JPH0775722B2 - Ｈ形鋼の圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はＨ形鋼の圧延に使用されるユニバーサル圧延
機のとくに水平ロールの頻繁な組替えを行わずともウェ
ブ高さが一定でしかも断面寸法の良好なＨ形鋼を安定し
て製造しようとするものである。

（従来の技術） 一般に、Ｈ形鋼は、第６図（ａ）（ｂ）に示すようにブ
レークダウン圧延機６の下流に粗ユニバーサル圧延機
７、エッジャー圧延機８および仕上げユニバーサル圧延
機９を配設したラインにおいて、第７図（ａ）（ｂ）及
び（ｃ）に示すような断面形状になる素材1,2,3のいず
れかを用いて熱間圧延することによって製造されてい
る。

上掲第７図（ａ）（ｂ）及び（ｃ）に示す各素材（つま
り、符号１はスラブ、符号２は矩形鋼片、符号３はＨ形
鋼用鋼片）は、まずブレークダウン圧延機６にて所定形
状にまで粗造型されるが、このような圧延に敵した圧延
機６としては、通常第８図（ａ）（ｂ）に示すような開
孔形４あるいは閉孔形５を刻設した上下ロールを有する
２重式ブレークダウン圧延機が用いられていた。

ブレークダウン圧延機６による圧延は、具体的に複数個
の孔形を使用して順次各複数パスによる圧延にて素材を
以後の中間圧延に適合した形状にまで加工する工程であ
る。

上記の圧延にて粗造形された素材はつぎに第９図（ａ）
に示す如き形状になるロールを備えた１基以上の粗ユニ
バーサル圧延機７と第９図（ｂ）に示す如き形状になる
ロールを備えた１基以上のエッジャー圧延機８とによっ
て、通常は複数パスにて中間圧延され、次いで第９図
（ｃ）に示す如き形状になるロールを備えた仕上げユニ
バーサル圧延機９にて１パスでＨ形鋼製品を圧延され
る。従って、製品寸法が決まれば、仕上げユニバーサル
圧延機９のロール寸法とそれ以前の圧延機のロール寸法
が決まる。

つまり、第８図（ａ）における寸法（イ）、第９図
（ａ）〜（ｃ）における寸法（ロ）〜（ニ）はほぼ等し
くなる如く設計されているのである。このようにＨ形鋼
の圧延においては特にブレークダウン圧延後の素材の形
状変化は限定されたものであって、特定のシリーズ（例
えばH600×300等）のＨ形鋼を圧延する場合にはそれに
適合した特定幅の水平ロールが使用されていた。

このような特定幅になる水平ロールによって圧延された
Ｈ形鋼はウエブ内幅が一定になるが、例えば一つのシリ
ーズにおいて、厚みの異なる多種サイズのＨ形鋼を製造
する場合には通常、水平ロールと垂直ロールのロール間
隔を変えて圧延することにより製造され、この場合形鋼
のフランジ厚の最大のものと最少のものとの厚み差は一
例を示せば片側で16mm前後、両側ではその２倍、すなわ
ち32mm程度でウエブ高さが変化することになる。

同一シリーズ内でのウエブ高さの変化はこのように従来
の圧延法では避けられないものであるが、これを例え
ば、建築材として用いる場合に大きな問題となることが
あった。

すなわち、梁を同一シリーズ内の形鋼を複数接合する場
合には、上述の如く同一シリーズのＨ形鋼であってもウ
エブ高さにばらつきがあるから、それらの一方のフラン
ジ外面を合わせると他方に大きなずれ（フランジ厚みの
差の２倍）を生じ、施工上問題となる。また、建築物の
構造を設計する場合は、普通建築物の外側から内側へと
順次寸法が決定されていくが、この際ウエブ内幅が一定
でフランジ厚の分だけウエブ高さが変わると施工箇所で
の他との寸法のとり合いに厳密さを要求される場合には
非常に問題となる。

