JPH04237501A - 溝形鋼の熱間圧延装置列 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溝形鋼の熱間圧延装置列
に関し、詳しくはウェブとフランジの板厚が均等でかつ
厚みと幅が多様な寸法の溝形鋼を連続鋳造スラブから高
効率で造り分ける溝形鋼の熱間圧延装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】建築鉄骨柱材として広く普及している冷
間成形角型コラムは、例えば昭和６２年８月に日本鋼構
造協会から発行された「ＪＳＳＣレポートＮｏ．５・ボ
ックスコラムの標準化」に記載された図５（ａ）のロー
ル成形法と図５（ｂ）のプレス成形法のいずれかにより
冷間加工で製造されている。しかしながら、これらの手
段はその材質が熱間圧延ままの材料に比べて成形時に加
工硬化するため（図中の矢印部位）、降伏比（ＹＲ：降
伏点又は耐力／引張強さ）が若干高い。一方、超高層建
築等に適用する部材のＹＲは低い方が耐震性能の上から
望ましいと一部でいわれている。この対応方策の一つと
して、熱間圧延溝形鋼を素材としてボックス（角型コラ
ム）に溶接組立する方法がある。この組立方式は、溶接
組立前にダイアフラムを内蔵加工することが可能なので
最近の建築現場の省力化の潮流にも合っている。ここで
、素材となる熱延溝形鋼は同一シリーズ内の外幅（ウェ
ブ高さ・フランジ幅）一定で、厚みフリーサイズ（ウェ
ブとフランジの厚みは同一で、且つフランジ内側面テー
パーなしの平行な均一板厚）、かつ一般形鋼並みの低生
産コストを要請されている。

【０００３】従来の熱間圧延溝形鋼を製造する代表例と
して、本出願人が先に提案した特開平２−１３３１０２
号公報の中で従来技術として記載したリバースミルによ
る手段を図６（ａ）に示し、また連続ミルによる場合を
図６（ｂ）に示す。これらの従来方法では同じウェブ高
さシリーズの製品群内でも例えば仕上げミルＦの水平ロ
ール４０の胴幅Ｗ０　は一定のロールを使用するため、
フランジ厚みｔが異なるとウェブ高さＷが異なってしま
う。また、粗・中間造形は２重ロールの孔型によるため
、同一ロールでの隙調整のみで各種厚みを広範囲に造り
分けることは至難である。従って、同一シリーズ内の外
幅一定・各種板厚サイズの溝形鋼という製品要求に対応
するには、各サイズに応じて専用の圧延ロールとその圧
延付属装置を準備する必要がある。このため圧延工具費
用の負担増大のみならずロール組替に伴う稼動率の低下
など生産効率の大幅な低下をきたすという問題がある。

