JPH06335702A - 形鋼の圧延方法および圧延装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粗圧延ないし仕上げ圧延の各段階において生
産能率を高め、材料の温度条件や設備のコスト・設置ス
ペース等に関しても好ましい圧延方法・圧延装置を提供
する。 【構成】 ビームブランクを被圧延材料ｐとし、垂
直ミル１１と水平ミル１２とに続けて繰り返し通すこと
よって粗圧延したうえ、材料ｐのフランジ部分を広げ
て断面をＸ形にして圧延するユニバーサルミル２１およ
びエッジャーミル２２と、材料ｐのフランジ部分をウェ
ブと直角にし断面をＨ形にして圧延するユニバーサルミ
ル２３とに続けて繰り返し通すことによって仕上げ圧延
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、形鋼、とくに大形のＨ
形鋼などの製造に好適な圧延方法および圧延装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】大形のＨ形鋼は、連続鋳造もしくは鋼塊
の分塊によって製造されたビームブランクを、ブレーク
ダウンミルにおいて粗圧延し、ついでユニバーサルミル
などによる中間圧延ないしは仕上げ圧延にかけることに
よって製造するのが一般的である。図２には、そのよう
な従来の一般的な形鋼圧延装置の概略を示している。配
置図である図２(ａ)において符号１３がブレークダウン
ミル、符号２４・３１はユニバーサルミル、そして符号
２５は水平ロールをもつエッジャーミルである。

【０００３】図２(ａ)の装置では、被圧延材料ｐとして
のビームブランク（図２(ｂ)参照）を加熱炉１で加熱し
たのち、まずブレークダウンミル１３によって図２(ｃ)
のように粗圧延する。すなわち、往復に数回〜十数回の
パスを繰り返しながら同(ｃ)のようにウェブの高さを減
らす方向に圧延し、かつ、クローズドカリバー１３ｃお
よびオープンカリバー１３ｏ（各カリバーはブレークダ
ウンミル１３の同じロールに形成されている）によって
フランジ部分等を圧延する。

【０００４】粗圧延を施した材料は、トランスファー２
において横送りしたうえ、水平・垂直の各ロールを有す
るユニバーサルミル２４（図２(ｄ)参照）と、水平ロー
ルを有するエッジャーミル２５（図２(ｅ)参照）とに往
復に十回前後パスさせて、いわゆる中間圧延を施す。ユ
ニバーサルミル２４の垂直ロールは上下の端部寄りが細
くなった二重円錐形のものであるうえエッジャーミル２
５の水平ロールもそれに対応した形状を有していて、い
ずれも材料の断面をＸ形に近い形状に保つことから、こ
の圧延を「Ｘ圧延」と称することもある。

【０００５】こうした中間圧延の終了後に、仕上げ圧延
として材料は仕上げユニバーサルミル３１に通し（図２
(ｆ)参照）、製品にする。仕上げユニバーサルミル３１
の垂直ロールが直円筒型であって材料の断面形状がＨ形
になることから、この圧延を「Ｈ圧延」と呼ぶこともあ
る。このような表現を用いると、粗圧延後の材料は、多
数パスのＸ圧延を受けたのちにＨ圧延されて製品化され
ることになる。

【０００６】図２と同様の装置はたとえば特開昭５６−
１０９１０１号公報にも紹介されているが、同公報には
図３のような圧延装置も開示されている。図３の装置
は、仕上げユニバーサルミル３１の位置をエッジャーミ
ル２５などに近づけることにより、ブレークダウンミル
１３から仕上げユニバーサルミル３１までの長さを縮め
て装置の占有スペースを縮小したものである。ただし、
ユニバーサルミル２４とエッジャーミル２５とによる中
間圧延（Ｘ圧延）の間は仕上げユニバーサルミル３１の
ロール間隔を開いておき、中間圧延の終了後に仕上げユ
ニバーサルミル３１による仕上げ圧延（Ｈ圧延）を行う
ので、材料ｐに対する圧延プロセス自体は図２の装置に
おけるものと相違しない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図２に示した圧延装置
には、粗圧延と中間圧延とのそれぞれの段階において生
産能率上不利な面がある。すなわち、上記各段階におい
て十回前後のパスを繰り返す必要があるほか、粗圧延段
階では図２(ｃ)のように材料を９０°転回してやる必要
がある。必要なパスの回数が多いことは、材料の温度が
下がりやすい点で不利であることにもなり、そのことか
らさらに製品の変形や残留応力について影響が及ぶ可能
性もある。また、装置の全長がかなり長いことも、設備
コストや設置スペースに関して不利益が大きい。

