JP2007307571A - 形鋼圧延用水平ロール及びこれを用いた形鋼圧延方法 - Google Patents

Abstract

【課題】形鋼ウェブ部両端の増厚部の解消を達成する強圧下と、増厚部が認められない場合の寸法精度向上を達成する軽圧下の両方の圧延ができ、同一セットのロールから均一なウェブ厚みとなる圧延を実現できる圧延ロール及びこれを用いた圧延方法を提供する。
【解決手段】形鋼のユニバーサル圧延過程でウェブ部をその厚み方向に圧下する水平ロールにおいて、ロール圧延面の両端に頂上がロール軸方向に平坦となるリング状の凸部６を有することを特徴とする形鋼圧延用水平ロールである。このロールを用いて形鋼を圧延するに際し、被圧延材である形鋼がウェブ両端部に局部的な増厚部７を有する場合、ロール圧延面がウェブに接し、凸部６全体がウェブに食い込むようにウェブ両端部を強圧下し、被圧延材である形鋼が増厚部７を有しない場合、凸部６頂上における平坦部のみがウェブに接するように両端部を軽圧下する。
【選択図】図４

Description

本発明は、形鋼の圧延に関し、粗圧延工程から仕上圧延工程に至るまでに用いる圧延用ロール及び圧延方法に関するものである。

本発明の背景技術についてＨ形鋼の製造を具体例として説明する。図１はＨ形鋼圧延設備列の代表例を示したものである。この設備列は、１台のブレークダウン圧延機（ＢＤ）１、その後引続いて４ロール中間ユニバーサル圧延機（Ｒ１）とエッジャー圧延機（Ｅ）からなる単数もしくは複数のＲ−Ｅ群２、及び４ロール仕上ユニバーサル圧延機（Ｆ）３で構成されている。

前記のような圧延設備列によって製造されるＨ形鋼は、品種・サイズの数が非常に多い。さらに需要家ニーズの多様化に伴い、多品種・多サイズ化の傾向が強まりつつある。従来圧延方法で、これら多品種・多サイズの形鋼を製造するためには、その形鋼に対応した多数の専用圧延ロール及び専用ガイドが必要であり、ロール・ガイドの組替え回数が多くなるため、時間損失が増大し、生産性を著しく損なうことになる。

そこで形鋼の圧延に関する特許文献１では、ロール・ガイドの頻繁な組替えを行うことなく多サイズを造り分けるため、ウェブ両端に増厚部を設け、ウェブ高拡大用斜行ロール圧延機（Ｒ３）を４ロール仕上ユニバーサル圧延機の前に設置し増厚部を圧下し、同時にフランジを外側に拡げ、ウェブ高を拡幅可能な圧延法を提案している。また、特許文献２では左右垂直ロールによりウェブ高方向に圧下を加え、ウェブ高を縮幅可能な圧延方法も提案された。

ところで、これら特許文献１、２に記載された形鋼の圧延ではウェブ両端に増厚部が発生する場合がある。従来の圧延ではウェブを圧下する水平ロールは表面が平坦なロール（以下、フラットロールと称する）が使用されてきた。しかし、形鋼の圧延では復元と呼ばれる圧下直後に肉厚が回復する現象が見られ、ロール直下の厚みよりロール出側で厚みが増加する。ウェブ両端部についてはその現象が特に顕著であり、フラットロールによってその部位における増厚部を完全に解消するのは困難で、ウェブ部の形状不良、製品精度の悪化等が生じた。これに対し、形鋼のウェブ厚み圧下用ロール（特許文献３参照）と呼ばれるロール表面が逆クラウン形状をしており、両端部が中央部に比べ突出しているロール（以下、逆クラウンロールと称する）が考案され効果を得た。

