JPH05123703A

JPH05123703A - 上下非対称ｈ形鋼の圧延方法

Info

Publication number: JPH05123703A
Application number: JP28446391A
Authority: JP
Inventors: Shinya Hayashi; 慎也林; Kazue Ikuta; 和重生田; Taneharu Nishino; 胤治西野; Kazuo Watanabe; 和夫渡辺
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-10-30
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 1993-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】通常のＨ形鋼のブレークダウンロールを共用
し、続くユニバーサル圧延機でウェブ付け替えを行うこ
とにより、最小限のロールで効率的に多サイズの上下非
対称Ｈ形鋼を圧延する。【構成】竪ロール軸芯が水平ロール軸芯に対して圧延方
向前後に移動可能なユニバーサル圧延機と、整形ロール
のフランジ圧下部の孔型深さが被圧延材のフランジ幅に
合わせて調整可能なエッジング圧延機を使用し、圧延入
側の被圧延材のウェブ厚中心線をユニバーサル圧延機の
上下水平ロール間隙の中心線に対してずらすことによっ
てウェブ付け替えを行い、成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はユニバーサル圧延により
フランジの片幅の長さが上下で異なる非対称Ｈ形鋼を圧
延する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８(ａ)はウェブを中心とする上下フラ
ンジの片幅ｌ₁が等しい対称形状の一般的なＨ形鋼であ
り、図８(ｂ)は本発明が対象とするウェブを中心とした
上下フランジの片幅ｌ₂、ｌ₃が異なる上下非対称Ｈ形鋼
（以下、単に非対称Ｈ形鋼という）を示す。従来の対称
Ｈ形鋼は図７に示すように、ブレークダウン圧延機１、
中間ユニバーサル圧延機２、エッジング圧延機３および
仕上げユニバーサル圧延機４からなる圧延装置列によっ
て製造されている。

【０００３】非対称Ｈ形鋼を上記の従来圧延ラインにお
いて、製造する場合には、例えば特公昭５６−１８７３
９号公報に示されているように、ブレークダウン圧延機
において図９のような上下非対称な孔型を有するロール
を用いて粗形素材を成形し、続くユニバーサル圧延機で
所定の製品形状に成形していた。

【０００４】しかしながら、この方法では製品サイズ毎
に非対称孔型を所有する必要があるとともに、部位によ
るロール周速差が大きいため、ロールの摩耗も激しいこ
とから、ロール保有本数が非常に多くなりロール置き場
やロール経費の問題があった。またブレークダウン圧延
機で非対称圧延を行う場合、非対称度が大きいと鋼材の
上下反り、ねじれ、曲がり等が発生し正常な圧延ができ
ず、大きな非対称度を得ることはできなかった。

【０００５】他の非対称Ｈ形鋼の製造手段としては、ブ
レークダウンでは通常のＨ形鋼と同一の孔型を用いて粗
形素材を製造し、続くユニバーサル圧延工程でウェブ位
置を付け替えて上下非対称Ｈ形鋼を製造する方法があ
る。この方法では通常の対称Ｈ形鋼の製造プロセスによ
り、非対称Ｈ形鋼も製造できるのでロール置き場やロー
ル経費の問題は解決される。

【０００６】ユニバーサル圧延によりウェブ付け替えを
行って上下非対称Ｈ形鋼を圧延する方法の１つは、特公
昭５９−１３９２１号公報に従来技術として開示されて
いる（公報第２欄２３〜２８行）。この技術を図示する
と図１０に示すように水平ロールおよび竪ロールの圧延
入側に配置されているチルチングテーブル３０を昇降さ
せることによって、被圧延材５のウェブ厚中心線Ｘ−Ｘ
の位置を上下水平ロール間隙の中心線Ｙ−Ｙに対して変
え、Ｈ形鋼のウェブ位置を上下に付け替る方法である。