【０００８】図３の圧延装置は、中間圧延ないし仕上げ
圧延に関して必要な機械長を短縮したという利点はある
ものの、生産能率等に関しては改善の効果がほとんどな
い。図２の装置に比べると粗圧延段階について何ら差異
がないうえ、中間圧延についても前記のとおり圧延プロ
セス自体は変わっていないからである。つまり、必要な
パス数や材料の温度条件に関連する不利益は、あまり解
消されない。

【０００９】本発明の目的は、粗圧延および中間・仕上
げ圧延のいずれの段階においても生産能率を高めて材料
の温度条件をも有利にし、しかも設備のコストや設置ス
ペースに関しても好ましい、新規な圧延方法・圧延装置
を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る形鋼の圧延
方法（請求項１）は、 ビームブランクを被圧延材料とし、 垂直ミルと水平ミルとに続けて繰り返し通すことよ
って粗圧延したうえ、 材料のフランジ部分を広げて（たとえばＨ形鋼の圧
延なら断面をＸ形にしたＸ圧延によって）圧延するユニ
バーサルミルおよびエッジャーミルと、材料のフランジ
部分をウェブと直角にして（Ｈ形鋼なら断面をＨ形にし
たＨ圧延によって）圧延するユニバーサルミルとに続け
て繰り返し通すことによって仕上げ圧延する−もので
ある。

【００１１】なお、この圧延方法については、請求項２
に記載したように、上記のビームブランクとしてウェ
ブ厚さが５０〜１００ｍｍのものを使用するのが好まし
い。

【００１２】本発明の形鋼の圧延装置（請求項３）は、 a) 垂直ミルと水平ミルとを含む粗圧延機（ミル）群に
加え、 b) 端部寄りに細くなった垂直ロールを有するユニバー
サルミルと、水平ロールにて材料のフランジ端部（エッ
ジ）を圧下するエッジャーミルと、直円筒型の垂直ロー
ルを有するユニバーサルミルとを含む仕上げ圧延機（ミ
ル）群を配置した−ものである。

【００１３】

【作用】本発明の請求項１に記載した形鋼の圧延方法で
は、Ｈ形鋼やＩ形鋼・みぞ形鋼などの圧延をつぎのよう
にして行う。

【００１４】まず、被圧延材料として、上記のように
ビームブランクを使用する。ビームブランクは、連続鋳
造もしくは鋼塊の分塊によって製造された粗形鋼片で、
形鋼圧延の通例にしたがってこれを素材とすることによ
り、スラブやブルームといった単純な矩形断面の鋼片を
素材とする場合よりも能率的に形鋼圧延を行うことがで
きる。

【００１５】このような被圧延材料に対し、従来のブレ
ークダウンミルに代えて垂直ミルおよび水平ミルによ
り、上記のように粗圧延を施す。ウェブの方向を水平
にしたその材料に対して垂直ミルは、ウェブ高さ（フラ
ンジ間の間隔）を縮小する圧延を行い（図１(ｃ)参
照）、水平ミルは、フランジ高さ（フランジ幅）および
ウェブ厚さを縮小する圧延を行う（図１(ｄ)参照）。

【００１６】このように垂直ミルと水平ミルとに続けて
通すことを繰り返すことにより材料の粗圧延を行うが、
こうした圧延は、上下の水平ロールのみからなるブレー
クダウンミルによって行う圧延と異なり、パスごとに材
料をたとえば９０°転回させてやる必要がないうえ、ウ
ェブおよびフランジの高さの縮小を主体に圧延するの
で、ウェブおよびフランジの肉厚縮小圧延がないことな
どから所要パス数を従来の半分程度以下に減らすことが
できる。したがって粗圧延を能率的に行うことができ、
後述のように材料の温度条件に関しても有利になる。

