JPH0775724B2

JPH0775724B2 - フランジを有する形材の熱間圧延方法

Info

Publication number: JPH0775724B2
Application number: JP781290A
Authority: JP
Inventors: 裕鹿野
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-01-17
Filing date: 1990-01-17
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPH03216201A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、建設・土木などの分野で用いられるＨ形鋼や
溝形鋼に代表されるフランジを有する形材の熱間圧延方
法に関するものである。

（従来の技術）Ｈ形鋼や平行フランジ溝形鋼などの平行フランジ部を備
えた形鋼（以下、「平行フランジ形鋼」と総称する）
は、従来、ほとんどが圧延方法によって製造されてお
り、こられの平行フランジ形鋼の各部の名称は、第17図
（ａ）および（ｂ）にその代表例であるＨ形鋼および平
行フランジ溝形鋼を例にとって説明する。

図示のように、互いに平行なフランジ部10、10はその間
を結合部12によって接続され一体化している。第17図
（ａ）のＨ形鋼の場合は結合部12はフランジ部10の中心
に、第17図（ｂ）の溝形鋼の場合はフランジ部10の一端
にくる。この結合部12はＨ形鋼およびフランジ溝形鋼の
ときはウエブ（web）14とも称する。各フランジ部10の
長さをフランジ幅（flange length、L₀）といい、平行
フランジ部の距離をウェブ高さ（web height,H₀）、そ
して図中のようにフランジ内法（S₀）、ウエブ内幅
（W₀）を定義する。JIS規定によれば、Ｈ形鋼の場合、
ウェブ高さ（H₀）が25〜100mm間隔で100〜900mmの範囲
で約33種のサイズが規定されている。

しかしながら、例えば、Ｈ形鋼の場合、従来の圧延方法
には次のような問題があった。

すなわち、従来のＨ形鋼圧延方法は、溝形鋼の場合も同
様であるが、第18図に示すように、ブレークダウンミル
20による粗圧延、ユニバーサル粗ミル22と2Hiのエッジ
ャーミル24から成るユニバーサル粗ミル群26による中間
圧延、そしてユニバーサル仕上ミル28による仕上げ圧延
により行われてきた。

粗圧延では加熱された鋼塊、連続鋳造鋳片等の圧延素材
を２重可逆式粗圧延機であるブレークダウンミル20の2H
iの孔形により圧延成形しビームブランクを造形し、造
形素材とする。

次いで行う中間圧延ではまずユニバーサル粗ミル22と２
重式のエッジャーミル24からなるユニバーサル粗ミル群
26において前記造形素材の圧延を行い、中間圧延Ｈ形鋼
とする。すなわち、まず第19図の略式側面図に示すよう
にユニバーサル粗ミル22でその水平ロール30により中間
圧延Ｈ形鋼31のウェブ厚さを減じるとともに、この水平
ロール30の側面と竪ロール32によりフランジ厚さを減
じ、複数パスで前述の造形素材の中間圧延Ｈ形鋼への延
伸圧延を行う。そしてこの中間圧延の段階での各パスに
おいて、第20図の略式側面図に示すように中間圧延Ｈ形
鋼31のフランジ先端をエッジャーミル40の孔型エッジャ
ーロール42で圧下し、フランジ幅（L₀）を所定の値とす
る。

仕上げ圧延では、第21図に示すように、ユニバーサル仕
上げミル50の水平ロール52と竪ロール54とにより１パス
あるいは複数パスでユニバーサル粗ミル22の場合と同様
にウェブ56およびフランジ58の厚さをそれぞれ減じ、か
つフランジ外面を平坦にし、さらにフランジ58とウェブ
56との角度を直角とするものである。

このように、従来の圧延方法であっては、仕上げ圧延に
あっても中間圧延のユニバーサル粗ミルと同様にフラン
ジ58の内面を水平ロール52の側面で、フランジ58の外面
を竪ロール54でそれぞれ圧下するのである。もちろん、
水平ロール52によるウェブ圧下も同様に行われる。した
がって、圧延されるＨ形鋼のウエブ内幅（W₀）は、ユニ
バーサル仕上げミルの水平ロール52の幅で決定される。

したがって、このことから、従来のＨ形鋼の圧延方法に
あっては、（１）ないし（４）に示すような問題が生じ
る。

（１）第22図には、フランジ幅（L₀）が同一であるＨ型
鋼60の１つのシリーズ（例えばH600×200）における断
面形状の変化を説明する。現在の規格では同一シリーズ
ではウエブ内幅（W₀）が一定であるためフランジ厚さ
（tf₀、tf₁、tf₂）がそれぞれ異なることにより、また
各サイズにおいてウェブ高さ（H₀）の外寸法（第22図の
H₀、H₁、H₂）もそれぞれ異った値となる。すなわち、tf
₀＜tf₁＜tf₂、H₀＜H₁＜H₂となる。

このような関係は同じく第23図に示す溝形鋼70であって
も同様である。

（２）ウエブ内幅（W₀）のサイズが異なった形鋼を圧延
する場合は、当然にユニバーサル仕上げミルの水平ロー
ルを交換しなければならない。例えばJIS規格では33シ
リーズ、ASTM規格では14シリーズのＨ形鋼があり、これ
らすべてのＨ形鋼を製造する場合、47種類の水平ロール
を少なくとも２組以上保有する必要がある。これに要す
るロール費用は現在の価格でも数億円にも達し、さらに
これを常時保有するためには圧延用の建屋に匹敵する広
いスペースを必要とするためロールショップ棟にも大き
な投資を必要とする。

