JP2002059201A

JP2002059201A - 形鋼の製造方法および設備列

Info

Publication number: JP2002059201A
Application number: JP2000245658A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Miura; 啓徳三浦; Koji Ono; 康次小野; Takanori Okui; 隆徳奥井
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2002-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】曲がり爪内面のしわ疵を軽減でき、かつ継
手の寸法形状を安定化できる形鋼の製造方法および設備
列を提供する。【解決手段】ウエブ１幅両端に曲がり爪20と玉爪21と
からなる継手２を有する形鋼の製造方法において、ウエ
ブ幅両端にフランジ３を有する粗形鋼片を上下の孔型ロ
ールで複数回圧延（孔型圧延）してフランジを突条20Ａ
と玉爪に造形した２次材となし、該２次材の突条を上下
の孔型ロールで略水平に曲げた後、上下の孔型ロール５
と左右の垂直ロール６で１回圧延（ユニバーサル圧延）
して突条を玉爪側に曲げた３次材となし、該３次材を上
下の孔型ロールで１回圧延（孔型圧延）して突条を玉爪
側にさらに曲げて曲がり爪に成形した製品となす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、形鋼の製造方法お
よび設備列に関し、とくに、ウエブ幅両端に曲がり爪と
玉爪とからなる継手を有する形鋼の製造方法および設備
列に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエブ幅端に曲がり爪と玉爪とからなる
継手を有する形鋼について、直線型形鋼を例にとって説
明する。直線型形鋼は、例えば図３に示すように、直線
状のウエブ１幅両端に曲がり爪20と玉爪21からなる継手
２を有する。曲がり爪20と玉爪21とで開口23をもつ継手
懐22が形成され、２つの直線型形鋼を連結するときは、
一方の形鋼の継手懐22に他方の形鋼の玉爪21を挿入す
る。開口23には玉爪21の根元部を通す。

【０００３】直線型形鋼は、通常、生産性の点で有利な
熱間圧延により製造される。この製造に用いる従来の設
備列と成形工程の１例を図４（ａ）、（ｂ）に示す。圧
延機Ｒ１には孔型Ｋ10、Ｋ９，Ｋ８をもつ孔型ロール、
圧延機Ｒ２には孔型Ｋ７，Ｋ６，Ｋ５をもつ孔型ロー
ル、圧延機Ｓ１には孔型Ｋ４をもつ孔型ロール、圧延機
Ｓ２には孔型Ｋ３をもつ孔型ロール、圧延機Ｓ１には孔
型Ｋ２をもつ孔型ロール、圧延機Ｓ１には孔型Ｋ１をも
つ孔型ロールが、それぞれ装着されている。

【０００４】直線型形鋼の製造にあたっては、ウエブ１
端にフランジ３を有する粗形鋼片を、圧延機Ｒ１の孔型
Ｋ10，Ｋ９，Ｋ８に順次通して圧延し、ついで圧延機Ｒ
２の孔型Ｋ７，Ｋ６，Ｋ７に順次通して圧延し、ついで
圧延機Ｓ１の孔型Ｋ４、圧延機Ｓ２の孔型Ｋ３に順次通
して圧延することにより、ウエブ部を寸法調整するとと
もにフランジ３を突条20Ａと玉爪21とに造形する。さら
に圧延機Ｆ１の孔型Ｋ２、圧延機Ｆ２の孔型Ｋ１に順次
通して圧延することにより、突条20Ａを曲がり爪20に成
形（爪曲げ）する。

【０００５】爪曲げは２回に分けて行われ、１回目では
圧延機Ｆ１によるロール圧下につれて突条20Ａ先端部分
が孔型Ｋ２に沿って玉爪21側にほぼ90°曲がり込み（図
５（ａ））、２回目では圧延機Ｆ２によるロール圧下に
つれてこの曲がり込み部分が孔型Ｋ１に沿って玉爪21に
さらに近づくように曲がっていく（図５（ｂ））。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、直線型
形鋼は、従来一般に、圧延の最終段階で２回の孔型圧延
にて爪曲げを行って曲がり爪を形成するという方法で製
造されている。しかし、この方法では、次のような問題
があった。１）１回目の爪曲げ（第１次爪曲げ）で、被曲げ部の特
に曲がりの大きい部分の内面にしわ疵10が発生し、この
しわ疵10が２回目の爪曲げ（第２次爪曲げ）で深さを増
しながら移動し最終的には曲がり爪20内面の「極点」
（同一断面内でウエブ厚中心線との距離が最大になる
点）近傍に居座る（図５参照）。曲がり爪内面の極点近
傍にこのようなしわ疵が0.5mm を超える深さで存在する
と、継手の強度、特に繰り返し負荷に対する疲労強度が
低下する原因となる。