【０００７】しかし通常のユニバーサル圧延では、ウェ
ブとフランジの厚み、圧下率の関係や水平ロール径と竪
ロール径の関係から、図１１のように一般にウェブの水
平ロール接触領域ｌｗよりもフランジ外側の竪ロール接
触領域ｌｆの方が長いため、フランジが先に竪ロールと
水平ロールによって拘束され、ウェブは水平ロールに沿
って誘導されるので、一旦所望の片幅のＨ形鋼ができて
も、その後のパスで被圧延材のウェブ厚中心線とユニバ
ーサル圧延機の上下水平ロール間隙の中心線がずれてい
ると、フランジ片幅の非対称量が変更されて効率的には
圧延できない。

【０００８】またこうしてウェブ位置を付け替えられた
Ｈ形鋼は、その上下非対称性の故に、圧延出側に設置さ
れた通常のＨ形鋼のエッジャーロールでは、場合によっ
てはウェブとロール底面が干渉してフランジ端面を適正
に圧延できず、またたとえウェブとロール底面が干渉し
なくても、ウェブが挟持されていないためフランジ端部
の噛み込み成形を良好に行うことができずに、図１２の
ように上下フランジ先端の一方のエッジング量が過度に
大きくなって先端のバルジングが過大となり、さらには
フランジ座屈を生じるとともに、他方のフランジはエッ
ジング量不足により先端の平坦性不足を生じる。

【０００９】他の手段としてユニバーサル圧延機の上水
平ロールの中心位置または下水平ロールの中心位置を相
対的に圧延方向または反圧延方向に移動し、Ｈ形鋼のウ
ェブ位置を上下に付け替える方法がある（特公昭５９−
１３９２１）。しかしこの方法では、水平ロールを圧延
方向前後に移動するための機構および、本来の圧延トル
ク伝達機構を必要とし、ユニバーサル圧延機の構造が複
雑になり且つその制御も困難である。

【００１０】また特開昭６３−１９９００１号公報の、
エッジング圧延機の整形ロールのフランジ圧下部の孔型
深さを形材のフランジ幅に応じて調整可能に設けるとと
もに、必要に応じてユニバーサル圧延機の竪ロールの軸
芯を水平ロール軸芯位置に対して圧延方向前後に移動し
て圧延し、上下非対称Ｈ形鋼を製造する手段がある。こ
の手段では主としてエッジング圧延機でウェブ付け替え
を行うが、エッジング圧延機ではウェブは圧延されない
のでウェブとフランジ間のメタルフローがスムーズでな
いために折れ込み疵やしわなどが発生する可能性があ
り、大きくウェブを付け替えることができない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明はブレークダウ
ン工程は通常のＨ形鋼のロールを共用して圧延し、続く
ユニバーサル圧延機でウェブ付け替えを行うことによっ
て効率的な上下非対称Ｈ形鋼の圧延方法を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは次のとおりである。すなわち、ユニバーサル圧延機
の上下水平ロール間隙の中心線に対する圧延入側の被圧
延材のウェブ厚中心線の位置をずらして、上下非対称Ｈ
形鋼を製造する方法において、竪ロールの軸芯が水平ロ
ールの軸芯に対して圧延方向前後に移動可能なユニバー
サル圧延機により、その初期のパスにおいては、竪ロー
ルを反圧延方向に移動してウェブ噛み込みよりもフラン
ジ噛み込みを先行させて圧延し、所望のフランジ片幅差
が得られた後は、竪ロールを圧延方向に移動してフラン
ジ噛み込みよりウェブ噛み込みを先行させて圧延する上
下非対称Ｈ形鋼の圧延方法であり、さらには上記ユニバ
ーサル圧延機に近接して配置された、整形ロールのフラ
ンジ圧下部の孔型深さを被圧延材のフランジ幅に応じて
調整可能なエッジング圧延機によりフランジ片幅の非対
称量を保持しつつ、フランジを整形する上下非対称Ｈ形
鋼の圧延方法である。

【００１３】以下、本発明法について詳細に説明する。
ユニバーサル鉛モデル圧延機を使用して、図１０のよう
に圧延前の上下対称のＨ形鋼のウェブ厚中心線の位置Ｘ
−Ｘをユニバーサル圧延機の上下水平ロール間隙の中心
線Ｙ−Ｙに対して変更（以下、パスライン変更と言う）
し、かつ竪ロールの軸芯を水平ロールの軸芯に対して圧
延方向あるいは反圧延方向に移動して圧延する実験を行
った結果、図６に示すようなパスライン変更量と上下フ
ランジ片幅差の関係が得られた。

