JPH02112801A - フランジ付き形鋼のユニバーサル圧延方法と圧延機 - 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、Ｈ形鋼等のフランジ付き形鋼のユニバーサル
圧延方法およびそのための圧延機に関する。詳細には、
ユニバーサル圧延機によるＨ形鋼等のフランジ付き形鋼
の粗形材中間圧延段階における、特にＵ−Ｕ配置により
高能率でかつ中心偏りの小さな圧延方法およびそのため
の圧延機に関する。

（従来の技術） 一般に、Ｈ形鋼で代表されるフランジ付き形鋼（以下、
「Ｈ形鋼」を例にとって説明する）の熱間圧延は、例え
ば第１図（ａｌに示すように、ブレークダウン圧延機１
０、粗ユニバーサル圧延機１１、エンジャー圧延ｖａ１
２および仕上ユニバーサル圧延機１３の組合せによる設
備で行われる。すなわち、スラブや矩形鋼片、Ｈ形鋼用
鋼片等の素材をブレークダウン圧延機１０で所定の形状
に粗造形したのち、粗ユニバーサル圧延［１１およびエ
ンジャー圧延機１２による複数パスの中間段階の圧延を
経て、仕上ユニバーサル圧延機１３において１パスで圧
延し製品Ｈ形鋼を得ている。このときの圧延過程を第２
図（ａｌないしｔｃ＋にそれぞれ示す。第２図（ａ）に
示すように、粗ユニバーサル圧延機１１ではＨ形鋼のウ
ェブ２が水平ロール２０によって圧延され、フランジ１
ａ、１ｂは垂直ロール２１によってテーバを付けて支持
されている。次いで、第２図ｆｂｌに示すようにエソジ
ャー圧延８１１２によって各フランジｌａ、　ｌｂの上
下端部が圧下され、そして仕上げユニバーサル圧延機１
３ではフランジ１ａ、１ｂが起こされる。

このようなＨ形鋼の圧延工程の中で、粗形鋼片がをする
上下左右の４ケ所のフランジ断面積の不揃い、あるいは
水平ロールや垂直ロールの相対的位置関係の不良等によ
り中心偏りが発生する。この中心偏りは第３図に示すよ
うに（ａ−ｂ）／２で定義される。

従来、こうした中心偏りの発生に対しては、特開昭６２
−２６３８０１号に提案されているように、第１図（ｂ
ｌに示す中間圧延機群が第１および第２の粗ユニバーサ
ル圧延機１１．１４からなる圧延機列において、第２の
粗ユニバーサル圧延機１４の垂直ロールでフランジ面の
一部を圧下しつつ、該ユニバーサル圧延機の水平ロール
でウェブ２の面金部とフランジ側端の圧下を同時に行う
方法等が提案されている。このときの圧延の様子は第４
図に示すように、水平ロール対３１．３１によってウェ
ブが圧延されるとともに垂直ロール対３２．３２によっ
てフランジ面の圧下が行われる。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 第５図ｆａｌおよび（ｂｌは第４図に示すロール配置を
それぞれ初期パス、最終パスの段階に分けて拡大して示
すもので、特に水平ロール３１と垂直ロール３２との隙
間を強調しである。確かに、特開昭６１２６３８０１号
に開示された方法によれば、中心偏りは多少改善される
が、次のような問題がある。すなわち、ブレークダウン
圧延機１０で圧延された圧延材を第４図および第５図（
ａ）、（ｂ）のような構造のユニバーサル圧延機１１．
１４で圧延していく際に、第５図から明らかなように垂
直ロール３２の幅は上下水平ロール３１．３１間を最小
間隙としたときの上下水平ロール間の距離よりも常に小
さいために、該垂直ロール３２．３２によるフランジの
圧下はロールの接触している部分のみに限られる。従っ
て上記垂直ロールの圧下を受けていない部分が圧延の開
始から最後まで全パスについて程度の差こそあれ、常に
存在し、この部分が未圧延部３３として所定のフランジ
厚が得られない他、未圧延部３３と圧延部の境界部が圧
延方向に線状疵となって残ることになる。

さらに第４図の構造のユニバーサル圧延機を実用する際
には、製品フランジ幅が変更される毎に水平ロール対の
他に、水平ロール形状・寸法（上下水平ロール最小間隙
）に応じた垂直ロール対に交換する必要が生しる。この
ため、ロール保有数の増加とロール交換作業時間の増加
につながる問題点も有る。

