JP2003170202A - 粗ｈ形材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｈ形材の製造工程での歩留や能率を向上、さ
らに不特定断面の材料を素材として用いることを可能に
し素材の在庫量を低減することを目的とする。 【解決手段】 素材からフランジ形成加工および仕上整
形加工により粗Ｈ形材を製造するに際し、前記素材の断
面のフランジ形成加工を施す方向に沿った、前記粗Ｈ形
材のフランジが形成される方向と直角な方向の長さに応
じて、前記フランジ形成加工に用いる各工具に割り当て
る加工量の配分を変えることにより、粗Ｈ形材の長さ方
向両端部のクロップ長を短くして歩留や能率を向上し、
また不特定の断面材を素材として用いる粗Ｈ形材の製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、その断面の形状が
矩形やドッグボーン形などである材料（以下、それぞれ
矩形材やドッグボーン形材と称する）を素材として、そ
の断面の形状がＨ形またはＨに類似する形状の材料（以
下、Ｈ形材と称する）を製造する工程における途中段階
での材料（以下、中間材と称する）の一つである、その
断面の形状が粗雑なＨ形をした粗Ｈ形材をその材料の塑
性変形を利用した加工により製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粗Ｈ形材は、素材からＨ形材を製造する
工程における途中の被加工材であり、図１４に鋼製の矩
形材ｍ０を素材に、圧延によりＨ形材ｆを製造する工程
を示す。

【０００３】加熱炉１で矩形材ｍ０を圧延に必要な温度
に加熱した後、ブレークダウン圧延機２の孔型ロールに
より、前記矩形材ｍ０の断面の長辺（以下、板幅と称す
る）方向に該矩形材ｍ０を圧下してフランジｍ１−２を
形成してドッグボーン形材ｍ１とし、さらに該ドッグボ
ーン形材ｍ１を前記矩形材ｍ０の断面の短辺（以下、板
厚と称する）方向に圧下することにより仕上整形し粗Ｈ
形材ｍ２を得る。この後は、例えば粗ユニバーサル圧延
機３および該粗ユニバーサル圧延機３に近接して配置し
たエッジャー圧延機４からなる圧延機群によりリバース
圧延を行い、前記粗Ｈ形材ｍ２からその断面がよりＨ形
材ｆのそれに近い中間材ｍ３とし、最後に仕上ユニバー
サル圧延機５により前記中間材ｍ３を整形してＨ形材ｆ
とする加工工程がつづく。

【０００４】素材が矩形材ｍ０である場合、ドッグボー
ン形材ｍ１または粗Ｈ形材ｍ２の製造方法については、
特許第１２８８５４３号、特許第２０３６４７６号など
の公報により明らかにされている。これらの公報にもと
づいて、ブレークダウン圧延機２の上下ロール対２−
１、２−２に必要な孔型を配置した例を図１５に示し、
該孔型を用いることにより矩形材ｍ０からドッグボーン
形材ｍ１を経由して粗Ｈ形材ｍ２を製造する過程を図１
６（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、本発明においては、矩
形材ｍ０をその板幅方向に圧下することによりフランジ
を形成またはフランジを成長させてドッグボーン形材ｍ
１を製造する孔型Ｇ１、Ｇ２およびＧ３をフランジ形成
孔型と呼び、つづいて前記ドッグボーン形材ｍ１を前記
矩形材ｍ０の板厚方向に圧下して断面の形状を整え、粗
Ｈ形材ｍ２を製造する孔型Ｇ４を仕上整形孔型と呼ぶ。

【０００５】図１６において、（ａ）は孔型Ｇ１により
矩形材ｍ０の断面の短辺にＶ字型誘導溝（以下、誘導溝
と称する）ｇ１を形成する圧延の様子を、（ｂ）は孔型
Ｇ２によりフランジｍ１−２を形成する圧延の様子を、
（ｃ）は表面疵を未然に防止するため孔型Ｇ３により誘
導溝の形状をｇ２からｇ３のように浅くする様子を、そ
して（ｄ）は孔型Ｇ４により仕上整形して粗Ｈ形材ｍ２
を得る様子を示す。この例では、フランジ形成孔型Ｇ１
〜Ｇ３による、もとの矩形材ｍ０の板幅方向への圧下に
よりドッグボーン形材ｍ１が、さらに仕上整形孔型Ｇ４
による、もとの矩形材ｍ０の板厚方向への圧下により粗
Ｈ形材ｍ２が製造されている。

【０００６】以下、図１５と図１６（ａ）〜（ｄ）を用
いて従来技術の詳細を説明する。

【０００７】板幅Ａ０、板厚Ｂ０の矩形材ｍ０は、最初
に孔型Ｇ１の楔形突起（以下、突起と称する）Ｇ１−２
により板幅方向に１パスないし２パス程度の圧下を受
け、短辺Ｂ０に誘導溝ｇ１が形成される。孔型Ｇ１は幅
がｓ１であり、孔底は中央部の突起Ｇ１−２と、該突起
Ｇ１−２を対称軸とする両側の溝Ｇ１−３から成り立っ
ている。矩形材ｍ０の板厚中央部に誘導溝ｇ１を形成す
るためには、板幅の両端部を孔型Ｇ１の側壁部Ｇ１−１
によって挟持することが必要であり、したがって幅ｓ１
は矩形材ｍ０の板厚Ｂ０にほぼ等しく設定してある。な
お、孔型Ｇ１の役割は矩形材ｍ０の短辺Ｂ０に誘導溝ｇ
１を形成することであり、矩形材ｍ０の板幅を縮小する
ことはしない。したがって、孔型Ｇ１出しの被加工材の
幅（以下、ウェブ高さと称する）Ａ１はほぼもとの矩形
材ｍ０の板幅Ａ０に等しい。