【００１４】実験で用いた試験材の寸法はウェブ高さ１
３７.６mm、フランジ幅６０mm、ウェブ厚４.２mm、フラ
ンジ厚１４.８mmである。またパスライン変更量は−４m
m〜２mmで、竪ロール軸芯の移動量は０mmと反圧延方向
へ１２mm、圧延方向へ１２mmである。反圧延方向へ１２
mm移動した場合には竪ロール軸芯の位置がほぼウェブ噛
み込み開始位置になっており、圧延方向へ１２mm移動し
た場合にはフランジとウェブがほぼ同時に噛み込まれて
いる。

【００１５】この場合、上下フランジ片幅差はパスライ
ン変更によって生じるウェブ付け替え量の２倍であり、
理論上の上下フランジ片幅差はパスライン変更量の２倍
となり、その関係を図６に直線１で示した。×印は竪ロ
ール軸芯の移動を行わない通常のユニバーサル圧延で、
上下フランジ片幅差とパスライン変更量の関係はほぼ直
線２で近似できる。また○印は反圧延方向へ竪ロール軸
芯を１２mm移動した場合で、同様に直線３で近似でき
る。△印は圧延方向へ１２mm移動した場合であるが、パ
スライン変更に対する上下フランジ片幅差はほとんど生
じていない。

【００１６】この実験結果によると竪ロール軸芯の各移
動量に対し、上下フランジ片幅差はパスライン移動量に
ほぼ比例的に変化している。また竪ロール軸芯を反圧延
方向へ移動した場合には、大きく上下フランジ片幅差が
生じて理論値に近くなっているが、圧延方向へ移動した
場合、すなわちウェブとフランジがほぼ同時に噛み込ま
れる場合にはパスラインを変更しても殆どウェブ付け替
えを生じていない。

【００１７】以上の実験結果から、ユニバーサル圧延機
で非対称Ｈ形鋼を圧延する際に、図１０に示すユニバー
サル圧延機の上下水平ロール間隙の中心線Ｙ−Ｙに対す
る圧延入側の被圧延材のウェブ厚中心線Ｘ−Ｘの位置を
変えて、ウェブ付け替えを行う場合、フランジの圧下が
ウェブの圧下に先行する圧延条件下ではパスライン変更
量と上下フランジ片幅差、すなわちウェブ付け替え量と
はほぼ比例的に対応すること、更には、このウェブ付け
替え現象は、ユニバーサル圧延機で圧延する際、竪ロー
ル軸芯を反圧延方向に移動しフランジ単独圧下領域が広
くなるほど促進されることが分った。また逆にウェブ付
け替えを抑制するためには、竪ロールを圧延方向に移動
して先にウェブが水平ロールに噛み込まれる状態で圧延
すれば効果的であることが分った。

【００１８】図１は本発明法を実施する圧延装置列の例
を示す。ブレークダウン圧延機１は通常の対称Ｈ形鋼で
使用する孔型を共用する。中間ユニバーサル圧延機２お
よび仕上げユニバーサル圧延機４においては竪ロール軸
芯を水平ロール軸芯に対して矢印で示す圧延方向前後に
移動できるようになっている。中間ユニバーサル圧延機
２に近接して配置したエッジング圧延機３は、フランジ
幅に合わせてフランジ圧下部の孔型深さを調整可能な例
えば偏心リング式のエッジング圧延機を用いる。

【００１９】ブレークダウン圧延機１では前述のとお
り、従来の対称Ｈ形鋼の圧延に使用する孔型を共用して
矩形断面のスラブ５から粗形素材を圧延する。中間ユニ
バーサル圧延の初期段階のパスでは、図５のようにチル
チングテーブル３０をウェブ付け替え量に対応して昇降
するとともに、竪ロール２ａを反圧延方向に移動して目
的のフランジ片幅の非対称量が確保されるまでパスを繰
り返し、目的値に達した後は、竪ロール２ａを逆方向即
ち圧延方向に移動して圧延することによりその非対称量
を保持しながらほぼ最終寸法形状に近づける。またその
場合に図５に示すようにエッジング圧延機３をフランジ
片幅に合わせてフランジ圧下部の孔型深さを調整するこ
とによりフランジ片幅の非対称量を保持したまま成形す
る。

