JPH01107902A - Ｈ形鋼の圧延方法 - 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Ｈ形鋼の圧延方法に関する。

［従来の技術］ 第４図はユニバーサル圧延によるＨ形鋼の圧延工程を示
す模式図である。スラブ、ビームブランク等の圧延素材
は、加熱炉ｌで所定の温度まで加熱された後、ブレーク
ダウン圧延機２によって粗形鋼片に成形される０次いで
トランスファ装置３を経て、粗ユニバーサル圧延機４お
よびエツジヤ−圧延機５においてリバース圧延が施され
減厚される。しかる後、仕とユニバーサル圧延機６にお
いて所定形状への仕上圧延が施されて製品化される。

第５図（Ａ）〜（Ｃ）は上記ユニバーサル圧延における
各圧延機での圧延状況を示す模式図である。粗ユニバー
サル圧延機４では、第５図（Ａ）に示すように、上下の
水平ロール７Ａ、７Ｂおよび左右の垂直ロール８Ａ、８
Ｂにより、それぞれウェブ、フランジが圧延される。ま
た、エツジヤ−圧ｋＬＲ５では、第５図（Ｂ）に示すよ
うに、溝型ロール９Ａ、９Ｂによってフランジ先端部の
圧延が行なわれる。さらに、仕上ユニバーサル圧延機６
では、第５図（Ｃ）に示すように、上下の水平ロールＩ
ＯＡ、ＩＯＢおよび左右の垂直ロールＩＩＡ、ＩＩＢに
よって、それぞれウェブおよびフランジの圧下が行なわ
れるとともに、フランジの角度がほぼ直角に成形される
。

ところで、ユニバーサル仕上圧延機による圧延後のＨ形
鋼には、左右のフランジが相互に平行でない場合がある
。この現象は、各フランジがウェブに対して直角に接合
されている状態下でも、第３図に示す如くのウェブ曲り
に起因して生ずることがある。このウェブ曲り量δの許
容範囲は、ＪＩＳＧ３１１１２に規定されており、公称
ウェブ高さ６００■■未満においては２ｍｍ以下、公称
ウェブ高さ８００■越えにおいては３ｍｍ以下である。

上記許容範囲を越えるウェブ曲りについては、プレスに
よる矯正が必要であり、製造コストの上昇を招く。

なお、上記ウェブ曲りは、材料の剛性が低下して変形し
易くなるウェブ肉の薄いあるいはウェブ高さの大きいＨ
形鋼において、より顕著に発生する。

従来、上記ウェブ曲りは、圧延時におけるウェブ上下面
の温度差に起因するものと考えられていた。すなわち、
Ｈ形鋼の熱間圧延時に、ウェブ上面側はロール冷却水、
デスケーラ−用水等の流水の滞留にて温度が低下するの
に対し、ウェブ下面側はこれら滞留水の影響がないばか
りか、左右フランジの下端部分が形成する半閉空間によ
る保温効果によりウェブ上面側はど顕著な温度低下を生
じない、このため必然的にウェブ上下面で温度差を生じ
、これにより被圧延材を室温まで冷却した場合、ウェブ
上下面の熱収縮量に差を生じ、ウェブ曲りを生ずるもの
と考えられる。

そこで従来のＨ形鋼の圧延方法にあっては、上記ウェブ
曲りの発生を防止するため、ロール冷却水量、デスケー
ラ−用水等の低減、ウェブ上面の水切り強化により、ウ
ェブ上下面の温度差を低減する調整を行なっている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、実機によるウェブ曲りを観察すると、ウ
ェブ曲りは必ずしもウェブ上下面の温度差のみに起因す
るものでないことが判明した。

すなわち、ウェブ曲りがウェブ上下面の温度差のみに起
因するものであれば１通常は→ニブ上面側温度がウェブ
下面側温度より低いため上に凸をなすウェブ曲りのみを
生ずることとなるものの、現実の圧延結果には下に凸を
なすウェブ曲りを生ずるものもみられる。

