JP2008126278A

JP2008126278A - ガイド装置

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Publication number: JP2008126278A
Application number: JP2006314745A
Authority: JP
Inventors: Michiya Koujiyou; 倫哉駒城; Katsuhiro Takebayashi; 克浩竹林
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2026-11-21
Also published as: JP4997934B2

Abstract

【課題】Ｈ形鋼の中心偏りを効率よく抑制するガイド装置を備えた圧延設備を提供する。
【解決手段】Ｈ形鋼１０のフランジ幅圧下を行うエッジング圧延機の入側及び出側に設置され、パスラインに沿って延びると共に当該ウェブ１０ａを挟んで対向配置される一対のガイド３によって、Ｈ形鋼１０のウェブ１０ａをエッジャーロール１０７間に案内するガイド装置を備える。このガイド装置は、ガイド３の先端部に対し、回転可能に支持されると共にガイド３よりもウェブ１０ａ側に突出したウェブ拘束用のローラ２を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｈ形鋼を熱間圧延により製造する圧延設備における、エッジング圧延機の入側及び出側の少なく一方に設置されてＨ形鋼のウェブを案内するガイド装置に関し、特にエッジング圧延する際のＨ形鋼の中心偏りを小さくする技術に関する。

（Ｈ形鋼の製造工程）
Ｈ形鋼の圧延設備１００の構成は、図７に示すように、パスラインＰに沿ってブレークダウン圧延機１０１、粗ユニバーサル圧延機１０２、エッジング圧延機１０３、および仕上げユニバーサル圧延機１０４の組み合わせからなるのが普通であって、スラブやブルーム、あるいはビームブランク等の素材を順次に圧延することによって、目標とする断面寸法のＨ形鋼が製造される。

上記ブレークダウン圧延機１０１は、ロール胴に沿って開孔型または閉孔型が複数個設けられた上下ロールを備えた二重式の圧延機であって、Ｈ形鋼の粗形鋼片が圧延される。
また、粗ユニバーサル圧延機１０２は、図８（ａ）に示すように、水平ロール１０５と垂直ロール１０６とによって、ブレークダウン圧延によって得られた粗形鋼片の圧延を更に進める。すなわち、水平ロール１０５では形鋼１０のウェブがその厚さ方向に、水平ロール１０５と垂直ロール１０６とによって形鋼１０のフランジがその厚さ方向に圧下される。

さらに、フランジ幅については粗ユニバーサル圧延機１０２と対で用いられるエッジング圧延機１０３のエッジャーロール１０７にて、図８（ｂ）に示すように、所定の寸法にまで圧下される。
上記の粗圧延では、素材が所定の断面寸法になるまで複数回繰り返され、その後、フランジ、ウェブの厚み圧下に加えフランジの角度おこしを行う仕上げユニバーサル圧延機１０４によって、図８（ｃ）に示すように、最終製品寸法に仕上げられる。

（Ｈ形鋼の中心偏りについて）
ここで、上述のような圧延工程で圧延製造されたＨ形鋼１０には、中心偏りＳが生じていることがある。この中心偏りＳは、図９に示す上下フランジ１０ｂの脚長ｂ_１、ｂ_２の差の１／２で定義されるものであるが、素材段階での上下左右フランジ１０ｂの非対称性やユニバーサル圧延での非対称性要因（例えば、パスラインずれ、ロール位置ずれ、噛み込み姿勢不良）などによって生じる。その中心偏りＳには許容公差があり、例えばＪＩＳ−Ｇ３１３６では、フランジ幅３００ｍｍ以下で±２．５ｍｍ以内と定められている。この公差を外れる場合には、脚長の手入れ等によって修正する別の工程が要求されたり、不合格となり製品にならなかったりする。いずれにせよ、生産性・歩留まりを低下させる要因となっていた。

