JPH07290105A - フランジを有する形材の圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粗圧延工程、中間圧延工程、ウェブ拡幅工程
及び仕上げ圧延工程よりなるフランジを有する形材の中
間圧延工程において、形材の拡幅圧延に必要な与肉の形
状制御を行う。 【構成】 粗圧延工程、中間圧延工程、ウェブ拡幅工程
及び仕上げ圧延工程よりなるフランジを有する形材の中
間圧延工程において、ウェブ部及びフランジ先端面を同
時に圧下し、かつそれぞれの圧下量を独立して制御する
機能を有するエッジャー圧延機を配設すると共に、該エ
ッジャー圧延機のロールのフランジ近傍に凹状のカリバ
ーを設け、当該圧延機によりウェブ部とフランジ先端面
を同時に圧下して、フランジに近接するウェブ部の形状
を制御することを特徴とするフランジを有する形材の圧
延方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フランジを有する形
材、すなわち、Ｈ形およびこれに類似の形材製品におけ
る種々のサイズを圧延工程で自由につくり分ける圧延方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在製造されている形材はその種類、断
面形状及び寸法が多岐にわたり、品種・サイズの数が非
常に多いのが特徴である。これらの多品種・多サイズの
形材を製造するために、既知の従来圧延方法では多量の
圧延ロールとその付属装置の準備を必要とする。図８は
フランジを有する形材を圧延する従来圧延設備列と圧延
設備に対応したロール孔型形状の例を示す。図８（ａ）
は粗圧延から仕上げ圧延までを２重式或いは３重式水平
圧延機が配設され、Ｉ形鋼、溝形鋼を圧延する例を示
し、図８（ｂ），（ｃ），（ｄ）は粗圧延から中間圧延
に続く仕上げ圧延に、各々２重式或いは３重式水平圧延
機とユニバーサル圧延機が適宜使用され直線形鋼矢板を
圧延する例を示す。図８で示すごとき従来圧延の方法で
は、製造する製品の品種・サイズ毎に対応して粗圧延か
ら仕上げ圧延までを通じて使用される圧延用ロール及び
圧延用ロールの付属物としてのガイドは、原則的に専用
として準備しなければならない。したがって製品寸法の
多様化や、製造範囲の拡大など需要家からのニーズに対
しこれを満足させるためにはコスト高となり簡単に対応
できないといった欠点をもっている。

【０００３】その具体例としてＨ形鋼の場合について以
下に述べる。近年溶接法の進歩に伴い、鋼板を溶接で接
合し組み立てて製造する、いわゆるビルドアップＨ形鋼
の生産が伸びている。この理由は、Ｈ形鋼の任意のサイ
ズの製品をニーズに応じて自由に製造できる点にある。
すなわちウェブ厚みが従来圧延法で製造される厚みに比
較し相対的に薄いＨ形鋼、あるいはウェブの外幅を一定
におさえた種々のフランジ厚みを持つＨ形鋼の製品シリ
ーズなどがその代表的なニーズである。ここでウェブの
外幅を一定に抑えた種々のフランジ厚みをもつＨ形鋼は
梁の部材として使用する場合、梁間の接合、施工上有利
な製品であるにも拘らず、従来圧延法での製造が行われ
ていない利用を以下に示す。

【０００４】図９（ａ）は、従来のＨ形鋼圧延設備列の
代表例を示しており、１台のブレークダウン圧延機１
（ＢＤ）、その後引き続いて４ロールユニバーサル圧延
機（ＲＵ）とエッジャー圧延機（Ｅ）群２（ＲＵ−
Ｅ）、仕上げ用４ロールユニバーサル圧延機３（ＦＵ）
で構成されている。図９（ｂ）は図９（ａ）における各
圧延機１，２，３のロールで造形された圧延材料の各々
の形状４，５，６を示す。図１０はＨ形鋼を圧延するユ
ニバーサル圧延法の圧延用ロールと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、圧延中
に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、上水平ロール７と下水平ロール８の間のギャップ９
および左右垂直ロール１０、１１の間のギャップ１２，
１３のみとなる。したがって、Ｈ形鋼のウェブ厚み９と
フランジ厚み１２，１３については変化させることがで
きるが、ウェブ内幅ＩＷは一定にならざるを得ない。そ
の結果Ｈ形鋼製品のフランジ厚みが異なるシリーズを圧
延するに際し、左右のフランジ厚み１２，１３を変化さ
せれば当然ウェブ内幅ＩＷと左右フランジ厚み１２，１
３を合計したウェブ外幅ＯＷは種々の寸法に変化せざる
を得ないことになる。

