JPH06508A - 圧延ミル列、フランジを有する形鋼の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェブ高さが一定であって断面寸法精度が良
好な、外法一定の形鋼を圧延により安定的に製造する。 【構成】 粗ユニバーサルミル12およびエッジャーミル
14からなる粗ユニバーサルミル群と、ウェブ拡幅ミル18
と、仕上げユニバーサルミル16とを上流側からこの順に
備える圧延ミル列。ウェブ拡幅ミル18は、水平面におい
てロール回転軸に直交する方向が圧延方向に対して所定
角度αをなすように、傾斜された状態で設置された上下
一対の水平ロールである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧延ミル列およびフラ
ンジを有する形鋼の製造法に関する。さらに詳しくは、
本発明は、ウェブ高さが一定であって断面寸法精度が良
好な、外法一定のフランジを有する形鋼を安定的に製造
する方法と、この方法を実施する際に用いることができ
る圧延ミル列に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｈ形鋼、溝形鋼さらには山形鋼といった
フランジを有する形鋼の製造は、一般的にはユニバーサ
ル圧延法によって行われる。ユニバーサル圧延法は、周
知のように、水平ロールおよび縦ロールを組み合わせて
有するユニバーサルミルを用いて、形鋼のフランジおよ
びウェブの圧下を同時に行う圧延法である。

【０００３】図３には、ユニバーサル圧延法を行う圧延
ミル列の一例を模式的に示す。同図に示すように、孔型
を有するロールを備えたブレークダウンミル30と呼ばれ
る二重圧延機を用いて粗鋼片を圧延し、粗ユニバーサル
ミル32およびエッジャーミル34によりウェブ面およびフ
ランジ面の圧下をリバースして行い、仕上げユニバーサ
ルミル36で所定の寸法に仕上げて、成品とする。

【０００４】このようにして行われるユニバーサル圧延
法には、断面寸法が異なる数種の成品に対して同一のロ
ールを共用できるというメリットがある。また、同一圧
延チャンスでは同一幅のロールを使用するためＨ形鋼の
ウェブ内幅 (フランジ内面間距離) を一定にすることも
できる。しかし、同一圧延チャンスであっても、被圧延
材の断面寸法、特にフランジ厚みが変化するとこの変化
に伴ってウェブ高さ (両フランジ外面間距離) も変化し
てしまうため、同一圧延シリーズでありながら、成品で
あるＨ形鋼のウェブ高さを一定にできないという問題が
あった。

【０００５】従来より、Ｈ形鋼の寸法精度の向上を図る
ため、Ｈ形鋼のウェブ高さを調整する技術が種々提案さ
れている。

【０００６】特開昭60−206502号公報、同61−262403号
公報には、小径の二つの水平ロールを被圧延材のフラン
ジ内面およびウェブ面にそれぞれ接触するように設け、
ウェブ高さを拡大しながら圧延を行うことにより、ウェ
ブ高さを所定の一定値にする技術が提案されている。し
かし、これらの技術では、被圧延材のメタルフローが円
滑に進行しないため、被圧延材のフィレット部にネッキ
ングを起こす危険性がある。

【０００７】一方、ロールを被圧延材のフランジ外面に
接触するように設けてウェブ高さを圧縮しながら圧延を
行ってウェブ高さを所定値とすることも考えられるが、
この場合、ウェブが内面側へ撓むため圧縮量を大きく取
ることができない。圧縮量を大きく取るためには、ウェ
ブたわみを防止するためのウェブ拘束ロールをフランジ
内面側に設置する必要があるが、ウェブたわみ防止効果
を十分なものとするためにはウェブ拘束ロールを大径の
水平ロールとする必要があり、これは結果的にユニバー
サルミルを用いたのと同じことになる。

【０００８】ユニバーサルミルを用いてウェブ高さの拡
大あるいは縮小を行う方法として、特開昭58−135705号
公報、同61−262404号公報には、幅可変水平ロールを備
えた仕上げユニバーサルミルを用いてウェブ内幅を拡大
あるいは縮小することにより、ウェブ外法一定のＨ形鋼
を製造する方法が提案されている。しかし、これらの方
法ではフランジの幅拡がり量が部分的に変動し易くな
り、成品のウェブがフランジの中央に位置しないことが
ある。このため、ユニバーサルミルを用いて製造される
Ｈ形鋼ではウェブの中心偏りが発生してしまう。

