角度又は長さの変更が他の角度の変化にも多少影響するためである。従って、本発明における角度変化の値や長さ変化の値においては、これらの誤差を含んでも良い。
【0068】
（作用効果）
以上のように、曲げ成形の前段階において予め継手対応部の形状、具体的には先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍを変更させておくことで曲げ成形後に所望の継手形状が得られる。従って、曲げ成形を用いた鋼矢板の製造方法において問題となる、継手対応部の角度変化や開口幅の変化に伴う製品の継手形状不良を抑制することが可能となり、良好な継手形状の鋼矢板製品を効率的に製造することができる。
以上のように、曲げ成形の前段階において予め継手対応部の形状、具体的には先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍを変更させておくことで曲げ成形後に所望の継手形状が得られる。従って、曲げ成形を用いた鋼矢板の製造方法において問題となる、継手対応部の角度変化や開口幅の変化に伴う製品の継手形状不良を抑制することが可能となり、良好な継手形状の鋼矢板製品を効率的に製造することができる。
【0069】
なお、以上の実施の形態では、事前成形により先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍを変化させるにあたっては、先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍのうちいずれか一つのみを変化させても良いし、これら４つのパラメータのうち２つ以上を選択して変化させてもよい。なお、開口幅Ｍについては、先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３を変化させることで開口幅Ｍも変化する。したがって、開口幅Ｍのみを変化させる場合を除いては、先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３の少なくとも一つ以上を変化させることで開口幅Ｍの値を調整するようにしてもよい。また、開口幅Ｍのみを変化させる場合については、被圧延材の段階において、継手先端部の長さを調整してもよい。
【0070】
より具体的には、曲げ成形により先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍの変化する量の相関関係を求め、当該相関関係に基づいて事前成形において先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３に対して角度変化を付与する量や開口幅Ｍの長さの変化量を定めるようにしてもよい。上述のように、先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍのいずれかを変化させると他の値も変化するため、曲げ成形後に先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍを実測し、例えば先端部角度θ１の値のみが所望の値になってない場合に、事前成形において先端部角度θ１に対してのみ実測値に基づいた角度変化を付与するようにすると、他の値が変化し、他の値も所望の値から外れる可能性がある。そのため、先端部角度θ１に角度変化を付与するにあたっては、他の継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍとの相関関係を考慮し、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍにも変化を付与して、結果として先端部角度θ１を含む全ての値が所望の値となるようにすることが好ましい。具体的には、例えば、先端部角度θ１を変化させた場合に、他の継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍがどのように変化するかをシミュレーション等で予め求めておいても良い。なお、実際には、製品には一定程度の寸法の許容公差があるので、曲げ成形での継手対応部の角度や開口幅Ｍの変化量に対して、調整量を一定程度の範囲で設定して、製品の許容公差に収まるようにしてもよい。
【0071】
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。
【0072】
上記実施の形態において、継手対応部に対して予め付与しておく角度変化及び開口幅変化は、曲げ成形の前段階において行うと説明したが、具体的には仕上圧延機によって継手曲げを行う際に当該角度変化の付与ならびに開口幅変化の付与を行うことが好ましい。これにより、従前に比べて製造工程を増やすことなく、また、新たな設備等を導入することなく継手形状の良好な鋼矢板製品を製造することができるため、生産性や歩留まりの向上が図られ、更にコスト増大を抑えることができる。
【0073】
