JPH08215702A - フランジおよびウェブを有する形鋼の圧延方法および圧延装置列 - Google Patents

フランジおよびウェブを有する形鋼の圧延方法および圧延装置列

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JPH08215702A
JPH08215702A JP7028514A JP2851495A JPH08215702A JP H08215702 A JPH08215702 A JP H08215702A JP 7028514 A JP7028514 A JP 7028514A JP 2851495 A JP2851495 A JP 2851495A JP H08215702 A JPH08215702 A JP H08215702A
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rolling
mill
flange
roll
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Kazue Ikuta
和重 生田
Shinya Hayashi
慎也 林
Taneharu Nishino
胤治 西野
Hiroshi Yamashita
浩 山下
Hiroshi Yamane
博史 山根
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フランジおよびウェブを有する形鋼、例えば
H形鋼のユニバーサル圧延に際して、ウェブ高さを形状
不良を生ずることなく高精度に造り分ける圧延方法およ
び圧延装置列を提供する。 【構成】 フランジおよびウェブを有する形鋼の圧延プ
ロセスの仕上げユニバーサルミルFUの前面に水平ロー
ラーガイド装置HGあるいはフリクションガイド装置F
Gを近接配置してウェブ幅方向中央部を拘束する効果
と、竪ロール2a、2bの軸芯XVを幅可変水平ロール
1a、1bの軸芯XHに対して圧延出側方向にdだけ移
動した仕上げユニバーサルミルの幅可変水平ロール1
a、1bによりウェブを拘束する効果との相乗効果によ
り、前記幅可変水平ロールのロール幅を製品形鋼の寸法
に応じて設定して竪ロール2a、2bで形鋼のウェブを
その幅方向より圧下する際のウェブ湾曲および中心偏り
を抑制でき、これによりフランジおよびウェブを有する
形鋼のウェブ高さの多様な造り分けを高精度に行うこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフランジおよびウェブを
有する形鋼を圧延で製造する方法および圧延装置列に関
し、詳しくは竪ロール軸芯を水平ロール軸芯に対し圧延
出側方向に移動したユニバーサルミルによりH形鋼およ
び類似形鋼の多様なウェブ高さの造り分けを高精度に行
う圧延方法およびその装置列に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フランジおよびウェブを有する形鋼、例
えばH形鋼は、一般にブレークダウンミルによる粗圧
延、ユニバーサル圧延機による中間圧延および仕上圧延
が施されて製造される。この方法では同一シリーズにお
いては同一胴幅の水平ロールが使用されるため、図3
(a)に示すとおりH形鋼のウェブ内幅WB が一定とな
り、フランジ厚みtF が異なる場合、それに応じてウェ
ブ高さ(外幅)Wが変化し、同一シリーズ内でありなが
らウェブ高さが異なり、各規格(JIS,ASTM,B
S,DIN等)ともその呼称寸法とウェブ高さが合致す
るものは1サイズのみである。他方、こうした同一シリ
ーズ内の数サイズの圧延H形鋼を互いに接合して建築構
造物の梁を造る場合、通常は一方のフランジ外面を合わ
せるため他方にフランジ厚みの2倍のズレを生じ施工上
不都合である。また、鉄骨鉄筋コンクリート造の建築構
造物の場合は柱や梁の寸法は外郭寸法で規制されるの
