JPH04200901A - Ｈ型鋼の圧延方法 - 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） この発明は、圧延ロールのロール摩耗にかかわらずウェ
ブ高さの一定したＨ形鋼を圧延する場合や、同一の圧延
設備でザイズの異なる種々のＨ形鋼を圧延する場合に有
利な圧延方法に関するものである。

（従来の技術） 一般に、Ｈ形鋼は、第５図（ａ）　、　（ｂ）に示すよ
うにブレークダウン圧延機１の下流に粗ユニバーサル圧
延機２、エツジヤ−圧延機３そして仕上ユニバーサル圧
延機４を配設したラインにおいて、第６図（ａ）　、　
（ｂ）及び（ｃ）に示すような種々の断面形状を有する
素材５，６または７を熱間圧延することによって製造さ
れている。

上記第６図（ａ）　、　（ｂ）及び（ｃ）に示す各素材
（符号５はスラブ、符号６は矩形鋼片、符号７は■］形
鋼用鋼片）は、まずブレークダウン圧延機１にて所定形
状にまで粗造形されるが、その際に使用される圧延機と
しては、通常第７図（ａ）、（ｂ）に示すような開孔形
８あるいは閉孔形９を刻設した上下ロールを有する２重
式ブレークダウン圧延機が適用されている。

ブレークダウン圧延機１による圧延は、複数個の花形を
使用して順次各複数パスによる圧延にて素材を以後の中
間圧延に適合した形状にまで加工する工程である。

上記の圧延を経て粗造形された素材は、つぎに第８図（
ａ）に示す如き形状になるロールを備えた１基以上の粗
ユニバーサル圧延［１０と第８図（ｂ）に示す如き形状
になるロールを備えた１基以上のエツジヤ−圧延機１１
とによって、■パスあるいは複数パスにて中間圧延され
、次いで第８図（ｃ）に示す如き形状になるロールを備
えた仕上ユニバーサル圧延機１２にて、通常は１パスで
１１形鋼製品に圧延される。従って、製品寸法が決まれ
ば、仕上ユニバーサル圧延機１２のロール寸法とそれ以
前の圧延機のロール寸法が決まるのであり、第７図（ａ
）における寸法（イ）、第８図（ａ）〜（ｃ）における
寸法（ロ）〜（ニ）はほぼ等し寸法となるように設計さ
れている。

ＩＪ形鋼の圧延においては、上述のように特にブレーク
ダウン圧延後の素材の形状変化は限定されたものとなり
、特定のシリーズ（例えば＋１６００　Ｘ　３００等）
のＨ形鋼を圧延する場合にはそれに適合した特定幅の水
平ロールが使用されるのが一般的である。

このような特定幅になる水平ロールによって圧延された
Ｈ形鋼はウェブ内幅が一定になるが、例えば一つのシリ
ーズにおいて、厚さの異なる数種類の形鋼を同一の圧延
ロールを用いて圧延するには、通常、水平ロールと垂直
ロールのロール間隔を変えて圧延することにより製造さ
れ、この場合、形鋼製品のフランジ厚み最大のものと最
小のものとの厚み差は一例を示せば片側で１０ｍｍ前後
、両側ではその２倍の３２ｍｍ程度ウェブ高さが変化す
ることになる。

同一シリーズ内でのウェブ高さの変化は、このように従
来の圧延法では避けられないものであり、これを、建築
材として用いる場合には次に述べるような問題があった
。

すなわち、梁を同一シリーズ内の数サイズのＨ形鋼を複
数接合して造る場合において、■］形鋼のウェブ高さに
ばらつきがあると、それらの一方のフランジ外面を合わ
せると他方に大きな（フランジ厚み差の２倍）ずれを生
じ、施工上問題となる。