【０００７】２）被曲げ部の内面が拘束されていないた
め、ロールとの滑り摩擦が大きいと被曲げ部の根元部分
が膨らんで曲がり爪長さが短くなり、一方、ロールとの
滑り摩擦が小さいと被曲げ部の先端部分の曲がり込みが
大きくなって開口が小さくなるというように、摩擦によ
る曲がり変形の差が大きくて継手の寸法形状が安定しな
い。

【０００８】なお、特公昭62−5682号公報には爪部を仕
上ユニバーサルの竪ロールに接触させて竪ロールの回転
により爪部を曲げ成形する技術が開示されているが、こ
の技術では曲がり爪内面のしわ発生疵を抑制できない
し、また、左右等しく曲げ成形するのが難しく、寸法形
状、特に開口部の寸法形状が安定しないという欠点があ
る。

【０００９】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
し、曲がり爪内面のしわ疵を軽減でき、かつ継手の寸法
形状を安定化できる形鋼の製造方法および設備列を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ウエブ幅両端
に曲がり爪と玉爪とからなる継手を有する形鋼の製造方
法において、ウエブ幅両端にフランジを有する粗形鋼片
を上下の孔型ロールで複数回圧延してフランジを突条と
玉爪に造形した２次材となし、該２次材の突条を上下の
孔型ロールで略水平に曲げた後、上下の孔型ロールと左
右の垂直ロールで前記突条の被曲げ部内面を圧下して３
次材となし、該３次材を上下の孔型ロールで圧延して突
条を玉爪側にさらに曲げて曲がり爪に成形した製品とな
すことを特徴とする形鋼の製造方法である。

【００１１】また、本発明は、上下の孔型ロールを有す
る複数の孔型圧延機と、上下の孔型ロールと左右の垂直
ロールを有するユニバーサル圧延機と、上下の孔型ロー
ルを有する孔型圧延機とをこの順に配置したことを特徴
とする形鋼の製造設備列である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明方法において、粗形鋼片を
２次材にする複数回の圧延、および３次材を製品にする
仕上整形圧延（第２次爪曲げ）は、従来と同じである。
本発明方法の骨子は、２次材を３次材にするにあたり、
まず、上下の孔型ロールで突条20Ａを略水平に曲げ、つ
いで図１に示すように、上下の孔型ロール５と左右の垂
直ロール６を用いた圧延、すなわちユニバーサル圧延を
適用して、突条20Ａ（被曲げ部）を孔型ロール５で上下
から圧下・拘束しながら垂直ロール６で突条20Ａの被曲
げ部内面を局所的に圧下するところにある。なお、突条
20Ａを略水平方向に曲げる際には、曲げ成形を水平より
わずかに起きた位置までに止めるのが好ましい。これ以
上曲げると垂直ロール６を突条20Ａの被曲げ部に位置せ
しめるのが困難になるためである。また、垂直ロール６
による突条20Ａの被曲げ部内面への圧下は、少なくとも
曲がりの大きい部分に対して行う必要があり、圧下量と
しては0.5〜1.0 mmとするのが好ましい。0.5 mm未満で
はしわ疵が残存し、1.0 mm超えでは被曲げ部内面の曲率
半径の連続性が阻害されるためである。

【００１３】これにより、突条20Ａの被曲げ部は圧延方
向にほとんど延ばされることなく曲圧下されるので、内
面の表面凹凸が低減し、しわ疵の発生が抑制される。第
１次爪曲げの段階でしわ疵の発生を抑制しておけば、第
２次爪曲げで発生するしわ疵は軽微にすぎないため、曲
がり爪内面の極点近傍に0.5mm を超える深さのしわ疵は
存在しなくなる。

【００１４】また、第１次爪曲げの後段では被曲げ部内
の圧下による延びはほとんどないため被曲げ部の断面寸
法はほとんど変動せず、また、材料の或る位置で第１次
爪曲げを行うと同時に同材料の圧延方向下手の他の適当
な位置で第２次爪曲げを行うようにすれば、第１次爪曲
げの位置で被曲げ部先端をロール拘束していることによ
り、第２次爪曲げをロール拘束なしで受けている被曲げ
部内面にも適度の拘束力が作用して、第２次爪曲げにお
いても摩擦による寸法変動が小さくなり、製品の継手寸
法形状が安定化する。

