JPH0475701A - 平行フランジ形鋼のウエブ高さ縮小圧延方法 - 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、建築、土木の分野で用いられるＨ形鋼や溝形
鋼、特に角管の素材となる大型溝形鋼等の平行フランジ
部を備えた形鋼の圧延方法に関するものである。

（従来の技術） Ｈ形鋼や平行フランジ溝形鋼などの平行フランジ部を備
えた形鋼（以下、「平行フランジ形鋼」と総称する」）
は、従来、はとんどが圧延法によって製造されている。

これらの平行フランジ形鋼の各部の名称は、第１図（ａ
）および（ロ）にその代表例であるＨ形鋼および平行フ
ランジ溝形鋼を例にとって説明する０図示のように、互
いに平行なフランジ部１０．１０はその間を結合部１２
によって接続され一体化している。

第１図（ａ）のＨ形鋼の場合は結合部１２はフランジ部
１０の中心に、第１図（ハ）の溝形鋼の場合はフランジ
部１０の一端にくる。この結合部１２はＨ形鋼およびフ
ランジ溝形鋼のときはウェブ（ｗｅｂ）　１４とも称す
る、しかし、本明細書にあっては平行フランジ形鋼一般
についてこの結合部をウェブと云うものとする。各フラ
ンジ部１０の長さをフランジ幅（ｆ　ｌａｎｇｅｌｅｎ
ｇｔｈ、　Ｂ）といい、平行フランジ部の距離をウェブ
高さ　（ｗｅｂ　ｈ＋ｊｇｈｔ、　Ｈ）、そして図中の
ようにフランジ内法（Ｓ）、ウェブ内幅（Ｌ）を定義す
る。

ＪＩＳ規格によれば、Ｈ形鋼の場合、ウェブ高さ（Ｉ（
）が２５〜１００　ｍｓ間隔で１００〜９００１１ｍの
範囲で約３３種のサイズが規定されている。

しかしながら、例えば、Ｈ形鋼の場合、従来の圧延法に
は次のような問題があった。

すなわち、従来のＨ形鋼の圧延法は、溝形鋼の場合も同
様であるが、第２図に示すように、ブレークダウンミル
２０による粗圧延、ユニバーサル粗ミル２２と２旧のエ
ツジヤ−ミル２４から成るユニバーサル粗ミル群２６に
よる中間圧延、そしてユニバーサル仕上げミル２８によ
る仕上げ圧延により行われてきた。

粗圧延では加熱された鋼塊、連続鋳造鋳片等の圧延素材
を２重可逆弐粗圧延機であるブレークダウンミル２０の
２旧の孔型により圧延成形しビームブランクを造形し、
造形素材とする。

次いで行う中間圧延ではまずユニバーサル粗ミル２２と
２重式のエツジヤ−ミル２４からなるミル群２６におい
て前記造形素材の圧延を行い、中間圧延Ｈ形鋼とする。

すなわち、まず第３図の略式側面図に示すようにユニバ
ーサル粗ミル２２でその水平ロール３０により中間圧延
Ｈ形鋼３１のウェブ厚さを減じるとともに、この水平ロ
ール３０の側面と竪ロール３２によりフランジ厚さを減
じ、複数パスで前述の造形素材の中間圧延Ｈ形鋼への延
伸圧延を行う、そしてこの中間圧延の段階での各パスに
おいて中間圧延Ｈ形１１３１のフランジ先端をユンジャ
ーミル２４の孔型ロール４２で圧下し、フランジ幅（１
，）を所定の値とする。このきの様子を第４図に略式断
面図で示す。

仕上げ圧延では、第５図に示すように、ユニバーサル仕
上げミル２８の水平ロール５２と竪ロール５４とにより
Ｉパスあるいは複数パスでユニバーサル粗ミル２２の場
合と同様にウェブ５Ｇおよびフランジ５８の厚さをそれ
ぞれ減じ、かつフランジ外面を平坦にし、さらにフラン
ジ５８とウェブ５６との角度を直角とするのである。

