JP2020151730A - Ｈ形鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ユニバーサル圧延機を用いたＨ形鋼製造時に、ウェブ中心偏りの抑制を図るための制御を、当該ウェブ中心偏りの発生量の被圧延材長手方向位置での相違を考慮して行い、ウェブ中心偏りの抑制を被圧延材の全長にわたってより効果的に実現できるようなＨ形鋼の製造方法を提供する。【解決手段】ユニバーサル圧延機を用いたＨ形鋼の製造方法であって、前記ユニバーサル圧延機でのユニバーサル圧延においては、圧延前の被圧延材のフランジ脚長及びフランジ厚を測定し、測定されたフランジ脚長及びフランジ厚に基づき左右フランジの上下圧下率差を算出し、算出された左右フランジの上下圧下率差に基づき前記ユニバーサル圧延機の水平ロール軸方向位置のみを圧延中に調整してユニバーサル圧延を行う。【選択図】図７

Description

本発明は、ユニバーサル圧延機を用いてＨ形鋼を製造する製造方法に関する。

Ｈ形鋼の製造方法としては、加熱炉から抽出されたスラブやブルーム等の素材を粗圧延機によって粗形材（所謂ドッグボーン形状の被圧延材）に造形し、中間ユニバーサル圧延機によって上記粗形材のウェブやフランジの板厚を圧下し、併せて前記中間ユニバーサル圧延機に近接したエッジャー圧延機によって被圧延材のフランジに対し幅圧下や端面の鍛錬と整形が施され、仕上ユニバーサル圧延機によってＨ形鋼製品が造形されるといった技術が一般的に知られている。

このようなＨ形鋼の製造技術において、ユニバーサル圧延、特に、中間ユニバーサル圧延機での圧延造形時には、パスラインの上下方向のずれや、上下フランジの圧下率差など（圧延条件の非対称性）に起因して、ウェブ中心偏りが生じる恐れがあることが知られている。このようなウェブ中心偏りを解消するために従来から種々の技術が創案されている。

例えば特許文献１には、左右の各フランジにおける中心偏り量を算出し、それに基づきユニバーサル圧延機の各ロールのロール位置を変更して圧延を行うことでウェブ中心偏りを効果的に軽減させる技術が開示されている。また、例えば特許文献２には、ユニバーサル圧延機の近傍に形状測定装置を設置し、得られたウェブ中心の偏り測定値に基づきユニバーサル圧延機の竪ロール位置を個別に上下に調整し、ウェブ位置を上下に修正移動させることでウェブ中心の偏りを解消する技術が開示されている。

特開平６−１５３２３号公報 特開平９−２９３０２号公報

しかしながら、本発明者らの検討によれば、ユニバーサル圧延で生じるウェブ中心偏りに関し、被圧延材の長手方向においてウェブ中心偏りの発生量が大きく異なることが分かってきた。上記特許文献１、２に記載の技術では、ウェブ中心偏りの発生に関する開示はあるものの、ウェブ中心偏りの発生量が被圧延材の長手方向位置に応じて大きく異なっていることについては何ら言及されていない。当然、特許文献１、２には、そのようなウェブ中心偏りの発生量の長手方向位置での相違を考慮した上で、ウェブ中心偏りを低減、解消させるような手段は何ら開示されていない。

上記事情に鑑み、本発明の目的は、ユニバーサル圧延機を用いたＨ形鋼製造時に、ウェブ中心偏りの抑制を図るための制御を、当該ウェブ中心偏りの発生量の被圧延材長手方向位置での相違を考慮して行い、ウェブ中心偏りの抑制を被圧延材の全長にわたってより効果的に実現できるようなＨ形鋼の製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、ユニバーサル圧延機を用いたＨ形鋼の製造方法であって、前記ユニバーサル圧延機でのユニバーサル圧延においては、圧延前の被圧延材のフランジ脚長及びフランジ厚を測定し、測定されたフランジ脚長及びフランジ厚に基づき左右フランジの上下圧下率差を算出し、算出された左右フランジの上下圧下率差に基づき前記ユニバーサル圧延機の水平ロール軸方向位置のみを圧延中に調整してユニバーサル圧延を行うことを特徴とする、Ｈ形鋼の製造方法が提供される。

