JPH0655201A - Ｈ形鋼のウェブ中心偏りの制御圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 Ｈ形鋼のウェブ内幅の縮少圧延に際し、中心
偏りを確実に制御できる方法の提供。 【構成】 圧延材全長に亘るウェブ中心偏り測定値Ｓ
[＝ (ａ−ｂ) ／２; ａ, ｂは各Ｈ形鋼の上下のフラン
ジ内幅を測定する。 次式によりフランジ中心のミルパスセンタに対するオ
フセット位置ｅまたは出側でのウェブ中心偏り測定値に
対するｅの補正量Δｅを求める。 オフセット位置ｅまたはΔｅによって、フィードフォ
ワードまたはフィードバック制御を行う。 ｅ＝Ｓ・ (１−100 ／η) 、Δｅ＝−Ｓ・ 100／η
式１ 中心偏り制御効率η＝Ｋ₁ ・ (１_df・Ｉ_z ^1/4)／ (１_dw
・Ｌ) ＋Ｋ₂ １_df、１_dwは各被圧延材のフランジ外面と
ユニバーサル圧延機の垂直ロール、水平ロールとの投影
接触長、Ｉ_z は断面の２次モーメント、Ｋ₁ ，Ｋ₂ は定
数である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設、土木などの分野
で用いられるＨ形鋼の熱間圧延方法、特にＨ形鋼のウエ
ブ中心偏りの制御圧延方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧延にてＨ形鋼を製造する場合、
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形鋼のフランジ内幅を一定にすることができるが、フ
ランジ厚みなどの断面寸法を変更する場合には、それに
伴いウエブ高さが変化するため、同一シリーズでありな
がら呼称寸法とウエブ高さが合致しないものが多く得ら
れる。これらの関係はＨ形鋼60を例にとって図１に示す
が、図中、H₀、H₁、H₂はウエブ高さ、W₀はウェブ内幅で
ある。板厚がtf₀＜tf₁ ＜tf₂ であるとすると、W₀が一
定のときはH₀＜H₁＜H₂となる。

【０００３】これに対して、Ｈ形鋼を溶接にて製造する
場合には、所定のサイズになるように板厚を選択して用
いることができるため、同一シリーズにおいては断面寸
法が変化してもウエブ高さを全て一定にできる。これら
の関係はＨ形鋼62を例にとって図２に示すが、図中の符
号は図１に同じである。板厚tf₀、tf₁ 、tf₂ を変更す
ることで、W₀、W₁、W₂を変更できるため、H₀、H₁、H₂を
一定とすることもできる。

【０００４】本出願人は、以上述べた従来のフランジを
有する形材の圧延方法に関する問題を解決する手段とし
て既にいくつかの技術を提案した。特願平１−149851号
においては図３に示すような垂直ロール94と幅可変分割
水平ロール92を有するユニバーサル圧延機( ユニバーサ
ルミル、以下同じ)90 を図４(a) 、(b) に示すような圧
延ラインに適用し、そのときの仕上げユニバーサルミル
において、１パスまたは複数パスのリバース圧延を行う
ことでウエブ高さ (ウェブ内幅) の縮小を行う方法を提
案した。

【０００５】また、同特願平１−149851号において、図
５(a) 、(b) に示すように固定幅水平ロールからなる仕
上げユニバーサルミル(UF₁) と幅可変水平ロールからな
る仕上げユニバーサルミル(UF₂) の２基の仕上げユニバ
ーサルミルを用いて行う、ウエブ高さ (ウェブ内幅) の
縮小圧延方法について提案した。

【０００６】さらに、本出願人は特願平４−44934 号に
おいて、UR₁(第１の粗ユニバーサル圧延機) −Ｅ (エッ
ジャー圧延機) −UR₂(第２の粗ユニバーサル圧延機) ま
たはUR (粗ユニバーサル圧延機) −Ｅ (エッジャー圧延
機) −UF (仕上げユニバーサル圧延機) 等の３基の圧延
機列からなるＨ形鋼の熱間圧延ラインにおいて、各圧延
機の水平ロールを分割し、オンラインでパス毎の幅調整
が可能な構造とし、ブレークダウン圧延後の粗形鋼片を
この圧延機列で複数パス圧延する際に、圧延パス毎にウ
ェブ内幅を縮小あるいは拡大することにより、同一ロー
ルで同一圧延チャンスで各種サイズのＨ形鋼を製造する
方法を提案した。

【０００７】これらの発明によれば、１種類のロールで
同一シリーズのＨ形鋼のウエブ高さ、つまり外寸法を一
定化することが可能となり、また、粗ユニバーサル圧延
機の水平ロール幅に制約されることなく、自由なウエブ
高さのＨ形鋼が同一圧延チャンスで同一ロールで製造で
き、ロール保有数の大幅削減、ロール原単位の大幅向上
が実現できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本出願人が提示した上
述のようなＨ形鋼の各種熱間圧延方法に関し、本発明者
は膨大なモデルミル実験を繰り返して行い、次のような
問題点を明らかにした。

【０００９】(1) 本出願人が提示したフランジを有する
形材の圧延方法によりＨ形鋼の製造を行う際に、ウエブ
高さの縮小量によっては、図６に示すようなＨ形鋼製品
60のウエブ中心偏りが問題になる。ここで、中心偏り量
ＳはＳ＝(a−b)/2で表わされる。ここに、ａ、ｂはそれ
ぞれＨ形鋼の上下フランジ内幅である。

