JP2005095957A - Ｈ形鋼の熱間フランジ成形圧延方法 - Google Patents

Abstract

【要 約】
【課 題】 粗ユニバーサル圧延段階で、圧延材フランジ端部内面側に折れ込み状の疵を発生させないＨ形鋼の熱間フランジ成形圧延方法を提供する。
【解決手段】 孔型コーナ部を反ロール軸端側へ逃がした第１型（または第２型）のエッジャーロールを用いて圧延材フランジの幅端部がバルジング形状となるようにエッジャー圧延する。第１型：孔型側面がその最大径位置から縮径方向に圧延材フランジ脚長の1/4 〜3/4 の距離Ａだけ離れた位置を境に第１面分10と第２面分20とに二分され、第１面分は第２面分よりも大径側にあってそのテーパ角度θ1 ＝ユニバーサルミル水平ロール側面のテーパ角度Φで、第２面分のテーパ角度θ2 ＝1/2 ×θ1 以上〜θ1 未満のもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｈ形鋼の熱間フランジ成形圧延方法に関し、詳しくは、フランジ内面に折れ込み疵のない良好な外観を有するＨ形鋼を熱間圧延により製造するために用いて好適なＨ形鋼の熱間フランジ成形圧延方法に関する。

熱間圧延によるＨ形鋼の製造においては、例えば、素材がブレークダウンミルでＨ形の粗形に圧延され、つぎに、ユニバーサルとエッジャーの両ミルからなる粗ユニバーサルミル（中間ミル群ともいう。）でリバース圧延される。ユニバーサルミルではフランジとウェブの肉厚圧下を、エッジャーミルではフランジ先端の鍛錬、 整形とフランジ幅の斉寸を行う。続く仕上げユニバーサルミルで所要形状寸法のＨ形材に仕上げ圧延する（非特許文献１）。

ユニバーサルミルは、軸芯が同一円直面上に配置された上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロール（竪ロールともいう。）とを有し、両水平ロール周面でウェブを肉厚圧下し、水平ロール側面と竪ロール周面とでフランジを肉厚圧下する。エッジャーミルは、上下一対の凸形プロフィルの孔型ロール（エッジャーロール）を有し、該エッジャーロールの凸形両端の小径領域でフランジ端を圧下してフランジ幅を成形する。

このとき、ユニバーサルミルでの圧延の際、フランジ内側面部は水平ロールの側動圧下を受けるため、ロール径方向の周速差により、疵等の有害な欠陥が発生しやすい。また、水平ロールの側面には偏摩耗が発生しやすい。このような圧延材欠陥やロール偏摩耗の発生を防止するための手段として、水平ロール側面とフランジ内側面の一方または双方の特定領域（両者の相対滑りが大きい領域）に圧延油を噴霧し、ロールと圧延材との摩擦係数を減ずる潤滑圧延方法が知られている（特許文献１）。
特開平６−３４４０１１号公報 社団法人日本塑性加工学会編「塑性加工技術シリーズ８ 棒線・形・管圧延」第99-100頁、1991年８月20日（第１刷）コロナ社発行

上記の従来の潤滑圧延方法によれば、ロール側動圧下によるフランジ内側面の焼付き疵やカキ疵の防止には効果がある。一方、フランジ幅350mm 以上の大型Ｈ形鋼や耐火鋼等合金鋼のＨ形鋼においては、エッジャーミル圧下で形成された鋭利なフランジ端部が、ユニバーサルミル水平ロール側面の側動圧下により擦り上げられ、フランジ内側面に折れ込み状の疵を生じてしまい、圧延‐空冷後のオフラインにてグラインダで研摩しなけらばならないという問題があり、この問題は、上記従来の潤滑圧延方法によっても解決できていない。