さらに圧延によって製造されたＨ形鋼には寸法精度上の
問題もある。

すなわちＨ形鋼の圧延においては、第10図に示すように
粗ユニバーサル圧延機７の水平ロール10の側部11が圧延
本数の増加とともに摩耗して水平ロール10の内幅寸法が
減少する傾向がある。ここに垂直ロール12は、水平ロー
ル10とともに摩耗するが、垂直ロール12の摩耗について
はその開度を摩耗分だけ調整すればよく、水平ロールほ
どの問題は生じない。しかしながら水平ロールの摩耗に
ついては、第11図に示す如く、フランジ厚み（ホ）を一
定にして圧延する場合にウエブ内幅（ヘ）だけでなくウ
エブ高さ（ト）が水平ロール10の側面部11の摩耗分だけ
低くなるので、通常は寸法公差の許す範囲でフランジ厚
み（ホ）を厚くしてウエブ高さ（ト）を確保していた。

ところが、形鋼製品のウエブ高さの許容差はウエブ高さ
が400mm未満のものについては±3.0mm、同400mm以上600
mm未満のものについては±4.0mm、同600mm以上のものに
ついては±5.0mmとJIS G 3192に規定されている。

Ｈ形鋼のウエブ高さは前述のように水平ロール10のロー
ル幅の大小に影響されるので、通常ウエブ高さ（ト）の
寸法許容差の範囲内で使用する有効ロール幅が制限され
ていたのである。

このように使用する水平ロール10の幅によってフランジ
厚みは異なるが、とくに摩耗してロール幅が減少した水
平ロール10で圧延すると同一圧延チャンス内でも製品の
フランジ厚は厚くなり、当然圧延チャンス毎に所定のロ
ール幅になるロールに取り替えたとしても、摩耗の進行
に伴いロール幅が変わることになるから、チャンス毎の
製品寸法にもばらつきが生じこれは寸法精度上好ましく
ない。

圧延によって製造されたＨ形鋼には以上のような問題が
あるため、とくに建築用材としては、フランジ厚が変化
してもウェブ高さが一定になるようにプレートを溶接し
て製造したＨ形鋼が用いられるれ、当然、この場合圧延
Ｈ形鋼より製造コストが高くなるという不利があった。

以上述べたような従来技術の欠点を解消する試みとして
発明者らは先に特願昭63−19518号明細書において、Ｈ
形鋼の熱間圧延工程で圧延機のロールを組み換えること
なしにウエブ高さを一定にすることを可能とした技術を
提案した。

（発明が解決しようとする課題） かかる技術は第12図に示す如く垂直ロール13とスリーブ
ロールを有する幅可変式水平ロール14を組み込んだユニ
バーサル圧延機を用い、この圧延機の水平ロールのロー
ル幅（チ）を適宜変更することにより粗形鋼片のウエブ
内幅Ｗの縮小調整を行い仕上げ圧延をしようとするもの
であり、とくに建築材向けに用いられるような、同一シ
リーズ内においてもフランジ厚の最大寸法を最少寸法の
差が32mm程度になるＨ形鋼を製造する場合非常に有効で
あった。

しかしながら上記の技術にあってはウエブ内幅の縮小量
が大きくなる程ウエブの中心偏りなどの形状不良が発生
し易くなり、これが著しい場合にはウエブとフランジと
の接合部におけるＲ部が折れ込むうれいあるため、これ
を回避する必要があったが、このような手立てはいまの
ところ知られていなかった。とくに建築材向け以外のＨ
形鋼を対象としたものでは圧延機のロールの組替えを要
することなくより大きい幅調整を可能とすることが生産
性の向上の点からも有利であり、従って上記のような問
題の迅速な解決が望まれていた。

異なるフランジ厚みの形鋼製品の製造する場合とかフラ
ンジ厚みが不可避にばらつくような場合があってもウエ
ブ高さがほぼ一定になるＨ形鋼を製造コストの増大を伴
ったり圧延機のロールの頻繁な取替えを要することなし
に効率よく製造できる圧延方法を提案することがこの発
明の目的である。

（課題を解決するための手段） この発明はブレイクダウン圧延を経た素材に粗圧延次い
で仕上げ圧延を施してＨ形鋼を製造するに当り、粗圧延
を経たウエブおよびフランジを有する粗形鋼片に、該粗
形鋼片のパスラインに上下に挟み１パス当たりのウエブ
内幅縮小量が粗形鋼片のウエブ厚みの４倍以内となるロ
ール幅に設定した上下一対の幅可変水平ロールと所定の
ウエブ高さに対応したロール間隔になる左右一対の垂直
ロールとを備えたユニバーサル圧延機にて、該形鋼片の
各フランジの幅端部の少なくとも一方を拘束しつつフラ
ンジの角度起こしとウェブ高さ圧下およびウエブ・フラ
ンジの厚み圧下を行なう仕上げ圧延を施してウェブ内幅
寸法を縮小調整することを特徴とするＨ形鋼の圧延方法
である。

