JPH07303901A - 形鋼の圧延機列 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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、拡幅工程の前の中間圧延工程で材料
に形成する与肉量およびウェブ内幅を制御することで、
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】 前工程で造形されたビームブランクを中間圧
延工程、拡幅圧延工程、仕上げ圧延工程で圧延する形鋼
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胴幅可変の水平ロールを備えた
ユニバーサル圧延機と、エッジャー圧延機と、およびカ
リバーを付与しない水平ロールを備えたユニバーサル圧
延機から構成する。

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、所用時間の損失
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５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
６、その後引き続いて４ロールのユニバーサル圧延機
（ＲＵ）とエッジャー圧延機（Ｅ）から構成される中間
圧延工程１７、仕上げユニバーサル圧延機（ＦＵ）１８
で構成される。図６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１９と下方水平ロール１９′との隙間２１お
よび左右垂直ロール２０および２０′と水平ロール１９
および１９′の側面との隙間２２，２２′のみとなる。
したがって、図７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Tfが異なる製品を圧延すると、ウェブ内幅Ｉ
Ｗと左右フランジ厚Tf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があり、その特徴は、図８
（ａ），（ｂ）に示すように、上下各２個ずつの斜交ロ
ール２３および２４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θH 、水平面内
において水平軸とθV 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８で斜
交ロール２３および２４が圧延方向となす角度θH およ
び斜交ロール２３，２３′間および２４，２４′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９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。圧延機列はユニバーサル圧延機（ＲＵ）
とエッジャー圧延機（Ｅ）からなる中間圧延機群、拡幅
圧延機、仕上げ胴幅可変ユニバーサル圧延機で構成され
る。中間圧延工程では、前工程から供給されるビームブ
ランクを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、フランジ近傍に与肉を形成する。ユニバ
ーサル圧延機の水平ロール２８，２８′には与肉を形成
するためにカリバーを付与し、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させ
る。また、水平ロール側面には５°程度のテーパーをつ
ける。エッジャー圧延機６はフランジ幅を圧下する２ロ
ール式の圧延機である。拡幅圧延機では、斜交ロール２
３および２４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。仕上げ胴
幅可変ユニバーサル圧延機５は、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１０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９において、斜交ロ
ール２３および２４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、仕上げ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
で材料に形成する与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、上述のように仕上げ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×ウェブ厚幅／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３０
０mm² 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 の場合はウェブに座屈が生じ、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。すなわち、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】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れば、消去可能な与肉量
を増やすことはできる。しかし、仕上げ圧延機で与肉を
消去すると図１０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、仕上げ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。したがって、仕上げ圧延工程のユニ
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。

【００１１】また、拡幅量を大きくするために与肉量を
大きくしようとしても、中間圧延のウェブおよびフラン
ジの圧下量の範囲では与肉を充満させることができない
場合がある。例えば、中間圧延工程で７６８×２００×
２７／５０mmのＨ形鋼を７００×２００×９／２２まで
圧延する場合について、ユニバーサル圧延機の水平ロー
ルのカリバーを変更して、形成できる与肉の限界を調べ
た。その結果を図１１に示す。カリバー面積が６００mm
² 以上では与肉がカリバーに完全に充満しなくなり、７
００mm² 程度が形成可能な与肉の限界となる。このサイ
ズについては７００mm² の与肉で可能な拡幅量は７０mm
である。すなわち、この例のサイズで７０mm以上の拡幅
を行うためには、中間圧延工程での拡幅が必要となる。

【００１２】本発明は上記の問題点を解決し、中間圧延
機群、拡幅圧延機、仕上げ圧延機からなり、拡幅圧延機
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、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方
法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、前工程
で造形されたビームブランクを中間圧延工程、拡幅圧延
工程、仕上げ圧延工程で圧延す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
与した胴幅可変の水平ロールを備えた第１ユニバーサル
圧延機と、その後面のエッジャー圧延機と、およびカリ
バーを付与しない水平ロールを備えた第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
で圧延を行うことにある。