【００１０】すなわち、ウエブ高さの縮小量がある範囲
を越えると、急激にウエブの中心偏りが増大し、所定の
公差を満足しない製品になる。JIS G 3192では中心偏り
の許容公差をウエブ高さ300 mm以下のものでは±3.0 m
m、ウエブ高さ300 mmを越えるものでは±4.5 mmと規定
している。

【００１１】(2) 上記ウエブ高さ縮小圧延におけるＨ形
鋼のウエブ中心偏りの圧下を防止する方法として、本出
願人は例えば特願平２−7812号に開示した技術を開発し
たが、これはウエブ高さ縮小圧延前のＨ形鋼素材のウエ
ブ中心偏りをウエブ高さ縮小圧延により悪化させないた
めの方法であって、中心偏りを矯正させるためのもので
はない。従って、仕上げ圧延以前の圧延過程で生じた大
きなウエブ中心偏りについては、本出願人が提示した上
述のウエブ高さ縮小圧延を採用しても矯正されることは
なく、製品のウエブ中心偏りとして残存し寸法公差外れ
の原因となる。

【００１２】(3) さらに本出願人は特願平２−265691号
において、仕上げユニバーサル圧延機の水平ロール幅を
２分割し、オンラインで幅調整可能な構造とし、該仕上
げユニバーサル圧延機における１パスまたは複数パスの
圧延によってウェブ高さの縮小を行う圧延方法におい
て、当該圧延機の上流側および／または下流側に設置し
たウェブ中心偏り測定値にもとずき、上記仕上げユニバ
ーサル圧延機の入側に近接配置したローラガイドにより
上下方向の位置を圧延中に調整するＨ形鋼のウェブ中心
偏り制御圧延法を開示した。この方法は、上記(2) で述
べた問題点に対する解決策となり得るが、被圧延材のウ
ェブ中心偏り測定値とローラガイドの位置調整量の関係
が定量的に明らかにされていないため、実際に中心偏り
の制御を行う上で不都合が生じることが多かった。ま
た、２分割された幅可変水平ロールを有する仕上げユニ
バーサル圧延機に適用対象が限定されており、前述のＨ
形鋼の各種圧延法に適用されることができなかった。

【００１３】ここに、本発明の目的は、粗ユニバーサル
圧延あるいは仕上げユニバーサル圧延のいずれの段階に
あってもウエブ内幅の縮小圧延に際してウエブ中心偏り
を確実に制御することができるＨ形鋼のウエブ中心偏り
の制御圧延方法を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ために、本発明者は幅可変水平ロールを有するユニバー
サル圧延機を用いて、Ｈ形鋼のウエブ高さ縮小圧延実験
を行い、膨大な実験データから以下の事実を見い出し
た。

【００１５】図７に示すような垂直ロール70および幅可
変水平ロール 72(この場合２分割されて軸方向に幅調整
が可能なロール) をもつユニバーサルミル74において、
被圧延材であるウエブ75を有するＨ形鋼76のフランジセ
ンタ (フランジ幅の中央点)を圧延機のパスセンタに対
してｅだけ上下にずらせてウエブ高さ縮小圧延を行い、
圧延前後のＨ形鋼のウエブ中心偏り変化を調査した。な
お、図７(b) は図７(a) のAA' 断面図、図７(c) は同じ
くCC' 断面図、そして図７(d) は同じくBB' 断面図であ
る。

【００１６】図８にこのときの結果を示すが、横軸のＳ
₀ は圧延機入側における被圧延材のウェブ中心偏り値
[＝ (ａ−ｂ)/2 、ただし、ａは上部フランジ内幅、ｂ
は下部フランジ内幅を表す。] を表わし、縦軸のＳ₁ は
圧延機出側におけるウェブ中心偏り値を表わしている。

【００１７】図８に示すように、Ｓ₀ とＳ₁ とはほぼ直
線関係にあり、その勾配は圧延条件(ウエブ厚、フラン
ジ厚、フランジ幅、ウエブ幅、フランジ高さ、ウエブ高
さの縮小量、圧延材質、圧延温度等) によって変化し、
かつ、直線の切片 (上下位置) はｅによって変化するこ
とが判明した。すなわち、Ｓ₁ はＳ₀ とｅによって次式
のように数式化できることが分かった。

【００１８】 Ｓ₁ ＝Ｓ₀ ×(1−η／100)＋ e×η／100 ・・・・(1) ここで、ηはウェブ中心偏り制御効率であり、次式で定
義されるものである。 η＝ (ユニバーサル圧延前後の中心偏り変化量／圧延素
材のウェブセンタのミルパスセンタに対する上下方向の
偏差量) ×100(単位：％)・・・・(2) この(2) 式で表されるウェブ中心偏り制御効率ηが大き
いと、図８の直線の傾きは小さくなり、逆にηが小さい
と直線の傾きは大きくなることが(1) 式の関係から分か
る。また、ｅが大きいと図８の直線は上方に移動してＳ
₀ に対するＳ₁の値が大きくなり、逆に、ｅの値が小さ
くなるとＳ₀ に対するＳ₁ の値が小さくなることが(1)
式の関係から容易にわかる。ウェブ高さ縮小圧延におけ
る数々の圧延条件をもとに(2) 式のηを実験的あるいは
理論的求めておくことにより、次のような制御が可能と
なる。

【００１９】ユニバーサル圧延機によるウェブ高さ縮
小圧延前の圧延素材の中心偏りＳ₀を検出し、検出した
値に基づいて圧延後の中心偏りＳ₁ を０にしうるｅを
(1) 式を用いて算出する。しかる後、圧延機入側に近接
設置したフランジローラガイドの位置調整を行い、被圧
延材のフランジ部のミルパスセンタに対する上下方向の
位置を圧延中にフィードフォワード制御する。