また、上記実施の形態に加えて、上爪側の先端部角度θ１及び／又は下爪側の継手底角度θ２が所望の角度から変化した場合については、曲げ成形機２０を構成する各スタンドの上孔型ロール４０、５０の少なくとも１つの形状を変更することで対処しても良い。即ち、曲げ成形における先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３、開口幅Ｍの少なくとも１つに関し事前成形を行い、先端部角度θ１及び／又は継手底角度θ２に関しては異なる手段（孔型形状の変更）でもって対処しても良い。具体的には、上孔型ロール４０、５０のいずれかにおいて、上爪側及び／又は下爪側の継手対応部が接触する部分を、先端部角度θ１や継手底角度θ２の変化に応じた孔型形状に変更する。例えば、上爪側では継手先端とロールとの間隙を変更しても良い。また、下爪側の継手底が接触する部分を、継手底角度θ２の変化する方向とは逆方向に対し、その変化量に合わせて変更し、継手底角度θ２の修正を行っても良い。以下、孔型形状の変更についての具体的態様を説明する。
【0074】
図１４は上爪側の先端部角度θ１の変化に対して形状変更を行う孔型形状の一例を示す概略説明図である。また、図１５は下爪側の継手底角度θ２の変化に対して形状変更を行う孔型形状の一例を示す概略説明図である。即ち、図１４、図１５は曲げ成形機２０の上孔型ロール４０、５０の継手対応部近傍の構成の一例を示す概略拡大図である。
【0075】
図１４に示すように、上孔型ロール４０、５０のいずれかにおいて、上爪側の継手対応部（図８に示した継手対応部６９）に対向する部分に逃がし部８０を設けても良い。逃がし部８０は、例えば、図示のように腕対応部６６とロールとの隙Ｌ１に比べ、継手対応部６９とロールとの隙Ｌ２を大きくする（即ち、Ｌ１＜Ｌ２）ことで構成される。Ｌ２とＬ１との差は例えば０．５ｍｍ～２ｍｍ程度でも良い。これにより、上爪側の継手対応部の先端部角度θ１や開口幅Ｍの減少が大きい場合に、事前成形で先端部角度θ１と開口幅Ｍの事前成形量が大きくなることを緩和することができる。
【0076】
また、図１５に示すように、上孔型ロール４０、５０のいずれかにおいて、下爪側の継手対応部（図９に示した継手対応部６８）に対向する部分に逃がし部８１を設けても良い。逃がし部８１の具体的構成としては、例えば、上孔型ロール４０、５０の腕対応部６５に接触する部分と、継手対応部６８の継手底面部６８ｂに接触する部分との距離が、仕上材１９ａの腕対応部６５と継手底面部６８ｂとの距離よりも大きくなるような構成が挙げられる。
【0077】
図１５に示すように、逃がし部８１のロール形状は、例えば断面視で所定の曲率半径を有する円弧状でも良い。また、円弧状以外に直線や直線と円弧の組み合わせでも良い。下爪側の継手対応部６８における継手底角度θ２の変化に応じて、当該継手対応部６８に対向する部分を外側方向（当該継手対応部６８から離れる方向）に逃がすことで継手底角度θ２を所望の角度に成形できる。
【0078】
なお、上述した逃がし部８０、８１を設けた構成は、曲げ成形機２０の各スタンドの上孔型ロール４０、５０の少なくとも１つに対し適用すれば良く、好ましくは、最終スタンド（ここでは第２スタンド２３）に適用すれば良い。また、曲げ成形機２０の孔型ロールに逃がし部８１を設ける場合には、本実施形態に係る下爪側の継手底角度θ２に関する事前成形は行わないことが好ましい。
【0079】
また、上記実施の形態においては、ハット形鋼矢板製品を上開き（ウェブ対応部に対して腕対応部を上側にした）姿勢で製造する場合を例示して説明したが、逆の下開き（ウェブ対応部に対して腕対応部を下側にした）姿勢で製造する場合にも本発明は適用できる。この場合、継手（あるいは継手対応部）の開口向きは逆配置となるものとして考えれば良い。
【0080】
また、上記実施の形態においては、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、本発明の適用範囲はこれに限られるものではなく、例えばＵ形鋼矢板やＺ形鋼矢板といった、開口部を有する継手を備えた鋼矢板製品であればどのような鋼矢板製品に対しても適用可能である。
【0081】
（変形例）
上記実施の形態では、一般的なハット形鋼矢板に備えられた継手の形状に基づき説明を行ったが、鋼矢板の継手形状には種々のものがある。例えば、左右の継手が非対称に構成され、一方がいわゆる直線継手であり、他方がいわゆる曲がり継手であり、複数の鋼矢板連結時に、これらの継手を嵌合することで外面が平坦形状になるような「平坦型継手」が知られている。図１０は平坦型継手を有する鋼矢板の一例を示す説明図であり、（ａ）は平坦型継手を有するハット形鋼矢板、（ｂ）は平坦型継手を有するＺ形鋼矢板の概略断面図である。以下の変形例では、本発明技術を、平坦型継手を備えたＺ形鋼矢板とハット形鋼矢板のそれぞれに適用させた場合について説明する。なお、以下の変形例において上記実施の形態と同じような機能構成を有する構成要素等については同じ符号にて記載し、その説明は省略する場合がある。
上記実施の形態では、一般的なハット形鋼矢板に備えられた継手の形状に基づき説明を行ったが、鋼矢板の継手形状には種々のものがある。例えば、左右の継手が非対称に構成され、一方がいわゆる直線継手であり、他方がいわゆる曲がり継手であり、複数の鋼矢板連結時に、これらの継手を嵌合することで外面が平坦形状になるような「平坦型継手」が知られている。図１０は平坦型継手を有する鋼矢板の一例を示す説明図であり、（ａ）は平坦型継手を有するハット形鋼矢板、（ｂ）は平坦型継手を有するＺ形鋼矢板の概略断面図である。以下の変形例では、本発明技術を、平坦型継手を備えたＺ形鋼矢板とハット形鋼矢板のそれぞれに適用させた場合について説明する。なお、以下の変形例において上記実施の形態と同じような機能構成を有する構成要素等については同じ符号にて記載し、その説明は省略する場合がある。