【０００４】

【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、最小限の圧延装置で
ロール工具を何等取り替えることなく、圧延溝形鋼の同
一シリーズ内の外幅寸法を一定に保ちつつそのウェブと
フランジの厚み調整をオンラインで無段階に実施するこ
とが可能な、熱間圧延溝形鋼の圧延装置列を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の構成を要
旨とする。すなわち、■矩形断面の熱間スラブ素材を所
定の厚みと幅の平板材に圧延する箱形孔型と平孔型およ
び該平板材を断面略Ｕ型状の中間材に予備曲げ加工する
一端に段付部を形成した半割Ｕ形孔型とを有する上下一
対の水平ロールからなるブレークダウンミルと；前記中
間材のフランジ端部を仕上げる水平ロールが胴幅変更可
能で且つフランジ先端内角部を拘束する鍔部を備え、他
方の水平ロールはウェブ外側面を押圧するフラット面が
形成された上下水平ロールと、フランジ外側面を押圧す
る左右一対の竪ロールを有するユニバーサルミルとで構
成したことを特徴とするウェブ高さとフランジ幅が一定
で厚みが多様な溝形鋼を圧延する溝形鋼の熱間圧延装置
列さらには、■　　前記ブレークダウンミルの半割Ｕ形
孔型の前後面もしくは片面に、固定ガイドと左右位置を
調整可能な移動ガイドローラとを対設した溝形鋼の熱間
圧延装置列である。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を図面により詳細に説明する。 図１および図２に本発明における溝形鋼の圧延装置列お
よび圧延工程の実施例を示す。図において、１ａ，１ｂ
はブレークダウンミルＢＤの上下水平ロールであり、各
ロールには箱孔型Ｇ１，Ｇ２と平孔型Ｇ３および半割Ｕ
形孔型Ｋａｌ．２が掘削されている。箱孔型Ｇ１および
Ｇ２の孔底はいずれも平底で、孔底幅Ｗ１　，Ｗ２　が
異なる。平孔型Ｇ３のロール周面は左右方向に平坦に形
成されている。半割Ｕ形孔型Ｋａｌ．２の孔底はその一
方が曲面に形成され、この曲面に連続する面は平坦で、
平坦面の他端には段付部Ｐが形成されている。この半割
Ｕ形孔型Ｋａｌ．２の断面形状はＵ字形を軸中心に２分
割した形状に似ているため本発明では、この孔型を半割
Ｕ形孔型と称するものである。

【０００７】このブレークダウンミルＢＤでは連続鋳造
法で造られた矩形断面の熱間スラブを素材として、先ず
箱孔型Ｇ１で幅方向からエッジングして端面の成形とス
ケールの剥離を行ったのち９０度転回して平孔型Ｇ３で
厚みの圧下を行う。複数パスに亙る厚み圧下の途中で適
宜に鋼材を９０度転回し箱孔型Ｇ１，Ｇ２のいずれかで
複数回エッジングして端面の成形と幅寸法の調整を行い
所要の幅と厚みの平板材１０に圧延する。なお、箱孔型
の必要数とその寸法は所要の板厚みと材料の厚みによっ
て決まるもので、必ずしもＧ１，Ｇ２の２個の孔型に限
定するものではない。

【０００８】次に、前記平板材１０は半割Ｕ形孔型Ｋａ
ｌ．２で所要の断面略Ｕ形状の中間材１１（以下、溝形
中間材１１と言う）にＵ曲げ成形される。平板材１０の
フランジ端面相当部の位置決めは孔型の右側端面に形成
された段付部Ｐで規制される。この半割Ｕ形孔型Ｋａｌ
．２におけるパス回数はＵ曲げの加工量によって決まり
、大サイズになるほど多パス化する必要があるが通常３
〜７パスのリバース圧延となる。なお、図１の半割Ｕ形
孔型Ｋａｌ．２における第１パスでは平板材１０のフラ
ンジ対応部を右方向へ曲げ、溝形中間材１１のＵ形底部
が図面の左側に位置するようにしている。このような姿
勢になるよう平板材１０を半割Ｕ形孔型Ｋａｌ．２に誘
導するには、溝形中間材１１の端面を孔型の段付部Ｐで
規制するとともに、図示を省略した前後面のマニュプレ
ータの拘束によって行うことができる。

【０００９】この平板材１０の曲げ方向の案内をより確
実にするためには、図３（ａ）に示すように固定ガイド
Ｇと左右方向の位置を調整可能な移動ガイドローラＲＧ
とを、半割Ｕ形孔型Ｋａｌ．２の圧延方向の前後面もし
くは前後面いずれか片方に相互のガイドを対設すれば良
い。一旦、予備曲げされた材料は第２パス以降は小さい
荷重と動力で容易にＵ曲げ加工することができる。半割
Ｕ形孔型Ｋａｌ．２での中間圧延段階では、移動ガイド
ローラＲＧをパスの進行に合わせて左方向に移動させ、
材料の高さ方向中央部の位置決めと拘束を行うことによ
って更に確実な誘導が可能となる。図３（ａ）はＵ曲げ
成形の第１パスを示し、図３（ｂ）はＵ曲げ成形の中期
パス、図１のＫａｌ．２は最終パスを示す。

