JPH07290103A - 形鋼の圧延機列 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブレークダウン工程、中間圧延工程、拡幅圧
延工程、仕上圧延工程からなり、拡幅圧延工程でウェブ
の拡幅を行うことによって、同一のロールで複数のサイ
ズの形鋼を造り分ける圧延機列において、中間工程で材
料に形成する与肉量を制御することで、広範囲のサイズ
の形鋼を組み替えなしで製造することを可能にする。 【構成】 中間圧延工程を、ウェブの拡幅に必要な与肉
を形成するためのカリバーを付与した水平ロールを有す
る第１ユニバーサル圧延機、前記第１ユニバーサル圧延
機後面でエッジャー圧延機、および与肉を消去するため
の第２ユニバーサル圧延機とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は形鋼における複数のサイ
ズを圧延工程で自由に造り分けるための圧延機列に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在製造されている形鋼はその種類、断
面形状および寸法が多岐にわたり、品種・サイズの数が
非常に多い。これらの多品種・多サイズの形鋼を製造す
るためには多量の圧延ロールを必要とする。したがっ
て、ロール組み替えの回数が多くなり、所要時間の損失
が増大し、生産性を著しく損なうことになる。また、製
品の形状に対応して、ロールおよびガイドを専用に保有
する必要があり、製品寸法の多様化などのニーズに簡単
に対応できないという欠点がある。

【０００３】図６は従来のＨ形鋼の圧延設備列の代表例
を示したものであり、ブレークダウン工程（ＢＤ）１、
その後引き続いて４ロールのユニバーサル圧延機（Ｒ
Ｕ）とエッジャー圧延機（Ｅ）から構成される中間圧延
工程２０、仕上げユニバーサル圧延機（ＦＵ）４で構成
される。図７はユニバーサル圧延法の圧延ロールの構成
とロールの移動方向、および圧延される材料の関係を示
しており、ユニバーサル圧延機の機能上、同一セットの
ロール対で自由に変化が可能となる寸法は、上方水平ロ
ール２１と下方水平ロール２１′との隙間２３および左
右垂直ロール２２および２２′と水平ロール２１および
２１′の側面との隙間２４のみとなる。したがって、図
８に示すように、同一のロールセットではＨ形鋼のウェ
ブ厚みとフランジ厚みについては変化させることができ
るが、ウェブ内幅ＩＷは一定になり、フランジ厚みｔ_f
が異なる製品を圧延すると、ウェブ内幅ＩＷと左右フラ
ンジ厚ｔ_f とを合計したウェブ外幅ＯＷが変化する。そ
の結果、ウェブ外幅が一定で種々のフランジ厚を持つＨ
形鋼、あるいは、フランジ厚が一定でウェブ外幅が異な
るＨ形鋼を製造するためにはサイズ毎の組み替えが必要
となり、生産性が極めて低いという問題点があった。

【０００４】この点を解決し、複数のサイズの形鋼を組
み替えなしで製造する技術として、特開昭５９−２０２
１０１号公報、特開昭６１−２７９００号公報、特開平
４−２８８９０２号公報がある。特開昭５９−２０２１
０１号公報に開示された技術の特徴は、図９に示すよう
に、上下各２個ずつの斜行ロール１０および１１が材料
のフランジ内側に接しかつ、ロール軸が水平面内におい
て圧延方向とθ_H 、水平面内において水平軸とθ_V の角
度を保ちつつ材料のフランジに近接するウェブを圧下す
ることによって圧下された部分の材料を幅方向に流動さ
せ、ウェブ波などを発生させずにウェブを幅方向に拡幅
させることにある。図９で斜交ロール１０および１１が
圧延方向となす角度θ_H および斜交ロール１０、１０′
間および１１、１１′間の距離Ｌを調整することで、拡
幅量を変更することが可能である。

