JP2003200201A - フランジを有する形材の圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウェブの座屈やウェブ中心偏りのない高品質な
フランジを有する形材の圧延方法を提供する。 【解決手段】ウェブの両側に２つのフランジが形成され
た中間圧延材を左右の竪ロールと上下の水平ロールを備
えたユニバーサルミルにより、少なくともウェブ部を高
さ方向に縮小する熱間圧延をおこなう方法であって、左
右の竪ロールの軸を結ぶ面の位置を上下の水平ロールの
軸を結ぶ面の位置から圧延下流側に、下記(1)式を満足
する距離Sv（mm）離間させて圧延する方法。 0.1L≦Sv≦0.3L ・・・・・・(1) 【数９】 ここで、Rvは竪ロールの半径（mm）、W_０は圧延前のフ
ランジ内法寸法（mm）、W_１は圧延後のフランジ内法寸
法（mm）、t_０は圧延前のフランジ厚さ（mm）、t_１は圧
延後のフランジ厚さ（mm）である。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、H形鋼のような両
側にフランジを有する形材をユニバーサルミルによって
製造する方法に関し、特に仕上げ圧延においてウェブ部
を高さ方向に縮小してフランジ厚さが違っても高さの等
しいフランジを有する圧延形材を寸法精度よく製造する
方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】二つのフランジが一つの連結部材（ウェ
ブ）で結合された形鋼、例えば建築や土木などに用いら
れるH形鋼または平行フランジ溝形鋼として、建築物の
高層化に伴って多サイズの形鋼または外法一定の形鋼が
必要とされている。これらの形鋼は、通常、ユニバーサ
ルミルを用いて製造される。 【０００３】図１は、圧延H形鋼の断面形状と各部の寸
法を示す図であり、(a)は呼称寸法のH形鋼を示す図、
(b)はフランジ厚さが大きくフランジ内法が呼称寸法に
等しい内法一定のH形鋼を示す図、(c)はフランジ厚さが
大きくフランジ外法が呼称寸法に等しい外法一定のH形
鋼を示す図である。 【０００４】図１(a)において、HはH形鋼の高さ（フラ
ンジの外法寸法またはウェブ高さと記載することもあ
る）、Bはフランジの幅（辺の長さ）、t_ｗはウェブの厚
さ、t _ｆはフランジの厚さ、ｒはフランジとウェブとが
交わるフィレットの半径、Wはフランジ内法寸法であ
る。 【０００５】圧延H形鋼の呼称は、一般に「H-500×200
×10×16」のごとく表示される。この場合、図１(a)に
示すように、圧延H形鋼（以下、これを単に「H形鋼」と
記載する）の高さ(H)が500 mmであることを示し、フラ
ンジ幅(B)が200mm、「10×16」はウェブ厚さ(t_ｗ)が10m
mおよびフランジ厚さ(t_ｆ)が16mmであることを示してい
る。 【０００６】この呼称寸法（H-500×200×10×16）と同
一シリーズの圧延H形鋼としては、H-499 ×199 × 9×1
6およびH-506 ×201 ×11×19がある。図１(b)に示すH
形鋼では、たとえばH-506 ×201 ×11×19のように、フ
ランジ厚さ(t_ｆ１)が呼称寸法(t_ｆ)よりも3mm大きいた
め、高さ(H_１)が6mm大きく506mmとなる。これは、通常
のユニバーサルミルの水平ロールは幅が一定であり、通
常の圧延方法では、図１(b)に示すようにフランジ内法
(W)が等しくなるためである。各国の規格（アメリカAST
M、イギリスBS、ドイツDIN等）においても、その呼称寸
法とウェブ高さが合致するものは１サイズのみである。 【０００７】図１(b)に示すような同一シリーズ内で外
法寸法の異なるH形鋼（内法一定H形鋼）は、建築構造物
の柱または梁として使用する場合、片方のフランジ外面
を合わせて接合するため、他方のフランジ外面にフラン
ジ厚さの２倍のズレを生じ、施工上不都合である。ま
た、鉄骨コンクリート構造または鉄骨構造とする場合に
は、柱および梁の寸法は、外法寸法で規制されるので、
