JP2003136102A - フランジ内面突起付形鋼の製造方法及びそれに使用される仕上ユニバーサル圧延機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大きな設備投資なしで、フランジ内面にフラン
ジ幅方向に延びる形状の突起を有する形鋼を熱間圧延で
製造することができる、フランジ内面突起付形鋼の製造
方法及びそれに使用される仕上ユニバーサル圧延機を提
供する。 【解決手段】フランジＳ_F 及びウェブＳ_W を有する形鋼
Ｓの仕上圧延を行うに際して、ロール側面のコーナー部
６ａを始点としほぼロール軸８に向かう複数のスリット
７を形成した水平ロール６を組み込んだ仕上ユニバーサ
ル圧延機５を使用し、水平ロール６の側面によるフラン
ジＳ_F 内面への押圧時にフランジＳ_F 内面に複数の突起
ｔを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フランジ内面突起
付形鋼の製造方法及びそれに使用される仕上ユニバーサ
ル圧延機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウェブとそのウェブの両端に設けられた
フランジとを有するＨ形鋼等の形鋼は、一般に図１３に
示す圧延設備によって圧延されて最終製品となる。この
圧延設備１０１は、図１３（Ａ）に示すように、ブレー
クダウン圧延機１０２、粗ユニバーサル圧延機１０３、
エッジング圧延機１０４、及び仕上ユニバーサル圧延機
１０５からなる場合や、図１３（Ｂ）に示すように、ブ
レークダウン圧延機１０２、第１粗ユニバーサル圧延機
１０３ａ、エッジング圧延機１０４、第２粗ユニバーサ
ル圧延機１０３ｂ、及び仕上ユニバーサル圧延機１０５
からなる場合等があり、加熱炉で加熱されたスラブやブ
ルーム、あるいはビームブランク等の素材を順次に各圧
延機で圧延することによって所定の断面寸法の形鋼が製
造されるようになっている。

【０００３】図１３（Ａ）に示す圧延設備１０１によっ
てＨ形鋼を圧延する方法について説明すると、先ず、加
熱炉で加熱された素材はブレークダウン圧延機１０２に
よって粗形のＨ断面に圧延される。このブレークダウン
圧延機１０２は、ロール胴に沿って開孔型または閉孔型
を複数個設けた上下ロールが配置された二重式の圧延機
である。

【０００４】そして、ブレークダウン圧延機１０２によ
って粗形のＨ断面に圧延された素材は、粗ユニバーサル
圧延機１０３及びエッジング圧延機１０４からなる粗ユ
ニバーサル圧延機群で複数回往復圧延され、図１４
（Ｂ）に示す形状の所定厚みを有するＨ形断面に圧延さ
れる。ここで、粗ユニバーサル圧延機１０３は、上下一
対の水平ロール１０６と左右一対の垂直ロール１０７と
を備え、上下一対の水平ロール１０６により形成される
ロール隙で素材ＳのウェブＳ_w がその厚さ方向に圧下さ
れ、左右それぞれの垂直ロール１０７と上下の水平ロー
ル１０６の側面とにより形成されるロール隙で左右のフ
ランジＳ_F がその厚さ方向に圧下される（図１４（Ａ）
参照）。また、エッジング圧延機１０４は、上下一対の
エッジングロール１０８を備え、上下一対のエッジング
ロール１０８によって形成されるロール隙でフランジＳ
_F の幅が所定の寸法にまで圧下される（図１４（Ｂ）参
照）。

【０００５】そして、図１４（Ｂ）に示す形状に圧延さ
れた素材Ｓは、上下一対の水平ロール１０９と左右一対
の垂直ロール１１０とを備えた仕上ユニバーサル圧延機
１０５により、フランジＳ_F 及びウェブＳ_w の厚み圧下
とフランジＳ_F の角度起こしとが行われ、最終製品の寸
法に仕上られる（図１４（Ｃ）参照）。ところで、ビル
建設等で用いられる鉄筋・鉄骨コンクリート工法におい
ては、コンクリートと鉄骨との付着性を増すため、突起
付の鋼材が使用されることがある。例えば、柱・梁材等
で使用されるＨ形鋼では、フランジの内面や外面に突起
を有するものが用いられる。この突起は、ある程度の高
さ（例えば１ｍｍ以上）が必要とされており、また、突
起の数が多い場合や突起の長さが長い場合にはよりコン
クリートとの付着性が増加することになる。

【０００６】ここで、図１５に示すように、フランジＳ
_F の外面に複数の突起ｔを有するＨ形鋼Ｓを製造する場
合には、仕上ユニバーサル圧延機２０５において、左右
一対の垂直ロール２１０の外面に垂直方向に延びる複数
の溝２１０ａを形成しておき、この垂直ロール２１０で
フランジＳ_F の外面を圧下することにより、フランジＳ
_F の外面に複数の突起ｔを有するＨ形鋼Ｓを比較的容易
に製造することができる。図１５中、符号２０９は水平
ロールである。

【０００７】一方、仕上ユニバーサル圧延機１０５によ
る仕上ユニバーサル圧延においては、図１４（Ｃ）に示
すように、フランジＳ_F の内面は水平ロール１０９の側
面で圧下されるが、水平ロール１０９の側面には抜け勾
配がほとんどなく、かつ、ロールと材料との相対すべり
が大きいため、水平ロール１０９の側面に単に溝を形成
し、これをフランジＳ_F の内面に転写させて突起を形成
しても、圧延の出側で突起がつぶれてしまうという問題
があった。このため、フランジＳ_F の内面に突起を有す
るＨ形鋼は、熱間圧延では簡単に製造できないと考えら
れていた。