また、通常、建築物の構造を設計する場合は、外側から
内側へと寸法が順次決定されてい（が、ウェブ内幅の寸
法が一定で、フランジ厚み分だりウェブ高さ（外のり寸
法）が変わるＨ形鋼においては施工個所での他との寸法
の取り合いに厳密さを要求される場合には非常に問題と
なる。

圧延によって製造されるＨ形鋼には以上のような問題が
あるため、特に建築用には、フランジ厚が変化してもウ
ェブ高さが一定になるようにプレートを溶接して製造し
たＨ形鋼が用いられていて、この場合圧延Ｈ形鋼より製
造コストが高くなる不利があった。

このような問題を解決する技術として、発明者等は、特
開平２−８０１０２号公報にて、ブレークダウン圧延お
よび粗圧延を経たウェブ及びフランジを有する粗形鋼片
を、仕上圧延段階で、水平ロール（ロール幅の変更可能
なロール）のロール幅を粗圧延段階のロール幅より小さ
く設定して、第９図（ａ）　（ｂ）に示すように、粗鋼
片のフランジ部の角度起こしとウェブ高さおよびフラン
ジ部の厚み圧下を伴う仕上圧延を施し、ウェブ内幅寸法
を自在に縮小調整する圧延方式を提案し、この圧延方式
によって、フランジ厚を変更するような圧延をほどこし
てもウェブ高さが一定のＨ形鋼を能率よく製造すること
が可能になった。しかしながら、この圧延方式において
もウェブ高さの縮小量には以下に述べるように限界があ
り、より大きな縮小が実現できる圧延方式の開発が望ま
れていたのである。

すなわち、仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールのロー
ル幅を粗圧延を経た粗形鋼片のウェブ内幅よりも小さく
設定してウェブ高さを圧下縮小する場合には、圧延ロー
ルと粗形鋼片の接触状態は、第１０図に示したような状
態になる。

ここでウェブ内幅Ｂｉｙｏの縮小は垂直ロール■によっ
て行われることになるから、通常のロール径、圧下率の
もとでは垂直ロール■が水平ロールＨに先行して粗形鋼
片りに接触し、次いで水平ロールＨの側面が接触するま
でウェブ高さの圧下が行われる。このようにウェブ内幅
Ｂｗ。の縮小は主として圧延機の水平ロールＨと粗形鋼
片りのウェブ部ｈａとの接触部によりやや入側の領域で
行われるが、ウェブ部ｈａの圧下が始まる前の領域では
上下水平１」−ルＨのすきまが第１１図（ａ）に示すよ
うにウェブ厚より大きいことから、場合によっては第１
１図（ｂ）　、　（ｃ）に示ずようにウェブ部ｈａの座
屈やねじれが発生ずる。粗形鋼片りのウェブ部ｈａは水
平ロールＨによって圧下されるから、圧延機の入側でウ
ェブｈａの座屈が生じても圧延後はほぼロールの隙間通
りの形状となる。しかしながら、水平ロールＨの圧下に
よって座屈を矯正する際にウェブと水平ロール面間で局
部的に接触圧力が高くなって、製品のウェブ面に傷を発
生させるという問題がある。

また、圧延機の入側におけるウェブのねじれば、フラン
ジｈｂＯ幅方向の中心が水平ロールＨの隙間から外れた
状態で圧延機を通過することになるから、第１２図（ａ
）　、　（ｂ）に示すようなウェブ中心の偏りやウェブ
の付は替え現象などの不具合が発生ずる。

このような不具合は、仕上圧延機前の粗形鋼片のウェブ
の厚みが薄いほど、ウェブの幅が大きいほど顕著であり
、また縮小調整量が大きいほど発生しやすい。

なお、仕上圧延前の粗形鋼片のウェブ厚みはユニバーサ
ル圧延での適正圧下量から決定され、また圧延前のウェ
ブ内幅は同一圧延チャンス内で最もフランジ厚みの薄い
サイズになる粗形鋼片のウェブ内幅と同等の値となる。