内法一定のH形鋼を用いるとコンクリートの被覆厚みがH
形鋼の寸法によって異なるほか、梁と梁の接合部にフィ
ーラープレートが多く必要になるなど設計上あるいは施
工上不都合が生じる。 【０００８】これに対し、図１(c)に示すような外法一
定のH形鋼が提案され、次に示すような製造方法が提案
されている。 (1)全域にわたってほぼ厚みの均一なウェブを有し、そ
のウェブの両側端にフランジを備えた粗形鋼片を粗圧延
した後、鋼片を左右に挟む一対の垂直ロールと粗圧延段
階よりもロール幅を小さく設定したロール幅の変更可能
な上下一対の水平ロールとを備えたユニバーサル圧延機
を用いて、形鋼片のフランジ部の角度起こしとウェブ部
の高さ方向の圧下およびフランジ部の厚み圧下を行う仕
上げ圧延を施してウェブ内幅寸法（フランジ内法）を微
調整するH形鋼の圧延方法（特許2548377号公報、参
照）。 【０００９】(2)仕上げユニバーサル圧延機の水平ロー
ルを長手方向に二分割し、オンラインで幅調整可能な構
造とし、フランジ部内面を水平ロール側面に接触するよ
うにして、仕上げユニバーサル圧延機における複数パス
のレバース圧延によってウェブ部の高さ方向の縮小を行
うフランジを有する形材の熱間圧延方法（特許2522059
号公報、参照）。 【００１０】上記(1)および(2)の方法では、ウェブ部を
高さ方向に圧下する量を大きくすると、ウェブの厚さ(t
_ｗ)に対するフランジ内法(W)の比（W／t_ｗ）が大きいた
め、ウェブ部が座屈することがある。 【００１１】図２は、欠陥の生じたH形鋼を示す図であ
り、(a)はフィレット部Aに折れ込み疵が発生した状態、
(b)および(c)はウェブ中心偏りが生じた状態を示す図で
ある。 【００１２】前記の座屈が大きくなると、図２(a)でAと
して示すようなフィレット部（ウェブとフランジの結合
部）に折れ込み疵が発生する。さらに、竪ロールによる
フランジ部外面への圧下が水平ロールによるウェブ部の
拘束よりも先行するため、水平ロールによるウェブ部の
圧延パスラインへの誘導作用が低下し、前記ウェブ部の
座屈との相乗効果によって図２(b)および(c)に示すよう
にウェブ中心偏り（Ｓ＝（S1−S2）／２）が発生する。 【００１３】このような造形上の問題を解決する方法と
して、下記の提案がある。 (3)エッジャー圧延後の圧延材を、固定幅または幅可変
の水平ロールを有する仕上げユニバーサルミルで圧延す
る際に、竪ロールによりフランジ部外面を圧下すること
により、１パスまたは複数パスでウェブ部の高さ方向の
縮小圧延を行うとともに、仕上げユニバーサルミルの入
り側に近接配置したローラガイドによって圧延材のフラ
ンジ部のミルパスセンターに対する垂直移動および水平
移動を拘束するフランジを有する形材の熱間圧延方法
（特公平8-13364号公報、参照）。 【００１４】(4)前記(1)の公報に示されるように、仕上
げ圧延における１パス当たりのウェブ内幅寸法（フラン
ジ内法寸法）の縮小量を、仕上げ圧延前のウェブ厚さと
仕上げ圧延前のウェブ内幅寸法（フランジ内法寸法）と
の関係で設定し、これを超える場合には複数パスに分割
して縮小圧延するH形鋼の圧延方法（特許2548377号公
報、参照）。 【００１５】(5)エッジャー圧延後の圧延材を、固定幅
または幅可変の水平ロールを有する仕上げユニバーサル
ミルで圧延する際に、竪ロールによりフランジ部外面を
圧下することにより、１パスまたは複数パスでウェブ高
さの縮小圧延を行う方法において、「仕上げ圧延におけ
る圧延材のウェブ面と仕上げユニバーサルミル水平ロー
ルとの投影接触長さ」を「圧延材のフランジ部外面と竪
ロールとの投影接触長さ」よりも大きくするように仕上
げ圧延前の圧延材フィレット部形状を決定し、このよう
にして決定されたフィレット部形状となるように仕上げ
圧延前の圧延工程で成形（中間圧延材のフィレット部に
予め余肉を設ける）した後、仕上げユニバーサルミルで
圧延するフランジを有する形材の熱間圧延方法（特公平
7-75724公報）。 【００１６】(6)仕上げユニバーサルミルの竪ロール軸