【０００５】図１０はＨ形鋼について、上記技術を採用
し、複数のサイズを組み替えなしで造り分けるための圧
延機列を示す。中間圧延工程２７はユニバーサル圧延機
（ＲＵ）とエッジャー圧延機（Ｅ）で構成され、ブレー
クダウン工程１から供給されるビームブランクをユニバ
ーサル圧延機（ＲＵ）で最終製品に近いウェブ厚、フラ
ンジ厚まで造形するとともに、拡幅に必要な材料をウェ
ブのフランジ近傍に付与する（以下、付与される材料を
与肉と呼ぶ）。ユニバーサル圧延機の水平ロール６およ
び６′には与肉を形成するためにカリバーを付与する。
水平ロール６および６′の胴幅は同一ロールで造り分け
る製品サイズの中で、最小のウェブ内幅に対応してい
る。また、水平ロール側面には５°程度のテーパーをつ
ける。拡幅圧延工程３では、斜交ロール１０および１１
による拡幅量を変化させることによって、異なるウェブ
内幅の製品を造ることができる。ウェブ内幅が最小のサ
イズについては拡幅は行わない。仕上工程はユニバーサ
ル圧延機４によって、中間ユニバーサル圧延機でついた
フランジテーパーを直角にするとともにフランジとウェ
ブの付け根部分を整形する。異なるウェブ内幅に対応し
て整形が行えるように、水平ロール１２および１３は幅
方向に２分割され胴幅の変更が可能である。

【０００６】特開昭６１−２７９００１号公報に開示さ
れた技術は、竪ロールを開放したユニバーサル圧延機で
ウェブのフランジ近傍に付与した材料（与肉）を圧下す
ることによって拡幅を行い、特開平４−２８８９０２号
公報に開示された技術は、ユニバーサル圧延機でウェブ
のフランジ近傍に付与した材料（与肉）を圧下すること
で拡幅を行う。両技術とも圧延は図１０において、斜交
ロール１０および１１の代わりに配置されたユニバーサ
ル圧延機で行われるが、特開昭５９−２０２１０１号公
報と比べ可能な拡幅量は小さく、同一ロールで造り分け
られるサイズ範囲は狭い。しかし、この方法において
も、組み替えなしで造り分けられる製品サイズには限界
があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５９−２０２１
０１号公報の方技術において、組み替えなしで造り分け
られる製品サイズが制限される理由を以下に説明する。
上記の技術では材料のウェブのフランジ近傍に拡幅量に
見合った与肉を形成する必要がある。拡幅量に比べて与
肉量が不足する場合は、ウェブにくびれが発生したり、
フランジが湾曲したりする。したがって、中間圧延工程
のユニバーサル圧延機の水平ロールには、組み替えなし
で製造しようとするサイズの中で最大拡幅量（同一ロー
ルで造り分けるサイズの最大のウェブ内幅−最小のウェ
ブ内幅）に必要な与肉を形成するためのカリバーが付与
される。

【０００８】中間圧延工程は、ウェブおよびフランジの
厚みを製品厚まで圧延するために、製品のウェブ内幅が
異なっても同一のパススケジュールで圧延が行われる。
したがって、中間圧延後の材料形状は製品のウェブ内幅
によらず同一であり、斜交ロールでの最大拡幅に必要な
与肉がウェブのフランジ近傍に形成される。その結果と
して、ウェブ内幅が中間サイズの製品を製造する場合
は、斜交ロール圧延機で拡幅量に比べて大きな与肉を圧
下することになる。また、ウェブ内幅が最小のサイズに
ついては、斜交ロールによる拡幅を行わないので、仕上
げ圧延工程のユニバーサル圧延機で与肉を消去する必要
が生ずる。斜交圧延機においては、拡幅量に比べて大き
な与肉を圧下しても、製品形状が極端に悪化することは
ないが、仕上ユニバーサル圧延機で消去する与肉量が過
大な場合は、ウェブ幅方向中央部へのメタルフローが過
大となりウェブの座屈が生じる。

