JP2010274269A - フランジを有する形鋼圧延用ガイド - Google Patents

Abstract

【課題】フランジを有する形鋼のフランジ部先端の外側アール形成において、低コスト化と省スペース化とを可能にする。
【解決手段】フランジを有する形鋼圧延用ガイドＥは、フランジを有する形鋼の最終圧延加工を行なう仕上げユニバーサル圧延機Ｄの出口に設けられるものであって、上ローラー１１と下ローラー１１とを有する上下一対のローラーを、仕上げユニバーサル圧延機の水平ロールＤ１の両端面に沿って設ける。上記上ローラー１１と下ローラー１１との内側面には、それぞれ所定の隅アールを有する角落し用の段付き部１１ａが設けられており、上下一対のローラーは、この角落し用の段付き部によって、フランジを有する形鋼９のフランジ部先端の外側アール部９２ａを形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フランジを有する形鋼の圧延加工に関し、特にフランジ部先端の外側アール部を形成するフランジを有する形鋼の圧延用ガイドに関する。

建築用部材等として広く使用されているＨ形鋼などのフランジを有する形鋼は、防錆のために塗装される場合も多い。しかるにフランジ部先端の角部が鋭角であると、塗料が付着し難く、剥げ落ち易い。そこでＨ形鋼の圧延加工において、フランジ部先端の角部に、アールを形成する手段が提案されている（例えば特許文献１参照。）。

すなわち特許文献１に記載の発明は、粗造形圧延機によって圧延素材を略Ｈ形状に粗形成して、次いで粗ユニバーサル圧延機によってフランジ厚さとウエブ厚さとを減じると共に、エッジャ圧延機によってフランジ部の幅を調整し、最後に仕上げユニバーサル圧延機によってウエブに対するフランジ部の直角度を調整するものであって、フランジ部先端の角部のアールについては、エッジャ圧延機によって内側アールを形成し、外側アールについては、仕上げユニバーサル圧延機の前工程において、孔型幅が可変の圧延機によって形成している。

特許４０１６８１８号公報

上記特許文献１に記載の発明は、フランジ部先端の内側と外側とのアールを、別々の圧延機で形成し、外側アールを形成する圧延機には、孔型幅が可変のロールを採用して、フランジ厚さ等が相違しても対応できるという利点を有している。しかるに特許文献１に記載の発明には、さらに改良すべき点があることが判明した。

すなわち上記特許文献１に記載の発明では、上述したように、フランジ部先端の外側アールを形成するために、孔型幅が可変の圧延機を新たに設置している。しかるに圧延工程において、新たな圧延機を設置することは、この新たな圧延機の製造、据え付け及び整備等に多大な費用が発生すると共に、圧延ラインの全長を増加させ、その分圧延工場の拡張等が必要となる。

そこで本発明の目的は、製造設備等のコストと設置スペースとの削減が可能な、フランジ部先端の外側アールを形成するためのフランジを有する形鋼圧延用ガイドを提供することにある。

本発明によるフランジを有する形鋼圧延用ガイドの特徴は、フランジ部先端の外側アールの形成を、仕上げユニバーサル圧延機の出口に設けた上下一対のローラーによって行なうことにある。すなわちこの発明によるフランジを有する形鋼圧延用ガイドは、上ローラーと下ローラーとを有する上下一対のローラーを備え、この上下一対のローラーの内側面には、それぞれ所定の隅アールを有する角落し用の段付き部が設けられている。上記上下一対のローラーは、それぞれフランジを有する形鋼の最終圧延加工を行なう仕上げユニバーサル圧延機の出口であって、この仕上げユニバーサル圧延機の上下一対の水平ロールの両端面に沿うように、それぞれ設けられている。上記上下一対のローラーは、上記角落し用の段付き部によって、上記フランジを有する形鋼のフランジ部先端の外側アール部を形成する。