【０００８】次に、孔型Ｇ１出しの被加工材に対し、孔
型Ｇ２を用いてもとの矩形材ｍ０の板幅方向へ数パスな
いし１０数パスの圧下を行うことにより、突起Ｇ２−２
の作用で被圧下面付近で圧下方向と直角な方向のメタル
フローが生じフランジｍ１−２が形成される。この圧延
過程で、突起Ｇ２−２は倒れや捻れなしに被加工材を孔
型へ誘導する役割をも同時に果たしている。

【０００９】また、幅が前記孔型Ｇ２のそれｓ２とほぼ
同じか少し大きい値ｓ３に設計されている孔型Ｇ３を用
いて、孔型Ｇ２出しの被加工材に対し２パス程度の圧下
を施すことにより、フランジｍ１−２を孔型Ｇ３内に充
満させる。同時に、突起Ｇ３−２の頂角θ３は孔型Ｇ２
のそれθ２よりも大きく、高さｈ３は孔型Ｇ２のそれｈ
２よりも小さく構成されており、これにより孔型Ｇ２で
形成された誘導溝ｇ２を消去して、以降の工程で当該部
位にラップ疵が発生するのを防止する。以上述べた孔型
Ｇ１から孔型Ｇ３にいたるフランジ形成圧延において
は、矩形材ｍ０の幅厚比Ａ０／Ｂ０が大きいためロール
圧下作用がその板幅方向中央部まで浸透しない。その結
果、被加工材の孔型Ｇ１出し、孔型Ｇ２出しおよび孔型
Ｇ３出しにおける被加工材のウェブｍ１−１の板厚ｂ
１、ｂ２およびｂ３はいずれももとの矩形材ｍ０の板厚
Ｂ０にほぼ等しい。

【００１０】さらに、孔型Ｇ３出しのドッグボーン形材
ｍ１に対して、仕上整形孔型Ｇ４によりウェブｍ１−１
の板厚を減じるとともにフランジｍ１−２の断面の形状
を整えることにより、ウェブ高さＡ×フランジ幅Ｂ×ウ
ェブ厚ｂ４の粗Ｈ形材ｍ２を製造する。

【００１１】孔型Ｇ４の形状は、ウェブ厚に対するフラ
ンジ厚の比がｃ４／ｂ４＝１．０〜２．４程度の粗Ｈ形
材ｍ２を仕上整形するための形状になっている。これ
は、図１４に示すＨ形材ｆのウェブ厚に対するフランジ
厚の比がｃｆ／ｂｆ＝１．０〜２．４程度であることに
由来している。一方、孔型Ｇ３出しのドッグボーン形材
ｍ１は通常ｃ３／ｂ３＝０．５〜０．６程度であり、該
ドッグボーン形材ｍ１からｃ４／ｂ４＝１．０〜２．４
程度の粗Ｈ形材ｍ２を整形するために、孔型Ｇ４の仕上
整形圧延では被加工材のウェブはフランジよりも大きい
圧下率で圧延される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した技術を適用す
ることにより矩形材ｍ０からの粗Ｈ形材ｍ２の製造が可
能になったが、この技術を適用するにあたっては、改善
すべき問題点が残っている。すなわち、孔型Ｇ４による
仕上整形圧延ではフランジよりもウェブの方が大きい圧
下率で圧減されるので、ウェブの伸びがフランジの伸び
よりも大きく、粗Ｈ形材ｍ２の長さ方向の両端部には、
図１７に示すウェブが突出したタングが発生する。この
ままの状態でＨ形材ｆまで製造しようとすると、このタ
ングは次第に成長していき、ロールやガイドと干渉して
ミスロールを誘発し、歩留や能率の低下の原因になる。
そのため、上記タングは加工工程において切り捨てる必
要がある。

【００１３】タングの発生メカニズムを以下に詳しく説
明する。

【００１４】矩形材ｍ０から粗Ｈ形材ｍ２にいたる製造
圧延過程において、それぞれ図３および図４に定義する
被加工材のフランジ幅とクロップ長の推移を図５
（ａ）、（ｂ）に示す。図５において（ａ）はフランジ
幅の推移、（ｂ）はクロップ長の推移を示す。ただし、
クロップ長は被加工材の長さ方向に沿う最先端部〜正常
端部間の距離であり、クロップ形状に対応して正負の符
号を付与することとする。すなわち、クロップ形状が、
図４（ａ）のようにフランジがウェブに対して突出した
フィッシュテールの場合には正、逆に図４（ｂ）のよう
にウェブがフランジに対して突出したタングの場合には
負とする。図５（ａ）、（ｂ）において、圧延は曲線に
沿って左から右へ進む。すなわち、もとの矩形材ｍ０が
点Ｐ０に対応し、孔型Ｇ１により前記矩形材ｍ０の短辺
部Ｂ０に誘導溝ｇ１を形成した状態が点Ｐ１、孔型Ｇ２
によりフランジｍ１−２が形成された状態が点Ｐ２、孔
型Ｇ３によりドッグボーン形材ｍ１が形成された状態が
点Ｐ３、仕上整形孔型Ｇ４により粗Ｈ形材ｍ２が整形さ
れた状態が点Ｐ４に対応する。点Ｐ０から点Ｐ３におけ
るフランジ形成過程においては、もとの矩形材ｍ０の板
幅方向、すなわち生成するドッグボーン形材ｍ１のウェ
ブ高さ方向への圧下が行われ、この間ウェブ厚は殆ど変
化しないので、横軸にはウェブ高さを選択している。一
方、点Ｐ３から点Ｐ４における仕上整形過程では、ドッ
グボーン形材ｍ２のウェブ高さは殆ど一定のままウェブ
厚方向の圧下が行われるので、横軸にはウェブ厚を選択
している。