したがって、本発明の目的は、従来技術の抱えるかかる
問題点を解決し、複雑な制御および設備等を必要とする
ことなく中心偏りをより軽減するとともに、前述のよう
な線状疵の発生を防止した高能率なＨ形鋼等のフランジ
付き形鋼のユニバーサル圧延方法および圧延機を提供す
ることである。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明者は、従来技術が抱える前記問題点を詳
細に検討し、フランジ付き形鋼のユニバーサル圧延に際
して垂直ロールにて咳形鋼のフランジ外面全面を圧下す
るとともに、水平ロール側部に設°・フた段差部をフラ
ンジ端縁部の一部または全部に当接して圧下することで
、中心偏りの発生を抑制するとともにフランジ外面の線
状疵の発生も防止できることを見い出し本発明を完成さ
せるに至った。

ここに、本発明は、第１の可逆式ユニバーサル圧延機と
、第２の可逆式ユニバーサル圧延機とからなる圧延機群
において、少なくとも一方のユニバーサル圧延機の垂直
ロールにてフランジ付き形鋼圧延材のフランジ外面を全
面圧下すると同時に、同じく少なくとも一方のユニバー
サル圧延機の水平ロールにて該形鋼圧延材のフランジ上
下端縁部の一部または全部を圧下することを特徴とする
フランジ付き形鋼のユニバーサル圧延方法である。

本発明の実施態様によれば、上記形鋼圧延材はレバース
圧延してもよい。

また、前記圧延機群のうち、第１の可逆式ユニバーサル
圧延機の垂直ロール形状を紡錘型とし、第２の可逆式ユ
ニバーサル圧延機の垂直ロール形状を円柱型とし、該圧
延機群にて形鋼圧延材をレバース圧延するようにしても
よい。

なお、これらの第１、第２の２基のバーサル圧延機を１
単位とし、この圧延機群を１ｍ以上圧延ラインに配置し
、１パスで圧延するようにしてもよい。

本発明は、また別の面からは、上下一対の水平ロールと
、この水平ロールと同軸上に配置された左右一対の垂直
ロールとを有するＨ形鋼等のフランジ付き形鋼圧延用ユ
ニバーサル圧延機において、前記水平ロールの両側面に
小径ロール部を設け、該小径ロール部のロール幅を可変
にすることを特徴とするユニバーサル圧延機である。

本発明の１つの態様にあっては、少なくとも２基以上の
ユニバーサル圧延機をタンデムに配置し、各々の圧延機
においてフランジ外面部およびウェブ部の全面圧下を行
うことで圧延能率の大幅向上を実現しようとするもので
ある。

（作用） 次に、添付図面を参照しながら、フランジ付き形鋼とし
てＨ形鋼を例にとり、本発明の形鋼のユニバーサル圧延
方法につき以下に詳述する。

本発明を適用したＨ形鋼の圧延ラインの基本構成は第１
図（ｂｌに示す通りであり、第６図は本発明による場合
のＨ形鋼の加工の様子をその断面形状で示す。さらに第
７図＋ａｌ、（ｂｌに本発明を適用した場合の圧延ライ
ンの別の配置例を示す。

本発明で用いるユニバーサル圧延機のロール形状を第８
図ｆａｌ、山）、ｆｃｌに示す。第８図ｆａｔでは第１
ユニバーサル圧延機１１は従来の粗ユニバーサル圧延機
で、第２ユニバーサル圧延機１４の水平ロール側部、つ
まり小径ロール部４０（以下、「段差部」ともいう）に
段差部を設け、両ユニバーサル圧延機１１．１４でレバ
ース圧延を行い、該段差部４０をフランジ端縁部の一部
または全部に当接して圧下すると同時に、垂直ロール３
２でフランジ外面を全面圧下するものである。また第８
図（ｂｌでは第１ユニバーサル圧延機１１、第２ユニバ
ーサル圧延６１４の両方の水平ロールの側部に段差部４
０を設け、両ユニバーサル圧延機１１．１４でレバース
圧延を行い、該段差部４０でフランジ端縁部の一部また
は全面圧下を行うと同時に、垂直ロール３２でフランジ
外面を全面圧下することを特徴とするものである。

ここで、本発明における形鋼圧延材の圧延過程を説明す
る。

第６図ｆａ）、山）に段差部４０を設けた水平ロール３
１からなる本発明にかかるユニバーサル圧延機における
Ｈ形鋼の粗形鋼片（ビームブランク）のレバース圧延過
程の初期パスと最終パスの状態を示す。