【００２０】圧延後のＨ形鋼のウェブ中心偏りＳ₁ を
検出し、検出した値に基ずき該Ｓ₁を０にするために必
要なｅの修正量Δｅを(1) 式の関係を用いて算出する。
しかる後、圧延機入側に近接設置したフランジローラガ
イドの位置調整を行い、被圧延材のフランジ部のミルパ
スセンタに対する上下方向の位置を圧延中にフィードバ
ック制御する。

【００２１】このようなフィードフォワード制御とフ
ィードバック制御とを同時に行うことで更に確実な高精
度のウエブ中心偏り制御が可能となる。ここに、(2) 式
中の中心偏りの制御効率(%) ηは、本発明者が行ったモ
デルミル実験および実際の圧延機を使った圧延結果か
ら、図９に一例を示すように、ηは (１_df・Ｉ_z ^1/4)／
(1_dw・Ｌ) と線形の関係にあることが判明した。

【００２２】すなわち、一般にηは次式のように定式化
できることが判明した。 η＝Ｋ₁ ・ (１_df・Ｉ_z ^1/4)／ (１_dw・Ｌ) ＋Ｋ₂ ・・・(3) ここに、１_df、１_dwは各々被圧延材のフランジ外面とユ
ニバーサル圧延機の垂直ロールとの投影接触長、ウェブ
とユニバーサル圧延機の水平ロールとの投影接触長であ
り、Ｉ_z は被圧延材の断面２次モーメント、Ｌは後述す
る図10に示すようにユニバーサル圧延機のロールとフラ
ンジローラガイドのローラの軸心間距離を表す。また、
Ｋ₁ 、Ｋ₂ はいずれも実験的に求められる定数である。
投影接触長１_df、１_dwおよび断面２次モーメントＩ_z と
もに圧延スケジュールが決まれば算出でき、よってηは
上記(3) 式により圧延前に算出できるものである。

【００２３】以上により、本発明者は、被圧延材の全長
に亘りウェブ中心偏りが小さく、寸法公差から外れる製
品が生じないＨ形鋼のウェブ中心偏り制御圧延方法を完
成するに至ったのである。

【００２４】ここで、本発明の要旨とするところは、ユ
ニバーサル圧延機を使ったＨ形鋼の熱間圧延方法におけ
るウエブ中心偏りの制御圧延方法であって、ユニバーサ
ル圧延機の水平ロールを分割してオンラインで幅調整可
能な構造とし、該ユニバーサル圧延機における１パスあ
るいは複数パスの圧延によってウェブ内幅の縮小を行う
に際して: 該ユニバーサル圧延機の上流側に設置したウェブ中心
偏り測定装置によって被圧延材全長に亘るウェブ中心偏
り測定値Ｓ [＝ (ａ−ｂ) ／２; ａ, ｂは各々Ｈ形鋼の
上下のフランジ内幅] を測定すること; 検出されたウエブ中心偏り測定値Ｓから次式でもっ
て、被圧延材のフランジ中心のミルパスセンタに対する
オフセット位置ｅを求めること; そして 得られたオフセット位置ｅに被圧延材のフランジ中心
がくるように前記ユニバーサル圧延機の入側に近接配置
したローラガイド（例：フランジローラガイド、ウェブ
ローラガイド）により被圧延材の上下位置を圧延中に調
整することを特徴とするＨ形鋼のウェブ中心偏り制御圧
延方法である。

【００２５】 ｅ＝Ｓ・ (１−100 ／η) ・・・・(4) ただし、ｅ＞０の場合は上方へのオフセット、ｅ＜０の
場合は下方へのオフセットとなる。

【００２６】ここで、ηはウェブ中心偏り制御効率であ
り、前述の(3) 式で表される。 η＝Ｋ₁ ・ (１_df・Ｉ_z ^1/4)／ (１_dw・Ｌ) ＋Ｋ₂ ・・・(3) ここに、１_df、１_dwは各々被圧延材のフランジ外面とユ
ニバーサル圧延機の垂直ロールとの投影接触長、ウェブ
とユニバーサル圧延機の水平ロールとの投影接触長であ
り、Ｉ_z は被圧延材の断面２次モーメント、Ｌはユニバ
ーサル圧延機のロールとローラガイドのローラの軸心間
距離を表す。また、Ｋ₁ 、Ｋ₂ はいずれも実験的に求め
られる定数である。

【００２７】また、別の面からは、本発明は、ユニバー
サル圧延機を使ったＨ形鋼の熱間圧延方法におけるウエ
ブ中心偏りの制御圧延方法であって、ユニバーサル圧延
機の水平ロールを分割してオンラインで幅調整可能な構
造とし、該ユニバーサル圧延機における１パスあるいは
複数パスの圧延によってウェブ内幅の縮小を行うに際し
て: 該ユニバーサル圧延機の下流側に設置したウェブ中心
偏り測定装置によって被圧延材全長に亘るウェブ中心偏
り測定値Ｓ [＝ (ａ−ｂ) ／２; ａ, ｂは各々Ｈ形鋼の
上下のフランジ内幅] を測定すること； 検出されたウエブ中心偏り測定値Ｓから、次式でもっ
て前記ユニバーサル圧延機の入側における被圧延材のフ
ランジ中心のミルパスセンタに対するオフセット位置の
補正量Δｅを求めること；そして 該ユニバーサル圧延機の上流側に近接配置したローラ
ガイド（例：フランジローラガイド）によりミルパスセ
ンタに対する被圧延材の上下位置を前記補正量Δe だけ
圧延中に調整することを特徴とするＨ形鋼のウェブ中心
偏り制御圧延方法である。