【００１５】次に、点Ｐ０においては、ウェブ高さは矩
形材ｍ０の板幅Ａ０に等しく、未だ加工を受けていない
状態なのでクロップ長は０であり、フランジ幅は矩形材
ｍ０の板厚Ｂ０に等しい。点Ｐ１は、板幅がほぼＡ０の
まま矩形材ｍ０の短辺Ｂ０に孔型Ｇ１により誘導溝ｇ１
を付与した状態であり、ここでもクロップは殆ど生成し
ておらず、またフランジ幅は殆ど増加しないので、点Ｐ
１は殆ど点Ｐ０と同じ点である。

【００１６】また、孔型Ｇ２およびＧ３の圧延では、ウ
ェブ高さの減少に伴い、次第にフランジ幅が増加してい
き、点Ｑにおいてフランジ先端部が孔型Ｇ２の側壁Ｇ２
−１に接触した後は、フランジ幅は一定値で推移し点Ｐ
２で孔型Ｇ２の圧延が終了する。孔型Ｇ３により被加工
材は点Ｐ２から点Ｐ３まで変化する。点Ｐ１から点Ｐ３
において、フランジは主にフランジ幅方向に拡がるが、
長さ方向にも僅かながら伸びる。ただし、ロールの圧下
作用はウェブまでは浸透しないのでウェブは殆ど伸び
ず、被加工材の長さ方向の両端部にはフィッシュテール
が形成され、かつこのフィッシュテールが次第に大きく
なりクロップ長が増加する。

【００１７】点Ｐ３から点Ｐ４の範囲に対応する孔型Ｇ
４による仕上整形圧延においては、ウェブ厚が直接圧下
されフランジは圧下されないため、ウェブの伸びがフラ
ンジのそれよりも常に大きく、圧下とともにクロップ長
が単調減少（フィッシュテールが次第に消失）してい
く。最終的には点Ｒを境に被加工材の長さ方向端部領域
（以下、端部と称する）の形状はフィッシュテールから
タングに変わり、その後タングは単調に伸びていき、点
Ｐ４で粗Ｈ形材ｍ２になったとき最大になる。

【００１８】粗Ｈ形材ｍ２は、この後ユニバーサル圧延
機３でフランジとウェブが同時に圧下されるため、フラ
ンジとウェブの伸びはほぼ同じであり、新たなクロップ
の発生は僅かである。したがって、点Ｐ４におけるクロ
ップ重量が歩留落ちの大部分を占めており、また切断に
要する時間だけ能率が落ちることになる。

【００１９】本発明は、上記の問題点を解決するもので
あって、粗Ｈ形材ｍ２の両端部に発生するクロップの長
さを制御し、切り捨てによる歩留落ちや切断に伴う時間
ロスを軽減または解消することを目的とするものであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
点を解決するにあたり、まず粗Ｈ形材ｍ２のクロップ長
の制御について鋭意検討した結果、もとの矩形材ｍ０か
らフランジｍ１−２を形成するために孔型Ｇ１〜Ｇ３を
用いて板幅方向に圧下にするに際し、該矩形材ｍ０の板
幅に応じて各孔型に割り当てる圧下量の配分を変えれば
それが可能であることを見いだした。

【００２１】上述したように、粗Ｈ形材ｍ２の両端部に
タングが発生する原因は、仕上整形圧延において被加工
材のウェブの圧下率がフランジのそれよりも大きいから
である。これは、一般に粗Ｈ形材の仕上整形加工におい
て避けられないものであり、ウェブ厚に対するフランジ
厚の比がドッグボーン形材ｍ１よりも粗Ｈ形材ｍ２の方
が大きいことに由来している。

【００２２】ところで、孔型Ｇ３出し段階でドッグボー
ン形材ｍ１の両端部には、タングとは逆の形状であるフ
ィッシュテールが発生する。本発明者らは、板幅の大き
い矩形材ｍ０を素材に選択することによりフランジ形成
加工における総加工量（総圧下量）を増やしてフィッシ
ュテールの長さを従来法よりも大きくした上で、これを
適正値に制御すれば、粗Ｈ形材ｍ２の端部にタングが生
じないということを知見し、本発明を見いだすにいたっ
た。フィッシュテールの長さを適正値に制御するために
は、矩形材ｍ０の板幅Ａ０に対応してフランジ形成孔型
（上記の例ではＧ１、Ｇ２およびＧ３）に割り当てる圧
下量の配分を変えることが効果的である。ただし、この
とき仕上整形孔型Ｇ４の圧延では、つねにフィッシュテ
ールをもつ材料を圧延することになり、後述するように
蹴出しの際に蹴出し端において局所的なウェブ高さの拡
大が起こり、フランジ外側面が孔型のカラーですり下げ
られ、表面疵が発生する。これを防止するための手段と
しては閉式孔型ロールを使用した圧延法、ユニバーサル
孔型ロールを使用した圧延法または蹴出しの際にロール
ギャップを開放して蹴出し端を圧延しないような圧延法
がある。