第６図ｆａｔに示すように、初期パスにおいては水平ロ
ール３１の段差部４０の幅に比べて形鋼圧延材のフラン
ジ厚が大きいため、上記段差部４０はフランジ端縁部の
一部を圧下するのみである。一方、第６図ｆｂｌの最終
パスにおいては、段差部４０の幅は仕上りフランジ厚に
等しく設計されており、該段差部４０でフランジ端縁部
の全面を圧下し、フランジ端部の整形を行う。

第６図ｆａｒの初期パスの場合、水平ロール３１の段差
部４０はフランジ端縁部の一部のみ圧下することになる
ため、該フランジ端縁部の未圧下部に材料が膨出するこ
とが懸念されるが、この問題は水平ロール３１中央部に
よるウェブ圧下率と垂直ロール３２によるフランジ外面
の圧下率のバランスをとり、該フランジ部の天地方向へ
の幅拡がりを抑制することで解消できる。

第８図ｔａ＋と第８回申）では成品の中心偏り防止効果
は第８図（ｂｌの方が第８図＋ａ）に比べ優れている反
面、同（ａｌの方が第１ユニバーサル圧延機でのフラン
ジ外面圧下が大きくとれ、圧延機全体の高能率化が図れ
るメリットがある。

いずれの方式にせよ、ブレークダウン圧延機１０で圧延
された形鋼圧延材は、第１ユニバーサル圧延機１１およ
び第２ユニバーサル圧延！１１１４による複数パスのレ
バース圧延により延伸されるが、この時、ブレークダウ
ン圧延あるいは第８図＋ａｌの場合は第１ユニバーサル
圧延１１において中心の偏りが発生したとしても、両側
面に小径ロール形状の段差部４０を設けた水平ロール３
１からなるユニバーサル圧延機においてウェブおよびフ
ランジを圧下する際に、フランジ端縁部も圧下すること
によって完全に上下対称の状態で圧延されるため、ウェ
ブとフランジとの付は根部において剪断変形を生じ、そ
の結果として中心の偏りが解消されるのである。

中間圧延を終えた形鋼圧延材は、仕上げユニバーサル圧
延機１３で製品に圧延されるのが一般的であるが、この
仕上げ圧延ではフランジを起こすのみであるので、中心
の偏りはほとんど発生せず、かくして中心偏りの著しく
小さな■］形鋼の圧延が可能となるのである。

以上は、第１図ｆｂ）に示すＨ形鋼の圧延ラインに本発
明を適用した場合についての説明であるが、本発明のＨ
形鋼のユニバーサル圧延方法は、第７図（ａｌに示すＨ
形鋼の圧延ラインに適用することも可能で、この場合の
第１および第２ユニバーサルミルのロール形状を第８図
ｆｃｌに示す、第７図（ａｌの圧延ラインにおいては、
ブレークダウン圧延機１０で圧延された形鋼圧延材は第
１および第２ユニバーサル圧延機によって複数パスのレ
バース圧延により延伸された後、最終パスにおいて第２
′ユニバーサル圧延機でフランジ端縁部の整形と同時に
フランジが起こされてＲ柊製品形状に仕上げられるのが
特徴である。従って第８図（ｅｌに示すように第１ユニ
バーサル圧延機１１の垂直ロール形状は一般的な粗ユニ
バーサル圧延機の垂直ロール形状に同じく紡錘型である
が、第２ユニバーサル圧延機１４の垂直ロール形状は円
柱型とし、第１ユニバーサル圧延機１１で傾斜をつけら
れたフランジ面を該第２ユニバーサル圧延［１４の垂直
ロールで真直ぐに整形されるようになっている。これに
より仕上げユニバーサル圧延機が省略できる。

また、本発明のＨ形鋼のユニバーサル圧延方法の別の好
通例としての第７図ｆｂｌに示す配置によれば、第８図
（ａｌまたは（ｂｌに示すような第１および第２：ｘニ
バ−サル圧延１１１Ｌ　１４の２基のユニバーサル圧延
機を１単位とし、当該圧延機群を３組同一圧延ライン上
に配置した場合を示している。第７図（１，１において
ブレークダウン圧延ｌＲ１０で圧延された形鋼圧延材は
、第１〜第６のユニバーサル圧延ｅｘｔ、１４．１５．
１６、Ｉ７．１ｇ　テｉ　ｙ＜　ス圧延ニヨリ延楡され
−一かるのち仕上；ｆユニバーサルｒｐｉａｔ３でフラ
ンジが起こされ最終製品形状に仕上げられる。この際、
第１〜第６のユニバーサル圧延機のうちの段差部４０を
設けた水平ロール３１からなるユニバーサル圧延機にお
いてウェブおよびフランジを圧下する際に、フランジ端
縁部も圧下され完全に上下対称の状態で圧延されるため
、中心偏りの著しく小さなＨ形鋼が製造できる。さらに
１パス圧延によりＨ形鋼が仕上がるため、前述のような
複数パスのレバース圧延を行う場合に比し、格段に高い
生産性も実現しうるちのである。