【0082】
（第１変形例）
Ｚ形鋼矢板の曲げ成形も上記実施の形態と同じように、上下孔型ロールを備えた曲げ成形機で行われる。上記実施の形態と比べ孔型形状が異なるのみであるため、ここではＺ形鋼矢板製造時の曲げ成形の詳細な説明は省略し、概要の説明に留める。図１１は、曲げ成形における材料（仕上材）の接触箇所についての説明図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ接触箇所の一例を示している。図１１における太線で図示した箇所が曲げ成形時における孔型ロールと材料との接触箇所である。
Ｚ形鋼矢板の曲げ成形も上記実施の形態と同じように、上下孔型ロールを備えた曲げ成形機で行われる。上記実施の形態と比べ孔型形状が異なるのみであるため、ここではＺ形鋼矢板製造時の曲げ成形の詳細な説明は省略し、概要の説明に留める。図１１は、曲げ成形における材料（仕上材）の接触箇所についての説明図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ接触箇所の一例を示している。図１１における太線で図示した箇所が曲げ成形時における孔型ロールと材料との接触箇所である。
【0083】
ここで、図１０（ｂ）、図１１に示すように、平坦型継手を備えたＺ形鋼矢板の曲げ成形において、左右の継手対応部を、それぞれ直線継手対応部７５、曲がり継手対応部７６とする。また、Ｚ形鋼矢板はその中央に略直線状の断面であるフランジ対応部７７を有する。そして、フランジ対応部７７と直線継手対応部７５と、を繋ぐ左腕対応部７２を有し、更に、フランジ対応部７７と曲がり継手対応部７６と、を繋ぐ右腕対応部７３を有している。
【0084】
Ｚ形鋼矢板を曲げ成形を用いて製造する場合、フランジ－腕間角度を小さくして高さ（左腕対応部７２と右腕対応部７３との垂直方向距離）を拡大する際に、直線継手対応部７５及び曲がり継手対応部７６に作用する曲げモーメントにより、曲げ成形後の形状が悪化してしまうという問題がある。以下、この問題について、図１２、図１３、表３を参照して説明する。
【0085】
図１２は、直線継手対応部７５の形状について、図１３は、曲がり継手対応部７６の形状について、それぞれ拡大して示した説明図である。図１２に示すように、直線継手対応部７５は左腕対応部７２との連結部である継手連結部７５ａと、継手形状を構成する継手底面部７５ｂ及び継手先端部７５ｃから構成される。また、直線継手対応部７５には開口部７５ｄが設けられている。図１３に示すように、曲がり継手対応部７６も同様に、継手連結部７６ａ、継手底面部７６ｂ、継手先端部７６ｃ及び開口部７６ｄから構成される。
【0086】
ここで、図１２に示すように、直線継手対応部７５においては、継手底面部７５ｂと継手先端部７５ｃとは所望の角度θ１（先端部角度θ１）でもって連結している。また、継手底面部７５ｂは左腕対応部７２に対して傾斜した状態を示しており、継手底面部７５ｂと左腕対応部７２との間の角度である傾斜角度をθ２（継手底角度θ２）として説明する。この傾斜角度θ２は継手底面部７５ｂと、左腕対応部７２の延長線（あるいは左腕対応部７２と平行な基準面）とのなす角度θ２としても定義される。但し、この継手底角度θ２は、所望の製品で０°である場合、曲げ成形前において０°となっている場合もある。また、継手連結部７５ａと継手底面部７５ｂとは、所望の角度θ３（連結部角度θ３）でもって連結している。継手先端部７５ｃと継手連結部７５ａとは、所望の開口幅Ｍだけ離間している。なお、図１３に示す曲がり継手対応部７６においても、先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍの構成は直線継手対応部７５と同様である。
【0087】
本発明者らは、曲げ成形によって、図１２に示した先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３、及び開口部７５ｄの開口幅Ｍが変化し、継手形状が所望の形状から変化してしまうことを確認するため、Ｚ形鋼矢板の曲げ成形時における先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３、及び開口幅Ｍのそれぞれの値について検証を行った。この場合のフランジ－腕間角度の変化は、当該角度が小さくなる方向に２２°である。なお、本検証における曲げ成形前の先端部角度θ１は４２°、継手底角度θ２は０°、連結部角度θ３は９５．７°であり、これらの値はＺ形鋼矢板製品における所望の値である。また、本検証においては、曲がり継手対応部７６についても同様の検証を行った。
【0088】
以下の表３は、Ｚ形鋼矢板の直線継手対応部７５及び曲がり継手対応部７６に関し、事前成形を行わない場合の曲げ成形における先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３と、開口幅Ｍの変化を示したものである。
【0089】
【表3】
【0090】
表３に示すように、曲げ成形前の先端部角度θ１は直線継手対応部７５、曲がり継手対応部７６共に４２°である。しかし、曲げ成形によって、直線継手対応部７５では先端部角度θ１が４２．４°まで増大し、曲がり継手対応部７６では先端部角度θ１が４１．５°まで減少していることが分かる。製品形状として所望される先端部角度θ１は４２°であるため、継手対応部の形状変化は、製品形状の悪化につながるため望ましくない。