心を水平ロール軸心に対し、竪ロールと水平ロール側面
とで挟圧される圧延材フランジ部のロール投影接触長さ
の範囲内の圧延出側方向に設定するとともに、幅可変水
平ロールのロール幅を製品形材の寸法に応じて設定し、
竪ロールで形材のウェブ部をその幅方向より圧下してウ
ェブ高さを所要の各種寸法に造り分けるフランジを有す
る形材の圧延方法（特公平8-32333公報）。 【００１７】これらの方法には、以下のような問題点が
ある。 【００１８】前記(3)に示すローラガイドによる方法
では、ミルの前面直近にローラガイドを設置したとして
も、ミル内の圧延材とロールとの接触部において生じる
圧延材の変形を拘束できないため、中心偏りの発生を完
全に抑制することができない。 【００１９】前記(4)に示す方法では、一般に１パス
の圧延でとりうるフランジ圧下率には自ずと限界があ
り、ウェブ部高さ方向の縮小時に発生するウェブ部の座
屈の発生と、これに伴うウェブ中心偏りの防止は限界が
ある。したがって、この方法で効果を発揮できるウェブ
部の高さ方向の縮小量は、せいぜい数ミリ〜十数ミリ程
度であり、例えば外法一定のH形鋼を圧延する場合に
は、大きなウェブ部の高さ方向の縮小量が必要とされる
ので、フランジ厚さの大きい製品ではウェブ中心偏りの
発生が防止できない。 【００２０】前記(5)に示す中間圧延材に予め余肉を
設ける方法では、ウェブ部の高さ方向の縮小量に応じて
適正な余肉量がそれぞれ異なるのに対して、現実には中
間圧延段階での余肉量の調整は困難である。したがっ
て、ウェブ部の高さ方向の縮小量によっては、ウェブ中
心偏りの発生を抑制することができない。すなわち、例
えば外法一定のH形鋼の製品サイズ（たとえば、フラン
ジ厚さが比較的小さい場合など）によってはウェブ中心
偏りの発生を抑制することができない。 【００２１】前記(6)に示す仕上げユニバーサルミル
の竪ロール軸心を水平ロール軸心に対して圧延出側方向
に設定する方法では、竪ロール軸心の移動量は、竪ロー
ルと水平ロール側面とで挟圧される圧延材フランジのロ
ール投影接触長さの範囲内の圧延出側方向に設定すると
あるのみで、適正範囲についての指針が示されていな
い。たとえば、フランジ厚みの圧下を「0、ゼロ」とす
る圧延には対応できない。 【００２２】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点を解決するためになされたもので、ウェブ
部の高さ方向の縮小量に応じた最適な竪ロール位置設定
を行うことで、ウェブ部の高さ方向の縮小圧延に伴うウ
ェブ部の座屈やウェブ中心偏りを抑制し、高品質なフラ
ンジを有する形材の圧延方法を提供することを目的とす
るものである。 【００２３】 【課題を解決するための手段】本発明の方法は、前記の
ような問題点を解決したものであり、その要旨は図４に
示す圧延方法にある。 【００２４】ウェブの両側に２つのフランジが形成され
た中間圧延材を左右の竪ロールと上下の水平ロールを備
えたユニバーサルミルにより、少なくともウェブ部を高
さ方向に縮小する熱間圧延をおこなう方法であって、左
右の竪ロール2の軸を結ぶ平面2-1の位置を上下の水平ロ
ール1の軸を結ぶ平面1-1の位置から圧延下流側に、下記
(1)式を満足する距離（Sv、mm）だけ離して圧延するフ
ランジを有する形材の圧延方法。 0.1L≦Sv≦0.3L ・・・・・・(1) ここで、Lは、ウェブ部とその両側に形成されたフラン
ジ部との結合部においてフランジ部外面が竪ロールと接
触を開始する位置からフランジ部の内面が水平ロールの
側面と接触を開始する位置までの投影長さであり、下記
(2)式によって求めるものである。 【００２５】 【数２】 【００２６】ただし、Rvは竪ロールの半径（mm）、W_０
は圧延前のフランジ内法寸法（mm）、W_１は圧延後のフ
ランジ内法寸法（mm）、t_０は圧延前のフランジ厚さ（m
m）、t_１は圧延後のフランジ厚さ（mm）である。 【００２７】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
