JP2019107657A - 孔型圧延ロール、圧延機、孔型圧延方法および形鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】手動による手直しの必要やコスト増加を招くことなく、被圧延材の過度な幅拡がりを抑制することができる孔型圧延ロール、圧延機、孔型圧延方法および形鋼の製造方法を提供すること。【解決手段】形鋼製造用の孔型圧延ロール１は、被圧延材Ｓとの接触部のうち、幅方向の端部２１１，２２１から所定幅の領域における表面粗さＲａが、その他の部分の表面粗さＲａよりも小さい。【選択図】図１

Description

本発明は、孔型圧延ロール、圧延機、孔型圧延方法および形鋼の製造方法に関する。

孔型圧延ロールを用いた形鋼圧延では、圧延中に被圧延材が孔型圧延ロールからはみ出すことによる製品欠陥を防止するために、被圧延材の幅拡がり量の制御を行っている。例えば従来の幅拡がり制御では、上下の孔型圧延ロールの開度を調整することにより圧下量を変化させて、被圧延材の幅拡がり量を調整している。

また、従来の形鋼圧延では、被圧延材の幅拡がりが過度に生じたロール部位に圧延油を供給し、ロール表面の摩擦を下げることにより、被圧延材の延伸方向の伸びを部分的に助長させて、被圧延材の過度な幅拡がりを抑制する方法も用いられている。

また、例えば特許文献１では、被圧延材の板幅方向端部の温度に応じて、被圧延材の板幅方向の両側に設けられた垂直ロールの開度を修正することにより、被圧延材の板幅を一定に制御する方法が提案されている。

特開昭６１−１５４７１０号公報

しかしながら、孔型圧延ロールを用いた形鋼圧延の場合、例えば図５のＡ部に示すように、孔型圧延ロール１０１の幅方向外側に向かって、被圧延材Ｓがはみ出してしまう場合がある。一般的な板材の圧延では板幅方向の両端部をトリミングすることは容易であるが、形鋼の場合は、鋼材の断面形状が製品ごとに大きく異なり、単純なトリミング装置を適用することが困難であるため、手動による手直し作業に頼ることとなり、改善が求められていた。なお、同図における孔型圧延ロール１０１は、上ロール１１０と、下ロール１２０と、を備えている。

また、被圧延材の幅拡がりが過度に生じたロール部位に圧延油を供給してロール表面の摩擦を下げる方法では、圧延油の使用量の増加を招き、製造コストが増加するという問題があった。また、特許文献１で提案された方法では、シーケンス改造や設備投資に多額の費用がかかるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、手動による手直しの必要やコスト増加を招くことなく、被圧延材の過度な幅拡がりを抑制することができる孔型圧延ロール、圧延機、孔型圧延方法および形鋼の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る孔型圧延ロールは、形鋼製造用の孔型圧延ロールであって、被圧延材との接触部のうち、幅方向の端部から所定幅の領域における表面粗さＲａが、その他の部分の表面粗さＲａよりも小さいことを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る圧延機は、前記した孔型圧延ロールを備えることを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る孔型圧延方法は、前記した孔型圧延ロールを用いることを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る形鋼の製造方法は、形鋼製造工程において、少なくとも一パスの圧延を前記した孔型圧延方法により実施することを特徴とする。

本発明によれば、孔型圧延ロールの幅方向における端部の位置の表面粗さＲａを他の部分よりも小さくし、被圧延材の圧延方向の伸びを助長させることにより、被圧延材の幅方向の伸びを抑制することができる。従って、手動による手直しの必要やコスト増加を招くことなく、被圧延材の過度な幅拡がりを抑制し、寸法不良および歩留まりの悪化を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る孔型圧延ロールの構成を示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係る孔型圧延ロールによって被圧延材が圧延されている状態を示す図である。 図３は、本発明の実施例において、従来技術に係る孔型圧延ロールによって圧延した場合と、本発明に係る孔型圧延ロールによって圧延した場合と、における形鋼のはみ出し欠陥発生率を比較したグラフである。 図４は、本発明の実施例において、従来技術に係る孔型圧延ロールによって圧延した場合と、本発明に係る孔型圧延ロールによって圧延した場合と、における形鋼の長辺および短辺の寸法ばらつきを比較したグラフである。 図５は、従来技術に係る孔型圧延ロールの構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る孔型圧延ロール、圧延機、孔型圧延方法および形鋼の製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

［孔型圧延ロール］
本実施形態に係る孔型圧延ロール１は、形鋼圧延を行う圧延機に設けられるものであり、図１に示すように、上ロール１０と、下ロール２０と、を備えている。孔型圧延ロール１を備える圧延機では、例えば不等辺不等厚山形鋼等の形鋼を製造する。

