JP2003305513A

JP2003305513A - 形鋼の矯正方法および矯正装置

Info

Publication number: JP2003305513A
Application number: JP2002106031A
Authority: JP
Inventors: Tadatsugu Yoshida; 忠継吉田; Shigeru Ogawa; 茂小川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2003-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】形鋼の付け根部近傍（Ｋゾーン）の材質劣化
は勿論のこと、曲げモーメントによる外乱の問題につい
ても効果的に防止することができる形鋼の矯正方法およ
びその装置を提供すること。【解決手段】矯正圧延機と、その入側および出側のう
ちの何れか一方または両方に配置されたピンチロールを
用いて形鋼を矯正する方法において、該矯正圧延機のス
タンドまたはそのロールおよび／または該ピンチロール
の位置を矯正圧延機の前後のローラーテーブル位置に対
して上下方向および／または左右方向に相対的に調整す
ることにより、被矯正材の寸法変動に有効に対処する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺材の形鋼の矯
正をその全長にわたって均一で高精度かつ高効率に行う
方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】軌条やＨ形鋼などの形鋼の製造技術にお
いては、長手方向にわたる各部位の寸法精度および真直
性の確保が重要な課題であり、高い寸法精度および真直
性の形鋼製品を得るためには、熱間圧延のみで製造する
には限界があるため、通常、圧延後に、圧延材をさらに
冷間または温間で矯正することにより形鋼製品の高い寸
法精度および真直性を確保している。

【０００３】従来の形鋼圧延材の矯正方法は、パスライ
ン（形鋼の搬送方向）に沿って上下または左右に千鳥状
に矯正ロールを配設したローラーレベラーを用い、後段
になる程、曲げの曲率が漸減するように各矯正ロールの
パスラインに対する押し込み位置を調節して、被矯正材
（形鋼）の繰り返し曲げを行うことにより、矯正を行う
方法が一般的であった。このローラーレベラーによる矯
正方法は、比較的コンパクトな設備ですみ、また一旦、
適正条件に設定すれば無人運転が可能なため導入しやす
い特長がある。しかし、例えばＨ形鋼を矯正する場合に
は、ローラーレベラーによる繰り返し曲げによって図３
に示すように、ウェブ部Ｗとフランジ部Ｆの付け根近傍
のウェブ側（以下、Ｋゾーンと呼称）が圧下され、この
部分に局部的にせん断変形が生じ、加工硬化およびそれ
に伴う割れなどが発生するという材質劣化の問題があっ
た。

【０００４】従来においても、このような問題の多いロ
ーラレベラーに依存しない形鋼矯正を行う試みがなされ
ている。例えば、特許３１１３３６８号（特開平５−２
２０５１６号）公報には、ローラーレベラー矯正前にＨ
形鋼の先後端５００mm程度に生じるフランジのウェブに
対する取り付け角度不良を矯正して、Ｈ形鋼のローラー
レベラーへの噛み込み性を向上させるために、一対の無
駆動式水平ロールと一対の駆動式竪ロールを備える矯正
機に形鋼を通すことにより、ローラーレベラーでは噛み
込まない先後端部に著しい形状不良を有する形鋼の形状
不良を矯正できる手段を提案している。しかし、本矯正
機は主にフランジのウェブに対する取り付け角度不良を
矯正するための装置であるから、形鋼の長手方向の反り
や曲がりを矯正する能力に劣るためローラーレベラーの
併用が必要であり、そのため、Ｋゾーンの材質劣化が避
けられない問題があった。

【０００５】また、特開２００１−２４６４０１号公報
には、形鋼を圧延して矯正する形鋼の矯正方法におい
て、形鋼の垂直断面全体を塑性変形させる圧延機を用い
て被矯正材を圧下し、圧延機の出側と入側のどちらか一
方または両方から被矯正材に長手方向の張力と矯正方向
の曲げモ−メントを与えることを特徴とする形鋼の矯正
方法が開示されている。この方法では、ユニバーサル圧
延機の入出側に自在ピンチロールを設置して材料の適正
パスラインを設定するとともに、圧延機で材料をパスラ
インに沿うように塑性変形させて矯正するので、Ｋゾー
ンにせん断変形が集中することが無く局部的な材質劣化
は防止できる。しかし、形鋼のフランジ幅が変化する場
合には、上下方向にパスライン位置が変化して、そのた
め余分な曲げモーメントが作用して外乱となる問題があ
った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく従来にお
いては、Ｋゾーンの材質劣化が避けられないか、もしく
はたとえこの材質劣化の問題を解決したとしても、形鋼
の寸法により上下方向にパスライン位置が変化して、そ
のため余分な曲げモーメントが作用してこれが外乱とな
る不都合があった。