次に、本発明のＨｆ：ｍのユニバーサル圧延方法に類似
の技術として以下の例を挙げ、本発明との差異を明確に
しておく。

まず１例として特開昭５６−１０９１０３号においてＨ
形鋼または類似形鋼の圧延方法として提案されている技
術について触れる。これは第１回申）に示すような圧延
ラインにおいて一次ユニバーサル圧延機１１として第９
図（ａｌの構造のものを採用し、第２ユニバーサル圧延
機１２として、第９図（ｂｌの構造のものを採用し、１
例としてＨ形鋼矢板を圧延しようとするものである。こ
こで、第９図（ａｌは従来のユニバーサル圧延機と同様
の構成となっているのに対し、第９図（ｂｌは上下水平
ロール４２．４２のそれぞれの両端部に、小径ロール部
４３．４４が一体的に形成されている。そしてこの小径
ロール部４３．４４をフランジ１の端縁部に当接させて
圧下整形させるようになっている。さらにかかるユニバ
ーサル圧延機４５の垂直ロール３２．３２は圧延状態で
上下水平ロール３１．３１間内に挿入しうるロール幅を
有するもので、水平ロール３１．３１の圧下によるフラ
ンジ１の倒れ防止のために該フランジ１の外面に当接も
しくはせいぜい１０％の圧下を行うにとどまるものであ
る。

従って本発明のユニバーサル圧延における垂直ロール３
２のようにフランジ外面を全面圧下するようなものとは
全く構造が異なるもので、がつ垂直ロール３２の役割も
本質的に本発明の場合とは異なる。

すなわち、本発明においては、垂直ロール３２でもって
フランジ外面全面を積極的に圧下し、圧延能率の向上に
寄与するものであるのに対して、第９図（ｂｌの例での
垂直ロール３２．３２の役割はフランジ端縁部の整形時
に生しるフランジの外方向への倒れ、もしくは曲がりな
どのバンクリング防止に他ならない。

本発明の実施においては、ユニバーサル圧延機の水平ロ
ール３１の側部に設けた段差部４０の幅は既に述べたよ
うにＨ形鋼の仕上りフランジ厚に等しくとることが必要
であり、このことは逆に言えばＨ形鋼の仕上りフランジ
厚に応じて上記段差部４０の幅を変更していかねばなら
ず、ロール保有数の増大を招くほか、フランジ厚の微調
整も困難である。そこで、上記段差部４０の幅、つまり
段差部を適宜機構（図示せず）でもって可変とすること
でこの問題は解決できる。すなわち、第１０図ｆ８＋に
示すような製品フランジ厚が比較的大きい場合には段差
部４０の幅を大きくし、逆に第１Ｏ図（ｂｌのように製
品フランジ厚が比較的小さい場合には該段差部４０の幅
を小さく調整して、最終パスで該段差部４０をフランジ
端縁部の全面に確実に当接させ該端縁部の整形が可能と
するのである。なお、段差部４゜の図示しない段差化調
整方法としては、水平ロール３１内に内蔵した油圧機構
によるもの、あるいはネジ機構によるもの等々が適用可
能である。これらについては以上の説明から、その詳細
について当業者に明らかであろう。

次に、実施例によって本発明の作用効果をさらに具体的
に示す。

実施例 呼称寸法Ｈ３Ｏ０Ｘ　２００　（ｍｍ）　、ウェブ厚１
０　（ｍｍ）、フランジ厚１６（ｍｌＩ）のＨ形鋼を本
発明にががる方法によって製造した。このときの圧延機
の構成は第１図（ｂｌに示す配置であり、第１および第
２ユニバーサル圧延機のロール形状は第８図ｆａ＋に示
すものを使用した。

ブレークダウン圧延されたＨ形鋼圧延材を、第１および
第２ユニバーサル圧延機１１．１４によりレバース圧延
した後、仕上げユニバーサル圧延機１３でフランジを起
こして製品に仕上げた。また比較のため、従来の圧延方
法として第１図（ａｌに示す圧延機構成で同一製品寸法
のＨ形鋼の圧延を行った。