【００２０】仕上げユニバーサル圧延では、チルチング
テーブル３０を適当な量だけ昇降して、圧延入側の被圧
延材のウェブ厚中心線の位置とユニバーサル圧延機の上
下水平ロール間隙の中心線の位置を一致させるととも
に、ユニバーサル圧延機の竪ロールを圧延方向に移動し
てウェブから接触開始する条件で圧延することにより上
下非対称量を保持する。チルチングテーブルの昇降手段
に代えて、上下水平ロールそのものをフランジ片幅の非
対称量に合わせて昇降してもよい。

【００２１】即ち、一般に仕上げユニバーサル圧延機に
使用される竪ロールの周面はテーパーを有しないフラッ
トな形状であることから相対的にチルチングテーブルの
昇降と同じ作用が期待できるからである。なお、中間ユ
ニバーサル圧延においても竪ロールにフラットロールを
使用する場合は、同様に水平ロールの昇降により圧延す
ることができることは勿論である。

【００２２】

【作用・実施例】図２は本発明で使用するＨ形鋼のユニ
バーサル圧延機の構成を示し、被圧延材５のウェブを圧
下する水平ロール２ｂ、フランジを圧下する左右一対の
竪ロール２ａからなり、中心線６ａは水平ロール２ｂの
軸芯と竪ロール２ａの軸芯が同じ線上にある場合の軸芯
位置を示す。仮想線で示す竪ロール２１ａの位置は中心
線６ａに対して竪ロール２１ａの軸芯位置が圧延方向に
Ｄｄだけ移動している状態、同じく仮想線で示す竪ロー
ル２２ａの位置は中心線６ａに対し竪ロール２２ａの軸
芯位置が反圧延方向にＤｅだけ移動している状態を示
す。

【００２３】図３は先に説明した図２のユニバーサル圧
延における水平ロール２ｂと竪ロール２ａ（図示を省略
している）および被圧延材５の位置関係を側面から見た
ものであり、図３(ａ)は竪ロール２ａの軸芯が水平ロー
ルの軸芯６ａより圧延方向(矢印)に対して逆方向にＤｅ
の距離だけ移動している状態、(ｂ)は竪ロール２ａの軸
芯が水平ロールの軸芯と同じ位置にある場合、(ｃ)は前
記(ａ)図とは逆に竪ロールの軸芯が水平ロール軸芯より
圧延方向に対してＤｄの距離だけ移動している状態を示
している。図３に斜線で示す領域ａは被圧延材のフラン
ジと竪ロール２ａが接触し、フランジ部が圧下される領
域を、領域ｂはウェブと水平ロール２ｂが接触しウェブ
が圧下される領域を示している。

【００２４】また、Ｉ〜Ｖで示す領域は各々下記の範囲
を意味する。領域Ｉ：ウェブはまだ圧下されておらず、フランジのみ
圧下される領域。領域ＩＩ：フランジはまだ圧下されておらず、ウェブの
み圧下される領域。領域ＩＩＩ：ウェブとフランジが同時圧下される領域。領域ＩＶ：ウェブ圧下後、フランジのみ圧下される領
域。領域Ｖ：フランジ圧下後、ウェブのみ圧下される領域。

【００２５】すなわち図３(ａ)のように竪ロール軸芯を
水平ロール軸芯に対して反圧延方向に移動した場合に
は、図３(ｂ)よりフランジ単独圧下領域が広くなるの
で、竪ロールと水平ロールによってフランジが強く拘束
された状態で上下水平ロールのギャップに沿ってウェブ
が誘導されるため、パスラインの変更に対して効率的に
ウェブ付け替えが行える。また中間ユニバーサル圧延機
の前面に図示を省略したガイドをパスライン変更量に応
じて設けることによりウェブ付け替えはさらに効率よく
行える。

