JPH07290121A - フランジを有する形鋼のユニバーサル圧延法 - Google Patents

フランジを有する形鋼のユニバーサル圧延法

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JPH07290121A
JPH07290121A JP8510994A JP8510994A JPH07290121A JP H07290121 A JPH07290121 A JP H07290121A JP 8510994 A JP8510994 A JP 8510994A JP 8510994 A JP8510994 A JP 8510994A JP H07290121 A JPH07290121 A JP H07290121A
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rolling
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JP8510994A
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Yosuke Miura
洋介 三浦
Shinya Hayashi
慎也 林
Taneharu Nishino
胤治 西野
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Nippon Steel Corp
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    • B21BROLLING OF METAL
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    • B21B27/10Lubricating, cooling or heating rolls externally
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
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    • B21B45/00Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
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    • B21B45/0245Lubricating devices
    • B21B45/0248Lubricating devices using liquid lubricants, e.g. for sections, for tubes
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロール寿命を律則しているユニバーサル水平
ロール側面部偏摩耗を低減することにより、側面部摩耗
を平滑化する。 【構成】 フランジを有する形鋼をユニバーサル圧延す
るに際し、被圧延材ウェブの上下面またはユニバーサル
圧延機の上下水平ロール対のウェブ圧下面を、あるいは
前記被圧延材ウェブの上下面と前記ユニバーサル圧延機
の上下水平ロール対のウェブ圧下面の両方を、潤滑し、
ユニバーサル水平ロール側面の偏摩耗を低減することを
特徴とするフランジを有する形鋼のユニバーサル圧延
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はユニバーサル圧延機によ
りH形鋼やI形鋼などのフランジを有する形鋼のユニバ
ーサル圧延に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般にH形鋼、I形鋼などの対称フラン
ジを有する形鋼は、図4に示すように左右竪ロール2,
3および上下水平ロール4,5の軸芯が同一鉛直面上に
あるユニバーサル圧延機を用いて圧延造形されている。
その場合の問題点の1つは、図5に示すように、圧延に
伴って水平ロール側面4−1,5−1とりわけ被圧延材
フランジ先端部との接触部4−1−1,5−1−1の摩
耗深さが他の部位のそれに比べて大きく、ロール原単位
およびフランジ厚み精度の律則条件となっていることで
ある。
【0003】ここで、水平ロール側面の摩耗深さが大き
い理由を図6のユニバーサル圧延機によるH形鋼圧延の
説明図を用いて説明する。図6は平面図(a)および側
面図(b)であり、1−1は被圧延材の圧延前の断面形
状、1−2は被圧延材の圧延後の断面形状である。矢印