また、薄肉ウェブ（ウェブ厚みがｌＯ■曹以下程度）の
被圧延材についてみれば、ウェブ肉が薄いことから、そ
の上下面の温度差はウェブ肉厚方向の熱伝導により均一
化される傾向にある。したがって、この場合にも、ウェ
ブ曲りがウェブ上下面の温度差のみに起因するものであ
れば、その温度差の均一化によりウェブ曲りは生じない
ことになるにもかかわらず、現実の圧延結果によれば。

薄肉ウェブの被圧延材においてより顕著なウェブ曲りを
生ずることが認められる。

したがって、ウェブ上下面の温度差を低減することのみ
によりウェブ曲りを解消することはできず、ウェブ曲り
に対するより直接的な対応策の提供が望まれる。

本発明は、ウェブ曲りを確実に防止することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ユニバーサル仕上圧延機の上下水平ロールに
よってウェブを圧下し、左右垂直ロールによってフラン
ジを圧下するＨ形鋼の圧延方法において、ユニバーサル
仕上圧延機による圧延後の被圧延材に生成することが予
想されるウェブ曲り量に応じて、上下水平ロールの各周
速度を相互に調整するとともに、ユニバーサル仕上圧延
機の出側にて被圧延材のフランジ両側縁部を拘束するよ
うにしたものである。

［作用］ 本発明者はウェブの上下面温度差以外にウェブ曲りを発
生させる原因について種々研究を重ねた結果、ウェブ曲
りに対して被圧延材の長手方向の上下反りが関係すると
の知見を得た。すなわち、通常の被圧延材は、特に圧延
先端部において、上方向または下方向への反りが多く、
被圧延材は、種々の要因で長手方向の上下反りを生ずる
ものと考えられる。しかしながら、仕上ユニバーサル圧
延機による圧延の段階では、圧延初期の段階に比べて被
圧延材長さが長く、かつ断面各部の厚さも薄くなってい
るので、被圧延材の長手方向形状は圧延機出側のガイド
による曲げモーメントおよび自重による曲げモーメント
等によりほぼ真直になる。ところが、被圧延材が外形形
状としては長手方向に真直であっても、本来長手方向の
上反りまたは下反りを生ずるべき条件下で圧延されてい
る場合には、その長手方向の反りが幅方向の反りすなわ
ちウェブ曲りに変化する。この現象は第２図に示すよう
に長手方向反りを生じた薄板を矯正して長手方向に真直
とした時、これと直角方向の幅方向に反りを生ずるのと
同様のメカニズムである。すなわち、第２図の長手方向
下反りを生じている材料を長手方向に曲げて反りを矯正
しようとする場合には、０表面の長手方向には圧縮歪、
裏面の長手方向には引張歪を生じ、０表面の長手直角方
向（幅方向）には引張歪、裏面の長手直角方向には圧縮
歪を生じ、結果として上述の如くの幅方向反り（上に凸
をなす曲り）を生ずることになる。

本発明は、上記知見を積極的に利用し、ユニバーサル仕
上圧延機による圧延後の被圧延材に一定のウェブ曲り量
の生成が予想される時。

■ウェブを圧下する上下水平ロールの各周速度を相互に
調整してウェブ長手方向の上反りまたは下反りを生ずる
べき条件下で上下非対称圧延するとともに、 ■ユニバーサル仕上圧延機の出側にて被圧延材のフラン
ジ両側縁部を拘束し、上記■の条件下で生ずるべき被圧
延材の長手方向反りを矯正し、被圧延材の外形形状を長
手方向にて真直化し、■上記■の長手方向反り矯正の結
果として生ずる幅方向反りにより、被圧延材に当初子想
したウェブ曲り量を打ち消すことを可能とするものであ
る。

