JP2007196278A - 形鋼のユニバーサル圧延機及びユニバーサル圧延方法 - Google Patents

Abstract

【課題】形鋼のフランジ外面を拘束するガイドの厳密な設定精度を必要とせずに、形鋼の先端部の局部的な曲がりまでをも矯正できる形鋼のユニバーサル圧延機及びユニバーサル圧延方法を提供する。
【解決手段】上下一対の水平ロール２ａと左右一対の垂直ロール２ｂ，２ｃとを有するユニバーサル圧延機２を用いて、ウェブ及びウェブの左右端に設けられたフランジを有する形鋼１０を圧延するに際し、ユニバーサル圧延機２の垂直ロール２ｂ，２ｃの出側に、形鋼１０のフランジ外面を拘束する一対の第１ガイド４ａ，４ｂを、ロールバイト出口直近から延びるように配置し、一対の第１ガイド４ａ，４ｂの出側に、形鋼１０のフランジ外面を拘束する一対の第２ガイド５ａ，５ｂを、第１ガイド４ａ，４ｂに続いて連続的に延びるように配置して、第１ガイド４ａ，４ｂ及び第２ガイド５ａ，５ｂで形鋼１０のフランジ外面を拘束しながら形鋼１０を圧延する。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｈ形鋼などの形鋼を圧延する形鋼のユニバーサル圧延機及びユニバーサル圧延方法、特に、形鋼を圧延することによって生じる形鋼の左右の曲がりを抑制する形鋼のユニバーサル圧延機及びユニバーサル圧延方法に関する。

Ｈ形鋼を代表とする、ウェブとそのウェブの両側にフランジを有する形鋼は、通常、ユニバーサル圧延機を使用して圧延製造されている。ユニバーサル圧延機は、軸心が水平方向に延びている上下一対の水平ロールと、軸心が水平ロールの軸心に対して鉛直方向に延びている左右一対の垂直ロールとを備えた圧延機であり、圧延材のウェブを一対の水平ロールが上下から圧下する動作と、圧延材のフランジを一対の垂直ロールと一対の水平ロールの側面で圧下する動作とを同時に行うことによって形鋼を圧延製造していく。

ところで、Ｈ形鋼の場合を例にとると、Ｈ形鋼を圧延製造する際には、図６（ａ）に示す左右方向の曲がり（以下、曲がりと称する）や、図６（ｂ）に示す上下方向の反り（以下、反りと称する）が全体的あるいは局部的に生じやすい。この曲がりや反りを矯正する方法として、ユニバーサル圧延機での圧延条件を調整する方法が知られている。しかし、曲がりや反りの発生には、ユニバーサル圧延機の圧下アンバランスや被圧延材の形状不良など、すなわち、ユニバーサル圧延機や圧延材に種々の上下左右非対称圧延要因が影響しており、これら全ての要因に対応してユニバーサル圧延機の圧延条件を微妙に調整することは困難で、安定して曲がりや反りのないＨ形鋼を製造することは困難である。

従って、圧延条件の調整でも曲がりや反りが防止できない場合には、圧延後のＨ形鋼を冷却して所定長さに切断した後に矯正する方法が不可欠となる。この方法に関しては、通常、反りに対してはローラ矯正機によりオンラインで矯正を行っているが、曲がりに対しては、反り矯正の場合と比較すると矯正荷重が著しく過大となることから、オフラインでプレス矯正処理を行っている。このように、オフラインでプレス矯正処理を行うと作業能率が低くなってしまい、Ｈ形鋼の生産能力を大きく阻害してしまう。

このような問題を解決するものとして、例えば、図７に示すＨ形鋼の圧延装置が提案されている（特許文献１参照）。
図７に示す圧延装置１０１は、上下一対の水平ロール１０２ａと左右一対の垂直ロール１０２ｂ、１０２ｃとを有するユニバーサル圧延機１０２を備えた圧延装置であって、ユニバーサル圧延機１０２の入側に、圧延前のＨ形鋼１０５ｒのフランジ外面に対向しかつフランジ外面に向かって進退自在で、その断面輪郭形状が圧延前のＨ形鋼１０５ｒのフランジ外面の断面形状と略同一の入側拘束ローラ１０３ａ，１０３ｂを備え、ユニバーサル圧延機１０２の出側に、圧延後のＨ形鋼１０５Ｒのフランジ外面に対向しかつフランジ外面に向かって進退自在で、その断面輪郭形状が圧延後のＨ形鋼１０５Ｒのフランジ外面の断面形状と略同一の出側拘束ローラ１０４ａ，１０４ｂを備えている。そして、これら入側拘束ローラ１０３ａ，１０３ｂ及び出側拘束ローラ１０４ａ，１０４ｂを、フランジ両外面の略全面に当接してフランジを拘束しながらＨ形鋼を圧延するようにしている。

この圧延装置１０１による圧延方法によれば、ユニバーサル圧延機１０２の圧下バランスや圧延材の左右方向の形状不良など種々の左右方向非対称圧延要因が生じても、微妙な圧延条件の調整を行うことなく、オンラインでＨ形鋼の曲がりを矯正することができる。
また、上述の問題を解決する他の例として、例えば、図８に示すＨ形鋼の圧延装置も提案されている（特許文献２参照）。