【００１４】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。図１は本発明
の圧延機列を示す。中間圧延機群は与肉を形成するため
の第１ユニバーサル圧延機（ＲＵ１）１、その後面のフ
ランジ幅を圧下するためのエッジャー圧延機（Ｅ）２、
および水平ロールにカリバーを付与していない第２ユニ
バーサル圧延機（ＲＵ２）３から構成される。第１ユニ
バーサル圧延機１の水平ロール６および６′は幅方向に
２分割され、胴幅の変更が可能であり、同一のロールで
造り分ける製品のうち最小のウェブ内幅に胴幅を合わせ
た場合に、中央部に隙間ができるようにする。また、水
平ロールには与肉を形成するためのカリバーを付与す
る。したがって、第１ユニバーサル圧延機の圧下後の材
料１２はウェブのフランジ近傍に与肉が形成され、ウェ
ブの幅方向中央部の厚みが厚くなる。第２ユニバーサル
圧延機３の水平ロール８および８′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。

【００１５】ウェブ内幅が小さいサイズの製品を製造す
る場合は第２ユニバーサル圧延機３によって、与肉を形
成することなく、フランジ厚およびウェブ厚を減少させ
る。ウェブ内幅が大きいサイズの製品を製造する場合
は、第２ユニバーサル圧延機の竪ロール９および９′を
開放して、第１ユニバーサル圧延後の材料１２を圧下す
る。第１ユニバーサル圧延後の材料１２はウェブの幅中
央部が厚くなっており、この部分の材料が圧下によって
幅方向に流動するので、ウェブの拡幅が生じる。

【００１６】エッジャー圧延機２はフランジ幅を圧下す
るための２ロールの圧延機であり、図１では第１ユニバ
ーサル圧延機１と第２ユニバーサル圧延機３との間に配
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。

【００１７】拡幅圧延機４では、中間圧延工程から供給
されたウェブのフランジ近傍に与肉を形成された材料の
ウェブを製品のウェブ内幅まで拡幅する。図１は拡幅圧
延機が斜交ロールの場合の例を示したが、これ以外の拡
幅圧延機でも良い。仕上げユニバーサル圧延機５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１０および１０′が２分割され、胴幅の変更を可能
とする。

【００１８】

【実施例】図１に示した本発明を用いて、製品のフラン
ジ幅２００mm、ウェブ厚９mm、フランジ厚１６mmのＨ形
鋼について、ウェブ外幅を７００mmから８００mmまで造
り分けた。中間圧延開始時のビームブランクの寸法は、
７６８×２００×２７／５０である。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
に相当するカリバーを付与し、第２ユニバーサル圧延機
の水平ロールはカリバーを付与しない。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、フランジ幅の圧下を行った。

【００１９】ウェブ外幅が最小の７００mmの製品につい
ては、図２に示すパスフローで圧延を行った。すなわ
ち、第２ユニバーサル圧延機３のみで圧延を行った。こ
の場合の中間圧延工程の圧延スケジュールを表１に示
す。第２ユニバーサル圧延機３の水平ロールにはカリバ
ーは付与していないので、与肉を形成することなく、ウ
ェブおよびフランジ製品厚まで、圧下することができ、
拡幅を行わずに仕上げユニバーサル圧延機で整形し、ウ
ェブ外幅７００mmの製品が得られた。

【００２０】

【表１】

【００２１】ウェブ外幅が最大の８００mmの製品を製造
する場合については、図３に示すパスフローで圧延を行
った。すなわち、第２ユニバーサル圧延機３の竪ロール
９は開放し、ウェブの幅中央部の圧下によって、ウェブ
を拡幅した。表２に中間圧延工程のパススケジュールを
示す。１パス目は第１ユニバーサル圧延機でフランジ
厚、およびウェブのフランジ近傍を圧下する。その結
果、材料のウェブのフランジ近傍に与肉が形成され、ウ
ェブの中央部の厚みが厚くなる。２，３パス目は第２ユ
ニバーサル圧延機の竪ロールを開放して水平ロールでウ
ェブ厚の圧下のみを行いウェブを拡幅した。４パス目は
２，３パス目の拡幅量にしたがって、第１ユニバーサル
圧延機の水平ロールの胴幅を広げ、フランジ厚、および
ウェブのフランジ近傍のみを圧下し与肉を形成する。以
下同様に、第１ユニバーサル圧延機でフランジ厚の圧下
および与肉の形成を行い、第２ユニバーサル圧延機でウ
ェブの中央部を圧下することでウェブを拡幅することを
繰り返し、フランジおよびウェブを製品厚まで圧下する
と同時に与肉をカリバーに完全に充満させる。この過程
でウェブ内幅は５０mm拡幅された。その後、拡幅圧延機
で中間圧延工程で形成された与肉を圧下し、５０mmの拡
幅を行い、ウェブ外幅を８００mmにし、仕上げ圧延機で
の整形を行うことによって、ウェブ外幅８００mmの製品
が得られた。

