JPS6380901A - フランジを有する形材の圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、特
にウェブ幅が連続的あるいは断続的に変化する形材を圧
延する方法に関する。

（従来の技術） 鉄骨構造物、とつわりビルディンク橋梁、鉄塔などにお
ける梁、柱などの構造部材において、荷重に応じた強度
の配分あるいは部材間の接合作業、接合部の強度などの
点からウェブ幅が連続的あるいは断続的に変化する形材
か必要とされている。第７図はこのような形材の例を示
しており、形材７はウェブ幅か連続的に変化したＨ形鋼
であり、形材９はウェブ幅が断続的に変化したＨ形鋼で
ある。

Ｌ記のような形材は圧延によりｍＡ造することができな
いので、従来では専ら鋼板などから板材を切り出し、こ
れらを溶接で接合し組み立てて製造していた。溶接によ
る場合、任意の形状、サイズの製品をニーズに応じて自
由に製造てきる利点かある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来の製造方法は板を所要寸法に切断する工程
および切断した板を溶接する工程を含んでいるのて、製
造コストが高く、また構造設計の際に接合部の溶接欠陥
を考慮せねばならず１強度上不利であった。さらに、製
品形状および寸法が多様であるので、製造工程の自動化
が困難であり、従来の製造方法では拡大しつつある需要
に十分に対応できないという問題もあった。

そこで、この発明は従来の製造方法における上記の欠点
を解消して、ウェブ幅が連続的あるいは断続的に変化す
る、品質に優れた形材を廉価に製造することができる圧
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） この発明の出願人は、斜行ロールを用いて多品種の形材
を作り分けることができるフランジを有する形材の圧延
方法およびその装置をすてに出願している　（特願昭５
８−７７３９１および特願昭ｆｉｇ−１１０９９参照）
。この発明は上記圧延方法を利用して、ウェブ幅が連続
的あるいは断続的に変化する形材を製造するものである
。

すなわち、この発明のフランジを有する形材の圧延方法
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
する斜行ロール対を左右に所定のロール開度をおいて配
置し、上下の斜行ロール対で材料のウェブのフランジ寄
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ェブを、
幅方向に拡げるように圧延する。そして、上下の斜行ロ
ール対でウェブを前記挟圧した状態て、ロールクロス角
、ロール開度およびウェブ圧下量の少なくとも一つを連
続的あるいは断続的に変化する所要のウェブ幅に応じて
調節する。

この圧延に供される材料は、たとえば粗圧延工程および
中間圧延工程を経てウェブおよびフランジを有する形状
に予め圧延されている。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。

ロールクロス角の調節は、たとえば斜行ロールを回転自
在に支持するハウジングを垂直軸周りにラック・ビニオ
ン機構などを用いて回動して行ない、ロール開度の調節
は上記ハウジングをねし機構などにより圧延パスライン
に向って出入して行なう、また、ウェブ圧下量の調節は
通常の圧下量ｇ４節と同様にねじ式あるいは油圧式の圧
下機構を用いて行なう、なお、これらの？Ａ節は自動的
に行なわれる。たとえば、圧延すべき形材の形状、寸法
、材質などがプロセスコンピュータなどに予め設定され
ており、これら情報に基づき上記機構を駆動するモータ
、シリンダ装置などをコンピュータにより制御する。

（作用） フランジに近いウェ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ェ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ェブは拡幅される。これら二つのウ
ェブ拡幅機能が、それぞれ単独であるいは二つが共働し
てウェブ幅を拡げる。ウェブ拡幅機能は斜行ロールのロ
ールクロス角、ロール開度およびウェブ圧下量に従って
変化する。したがって、これらロールクロス角などを連
続的にあるいは断続的に調節すると、調節量に応じてウ
ェブ幅か連続的にあるいは断続的に変化し、所要の形状
、寸法の形材が得られる。