X方向に走行する被圧延材1−1のフランジ12は、水
平ロール4(5)の側面と竪ロール2,3によって、図
6(b)の斜線部で示す領域SF1−EF1−EF2−
SF2の接触領域内(以下、「接触領域」と称する)で
圧延されて、フランジ厚さがtF1からtF2となる。被圧
延材1−1のウェブ11はこの間に水平ロール4と5に
よってSWからEWの間で圧延されて、ウェブ厚さはt
w1からtw2となる。この場合、ウェブの圧延については
通常の板圧延に近く、被圧延材ウェブ面の速度と水平ロ
ール周速度はほぼ等しいためロール面と被圧延材ウェブ
面間の相対すべりは小さい。したがって、図5に示すよ
うに水平ロールのウェブ圧下面4−2,5−2について
は比較的摩耗深さが小さい。しかしながら、フランジの
圧延については通常の板圧延とは状況が全く異なる。
【0004】図7(a)はH400×400のユニバー
サル圧延を例に、被圧延材フランジ内面と水平ロール側
面の接触領域内、すなわち図6における接触領域SF1
−EF1−EF2−SF2内の各点における水平ロール
側面に対する被圧延材の相対速度(以下、「すべり速
度」と称する)の分布を示している。図7(a)からわ
かるように、接触領域におけるすべり速度はその大きさ
と方向が各点で異なり、特にフランジ先端部が接触する
位置SF2〜EF2の付近および入口コーナー部SF1
付近では非常に大きなすべり速度になっている。
【0005】なお、図7(a)において破線で示した曲
線A−Bはすべり速度の水平方向(図6のX方向)成分
が0となる点を結んで得られた曲線であり、中立線と呼
ばれる。接触領域内では、水平ロール側面と被圧延材フ
ランジ内面はこのようなすべり速度をもって互いに摩擦
し合っているため、水平ロール側面が被圧延材フランジ
内面から受けるすべり距離は、これを接触領域内の軌跡
に沿って積分すれば得られ、水平ロール側面上の点が接
触領域を1回通過する際の被圧延材から受けるすべり距
離は図7(b)に示すような分布になる。すなわち、被
圧延材フランジ先端付近が接触する部分のすべり距離が
最も大きいことがわかる。実際は、このすべり距離の影
響に接触圧力分布、温度分布などによる影響が加わっ
て、図5の水平ロール側面摩耗深さ分布が現れる。
【0006】上述のロール摩耗によるロール原単位悪
化、被圧延材寸法不良およびロール寿命減少などに対処
するため、従来は図8に示すように、上下左右対称の位
置にノズルを配置し最も摩耗深さの大きい水平ロール側
面4−1,5−1の被圧延材フランジ先端接触部4−1
−1,5−1−1またはコーナーR部4−1−2,5−
1−2を中心に潤滑剤を供給し、接触領域での被圧延材
フランジ内面と水平ロール側面間の摩擦係数を低下せし
め、摩耗深さを低減することが行なわれている。ところ
が、対称な潤滑状態にすべく、上下水平ロール側面4カ
所の接触領域の摩耗係数を等しく保ちつつ、潤滑剤を供
給することは極めて難しい。それは以下の理由による。
すなわち、摩耗低減対象部位、例えば図8に示す被圧延
材フランジ先端接触部4−1−1,5−1−1に潤滑剤
を噴射した場合、重力により上ロールの4−1−1に噴
射された潤滑剤についてはコーナーR部4−1−2の方
向に流下し、逆に下ロールの5−1−1に噴射された潤
滑剤についてはロール軸中心C5の方向に流下する。こ
のため、潤滑剤を上下対称位置4−1−1と5−1−1
に潤滑剤を等量噴射したとしても、上ロール4の4−1
−1に噴射した潤滑剤は上ロール側面4−1の全体に、
下ロール5の5−1−1に噴射した潤滑剤は鉛直下方に
流れるため、下ロールに対しては噴射部分5−1−1の
みに有効に働くことになり、上ロールの方が相対的に潤
滑状態が良好になる。また実際、ロールには被圧延材の
顕熱、加工熱などによるヒートクラックを防止するため
にロール冷却水が常時噴射されており、これによる潤滑
剤の流出により、潤滑状態はなお一層複雑かつ非対称に
なる。
【0007】上記潤滑状態の非対称性のため、被圧延材
の圧延機への噛み込み条件が非対称となって噛み込み不
良を招来したり、たとえ噛み込み後でも寸法・形状不良
は発生し易くなる。このため従来は、上述のトラブルを
防止するために、潤滑の非対称度を大きく崩さない極め
て限定的な部位、例えば図8のコーナーR部4−1−
2,5−1−2だけを潤滑したり、あるいは全面的に潤
滑する場合でも、例えば鉱油系またはエステル系エマル
ションを通常1 vol%未満の極めて希薄な濃度で使用せ
ざるを得ず、潤滑剤本来のロール摩耗低減効果を充分に
発揮することができなかった。
【0008】また、日本潤滑学会発行の「潤滑」 Vol.