（３）同一のユニバーサル仕上げミルの水平ロールでは
一つのシリーズのＨ形鋼を2000トン／圧延チャンス×３
回＝6000トンしか圧延できない。これは圧延1000トン当
りで水平ロールの幅が約1mm摩耗するためであり、ロー
ルの使用幅は公差を有効に利用しても6mmである。その
ためあるシリーズで使用できなくなった水平ロールは、
幅を数十mm切削し、ウェブ高さの小さい次のシリーズ用
に改削される。そのため鋼板用のロールの場合に比べ、
ロール１本当りの製品圧延量は著しく少ない。つまり、
製品トン当りのロール費用が高くなっている。

（４）ウェブ高さ（H₀）が規格外の場合、当然専用のユ
ニバーサル仕上ミルの水平ロールを準備し、ロール替え
を行う必要があるため、小ロットのオーダについては経
済的に採算がとれず、受注を辞退することが多い。

（発明が解決しようとする課題）そこで、以上述べた従来のフランジを有する形材の圧延
方法に関する数々の問題を解決する手段として、特願昭
63−235388号で開示した技術を本出願人は開発した。こ
れは第18図に示すようなブレークダウン圧延、中間圧
延、および仕上げ圧延を経て行うフランジを有する形材
の圧延方法であって、その特徴としては、まず圧延素材
をブレークダウン圧延によって粗圧延し、次いで中間圧
延（粗ユニバーサル圧延）によってフランジ部および両
フランジ部の結合部の圧延を完了し、そして仕上げ圧延
において第１図に示すようなユニバーサルミル86を使用
し、フランジ部内面をユニバーサル水平ロール82の側面
に接することなく、竪ロール84（竪ロール）によりフラ
ンジ部外面を圧下することによって、製品80の両フラン
ジ部の間の結合部の幅寸法を仕上げる点にある。

さらにまた、本出願人は、第２図に示すような幅可変２
分割水平ロール92と竪ロール94を有するユニバーサルミ
ル90を第３図（ａ）または第３図（ｂ）に示すような圧
延ラインに適用し、該仕上げユニバーサルミル90におい
て１パスまたは複数パスのリバース圧延を行うことでウ
エブ高さの縮小を行う方法を特願平１−149851号で提案
した。さらには、同特願平１−149851号においては、第
４図（ａ）または第４図（ｂ）に示すように固定幅水平
ロールからなる仕上げユニバーサルミル（UF1）と幅可
変水平ロールからなる仕上げユニバーサルミル（UF2）
の２基の仕上げユニバーサルミルを用いて、ウエブ高さ
の縮小圧延を行う方法についても提案した。

これらの発明によれば、１種類のロールで同一シリーズ
の平行フランジ形鋼等のフランジを有する形材のウエブ
高さ外寸法を一定化することが可能となり、また粗ユニ
バーサルミルの水平ロール幅に制約されることなく、自
由なウエブ高さのＨ形鋼や溝形鋼などが同一圧延チャン
スで同一ロールで製造でき、ロール保有数の大幅削減、
ロール原単位の大幅向上が実現できる。

本出願人が先に提示した、これらのフランジを有する形
材の圧延方法に関し、本発明者は引き続き膨大なモデル
ミル実験を繰り返して行い、次に示す問題点を明らかに
した。

本出願人が提示したフランジを有する形材の圧延方法
によりＨ形鋼の製造を行う際に、ウエブ高さの縮小量に
よっては、第５図に示すような製品のウエブ中心偏りが
問題になる（中心偏り量Ｓ＝（ａ−ｂ）/2で表わされ
る。

すなわち、ウエブ高さの縮小量がある範囲を越えると、
急激にウエブの中心偏りが増大し、所定の公差を満足し
ない製品になる（JIS G3192では中心偏りの許容範囲
を、ウエブ高さ300mm以下のものでは±3.0mm、ウエブ高
さ300mmを越えるものでは±4.5mmと規定している）。

さらに、で述べたようなウエブ中心偏りが許容範囲
を越える場合の製造条件を仔細に調べると、ウエブ高さ
の縮小量の大小以外に、ウエブ高さの縮小過程での素材
のフィレット部形状（例えばＲ寸法）が多分に影響を及
ぼしており、圧延パススケジュール設計やロール形状設
計の際に支障を来たしていたのである。

ここに、本発明の目的とするところは、ウエブ内幅寸
法を変更自在として、複数シリーズのＨ形鋼及び平行フ
ランジ溝形鋼等に代表されるフランジを有する形材を同
じユニバーサル仕上げミルで製造する場合において、
同一のユニバーサル仕上げミルの水平ロールを用いて、
厚みの異なるサイズについてもウエブ高さの外寸法一定
のフランジを有する形材を製造する場合において、製品
のウエブ中心偏りが所定の公差を外れることがないよう
に小さなレベルに抑えることを可能にする、フランジを
有する形材の熱間圧延方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）かくして、本発明者はかかる技術的課題を解決すること
を目指し、種々検討を重ね、かつ膨大な圧延実験を通じ
て以下の知見を得た。