【０００８】フランジの内面に突起を有するＨ形鋼は、
フランジの外面に突起を有するものよりコンクリートと
の付着性が優れているといわれているため、熱間圧延後
に溶接によりリブや突起をフランジの内面に付与して製
造されていた。しかし、生産性は非常に悪かった。そこ
で、熱間圧延によってフランジの内面に突起を付与する
はなおも望まれており、いくつか提案されている。

【０００９】例えば、特開平３−３２４０８号公報に
は、図１６に示すように、Ｈ形鋼Ｓの各フランジＳ_F 内
面を圧下する溝付の小径ロールからなる第２垂直ロール
３０８を上下左右各フランジＳ_F 内面毎に４個配設し、
フランジＳ_F 外面を圧下する左右２個の垂直ロール３０
７の各チョック３０９を内方へ延長して各第２垂直ロー
ル３０８を軸受にて支持し、各水平ロール３０６側面の
ベベルギヤ３１０と各第２垂直ロール３０８のベベルギ
ヤ３１１とを噛合せ、これらベベルギヤ３１０，３１１
による駆動部周速と第２垂直ロール３０８の圧下側面部
周速との周速調整手段を設けた仕上圧延装置３０５が開
示されている。

【００１０】この仕上圧延装置３０５によれば、コンク
リートとの付着性が優れたフランジの内面に突起を有す
るＨ形鋼を、熱間圧延で製造することができる。また、
特開昭６１−８２９０３号公報には、図１７に示すよう
に、加熱炉（図示せず）により加熱された素材を、ブレ
ークダウン圧延機４０２、第１粗ユニバーサル圧延機４
０３、第２粗ユニバーサル圧延機４０４、及び仕上ユニ
バーサル圧延機４０５を経てフランジ内面に突起を有す
るＨ形鋼とする圧延設備４０１が開示されている。ここ
で、第１粗ユニバーサル圧延機４０３においては、図１
８（Ａ）に示すように、水平ロール４０３Ａの側面の傾
斜を４５°程度と大きくするとともにこの側面のほぼ中
央部に凹部４０７を形成し、複数パスで線形鋼片４０６
のフランジ４０６Ａ内面に圧延方向に連続する線状突起
４０８を造形するようにしている。また、第２粗ユニバ
ーサル圧延機４０４においては、図１８（Ｂ）に示すよ
うに、水平ロール４０４Ａの傾斜側面に圧延方向におい
て断続的な凹部４１０を複数形成し、水平ロール４０４
Ａで線形鋼片４０６のフランジ４０６Ａ及びウェブ４０
６Ｂを圧下しつつ線状突起４０８を断続的に圧下し、所
定ピッチの縞突起４１１を造形するようにしている。そ
して、仕上ユニバーサル圧延機４０５においては、水平
ロール４０５Ａでウェブ４０６Ｂを圧下しつつ、フラッ
トな垂直ロール４０５ＢによりＶ字形状のフランジ４０
６Ａを徐々に押し広げてゆき、これにより、所定の高さ
及びピッチの縞突起４１１をフランジ内面に有するＨ形
鋼４０６を得るようにしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の図１６に示す仕上圧延装置３０５や図１７及び図
１８に示すＨ形鋼の圧延法にあっては、以下の問題点が
あった。即ち、図１６に示す仕上圧延装置３０５の場
合、水平ロール３０６及び第１垂直ロール３０７以外に
仕上圧延装置３０５に特殊な第２垂直ロール３１１を４
個も組み込む必要があり、大きな設備投資が必要となっ
ていた。このため、仕上圧延設備にかかるコストが非常
に高かった。

【００１２】また、図１７及び図１８に示すＨ形鋼の圧
延法の場合、粗ユニバーサル圧延機が２機（符号４０３
及び４０４）必要になり、また、各粗ユニバーサル圧延
機４０３，４０４において傾斜側面に凹部４０７，４１
０を形成した特殊な水平ロール４０３Ａ，４０４Ａを組
み込む必要となり、設備コストが非常に高かった。ま
た、仕上ユニバーサル圧延機４０５による仕上圧延にお
いて、Ｖ字形状のフランジ４０６Ａを徐々に押し広げて
行く際に、フランジ４０６Ａの内面に縞突起４１１が形
成されていることからフランジ４０６Ａの厚み方向の圧
下を行うことができなかった。さらに、フランジ内面に
突起を設けた形鋼は、その使われ方からフランジ幅方向
（圧延方向に直交する垂直方向）に延びる形状の突起が
望まれる場合が多いのに対し、前述の圧延法でフランジ
内面に設けられる縞突起４１１は圧延方向に延びる形状
となっていた。

【００１３】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、大きな設備投資なしで、フラン
ジ内面にフランジ幅方向に延びる形状の突起を有する形
鋼を熱間圧延で製造することができる、フランジ内面突
起付形鋼の製造方法及びそれに使用される仕上ユニバー
サル圧延機を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記諸問題を解決するた
め、本発明のうち請求項１に係るフランジ内面突起付形
鋼の製造方法は、フランジ及びウェブを有する形鋼の仕
上圧延を行うに際して、ロール側面のコーナー部を始点
としほぼロール軸に向かう複数のスリットを形成した水
平ロールを組み込んだ仕上ユニバーサル圧延機を使用
し、前記水平ロールの側面による前記フランジ内面への
押圧時に前記フランジ内面に複数の突起を形成すること
を特徴としている。

【００１５】本発明のうち請求項２に係るフランジ内面
突起付形鋼の製造方法は、請求項１記載の発明におい
て、前記スリットの各々が、前記ロール側面のコーナー
部を始点として直線状で形成されていることを特徴とし
ている。本発明のうち請求項３に係るフランジ内面突起
付形鋼の製造方法は、請求項１記載の発明において、前
記スリットの各々が、前記ロール側面のコーナー部を始
点として前記形鋼の圧延方向とは逆方向に湾曲する形状
で形成されていることを特徴としている。

