JPH07106367B2 - Ｈ形鋼の圧延ミル列とその圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば建築、土木等の分野において用いられ
るＨ形鋼の圧延ミル列およびそれを利用したＨ形鋼の圧
延方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より、Ｈ形鋼の圧延方法には、粗形鋼片を粗ユニバ
ーサルミルおよびエッジャーミルからなるユニバーサル
粗ミル群で圧延し、その後にユニバーサルミルで仕上げ
圧延するＨ形鋼の圧延方法がある。

第１図に示すように、この従来のＨ形鋼１のユニバーサ
ル粗ミル群による圧延は、第１図（ａ）の水平ロールお
よび垂直ロールから成るユニバーサルミル20と第１図
（ｂ）の２段（２重式）のエッジャーロールから成るエ
ッジャーミル22とによって行われる。ユニバーサルミル
20は、Ｈ形鋼のウエブおよびフランジの肉厚を減じ、エ
ッジャーミル22は、Ｈ形鋼のフランジ幅を減ずる機能を
有している。

ところで、エッジャーミルにおけるフランジ幅圧下にお
いては、ユニバーサルミル20による圧延によりフランジ
厚がパス毎に減少していくため、エッジャーミル22のロ
ール孔型はフランジの内面および先端面（第１図（ｂ）
におけるＡ面およびＢ面）のみに接するような形状とな
っている。

製品であるＨ形鋼の寸法精度を向上させるために、例え
ばエッジャーロールの形状を第２図に示すビームブラン
ク造形孔型のような形状とするにしても、その孔型は１
パス終了時のフランジ厚に合った形状とせざるを得な
い。そのため、３パス目以降については、フランジ外面
は、やはりロールに接触することなくフリーの状態とせ
ざるを得ないのである。

第３図（ａ）ないし第３図（ｃ）は、このような従来の
エッジャーロールの断面形状の例を示す略式断面図であ
る。第３図（ａ）はエッジャーミルのロール対として鼓
形胴周面を有するものをウエブガイドと共に用いた例
を、第３図（ｂ）は、太径ロール胴の両端に端太テーパ
の小径ロール胴を備えるものを用いた例を、さらに第３
図（ｃ）はロールアーバに対して往復自在に嵌め合わせ
た、胴付ロールを左右に２分割した形状のスリーブ状分
割ロールを用いた例をそれぞれ示す。

しかし、このような従来のエッジャーミルでエッジング
圧延を行っても、フランジ幅の制御効果は極めて小さ
い。なぜならば第４図に示すように、従来のエッジャー
ミルでＨ形鋼のフランジ幅の圧下を行っても、フランジ
外面がフリーであるため図中矢印で示すフランジ先端の
みが外向きに変形し、フランジ中央部は変形しない。つ
まり、フランジ先端のみアップセットされた形態となっ
てしまうのである。このような形態となった被圧延材を
次工程のユニバーサルミルで圧延されると、アップセッ
トされた部分が幅拡がりを生じてフランジ幅が増大する
ため、フランジ幅の圧下効果が極めて小さくなるのであ
る。この様子を第５図に略式で示す。

また、第４図に示す状態において、フランジ厚が薄い場
合には、エッジャーミルによるフランジ圧下に伴い、フ
ランジが第６図に示すように座屈変形をおこし、結果的
に製品に大きな中心偏りを発生させる原因となる。

以上のような欠点を防止する手段として、第７図に示す
ように、エッジャーミルとしてユニバーサルミル70を用
い、かつ水平ロール72は従来のエッジャーロールのよう
な形状として、かつ垂直ロール74を被圧延材のフランジ
幅よりも小さくして、圧延の各パス毎に垂直ロール74で
フランジ外面を支持しながら、同時に水平ロールの孔型
でフランジ幅を圧下する方法がある。（WALZWERKSWESE
N,第304ページ参照、1934,DUSSELDORF VELRLAG STAHLEI
SEN M.B.M） また、フランジ幅制御機能を有する技術として、特開昭
63-72413号公報に開示された方法がある。この技術は、
第８図（ａ）および第８図（ｂ）に示すように２組のロ
ール対80、80よりなり、各組のロール対の一方のロール
80がアーバ84とカラー86とから成り、被圧延材１のフラ
ンジ内面を案内支持する作動面を有し、他方は被圧延材
１のフランジの端部の成形に役立つ作動表面を有するロ
ール88とを有するＨ形鋼圧延用エッジャーミルである。