前記ユニバーサル圧延機でのユニバーサル圧延においては、圧延前の被圧延材の尾端部及び当該尾端部を除く部分のそれぞれのフランジ脚長及びフランジ厚を測定し、測定されたフランジ脚長及びフランジ厚に基づき、被圧延材の尾端部と当該尾端部を除く部分で異なる影響係数を用いてそれぞれの左右フランジの上下圧下率差を算出し、算出された左右フランジの上下圧下率差に基づき前記ユニバーサル圧延機の水平ロール軸方向位置を被圧延材の尾端部と当該尾端部を除く部分のそれぞれで分けて調整してユニバーサル圧延を行っても良い。

前記ユニバーサル圧延機の水平ロール軸方向位置の調整は、被圧延材の上下フランジにおいて、測定されたフランジ脚長の値が大きい方の圧下率が大きくなるように行われても良い。

前記被圧延材の尾端部の範囲は、前記ユニバーサル圧延において発生するウェブ中心偏りの発生量が製品公差を超えているような範囲で規定されても良い。

前記ユニバーサル圧延機でのユニバーサル圧延はリバース圧延であっても良い。

本発明によれば、ユニバーサル圧延機を用いたＨ形鋼製造時に、ウェブ中心偏りの抑制を図るための制御を、当該ウェブ中心偏りの発生量の被圧延材長手方向位置での相違を考慮して行い、ウェブ中心偏りの抑制を被圧延材の全長にわたってより効果的に実現できる。

本実施の形態にかかるＨ形鋼の製造方法が実施される製造ラインについての説明図である。 中間ユニバーサル圧延機のロール構成についての概略説明図である。 エッジャー圧延機のロール構成についての概略説明図である。 ウェブ中心偏り発生の概要を示す概略説明図である。 非対称形状に造形された被圧延材の一例を示す概略断面図である。 被圧延材の長手方向におけるウェブ中心偏りの発生量分布を示す図面である。 ウェブ中心偏り発生量とフランジ部の上下圧下率差ｒａ−ｒｂとの関係を評価したグラフである。 被圧延材の寸法測定に関する説明図である。 水平ロールの軸方向位置を変えるような制御を行う際の概略図である。 製造ラインに本発明技術に係る制御を適用する場合の、寸法計の設置形態の例を示す概略説明図である。 ユニバーサル圧延における被圧延材先尾端のウェブ中心偏りの発生量分布をシミュレーションによって示した図面である。 ユニバーサル圧延機及び寸法計の他の構成を示す概略説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、本明細書における「ユニバーサル圧延機」とは、形鋼圧延時に水平ロールと竪ロールを用いてウェブとフランジの板厚延伸を伴う圧延を行う圧延機を指し、「エッジャー圧延機」とはユニバーサル圧延機と併せて用いられフランジ幅の整形を伴う圧延を行う圧延機を指すものとする。

（製造ラインの概略）
図１は、本実施の形態にかかるＨ形鋼の製造方法が実施される製造ラインＴについての説明図である。図１に示すように、製造ラインＴには上流側から順に、加熱炉２、粗圧延機４、２機の中間ユニバーサル圧延機５、６、仕上ユニバーサル圧延機８が配置されている。また、２機の中間ユニバーサル圧延機５、６の間にはエッジャー圧延機９が設けられている。なお、以下では、説明のために製造ラインＴにおける鋼材を、総称して「被圧延材Ａ」と記載し、各図において適宜その形状を破線・斜線等を用いて図示する場合がある。また、本明細書では、被圧延材Ａは圧延方向左右にフランジ部が位置するいわゆる「Ｈ姿勢」にて圧延造形されるものとして説明する。また、被圧延材Ａの各圧延段階において、最終Ｈ形鋼製品のフランジに相当する部位をフランジ部１２（あるいは左右フランジ部１２ａ、１２ｂ）と呼称し、ウェブに相当する部分をウェブ部２０と呼称する場合がある。

図１に示すように、製造ラインＴでは、加熱炉２から抽出された例えばスラブ１１等の被圧延材Ａが粗圧延機４において粗圧延される（粗圧延工程）。次いで、中間ユニバーサル圧延機５、６において中間ユニバーサル圧延される（中間圧延工程）。また、この中間ユニバーサル圧延とリバース圧延が可能な状態で、エッジャー圧延機９によって被圧延材の端部等（フランジ部１２）に対して圧下が施される。通常の場合、粗圧延機４（複数基設置される場合もある）のロールには、例えば合計で４〜６個程度の孔型が刻設されており、これらを経由して複数パスのリバース圧延でドッグボーン形状のＨ形粗形材１３が造形され、該Ｈ形粗形材１３を第１中間ユニバーサル圧延機５−エッジャー圧延機９−第２中間ユニバーサル圧延機６からなる圧延機列を用いて、複数パスの圧下が加えられ、中間材１４が造形される。そして中間材１４は、仕上ユニバーサル圧延機８において製品形状に仕上圧延され、Ｈ形鋼製品１６が製造される（仕上圧延工程）。