上記上ローラーの回転軸と下ローラーの回転軸との間隔は、変更可能であることが望ましい。

上記上ローラーと下ローラーとは、ばねによってそれぞれ上下方向に支持されていることが、より望ましい。上記上下一対のローラーは、上記仕上げユニバーサル圧延機の堅ロールチョックに支持されていることが、さらに望ましい。

ここで「角落し用の段付き部」とは、上ローラー及び下ローラーの内側面に、それぞれこの上ローラー等の外周より直径の小さい円柱形の突起部を同心状に設けたときの、この上ローラー等の外周と円柱形の突起部の外周との段差部を意味する。また「隅アール」とは、円柱形の突起部の外周面と、上ローラー等の内側面とが交差する隅のアールを意味する。なお「上下一対のローラー」は、左右に２組備え、Ｈ形鋼の左右のフランジ部の両先端の外側アールを形成する場合に限らず、左右のいずれかに１組だけ備え、フランジを有する形鋼の左右のいずれかのフランジ部の両先端の外側アールだけを形成する場合や、片側のみにフランジを有する形鋼のフランジ部の先端の外側アールを形成する場合も含む。

フランジ部先端の外側アールの形成を、仕上げユニバーサル圧延機の出口に設けた上下一対のローラーによって行なうことによって、外側アールの形成用に新たな圧延機を設置する場合に較べて、圧延装置のコストと設置スペースとの削減が可能になる。上下一対のローラーの軸間距離を変更可能とすることによって、フランジ部の幅が相違する場合にも、上下ローラー等を取り替えることなく対応可能となる。

上ローラーと下ローラーとを、ばねによって上下方向に支持することによって、形鋼のフランジ部先端の位置が、多少上下にずれた状態で上ローラーと下ローラーとに送り込まれたときにも、このばねの弾性変形によって、上下一対のローラーに生じる衝撃力を抑制し、上下一対のローラー自体や、これらを回転支持する軸受けの損傷を防止することができる。上下一対のローラーを仕上げユニバーサル圧延機の堅ロールチョックに支持させることによって、形鋼のフランジ厚さが変化しても、常にフランジ部の外側面との相対位置が一定に保たれるので、ローラー軸方向の位置調整機構を設ける必要がない。

Ｈ形鋼の圧延加工の工程図である。 Ｈ形鋼の拡大断面図である。 ローラーの拡大正面図である。 フランジを有する形鋼圧延用ガイドの上面図である。 フランジを有する形鋼圧延用ガイドの側面図である。 フランジを有する形鋼圧延用ガイドの一部拡大断面図である。 フランジを有する形鋼圧延用ガイドの一部拡大側面図である。

最初に図１を参照しつつ、フランジを有する形鋼の代表例であるＨ形鋼の圧延加工の各工程について概説する。なお図１は、Ｈ形鋼の圧延方法として、一般的に使用されているユニバーサル圧延法を示している。すなわち加熱炉等によって加熱された矩形断面等の圧延素材は、上下一対の水平ロールＡ１を備える粗圧延機Ａにより、略Ｈの字形状の断面を有する粗形材Ａ９に圧延される（Ａ）。なお上下一対の水平ロールＡ１には、複数の孔型が設けてあり、これらの複数の孔型に順次導入されて、矩形断面等の圧延素材から粗形材Ａ９に圧延される。

次いで粗形材Ａ９は、中間ユニバーサル圧延機Ｂにおいて、所定のウエブ厚さ及びウエブ幅と、フランジ厚さとを有するＨ形鋼Ｂ９に圧延される（Ｂ）。なお中間ユニバーサル圧延機Ｂは、上下一対の水平ロールＢ１によって所定のウエブ厚さに形成し、この上下一対の水平ロールの両端面と、左右一対の竪ロールＢ２によって、所定のウエブ幅と、フランジ厚さとに形成する。