【０００７】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するためになされたもので、Ｋゾーンの材質劣化は勿
論のこと、曲げモーメントによる外乱の問題についても
効果的に防止することができる形鋼の矯正方法およびそ
の装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明の要旨は次の通りである。（１）矯正圧延機と、その入側および出側のうちの何れ
か一方または両方に配置されたピンチロールを用いて形
鋼を矯正する方法において、該矯正圧延機のスタンドま
たはそのロールおよび／または該ピンチロールの位置を
矯正圧延機の前後のローラーテーブル位置に対して上下
方向および／または左右方向に相対的に調整することを
特徴とする形鋼の矯正方法。（２）形鋼の垂直断面全体を塑性変形させるための矯正
圧延機と、該矯正圧延機の入側および出側のうちの何れ
か一方または両方に設置され、該形鋼を把持して該形鋼
を上下方向または左右方向の何れか一方または両方の方
向に変位することが可能な単数または複数のピンチロー
ルからなる形鋼の矯正装置であって、該矯正圧延機のス
タンドまたはそのロールおよび／または該ピンチロール
の何れか一方または両方が該矯正圧延機の前後のパスラ
インに対して上下方向および／または左右方向に相対移
動可能であることを特徴とする形鋼の矯正装置。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係る形鋼の矯正装
置の一例を示す側面図で、図２はその平面図である。図
示の例では矯正対象となる形鋼はＨ形鋼としたが、これ
に限らず軌条などの他の形鋼にも適用し得るものであ
る。

【００１０】図において、１は前後のローラーテーブル
７にて構成されるＨ形鋼８のパスライン上に配置される
軽圧下矯正機であり、該軽圧下矯正機１にＨ形鋼８を通
すことによって所望の矯正を行う。該軽圧下矯正機１
は、上下の水平ロール２および左右の竪ロール３からな
るユニバーサル矯正圧延機４と、該矯正圧延機４の入側
に設置した上下および左右方向に変位可能な入側自在ピ
ンチロール５と、前記矯正圧延機４の出側に設置した上
下および左右方向に変位可能な出側自在ピンチロール６
とを、スタンド内にパスラインに沿って一体的に組み込
む形で構成されている。なお、自在ピンチロール５、６
についても、Ｈ形鋼８のウェブおよびフランジを挟持す
るそれぞれ一対の水平ロールと竪ロールから形成されて
いる。

【００１１】本発明においては、矯正されるＨ形鋼８は
入側からローラーテーブル７上にＨ姿勢の状態で乗載さ
れて軽圧下矯正機１に送り込まれ、所望の圧下矯正を受
けて出側のローラーテーブルに送り出されるが、この圧
下矯正時に軽圧下矯正機１全体を形鋼のパスラインに対
して上下方向および／または左右方向に相対移動可能に
することを特徴としている。これによってＨ形鋼８のフ
ランジ高さが変化した場合にも、矯正スタンド６の上下
昇降移動および／または左右水平移動によるパスライン
調整を実施することで全長にわたって安定した矯正が可
能になる。

【００１２】軽圧下矯正機１の昇降機構および水平移動
機構の具体例としては、図示するように、スタンド全体
を昇降装置９を介して下部固定台１０に保持させるとと
もに、水平移動装置１１を介してスタンド全体を左右固
定台１２に保持させて構成している。これらの昇降装置
９および水平移動装置１１により、必要に応じて矯正機
１をパスラインに対し上下方向にかつパスラインに対し
左右方向に移動する。また、昇降装置および水平移動装
置の方式としては、応答性がよくしかも確実で精度よく
動作し得る機構であれば、シリンダ機構やモータ機構或
いは歯車やセンサーなどを適宜の駆動源と組み合わせた
機構など、いかなるものでもよい。