【0091】
また、表３に示すように、曲げ成形前の継手底角度θ２は直線継手対応部７５、曲がり継手対応部７６共に０°である。この継手底角度θ２は、直線継手対応部７５についてはほとんど変化していないものの、曲がり継手対応部７６については曲げ成形後に上方に１．２°傾いている。製品形状として所望される継手底角度θ２は０°であるため、継手底角度θ２の変化は望ましくない。
【0092】
また、表３に示すように、曲げ成形前の連結部角度θ３は直線継手対応部７５、曲がり継手対応部７６共に９５．７°である。しかし、曲げ成形によって、直線継手対応部７５ではθ３はほとんど変化していないものの、曲がり継手対応部７６ではθ３が９３．１°まで減少していることが分かる。製品形状として所望される連結部角度θ３は９５．７°であるため、連結部角度θ３の変化は望ましくない。
【0093】
また、前述した先端部角度θ１や継手底角度θ２及び連結部角度θ３の変化によって、表３に示すように、曲げ成形での開口幅Ｍの変化量は、直線継手対応部７５では当該開口幅Ｍが開く方向に０．５ｍｍ、曲がり継手対応部７６では当該開口幅Ｍが閉じる方向に１ｍｍ（表中では－１．０ｍｍ）となっており、曲げ成形によって変動していることが分かる。即ち、製品形状として所望される開口幅Ｍの値から変化しており、製品において良好な継手形状が得られない場合がある。
【0094】
図１２、図１３、表３を参照して上述したように、曲げ成形においては継手対応部の形状が変化してしまい、その結果、所望の製品形状が得られないといった問題がある。また、本発明者らはこのような検討により、曲げ成形による先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３、開口幅Ｍの変化への影響を明らかにした。
【0095】
本発明者らは、この問題を解決するために鋭意検証を行い、曲げ成形における継手対応部の形状変化を考慮した上で、曲げ成形の前段階において事前に継手対応部の形状を変更させておくことで曲げ成形後に所望の継手形状が得られることを確認した。具体的には、仕上圧延において、継手対応部の先端部角度θ１、継手底角度θ２及び連結部角度θ３を製品形状における角度とは異なる角度まで所定の角度曲げるような工程を行い、また、継手対応部の開口幅Ｍについても製品における開口幅の長さとは異なる長さに変化させるような工程を行うことで、曲げ成形後には所望の形状（即ち、略製品形状）である継手対応部が得られる。以下、本変形例に係る事前成形について説明する。
【0096】
事前成形は、曲げ成形機２０において曲げ成形を行うより前、例えば仕上圧延機１９において行われる。先端部角度θ１を事前に所定の角度だけ曲げておく工程においては、その好適な曲げ角度は曲げ成形において生じる先端部角度θ１の角度変化に応じて定まる。具体的には、曲げ成形時に先端部角度θ１に生じる角度変化と同じ大きさで、逆の符号の角度を、基本的には事前に曲げておく所定の角度とすれば良い。即ち、表３の場合を例示して説明すると、曲がり継手対応部７６の曲げ成形における角度変化は４２°から４１．５°への－０．５°の変化であり、直線継手対応部７５の角度変化は４２°から４２．４°への０．４°の変化である。したがって、曲げ成形後の先端部角度θ１の角度を所望の角度にしたい場合には、曲がり継手対応部７６の先端部角度θ１には、所望の角度に対して予め０．５°の角度変化を付与しておき、直線継手対応部７５の先端部角度θ１には、所望の角度に対して予め－０．４°の角度変化を付与しておけばよい。
【0097】
つまり、事前成形により先端部角度θ１に角度変化を付与するにあたっては、曲げ成形において角度が減少するような角度変化が起こる場合には予めθ１が曲げ成形後の所望の角度より大きくなるような角度を付与し、角度が増加するような角度変化が起こる場合には予めθ１が曲げ成形後の所望の角度より小さくなるような角度を付与することが必要となる。即ち、上記表３に示した場合では、曲がり継手対応部７６の先端部角度θ１は４２°から４１．５°まで減少していることから、曲がり継手対応部７６においては事前に先端部角度θ１を増加させるような角度変化を付与する必要がある。一方、直線継手対応部７５の先端部角度θ１は４２°から４２．４°まで増加していることから、直線継手対応部７５においては事前に先端部角度θ１を減少させるような角度変化を付与する必要がある。なお、事前形成においてどのような角度変化を付与するかについては、継手底角度θ２及び連結部角度θ３についても同様の考えが適用できる。
【0098】
また、継手対応部の開口幅Ｍについて、製品における開口幅の長さとは異なる長さに変化させるような工程を曲げ成形前に予め行う場合に、その変化させる好適な長さは、曲げ成形において生じる開口幅Ｍの長さ変化に応じて定まる。具体的には、曲げ成形時に開口幅Ｍに生じる長さ変化とほぼ同じ大きさで、逆の符号の長さを、事前に変化させておく長さとして設定することが好ましい。即ち、表３の場合を例示して説明すると、曲がり継手対応部７６の開口幅Ｍの曲げ成形における長さ変化は当該開口幅Ｍが閉じる方向に１．０ｍｍであることから、曲げ成形後の開口幅Ｍを所望の長さにしたい場合には、開口部７５ｄに予め開く方向に１．０ｍｍの長さ変化を付与しておけばよい。一方、直線継手対応部７５の開口幅Ｍの曲げ成形における長さ変化は当該開口幅Ｍが開く方向に０．５ｍｍであることから、曲げ成形後の開口幅Ｍを所望の長さにしたい場合には、開口部７６ｄに予め閉じる方向に０．５ｍｍの長さ変化を付与しておけばよい。
