JPH0824925B2 - フランジを有する形材の圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はフランジを有する、すなわちＨ形、溝形お
よびこれに類似の金属あるいは非金属製形材を圧延する
方法に関する。

（従来の技術） 現在製造されている形材はその種類、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の
が特徴である。これらの多品種・多サイズの形材を製造
するために、従来の圧延設備では製品の品種・サイズご
とに対応して粗圧延から仕上圧延までを通じて使用され
る圧延用ロールおよび圧延用ロールの付属物としてのガ
イドは、原則的に専用として準備しなければならない。
また、ロール組替えの回数が多く、組替え時間の損失も
大きい。したがって、製品寸法の多様化や製造範囲の拡
大など需要家からのニーズに対しこれを満足させるため
にはコスト高となり、簡単に対応できないといった欠点
をもっている。

そこで、この発明の出願人は小ロットでも種々のサイ
ズのＨ形鋼、溝形鋼、鋼矢板等を効率的につくり分ける
ことができる圧延装置を提案した（特願昭58−77391参
照）。この圧延装置は圧延ロールが斜行ロールとなって
いる。斜行ロールはロール軸心の水平面投影線が圧延方
向に直角な面に対して所定のロールクロス角で傾斜し、
かつ上下に相対する斜行ロール対が左右に所定のロール
開度をおいて配置されている。そして、斜行ロールは上
下の斜行ロール対で材料のウエブの少なくともフランジ
寄りの部分を挟圧するとともに、各斜行ロールの外側面
で材料のフランジ内側を外側に向って押圧してウエブを
幅方向に広げるように材料を圧延する。

また、上記出願では粗圧延機、中間圧延機、斜行ロー
ル圧延機および仕上圧延機が順次配列された圧延設備を
例示している。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記従来の圧延設備では、斜行ロール圧延機
の上流側の中間圧延機で、予めウエブの少なくともフラ
ンジ寄りの部分に所望の拡幅量にかかわりなくほぼ一定
の余肉をつけて、この部分を斜行ロールで押しつぶす方
法をとっている。

一定の余肉をつけた場合、拡幅量の多少によって圧下
量が異なり、そのため圧延後に余肉量が残存しウエブ部
が全幅にわたって平坦にならない場合がでてくる。した
がって、下流側に大きな圧延負荷に耐えうる仕上圧延機
を配置してウエブを平坦にする必要が生じた。そして、
この仕上圧延は材料全断面の中のわずかな部分のみの圧
延、すなわち部分圧延となるため圧延の効率は悪くな
り、わずかな圧下率にもかかわらず極めて大きな圧延荷
重や圧延トルクを生じることとなった。その結果、仕上
圧延機が巨大化するだけでなく、省エネルギ面でも不利
となるという問題があった。

そこで、この発明は従来の圧延設備における上記欠点
を解消し、さらに既存の圧延機列を生かしつつ効率よく
所望の形材を製造できる圧延方法を提供しようとするも
のである。

（問題点を解決するための手段） この発明のフランジを有する形材の圧延方法は、中間
圧延または仕上圧延に引き続いて、ウエブを幅方向に広
げるように材料を斜行ロール圧延する形材の圧延におい
て、中間圧延により材料のフランジに近いウエブ部分に
予めつけられた余肉を所定の拡幅量に応じた量となるよ
うに中間圧延または仕上圧延により調整し、ウエブの圧
下されない部分の厚みと等しくなるように上記余肉部分
を斜行ロール圧延する。

斜行ロール圧延機の上流側に第１中間圧延機および第
２中間圧延機が配置されている場合には、第１中間圧延
機により予め余肉をつけ、第２中間圧延機により余肉量
を調整する。また、斜行ロール圧延機の上流側に中間圧
延機および仕上圧延機が配置されている場合には、中間
圧延機により予め余肉をつけ、仕上圧延機により余肉量
を調整する。

上記斜行ロール圧延は、ロール軸心の水平面投影線が
圧延方向に直角な面に対して所定のロールクロス角で傾
斜し、かつ上下に相対する斜行ロール対が左右に所定の
ロール開度をおいて配置され、上下の斜行ロール対で材
料のウエブの少なくともフランジ寄りの部分を挟圧する
とともに、各斜行ロールの外側面で材料のフランジ内側
を外側に向って押圧してウエブを幅方向に広げるように
して圧延する。斜行ロール圧延機は従来の圧延機列の中
間圧延機または仕上圧延機の後に配置される。斜行ロー
ル圧延機は、圧延パスを挟んで一対のスタンドが相対し
ており、各スタンドはロール開度調節可能なように圧延
パスに対して直角方向に移動自在である。