【００１３】上記の軽圧下矯正機１の矯正圧延機４は、
Ｈ形鋼８を上下の水平ロール２および左右の竪ロール３
とにより挟み込んで垂直断面全体を同時に圧下して塑性
変形させ、所定の断面寸法に成形するもので、この圧下
（通常、１０％以下の軽圧下量）により形鋼を矯正する
ものである。また、この矯正圧延機４の入側および出側
に設置するピンチロール５、６は、Ｈ形鋼を上下および
左右からロール対で挟みこんで形鋼を把持するものであ
り、通常は駆動式となっているが、場合によっては無駆
動であってもよい。また、ピンチロールはそれぞれ一対
ずつ設置する場合だけでなく、必要に応じ複数対のピン
チロールを配置してもよいし、ピンチロール自体も矯正
圧延機４の入側および出側の少なくとも一方に設置すれ
ばよい。しかも、該ピンチロールはこれに取り付けたア
クチュエータにより、上下方向および／または左右方向
に自在に変位し得るようになっている。

【００１４】なお、図示の例では軽圧下矯正機１の中に
矯正圧延機４、ピンチロール５および６を一体に組み込
んだ場合を示したが、本発明ではこのような態様に限る
ことなく、これらをそれぞれ別体に構成し、矯正圧延機
４とピンチロールのいずれか一方或いは両方をパスライ
ンに対し上下方向および／または左右方向に相対的に移
動可能にすることもできる。また、場合によっては矯正
圧延機自体についても、スタンド或いはロールだけを上
述した方向に同様に移動可能とすることもできる。

【００１５】図示した矯正装置を用いて実際のＨ形鋼の
矯正を行う場合を説明する。例えば、前回の矯正に引き
続いて別サイズのＨ形鋼、即ちフランジ幅の大きくなっ
たＨ形鋼を矯正するとき、予め次回Ｈ形鋼のサイズに対
応したパスラインに合致する上下方向の移動量を算出し
ておき、これを軽圧下矯正機１のアクチュエータである
昇降装置９の駆動部へ送って軽圧下矯正機１の上下方向
位置を調整しておけばよい。このようにＨ形鋼のフラン
ジ幅の変動に応じて軽圧下矯正機１の位置を直ちに調整
し得るようにしておけば、いかなるサイズのＨ形鋼が送
られてきても常に最適な状態で矯正操作を行うことが可
能となる。

【００１６】一方、軽圧下矯正機１のパスラインに対す
る左右方向の位置調整は、Ｈ形鋼のローラーテーブル７
上の左右水平方向位置が正規のパスラインから外れた場
合に使用する。即ち、予め矯正機１の上流側で材料の位
置センサーによりＨ形鋼の水平方向位置外れ量を検出し
て、Ｈ形鋼の水平位置に合致する左右方向の移動量を算
出しておき、これを軽圧下圧延機１のアクチュエータで
ある水平駆動装置１１の駆動部へ送って軽圧下圧延機１
の左右方向位置を調整すればよい。これにより、ローラ
ーテーブル上のＨ形鋼が矯正機に適正に通材されるた
め、特に長尺材の矯正で問題となっていたパスライン外
れの際のＨ形鋼の自重による矯正機入側への曲げ拘束力
の発生およびこれによる外乱を防止し、Ｈ形鋼の全長に
わたっての適正な矯正が可能となる。

【００１７】

【実施例】＜Ｈ形鋼＞図４に示すフランジ幅Ｂが異なる
３種類のＨ形鋼〜を使用。各数値はいずれも次の順
序の数値を表す。Ａ（ウェブ幅）×Ｂ（フランジ幅）×
ｔ1（ウェブ厚）×ｔ2（フランジ厚）×ｒ（付け根部の
ｒ）（単位mm）６００×２００×１２×２５×１３６００×２５０×１２×２５×１３６００×３００×１２×２５×１３材質：建築構造用圧延鋼材ＳＮ４９０Ｂ＜工程＞加熱→ブレークダウン→粗圧延→仕上げ圧延→冷却→矯
正