【００２８】Δｅ＝−Ｓ・ 100／η ・・・・・(5) ただし、ｅ＞０の場合は上方への位置調整、ｅ＜０の場
合は下方への位置調整となる。ここで、ηは前述の通り
である。

【００２９】このように、本発明は、前述のオフセット
位置ｅのフィードフォーワード制御を行うとともに、圧
延後に上述のオフセット位置の補正量Δｅのフィードバ
ック制御を行うことを特徴とするＨ形鋼のウェブ中心偏
り制御圧延方法ということもできる。

【００３０】

【作用】添付図面を参照して、本発明をさらに具体的に
説明する。本発明にかかる圧延方法は、例えば図４(a)
に示す圧延ラインによって実施することができる。

【００３１】まず、本発明にかかる圧延方法によれば、
ブレークダウン圧延は従来と同様に行えばよく、これに
より圧延素材 (スラブ) をビームブランク (粗形鋼片)
にまで圧延する。その後の粗ユニバーサル圧延機 (粗ユ
ニバーサルミル: UR) およびエッジング圧延機 (エッジ
ャーミル: E)を用いた中間圧延で、圧延素材は最終寸法
に近いフランジ幅、フランジ厚、ウエブ厚にまで仕上げ
られる。

【００３２】このようにして得られた中間圧延形鋼は、
２分割幅可変水平ロールおよび垂直ロールからなる仕上
げユニバーサル圧延機 (仕上げユニバーサルミル: UF)
により、１パスまたは複数パスのウエブ高さ縮小圧延を
施され、数10mmの範囲内でＨ形鋼のウエブ高さの外寸法
は自由に変更できる。この仕上げユニバーサル圧延機に
よる圧延は必要により複数のレバース圧延としてもよ
い。

【００３３】本発明にかかるウエブ中心偏り制御圧延
は、粗ユニバーサル圧延に適用してもよく、あるいは仕
上げユニバーサル圧延に適用してもよい。また、その場
合の分割水平ロールは２以上の複数分割ロールであれば
よく、特にこの点において制限はないが、一般には２あ
るいは３分割ロールが用いられ、それらについてはその
幅調整機構も含めてすでに公知であるので必要に応じて
適宜それらを使用すればよい。

【００３４】図10(a) 、(b) は、本発明におけるウエブ
高さ縮小圧延過程を側面から見た状態を示している。幅
可変水平ロール72を有する仕上げユニバーサル圧延機74
の入側に近接設置した上下位置変更手段であるフランジ
ローラガイド82により、被圧延材であるＨ形鋼76のフラ
ンジ上下端部を拘束しつつ、フランジの上下位置を圧延
中に調整するものである。

【００３５】図10(a) は圧延前の被圧延材のウエブ中心
偏りＳ₀(＝ (a₀−b₀)/2)が負 (a₀＜b₀) の場合を表わし
ており、図10(b) は圧延前の被圧延材のウエブ中心偏り
Ｓ₀(＝ (a₀−b₀)/2)が正 (a₀＞b₀) の場合を表わしてい
る。

【００３６】ここに、図10(a) ではS₀＜０であることか
ら、ｅ＞０すなわちフランジ中心をミルパスセンタに対
して上側に｜ｅ｜だけ離れた位置に保持するようにフラ
ンジローラガイドを調整する。また図10(b) ではS₀＞０
であることから、ｅ＜０すなわちフランジ中心をミルパ
スセンタに対して下側に｜ｅ｜だけ離れた位置に保持す
るようにフランジローラガイドを調整する。

【００３７】このときの調整量ｅは、前述の(1) 式にお
いてS₁＝０とおいて次のように求められる。 ｅ＝Ｓ₀ ・(1−100/η) ・・・・・(6) したがって、ユニバーサル圧延機およびフランジローラ
ガイドの上流側において被圧延材のウェブ中心偏り値を
測定し、測定結果に基ずいて上記(6) 式でｅ値を計算し
てフランジローラガイドの上下位置を制御することによ
り、圧延後の中心偏り値Ｓ₁ を“０”に近づけることが
可能となる。なお、式(6) は一般化すると式(4) と等価
である。

【００３８】なお、このようにウエブ中心偏り値を測定
する手段としては特に制限されないが、すでに以上の説
明から当業者には明らかなように、機械的手段 (例: マ
グネスケール) あるいは光学的手段 (例: レーザー距離
計) でもって行うことができる。

【００３９】その他、本発明の実施にあたって用いられ
るウエブ中心偏り測定器としては、例えば特開昭58−17
9515号公報に開示されている装置でも利用可能である。
ここで、(6) 式中のηはすでに図９に関連して説明した
中心偏りの制御効率(%) であり、前記(3) 式により圧延
前に求めることができる。

【００４０】次に、本発明のもう一つの別の実施態様で
ある、ユニバーサル圧延機の下流側に設置したウェブ中
心偏り測定装置によって検出された圧延材全長に亘るウ
ェブ中心偏り測定値にもとずき、被圧延材の中心偏りを
制御する方法について説明する。

【００４１】いま、図10(a) 、(b) に示すような入側に
フランジローラガイドを設置したユニバーサル圧延機に
おいて、任意のパスでの圧延前後の被圧延材の特定位置
(ｉとする）のウェブ中心偏りを各々Ｓ_0(i)、Ｓ_1(i)と
し、この時のフランジ中心とミルパスラインに対するオ
フセット量をｅ_(i) とする。すると、前述の(1) 式の関
係式から次式が得られる。