（１）第１図に示すようなユニバーサルミルを用いて、
フランジ部内面をユニバーサル水平ロール側面に接する
ことなく、竪ロールによりフランジ部外面を圧下するこ
とにより、ウエブ高さの縮小圧延を行う場合、ウエブ高
さの縮小量を次第に大きくしていくと、第６図（ｂ）な
いし第６図（ｃ）にその略式断面図を示すように、水平
ロール側面と竪ロールの間でウエブ部が座屈し始め、や
がてウエブ部が大きく座屈してくびれが発生する（第６
図（ｃ））。

（２）第１図に示す、特願昭63−235388号で開示した技
術に従って第２図に示すような幅可変ユニバーサル整形
ミルで整形圧延を行う場合、あるいは、特願平１−1498
51号で開示したように、第２図に示すような幅可変ユニ
バーサル90で１パスもしくは複数パスでウエブ高さをさ
らに縮小し製品に仕上げる場合に、第６図（ａ）および
第６図（ｂ）に示す状態で圧延過程を経たものについて
は、幅可変ユニバーサルミル（または整形ミル）の最終
パスでの圧延状況は第７図（ａ）に示すようにウエブ中
心偏りの小さな良好な寸法形状の製品に仕上がる。

ところが、第６図（ｃ）に示すような前述のくびれがウ
エブ部に生じたものについては、その後の圧延過程がウ
エブ高さの縮小を行わず、フランジの角度修正とウエブ
平坦化を目的とする整形圧延過程であっても、第７図
（ｂ）に示すようにウエブの中心偏りが大きな製品に仕
上がってしまう。

すなわち、ウエブ高さの縮小過程でのウエブ面の未圧延
部に第６図（ｂ）に示すような軽度の座屈によるウエブ
中心偏りが生じたとしても、その後の整形圧延もしくは
ウエブ高さの縮小過程（但し軽度の圧下）において、材
料のフィレット部を上下の水平ロール側面外周端で挟持
し、圧延することで矯正される。一方、ウエブ高さの縮
小過程でウエブ面の未圧延部に第６図（ｃ）に示すよう
なくびれが生じたものについては、その後の整形圧延に
おいて、材料のフィレット部付近を上下の水平ロール側
面の外周端で挟持し圧延しても、くびれ部は矯正されず
にウエブの中心偏りが残存する。また、場合によっては
くびれ部が折れ込み疵となって製品に残ることが判っ
た。

（３）以上（１）および（２）の事実は、特願昭63−23
5388号で開示したように、第１図のユニバーサルミルの
水平ロールを２分割して幅可変ロールとし、フランジ内
面を水平ロール側面に接触させないように竪ロールでウ
エブ高さを縮小する圧延方法を用いた場合にも成り立つ
ことが判った。

（４）さらに（１）および（２）の事実は、特願平１−
149851号で開示したように幅可変ユニバーサルミルで１
パスまたは複数パスのリバース圧延によりウエブ高さの
縮小を行う場合についても、同様にあてはまることが判
った。すなわち、この場合、フランジ部内面をユニバー
サル水平ロール側面に接するように、竪ロールによりフ
ランジ部外面を圧下することにより、ウエブ高さの縮小
圧延を行うのが特徴であるが、圧延素材のフィレット形
状（例えばＲ寸法）あるいは、水平ロール側面外周端の
形状（例えばｒ寸法）によっては、ウエブ高さ縮小量を
大きくした場合に、圧下途中でフィレット部近傍に生じ
たくびれを上下の水平ロールで挟持し圧延しても矯正し
きれずにウエブ中心偏りが生じたまま仕上がってしまう
場合があることが判明した。

以上の知見に基づき、本発明者は、ウエブ高さの縮小圧
延において、ウエブ中心偏りを抑制することを目的に膨
大な実験を繰り返したことにより、さらに、以下の事実
を明らかにした。

すなわち、本発明者は第１図に示すようなユニバーサル
ミルを用いて、Ｈ形鋼のウエブ高さの縮小を行う圧延実
験を行ったが、その際に、圧延素材のＨ形鋼（H200×10
0×6/12）のフィレット部の形状（例えばＲ寸法）を種
々に変更してウエブ高さの縮小圧延（縮小量:18mm）を
行った後のウエブ中心偏り発生状況につき調査を行っ
た。

このモデル実験結果を整理したのが第８図であり、横軸
にウエブ面とユニバーサル水平ロールとの投影接触長l
_dwと、フランジ外面とユニバーサル竪ロールとの投影接
触長l_drとの差をとり、縦軸にウエブ中心偏り量をとって示してある。これから、l_dwとl_dfとの差が０以
上の正の値、すなわちl_dw≧l_dfの関係を満足する領域で
は、ウエブ中心偏りが極めて小さくなることが判った。