作用を説明する。 【００２８】図３は、形鋼の熱間圧延ラインを示す図で
あり、(a)は１基の粗ユニバーサルミルと１基のエッジ
ャーミルが配置された例、(b)は２基の粗ユニバーサル
ミルと１基のエッジャーミルが配置された例である。 【００２９】ブレークダウンミルBDは、スラブまたはド
ッグボーン状の粗形鋼片を上下の孔型ロールの往復圧延
によってさらにH形鋼に近い形状の粗形鋼片に造形する
圧延機である。 【００３０】粗ユニバーサルミルURおよびエッジャーミ
ルEは、ドッグボーンに近い形状の粗形鋼片を往復圧延
によってH形鋼のほぼ製品に近い形状（以下、この形状
まで圧延された材料を「圧延材」という）に圧延する中
間圧延機である。 【００３１】粗ユニバーサルミルURは、上下の水平ロー
ルURhと左右の竪ロールURvとから構成され、水平ロール
URhで圧延材Mのドッグボーンの水平部（ウェブ部）の圧
下を、水平ロールURhと竪ロールURvとで圧延材のフラン
ジ部厚さ方向の圧下を行う圧延機である。 【００３２】エッジャーミルEは、両端部に段部が形成
された上下の水平ロールEhから構成され、段部によって
圧延材のフランジ両端部をフランジ幅方向に圧下を行
う。 【００３３】仕上げユニバーサルミルUFは、粗ユニバー
サルミルとほぼ同じ構成であり、製品に近い形状となっ
た圧延材にフランジ部の角度起こし、および所定寸法に
仕上げるための軽圧下を行う圧延機である。 【００３４】中間圧延工程では、図３(a)に示すよう
に、１基の粗ユニバーサルミルURおよび１基のエッジャ
ーミルEが配置されており、(b)では２基の粗ユニバーサ
ルミルUR1およびUR2ならびに１基のエッジャーミルEが
配置されている。中間圧延では、いずれも圧延材は往復
圧延され、それぞれのミルは少なくとも１基ずつあれば
よい。 【００３５】図３(a)および(b)に示す仕上げユニバーサ
ルミルUFならびに図３(b)の粗ユニバーサルミルUR2に
は、水平ロールとしてロールの長手方向に二分割され、
圧延中にその幅が自在に変更可能な水平ロール（符号1
およびURvh）が組込まれている。これにより、中間圧延
材のウェブ部をH形鋼の高さ方向に圧下してフランジ内
法を所定の寸法に仕上げることができる。 【００３６】図４は、本発明方法に使用する仕上げユニ
バーサルミルと圧延材を示す概念図であり、(a)は平面
図、(b)は図(a)のA-A部の断面図、(c)および(d)は圧延
の上流側からみた断面図であり、(c)は圧延材がロール
に噛み込まれる前の位置、(d)は同じく左右の竪ロール
の軸中心間位置を示す図である。 【００３７】この仕上げユニバーサルミルUFは、図４に
示すように、左右の竪ロール2の軸を結ぶ平面2-1が上下
の水平ロール1の軸を結ぶ平面1-1に対して圧延下流方向
にSvだけ離間して配置されている。以下、この明細書で
は「Sv」を「竪ロールの離間量」と記載する。 【００３８】このようにロール配置されたユニバーサル
ミルは、図４(a)に示すように、圧延材Mのフランジ部外
面を左右の竪ロール2によって圧下し、ウェブ部を圧延
前のフランジ内法(W_０)から圧延後のフランジ内法(W_１)
に縮小する。このとき、圧延材のウェブ部は、図４(a)
のハッチングで示すように、その両端近傍（フランジと
のフィレット部）を上下の幅可変水平ロール1によって
拘束され、若干の厚み方向の圧下をうける。しかし、ウ
ェブ部の厚み方向の圧下量を大きくすると、ウェブに段
差が発生する。このため、ウェブ部の高さ方向の縮小に
伴い発生するウェブ両端部近傍の増肉を相殺する程度の
厚み圧下がおこなわれる。それと同時に圧延材Mのフラ
ンジ部は、図４(a)に示すように、竪ロール2と幅可変水
平ロール1の側面との間で拘束され、製品寸法およびウ
ェブ部高さ方向の縮小量に応じて肉厚圧下率で数％〜10
数％の厚み方向の圧下をうける。フランジ部の厚み方向
の圧下率は、圧下前のフランジ部の厚さをt_０、圧下後
のフランジ部の厚さをt_１とすると、｛ln（t_０／t_１）