図８に示す圧延装置２０１は、上下一対の水平ロール２０２ａと左右一対の垂直ロール２０２ｂ、２０２ｃとを有するユニバーサル圧延機２０２を備えた圧延装置であって、ユニバーサル圧延機２０２の入側に１個の入側拘束装置２０３を備え、ユニバーサル圧延機２０２の出側の圧延方向に沿った位置に３個の第１〜第３出側拘束装置２０４、２０５、２０６を備えている。そして、入側拘束装置２０３は、圧延前のＨ形鋼２０７ｒのフランジ外面に対向しかつフランジ外面に向かって進退自在の入側拘束ローラ２０３ａ，２０３ｂを有している。また、第１〜第３出側拘束装置２０４、２０５、２０６の各々は、圧延後のＨ形鋼２０７Ｒのフランジ外面に対向しかつフランジ外面に向かって進退自在の出側拘束ローラ２０４ａ，２０４ｂ、２０５ａ，２０５ｂ、２０６ａ，２０６ｂを備えている。そして、これら入側束装置２０３及び第１〜第３出側拘束装置２０４、２０５、２０６で、圧延前のＨ形鋼２０７ｒ及び圧延後のＨ形鋼２０７Ｒのフランジ外面を拘束しながら圧延するようにしている。

この圧延装置２０１による圧延方法によっても、ユニバーサル圧延機２０２の圧下バランスや圧延材の左右方向の形状不良など種々の左右方向非対称圧延要因が生じても、微妙な圧延条件の調整を行うことなく、オンラインでＨ形鋼の曲がりを矯正することができる。
特開２０００−１４０９２５号公報 特開２０００−１７６５０２号公報

しかしながら、図７に示す圧延装置１０１による圧延方法及び図８に示す圧延装置２０１による圧延方法あっては、以下の問題点があった。
即ち、図７に示す圧延装置１０１による圧延方法の場合には、ユニバーサル圧延機１０２の出側においては出側拘束ローラ１０４ａ，１０４ｂによる１箇所でしかＨ形鋼１０５Ｒのフランジ外面を拘束していない。このため、出側拘束ローラ１０４ａ，１０４ｂの設定位置に誤差があった場合には、Ｈ形鋼１０５Ｒの曲がりを十分に矯正することができない。また、Ｈ形鋼１０５Ｒのフランジを拘束する出側拘束ローラ１０４ａ，１０４ｂは、ユニバーサル圧延機１０２のハウジングよりも外側に配置され、出側拘束ローラ１０４ａ，１０４ｂの配置位置がロールバイト出口（Ｈ形鋼の長手方向において垂直ロール１０２ｂ、１０２ｃの中心位置と同一の位置）からかなり遠方となっている。従って、いくら出側拘束ローラ１０４ａ，１０４ｂの位置を正しく設定したとしても、図９に示すように、Ｈ形鋼１０５Ｒの先端部がロールバイト出口から出側拘束ローラ１０４ａ，１０４ｂまでの間にあるときには出側拘束ローラ１０４ａ，１０４ｂでＨ形鋼１０５Ｒの先端部を十分に拘束できず、結局、Ｈ形鋼１０５Ｒの先端部に生じた局部曲がりを矯正できない場合があった。

一方、図８に示す圧延装置２０１による圧延方法の場合には、ユニバーサル圧延機２０２の出側においては第１〜第３出側拘束装置２０４、２０５、２０６の３箇所でＨ形鋼２０７Ｒのフランジ外面を拘束しており、図２に示す圧延装置１０１による圧延方法よりはＨ形鋼２０７Ｒの曲がりの矯正効果を期待できる。しかし、Ｈ形鋼２０７Ｒの長手方向において断続的に拘束しているにすぎず、また、図２に示す圧延装置１０１と同様に、Ｈ形鋼２０７Ｒのフランジを拘束する１番目の第１出側拘束装置２０４がユニバーサル圧延機２０２のハウジングよりも外側に配置され、第１出側拘束装置２０４の配置位置がロールバイト出口からかなり遠方となっている。このため、Ｈ形鋼２０７Ｒの先端部がロールバイト出口から第１出側拘束装置２０４までの間や３箇所の第１〜第３出側拘束装置２０４、２０５、２０６間にあるときには、第１〜第３出側拘束装置２０４、２０５、２０６でＨ形鋼２０７Ｒの先端部を十分に拘束できず、結局、Ｈ形鋼２０７Ｒの先端部に生じた局部曲がりを矯正できない場合があった。

従って、本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、形鋼のフランジ外面を拘束するガイドの厳密な設定精度を必要とせずに、形鋼の先端部の局部的な曲がりまでをも矯正できる形鋼のユニバーサル圧延機及びユニバーサル圧延方法を提供することにある。