このように、従来の圧延方法にあっては、仕上げ圧延に
あっても中間圧延のユニバーサル粗ミルと同様にフラン
ジ５Ｂの内面を水平ロール５２の側面で、フランジ５８
の外面を竪ロール５４でそれぞれ圧下するのである。も
ちろん、水平ロール５２によるウェブ圧下も同様に行わ
れる。したがって、圧延されるＨ形鋼のウェブ内幅（Ｌ
　）は、ユニバーサル仕上げミルの水平ロール５２の幅
で決定される。

したがって、このことから、従来のＨ形鋼の圧延方法に
あっては次のような問題が生じる。

（１）第６図には、フランジ幅（Ｂ）が同一であるＨ形
鋼の１つのシリーズ（例えば６００　ｘ　２００）にお
ける断面形状の変化を説明する。現在の規格では同一シ
リーズではウェブ内幅（Ｌ）が一定であるが、各サイズ
においてウェブ高さの外寸法（第６図のＨ０、ジ厚さ（
ｔｒｚ、ｔｆｌ、　ｔｒｚ）がそれぞれ異なることにな
る。すなわち、ｔｆ　６　＜　Ｌｆ　ｌ＜　ｊｆ　ｚ、
Ｌ＜Ｉ（ｌ＜Ｌとなる。

このような関係は同じく第７図に示す溝形鋼であっても
同様である。

（２）ウェブ内幅（シ）のサイズが異なった形鋼を圧延
する場合は、当然にユニバーサル仕上げミルの水平ロー
ルを交換しなければならない。例えばＪＩＳ規格では３
３シリーズ、ＡＳＴＩ’ｌ規格でば１４シリーズのＨ形
鋼があり、これらすべてのＨ形鋼を製造する場合、４７
種類の水平ロールを少なくとも２組以上保有する必要が
ある。これに要するロール費用は現在の規格でも数億円
にも達し、これを常時保有するためには圧延用の建屋に
匹敵する広くスペースを必要とするためロールシタツブ
棟にも大きな投置を必要とする。

一方、ユーザにとっては、同一シリーズにおいて外法寸
法が異なることは、施工上、工数が大幅に増大する。そ
れ故、Ｈ形鋼に対して外法一定の要求は、従来より強か
ったが、上述のような理由により実現が困難であった。

そこで、特開昭６１−２６２４０４号などで公知である
ヨウにユニバーサルミルを構成する水平ロールを分割し
、ウェブ高さを拡大あるいは、縮小することにより、Ｈ
形鋼のウェブ高さをオンラインで変更する技術が開発さ
れている。特にウェブ縮小圧延においてウェブ高さの大
幅な圧下を行うと、第８図（ａ）およびそのＡ−Ａ断面
である第８図■）に示されているように、まず竪ロール
６０の圧下によりウェブ６２が座屈し、ウェブ中央にお
いて大きな“変形”を生しる。次いで水平ロール６４で
ウェブ６２が圧下され、ウェブの形状修正を行い平坦と
する。しかし、この分割された水平ロールの中央間隙部
の幅がある値より大きいと、水平ロール入側で座屈を生
じている変形ウェブを平坦とすることが困難となる。第
８図（ｂ）に示されるように、水平分割ロール空隙部に
おいて座屈によって生した“変形”が残存する。

（発明が解決しようとする諜Ｂ） このようにウェブ中央に変形が残存すると、これは製品
の寸法公差外れとなり、歩留を大幅に低下させるのみな
らず、製造不可になる可能性も大きい。

一方、従来にあってもこの欠点を改善するため、ユニバ
ーサル仕上げミルによるウェブ高さ縮小圧延に際して、
ウェブ高さを縮小するとともにフランジ厚を強圧下し、
フランジ部のみを圧延方向に延伸させることにより、ウ
ェブを圧延直角方向に引張ってウェブ中央の変形の残存
を改善する方法が行われている。