【００１７】粗圧延の施された被圧延材料を、こんどは
上記のとおりユニバーサルミルとエッジャーミル、お
よびもう一つのユニバーサルミルとに続けて通し、かつ
それを繰り返すことによって仕上げ圧延する。一方のユ
ニバーサルミルとエッジャーミルとでは、材料のフラン
ジ部分を広げてするいわゆるＸ圧延（溝形鋼等の場合は
Ｘ形にはならないが、それと同等の圧延）を行う（図１
(ｅ)・(ｆ)参照）が、もう一方のユニバーサルミルで
は、材料のフランジ部分をウェブと直角にして行ういわ
ゆるＨ圧延（もしくは同等のもの）を行う（図１(ｇ)参
照）。そうした各ミルに対し材料を続けて繰り返し通す
ことから、この仕上げ圧延の段階では、いわば「Ｘ−Ｈ
圧延」を繰り返すことになる。

【００１８】このようなＸ−Ｈ圧延は、最終パスにおい
て最後にＨ圧延がなされるようにすれば（すなわちフラ
ンジ部分をウェブと直角にするユニバーサルミルが最後
になるように材料を通せば）必要かつ適正な仕上げ圧延
（図２・図３に示した従来の方法における中間圧延を含
む）をなし得るが、それに加えて、従来よりも少ないパ
ス数で能率的にその中間・仕上げ圧延を完了する。なぜ
なら、従来は二台のミル（ユニバーサルミルおよびエッ
ジャーミル）のみにパスを繰り返していたのに対し、上
記方法のＸ−Ｈ圧延では、三台のミルに繰り返して材料
を通すからである。したがって、従来の半分ないし三分
の二程度のパス数でＨ形鋼の中間ないし仕上げ圧延を終
えることも可能になる。

【００１９】以上のように、本発明の圧延方法では、粗
圧延および仕上げ圧延（中間圧延を含む）のそれぞれの
段階において、必要なパス数を減らし生産能率を高める
ことができる。パス数が減って生産能率が高くなれば圧
延中の材料の温度降下も小さくなるので、材料加熱上の
省エネルギーという利点はもちろん、圧延に必要な動
力、ならびに材料の変形や残留応力などに関してもメリ
ットがある。なお、上記においてパス数を話題にした
が、同じ形式のミルの数を増やしてそれらに材料を通す
なら（この場合も同じ形式のミルに材料を続けて繰り返
し通すことに変わりはないが）それだけ所要パス数が減
少することは言うまでもない。したがって、パス数に関
する上記の説明は、粗圧延・仕上げ圧延の各段階のミル
の数を必要最小限とすることを前提としたものである。

【００２０】請求項２の圧延方法では、被圧延材料であ
る前記のビームブランクとして、ウェブ厚さが５０〜
１００ｍｍといういわゆるニアネットシェイプの（つま
り製品形状に近い）ものを使用し、それによって生産能
率の一層の向上を果たすことができる。従来のビームブ
ランクについてはウェブ厚さが１２０ｍｍ前後のものが
一般的だが、近年では、連続鋳造技術等の発達によって
その厚さが１００ｍｍ以下というビームブランクも一部
で供給可能になっている。粗圧延の段階では、主として
ウェブの厚さを縮小するために複数回のパスを必要とす
るので、素材段階でその厚さが小さい材料を使用するな
ら、当然ながら所要パス数が減少することになる。

【００２１】請求項３の圧延装置は、請求項１または同
２の圧延方法の実施に直接使用できる装置である。すな
わち、被圧延材料としてのビームブランク（前記）
を、まず前記a)の粗圧延機群に通すことによって前記
に示した粗圧延を行い、続いてその材料をb)の仕上げ圧
延機群に通すことにより前記の仕上げ圧延を行うので
ある。仕上げ圧延機群においては、端部寄りに細くなっ
た垂直ロールを有するユニバーサルミルからエッジャー
ミルにかけて、当該垂直ロール等の形状に基づき前述の
Ｘ圧延を行い、直円筒型の垂直ロールを有するユニバー
サルミルでは前述のＨ圧延を行い、それらを続けて繰り
返す。の粗圧延との仕上げ圧延とは上述のようにそ
れぞれ高い生産能率や有利な温度条件をもたらすため、
この圧延装置は、すぐれた生産性のもとに高品質の形鋼
を生産できることになる。