孔型圧延ロール１では、被圧延材Ｓとの接触部のうち、幅方向の端部から所定幅の領域における表面粗さＲａが、その他の部分の表面粗さＲａよりも小さく形成されている。すなわち孔型圧延ロール１では、下ロール２０の幅方向における端部２１１，２２１から所定の幅ｗ１，ｗ２の範囲に、低粗度部２１，２２が設けられている。この低粗度部２１，２２は、下ロール２０のロール全周に形成されている。ここで、本実施形態において、表面粗さＲａとは、「ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３」に記載された算術平均粗さＲａであり、「ＪＩＳ Ｂ ０６３３：２００１」に記載された方法により測定されたものとする。

低粗度部２１，２２の表面粗さＲａは、例えば０．５μｍ〜０．８μｍの範囲内に設定されている。また、低粗度部２１の表面粗さＲａと、低粗度部２２の表面粗さＲａとは、それぞれ同じ値（例えば０．５μｍ）に設定されている。なお、低粗度部２１，２２の表面粗さＲａが小さすぎると、被圧延材Ｓに対する圧延荷重が小さくなり、例えば被圧延材Ｓの幅方向の端部が厚くなる等の不具合が生じる可能性があるため、低粗度部２１，２２の表面粗さＲａの下限値は、前記した０．５μｍとすることが望ましい。

低粗度部２１，２２の幅ｗ１，ｗ２は、例えば５０ｍｍに設定されている。また、低粗度部２１の幅ｗ１と、低粗度部２２の幅ｗ２とは、それぞれ同じ値に設定されている。

下ロール２０において低粗度部２１，２２以外の部分の表面粗さＲａは、例えば１．３μｍ〜３．３μｍの範囲内に設定されている。また、下ロール２０において低粗度部２１，２２以外の部分の表面粗さＲａは、幅方向に一定の値（例えば１．３μｍ）に設定されている。

このように、下ロール２０の幅方向における端部の位置の表面粗さＲａが他の部分の表面粗さＲａよりも小さく形成された孔型圧延ロール１を用いて被圧延材Ｓを圧延することにより、図２に示すように、前記した端部の位置の摩擦が減るため、被圧延材Ｓの延伸伸び、すなわち被圧延材Ｓの圧延方向の伸びを助長させることができる。これにより、被圧延材Ｓの幅拡がり、すなわち被圧延材Ｓの幅方向の伸びを抑制することができる。なお、端部以外の位置については通常通りの条件で圧延しつつ、端部の位置（低粗度部２１，２２）では被圧延材Ｓの幅拡がりを抑制する、という本発明の効果をより有効に発揮させるため、端部の位置（低粗度部２１，２２）の表面粗さＲａと、その他の部分の表面粗さＲａとの差は、０．５μｍ以上であることが好ましい。

以上説明したような孔型圧延ロール１によれば、当該孔型圧延ロール１の幅方向における端部の位置の表面粗さＲａを他の部分よりも小さくし、被圧延材Ｓの圧延方向の伸びを助長させることにより、被圧延材Ｓの幅方向の伸びを抑制することができる。従って、手動による手直しの必要やコスト増加を招くことなく、被圧延材Ｓの過度な幅拡がりを抑制し、寸法不良および歩留まりの悪化を抑制することができる。

［圧延機］
本実施形態に係る圧延機は、図１に示す孔型圧延ロール１を備えている。このような圧延機によれば、被圧延材Ｓの圧延方向の伸びを助長させることにより、被圧延材Ｓの幅方向の伸びを抑制することができるため、手動による手直しの必要やコスト増加を招くことなく、被圧延材Ｓの過度な幅拡がりを抑制し、寸法不良および歩留まりの悪化を抑制することができる。

［孔型圧延方法］
本実施形態に係る孔型圧延方法は、図１に示す孔型圧延ロール１を用いて実施する。このような孔型圧延方法によれば、被圧延材Ｓの圧延方向の伸びを助長させることにより、被圧延材Ｓの幅方向の伸びを抑制することができるため、手動による手直しの必要やコスト増加を招くことなく、被圧延材Ｓの過度な幅拡がりを抑制し、寸法不良および歩留まりの悪化を抑制することができる。

［形鋼の製造方法］
本実施形態に係る形鋼の製造方法は、少なくとも一パスの圧延を図１に示す孔型圧延ロール１を用いた孔型圧延方法により実施する。なお、前記した「少なくとも一パス」とは、例えば被圧延材Ｓを圧延する際の、（１）：最終パス、（２）：最終パスの一つ前のパス、（３）：（１）と（２）の両方、が挙げられる。

このような形鋼の製造方法によれば、被圧延材Ｓの圧延方向の伸びを助長させることにより、被圧延材Ｓの幅方向の伸びを抑制することができるため、手動による手直しの必要やコスト増加を招くことなく、被圧延材Ｓの過度な幅拡がりを抑制し、寸法不良および歩留まりの悪化を抑制することができる。