【００２３】すなわち、本発明は上記知見にもとづくも
のであってその要旨は次のとおりである。 （１）素材からフランジ形成加工および仕上整形加工に
より粗Ｈ形材を製造するに際し、前記素材の断面のフラ
ンジ形成加工を施す方向に沿った、前記粗Ｈ形材のフラ
ンジが形成される方向と直角な方向の長さに応じて、前
記フランジ形成加工に用いる各工具に割り当てる加工量
の配分を変えることを特徴とする粗Ｈ形材の製造方法、
（２）前記フランジ形成加工および前記仕上整形加工の
全部または一部を圧延により行うことを特徴とする
（１）記載の粗Ｈ形材の製造方法、（３）前記仕上整形
加工を、少なくとも被加工材の長さ方向における端部形
状がフィッシュテールである間は、閉式孔型ロールを用
いて圧延することを特徴とする（１）または（２）記載
の粗Ｈ形材の製造方法、（４）前記仕上整形加工を、少
なくとも被加工材の長さ方向における端部形状がフィッ
シュテールである間は、ユニバーサル孔型ロールを用い
て圧延することを特徴とする（１）または（２）記載の
粗Ｈ形材の製造方法、（５）前記仕上整形加工を、少な
くとも被加工材の長さ方向における端部形状がフィッシ
ュテールである間は、被加工材の蹴出し側のウェブ端部
が孔型ロールに入る前にロールギャップを開放する圧延
を行うことを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項
に記載の粗Ｈ形材の製造方法。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図により詳細に説
明する。

【００２５】図１は本発明にもとづく粗Ｈ形材の基本製
造プロセスを示す。（ａ）は孔型Ｇ１を用いて素材であ
る矩形材ｍ０を、その板幅両端部を側壁Ｇ１−１で拘束
しつつウェブ高さがＡ１になるまで板幅方向に圧下し、
孔型Ｇ１による幅圧下を終えた段階、（ｂ）はさらに孔
型Ｇ２によりウェブ高さがＡ２になるまで幅圧下して所
定のフランジｍ１−２を形成した段階、さらに（ｃ）は
孔型Ｇ３によりウェブ高さがＡ３になるまで幅圧下し、
誘導溝を消去した段階、（ｄ）は仕上整形圧延を閉式仕
上整形孔型Ｇ４により粗Ｈ形材ｍ２を圧延する段階の例
をそれぞれ示した。図１（ｄ）に示したように、閉式の
仕上整形孔型Ｇ４によりフランジ外側面ｍ２−２−１を
孔型の側壁Ｇ４−１で支持しながら、ウェブ厚を圧下す
ることにより粗Ｈ形材ｍ２を製造する。

【００２６】ここでは仕上整形圧延を閉式孔型Ｇ４で行
う例を示したが、図１１に示すユニバーサル孔型で行っ
てもよい。いずれの方法においても、蹴出し端を圧下す
る場合には後述する理由により、孔型ロールにフランジ
外側面ｍ２−２−１全体を支持するための部位を有して
おり、図１（ａ）〜（ｄ）に例示した閉式孔型では上ロ
ールの側壁Ｇ４−１がその役目を果たし、ユニバーサル
孔型の場合には竪ロール３−２がその役割を受け持つよ
うに整形する。

【００２７】また、別の方策として図１５のＧ４のよう
な開式孔型を使用してもよいが、この場合には、孔型ロ
ールにフランジ外側面ｍ２−２−１全体を支持するため
の部位がないので蹴出し端を圧下してはならない。した
がって、被加工材の蹴出し側のウェブの端部が孔型に導
入される前に上下ロールのギャップを開放するような圧
延法をとる必要がある。

【００２８】本発明にもとづく圧延法について、矩形材
ｍ０から粗Ｈ形材ｍ２にいたる過程におけるフランジ幅
とクロップ長の推移を示すと図２（ａ）、（ｂ）のよう
になる。図２には本発明にもとづくプロセスを２とおり
示しており、Ｐ０’−Ｐ１’−Ｑ’−Ｐ２’−Ｐ３’−
Ｐ４’、Ｐ０”−Ｐ１”−Ｑ”−Ｐ２”−Ｐ３”−Ｐ
４”がそれであり、従来技術との比較のため、図５に示
した従来技術にもとづくプロセスＰ０−Ｐ１−Ｑ−Ｐ２
−Ｐ３−Ｐ４をあわせて示している。

【００２９】図２において、点Ｐ０’またはＰ０”は素
材の矩形材ｍ０であり、点Ｐ１’またはＰ１”は孔型Ｇ
１による圧下を終えた段階で、図１（ａ）に対応する。
同様に、点Ｐ２’またはＰ２”は孔型Ｇ２による圧下を
終えた段階であり図１（ｂ）に対応し、点Ｐ３’または
Ｐ３” は孔型Ｇ３による圧下を終えた段階であり図１
（ｃ）に対応し、また点Ｐ４’またはＰ４”は孔型Ｇ４
による圧下を終えた段階であり図１（ｄ）に対応する。
点Ｑ’またはＱ”は、孔型Ｇ２による幅圧下の進行に伴
い徐々に成長していくフランジｍ１−２が孔型Ｇ２の側
壁Ｇ２−１に接触するタイミングに対応する点である。