（発明が解決しようとする課題） しかし、第７図に示すユニバーサルエッジャーミル70を
用いた場合の問題点として、圧下された材料が圧延方向
と直角な方向に逃げ易いために、やはりフランジ先端の
アップセットを完全に防止できない点が挙げられる。ま
た、水平ロール72と垂直ロール74とから成るユニバーサ
ルミルを用いているため、２段（２重式）のエッジャー
ミルに比較して設備費が大きくなることも欠点として挙
げられる。

さらに、特開昭63-72413号公報により提案されたエッジ
ャーロール80、すなわちその一方がアーバ84とその軸方
向に移動可能なカラー86との組立てロール80では、Ｈ形
鋼１のフランジ部の拘束が不可能であり、エッジャーミ
ルにおけるフランジ部の座屈による製品のウエブ中心偏
りが防止できないほか、やはりフランジ先端のアップセ
ットが発生しやすく、フランジ幅の圧下効果は小さい。

以上のように、従来のエッジャーミルを用いたＨ形鋼の
圧延では、十分なフランジ幅の制御が行えないのが現状
である。

しかし、現在ユーザーのＨ形鋼の形状に対する要求はま
すます厳しくなっており、溶接によるビルトアップＨ形
鋼に対抗するには、特にフランジ幅の変動やウエブ中心
偏りを防止することが極めて重要となってきている。

本発明は上記の点に鑑み、Ｈ形鋼のフランジ幅の圧下を
行うに際して、フランジ先端のアップセットやフランジ
の座屈の発生を防止して、しかもウエブ中心偏りを発生
させずに効率よくフランジ幅を減少させることが可能な
Ｈ形鋼の圧延ミル列およびそれを利用した効果的圧延方
法を提供すること目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者は種々検討を重ねた
結果、以下に述べるようにしてフランジ圧下を行うこと
により、上記課題を解決することができることを知り、
本発明を完成した。

すなわち、本発明は、一つの面からは、粗ユニバーサル
ミルおよびエッジャーミルからなるユニバーサル粗ミル
群と、それに続く仕上げユニバーサルミルとから成るＨ
形鋼の圧延ミル列であって、前記エッジャーミルが、被
圧延材の所望のフランジ内面を拘束する断面形状の凸部
を有するアーバと、前記アーバの回転軸方向に位置調整
自在にして設けられ、前記被圧延材のフランジ外面を拘
束すると同時にフランジ先端を圧下することが可能なス
リーブとを備えた２段のロールから成ることを特徴とす
るＨ形鋼の圧延ミル列である。

また別の面からは、本発明は、粗形鋼片を粗ユニバーサ
ルミルおよびエッジャーミルからなるユニバーサル粗ミ
ル群で圧延し、その後にユニバーサルミルで仕上げ圧延
するＨ形鋼の圧延方法であって、エッジャーミルとして
上記の２段のロールから成るエッジャーミルを用い、ユ
ニバーサル粗ミル群のパス毎または数パス毎に、前記ス
リーブまたは／および前記アーバの凸部を回転軸方向に
移動させることにより、被圧延材のフランジ内面は前記
凸部により、さらに前記スリーブにより被圧延材のフラ
ンジ外面を拘束すると同時にフランジ先端を圧下するエ
ッジング圧延を行うことを特徴とするＨ形鋼の圧延方法
である。

好ましくは、前記アーバのフランジ内面を拘束する面が
アーバの回転軸に直角な面となす角θ_１、前記スリーブ
のフランジ外面を拘束する面がアーバの回転軸に直角な
面となす角θ_２、および前記スリーブのフランジ先端を
圧下する面がアーバの回転軸となす角θ_３、さらに当該
面とアーバの凸部との間隙Ｓが下記条件を満足するよう
に構成する。

０°＜θ_１≦５°、０°≦θ_２≦10°、０°≦θ_３≦５
° Ｓ＝tf（被圧延材のフランジ厚）×０〜10％ 本発明において、粗ユニバーサルミルおよび仕上げユニ
バーサルミルについては特定構造のものに制限されず、
例えば慣用のものを用いれば十分である。

（作用） 次に、本発明を添付図面を参照してさらに詳細に説明す
る。

本発明において使用する２段ロールから成るエッジャー
ミルは、第９図に示すように、その中央に凸部90を有す
るアーバ92と、当該アーバ92の回転軸方向に移動自在で
あって位置調整自在な、前記凸部90の左右に対になって
設けられた円筒状のスリーブ94とから成る。