（中間ユニバーサル圧延機の概略的な構成）
次に、図１に示した中間ユニバーサル圧延機５、６の構成の概要について説明する。図２は中間ユニバーサル圧延機５のロール構成についての概略説明図（正面断面図）である。なお、図２には、代表として中間ユニバーサル圧延機５を図示しているが、中間ユニバーサル圧延機６も同様の構成である。また、図２に示す構成は中間ユニバーサル圧延機の一例であり、本発明における中間ユニバーサル圧延機の構成はこれに限定されるものではない。

図２に示すように、中間ユニバーサル圧延機５には、上下一対の水平ロール２１、２２と、左右一対の竪ロール３１、３２が設けられている。水平ロール２１、２２は、そのロール周面が被圧延材Ａのウェブ部２０に当接可能に構成され、そのロール側面の一部がフランジ部１２の内面に当接可能に構成されている。また、竪ロール３１、３２は、そのロール周面がフランジ部１２の外面に当接可能に構成されている。なお、図２では、各ロールのロール軸や圧延機筐体等の構成は図示を省略している。

図２に示す中間ユニバーサル圧延機５では、被圧延材Ａのウェブ部２０に対し、水平ロール２１、２２の周面が当接し、当該ウェブ部２０の厚み方向に対して圧下が加えられる。また、被圧延材Ａのフランジ部１２に対し、水平ロール２１、２２の側面の一部が当該フランジ部１２ａ、１２ｂの内面に当接し、竪ロール３１、３２の周面がそれらフランジ部１２の外面に当接し、当該フランジ部１２の厚み方向に対して圧下が加えられる。このようにして、被圧延材Ａのフランジ部１２及びウェブ部２０が所定の厚みに圧下される。

（エッジャー圧延機の概略的な構成）
次に、エッジャー圧延機９の概略的な構成について説明する。図３はエッジャー圧延機９のロール構成についての概略説明図（正面断面図）である。図３に示すように、エッジャー圧延機９には、上下一対の水平ロール４１、４２が設けられている。水平ロール４１、４２は、そのロール周面の一部が左右のフランジ部１２ａ、１２ｂのフランジ幅方向先端部のみに当接可能に構成されている。

図３に示すエッジャー圧延機９では、被圧延材Ａの左右フランジ部１２の幅方向先端部のみに対し上下水平ロール４１、４２の周面が当接し、中間ユニバーサル圧延機５、６で未圧下となるフランジ部１２の先端部の整形が軽圧下によって行われる。このようなエッジャー圧延は、中間ユニバーサル圧延機５、６での中間圧延とタンデムで実施しても良い。

（ユニバーサル圧延におけるウェブ中心偏りの発生）
図１〜図３を参照して説明した製造ラインＴで行われるＨ形鋼の製造方法においては、ユニバーサル圧延時に、パスラインの上下方向のずれや、Ｈ姿勢におけるフランジ部１２の上下での圧下率差といった種々の要因により、「ウェブ中心偏り」と呼ばれる形状不良が発生することが分かっている。図４はウェブ中心偏り発生の概要を示す概略説明図であり、（ａ）が圧延開始前、（ｂ）は圧延開始時、（ｃ）は圧延終了時、（ｄ）は圧延抜け後を示している。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ユニバーサル圧延機においては、被圧延材Ａのパスライン上下方向へのずれや圧延条件の非対称性が要因となり、板厚の圧下開始前時点で、被圧延材Ａが傾斜した状態で圧延が進んでいく場合がある。特に、竪ロール３１、３２とフランジ部１２ａ、１２ｂとが当接し始める図４（ｂ）の時点で、ウェブ部２０が上下水平ロール２１、２２から挟持されない状態で左右から竪ロール３１、３２で圧下される。このような状態で圧延が進んだ場合、竪ロール３１、３２によりフランジ部１２ａ、１２ｂの位置が上下にずれて拘束された状態で、水平ロール２１、２２によりウェブ厚が圧下される。そのため、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、ウェブ部２０の中心位置偏りｓ１、ｓ２（ウェブ部２０の板厚中心線に対するフランジ部１２ａ、１２ｂの板幅中心線のずれ量）が生じ、これに伴いフランジ部１２ａ、１２ｂが非対称形状に造形される。