しかし、フランジ部を圧延の最終圧延工程で強圧下する
ことは、フランジの大幅な幅拡がりを招く。一般には、
熱間圧延でフランジ幅を制御するエツジヤ−ミルは、ユ
ニバーサル仕上げミル以鋒には設置されないため、製品
のフランジ幅のコントロールがきわめて困難となる。さ
らに上下対称でフランジ幅拡がりを発生させることは困
難であり、ウェブの中心偏りも大幅に悪化する可能性が
ある。Ｈ形鋼の場合、外法寸法を一定とする製品の特徴
は、溶接によるＨ形鋼と同様寸法精度が従来の圧延によ
るＨ形鋼より大幅に良いことであり、この点からも上記
の圧延法は、本来の製品必要特性を満足し難い圧延法で
ある。

ここに、本発明の目的は、ウェブの高さ縮小工程におい
てフランジを圧下しないかまたは軽圧下することにより
、フランジ幅の幅拡がりの発生を押さえ、高寸法精度を
維持しながら、ウェブ中央に変形を残存させないための
圧延方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） ところで、例えばブレークダウン圧延、粗ユニバーサル
圧延、エンジャー圧延、そしてユニバーサル仕上げ圧延
を経て行うＨ形鋼の圧延方法において、ユニバーサル仕
上げミルでＨ形鋼のウェブ高さを縮小する場合、その縮
小量が１０ｍ−以上となるとウェブの座屈は避は難い。

つまり、ユニバーサル仕上げミルの水平ロールは、圧延
材が竪ロールに接した時点において、圧延材のウェブに
は接しない。そのため竪ロールによる圧下が増大しても
ウェブには座屈を防止する水平ロールによる支持がない
ため、ウェブは容易に座屈し、ウェブ中央に大きな変形
を生じる。このときの変形量は、ウェブ縮小量に比例し
て太き（なる。これを中央に間隙を持つ水平ロールで圧
下し、平坦とする必要がある。

本発明者らは、これらの量的関係に着目して、アルミ材
を用いた実験により種々検討を重ねたところ、次のよう
な知見を得た。

（１）ウェブ中央における変形量と水平分割ロールの間
隙部の幅を調整することによって、ウェブに残存する変
形量を公差内に入れることが可能である。

（２）上記ウェブ中央の変形に対して、間隙部の幅が小
さければ、圧下が完了する圧延ミル４の出側において、
残存する変形量は、きわめて小さいものとすることが可
能であり、この場合、従来のようなフランジ厚の強圧下
は必要としない。

（３）このときの臨界的圧延条件は、第１２図に示すよ
うに、幅可変水平ロールの中央部の間隙Ｗ、圧延材のウ
ェブ高さＨ０、ウェブ縮小量ΔＨとすると下記式（１）
、好ましくはさらに式（２）と（３）で表すことができ
る。

よって、本発明の要旨とするところは、外法基準の平行
フランジ形鋼のウェブ高さをユニバーサルミルによって
縮小圧延する際に、該ユニバーサルミルを構成する水平
ロールを幅可変の２分割ロールとし、二〇輻可変水平ロ
ールの中央部の間隙Ｗ、圧延材のウェブ高さＨ０、ウェ
ブ縮小量ΔＨの関係を上記式（１）、好ましくはさらに
（２）と（３）の条件を満足するように設定して圧延す
ることを特徴とする外法基準の平行フランジ形鋼のウェ
ブ高さ縮小圧延方法である。

本発明は一般にはブレークダウン圧延、粗ユニバーサル
圧延、エツジヤ−圧延、そしてユニバーサル仕上げ圧延
を経て行うＨ形鋼の圧延方法における仕上げユニバーサ
ルミルの圧延に適用されるが、特にそれにのみ制限され
るものではなく、ユニバーサルミルによりウェブ厚の圧
下を実質上伴うことなく、あるいは強圧下することなく
ウエフ高さの縮小を行う必要のある場合にはいずれも通
用されるのである。

（作用） 次に、本発明において規定する圧延条件について、実験
結果に基づいてより具体的にその限定理由を説明する。

ウェブ厚９＋＋ｎのアルミ材によるＨ形鋼を用いて実験
し、ウェブ高さの縮小量：ΔＨ１水平ロールの間隙部幅
：Ｗ、ウェブ残存変形量：ｄの関係を調べた。

結果は第９図にグラフにまとめて示す。

ウェブ変形の公差をウェブ厚の５％とし、それを超えな
い条件は、第９図の結果より次式で表わせる。

Ｈｏ：圧延材入側ウェブ高さ また、ウェブ高さが大きくなると、ウェブ高さ（Ｈｏ）
と水平分割ロールの分割空隙部の幅（Ｗ）およびウェブ
高さ減少量（ΔＨ）との比自体も問題となる。そのため
さらに以下の条件をも満足することが好ましい。