さらに、第８図に示すの関係は、フランジ内面をユニバ
ーサル水平ロール側面に接触するまで竪ロールでフラン
ジ外面を圧下し、ウエブ高さの縮小を行った場合のみな
らず、フランジ内面をユニバーサル水平ロール側面に接
触させずにウエブ高さの縮小を行う場合についても同様
に成り立つものであり、竪ロールによるウエブ高さの縮
小開始時点で、フィレット部近傍のウエブ面を水平ロー
ルで挟持しておくことにより、ウエブ圧下過程でのウエ
ブ面の座屈発生に起因するウエブ中心偏りを抑制できる
ことが明らかになり、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、ブレークダウン
圧延、粗ユニバーサル圧延、エッジャー圧延および仕上
げ圧延を経て行うフランジを有する形材の熱間圧延方法
であって、エッジャー圧延後の被圧延材を、固定幅の水
平ロールを有する仕上げユニバーサルミルで圧延する際
に、フランジ部内面が該仕上げユニバーサルミルの水平
ロール側面に接することなく、竪ロールによりフランジ
部外面を圧下することにより、１パスもしくは複数パス
でウエブ高さの縮小圧延を行う方法において、次の関係
を満足させるように前記仕上げ圧延以前の被圧延材フィ
レット部形状を決定し、このようにして決定されたフィ
レット部形状となるように前記仕上げ圧延以前の圧延工
程で成形したのち、前記仕上げユニバーサルミルで圧延
することを特徴とするフランジを有する形材の熱間圧延
方法である。

l_dw≧l_df ここで、l_dwは、前記仕上げ圧延における被圧延材のウ
エブ面と該仕上げユニバーサルミル水平ロールの投影接
触長を、l_dfは、前記仕上げ圧延における被圧延材のフ
ランジ部外面と該仕上げユニバーサルミル竪ロールとの
投影接触長をそれぞれ表わす。

また、別の面からは、ブレークダウン圧延、粗ユニバー
サル圧延、エッジャー圧延および仕上げ圧延を経て行う
フランジを有する形材の熱間圧延方法であって、仕上げ
ユニバーサルミルの水平ロール幅を２分割し、オンライ
ンで幅調整可能な構造とし、該仕上げユニバーサルミル
における１パスまたは複数パスのリバース圧延によって
ウエブ高さの縮小圧延を行う方法において、次の関係を
満足させるように前記仕上げ圧延以前の被圧延材フィレ
ット部形状を決定し、このようにして決定されたフィレ
ット部形状となるように前記仕上げ圧延以前の圧延工程
で成形したのち、前記２分割水平ロールからなる仕上げ
ユニバーサルミルで圧延することを特徴とするフランジ
を有する形材の熱間圧延方法である。

（作用）次に貼付図面を参照して本発明をさらに具体的に説明す
る。

第４図（ａ）には、本発明にかかる圧延方法を実現する
ための圧延ラインの１例を示す。まず、本発明にかかる
圧延方法によれば、ブレークダウン圧延は従来法と同様
に行えばよく、それにより圧延素材をビームブランクに
まで圧延する。その後の粗ユニバーサルミル（UR）およ
びエッジャーミル（Ｅ）を用いた中間圧延で、圧延素材
は最終寸法に近いフランジ幅、フランジ厚、およびウエ
ブ厚にまで仕上げられる。この中間圧延工程において、
圧延素材のフィレット形状についても、例えば第９図
（ａ）ないし第９図（ｃ）に示すような各種形状に整え
られる。

このようにして得られた中間圧延形鋼は、水平ロールお
よび竪ロールからなる第１の仕上げユニバーサルミルに
よりウエブ高さが調整される。つまり、例えば第１図に
示す仕上げユニバーサルミルにおいて竪ロール84の開度
を変更することにより、数10mmの範囲内でＨ形鋼のウエ
ブ高さの外寸法を自由に変更できる。

第10図（ａ）、および第12図（ａ）は、第１図に示すウ
エブ高さ縮小圧延過程を上から見た状態を示しており
（平面図）、また第10図（ｂ）および第12図（ｂ）は第
１図のウエブ高さ縮小圧延過程を横から見た状態を示し
ており（側面図）、第10図（ａ）および第12図（ａ）の
（ａ）〜（ｃ）における各断面図を、それぞれ第11図
（ａ）ないし第11図（ｃ）、第13図（ａ）ないし第13図
（ｃ）に示す。

第10図（ａ）、第10図（ｂ）および第11図（ａ）および
第11図（ｂ）においては、本発明にかかる方法に基づ
き、圧延素材のフィレットのＲ寸法および水平ロール側
面外周端の半径ｒの円弧形状を適正に設定することによ
り、第11図（ｂ）に示すように、ウエブ面に波状の座屈
を生じても、水平ロール上下で挟持されて圧延される際
には、第11図（ｃ）に示すように、ウエブ面がフランジ
面に対して上下に付け替えられる、いわゆるウエブ中心
偏りの発生が抑制されて、所望の形状の形材を製造する
ことができる。すなわち、第10図（ａ）、および第10図
（ｂ）において、ウエブと水平ロールの投影接触長l_dw
とフランジ外面と竪ロールの投影接触長l_dfとの間に、l
_dw≧l_df という関係を有することにより、ウエブ高さの縮小過程
では常にフィレット部近傍でウエブ面が水平ロールで挟
持されているためにユニバーサルミルのパスセンターに
対するフランジの上下移動が拘束されることから、結果
として圧延後の材料のウエブ中心偏りは所定の公差内に
抑制されるのである。

一方、第12図（ａ）、第12図（ｂ）、および第13図
（ａ）ないし第13図（ｃ）は、本発明の関係（l_dw≧
l_df）を満足しない条件でウエブ高さの縮小圧延を行っ
た場合を示すもので、第13図（ｂ）の状態でウエブ面に
波状の座屈を生じると、第13図（ｃ）に示すように水平
ロール上下で挟持されて圧延される際に、ウエブ面がフ
ランジ面に対して付け替えられる、いわゆるウエブ中心
偏りが発生し易くなる。すなわち、第12図（ａ）、およ
び第12図（ｂ）において、l_dw＜l_dfの関係であるため
に、第13図（ｃ）に示すようにウエブ高さの縮小過程で
のウエブ面の座屈発生が惹起するフランジのユニバーサ
ルミルのパスセンターに対する上下移動を水平ロールコ
ーナー部により拘束する効果が薄れて、結果として圧延
終了後の材料のウエブ中心偏りは大きくなってしまう。