【００３０】本発明を適用して得られる粗Ｈ形材ｍ２の
状態は、それぞれ点Ｐ４’またはＰ４”である。図２
（ａ）から分かるように、得られる粗Ｈ形材ｍ２のフラ
ンジ幅は従来法と同じである。しかし、図２（ｂ）から
分かるようにクロップ長は異なっており、従来はクロッ
プ長が負の値（タング）であるが、本発明を適用した場
合にはクロップ長をほぼ０にすることができている。

【００３１】このような本発明が可能となったポイント
は２つある。第一は孔型Ｇ１、Ｇ２およびＧ３に割り当
てる圧下量の配分を変えることによりクロップの形成速
度を制御することであり、第二はフランジ外側面ｍ２−
２−１をロールで直接支持することによりフィッシュテ
ールを持つ被加工材のフランジ外側面ｍ２−２−１の噛
み出し疵を防止することである。このことについて、以
下で詳しく説明する。

【００３２】まず、第一点目について説明する。

【００３３】図２（ｂ）において、従来法ではＰ３−Ｐ
４のように孔型Ｇ４による仕上整形圧延の際にクロップ
長が減少し（すなわちフィッシュテールが後退してタン
グに向かい）、最終的に孔型Ｇ４出し段階Ｐ４でタング
になる。そこであらかじめこれを見込んで、孔型Ｇ３出
し段階でＰ３’およびＰ３”のようにクロップ長を大き
くしておき（すなわち、長いフィッシュテールを生成し
ておき）、Ｇ４孔型出し段階Ｐ４’およびＰ４”のよう
にクロップ長をほぼ０にする。図２（ａ）および（ｂ）
において、点Ｐ４’とＰ４”の段階で、被加工材のフラ
ンジ幅およびクロップ長は等しいが、もとの矩形材ｍ０
の幅は異なっており、それぞれＡ０’とＡ０”である。
このように、板幅の異なる矩形材ｍ０から、フランジ幅
とクロップ長が同じ粗Ｈ形材ｍ２を製造できる。

【００３４】まず、フランジ幅について説明する。孔型
Ｇ３出し段階で点Ｐ３’、Ｐ３”はいずれも従来法の点
Ｐ３と同じ位置にあり、断面の製造についてはまったく
問題ない。これは、点Ｑ’、Ｑ”において孔型Ｇ２の側
壁Ｇ２−１にフランジ先端部が接触した後は、フランジ
幅拡がりが拘束され、フランジ幅のそれ以上の増加が抑
制されるからである。

【００３５】次にクロップ長について説明する。フラン
ジ形成孔型Ｇ１〜Ｇ３の幅は互いに異なっているので、
幅圧下量が同じでもクロップの増加量が互いに異なる。
この性質を利用し、各フランジ形成孔型に割り当てる圧
下量の配分を変えることにより、矩形材ｍ０の板幅が異
なっても、クロップ長の等しい粗Ｈ形材ｍ２を製造する
ことができる。図２（ｂ）においては、孔型Ｇ１とＧ２
に割り当てる圧下量の配分を変えている。図２（ｂ）に
示すように、孔型Ｇ１における単位幅圧下量あたりのク
ロップ長の増加量は直線Ｐ０’−Ｐ１’（または直線Ｐ
０”−Ｐ１”）の勾配α１、孔型Ｇ２におけるそれは直
線Ｐ１’−Ｐ２’（または直線Ｐ１”−Ｐ２”、直線Ｐ
１−Ｐ２）の勾配α２、孔型Ｇ３におけるそれは直線Ｐ
２’−Ｐ３’（または直線Ｐ２”−Ｐ３”、直線Ｐ２−
Ｐ３）の勾配α３で表され、α１＞α２≒α３である。
したがって、図２（ｂ）のように孔型Ｇ１とＧ２間に割
り当てる圧下量の配分を適切に設定することにより、も
との矩形材ｍ０の板幅が異なっても、孔型Ｇ３出し段階
で点Ｐ３’とＰ３”のようにクロップ長を同じ値にする
ことができ、したがって孔型Ｇ４出し段階でも点Ｐ４’
とＰ４”のようにクロップ長を同じ値かつほぼ０にでき
る。

【００３６】このようにフランジ形成孔型の幅によりク
ロップ形成速度が異なる理由を説明する。図６（ａ）に
示す孔型Ｇ２（またはＧ３）のように幅ｓ２（またはｓ
３）が大きいフランジ形成孔型で幅圧下されるときに排
除されるメタルは、フランジｍ１−２の先端部が側壁Ｇ
２−１（またはＧ３−１）に接触していないときはもと
の矩形材ｍ０の板厚方向に容易に流れフランジ幅を拡大
する。フランジｍ１−２の先端部が側壁Ｇ２−１（また
はＧ３−１）に接触した後は太い矢印で示すようにフラ
ンジｍ１−２の厚みを増す方向に流れる。したがって、
被加工材の長さ方向へのフランジ延伸は比較的小さい。
このメタルフローは孔型の幅ｓ２（またはｓ３）ともと
の矩形材ｍ０の板厚Ｂ０の差ｓ２−Ｂ０（またはｓ３−
Ｂ０）が大きいほど起こりやすく、孔型Ｇ２やＧ３につ
いていえば、この差は板厚Ｂ０の６０〜１００％程度も
ある。このような理由で、孔型Ｇ２またはＧ３による幅
圧下のときには、フランジの長さ方向の伸びは小さく、
クロップ形成速度は小さい。