この場合、基本的にはフランジ厚の圧下を行わない、つ
まりウェブ部、フランジ部ともロールと圧延材が接する
程度とするのが好ましい、なお、フィレット部について
は、フランジ側より圧下が開始され、次いでウェブ側も
圧下が行われる。

このとき、ウェブの圧下量をゼロとし、フランジ厚の圧
下量を０％、５％、１０％、１５％とした場合の、フラ
ンジ幅の拡がり量を調べると第１０図のようになった。

但し、入側フランジ幅は、２００　ｍｓ＋であった。

第１０図に示すグラフからも明らかなように、フランジ
厚の圧下量が５％以上になると、フランジの幅拡がり量
が２ｍ−以上となる。外法一定Ｈ形鋼のウェブ中心偏り
公差は、２１以下であるので、ユニバーサル仕上げミル
においてウェブ高さを縮小する場合、フランジ厚の圧下
率は、以下のように５％以下とすることが望ましい。

ｔｆ。

ｔｆ＊：入側７ランジ厚、ｔｆ＋：出側フランジ厚した
がって、本発明の好適１！様によれば、ウェブ厚の圧下
率は、５％以下の軽圧下またはゼロとする。もし、ウェ
ブ厚を５％近くまで圧下すると、仮にウェブが平坦とな
っても、場合によりでは、ウェブの圧下された部分と中
央の圧下されない部分とでは、当然厚みが異なり、その
境界において明瞭な断差を生し、商品価値を著しく低下
させる場合がある。

次に、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する
。

実施例１ 第２図のようなミルレイアウトをもった圧延ラインにお
いて本発明にかかる条件下でウェブ高さ縮小圧延を行っ
た場合の実施例を説明する。

本例で圧延するＨ形鋼のサイズは８６００　Ｘ　２００
　（ｍｍ）であり、フランジの厚みは、最大２８＋＋ｍ
、最小１２１１Ｔ１１であった。中間のユニバーサル粗
ミル２２は、従来の水平ロール（１体式）を用いており
、そのロール幅は、フランジ厚１２ｍｍのとき、外法寸
法が６００−一となるように５７６曽爾にセットされて
いた。一方、ユニバーサル仕上げミル２８は、第１２図
に示すように、水平ロールが幅方向に２分割され、中央
の間隙部幅（−）がゼロのとき、ロール幅は最終ウェブ
高さＨに相当し、これは５４４　ｖｗ、つまりフランジ
厚２８ｍｍのとき外寸法６００　＋ｕｗとなるようにセ
ットされていた。このようにすればウェブ高さ縮小量（
ΔＨ）が最大の３６ｍｍの場合、中央の間隙部幅がゼロ
、一方線小量が最小のＯｓ−の場合、中央の間隙部幅が
３６１１１１１となる。つまり −　　　　　　　　　　　　　ΔＨ Ｈａ　　　　　　　　　　　　　Ｉ’ｌ。

となり０式の範囲内となる。

このような条件下でＨ形鋼の連続熱間圧延を行ったとこ
ろ、ウェブ座屈は見られず、フランジ圧下率は１％、ウ
ェブ圧下率は０％であり、フランジの幅拡がりはほとん
ど発生しなかった。

実施例２ 次に、第１１図のようなブレークダウンミル（ＢＤ）７
０、第１ユニバーサル粗ミル（Ｕｌ）７２、エツジヤ−
ミル（Ｅ）７４　、第２のユニバーサルミル（［２）　
７６、そしてユニバーサル仕上げミル（ＵＦ）７８から
構成されるミルレイアウトにおける実施例を説明する。