引き続きこのＨ形鋼Ｂ９は、エッジャ圧延機Ｃにおいて、所定のフランジ幅と、フランジ部先端の内側アールとを有するＨ形鋼Ｃ９に圧延される（Ｃ）。すなわちエッジャ圧延機Ｃは、上下一対の水平ロールＣ１を備え、この上下一対の水平ロールの両端部は、形成すべきフランジ幅に相当する直径を有する孔型Ｃ１２が設けてあり、この孔型の隅部Ｃ１１は、形成すべきフランジ部先端の内側アールに相当するアールに形成されている。

なお中間ユニバーサル圧延機Ｂと、エッジャ圧延機Ｃとは、両方で中間ユニバーサル圧延機群を形成しており、この中間ユニバーサル圧延機群において複数回反復圧延して、Ｈ形鋼Ｃ９を形成する。また中間ユニバーサル圧延機群は、１群に限らず２群以上の複数群から構成してもよい。

次に仕上げユニバーサル圧延機Ｄによって、Ｈ形鋼の最終圧延加工を行なう（Ｄ）。すなわちユニバーサル圧延機Ｄは、上下一対の水平ロールＤ１と、左右一対の竪ロールＤ２とを有し、この上下一対の水平ロールの両端面と、この左右一対の竪ロールとによって、フランジ部を挟持するように圧延して、フランジ部がウエブ部に対して直角となるようにＨ形鋼Ｄ９を形成する。

以上の圧延加工（Ａ）〜（Ｄ）によって、所定のフランジ厚さ及びフランジ幅と、所定のウエブ厚さ及びウエブ幅と、所定のフランジ部先端の内側アールとに形成されたＨ形鋼Ｄ９は、仕上げユニバーサル圧延機Ｄの出口に設けたＨ形鋼用ガイドＥが有する上下一対のローラー１１によって、フランジ部９２先端に外側アール部９２ａを有するＨ形鋼９に形成される（Ｅ）。

ここで図２に、図１（Ｅ）を拡大したものを示す。Ｈ形鋼９は、図２において水平部分であるウエブ部９１と、このウエブ部の両端に直交して上下に延びるフランジ部９２とから構成される。両フランジ部９２の外側面の間の寸法をウエブ幅Ｗと称し、ウエブ部９１の厚さをウエブ厚さＴ２と称する。またフランジ部９２の上下先端の間の寸法をフランジ幅Ｈと称し、このフランジ部の厚さをフランジ厚さＴ１と称する。図２において、左右の上下一対のローラー１１の内側面の間の間隔は、ウエブ幅Ｗに設定してある。

図３に、上ローラー１１を拡大した形状を示す。上ローラー１１の内側面には、角落し用の段付き部１１ａが設けてある。角落し用の段付き部１１ａは、上ローラー１１の内側面１１ｂと、この内側面に同心状に設けた、この上ローラー等の外周１１ｃより直径の小さい円柱形の突起部１１ｄの外周面１１ｅとで形成されており、この上ローラーの内側面と、円柱形の突起部の外周面が交差する隅部は、隅アール１１ｒに形成してある。上下一対のローラー１１の突起部１１ｄの外周面１１ｅの間隔は、フランジ幅Ｈに設定してある。

さて次に、図４〜図７を参照しつつ、フランジ部９２の先端に、所定の外側アール部９２ａを形成するフランジを有する形鋼圧延ガイドＥの構成を説明する。図４は、上方から見たユニバーサル圧延機Ｄ及びフランジを有する形鋼圧延用ガイドＥについて、Ｈ形鋼Ｄ９の中心を通る対称面を境にして、圧延方向に向かって右半分を示している。また図５は、図４において下方向から見た場合、すなわちＨ形鋼Ｄ９の中心を通る対称面を境にして、圧延方向に向かって右半分を、この対称面側から見たときの、ユニバーサル圧延機Ｄ及びフランジを有する形鋼圧延用ガイドＥを示している。なおユニバーサル圧延機Ｄの上下水平ロールＤ１，右側の竪ロールＤ２，右側の堅ロールチョックＤ３，及びＨ形鋼Ｄ９等は、それぞれ２点鎖線で示してある。また参考としてＨ形鋼Ｄ９の断面の右半分も示してある。