【０００９】同一ロールで造り分けるサイズを広範囲に
するためには、斜交ロールによる拡幅量を増す必要があ
り、このためには最大拡幅量に合わせて、中間圧延工程
で材料に形成する皮肉量を増加させる必要がある。サイ
ズにより多少の差はあるが、拡幅量×ウェブ厚以上の与
肉量（与肉面積）が必要とされる。しかし、従来技術で
は同一ロールで造り分ける場合の中間圧延工程後の材料
形状は上述の通り一定なので、ウェブ内幅が最小のサイ
ズについては、上述のように仕上ユニバーサル圧延機で
消去する与肉量が過大になり、ウェブの座屈を生じ、製
品形状を著しく悪化させる。例えば、呼称寸法（ウェブ
外幅×フランジ幅×ウェブ厚×フランジ厚、以下同様）
７００×２００×９／２２のＨ形鋼について、仕上げユ
ニバーサル圧延機で調査した結果、与肉面積が３００mm
² の場合は問題なく消去することができたが、与肉面積
が４００mm² の場合はウェブ座屈が生じ、消去できない
ことがわかった。このサイズでは、３００mm² の与肉は
３０mmの拡幅量に相当する。すなわり、この例のサイズ
については、同一ロールで造り分けられるウェブ外幅は
７００mmから７３０mmまでに制限される。以上のよう
に、仕上げユニバーサル圧延機では形状を悪化すること
なく消去可能な与肉面積に限界が存在し、これによって
拡幅量が制限される。

【００１０】本発明は上記の問題点を解決し、ブレーク
ダウン工程、中間圧延工程、拡幅圧延工程、仕上圧延工
程からなり、拡幅圧延工程でウェブの拡幅を行うことに
よって、同一のロールで複数のサイズの形鋼を造りわけ
る圧延機列において、中間圧延工程で形成される与肉量
を造り分ける技術を提供し、組み替えを行うことなく広
範囲のサイズの形鋼を製造することを可能にすることを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、ブレー
クダウン工程、中間圧延工程、拡幅圧延工程、仕上圧延
工程からなる形鋼の圧延機列において、中間圧延工程を
与肉を形成するためのカリバーを付与した水平ロールを
備えた第１ユニバーサル圧延機、前記第１ユニバーサル
圧延機の後面のエッジャー圧延機および第２ユニバーサ
ル圧延機とから構成することにある。

【００１２】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。発明者らは与
肉の形成過程を詳細に調査検討した。与肉部とウェブ中
央部の厚みとの差よりも十分大きなウェブの圧下量を確
保すれば、１パスで与肉をカリバーに充満させることが
できるが、通常はウェブ波を防止するために１パスのウ
ェブの圧下量は制限され、与肉は数パスの圧延を繰り返
すことによって形成される。例えば、中間圧延で７６８
×２００×２７／５０mmのＨ形鋼を７００×２００×９
／２２まで圧延すると同時に４００mm² の与肉を形成す
る場合について、各パス毎の与肉面積の推移を図３に示
す。圧延は表１に示すスケジュールで行った。なお、別
の試験からこのサイズについては、仕上げユニバーサル
圧延機で形状不良を生ずることなく消去可能な与肉面積
は３００mm² 以下であることを確認している。

【００１３】

【表１】

【００１４】図３からわかるように、１パス目で形成さ
れた与肉量は２４０mm² であり、この時点ならば、ユニ
バーサル圧延機で形状不良を生じることなく与肉を消去
することができる。したがって、各パス毎に与肉を消去
していけば、中間圧延工程終了後に与肉が形成されてい
ない材料を得ることができる。

【００１５】各パス毎に与肉を消去する方法として、特
開昭５９−２０２１０１号公報に示された圧延機列にお
いて、中間圧延工程の与肉を形成するためのユニバーサ
ル圧延機の各パスの圧延を行う毎に、仕上げユニバーサ
ル圧延機で与肉を消去する方法が考えられる。しかし、
仕上圧延機で与肉を消去すると図４に示すように、ウェ
ブのフランジ付近ほど圧下量が大きくなるので、この部
分の摩耗量が大きくなり、仕上圧延工程でウェブのフラ
ンジ近傍部の整形ができなくなる。また、圧延距離が延
びるため、材料の温度が低下し、圧延負荷が増加する。
以上の理由により、仕上圧延工程のユニバーサル圧延機
によって各パス毎に与肉を消去することは不可能であ
る。

【００１６】以上のことから、発明者らは与肉を成形す
る圧延機の直後に、与肉を消去するユニバーサル圧延機
を配置した圧延機列とすることにより、中間圧延工程で
形成する与肉量を制御できることを見出だした。