（作用） 仕上げユニバーサル圧延機の水平ロールのロール幅を粗
圧延を経た粗形鋼片のウエブ内幅よりも小さく設定して
ウエブ内幅の縮小調整を行う場合にはロールと粗形鋼片
の接触状態は第１図に示すようになる。

ここでウエブ内幅BW₀の圧下縮小は垂直ロールＶによっ
て行われることになるから、通常のロール径、圧下率の
もとでは垂直ロールＶが水平ロールＨに先行して粗形鋼
片ｈと接触し次いで水平ロールＨのロール側面が接触し
てこれによるウエブ厚の圧下が行われる。

このようにウエブ内幅の縮小は主として圧延機のロール
中心よりはやや入り側の領域で行われるが、この領域で
は粗形鋼片ｈが水平ロールＨの表面に接触するまでは水
平ロールＨのすき間ｔが第２図（ａ）に示すようにウエ
ブ厚より大きいことから、場合によっては第２図（ｂ）
に示すようにウエブ部のねじれが発生する。

圧延機の入り側においてウエブのねじれが発生し、この
状態で圧延が進行するとフランジの幅方向の中央位置が
水平ロールのロールすき間の中心（パスライン）からは
ずれた状態で圧延されることとなるから第３図（ａ）
（ｂ）に示すようなウエブ中心の偏りやウエブの付け替
え現象などの不具合が発生する。この現象はユニバーサ
ル圧延機の構造上水平ロールＨに対して粗形鋼片ｈのフ
ランジの幅方向中央位置が制御できないことに起因する
ものである。

この発明ではとくに粗形鋼片ｈのウエブを幅方向から圧
下するのでウエブにつながるフランジの幅方向中央位置
が水平ロールに対して不安定になる傾向が強い。そこで
この発明においては仕上げユニバーサル圧延機によるウ
エブ内幅の縮小調整に際してその調整量が圧延前の粗形
鋼片のウエブ厚みの４倍以内となるように圧延機のロー
ル幅及びロール間隔を設定しておき、粗形鋼片の各フラ
ンジの幅端部を少なくとも一方側で拘束して圧延パスラ
インとフランジ幅方向の中央を一致させつつ圧延するよ
うにした。

第４図は粗形鋼片のフランジの幅端部を拘束した状態で
しかも１パスでウエブの幅縮小を行った際の幅縮小調整
量とウエブ厚の関係を示すグラフである。第４図におい
て×印は形状不良が発生した場合を、○印は形状が良好
であった場合を示すが、フランジの幅端部を拘束しつつ
ウエブ厚みの４倍以内の縮小調整量に調整して圧延を行
えば形状不良は全く生じないことが判る。

ウエブ内幅の縮小調整量がウエブ厚の４倍を越える場合
にはパス回数を２パス以上とし１パス当たりの圧下量を
軽減することが形状不良を回避する点からも重要であ
る。

なお、フランジの幅端部の拘束要領としては、例えば第
５図（ａ）に示すような溝付の垂直ロールを用いる場合
や第５図（ｂ）のような溝付の水平ロールを用いる場合
あるいは第５図（ｃ）に示すような貫通ガイドｇを用い
る場合などが考えられるが、数種類のＨ形鋼の圧延に際
して兼用し設備コストの上昇を抑制できるという点では
第５図（ｃ）に示すような貫通ガイドがとくに有利であ
る。