【００４２】 Ｓ_1(i)＝Ｓ_0(i)×(1−η/100) ＋ｅ_(i) ×η/100 ・・・・(7) そこで、被圧延材の特定位置 (ｉ) から見て上流側 (圧
延ボトム側) に隣接する位置を(i＋1)とし、ユニバーサ
ル圧延後の被圧延材の特定位置(i＋1)における中心偏り
をＳ_1(i+1)とする。そして、このＳ_1(i+1)を“０”にす
るためのフランジローラガイドの上下位置調整量をΔｅ
とすると、(7) 式の関係から次式が成立する。

【００４３】 ０＝Ｓ_0(i+1)×(1−η/100) ＋ (ｅ_(i) ＋Δｅ) ×η/100 ・・・・(8) (6) 式において、圧延前の被圧延材の中心偏りＳ_0(i+1)
が隣接する位置での中心偏りＳ_0(i)に等しいと仮定する
と、(7) 、(8) 式よりＳ_0(i)およびＳ_0(i+1)を消去し
て、次式の関係が得られる。

【００４４】 Δｅ＝−Ｓ_1(i)・100/η ・・・・ (9) したがって、ユニバーサル圧延機およびフランジローラ
ガイドの下流側において被圧延材のウェブ中心偏り値を
測定し、測定結果に基ずいて上記(9) 式でΔｅ値を計算
してフランジローラガイドの上下位置を制御することに
より、圧延後の中心偏り値Ｓ₁ を“０”に近づけること
が可能となる。なお、この式(9) は一般化すると式(5)
に等価である。

【００４５】なお、(9) 式で算出したΔｅが正値の場合
には上方への位置調整となり、負値の場合には下方への
位置調整となる。また、(9) 式中のηはウェブ中心偏り
制御効率であり、前記(3) 式で表されるものである。

【００４６】以上は、図10(a) 、(b) に示すようなフラ
ンジローラガイドをユニバーサル圧延機の入側に設置し
た場合について説明したが、フランジローラガイドの代
わりに、被圧延材のウェブ面を上下から拘束して被圧延
材の上下位置調整を行うウェブローラを有するガイド構
造であってもよい。

【００４７】さらに、上下位置変更手段を構成するフラ
ンジローラガイドおよびウェブローラガイドはそれぞれ
Ｈ形鋼のウェブおよびフランジを上下方向に押圧できる
ように上下各々１以上のローラ (図10では上下各々ロー
ラ２つ) を備えたものであればよく、特に制限されな
い。

【００４８】本発明のＨ形鋼のウェブ中心偏り制御圧延
法は、幅可変水平ロールを有するユニバーサル圧延機で
Ｈ形鋼のウェブ高さ縮小圧延を行う際に、圧延機入側に
設置したフランジローラガイドまたはウエブローラガイ
ドで被圧延材の上下位置調整をフィードフォワード制御
および/ またはフィードバック制御によって行うことが
特徴である。従って、ユニバーサル圧延機の形態として
は仕上げ圧延機に限定されるものではなく、ウェブ高さ
の縮小を伴う圧延過程を取るものであれば、中間圧延機
であっても良い。

【００４９】具体的には、図４(b) に示すような中間圧
延機群として、１次および２次の２基の粗ユニバーサル
圧延機 (粗ユニバーサルミル: UR₁ 、UR₂)とエッジング
圧延機 (エッジャーミル: Ｅ) を配置し、下流側に仕上
げユニバーサル圧延機 (仕上げユニバーサルミル: UF)
を配置した圧延ラインの場合にあって、粗ユニバーサル
圧延に本発明にかかるウエブ中心偏り制御圧延を行って
もよく、そのような場合を例にとり本発明を適用する態
様について以下に説明する。

【００５０】図11(a) は中間圧延機群のうち、エッジャ
ー圧延機( エッジャーミル) と２次粗ユニバーサル圧延
機( ２次粗ユニバーサルミル) の水平ロールを幅可変構
造とし、仕上げユニバーサル圧延機( 仕上げユニバーサ
ルミル) にも幅可変水平ロールを組み込んだ例を示す。
この場合、ブレークダウン圧延後のビームブランク (粗
形鋼片) を中間圧延機群でレバース圧延を行い、所定の
フランジ厚とウェブ厚およびフランジ幅の形状に延伸し
た後、中間圧延の最後のパスで、２次粗ユニバーサルミ
ルにおいて圧延材のウェブ高さの縮小圧延が行われる。
しかるのち仕上げユニバーサル圧延機においては、圧延
材の若干のウェブ高さの縮小とフランジ角度起こしを兼
ねた整形圧延がなされる。

【００５１】フランジあるいはウェブローラガイドを２
次粗ユニバーサル圧延機 (２次粗ユニバーサルミル) お
よび仕上げユニバーサル圧延機( 仕上げユニバーサルミ
ル)の上流側に設置することにより、本発明のウェブ中
心偏り制御圧延法の実施が２次粗ユニバーサルミルおよ
び仕上げユニバーサルミルにおいて可能となる。なお、
ウェブ中心偏り測定装置については、２次粗ユニバーサ
ルミルの下流側および仕上げユニバーサルミルの上流側
あるいは下流側に設置することが望ましい。