以上の説明は、フランジ内面をユニバーサル水平ロール
側面に接触するまで竪ロールでフランジ外面を圧下し、
ウエブ高さの縮小を行った場合を例にとって行ったが、
フランジ内面をユニバーサル水平ロール側面に接触させ
ずにウエブ高さの縮小を行う場合についても同様であ
り、本発明の方法により仕上げユニバーサルミル圧延素
材のフィレット部形状または該ユニバーサルミル水平ロ
ール側面外周端形状（ｒ寸法またはＣ寸法）を適切に設
計することにより、製品のウエブ中心偏りの抑制が可能
となる。

また、仕上げユニバーサルミルの水平ロール幅を２分割
し、オンラインで幅調整可能な構造とし、該仕上げユニ
バーサルミルでウエブ高さの縮小を行う圧延方法におい
ても、同様にして、本発明にかかる方法により該仕上げ
ユニバーサルミル圧延素材のフィレット部形状または該
ユニバーサルミル水平ロール側面外周端形状（ｒ寸法ま
たはＣ寸法）を設計すればよい。

さらに、幅固定または２分割可変幅水平ロールを有する
仕上げユニバーサルミルで、ウエブ高さ縮小圧延を複数
パスのリバース圧延とする場合には、各パスについて本
発明の方法に基づき、l_dw≧l_dfとなるように素材のフィ
レット部形状および該ユニバーサルミルの水平ロール側
面外周端形状を決定すればよい。

また、以上は特にＨ形鋼について述べたが、平行フラン
ジ溝形鋼に代表される他のフランジを有する形材に対し
ても、そのウエブ高さを縮小し、任意のウエブ高さを有
する製品を製造するプロセスにも本発明は適用可能であ
ることはいうまでもない。本発明により大幅なウエブ高
さの縮小圧延を行う場合に、１種類のロールで同一シリ
ーズの平行フランジ形鋼等のフランジを有する形材のウ
エブ高さ寸法を一定化することが可能となり、また粗ユ
ニバーサルミルの水平ロール幅に制約されることなく、
自由なウエブ高さのＨ形鋼や溝形鋼等が同一圧延チャン
スで、同一ロールで製造できるとともに、ウエブ中心偏
りが所定の公差を超えることがなくなり、製品の形状、
または寸法精度の向上を実現できる。

さらに、本発明を実施例に基づいて詳述するが、これは
あくまでも本発明の例示であって、これにより本発明が
限定されるものではない。

実施例１第４図（ａ）に示す圧延ラインでH400×200シリーズの
ウエブ高さ（外寸法）が一定であるＨ形鋼の熱間圧延を
行った際に、本発明にかかるフランジを有する形材の熱
間圧延方法を適用した例につき以下に記す。

まず、連続鋳造ブルームを加熱後、ロール孔型を有する
ブレークダウンミルでリバース圧延を行い、ビームブラ
ンクを造形した。さらに、粗ユニバーサルミル（UR）と
エッジャーミルミル（Ｅ）とでリバース圧延を行い、最
終製品のフランジ厚、ウエブ厚、およびフランジ幅に近
い形状、寸法にまで仕上げた。

ここで、粗ユニバーサルミル（UR）の水平ロール幅は、
目標ウエブ高さ外寸法（＝400mm）からシリーズ内の最
少フランジ厚（＝9mm）の２倍を差し引いた値、すなわ
ち400−（２×９）＝382mmに等しくしておけばよい。但
し、本実施例では、水平ロール側面の摩耗量を考慮して
4mm上乗せし、該水平ロール幅を386mmとした。

次に、粗ユニバーサルミル群による圧延を終了した後の
材料は、第１の仕上げユニバーサルミル（UF1）におい
てフランジ内面が水平ロール側面に接しないようにして
１パスでウエブ高さを竪ロールで縮小し、次いで第２の
仕上げユニバーサルミル（UF2）で、ウエブ厚さの均一
化とフランジとウエブとの直角度の矯正を目的にした整
形圧延を行って製品とした。

ここで、第１の仕上げユニバーサルミル（UF1）の水平
ロール幅W_Rは、目標ウエブ高さ外寸法（＝400mm）から
シリーズ内の最大フランジ厚（＝22mm）の２倍を差し引
いた値、すなわち400−（２×22）＝356mmとした。

また、仕上げユニバーサル圧延を行う前の被圧延材のフ
ィレット部形状を本発明により決定した。

すなわち、最終製品のウエブ厚t_wとフランジ厚t_fとが各
々第１表に示す値をとる場合に、本発明を実施して第１
の仕上げユニバーサルミル（UF1）における圧延素材の
フィレット部形状（Ｒ寸法）を決定した。このようにし
て、第１の仕上げユニバーサルミル（UF1）の水平ロー
ル側面外周端のｒ寸法は15mmとした。また、各サイズの
製品に対するウエブ高さの縮小必要量ΔＨは同表に示す
通りである。これから、第１の仕上げユニバーサルミル
（UF1）においてウエブ高さを縮小する際のフランジ外
面と竪ロールとの投影接触長を算定し、l_dfとして同表
に示した。