特公平３-４２１２２号公報 特開平２-８０１０２号公報 特公平６-９６１６１号公報

しかしながら、多サイズの製品を圧延する都合上、上記特許文献３では、ウェブ両端部近傍に増厚部が認められない際にはウェブ両端部近傍のみが強圧下となり、減厚部が認められ不均一なウェブ厚みとなる不利があった。さらに、ロール表面同士を接触させづらい形状であることで圧延機の剛性を測定しづらいことや、ロール両端の接触面圧の増加からロール割損の可能性が高い等の不利も指摘される。

本発明の目的は、従来の技術では困難であった、形鋼ウェブ部両端の増厚部の解消を達成する強圧下と、増厚部が認められない場合の寸法精度向上を達成する軽圧下の両方の圧延ができ、同一セットのロールから均一なウェブ厚みとなる圧延を実現できる圧延ロール及びこれを用いた圧延方法を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するためになされ、その要旨は次の通りである。
即ち、本発明によれば、形鋼のユニバーサル圧延過程でウェブ部をその厚み方向に圧下する水平ロールにおいて、ロール圧延面の両端に頂上がロール軸方向に平坦となるリング状の凸部を有することを特徴とする形鋼圧延用水平ロールが提供される。

この形鋼圧延用水平ロールにおいて、前記凸部の高さが０．３〜２ｍｍであり、前記ロール軸方向における前記凸部の頂上の幅が、５０〜１５０ｍｍであることが好ましい。

また、本発明によれば、この形鋼圧延用水平ロールを用いて形鋼を圧延する方法であって、被圧延材である形鋼がウェブ両端部に局部的な増厚部を有する場合、ロール圧延面がウェブに接し、前記凸部全体がウェブに食い込むようにウェブ両端部を強圧下し、被圧延材である形鋼が増厚部を有しない場合、凸部頂上における平坦部のみがウェブに接するように両端部を軽圧下することを特徴とする形鋼圧延方法が提供される。

本発明により、従来の技術では困難であった、形鋼ウェブ部両端の増厚部の解消を目的とした強圧下と、増厚部が認められない場合の寸法精度向上を目的とした軽圧下の両方の圧延が可能となり、同一セットのロールを用いて均一なウェブ厚みとなる圧延が可能となる。

以下、本発明の実施の形態についてＨ形鋼の製造を具体例として説明する。先にも説明したように、図１に示す代表的なＨ形鋼圧延設備列は、１台のブレークダウン圧延機（ＢＤ）１、その後引続いて４ロール粗ユニバーサル圧延機（Ｒ１）とエッジャー圧延機（Ｅ）からなる単数もしくは複数のＲ−Ｅ群２、及び４ロール仕上ユニバーサル圧延機３（Ｆ）で構成されている。

前記のような圧延設備列での形鋼の圧延では、ロール・ガイドの頻繁な組替えを行うことなく多サイズを造り分けるため、ウェブ両端に増厚部を設け、ウェブ高拡大用斜行ロール圧延機（Ｒ３）を４ロール仕上ユニバーサル圧延機の前に設置し、増厚部を圧下し、同時にフランジを外側に拡げ、ウェブ高を拡幅可能とする圧延法が提案されてきた（特許文献１）。また、左右垂直ロールによりウェブ高方向に圧下を加え、ウェブ高を縮幅可能とする圧延方法も提案されている（特許文献２）。この圧延方法では、ウェブ高方向に圧下を加えたことにより、ウェブ両端部近傍が他のウェブ厚さより増大することがある。ウェブ高拡大用の増厚部はウェブ高縮幅の際に発生する増厚部よりも大きく、ウェブ高拡大用増厚部を解消できればどちらの場合の増厚部も解消可能である。ウェブ高拡大用の増厚部は幅５０〜１５０ｍｍ、高さ０．３〜２．０ｍｍとなり、段状の形状になることが多い。