そこで、本発明は、上記問題を解決するために、ユニバーサルミルとエッジャーミルとを用いたリバース圧延すなわち粗ユニバーサル圧延の際に、圧延材フランジ端部内面側に折れ込み状疵を発生させないＨ形鋼の熱間フランジ成形圧延方法を提供することを目的とする。

本発明は、Ｈ形鋼の熱間圧延製造工程の粗ユニバーサル圧延段階でユニバーサルミルとエッジャーミルとを用いたリバース圧延によりフランジの成形を行うＨ形鋼の熱間フランジ成形圧延方法において、孔型コーナ部を反ロール軸端側へ逃がしたエッジャーロールを用いて圧延材フランジの幅端部がバルジング形状となるようにエッジャー圧延することを特徴とするＨ形鋼の熱間フランジ成形圧延方法である。

これにより、Ｈ形鋼圧延材のフランジ先端コーナ部が内面側に張り出し、例えば図３に示すように、フランジ42Ｆ先端部内面側と、次パスのユニバーサル圧延の水平ロール40側面との接触面圧が小さくなるため、該水平ロール40の側動圧下によるフランジ42Ｆ先端部内面側の擦り上げの影響が小さくなるので、折れ込み状の疵が発生し難くなる。なお、バルジング形状とは、鋭利ではなく、丸く脹らんだような形状をいう。

本発明で用いる前記エッジャーロール、すなわち“孔型コーナ部を反ロール軸端側へ逃がしたエッジャーロール”としては、次の第１型または第２型が好ましい。

第１型：孔型側面がその最大径位置から縮径方向に圧延材フランジ脚長の1/4 〜3/4 の距離だけ離れた位置を境に第１面分と第２面分とに二分され、第１面分は第２面分よりも大径側にあってそのテーパ角度θ1 がユニバーサルミル水平ロール側面のテーパ角度と同じ値であり、第２面分のテーパ角度θ2 が1/2 ×θ1 以上〜θ1 未満になるエッジャーロール。

第２型：孔型側面がその最大径位置から縮径方向に圧延材フランジ脚長よりも１〜３mm小さい距離だけ離れた位置を境に第１面分と第２面分とに二分され、第１面分は第２面分よりも大径側にあってそのテーパ角度θ1 がユニバーサルミル水平ロール側面のテーパ角度と同じ値であり、第２面分は同面分内の位置がロール軸端に近づくほどテーパ角度が増大する凹曲面をなし、以下に定義される逃げ量Ｃが0.6 mm超〜1.2mm 未満になるエッジャーロール。

逃げ量Ｃ：第１面分の第２面分側への展延面と孔型底面との交線の位置と、第２面分と孔型底面との境界位置とのロール軸方向距離。

ここで、孔型側面とは、圧延材フランジ内側面に当接する孔型面を意味する。また、孔型底面とは、圧延材フランジ端面に当接する孔型面を意味する。また、面のテーパ角度とは、該面と該面を有するロールのロール軸に直交する平面とのなす角度を意味する。

本発明によれば、Ｈ形鋼、とくにフランジ幅350mm 以上の大型Ｈ形鋼や耐火鋼等合金鋼のＨ形鋼の熱間圧延製造工程の粗ユニバーサル圧延段階で折れ込み状疵の発生を防止できるようになり、仕上げユニバーサル圧延後のＨ形鋼製品のオフライングラインダ研摩を省略できるようになるという優れた効果を奏する。

図１は第１型のエッジャーロールを用いた実施形態の本発明例、図２は第２型のエッジャーロールを用いた実施形態の本発明例をそれぞれ示す模式図である。図１、図２において、10は第１面分、20は第２面分であり、これらは連接して孔型側面を構成し、また、30は孔型底面である。ここで、圧延材フランジ脚長をHF、ユニバーサルミル水平ロール側面テーパ角度をΦ（図３参照）で表すものとする。