第10図に示すように、本発明にかかるエッジャーミルを
使ったＨ形鋼のエッジング圧延においては、被圧延材１
のフランジの内面をアーバ92の凸部により、またフラン
ジの外面を当該アーバ92の回転軸方向に移動自在なスリ
ーブ94により拘束すると同時に、当該スリーブ94によっ
てフランジ先端の圧下を行う。こうすることで、フラン
ジの先端部はアーバ92とスリーブ94とにより形成される
孔型に拘束されているために、フランジ先端部における
増肉は発生せずフランジ下部において増肉する。さら
に、次工程であるユニバーサル圧延において、フランジ
部が厚み方向に圧下されても、増肉部がフランジの中央
に近くなっているため、増肉部がフランジ幅方向に流れ
ることはなく、圧延方向（延び方向）に大部分が流れて
いくことになる。このため、フランジ部の増肉による影
響が極めて小さくなる。したがって、各パス毎に外周の
スリーブをアーバの回転軸方向に移動させ、常に孔型の
フランジ部の溝幅と材料のフランジ厚を一致させること
により、ユニバーサル圧延におけるフランジ幅の増肉を
防止することができるため、フランジの幅圧下効果は現
状より格段に大きくなるのである。

なお、スリーブを回転軸方向に移動・固定させる手段、
つまり位置調整手段は、ネジおよび油圧により容易に実
現できる。なぜなら、エッジャーミルでの圧延負荷がフ
ランジ先端部のみを圧下するため極めて小さいからであ
る。例えば、スリーブの円周上にアーバの中心にまで達
するボルト孔を設けて、ここにボルトを噛合させること
によりスリーブをアーバに固定する手段を例示すること
ができる。

第９図および第10図から明らかなように、本発明におい
ては、被圧延材１のフランジ内面を拘束する断面形状の
凸部90を有するアーバ92を用いる。この凸部90は、アー
バ本体と１体のものであっても、または分離可能なもの
であってもよく、特に制限されない。

ただし、凸部90は圧延時に被圧延材であるＨ形鋼１の内
面を拘束するため、被圧延材１の所望のフランジ内面形
状と一致する断面形状にすることが必要である。

すなわち、前記アーバ92のフランジ内面を拘束する面が
アーバ92の回転軸に直角な面となす角をθ_１とすると、
一般にＨ形鋼の粗ユニバーサル圧延とそれに続くエッジ
ャー圧延においては、被圧延材のフランジは鉛直面に対
して最大５°程度の傾斜を有していることから、０°＜
θ_１≦５°とするのがよい。

そして、このアーバ92の回転軸方向に移動・固定自在で
あって、前記被圧延材のフランジ外面を拘束することが
可能なスリーブ94が前記凸部90の左右に２個挿着されて
いる。このスリーブ94は、前記アーバ92の一般部（凸部
以外の部位）に挿着されるための内孔を有する円筒部材
である。その外径は、前記アーバ92の凸部よりも大きく
てもよく特に制限を要するものではないが、本発明にお
いては、第９図に示すロールを２段のエッジャーミルの
ロールとして使用するため、上下のスリーブ94、94が干
渉しないようにする必要があることは言うまでもない。

まず、本発明において、アーバ92とスリーブ94とにより
形成されるエッジャーミルのロール孔型は、第10図に示
すように、ウエブ中央を支持する凸部である孔型を有す
るアーバ92に、２つのスリーブ94、94がネジまたは油圧
またはそれらの複合手段により、嵌め合わされることに
より形成されており、例えばネジ止めの場合はネジ相当
部は孔型の位置から左右にずれた所にある。

スリーブ94の外表面のうち、フランジの外面を拘束する
のはアーバ92の回転軸に直角な面とθ_２の角度をなす面
であって、第10図に示すように、当該角θ_２は０°≦θ
_２≦10°の範囲に設定するのが望ましい。なぜなら、θ
_２＜０となると被圧延材のフランジ部を当該エッジャー
ロールの孔型に噛み込ませることが困難になり、またθ
_２＞10°となると、フランジ外面の拘束効果が薄れるか
らである。

フランジ先端を圧下する位置は、第10図に示すように、
前記アーバ92の回転軸とθ_３の角度をなすスリーブ外表
面であり、当該角θ_３は前記アーバ92のフランジ内面を
拘束する面がアーバ92の回転軸に直角な面となす角θ_１
に等しくしてフランジ先端の直角度を維持することが肝
要である。従って、θ_３としては０°＜θ_３≦５°とす
るのがよい。