で、従来の圧延H形鋼を用いるとコンクリートの被覆厚
みがサイズによって異なり設計上も不都合である。この
ため従来の圧延H形鋼はビルの柱と梁、梁と梁、柱と柱
の継ぎ合わせなど用途によっては一部使いづらい面があ
り、図3(b)に示すような同一シリーズ内のウェブ高
さ(外幅)Wが一定の圧延H形鋼の製造が強く望まれて
いた。
【0003】H形鋼のウェブ高さを同一のロールチャン
スの中で調整する手段の一つとして、特公平1−472
41,特開平2−6001号公報などで開示されている
ような、粗ユニバーサルミル圧延後の中間圧延材のウェ
ブの内幅を仕上げ圧延段階で縮小する方法がある。この
方法はロール幅が可変な上下一対の水平ロールと左右一
対の竪ロールを備えた仕上げユニバーサルミルを配設
し、中間圧延材がこれを通過する際、該仕上げユニバー
サルミルの竪ロールにて中間圧延材のウェブ相当部をそ
の幅方向より圧下して中間圧延材のウェブ高さを調整す
ることを特徴とする圧延方法である。このミルは従来の
所謂ユニバーサルミルの上下一対の水平ロールをロール
幅可変にしたものであり、比較的に安価な設備投資で簡
便にH形鋼のウェブ高さの調整を可能とした実用的な手
段である。
【0004】しかし、ウェブ部は幅WB に対する厚みt
W の比(WB /tW :細長比)が比較的に大きいため、
ウェブの幅方向への圧下量(ウェブ縮幅量)を大きくす
ると、図4(a),(b)のように、ウェブが湾曲ある
いは座屈し、且つウェブ縮幅による生じた余剰なメタル
がウェブとフランジの接合点(フィレット部)の近傍に
偏在しやすく板厚みの局部的な増肉を来し、図5の実測
例のように製品板厚の断面内不均一(板厚偏差Δεt =
tWmax−tWmin)が生じる。
【0005】また、甚だしくなると図6のようにフィレ
ット部の折れ込みPLを惹起する。さらに、竪ロールに
よる被圧延材料の拘束が水平ロールによる被圧延材料の
拘束よりも先行し、水平ロールによる材料の正規位置へ
の誘導作用が低下し、前記のウェブの座屈と相乗して図
7のようにウェブの中心偏りe(Web Off-center)が悪化
する。最近の建設現場の省力化・自動化が進展する中
で、その部材である圧延H形鋼に要求される寸法精度も
高度になってきており、とりわけウェブの中心偏りの高
精度化が強く求められている。
【0006】以上のような成形上の問題は中間圧延材の
仕上げユニバーサルミルへの誘導精度をただ単にガイド
の工夫で高めたり、仕上げユニバーサルミルでのフラン
ジ圧下率を調整し全体の延伸バランスを工夫することに
よりある程度の改善は可能であるが、成形の基本的なメ
カニズムからウェブ縮幅量は実際上あまり大きくできな
いため、胴幅可変ロールを設置しても十分その機能を発
揮できず、複数シリーズ間のウェブ内幅造り分けのみな
らず、同一シリーズ内のウェブ高さ一定化を同一ロール
組で図るということも、フランジ厚みの範囲が大きなシ
リーズ内では限界があるという問題があった。
【0007】以上の問題を解決するために、本願出願人
は先に特開平4−100602号公報技術を提示した。
この圧延方法は、仕上げユニバーサルミルの竪ロール軸
芯を幅可変水平ロール軸芯に対して圧延出側方向に移動
させて、幅可変水平ロールで中間圧延材のウェブを拘束
しながらウェブの内幅を縮小するものである。この手段
によると、竪ロールによるウェブ縮幅時における幅可変
水平ロールでのウェブ拘束効果により前記の中心偏りを
抑制できるとともに、圧延出側でのフランジ圧下による
ウェブ延伸促進効果により、前記のウェブ縮幅により生
じた余剰なメタルを長手方向に比較的容易に流動させ製
品板厚の断面内不均一をも防止可能であり、これにより
高精度にある程度大きなウェブ高さの造り分けが可能と
なる。しかし、この圧延方法にも限界がある。
【0008】すなわち、ウェブ縮幅量が大きくなるに伴
いウェブを圧縮する力の影響する領域が拡大され、図8
に示すようにこの圧縮力Pがある限界値より大きくなる