図４及び図５に示すように、フランジを有する形鋼圧延用ガイドＥは、ユニバーサル圧延機Ｄの出口、すなわち竪ロールＤ２の出口近傍であって、水平ロールＤ１の側面に沿うように設けた、上ローラー１１と下ローラー１１とからなる上下一対のローラーを備えている。上下一対のローラーは、ユニバーサル圧延機Ｄから搬出されるＨ形鋼Ｄ９の両フランジ部先端を、上下方向に挟むように設けてある。上ローラー１１と下ローラー１１とは、それぞれガイドプレート２の後端側に設けたローラー支持部１に、回転自在に支持されている。ガイドプレート２は、厚手の鋼板からなり、水平ロールＤ１の側面の近傍に沿うように、ユニバーサル圧延機Ｄの構成部品、具体的には竪ロールＤ２を支持する竪ロールチョックＤ３にボルトで固定されている。あるいは、堅ロールチョックの蓋がガイドプレート２を兼用するようにしてもよい。

ガイドプレート２の略中央部には、長方形の開口孔２１が設けてあり、このガイドプレートが、竪ロールＤ２と干渉しないようにしている。またガイドプレート２には、開口孔２１を挟んで後側と前側とに、圧延方向とは逆方向に向かって末広がりに開口する、前側上下ガイド４と後側上下ガイド３とが設けてある。なお前側上下ガイド４と後側上下ガイド３には、上下方向に長い長孔が設けてあり、この長孔を介して、ガイドプレート２に設けた雌ねじにボルトで固定されている。したがって前側上下ガイド４と後側上下ガイド３は、上方向に固定位置を変えることができる。このように、本発明に係る仕上げユニバーサル圧延機の出口に設けられる上下一対のローラーは、ユニバーサル圧延機Ｄのハウジング内にコンパクトに構成される。

次に図６及び図７を参照しつつ、上下一対をなす上ローラー１１及び下ローラー１１を回転支持するローラー支持部１の構造について詳述する。さて上ローラー１１及び下ローラー１１は、それぞれガイドプレート２の水平ロールＤ１に対向する側に、２列のローラベアリング１２を介して、支持軸１３に回転自在に支持されている。支持軸１３は、ローラーホルダ１５に設けた開口孔１５ｄに、密接嵌合して挿着してある。

ローラーホルダ１５の形状は、図７の正面から見ると、それぞれ矩形形状であって、図６に示すように上方から見ると、横幅が広い手前側部分１５ａと横幅が狭い後側部分１５ｂとを積み重ねたようなブロック形状を有している。ローラーホルダ１５の矩形形状の手前側部分１５ａは、ガイドプレート２に設けた矩形形状の凹部２３に、上下方向に移動自在に挿着してある。またローラーホルダ１５の矩形形状の後側部分１５ｂは、ガイドプレート２に設けた矩形形状の貫通孔２４に、上下方向に摺動自在に挿着してある。

ローラーホルダ１５の後側部分１５ｂの後端面には、略矩形形状のエンドプレート１７がボルトで固定してある。したがって図６に示すように、エンドプレート１７と、ローラーホルダ１５の矩形形状の手前側部分１５ａとによって、ガイドプレート２を挟み込むことになり、これによりローラーホルダ１５が、上下方向には摺動可能であるが、上ローラー１１等の軸方向には移動しない構成になっている。

上ローラー１１等を回転支持する支持軸１３は、この上ローラー１１等側の端部にフランジ部が設けてあって、このフランジ部がローラベアリング１２のインナーレースと当接して、上ローラー１１等が支持軸１３から抜け落ちないようにしている。また支持軸１３の他端部は、ローラーホルダ１５及びエンドプレート１７に設けた開口孔をそれぞれ貫通して、このエンドプレートの開口孔から突出しており、この突出した部分に雄ねじ部が形成してある。したがってこの雄ねじ部を２個のロックナット１８で締め上げることによって、支持軸１３が、ローラーホルダ１５から抜け落ちないようにしている。