本発明者らは、ユニバーサル圧延機の出側に配置される種々のガイドの形態を変更してＨ形鋼のユニバーサル圧延を行ない、曲がりの抑制効果がどのように変化するかを実験した。図１０乃至図１２に種々のガイドの形態の模式を示す。
図１０に示すガイドの形態においては、図８に示す圧延装置と同様に、圧延装置３０１が上下一対の水平ロール３０２ａと左右一対の垂直ロール３０２ｂ、３０２ｃとを有するユニバーサル圧延機３０２を備え、ユニバーサル圧延機３０２の出側の圧延方向に沿った位置に３個の第１〜第３ガイド３０３、３０４、３０５を備えている。垂直ロール３０２ｂ、３０２ｃの各々は、ロールチョック３０２ｄ、３０２ｅに支持されている。そして、第１〜第３ガイド３０３、３０４，３０５の各々は、圧延後のＨ形鋼３０６のフランジ外面に対向しかつフランジ外面に向かって進退自在のローラガイド３０３ａ，３０３ｂ、３０４ａ，３０４ｂ、３０５ａ，３０５ｂを備えている。そして、圧延後のＨ形鋼３０６のフランジ外面をローラガイド３０３ａ，３０３ｂ、３０４ａ，３０４ｂ、３０５ａ，３０５ｂで拘束しながら（実際には、各ローラガイドとＨ形鋼２０６との間の隙間をＳ₄ だけ開けて）圧延するようにしている。そして、第１ガイド３０３のローラガイド３０３ａ，３０３ｂの設定位置は、ロールバイト出口（Ｈ形鋼の長手方向において垂直ロール３０２ｂ、３０２ｃの中心位置と同一の位置）からローラガイド３０３ａ，３０３ｂの中心位置までの距離Ｌ₅ が、ユニバーサル圧延機３０２のハウジング等の位置との兼ね合いから、１．５ｍとなるようになっている。また、第１ガイド３０３のローラガイド３０３ａ，３０３ｂの中心位置と第２ガイド３０４のローラガイド３０４ａ，３０４ｂの中心位置との間の距離Ｌ₆ は１．０ｍ、第２ガイド３０４のローラガイド３０４ａ，３０４ｂの中心位置と第３ガイド３０５のローラガイド３０５ａ，３０５ｂの中心位置との間の距離Ｌ₇ も１．０ｍとなっている。以下、図１０に示すガイドの形態を条件（ａ）という。

また、図１１に示すガイドの形態においては、圧延装置４０１が上下一対の水平ロール４０２ａと左右一対の垂直ロール４０２ｂ、４０２ｃとを有するユニバーサル圧延機４０２を備えている。垂直ロール４０２ｂ、４０２ｃの各々は、ロールチョック４０２ｄ、４０２ｅに支持されている。そして、ユニバーサル圧延機４０２の垂直ロール４０２ｂ、４０２ｃの出側であってロールチョック４０２ｄ、４０２ｅの内側には、Ｈ形鋼４０４のフランジ外面を拘束する一対のスクレーパガイド４０３ａ、４０３ｂを、ロールバイト出口直近から延びるように配置している。そして、圧延後のＨ形鋼４０４のフランジ外面をスクレーパガイド４０３ａ、４０３ｂで拘束しながら（実際には、各スクレーパガイド４０３ａ、４０３ｂとＨ形鋼４０４との間の隙間をＳ₅ だけ開けて）圧延するようにしている。そして、各スクレーパガイド４０３ａ、４０３ｂの長さＬ₈ は、０．７ｍとなっている。以下、図１１に示すガイドの形態を条件（ｂ）という。

更に、図１２に示すガイドの形態においては、圧延装置５０１が上下一対の水平ロール５０２ａと左右一対の垂直ロール５０２ｂ、５０２ｃとを有するユニバーサル圧延機５０２を備え、ユニバーサル圧延機５０２の出側の圧延方向に沿った位置にガイド５０４を備えている。垂直ロール５０２ｂ、５０２ｃの各々は、ロールチョック５０２ｄ、５０２ｅに支持されている。そして、ユニバーサル圧延機５０２の垂直ロール５０２ｂ、５０２ｃの出側であってロールチョック５０２ｄ、５０２ｅの内側には、Ｈ形鋼５０５のフランジ外面を拘束する一対のスクレーパガイド５０３ａ、５０３ｂを、ロールバイト出口直近から延びるように配置している。また、ガイド５０４は、スクレーパガイド５０３ａ、５０３ｂのそれぞれから延長する一対のサイドガイド５０４ａ、５０４ｂを有している。そして、圧延後のＨ形鋼５０５のフランジ外面をスクレーパガイド５０３ａ、５０３ｂ及びサイドガイド５０４ａ、５０４ｂで拘束しながら（実際には、各スクレーパガイド５０３ａ、５０３ｂ、５０４ａ、５０４ｂとＨ形鋼５０５との間の隙間をＳ₆ だけ開けて）圧延するようにしている。そして、スクレーパガイド５０３ａ、５０３ｂ及びサイドガイド５０４ａ、５０４ｂの合計長さＬ₉ は、２ｍとなっている。以下、図１２に示すガイドの形態を条件（ｃ）という。