図５は非対称形状に造形された被圧延材Ａの一例を示す概略断面図である。図５に示すように、各フランジ部１２ａ、１２ｂのそれぞれにおいて、ウェブ位置がフランジ幅の中心から上下にずれた際のずれ量である「ウェブ中心偏りの発生量Ｓ」が生じる。このウェブ中心偏りの発生量Ｓは、フランジ片幅の長さをａ、ｂ（ａ＞ｂ）とした際に、以下の式（１）で規定される。
Ｓ＝（ａ−ｂ）／２ ・・・（１）
このウェブ中心偏りの発生量Ｓが、規定の製品公差を外れる場合があるためにウェブ中心偏りにより、製品の歩留まりが低下するといった問題がある。

（ウェブ中心偏りの被圧延材長手方向における挙動）
本発明者らは、このようなウェブ中心偏りの挙動についてより詳細なモデル実験やＦＥＭ解析等を行い、以下のような知見を得た。即ち、被圧延材Ａをユニバーサル圧延するに際し、上下フランジの圧下率に差がある場合、その長手方向における中央部（いわゆる定常部）では、圧延機入側での被圧延材Ａの自重とローラーテーブル等により図４に示したような被圧延材Ａのねじれ（傾斜）が小さく抑制されるために、ウェブ中心偏りは発生しにくく、発生してもその偏り量は小さい。一方で、被圧延材Ａの長手方向の尾端部（後端部）では、圧延機入側での被圧延材Ａの自重による拘束が弱いために、定常部に比べて図４に示したような被圧延材Ａのねじれ（傾斜）が大きくなり、ウェブ中心偏りが大きくなる。

図６は、被圧延材Ａの長手方向におけるウェブ中心偏りの発生量分布を示す図面であり、一例としてウェブ中心偏りのない長さ５ｍの被圧延材Ａを圧延した後の長手方向各位置でのウェブ中心偏りの発生量（ｍｍ）を算出したデータである。なお、図６（ａ）と図６（ｂ）は、フランジ部１２の圧下率を変えた場合のデータであり、図中のＤＳ、ＷＳは左右のフランジ部１２ａ、１２ｂにおける一方の側と他方の側を示している。図６に示すように、フランジ部１２の圧下率が異なる場合であっても、被圧延材Ａの定常部に比べ、尾端部に向かうにつれてフランジ部１２のウェブ中心偏りの発生量（ウェブ中心偏り）が大きくなる傾向にあることが読み取れる。

このような傾向があることに鑑み、本発明者らは、被圧延材Ａのユニバーサル圧延時に生じるウェブ中心偏りの偏り量（ウェブ中心偏り発生量Ｓ）と、フランジ部１２の上下圧下率差について更なる検討を行った。図７はウェブ中心偏り発生量Ｓとフランジ部１２の上下圧下率差ｒａ−ｒｂとの関係を評価したグラフであり、被圧延材Ａの定常部（Ｍｉｄ）と尾端部（Ｂｏｔ）のそれぞれに関し評価を行ったものである。なお、フランジ部１２の上下圧下率差ｒａ−ｒｂとは、フランジ部１２ａ（あるいは１２ｂ）での上フランジ部の厚み圧下率ｒａと、下フランジ部の厚み圧下率ｒｂとの差をとったものである。

図７に示すように、被圧延材Ａの定常部と尾端部のいずれに関しても、フランジ部１２の上下うち、圧下率の大きいフランジの方がその脚長（フランジ片幅）が短くなるようにウェブ中心偏りが発生していることが分かる。また、ウェブ中心偏り発生量Ｓと上下圧下率差ｒａ−ｒｂとの関係はほぼ線形であり、その勾配（以下、影響係数とも呼称する）は、定常部よりも尾端部の方が大きいことが分かる。即ち、定常部と尾端部における、ウェブ中心偏り発生量Ｓと上下圧下率差ｒａ−ｒｂとの関係は、影響係数を用いて以下の式（２）、（３）で表される。
定常部：Ｓ＝α（ｒａ−ｒｂ） ・・・（２）
尾端部：Ｓ＝β（ｒａ−ｒｂ） ・・・（３）