【００１０】また、溝形中間材１１のフランジ先端幅Ｗ
Ｄ（製品のウェブ高さに相当）は後述する仕上成形孔型
Ｋａｌ．１のウェブ高さＷと略同一となるようにＫａｌ
．２の最終パスのロール間隙を設定する。ＷＤがＷより
も大き過ぎるとＫａｌ．１において噛込み・通材不良や
フランジ先端の形状不良・擦疵・噛出しを惹起し、逆に
小さ過ぎるとウェブ面やフランジ面の平坦性不良やフラ
ンジ先端の形状不良を惹起する。なお、前記ブレークダ
ウンミルＢＤの前後面に配置するマニュプレータは偏平
な板材や湾曲した板材を転回・保持できる構造とする。

【００１１】以上のように、箱形孔型と平孔型で適正な
幅と厚み寸法の平板材１０を圧延し、それを半割Ｕ形孔
型Ｋａｌ．２のロール間隙の調整により所要の幅にＵ曲
げ成形することにより、所要の幅と厚みを有する溝形中
間材１１を同一のロールで成形する。

【００１２】次いで、前記溝形中間材１１を仕上成形す
るユニバーサルミルＦＵの構成を図１（ｂ）で説明する
。このユニバーサルミルＦＵは上下水平ロール７ａ，７
ｂと左右竪ロール８ａ，８ｂとを有する点では従来の一
般的な形鋼用ユニバーサルミルと同一構造であるが、本
発明装置列におけるユニバーサルミルの特徴はフランジ
端部を成形する水平ロール、即ち図面の下方に位置する
下水平ロール７ｂを胴幅変更に設け且つロール外周面の
一端には鍔部Ｑを突設したことにある。

【００１３】下水平ロール７ｂの胴幅を製品の厚みに応
じて調整することにより、同一シリーズ内の外幅（ウェ
ブ高さＷとフランジ幅Ｂ）が一定で厚みフリーサイズの
溝形鋼１２に仕上げ成形できる。また、鍔部Ｑは溝形中
間材１１のフランジ先端内角部を拘束し、左右のフラン
ジ先端が内方へ逃げるのを防止している。上水平ロール
７ａでウェブ外側面を押圧し、左右の竪ロール８ａ，８
ｂでフランジ外側面は押圧することは勿論である。また
、溝形鋼１２の線長ｌに対し溝形中間材１１の線長ｌｄ
は０．３〜５％長くしてＫａｌ．１で線長の圧縮加工を
付加することにより製品形状と成形の安定化および溝形
の頂角部のコーナーＲの縮小化をはかる。

【００１４】前述のとおり、下水平ロール７ｂは各製品
厚みに応じて左右の分割ロールの胴幅間隔を調整するが
、上水平ロール７ａは同一シリーズ内では胴幅一定であ
るのでシリーズ間でのロール共用を図らない場合は本実
施例のように胴幅可変ロールとせず従来の一体ロールで
よい。

【００１５】なお、図１のＫａｌ．１において下水平ロ
ール７ｂの鍔部Ｑを除去し、図４（ａ），（ｂ）に示す
ような下水平ロールをフラットロールにすると同一シリ
ーズ内では厚みが異っても全くロール調整の必要がなく
一定の条件下で成形でき、装置の単純化と下水平ロール
７ｂのロール直径が相対的に小さくて良いので比較的に
大きな幅寸法の溝形鋼の成形が可能と考えられる。しか
しながら、実験の結果、製品形状と成形の安定化のため
に若干の線長ｌの圧縮を付加した場合に図４（ａ），（
ｂ）共にフランジ先端部の内方逃げやバルジングを生じ
、且つ（ａ）ではフランジ先端部に噛出しを発生した。 このため線長ｌの圧縮を略零近くまで低減すると、溝形
鋼の頂角部のコーナーＲが大きくなりかつ材料がロール
孔型内で揺動し左右が不均等となりやすく製品の形状や
成形時の通材状況が不安定な傾向になった。