このことから仕上圧延における上述のような品質不良を
防止するためには、ウェブの厚みとその内幅寸法に応じ
て、１パス当りの縮小量に限界を設けて、必要縮小量が
この限界値を越える場合には２バス以上に分割する必要
があったのである。

ここに発明者等が先に開示した特開平２−８０１０２号
公報では、ウェブ内幅縮小量の限界値をΔＢ工３Ｘ（ｍ
ｍ）　、圧延前のウェブ厚Ｔい（ｍｍ）、ウェブ内幅Ｂ
い（ｍｍ）として、 ΔＢ＋、、、、Ｘ−８０・Ｔい”／Ｂｔｎの条件を満足
するような圧延を行うこととした。

すなわち、１バス当たりの幅縮小量ΔＢ８が上記の式か
ら算出されるΔＢ８□、を超えるときには２バス以上に
分割することとして１バスでの縮小量に制約を設けたの
である。

しかしながら仕上圧延で２バス以上の圧延を行うことは
圧延材の温度低下を招き、ウェブ波等の形状不良や材質
の劣化を招くばかりでなく、生産能率の低下を生じるか
ら通常は１パスで行うことが望ましく、また実操業では
さらに高い縮小限界が必要となる場合があることが明ら
かとなった。

なお、ウェブ内幅の縮小調整を一部粗圧延段階で行うこ
ともできるが、幅可変ロールによる圧下のもとでは圧下
量を大きくすると段差がつくことから、ウェブ厚みを大
きく圧下することができないため、ウェブ高さの圧下を
行う専用のバスを設ける必要があり、結果的にパス回数
の増加を招き、上記の同様の不具合を生していたのであ
る。

（発明が解決しようとする課題） この発明の目的は、ウェブ高さ圧下を伴う圧延において
発生し易い座屈やねじれを起こすことな−〇　− しにウェブ内幅縮小量の限界をさらに向上させ得る圧延
方法を提案するところにある。

（課題を解決するだめの手段） 通常のユニバーサル圧延機は、水平ロールが駆動され、
垂直ロールは無駆動である。その理由は垂直ロールを駆
動するとその機構が複雑になり、操業において頻繁に行
われるロール交換作業が煩雑になること、また垂直ロー
ルを駆動することによる利点が少ないことによるもので
ある。しかしながら、ウェブ高さの圧下を伴うユニバー
サル圧延では、ウェブ内幅縮小量の拡大を図るためには
、圧延機の垂直ロールを駆動させることが極めて有効で
あることを見いだした。

この発明は、」二記の知見に立脚するものである。

すなわち、この発明は、粗圧延を施したウェブ部および
フランジ部を有する粗形鋼片に、該粗形鋼片のフランジ
部を左右に挟む一対の垂直ロールと該粗形鋼片のウェブ
部を上下に挟み粗圧延段階よりも小さなロール幅になる
一対の水平ロールを備えたユニバーサル圧延機にて、該
形綱片のフラー］、　Ｏ− ンジ部の角度起こしを行いつつウェブ高さとフランジ部
の厚み圧下を行う仕上げ圧延を施してウェブ内幅寸法を
縮小調整するＩＪ形鋼の圧延方法において、上記垂直ロ
ールを駆動して圧延することを特徴とするＨ形鋼の圧延
方法である。

（作　用） 仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールのロール幅を、粗
圧延を経た粗形鋼片のウェブ内幅よりも小さく設定して
ウェブ内幅の縮小調整を行う場合のロールと粗形鋼片の
接触状態並びにウェブ面に作用する垂直ロールからの反
力を模式的に第１図第２図に示す。このうち第１図は垂
直ロールＶと水平ロール■１を駆動した場合につい゛Ｃ
１第２図は、垂直ロール■を無駆動とし、水平ロールの
みを駆動して圧延した場合である。