×100%｝である。 【００３９】本発明方法では、竪ロールの離間量Svを
(1)式（0.1L≦Sv≦0.3L）を満足するように規定する。L
は、図４(a)に示すように、圧延材Mのフランジ部外面と
竪ロール2の外周とが最初に接触する位置aからフランジ
部内面と水平ロール1の側面とが最初に接触する位置bま
での投影長さであり、幾何学的に下記(2)式で求めるこ
とができる。ここで、「位置a」はフランジ部外面の幅
方向の中心が竪ロールと接触を開始する点、「位置b」
はフランジ部内面が水平ロールの側面と接触を開始する
点である。すなわち、図４(c)に示すように、圧延前の
フランジ部に角度がついている場合には、フランジ部外
面の先端部から竪ロールに接触を開始するが、この点を
採用するものではない。 【００４０】 【数３】 【００４１】なお、(2)式は下記のように求めることが
できるので、(2-1)式を用いてもよい。 【００４２】 【数４】 【００４３】Lは、垂直ロールがフランジ部外面と接触
する投影長さLoからフランジ部内面が水平ロールの側面
と接触して変形した投影長さL_ｄＦを差し引いた値とし
て(a)式によって求めることができる。 【００４４】L＝Lo−L_ｄＦ・・・・・(a) Loは、幾何学的に下記(b)式を簡略化した(c)式によって
求めることができる。 【００４５】 【数５】 【００４６】ここで、(W_０−W_１)^２、(t_０−t_１)^２およ
び(W_０−W_１)(t_０−t_１)の項は、小さいので省略すると
下記(c)式となる。 【００４７】 【数６】 【００４８】L_ｄＦは、幾何学的に下記(d)式を簡略化し
た(e)式によって求めることができる。 【００４９】 【数７】 【００５０】ここで、t_０ ^２およびt_１ ^２の項は、小さい
ので省略すると下記(e)式となる。 【００５１】 【数８】 【００５２】(c)式および(e)式を(a)式に代入すると、
前記(2)式が得られる。 【００５３】(2)式から明らかなように、フランジ部の
厚さ方向の圧下を伴わない場合（t_０−t_１＝0）には、L
は「｛Rv（W_０−W_１）｝^１／２」となり、圧延材Mのフ
ランジ部外面が竪ロールと接触を開始した点aから左右
の竪ロール間隔に圧下された点cまでの圧延方向距離と
なる。 【００５４】図５は、ウェブ部を高さ方向に縮小圧延し
たときの仕上げ圧延機の各ロールと圧延材の断面を示す
模式図である。図(a_１)は、本発明方法に使用した仕上
げ圧延機を上から見た平面図、図(b_１)は図(a_１)のA-A
断面を圧延方向から見た断面図、図(c_１)は図(a_１)のB-
B断面を圧延方向から見た断面図、図(d_１)は図(a_１)のC
-C断面を圧延方向から見た断面図である。また、図
(a_２)は、従来使用されている仕上げ圧延機を上から見
た平面図、図(b_２)は図(a_２)のD-D断面を圧延方向から
見た断面図、図(c_２)は図(a_２)のE-E断面を圧延方向か
ら見た断面図、図(d _２)は図(a_２)のF-F断面を圧延方向
から見た断面図である。 【００５５】この図５は、パスラインにおける竪ロール
のロールバイト内の接触状態および前記ロールバイト内
の各断面における圧延材のウェブ偏り状態を示す図であ
り、比較のために従来法についても併せて示した。 【００５６】従来法では、図５(a_２)〜(d_２)に示すよう
に、圧延材Mのフランジ外面が左右の竪ロール2と接触し
ウェブ部を縮小する圧延を開始した点（D-D断面）から
圧下が途中まで進んだ点（E-E断面）に至るまでの領域
では、図５(b_２)に示すように上下の幅可変水平ロール
は圧延材のウェブ部を拘束していない。このため、図５
(b_２)および図５(c_２)に示すように、ウェブ部が圧下方
向に座屈して変形することもあり、上下のフランジ部の
中心がずれて図５(d_２)に示すように、圧延後のH形鋼に
ウェブ中心偏りが発生する。 【００５７】それに対して、本発明の圧延方法では、図
５(a_１)に示すように、左右の竪ロール2の軸を結ぶ平面