（従来の対策）
一般に、図８（ｂ）に示されるような通常のエッジング圧延機１０３においては、エッジャーロール１０７の中央部に位置する大径部がウェブ１０ａとは接触しないように設計されている。これは、製品の脚長に合わせて、エッジャーロール１０７の脚長を設計すればいいのであるが、同一圧延チャンス（＝同一ロール）で製品脚長が異なる断面を作り分ける必要があることから、完全には製品脚長とエッジャーロール１０７の脚長を合わることができない事情があるためである。このため、中心偏りＳが特に大きい（上下フランジの脚長の一方が特に短い）場合についてのみ、脚長の短い側のロールとウェブ面とが接触して、中心偏りＳをある程度矯正する効果があった。

そこで、中心偏りＳをさらに積極的に減少させる方法として、エッジング圧延においてフランジ端の圧下に加えてウェブ１０ａを圧下・保持する圧延設備や、エッジング圧延機人出側でウェブを保持する方法などの技術が開示されている。
例えば、特許文献１には、ウェブ圧下ロールとフランジ端圧下ロールの両方を有するエッジング圧延機において、フランジ圧下ロールもしくはウェブ圧下ロールが、ロール主軸に回転および固定自在に嵌合された偏心中間リングと、前記偏心リングの外側に嵌合されたロールリングとを有してなるエッジング圧延機が開示されている。この圧延設備では、フランジ端の圧下と同時にウェブを圧下・保持することが可能であり、Ｈ形鋼の中心偏りを効率よく矯正（抑制）することができる。

また、特許文献２には、エッジング圧延機の出入口の両方に、それぞれウェブ厚に応じてその隙が調整できる一対の横型ローラをそれぞれ有するエッジング圧延機が開示されている。そして、中心偏りを改善するために、上記一対の横型ローラでＨ形鋼のウェブを案内するようにしている。
特開昭６１−１３７６０９号特開平０３−１３３５０５号

しかし、特許文献１に開示されたエッジング圧延設備は、非常に複雑な設備であり、そのために設備費用が増大する。また、その設備のメンテナンスも難しく、メンテナンス費用まで増大する。
一方、特許文献２に開示されたエッジング圧延設備は、ある程度の中心偏りＳの抑制効果が期待できる設備となっている。ここで、その効果を発揮するために、特許文献２には、ウェブをガイドする横型ローラはエッジャーロールの前後に極力近接すべきとの記述がある（第３頁左下欄の下から９行目）。しかしながら、極力近接させるための具体的な方法については特に記述が無く、その実施例を見る限り、ウェブをガイドするローラはエッジャーロールの直径の大きさぐらい、エッジャーロールから離れた位置に設置されている。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、Ｈ形鋼の中心偏りを効率よく抑制する圧延設備を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、Ｈ形鋼のフランジ幅圧下を行うエッジング圧延機の入側及び出側の少なく一方に設置され、パスラインに沿って延びると共にＨ形鋼のウェブを挟んで対向配置される一対のガイドによって、Ｈ形鋼のウェブを案内するガイド装置であって、
上記ガイドに、回転可能に支持され且つ当該ガイドよりもウェブ側に突出したウェブ拘束用ローラを設けたことを特徴とするものである。
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記ガイドに回転可能に支持されると共に、上記エッジング圧延機のエッジャーロールの外周面と当接可能な位置保持用ローラを備えることを特徴とするものである。

次に、請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した構成に対し、上記ガイドは、上記ウェブ拘束用のローラがウェブに対して接近離隔する方向へ移動可能に支持されており、且つガイドに対する上記位置保持用ローラの位置を調整する調整手段を備えることを特徴とするものである。
ここで、本発明者らは、図１０に示すような特許文献２に開示される技術、つまりＨ形鋼のウェブを上下に挟み込む、対をなす横型ローラをエッジング圧延機の入側及び出側にそれぞれ設置して、中心偏りＳの抑制効果について調査した。その結果、多少の改善は認められるものの、十分な効果は得られなかった。