本発明法によりl_dw≧l_dfの関係を満足するために必要な
素材のフィレット部形状（Ｒ寸法）を幾何学的に求めて
第１表に併記した。

この第１表から本実施例の場合、第１の仕上げユニバー
サルミル（UF1）の圧延素材のフィレット部のＲ寸法と
しては74Rとすればよく、粗ユニバーサルミルミル（U
R）は水平ロールのコーナー部の形状を74Rとして設計し
た。

第２表に、H400×200シリーズの３サイズについて、上
記の水平ロールを有するUF1を用いて圧延を行った場合
の製品のウエブ中心偏りと判定状況とを示す。

第２表から明らかなように、いずれのサイズの製品につ
いても中心偏りは判定基準（ウエブ中心偏り≦±2.0m
m）内で品質良好であった。

なお、第14図（ａ）ないし第14図（ｃ）には、製品のウ
エブ厚t_wが6mm、製品のフランジ厚t_fが16mmである穿品
について、本発明にかかる方法に基づいて、URからUF2
に至るまでの圧延工程の略式断面を模式的に示してい
る。

さらに、比較のため、第１の仕上げユニバーサルミル
（UF1）の圧延素材のフィレット部形状を54Rとし、H400
×200シリーズの３サイズについて、同様に第４図
（ａ）に示す圧延ラインでウエブ高さ縮小圧延を行った
場合の製品の品質（ウエブ中心偏りの程度）の状況を第
３表に示す。

この表からt_w＝6mm、t_f＝16mmおよびt_w＝12mm、t_f＝22m
mの場合、すなわちl_dw＜l_dfで有る場合にウエブ中心偏
りが悪化していることが判る。

実施例２第３図（ａ）に示す圧延ラインにより、H400×200シリ
ーズのウエブ高さ（外寸法）が一定であるＨ形鋼の熱間
圧延を行う際に、本発明の方法を適用した例について以
下に記す。

本実施例の場合、ブレークダウン圧延から粗ユニバーサ
ル圧延およびエッジャー圧延までの工程は、前述の実施
例１の場合と同様であり、粗ユニバーサルミル（UR）の
水平ロール幅は、386mmとした。粗ユニバーサルミル（U
R）圧延後の材料は、幅可変２分割水平ロールからなる
仕上げユニバーサルミルにおいて、フランジ内面が該水
平ロール側面に接するように１パスでウエブ高さの縮小
圧延を行い、かつ同時にウエブ厚の均一化およびフラン
ジのウエブとの直角度の矯正を主目的にした整形圧延を
行って製品とした。

ここで、前記仕上げユニバーサルミルの幅可変水平ロー
ル幅（胴長）は、各フランジ厚に応じて356mm〜382mmま
で変更を行った。

また、製品のウエブ厚t_wとフランジ厚t_fとが各々第４表
に示す値をとる場合に、本発明を実施して幅可変ユニバ
ーサルミルの圧延素材のフィレット形状（Ｒ寸法）を決
定した。

ここで、幅可変ユニバーサルミルの２分割水平ロール側
面外周端のｒ寸法は15mmとした。さらに、各サイズに対
するウエブ高さの縮小必要量ΔＨは前述の第４表に示す
通りであった。これから、幅可変ユニバーサルミルにお
いてウエブ高さを縮小する際のフランジ外面と竪ロール
との投影接触長とを算定し、l_dfとして同表に示した。

本発明法によりl_dw≧l_dfの関係を満足するために必要な
素材のフィレット部形状（Ｒ寸法）を幾何学的に求めて
第４表に併記したが、これらのＲ寸法から本実施例の場
合には、圧延素材のフィレット部のＲ寸法としては74R
とすればよく、粗ユニバーサルミル（UR）の水平ロール
のコーナー部形状を74Rに設計した。

第５表に、H400×200シリーズの３サイズについて、本
発明を適用した場合の製品のウエブ中心偏りとその判定
状況とを示す。

いずれのサイズの製品についても中心偏りは判定基準
（ウエブ中心偏り≦±2.0mm）内であり、品質は良好で
あった。

なお、第15図（ａ）および第15図（ｂ）には、t_wが6m
m、t_fが16mmである場合について、本発明の方法に基づ
いて、URからUFに至るまでの圧延工程を模式的に示して
いる。

さらに、比較のため、第１の仕上げユニバーサルミル
（UF1）の圧延素材のフィレット部形状を34Rとし、H400
×200シリーズの３サイズについて、同様に第３図
（ａ）に示す圧延ラインでウエブ高さ縮小圧延を行った
場合の製品の品質（ウエブ中心偏りの程度）の状況を第
６表に示す。

この第６表からt_w＝6mm、t_f＝16mmおよびt_w＝12mm、t_f
＝22mmの場合、すなわちl_dw＜l_dfである場合に、ウエブ
中心偏りが悪化していることが判った。

なお、以上の実施例においては、いずれも粗ユニバーサ
ルミル放しのＨ形鋼のフィレット形状を単一半径からな
る円弧とした態様を示すが、本発明にかかる方法で規定
したl_dw≧l_dfの関係を仕上げユニバーサルミルにおいて
満足させる限り、同フィレット部形状を第９図（ｂ）ま
たは第９図（ｃ）に示す形状、あるいは複数個の円弧の
組み合わせからなる形状とすることも可能であり、単一
半径からなる円弧にのみ限定されるものではない。