そこで、ウェブ両端部近傍のウェブ高拡大用増厚部を圧延により解消すべく、本発明の形鋼圧延用水平ロールを使用する。図２に本発明の形鋼圧延用水平ロールの一例であるウェブ厚み圧下用ロールを模式的に示す。なお、ウェブ厚み圧下用ロールとは、形鋼の一例であるＨ形鋼のユニバーサル圧延過程において、ウェブ部をその厚み方向に圧下する水平ロールである。図２に示すウェブ厚み圧下用ロールは、ロール軸４の軸方向に沿って一対のロール本体５を移動させて、ロール幅Ｗを変更可能な幅可変ロールとして構成されている。

円筒形状をなすロール本体５において、ウェブ厚み圧下用ロール外周面となるロール圧延面の両端に、その外側端を起点とする５０〜１５０ｍｍの領域に、突出代δが０．３〜２．０ｍｍであり、縦断面視で頂上がロール軸方向に平坦となるリング状の凸部６を設ける。ウェブ増厚部の幅５０〜１５０ｍｍ、高さ０．３〜２．０ｍｍにあわせ、凸部６の高さ（δ）が０．３〜２ｍｍであり、ロール軸方向における凸部６の頂上の幅が、５０〜１５０ｍｍであることが好ましい。

本発明においては図４に示すように前記のウェブ厚み圧下用ロールによって２種類（下記（イ）、（ロ））の圧延を行う。なお、図４はＨ形鋼のウェブ端部を圧延する様子を模式的に示しており、ウェブ厚み圧下用ロールについては、一つのロール本体５の下半部のみを示している。

（イ）
図４（ａ）に示すとおり、形鋼のウェブ両端部に局部的な増厚部７がある場合は、形鋼のウェブ中央部とロールの中央部（ロール圧延面）が接するような図４（ｂ）に示す強圧下圧延を行い、ウェブ両端部の増厚部７を解消する。ここで、強圧下とはロール圧延面がウェブに接し、ウェブ両端部において凸部６全体がウェブに食い込むような圧下を言う。この際、復元と呼ばれる圧下直後に肉厚が回復する現象が見られ、ロール直下の厚みよりロール出側で厚みが増加するため、図４（ｃ）に示すとおり減厚傾向とはならず、両端まで均一なウェブ厚みとなる形鋼を製造できる。

（ロ）
図４（ｄ）に示すとおり、形鋼のウェブ両端部に局部的な増厚部７がない場合は、ロール両端の凸部６頂上における平坦部のみが、形鋼（ウェブ）と接するような図４（ｅ）に示す軽圧下圧延を行い、ウェブ両端部の減厚傾向を防止した圧延を行う。軽圧下とは凸部６頂上における平坦部のみがウェブに接し、形鋼のウェブ中央部とロールの中央部（ロール圧延面）は接しないような圧下を言う。この圧延の後、図４（ｆ）に示す通り、両端まで均一なウェブ厚みとなる形鋼を製造できる。以上の２つの圧延方法を有することで。同一セットのロールから圧延する様々なサイズにおいて、製品ウェブ厚みの均一化を図る。

なお、図２にはロール幅の変更可能な幅可変ロールを例として示したが、図３に示す一体式ロールであっても構わない。この図３に示すウェブ厚み圧下用ロールは、ロール軸４に一体的なロール本体５が取り付けれられており、ウェブ厚み圧下用ロール外周面となるロール本体５の両端に、縦断面視で頂上がロール軸方向に平坦となるリング状の凸部６を設けた構成である。この図３に示すウェブ厚み圧下用ロールにあっても、ウェブ増厚部の幅５０〜１５０ｍｍ、高さ０．３〜２．０ｍｍにあわせ、凸部６の高さ（δ）が０．３〜２ｍｍであり、ロール軸方向における凸部６の頂上の幅が、５０〜１５０ｍｍであることが好ましい。

以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、本発明はここに例示した形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば、形鋼の一例であるＨ形鋼について説明したが、これに限定されず、本発明は、Ｈ形鋼以外の形鋼についても適用できる。