【００３７】一方、図６（ｂ）に示す孔型Ｇ１のように
幅ｓ１が小さいフランジ形成孔型による幅圧下において
は、幅圧下を始めるとすぐに板幅の両端部が側壁Ｇ１−
１によって拘束される。この後の幅圧下においては、フ
ランジ幅はそれ以上増加することができず、また孔型の
幅ｓ１と矩形材ｍ０の板厚Ｂ０が殆ど等しいので、断面
内では排除されたメタルの行き場がなくフランジ厚みを
増す方向のメタルフローは起こらない。その結果、孔型
Ｇ１の幅圧下により排除されたメタルは被加工材の長さ
方向に移動するので、この方向のフランジ伸びが優勢に
なり、孔型Ｇ２およびＧ３による幅圧下よりもクロップ
形成速度が大きい。

【００３８】次に第二点目について説明する。

【００３９】孔型Ｇ３出し段階のドッグボーン形材ｍ１
については、ウェブ厚ｂ３はもとの矩形材ｍ０の板厚Ｂ
０にほぼ等しく、フランジ厚ｃ３はＢ０の約５０〜６０
％であり、ウェブ厚＞フランジ厚である。一方、一般に
Ｈ形材ｆについてはウェブ厚＜フランジ厚であり、同様
に粗Ｈ形材ｍ２についてもウェブ厚＜フランジ厚でなく
てはならない。もしそうでなければ、粗Ｈ形材ｍ２から
Ｈ形材ｆを加工する過程で、ウェブの圧下率をフランジ
の圧下率よりも大きくして、ウェブ厚とフランジ厚の大
小関係を逆転させる必要がある。しかし、粗Ｈ形材ｍ２
からＨ形材ｆを製造する過程では板厚が小さいので、ウ
ェブ−フランジ間に圧下率の差に起因する内部応力によ
りいわゆる座屈などの不良を発生する。したがって、ウ
ェブ−フランジ間の圧下率に差をもたせて圧延するの
は、板厚の大きいドッグボーン形材ｍ１の段階で行わな
くてはならない。具体的には、ドッグボーン形材ｍ１か
ら粗Ｈ形材ｍ２を製造する仕上整形圧延において、ドッ
グボーン形材ｍ１のウェブをフランジより大きい圧下率
で圧下する必要がある。ウェブの圧下率がフランジのそ
れにくらべて大きい圧延においては、長さ方向の両端部
を除く、いわゆる定常部のウェブはロールの圧下作用に
よるメタルの排除により被加工材の長さ方向に延伸し、
フランジはウェブに引っ張られて延伸する。一方、長さ
方向の両端部のいわゆる非定常部においては、その端部
の形状に応じて異なる挙動を示す。

【００４０】まず、端部がタングである場合の変形の状
況を図７（ａ）、（ｂ）に示す。噛み込みの場合を
（ａ）に、蹴出しの場合を（ｂ）に示す。被加工材の端
部の形状について、圧延前のそれを破線で、圧延後のそ
れを実線で示しており、２−１および２−２はブレーク
ダウン圧延機２の上下ロール対である。被加工材の端部
ではウェブがフランジに対して突出しているので、この
部分の圧延はいわゆる板圧延と同じ現象が起こり、噛み
込みおよび蹴出しのいずれについても圧延によりウェブ
が長さ方向に伸ばされ、斜線で示した分だけタングが拡
大する。

【００４１】次に、端部がフィッシュテールである場合
の変形の状況を図８（ａ）、（ｂ）に示す。噛み込みの
場合を（ａ）に、蹴出しの場合を（ｂ）に示す。同様に
圧延前の端部の形状を破線で、圧延後のそれを実線で示
す。噛み込みの場合、まず最初にウェブのないフランジ
が上下ロール２−１および２−２の間隙に導入され、そ
の後ウェブの圧下が始まる。ウェブのないフランジは長
さ方向に殆ど延伸しない。一方ウェブは長さ方向に延伸
するので、結果としてウェブが斜線で示した分だけ拡大
し、ウェブを外側に、フランジを内側にした曲がりがウ
ェブ高さ方向の両側で発生しようとする。この曲がり
は、ウェブ高さ方向の両側で互いに逆方向の曲がりであ
るから、局所的にウェブ高さを増加させようとする。し
かし、ウェブのないフランジの外側面ｍ２−２−１が孔
型Ｇ４の側壁Ｇ４−１によって拘束されるので、実際に
はこのウェブ高さの増加は殆ど起こらない。

【００４２】一方、蹴出しの場合にも同様のメカニズム
で局所的にウェブ高さが増加しようとする。ただし、噛
み込み端とは異なり、噛み込み端から蓄積し蹴出し端で
開放されるメタルが加算されるため、噛み込みの場合よ
りもウェブの延伸が大きく、そのぶん局所的なウェブ高
さ増加の傾向も大きい。蹴出しの場合には、ウェブ高さ
が局所的に増加しようとするときに、ウェブのないフラ
ンジの外側面ｍ２−２−１を拘束する手段がない。すな
わち、孔型に導入される前にウェブ高さが局所的に増加
し、これが孔型幅ｓ４よりも大きくなるので、フランジ
外側面ｍ２−２−１は孔型の側壁Ｇ４−１で擦り下げら
れ表面疵（以下、擦り下げ疵と称する）となる。また、
この擦り下げ作用が顕著になると、孔型のカラー部Ｃで
フランジ外側面ｍ２−２−１が圧下され、図９のような
噛み出し疵が発生する。なお、従来法においても同様に
擦り下げ現象が見られるが、図５（ｂ）から分かるよう
に、仕上整形圧延の初期段階で端部の形状がフィッシュ
テールからタングに変わり、仕上整形圧延の殆どがタン
グの状態で圧延されるため、殆ど疵にはいたらない。