（実施例） 代表的な製品呼称寸法であるH500×200になるＨ形鋼の
製造を対象とした場合の実施例について説明する。

ウェブ厚およびフランジ厚がそれぞれ（6mm×9mm），
（9mm×12mm），（9mm×16mm），（12mm×16mm），（12
mm×22mm），（12mm×25mm）となるように形鋼製品に圧
延すべくそれに適合した粗形鋼片をまず水平ロールのロ
ール幅を482mmに設定した圧延機にて粗ユニバーサル圧
延を行い所定の厚さにまで圧延した後、最終製品の中で
最もフランジ厚みの薄はH500×200×６×９のＨ形鋼の
ウェブ高さにそろうように仕上ユニバーサル圧延機の垂
直ロールの間隔および水平ロールのロール幅を各々につ
いて設定して仕上げ圧延を行った。なおこのときの仕上
げ圧延機には第５図（ｃ）に示す如き貫通ガイドｇを設
置して左右の上下におけるフランジ幅端部を拘束した。
またパス回数は全て１パスとした。圧延結果を表−１に
まとめて示す。なお、表−１にはこの発明の効果を明確
に示すためのフランジを拘束しないで圧延を行ったとき
の圧延結果と、最もウエブ厚の薄いものと最もウエブ厚
の厚いものについて１パスでの圧下限界を越えてウエブ
内幅の縮小調整を行った際の圧延結果も併せて示す。

表−１から明かなようにフランジを拘束しないで圧延し
た場合には、ウエブ内幅の縮小調整量が粗形鋼片のウエ
ブ厚の４倍以下であっても形状不良が発生したのに対
し、フランジを拘束して圧延を行った場合には所定の幅
縮小量にさえあれば形状不良の発生がないことが確かめ
られた。

（発明の効果） この発明によれば、粗ユニバーサル圧延段階を経た粗形
鋼片に仕上げユニバーサル圧延を施すに当たり、該粗鋼
片のフランジ幅端部を拘束しつつ所定の内幅縮小調整量
に設定して圧延するようにしたから、ウエブの中心偏り
などの形状不良の発生なしに寸法精度の良好な形鋼製品
を安定して製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＨ形鋼の圧延状況の説明図、 第２図（ａ）（ｂ）は形状不良の発生状況の説明図、 第３図（ａ）（ｂ）は形状不良の発生したＨ形鋼の断面
を示す図、 第４図はＨ形鋼の圧延過程で生じる形状不良の発生限界
を調査したグラフ、 第５図（ａ）（ｂ）（ｃ）は粗形鋼片を仕上げ圧延する
際のフランジ幅端部の拘束要領の説明図、 第６図（ａ）（ｂ）はＨ形鋼の圧延要領の説明図、 第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）はＨ形鋼圧延用素材の断面を
示した図、 第８図（ａ）（ｂ）はブレークダウン圧延における圧延
ロールのカリバー形状を示した図、 第９図（ａ）（ｂ）（ｃ）は粗ユニバーサル圧延、エッ
ジャ圧延および仕上げユニバーサル圧延の各圧延段階に
おけるロールの断面形状を示した図、 第10図は水平ロールの摩耗状況を示した図、 第11図はＨ形鋼の主要寸法を示した図、 第12図はロール幅の変更可能な圧延ロールを模式的に示
した図である。 １……スラブ、２……矩形鋼片 ３……Ｈ形鋼用鋼片、４……オープンカリバー ５……クローズドカリバー ６……ブレークダウン圧延機 ７……粗ユニバーサル圧延機 ８……エッジャー圧延機 ９……仕上げユニバーサル圧延機 Ｖ……垂直ロール、Ｈ……水平ロール ｈ……粗形鋼片 ｋ……水平ロールとの接触部 ｇ……貫通ガイド

フロントページの続き (72)発明者 藤本 洋二 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭61−135404（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−80102（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブレイクダウン圧延を経た素材に粗圧延次
   いで仕上げ圧延を施してＨ形鋼を製造するに当り、粗圧
   延を経たウエブおよびフランジを有する粗形鋼片に、該
   粗形鋼片のパスラインを上下に挟み１パス当たりのウエ
   ブ内幅縮小量が粗形鋼片のウエブ厚みの４倍以内となる
   ロール幅に設定した上下一対の幅可変水平ロールと所定
   のウエブ高さ寸法に対応したロール間隔になる左右一対
   の垂直ロールとを備えたユニバーサル圧延機にて、該形
   鋼片の各フランジの幅端部の少なくとも一方を拘束しつ
   つフランジの角度起こしとウェブ高さ圧下およびウエブ
   ・フランジの厚み圧下を行なう仕上げ圧延を施してウェ
   ブ内幅寸法を縮小調整することを特徴とするＨ形鋼の圧
   延方法。