【００１８】＜矯正方法＞フランジ幅Ｂが異なる３種類
の建築用形鋼、、を順番に矯正した。フランジ高
さが２００mm、２５０mm、３００mmの場合、Ｈ形鋼の理
想パスラインはローラーテーブル上面の水平位置を基準
にすると、１００mm、１２５mm、１５０mm上に位置す
る。ウェブ厚が１２mmなので、下水平ロールの上面位置
および上ロールの下面位置はそれぞれパスラインより６
mm下および６mm上となり、ローラーテーブル上面の水平
位置を基準とした下水平ロール上面目標設定位置および
上水平ロール下面目標設定位置は、の場合９４mmおよ
び１０６mm、は１１９mmおよび１３１mm、は１４４
mmおよび１５６mmそれぞれ上に位置する。そこで、圧下
矯正機を上下方向に移動させる昇降装置およびロールの
圧下装置により、各水平ロールの位置を目標設定位置に
調節して矯正を行った。

【００１９】尚、従来技術として、８本ロールのローラ
ーレベラーによる矯正を実施した。そして、矯正後のＫ
ゾーンの硬度を測定して、矯正前の当該部位の平均硬度
からの増加量を求め、これが材質上問題の無い場合は
○、明らかに劣化している場合は×で評価した。表１の
縦方向に各Ｈ形鋼の番号、横方向に本発明の軽圧下圧延
矯正技術と従来技術であるローラーレベラー矯正技術を
とり、各条件で評価を記入した。従来技術ではＫゾーン
で加工硬化による材質劣化が生じているのに対して、本
発明の技術では矯正前後の硬度変化が小さく材質劣化の
問題は無い。

【００２０】

【表１】

【００２１】また、矯正後の長手方向の反りまたは曲が
りを曲率として測定し、これが公差内であれば○、外れ
る場合は×として評価した。その際、同じ材料の先後端
非定常部と定常部を区別して評価し、全長にわたる矯正
特性を比較した。表２は表１と同様の図で横方向に定常
部と非定常部を区別して記載している。ローラー矯正の
定常部は公差内だが、先後端非定常部は公差外れであ
る。一方、本発明の技術では定常部および先後端非定常
部とも公差内であり、全長にわたって圧延矯正する特性
が明らかになった。本実施例からもＫゾーンの材質劣化
の無い条件で長尺のＨ形鋼を真直に矯正することが可能
であることが確認された。

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】本発明は、矯正圧延機とピンチロールを
用いて形鋼を矯正する方法において、形鋼のフランジ寸
法が変化してもパスラインを自在に調整できるように工
夫したことにより、従来のＨ形鋼の矯正方法では達成が
極めて困難なＫゾーンの材質劣化の無い条件で長尺の形
鋼を真直に矯正することが可能となった。また、余分な
曲げモーメントが作用して外乱となる問題についても、
本発明によって解決できたことにより、より一層長尺の
被矯正材の真直性、特に、材料の先後端部の真直性が改
善された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の矯正方法を実施する装置の基本構成例
を示す側面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】従来のローラレベラーにて矯正したときのＨ形
鋼のフランジとウェブの付け根部の詳細図である。

【図４】本発明の実施例において用いたＨ形鋼の各寸法
仕様図である。

【符号の説明】

１軽圧下矯正機２水平ロール３竪ロール４矯正圧延機５入側自在ピンチロール６出側自在ピ
ンチロール７ローラーテーブル８Ｈ形鋼９昇降装置１０下部固定台１１水平駆動装置１２左右固定台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】矯正圧延機と、その入側および出側のう
ちの何れか一方または両方に配置されたピンチロールを
用いて形鋼を矯正する方法において、該矯正圧延機のス
タンドまたはそのロールおよび／または該ピンチロール
の位置を矯正圧延機の前後のローラーテーブル位置に対
して上下方向および／または左右方向に相対的に調整す
ることを特徴とする形鋼の矯正方法。
【請求項２】形鋼の垂直断面全体を塑性変形させるた
めの矯正圧延機と、該矯正圧延機の入側および出側のう
ちの何れか一方または両方に設置され、該形鋼を把持し
て該形鋼を上下方向または左右方向の何れか一方または
両方の方向に変位することが可能な単数または複数のピ
ンチロールからなる形鋼の矯正装置であって、該矯正圧
延機のスタンドまたはそのロールおよび／または該ピン
チロールの何れか一方または両方が該矯正圧延機の前後
のパスラインに対して上下方向および／または左右方向
に相対移動可能であることを特徴とする形鋼の矯正装
置。