JPH0417910A - フランジを有する形材のエッジング圧延装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はフランジを有する形材のエツジング圧延装置に
関し、詳しくはＨ形鋼および類似形鋼用の多様な寸法の
フランジの整形と鍛練圧延を高精度に行う分野で利用さ
れるエツジング圧延装置に関するものである。

［従来の技術］ Ｈ形鋼および類似形鋼の圧延はユニバーサル圧延機で行
われるのが一般であるが、この方法は第７図（ａ）　、
　（ｂ）　　に示すとおり、ブレークダウンミル１で鋼
片をＨ形に類似した形状へ粗造形したのち、上下水平ロ
ール２゛と左右垂直ロール２°゛を備えたユニバーサル
圧延機２によりウェブとフランジの厚みを圧下する。さ
らに上下水平ロール３゛を備えたエツジング圧延機３に
よりフランジの幅方向を圧下鍛練し形状・寸法のバラツ
キを修正するが、このエツジング圧延機３は第８図のよ
うにユニバーサル圧延機２と連続して配置されている。

この圧延法によれば、ウェブとフランジの厚みは、かな
りの範囲て調整することができ、同のロールにより断面
性能の異なるサイズを圧延できる。なお第７図のレイア
ウトは、最も代表的な例であり、さらにユニバーサル圧
延機２とエツジング圧延機３を複数台配置している場合
もある。

ところで、エツジング圧延機３の圧延状態は、第９図に
示すように、初期パスでは原則としてウェブ４を上下一
対の水平ロール５で拘束することを基本にしているが、
第１０図の後期パスでは一般に被圧延材のフランジ片幅
Ｆｓがユニバーサル圧延を重ねると共に増大してくるた
めクリアランスｓ、ｓ’　の発生を余儀なくされている
。このクリアランスｓ、ｓ’　は、被圧延材の温度変化
、鋼種変化あるいは製品サイズの厚手、薄手の違いに起
因した圧下とフランジ幅拡がりの差、さらには負荷配分
適正化のためのパススケジュールの修正など、圧下条件
の変化に対しての調整代あるいはロールの摩耗調整代と
しても不可欠である。

従来のエツジング圧延装置では単にリバース型多パスミ
ルたけでなく１スタンド１バス型連続圧延ミルにおいて
もクリアランスｓ、ｓ’　は避は得ないもので、一般に
ｓ、ｓ’　は１　ｍｍ以上に設定されている。このよう
なエツジング圧延の基本条件から、圧延Ｈ形鋼の現有規
格は国内、国外のいずれも、各呼称シリーズ内において
第１１図のフランジ片幅Ｆｓが一定となっており、ウェ
ブ厚みＴｗの変化に伴ってフランジ幅ＦＴか変化してい
る。利用技術面からはフランジ幅ＦＴは各シリーズ毎に
一定であるほうが好都合であるので、圧延Ｈ形鋼は建築
構造物の設計や施工面で不便をかこっている。また、フ
ランジ幅ＦＴの現状ＪＩＳ規格は、大形サイズでは５０
ｍｍ間隔となっており最近の使用部材の断面効率化、軽
量化のニーズのなかで、もっと中間のサイズの製造も必
要となってきている。

さらに、最近の建設現場の省力化、自動化の流れの中で
その部材たる圧延Ｈ形鋼に要求される寸法制度も高度に
なってきており、そのなかても特にウェブの中心偏り（
Ｗｅｂ　０ｆｆ−ｃｅｎｔｅ１）の高精度化を強く求め
られている。然し、従来の方式では第１０図に示すよう
に、後期パスでクリアランスｓ、ｓ’が存在するために
被圧延材のウェブ４の位置が正確にフランジ６の中心位
置ＦＴ／２にならず、ウェブの中心偏りを発生し易い。