この場合の各ユニバーサル圧延機のロール形状は第２図
に示すようなものであった。

上記の方法で圧延された製品のフランジ脚長を長手方向
に定間隔で測定し、中心の偏り量（ｍｍ）を求めた。こ
の結果を第１表に示す。なお、同表には各圧延方法にお
ける圧延サイクルタイム（ｓｅｃ）を併記しである。

第１表から、本発明による実施例では従来法による実施
例に比較して、製品の中心偏りが平均値および標準偏差
のいずれの面からも著しく減少していることが判る。

また、本発明による実施例では、第１、第２の２基のユ
ニバーサル圧延機をタンデムに配置しレバース圧延を行
うため、従来法の実施例に比べ圧延サイクルタイムは飛
躍的に向上し、格段の高能率圧延が可能となった。

第１表 （発明の効果） 本発明によれば、以上詳述したように、Ｈ形鋼のユニバ
ーサル圧延に際して、中心の偏りを著しく減少させるこ
とができ、かつフランジ外面の線状疵の発生もみられず
、生産性の向上に優れた効果をあげることができ、さら
に段差部、つまり小径ロールのロール幅を可変とするこ
とにより各種サイズのＨ形鋼の製造に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ｆａ）および第１同価）は、ＦＩ形銅調圧延ライ
ン構成図 第２図（ａｌ〜第２図（Ｃ１は、従来のＨ形鋼の熱間圧
延の過程を示す断面図； 第３図は、中心偏り状態の説明図； 第４図は、従来の中心偏りと防止するためのユニバーサ
ル圧延機の正面図； 第５図ｆａｔおよび第５図ｉｂｌは、従来の中心偏りを
防止するためのユニバーサル圧延機の圧延過程の説明図
； 第６図（ａｌおよび第６図（ｂｌは、本発明のユニバー
サル圧延過程を示す説明図； 第７図（ａｌおよび第７図ｆｂｌは、本発明を適用した
Ｈ形鋼圧延ライン構成図； 第８図（ａ）〜第８図ｆｃｌは、本発明に用いるユニバ
ーサル圧延機のロール形状を示す正面図；第９図（ａ）
および第９図（ｂｌは、本発明と類似のユニバーサル圧
延方法の説明図；および 第１０図ｔ３＋および第１０図［ｂ）は、本発明のユニ
バーサル圧延機の説明図である。 １０ニブレークダウン圧延機 １１：第１ユニバーサル圧延機 １２：エフジャー圧延機 １３：仕上げユニバーサル圧延機 １４：第２ユニバーサル圧延機 １５〜１８；ユニバーサル圧延機 ３１：水平ロール ３２：垂直ロール ４０：段差部（小径ロール部） 萎Ａ閉（０） 暴２凹

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の可逆式ユニバーサル圧延機と、第２の可逆
   式ユニバーサル圧延機とからなる圧延機群において、少
   なくとも一方のユニバーサル圧延機の垂直ロールにてフ
   ランジ付き形鋼圧延材のフランジ外面を全面圧下すると
   同時に、同じく少なくとも一方のユニバーサル圧延機の
   水平ロールにて該形鋼圧延材のフランジ上下端縁部の一
   部または全部を圧下することを特徴とするフランジ付き
   形鋼のユニバーサル圧延方法。
2. （２）前記形鋼圧延材をレバース圧延することを特徴と
   する請求項１記載のフランジ付き形鋼のユニバーサル圧
   延方法。
3. （３）前記圧延機群のうち、第１の可逆式ユニバーサル
   圧延機の垂直ロール形状を紡錘型とし、第２の可逆式ユ
   ニバーサル圧延機の垂直ロール形状を円柱型とし、該圧
   延機群にて形鋼圧延材をレバース圧延することを特徴と
   する請求項１記載のフランジ付き形鋼のユニバーサル圧
   延方法。
4. （４）請求項１記載の第１、第２の２基のユニバーサル
   圧延機を１単位とし、この圧延機群を１組以上圧延ライ
   ンに配置し、１パスで圧延することを特徴とするフラン
   ジ付形鋼のユニバーサル圧延方法。
5. （５）上下一対の水平ロールと、この水平ロールと同軸
   上に配置された左右一対の垂直ロールとを有する形鋼圧
   延用ユニバーサル圧延機において、前記水平ロールの両
   側面に小径ロール部を設け、該小径ロール部のロール幅
   を可変にすることを特徴とするユニバーサル圧延機。