【００２２】この圧延装置において各圧延機群に多数の
ミルを設ければ、装置の占有スペースは増すものの、各
段階において材料を往復させてなすパスの所要回数は当
然ながら減少する。しかし逆に、各圧延機群のミルとし
て必要最小限の台数を配置する場合には、この圧延装置
の全長は極めて短くなる。それはとくに、中間ないし仕
上げ圧延をなす仕上げ圧延機群が、前記b)に示す三台の
ミルを接近させて配置すれば構成され、その部分の必要
長さが従来の（図２の）圧延装置における中間・仕上げ
圧延の部分に比べて相当に短縮されるからである。全長
が短くなれば、圧延装置は、比較的狭い工場にも設置さ
れて生産に供し得るうえ、材料の搬送機器を中心に設備
コストが低くなるという利点をもたらす。

【００２３】

【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。図１(ａ)は
Ｈ形鋼の圧延装置に関する概略の配置図で、同(ｂ)〜
(ｇ)は、装置内の各部分における被圧延材料ｐの断面や
圧延ロールの形状を示す模式図である。なお、この実施
例の装置が生産対象とするＨ形鋼は、高さ（フランジ間
の外のり）６００ｍｍ×幅（フランジ幅）３００ｍｍか
ら高さ２００ｍｍ×幅１００ｍｍまでのものが中心であ
る。

【００２４】図示のようにこの圧延装置は、加熱炉１を
設けた上流側にまず粗圧延機群１０を配置し、トランス
ファー２をはさんで下流側に仕上げ圧延機群２０を並
べ、さらに下流側（図１(ａ)の右方）に冷却床（図示せ
ず）を設けたものである。素材としての被圧延材料ｐは
図１(ｂ)のとおりビームブランクとし、これを加熱炉１
で加熱（あるいは連続鋳造設備から直接搬送）したの
ち、まず粗圧延機群１０において何回か往復させて複数
パスの粗圧延をする。そしてトランスファー２により横
送りのうえ、仕上げ圧延機群２０にてやはり複数パスさ
せて仕上げ圧延を施す。

【００２５】さて、この圧延装置でＨ形鋼を圧延するに
ついては、生産能力の向上と設備のコストダウンおよび
コンパクト化などを目的として、つぎのような手段をと
っている。

【００２６】第一に、圧延前の被圧延材料ｐであるビー
ムブランクとして、ニアネットシェイプと呼ばれる薄型
のものを使用している。図１(ｂ)にその断面図を示す
が、前記サイズのＨ形鋼の生産のためにはたとえば、寸
法（図示の高さｈ×幅ｗ×ウェブ厚さｔ）が７９０ｍｍ
×３６０ｍｍ×１００ｍｍ、または５００ｍｍ×２２５
ｍｍ×７５ｍｍのものを使い分ける。

【００２７】第二に、粗圧延機群１０を、各一基の垂直
ミル１１と水平ミル１２とによって構成し、被圧延材料
ｐは両者間を往復させることによって粗圧延している。
図１(ｃ)・(ｄ)のとおり、垂直ミル１１と水平ミル１２
とには材料ｐの向きを変えずに（つまり縦横の転回をせ
ずに）通すものとし、垂直ミル１１では左右の垂直ロー
ル１１ｂによってウェブ高さを縮小する圧延を行い、水
平ミル１２では、上下の水平ロール１２ａによってフラ
ンジの高さ（幅）およびウェブ厚さの縮小を主目的とし
た圧延を行う。