ロールを共用して各種のフランジ幅寸法を造り込もうと
する試みは、古くＨ形鋼のユニバーサル圧延法の創成時
期から行われてきたが、孔型ロール法では第１２図、平
ロール法では第１３図に示すようにフランジの座屈ある
いは前記の中心の偏りを惹起し、また、補助的案内装置
を併用して座屈や中心偏りを防止する試みも企てられて
きたが、いずれも安定して良好なエツジング圧延状態を
維持することか困難で失敗しており、各呼称シリーズの
製造には、各々専用のエツジングロールを使用していた
。しかも、専用のエツジングロールを使用しても、前記
の寸法精度向上の要請に応えることは困難であった。

そこで、本願出願人はこれらの問題点を解決するため、
特開昭６２−７７１０１号、特開昭６３＝１５４２０４
号でバックアップロール支承型のエツジング圧延装置を
提案した。しかし、この発明では被圧延材のエツジング
圧延時のフランジ先端の噛み出しの防止策か不十分であ
り、実用上の課題が残されていた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記の欠点を解決するためになされたもので
、ロール工具を何等取り替えることなく、被圧延材のフ
ランジの片幅調整をオンラインで無段階に実施すること
が可能で、エツジング圧延時にフランジ先端の噛み出し
が発生しない、高品質なフランジを有する形材のエツジ
ング圧延装置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］ 本発明は上記のような欠点を有利に解決したものであり
、その要旨は、 （１）　　ウェブ拘束カラー７−１が軸部７−２に回転
自在に外嵌された水平ロール７と、前記軸部７−３の外
周面に転動自在に当接する一対のバックアップロール９
および該バックアップロール９に支承される圧延材フラ
ンジ圧下用作動ロール１０と、前記水平ロール７および
フランジ圧下用作動ロール１０のそれぞれの軸芯を結ぶ
直線に交叉する方向にバックアップロール９を変位せし
める手段を有してなるフランジを有する形材のエツジン
グ圧延装置において、前記ウェブ拘束カラー７−１の被
圧延材と当接し側壁傾斜角度γを有する外側面幅Ｐを被
圧延材の形鋼のフランジ幅Ｆｓよりも小さく形成すると
ともに、前記フランジ圧下用作動ロール１０の側面と当
接するウェブ拘束カラー７−１の側壁傾斜角度αをγよ
りも小さく設定し、かつバックアップロール９の外周面
と当接する水平ロール軸部７．．２の傾斜角度θを前記
角度γと同等もしくはそれ以上に設定した、フランジを
有する形材のエツジング圧延装置、および （２）ウェブ拘束カラー７−１　と軸部７−２を有する
水平ロール７と、前記軸部７−２の外周面に転動自在に
当接する一対のバックアップロール９および該バックア
ップロール９に支承される圧延材フランジ圧下用作動ロ
ール１０と、前記水平ロール７およびフランジ圧下用作
動ロール１０のそれぞれの軸芯を結ぶ直線に交叉する方
向にバックアップロール９を変位せしめる手段を有して
なるフランジを有する形材のエツジング圧延装置におい
て、前記ウェブ拘束カラー７−１の被圧延材と当接し側
壁傾斜角度γを有する外側面幅Ｐを被圧延材の形鋼のフ
ランジ片幅Ｆｓよりも小さく形成するとともに、前記フ
ランジ圧下用作動ロール１０の側面と当接するウェブ拘
束カラー７−１の側壁傾斜角度αをγよりも小さく設定
し、かつバックアップロール９の外周面と当接する水平
ロール軸部７−２の傾斜角度θを前記角度γと同等もし
くはそれ以上に設定した、フランジを有する形材のエツ
ジング圧延装置、である。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。