【０００５】すなわち、従来の圧延法で圧延されるＨ形
鋼は、図１１に示すごとく、ウェブ内幅ＩＷが一定でフ
ランジ厚みTf₁ ，Tf₂ の変化によってウェブ外幅Ｏ
Ｗ₁ ，ＯＷ₂ が変化する、いわゆるウェブ内幅一定の製
品シリーズとなり、ウェブ外幅一定の製品シリーズの製
造は困難である。もしウェブ外幅ＯＷが一定のＨ形鋼製
品シリーズをユニバーサル圧延機を用いた従来圧延法で
製造するためには、ウェブ内幅の変化に応じて、粗圧延
〜中間圧延〜仕上げ圧延の全工程における上、下水平ロ
ールの大半を準備することになり大量のロール製作を必
要とし、かつロールの頻繁な組み替え作業を行わなけれ
ばならない。

【０００６】Ｈ形鋼以外のフランジを有する形材におい
ても、図８に示すごとき従来の圧延方法によって、同一
品種のシリーズとして種々のサイズを小ロットで造り分
けることは基本的に困難である。この事実に対応し、こ
れまでに問題点克服のための方法として提案された技術
としては、特開昭５９−２０２１０１号公報、特開昭６
１−２７９００１号公報、特開平４−２８８９０２号公
報がある。特開昭５９−２０２１０１号公報の特徴は、
図１２に示すように、上下各２個ずつの斜行ロール１４
および１５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
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
に流動させることによって、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１２で斜
行ロール１４および１５が圧延方向となす角度θ_H およ
び斜行ロール１４，１４′間および１５，１５′間の距
離Ｌを調整することで拡幅量を調整することが可能であ
る。

【０００７】図１３に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
とエッジャー圧延機で構成され、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、拡幅に必要名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７および８には
与肉を形成するためにカリバ−を付与する。水平ロール
７および８の胴幅は同一ロールで造り分ける製品サイズ
のなかで、最小のウェブ内幅に対応させる。拡幅工程３
では、斜行ロール１４および１５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。

【０００８】仕上げ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１
６および１７が２分割され胴幅の変更が可能である。特
開昭６１−２７９００１号公報には竪ロールを開放した
ユニバーサル圧延機の水平ロールでウェブのフランジ近
傍に付与した材料を圧下することで拡幅を行い、特開平
４−２８８９０２号公報に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を圧下することで拡幅
を行う技術が開示されている。両技術とも圧延は図１３
において、斜行ロール圧延機のかわりにユニバーサル圧
延機を配置した圧延機列で行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述したいずれの方法
においても、中間圧延工程のユニバーサル圧延機水平ロ
ールのカリバーにより与肉を付与し、それをその後の工
程で圧延することが、ウェブの拡幅を行う上で重要とな
る。さて、与肉は前述の様に、一般に中間圧延工程のユ
ニバーサル圧延機水平ロールのカリバーにて形成される
ために、ウェブ厚、フランジ厚、フランジ幅が同一の場
合には、中間圧延工程後の拡幅量の多寡にかかわらず中
間圧延工程のユニバーサル圧延機水平ロールカリバーに
一致したほぼ同一の形状となる。一方、ウェブ拡幅工程
においては、原理的に、拡幅量の大きい場合には大きな
与肉、小さい場合には小さな与肉が必要となる。従っ
て、より大きな拡幅を行いたい場合には、中間工程にて
大きな与肉を形成することが望ましいが、前述の様に、
中間工程後の拡幅工程における拡幅量が小さい場合、あ
るいは拡幅量が０の場合にも同一形状の与肉を使用する
ことになるために、その場合には与肉量が過大となって
しまう。そのために拡幅工程後も残留した与肉に対して
は、その後の仕上げ圧延工程におけるユニバーサル圧延
機にて整形がなされるが、整形量が大きいと、与肉が十
分に整形（消去）されず、最終製品まで与肉の一部がの
こる問題、あるいは与肉整形時にウェブ波などの形状不
良が発生する問題などが生じる。

【００１０】従って、中間圧延工程で付与する与肉形状
は、拡幅量が小さいかあるいは０の場合に与肉が仕上げ
圧延工程で整形されることを想定し、その場合の整形が
十分可能となるだけの大きさに制限する必要がある。つ
まり、同一のロール組み合わせでより多くのサイズの製
品を製造するためには、拡幅工程で大きな拡幅を行うこ
とが必要であるが、過剰与肉を仕上げ圧延工程で整形し
なければならないために、中間圧延工程で十分大きな与
肉を形成することができず、その結果、大きな拡幅がで
きないために製造できるサイズが制限されるという問題
点がある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、中間圧延工程のエッジャー圧延機を利用
して、拡幅工程前で与肉の形状を制御するものである。
即ち、本発明の要旨とするところは、粗圧延工程、中間
圧延工程、ウェブ拡幅工程及び仕上げ圧延工程よりなる
フランジを有する形材圧延法での中間圧延工程におい
て、ウェブ部及びフランジ先端面を同時に圧下し、かつ
それぞれの圧下量を独立して制御する機能を有するエッ
ジャー圧延機を配設すると共に、該エッジャー圧延機の
ロールのフランジ近傍に凹状のカリバーを設け、当該圧
延機によりウェブ部とフランジ先端面を同時に圧下し
て、フランジに近接するウェブ部の形状を制御すること
を特徴とするフランジを有する形材の圧延方法にある。