（実施例） 以下に、この発明の一実施例を第１図および第２図を参
照しながら説明する。第１図は斜行ロールによりウェブ
幅が連続して変化するＨ形鋼を圧延している状態を示す
平面図であり、第２図は第１図の正面図である。

これら図面に示すように、上下に対となった斜行ロール
１１の対が左右に間隔をおいて配置されている。

各斜行ロール１１は第１図に示すようにロール軸心Ｓの
水平面投影線か材料１の進行方向に直角な面に対してロ
ールクロス角αて、圧延バスの上流側に向うて傾斜して
おり、ロールクロス角αは任意に変えることができる。

また、第２図の正面図で示すようロール軸心Ｓの垂直面
投影線は水平面に対してロール傾斜角βで、圧延パスに
対し反対側に向って傾斜しており、ロール傾斜角βは任
意に変えることができる。

上記のように、斜行ロール１１のロール軸心方向は三次
元的に自由に変化できる構造となっている。そのために
、たとえば斜行ロールチョックを内蔵するハウジング全
体が支持台上で垂直軸周りに回動可能であり、所要のテ
ーパを持ったコ・ンターがハウジングとチミックとの間
に挿入されている。また、これらの斜行ロールは伸縮自
在なテレスコピックスピンドル、減速機などを介して電
動機により回転される。

つぎに、上記斜行ロール１１による圧延について第１図
の平面図を用いて説明する。

Ｈ形の入口材料１の進行方向の中心線をＸ軸、これに直
角な方向をｙ軸とする。斜行ロール１１の周面１３が、
Ｈ形断面をもつ入側圧延材料ｌのウェブ４を上下から圧
下すると、Ｘ軸に対して角度αをなす方向の推進力ＦＲ
がウェブ４に加わる。この結果、推進力Ｆ、Ｉの分力Ｆ
Ｌが圧延材料ｌを進行方向に引き込み、推進力ＦＲの分
力Ｆｃがウェブ４を幅方向に引き延ばす、また、斜行ロ
ール１１の外側面１５は入側圧延材料ｌのフランジ５内
側面に接触して、フランジ内側面をウェブ幅方向に押し
拡げる力として作用する。これら二つのウェブ拡幅作用
の相乗効果により、ウェブ４は容易にかつ効率良く４１
ｇｙ方向に引き延ばされる。

上記ウェブ拡幅量は、斜行ロール１１のロールク・ロス
角α、左右斜行ロール対の間隔Ｌ（第１図で示す斜行ロ
ール軸心Ｓの交点２から斜行ロール外側面の点０までの
距離）、およびウェブ圧下量Δｈの三つの要素によって
調整することがてきる（＃願昭５８−７７３９１参照）
。

ウェブ幅を予め決められた目的の幅に連続的あるいは断
続的に変化させるには、目的の幅に従って上記三つの要
素を連続的あるいは断続的に変化させる。これら三つの
要素とウェブ拡幅量との関係は予めプロセスコンピュー
タなどに記憶されている。

なお、第２図の正面図に示したように、斜行ロール軸心
Ｓは、水平面に対して平行にもできる他、任意のロール
傾斜角βにも変化させることができる。ロールクロス角
αとロール傾斜角βとを適宜組み合せることによって斜
行ロール１１の外側面１５と被圧延材ｌのフランジ内側
面の接触面のパターンを制御することができる。たとえ
ば、フランジ幅の広いＨ形鋼の場合、ロールクロス角α
の拡幅作用のみではフランジ幅方向の変位量の差、すな
わちウェブ４に近い部分とフランジ５の最先端の変位量
の差が大きくなり、被圧延材１の形状がくずれ易い場合
にはロール傾斜角βを設定することによって適正な形状
を得ることができるものである。