本実験においては、Ｈ形鋼３０６、４０４、５０５の左右フランジ厚み圧下率に１％程度の差をつけて、ユニバーサル圧延機３０２、４０２、５０２による圧延によって曲がりを強制的に発生させ、隙間Ｓ₄ 、Ｓ₅ 、Ｓ₆ を調整して曲がりの矯正効果を評価した。隙間Ｓ₄ 、Ｓ₅ 、Ｓ₆ は、それぞれ、ユニバーサル圧延機３０２、４０２、５０２の垂直ロール３０２ｂ，３０２ｃ、４０２ｂ，４０２ｃ、５０２ｂ，５０２ｃの周面と同一の左右方向位置を基準：０として、垂直ロール３０２ｂ，３０２ｃ、４０２ｂ，４０２ｃ、５０２ｂ，５０２ｃよりも外側（材料から遠ざかる方向）にあるときを正と定義した。また、左右のガイドは、各条件について、左右対称な位置に設定した。

条件（ａ），（ｂ），（ｃ）におけるガイドの形態についての、設定ガイド位置と全体曲がり量との関係を図１３（ａ）に、設定ガイド位置と局部曲がり量との関係を図１３（ｂ）に示す。設定ガイド位置は、隙間Ｓ₄ 、Ｓ₅ 、Ｓ₆ に対応する。また、全体曲がり量は、図６（ａ）において、Ｈ形鋼の全長Ｌ＝１０ｍでの最も曲がった部分の変形量δであり、局部曲がり量は、Ｈ形鋼の端部から１．５ｍの間で最も曲がった部分の変形量δである。局部曲がり量は、Ｈ形鋼の両端で評価するが、Ｈ形鋼の端部から１．５ｍの位置を仮想的な端部として、全体曲がり量と同様の方法で変形量δを求める。変形量δは、図６（ａ）に示すように、Ｈ形鋼が左に曲がって最も曲がった部分が端部に対して右側にへこむ場合を正、Ｈ形鋼が右に曲がって最も曲がった部分が端部に対して左側にへこむ場合を負とする。なお、１０ｍでの全体曲がり量の目標範囲は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ３１３６，３１９２）どおり製品長の１/ １０００＝１０ｍｍ以内、１．５ｍでの局部曲がり量の目標範囲はここでは１ｍｍとした。

条件（ａ）のガイドの形態においては、図１３（ｂ）に示すように、ローラガイド３０３ａ，３０３ｂ、３０４ａ，３０４ｂ、３０５ａ，３０５ｂの設定ガイド位置によらず、Ｈ形鋼３０６の先端に曲がりが発生し易いことが判明した。即ち、隙間Ｓ₄ を０〜３ｍｍのいずれに調整しても、局部曲がり量が目標範囲１ｍｍを超えている。この理由は、圧延で曲がりの発生したＨ形鋼３０６の先端が１番目のローラガイド３０３ａ，３０３ｂに到達するまでは、曲げ矯正力が働かないためである。また、Ｈ形鋼３０６の先端が１番目のローラガイド３０３ａ，３０３ｂに到達した時点で、急に圧延で生じた曲がりの方向とは逆の方向に曲げ矯正力が働くため、局部的なＳ字曲がりが発生し易いことも判明した。また、全体曲がりに対する矯正効果も小さく、図１３（ａ）に示すように、ローラガイド３０３ａ，３０３ｂ、３０４ａ，３０４ｂ、３０５ａ，３０５ｂの設定ガイド位置によらず、Ｈ形鋼３０６の全体曲がり量も目標範囲の１０ｍｍを超えている。

また、条件（ｂ）のガイドの形態においても、全体曲がりに対する矯正効果が小さく、図１３（ａ）に示すように、スクレーパガイド４０３ａ，４０３ｂの設定ガイド位置によらず、即ち隙間Ｓ₅ を０〜３ｍｍのいずれに調整しても、Ｈ形鋼４０４の全体曲がり量が目標範囲の１０ｍｍを超えている。また、局部曲がりに対する矯正効果も小さく、図１３（ｂ）に示すように、ローラガイド３０３ａ，３０３ｂ、３０４ａ，３０４ｂ、３０５ａ，３０５ｂの設定ガイド位置によらず、即ち隙間Ｓ₅ を０〜３ｍｍのいずれに調整しても、Ｈ形鋼４０４の局部曲がり量が目標範囲の１ｍｍを超えている。

これらに対し、条件（ｃ）のガイド形態の場合には、全体曲がり及び局部曲がりに対して矯正効果が大きく、スクレーパガイド５０３ａ，５０３ｂ及びサイドガイド５０４ａ，５０４ｂの設定ガイド位置、即ち隙間Ｓ₆ を１ｍｍ以下にすれば、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｈ形鋼５０５の全体曲をり量が目標範囲の１０ｍｍ以下にでき、Ｈ形鋼５０５の局部曲がり量を目標範囲の１ｍｍ以下にできることが判明した。

次に、曲がりの矯正効果が良好であった条件（ｃ）に対して、スクレーパガイド５０３ａ、５０３ｂ及びサイドガイド５０４ａ、５０４ｂの合計長さＬ₉ を変更して、局部曲がりの矯正効果の変化を調査した。この調査においては、隙間Ｓ₆ を１ｍｍに固定した。調査結果である、ガイドの長さと局部曲がり量との関係を図１４に示す。図１４に示すように、スクレーパガイド５０３ａ、５０３ｂ及びスクレーパガイド５０４ａ、５０４ｂの合計長さＬ₉ が長くなると、局部曲がりの矯正効果が向上し、製品先端１．５ｍｍでの局部曲がり量を目標範囲の１ｍｍ以内にするには、スクレーパガイド５０３ａ、５０３ｂ及びサイドガイド５０４ａ、５０４ｂの合計長さＬ₉ を１．５ｍ以上とすればよいことが判明した。