ここで、上掲第１図、第２図において、圧延機の入側か
ら侵入した粗形鋼片りはまず、そのフランジ部ｈｂの外
面が垂直ロールに接触する。このとき、フランジ部ｈｂ
の内面は未だ水平ロールの側面に接していないので結果
的にウェブ部ｈａの高さ圧下のみが行われる（領域■）
６ 次に、フランジ部ｈｂの内面が水平ロールの側面と接触
しこの状態では、ウェブ部ｈａの高さ圧下はもはや行わ
れずフランジ部ｈｂの厚み圧下が行われることになる。

また通常のロール径、圧延条件のもとでは、水平ロール
表面は未だウェブｈａに接触していない（領域Ｊ）。そ
して次に、水平ロールの表面が、ウェブ部ｈａに接触し
、ウェブｈａの厚み圧下が行われると同時にフランジ部
ｈｂの厚み圧下も進行する　（領域Ｋ）。このようにう
ニブ部ｈａの高さ圧下は何れの場合も圧延機の入側の領
域Ｉで進行する。

ここで、領域Ｉにおいて、ウェブ部ｈａに作用するロー
ルからの反力について考慮すると、この部分ではウェブ
部ｈａの高さ圧下が行われているから、当然垂直ロール
Ｖからのウェブ高さ方向の圧縮力Ｐ８が作用する。この
反力Ｐは領域Ｉにおいてウェブの高さ方向に作用し、か
つ水平ロールは未だウェブ面に接触していないからウェ
ブ部ｈａは自由であり、よってウェブに座屈やねじれが
発生し易くなるのである。ただし、領域Ｉは比較的ウェ
ブが拘束されている領域Ｋに近く、反力Ｐだけでばそれ
ほど座屈限界は低くない。

ところが、ウェブｈａには、垂直ロールＶより圧延方向
の反力も作用する。その理由を垂直ロールが駆動されて
いない第２図を参照して説明すると、水平ロールのみが
駆動されている場合、粗形鋼片りに与えられる圧延方向
の推進力は、ウェブ部ｈａについてはウェブ厚み圧下が
行われる領域Ｋにおいてであり、フランジ部ｈｂについ
ては、厚み圧下が行われ、かつ水平ロールと接触してい
る領域Ｊ及びＫにおいてであり、領域■ではフランジ部
ｈｂの外面が垂直ロール■に接触しているものの、垂直
ロール■には駆動力がないので粗形鋼片りには推進力が
作用しないのである。すなわち、領域■内にある材料は
、それより前方にある材料に引きずられて進むごとにな
るのである。しかるに、領域Ｉでは、ウェブ高さ圧下が
おこなわれているから圧延方向への推進に対して抵抗力
が作用する。

つまり、前方の材料から引っ張られる力の反作用として
垂直ロール■からの圧延方向の反力Ｐｆが作用するので
ある。

この結果、領域Ｉでは、ウェブ部ｈａにおいて垂直ロー
ル■からの反力として、ウェブ高さ方向の反力Ｐｗと圧
延方向の反力Ｐｆの合力である反力Ｐが第２図に示すよ
うな斜めの向きに作用することになる。この反力Ｐは、
その大きさが反力Ｐｉｙよりも大きく、領域Ｉより圧延
機入側の部分におけるウェブを座屈させるように働く。

このため、ウェブが拘束されている領域Ｋから遠く離れ
た比較的拘束の小さな部分には大きな圧縮力が作用する
こととなり、したがって垂直ロールが無駆動の場合には
、ウェブ高さの圧下量はその限界値が低かったのである
。

この発明においては、ユニバーサル圧延機の垂直ロール
■をも駆動し、これによって第１図に示すように領域Ｉ
におけるフランジ部ｈｂまたはそれを介してウェブ部ｈ
ａに推進力を付加し、上記Ｐｆを大幅に軽減するように
したから、ウェブ高さの縮小限界量を拡大することがで
きるのである。