ウェブ拡ｌ１１ｇ量はフランジに近い、ロールで圧下さ
れたウェブ部の材料と、ウェブ全体が幅ｙ方向に引きの
ばされた材料によって確保される。

このうち、前者のロールで圧下される部分の材料（以下
余肉と称する）は前記本圧延装置の前工程において予め
形成されて本圧延装とに供給される。その余肉の形状の
代表的例を第３図に示す。

圧延材料ＩＡはウェブ４の７ランジ５寄りの部分にテー
パＴがつけられており、これか余肉の大寥を占める。そ
してフランジ５との境界は基本的にロールと必要最小限
の接触しかないという前提で決められたアールＲで構成
される。

圧延材料１Ｂは、余肉部がウェブ４とフランジ５の境界
のアールＲ部によって構成される場合てあり、また、圧
延材料ＩＣは余肉部がウェブ４のフランジ５寄りにつけ
たテーパＴとアールＲの両方によって構成されるように
した場合である。

これら３種の余肉形状のいずれかを用いてもウェブ拡幅
は回部であるが、拡幅後の製品断面の長手方向でのウェ
ブ４とフランジ５の境界部の形状が拡幅量によって厳密
には異なるので、構造物に使用する場合の要求品質によ
って使いわけ、所望のＨ形鋼を製造しようとするもので
ある。

ここで、第４図〜第６図に示す圧送機において、ロール
クロス角α、ウェブ圧下量等の調整および斜行ロールの
回転駆動について詳細に説明する。

ロールクロス角αの調− 斜行ロール１１を支持したスタンド１９はシフトフレー
ム４０に乗載されている。シフトフレーム４ｏに取り付
けたロールクロス角設定モータ４３（第５図参照）でも
ってつオーム４２（第６図参照ンを介し、スタンド１９
に取付けたウオームホイール４１を回転してロールクロ
ス角αを調整する。この時、スタンド１９とシフトフレ
ーム４０間は回転させるために積形クランプ装置５３を
緩めておく、この横形クランプ装置５３は、ロールクロ
ス角αを調整しないときにスタンド１９とシフトフレー
ム４０間を強固に締結させておくためのものである。

エニ之工杜負互亘］１ クラッチ２６を切り離した状態で、圧下モータ２１を駆
動する。これにより、斜行ロール１１より離れた側のつ
オーム２２、つオームホイール２３．圧下スクリュ２４
、ナツトｚ５を介して、斜行ロール１１より離れた側の
チョック２９がＬ下移動し、ロール傾斜角βたけ傾斜す
る。この時、チョック２８．２９は球面座を介して圧下
スクリュ２４に対し円滑に摺動し傾斜する。なお、斜行
ロール１１にかかる軸方向の力はチョック２９を介して
スタンド１９で支持されている。

ロール開度の調整 前記シフトフレーム４０が斜行ロール軸方向に移動可能
、かつ上下、左右に固定保持された状態で、地上に設置
されたソールプレート５５にｖ１ｉ！Ｌされている。ま
た、シフトフレーム４０に取付けた油圧シリンダ方式の
クランプ装置５３は、シフトフレーム４０をソールプレ
ート５５に固定している。

ロール開度を調整する時には、このクランプ装置５３を
解除して、第５図に示す幅設定用モータおよび減速機５
２でもってスクリュ軸５０を回転させる。このスクリュ
軸５０に第６図に示す角形状のナツト５１が取付けてあ
り、このナツト５１は回転しないようにスタンドフレー
ム４０に装着されている。したがって、スクリュ軸５０
を回転させることにより、スタンドフレーム４０がソー
ルプレート５５上をロール軸方向に移動する。

ウェブ圧下量の斗ヱ ウェブ圧下量（斜行ロール１１のロールギャップ）を調
整するには、クラッチ２５は連結状態にしておき、成品
の厚みに応して圧下モータ２１を駆動する。この駆動力
をつオームホイール２３、圧下スクリュ２４、ナツト２
５、チョック２８．２９を介してロール軸２７へ伝え、
ロール軸２７を平行のまま上下させる。