【0099】
予め開口部に長さ変化を付与するにあたっては、曲げ成形において開口幅Ｍが短くなる（狭まる）場合には事前に開口幅Ｍを曲げ成形後の所望の長さよりも大きくする（広がる）長さ変化を付与しておけばよい。一方で、曲げ成形において開口幅Ｍが長くなる（広がる）場合には開口幅Ｍを曲げ成形後の所望の長さよりも小さくする（狭まる）長さ変化を付与しておけばよい。なお、当然ながら、開口幅Ｍは先端部角度θ１、継手底角度θ２及び連結部角度θ３の値が変化することによっても変化するので、開口幅Ｍの調整は継手対応部の先端部角度θ１、継手底角度θ２及び連結部角度θ３の変更と合わせて行うことが好ましい。
【0100】
以下の表４は、本変形例に係る事前成形を行った場合の、曲げ成形における先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３と、開口幅Ｍの変化を示したものである。なお、表４は、上記表３に示したものと同一の継手対応部について測定したものであり、所望の製品形状における先端部角度は４２°である。
【0101】
【表4】
【0102】
本変形例によれば、表４に示すように、先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍを事前成形により変更させておくことで曲げ成形後に所望の継手形状が得られる。従って、平坦型継手を備えたＺ形鋼矢板の曲げ成形を用いた鋼矢板の製造方法において問題となる、継手対応部の角度変化や開口幅の変化に伴う製品の継手形状不良を抑制することが可能となり、良好な継手形状の鋼矢板製品を効率的に製造することができる。
【0103】
なお、曲がり継手対応部７６の先端部角度θ１や、直線継手対応部７５の継手底角度θ２に関して、曲げ成形機において、上記実施の形態と同様にその変化に応じた孔型形状に変更して対処しても良い。図１６は、Ｚ形鋼矢板における曲がり継手対応部７６の先端部角度θ１や直線継手対応部７５の継手底角度θ２の変化に対して形状変更を行う孔型形状の一例を示す概略説明図である。図１６に示すように、曲げ成形機の孔型ロールにおいて曲がり継手対応部７６及び右腕対応部７３に対向する部分に逃がし部９０を設けても良い。また、直線継手対応部７５及び左腕対応部７２に対向する部分において逃がし部９１を設けても良い。逃がし部９０、９１の形状は任意であるが、例えば孔型ロールにおいて左腕対応部７２や右腕対応部７３に対向する部分の途中から外側に向かって所定の曲率半径を有する円弧状に構成しても良い。
【0104】
逃がし部９０、９１の形状は、円弧状以外に直線や直線と円弧の組み合わせでも良い。例えば、継手底角度θ２の変化に応じて、直線継手対応部７５を外側方向に逃がすことで継手底角度θ２を所望の角度に成形できる。なお、このような逃がし部９０、９１を設けた構成は、曲げ成形機２０の各スタンドの少なくとも１つに対し適用すれば良く、好ましくは、最終スタンドに適用すれば良い。
【0105】
なお、上記実施の形態や変形例における検討結果から、ウェブ対応部とフランジ対応部とのなす角度を小さくする曲げ成形を行う場合には、断面形状が変わっても、曲げ成形で生じる変化量の大きさと同じ大きさだけ逆の変形を、仕上圧延機等で被圧延材に対し事前成形すれば、良好な継手形状が得られることが分かる。即ち、図１０（ａ）に示したような平坦型継手を有するハット形鋼矢板にも適用可能である。例えば、Ｕ姿勢でこのような構成のハット形鋼矢板を製造する場合、上ロールと継手底面部が接触する直線継手と、継手先端部が接触する曲がり継手は、図１０（ｂ）に示したＺ形鋼矢板の継手と同様の変形をするため、第１変形例で説明した事前成形を適用することで目標の製品形状を得ることができる。以下、第２変形例として平坦型継手を有するハット形鋼矢板に本発明技術を適用した場合を説明する。
【0106】
（第２変形例）
図１０（ａ）に示す平坦型継手を有するハット形鋼矢板は、上記第１変形例で説明した直線継手対応部７５、曲がり継手対応部７６と同様の継手対応部を有しており、その形状は図１２、図１３を参照して上述した通りである。また、平坦型継手を有するハット形鋼矢板の曲げ成形は上記実施の形態と同じように、上下孔型ロールを備えた曲げ成形機で行われる。そこで、ここでは曲げ成形の詳細な説明は省略する。
図１０（ａ）に示す平坦型継手を有するハット形鋼矢板は、上記第１変形例で説明した直線継手対応部７５、曲がり継手対応部７６と同様の継手対応部を有しており、その形状は図１２、図１３を参照して上述した通りである。また、平坦型継手を有するハット形鋼矢板の曲げ成形は上記実施の形態と同じように、上下孔型ロールを備えた曲げ成形機で行われる。そこで、ここでは曲げ成形の詳細な説明は省略する。
【0107】