2-1が上下の水平ロール1の軸を結ぶ平面1-1に対して圧
延方向にSvだけ離間している。このため、圧延材のフラ
ンジ部外面が竪ロールと接触してウェブ部の縮小が開始
する点（A-A断面）では、図５(a_１)に示すように上下の
幅可変水平ロールの間隔が従来の場合よりも狭くなり、
圧延材Mのウェブ部を拘束する。この状態で圧下が行わ
れるので、図５(c_１)および(d_１)に示すように、ウェブ
部の縮小過程で発生するウェブ部の座屈やこれに伴う圧
延材のフランジのずれが抑制され、圧延後のH形鋼にウ
ェブ中心偏りが生じない。 【００５８】本発明者らは、実機の1/5モデルミル（水
平ロール直径：418mm、竪ロール直径：220mm）と純アル
ミH形材（H-190×60×3.2×6.4で、ウェブ中心偏りは０
である）とを用い、竪ロールの離間量Svを0〜10mmに変
化させてウェブを縮小する圧延実験を行った。竪ロール
の離間量Svは、竪ロールによるウェブ縮小量に応じて適
正範囲が存在することを明らかにした。それらの結果を
図６に示す。 【００５９】図６は、圧延後のH形材のウェブ中心偏り
(S)とLに対する竪ロールの離間量(Sv)の比（Sv／L）と
の関係を示す図である。この図は、モデルミル実験での
実測値を５倍した値である。 【００６０】ここで、Lは、圧延材のフランジ部外面が
竪ロールと接触を開始する点（図４(a)のa点、参照）か
ら圧延材のフランジ内面が水平ロールの側面と接触を開
始する点（図４(a)のb点、参照）までの圧延方向距離を
表す。なお、モデルミル実験では、圧延材のフランジ厚
み圧下は行わず、フランジ内面が水平ロール側面に接触
するまで竪ロールによりフランジ外面を圧下することで
ウェブ部の高さ方向の縮小圧延を実施した。 【００６１】図６から、圧延後のウェブ中心偏りSをJAS
S6基準（日本建築学会建築工事標準仕様書）である±2m
m以内にするには、Sv／L＝0.1〜0.3の範囲に設定する必
要があることがわかる。換言すれば、製品のウェブ中心
偏りSをJASS6公差に抑制するには、SvをLの0.1〜0.3倍
の範囲に設定する必要があるといえる。すなわち、Svは
(1)式のように表される。 0.1L≦Sv≦0.3L ・・・・(1) SvがLの0.1倍未満では、ウェブ部の縮小過程での水平ロ
ールによるウェブ部の拘束が不足するため、製品のウェ
ブ中心偏りが大きくなる。一方、SvがLの0.3倍を超える
と、水平ロールの軸を結ぶ面から左右の竪ロールの軸を
結ぶ面までの領域では、水平ロールによるウェブ拘束が
なくなる。しかし、この段階ではまだ竪ロールによるウ
ェブ部の縮小圧延が行われており、ウェブ部に圧下方向
の座屈が生じることがある。 【００６２】本発明方法の実施においては、ウェブ部の
縮小圧延を行うユニバーサルミルについて、図４におけ
る圧延材のミル入側でのフランジ内法(W_０)やフランジ
厚さ(t_０)ならびに竪ロール半径(Rv)はあらかじめわか
っているから、目標とする製品のフランジ内法(W_１)や
フランジ厚さ(t_１)に応じて竪ロール軸心移動量(Sv)を
前記(2)式からLを求め、(1)式から決定する。また、図
４に示す左右竪ロールの間隔（竪ロール開度）は、目標
とするフランジ内法(W_１)に目標とするフランジ厚み(t
_１)の２倍を加えた分に竪ロールに関するミル剛性、熱
収縮量などを補正して適切な値に設置される。 【００６３】以上の説明では、圧延材がH形鋼である
が、図７(b)に示すような外法一定の平行フランジ溝形
鋼であっても同様であり、一般にフランジを有する形鋼
の圧延に適用することができる。また、圧延材の材質
は、鋼またはアルミニウム、銅などの非鉄金属であって
もよい。 【００６４】本発明の圧延法を適用するミルは、図３
(b)に示すNo.2粗ユニバーサルミルUR2、図３(a)および
(b)に示す仕上げユニバーサルミルUFのいずれであって
もよい。また、図３(b)に示すようにNo.2粗ユニバーサ
ルミルUR2と仕上げユニバーサルミルUFとを併用しても
よい。 【００６５】外法一定でフランジ厚みが種々異なる製品