【００１６】本発明のうち請求項４に係るフランジ内面
突起付形鋼の製造方法は、請求項１記載の発明におい
て、前記スリットの各々が、前記ロール側面のコーナー
部を始点としてほぼロール軸に向かって直線状で延びて
から前記形鋼の圧延方向とは逆方向に湾曲する形状で形
成されているか、又は前記ロール側面のコーナー部を始
点として前記形鋼の圧延方向とは逆方向に湾曲してから
残りが直線状で形成されていることを特徴としている。

【００１７】本発明のうち請求項５に係るフランジ内面
突起付形鋼の製造方法は、請求項２又は４記載の発明に
おいて、前記各スリットの直線状に形成された部分の中
心線が、前記各スリットのコーナー部始点と前記ロール
軸とを結ぶ直線に対して前記形鋼の圧延方向とは逆方向
に０°〜１０°傾いていることを特徴としている。本発
明のうち請求項６に係るフランジ内面突起付形鋼の製造
方法は、請求項２乃至５のうちいずれか一項に記載の発
明において、前記各スリットの幅が、前記ロール側面の
コーナー部始点から前記ロール軸に向かうに従って徐々
に小さくなることを特徴としている。

【００１８】本発明のうち請求項７に係るフランジ内面
突起付形鋼の製造方法は、請求項１記載の発明におい
て、前記仕上圧延を行うに際して、前記フランジの厚み
圧下率を前記ウェブの厚み圧下率よりも大きくすること
を特徴としている。本発明のうち請求項８に係るフラン
ジ内面突起付形鋼の製造方法は、請求項１記載の発明に
おいて、前記仕上圧延前の材料のフィレット部近傍に余
肉を形成しておくことを特徴としている。

【００１９】また、本発明のうち請求項９に係る仕上ユ
ニバーサル圧延機は、ロール側面のコーナー部を始点と
しほぼロール軸に向かう複数のスリットを形成した水平
ロールを組み込んだことを特徴としている。本発明のう
ち請求項１０に係る仕上ユニバーサル圧延機は、請求項
９記載の発明において、前記スリットの各々が、前記ロ
ール側面のコーナー部を始点として直線状で形成されて
いることを特徴としている。

【００２０】本発明のうち請求項１１に係る仕上ユニバ
ーサル圧延機は、請求項９記載の発明において、前記ス
リットの各々が、前記ロール側面のコーナー部を始点と
して前記形鋼の圧延方向とは逆方向に湾曲する形状で形
成されていることを特徴としている。本発明のうち請求
項１２に係る仕上ユニバーサル圧延機は、請求項９記載
の発明において、前記スリットの各々が、前記ロール側
面のコーナー部を始点としてほぼロール軸に向かって直
線状で延びてから前記形鋼の圧延方向とは逆方向に湾曲
する形状で形成されているか、又は前記ロール側面のコ
ーナー部を始点として前記形鋼の圧延方向とは逆方向に
湾曲してから残りが直線状で形成されていることを特徴
としている。

【００２１】本発明のうち請求項１３に係る仕上ユニバ
ーサル圧延機は、請求項１０又は１２記載の発明におい
て、前記各スリットの直線状に形成された部分の中心線
が、前記各スリットのコーナー部始点と前記ロール軸と
を結ぶ直線に対して前記形鋼の圧延方向とは逆方向に０
°〜１０°傾いていることを特徴としている。本発明の
うち請求項１４に係る仕上ユニバーサル圧延機は、請求
項１０乃至１３のうちいずれか一項に記載の発明におい
て、前記各スリットの幅が、前記ロール側面のコーナー
部始点から前記ロール軸に向かうに従って徐々に小さく
なることを特徴としている。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図面を参
照して説明する。図１は本発明に係るフランジ内面突起
付形鋼の製造方法が適用される圧延設備の概略構成図で
ある。図２は図１の圧延設備における仕上ユニバーサル
圧延機に組み込まれる水平ロールの側面図である。図３
は図２に示す水平ロール用いての仕上ユニバーサル圧延
における水平ロールの側面とフランジ内面との接触状態
を模式的に示した図である。但し、図３においては、ス
リットの表示を省略するとともにフランジを透視してい
る。図４はフランジ内面に突起を有するＨ形鋼の部分斜
視図である。図５はフランジ内面に形成された突起が水
平ロールのスリットからつぶされずにロールコーナー部
から抜けていく様子を示した模式図である。

【００２３】図４に示すウェブＳ_w とそのウェブＳ_w の
左右両端に設けられたフランジＳ_Fとを有し、フランジ
Ｓ_F 内面に突起ｔを有するＨ形鋼Ｓを製造する場合を例
にとって本発明の実施形態を説明する。図１に示すよう
に、Ｈ形鋼Ｓを製造するための圧延設備１は、図１３
（Ａ）に示す圧延設備１０１と同様に、ブレークダウン
圧延機２、粗ユニバーサル圧延機３、エッジング圧延機
４、及び仕上ユニバーサル圧延機５からなり、加熱炉で
加熱された素材を順次に各圧延機で圧延することによっ
て所定の断面寸法のフランジＳ_F 内面に突起ｔを有する
Ｈ形鋼Ｓが製造される。

【００２４】ここで、ブレークダウン圧延機２、粗ユニ
バーサル圧延機３、及びエッジング圧延機４において
は、素材は図１４（Ｂ）に示す形状と同一の形状に圧延
される。そして、図１４（Ｂ）に示す形状と同一の形状
に圧延された素材は、上下一対の水平ロール６（図２及
び図３参照）と左右一対の垂直ロール（図示せず）とを
備えた仕上ユニバーサル圧延機５により、フランジＳ_F
及びウェブＳ_w の厚み圧下、フランジＳ_F 内面への突起
ｔの形成、及びフランジＳ_F の角度起こしが行われ、最
終製品の寸法に仕上られる。