本発明は、これらの知見を基に更に検討を加えてなされたものである。
即ち、本発明のうち請求項１に係る形鋼のユニバーサル圧延機は、上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロールとにより、ウェブ及び該ウェブの左右端に設けられたフランジを有する形鋼を圧延するユニバーサル圧延機であって、前記ユニバーサル圧延機の前記垂直ロールの出側に、前記垂直ロールによるロールバイト出口直近から延びるように配置された、前記形鋼のフランジ外面を拘束する一対の第１ガイドと、該一対の第１ガイドの出側に、該第１ガイドに続いて連続的に延びるように配置された、前記形鋼のフランジ外面を拘束する一対の第２ガイドとを具備することを特徴としている。

また、本発明のうち請求項２に係る形鋼のユニバーサル圧延機は、請求項１記載の発明において、前記第２ガイドの各々が、複数のローラで構成されていることを特徴としている。
更に、本発明のうち請求項３に係る形鋼のユニバーサル圧延機は、請求項２記載の発明において、隣接する前記ローラ間にガイド板を配置して前記第２ガイドの各々を構成したことを特徴としている。

また、本発明のうち請求項４に係る形鋼のユニバーサル圧延機は、請求項１記載の発明において、前記第１ガイド及び前記第２ガイドの圧延方向の合計長さが１．５ｍ以上であることを特徴としている。
また、本発明のうち請求項５に係る形鋼のユニバーサル圧延方法は、上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロールとを有するユニバーサル圧延機を用いて、ウェブ及び該ウェブの左右端に設けられたフランジを有する形鋼を圧延するに際し、前記ユニバーサル圧延機の前記垂直ロールの出側に、前記形鋼のフランジ外面を拘束する一対の第１ガイドを、前記垂直ロールによるロールバイト出口直近から延びるように配置し、前記一対の第１ガイドの出側に、前記形鋼のフランジ外面を拘束する１対の第２ガイドを、前記第１ガイドに続いて連続的に延びるように配置して、前記第１ガイド及び第２ガイドで前記形鋼のフランジ外面を拘束しながら前記形鋼を圧延することを特徴としている。

本発明のうち請求項１に係る形鋼のユニバーサル圧延機及び請求項５に係る形鋼のユニバーサル圧延方法によれば、ユニバーサル圧延機の垂直ロールの出側に、形鋼のフランジ外面を拘束する一対の第１ガイドを、前記垂直ロールによるロールバイト出口直近から延びるように配置し、前記一対の第１ガイドの出側に、前記形鋼のフランジ外面を拘束する一対の第２ガイドを、前記第１ガイドに続いて連続的に延びるように配置して、前記第１ガイド及び第２ガイドで前記形鋼のフランジ外面を拘束しながら前記形鋼を圧延するので、圧延により生じる形鋼の左右方向の曲がりをロールバイト出口直近から延びる第１ガイド及び第１ガイドに続いて連続的に延びる第２ガイドで拘束でき、形鋼の左右方向の全体の曲がりのみならず、形鋼の先端部の局部的な曲がりまでをも矯正できる。そして、第１ガイド及び第２ガイドと形鋼のフランジ外面との隙間に少々の誤差があっても曲がりの矯正効果を望めるので、形鋼のフランジ外面を拘束するガイドの厳密な設定精度を必要とすることはない。

また、本発明のうち請求項２に係る形鋼のユニバーサル圧延機によれば、第２ガイドの各々が、複数のローラで構成されているので、第２ガイドの各々を簡単な構造で構成することができる。
更に、本発明のうち請求項３に係る形鋼のユニバーサル圧延機によれば、隣接するローラ間にガイド板を配置して第２ガイドの各々を構成したので、形鋼の先端部がローラ間で曲がる現象をガイド板で防止することができ、第２ガイドの各々を複数のローラで構成する場合よりも、形鋼の先端部の局部的な曲がりをより効果的に矯正できる。

また、本発明のうち請求項４に係る形鋼のユニバーサル圧延機によれば、第１ガイド及び第２ガイドの圧延方向の合計長さが１．５ｍ以上であるので、Ｈ形鋼の先端部の局部的な曲がりをより一層効果的に矯正できる。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るユニバーサル圧延方法が適用される圧延装置を模式的に示す平面図である。図２は、図１の圧延装置におけるユニバーサル圧延機及びユニバーサル圧延用ガイドを部分的に拡大した平面図である。図３は、図１の圧延装置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線に沿う断面図である。但し、図３においては、垂直ロールのチョックやハウジング等を省略している。