本発明によるウェブ曲り防止メカニズムについてより具
体的に説明すれば以下の如くである。

第１図は本発明の実施に用いられるユニバーサル仕上圧
延機の一例を示す側面図である。

ユニバーサル仕上圧延機２０は、上下水平ロール２１Ａ
、２１Ｂによって被圧延材のウェブを圧下し、左右垂直
ロール２２Ａ、２２Ｂによって被圧延材のフランジを圧
下する。圧延機２０は、上下水平ロール２１Ａ、２１Ｂ
の回転速度をそれぞれ独立に制御でき、入側にはウェブ
ガイド２３を設け、出側にはフランジガイド２４を設け
ている。

上記圧延機２０の運転時に、圧延後の被圧延材に予想さ
れるウェブ曲り員が上に凸（第３図の曲り状態）をなす
場合には、 ■下水平ロール２１Ｂの回転速度を上水平ロール２１Ａ
の回転速度より大とし、ウェブ長手方向の上反りを生ず
るべき条件下で上下被対称圧延するとともに、 ■フランジガイド２４にて被圧延材のフランジ両側縁部
を拘束し、上記■の条件下で生ずるべき被圧延材の長手
方向上反りを矯正し、被圧延材の外形形状を長手方向に
て真直化し、 ■上記■の長手方向上反り矯正の結果として生ずる幅方
向反り（下に凸のウェブ曲り）により、被圧延材に当初
子想した上に凸のウェブ曲り量を打ち消すこととする。

他方、上記圧延機２０”（７）運転時に、圧延後の被圧
延材に予想されるウェブ曲り量が、下に凸（第３図と反
対の曲り状Ｓ）をなす場合には、以上と逆に、上水平ロ
ール２１Ａの回転速度を下水平ロール２１Ｂの回転速度
より大とすることになる。

［実施例］ 実機の１／８縮尺の第１図に示した如くの実験圧延機を
用い、実機による圧延対象材の一例である８５００Ｘ　
２００相当の純鉛製（９３，９８％ｐｂ）のＨ形材を用
いて圧延を行なった。被圧延材の寸法は、ウェブ厚＝　
１．４５ｍｍ、フランジ厚＝　２．９５■■、ウェブ内
暢＝　ＩＯｍ＋ｓ、フランジ幅ｘ　３３．５ｍｇであり
、これはＨ３Ｏ０×２００の１／８モデルである。被圧
延材のウェブ、フランジをそれぞれ目標圧下率８％、１
２％として水平ロール、垂直ロールのロール隙を設定し
、上下水平ロールの回転速度を±２０％の範囲で変化さ
せた。この圧延の結果、被圧延材の先端はフランジガイ
ドに支持されるまではフリーであるが、フランジガイド
に接触開始後は矯正されてほぼ真直になった。上下水平
ロールの回転速度を変化させて圧延を行なった後のウェ
ブ輻方向の湾曲形状をプロフィルメーターで測定した結
果、第６図、第７図を得た。第６図は上水平ロールをＥ
ｌｒｐ園、下水平を５ｒｐ曹として圧延した結果であり
、第７図は下水平ロールを８ｒｐｍ、上水平ロールを５
ｒｐ＊として圧延した結果である。第６図は上水平ロー
ルの方が高速であってウェブ長手方向の下反りを生ずる
圧延であり、これをフランジガイドで矯正した結果は上
に凸のウェブ曲りを生ずることになるのが明らかである
。一方、第７図の如く下水平ロールの方を高速にすると
下に凸のウェブ曲りを生ずることとなるのが明らかであ
る。

これらの測定結果からウェブ曲り量δの実測値と、次式
で求めた真速率φの関係を示せば第８図の如くになる。

下ロール回転数 第８図によれば、ユニバーサル圧延時の上下水平ロール
の真速率φと圧延後のウェブ曲り量δとの間には直線間
係が成立することが認められる０以上の結果から、仕上
圧延後のウェブ曲り量δに応じて仕上ユニバーサル圧延
機の上下水平ロール回転速度を調整することにより、圧
延終了後のウェブを真直にできることが明らかである。