【００２５】ここで、仕上ユニバーサル圧延機５による
フランジＳ_F 内面への突起ｔの形成について詳細に説明
すると、仕上ユニバーサル圧延機５の各水平ロール６
は、図２に示すように、ロール側面のコーナー部６ａを
始点としロール軸８に向かう複数の直線状のスリット７
を形成している。ここで言う「コーナー部６ａ」とは、
水平ロール６の周面と側面との境界部であり、このコー
ナー部６ａには、丸みや面取りが施されている。そし
て、水平ロール６の側面によるフランジＳ_F 内面への押
圧時（フランジＳ_F の厚み圧下時）にフランジＳ_F 内面
に複数の突起ｔを圧延方向において所定ピッチで形成す
る。ここで、水平ロール６の側面に形成された各スリッ
ト７は、ロール側面のコーナー部６ａを始点としほぼロ
ール軸８に向かって形成されていることから、フランジ
Ｓ_F 内面に形成された突起ｔは、図４に示すように、圧
延方向に対してほぼ直交する垂直方向、即ちフランジ幅
方向に延びることになる。従って、水平ロール６の側面
にロール側面のコーナー部６ａを始点としロール軸８に
向かう複数のスリット７を形成するだけで仕上ユニバー
サル圧延機５による仕上圧延によってフランジＳ_F 内面
にフランジ幅方向に延びる形状の突起ｔを有するＨ形鋼
を熱間圧延で製造することができる。このため、大きな
設備投資も不要となり、仕上圧延設備にかかるコストを
安価にすることができる。

【００２６】前述の突起ｔの形成に際し、水平ロール６
のスリット７の形状は水平ロール６の側面でフランジＳ
_F 内面を圧下する領域Ａ（図３参照）、即ちロールバイ
ト内でフランジＳ_F 内面に転写される。そして、ロール
バイトを出た圧延機出側では、フランジＳ_F の厚み圧下
は終了しているが、フランジＳ_F 内面と水平ロール６の
側面が未だに接触した状態の領域Ｂを形成する。

【００２７】ロールバイト内で転写されたフランジＳ_F
内面の突起ｔが前記領域Ｂで形をつぶされないようにす
るためには、「突起ｔが領域Ｂにおいて常にスリット７
に接していること」が望まれる。領域Ｂでは、例えば、
ロールバイト出口におけるフランジＳ_F 内面の点ａ（図
３においてウェブＳ_w の下方に位置するフランジＳ_F内
面の点ａ）は圧延方向と同一の図３の矢印方向に進むた
め、点ａは点ａと同一の高さとなる水平ロール６の側面
から領域Ｂを抜けるときに接するロールコーナー部まで
連続的に水平ロール６の側面に接していく。従って、突
起ｔを形成する水平ロール６の側面に形成されたスリッ
ト７は、図２に示すように、前述のコーナー部６ａから
連続して形成されている必要がある。フランジＳ_F 内面
に形成された突起ｔが水平ロール６のスリット７からつ
ぶされずにロールコーナー部６ａから抜けていく様子を
図５に示す。領域Ａで形成された突起ｔ（図５（Ａ）参
照）は、図５（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、一部変形す
る場合があるものの、スリット７と常に接しながらスリ
ット７をコーナー部６ａから抜けていく。

【００２８】一方、図６に示すように、スリット７をコ
ーナー部６ａを含まない水平ロール６の側面だけに形成
した場合、前述の領域Ｂにおいて突起ｔが常にスリット
７に接することできずに、最終的にはフランジＳ_F 内面
に形成された突起ｔをスリット７から抜くことができ
ず、突起ｔがつぶされてしまう。また、水平ロール６の
側面に形成されたスリット７の形状は、図７に示すよう
に、スリット７の直線状に形成された部分の中心線Ｃ１
が、スリット７のコーナー部６ａ始点とロール軸８とを
結ぶ直線Ｃ２に対してＨ形鋼Ｓの圧延方向とは逆方向に
０°〜１０°、より好適には約５°傾いていることが好
ましい。この理由は、図３に示したフランジＳ_F 内面の
点ａが領域Ｂで順に接する水平ロール６の側面を点でつ
ないでいくと、圧延方向とは逆方向に傾いた線になり、
領域Ｂで突起ｔがスリット７から抜きやすくなるからで
ある。この傾き角θが１０°より大きい場合や、逆に０
°より小さい場合、即ちスリット７の方向が圧延方向に
傾いている場合には、「突起が領域Ｂにおいて常にスリ
ットに接していること」という条件を満たすことができ
ずに、特にフランジ幅方向の端部側で突起ｔが剥がされ
てしまう場合も生じる。

【００２９】更に、各スリット７の幅は、図８に示すよ
うに、ロール側面のコーナー部６ａで最も広く、コーナ
ー部６ａ始点からロール軸８に向かうに従って徐々に小
さくなっていると、「突起が領域Ｂにおいて常にスリッ
トに接していること」という条件を満たし易く好適であ
る。この理由は、このようにすると、図３に示したフラ
ンジＳ_F 内面の点ａがフランジ幅方向のどの位置であっ
ても領域Ｂで最終的にコーナー部６ａと接するためであ
る。このようにスリット７の幅をコーナー部６ａ始点か
らロール軸８に向かうに従って徐々に小さくなるように
するのは、図８に示す場合のみならず、図７に示したス
リット７にも適用することができる。これにより、領域
Ｂで突起ｔをスリット７からより容易に抜くことができ
る。

【００３０】また、水平ロール６の側面に形成されたス
リット７は、直線状で形成される場合のみならず、図９
に示すように、ロール側面のコーナー部６ａを始点とし
てＨ形鋼Ｓの圧延方向と逆方向に湾曲する形状で形成さ
れていてもよい。これにより、スリット７の形状を単に
直線状で形成する場合より、領域Ｂで突起ｔがスリット
７から抜きやすくなる。なお、図９において、各スリッ
ト７の幅は、ロール側面のコーナー部６ａで最も広く、
コーナー部６ａ始点からロール軸８に向かうに従って徐
々に小さくなって。