なお、α、βは、それぞれαが定常部の影響係数（＜０）、βが尾端部の影響係数（＜０）であり、図７に示すように絶対値はβの方が大きい値である。この影響係数α、βは、被圧延材寸法や製品寸法等に応じて定まる既知の値と考えてよく、ユニバーサル圧延時に事前にα、βを得られていることが求められる。例えば所定の圧延条件でのユニバーサル圧延を事前圧延として行っておくといったように、事前実験により蓄積データとして予め定めておくのが望ましい。また、複数の同一寸法Ｈ形鋼を製造する場合には、製造開始当初のユニバーサル圧延時にα、βを算出し、それを用いても良く、圧延中に適宜更新しても良い。

以上の通り、被圧延材Ａの定常部と尾端部ではウェブ中心偏りの発生状況に差があり、ウェブ中心偏り発生量Ｓと上下圧下率差ｒａ−ｒｂとの関係において、影響係数が異なる値であることが知見された。本知見に基づき、本発明者らは、被圧延材Ａのユニバーサル圧延時にウェブ中心偏りの発生を抑制させるために水平ロールの軸方向位置を制御する場合に、当該制御を、被圧延材Ａの定常部と尾端部とで切り替えて圧延を実施する技術を創案した。

なお、例えば特許文献１では、ユニバーサル圧延機の各ロール（水平ロール及び竪ロール）のロール位置の全てを調整して圧延を行う技術が開示されているが、長手方向の定常部の中心偏りに対しては、パス間で各ロール位置を調整し、ロール位置を一定としたままで全長にわたり圧延することは可能であった。しかし、圧延中に定常部と尾端部で水平ロールと竪ロールのロール位置を全て同時に調整すると、相互作用により水平ロールと竪ロールの荷重が複雑に変化するために圧下量が変動し、上下フランジ圧下率の制御が困難になる。また、上下フランジの圧下率差と中心偏り変化量の関係と次パスの目標とするフランジの圧下率、及び、左右の各フランジの上下平均圧下率を同等とする条件に基づき、中心の偏り量を０または許容範囲に収める次パスの目標出側フランジ厚となる各ロール位置が容易に定められない恐れがある。

そこで、本発明者らは、ユニバーサル圧延においてウェブ中心偏りの発生を抑制させるに際し、ウェブ中心偏りの発生が左右のフランジで逆方向に生じる場合が多いことから、フランジ圧下率に対して直接的に作用する水平ロールの軸方向位置の移動は、上下フランジの圧下率差が設定しやすく、左右のフランジで逆方向に生じるウェブ中心偏りの改善に有効であること、また、近年水平ロールのロール軸方向の位置を油圧シリンダーにより制御することも可能になっていることから、圧延中に水平ロールの軸方向位置の制御を行うだけで十分な効果が得られることを見出し、その具体的な制御内容について更なる検討を行った。

（具体的な制御方法）
以下、水平ロールの軸方向位置を制御し、ウェブ中心偏りを抑制する制御方法について説明する。先ず、ユニバーサル圧延時に、制御対象となるパスの圧延前に、被圧延材Ａの寸法測定が行われる。図８は、被圧延材Ａの寸法測定に関する説明図である。寸法測定は、定常部と尾端部（前パスの先端部）のそれぞれに対し行われ、図８に示すフランジ脚長（フランジ片幅）ｌａ、ｌｂ、ｌｃ、ｌｄと、フランジ厚ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄが測定される。寸法測定は圧延機近傍に設置された寸法計によって行われれば良く、定常部と尾端部のそれぞれにおいて１点又は複数点で測定しても良く、あるいは、全長にわたって連続的に測定を行っても良い。