群を同一チャンスでロールを組替えることなく造り分け
るには、No.2粗ユニバーサルミルUR2および仕上げユニ
バーサルミルUFの水平ロールとして、幅方向に少なくと
も２分割され、オンラインで幅調整が可能なロール（幅
可変水平ロール）を配置するのが望ましい。 【００６６】本発明方法に使用する竪ロールの圧延方向
の移動は、ロールチョック内の軸受けを油圧装置などで
押圧することによって達成される。適正な竪ロールの移
動量Svは、0.1L〜0.3Lの範囲であるが、この範囲内で製
品サイズに応じた圧延スケジュール毎に変更しても良い
し、複数のサイズについては同一の値に設定しても良
い。 【００６７】 【実施例】（実施例１）図３(a)に示す熱間圧延ライン
を用い、外法一定のH形鋼（呼称寸法、H-700×300）を
製造する工程に本発明の圧延法を適用した。素材は連続
鋳造スラブであり、加熱炉（図示しない）で1250℃〜13
00℃に加熱したのち、ブレークダウンミルBDの複数の孔
型によって複数パスの可逆圧延を行い粗形鋼片に造形し
た。その後、粗ユニバーサルミルURとエッジャーミルE
とを用いた複数パスの可逆圧延によって圧延材のウェブ
部ならびにフランジ部を製品のそれに近い厚みにまで圧
下、延伸した。最後の１パスで幅可変水平ロールおよび
圧延方向にロール軸を移動可能な機構を有する半径450m
mの竪ロールを組込んだ仕上げユニバーサルミルUFによ
って、フランジ部の角度起こし、10%程度のフランジ部
の厚さ方向の圧下および6mm〜18mmのウェブ部の高さ方
向の縮小圧延を行い、各種寸法のH形鋼製品に仕上げ
た。 【００６８】得られたH形鋼のウェブ中心偏り(S)を一定
間隔（長さ方向を0.5m間隔）で測定し、それらの結果を
表１に示した。 【００６９】 【表１】 【００７０】表１には、各製品サイズについて圧延スケ
ジュールから計算される投影接触長さ(L)と設定した竪
ロール軸心移動量(Sv)ならびに両者の比「Sv／L」を併
記した。 【００７１】表１から明らかなように、発明例の番号１
〜３の圧延では、「Sv／L」を0.12〜0.28としたので、
ウェブ中心偏り(S)は＋1.5mm〜−1.8mmの範囲にあり、
基準（±2mm）以下であった。これに対し、比較例の番
号４〜６の圧延では、「Sv／L」が0、0.37および0.38で
あったので、いずれの圧延でもウェブ中心偏り(S)は±2
mmを超えるものであつた。 【００７２】（実施例２）図３(b)に示す熱間圧延ライ
ンを用い、実施例１と同様の圧延試験を行った。この試
験では、ウェブ部ならびにフランジ部を製品のそれに近
い厚みにまで圧下、延伸した圧延材をNo.2粗ユニバーサ
ルミルUR2および仕上げユニバーサルミルUFで仕上げ圧
延を行った。No.2粗ユニバーサルミルUR2は、幅可変水
平ロールおよび圧延方向にロール軸を移動可能な機構を
有する半径450mmの竪ロールが組み込まれており、１パ
スで6mm〜18mmのウェブ部の高さ方向の縮小圧延を行っ
た。なお、このときには、圧延材のフランジ厚み圧下は
行わなかった。最後に幅可変水平ロールを組込んだ仕上
げユニバーサルミルにて、１パスでフランジの角度起こ
しとウェブおよびフランジ厚みの圧下率で2〜3％程度の
軽圧下をおこない各種寸法の製品に仕上げた。 【００７３】得られたH形鋼のウェブ中心偏りを一定間
隔（長さ方向を0.5m間隔）で製品十数本分について測定
し、それらの結果を表２に示した。表２には、各製品サ
イズについて圧延スケジュールから計算されるNo.2粗ユ
ニバーサルミルにおける投影接触長さLと設定した竪ロ
ール軸心移動量Svならびに両者の比「Sv／L」を併記し
た。 【００７４】 【表２】 【００７５】表２から、本発明のユニバーサル圧延法に
よれば、ウェブ中心偏りがJASS6の寸法公差を十分満足
する外法一定H形鋼が得られるのに対して、比較例では
同寸法公差を外れる製品がどのサイズの製品についても
発生していることがわかる。 【００７６】 【発明の効果】本発明の方法は、仕上げユニバーサル圧