【０００９】すなわち、ユニバーサルミルにおいてウェ
ブ高さを調整する圧延を行って外法一定のＨ形鋼を製造
する場合、特にウェブ高さを縮小する圧延を行うとき
に、従来より激しい中心偏りが発生する。図４には、ウ
ェブの中心偏りが発生した状況を模式的に示す。同図
は、ウェブ42〜フランジ44の接合部とフランジ端部まで
の距離がそれぞれａ、ｂ (ａ＞ｂ）となって一定せず、
Ｈ形鋼40に中心偏りが発生していることを示す。また、
最悪の場合には、ウェブ高さを均一に圧縮する変形抵抗
よりも座屈の変形抵抗が小さいために、同図に示すよう
に、フィレット部ｃが座屈してしまうこともある。

【００１０】そこで、近年では、仕上げユニバーサル圧
延を行う前に、被圧延材のウェブに突起部を設けてお
き、仕上げユニバーサル圧延によりこの突起部を圧下す
ることにより、メタルフローを確保する技術が提案され
ている。例えば、特開昭59−178101号公報には、粗ユニ
バーサル圧延工程において被圧延材のウェブの中央に突
起部を形成し、この突起部を通常の水平ロールを備えた
仕上げユニバーサルミルにより圧下することにより、ウ
ェブ高さを拡大する技術が提案されている。しかし、こ
の技術では仕上げユニバーサルミルにより突起部の圧下
に伴ってメタルフローが圧延方向にも発生してしまう
が、ウェブの圧下を行われない部分およびフランジによ
り、ウェブの中央部分に圧延方向への拘束力(圧縮応力)
が作用し、被圧延材の寸法によってはウェブに波打ち
現象が発生してしまう。

【００１１】また、特開昭61−262404号公報には、粗ユ
ニバーサル圧延工程において被圧延材のウェブの両端に
突起部を形成し、この突起部を幅可変分割ロールを備え
た仕上げユニバーサルミルにより圧下することにより、
ウェブ高さを拡大する技術が提案されている。この技術
によれば、突起部の圧下により、フランジおよびウェブ
へのメタルフローは当然発生するが、そのメタルフロー
の量の割合はフランジおよびウェブ双方の温度差の影響
を強く受けるために制御が難しく、フランジおよびウェ
ブ双方の寸法が変動して断面寸法精度が悪化するととも
に中心偏りが発生してしまう。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、ウェブに
突起部を形成するこれらの技術によれば、メタルフロー
が確保されるため、フィレット部の座屈をある程度防止
することは可能である。しかし、これらの技術による
と、突起部の圧下とフランジ起こし・フランジ厚み圧下
とを同一に行うことになるため、フランジの端部方向へ
の不均一なメタルフローが生じてフランジ幅が拡がり、
中心偏りが発生してしまう。したがって、成品の断面寸
法精度が著しく低下してしまう。ここに、本発明の目的
は、ウェブ高さが一定であって断面寸法精度が良好な、
外法一定の形鋼、より特定的にはＨ形鋼を圧延により安
定的に製造することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ウェブ長
手方向に突起部を設けてこの突起部の圧延を行うことに
よりウェブ高さを調整する方法に関して、突起部の圧延
の際に発生するメタルフローを適正化できれば、上記課
題を解決できるとの認識にたって、鋭意検討を重ねた。

【００１４】その結果、本発明者らは、粗ユニバーサル
圧延により被圧延材のウェブに長手方向の突起部を設
け、仕上げユニバーサル圧延の前に、水平面においてロ
ール回転軸に直交する方向が圧延方向に対して所定角度
αをなすように、傾斜された状態で設置された上下一対
の水平ロールであるウェブ拡幅ミルを用いて突起部の圧
延を行って被圧延材のウェブ高さを拡大し、その後に仕
上げユニバーサル圧延を行ってフランジの角度起こしと
ウェブおよびフランジの厚み圧下とを行うことにより、
ウェブ高さが一定であって断面寸法精度が良好な、外法
一定の形鋼を圧延により安定的に製造できることを知見
して、本発明を完成した。

【００１５】ここに、本発明の要旨とするところは、粗
ユニバーサルミルおよびエッジャーミルからなる粗ユニ
バーサルミル群と、少なくとも一基設置されたウェブ拡
幅ミルと、仕上げユニバーサルミルとを上流側からこの
順に備える圧延ミル列であって、ウェブ拡幅ミルは、水
平面においてロール回転軸に直交する方向が圧延方向に
対して所定角度αをなすように、傾斜された状態で設置
された上下一対の水平ロールであることを特徴とする圧
延ミル列である。

【００１６】また、別の観点からは、本発明は、粗ユニ
バーサル圧延、エッジャー圧延および仕上げユニバーサ
ル圧延を行うフランジを有する形鋼の製造法であって、
(i) 粗ユニバーサル圧延およびエッジャー圧延を行うこ
とにより、被圧延材のウェブの長手方向に突起部を形成
し、(ii)仕上げユニバーサル圧延を行う前に、水平面に
おいてロール回転軸に直交する方向が圧延方向に対して
所定角度αをなすように、傾斜された状態で設置された
上下一対の水平ロールであるウェブ拡幅ミルにより、突
起部の圧延を少なくとも１回行って被圧延材のウェブ高
さを拡大し、(iii) 仕上げユニバーサル圧延を行ってフ
ランジの角度起こしとウェブおよびフランジの厚み圧下
とを行うことを特徴とするフランジを有する形鋼の製造
法である。