さて図７に示すようにローラーホルダ１５の下辺は、傾斜面１５ｃに形成してある。またローラーホルダ１５の下側には、テーパスライダ１６が設けてあり、このテーパスライダの上辺は、上記ローラーホルダの傾斜面１５ｃと当接する傾斜面１６ｃに形成してある。テーパスライダ１６は、ガイドプレート２に設けた矩形形状の凹部２３の下部分に、圧延方向に摺動自在に挿着してある。なおテーパスライダ１６は、ガイドプレート２の、図７において手前側面に設けた図示しないカバープレートによって、矩形形状の凹部２３から手前側に抜け落ちないように拘束されている。

図７においてガイドプレート２の左端面には、矩形形状の凹部２３の下部分に連通する雌ねじ穴２２が貫通しており、この雌ねじ穴には、調整ねじ５が挿着螺合している。調整ねじ５の先端は、テーパスライダ１６の左側面に当接しており、この調整ねじを回転して進めると、テーパスライダ１６は、右方向に移動し、このテーパスライダの上辺の傾斜面１６ｃが、ローラーホルダ１５の下辺の傾斜面１５ｃを摺動しつつ押し上げ、このローラーホルダを上方に移動させる。したがって調整ねじ５を回転することによって、上ローラー１１等の上下位置を変更することが可能となり、上ローラー１１と下ローラー１１との上下間隔も変更することができる。なお、図７では調整ねじ５を使用して上ローラー１１等の上下位置を変更しているが、適当なアクチュエーター（例えばサーボシリンダー等）を設置することにより遠隔操作が可能となり、仕上げユニバーサル圧延機内へ立ち入ることなく上ローラー１１と下ローラー１１との上下間隔を調整することができる。

テーパスライダ１６の下面には、円筒状の開口孔が設けてあり、この開口孔に皿ばね６が挿着してある。皿ばね６は、ガイドプレート２に設けた凹部２３の底面に当接し、テーパスライダ１６の底面を、この凹部の底面から２ｍｍ程度浮かすようにして、このガイドプレートを上下方向に支持している。

ローラーホルダ１５の矩形形状の後側部分１５ｂには、その上面に円筒状の開口孔が設けてあり、この開口孔にコイルばね７が挿着してある。コイルばね７は、ガイドプレート２に設けた貫通孔２４の上面に当接して、ローラーホルダ１５を、図６において下方向に付勢している。したがってローラーホルダ１５の傾斜面１５ｃと、テーパスライダ１６の傾斜面１６ｃとは、常に押圧されて密着した状態に維持され、圧延時にローラーホルダ１５が不用意に上下方向に振動することを防止している。

次に以下図２〜図７を参照しつつ、フランジ部９２の先端に、所定の外側アール部９２ａを形成するフランジを有する形鋼圧延用ガイドＥの作用を説明する。図４及び図５に示すように、Ｈ形鋼Ｃ９は、まずガイドプレート２の前側に設けた、圧延方向とは逆方向に向かって末広がりに開口する前側上下ガイド４によって、仕上げユニバーサルＤの一対の水平ロールＤ１の中心に、ウエブ部の中心が一致するように導入される。

仕上げユニバーサルＤを出たＨ形鋼Ｄ９は、ガイドプレート２の後側に設けられた、圧延方向とは逆方向に向かって末広がりに開口する後側上下ガイド３によって、上下一対の上ローラー１１と下ローラー１１との間に、Ｈ形鋼のフランジ部先端が正しく挿入されるように誘導される。Ｈ形鋼Ｄ９は、一対の上ローラー１１と下ローラー１１に設けた、所定の隅アール１１ｒを有する角落とし用の段付き部１１ａによって、フランジ部先端の外側に、外側アール部９２ａが形成される。

