JPH11216501A - 異形断面条の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面品質および断面寸法精度の優れた高段差
薄肉異形断面条を製造する。 【解決手段】 鋼帯８の幅方向外方への変形を一対の平
ロール１０で拘束しながら上下一対の第１型ロール９に
よって鋼帯８を粗圧延し、引続き後続配置された上下一
対の第２型ロール１６によって鋼帯８を予め定める断面
寸法になるように仕上げ圧延する。幅方向外方への変形
が拘束されるので、圧延方向の圧縮応力が低減され挫屈
が防止される。粗圧延に引続き仕上げ圧延が行われるの
で、溝ずれが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、幅方向で板厚分布
が異なる異形断面条、すなわち幅方向に薄肉部と厚肉部
とを有する異形断面条の製造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の典型的な異形断面条の製造は、所
望の形状の型を有する型ロールを用いて金属帯を多パス
圧延し、幅方向に材料流れを生じさせることによって行
われている。この方法によって、薄板から異形断面条を
製造するときには、板厚が薄くなるほど幅方向の材料流
れが生じにくくなるので、薄肉部と厚肉部との板厚差
（以後、段差と呼ぶ）に限界があり、段差の大きい異形
断面条の製造は困難である。また、１パス当りの圧延量
を小さくして多パス圧延すると、段差が小さくなるの
で、パス毎に段差位置がずれる欠陥（以後、溝ずれと呼
ぶ）が発生しやすい。前記溝ずれの発生は、異形断面条
の断面寸法精度を低下させる。異形断面条の製造方法と
しては、前記の方法以外にも次のようないくつかの先行
技術が開示されている。

【０００３】特開昭５２−１２４４５４号公報には、鋼
帯の幅両端部をサイドロールによって圧延して両端部に
膨隆部を成形した後、膨隆部を上下一対の圧延ロールに
よって圧延し、その後四方ロールによって四方圧延する
Ｉ形鋼の製造方法が開示されている。

【０００４】特開昭６３−２０３２０１号公報には、溝
付きロールによって素材条の板厚を薄くすべき部分のみ
に圧下力を加えて圧延し、幅方向の材料流れによって未
圧延部分を挫屈変形させ、その後挫屈変形された部分の
みを所定の厚さまで再圧延する異形断面条の製造方法が
開示されている。

【０００５】特開平１−２９９７０１号公報には、所定
の曲率の溝と所定の曲率の凸部とを有する上下一対のロ
ールによって素材を湾曲圧延し、湾曲圧延された薄肉部
分を有する素材を一対の平ロールによって平坦に圧延し
て素材に薄肉部を成形し、薄肉部が成形された素材を製
品断面と等しい型を有する一対の型ロールによって仕上
げ圧延する異形断面条の製造方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭５２−１２
４４５４号公報には、サイドロールの圧下によって鋼帯
の幅両端部に膨隆部を成形する処理が開示されている。
この処理は、鋼帯の幅方向に圧縮力を付与するので、鋼
帯に腰折れを発生させるおそれがある。前記腰折れは、
鋼帯の板厚が薄くなるほど、鋼帯の板幅が大きくなるほ
ど、サイドロールの圧下量が大きくなるほど発生しやす
くなり、一旦発生した腰折れは、再度圧延を行っても完
全に消滅させることができない。したがって、この方法
のＩ形鋼の製品寸法には限界があり、製造可能範囲が狭
い。

【０００７】前記特開昭６３−２０３２０１号公報に
は、挫屈変形された部分のみを圧延する処理が開示され
ている。通常、素材の板厚が薄くなるほど挫屈が発生し
やすくなり、挫屈した板同志の重なりが生じやすくな
る。したがって、本先行技術によって板厚の薄い異形断
面条を製造することは困難である。

【０００８】前記特開平１−２９９７０１号公報には、
湾曲圧延された薄肉部分を一対の平ロールによって平坦
に圧延する処理が開示されている。この処理は、素材の
板厚が薄くなるほど前記平坦圧延時に素材にしわを発生
させやすい。したがって、本先行技術によって板厚の薄
い異形断面条を製造することは困難である。

【０００９】本発明の目的は、素材の板厚が薄くても挫
屈および溝ずれを発生させないで高段差異形断面条を製
造することのできる製造方法および製造装置を提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属帯を圧延
して、幅方向で板厚分布が異なる異形断面条を製造する
方法において、金属帯の幅方向外方への変形を一対の平
ロールで拘束しながら一対の第１型ロールによって金属
帯を粗圧延し、引きつづき後続配置された一対の第２型
ロールによって金属帯を予め定める断面寸法になるよう
に仕上げ圧延することを特徴とする異形断面条の製造方
法である。