と、幅可変水平ロール1a(1b)によるウェブ拘束力
の影響範囲WR1(点模様で示す領域)より圧延方向入
側でウェブ湾曲WBが発生し、このウェブ湾曲WBが仕
上げユニバーサル圧延後も残存したり、ウェブ湾曲WB
に起因してウェブが正規圧延位置に誘導されず中心偏り
が発生し易くなるという問題が生じる。なお、幅可変水
平ロール1a(1b)によるウェブ両端部の拘束とフラ
ンジによるウェブ拘束の影響で、前記ウェブ湾曲は幅方
向中央部で最も大きくなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するためになされたもので、ロール工具を何等取
り替えることなく被圧延材のウェブ内幅の調整を大幅に
オンラインで無段階に実施することが可能で、ウェブ縮
幅圧延に伴うウェブ湾曲の残存や中心偏りの悪化を抑制
しつつ高品質なフランジおよびウェブを有する形鋼を圧
延する方法およびその装置列の提供を目的とするもので
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、(1)
断面が矩形またはドッグボーン状の素材を粗造形材に
圧延するブレークダウンミル、該粗造形材を中間圧延材
に圧延する粗ユニバーサルミルとエッジャーミルからな
る中間圧延ミル、および該中間圧延材をフランジおよび
ウェブを有する形鋼に仕上げ圧延する幅可変水平ロール
と該幅可変水平ロールの軸芯位置を基準として圧延出側
方向へのロール軸芯移動機構を有する竪ロールとを具備
した仕上げユニバーサルミルによってフランジおよびウ
ェブを有する形鋼を圧延する方法において、前記仕上げ
ユニバーサルミルの幅可変水平ロールの入側に近接した
位置で前記中間圧延材のウェブの幅方向中央部をガイド
機構で拘束するとともに、前記竪ロールで前記中間圧延
材のフランジを介してウェブ高さをその幅方向に縮小し
てウェブ高さを所望の各種寸法に造り分けるフランジお
よびウェブを有する形鋼の圧延方法、(2) 断面が矩
形またはドッグボーン状の素材を粗造形材に圧延するブ
レークダウンミル、該粗造形材を中間圧延材に圧延する
粗ユニバーサルミルとエッジャーミルからなる中間圧延
ミル、および該中間圧延材をフランジおよびウェブを有
する形鋼に仕上げ圧延する幅可変水平ロールと該幅可変
水平ロールの軸芯位置を基準として圧延出側方向へのロ
ール軸芯移動機構を有する竪ロールとを具備した仕上げ
ユニバーサルミルから構成されるフランジおよびウェブ
を有する形鋼の圧延装置列において、前記仕上げユニバ
ーサルミルの幅可変水平ロールの入側にウェブの幅方向
中央部を拘束する水平ローラーガイド装置を近接配置し
たフランジおよびウェブを有する形鋼の圧延装置列、
(3) 断面が矩形またはドッグボーン状の素材を粗造
形材に圧延するブレークダウンミル、該粗造形材を中間
圧延材に圧延する粗ユニバーサルミルとエッジャーミル
からなる中間圧延ミル、および該中間圧延材をフランジ
およびウェブを有する形鋼に仕上げ圧延する幅可変水平
ロールと該幅可変水平ロールの軸芯位置を基準として圧
延出側方向へのロール軸芯移動機構を有する竪ロールと
を具備した仕上げユニバーサルミルから構成されるフラ
ンジおよびウェブを有する形鋼の圧延装置列において、
前記仕上げユニバーサルミルの幅可変水平ロールの入側
にウェブの幅方向中央部を拘束するフリクションガイド
装置を近接配置したフランジおよびウェブを有する形鋼
の圧延装置列にある。
【0011】
【作用】以下、図面を参照して、本発明の作用を説明す
る。図1は本発明を実施する圧延装置列の配置例を示
す。粗圧延工程はブレークダウンミルBDの上下水平ロ
ールによって矩形断面の偏平スラブまたはドッグボーン
状の鋼片を素材としてドッグボーン形状の粗造形材に加
工する工程であり、中間圧延工程は粗ユニバーサルミル
RUとエッジャーミルEによって前記粗造形材を略H形
断面の中間圧延材に圧延造形するものである。これら粗