斜行ロール圧延された材料は、そのまま、あるいは軽
負荷での整形圧延がなされて製品となる。整形ロールは
斜行ロールの下流側に配置される。斜行ロールおよび整
形ロールはそれぞれ独立したスタンドに設けられる。な
お、整形ロールを斜行ロール圧延機と同一のスタンドに
隣接して設置した装置とすることも可能である。

この圧延に供される圧延材の材質は、アルミニュウム
合金等の非鉄金属、鋼、あるいはプラスチックスなどの
非金属材料である。

（作用） 上記斜行ロール圧延において、フランジに近いウエブ
部分を斜行ロールの周面で圧下することにより斜行力が
発生してウエブは拡幅されるとともに、フランジ内側面
を斜行ロールの外側面で押し拡げることによってもウエ
ブは拡幅される。これら二つのウエブ拡幅機能が、それ
ぞれ単独であるいは二つが共働してウエブ幅を拡げる。
整形圧延を行なう場合は、引き続いて斜行ロールにより
圧延された材料は仕上または整形圧延機によりウエブお
よびフランジが整形圧延される。

この際、斜行ロール圧延機に供給される材料のフラン
ジに近いウエブ部分には余肉がつけられるが、本発明の
場合は、所定の拡幅量に応じた余肉量にまで、斜行ロー
ル圧延機の上流に配置された中間圧延機または仕上圧延
機で調整される。したがって、斜行ロール圧延機では、
余肉部を圧下されないウエブ部の厚みと等しくなるよう
に圧下すれば、斜行ロールの出側における形材のウエブ
部全幅にわたって平坦になる。したがって、この後に続
く整形圧延は断面形状の歪のみを修正すればよく、きわ
めて簡単な装置で済む。

ロール開度を設定する場合、相対するスタンドを圧延
パスに対して直角方向に変位、すなわち互いに近づけあ
るいは遠ざける。このとき、整形ロールは斜行ロールの
ロール開度に応じて移動し、所定のロール開度に設定さ
れる。なお、斜行ロールと整形ロールが同一のスタンド
に設置された装置の場合は、斜行ロールと整形ロールは
一体となって移動し、斜行ロールのロール開度と整形ロ
ールのロール開度とが同時に設定される。

（実施例） 第１図はＨ形鋼製造の圧延設備の実施例を示してい
る。

図面に示すように、圧延設備は粗圧延機１、中間圧延
機３、仕上圧延機５、ならびに斜行ロール圧延機11と整
形圧延機13とが直列に配列されている。粗圧延機１、中
間圧延機３および仕上圧延機５よりなる圧延機列は既存
のものである。

粗圧延機１は通常の２重式往復圧延機であり、分塊圧
延または連続鋳造されたブルームあるいはＨ形粗形鋼片
を往復粗圧延する。中間圧延機３は通常のユニバーサル
ミルであり、粗圧延された材料Ｓを往復圧延により一定
の余肉量をもった中間の形状に仕上げる。仕上圧延機５
は通常のユニバーサルミルであり、中間圧延機３から供
給された材料Ｓを好ましくは１パスで、必要がある場合
は複数パスで、第２図に示すように所定の拡幅量に応じ
た必要最小限の余肉量にまで押しつぶして、すなわち調
整圧延を行なって、斜行ロール圧延機11に供給する。

上記必要最小限の余肉量は次のようにして決められ
る。

第３図はウエブ幅600mm、フランジ幅200mm、すなわち
H600×200について斜行ロール圧延機における余肉部の
圧下比とウエブ拡幅量との関係の一例を示している。図
中のくびれ限界線は余肉部の圧下比が過小になると、ウ
エブの最弱部が局部的にくびれる現象であり、これの発
生限界線を図示したものである。したがって、くびれを
発生させないための余肉量はこの限界線の下側の領域の
中から選定される。そして、必要最小限界の余肉量は限
界線近傍で良好な断面形状が得られるときの余肉部圧下
比から求められる。