なお、上で説明した孔型圧延ロール１、圧延機、孔型圧延方法および形鋼の製造方法では、孔型圧延ロール１を構成する上ロール１０および下ロール２０のうち、下ロール２０の端部の位置に、他の位置よりも表面粗さＲａの小さい領域である低粗度部２１，２２を設けていたが（図１参照）、逆に、上ロール１０の端部の位置に、他の位置よりも表面粗さＲａの小さい領域を設けても、本発明の効果を得ることができる。また、上ロール１０と下ロール２０の両方の端部の位置に、他の位置よりも表面粗さＲａの小さい領域を設けてもよい。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本実施例では、比較例に係る孔型圧延ロールと、発明例に係る孔型圧延ロールとのそれぞれにより被圧延材を圧延し、不等辺不等厚山形鋼を製造した後、はみ出し欠陥発生率（図３参照）と寸法ばらつき（図４参照）とを比較した。

比較例に係る孔型圧延ロールは、改削完了後に表面粗さＲａの調整を行わなかったものであり、下ロールの全体の表面粗さＲａが１．３μｍ〜３．３μｍの範囲内に設定されている。一方、発明例に係る孔型圧延ロールは、改削完了後に表面粗さＲａの調整を行ったものであり、下ロールの幅方向における端部から５０ｍｍの範囲の表面粗さＲａが０．５μｍ〜０．８μｍの範囲内に設定され、それ以外の部分の表面粗さＲａが１．３μｍ〜３．３μｍの範囲内に設定されている。

図３に示すように、比較例に係る孔型圧延ロールによって不等辺不等厚山形鋼を製造した場合のはみ出し欠陥発生率と比較して、発明例に係る孔型圧延ロールによって不等辺不等厚山形鋼を製造した場合のはみ出し欠陥発生率は約１／４にまで低減した。従って、本発明例に係る孔型圧延ロールを用いることにより、製品のはみ出し欠陥を効果的に抑制することができることがわかる。

図４に示すように、比較例に係る孔型圧延ロールによって不等辺不等厚山形鋼を製造した場合の長辺および短辺の寸法ばらつき（同図のＢ部参照）と比較して、発明例に係る孔型圧延ロールによって不等辺不等厚山形鋼を製造した場合の長辺および短辺の寸法ばらつき（同図のＣ部参照）は小さくなる。従って、本発明例に係る孔型圧延ロールを用いることにより、製品の寸法精度を向上することができることがわかる。

以上、本発明に係る孔型圧延ロール、圧延機、孔型圧延方法および形鋼の製造方法について、発明を実施するための形態および実施例により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

例えば、図１に示した孔型圧延ロール１では、低粗度部２１の表面粗さＲａと低粗度部２２の表面粗さＲａとがそれぞれ同じ値に設定されていたが、被圧延材Ｓの圧延条件に応じて、低粗度部２１の表面粗さＲａと低粗度部２２の表面粗さＲａとをそれぞれ異なる値に設定してもよい。

また、図１に示した孔型圧延ロール１では、低粗度部２１，２２の幅ｗ１，ｗ２が５０ｍｍに設定されていたが、被圧延材Ｓの圧延条件に応じて、低粗度部２１，２２の幅ｗ１，ｗ２を５０ｍｍよりも小さく、あるいは５０ｍｍよりも大きく設定してもよい。なお、被圧延材Ｓに対する圧延荷重が大きい場合は、被圧延材Ｓの幅拡がりが大きくなる傾向があるため、低粗度部２１，２２の幅ｗ１，ｗ２をなるべく大きくすることが望ましい。一方、被圧延材Ｓに対する圧延荷重が小さい場合は、被圧延材Ｓの幅拡がりが小さくなる傾向があるため、低粗度部２１，２２の幅ｗ１，ｗ２をなるべく小さくすることが望ましい。

また、図１に示した孔型圧延ロール１では、低粗度部２１の幅ｗ１と低粗度部２２の幅ｗ２とがそれぞれ同じ値に設定されていたが、被圧延材Ｓの圧延条件に応じて、低粗度部２１の幅ｗ１と低粗度部２２の幅ｗ２とをそれぞれ異なる値に設定してもよい。

１，１０１ 孔型圧延ロール
１０，１１０ 上ロール
２０，１２０ 下ロール
２１，２２ 低粗度部
２１１，２２１ 端部
Ｓ 被圧延材

Claims (4)

1. 形鋼製造用の孔型圧延ロールであって、
   被圧延材との接触部のうち、幅方向の端部から所定幅の領域における表面粗さＲａが、その他の部分の表面粗さＲａよりも小さいことを特徴とする孔型圧延ロール。
2. 請求項１に記載の孔型圧延ロールを備えることを特徴とする圧延機。
3. 請求項１に記載の孔型圧延ロールを用いることを特徴とする孔型圧延方法。
4. 形鋼製造工程において、少なくとも一パスの圧延を請求項３に記載の孔型圧延方法により実施することを特徴とする形鋼の製造方法。

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