ここでフランジ厚さＴ１が変わるなどによりＨ形鋼のウエブ幅Ｗが変化しても、上下一対の上ローラー１１と下ローラー１１とは、堅ロールチョックＤ３と一体となったガイドプレート２に設置してあるため、Ｈ形鋼のフランジ部の外側面と上ローラー１１等との相対位置は変化せず、したがって上ローラー１１と下ローラー１１の軸方向位置を調整することなく、外側アール部９２ａを形成することができる。またウエブ厚さＴ２が変わるなどによりＨ形鋼のフランジ幅Ｈが変わる場合には、ガイドプレート２の後端部に埋設された調整ねじ５を回転することによって、上ローラー１１等の上下位置を変更して、上ローラー１１と下ローラー１１との上下間隔を変更する。なお前側上下ガイド４及び後側上下ガイド３も、長孔を介してガイドプレート２にボルトで固定されているため、末広がりの通路の上下幅を変更することができる。

また一対の上ローラー１１と下ローラー１１は、それぞれテーパスライダ１６を介して、皿ばね６によって、ガイドプレート２に対して支持されているため、Ｈ形鋼のフランジ部先端の位置が多少変動しても、この皿ばね６が衝撃力を吸収して、一対の上ローラー等やローラベアリング１２等の損傷を回避することができる。なお、以上の説明は、フランジを有する形鋼としてＨ形鋼を例に説明したが、本発明のフランジを有する形鋼圧延用ガイドはこれに限定されるものではなく、Ｉ形鋼、Ｔ形鋼、溝形鋼など、フランジを有する形鋼のユニバーサル圧延において、フランジ部先端の外側アールの形成に広く適用することができる。

本発明によるフランジを有する形鋼圧延用ガイドは、フランジ部先端の外側アールの形成において、圧延設備等のコストと設置スペースとの削減ができるため、フランジを有する形鋼圧延用ガイドの製造に関する産業に広く利用可能である。

１ ローラー支持部
１１ ローラー、上ローラー、下ローラー
１１ａ 角落し用段付き部
１１ｒ 隅アール
１５ ローラーホルダ
１６ テーパスライダ
２ ガイドプレート
３ 後側上下ガイド
４ 前側上下ガイド
５ 調整ねじ
６ 皿ばね（ばね）
９ Ｈ形鋼
９１ ウエブ部
９２ フランジ部
９２ａ フランジ部先端の外側アール部
Ｄ 仕上げユニバーサル圧延機
Ｄ１ 水平ロール
Ｄ２ 竪ロール
Ｄ３ 堅ロールチョック
Ｅ フランジを有する形鋼圧延用ガイド

Claims (4)

1. 上ローラーと下ローラーとからなる上下一対のローラーを備え、
   上記上下一対のローラーの内側面には、それぞれ所定の隅アールを有する角落し用の段付き部が設けられ、
   上記上下一対のローラーは、フランジを有する形鋼の最終圧延加工を行なう仕上げユニバーサル圧延機の出口であって、この仕上げユニバーサル圧延機の上下一対の水平ロールの両端部に沿うようにそれぞれ設けられ、
   上記上下一対のローラーは、上記角落し用の段付き部によって、上記フランジを有する形鋼のフランジ部先端の外側アール部を形成する
   ことを特徴とするフランジを有する形鋼圧延用ガイド。
2. 請求項１において、上記上ローラーの回転軸と下ローラーの回転軸との間隔は、変更可能である
   ことを特徴とするフランジを有する形鋼圧延用ガイド。
3. 請求項１または２のいずれかにおいて、上記上ローラーと下ローラーとは、ばねによってそれぞれ上下方向に支持されている
   ことを特徴とするフランジを有する形鋼圧延用ガイド。
4. 請求項１乃至３のいずれかの１において、上記上下一対のローラーは、上記仕上げユニバーサル圧延機の堅ロールチョックに支持されている
   ことを特徴とするフランジを有する形鋼圧延用ガイド。

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