実施例３第４図（ｂ）に示す圧延ラインにおいて、JIS規格のH45
0×300シリーズと同一ロールでH400×300シリーズの製
品を圧延する場合に、本発明の方法を適用した例につい
て、以下に記す。

まず、ブレークダウンミル（BD）において、加熱された
CCスラブ、ブルーム等の素材をビームブランクにまで圧
延した。次に、水平ロール幅404mmの粗ユニバーサルミ
ル（UR）とエッジャーミル（Ｅ）からなる粗ユニバーサ
ルミル群により、H450×300シリーズの中間圧延を行っ
た。このときの水平ロールの側面テーパは従来通り５°
とした。H450×300シリーズのＨ形鋼を圧延する際は、
上記中間圧延で製品に近い形状・寸法に造形された後、
第１の仕上げユニバーサルミル（UF1）でフランジ面が
起こされ、さらに第２の幅可変仕上げユニバーサルミル
（UF2）で所定の形状・寸法に整形圧延されて、最終製
品とした。

次に、同一圧延ラインでH400×300シリーズを圧延する
場合、例えばH386×297×9/14サイズのＨ形鋼の製造を
行う場合には、まず粗ユニバーサルミル（UR）でウエブ
厚:9mm、フランジ厚:14mm、ウエブ高さ（外寸法）:432m
mに造形した。しかる後、第１の仕上げユニバーサルミ
ル（UF1）で１パスで30mmのウエブ高さ縮小圧延を行
い、ウエブ高さ（外寸法）を402mmとした。さらに、第
２の仕上げユニバーサルミル（UF2）では、１パスで16m
mのウエブ高さの縮小と同時に整形圧延とを行って製品
に仕上げた。

ここで、前記第１の仕上げユニバーサルミル（UF1）の
水平ロール幅を358mmとし、第２の仕上げユニバーサル
ミル（UF2）の可変水平ロール幅も358mmに設定した。ま
た、幅可変ユニバーサルミルの２分割水平ロール側面外
周端のｒ寸法を15mmとした。各ミルに対するウエブ高さ
の縮小必要量ΔＨを第７表に示すが、これからウエブ高
さを縮小する際のフランジ外面と竪ロールとの投影接触
長を算定し、l_dfとして同表に示した。

本発明により、l_dw≧l_dfの関係を満足する上で必要な素
材のフィレット部形状を幾何学的に求めて第７表に併記
してあるが、ここで、第１の仕上げユニバーサルミル
（UF1）の圧延素材、すなわち粗ユニバーサルミル（U
R）放しのフィレット部形状としてはテーパ状のもの、
第２の仕上げユニバーサルミル（UF2）の圧延素材、す
なわち第１の仕上げユニバーサルミル（UF1）放しのフ
ィレット部形状としては単一円弧とした。これから、本
実施例の場合、粗ユニバーサルミル（UR）の水平ロール
コーナー部をテーパ状に設計し、また第１の仕上げユニ
バーサルミル（UF1）の水平ロールコーナー部形状を20R
に設計した。

第８表に、H386×297×9/14サイズのＨ形鋼の製造に本
発明を適用した場合の各ミル放しのウエブ中心偏りと判
定状況を示す。

第８表から明らかなように、第１の仕上げユニバーサル
ミル（UF1）放し、第２の仕上げユニバーサル（UF2）放
し（製品）ともに中心偏りは判定基準（ウエブ中心偏り
≦±4.5mm）内で品質良好であった。

なお、第16図（ａ）ないし第16図（ｃ）には本発明の方
法に基づいて、URからUF2に至るまでの圧延工程を模式
的に示している。

比較のため、第１の仕上げユニバーサルミル（UF1）の
水平ロールのコーナー部ｒ寸法を15mmとし、第２の仕上
げユニバーサルミル（UF2）におけるウエブ高さ縮小過
程でl_dw≧l_dfの関係を満足させないようにして、同様に
第４図（ｂ）に示す圧延ラインでウエブ高さ縮小を行っ
た場合の各ユニバーサル仕上げミル放しの品質状況を第
９表に示すこの第９表からも明らかなように、第１の仕上げユニバ
ーサルミル（UF1）放し材は、第１の仕上げユニバーサ
ルミル（UF1）ミルでのウエブ高さ縮小過程でl_dw≧l_df
の関係を満足させており、ウエブ中心偏りが良好である
のに対し、第２の仕上げユニバーサルミル（UF2）放し
材（製品）では、l_dw＜l_dfであるために、ウエブ中心偏
りが悪化していることが判る。