本発明者らは、平坦型継手を有するハット形鋼矢板製造時の曲げ成形によって、先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３、及び開口部７５ｄの開口幅Ｍが変化し、継手形状が所望の形状から変化してしまうことを確認するため、曲げ成形時における先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３、及び開口幅Ｍのそれぞれの値について検証を行った。なお、本検証における曲げ成形前の先端部角度θ１は３６．０°、継手底角度θ２は０°、連結部角度θ３は曲がり継手で１００．５°、直線継手で１０５．０°であり、これらの値は平坦型継手を有するハット形鋼矢板製品における所望の値である。
【0108】
なお、曲がり継手対応部７６の先端部角度θ１や、直線継手対応部７５の継手底角度θ２に関して、上記変形例１と同様に、曲げ成形機において先端部角度θ１や継手底角度θ２の変化に応じた孔型形状に変更して対処しても良い。図１７は、平坦型継手を有するハット形鋼矢板における先端部角度θ１や継手底角度θ２の変化に対して形状変更を行う孔型形状の一例を示す概略説明図である。図１７（ａ）は曲がり継手対応部７６に対応する孔型形状についての説明図、図１７（ｂ）は直線継手対応部７５に対応する孔型形状についての説明図である。
【0109】
図１７に示すように、曲げ成形機の孔型ロールにおいて、上記変形例と同じように、逃がし部９３、９４を設けても良い。具体的には、左腕対応部７２に対向する部分の途中から外側に向かって所定の曲率半径を有する円弧状に構成しても良く、右腕対応部７３とロールとの隙Ｌ１に比べ、曲がり継手対応部７６とロールとの隙Ｌ２を大きくする（即ち、Ｌ１＜Ｌ２）ように構成しても良い。逃がし部９４の形状は任意であるが、例えば孔型ロールにおいて左腕対応部７２に対向する部分の途中から外側に向かって所定の曲率半径を有する円弧状に構成しても良い。
【0110】
逃がし部９４の形状は、円弧状以外に直線や直線と円弧の組み合わせでも良い。継手底角度θ２の変化に応じて、直線継手対応部７５を外側方向に逃がすことで継手底角度θ２を所望の角度に成形できる。なお、このような逃がし部９４を設けた構成は、曲げ成形機２０の各スタンドの少なくとも１つに対し適用すれば良く、好ましくは、最終スタンドに適用すれば良い。また、曲げ成形機２０の孔型ロールに逃がし部９４を設ける場合には、本変形例に係る継手底角度θ２に関する事前成形は行わないことが好ましい。
【0111】
以下の表５は、平坦型継手を有するハット形鋼矢板の直線継手対応部７５及び曲がり継手対応部７６に関し、事前成形を行わない場合の曲げ成形における先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３と、開口幅Ｍの変化を示したものである。ここでは、２スタンドにより２７°の曲げ成形を行った場合について検証を行った。この場合、予め２スタンドの曲げ成形ロールの両方において、右腕対応部７３とロールとの隙Ｌ１に比べ、曲がり継手対応部７６とロールとの隙Ｌ２を１ｍｍ大きい条件とした。
【0112】
【表5】
【0113】
表５に示すように、曲げ成形前の先端部角度θ１は直線継手対応部７５、曲がり継手対応部７６共に３６．０°である。しかし、曲げ成形によって、直線継手対応部７５では先端部角度θ１が３８．２°まで増大し、曲がり継手対応部７６では先端部角度θ１が３２．２°まで減少していることが分かる。製品形状として所望される先端部角度θ１は３６．０°であるため、継手対応部の形状変化は、製品形状の悪化につながるため望ましくない。
【0114】
また、表５に示すように、曲げ成形前の継手底角度θ２は直線継手対応部７５、曲がり継手対応部７６共に０°である。この継手底角度θ２は、直線継手対応部７５については曲げ成形後に－１．０°傾いており、曲がり継手対応部７６については曲げ成形後に－０．８°傾いている。製品形状として所望される継手底角度θ２は０°であるため、継手底角度θ２の変化は望ましくない。
【0115】
また、表５に示すように、曲げ成形前の連結部角度θ３は直線継手対応部７５が１０５．０°、曲がり継手対応部７６が１００．５°である。しかし、曲げ成形によって、直線継手対応部７５ではθ３はほとんど変化していないものの、曲がり継手対応部７６ではθ３が１０１．２°まで増大していることが分かる。製品形状として所望される連結部角度θ３は直線継手対応部７５が１０５．０°、曲がり継手対応部７６が１００．５°であり、連結部角度θ３の変化は望ましくない。
【0116】
また、先端部角度θ１や継手底角度θ２及び連結部角度θ３の変化によって、表５に示すように、曲げ成形での開口幅Ｍの変化量は、直線継手対応部７５では当該開口幅Ｍが開く方向に１．２ｍｍ、曲がり継手対応部７６では当該開口幅Ｍが閉じる方向に１ｍｍ（表中－１．０ｍｍ）となっており、曲げ成形によって変動していることが分かる。即ち、製品形状として所望される開口幅Ｍの値から変化しており、製品において良好な継手形状が得られない場合がある。
【0117】
上記変形例１と同様に、曲げ成形における継手対応部の形状変化を考慮した上で、曲げ成形の前段階において事前に継手対応部の形状を変更させておくことで曲げ成形後に所望の継手形状が得られることを確認した。加えて、曲げ成形における直線継手対応部７５に対向する上孔型ロールの形状を変更させておくことで曲げ成形後に所望の継手形状が得られることを確認した。
【0118】