【００５２】図11(b) は中間圧延機群のうち、１次粗ユ
ニバーサル圧延機( １次粗ユニバーサルミル) とエッジ
ング圧延機( エッジャーミル) および２次粗ユニバーサ
ル圧延機( ２次粗ユニバーサルミル) の水平ロールを幅
可変構造とし、仕上げユニバーサルミルにも幅可変水平
ロールを組み込んだ例を示す。この場合、ブレークダウ
ン圧延後のビームブランク (粗形鋼片) を中間圧延機群
でレバース圧延を行うが、２次粗ユニバーサルミルの水
平ロール幅を１次粗ユニバーサルミルの水平ロールおよ
びエッジャーミルの水平ロールの幅よりも小さく設定
し、エッジャーミルから２次粗ユニバーサルミルに向け
て材料が圧延される奇数パスにおいて、該２次粗ユニバ
ーサルミルにて被圧延材のウェブ高さの縮小を行う。そ
れと同時に、被圧延材は前記中間圧延機群で所定のフラ
ンジ厚とウェブ厚およびフランジ幅の形状に延伸され
る。しかる後仕上げユニバーサルミルにおいては、圧延
材の若干のウェブ高さの縮小とフランジ角度起こしを兼
ねた整形圧延がなされる。

【００５３】フランジあるいはウェブローラーガイドを
２次粗ユニバーサルミルおよび仕上げユニバーサルミル
の上流側に設置することにより、本発明のウェブ中心偏
り制御圧延法の実施が２次粗ユニバーサルミルおよび仕
上げユニバーサルミルにおいて可能となる。なお、ウェ
ブ中心偏り測定装置については、２次粗ユニバーサルミ
ルの下流側および仕上げユニバーサルミルの上流側ある
いは下流側に設置することが望ましい。

【００５４】図12および図13は、本発明にかかるウエブ
中心偏り制御方法を実施するための制御ブロック図を示
している。図12は、ユニバーサル圧延機74の上流側にウ
エブ中心偏り測定器90を設置し、この測定器で検出した
圧延素材 (Ｈ形鋼) 全長にわたるウエブ中心偏りＳの測
定値にもとずき、圧延機入側に近接配置したフランジガ
イド位置調整装置92を経てフランジローラガイド82の開
度を圧延中に制御して、圧延後のＨ形鋼のウエブ中心偏
りを極小化しようとするものである。

【００５５】フランジガイド位置調整装置92の開度指令
においては、入側ウエブ中心偏り検出値とメインプロセ
スコンピュータから圧延各パス毎に指示される圧延条件
および温度計で計測された圧延中の材料温度にもとず
き、演算器で適正なガイドの上下位置が算出され、ウエ
ブ中心偏りＳの測定位置が圧延機で圧延される時点でガ
イド位置調整がなされるように、タイミングよく指令が
出される。

【００５６】図13は、仕上げユニバーサル圧延機の下流
側にウエブ中心偏り測定器を設置し、この測定器で検出
した被圧延材 (Ｈ形鋼) 全長にわたるウエブ中心偏り測
定値にもとずき、圧延機入側に近接配置したフランジガ
イド位置調整装置を経てフランジローラガイドの開度を
圧延中に制御して、圧延後のＨ形鋼のウエブ中心偏りを
極小化しようとするものである。

【００５７】圧延機出側のウエブ中心偏り検出値とメイ
ンプロセスコンピュータから圧延パス毎に指示される圧
延条件および温度計で計測された圧延中の材料温度にも
とずき、演算器で適正なガイドの上下位置調整量が算出
され、遅滞なくフランジガイド位置調整装置へ開度指令
がなされる。図13の場合は、フィードバック制御である
ため、圧延機の出側に設置するウエブ中心偏り測定器は
圧延機に極力近接させるのが望ましい。これにより、演
算器の処理時間、ガイドの必要調整装置の調整時間は極
力短くする必要がある。

【００５８】なお、図示しないが、ユニバーサル圧延機
の上流側と下流側の双方にウエブ中心偏り測定器を設け
て、各々の測定器で得られた圧延材全長にわたるウエブ
中心偏り測定値を演算器に入力する。そこで、メインプ
ロセスコンピュータから圧延パス毎に入力される圧延条
件および温度計で計測された圧延中の材料温度にもとず
き、圧延後のＨ形鋼のウエブ中心偏りが最小になるよう
に適正なガイド上下位置設定値ならびに修正量が算出さ
れ、フランジガイド位置調整装置へ適正なタイミングで
開度指令がなされる。本構成の制御システムによれば、
より高精度なウエブ中心偏り制御が可能になる。

【００５９】以上の説明では、フランジガイドによりフ
ランジを上下に位置調整することで、ウエブ中心偏りを
制御する方法であったが、前述の通りウエブガイドによ
りフランジセンターを上下に位置調整することで、ウエ
ブ中心偏りを制御する場合にも上記説明は当てはまる。

【００６０】また、以上の説明においては、幅可変水平
ロールを有するユニバーサルミルで１パスでウエブ高さ
を縮小する場合を例に説明を行ったが、複数パスのウエ
ブ高さ縮小圧延を行う場合についても同様であって、圧
延の各パスについて図12および図13に示した構成で本発
明を実施すればよい。

【００６１】

【実施例】次に、本発明の作用効果についてその実施例
をもとにさらに具体的に説明する。 （実施例１）本例では、図11(a) に示す圧延ラインでH4
00×200 シリーズのウエブ高さ外寸法一定Ｈ形鋼の熱間
圧延を行う際に、本発明の方法を適用したまず、連続鋳
造ブルームを加熱後、ロール孔型をもつブレークダウン
ミルでリバース圧延を行い、ビームブランクを造形し
た。さらに幅固定の水平ロールを有する１次粗ユニバー
サルミル(UR₁) と幅可変水平ロールを有するエッジャー
ミルと２次粗ユニバーサルミル(UR₂) とでリバース圧延
を行い、製品のフランジ厚、ウエブ厚、フランジ幅に近
い形状・寸法にまで延伸圧延する。しかるのち、上記中
間圧延の最終パスにおいてUR₂ の水平ロール幅を所定量
狭く設定しておき、該UR2 ミルで被圧延材のウェブ高さ
の縮小圧延を行う。そして最後に、仕上げユニバーサル
ミル(UF)で若干量のウェブ高さの縮小とフランジ起こし
を兼ねた整形圧延を行い、被圧延材を製品に仕上げた。

