JPH04238603A - 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列に関する。

【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４に示すロール
成形法と，図５に示すプレス成形法のいずれかにより冷
間加工製造されている。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】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
は同一でかつフランジ内側面テーパーなしの平行な均一
板厚）、さらに一般形鋼並みの低生産コストを要請され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】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に示し、また連続ミ
ルによる手段を図７にそれぞれ示す。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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溝形鋼の熱間圧延装置列の
提供を目的とする。

【００１０】

【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を掘削し
た上下水平ロールを有する２重粗圧延機と、前記平板材
の中央外側面を押圧する水平ロールおよび該平板材の両
側の外側面を押圧する外周面にフランジ端部整形用の鍔
部を形成した左右一対の裁頭円錐状の竪ロールとで断面
略Ｕ型状の中間材に曲げ加工するＵ曲げ成形機と、胴幅
が変更可能で且つ前記中間材のフランジとウェブの内側
面を押圧する水平ロールおよびウェブ外側面を押圧する
水平ロールとでなる上下水平ロールおよびフランジ外側
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
仕上圧延機とからなる溝形鋼の熱間圧延装置列である。

【００１１】また上記溝形鋼の熱間圧延装置列において
、２重粗圧延機とＵ曲げ成形機との間に２重整形圧延機
とユニバーサル粗圧延機とを連続圧延可能に近接して設
けた圧延装置列である。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例とその作用を、図面によ
り詳細に説明する。

【００１３】図１および図２に本発明における溝形鋼の
熱間圧延装置列の一例を示す。

【００１４】図１（ａ）において、１ａ，１ｂは粗圧延
工程の２重粗圧延機ＢＤの上下水平ロールであり、この
ロールには複数の箱孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３および平孔型
Ｇ４が掘削されている。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、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Ｇ４で厚みの圧下を行う。

【００１５】ここで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，Ｇ３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，Ｇ３
の３個の孔型に限定するものではない。

【００１６】次に２重粗圧延機ＢＤで圧延された平板材
１０は、図１（ｂ）に示すユニバーサル粗圧延機ＲＵと
、図１（ｃ）に示す２重整形圧延機ＲＨとからなる圧延
工程でリバース圧延し、所定の幅と厚み寸法の平板材１
２に圧延される。

【００１７】ユニバーサル粗圧延機ＲＵでは、被圧延材
を上下水平ロール２ａ，２ｂで拘束した状態で竪ロール
３ａ，３ｂによりフランジ先端の幅エッジングを行い、
所要の幅寸法に成形する。上下水平ロール２ａ，２ｂは
、必要に応じて胴幅が任意に変更な分割型水平ロールと
してもよい。

【００１８】２重整形圧延機ＲＨでは、ユニバーサル粗
圧延機ＲＵの竪ロール３ａ，３ｂの板幅方向のエッジン
グにより材料の板厚方向に生じたバルジング（局部的膨
み）を整形しつつ所要の板厚に延伸・圧延する。ここで
１パス当りの幅圧下量と厚み圧下量は、圧延機の仕様と
圧延材料条件によって規制されるので、所定サイズを造
り込むための必要な総圧下量（サイズ調整量）を得るま
で複数回のリバース圧延を行う。

【００１９】なおユニバーサル粗圧延機ＲＵと２重整形
圧延機ＲＨは、前記２重粗圧延機ＢＤのみでは各種の幅
と厚みを有する平板材１２を圧延するにはロール孔型の
数や能率が不足し、且つ鋼材の圧延長さの制約が問題と
なる場合に使用するものであり、このような操業条件上
の問題がなければ、ユニバーサル粗圧延機ＲＵと２重整
形圧延機ＲＨとからなる後段粗圧延工程を省略しても差
支えない。

【００２０】続いて前記平板材１２は、図１（ｄ）に示
すＵ曲げ成形機ＶＥの左右竪ロール６ａ，６ｂと、水平
ロール５により所要の略Ｕ型断面の溝形中間材１３にＵ
曲げ成形される。