圧延工程と中間圧延工程は従来周知のH形鋼等フランジ
を有する形鋼の造形工程と同様であり、詳細な記述は省
略する。次に、仕上げ圧延工程は仕上げユニバーサルミ
ルFUで前記中間圧延材のウェブ相当部をその幅方向よ
り圧下してウェブ高さを所要の各種寸法に調整するもの
である。該仕上げユニバーサルミルFUの前面にはウェ
ブ幅方向中央部を拘束するガイド機構として水平ローラ
ーガイド装置HGあるいはフリクションガイド装置FG
を近接配置する。ここで、該水平ローラーガイド装置は
少なくとも上下1対のローラーを有し、必要に応じて多
対のローラーを配置してもよい。さらに、前記両ガイド
装置は、油圧またはスクリューにより上下ローラーの隙
あるいは上下フリクションガイドの隙を適正にかつ速や
かに設定する機構を有する。
【0012】また、仕上げユニバーサルミルFUは幅可
変水平ロール1a(1b)のロール軸芯XHに対し竪ロ
ール2a,2bのロール軸芯XVが圧延出側方向にdだ
け移動(以下、dを竪ロール移動量と称す)したものを
用いる。なお、本配置例では、中間圧延工程は粗ユニバ
ーサルミルRUとエッジャーミルEとを各々1基づつ配
置して一対とした単純な例を示したが、生産性などの必
要性に応じて複数対の圧延機のグループ編成としてもよ
い。
【0013】次に、前記水平ローラーガイド装置HGあ
るいはフリクションガイド装置FGによりウェブ湾曲お
よび中心偏りを抑制する方法について説明する。本発明
では、竪ロール圧延出側移動と水平ローラーガイド装置
HGあるいはフリクションガイド装置FGとを組み合わ
せて用いることにより、幅可変水平ロールによるウェブ
拘束効果と水平ローラーガイド装置HGあるいはフリク
ションガイド装置FG等のガイド機構によるウェブ拘束
効果を効果的に活用でき、これによりウェブ縮幅量を竪
ロール圧延出側移動のみの場合に対してかなり大きくで
きる点が本発明の特徴である。
【0014】図2(a),(b)には、本発明の水平ロ
ーラーガイド装置HGを適用した場合のウェブ縮幅圧延
状況を示した。強度設計上から、水平ローラーガイド装
置HGのローラー直径Dgは少なくとも150mm程度は
必要であり、一方では幅可変水平ロール径DHは140
0mm程度であることから、両者の干渉を回避するために
は、幅可変水平ロール直下から水平ローラーガイド装置
のローラー直下までの距離Lは、若干の余裕をみて少な
くとも500mm程度は必要である。したがって、水平ロ
ーラーガイド装置のローラー直下から幅可変水平ロール
でウェブが圧下される前までは物理的にはウェブは無拘
束状態である。かなり大きなウェブ縮幅が行なわれて圧
縮力Pの影響が圧延入側に及ぶ場合を想定すると、本発
明では竪ロールによるウェブ縮幅を圧延出側に遅らせ、
ウェブを幅可変水平ロールで拘束し、さらに幅可変水平
ロールと干渉しない位置に水平ローラーガイド装置HG
を設置してそのローラーでウェブを拘束しながら、竪ロ
ールによるウェブ縮幅圧延を行なう。このため、かなり
大きなウェブ縮幅圧延条件においても前記2つのウェブ
拘束力の影響範囲WR1、WR2が圧縮力Pの影響範囲
を包含できる状態が存在し、ウェブ湾曲および中心偏り
を発生させずに従来よりさらに大きなウェブ縮幅を行な
うことができる。
【0015】なお、図2(b)でウェブ両端部はガイド
機構によるウェブ拘束力の影響範囲(WR1,WR2)
外であるが、実際にはウエブ両端部はフランジによるウ
エブ拘束力の影響を受けるため、ウエブ湾曲およびウエ
ブ座屈は発生せず、それ以外のウエブ幅方向中央部のみ
の拘束で十分である。実用的には、水平ローラーガイド
装置HGの幅を幅可変水平ロールの内幅IWから外幅O
Wの範囲内に設定すればよい。
【0016】また、本発明のフリクションガイド装置F
Gを適用しても同様な作用によりウェブ湾曲および中心
偏りを抑制可能であり、従来よりさらに大きなウェブ縮
幅を行うことができる。なお、製品の焼付疵や引っ掻き