30,No.7(1985)の485頁には、H形鋼の熱
間圧延油の給油方法について「最近の傾向としてH形鋼
では、ユニバーサルミル水平ロール側面の肌荒れ、水平
ロールR部への焼付き、垂直ロールへの焼付き防止のた
めに熱間圧延油が使用される例が多い。」と記載されて
いる。しかしながら、具体的な手段は示されておらず、
効果的なユニバーサル水平ロール側面の摩耗低減対策は
長年の課題であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明はユニバーサル
圧延機によりH形鋼やI形鋼などのフランジを有する形
鋼を圧延するに際して、上述のトラブルを防止して圧延
を安定的な状態で行ない、ロール原単位およびフランジ
厚み精度の律則条件となっている被圧延材フランジ先端
接触部の摩耗深さを低減させる圧延法を提供するもので
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、フラン
ジを有する形鋼をユニバーサル圧延するに際し、被圧延
材ウェブの上下面またはユニバーサル圧延機の上下水平
ロール対のウェブ圧下面を、あるいは前記被圧延材ウェ
ブの上下面と前記ユニバーサル圧延機の上下水平ロール
対のウェブ圧下面の両方を、潤滑するとともに、前記上
下水平ロール対の側面を無潤滑とし、ユニバーサル水平
ロール側面の偏摩耗を低減することを特徴とするフラン
ジを有する形鋼のユニバーサル圧延法にある。
【0011】
【作用】図1は本発明方法の圧延状況説明図である。す
なわち、図1(a)では、圧延の入側において、水平ロ
ール4(5)のウェブ圧下面4−2(5−2)に近接し
て上下左右対称の位置にノズルを配置し、該ノズルによ
り潤滑剤を前記水平ロール4(5)のウェブ圧下面4−
2(5−2)に噴射している状況を示している。また、
図1(b)では圧延の入側において、被圧延材のウェブ
の上下面に近接して上下左右対称の位置にノズルを配置
し、該ノズルにより潤滑剤を前記ウェブ上下面に噴射し
ている状況を示している。
【0012】図1の(a),(b)のいずれにおいて
も、潤滑剤によって被圧延材のウェブ面と水平ロールの
ウェブ圧下面との間の摩擦係数を低減させ、逆に水平ロ
ール側面は無潤滑として摩擦係数を低下させないように
することにより、前述の水平ロール側面の被圧延材フラ
ンジ先端付近が接触する部位の摩耗を低減させることが
できるのである。その理由を以下に説明する。
【0013】図2(a)は、接触領域、すべり速度分布
および中立線を示す。点線は無潤滑圧延の場合の状態で
ある。これに対して、図1(a)または(b)に示すよ
うにユニバーサル圧延の際に水平ロールのウェブ圧下面
と被圧延材ウェブの間の摩擦係数を低下させた場合の状
態を実線で示す。すなわち、接触領域の大きさはほとん
ど変化せず、中立線が上方に移動し(A0−B0からA
1−B1へ)、すべり速度の大きさはフランジ先端部付
近で減少、コーナー部付近で増加する。これは、次のよ
うな機構が働くからである。
【0014】中立線よりも下の領域は、水平ロール面の
水平方向(図6のX方向)速度成分よりも被圧延材のそ
れが小さい領域(以下、「後進領域」と称する)であ
る。したがって、被圧延材のウェブ面はこの後進領域に
含まれ、被圧延材ウェブ面は水平ロールのウェブ圧下面
から受ける摩擦力によってX方向に押し出されている。
ところが、被圧延材ウェブ面を潤滑すると、該ウェブ面
に働くX方向の摩擦力が小さくなり、被圧延材をX方向
に押し出す水平ロールから受ける全体の摩擦力が減少す
る。この時、この摩擦力を回復して圧延を成り立たせる
ために後進領域を拡大、すなわち中立線A0−B0(点
線)が上方に移動してA1−B1(実線)になるような
機構が働く。この機構が働くことにより、すべり速度が
破線(矢印)のような分布から実線(矢印)のような分
布となり、フランジ先端部EF2−SF2付近ではその
絶対値が小さくなる。一方、被圧延材のコーナー部EF
1−SF1付近においては、すべり速度の絶対値が大き
くなる。その結果、水平ロール側面の被圧延材フランジ
内面とのすべり距離は、これを接触領域内の軌跡に沿っ
て積分すれば得られ、ロール側面上の点が接触領域を1
回通過する際のすべり距離は図2(b)に示すようにな
る。
【0015】すなわち、水平ロール側面部の受けるすべ
り距離は被圧延材フランジ先端部が接触する付近で最大
となるが、その最大点はP0からP1へ移動する。ま
た、被圧延材コーナー部が接触する付近ですべり距離は
最小となるが、最小値はB0からB1へ移動する。
【0016】ロールの摩耗深さはその支配因子の一つで
あるすべり距離と比例関係にあるため、フランジ先端部
付近で生じる摩耗深さの最大値は、すべり距離の最大値
がP0からP1に減少した分だけ、低減する。同時に、
すべり距離の最小値はB0からB1に増加した分だけコ