本例では、第１ユニバーサル粗ミル（０１）７２の水平
ロールは固定幅の一体式でＦ１６５０　Ｘ　２００用つ
まりロール幅６２６−にセットされており、第２ユニバ
ーサル粗ミル（Ｕ２）　７６の水平ロールは、固定幅一
体式または分割可変式どちらでも可能であるが、どちら
の場合も５７６１ｍ１ｌ１前後にセットされる。このと
き水平ロールは分割式または一体式の場合とも図のよう
なフランジ先端圧下用の孔型とするのは、中心偏り改善
に対し有効である。一方、ユニバーサル仕上げミル（Ｕ
Ｆ）　７８の水平ロールは２分割可変方式でありＨ６０
０ｘ２００　ｘ１２／２８を圧延するときは、間隙部幅
ゼロ、また）１６００Ｘ２００　ｘ９／１２を圧延する
ときは、３６ｍｍ５Ｈ６５０Ｘ２００　ｘ９／１２を圧
延するときのようになる。

ｎｏ　　　　　　Ｈ。

Ｈｏ　　　　　　　　　　Ｈａ Ｈｏ　　　　　　　　　　Ｈ。

となり、いずれも０式を満足する。

このような条件下でＨ形鋼の連続熱間圧延を行ったとこ
ろ、ウェブ座屈は見られず、この場合もフランジ圧下率
は、１％、ウェブ圧下率０．５％であり、フランジ幅拡
がりは、はとんど見られなかった。

なお、これらはＨ形鋼についての実施例であるが、溝形
鋼に適用しても同等の作用効果が得られることはこれま
での説明から当業者には明らかであろう。

（発明の効果） 以上詳述してきたように、本発明にかかる２分割された
幅可変のユニバーサル水平ロールを用いた平行フランジ
形鋼のウェブ高さ縮小圧延において、圧延後に形状不良
を発生させない圧延条件が明確になり、それを利用する
ことにより１組のユニバーサルミルで外法一定の多サイ
ズ圧延が可能となり、従来の溶接によるＨ形鋼と同等の
高精度の外法一定Ｈ形鋼の圧延が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ロ）は、それぞれ、Ｈ形鋼および溝形
鋼の各部名称の説明図： 第２図は、形鋼圧延のミルレイアウトの概略説明図； 第３図は、ユニバーサル粗ミル圧延状況の説明第４図は
、エツジヤ−ミルの圧延状況の説明図；第５図は、従来
の仕上げユニバーサル圧延状況の説明図： 第６図および第７図は、それぞれＨ形鋼および溝形鋼の
従来の製品寸法体系の説明図； 第８図（樽、伽）は、それぞれ、ウェブの変形状況のテ
スト状況の説明図およびそのＡ−Ａ断面図；第９図およ
び第１０図は、本発明にかかる圧延方法のモデルテスト
結果を示すグラフ； 第１１図は、実施例におけるＨ形鋼圧延のミルレイアウ
トの概略説明図；および 第１２図は、幅可変水平ロールでのウェブ高さ縮小圧延
状況の概略説明図である。 ２０：　ブレークダウンミル ２２：ユニバーサル粗ミル ２４：　エツジヤ−ミル ２８：ユニバール仕上げミル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外法基準の平行フランジ形鋼のウェブ高さをユニ
   バーサルミルによって縮小圧延する際に、該ユニバーサ
   ルミルを構成する水平ロールを幅可変の２分割ロールと
   し、この幅可変水平ロールの中央部の間隙Ｗ、圧延材の
   ウェブ高さＨ＿０、ウェブ縮小量ΔＨの関係を下記式の
   条件を満足するように設定して圧延することを特徴とす
   る外法基準の平行フランジ形鋼のウェブ高さ縮小圧延方
   法。 〔Ｗ／Ｈ＿０〕・〔ΔＨ／Ｈ＿０〕≦０．０２（２）下
   記式の条件をさらに満足するように設定して圧延するこ
   とを特徴とする請求項１記載の外法基準の平行フランジ
   形鋼の縮小圧延方法。 〔Ｗ／Ｈ＿０〕≦０．１５ 〔ΔＨ／Ｈ＿０〕≦０．２０