【００１１】本発明に従えば、金属帯の幅方向外方への
変形を拘束しながら粗圧延が行われるので、たとえば板
端部に異形断面条の厚肉部が存在するときには、厚肉部
の圧延方向の引張応力が低減される。これによって、異
形断面条の薄肉部における圧延方向の圧縮応力が低減さ
れるので、金属帯の板厚が薄くても圧延後に圧縮応力に
よる挫屈の発生を抑制することができる。また粗圧延に
よって中間成形された後、引きつづき仕上げ圧延が行わ
れるので、挫屈の発生を抑制しつつ厚肉部と薄肉部との
板厚差である段差を大きくすることができる。

【００１２】また本発明は、金属帯を圧延して、幅方向
で板厚分布が異なる異形断面条を製造する装置におい
て、ほぼ水平な軸線を有して金属帯の上下の両表面に当
接可能に設けられる上下一対の第１型ロール、およびほ
ぼ鉛直な軸線を有して金属帯の幅方向両端部に当接可能
に設けられる一対の平ロールを備える１または複数の粗
圧延スタンドと、粗圧延スタンドの圧延方向下流側に配
置され、ほぼ水平な軸線を有し、金属帯の一方および他
方表面に当接可能に設けられる上下一対の第２型ロール
を備える１または複数の仕上げ圧延スタンドとを含むこ
とを特徴とする異形断面条の製造装置である。

【００１３】本発明に従えば、粗圧延スタンドと仕上げ
圧延スタンドとが直列に配置されているので、１パスの
圧延によって異形断面条を製造することができる。した
がって、多パス圧延で異形断面条を製造する場合に比べ
て前記段差の幅方向位置のずれが生じにくい。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある異形断面条の製造装置の構成を簡略化して示す側面
図であり、図２は図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断
面図であり、図３は図１の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから
見た断面図である。異形断面条の製造装置１（以後、製
造装置と略称する）は、ペイオフリール３と、粗圧延ス
タンド４と、仕上げ圧延スタンド５と、テンションリー
ル６とを含んで構成される。ペイオフリール３は素材で
ある金属帯、たとえば鋼帯８を送出す払出機であり、製
造装置１の最上流に配置されている。

【００１５】粗圧延スタンド４は、鋼帯８を粗圧延する
１または複数基（本実施の形態では１基）の圧延スタン
ドであり、ペイオフリール３よりも鋼帯８の圧延方向下
流側（以後、下流側と略称する）に配置されている。粗
圧延スタンド４には、図２に示すように上下一対の第１
型ロール９と一対の平ロール１０とが備えられている。
上下一対の第１型ロール９は、ほぼ水平な軸線１３を有
しており、鋼帯８の一方および他方表面に当接可能に設
けられている。一対の平ロール１０は、ほぼ鉛直な軸線
１４を有する直円柱状縦ロールであり、鋼帯８の幅方向
両端部に当接可能に設けられている。前記上下一対の第
１型ロール９および一対の平ロール１０は、鋼帯８に従
動する従動ロールであり、前記水平軸線１３および鉛直
軸線１４まわりに回転自在に設けられている。前記上下
一対の第１型ロール９は、突起付きロールでありその胴
部中央には、ほぼ直円柱状の突起１５が形成されてい
る。

【００１６】仕上げ圧延スタンド５は、鋼帯８を予め定
める断面寸法になるように仕上げ圧延する１または複数
基（本実施の形態では１基）の圧延スタンドであり、粗
圧延スタンド４の下流側に配置されている。仕上げ圧延
スタンド５には、図３に示すように上下一対の第２型ロ
ール１６が備えられている。上下一対の第２型ロール１
６は、ほぼ水平な軸線１７を有しており、鋼帯８の一方
および他方表面に当接可能に設けられている。上下一対
の第２型ロール１６は、駆動ロールであり、図示しない
モータによって前記水平軸線１７まわりに回転駆動され
る。前記上下一対の第２型ロール１６は突起付きロール
であり、その胴部中央には、第１型ロール９と同様にほ
ぼ直円柱状の突起１８が形成されている。テンションリ
ール６は、鋼帯８を巻取る巻取機であり、仕上げ圧延ス
タンド５の下流側に配置されている。

【００１７】ペイオフリール３と粗圧延スタンド４との
中間には、第１デフレクタロール１９が設けられてお
り、仕上げ圧延スタンド５とテンションリール６との中
間には、第２デフレクタロール２０が設けられている。
鋼帯８は、ペイオフリール３、第１デフレクタロール１
９、粗圧延スタンド４、仕上げ圧延スタンド５、第２デ
フレクタロール２０、テンションリール６の順に張力を
付与された状態で搬送される。前記張力は、テンション
リール６およびペイオフリール３によって制御される。