【００１７】本発明において、形鋼とは、例えばＨ形
鋼、溝形鋼、山形鋼、Ｉ形鋼等のフランジを有する形鋼
をいう。所定角度αは、拡大を図るウェブ量に応じて決
定されるものであり、成品の寸法、材質等にも影響され
るが、一般的にはおよそ10〜35度程度である。

【００１８】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明は、略述すれば、粗ユニバーサル圧延、エッジャー
圧延および仕上げユニバーサル圧延を行うことによる、
フランジを有する形鋼の製造法に関するものである。

【００１９】前述した特開昭59−178101号公報または同
61−262404号公報により提案された技術のように、本発
明においても、粗ユニバーサル圧延およびエッジャー圧
延により、被圧延材のウェブの長手方向に突起部を形成
する。突起部の形成範囲、寸法、形成数等は特に限定を
要するものでなく、公知の突起部と同等程度であってよ
い。例えば、ウェブ高さ方向の中心に突起部を１つ形成
する場合には、突起部の幅をウェブ高さの10〜30％程度
とし、突起部の高さをウェブ厚の30〜50％程度とするこ
とを例示できる。

【００２０】このようにして形成された突起部の圧延
を、従来の技術ではユニバーサルミルの水平ロール又は
幅可変水平ロールにより行っていたが、本発明では、メ
タルフローを改善・適正化するために、仕上げユニバー
サル圧延を行う前に後述するウェブ拡幅ミルを用いて行
い、その後に仕上げユニバーサルミルによりフランジの
角度起こしとウェブおよびフランジの厚み圧下とを行
う。

【００２１】図１は、本発明にかかる圧延ミル列の構成
例を示す説明図である。同図において、ブレークダウン
ミル10、粗ユニバーサルミル12、エッジャーミル14およ
び仕上げユニバーサルミル16が上流側からこの順に配置
されているが、これらの圧延ミルは従来から公知の圧延
ミルと同じでよく、本発明では何ら限定を要さない。本
発明にかかる圧延ミル列は、粗ユニバーサルミル12、エ
ッジャーミル14および仕上げユニバーサルミル16と、仕
上げユニバーサルミル16の直上工程に設置されたウェブ
拡幅ミル18とにより構成される。

【００２２】ウェブ拡幅ミル18の構成例を図２に示す。
図2(a)は圧延時のウェブ拡幅ミルの上面図であり、図2
(b)は図2(a)におけるＡ矢視図である。なお、図２にお
いて、被圧延材22のウェブ23には、粗ユニバーサル圧延
およびエッジャー圧延により突起部24が形成されてい
る。

【００２３】ウェブ拡幅ミル18は、図2(a)に示すように
水平面においてロール回転軸 (一点鎖線で示す) に直交
する方向が圧延方向 (二点鎖線で示す) に対して所定角
度αをなすように、傾斜された状態で設置された上下一
対の水平ロール20、21である。通常の上下一対の水平ロ
ールとの差異は、水平面において角度αだけ傾斜されて
設置されている点であり、その他 (ロール軸支手段、駆
動手段等) は公知の水平ロールと同じでよい。

【００２４】本発明において、ウェブ拡幅ミルの水平ロ
ール20、21を傾斜させて設置する目的は、図2(a)におい
て、被圧延材22の圧延方向 (斜線付矢印方向) に対して
直交する方向すなわちウェブ高さ方向について、突起部
24の圧下の分力を作用させて被圧延材22のウェブ23の高
さを拡大することである。

【００２５】所定角度αは、ウェブ高さの拡大量に応じ
て適宜調整すればよく、本発明ではその範囲を限定する
必要はない。一般的には、ウェブ高さが 600mm程度のＨ
形鋼のウェブを10mm程度拡大するには13度程度と、また
ウェブを20mm程度拡大するには20度程度とすればよい。

【００２６】つまり、本発明では、突起部24の圧下を先
に行うことにより、中心偏りを発生させずにウェブ高さ
の拡大を行い、その後に仕上げユニバーサル圧延によ
り、フランジ25の起こしおよび厚み圧下を行うことによ
り、外法一定および中心偏り防止を図る。