図１乃至図３に示す圧延装置１は、ウェブ及びウェブの左右端に設けられたＨ形鋼１０を圧延するユニバーサル圧延機２と、ユニバーサル圧延機２の出側に配置されるユニバーサル圧延用ガイド３とを具備している。
そして、ユニバーサル圧延機２は、上下一対の水平ロール２ａ，２ａと左右一対の垂直ロール２ｂ，２ｃとを有し、これら水平ロール２ａ，２ａ及び垂直ロール２ｂ、２ｃにより、図１及び図２における矢印方向に搬送されるＨ形鋼１０を圧延製造するようになっている。ここで、左側の垂直ロール２ｂは、ハウジング２ｆに取り付けられたチョック２ｄに支持され、その一方、右側の垂直ロール２ｃは、ハウジング２ｆに取り付けられたチョック２ｅに支持されている。

また、ユニバーサル圧延用ガイド３は、ユニバーサル圧延機２の垂直ロール２ｂ，２ｃの出側に、垂直ロール２ｂ、２ｃによるロールバイト出口（Ｈ形鋼１０の長手方向において垂直ロール２ｂ、２ｃの中心位置と同一の位置）直近から延びるように配置された、Ｈ形鋼１０のフランジ外面を拘束する一対の第１ガイド４ａ，４ｂと、一対の第１ガイド４ａ，４ｂの出側に、第１ガイド４ａ，４ｂに続いて連続的に延びるように配置された、Ｈ形鋼１０のフランジ外面を拘束する一対の第２ガイド５ａ，５ｂとを具備している。

第１ガイド４ａ，４ｂの各々は、垂直ロール２ｂ、２ｃのチョック２ｄ，２ｅの各々に取り付けられている。そして、第１ガイド４ａ，４ｂの各々のロールバイト出口からの長さはＬ₁ に設定されている。第１ガイド４ａ，４ｂの各々を、ロールバイト出口直近から延びるように配置することにより、ロールバイト出口直近でのＨ形鋼１０の左右フランジの拘束を簡便に行うことができる。そして、第１ガイド４ａ，４ｂの各々は、本実施形態にあっては、垂直ロール２ｂ、２ｃの各々の表面に付着したスケール等の異物を除去するスクレーパガイドで構成されている。なお、一対の第１ガイド４ａ，４ｂは、図２に示すように、Ｈ形鋼１０のフランジ外面との間が隙間Ｓ₂ となるように配置される。この隙間Ｓ₂ は、０．５〜１ｍｍ程度とすることが好ましい。隙間Ｓ₂ が０．５ｍｍよりも小さいと、Ｈ形鋼１０のフランジ外面が第１ガイド４ａ，４ｂにぶつかってＨ形鋼１０のフランジ外面に疵ができてしまい、その一方、隙間Ｓ₂ が１ｍｍよりも大きいと、Ｈ形鋼１０の先端部の局部的な曲がりを効果的に抑制できない。

また、第２ガイド５ａ，５ｂの各々は、複数（本実施形態にあっては３つ）のローラ６ａ，６ｂと、隣接するローラ６ａ，６ｂ間に配置された複数（本実施形態にあっては２つ）のガイド板７ａ，７ｂとで構成されている。そして、本実施形態における１番目のローラ６ａ，６ｂの設定位置は、ロールバイト出口からローラ６ａ，６ｂの中心位置までの距離がＬ₂ に設定され、１番目のローラ６ａ，６ｂの中心位置と２番目のローラ６ａ，６ｂの中心位置との間の距離がＬ₃ に設定され、また、２番目のローラ６ａ，６ｂの中心位置と３番目のローラ６ａ，６ｂの中心位置との間の距離がＬ₄ に設定されている。そして、ローラ６ａ，６ｂ及びガイド板７ａ，７ｂは、それぞれ支持板８ａ，８ｂにに支持され、支持板８ａ，８ｂは、それぞれハウジング２ｆに固定されたシリンダ９ａ，９ｂに取り付けられている。シリンダ９ａ，９ｂは、それぞれ支持板８ａ，８ｂを介してローラ６ａ，６ｂ及びガイド板７ａ，７ｂをＨ形鋼１０のフランジ外面に対して進退させるものであり、ローラ６ａ，６ｂとＨ形鋼１０のフランジ外面との隙間Ｓ₁ 及びガイド板７ａ，７ｂとフランジ外面との隙間Ｓ₃ を調整できるようになっている。この隙間Ｓ₁ は、０〜１ｍｍ程度とすることが好ましい。隙間Ｓ₁ が１ｍｍよりも大きいと、Ｈ形鋼１０の曲がりを効果的に抑制できない。また、隙間Ｓ₃ は、ローラ６ａ，６ｂとＨ形鋼１０のフランジ外面との隙間Ｓ₁ よりもわずかに大きくすること、例えば０．５ｍｍ程度大きくすることが好ましい。隙間Ｓ₃ を隙間Ｓ₁ よりもわずかに大きくすることにより、Ｈ形鋼１０のフランジ外面の疵を防止することができる。