第３図ば、ウェブ高さの圧下を伴わない通常のユニバー
サル圧延における圧延状況を示したものである。このよ
うな圧延においては、ウェブ高さの圧下がないため、前
記の領域■は存在しない。

ただし仕上げユニバーサル圧延段階ではフランジの角度
起こしがあるため、領域Ｉに類似した部分が存在するが
、この場合の垂直ロールからの反力はウェブ高さの圧下
を伴う場合に比較して非常に小さいので問題にはならな
いのである。したがってウェブ部ｈａにウェブ高さ方向
の反力が作用することばなく、前述したような問題は生
じないから、あえて垂直ロールを駆動することばそれほ
ど意味がないのである。

以上説明したように、この発明においては、ウェブの高
さ圧下を伴うＨ形鋼の圧延を行うに当たって、ユニバー
サル圧延機の垂直ロールを駆動することによって、ウェ
ブ高さの縮小限界を拡大することができるので、これに
よって圧延パス回数を増やすことなしに種々のサイズに
なるＨ形鋼を圧延できるし、圧延本数の増加に伴うロー
ル摩耗によっ圧延ロールのロール幅か変わってもウェブ
高さの縮小量を調整することによってウェブ高さの一定
したＨ形鋼を得ることができるのである。

なお、この発明を実施するにあたって垂直ロールの周速
度は水平ロールの周速度に対し、おおむね一致する範囲
に設定するのが好適である。

（実施例） Ｈ形鋼の代表的な呼称寸法である、Ｈ７５０Ｘ　２００
、Ｈ６００Ｘ２００　、およびＨ４５０×２００になる
各Ｈ形鋼を製造する場合において、ウェブ厚みを６〜１
６ｍｍの範囲で種々変更する幅縮小圧延を行った場合の
圧延状況について調査した。

仕上圧延前のウェブ厚をＴｗ　（ｍｍ）、ウェブ内幅を
Ｂｗ、ウェブ内幅の縮小量を６８ｗ、ウェブ中心の偏り
の増加量ΔＣとし、横軸に６８ｗ・Ｂｗ／Ｔｗ２の値を
、縦軸にΔＣ／Ｔｗの値をとってプロットしたものが第
４図である。第４図において○、・のプロット点は従来
の圧延方法（ユニバーサル圧延機の水平ロールを駆動、
垂直ロールを無駆動）による実施結果であり、△、ムの
プロット点はこの発明に従って圧延した場合（ユニバー
サル圧延機の水平ロール、垂直ロールともに駆動した場
合であって、同等の周速度）の実験結果である。なお、
図中の白抜きのプロット点は圧延後のウェブ面に傷模様
が発生しなかったことを示し、また黒塗りのプロット点
は傷模様が発生したことを示すものである。

第４図から、横軸の値が大きくなるほど、すなわち、あ
るウェブ厚みの値に対し、ウェブの内幅縮小量が大きく
、かつウェブの内幅が大きくなるほどウェブ中心の偏り
の値が指数関数的に増加し、これとともにウェブ面で傷
の発生する確率が高くなっていることがわかる。しかし
ながらこの発明に従う要領に従った圧延においては、従
来法に比べて同じ横軸の値に対してウェブ中心の偏り量
、および傷発生の確率が大幅に小さくなっていることが
わかる。

ここで、ウェブ中心の偏りは建築向げＨ形鋼の場合でＪ
ＩＳＧ　３１９２より厳しい±２ｍｍを目標とし、現行
のＨ形鋼の圧延で最も薄い６ｍｍサイズになる製品を考
慮すると、第４図における縦軸ΔＣ／Ｔｗは０．３３の
値が限界である。またウェブ面の傷は発生させないこと
を目標とすると、従来法においては第４図における横軸
ΔＢ＋＋−Ｂｗ／Ｔｗ２は８０が限度である。すなわち
１パス当りの幅縮小量は下記式％式％ で与えられる。一方、この発明に従えば」１記横軸の値
は約１２０程度が限界であり、従って限界幅縮小量は下
記式 ％式％ で与えられる。よってこの発明よれば限界幅縮小量は、
従来法に比べて約１．５倍程度拡大することができた。