ーナー部付近の摩耗深さが増加するので、水平ロール側
面摩耗深さは全体として平滑化されることになる。
【0017】また、本法の利点として、被圧延材ウェブ
面または水平ロールのウェブ圧下面が水平であることか
ら、図8のような従来の潤滑法に比べて潤滑状態の対称
性が崩れにくく、また被圧延材フランジ内面は無潤滑で
あるから通材安定化のための摩擦力は全体として保持さ
れており、したがって噛み込み不良や寸法・形状の不良
は発生しにくくなることが挙げられる。
【0018】なお、被圧延材ウェブ面または水平ロール
のウェブ圧下面の一部を潤滑することは、本発明の範疇
に入り、摩擦係数の極めて低い潤滑剤を使用する場合
は、一部分の潤滑で効果が現れ、潤滑コストの面でも有
利である。また、潤滑剤の供給法としては、粘度の高低
によって、ノズル噴射法、塗布法、エアーアトマイザー
法など様々の方式があるが、いかなる方式でも構わな
い。
【0019】
【実施例】図3は本発明法をH500×300シリーズ
の中間ユニバーサル圧延に適用した場合の水平ロール側
面部の摩耗低減効果を示す図である。図3の破線は18
45tを無潤滑で圧延した後の水平ロール側面の摩耗深
さ分布を示す。この場合、被圧延材フランジ先端接触部
付近に1.27mmの摩耗深さの最大値が現れている。ま
た図3の一点鎖線は、圧延安定化のため水平ロール側面
に対して0.5 vol%という極めて稀薄な濃度のエステ
ル系潤滑剤のエマルションを全面潤滑しつつ、1869
t圧延した後の水平ロール側面の摩耗深さ分布であり、
被圧延材フランジ先端接触部付近に1.00mmの摩耗深
さの最大値が現れている。
【0020】一方、実線は、本発明技術を適用してユニ
バーサル水平ロールのウェブ圧下面に入側でLiグリー
ス系潤滑剤を噴射しながら1900tを圧延した後の、
水平ロール側面摩耗深さ分布を示す。すなわち、圧延量
が他の2つの場合よりも若干多いにもかかわらず、摩耗
深さは最大0.94mmと無潤滑の1.27mmに対して約
25%の、従来潤滑法の1.00mmに対して約6%の、
摩耗低減効果が見られ、この結果水平ロール側面全体は
より平滑化されていることがわかる。なお、ロール材と
しては、各ケースともアダマイトを使用した。
【0021】
【発明の効果】本発明の圧延法によると、フランジを有
する形鋼のユニバーサル圧延において、ロール寿命を律
則している水平ロール側面偏摩耗を簡単な手段で低減で
き、ロールの長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b)は本発明方法の潤滑圧延状況を
示す略図。
【図2】(a)は被圧延材のウェブ上下面の潤滑による
接触領域内のすべり速度分布と中立線の変化を示すグラ
フ、(b)は上記潤滑法によるすべり距離の変化を示す
グラフ。
【図3】本発明技術による水平ロール側面偏摩耗低減の
効果を示すグラフ。
【図4】H形鋼のユニバーサル圧延状況を示す正面略
図。
【図5】水平ロール摩耗深さ分布の説明図。
【図6】(a),(b)はユニバーサル圧延機によるH
形鋼圧延の説明図。
【図7】(a),(b)水平ロール側面接触領域におけ
るロールと被圧延材間のすべり速度分布とすべり距離を
示すグラフ。
【図8】従来法として、水平ロール側面への潤滑剤供給
パターンを示す説明図。
【符号の説明】
1−1 圧延前の被圧延材 1−2 圧延後の被圧延材 2,3 ユニバーサル圧延機竪ロール 4,5 ユニバーサル圧延機水平ロール 11 被圧延材のウェブ 12 被圧延材のフランジ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フランジを有する形鋼をユニバーサル圧
    延するに際し、被圧延材ウェブの上下面またはユニバー
    サル圧延機の上下水平ロール対のウェブ圧下面を、ある
    いは前記被圧延材ウェブの上下面と前記ユニバーサル圧
    延機の上下水平ロール対のウェブ圧下面の両方を、潤滑
    するとともに、前記上下水平ロール対の側面を無潤滑と
    し、ユニバーサル水平ロール側面の偏摩耗を低減するこ
    とを特徴とするフランジを有する形鋼のユニバーサル圧
    延法。
JP8510994A 1994-04-22 1994-04-22 フランジを有する形鋼のユニバーサル圧延法 Withdrawn JPH07290121A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102172631A (zh) * 2011-01-17 2011-09-07 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 用于去除万能轧机水平辊粘结的氧化铁皮的装置
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