そして、圧延装置１によってＨ形鋼１０を圧延する際には、第１ガイド４ａ，４ｂ及び第２ガイド５ａ，５ｂでＨ形鋼１０のフランジ外面を拘束しながらＨ形鋼１０を圧延する。
この圧延に際しては、圧延により生じるＨ形鋼１０の左右方向の曲がりをロールバイト出口直近から延びる第１ガイド４ａ，４ｂ及び第１ガイド４ａ，４ｂに続いて連続的に延びる第２ガイド５ａ，５ｂで拘束でき、Ｈ形鋼１０の左右方向の全体の曲がりのみならず、Ｈ形鋼１０の先端部の局部的な曲がりまでをも矯正できる。そして、第１ガイド４ａ，４ｂ及び第２ガイド５ａ，５ｂとＨ形鋼１０のフランジ外面との隙間に少々の誤差があっても曲がりの矯正効果を望めるので、Ｈ形鋼１０のフランジ外面を拘束するガイドの厳密な設定精度を必要とすることはない。

また、第２ガイド５ａ，５ｂの各々を、複数（本実施形態にあっては３つ）のローラ６ａ，６ｂと、隣接するローラ６ａ，６ｂ間に配置された複数（本実施形態にあっては２つ）のガイド板７ａ，７ｂとで構成してあるので、Ｈ形鋼１０の先端部が隣接するローラ６ａ，６ｂ間で曲がる現象をガイド板７ａ，７ｂで防止することができ、第２ガイド５ａ，５ｂの各々を複数のローラ６ａ，６ｂのみで構成する場合よりも、Ｈ形鋼１０の先端部の局部的な曲がりをより効果的に矯正できる。

また、第１ガイド４ａ，４ｂ及び第２ガイド５ａ，５ｂの圧延方向の合計長さＬ（ロールバイト出口から一番最後のローラ６ａ，６ｂ、本実施形態では３番目のローラ６ａ，６ｂの中心位置までの距離）は、Ｈ形鋼１０の先端部の局部的な曲がりをより一層効果的に矯正するために、１．５ｍ以上とすることが好ましい。
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に種々の変更、改良を行うことができる。

例えば、図１乃至図３に示す圧延装置１により圧延されるのは、Ｈ形鋼１０のみならず、薄形鋼やＩ形鋼等のウェブ及び該ウエブの左右端に設けられたフランジを有する形鋼であればよい。
また、第１ガイド４ａ，４ｂは、Ｈ形鋼１０等の形鋼のフランジ外面を拘束するものであれば、スクレーパガイドである必要はない。

また、第１ガイド４ａ，４ｂと隣接するローラ６ａ，６ｂ間にガイド板７ａ，７ｂとを配置する構成としては、図４（ａ）に示すように、第１ガイド４ａ，４ｂとガイド板７ａ，７ｂを一体としてもよい。
更に、第２ガイド５ａ，５ｂの各々は、図４（ｂ）に示すように、ガイド板を配置せずに、複数のローラ６ａ，６ｂのみで構成してもよい。この場合、第２ガイド５ａ，５ｂの各々を簡単な構造で構成することができる。

また、ローラ６ａ，６ｂの各々の数は、３つに限るものではなく、Ｈ形鋼１０等の形鋼のフランジ外面の疵を防止する観点から２本以上であればよい。

図１乃至図３に示す圧延装置１を用いて、図５に示す寸法（呼称寸法Ｈ９００×３００×１６×２８）のＨ形鋼の圧延を行った（本発明例）。また、比較のために、従来の図１０に示す圧延装置３０１を用いて同様のＨ形鋼の圧延を行った（比較例）。
本発明例において、第１ガイド４ａ，４ｂの各々のロールバイト出口からの長さＬ₁ は０．７ｍ、１番目のローラ６ａ，６ｂの、ロールバイト出口からローラ６ａ，６ｂの中心位置までの距離Ｌ₂ は０．８ｍ、１番目のローラ６ａ，６ｂの中心位置と２番目のローラ６ａ，６ｂの中心位置との間の距離Ｌ₃ は０．５ｍ、２番目のローラ６ａ，６ｂの中心位置と３番目のローラ６ａ，６ｂの中心位置との間の距離Ｌ₄ は０．５ｍ、第１ガイド４ａ，４ｂ及び第２ガイド５ａ，５ｂの圧延方向の合計長さＬは１．８ｍにした。また、ローラ６ａ，６ｂとＨ形鋼のフランジ外面との隙間Ｓ₁ は０ｍｍ、第１ガイド４ａ，４ｂとＨ形鋼のフランジ外面との隙間Ｓ₂ は０．５ｍｍ、ガイド板７ａ，７ｂとＨ形鋼のフランジ外面との隙間Ｓ₃ は０．５ｍｍと初期設定し、曲がりの発生状況に応じて隙間Ｓ₂ 及び隙間Ｓ₃ を適宜調整した。

比較例においては、ロールバイト出口から１番目のローラガイド３０３ａ，３０３ｂの中心位置までの距離Ｌ₅ は１．５ｍ、１番目のローラガイド３０３ａ，３０３ｂの中心位置と２番目のローラガイド３０４ａ，３０４ｂの中心位置との間の距離Ｌ₆ は１．０ｍ、２番目のローラガイド３０４ａ，３０４ｂの中心位置と３番目のローラガイド３０５ａ，３０５ｂの中心位置との間の距離Ｌ₇ は１．０ｍにした。また、各ローラガイド３０５ａ，３０５ｂとＨ形鋼のフランジ外面との隙間Ｓ₄ は初期に０ｍｍと設定し、曲がりの発生状況に応じて隙間Ｓ₄ を適宜調整した。