第１図に本発明になるフランジを有する形材の実施例エ
ツジング圧延装置の要部を示す。第１図において、７は
水平ロールであり、この実施例では左右一対の分割型で
ある。左右一対の分割型水平ロール７は、被圧延材のウ
ェブにその外周面か当接し、圧延過程において被圧延材
のウェブを挟持し拘束するウェブ拘束カラー７−１と、
傾斜を有する軸部７−２を有しており、軸部７−２は、
駆動軸（ロール主軸）８に外嵌されキー５０によフて軸
回り方向の回転力が与えられる。なお、この分割型水平
ロール７はロール主軸８の軸方向（矢印Ｑ方向）の左右
の相対間隔が調整自在に設けられている。相対間隔を調
整する駆動機構は特に図示していないが、周知の手段、
例えばロール主軸８内に設けた油圧枝管で動かす液圧シ
リンダ一方式、あるいはスクリュ一方式など任意の方式
が採用できる。

第１図において、軸部７−２の外周には、バックアップ
ロール９とウェブ拘束カラー７−１間の周速度差に係わ
る問題から軸受４０を介してウェブ拘束カラー７−１が
回転自在に装着されているが、周速度差に係わる問題が
比較的小さいフランジ幅の短い被圧延材においては、第
１図（ｃ）に示すように、ウェブ拘束カラー７−１　と
軸部７−２を直結した一体構造としても差支えない。こ
のウェブ拘束カラー７−１は軸部７−２の左右間隔の調
整移動に連動して一体的に左右間隔かセットされる。図
中９はバックアップロールてあり、一対でフランジ圧下
用作動ロール１０を支承する。バックアップロール９は
フランジ圧下用作動ロール１０を介して摩擦力にてロー
ル主軸８に連結した軸部７−２から駆動される。

一対のバックアップロール９は、分割型水平ロール７お
よびフランジ圧下用作動ロール１０のそれぞれの軸芯を
結ぶ直線に交叉する方向、すなわち、この実施例では、
矢印に、に’の方向に変位（開閉）せしめられる。バッ
クアップロール９の矢印に、に’方向への変位により、
フランジ圧下用作動ロール１ｏは、矢印六方向へ変位す
る。なお、バックアップロール９の矢印に、に’方向へ
の変位は、それ自体公知の、通常のスクリュー、油圧機
構、レバーアーム機構等によるロール位置調整機構（圧
下機構）を用いてなされる。

また、フランジ圧下用作動ロール１０は、予圧力でバッ
クアップロール９を介して駆動軸８により、上述のよう
に駆動されているので、円清な圧延適材が可能である。

ウェブ拘束カラー７−Ｉ　は、第２図に示すように、被
圧延材と当接し側壁傾斜角度γを有する外側面幅Ｐを被
圧延材のフランジ片幅Ｆｓよりも小さく形成するととも
に、フランジ圧下用作動ロール１０の側面と当接するウ
ェブ拘束カラー７−１の側壁傾斜角度αをγよりも小さ
く設定し、かつバックアップロール９の外周面と当接す
る水平ロール軸部７−２の傾斜角度θを前記角度γと同
等もしくはそれ以上に設定し、さらに軸部７−２との側
端面９−１のみが軸部７−２と当接するように構成して
いる。また、フランジ圧下用作動ロール１０のフランジ
圧下側外周面１Ｏ−５の側端面１０−１は、ウェブ拘束
カラー７、．１の側壁と密着するように構成している。

このような工夫により、フランジ先端部の圧下、整形時
に不都合が生じることなく良好なエツジング圧延が可能
となる。

［実　施　例］ 以下、本発明をその実施例に基づいて説明する。

第１図の実施態様例においてフランジ圧下用作動口〜ル
１０が最大の開度となるのは、第３図の状態てあり、ま
た最小の開度となるのは、第４図の状態である。したが
って末男式によるフランジ全幅の可変量は、 （Ｌｍａｘ　　Ｌｍｌｎ　）　×２ となる。