【００６２】表１に、本発明を実施した場合の製品のウ
エブ中心偏り測定結果を、平均値 (ウエブ中心偏りの絶
対値の平均値) と標準偏差の形でまとめて示す。本実施
例では、図11(a) に示すローラーガイドの配置を採用
し、UR₂ とUFの下流側に設けたウエブ中心偏り測定器で
中心偏りの検出を行い、UR₂ とUF入側に近接配置したフ
ランジローラーガイドの上下位置調整によるウエブ中心
偏り制御を行った。この際の制御系としてUR₂ に対して
は図13に示すフィードバック制御を適用し、UFに対して
は図12に示すフィードフォワード制御 (UR₂ の下流側の
中心偏り測定器を併用) と図13に示すフィードバック制
御の両方の制御系を適用した。同表には、フランジロー
ラガイドのみを使用し、本発明の制御を実施せずに圧延
を行った場合のウエブ中心偏り測定結果について比較の
ために併記している。

【００６３】表１から、本発明の制御を実施した場合に
は、実施しなかった場合に比べて格段にウエブ中心偏り
の平均値および標準偏差が小さく、寸法精度が良好な製
品が得られているのが判る。

【００６４】

【表１】

【００６５】(実施例２)本例では、図11(b) に示す圧延
ラインでH600×300 シリーズの JIS・Ｈ形鋼の熱間圧延
を行う際に、本発明の方法を適用した。

【００６６】まず、連続鋳造ブルームを加熱後、ロール
孔型を持つブレークダウンミルでリバース圧延を行い、
ビームブランクに造形した。この時のビームブランク形
状はH700×300 シリーズのＨ形鋼圧延用のものとした。
さらに幅可変水平ロールを有する１次粗ユニバーサルミ
ル(UR₁) とエッジャーミルと２次粗ユニバーサルミル(U
R₂) とでリバース圧延を行い、製品のフランジ厚、ウェ
ブ厚、フランジ幅、ウェブ高さに近い形状・寸法にまで
延伸圧延する。この時、当該中間圧延の奇数パスにおい
てUR₂ の水平ロール幅をUR₁ の水平ロール幅に対して所
定量狭く設定しておき、上記UR₂ ミルで被圧延材のウェ
ブ高さの縮小圧延を行う。そして最後に、仕上げユニバ
ーサルミル(UF)で若干量のウェブ高さの縮小とフランジ
起こしを兼ねた整形圧延を行い、被圧延材を製品に仕上
げた。なお、この時のUR₂ とUFの両ミルでのウェブ高さ
(ウェブ内幅) 縮小量の合計は104 mmである。

【００６７】表２に、本発明を実施した場合の製品全長
のウエブ中心偏り測定結果を、平均値 (ウェブ中心偏り
の絶対値の平均値) と標準偏差の形でまとめて示す。本
実施例では、図11(b) に示すローラガイドの配置を採用
し、UR₂ とUFの下流側に設けたウェブ中心偏り測定器で
中心偏りの検出を行い、UR₂ とUF入側に近接配置したフ
ランジローラガイドの上下位置調整によるウェブ中心偏
り制御を行った。この際の制御系として、UR₂ に対して
は図13に示すフィードバック制御を適用し、UFに対して
は図12に示すフィードフォワード制御 (UR₂ の下流側の
中心偏り測定器を併用) と図13に示すフィードバック制
御の両方の制御系を適用した。同表には、フランジロー
ラガイドのみを使用し、本発明の制御を実施せずに圧延
を行った場合のウェブ中心偏り測定結果について比較の
ために併記している。

【００６８】表２から、本発明の制御を実施した場合に
は、実施しなかった場合に比べて格段にウエブ中心偏り
の平均値および標準偏差が小さく、寸法精度が良好な製
品が得られているのがわかる。

【００６９】

【表２】

【００７０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
異なるウェブ高さのシリーズのＨ形鋼を同じ幅可変水平
ロールを有するユニバーサル圧延機で製造する場合、あ
るいは同一の幅可変水平ロールを用いて厚みの異なるサ
イズについてウエブ高さの外寸法一定のＨ形鋼を製造す
る場合において、製品のウエブ中心偏りを極めて低いレ
ベルに維持しながらＨ形鋼を熱間圧延することができ
る。従って、寸法精度の優れた製品が高歩留で圧延で
き、かつ同一ロールを用いて各種サイズのＨ形鋼が同一
チャンスで製造可能となるため、圧延工場の効率・稼動
率の向上につながるほか、ロール保有数の大幅な削減が
実現できる。よって本発明は産業上の利用価値の極めて
高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧延によるＨ形鋼の現状の製品寸法体系の説明
図である。