【００２１】Ｕ曲げ成形機ＶＥの左右竪ロール６ａ，６
ｂの形状は裁頭円錐状をなし、その外周面で溝形中間材
１３のフランジ外面を押圧し、外周面の一端に設けた鍔
部Ｐでフランジ端面の位置決めとフランジ端部の整形を
行う。

【００２２】水平ロール５は外周面がフラットに形成さ
れた円筒状のロールであり、溝形中間材１３のウェブ外
面を押圧する。

【００２３】左右竪ロール６ａ，６ｂは駆動することを
基本とするが、水平ロール５は無駆動でもよく、材料の
走出速度に追従して従動すればよい。また左右竪ロール
６ａ，６ｂと水平ロール５は、おのおの各パス毎に圧下
調整可能な構造とする。

【００２４】溝形中間材１３の屈曲位置（溝形鋼の頂角
部）１３ａ，１３ｂは、左右竪ロール６ａ，６ｂと水平
ロール５のロール間隙の調整により制御できるので、適
正寸法の平板材１２との組合せにより所要の幅と厚みを
有する溝形中間材１３を同一のロールで成形できる。

【００２５】Ｕ曲げ成形機ＶＥのパス回数は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。

【００２６】なお第１パスでは、平板材１２の断面内曲
がり方向が図１ＫＡＬ２において、上側となるように下
側への変形をローラーテーブルで拘束することで行って
いるが、曲がり方向が上側になるようにガイドで平板材
１２の下側への曲がりを拘束したり、図３に示すような
大円弧状の孔型を有する予備曲げロール４１ａ，４１ｂ
にて材料に予変形を与えておけばさらに確実である。

【００２７】ここで予備曲げロール４１ａ，４１ｂは、
各種の幅と厚みの板材の同一孔型での成形が支障ない範
囲で、２重整形圧延機ＲＨの上下水平ロール４ａ，４ｂ
と兼用しても差し支えない。

【００２８】一旦上側に曲がった材料は、第２パス以降
は小さい荷重と動力で容易にＵ曲げの加工を付加するこ
とができる。また溝形中間材１３のウェブ幅ＷＢ（製品
のウェブ高さに相当）は、後述するＫＡＬ１のウェブ高
さＷと略同一となるように、ＫＡＬ２の最終パスのロー
ル間隙を設定する。

【００２９】ＷＢがＷに対して大きすぎると、ＫＡＬ１
で溝形鋼の外側コーナー部の噛出しや内側コーナー部の
折れ込み疵・皺疵，更にはウェブ面の湾曲変形を惹起し
、逆に小さすぎると外側コーナー部が肉不足となり、下
水平ロール７ｂでの内側コーナー部の擦疵等が発生する
。

【００３０】溝形中間材１３のフランジ先端幅ＷＤは、
ＷＢにたいしてフランジ幅Ｂの６〜１８％程度大きくな
るように、ＫＡＬ２の左右竪ロール６ａ，６ｂの傾斜部
Ｔの傾斜を６〜１８％程度に設計する。

【００３１】ＷＤがＷよりも大きすぎると、ＫＡＬ１に
おいて噛込み・通材不良を生じ、逆に小さすぎてもＫＡ
Ｌ１において噛込み不良を生じ、且つフランジ面に掻疵
を惹起する。

【００３２】次いで図１（ｅ）に示すように、前記溝形
中間材１３は仕上成形工程のユニバーサル仕上圧延機Ｆ
Ｕの胴幅可変水平ロール７ａ，７ｂと、竪ロール８ａ，
８ｂにより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１４に仕上げ圧延される。

【００３３】このユニバーサル仕上圧延機ＦＵは、上下
水平ロールと左右竪ロールとを有する点では従来の一般
的な形鋼ユニバーサルミルと同一構造である。しかし本
発明装置列におけるユニバーサル仕上圧延機の水平ロー
ルは、以下のような特徴を有する。

【００３４】即ち図１（ｅ）において、フランジとウェ
ブ内側面とを押圧する水平ロール７ｂは、左右方向に胴
幅が変更可能に２分割されており、このロールの外側面
７１ｂはロール軸心に対して垂直なフラット面に形成さ
れ、ロール外周面７２ｂはロール軸心に対して平行なフ
ラット面に形成されている。そして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してロールの外側
面７１ｂで溝形鋼１４のフランジ内側面を押圧し、ロー
ルの外周面７２ｂで溝形鋼１４のウェブ内側面を押圧す
る。