本発明例及び比較例のそれぞれについて２０本ずつの圧延を行い、Ｈ形鋼の全体曲がり及び局部曲がりの発生状況を調査した。その結果を表１に示す。

表１において、Ｈ形鋼が左に曲がって最も曲がった部分が端部に対して右側にへこむ場合を正、Ｈ形鋼が右に曲がって最も曲がった部分が端部に対して左側にへこむ場合を負とする。そして、表１においては、全体曲がり量及び局部曲がり量の製品２０本の平均値、ばらつきの標準偏差１σ、最大値、及び最小値を示している。

表１を参照すると、本発明例においては、Ｈ形鋼の全体曲がり量及び局部曲がり量とも平均値は小さく、また標準偏差、最大値及び最小値（絶対値）が比較例に対して小さく、良好であった。これに対して、比較例では、Ｈ形鋼の先端部における局部曲がり量の標準偏差、最大値及び最小値（絶対値）が大きく、また、Ｈ形鋼の全体曲がり量についても標準偏差、最大値及び最小値（絶対値）が大きかった。

なお、本発明例においては、Ｈ形鋼のフランジ外面に問題となるようなカキ疵等の発生はなかった。
また、本発明例では、Ｈ形鋼の圧延を行なっているが、同様の方法で薄形鋼やＩ形鋼の曲がりも矯正できることを確認している。

本発明に係るユニバーサル圧延方法が適用される圧延装置を模式的に示す平面図である。 図１の圧延装置におけるユニバーサル圧延機及びユニバーサル圧延用ガイドを部分的に拡大した平面図である。 図１の圧延装置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線に沿う断面図である。但し、図３においては、垂直ロールのチョックやハウジング等を省略している。 ユイニバーサル圧延用ガイドの変形例の模式的を示す平面図である。 実施例によって圧延製造されるＨ形鋼の断面図である。 Ｈ形鋼の圧延時に発生する曲がり及び反りを示す図である。 従来の圧延装置の一例を示す平面図である。 従来の圧延装置の他の例を示す平面図である。 図７に示す圧延装置において、Ｈ形鋼の先端部を十分に拘束できない現象例を説明するための図である。 条件（ａ）のガイド形態を模式的に示す図である。 条件（ｂ）のガイド形態を模式的に示す図である。 条件（ｃ）のガイド形態を模式的に示す図である。 条件（ａ），（ｂ），（ｃ）におけるガイドの形態についての、設定ガイド位置と曲がり量との関係を示し、（ａ）は設定ガイド位置と全体曲がり量との関係を示すグラフ、（ｂ）は設定ガイド位置と局部曲がり量との関係を示すグラフである。 条件（ｃ）におけるガイド形態についての、ガイドの長さと局部曲がり量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 圧延装置
２ ユニバーサル圧延機
２ａ 水平ロール
２ｂ，２ｃ 垂直ロール
２ｄ，２ｅ チョック
２ｆ ハウジング
３ ユニバーサル圧延用ガイド
４ａ，４ｂ 第１ガイド
５ａ，５ｂ 第２ガイド
６ａ，６ｂ ローラ
７ａ，７ｂ ガイド板
８ａ，８ｂ 支持板
９ａ，９ｂ シリンダ
１０ Ｈ形鋼

Claims (5)

1. 上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロールとにより、ウェブ及び該ウェブの左右端に設けられたフランジを有する形鋼を圧延するユニバーサル圧延機であって、
   前記ユニバーサル圧延機の前記垂直ロールの出側に、前記垂直ロールによるロールバイト出口直近から延びるように配置された、前記形鋼のフランジ外面を拘束する一対の第１ガイドと、
   該一対の第１ガイドの出側に、該第１ガイドに続いて連続的に延びるように配置された、前記形鋼のフランジ外面を拘束する一対の第２ガイドとを具備することを特徴とする形鋼のユニバーサル圧延機。
2. 前記第２ガイドの各々が、複数のローラで構成されていることを特徴とする請求項１記載の形鋼のユニバーサル圧延機。
3. 隣接する前記ローラ間にガイド板を配置して前記第２ガイドの各々を構成したことを特徴とする請求項２記載の形鋼のユニバーサル圧延機。
4. 前記第１ガイド及び前記第２ガイドの圧延方向の合計長さが１．５ｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の形鋼のユニバーサル圧延機。
5. 上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロールとを有するユニバーサル圧延機を用いて、ウェブ及び該ウェブの左右端に設けられたフランジを有する形鋼を圧延するに際し、
   前記ユニバーサル圧延機の前記垂直ロールの出側に、前記形鋼のフランジ外面を拘束する一対の第１ガイドを、前記垂直ロールによるロールバイト出口直近から延びるように配置し、
   前記一対の第１ガイドの出側に、前記形鋼のフランジ外面を拘束する一対の第２ガイドを、前記第１ガイドに続いて連続的に延びるように配置して、
   前記第１ガイド及び第２ガイドで前記形鋼のフランジ外面を拘束しながら前記形鋼を圧延することを特徴とする形鋼のユニバーサル圧延方法。

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