例えは、ｄ　、　＝　２００ｍｍ、ｄ　２　＝　２００
ｍｍ、ｄ　３＝４００ｍｍとすると Ｌ　ｍａｘ　＝　５５６ｍｍ、　Ｌ　＋ｅｌｎ　＝　４
００ｍｍとなり、一般のＨ形鋼サイズであるフランジ全
幅１００〜４００ｍｍを製造するために必要なフランジ
全幅の変化範囲３００ＩＩＩＩｎを、１セツトのロール
装置で一気に対応可能である。

なお、この時、ウェブ拘束カラー７−１の直径ｄ４は略
１２００ｍｍとなる。いずれのロール諸元も、既存の圧
延設備構成上問題なく、また、従来のロール製造技術で
強度上、耐用上および加工上の支障かなく十分対応でき
るものてある。

さらに、この調整範囲を広げる必要がある場合は、第５
図のように一方のバックアップロール９ａは軸部７−２
との接触を断ち、他方のバックアップロール９ｂのみで
軸部７−２との接触を保持し、フランジ圧下用作動ロー
ル１ｏをバックアップロール９ａ、９ｂで支承するよう
にロールを構成してもよい。この場合、前記ロール寸法
を採用すると （Ｌ　ｌ１ｌｉｘ　　Ｌ　１ｎ　）　Ｘ　２　＝　４０
０ｍｍとなる。

第２図（ａ）において、ウェブ拘束カラー７−１の被圧
延材１２と当接する側壁傾斜角度γは、製品形状、ユニ
バーサル圧延の設備および操業条件によって決まるもの
で通常３〜１０”の範囲に設計される。これは、側壁傾
斜角度γを支配する被圧延材１２のフランジ傾斜角が上
記の範囲よりも小さいとユニバーサルロールの摩耗が激
しくまたその修復のための改削量が激増し、他方、被圧
延材１２のフランジ傾斜角が上記の範囲よりも大きいと
フランジの良好な圧下作用の確保か困難となりかつ実操
業時の寸法精度か格段に悪化するためである。

ここで、ウェブ拘束カラー７−Ｉの外側面１２−ｂが被
圧延材１２のフランジ内側面と接触する幅Ｐは、被圧延
材のフランジ片幅Ｆｓの１１５から４１５の範囲とする
ことが好ましいことが実機試験の結果確証された。すな
わち、１／５ｘＦｓ未満ては圧延中に被圧延材の遊ａ（
泳き）を十分に規制できずエツジングが不安定となりフ
ランジの座屈やフランジ先端の形状不良か発生しゃすい
ことが判った。一方、４１５ＸＦｓ超ではフランジ先端
内隅部のエツジングによる膨らみの逃げ場か少なく、ロ
ール隅角部に過度なカが作用してロール欠損事故を招き
易く、フランジ先端部の噛み出しも発生し易いことがわ
かった。

ウェブ拘束カラー７−１の側壁傾斜角度γを規定する第
１の基線は、基準点Ｊ１を通り軸部７−２の軸芯線に直
交する垂直な線であり、基準点Ｊ１とはウェブ拘束カラ
ー７〜１の周面から水平方向に延長した線とウェブ拘束
カラー７−１の側壁面に沿って延長した線との交点であ
る。

またフランジ圧下用作動ロール１０のフランジ圧下側外
周面１０−ｂの側端面ＩＬａと当接するウェブ拘束カラ
ー７−１の側壁傾斜角度αは、第２図（ｂ）の斜線の範
囲内にとる。αの最小値は側壁か垂直となる時で１度て
あり、これより小さいとロール摩耗時の修復が不可能と
なる。またαが斜線の範囲よりも大きくなると後述する
余裕代Ｃ０の確保かてきなくなり本願特許の目的を成さ
ない。

次に側壁傾斜角度αを規定する第２の基線は、基準点Ｊ
２を通る軸部７−２の軸芯線に直交する垂直な線であり
、前記第１の基準線とは平行てす。基準点Ｊ２はウェブ
拘束カラー７−１の側壁面上における被圧延材のフラン
ジ内面に当接する外側面幅Ｐを規定する下端の点である
。