そこで、エッジャーロールの芯に鋼材を案内するスクレーパーガイドに着目した。一般にＨ形鋼のエッジング圧延機に設けられるスクレーパーガイドは、左右のロールチョックやハウジングに固定されたレストバーに保持されている。このスクレーパーガイドの役割は、圧延入側ではフランジ内面およびウェブ面を保持・案内することにあり、また、圧延出側ではエッジング圧延時の曲がりや反りを抑制することにある。そして、ガイドは、その先端がエッジャーロールと接触可能な圧下芯近傍に位置するようにして、パスラインに沿って延びるように配置される。ただし、このスクレーパーガイドで形鋼のウェブの上下面を完全に拘束すると、ウェブ面に疵が付いたり、詰まってしまったりするなどの問題が生じることがある。このため、上下のガイドを余り形鋼のウェブ表面に近づけることが出来ない。

そのようなことに鑑み、本願請求項１は、ガイドの例えば先端部に、Ｈ形鋼のウェブを保持・拘束するウェブ拘束用ローラを設置することにより、これらの問題を回避、つまりウェブ面への擦り傷発生や詰まりを抑制しつつ、圧下芯近傍位置でのウェブの保持・拘束を可能とする機構を見いだしたことに基づきなされたものである。
ここで、図５（パスラインＰよりも下側のみ図示）に示すように、実際にウェブ拘束用ローラ２をスクレーパーガイド３に取り付けてエッジング圧延機に組み込み、Ｈ形鋼の圧延を行った結果、中心偏りＳの抑制効果が図１０に示したローラ対による場合に比べて、大きな抑制効果が得られた（後述の実施例を参照）。

また、ウェブ拘束用ローラ２で形鋼のウェブの上下方向位置を単純に拘束した場合、ガイド３に反力が加わり、ガイド３が上下方向に弾性変形して、調整した目標の高さ位置からずれてしまい、ガイドの拘束効果が不十分になる場合があることも判明した。そこで図６（パスラインＰよりも下側のみ図示）に示すように、ウェブの両面を拘束するローラ２に加えて、エッジャーロール１０７の外周面と接触する位置保持用ローラ４を設置し、このローラ４でガイド３全体の上下方向の変位を固定し、ガイド３のたわみ変形を防止した結果、中心偏りＳの抑制効果がさらに向上することが判明した。この知見に基づいて本願請求項２及び３の発明に至った。

本発明によれば、エッジング圧延において、エッジャーロール直近までウェブの上下位置をガイドして圧延することが可能となるので、Ｈ形鋼の中心偏りをより効率よく抑制することができる。また、本願発明は、装置そのものが簡単な機構となるので、大きな設備投資なしに中心偏りの小さいＨ形鋼を安価に得ることができる。
また、請求項２の発明によれば、簡単な機構によって、ガイドのたわみ変形を防止することができるので、中心偏りの抑制効果がさらに向上する。
さらに、請求項３の発明によれば、ガイドの上下方向（エッジング圧延機での圧下方向）の剛性を損ねることなく、ローラ位置の上下方向の調整を簡便に行うことができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係るエッジング圧延設備１の模式的側面図である。図２は、圧延機出側からみて、主要な部品の配置関係を示す図、すなわち、Ｈ形鋼１０、エッジャーロール１０７、ウェブ拘束用ローラ２、位置保持用ローラ４の位置関係を示す（ガイド３、レストバー５などは表示していない。）。また、図３に、パスラインよりも下側のガイド装置の斜視図を示す。

エッジング圧延機は、上述した図７に示すようなＨ形鋼１０の圧延設備に設けられおり、そのエッジャーロール１０７は、上下で対を成す水平ロールから構成される。そのエッジャーロール１０７は、図８（ｂ）及び図２に示すように、Ｈ形鋼１０のウェブ１０ａと対向する中央部分の大径部１０７ａと、その大径部１０７ａの両側に設けられてＨ形鋼１０のフランジを圧下する小径部１０７ｂとから構成される。

また、エッジング圧延機の入側及び出側には、それぞれウェブ１０ａを案内するガイド装置が配置されている。
入側及び出側のガイド装置は同じ構成であるので、出側ガイド装置を例に次に説明する。
ガイド装置は、いわゆるスクレーパーガイドであって、Ｈ形鋼１０のウェブ１０ａを挟んで上下で対向配置される上ガイド３′及び下ガイド３が対を成して配置されている。