【００１５】本発明方法を円滑に実施するには、例えば
図２に示すような、上流側から順に、上下の孔型ロール
を有する複数の孔型圧延機（Ｒ１，Ｒ２，Ｓ１，Ｓ２，
ＳＦ１）と、上下の孔型ロールと左右の垂直ロールを有
するユニバーサル圧延機（ＵＦ１）と、上下の孔型ロー
ルを有する孔型圧延機（Ｆ２）とを配置した設備列が好
適である。かかる設備列によれば、粗形鋼片を孔型圧延
機（Ｒ１，Ｒ２，Ｓ１，Ｓ２）に通してフランジ３を突
条20Ａと玉爪21に造形し、引続き孔型圧延機ＳＦ１およ
びユニバーサル圧延機（ＵＦ１）に通して前記造形され
た突条を玉爪21側に曲げ、引続き孔型圧延機（Ｆ２）に
通して前記曲げられた突条を玉爪側にさらに曲げること
ができるので、本発明方法を能率良く実施することがで
きる。

【００１６】なお、図２の例は、図４の従来例において
第１次爪曲げ用の孔型圧延機（Ｆ１）の直後にユニバー
サル圧延機（ＵＦ１）を追加したものに相当する。この
ように、本発明の設備列は、既存の設備列を少し改造す
れば簡単に構成できて設備費が嵩まないという利点があ
る。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例として、図２に示した設備列
を用いて第１次爪曲げを孔型圧延とユニバーサル圧延の
組合わせにて行い、表１に示す目標継手厚さの直線型形
鋼を製造し、得られた製品について、最大しわ疵深さ、
連結部疲労寿命、継手寸法精度を調査した。一方、比較
例として、図４に示した設備列を用いて第１次爪曲げを
孔型圧延にて行い、実施例と同じ目標継手厚さの直線型
形鋼を製造し、実施例と同様の調査を行った。なお、鋼
種はJIS SM400 相当である。

【００１８】最大しわ疵深さは、製品長さ１ｍおきにと
った計20個の断面を観察してしわ疵深さを測定し、その
測定データの最大値で表した。調査結果を表１に示す。
実施例では、目標継手厚さ＝12.0、16.0、20.0mmのいず
れにおいても、最大しわ疵深さが比較例の１／２以下に
軽減されていることがわかる。

【００１９】次にこれら20個の断面について、継手寸法
精度（継手厚さ、開口幅の最大測定値と目標値の差）を
調査した。その結果、目標継手厚さが同一の場合、実施
例では比較例の１／３以下であった。また、製品から切
り出した継手サンプルを嵌合して作製した連結部試験片
を用いて連結部の疲労試験を行った。疲労試験は、連結
部試験片に応力振幅０〜120MPa ×周波数10Hzの反復引
張荷重を負荷することで行い、破断するまでの反復回数
を調査した。実施例ではいずれも500 万回でも破断しな
かったが、No.1の比較例では約180 万回、No.4の比較例
では約110 万回、No.6の比較例では約65万回で破断に至
った。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、熱間圧延製形鋼の連結
部の疲労寿命が向上するとともに、継手寸法形状が安定
するという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の骨子説明図である。

【図２】本発明の形鋼製造設備列（ａ）と成形工程
（ｂ）の１例を示す説明図である。

【図３】直線型形鋼の１例を示す断面図である。

【図４】従来の形鋼製造設備列（ａ）と成形工程（ｂ）
の１例を示す説明図である。

【図５】従来の爪曲げ工程としわ疵の説明図である。

【符号の説明】

１ウエブ２継手３フランジ５孔型ロール６垂直ロール 10 しわ疵 20 曲がり爪 20Ａ突条 21 玉爪 23 開口 22 継手懐

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥井隆徳岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内Ｆターム(参考） 4E002 AC05 BA03 BA04 BB01 BB06 BC01 CA15 CB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエブ幅両端に曲がり爪と玉爪とからな
る継手を有する形鋼の製造方法において、ウエブ幅両端
にフランジを有する粗形鋼片を上下の孔型ロールで複数
回圧延してフランジを突条と玉爪に造形した２次材とな
し、該２次材の突条を上下の孔型ロールで略水平に曲げ
た後、上下の孔型ロールと左右の垂直ロールで前記突条
の被曲げ部内面を圧下して３次材となし、該３次材を上
下の孔型ロールで圧延して突条を玉爪側にさらに曲げて
曲がり爪に成形した製品となすことを特徴とする形鋼の
製造方法。
【請求項２】上下の孔型ロールを有する複数の孔型圧
延機と、上下の孔型ロールと左右の垂直ロールを有する
ユニバーサル圧延機と、上下の孔型ロールを有する孔型
圧延機とをこの順に配置したことを特徴とする形鋼の製
造設備列。