なお、この実施例では、水平ロール、垂直ロールが同時
駆動形式になる圧延機を適用した場合の例であるが、こ
の発明においては、例えば水平ロールは無駆動、垂直ロ
ールのみ駆動という方式でも、それがウェブ内幅縮小を
伴う圧延であれば実施可能である。さらにこの発明では
圧延機の水平ロールとしては種々のサイズになる１１形
鋼を圧延する場合に対応できるように、従来知られてい
るロール幅の変更可能なロール（例えば特開平１−３１
７６０７号公報参照）を適用するが、該ロール幅が仕」
二圧延前の粗形鋼片のウェブ部内幅より狭（、かつ左右
の垂直ロールの隙間が粗形鋼片のウェブ高さより小さく
設定されていてウェブ内幅が縮小されるような圧延方法
において適用できるのはいうまでもない。

（発明の効果） か（してこの発明によれば、粗ユニバーサル圧延段階で
は通常の圧延を行い、仕上ユニバーサル圧延段階では水
平ロールのロール外幅寸法を調整してウェブ高さの積極
的な圧下を行ってウェブ内幅を縮小調整するにあたり、
縮小調整量の限界を大幅に拡大することができ、従って
圧延パス回数を増やしたり、ロール交換を最小限にとど
めることが可能で生産効率をより一層改善することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従うＨ形鋼の圧延要領の説明図 第２図、第３図は従来方式に従うＨ形鋼の圧延要領の説
明図 第４図はＨ形鋼の圧延過程で生じる形状不良、表面欠陥
の発生限界を調査したグラフ 第５図（ａＬ（ｂ）はＨ形鋼の圧延ラインの設備例を模
式的に示した図 第６図は（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）はＨ形鋼圧延
用素材の断面を示した図 第７図（ａ）　、　（ｂ）はブレークダウン圧延におけ
る圧延ロールのカリバー形状を示した同 第８図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）はＨ形鋼の圧延
に従来用いられている圧延ロールの断面を示した同第９
図（ａ）、（ｂ）　、第１０図および第１１図（ａ）　
、　（ｂ）、（−Ｃ−ンは従来の圧延要領の説明図 第１２図（ａ）　、　（ｂ）はウェブの高さ圧下を伴う
圧延方式における形状不良の発生状況を説明した図であ
る。 １・・・スラブ　　　　　　　２・・・矩形鋼片３・・
・Ｈ形鋼用鋼片　　　　４・・・オープンカリバー５・
・・クロース！・カリバー ６・・・ブレークダウン圧延機 ７・・・粗ユニバーサル圧延機 ８・・・エツジヤ−圧延機 ９・・・仕」ニュニハーザル圧延機 ｈ・・・粗形鋼片　　　　　　ｈａ・・・粗形綱片ウェ
ブ部ｈｂ・・・粗形鋼片フランジ部　Ｈ・・・水平ロー
ル■・・・垂直ロール 第５図 （ａ） （ｂ） ■　　　○　　　　　○ 第７図 第８図 第１２図 （ａ） １１　　　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粗圧延を施したウェブ部およびフランジ部を有する
   粗形鋼片に、該粗形鋼片のフランジ部を左右に挟む一対
   の垂直ロールと該粗形鋼片のウェブ部を上下に挟み粗圧
   延段階よりも小さなロール幅になる一対の水平ロールを
   備えたユニバーサル圧延機にて、該粗形鋼片のフランジ
   部の角度起こしを行いつつウェブ高さとフランジ部の厚
   み圧下を行う仕上げ圧延を施してウェブ内幅寸法を縮小
   調整するＨ形鋼の圧延方法において、 上記一対の垂直ロールを駆動して圧延する ことを特徴とするＨ形鋼の圧延方法。