【００１７】以下、本発明の圧延機列について説明す
る。図１は本発明の圧延機列を用いて、Ｈ形鋼を製造す
る例である。ブレークダウン圧延工程１は、素材をビー
ムブランク形状に造形する。中間圧延工程２は、与肉を
形成するためのカリバーを有する水平ロールを備えた第
１ユニバーサル圧延機（ＲＵ１）、その後面の与肉を消
去するための水平ロールを備えた第２ユニバーサル圧延
機（ＲＵ２）、およびフランジ幅を圧下するためのエッ
ジャー圧延機（Ｅ）から構成される。２機のユニバーサ
ル圧延機の水平ロールの胴幅は、同一ロールで製造する
製品のうち最小のウェブ内幅に対応させる。第１圧延機
の水平ロール６，６′には、最大拡幅量（同一ロールで
造り分けるサイズの最大のウェブ内幅−最小のウェブ内
幅）に相当する与肉を形成するためのカリバーを付与す
る。第２ユニバーサル圧延機は与肉の消去を目的とする
ので、水平ロール８および８′はフラットロールとする
ことが望ましいが、圧延荷重を低減させるために、仕上
げユニバーサル圧延機で消去可能な範囲でカリバーを付
与しても良い。なお、与肉を消去するのみならば、水平
ロールのみの圧延機でも可能であるが、この場合は与肉
の圧下によって拡幅が生ずる。

【００１８】図５に水平ロールのみで与肉を消去する前
後の材料形状を示す。与肉の圧下によってウェブの拡幅
が生じ、前パスで形成された与肉は水平ロール１７と拡
幅後の材料１８との間に残存する。この残存した与肉１
９が次パスで、カリバー部に流入し、与肉の充満性が良
くなるため、与肉を消去する効果がほとんどない。した
がって、本発明では与肉を消去する圧延機をユニバーサ
ル圧延機に限定する。エッジャー圧延機は従来技術と同
様な２ロールの圧延機である。図１ではエッジャー圧延
機は第１ユニバーサル圧延機と第２ユニバーサル圧延機
との間に設置したが、第２ユニバーサル圧延機の後面に
配置しても良い。

【００１９】拡幅圧延工程３では、特開昭５９−２０２
１０１号公報、特開昭６１−２７９００号公報、特開平
４−２８８９０２号公報に開示されているように、斜交
ロールあるいはユニバーサル圧延機によって、中間圧延
工程２から供給されたウェブ内幅一定の材料の与肉を圧
下し製品のウェブ内幅まで拡幅する。仕上圧延工程のユ
ニバーサル圧延機４は、異なるウェブ内幅に対応して整
形が行えるように、水平ロール１２および１３を２分割
し、胴幅の変更が可能とする。

【００２０】

【実施例】図１に示した本発明の圧延機列を用いて、製
品のフランジ幅２００mm、ウェブ厚９mm、フランジ厚１
６mmのＨ形鋼について、ウェブ外幅を７００mmから７５
０mmまで造り分けた。中間圧延開始時の寸法は、７６８
×２００×２７／５０である。第１、第２ユニバーサル
圧延機の水平ロールの胴幅は最小サイズであるウェブ外
幅７００mmのウェブ内幅に対応して６６８mmとした。第
１ユニバーサル圧延機の水平ロールには、ウェブ厚１６
mmについて５０mm拡幅に必要な与肉量である５００mm²
を形成するためのカリバーを付与した。第２ユニバーサ
ル圧延機の水平ロールはフラットロールとした。２機の
ユニバーサル圧延機間には、２ロール式のエッジャー圧
延機を配置した。

【００２１】ウェブ外幅７５０mmの製品については、第
２ユニバーサル圧延機を用いず、従来技術と同様に第１
ユニバーサル圧延機のみで中間工程の圧延を行った。こ
の場合の圧延スケジュールを第２表に示す。斜交ロール
圧延機で５０mmの拡幅を行い、ウェブ外幅を７５０mmに
した後、仕上圧延機での整形を行った。その結果、ウェ
ブ外幅７５０mmの製品が得られた。

【００２２】

【表２】

【００２３】ウェブ外幅７００mmの製品については、表
３に示すパススケジュールで中間工程の圧延を行った。
すなわち、第１パス目は与肉を形成する場合の１パスの
ウェブ厚およびフランジ厚の圧下量の１／２を第１圧延
機で行い、２パス目は、第２圧延機で第１圧延機で形成
された与肉を消去するとともに、ウェブ中央部、フラン
ジ厚の残りの１／２の圧下量の圧下を行った。その後、
圧延方向を逆転させ、第２圧延機で３パス目の圧延を行
った。以下、同様に与肉を形成する場合の１パスのウェ
ブおよびフランジの圧下量を２機のユニバーサル圧延機
に配分し圧延を行った。