【００２８】こうした垂直ミル１１と水平ミル１２とに
続けて通す圧延は、材料ｐのウェブおよびフランジの高
さの縮小を主体に圧延するので、粗圧延に必要なパス数
が少なくなる。実施例では、この粗圧延機群１０による
粗圧延が５パス以下によって完了し、ブレークダウンミ
ルを用いた従来（図２参照）の粗圧延に比べて二分の一
〜三分の一のパス数で済むこととなった。また、パス数
が減ることと、材料ｐを転回する必要のないこととに基
づいて粗圧延が短時間で完了するため、その完了時点で
の材料ｐの表面温度が従来よりも約５０℃高くなった。

【００２９】そして第三の点として、図１(ａ)のよう
に、ユニバーサルミル２１とエッジャーミル２２の各一
基、およびもう一基のユニバーサルミル２３を互いに接
近させて配置することにより仕上げ圧延機群２０を構成
し、これら三基のミルに材料ｐを続けて通すことによっ
て中間ないし仕上げの圧延をするようにしている。ユニ
バーサルミル２１は、図１(ｅ)のように、材料ｐのウェ
ブおよびフランジの内側に接する水平ロール２１ａと、
上下の端部寄りに細くなっていてフランジの外側に接す
る垂直ロール２１ｂとを有する。その垂直ロール２１ｂ
の形状等にしたがって材料ｐのフランジ部分を広げ、い
わゆるＸ圧延によってウェブ厚さおよびフランジ厚さを
縮小する圧延を行う。エッジャーミル２２は、同(ｆ)の
ように材料ｐのフランジ端部（エッジ）に接する水平ロ
ール２２ａを備えてその部分のみを圧下する。この水平
ロール２２ａも、広がった状態のフランジの内側に接す
る部分を有するため、エッジャーミル２２もいわゆるＸ
圧延によって材料ｐを圧延する。また、図１(ｇ)に示す
ユニバーサルミル２３は、材料ｐのウェブに接するフラ
ットな水平ロール２３ａとともに直円筒型の垂直ロール
２３ｂを有するものである。水平ロール２３ａおよび垂
直ロール２３ｂの形状に基づいて、材料ｐのフランジ部
分をウェブとは直角に立て、いわゆるＨ圧延によってウ
ェブ厚さ・フランジ厚さを縮小する圧延を行う。

【００３０】粗圧延の施された材料ｐを、こうした仕上
げ圧延機群２０に対し往復にパスさせて圧延（いわゆる
Ｘ−Ｈ圧延）を繰り返すことにより所定の形状・寸法の
Ｈ形鋼を製造することができるが、必要かつ適正な仕上
げ圧延を、接近して配置されたわずか三基のミルによっ
て行えることから、この仕上げ圧延機群２０はまず、ミ
ルの台数（基数）が少ないことと占有スペースが小さい
（短い）ことにつき利点を有する。また、一回のパスに
よって材料ｐは三基のミルから（ウェブ厚さやフランジ
厚さの縮小については、うち二基から）交互に圧下を受
けるので、従来よりも少ないパス数で仕上げ圧延を可能
にする。この実施例では３〜７パスによって仕上げ圧延
を完了できることとなったが、これは従来の、つまり通
常の一回のパスで材料ｐが二基のミルから（ウェブ厚さ
・フランジ厚さについては一基のみから）圧下されてい
た図２・図３の方式の仕上げ（中間）圧延に対して、ほ
ぼ半分のパス数に相当する。奇数回のパスにて仕上げ圧
延を終わり、下流側（図１(ａ)の右方）の冷却床へ材料
ｐを送れば、当然ながらユニバーサルミル２３が最後に
Ｈ圧延をして材料ｐの形状を整えることになる。なお、
必要なパス数が少ないことから、仕上げ圧延の完了した
時点での材料ｐの表面温度は、従来の例よりも１００℃
程度高くなる。

【００３１】以上に述べた三つの手段をともに採用した
ことにより、この圧延装置は、生産性やコスト等に関し
てつぎのような卓越性を有するものとなった。すなわ
ち、イ ) 生産能力が大幅に向上し、年産９０万トン、すなわ
ち図２に示した従来の装置と同形式の圧延装置を同じ条
件で操業した場合の約８割増しに相当する生産量を見込
めるようになった。