な？、ウェブ曲り量の検出手段としては、クーリングベ
ツドでのデプスゲージによる手動計測、あるいは仕上ユ
ニバーサル圧延後のラインにおける光切断法、レーザー
距離計等による自動計測等の技術を用いることができる
。

本発明にあっては、上記ウェブ曲り量の実測値とこれを
打ち消す方向の上下水平ロール回転制御篭の前記（１）
式に示す如くの関係式から、上下水平ロール回転速度制
御量を求め、専用の演算装置による自動制御、あるいは
オペレーターガイダンスによる手動調整により、上下水
平ロール回転速度を制御することにて真直なウェブを得
ることが可能となる。

すなわち、ウェブ曲り量の実測値がδ；０．２■■であ
れば、第８図からφ！０．１となるから、例えば下水平
ロールをｔｏｏｒｐ■とすれば、上水平ロールは１１０
ｒＰ■に設定される。

実機において）１５０１）Ｘ　２００の被圧延材を対象
に異周速圧延した結果を示す、実機は上下別駆動ではな
いので、ロールの回転速度を任意に変えられない、そこ
で、ユニバーサル仕上圧延機の水平ロールのロール径を
上水平ロール１２２０φ、下水平ロール１３２０φとし
上下異径として異周速圧延を行なった。この場合の真速
率φは−０，０７８である。比較のため上下水平ロール
径が等径の１３００小でも圧延を行なった。これらの条
件で圧延した後、ホットソーでクロップカット後、被圧
延材トップ側のサンプルを採取し、ウェブ曲り量をデプ
スゲージにより測定した。これらの結果は第９図に示す
通りである。上下等径圧延に比べ上下異径圧延を行なう
ことにより上向きのウェブ曲り量の平均値が減少してお
り、下ロール周速が上ロール周速より大であることが、
ウェブ曲り量に影響を与えていることが明らかである。

なお、上記実験では上下ロールの回転速度を等速度とす
る圧延で本発明を実施したがロール回転速度を変化させ
ることにより、ウェブ曲り量を制御することも可能であ
る。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ウェブ曲りに対して直
接的対応をとることにより、ウェブ曲りを確実に防止し
、ウェブ曲り発生後のプレス矯正負荷を軽減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられる圧延機を示す模式図
、第２図は長手方向反り矯正に基づく幅方向反り発生の
メカニズムを示す模式図、第３図はウェブ曲り状態を示
す模式図、第４図はＨ形鋼圧延工場のレイアウトを示す
配置図、第５図はＨ形鋼の圧延状態を示す模式図、第６
図は上水平ロール回転速度が高速である場合のウェブ曲
り状態を示す線図、第７図は下水平ロールの回転速度が
高速である場合のウェブ曲り状態を示す線図、第８図は
上下水平ロールの真速率とウェブ曲り量との関係を示す
線図、第９図は本発明の効果を示す図表である。 ２０・・・ユニバーサル仕−ヒ圧延機。 ２１Ａ、２１Ｂ・・・上下水平ロール、２４・・・フラ
ンジガイド。 代理人　弁理士　　塩　川　修　治 第　１　図 第２　図 第３図 第４図 第５図 （Ａ）　　　　　　　　（Ｂ） 第８　図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ユニバーサル仕上圧延機の上下水平ロールによっ
   てウェブを圧下し、左右垂直ロールによってフランジを
   圧下するＨ形鋼の圧延方法において、ユニバーサル仕上
   圧延機による圧延後の被圧延材に生成することが予想さ
   れるウェブ曲り量に応じて、上下水平ロールの各周速度
   を相互に調整するとともに、ユニバーサル仕上圧延機の
   出側にて被圧延材のフランジ両側縁部を拘束することを
   特徴とするＨ形鋼の圧延方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、被圧延材に予想
   されるウェブ曲り量が上に凸をなす場合には、下水平ロ
   ールの周速度を上水平ロールの周速度より大とし、下に
   凸をなす場合には、上水平ロールの周速度を下水平ロー
   ルの周速度より大とするＨ形鋼の圧延方法。