【００４３】蹴出し端におけるウェブ高さの局所的増加
を防止できれば、このような不良を防止できる。そのた
めには、上述したような不良発生メカニズムを考慮し
て、ウェブ高さが増加しないようにフランジ外側面ｍ２
−２−１をロールで拘束すること、または被加工材の蹴
出し側のウェブの端部Ｔが孔型ロールに入る前にロール
ギャップを開放し、蹴出し端を圧下しないこと、の２つ
がある。後者の場合には、当該パスの蹴出し端は後続パ
スでは噛み込み端となり、この部位の後続パスでの圧下
量は、当該パスで圧下を受けなかった分だけ大きくな
る。

【００４４】すでに述べたように、粗Ｈ形材ｍ２の端部
のクロップ長を０に制御するためには、端部の形状がフ
ィッシュテールである被加工材を仕上整形圧延する必要
があり、蹴出し端の擦り下げ疵の防止が不可欠である。
擦り下げ疵防止のためフランジ外側面ｍ２−２−１を拘
束するロールとしては、閉式孔型ロールとユニバーサル
孔型ロールがある。閉式孔型ロールによる擦り下げ疵の
防止については請求項３に、ユニバーサル孔型ロールに
よるそれについては請求項４に規定した。閉式孔型ロー
ルの場合は、図１０に示すように、上下ロールのうちの
一方の孔型側壁Ｇ４−１がフランジ外側面ｍ２−２−１
全体を拘束する幾何学的形状になっており、ユニバーサ
ル孔型ロールの場合は、図１１に示すように、竪ロール
３−２で当該部分を拘束する。

【００４５】また、蹴出し端を圧下しない圧延法を採用
すれば、図１２のような開式孔型による仕上整形圧延で
も噛み出し疵を防止でき、これについては請求項５に規
定した。もちろん、この圧延法を閉式孔型やユニバーサ
ル孔型による成型圧延に採用しても効果的であり、いず
れの場合についても本発明の範囲内で圧延することがで
きる。

【００４６】以上の説明では圧延を例にあげたが、圧延
以外の鍛造など一般に材料の塑性変形を利用して行う加
工法において、同様のことを行うのことも本発明に含ま
れる。また、一部の工程、例えばフランジ形成加工を鍛
造で行い、仕上整形加工を圧延で行う場合については請
求項２に含まれる。

【００４７】さらに、上の例では素材として矩形材をと
りあげたが、素材は矩形材の断面の４頂点を丸くした断
面形状でもよいし、正方形材、ドッグボーン形材などで
もよい。このような素材に対して断面寸法を一定の方向
に縮小してフランジを成長させるようなフランジ形成加
工と、それに引き続いてウェブ厚を圧下する仕上整形加
工により粗Ｈ形材を製造する加工法についても、本発明
の範疇にある。

【００４８】また、上の例では粗Ｈ形材ｍ２のタングを
減らしてクロップ長を短縮する場合を示したが、フィッ
シュテールを減らす場合もある。この場合には、上記と
逆のことを実施する。さらにいえば、本発明において
は、クロップ長を０にすることに限定している訳ではな
く、クロップ長の絶対値を従来法よりも減らすことがで
きれば、本発明の目的を達したことになる。

【００４９】

【実施例】本発明を鋼製の矩形材からの粗Ｈ形材の製造
に適用した。表１に、従来法とあわせて本発明の適用し
た条件を２つ（本発明例１と本発明例２）示す。孔型の
形状寸法は図１３（ａ）から（ｄ）に示すとおりであ
り、孔型Ｇ１、Ｇ２およびＧ３はフランジ形成孔型、孔
型Ｇ４は仕上整形孔型である。この孔型を用いて、従来
は板幅１１００ｍｍ、板厚２５０ｍｍの矩形材から、Ｈ
４５０×３００のＨ形材用の、ウェブ高さ６８０ｍｍ、
ウェブ厚９０ｍｍの粗Ｈ形材を製造していた。この場
合、孔型Ｇ１は矩形材の短辺に誘導溝を形成するだけで
板幅方向の圧下量は０であり、孔型Ｇ２で３１０ｍｍの
幅圧下を行うことによりフランジを生成させ、孔型Ｇ３
で１１０ｍｍ圧下することにより被加工材のフランジ外
側面の誘導溝を消去、つづいて孔型Ｇ４で仕上整形圧延
することによりウェブ厚９０ｍｍの粗Ｈ形材を製造す
る。この時点でクロップ長は−２３０ｍｍ（長さ２３０
ｍｍのタング）であった。