【００３１】なお、仕上ユニバーサル圧延機５による仕
上圧延を行うに際しては、従来の仕上ユニバーサル圧延
と同様に、フランジＳ_F の厚み圧下率をウェブＳ_w の厚
み圧下率よりも大きくすることが好ましい。ウェブＳ_w
に対してフランジＳ_F を強圧下することにより、突起ｔ
がより高く形成されるとともに、材料の先進率（ロール
周速に対するロールバイト出口での材料の速度の割合）
が小さくなり、前述の「突起が領域Ｂにおいて常にスリ
ットに接していること」という条件を満たしやすくな
る。

【００３２】また、仕上圧延前の材料のフィレット部近
傍には、図１０乃至図１２に示すように、余肉ｘ１、ｘ
２、ｘ３を形成しておくことが好ましい。突起ｔを形成
する部分において、強圧下となるので、突起ｔがより高
く形成されるためである。ここで、フィレット部とは、
フランジＳ_F とウェブＳ_w とが結合する部位である。な
お、余肉の形成に際しては、図１０及び図１１に示すよ
うにフランジＳ_F の内面に形成しても、あるいは図１２
に示すようにフランジＳ_F の外面に形成してもよい。

【００３３】フランジＳ_F の内面に余肉を形成する手段
としては、例えば、図１０に示す、仕上ユニバーサル圧
延機よりも前段の水平ロール（粗ユニバーサル圧延機の
水平ロール）５０１のロールコーナ内半径寸法Ｒ１を仕
上ユニバーサル圧延機の水平ロール６０１のコーナ内半
径Ｒ２よりも大きくする手段、あるいは図１１に示す、
仕上ユニバーサル圧延機より前段の水平ロール（粗ユニ
バーサル圧延機の水平ロール）５０１の側面に凹部５０
２を形成しておく手段がある。即ち、図１０に示す手段
にあっては、図１０（Ａ）に示すように仕上ユニバーサ
ル圧延機よりも前段の水平ロール５０１のロールコーナ
内半径寸法Ｒ１を仕上ユニバーサル圧延機の水平ロール
６０１のコーナ内半径Ｒ２よりも大きくしておいて、上
下一対の水平ロール５０１により形成されるロール隙で
ウェブＳ_w をその厚さ方向に圧下し、垂直ロール（図示
せず）と上下の水平ロール５０１の側面とにより形成さ
れるロール隙でフランジＳ_F をその厚さ方向に圧下する
ことで、フランジＳ_F の内面に余肉ｘ１を形成する。そ
の後、仕上ユニバーサル圧延機の水平ロール６０１の側
面と垂直ロール（図示せず）によるロール隙でフランジ
Ｓ_F をその厚さ方向に圧下する。水平ロール６０１の側
面にはロールコーナ部からスリットを形成しており、余
肉ｘ１を含んで圧下して突起ｔを形成する。また、図１
１に示す手段にあっては、図１１（Ａ）に示すように、
仕上ユニバーサル圧延機より前段の水平ロール（粗ユニ
バーサル圧延機の水平ロール）５０１の側面に凹部５０
２を形成しておいて、上下一対の水平ロール５０１によ
り形成されるロール隙でウェブＳ_w をその厚さ方向に圧
下し、垂直ロール（図示せず）と上下の水平ロール５０
１の側面とにより形成されるロール隙でフランジＳ_F を
その厚さ方向に圧下する。これにより、フランジＳ_F の
内面に先ず余肉ｘ２を形成しておく。その後、仕上ユニ
バーサル圧延機の水平ロール６０１の側面と垂直ロール
（図示せず）でフランジＳ_F の厚み圧下を余肉ｘ２を含
んで行い、スリットをもつ水平ロール６０１のコーナ部
側面と接するフランジＳ_F の内面に突起ｔを形成する。

【００３４】また、フランジＳ_F の外面に余肉を形成す
る手段としては、例えば、図１２に示すように、仕上ユ
ニバーサル圧延機よりも前段の垂直ロール（粗ユニバー
サル圧延機の垂直ロール）５０３のロール高さ方向中央
部に面取部５０４を形成しておき、上下一対の水平ロー
ル５０１により形成されるロール隙でウェブＳ_w をその
厚さ方向に圧下し、垂直ロール５０３と上下の水平ロー
ル５０１の側面とにより形成されるロール隙でフランジ
Ｓ_F をその厚さ方向に圧下することで、フランジＳ_F の
外面に余肉ｘ３を形成する。その後、仕上ユニバーサル
圧延機の水平ロール６０１の側面と垂直ロール６０３に
よるロール隙でフランジＳ_F をその厚さ方向に圧下す
る。水平ロール６０１の側面にはロールコーナ部からス
リットを形成しており、余肉ｘ３を含んで圧下して突起
ｔを形成する。

【００３５】以上、本発明の実施形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されず、種々の変更を行う
ことができる。本実施形態では、スリット７の形状がロ
ール側面のコーナー部６ａを始点として直線状で形成さ
れたもの、及びロール側面のコーナー部６ａを始点とし
てＨ形鋼Ｓの圧延方向とは逆方向に湾曲する形状で形成
されているものについて示したが、ロール側面のコーナ
ー部６ａを始点としてほぼロール軸８に向かって直線状
で延びてからＨ形鋼Ｓの圧延方向とは逆方向に湾曲する
形状で形成されていたり、あるいは前記ロール側面のコ
ーナー部６ａを始点としてＨ形鋼Ｓの圧延方向とは逆方
向に湾曲してから残りが直線状で形成されていてもよ
い。この場合でも、突起ｔがはがれたりつぶされたりす
ることなく形成できることを確認している。そして、こ
の場合、各スリット７の直線状に形成された部分の中心
線が、各スリット７のコーナー部６ａ始点とロール軸８
とを結ぶ直線に対してＨ形鋼Ｓの圧延方向とは逆方向に
０°〜１０°傾いていてもよい。また、この場合、各ス
リット７の幅は、ロール側面のコーナー部６ａ始点から
ロール軸８に向かうに従って徐々に小さくなっていても
よい。