各ガイド３，３′は、本実施形態では、下ガイド３である図３のように、幅方向に並ぶ左右２つのガイド本体３ａから構成され、各ガイド本体３ａは、上記エッジャーロール１０７の大径部１０７ａ間に向けてパスラインに沿って延びて、その先端部が、図１に示すように、上下のエッジャーロール１０７の大径部１０７ａ直近に配置されると共に、後端部が横方向に軸を向けた回転軸周りに回転可能な状態でレストバー５に連結している。なお、レストバー５はロールチョック１２に固定されている。これによって、ガイド本体３ａの先端部側は、上記回転軸を中心にして、ウェブ１０ａに対し接近離隔するように、上下方向に揺動できるようになっている。

そのガイド本体３ａの先端部には、それぞれウェブ拘束用ローラ２が取り付けられている。ウェブ拘束用ローラ２は、Ｈ形鋼１０の送り方向と直交する水平方向に軸を向けた回転軸周りに回転可能な状態でガイド本体３ａに支持されていると共に、そのウェブ拘束用ローラ２のうちウェブ１０ａと対向する周面がガイド本体３ａよりも当該ウェブ１０ａ側に位置するように配置されている。これによって、ウェブ拘束用ローラ２がウェブ１０ａに当接してもガイド本体３ａがウェブ１０ａに接触することが無い。なお、本実施形態では、各ガイド本体３ａに１個のウェブ拘束用ローラ２を設ける場合を例示しているが、１つのガイド本体３ａに対し、２個以上のウェブ拘束用ローラ２が配置されていても良い。

また、上記２つのガイド本体３ａの間に、位置保持用ローラ４が配置されている。その位置保持用ローラ４は、Ｈ形鋼１０の送り方向と直交する水平方向に軸を向けた回転軸周りに回転可能となっている。その回転軸は、上記左右のガイド本体３ａに対して当該ガイド本体３ａの延在方向に進退可能な状態で支持されている。例えば、位置保持用ローラ４と対向するガイド本体３ａの内面側の面に対してガイド本体３ａの延在方向に延びるスリット等からなる案内溝が形成され、その案内溝に上記回転軸が挿入されて支持されている。位置保持用ローラ４は、ガイド本体３ａよりもエッジャーロール１０７側に突出している。これによって、位置保持用ローラをエッジャーロール１０７の外周面に当てることで、ウェブ拘束用ローラ２の高さ方向位置（ウェブ１０ａとの対向距離）を保持する。

また、上記位置保持用ローラ４の進退位置を調整する調整手段を備える。本実施形態では、図３に示すように、調整手段を、油圧シリンダ装置６で構成する場合を例示する。この油圧シリンダ装置６は軸を、ガイド本体３ａの延在方向と平行に配置されている。すなわち、シリンダチューブ６ａがガイド本体３ａに支持されることで、ガイド本体３ａの上下方向への揺動とともにシリンダ装置６も上下に揺動するようになっている。そのシリンダチューブ６ａからエッジャーロール１０７側に向けてピストンロッド６ｂが突出し手いる。そのピストンロッド６ｂ先端部は二股に分岐して上記位置保持用ローラ４から左右に突出する回転軸にそれぞれ連結されている。これによって、例えば、シリンダ装置６のピストンロッド６ｂを伸ばすことで、位置保持用ローラ４はガイド本体３ａに対してエッジャーロール１０７側に位置が変更される。

（作用効果）
次に、上記ガイド装置の使用方法について説明する。
図４に示すように、位置保持用ローラ４をエッジャーロール１０７の大径部１０７ａに当接した状態で、油圧シリンダ装置６によって、当該位置保持用ローラ４の進退位置を調整することで、ウェブ拘束用ローラ２の高さ位置が調節される。図４は、下側ガイドを例示しているが、上側ガイドについても同様なことを行うことで上側ガイドおウェブ拘束用ローラ２の高さ位置も調整されて、上下のウェブ拘束用ローラ２間の間隙が所定の隙間に調整される。