斜行ロールの回転駆蛋 第５図に示すように、圧延動力はメインモータ６０から
減速機６１を介して動力伝達軸６３へ伝えられ、さらに
動力伝達軸６３からビニオン５４、歯車６５、ユニバー
サルスピンドル７１．ロール軸２７、斜行ロール１１へ
と順次伝達される。動力伝達軸６３とビニオン６４は、
たとえばすべりキーによりロール軸方向に摺動可能であ
る。また、ユニバーサルスピンドル７１は先端のわに口
継手７３を介してロール軸２７に連結されており、後端
のわに口継手７３を介して筒袖６７に連結されている。

なお、第６図に示すように、動力伝達軸６３は地上ある
いはソールプレート５５上に設置されており、固定なも
のである。そして、ビニオン６４および歯車６５を内蔵
した分配歯車装置はシフトフレーム４０に取付けられて
おり、斜行ロール幅に応じてスタンド１９と共にソール
プレート５５上をロール軸方向に移動可能である。

第４図に示すように、ユニバーサルスピンドル７１の後
端のわに口継手７３にキー７５は筒軸６７に設けられた
キー溝６８に軸方向に移動自在にはめ合っている。また
、後端のわに口継手７３は軸方向に関し所定の位置に油
圧シリンダ７８により位ご決め可能である。さらに、ユ
ニバーサルスピンドル７１は両端のわに口継手７３によ
り傾動自在である。シフトフレーム４０にｆｊ’ｔａさ
れたスタンド１９の分配歯車装置に対する位置関係は、
斜行ロール１１のロールクロス角αおよびロール傾斜角
βにより変化する。

しかし、この変化による偏心および偏角は上記ユニバー
サルスピンドル７１の運動でもって吸収され、動力は円
滑に伝達される。なお、角度αおよびβの大きさによっ
てはユニバーサルジヨイント７１の代りに等速ボールジ
ヨイントを使用する。

以上、Ｈ形鋼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すなわち溝形鋼、Ｉ形鋼や鋼矢
板などのウェブ内幅拡げ圧延についても同様に適用でき
るものである。勿論、熱間鋼材以外のアルミニウム、あ
るいはプラスチックなどにおいても本発明は利用可能で
ある。

（発明の効果） この発明によれば、圧延のみによってウェブ幅か連続的
あるいは断続的に変化する形材を製造することかできる
。したがって、このような形材を高い品質で、かつ廉価
に製造することかできる

【図面の簡単な説明】

第１図は斜行ロールによりウェブ幅か連続して変化する
Ｈ形鋼を圧延している状態を示す平面図、第２図は第１
図の正面図、第３図は上記圧延に供される材料の例を示
す断面図、第４図は上記Ｈ形鋼を圧延する圧延機の一部
断面正面図、第５図は第４図に示す圧延機の全体平面図
、第６図は第４図に示す圧延機基部の一部断面側面図、
ならびに第７図はこの発明の方法により製造するＨ形鋼
の例でを示すもので、ウェブ幅が連続的および断続的に
変化したＨ形鋼の斜視図である。 ｌ・・・圧延材料、２・・・形材、４・・・ウェブ、５
・・・フランジ、１１・・・斜行ロール、１３・・・斜
行ロール周面、１５・・・斜行ロール外側面、α・・・
ロールクロス角、β・・・ロール傾斜角、し・・・ロー
ル間隔、Ｓ・・・ロール軸心。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   斜行ロール対を左右に所定のロール開度をおいて配置し
   、上下の斜行ロール対で材料のウェ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ェ
   ブを幅方向に広げるようにして圧延する方法において、
   上下の斜行ロール対でウェブを挟圧した状態で、前記ロ
   ールクロス角、前記ロール開度およびウェブ圧下量の少
   なくとも一つを、連続的あるいは断続的に変化する所要
   のウェブ幅に応じて調節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。