（発明の効果）以上、詳述したように、本発明によれば、複数シリーズ
のＨ形鋼および平行フランジ溝形鋼等に代表されるフラ
ンジを有する形材を同じユニバーサル仕上げ圧延機で製
造する場合、あるいは同一のユニバーサル仕上げミルの
水平ロールを用いて、厚みの異なるサイズについてもウ
エブ高さの外寸法一定のフランジを有する形材を製造す
る場合において、ウエブ高さの縮小に伴う製品のウエブ
中心偏りが発生し、所定の寸法公差を外れることを抑制
しながら、フランジを有する形材を熱間圧延する方法を
提供することができた。したがって、大幅なウエブ高さ
の変更ができ、産業上の利用価値が極めて高いものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ユニバーサル仕上げ圧延ミルの圧延の様子を
示す説明図；第２図は、本発明にかかわる幅可変ユニバーサル仕上げ
圧延ミルの様子を示す説明図；第３図（ａ）および第３図（ｂ）、第４図（ａ）および
第４図（ｂ）は、それぞれ本発明を実施する際の平行フ
ランジ形鋼の圧延ミルレイアウトの一例を示す説明図；第５図は、Ｈ形鋼のウエブ中心偏りの説明図；第６図（ａ）ないし第６図（ｃ）は、ユニバーサル仕上
げ圧延において発生するウエブ座屈の様子を示す説明
図；第７図（ａ）および第７図（ｂ）は、本発明にかかわる
ユニバーサル仕上げ圧延において発生するウエブ中心偏
りの様子を示す説明図；第８図は、Ｈ形鋼のウエブ高さ縮小圧延におけるウエブ
中心偏りとl_dw−l_dfの関係図；第９図（ａ）ないし第９図（ｃ）は、Ｈ形鋼のフィレッ
ト部形状の説明図；第10図（ａ）、第10図（ｂ）および第12（ａ）図、第12
図（ｂ）は、本発明において、Ｈ形鋼のウエブ高さ縮小
圧延における投影接触長l_dwおよびl_dfの説明図；第11図（ａ）ないし第11図（ｃ）、第13図（ａ）ないし
第13図（ｃ）は、Ｈ形鋼のウエブ高さ縮小圧延における
ウエブ中心偏り発生状況を示す説明図；第14図（ａ）ないし第14図（ｃ）、第15図（ａ）および
第15図（ｂ）、第16図（ａ）ないし第16図（ｃ）は、本
発明の実施例における圧延工程の説明図；第17図（ａ）および第17図（ｂ）は、それぞれＨ形鋼お
よび平行フランジ溝形鋼の各部の名称の説明図；第18図は、従来の平行フランジ形鋼の圧延ミルレイアウ
ト；第19図は、従来のユニバーサル粗ミルの圧延の様子の説
明図；第20図は、従来のエッジャーミルの圧延の様子の説明
図；第21図は、同じくユニバーサルミル仕上げミルの圧延の
様子の説明図；および第22図および第23図は、それぞれＨ形鋼および平行フラ
ンジ溝形鋼の現状の製品寸法体系の説明図である。 10:フランジ部、12:結合部 14:ウエブ、20:ブレークダウンミル 22:ユニバーサル粗ミル、24:エッジャーミル 26:ユニバーサル粗ミル、28:ユニバーサル仕上げミル 30:水平ロール、31:中間圧延Ｈ形鋼 32:竪ロール、40:エッジャーミル 42:孔型ロール、50:ユニバーサル仕上ミル 52:水平ロール、54:竪ロール 56:ウエブ、58:フランジ 60:H形鋼、70:溝形鋼 80:製品、82:水平ロール 84:竪ロール、86:ユニバーサルミル 90:ユニバーサルミル、92:幅可変２分割水平ロール 94:竪ロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブレークダウン圧延、粗ユニバーサル圧
延、エッジャー圧延および仕上げ圧延を経て行うフラン
ジを有する形材の熱間圧延方法であって、エッジャー圧
延後の被圧延材を、固定幅の水平ロールを有する仕上げ
ユニバーサルミルで圧延する際に、フランジ部内面が該
仕上げユニバーサルミルの水平ロール側面に接すること
なく、竪ロールによりフランジ部外面を圧下することに
より、１パスもしくは複数パスでウエブ高さの縮小圧延
を行う方法において、次の関係を満足させるように前記
仕上げ圧延以前の被圧延材フィレット部形状を決定し、
このようにして決定されたフィレット部形状となるよう
に前記仕上げ圧延以前の圧延工程で成形したのち、前記
仕上げユニバーサルミルで圧延することを特徴とするフ
ランジを有する形材の熱間圧延方法。 l_dw≧l_df ここで、l_dwは、前記仕上げ圧延における被圧延材のウ
エブ面と該仕上げユニバーサルミル水平ロールとの投影
接触長を、l_dfは、前記仕上げ圧延における被圧延材の
フランジ部外面と該仕上げユニバーサルミル竪ロールと
の投影接触長をそれぞれ表わす。
【請求項２】ブレークダウン圧延、粗ユニバーサル圧
延、エッジャー圧延および仕上げ圧延を経て行うフラン
ジを有する形材の熱間圧延方法であって、仕上げユニバ
ーサルミルの水平ロール幅を２分割し、オンラインで幅
調整可能な構造とし、該仕上げユニバーサルミルにおけ
る１パスまたは複数パスのリバース圧延によってウエブ
高さの縮小圧延を行う方法において、次の関係を満足さ
せるように前記仕上げ圧延以前の被圧延材フィレット部
形状を決定し、このようにして決定されたフィレット部
形状となるように前記仕上げ圧延以前の圧延工程で成形
したのち、前記２分割水平ロールからなる仕上げユニバ
ーサルミルで圧延することを特徴とするフランジを有す
る形材の熱間圧延方法。 l_dw≧l_df ここで、l_dwは、前記仕上げ圧延における被圧延材のウ
エブ面と該仕上げユニバーサルミル水平ロールの投影接
触長を、l_dfは、前記仕上げ圧延における被圧延材のフ
ランジ部外面と該仕上げユニバーサルミル竪ロールとの
投影接触長をそれぞれ表わす。