疵を防止するためには水平ローラーガイド装置HGの方
が有利であるが、一方ではフリクションガイド装置FG
の場合には幅可変水平ロール1a,1bのロール直下と
フリクションガイド装置FGの先端までの距離Lを水平
ローラーガイド装置HGの場合より小さくできウェブ拘
束性という点では有利であるので、セラミックスコーテ
ィングや局部集中潤滑法などの先進技術を導入し耐焼付
性を向上させたフリクションガイド装置を採用してもよ
い。
【0017】
【実施例】以下では、製品呼称シリーズH550×20
0(ウェブ高さ×フランジ幅)のH形鋼を対象とし、同
一シリーズ内のウェブ高さ一定化を同一ロール組で図る
フランジ厚みの範囲が従来より拡大された場合を実施例
として説明する。すなわち、ウェブ厚みとフランジ厚み
がそれぞれ(6mm×9mm),(6mm×12mm),(6mm
×16mm),(9mm×16mm),(9mm×19mm),
(9mm×22mm),(12mm×16mm),(12mm×1
9mm),(12mm×22mm),(12mm×25mm),
(14mm×25mm),(14mm×28mm),(16mm×
28mm),(16mm×32mm)の製品サイズに相当する
素材を中間圧延工程で所要の厚さまで圧延した後、これ
らの中で最もフランジ厚みの薄い(6mm×9mm)のH形
鋼のウェブ高さ550mmに揃うように仕上げユニバーサ
ルミルの竪ロールの間隔を設定し、かつ幅可変水平ロー
ルのロール幅を各々のフランジ厚みに応じて設定する。
このとき、中間圧延材のフランジ厚みは、仕上げ圧延で
のフランジ圧下率がウェブ圧下率と略同等のとなるよう
に算定して粗ユニバーサルミルの竪ロールを設定する。
【0018】従来の特開平4−100602号公報によ
る圧延法では、(6mm×16mm),(9mm×19mm),
(12mm×25mm)の製品サイズまでは公差を満足する
範囲内で一応ウェブ縮幅(ウェブ縮幅量:32mm程度)
が可能であるが、これをこえる製品サイズではウェブ湾
曲が残存するとともに中心偏りが製品公差をはずれた。
【0019】一方、本発明法では、竪ロール移動量dを
100mmに、水平ローラーガイド装置のローラー隙を中
間圧延材のウェブ厚み相当に、幅可変水平ロール直下か
ら水平ローラーガイド装置のローラー直下までの距離L
を500mmに各々設定することにより、(16mm×32
mm)の製品サイズでも問題なく圧延できた(ウェブ縮幅
量:46mm程度)。また、竪ロール移動量dを100mm
とし、ほぼ幅可変水平ロール直下まで近接設置したフリ
クションガイド装置の隙を中間圧延材のウェブ厚み+2
mm程度に各々設定することにより、同様に(16mm×3
2mm)の製品サイズでも問題なく圧延できた(ウェブ縮
幅量:46mm程度)。
【0020】なお、従来の特開平4−100602号公
報と同様に、竪ロール軸芯を圧延方向出側に移動するこ
とにより、通常の幅可変水平ロール隙設定およびフラン
ジ圧下率のレベルでウェブ縮幅圧延時に生じるウェブ両
端部の増肉を消去でき、図5に示した製品板厚の断面内
不均一(板厚偏差Δεt =tWmax−tWmin)をも解消で
きた。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、フランジおよびウェブ
を有する形鋼のウェブ縮幅圧延を行なうに際して、ウェ
ブ湾曲および中心偏りを発生させずにウェブ縮幅量を従
来より大きくできるので、最近の傾向であるフランジの
厚肉化により同一シリーズ内のウェブ高さ一定化を同一
ロール組で図るフランジ厚みの範囲が従来より拡大され
ても、対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧延装置列の配置例の概略図。
【図2】(a)、(b)は本発明を適用した場合のウェ
ブ縮幅圧延状況の説明図。
【図3】(a)、(b)は圧延H形鋼の製品形状の断面
図。