【図２】溶接によるＨ形鋼の現状の製品寸法体系の説明
図である。

【図３】本発明にかかる幅可変ユニバーサル仕上げ圧延
機の様子を示す説明図である。

【図４】図４(a) 、(b) は、本発明を実施する際のＨ形
鋼の圧延ミルレイアウトの一例を示す説明図である。

【図５】図５(a) 、(b) は、本発明を実施する際のＨ形
鋼の圧延ミルレイアウトの一例を示す説明図である。

【図６】Ｈ形鋼のウエブ中心偏りの説明図である。

【図７】図７(a) 、(b) 、(c) (d) は、Ｈ形鋼のウエブ
高さ縮小圧延に伴うウエブ中心偏りの変化状況を示す説
明図である。

【図８】Ｈ形鋼のウエブ高さ縮小圧延におけるフランジ
上下移動が圧延前後のウェブ中心偏り変化に及ぼす影響
を示す図である。

【図９】本発明にかかるウェブ中心偏り制御効率とＨ形
鋼のウェブ高さ縮小圧延条件の関係を示す説明図であ
る。

【図１０】図10(a) 、(b) は、本発明にかかるＨ形鋼の
圧延の様子を示す説明図である。

【図１１】図13(a) 、(b) は本発明を適用したＨ形鋼の
圧延ミルレイアウトの一例を示す説明図である。

【図１２】本発明を実施する際のウエブ中心偏り制御ブ
ロック図である。

【図１３】本発明を実施する際のウエブ中心偏り制御ブ
ロック図である。

【符号の説明】

70: 垂直ロール 72: 水平ロール 74: ユニバ
ーサル圧延機 76: Ｈ形鋼 82: フランジローラガイド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ユニバーサル圧延機を使ったＨ形鋼の熱
   間圧延方法におけるウエブ中心偏りの制御圧延方法であ
   って、ユニバーサル圧延機の水平ロールを分割してオン
   ラインで幅調整可能な構造とし、該ユニバーサル圧延機
   における１パスあるいは複数パスの圧延によってウェブ
   内幅の縮小を行うに際して: 該ユニバーサル圧延機の上流側に設置したウェブ中心
   偏り測定装置によって被圧延材全長に亘るウェブ中心偏
   り測定値Ｓ [＝ (ａ−ｂ) ／２; ａ, ｂは各々Ｈ形鋼の
   上下のフランジ内幅] を測定すること; 検出されたウエブ中心偏り測定値Ｓから次式でもっ
   て、被圧延材のフランジ中心のミルパスセンタに対する
   オフセット位置ｅを求めること; そして 得られたオフセット位置ｅに被圧延材のフランジ中心
   がくるように前記ユニバーサル圧延機の入側に近接配置
   したローラガイドにより被圧延材の上下位置を圧延中に
   調整することを特徴とするＨ形鋼のウェブ中心偏り制御
   圧延方法。 ｅ＝Ｓ・ (１−100 ／η) ただし、ｅ＞０の場合は上方へのオフセット、ｅ＜０の
   場合は下方へのオフセットとなる。ここで、ηはウェブ
   中心偏り制御効率であり、次式で表される。 η＝Ｋ₁ ・ (１_df・Ｉ_z ^1/4)／ (１_dw・Ｌ) ＋Ｋ₂ ここに、１_df、１_dwは各々被圧延材のフランジ外面とユ
   ニバーサル圧延機の垂直ロールとの投影接触長、ウェブ
   とユニバーサル圧延機の水平ロールとの投影接触長であ
   り、Ｉ_z は被圧延材の断面２次モーメント、Ｌはユニバ
   ーサル圧延機のロールとローラガイドのローラの軸心間
   距離を表す。また、Ｋ₁ 、Ｋ₂ はいずれも実験的に求め
   られる定数である。
2. 【請求項２】 ユニバーサル圧延機を使ったＨ形鋼の熱
   間圧延方法におけるウエブ中心偏りの制御圧延方法であ
   って、ユニバーサル圧延機の水平ロールを分割してオン
   ラインで幅調整可能な構造とし、該ユニバーサル圧延機
   における１パスあるいは複数パスの圧延によってウェブ
   内幅の縮小を行うに際して: 該ユニバーサル圧延機の下流側に設置したウェブ中心
   偏り測定装置によって被圧延材全長に亘るウェブ中心偏
   り測定値Ｓ [＝ (ａ−ｂ) ／２; ａ, ｂは各々Ｈ形鋼の
   上下のフランジ内幅] を測定すること； 検出されたウエブ中心偏り測定値Ｓから、次式でもっ
   て前記ユニバーサル圧延機の入側における被圧延材のフ
   ランジ中心のミルパスセンタに対するオフセット位置の
   補正量Δｅを求めること；そして 該ユニバーサル圧延機の上流側に近接配置したローラ
   ガイドによりミルパスセンタに対する被圧延材の上下位
   置を前記補正量Δe だけ圧延中に調整することを特徴と
   するＨ形鋼のウェブ中心偏り制御圧延方法。 Δｅ＝−Ｓ・ 100／η ただし、ｅ＞０の場合は上方への位置調整、ｅ＜０の場
   合は下方への位置調整となる。ここで、ηはウェブ中心
   偏り制御効率であり、次式で表される。 η＝Ｋ₁ ・ (１_df・Ｉ_z ^1/4)／ (１_dw・Ｌ) ＋Ｋ₂ ここに、１_df、１_dwは各々被圧延材のフランジ外面とユ
   ニバーサル圧延機の垂直ロールとの投影接触長、ウェブ
   とユニバーサル圧延機の水平ロールとの投影接触長であ
   り、Ｉ_z は被圧延材の断面２次モーメント、Ｌはユニバ
   ーサル圧延機のロールとローラガイドのローラの軸心間
   距離を表す。また、Ｋ₁ 、Ｋ₂ はいずれも実験的に求め
   られる定数である。