具体的には、仕上圧延において、継手対応部の先端部角度θ１、継手底角度θ２及び連結部角度θ３を製品形状における角度とは異なる角度まで曲げるような工程を行い、また、継手対応部の開口幅Ｍについても製品における開口幅の長さとは異なる長さに変化させるような工程を行うことで、曲げ成形後には所望の形状（即ち、略製品形状）である継手対応部が得られる。また、直線継手対応部７５の継手底角度θ２に対し、所望の角度から変化を打ち消すように曲げ成形機の孔型ロールに逃がし部（図１７の逃がし部９４参照）を設けることで、所望の形状である継手対応部が得られる。以下、本変形例に係る事前成形について説明する。
【0119】
以下の表６は、本変形例に係る事前成形を行った場合の、曲げ成形における先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３と、開口幅Ｍの変化を示したものである。なお、表６は、上記表５に示したものと同一の継手対応部について測定したものである。
【0120】
【表6】
【0121】
本変形例によれば、表６に示すように、先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍを事前成形により変更させておくことで曲げ成形後に所望の継手形状が得られる。特に、上記実施の形態で説明した通常のハット形鋼矢板と比べ、曲げ成形時の直線継手対応部７５の継手底角度θ２と、連結部角度θ３の変化がみられた。そこで、本変形例では、曲がり継手におけるθ３に対し、事前成形として－１．０°の角度変化を付与した。加えて、曲げ成形機２０の上孔型ロール５０において左側の腕対応部６５の途中から直線継手対応部７５の継手底面部７５ｂに対向する部分にかけて曲率半径３０００ｍｍの円弧で逃がし部（図１７（ｂ）参照）を付加した。
【0122】
表６に示すような事前成形を行うことで、平坦型継手を備えたハット形鋼矢板の曲げ成形を用いた鋼矢板の製造方法において問題となる、継手対応部の角度変化や開口幅の変化に伴う製品の継手形状不良を抑制することが可能となり、良好な継手形状の鋼矢板製品を効率的に製造することができる。
【実施例0123】
（実施例１）
本発明の実施例１として、上記実施の形態で説明したハット形鋼矢板の製造方法により熱間で曲げ成形機を用いて曲げ成形を行い、曲げ成形での被圧延材の変形についてシミュレーション解析を行った。製造対象とするハット形鋼矢板製品は、断面二次モーメント４５０００ｃｍ４の９００ｍｍ幅ハット形鋼矢板とした。なお、本シミュレーション解析の条件や結果等は、上記実施の形態で参照した表１、表２にも示しており、ここでは上記の表１、表２を引用して説明する。
本発明の実施例１として、上記実施の形態で説明したハット形鋼矢板の製造方法により熱間で曲げ成形機を用いて曲げ成形を行い、曲げ成形での被圧延材の変形についてシミュレーション解析を行った。製造対象とするハット形鋼矢板製品は、断面二次モーメント４５０００ｃｍ４の９００ｍｍ幅ハット形鋼矢板とした。なお、本シミュレーション解析の条件や結果等は、上記実施の形態で参照した表１、表２にも示しており、ここでは上記の表１、表２を引用して説明する。
【0124】
先ず、仕上圧延で被圧延材を所望の製品の厚みと継手形状に仕上げた後、２スタントの曲げ成形機でフランジ角度変化２９°の曲げ成形を行った。その結果、上記表１に示したような継手各部の変形が発生することが分かった。
【0125】
そこで、同じ被圧延材に対し、仕上圧延において上記表２に示したような条件で事前成形を行い、同じ条件で曲げ成形を行った。その結果、表２に示したように、目標通りの継手形状が得られることが分かった。
【0126】
なお、事前成形量は、本実施例１のようなシミュレーション解析の結果に基づき決定しても良く、あるいは、実機（実際の圧延、曲げ成形設備）で試験を行い、仕上圧延後と曲げ成形後の被圧延材形状や継手形状の比較から、曲げ成形に伴う変形量を算出し、仕上圧延を行う孔型設計を修正しても良い。また、ここでは、曲げ成形で製造された製品の先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍをそれぞれ一定値で示した。しかし、実際には、曲げ成形で製造された製品の先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍは長手方向で多少変動しており、曲げ成形により生じた先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３及び開口幅Ｍの変化量も長手方向で多少変化している。そのため、これらの値は、例えば所定の範囲でのそれぞれの平均値に基づいて決定しても良い。
【0127】
（実施例２）
本発明の実施例２として、上記変形例で説明したＺ形鋼矢板の製造方法により熱間で曲げ成形機を用いて曲げ成形を行い、曲げ成形での被圧延材の変形についてシミュレーション解析を行った。製造対象とするＺ形鋼矢板製品は、２枚勘合状態で断面係数５２００ｃｍ３／ｍ、１４００ｍｍ幅相当のハット形断面となるＺ形鋼矢板とした。なお、本シミュレーション解析の条件や結果等は、上記変形例で参照した表３、表４にも示しており、ここでは上記の表３、表４を引用して説明する。
本発明の実施例２として、上記変形例で説明したＺ形鋼矢板の製造方法により熱間で曲げ成形機を用いて曲げ成形を行い、曲げ成形での被圧延材の変形についてシミュレーション解析を行った。製造対象とするＺ形鋼矢板製品は、２枚勘合状態で断面係数５２００ｃｍ３／ｍ、１４００ｍｍ幅相当のハット形断面となるＺ形鋼矢板とした。なお、本シミュレーション解析の条件や結果等は、上記変形例で参照した表３、表４にも示しており、ここでは上記の表３、表４を引用して説明する。