【図4】(a)、(b)は仕上げ圧延工程における不良
成形状況の説明図。
【図5】従来法におけるH形鋼の断面内板厚不均一の発
生状況の説明図。
【図6】フィレット部に折れ込みを発生したH形鋼の断
面図。
【図7】寸法・形状不良を発生したH形鋼の断面図。
【図8】従来法におけるH形鋼のウェブ湾曲の発生状況
の説明図。
【符号の説明】
BD:ブレークダウンミル RU:粗ユニバーサルミル E:エッジャーミル HG:水平ローラーガイド装置 FG:フリクションガイド装置 FU:仕上げユニバーサルミル 1a、1b:上下幅可変水平ロール 2a、2b:左右竪ロール XH:幅可変水平ロール軸芯 XV:竪ロール軸芯 d:竪ロール移動量
フロントページの続き (72)発明者 山下 浩 大阪府堺市築港八幡町1番地 新日本製鐵 株式会社堺製鐵所内 (72)発明者 山根 博史 大阪府堺市築港八幡町1番地 新日本製鐵 株式会社堺製鐵所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 断面が矩形またはドッグボーン状の素材
    を粗造形材に圧延するブレークダウンミル、該粗造形材
    を中間圧延材に圧延する粗ユニバーサルミルとエッジャ
    ーミルからなる中間圧延ミル、および該中間圧延材をフ
    ランジおよびウェブを有する形鋼に仕上げ圧延する幅可
    変水平ロールと該幅可変水平ロールの軸芯位置を基準と
    して圧延出側方向へのロール軸芯移動機構を有する竪ロ
    ールとを具備した仕上げユニバーサルミルによってフラ
    ンジおよびウェブを有する形鋼を圧延する方法におい
    て、前記仕上げユニバーサルミルの幅可変水平ロールの
    入側に近接した位置で前記中間圧延材のウェブの幅方向
    中央部をガイド機構で拘束するとともに、前記竪ロール
    で前記中間圧延材のフランジを介してウェブ高さをその
    幅方向に縮小してウェブ高さを所望の各種寸法に造り分
    けることを特徴とするフランジおよびウェブを有する形
    鋼の圧延方法。
  2. 【請求項2】 断面が矩形またはドッグボーン状の素材
    を粗造形材に圧延するブレークダウンミル、該粗造形材
    を中間圧延材に圧延する粗ユニバーサルミルとエッジャ
    ーミルからなる中間圧延ミル、および該中間圧延材をフ
    ランジおよびウェブを有する形鋼に仕上げ圧延する幅可
    変水平ロールと該幅可変水平ロールの軸芯位置を基準と
    して圧延出側方向へのロール軸芯移動機構を有する竪ロ
    ールとを具備した仕上げユニバーサルミルから構成され
    るフランジおよびウェブを有する形鋼の圧延装置列にお
    いて、前記仕上げユニバーサルミルの幅可変水平ロール
    の入側にウェブの幅方向中央部を拘束する水平ローラー
    ガイド装置を近接配置したことを特徴とするフランジお
    よびウェブを有する形鋼の圧延装置列。
  3. 【請求項3】 断面が矩形またはドッグボーン状の素材
    を粗造形材に圧延するブレークダウンミル、該粗造形材
    を中間圧延材に圧延する粗ユニバーサルミルとエッジャ
    ーミルからなる中間圧延ミル、および該中間圧延材をフ
    ランジおよびウェブを有する形鋼に仕上げ圧延する幅可
    変水平ロールと該幅可変水平ロールの軸芯位置を基準と
    して圧延出側方向へのロール軸芯移動機構を有する竪ロ
    ールとを具備した仕上げユニバーサルミルから構成され
    るフランジおよびウェブを有する形鋼の圧延装置列にお
    いて、前記仕上げユニバーサルミルの幅可変水平ロール
    の入側にウェブの幅方向中央部を拘束するフリクション
    ガイド装置を近接配置したことを特徴とするフランジお
    よびウェブを有する形鋼の圧延装置列。
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