【００２６】一方、図３(ｃ)のように竪ロールを圧延方
向に移動してウェブが先に噛み込まれる状態では、被圧
延材のウェブが上下水平ロールのギャップに誘導された
のちフランジが拘束されるので圧延前の被圧延材のウェ
ブ厚中心線とユニバーサル圧延機の上下水平ロール間隙
の中心線がずれていてもウェブ付け替えは生じにくく、
圧延前のフランジ片幅の非対称量が保たれ易い。

【００２７】図４は本発明で使用するエッジング圧延機
の成形ロールの例を示し、被圧延材５のフランジ先端部
分５ａの成形と鍛錬を行う左右一対の成形ロール１５は
ロール主軸（駆動軸）１６に外嵌され、キー１７によっ
て軸回り方向の回転力が与えられる。なお、この成形ロ
ール１５はロール主軸１６の軸方向（矢印Ｐ方向）に左
右のロール間隙が調整自在に設けられている。間隔を調
整する駆動機構は特に図示していないが周知の手段、例
えばロール主軸内に設けられた油圧枝管で動かす液圧シ
リンダー方式、あるいはスクリュー方式等任意のものが
採用できる。

【００２８】前記成形ロール１５の外周には軸受を介し
て偏心中間リング１８が回動自在に装着され、さらに被
圧延材を適正位置へ誘導しかつウェブを拘束するための
ウェブ拘束リングロール１９が前記偏心中間リング１８
の外周に同心円上に軸受を介して回動自在に装着されて
いる。この偏心中間リングロール１８は偏心リング位置
設定装置２０により、成形ロールの軸回りに回転され、
被圧延材のフランジ片幅量に応じた位置で固定される。
また、偏心リング位置設定装置２０は左右の偏心中間リ
ングロール１８の間隔を調整する機能も有し、前記のロ
ール主軸１６の軸方向に対する成形ロール１５の位置調
整機構とは独立して作動可能に設けられている。

【００２９】なお、成形ロール１５と偏心中間リングロ
ール１８との間、および偏心中間リングロール１８とウ
ェブ拘束リングロール１９の間は軸受を介することな
く、偏心中間リングロール１８そのものを軸受材料とす
るか軸受機能を有するライナー方式とすれば構造をより
コンパクトにできる。

【００３０】さて、次に竪ロール軸芯を水平ロール軸芯
に対して圧延方向前後に移動可能なユニバーサル圧延機
を使用して非対称Ｈ形鋼を圧延する実施例について述べ
る。１パス当たりのウェブ付け替え量ΔＷとパスライン
変更量ΔＭとの間には前記のようにほぼ比例関係がある
ので、次式のように表すことができる。 ΔＷ＝α・ΔＭ α：ウェブ付け替え効果係数（０.０〜１.０）ここで、パスライン変更量に対するウェブ付け替え効果
係数αは竪ロールの軸芯移動およびガイドなどによる拘
束状態によって決まる。

【００３１】例えば上下対称Ｈ形鋼 H500×200のブレー
クダウンロールを共用して、上側のフランジ片幅が４０
mm、下側のフランジ片幅が１６０mmである非対称Ｈ形鋼
を製造する場合には所要のウェブ付け替え量は６０mmと
なるので、各パスにおけるパスライン変更量が１５mm、
付け替え効果係数が０.８の条件下では、６０＝（０.８×１５）×ｎｎ：パス数ｎ＝５となる。

【００３２】すなわち中間ユニバーサル圧延の初期の５
パスで、圧延入側の被圧延材のウェブ厚中心線の位置を
ユニバーサル圧延機の上下水平ロール間隙の中心線に対
して１５mm下げて圧延を繰り返すことで、所定のフラン
ジ片幅の非対称量を確保できる。併せて各パスごとにフ
ランジ片幅差に対応する量だけエッジング圧延機のウェ
ブ拘束偏心リングロールを偏心させて圧延することによ
り寸法精度のよい製品を製造できる。