【００２７】なお、ウェブ高さが拡大される方向は、図
2(a)から明らかなように、ウェブ拡大ミルの傾斜方向と
同じである (図2(a)においては紙面向かって右方向) 。
したがって、一基のウェブ拡幅ミルにより所望のウェブ
拡大量を確保するのではなく、本発明におけるウェブ拡
幅ミルの他の設置例を示す上面図である図５のように、
二基のウェブ拡幅ミル50、51の傾斜方向をそれぞれ逆方
向として、ウェブ拡幅ミルを二基または三基以上設置し
てもよい。なお、図５の図中符号は図２と同様である。

【００２８】このように、本発明により形鋼を製造すれ
ば、被圧延材のフランジへのメタルフローが発生せず、
また圧延方向へのメタルフローも抑制することができ、
メタルフローは主にウェブ高さ方向に生じるため、効率
よくウェブ拡幅を行うことができる。さらに、本発明を
実施例を参照しながら詳述するが、これは本発明の例示
であり、これにより本発明が限定されるものではない。

【００２９】

【実施例】本発明例として、図２に示すウェブ拡幅ミル
18を備えた、図１に示す圧延ミル列により、ウェブ高さ
600 mm、フランジ幅200 mm、フランジ厚み16mmおよびウ
ェブ厚み９mmのＨ形鋼を圧延により製造した。

【００３０】なお、図2(a)における所定角度αは10度で
あり、突起部24の寸法は長さ：100mm、高さ：４mmであ
って、ウェブ高さ方向の中央に一つ設けて、ウェブ拡幅
ミル18による圧延を行った。また、ブレークダウンミル
(BDミル) 、粗ユニバーサルミル (URミル) 、エッジャ
ーミル(Eミル) 、ウェブ拡幅ミルおよび仕上げユニバー
サルミル (UFミル) の各圧延ミルのパス数は表１に示す
通りであった。

【００３１】

【表１】

【００３２】一方、比較例として、特開昭61−262404号
公報により提案されている方法、すなわち、粗ユニバー
サルミルおよびエッジャーミルにより被圧延材のウェブ
の両端部に突起を形成し、幅可変水平ロールを備えた仕
上げユニバーサルミルによりこの突起の圧下を行ってウ
ェブ高さを拡大または縮小する方法により、同一の断面
寸法のＨ形鋼を目標として圧延を行った。表２に圧延に
より得られたＨ形鋼の断面寸法精度をまとめて示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】表２から明らかなように、本発明によれ
ば、ウェブ偏りの発生を大幅に抑制して、外法一定のＨ
形鋼を製造することが可能となった。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ウェブ高さが一定であって断面寸法精度が良好な、外法
一定の形鋼を圧延により安定的に製造することが可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる圧延ミル列の構成例を示す説明
図である。

【図２】ウェブ拡幅ミル18の構成例を図２に示す。図2
(a)は圧延時のウェブ拡幅ミルの上面図であり、図2(b)
は図2(a)におけるＡ矢視図である。

【図３】従来の圧延ミル列を示す説明図である。

【図４】Ｈ形鋼のフィレット部に生じる座屈の発生状況
を示す説明図である。

【図５】ウェブ拡幅ミルの他の配置例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

10、30：ブレークダウンミル 12、32：粗ユニバー
サルミル 14、34：エッジャーミル 16、36：仕上げユニ
バーサルミル 18：ウェブ拡幅ミル 20、21：水平ロール 22：被圧延材 23：ウェブ 24：突起部 25：フランジ 40：被圧延材 42：ウェブ 44：フランジ 50、51：ウェブ拡幅ミル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗ユニバーサルミルおよびエッジャーミ
   ルからなる粗ユニバーサルミル群と、少なくとも一基設
   置されたウェブ拡幅ミルと、仕上げユニバーサルミルと
   を上流側からこの順に備える圧延ミル列であって、前記
   ウェブ拡幅ミルは、水平面においてロール回転軸に直交
   する方向が圧延方向に対して所定角度αをなすように、
   傾斜された状態で設置された上下一対の水平ロールであ
   ることを特徴とする圧延ミル列。
2. 【請求項２】 粗ユニバーサル圧延、エッジャー圧延お
   よび仕上げユニバーサル圧延を行うフランジを有する形
   鋼の製造法であって、(i) 前記粗ユニバーサル圧延およ
   びエッジャー圧延を行うことにより、被圧延材のウェブ
   の長手方向に突起部を形成し、(ii)仕上げユニバーサル
   圧延を行う前に、水平面においてロール回転軸に直交す
   る方向が圧延方向に対して所定角度αをなすように、傾
   斜された状態で設置された上下一対の水平ロールである
   ウェブ拡幅ミルにより、前記突起部の圧延を少なくとも
   １回行って被圧延材のウェブ高さを拡大し、(iii) 仕上
   げユニバーサル圧延を行ってフランジの角度起こしとウ
   ェブおよびフランジの厚み圧下とを行うことを特徴とす
   るフランジを有する形鋼の製造法。