【００１８】このように、粗圧延スタンド４と仕上げス
タンド５とが直列に配置されているので、１パスの圧延
によって異形断面条を製造することができる。したがっ
て、多パス圧延の場合に比べて前記段差の幅方向位置の
ずれ、すなわち溝ずれが生じにくくなる。なお多パス圧
延では、一旦テンションリール６に巻取った異形断面条
を再度ペイオフリール３にセットして再圧延する処理が
１または複数回繰返されるので、溝ずれが生じ易い。

【００１９】図４は、図１に示す製造装置によって製造
された異形断面条の表面外観を示す斜視図である。異形
断面条２２は、幅方向で板厚分布が異なる条であり、本
実施の形態では幅方向中央部に薄肉部２３を有し、幅方
向両端部に厚肉部２４を有する。

【００２０】異形断面条の製造は、ペイオフリール３か
ら送出された鋼帯８を粗圧延スタンド４で粗圧延し、引
続き仕上げ圧延スタンド５で仕上げ圧延して予め定める
断面寸法に成形し、ペイオフリール３でコイル状に巻取
ることによって行われる。

【００２１】前記粗圧延は、図２に示すように鋼帯８の
幅方向外方への変形を一対の平ロール１０で拘束しなが
ら上下一対の第１型ロール９によって鋼帯８を圧延する
ことによって行われる。このように、鋼帯８の幅方向外
方への変形が拘束されるので、鋼帯８の幅方向の塑性流
れが抑制され、厚肉部２４のロール間隙には材料が充満
される。これによって、薄肉部２３と厚肉部２４との圧
延方向の変形量の差に基づく厚肉部２４における圧延方
向の引張応力が低減されるので、その低減分に応じて薄
肉部２３における圧延方向の圧縮応力も低減される。し
たがって、薄肉部２３には圧延後に圧縮応力による挫屈
（以後、挫屈と略称する）が発生にくくなり、かつ厚肉
部２４と薄肉部２３とに段差が生じやすくなる。しかし
ながら、その反面幅方向を拘束しながら圧延が行われる
ので、圧延荷重が高くなり、圧延率を大きくとることが
できない。このため、粗圧延は中間成形であり、引続き
仕上げ圧延が必要である。

【００２２】前記仕上げ圧延は、上下一対の第２型ロー
ル１６を予め定める圧延率になるように板厚方向に圧下
することによって行われる。仕上げ圧延では、粗圧延で
中間成形が施されているので、前記圧延方向の変形量の
差が小さくなり、薄肉部２３における圧延方向の圧縮応
力が低減される。さらに、粗圧延で加工硬化が生じてい
るので、薄肉部２３の曲げ剛性が高くなる。したがっ
て、仕上げ圧延では圧延率を大きく取っても薄肉部２３
の挫屈を抑制することができる。このように、本実施の
形態では四方を拘束された粗圧延を行った後、仕上げ圧
延が行われるので、鋼帯８の板厚が薄いときでも挫屈を
生じさせることなく段差の大きい異形断面条を製造する
ことができる。また１パス圧延で所定断面寸法の異形断
面条を製造することができるので、前記溝ずれの発生を
防止することができ、異形断面条の断面寸法精度を向上
させることができる。

【００２３】以上述べたように、本実施の形態では異形
断面条の幅方向両端部に厚肉部が形成されているけれど
も、異形断面条の幅方向両端部に薄肉部が形成されるよ
うに構成してもよい。この場合には、薄肉部の幅方向外
方への変形が拘束されるので、薄肉部の圧延方向の圧縮
応力が低減され、薄肉部の挫屈が抑制される。また、本
実施の形態では粗圧延スタンド４および仕上げ圧延スタ
ンド５とも１基ずつ設けられているけれども、複数基設
けるように構成してもよい。この場合には、さらに高段
差の異形断面条を製造することができる。

【００２４】（実施例１）図１に示す製造装置１を用い
て異形断面条の製造を行った。異形断面条の製造は、本
発明の構成要件を満たす発明例と本発明の構成要件を満
たさない比較例とについて行った。発明例および比較例
の製造に用いた圧延スタンド、ロール寸法および圧延条
件は、表１に示すとおりである。比較例の製造は、製造
装置１の粗圧延スタンド４を開放し、仕上げ圧延スタン
ド５のみを用いて２パス圧延することによって行った。
異形断面条の製造に供した素材鋼帯８の鋼種は、炭素工
具鋼ＳＫ４Ｍであり、その寸法は板厚：１．０ｍｍ，板
幅８０ｍｍであった。異形断面条の製造後、表面外観の
評価が行われ、挫屈および溝ずれの発生の有無が目視観
察によって判定された。表面外観の評価結果は、表２に
示すとおりである。表２中の挫屈：有の評価は、異形断
面条の表面外観が図５に示すように薄肉部２３に挫屈２
５が発生している状態であることを表している。