【００２２】

【表２】

【００２３】ウェブ外幅が中間サイズの７５０mmの製品
を製造する場合については、図４に示すパスフローで圧
延を行った。すなわち、初期パスは第２ユニバーサル圧
延機３のみで圧延を行い、与肉を形成することなくフラ
ンジおよびウェブ厚を減少させる。後期パスでは、第１
ユニバーサル圧延機１を用いて、与肉を形成しながらフ
ランジおよびウェブ厚を減少させた。第２ユニバーサル
圧延機３の竪ロール９は開放し、ウェブの幅中央部の圧
下によって、ウェブを拡幅した。中間圧延工程のパスス
ケジュールを表３に示す。４パス目すなわちウェブ厚を
１４．５mm、フランジ厚を２６．３mmにするまでは第２
ユニバーサル圧延機のみで圧延を行った。その後、第１
ユニバーサル圧延機でフランジ厚の圧下および与肉の形
成を行い、竪ロールを開放した第２ユニバーサル圧延機
でウェブの中央部を圧下することでウェブを拡幅するこ
とを繰り返し、フランジおよびウェブを製品厚まで圧下
した。この過程でのウェブの拡幅量は１５mmであった。
拡幅圧延機で中間圧延工程で形成された与肉を圧下し、
３５mmの拡幅を行いウェブ外幅を７５０mmとした後に、
仕上げ圧延機で整形することによって、ウェブ外幅７５
０mmの製品が得られた。

【００２４】

【表３】

【００２５】

【発明の効果】本発明により、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
に形成する与肉およびウェブ内幅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】本発明でウェブ内幅が最小のサイズを製造する
場合のパスフローを示す図。

【図３】本発明でウェブ内幅が最大のサイズを製造する
場合のパスフローを示す図。

【図４】本発明でウェブ内幅が中間のサイズを製造する
場合のパスフローを示す図。

【図５】従来の形鋼の圧延機列の代表例を示す図。

【図６】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７】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８】斜交ロールによるウェブ内幅の造り分け技術の
説明図。

【図９】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。

【図１０】仕上げ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１１】中間圧延工程での与肉の形成限界を示す図。

【符号の説明】

１ 与肉を付与するためのカリバーを付与した
胴幅可変水平ロールを有する第１ユニバーサル圧延機 ２ エッジャー圧延機 ３ 第２ユニバーサル圧延機 ４ 拡幅圧延機 ５ 仕上げ胴幅可変ユニバーサル圧延機 ６ 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 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 仕上げユニバーサル圧延機の水平ロール １１ 仕上げユニバーサル圧延機の竪ロール １２ 第１ユニバーサル圧延機で圧延した後の
材料 １３ 第２ユニバーサル圧延機で圧延した後の
材料 １４ 第２ユニバーサル圧延機の竪ロールを開
放して圧延した後の材料 １５ 仕上げユニバーサル圧延機で整形された
材料 １６ ブレークダウン工程 １７ 従来技術の中間圧延機群 １８ 従来技術の仕上げユニバーサル圧延機 １９ 水平ロール ２０ 竪ロール ２１ 上下水平ロール間の隙間 ２２ 水平ロール側面と竪ロールとの間の隙間 ２３，２４ 斜交ロール ２５ 拡幅前の形鋼 ２６ 拡幅後の形鋼 ２７ 拡幅圧延機を用いて複数のサイズを造り
分ける技術の中間圧延機群 ２８ 与肉を付与するためのカリバーを付与し
た水平ロール ２９ 竪ロール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前工程で造形されたビームブランクを中
   間圧延機群、拡幅圧延機、仕上げ圧延機で圧延する形鋼
   の圧延機列において、中間圧延機群を与肉を形成するた
   めのカリバーを付与した胴幅可変の水平ロールを備えた
   第１ユニバーサル圧延機と、その後面のエッジャー圧延
   機と、およびカリバーを付与しない水平ロールを備えた
   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。