【００３５】なおウェブ外側面を押圧する水平ロール７
ａ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胴幅可変ロールと
せず、従来の一体ロールでよい。

【００３６】竪ロール８ａ，８ｂは、溝形鋼１４のフラ
ンジ外側面の全幅を押圧するように左右一対設けられて
いる。このようなユニバーサル仕上圧延機を使用するこ
とによって、図１に示すＫＡＬ１において、入側材料で
ある溝形中間材１３のフランジとウェブに相当する部分
を水平ロール７ａと竪ロール８ａ，８ｂで所定のサイズ
に規制することにより、各種の厚みでウェブ高さＷとフ
ランジ幅Ｂが一定の溝形鋼１４を得る。ここで厚みの圧
下率を０．５〜５％程度付加し、形状の安定化とコーナ
ーＲ部の縮小化を行う。

【００３７】パス回数は単パスを基本とするが、多パス
化し更に圧延すればコーナーＲ部の縮小化により効果大
である。

【００３８】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２５０ｍｍの連
続鋳造スラブから、ウェブ高さ７００ｍｍ×フランジ幅
３５０ｍｍ×厚み１９，２２，２５，２８，３２，３６
，４０，４５，５０，５５，６０，６５ｍｍ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。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、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
も不要となり、生産効率が向上し、かつロール工具費用
も削減できる。

【００４０】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
倍と大きくなり、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】本発明実施例の圧延装置列による圧延の一例を
示す図面である。

【図２】本発明実施例の圧延装置列の一例を示す図面で
ある。

【図３】本発明おける溝形鋼の予備曲げ成形例を示す説
明図である。

【図４】従来のロールによるコラム材の成形法と加工硬
化位置を示す説明図である。

【図５】従来のプレスによるコラム材の成形法と加工硬
化位置を示す説明図である。

【図６】従来のリバースミルによる熱間圧延工程を示す
図面である。

【図７】従来の連続ミルによる熱間圧延工程を示す図面
である。

【符号の説明】

ＢＤ　　２重粗圧延機 ＲＵ　　ユニバーサル粗圧延機 ＲＨ　　２重整形圧延機 ＶＥ　　Ｕ曲げ成形機 ＦＵ　　ユニバーサル仕上圧延機 １ａ，１ｂ　　２重粗圧延機の上下水平ロール２ａ，２
ｂ　　ユニバーサル粗圧延機の上下水平ロール３ａ，３
ｂ　　ユニバーサル粗圧延機の左右竪ロール４ａ，４ｂ
　　２重整形圧延機の上下水平ロール５　　　　　　　
　　　Ｕ曲げ成形機の水平ロール６ａ，６ｂ　　Ｕ曲げ
成形機の左右竪ロール７ａ，７ｂ　　ユニバーサル仕上
圧延機の上下水平ロール８ａ，８ｂ　　ユニバーサル仕
上圧延機の左右竪ロール１０，１１，１２　　平板材 １３　　溝形中間材 １４　　溝形鋼

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　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を掘削した
   上下水平ロールを有する２重粗圧延機と、前記平板材の
   中央外側面を押圧する水平ロールおよび該平板材の両側
   の外側面を押圧する外周面にフランジ端部整形用の鍔部
   を形成した左右一対の裁頭円錐状の竪ロールとで断面略
   Ｕ型状の中間材に曲げ加工するＵ曲げ成形機と、胴幅が
   変更可能で且つ前記中間材のフランジとウェブの内側面
   を押圧する水平ロールおよびウェブ外側面を押圧する水
   平ロールとでなる上下水平ロールおよびフランジ外側面
   を押圧する左右一対の竪ロールを有するユニバーサル仕
   上圧延機とからなる溝形鋼の熱間圧延装置列。
2. 【請求項２】　　２重粗圧延機とＵ曲げ成形機との間に
   ２重整形圧延機とユニバーサル粗圧延機とを連続圧延可
   能に近接して設けた請求項１記載の溝形鋼の熱間圧延装
   置列。