さらに、第11図（ａ）、（ｂ）に初期パス、最終パスの
それぞれの場合について示すように、スリーブ外表面の
うちフランジ先端を圧下する面とアーバ92の凸部との間
隙をＳとすると、Ｓはエッジャー圧延の初期パスにおい
ては大きく、最終パスに近づくに従い小さくなる。Ｓは
圧延の全パスを通じて小さいほど、フランジ先端部の噛
み出し防止のために有効であるが、一般的には被圧延材
１のフランジ厚の10％以内であることが望ましい。

この点から言えば、本発明のようにフランジ先端の圧下
面はスリーブ側に設けるのが良く、もし、第12図
（ａ）、（ｂ）に同じく初期パス、最終パスの場合につ
いてそれぞれ示すようにアーバ92の外表面の一部でフラ
ンジ先端を圧下しようとすると、当該アーバ92の前記ス
リーブ94の隙間Ｓはエッジャー圧延の最終パスに近づく
に従い大きくなり、第12図（ｂ）に示すようにフランジ
先端部が前記ロール間隙に噛み出して、製品に疵となっ
て残る恐れが生じてくる。

以上のようにして、エッジャーミルにおいて、被圧延材
であるＨ形鋼のほぼ全面をアーバとスリーブとにより形
成される孔型で拘束することにより、フランジ圧下にお
けるフランジ先端の局部変形を発生させず、またフラン
ジ部の座屈も防止でき、Ｈ形鋼の全断面にわたって均一
に長手方向に延伸させることが可能となる。

なお、本発明として、第13図に示すように、第10図にお
ける前記アーバ92の凸部90を２分割し、オンラインもし
くはオフラインで回転軸方向に移動・固定可能なスリー
ブ構造とすることにより、内側スリーブ130、130相互の
間隔を調整することで、ウエブ高さ内法の異なるＨ形鋼
の製造に関して同一のエッジャーロールでエッジング圧
延が可能となり、エッジャーロール保有数の削減にな
る。ここで内側スリーブ130の回転軸方向の移動・固定
に関しては、外側スリーブ132と同様にネジまたは油圧
もしくはその複合化手段により容易に実現できることは
言うまでもない。

また、各パス毎に被圧延材のフランジ厚とエッジャー孔
型のフランジ厚とを一致させるように、前記スリーブま
たは／および前記アーバの凸部を適宜移動させることに
より、被圧延材のフランジ内面は前記凸部により、さら
に被圧延材のフランジ外面は前記スリーブにより拘束す
ると同時に前記スリーブで被圧延材のフランジ先端を圧
下するエッジング圧延を行うことが望ましい。しかし、
余り頻繁にスリーブの移動を行うと、移動時間が多くな
り被圧延材の温度低下と圧延能率低下を招くおそれがあ
るため、実際の操業時にはスリーブの移動は例えば圧延
初期、中期および最終の３段階程度に分割して行う方法
をとってもよく、こうするだけでもフランジ幅の制御効
果は従来の方法に比べて大きくなる。

本発明を実施例を用いて詳述するが、これはあくまでも
本発明の例示であり、これにより本発明が不当に限定さ
れるものではない。

（実施例） 被圧延材として、H600×200（mm）のＨ形鋼を、本発明
にかかる装置および方法によりエッジング圧延を行っ
た。

まず、ブレークダウンミルで圧延されたビームブランク
の寸法は第14図に示すようにウエブ厚＝60mm、フランジ
厚＝90mmであった。これをユニバーサルミルと２段のエ
ッジャーミルとからなるユニバーサル粗ミル群でウエブ
厚＝11.3mm、フランジ厚＝17.5ミリまで９パスで圧延を
行った。このときのエッジャーロールの孔型形状は、θ
_１＝５°、θ_２＝10°、θ_３＝５°とした。またＳは各
パスについてフランジ厚の10％以内であった。

このときのウエブ厚、フランジ厚の圧下スケールを第１
表に示す。

本発明にかかる装置および方法によりエッジング圧延を
行った後、ユニバーサル仕上げミルで整形圧延されて得
られた製品のフランジ幅およびウエブ中心偏りを全長に
わたって測定した結果を第２表にまとめて示す。