第１型のエッジャーロールでは、第１面分10と第２面分20とが平面状（ただし、第１面分の最大径位置近傍部に丸みを有する。）であり、孔型側面の最大径位置から第１、 第２面分10、20の境位置までの縮径方向距離Ａ＝1/4 ×HF〜3/4 HF、θ1 ＝Φ（ただし、±0.5 °の誤差は許容される。）、およびθ2 ＝1/2 ×θ1 以上〜θ1 未満（すなわち、テーパ角度比θ2/θ1 ＝0.5 以上〜1.0 未満）とされる。

第１型では、従来の孔型コーナ部（点線で示す部分）が、テーパ状に後退した形で反ロール軸端側に逃がされているから、その分フランジ幅端部内面側のメタルがより内面側に張り出し、その結果、次パスのユニバーサルミル入側には、フランジの幅端コーナ部がバルジング形状となる圧延材が供給されるから、ユニバーサルミル水平ロールの側面との接触面圧が小さくなり、同水平ロールの側動圧下によるフランジ端部内側面の擦り上げが軽減され、折れ込み状の疵発生が抑制される。

第１型の場合、Ａ＞3/4 ×HFでは折れ込み状疵発生を抑制する効果に乏しく、一方、Ａ＜1/4 ×HFではフランジ端部の肉痩せを生じる（図示省略）ので、Ａ＝1/4 ×HF以上3/4 HF以下とする。好ましくは、Ａ＝2/5 ×HF以上3/5 ×HF以下、より好ましくは、Ａ＝3/７×HF以上4/7 ×HF以下である。また、θ2/θ1 ≧1.0 では折れ込み状疵発生を抑制する効果に乏しく、一方、θ2/θ1 ＜0.5 ではロール再使用のための研磨における径落しが大きくなり、ロール原単位の低下をまねくので、θ2/θ1 ＝0.5 以上〜1.0 未満とする。

なお、孔型コーナ部にＲ（アール；丸み）を設けると、ユニバーサル水平ロール側動によるフランジ端部内面側の擦り上げがより一層緩和され、疵発生がさらに低減するので好ましい。

第２型のエッジャーロールでは、第１面分10が平面状（ただし、第１面分の最大径位置近傍部に丸みを有する。）、第２面分20が凹曲面状であり、孔型側面の最大径位置から第１、 第２面分10、20の境位置までの縮径方向距離Ｂ＝HF−Ｘ；Ｘ＝２〜７mm、θ1 ＝Φ（ただし、±0.5 °の誤差は許容される。）、および、凹曲面内各位置のθ2 は当該位置がロール軸端に近づくほど増大するものとする。

第２型では、従来の孔型コーナ部（点線で示す部分）が、凹曲面状に後退した形でロール軸端側に逃がされているから、その分フランジ幅端部内面側のメタルがより内面側に張り出し、その結果、次パスのユニバーサルミル入側には、フランジの幅端コーナ部がバルジング形状となる圧延材が供給されるから、ユニバーサルミル水平ロールの側動圧下によるフランジ端部内側面の擦り上げが軽減され、折れ込み状の疵発生が抑制される。

第２型の場合、Ｘ＜１mmすなわちＢ＞HF−１(mm)では折れ込み状疵発生を抑制する効果に乏しく、一方、Ｘ＞３mmすなわちＢ＜HF−３(mm)ではロール再使用のための研磨における径落しが大きくなり、ロール原単位の低下をまねくので、Ｘ＝１mm以上３mm以下すなわちＢ＝HF−３(mm)以上HF−１(mm)以下とする。また、逃げ量Ｃが、0.6mm 以下では折れ込み状疵発生を抑制する効果に乏しく、一方、1.2mm 以上ではロール再使用のための研磨における径落しが大きくなり、ロール原単位の低下をまねくので、Ｃ＝0.6mm 超〜1.2mm 未満とする。