【００１６】図４（ａ），（ｂ）のようなロール構成に
すると適正な線長ｌの圧縮率は材料の厚みや幅、圧延温
度とその分布、材質によって異なり成形条件の変化に応
じて微妙な調整を必要とするため、結局、図４（ａ），
（ｂ）のようなロール構成法は実用性に欠け、図１のＫ
ａｌ．１のように下水平ロール７ｂは鍔部Ｑを有する段
付形状とするのが実用的であることが分かった。

【００１７】以上の方法を形鋼圧延ミルに適用すること
により例えば、幅１４００ｍｍ×厚み２００ｍｍの連続
鋳造スラブから、ウェブ高さ７００ｍｍ×フランジ幅３
５０ｍｍ×厚み２２，２５，２８，３２，３６，４０，
４５，５０，５５，６０（ｍｍ）の外幅一定溝形鋼を同
一のロール組で造り分けることができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明装置列によれば、必要最小限の装
置構成によってウェブとフランジの厚みと幅を造り込む
部分のロール孔型寸法をオンラインで任意に変更できる
ので、同一シリーズ内の外幅一定で厚みフリーサイズの
溝形鋼を熱間圧延でき、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必要となり生産
効率が向上し、且つロール工具費用も削減できる。また
、従来のいわゆるロールフォーミングやプレスフォーミ
ング製品のコーナーＲが板厚の２〜３倍と大きくて使用
面で不都合を生じる場合があるのに対し、本発明によれ
ばコーナーＲ部が比較的に小さくできるのでこの面から
も製品の利用価値が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロール構成を示す説明図。

【図２】本発明装置の配置を示す工程略図。

【図３】本発明の中間成形途中の説明図。

【図４】（ａ），（ｂ）は溝形鋼の仕上げ成形工程を示
す説明図。

【図５】（ａ），（ｂ）はコラム材の従来成形法と加工
硬化位置を示す説明図。

【図６】（ａ），（ｂ）は従来の溝形鋼の熱間圧延工程
を示す説明図。

【符号の説明】

ＢＤ　　　　　　　　ブレークダウンミルＦＵ　　　　
　　　　ユニバーサルミル１ａ，１ｂ　　ブレークダウ
ンミルの上下水平ロール７ａ　　　　　　　　ユニバー
サルミルの上水平ロール７ｂ　　　　　　　　ユニバー
サルミルの胴幅可変下水平ロール８ａ，８ｂ　　ユニバ
ーサルミルの左右竪ロールＲＧ　　　　　　　　移動ガ
イドローラＧ　　　　　　　　　　固定ガイド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　短形断面の熱間スラブ素材を所定の厚
   みと幅の平板材に圧延する箱形孔型と平孔型および該平
   板材を断面略Ｕ型状の中間材に予備曲げ加工する一端に
   段付部を形成した半割Ｕ形孔型を有する上下一対の水平
   ロールからなるブレークダウンミルと；前記中間材のフ
   ランジ端部を仕上げる水平ロールが胴幅変更可能で且つ
   フランジ先端内角部を拘束する鍔部を備え、他方の水平
   ロールはウェブ外側面を押圧するフラット面が形成され
   た上下水平ロールと、フランジ外側面を押圧する左右一
   対の竪ロールを有するユニバーサルミルとで構成したこ
   とを特徴とするウェブ高さとフランジ幅が一定で厚みが
   多様な溝形鋼を圧延する溝形鋼の熱間圧延装置列。
2. 【請求項２】　　ブレークダウンミルの半割Ｕ形孔型の
   前後面もしくは片面に、固定ガイドと左右位置を調整可
   能な移動ガイドローラとを対設した請求項１記載の溝形
   鋼の熱間圧延装置列。