【００５０】一方、本発明法を適用した実施例では、矩
形材の板厚は従来と同じ２５０ｍｍで、板幅を１６００
ｍｍと１７００ｍｍの２種類とした。いずれについて
も、孔型Ｇ３以降の圧下条件は従来と同じであるが、孔
型Ｇ１と孔型Ｇ２に割り当てる板幅方向圧下量の配分を
変えることにより、粗Ｈ形材のクロップ長をほぼ０にで
きていることが分かる。なお、この場合には図１３
（ｄ）に示すように仕上整形孔型Ｇ４は開式孔型である
ので、請求項５を適用し、仕上整形圧延において蹴出し
端が孔型を通過する直前にロールギャップを解放し、蹴
出し端を圧延しないような圧延法を採用した。仕上整形
孔型Ｇ４が閉式孔型やユニバーサル孔型の場合には、こ
のような圧延法をあえてとる必要はなく、蹴出し端を圧
延しても擦り下げ疵が発生することはない。この場合に
も、粗Ｈ形材に発生するクロップ長はこの例と同じであ
り、ほぼ０であることはいうまでもない。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【発明の効果】本発明を用いることにより粗Ｈ形材の長
さ方向両端部のクロップ長を短縮することができるので
歩留や能率が向上する。さらに、素材の断面が変化して
もそれに合わせてクロップ長を短縮できることから、不
特定の断面材を素材として用いることが可能であり、こ
れにより素材在庫量を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明にも
とづく基本プロセスの説明図。

【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明を適用した場合の、矩
形材から粗Ｈ形材にいたる被加工材のフランジ幅とクロ
ップ長の推移を示す説明図。

【図３】断面寸法諸元を定義する説明図。

【図４】（ａ）、（ｂ）はクロップ長を定義する説明
図。

【図５】（ａ）、（ｂ）は従来技術を適用した場合の、
矩形材から粗Ｈ形材にいたる被加工材のフランジ幅とク
ロップ長の推移を示す説明図。

【図６】（ａ）、（ｂ）はフランジ形成孔型の幅がメタ
ルフローに及ぼす影響を示すための説明図。

【図７】（ａ）、（ｂ）はタングをもつ端部が仕上整形
孔型で圧延される場合の端部の形状変化を示す説明図。

【図８】（ａ）、（ｂ）はフィッシュテールをもつ端部
が仕上整形孔型で圧延される場合の端部の形状変化を示
す説明図。

【図９】仕上整形孔型の側壁によるフランジ外側面の擦
り下げが顕著になったときにフランジ外側に発生する噛
み出し疵を示す説明図。

【図１０】仕上整形孔型が閉式孔型ロールの例を示す説
明図。

【図１１】仕上整形孔型がユニバーサル孔型ロールの例
を示す説明図。

【図１２】仕上整形孔型が開式孔型ロールの例を示す説
明図。

【図１３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明の
実施例における孔型を示す説明図。

【図１４】素材を矩形材とし圧延でＨ形材を製造する工
程の一例を示す説明図。

【図１５】素材を矩形材とし圧延でＨ形材を製造する工
程において、粗Ｈ形材を形成するブレークダウン圧延機
の上下ロール対に刻設された孔型の形状と配置の例を示
す説明図。

【図１６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は矩形材か
らドッグボーン形材を経由して粗Ｈ形材を製造する過程
を示す説明図。

【図１７】粗Ｈ形材に発生したタングを示す説明図。

【符号の説明】

１…加熱炉 ２…ブレークダウン圧延機 ３…粗ユニバーサル圧延機 ４…エッジャー圧延機 ５…仕上ユニバーサル圧延機 ２−１、２−２…ブレークダウン圧延機の上下ロール対 ｍ０…矩形材ｍ０ ｍ１…ドッグボーン形材 ｍ２…粗Ｈ形材 ｍ３…中間材 ｆ…Ｈ形材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２１Ｂ 108:04 Ｂ２１Ｂ 37/00 １２０ Ｆターム(参考） 4E002 AC01 AC03 BA04 BB02 BC01 BC05 CA14 CB08 4E016 AA07 BA08 CA04 CA08 DA06 4E024 AA09 BB01 CC01 DD16 DD17 EE02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素材からフランジ形成加工および仕上整
   形加工により粗Ｈ形材を製造するに際し、前記素材の断
   面のフランジ形成加工を施す方向に沿った、前記粗Ｈ形
   材のフランジが形成される方向と直角な方向の長さに応
   じて、前記フランジ形成加工に用いる各工具に割り当て
   る加工量の配分を変えることを特徴とする粗Ｈ形材の製
   造方法。
2. 【請求項２】 前記フランジ形成加工および前記仕上整
   形加工の全部または一部を圧延により行うことを特徴と
   する請求項１記載の粗Ｈ形材の製造方法。
3. 【請求項３】 前記仕上整形加工を、少なくとも被加工
   材の長さ方向における端部形状がフィッシュテールであ
   る間は、閉式孔型ロールを用いて圧延することを特徴と
   する請求項１または２記載の粗Ｈ形材の製造方法。
4. 【請求項４】 前記仕上整形加工を、少なくとも被加工
   材の長さ方向における端部形状がフィッシュテールであ
   る間は、ユニバーサル孔型ロールを用いて圧延すること
   を特徴とする請求項１または２記載の粗Ｈ形材の製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記仕上整形加工を、少なくとも被加工
   材の長さ方向における端部形状がフィッシュテールであ
   る間は、被加工材の蹴出し側のウェブ端部が孔型ロール
   に入る前にロールギャップを開放する圧延を行うことを
   特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粗Ｈ形
   材の製造方法。