【００１２】

【作用】一般に、中間圧延工程は前述のようにユニバー
サル圧延機とエッジャー圧延機とから構成されており、
たとえば図９（ａ）に示す様に、エッジャー圧延機は、
ユニバーサル圧延機と隣接する位置に配設され、一度の
圧延パスでユニバーサル圧延機、エッジャー圧延機と連
続して圧延される際に、図２に示すごとくフランジ幅の
制御をおこなう。またユニバーサル圧延機−エッジャー
圧延機−ユニバーサル圧延機と３機の圧延機が直列に配
設される例もある。発明者らは、このエッジャー圧延機
を利用して、与肉形状を中間圧延工程において制御する
方法を検討した。つまり、前述のごとく従来の方法で
は、粗圧延工程にてビームブランクが形成され、その後
の中間圧延工程で最終製品に近い形状まで圧延される。
その際に中間圧延工程のユニバーサル圧延機水平ロール
に付与されたカリバーにより、フランジ近傍のウェブ上
に与肉が形成される。中間圧延工程の後の拡幅工程で
は、与肉を圧延し、ウェブの拡幅を行う。拡幅工程では
拡幅量により与肉の圧下量が異なるために、余剰の与肉
はその後の仕上げ工程にて整形される。

【００１３】しかしながら中間圧延工程で一定の与肉を
形成し、拡幅圧延後の仕上げ圧延工程で余剰の与肉を整
形する従来の方法では、仕上げ圧延工程での与肉整形能
力に限界があるために、中間圧延工程で形成できる与肉
の量が制限され、そのために拡幅量が制限される。従っ
て、拡幅量に対応して中間圧延工程で与肉量を制御する
方法が望ましい。この方法によれば、拡幅工程後の余剰
与肉はごく小さくできるために、従来方法で拡幅量を制
限する要因となった仕上げ圧延工程での与肉整形能力は
問題とならない。

【００１４】さて中間圧延工程のエッジャー圧延機によ
り、与肉の整形を行うためには、図３に示すように、エ
ッジャー圧延機による複数の圧延パスにおいてフランジ
先端部および与肉形成部（ウェブ部）を同時に圧延する
必要がある。ここで、中間圧延工程の進行に伴い次第に
ウェブの厚みが薄くなることから、図３の１の寸法は各
圧延パス毎に異なる。従って当該エッジャー圧延機とし
ては、図３の２及び３を独立に制御する必要がある。

【００１５】このような機能を有するエッジャー圧延機
としては、たとえば図４に示す偏芯式径可変エッジャー
圧延機が知られている。このエッジャー圧延機は、圧延
により図４のＡ1 ，Ａ2 を等しくすることを目的として
開発されたものであり、２の部分を回転させることで４
を変更することができる。即ち、このエッジャー圧延機
のロール１および３により、ウェブ部およびフランジ先
端部を同時に圧下することができると共に、それぞれの
部位の圧下量を独立に制御できる。このエッジャー圧延
機を与肉整形に適用した場合の概念図を図５（ａ），
（ｂ）に示す。

【００１６】しかしながら、エッジャー圧延により与肉
は整形されるものの、この方法ではウェブ中央部の圧下
量に比較して与肉部の圧下量が大きいために、圧延され
た与肉がフランジの方向に流れ、圧延によりＡ（以下ウ
ェブ内幅）が拡大するという現象が生じる。一方、前に
述べたように、ユニバーサル圧延における内幅は常に一
定である。従って、この方法では、中間圧延工程で、エ
ッジャー圧延によるウェブ内幅の拡大とユニバーサル圧
延によるウェブ内幅の縮小が繰り返し行われることにな
り、ウェブの座屈、噛込み姿勢の不安定、圧延疵の発生
などの問題が生じることが、発明者らによる検討により
判明した。

【００１７】そこで、発明者らは、図６に示す凹状カリ
バーをエッジャー圧延機に付与することを知見した。図
１にはこのエッジャー圧延機を中間圧延工程の与肉整形
に適用した場合の圧延概念図を示す。エッジャー圧延機
が凹状カリバーを有するために、ウェブ中央部と与肉部
での圧下量の差が小さく、そのために、与肉が圧延方向
に流れやすく、エッジャー圧延によるウェブ内幅の拡大
が生じることがなく、上記の座屈、圧延疵の発生を解消
できる。