実施例は、製品寸法がウェブ高さ６００ｍｍ、フランジ幅３００ｍｍ、ウェブ厚１２ｍｍ、フランジ厚２８ｍｍのＨ形鋼のウェブ両端部にウェブ高拡大用増厚部（断面積８００ｍｍ^２）を設けた場合を示す。ウェブ高拡大用の増厚部はウェブ高縮幅の際に発生する増厚部よりも大きく、ウェブ高拡大用増厚部を解消できればどちらの場合の増厚部も解消可能であるため実施例とした。以下は従来のフラットロールと本発明の形鋼圧延用水平ロールを４ロール仕上ユニバーサル圧延に適用した場合で比較したものである。ここで、本発明の形鋼圧延用水平ロールでは、突出代δが０．９ｍｍ、ロール両端から１１０．０ｍｍの領域に、頂上が平坦な凸部を設けた。これにより、ロール隙をウェブ中央部のウェブ厚（１２．０ｍｍ）より小さく設定し圧延を行った。

表１に示される通り、ウェブ両端部に増厚部がある場合の圧延において、その増厚部が本発明により従来例の１．９９に比べて１．０６と約５０％解消することが確認できる。フラットロールより均一なウェブ厚み分布を有する製品を圧延することが可能になり、任意のウェブ高さのＨ形鋼製品シリーズを良好な品質でかつ少ないロール数で製造することが可能となる。

表１に示される通り、ウェブ両端部に増厚部がない場合の圧延においても、ロール隙を大きくとり凸部の平坦な頂上のみを使って圧延することで、目標厚みどおりの圧延が可能である。

本発明は、形鋼の圧延に適用できる。

Ｈ形鋼圧延設備列の代表例の説明図である。 本発明の実施の形態にかかるウェブ厚み圧下用ロール（幅可変ロール）の説明図である。 本発明の実施の形態にかかるウェブ厚み圧下用ロール（一体型ロール）の説明図である。 ウェブ端部の圧延状況の詳細の説明図であり、（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ以下のとおりである。（ａ）形鋼のウェブ両端部に局部的な増厚部がある圧延、（ｂ）本発明に従うウェブ厚み圧下用ロールによる強圧下圧延、（ｃ）本発明に従うウェブ厚み圧下用ロールによる強圧下圧延後のウェブ両端部形状、（ｄ） 形鋼のウェブ両端部に局部的な増厚部がない圧延、（ｅ）本発明に従うウェブ厚み圧下用ロールによる減厚傾向を防止した軽圧下圧延、（ｆ）本発明に従うウェブ厚み圧下用ロールによる軽圧下圧延後のウェブ両端部形状

符号の説明

１ ブレークダウン圧延機
２ R―E群
３ 仕上ユニバーサル圧延機
４ ロール軸
５ ロール本体
６ 頂上が平坦なウェブ両端圧下用凸部
７ ウェブ増厚部
W ロール幅
δ ロール両端凸部の突出代

Claims (3)

1. 形鋼のユニバーサル圧延過程でウェブ部をその厚み方向に圧下する水平ロールにおいて、ロール圧延面の両端に頂上がロール軸方向に平坦となるリング状の凸部を有することを特徴とする形鋼圧延用水平ロール。
2. 前記凸部の高さが０．３〜２ｍｍであり、前記ロール軸方向における前記凸部の頂上の幅が、５０〜１５０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の形鋼圧延用水平ロール。
3. 請求項１または２に記載のロールを用いて形鋼を圧延する方法であって、被圧延材である形鋼がウェブ両端部に局部的な増厚部を有する場合、ロール圧延面がウェブに接し、前記凸部全体がウェブに食い込むようにウェブ両端部を強圧下し、被圧延材である形鋼が増厚部を有しない場合、凸部頂上における平坦部のみがウェブに接するように両端部を軽圧下することを特徴とする形鋼圧延方法。

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