（比較例）
フランジ幅400 mmの大型Ｈ形鋼（HF＝189mm ）およびフランジ幅300 mmの耐火鋼のＨ形鋼（HF＝139mm ）の熱間圧延製造にあたり、粗ユニバーサル圧延段階で用いるエッジャーロールとして、θ1 ＝θ2 ＝Φ＝５°になる従来のものを用いて圧延を行った。その結果、フランジ端部内側面に折れ込み状疵が発生し、仕上げユニバーサル圧延後のＨ形鋼製品に対し、オフライングラインダ研摩による表面手入れが必要であった。
（実施例１）
比較例において、エッジャーロールとして上記従来のものに代えて、図１に示した第１型のエッジャーロールに相当する、Ａ＝1/2×HF、θ1 ＝Φ＝５°、およびθ2 ＝1/1.2×θ1 のものを用い、それ以外は比較例と同様にして圧延を行った。その結果、折れ込み状疵のない良好な表面性状のＨ形鋼製品が得られ、前記オフライングラインダ研摩による表面手入れを省略することができた。
（実施例２）
比較例において、エッジャーロールとして上記従来のものに代えて、図２に示した第２型のエッジャーロールに相当する、Ｂ＝HF−５(mm)、θ1 ＝Φ＝５°、およびＣ＝0.9 mmのものを用い、それ以外は比較例と同様にして圧延を行った。その結果、折れ込み状疵のない良好な表面性状のＨ形鋼製品が得られ、前記オフライングラインダ研摩による表面手入れを省略することができた。

第１型のエッジャーロールを用いた実施形態の本発明例を示す断面図である。 第２型のエッジャーロールを用いた実施形態の本発明例を示す断面図である。 本発明の作用を説明する断面図である。

符号の説明

１ エッジャーロール
５ エッジャーロールのロール軸に直交する平面
６ 水平ロールのロール軸に直交する平面
10 孔型側面の第１面分
20 孔型側面の第２面分
30 孔型底面
40 水平ロール
41 垂直ロール
42 Ｈ形鋼
42Ｆ フランジ
42Ｗ ウェブ
43 擦り上げ方向
44 接触部

Claims (3)

1. Ｈ形鋼の熱間圧延製造工程の粗ユニバーサル圧延段階でユニバーサルミルとエッジャーミルとを用いたリバース圧延によりフランジの成形を行うＨ形鋼の熱間フランジ成形圧延方法において、孔型コーナ部を反ロール軸端側へ逃がしたエッジャーロールを用いて圧延材フランジの幅端部がバルジング形状となるようにエッジャー圧延することを特徴とするＨ形鋼の熱間フランジ成形圧延方法。
2. 前記エッジャーロールは、孔型側面がその最大径位置から縮径方向に圧延材フランジ脚長の1/4 〜3/4 の距離だけ離れた位置を境に第１面分と第２面分とに二分され、第１面分が第２面分よりも大径側にあってそのテーパ角度θ1 がユニバーサルミル水平ロール側面のテーパ角度と同じ値であり、第２面分のテーパ角度θ2 が1/2 ×θ1 以上〜θ1 未満になるエッジャーロールである請求項１記載のＨ形鋼の熱間フランジ成形圧延方法。
3. 前記エッジャーロールは、孔型側面がその最大径位置から縮径方向に圧延材フランジ脚長よりも１〜３mm小さい距離だけ離れた位置を境に第１面分と第２面分とに二分され、第１面分が第２面分よりも大径側にあってそのテーパ角度θ1 がユニバーサルミル水平ロール側面のテーパ角度と同じ値であり、第２面分は同面分内の位置がロール軸端に近づくほどテーパ角度が増大する凹曲面をなし、以下に定義される逃げ量Ｃが0.6 mm超〜1.2mm 未満になるエッジャーロールである請求項１記載のＨ形鋼の熱間フランジ成形圧延方法。
   逃げ量Ｃ：第１面分の第２面分側への展延面と孔型底面との交線の位置と、第２面分と孔型底面との境界位置とのロール軸方向距離。

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