さらに、バックアップロール９の外周面と当接する水平
ロール軸部７−２の傾斜角度θを前記角度γと同一ない
しくγ＋５度）の範囲に設定する。このように選定する
と、ウェブ拘束カフ−７−１（７）外側面１２−ｂの延
長線とフランジ圧下用作動ロール１０のフランジ圧下側
外周面１ｏ−ｂの成す角ｙ１（９０度−（θ−γ））が
８５度以上且つ９０度以下となる。この角度が８５度未
満となるとフランジ先端部外側ＦＯの断面積か不足し易
く、他方、９０度超となるとフランジ先端部内側Ｆｌの
断面積か不足し易くなり製品の形状不良を発生し易い。

バックアップロール９とフランジ圧下用作動ロール１０
の当接部は単純な円柱状ロールであるか、フランジ圧下
用作動ロール１ｏの側端面１０−ａは、第２図（ａ）の
ように長さρにわたり角度（θ−α）たけ傾いた截頭円
錐体である。長さρはフランジ圧下用作動ロール１゜の
ロール直径ｄ１の半分以下であるか、通常ρ＝　（１／
３〜ｌ／１０）　　Ｘ　ｄ　ｌの範囲に選定するのが望
ましい。

水平ロール軸部７−２とバックアップロール９の側端面
は、水平ロール軸部７−７との当接側の側端面９−、で
当接するように構成しである。

このように各ロールを構成することにより、フランジ圧
下用作動ロール１０は、駆動軸８、水平ロール軸部７−
２およびバックアップロール９の回転を介して駆動され
且つ、ウェブ拘束カラー７−１の側壁とは密着した状態
て当接するので各当接部の回転は円滑となる。また、フ
ランジエツジング圧延に際し、フランジ先端膨らみ（バ
ルジング）の逃げ場となる噛み出し防止に有効な余裕代
Ｃｍを第２図のようにフランジ圧下用作動ロール１０の
外周端面に確保できるので、良好なエツジングが可能と
なる。

［発明の効果コ 本発明によれは、フランジ片幅相当部のロール寸法をオ
ンラインで任意に変更てぎるので、任意のフランジ幅の
Ｈ形鋼を圧延でき、多サイズ少量生産に対応できるとと
もに、そのためのロール交換作業も不要となり生産効率
か向上し、かつロール工具費用も削減できる。

また、特定の製品についても初期バスから後期バスまで
一貫してウェブ拘束のエツジング圧延が可能となるのて
、寸法精度か飛躍的に向上する。特に、従来のバックア
ップロール支承型のエツジング圧延装置（特開昭６２−
７７１０１号、特開昭６３−１５４２０４号）における
フランジ先端の噛み出しに起因する形状不良は完全に防
止でき、且つ噛み出しに起因するロールの折損事故も未
然に防止て餘る。