【００３６】また、圧延設備１で圧延することによって
製造されるのは、図４に示すフランジＳ_F 内面に突起ｔ
を有するＨ形鋼Ｓのみならず、ウェブ及びフランジを有
するＩ形鋼、Ｔ形鋼、溝形鋼等の形鋼のフランジ内面に
突起を有するものであってもよい。さらに、本実施形態
ではフランジＳ_F 内面だけに突起ｔを形成したが、仕上
ユニバーサル圧延機５に組み込まれる垂直ロールの側面
にも垂直方向に延びるスリットを形成しておくことによ
り、フランジＳ_F 外面にも同時に突起を形成することが
できる。

【００３７】

【実施例】図１に示す圧延設備１において、図６、図
７、図８及び図９に示した形状のスリット７をロール側
面に加工した水平ロール６を仕上ユニバーサル圧延機５
に組み込んで仕上圧延を行い、フランジ内面に突起を有
するＨ形鋼（製品寸法：ウェブ高さ３１６ｍｍ、フラン
ジ幅３１６ｍｍ、ウェブ厚１８ｍｍ、フランジ厚２３ｍ
ｍ）を製造した。仕上ユニバーサル圧延における目標厚
み圧下率はウェブで６％、フランジで１２％とした。

【００３８】スリットの寸法（スリットのコーナー部に
おける幅Ｗ１、スリットのロール軸側端における幅Ｗ
２、スリットの長さＬ１、スリットのコーナー部側端か
らロールのコーナー部に至るまでの長さＬ２、及びスリ
ットの傾き角θ）と、製品のフランジ内面に形成された
突起の寸法（突起の高さ、突起のフランジ幅方向長さ、
及び突起の幅）との測定結果を表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１に示した全ての条件において、スリッ
トの深さは３ｍｍ、隣り合うスリットとのピッチは２０
ｍｍである。条件１においては、スリットの幅Ｗ１が４
ｍｍ、Ｗ２が４ｍｍ、スリットの長さＬ１が３０ｍｍ、
スリットの傾き角θが０°であるが、スリットのコーナ
ー部側端からロールのコーナー部に至るまでの長さＬ２
が１０ｍｍあり、条件１は図６に示した比較例を構成す
る。この場合、突起を水平ロールから引き抜くことがで
きずに、突起がつぶれたり、はがされたりしてしまった
ため、突起の寸法測定ができなかった。

【００４１】一方、条件２においては、スリットの幅Ｗ
１が４ｍｍ、Ｗ２が４ｍｍ、スリットの長さＬ１が４０
ｍｍ、Ｌ２が０ｍｍ、スリットの傾き角θが５°であ
り、図７に示した本発明例を構成する。また、条件３に
おいては、スリットの幅Ｗ１が６ｍｍ、Ｗ２が４ｍｍ、
スリットの長さＬ１が４０ｍｍ、Ｌ２が０ｍｍ、スリッ
トの傾き角θが０°であり、図８に示した本発明例を構
成する。更に、条件４においては、スリットの幅Ｗ１が
６ｍｍ、Ｗ２が４ｍｍ、スリットの長さＬ１が８０ｍ
ｍ、Ｌ２が０ｍｍ、スリットの傾き角θが５°であり、
図７及び図８を組み合わせた本発明例を構成する。ま
た、条件５においては、スリットの幅Ｗ１が６ｍｍ、Ｗ
２が４ｍｍ、スリットの長さＬ１が６０ｍｍ、Ｌ２が０
ｍｍ、スリットの平均傾き角θが０°であり、スリット
は圧延方向と逆方向に湾曲（曲率半径ρが４００ｍｍ）
しており、図９に示した本発明例を構成する。

【００４２】本発明例の条件２、３、４、及び５では、
全てにおいてフランジ内面に高さ１．５ｍｍ以上、長さ
３６ｍｍ以上、幅３．２ｍｍ以上の突起が剥がされるこ
となくきれいに形成された。特に条件４では、フランジ
幅方向長さが７５ｍｍと長い突起を形成することができ
た。また、仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールのロー
ルコーナ内半径を１３ｍｍに対し、粗ユニバーサル圧延
機の水平ロールのロールコーナ内半径を３０ｍｍとし
て、フィレット部に最大７ｍｍの余肉を形成させて、条
件２と同じ条件で仕上圧延を施した。その結果、フラン
ジ内面に高さ２．８ｍｍ、長さ３８ｍｍ、幅３．５ｍｍ
の突起を形成することができた。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係るフランジ内面突起付形鋼の製造方法及び請求
項９に係る仕上ユニバーサル圧延機によれば、フランジ
及びウェブを有する形鋼の仕上圧延を行うに際して、ロ
ール側面のコーナー部を始点としほぼロール軸に向かう
複数のスリットを形成した水平ロールを組み込んだ仕上
ユニバーサル圧延機を使用し、前記水平ロールの側面に
よる前記フランジ内面への押圧時に前記フランジ内面に
複数の突起を形成するので、大きな設備投資をすること
なく、フランジ内面にフランジ幅方向に延びる形状の突
起を有する形鋼を熱間圧延で製造することができる。

【００４４】また、本発明のうち請求項２に係るフラン
ジ内面突起付形鋼の製造方法及び請求項１０に係る仕上
ユニバーサル圧延機によれば、請求項１記載の発明及び
請求項９記載の発明において、前記スリットの各々が、
前記ロール側面のコーナー部を始点として直線状で形成
されているので、ロールバイトを出た圧延機出側におけ
るフランジ内面と水平ロールの側面が未だに接触した状
態の領域において、突起をスリットから容易に抜くこと
ができる。