以上のようにエッジング圧延機の入側及び出側のガイド装置を設定した状態で、Ｈ形鋼１０の鋼材が送られてくると、Ｈ形鋼１０のウェブ１０ａが上下で対を成すガイド本体３ａによってエッジャーロール１０７間に案内され、圧延後も出側のガイド装置によってウェブ１０ａが案内されながら搬送される。このとき、エッジャーロール１０７の直近位置においては、上下で対を成すウェブ拘束用ローラ２で位置が保持、拘束されることにより、エッジング圧延前にＨ形鋼１０の上下フランジの脚長に差があっても、エッジング圧延で脚長の長い側の幅圧下量が大きくなる効果と、ウェブの付け替え効果が生じ、上下でほぼ等しい脚長に揃えられる。

また、ガイド本体３ａを直接ウェブ１０ａの表面に接触させるのではなく、回転可能なウェブ拘束用ローラ２をウェブ１０ａに接触、若しくは近接して配置させるので、ウェブ１０ａに擦り傷や詰まりを抑制しつつ当該ウェブ１０ａを保持・拘束することが可能となる。
しかもパスラインに沿って延びるガイド本体３ａの先端部にウェブ拘束用ローラ２を配置することで、よりエッジャーロール１０７に近接した位置でウェブ１０ａを保持拘束することが可能となる。
ここで、ウェブ拘束用ローラ２はウェブ１０ａの位置を保持・拘束することが目的なので、上下のウェブ拘束用ローラ２間の隙間は、対象とするウェブ厚みにほぼ等しいことが望ましいが、許容公差内、例えば１ｍｍ程度広めの隙間に設定しても構わない。

また、ウェブ拘束用ローラ２は、Ｈ形鋼１０のウェブ１０ａから反力を受けるが、その反力は位置保持用ローラ４を介してエッジャーロール１０７に伝達されるので、ウェブ拘束用ローラ２の高さ位置を設定調整した位置から変更されることが防止される。つまり簡単な機構によってウェブ拘束用ローラ２の高さ位置を保持させることが出来る。すなわち、ガイド本体３ａに働くＨ形鋼１０からの反力を、位置保持用ローラを介して、エッジャーロール１０７で受けることができるので、簡単な設備構成で、剛性の高いガイドとすることができる。位置保持用ローラ４の進退位置の調整は油圧シリンダ装置６に限るものではなく、送りねじ機構やラック＆ピニオン機構などであっても良い。

なお、エッジング圧延により、フランジの厚みが増厚することが知られているが、本装置を用いたエッジング圧延では、脚長の長い側のフランジ増厚が大きくなる。したがってエッジング圧延に続く粗ユニバーサル圧延で上下フランジ厚の厚み圧下率に差が生じることになるが、ユニバーサル圧延では上下のフランジのうち、厚み圧下率の大きい側のフランジ脚長が短くなる、という現象が生じるので、さらに上下フランジ脚長を揃えるという効果が期待できる。

以上のことから、本装置を用いたエッジング圧延は、１パスだけでも良いが、より大きな効果を発揮させるために、多パス行うことが望ましい。
また、製品あるいは圧延途中での段階での材料の中心偏りＳの状況に応じ、ウェブ拘束用ローラ２の位置を上下エッジャーロ−ルの丁度中間位置から、脚長の長い側にずらして圧延することも可能である。

ウェブを拘束するウェブ高さ方向の位置としては、フィレット部を含むウェブ両側が望ましい。これは先に述べたウェブの付け替え効果を十分に発揮させるためである。逆に、特許文献２のように、ウェブ高さ方向中央位置でウェブを保持した場合、ウェブが断面内で曲がってしまうという不具合が生じることもある。
ここで、上記実施形態では、ウェブ拘束用ローラ２の高さ位置を簡易な機構で保持させるために、位置保持用ローラ４と調整手段とを設けたが、ウェブ拘束用ローラ２の高さ位置を調整した位置で保持可能であれば、他の機構を採用しても良い。ウェブ拘束用ローラ２の高さ位置の調整についても同様である。
また、上記実施形態では、エッジング圧延機の入側及び出側にウェブ拘束用のローラ２を配置しているが、どちらか一方に配置するようにしても良い。