なお、同表には比較のため、従来のエッジャーロールを
用いてエッジング圧延を行った場合の結果も併記してあ
る。

第２表から判るように、従来のエッジャーロールを用い
て圧延を行った場合、フランジ幅変動やウエブ中心偏り
が大きいのに対して、本発明の場合には、常に上下、左
右対称な形状をユニバーサル粗ミル群の各パスを通じて
保持できるため、製品の中心偏り、フランジ幅変動は極
めて小さいものとなるのである。

なお、圧延各パスでのフランジ厚の減少に伴うスリーブ
の移動量は、最大でも20mm程度であり、それに要するス
リーブの幅変更時間は10秒前後であり、圧延能率や温度
降下による操業上への影響はほとんど見られなかった。
また、フランジ先端部のロール間隙への噛み出しによる
疵の発生も見られなかった。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように構成されているので、エッ
ジャーロール孔型のフランジ厚をパス毎または数パス毎
に移動させることにより、圧延材のフランジ厚と一致さ
せた状態でエッジングすることができる。従って、従来
のエッジングスタンドをそのまま流用しながら、フラン
ジ幅変動やウエブ中心偏りの小さいＨ形鋼を圧延するこ
とが可能とな、産業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）、（ｂ）は、ユニバーサルミルとエッジャ
ーミルとからなる従来のユニバーサルミル群により行わ
れているＨ形鋼の圧延状況を示す略式説明図； 第２図は、従来の孔型エッジャーミルの概要を示す略式
断面図； 第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来のエッジャーロ
ールの断面形状を示す略式断面図； 第４図は、エッジングによるアップセットの概要を示す
略式説明図； 第５図は、アップセット部もどりの説明図； 第６図は、エッジングによる座屈の状況を示す略式説明
図； 第７図は、ユニバーサルエッジャーミルの概要を示す略
式説明図； 第８図（ａ）、（ｂ）は、特開昭63-72413号公報により
提案されたＨ形鋼圧延用エッジャーミルを示す略式断面
図； 第９図は、本発明にかかるＨ形鋼の圧延ミル列を構成す
るエッジャーミルをアーバとスリーブとを組み立てた状
態で示す略式断面図； 第10図は、本発明にかかるＨ形鋼の圧延ミル列を構成す
るエッジャーミルを示す略式断面図； 第11図（ａ）、（ｂ）は、本発明におけるＨ形鋼のエッ
ジャー圧延状況を示す部分的略式断面図； 第12図は、Ｈ形鋼のエッジャー圧延におけるフランジ先
端の噛み出し状況を示す部分的略式断面図； 第13図は、本発明にかかるＨ形鋼の圧延ミル列において
用いるエッジャーミルの変更例をアーバとスリーブとを
組み立てた状態で示す略式断面図；および 第14図は、本発明の実施例において用いたビームブラン
クの形状を示す略式断面図である。 90:凸部 92:アーバー 94:スリーブ 130:内側スリーブ 132:外側スリーブ

Claims (3)

【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
   からなるユニバーサル粗ミル群と、それに続く仕上げユ
   ニバーサルミルとから成るＨ形鋼の圧延ミル列であっ
   て、前記エッジャーミルが、被圧延材の所望のフランジ
   内面を拘束する断面形状の凸部を有するアーバと、前記
   アーバの回転軸方向に位置調整自在にして設けられ、前
   記被圧延材のフランジ外面を拘束すると同時にフランジ
   先端を圧下することが可能なスリーブとを備えた２段の
   ロールから成ることを特徴とするＨ形鋼の圧延ミル列。
2. 【請求項２】前記アーバの凸部を２分割し、オンライン
   もしくはオフラインで回転軸方向に移動可能なスリーブ
   構造とした請求項１記載の２段のロールからなるエッジ
   ャーミルを有することを特徴とするＨ形鋼の圧延機。
3. 【請求項３】粗形鋼片を粗ユニバーサルミルおよびエッ
   ジャーミルからなるユニバーサル粗ミル群で圧延し、そ
   の後にユニバーサルミルで仕上げ圧延するＨ形鋼の圧延
   方法であって、エッジャーミルとして請求項１または２
   に記載の２段のロールから成るエッジャーミルを用い、
   ユニバーサル粗ミル群のパス毎または数パス毎に、前記
   スリーブまたは／および前記アーバの凸部を回転軸方向
   に移動させることにより、被圧延材のフランジ内面は前
   記凸部により、さらに前記スリーブにより被圧延材のフ
   ランジ外面を拘束すると同時にフランジ先端を圧下する
   エッジング圧延を行うことを特徴とするＨ形鋼の圧延方
   法。