延の段階でウェブ部を高さ方向に縮小して外法寸法一定
のフランジを有する形鋼の製造方法であって、左右の竪
ロールの軸を結ぶ平面の位置を上下の水平ロールの軸を
結ぶ平面の位置から圧延下流側に特定の量だけ離間させ
て圧延する。この方法を用いれば、たとえばフランジ厚
さが異なる同一呼称のH形鋼シリーズを、ロール替えな
しに１圧延チャンスで高さ寸法を同一に、寸法精度よく
圧延することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】圧延H形鋼の断面形状と各部の寸法を示す図で
あり、(a)は呼称寸法のH形鋼を示す図、(b)はフランジ
厚さが大きくフランジ内法が呼称寸法に等しい内法一定
のH形鋼を示す図、(c)はフランジ厚さが大きくフランジ
外法が呼称寸法に等しい外法一定のH形鋼を示す図であ
る。 【図２】欠陥の生じたH形鋼を示す図であり、(a)はフィ
レット部に折れ込み疵が発生した状態、(b)および(c)は
ウェブ中心偏りが生じた状態を示す図である。 【図３】形鋼の熱間圧延ラインを示す図であり、(a)は
１基の粗ユニバーサルミルと１基のエッジャーミルが配
置された例、(b)は２基の粗ユニバーサルミルと１基の
エッジャーミルが配置された例である。 【図４】本発明方法に使用する仕上げユニバーサルミル
と圧延材を示す概念図であり、(a)は平面図、(b)は図
(a)のA-A部の断面図、(c)および(d)は圧延の上流側から
みた断面図であり、(c)は圧延材がロールに噛み込まれ
る前の位置、(d)は同じく左右の竪ロールの軸中心間位
置を示す図である。 【図５】ウェブ部を高さ方向に縮小圧延したときの仕上
げ圧延機の各ロールと圧延材の断面を示す模式図であ
る。図(a_１)は、本発明方法に使用した仕上げ圧延機を
上から見た平面図、図(b_１)は図(a_１)のA-A断面を圧延
方向から見た断面図、図(c _１)は図(a_１)のB-B断面を圧
延方向から見た断面図、図(d_１)は図(a_１)のC-C断面を
圧延方向から見た断面図である。また、図(a_２)は、従
来使用されている仕上げ圧延機を上から見た平面図、図
(b_２)は図(a_２)のD-D断面を圧延方向から見た断面図、
図(c_２)は図(a_２)のE-E断面を圧延方向から見た断面
図、図(d_２)は図(a _２)のF-F断面を圧延方向から見た断
面図である。 【図６】圧延後のH形材のウェブ中心偏りとLに対するSv
の比（Sv／L）との関係を示す図である。 【図７】平行フランジ溝形鋼の断面を示す図であり、
(a)は呼称寸法のもの、(b)は外法一定のもの、(c)は内
法一定のものである。 【符号の説明】 １．水平ロール ２．竪ロール BD．ブレークダウンミル UR．粗ユニバーサルミル E．エッジャーミル UF．仕上げユニバーサルミル M．圧延材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】ウェブの両側に２つのフランジが形成され
   た中間圧延材を左右の竪ロールと上下の水平ロールを備
   えたユニバーサルミルにより、少なくともウェブ部を高
   さ方向に縮小する熱間圧延をおこなう方法であって、左
   右の竪ロールの軸を結ぶ平面の位置を上下の水平ロール
   の軸を結ぶ平面の位置から圧延下流側に、下記(1)式を
   満足する距離（Sv、mm）だけ離して圧延することを特徴
   とするフランジを有する形材の圧延方法。 0.1L≦Sv≦0.3L ・・・・・・(1) ただし、Lは、ウェブ部とその両側に形成されたフラン
   ジ部との結合部においてフランジ部外面が竪ロールと接
   触を開始する位置からフランジ部の内面が水平ロールの
   側面と接触を開始する位置までの投影長さであり、下記
   (2)式によって求めるものである。 【数１】 ここで、Rvは竪ロールの半径（mm）、W_０は圧延前のフ
   ランジ内法寸法（mm）、W_１は圧延後のフランジ内法寸
   法（mm）、t_０は圧延前のフランジ厚さ（mm）、t_１は圧
   延後のフランジ厚さ（mm）である。