【００４５】本発明のうち請求項３に係るフランジ内面
突起付形鋼の製造方法及び請求項１１に係る仕上ユニバ
ーサル圧延機によれば、請求項１記載の発明及び請求項
９記載の発明において、前記スリットの各々が、前記ロ
ール側面のコーナー部を始点として前記形鋼の圧延方向
とは逆方向に湾曲する形状で形成されているので、突起
をスリットからより容易に抜くことができる。

【００４６】本発明のうち請求項４に係るフランジ内面
突起付形鋼の製造方法及び請求項１２に係る仕上ユニバ
ーサル圧延機によれば、請求項１記載の発明及び請求項
９記載の発明において、前記スリットの各々が、前記ロ
ール側面のコーナー部を始点としてほぼロール軸に向か
って直線状で延びてから前記形鋼の圧延方向とは逆方向
に湾曲する形状で形成されているか、又は前記ロール側
面のコーナー部を始点として前記形鋼の圧延方向とは逆
方向に湾曲してから残りが直線状で形成されているの
で、突起をスリットからより容易に抜くことができる。

【００４７】本発明のうち請求項５に係るフランジ内面
突起付形鋼の製造方法及び請求項１３に係る仕上ユニバ
ーサル圧延機によれば、請求項２又は４記載の発明及び
請求項１０又は１２記載の発明において、前記各スリッ
トの直線状に形成された部分の中心線が、前記各スリッ
トのコーナー部始点と前記ロール軸とを結ぶ直線に対し
て前記形鋼の圧延方向とは逆方向に０°〜１０°傾いて
いるので、前記領域で突起をスリットからより一層抜き
やすくすることができる。

【００４８】本発明のうち請求項６に係るフランジ内面
突起付形鋼の製造方法及び請求項１４に係る仕上ユニバ
ーサル圧延機によれば、請求項２乃至５のうちいずれか
一項に記載の発明及び請求項１０乃至１３のうちいずれ
か一項に記載の発明において、前記各スリットの幅が、
前記ロール側面のコーナー部始点から前記ロール軸に向
かうに従って徐々に小さくなるので、前記領域で突起を
スリットからさらにより一層抜きやすくすることができ
る。

【００４９】本発明のうち請求項７に係るフランジ内面
突起付形鋼の製造方法によれば、請求項１記載の発明に
おいて、前記仕上圧延を行うに際して、前記フランジの
厚み圧下率を前記ウェブの厚み圧下率よりも大きくする
ので、フランジ内面に形成される突起がより高く形成さ
れるとともに、材料の先進率を小さくすることができ、
前記領域で突起をスリットからより一層抜きやすくする
ことができる。

【００５０】また、本発明のうち請求項８に係るフラン
ジ内面突起付形鋼の製造方法によれば、請求項１記載の
発明において、前記仕上圧延前の材料のフィレット部近
傍に余肉を形成しておくので、フランジ内面に形成され
る突起をより高く形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフランジ内面突起付形鋼の製造方
法が適用される圧延設備の概略構成図である。

【図２】図１の圧延設備における仕上ユニバーサル圧延
機に組み込まれる水平ロールの側面図である。

【図３】図２に示す水平ロール用いての仕上ユニバーサ
ル圧延における水平ロールの側面とフランジ内面との接
触状態を模式的に示した図である。但し、図３において
は、スリットの表示を省略するとともにフランジを透視
している。

【図４】フランジ内面に突起を有するＨ形鋼の部分斜視
図である。

【図５】フランジ内面に形成された突起が水平ロールの
スリットからつぶされずにロールコーナー部から抜けて
いく様子を示した模式図である。

【図６】本発明と比較のための、水平ロールの側面に形
成されたスリットを示す模式図である。

【図７】本発明の実施に好適な、水平ロールの側面に形
成されたスリットを示す模式図である。

【図８】本発明の実施に好適な、水平ロールの側面に形
成されたスリットを示す模式図である。

【図９】本発明の実施に好適な、水平ロールの側面に形
成されたスリットを示す模式図である。

【図１０】粗ユニバーサル圧延機の水平ロールのロール
コーナ内半径寸法を仕上ユニバーサル圧延機の水平ロー
ルのコーナ内半径よりも大きくしてフランジの内面に余
肉を形成する手段を示し、（Ａ）は粗圧延の様子を
（Ｂ）は仕上圧延の様子を示している。

【図１１】粗ユニバーサル圧延機の水平ロールの側面に
凹部を形成してフランジの内面に余肉を形成する手段を
示し、（Ａ）は粗圧延の様子を（Ｂ）は仕上圧延の様子
を示している。

【図１２】粗ユニバーサル圧延機の垂直ロールのロール
高さ方向中央部に面取りを施してフランジの外面に余肉
を形成する手段を示し、Ａ）は粗圧延の様子を（Ｂ）は
仕上圧延の様子を示している。

【図１３】ウェブとフランジを有する形鋼の一般的な圧
延設備の概略構成図で、（Ａ）は１つの粗ユニバーサル
圧延機を配列した圧延設備の概略構成図、（Ｂ）は２つ
の粗ユニバーサル圧延機を配列した圧延設備の概略構成
図である。

【図１４】図１３（Ａ）に示す圧延設備によってＨ形鋼
を圧延する場合の圧下状態を示し、（Ａ）は粗ユニバー
サル圧延による圧下状態、（Ｂ）はエッジング圧延によ
る圧下状態、（Ｃ）は仕上ユニバーサル圧延による圧下
状態を示している。