【００３２】ロ) 全長が短くなったことにともなって各
ミル間の搬送機器類が小型化・簡素化され、またロール
の寸法も小さくできる（ブレークダウンミルに比べて垂
直ミルや水平ミルは直径・長さともに一般にかなり小さ
くてすむ）ことから、図２と類似した形式の圧延装置と
比べて全体の設備費が１０％以上低減された。

【００３３】ハ) 材料の温度降下が小さいため、加熱炉
における熱消費と各ミルの駆動用の電力消費が低下する
とともに、連続鋳造設備から加熱炉を通さないで行う直
送圧延も可能になった。

【００３４】以上、一実施例を紹介したが、本発明がこ
の例に限定されるものでないことは言うまでもない。た
とえば、例示したサイズ以外のＨ形鋼を圧延するとか、
Ｈ形鋼以外の形鋼（Ｉ形鋼や溝形鋼など）の圧延に応用
する、粗および仕上げの各圧延機群のうちに多数組のミ
ルを配置してパス数を減らす、あるいは、粗圧延機群に
おける垂直ミルと水平ミルとの配置順を逆にする−と
いった実施は、本発明の技術的思想の範囲内で容易に実
施でき、上記と同様の作用効果をもたらす。なお、請求
項１には「繰り返し通す」と表現したが、素材とするビ
ームブランクの断面寸法や製品たる形鋼の断面寸法によ
っては粗圧延もしくは仕上げ圧延を１回のパスによって
終え得る場合もあり、その場合を除外するものではな
い。

【００３５】

【発明の効果】本発明の圧延方法（請求項１）および圧
延装置（請求項３）にはつぎの効果がある。すなわち、 1) 粗圧延および仕上げ圧延の各段階において必要なパ
ス数が減り、材料を転回させる必要もないので、生産能
率が向上する。

【００３６】2) 必要な機械長が短縮されロール寸法も
小さくなるので、狭い工場内にも設置しやすくなるう
え、設備費が低下する。

【００３７】3) 材料の温度降下が小さいため、変形や
残留応力の小さい高品質の形鋼が生産されることはもち
ろん、熱や電力の面で原単位が削減される。また、連続
鋳造設備からの直送圧延が可能になる。

【００３８】なお、請求項２の圧延方法によると、生産
能率は一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(ａ)は、本発明の一実施例としてのＨ形鋼
の圧延装置に関する概略配置図で、同(ｂ)〜(ｇ)は、装
置内の各部分における被圧延材料の断面や圧延ロールの
形状を示す模式図である。

【図２】図２(ａ)は、従来の一般的な形鋼圧延装置の概
略配置図で、同(ｂ)〜(ｆ)は、装置内の各部分における
被圧延材料の断面や圧延ロールの形状を示す模式図であ
る。

【図３】従来の別の形鋼圧延装置を示す概略配置図であ
る。

【符号の説明】

１０ 粗圧延機群 １１ 垂直ミル １２ 水平ミル ２０ 仕上げ圧延機群 ２１・２３ ユニバーサルミル ２２ エッジャーミル ｐ 被圧延材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビームブランクを被圧延材料とし、垂直
   ミルと水平ミルとに続けて繰り返し通すことよって粗圧
   延したうえ、材料のフランジ部分を広げて圧延するユニ
   バーサルミルおよびエッジャーミルと、材料のフランジ
   部分をウェブと直角にして圧延するユニバーサルミルと
   に続けて繰り返し通すことによって仕上げ圧延すること
   を特徴とする形鋼の圧延方法。
2. 【請求項２】 上記のビームブランクとして、ウェブ厚
   さが５０〜１００ミリのものを使用する請求項１に記載
   の形鋼の圧延方法。
3. 【請求項３】 垂直ミルと水平ミルとを含む粗圧延機群
   に加え、端部寄りに細くなった垂直ロールを有するユニ
   バーサルミルと、水平ロールにて材料のフランジ端部を
   圧下するエッジャーミルと、直円筒型の垂直ロールを有
   するユニバーサルミルとを含む仕上げ圧延機群を配置し
   たことを特徴とする圧延装置。