【００２４】図２に中間圧延工程のパス毎の与肉面積の
推移を示す。リバース圧延を行うため、カリバーを付与
した第１ユニバーサル圧延機の圧下が２パス連続する
が、各パスの第１ユニバーサル圧延機でのウェブおよび
フランジの圧下量は少なくなるため、与肉面積は最大で
も３００mm² であり、形状不良を生ずることなく、第２
ユニバーサル圧延機で消去でき、与肉を形成することな
く、ウェブおよびフランジを製品厚まで圧延することが
できた。斜交ロールを用いた拡幅は行わず、仕上圧延機
で整形を行った。その結果ウェブ外幅７００mmの製品が
得られた。

【００２５】

【表３】

【００２６】

【発明の効果】本発明により、ブレークダウン工程、中
間圧延工程、拡幅圧延工程、仕上圧延工程からなり、拡
幅圧延工程でウェブの拡幅を行うことによって、同一の
ロールで複数のサイズの形鋼を造り分ける圧延機列にお
いて、中間工程で材料に形成する与肉を制御することが
可能になるので、広範囲のサイズの形鋼を組み替えを行
うことなく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧延機列を示す図。

【図２】本発明の圧延機列によって、ウェブ内幅最小の
製品を製造する場合の与肉面積とパスとの関係を示す
図。

【図３】与肉形成時のパス毎の与肉面積を示す図。

【図４】仕上ユニバーサル圧延機で与肉を消去する場合
の水平ロールと材料との関係を示す図。

【図５】与肉を上下水平ロールで消去した前後の材料形
状を示す図。

【図６】従来の形鋼の圧延機列の代表例を示す図。

【図７】圧延ロールとＨ形鋼との位置関係に基づくユニ
バーサル圧延機の機能を説明する図。

【図８】ユニバーサル圧延機によって造り分けられる製
品形状の例を示す図。

【図９】（ａ）および（ｂ）は斜交ロールによるウェブ
内幅の拡幅技術の説明図。

【図１０】斜交ロール法を用いた形鋼の自在成形のため
の従来の圧延機列を示す図。

【符号の説明】 １ ブレークダウン工程 ２ 本発明の中間圧延工程 ３ 斜交ロールからなる拡幅圧延工程 ４ 仕上げユニバーサル圧延機からなる仕
上圧延工程 ５ 圧延中の形鋼 ６，６′ 拡幅に必要な与肉に相当するカリバー
を付与した第１ユニバーサル圧延機の水平ロール ７ 第１ユニバーサル圧延機の竪ロール ８ 与肉を消去するための第２ユニバーサ
ル圧延機の水平ロール ９ 第２ユニバーサル圧延機の竪ロール １０，１１ 斜交ロール １２，１３ 仕上げユニバーサル圧延機の胴幅可
変水平ロール １４ 仕上ユニバーサル圧延機の竪ロール １５ 与肉が形成された材料 １６，１６′ 与肉 １７，１７′ 上下２ロール圧延機のロール １８ 上下水平ロールのみで与肉を消去し
た後の材料形状 １９，１９′ 上下水平ロールのみで与肉を圧下し
た後に残存した与肉 ２０ 従来技術の中間圧延工程 ２１，２１′ ユニバーサル圧延機の水平ロール ２２，２２′ ユニバーサル圧延機の竪ロール ２３ 上下水平ロール間の隙間 ２４，２４′ 水平ロール側面と竪ロールとの間の
隙間 ２５ 拡幅前の形鋼 ２６ 拡幅後の形鋼

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレークダウン工程、中間圧延工程、拡
   幅圧延工程、仕上圧延工程からなる形鋼の圧延機列にお
   いて、中間圧延工程を与肉を形成するためのカリバーを
   付与した水平ロールを備えた第１ユニバーサル圧延機、
   前記第１ユニバーサル圧延機の後面のエッジャー圧延機
   および第２ユニバーサル圧延機とから構成することを特
   徴とした形鋼の圧延機列。