【００１８】凹状カリバーの形状はユニバーサル圧延機
で形成される与肉の程度等を勘案して決めれば良いが、
中間圧延工程のユニバーサル圧延１パスにより形成され
る与肉のウェブ厚み方向高さは、原理上当該パスのウェ
ブの厚み方向圧下量を大きく超えることはない事、およ
び中間圧延工程においては、エッジャーでの圧延後に２
パスのユニバーサル圧延を得た後に再びエッジャー圧延
が行われる事を併せて考慮して、図６のエッジャー凹状
カリバー深さＡを２パスのユニバーサル圧延によるウェ
ブ厚み方向圧下量に相当する深さとしておけば、エッジ
ャー圧延により、与肉部がウェブ中央部と比較して過大
に圧延されることを避けることができる。この方法によ
れば中間圧延工程により形成される与肉の最小高さは図
６のＡと同じになるが、これは、拡幅工程での与肉圧下
量が０の場合でも、仕上げ工程にて十分整形可能な高さ
である。図６の凹状カリバーの幅Ｂについては与肉幅と
ほぼ同じ幅とすれば良い。また、拡幅量が大きく、その
ために大きな与肉が必要な場合には、中間圧延工程での
エッジャーによる与肉の圧下を中間圧延工程前段の数パ
スのみに限定する、あるいは０にすることで対応可能で
ある。

【００１９】

【実施例】図７にウェブ高６００mmフランジ幅２００mm
ウェブ厚１２mmフランジ厚１６mmのサイズについて、中
間圧延工程で本発明のエッジャー圧延機で与肉を圧下し
た場合と圧下しない場合の与肉形状の比較を行った。図
３横軸の圧延パスとは、中間圧延工程で連続するユニバ
ーサル圧延とエッジャー圧延を併せて１パスとしてい
る。また与肉を圧下する条件についてはすべてのエッジ
ャー圧延で与肉を圧下した。エッジャー圧延機に付与し
た凹状カリバーは幅６０mm平均深さ２mmとした。圧延材
からは各パス終了毎に試験片を採取し与肉面積の測定を
行った。エッジャーによる与肉圧下の有無により与肉形
状の造り分けがなされていることがわかる。

【００２０】

【発明の効果】本発明により、拡幅圧延の範囲がひろが
り、同一ロール組み合わせでの製造サイズが拡大した。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）はカリバー付のエッジャーによ
る与肉の圧下方法に関する説明図。

【図２】一般的なエッジャー圧延機の機能の説明図。

【図３】エッジャー圧延機によるフランジ先端とウェブ
部の同時圧下を説明する図。

【図４】（ａ），（ｂ）は偏心式のエッジャー圧延機の
説明図。

【図５】（ａ），（ｂ）はカリバーのない偏心式のエッ
ジャー圧延機を与肉整形に適用した場合の概念図。

【図６】本発明で考案したエッジャーのカリバーを示す
説明図。

【図７】実施例の結果を示す図。

【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は従来の形鋼
圧延方法を示す説明図。

【図９】（ａ），（ｂ）は従来のＨ形鋼圧延工程を示す
図。

【図１０】ユニバーサル圧延機によるＨ形鋼の製造方法
を示す図。

【図１１】Ｈ形鋼のウェブ内幅が一定となることを説明
する図。

【図１２】（ａ），（ｂ）は斜行ロールを用いたウェブ
拡幅圧延法を説明する図。

【図１３】ウェブ拡幅圧延をおこなう圧延機列を示した
図。

【符号の説明】

１：圧延機（ＢＤ） ２：圧延機（ＲＵ−Ｅ） ３：圧延機（ＦＵ） ４，５，６：圧延機 ７：上水平ロール ８：下水平ロール ９：ギャップ（ウェブ厚み） １０，１１：垂直ロール １２，１３：ギャップ（フランジ厚み） １４，１５：斜行ロール １６，１７：水平ロール １８：垂直ロール １９：拡幅前の形鋼 ２０：拡幅後の形鋼

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗圧延工程、中間圧延工程、ウェブ拡幅
   工程及び仕上げ圧延工程よりなるフランジを有する形材
   の圧延方法において、中間圧延工程に、ウェブ部及びフ
   ランジ先端面を同時に圧下し、かつそれぞれの圧下量を
   独立して制御する機能を有するエッジャー圧延機を配設
   すると共に、該エッジャー圧延機のロールのフランジ近
   傍に凹状のカリバーを設け、当該圧延機によりウェブ部
   とフランジ先端面を同時に圧下して、フランジに近接す
   るウェブ部の形状を制御することを特徴とするフランジ
   を有する形材の圧延方法。