【００２５】表２から、発明例は仕上げ圧延後の薄肉
部のトータル圧延率（以後、トータル圧延率と呼ぶ）の
高低にかかわらず、表面品質を低下させる挫屈および断
面寸法精度を低下させる溝ずれの発生がともに認められ
ないこと、比較例はトータル圧延率２０％において挫
屈の発生が認められないもののトータル圧延率３０％以
上で挫屈の発生が認められること、比較例はトータル
圧延率の高低にかかわらず溝ずれが発生していることが
判る。発明例において挫屈の発生が全く認められないの
は、前述のように四方を拘束されて圧延される粗圧延に
よって薄肉部２３における圧延方向の圧縮応力が低減さ
れることによるものであり、溝ずれの発生が全く認めら
れないのは、１パス圧延によって製造が行われることに
よるものである。比較例において、トータル圧延率の高
低にかかわらず溝ずれの発生が認められるのは、２パス
圧延によって製造が行われることによるものであり、ト
ータル圧延率３０％以上で挫屈が発生するのは、薄肉部
２３における圧延方向の圧縮応力が高くなることによる
ものである。このように本発明によれば、挫屈および溝
ずれがともに発生しないので、表面品質および断面寸法
精度の優れた薄肉異形断面条を製造することができる。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】（実施例２）図１に示す製造装置１を用い
て実施例１と同様に異形断面条の製造を行い、発明例と
比較例とについて挫屈の発生しない限界段差量の比較を
行った。素材である鋼帯８の板厚については、１．０ｍ
ｍとした。ロール寸法のうち突起高さについては０．２
０〜０．３８ｍｍの範囲で変動させた。薄肉部２３のト
ータル圧延率については２０〜４６％の範囲で変動させ
た。その他の条件については、実施例１と同一に設定し
た。薄肉部２３の板厚と限界段差量との関係を図６に示
す。図６中の○印は発明例を表し、□印は比較例を表
す。

【００２９】図６から、発明例は薄肉部２３の板厚の大
小にかかわらず、比較例に比べ限界段差量が大きいこと
が判る。すなわち発明例は、比較例よりも挫屈を発生さ
せないで大きな段差を形成することができる。これは、
前述のように四方を拘束されて圧延される粗圧延によっ
て薄肉部２３における圧延方向の圧縮応力が低減される
ことによるものである。したがって、本発明によれば高
段差の薄肉異形断面条を製造することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の本発明によ
れば、金属帯の幅方向外方への変形を拘束しながら粗圧
延が行われるので、金属帯の板厚が薄くても挫屈の発生
を抑制することができる。また粗圧延によって中間成形
された後、引きつづき仕上げ圧延が行われるので、挫屈
の発生を抑制しつつ厚肉部と薄肉部との板厚差である段
差を大きくすることができる。したがって、表面品質の
良好な高段差薄肉異形断面条を確実に製造することがで
きる。

【００３１】また請求項２記載の本発明によれば、１パ
スの圧延によって異形断面条を製造することができるの
で、前記段差の幅方向位置のずれが生じにくい。したが
って、断面寸法精度の良好な異形断面条を容易に製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である異形断面条の製造
装置の構成を簡略化して示す側面図である。

【図２】図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図であ
る。

【図３】図１の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図
である。

【図４】図１に示す製造装置によって製造された異形断
面条の表面外観を示す斜視図である。

【図５】挫屈の発生した異形断面条の表面外観を示す斜
視図である。

【図６】薄肉部の板厚と限界段差量との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ 異形断面条の製造装置 ３ ペイオフリール ４ 粗圧延スタンド ５ 仕上げ圧延スタンド ６ テンションリール ８ 鋼帯 ９ 第１型ロール １０ 平ロール １６ 第２型ロール ２２ 異形断面条 ２３ 薄肉部 ２４ 厚肉部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属帯を圧延して、幅方向で板厚分布が
   異なる異形断面条を製造する方法において、 金属帯の幅方向外方への変形を一対の平ロールで拘束し
   ながら一対の第１型ロールによって金属帯を粗圧延し、
   引きつづき後続配置された一対の第２型ロールによって
   金属帯を予め定める断面寸法になるように仕上げ圧延す
   ることを特徴とする異形断面条の製造方法。
2. 【請求項２】 金属帯を圧延して、幅方向で板厚分布が
   異なる異形断面条を製造する装置において、 ほぼ水平な軸線を有して金属帯の上下の両表面に当接可
   能に設けられる上下一対の第１型ロール、およびほぼ鉛
   直な軸線を有して金属帯の幅方向両端部に当接可能に設
   けられる一対の平ロールを備える１または複数の粗圧延
   スタンドと、 粗圧延スタンドの圧延方向下流側に配置され、ほぼ水平
   な軸線を有し、金属帯の一方および他方表面に当接可能
   に設けられる上下一対の第２型ロールを備える１または
   複数の仕上げ圧延スタンドとを含むことを特徴とする異
   形断面条の製造装置。