さらに、４か所に設置したバックアップロール付フラン
ジ圧下用作動ロールは、各々単独の調整変更も可能であ
るから第６図（ａ）　、　（ｂ）のように、左右あるい
は上下に非対称なＨ形鋼の製造も、何らフランジエツジ
ングのための工具の交換をせずに、単に非対称圧下を各
バス毎に累積することにより可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は本発明の実施
例のエツジング圧延ロール全体構成図、第２図（ａ）は
第１図（ａ）における分割型水平ロール、バックアップ
ロール、フランジ圧下用作動ロールおよび被圧延材との
相対位置・寸法関係を示す部分拡大説明図、第２図（ｂ
）はウェブ拘束カラーの側壁傾斜角度γに対するフラン
ジ圧下用作動ロールの側壁傾斜角度αとの関係を示すグ
ラフ、第３図は第１図におけるフランジ圧下用作動ロー
ルの最大開度を示す説明図、第４図は第１図におけるフ
ランジ圧下用作動ロールの最小開度を示す説明図、第５
図は第１図におけるフランジ圧下用作動ロールの最大開
度をさらに増大させるためのバックアップロール構成説
明図、第６図（ａ）　、　（ｂ）は本発明を使用した場
合に製造可能となる非対称Ｈ形鋼の製品断面例を示す図
、第７図（ａ）　、　（ｂ）はＨ形鋼を圧延する方法の
従来例、第８図はユニバーサルミルとエツジングミルの
構成図、第９図は初期バスのエツジング圧延状態の概念
図、第１０図は後期バスのエツジング圧延の従来状態を
示す概念図、第１１図はＨ形鋼のフランジ関連寸法説明
図、第１２図（ａ）　、　（ｂ）　は従来法ての孔型ロ
ール法による不良エツジング圧延状態の説明図、第１３
図（ａ）　、　（ｂ）　は従来法ての平ロール法による
不良エツジング圧延状態の説明図である。 １・・・ブレークダウンミル ２・・・ユニバーサル圧延機 ３・・・エツジング圧延機 ７・・・水平ロール　　７−１・・・ウェブ拘束カラー
７−２・・・軸部　　　　８・・・駆動軸（ロール主軸
）９・・・バックアップロール １０・・・圧延材フランジ圧下用作動ロール他４名 第 図 波圧延材 第 図 傾斜角度γ（度） 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ウェブ拘束カラー（７＿−＿１）が軸部（７＿−＿
   ２）に回転自在に外嵌された水平ロール（７）と、前記
   軸部（７＿−＿２）の外周面に転動自在に当接する一対
   のバックアップロール（９）および該バックアップロー
   ル（９）に支承される圧延材フランジ圧下用作動ロール
   （１０）と、前記水平ロール（７）およびフランジ圧下
   用作動ロール（１０）のそれぞれの軸芯を結ぶ直線に交
   叉する方向にバックアップロール（９）を変位せしめる
   手段を有してなるフランジを有する形材のエッジング圧
   延装置において、前記ウェブ拘束カ ラー（７＿−＿１）の被圧延材と当接し側壁傾斜角度γ
   を有する外側面幅Ｐを被圧延材の形鋼のフランジ幅Ｆｓ
   よりも小さく形成するとともに、前記フランジ圧下用作
   動ロール（１０）の側面と当接するウェブ拘束カラー（
   ７＿−＿１）の側壁傾斜角度αをγよりも小さく設定し
   、かつバックアップロール（９）の外周面と当接する水
   平ロール軸部（７＿−＿２）の傾斜角度θを前記角度γ
   と同等もしくはそれ以上に設定したことを特徴とするフ
   ランジを有する形材のエッジング圧延装置。 ２　ウェブ拘束カラー（７＿−＿１）と軸部（７＿−＿
   ２）を有する水平ロール（７）と、前記軸部（７＿−＿
   ２）の外周面に転動自在に当接する一対のバックアップ
   ロール（９）および該バックアップロール（９）に支承
   される圧延材フランジ圧下用作動ロール（１０）と、前
   記水平ロール（７）およびフランジ圧下用作動ロール（
   １０）のそれぞれの軸芯を結ぶ直線に交叉する方向にバ
   ックアップロール（９）を変位せしめる手段を有してな
   るフランジを有する形材のエッジング圧延装置において
   、前記ウェブ拘束カラー（７＿−＿１）の被圧延材と当
   接し側壁傾斜角度γを有する外側面幅Ｐを被圧延材の形
   鋼のフランジ片幅Ｆｓよりも小さく形成するとともに、
   前記フランジ圧下用作動ロール（１０）の側面と当接す
   るウェブ拘束カラー（７＿−＿１）の側壁傾斜角度αを
   γよりも小さく設定し、かつバックアップロー ル（９）の外周面と当接する水平ロール軸部（７＿−＿
   ２）の傾斜角度θを前記角度γと同等もしくはそれ以上
   に設定したことを特徴とする フランジを有する形材のエッジング圧延装 置。