【００３３】ここで、所要のウェブ付け替えを達成した
後、すなわち所望フランジ片幅差が得られた中間ユニバ
ーサル圧延機の６パス目以降のパスでは、竪ロールの軸
芯を圧延方向に移動することによりウェブから接触開始
をするようにして、ウェブの付け替えのそれ以上の進行
を抑止する。

【００３４】ここで、１パス当たりのウェブ付け替え限
界量は被圧延材のウェブ厚とコーナーＲとに依存し、過
大となると付け替え部に折れ込み疵などの製品欠陥を生
ずる。一般にはウェブ厚が大きく、コーナーＲが大き
く、圧延温度が高いほどメタルフローがスムーズとなり
製品欠陥を生じ難くなるので、ユニバーサルミルの初期
パスほど付け替え量を大きくし、後期パスでは付け替え
しない通常の圧延により整形するのがよい。なお、本発
明法において、ブレークダウン圧延機のロール孔型に上
下非対称孔型を適用すれば、さらに非対称度の大きいＨ
形鋼を製造することも可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明法によれば
通常のＨ形鋼のユニバーサル圧延装置列およびロールを
共用でき、必要最小限のロール保有で多サイズの上下非
対称Ｈ形鋼を容易にかつ安定的に製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

図１(ａ)、(ｂ)は本発明で使用する圧延装置列を示す概
略図、図２(ａ)、(ｂ)は本発明におけるユニバーサル圧
延機の竪ロール軸芯変更を説明する平面および正面図、
図３(ａ)〜(ｃ)は竪ロールの移動による被圧延材とロー
ルの接触状況を説明する側面図、図４(ａ)、(ｂ)は本発
明を実施するための偏心リングロール式によるエッジン
グ圧延機の説明図であり、(ａ)は部分切断正面図、(ｂ)
は図４(ａ)のＡ−Ａ方向断面側面図、図５は中間ユニバ
ーサル圧延機と偏心リングロール式のエッジング圧延機
を使用してウェブ付け替えを行う方法を説明する概略
図、図６はパスライン変更量と上下フランジ片幅差の関
係を示すグラフ、図７は一般的なＨ形鋼の圧延装置列の
概略図、図８は各種形材のプロフィルを示す断面略図で
あり、(ａ)は従来の対称Ｈ形鋼、(ｂ)は本発明の目的と
する上下非対称Ｈ形鋼の略図、図９はブレークダウンに
おける非対称孔型を示す断面図、図１０は従来のチルチ
ングテーブルを移動してウェブ付け替えを行う状態を示
す側面図、図１１は一般のユニバーサル圧延におけるウ
ェブとフランジのロールへの噛み込み状態を示す平面
図、図１２は従来の上下非対称圧延法におけるエッジン
グ圧延において得られるＨ形鋼を示す断面図、

【符号の説明】

５：被圧延材、１５：整形ロール、１６：ロール主
軸、１８：偏心中間リングロール、１９：ウェブ拘
束リングロール、２０：偏心リング位置設定装置、
３０：チルチングテーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺和夫大阪府堺市築港八幡町１番地新日本製鐵株式会社堺製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ユニバーサル圧延機の上下水平ロール間隙
の中心線に対する圧延入側の被圧延材のウェブ厚中心線
の位置をずらして、上下非対称Ｈ形鋼を製造する方法に
おいて、竪ロールの軸芯が水平ロールの軸芯に対して圧
延方向前後に移動可能なユニバーサル圧延機により、そ
の初期のパスにおいては、竪ロールを反圧延方向に移動
してウェブ噛み込みよりもフランジ噛み込みを先行させ
て圧延し、所望のフランジ片幅差が得られた後は、竪ロ
ールを圧延方向に移動してフランジ噛み込みよりウェブ
噛み込みを先行させて圧延することを特徴とする上下非
対称Ｈ形鋼の圧延方法。
【請求項２】ユニバーサル圧延機に近接して配置され
た、整形ロールのフランジ圧下部の孔型深さを被圧延材
のフランジ幅に応じて調整可能なエッジング圧延機によ
りフランジ片幅の非対称量を保持しつつ、フランジを整
形することを特徴とする請求項１記載の上下非対称Ｈ形
鋼の圧延方法。