また、ウエブＷの余肉Ａをつけた部分を除いた各部の
寸法、形状はほとんど最終製品に近い形状と寸法にまで
仕上げられる。斜行ロール圧延機11では余肉Ａをつけら
れたウエブＷの部分を、余肉をつけていないウエブ部Ｗ
の厚みまで押しつぶし、同時に所定の拡幅量を確保す
る。この段階でほぼ最終製品が得られるが、わずかにフ
ランジＦの倒れとウエブＷのゆがみが残存するので、続
く仕上圧延機または整形圧延機でこれらを整形すること
によって所望の最終製品が得られる。この整形圧延はフ
ランジＦの倒れを修正する作用とウエブのゆがみを所定
の水準まで平坦にする作用を行なうもので、基本的に曲
げ加工が主であり、圧延負荷的にも軽微なものとなる。
これに比して、これより上流で行なわれる圧延は基本的
に押しつぶす作用を行なうものであり、断面内では材料
の流動を伴う。そのため大きな圧延負荷が発生すること
になり、上記整形とは本質的に大きな差異を生じる。

第４図には、斜行ロール圧延機と整形ロール圧延機を
同一のスタンドに設置してウエブＷの拡幅と断面形状の
整形とを一気に行なう場合の装置例を示した。

整形圧延機７は第４図に示すように一対のスタンド９
が圧延パスＲを挟んで相対しており、各スタンド９はロ
ール開度調節可能なように圧延パスＲに対して直角方向
に移動自在である。そして、上下の斜行ロール対11およ
びこれの下流側に隣接する整形ロール13がそれぞれ各ス
タンド９に設けられている。所定の余肉量を備え、かつ
最終製品寸法に近い形状にまで圧延された材料Ｓを斜行
ロール11および整形ロール13により１パスで連続圧延
し、最終製品寸法に仕上げる。

斜行ロール11は、第５図に示すようにロール軸心ｒの
水平面投影線ｈが圧延パスＲに直角な面Ｖに対してロー
ルクロス角αで傾斜し、さらにロール軸心ｒは水平面Ｈ
に対してロール傾斜角βで傾斜している。整形ロール13
は第３図に示すようにウエブＷを押圧する水平ロール15
およびフランジＦを押圧する垂直ロール17とからなって
いる。垂直ロール17は無駆動である。

以上、Ｈ形鋼の圧延設備について説明したが、この発
明はフランジを有する他の形状の形材、たとえば溝形
鋼、Ｉ形鋼、鋼矢板などの圧延についても同様に適用で
きる。勿論、熱間鋼材以外のアルミニウムやプラスチッ
クなどの圧延についてもこの発明は利用可能である。

（発明の効果） この発明によれば、斜行ロール圧延後に余肉量が残存
することはなく、ウエブ部が全幅にわたって平坦にな
る。したがって、斜行ロール圧延機の下流側に大きな圧
延負荷に耐えうる仕上圧延機を配置する必要はなく、設
備の小型化および省エネルギを図ることができる。ま
た、既存の粗圧延機、中間圧延機および仕上圧延機から
なる圧延機列をそのままにして、この圧延機列に斜行ロ
ール圧延機を容易に組み込むことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施するＨ形鋼圧延設備の一例の全
体構成図、第２図はフランジに近いウエブ部分につけら
れる余肉の説明図、第３図は斜行ロール圧延機における
余肉部の圧下比とウエブ拡幅量との関係の一例を示す線
図、第４図は上記圧延設備の一部を構成する整形圧延機
概略平面図、および第５図は斜行ロールの姿勢を説明す
る斜視図である。 １…粗圧延機、３…中間圧延機、５…仕上圧延機、７…
整形圧延機、９…スタンド、11…斜行ロール、13…整形
ロール、15…水平ロール、17…垂直ロール、α…ロール
クロス角、β…ロール傾斜角、Ｌ…ロール開度、ｒ…ロ
ール軸心、Ｒ…圧延パス、Ｓ…圧延材料、Ｆ…フラン
ジ、Ｗ…ウエブ、Ａ…余肉。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中間圧延あるいは仕上圧延に引き続いて、
   ウエブを幅方向に広げるように材料を斜行ロール圧延す
   る形材の圧延において、材料のフランジに近いウエブ部
   分に予めつけられた余肉を所定の拡幅量に応じた量とな
   るように前記中間圧延あるいは仕上圧延により調整し、
   ウエブの圧下されない部分の厚みと等しくなるように前
   記余肉部分を斜行ロール圧延することを特徴とするフラ
   ンジを有する形材の圧延方法。