【0128】
先端部角度θ１に事前に付与する角度変化は、曲げ成形時に生じる角度変化と同じ大きさで、逆の符号の角度であることが望ましいため、直線継手対応部７５では先端部角度θ１には予め－０．５°の角度変化を付与し、曲がり継手対応部７６では先端部角度θ１には予め０．５°の角度変化を付与している。具体的には、直線継手対応部７５の先端部角度θ１は予め４１．５°（４２°－０．５°）とし、曲がり継手対応部７６の先端部角度θ１は予め４２．５°（４２°＋０．５°）としている。
【0129】
表４のように、予め角度変化を付与し、直線継手対応部７５の先端部角度θ１を４１．５°、曲がり継手対応部７６の先端部角度θ１を４２．５°とした状態で曲げ成形を行うと、曲げ成形後には直線継手対応部７５、曲がり継手対応部７６いずれの先端部角度θ１も所望の角度である約４２°（厳密には４１．９°、４２．０°）となる。即ち、表３のように予め測定しておいた所定の角度を曲げ成形前の継手対応部の先端部角度θ１について付与して角度変化させておくことで、曲げ成形後の継手対応部の先端部角度θ１を所望の角度とすることができることが分かった。
【0130】
また、直線継手対応部７５では継手底角度θ２には事前の角度変化を付与せず、曲がり継手対応部７６では継手底角度θ２には予め－１．０°の角度変化を付与した。この状態から曲げ成形を行うことで、曲げ成形後には直線継手対応部７５、曲がり継手対応部７６ともほぼ０°（厳密には０．１°、０．２°）となり、所望の継手底角度θ２が得られることが分かった。
【0131】
また、直線継手対応部７５では連結部角度θ３には予め事前の角度変化を付与せず、曲がり継手対応部７６では予め２．５°の角度変化を付与している。この状態から曲げ成形を行うことで、曲げ成形後には直線継手対応部７５、曲がり継手対応部７６とも９５．６°となり、概ね所望の連結部角度θ３が得られることが分かった。
【0132】
また、上述したように、開口部に予め付与する長さ変化は、曲げ成形時に生じる開口幅の長さ変化とほぼ同じ大きさで、逆の符号の長さであることが望ましいため、直線継手対応部７５の開口幅Ｍには予め０．５ｍｍの閉じる方向の長さ変化を付与し、曲がり継手対応部７６の開口幅Ｍに予め１．０ｍｍの開く方向の長さ変化を付与している。なお、この開口幅Ｍの変化量は、前述のθ１～θ３の調整量による開口幅Ｍの変化を含んだ量である。
【0133】
予め開口部７５ｄ、７６ｄの開口幅Ｍを変化させておき、直線継手対応部７５の開口幅Ｍを０．５ｍｍ小さくし、曲がり継手対応部７６の開口幅Ｍを１．０ｍｍ長くした状態で曲げ成形を行うと、曲げ成形後には曲がり継手対応部７６の開口部の開口幅Ｍもほぼ所望の幅となる。即ち、継手対応部に対して予め測定しておいた所定長さの開口幅変化を付与しておくことで、曲げ成形後の継手対応部の開口幅を所望の長さにすることができることが確認された。以上の結果から、本実施の形態に係るＺ形鋼矢板の製造方法により、寸法精度の高いＺ形鋼矢板製品を製造することできることが確認された。なお、当然ながら、開口幅Ｍの調整は、上述のとおり、先端部角度θ１、継手底角度θ２、連結部角度θ３のいずれか一つまたは二つ以上を変更することで行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0134】
本発明は、鋼矢板の製造方法に適用できる。
【符号の説明】
【0135】
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…曲げ成形装置
２２…第１スタンド
２３…第２スタンド
４０…上孔型ロール
４１…下孔型ロール
４４…筐体
４５…孔型
５０…上孔型ロール
５１…下孔型ロール
５４…筐体
５５…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
６８ａ、６９ａ…継手連結部
６８ｂ、６９ｂ…継手底面部
６８ｃ、６９ｃ…継手先端部
６８ｄ、６９ｄ…開口部
７０、７１…コーナー部
７２…（Ｚ形鋼矢板の）左腕対応部
７３…（Ｚ形鋼矢板の）右腕対応部
７５…直線継手対応部
７６…曲がり継手対応部
７７…（Ｚ形鋼矢板の）フランジ対応部
θ１…先端部角度
θ２…継手底角度
θ３…連結部角度
Ｍ…開口幅
Ｌ…圧延ライン
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…曲げ成形装置
２２…第１スタンド
２３…第２スタンド
４０…上孔型ロール
４１…下孔型ロール
４４…筐体
４５…孔型
５０…上孔型ロール
５１…下孔型ロール
５４…筐体
５５…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
６８ａ、６９ａ…継手連結部
６８ｂ、６９ｂ…継手底面部
６８ｃ、６９ｃ…継手先端部
６８ｄ、６９ｄ…開口部
７０、７１…コーナー部
７２…（Ｚ形鋼矢板の）左腕対応部
７３…（Ｚ形鋼矢板の）右腕対応部
７５…直線継手対応部
７６…曲がり継手対応部
７７…（Ｚ形鋼矢板の）フランジ対応部
θ１…先端部角度
θ２…継手底角度
θ３…連結部角度
Ｍ…開口幅
Ｌ…圧延ライン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】