図７に示すミルレイアウトのエッジング圧延機に図１〜図３に示したガイド装置で案内させるようにして、製品ウェブ高さ６００ｍｍ、フランジ幅２００ｍｍ、ウェブ厚９ｍｍ、フランジ厚２２ｍｍとなるＨ形鋼１０（鋼種：ＳＭ４９０）を製造した（実施例）。また比較のために、図１０に示した装置でのエッジング圧延も実施した（比較例）。
エッジング圧延機に組み込んだエッジャーロール１０７は最大径φ１１００ｍｍ、フランジ端圧下部の径φ９１８ｍｍであり、ロールの脚長寸法は９１ｍｍである。

両条件ともローラの隙はエッジング圧延の各パスで目標ウェブ厚通りとして、毎パスでウェブを拘束して圧延した。粗ユニバーサルーエッジング圧延のパス数は１３パスである。また、双方の条件とも、素材２０本ずつの圧延を行い、製品段階での中心偏りＳの発生状況について評価した。この結果を表１に示す。表１では、２０本の中心偏りＳの左右フランジそれぞれの平均値とばらつきの標準偏差１σ、最大値、最小値を示している。

この表１から分かるように、本願発明を適用した本実施例では、中心偏りＳの平均値は右フランジ：０．４６ｍｍ、左フランジ：−０．２５ｍｍ、ばらつきの標準偏差１σは右フランジ：０．５４ｍｍ、左フランジ：０．５１ｍｍ、と小さく、２０本とも目標とする中心偏りＳの範囲±２．０ｍｍ以内であった。一方、比較例では、ばらつきの標準偏差１σは右フランジ：０．９１ｍｍ、左フランジ：０．９９ｍｍ、と大きく、２０本中、３本で目標とする中心偏りＳの範囲±２．０ｍｍを超える大きな中心偏りが発生していた。
このように、本発明を採用することで中心偏りＳの抑制効果が向上することが確認された。

本発明に基づく実施形態に係る圧延設備を示す模式的側面図である。本発明に基づく実施形態に係る各部品の配置関係を示す正面図である。下側のガイドを示す模式的斜視図である。ウェブ拘束用ローラの高さ位置の変更を示す模式図である。ガイドの先端にウェブ拘束用ローラ２を取り付けた状態を示す模式図である。ガイドにガイドのたわみ防止用のローラ４を取り付けた模式図である。Ｈ形鋼を製造する圧延設備を示す構成図である。各圧延を示す模式図であって、（ａ）は粗ユニバーサル圧延の模式図を、（ｂ）はエッジング圧延の模式図を、（ｃ）は仕上げユニバーサル圧延の模式図を示す。Ｈ形鋼の中心偏りを示す図である。特許文献２に開示されたガイドを説明する模式図である。

符号の説明

２ウェブ拘束用ローラ
３ガイド
３ａガイド本体
４位置保持用ローラ
６油圧シリンダ装置（調整手段）
１０形鋼
１０ａウェブ
１０ｂフランジ
１０３エッジング圧延機
１０７エッジャーロール
１０７ｂ小径部
１０７ａ大径部
Ｓ中心偏り

Claims

Ｈ形鋼のフランジ幅圧下を行うエッジング圧延機の入側及び出側の少なく一方に設置され、パスラインに沿って延びると共にＨ形鋼のウェブを挟んで対向配置される一対のガイドによって、Ｈ形鋼のウェブを案内するガイド装置であって、
上記ガイドに、回転可能に支持され且つ当該ガイドよりもウェブ側に突出したウェブ拘束用ローラを設けたことを特徴とするガイド装置。
上記ガイドに回転可能に支持されると共に、上記エッジング圧延機のエッジャーロールの外周面と当接可能な位置保持用ローラを備えることを特徴とする請求項１に記載したガイド装置。
上記ガイドは、上記ウェブ拘束用のローラがウェブに対して接近離隔する方向へ移動可能に支持されており、且つガイドに対する上記位置保持用ローラの位置を調整する調整手段を備えることを特徴とする請求項２に記載したガイド装置。