【図１５】従来の、フランジ外面に突起を形成する仕上
ユニバーサル圧延機の概略斜視図である。

【図１６】従来例の、フランジ内面に突起を形成する仕
上圧延装置の概略正面図である。

【図１７】従来例の、フランジ内面に突起を形成する内
面突起付Ｈ形鋼の製造方法が適用される圧延設備の概略
構成図である。

【図１８】図１７に示す圧延設備によってＨ形鋼を圧延
する場合の圧下状態を示し、（Ａ）は第１粗ユニバーサ
ル圧延機による圧下状態、（Ｂ）は第２粗ユニバーサル
圧延機による圧下状態、（Ｃ）は仕上ユニバーサル圧延
機による圧下状態を示している。

【符号の説明】

１ 圧延設備 ２ ブレークダウン圧延機 ３ 粗ユニバーサル圧延機 ４ エッジング圧延機 ５ 仕上ユニバーサル圧延機 ６ 水平ロール ６ａ コーナー部 ７ スリット ８ ロール軸 ５０１ 粗ユニバーサル圧延機の水平ロール ５０２ 粗ユニバーサル圧延機の水平ロール側面凹部 ５０３ 粗ユニバーサル圧延機の垂直ロール ５０４ 粗ユニバーサル圧延機の垂直ロール面取部 ６０１ 仕上ユニバーサル圧延機の水平ロール ６０３ 仕上ユニバーサル圧延機の垂直ロール Ｓ Ｈ形鋼（形鋼） Ｓ_F フランジ Ｓ_W ウェブ ｔ 突起 ｘ１、ｘ２、ｘ３ 余肉

フロントページの続き (72)発明者 三浦 啓徳 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 AC03 AC11 BA04 BB01 CA16 4E016 AA07 BA08 CA08 DA06 DA19

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧
   延を行うに際して、ロール側面のコーナー部を始点とし
   ほぼロール軸に向かう複数のスリットを形成した水平ロ
   ールを組み込んだ仕上ユニバーサル圧延機を使用し、前
   記水平ロールの側面による前記フランジ内面への押圧時
   に前記フランジ内面に複数の突起を形成することを特徴
   とする、フランジ内面突起付形鋼の製造方法。
2. 【請求項２】前記スリットの各々が、前記ロール側面の
   コーナー部を始点として直線状で形成されていることを
   特徴とする請求項１記載のフランジ内面突起付形鋼の製
   造方法。
3. 【請求項３】前記スリットの各々が、前記ロール側面の
   コーナー部を始点として前記形鋼の圧延方向とは逆方向
   に湾曲する形状で形成されていることを特徴とする請求
   項１記載のフランジ内面突起付形鋼の製造方法。
4. 【請求項４】前記スリットの各々が、前記ロール側面の
   コーナー部を始点としてほぼロール軸に向かって直線状
   で延びてから前記形鋼の圧延方向とは逆方向に湾曲する
   形状で形成されているか、又は前記ロール側面のコーナ
   ー部を始点として前記形鋼の圧延方向とは逆方向に湾曲
   してから残りが直線状で形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載のフランジ内面突起付形鋼の製造方法。
5. 【請求項５】前記各スリットの直線状に形成された部分
   の中心線が、前記各スリットのコーナー部始点と前記ロ
   ール軸とを結ぶ直線に対して前記形鋼の圧延方向とは逆
   方向に０°〜１０°傾いていることを特徴とする請求項
   ２又は４記載のフランジ内面突起付形鋼の製造方法。
6. 【請求項６】前記各スリットの幅が、前記ロール側面の
   コーナー部始点から前記ロール軸に向かうに従って徐々
   に小さくなることを特徴とする請求項２乃至５のうちい
   ずれか一項に記載のフランジ内面突起付形鋼の製造方
   法。
7. 【請求項７】前記仕上圧延を行うに際して、前記フラン
   ジの厚み圧下率を前記ウェブの厚み圧下率よりも大きく
   することを特徴とする請求項１記載のフランジ内面突起
   付形鋼の製造方法。
8. 【請求項８】前記仕上圧延前の材料のフィレット部近傍
   に余肉を形成しておくことを特徴とする請求項１記載の
   フランジ内面突起付形鋼の製造方法。
9. 【請求項９】ロール側面のコーナー部を始点としほぼロ
   ール軸に向かう複数のスリットを形成した水平ロールを
   組み込んだことを特徴とする仕上ユニバーサル圧延機。
10. 【請求項１０】前記スリットの各々が、前記ロール側面
    のコーナー部を始点として直線状で形成されていること
    を特徴とする請求項９記載の仕上ユニバーサル圧延機。
11. 【請求項１１】前記スリットの各々が、前記ロール側面
    のコーナー部を始点として前記形鋼の圧延方向とは逆方
    向に湾曲する形状で形成されていることを特徴とする請
    求項９記載の仕上ユニバーサル圧延機。
12. 【請求項１２】前記スリットの各々が、前記ロール側面
    のコーナー部を始点としてほぼロール軸に向かって直線
    状で延びてから前記形鋼の圧延方向とは逆方向に湾曲す
    る形状で形成されているか、又は前記ロール側面のコー
    ナー部を始点として前記形鋼の圧延方向とは逆方向に湾
    曲してから残りが直線状で形成されていることを特徴と
    する請求項９記載の仕上ユニバーサル圧延機。
13. 【請求項１３】前記各スリットの直線状に形成された部
    分の中心線が、前記各スリットのコーナー部始点と前記
    ロール軸とを結ぶ直線に対して前記形鋼の圧延方向とは
    逆方向に０°〜１０°傾いていることを特徴とする請求
    項１０又は１２記載の仕上ユニバーサル圧延機。
14. 【請求項１４】前記各スリットの幅が、前記ロール側面
    のコーナー部始点から前記ロール軸に向かうに従って徐
    々に小さくなることを特徴とする請求項１０乃至１３の
    うちいずれか一項に記載の仕上ユニバーサル圧延機。