前述のように発生したウェブ中心偏りＳに対して、ウェブ中心偏りを−Ｓだけ修正することとした場合、設定する左右フランジの上下圧下率差を求めるために、上記式（２）、（３）から、以下の式（４）、（５）が導出される。
定常部：ｒａ−ｒｂ＝−Ｓ／α ・・・（４）
尾端部：ｒａ−ｒｂ＝−Ｓ／β ・・・（５）
水平ロールの軸方向位置を制御するに際しては、先ず、定常部と尾端部のそれぞれにおいて、フランジ脚長ｌａ、ｌｂ、ｌｃ、ｌｄと、フランジ厚ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄが測定される。測定されたフランジ脚長の値に基づき、定常部と尾端部のそれぞれの位置における左右フランジのウェブ中心偏り量Ｓ１、Ｓ２が算出される。そして、測定されたフランジ厚と次パス目標フランジ厚から、上記式（４）、（５）に基づき、定常部と尾端部のそれぞれの位置における左右フランジの上下圧下率差（ｒａ−ｒｂ）１、（ｒａ−ｒｂ）２が算出される。このように算出された上下圧下率差（ｒａ−ｒｂ）１、（ｒａ−ｒｂ）２に対応させてウェブ中心偏りを矯正するように、定常部と尾端部のそれぞれの位置で、水平ロールの軸方向位置を変えるような制御を行うことで、定常部と尾端部のそれぞれの位置でウェブ中心偏りを抑制させることができる。

具体的には、フランジ上下圧下率に関し、測定されたフランジ脚長の値が大きい（長い）方の圧下率が大きくなるように、水平ロールの軸方向位置を変えるような制御を行えば良い。その際、定常部と尾端部で異なる影響係数を用いた数式に基づいて制御を行うことで、各部位（定常部と尾端部）に応じた好適な制御が実現されることになる。
図９は、水平ロールの軸方向位置を変えるような制御を行う際の概略図である。水平ロールの軸方向位置を変える場合には、図９のように上下水平ロールの両方を制御しても良く、一方を固定し、他方のロールのみを制御しても良い。

この時の目標のウェブ中心偏り修正量をΔＳ１、ΔＳ２とすると、設定する上下圧下率差は以下の式（６）、（７）で定めることができる。ここで、ΔＳ１、ΔＳ２は、修正後のウェブ中心偏りから修正前のウェブ中心偏りを引いた値である。
定常部：（ｒａ−ｒｂ）ｉ＝ΔＳｉ／α ・・・（６）
尾端部：（ｒａ−ｒｂ）ｉ＝ΔＳｉ／β ・・・（７）
但し、ｉは左右フランジのいずれかを示す数値（１又は２）であり、ΔＳｉの正負は修正方向に応じて定まるものである。

前記４か所のフランジ厚の実測値と左右フランジのウェブ中心偏りの修正量ΔＳ１、ΔＳ２の関係を満たす上下水平ロールの軸方向位置の変更量が一意的に決まらない場合には、目標の左右フランジのウェブ中心偏り修正量ΔＳ１、ΔＳ２に近くなるように、上下水平ロールの軸方向位置の変更量を調整して、左右フランジの上下圧下率差（ｒａ−ｒｂ）１、（ｒａ−ｒｂ）２を決めれば良い。

また、左右フランジのウェブ中心偏り修正量ΔＳ１、ΔＳ２の大きさ（絶対値）が大きく異なる場合、制御時の修正量は、左右の修正量ΔＳ１、ΔＳ２の中間値に設定しても良く、あるいは、ウェブ中心偏りが大きい方を基準として大きい修正量の値に合わせるように設定しても良い。なお、ユニバーサル圧延が通常行われる中間圧延工程はリバース圧延によって行われることが一般的である。即ち、被圧延材Ａの長手方向における尾端部とは、リバース圧延時に次パスでは先端部となることから、このような制御をリバース圧延の各パスで実施することで、被圧延材Ａの長手方向両端部においてウェブ中心偏りを抑制させることができる。また、このような制御をリバース圧延の各パスで実施することでフランジ厚の偏差を所定の公差内に抑えつつ、ウェブ中心偏りを抑制させることができ、最終的な目標値内にウェブ中心偏りを収めることができる。

（制御の切り替え位置）
上述したように、水平ロールの軸方向位置を変えるような制御を行うことでウェブ中心偏りを抑制させる場合には、その制御内容を所望のタイミングで切り替えることが望ましい。制御の切り替えはユニバーサル圧延時に適宜好適なタイミングで行えば良いが、例えば、実際に発生しているウェブ中心偏りの状況に応じて行われ、ウェブ中心偏りの抑制を所望する範囲と、その他の範囲とで、制御を変えるように規定すれば良い。ウェブ中心偏りの抑制を所望する範囲とは、例えば、ウェブ中心偏りの発生量Ｓが製品公差を超えているような範囲とすれば良い。一例として、被圧延材Ａの長手方向最尾端部からウェブ高さの３〜５倍の長さの位置で制御を切り替えても良い。

一例として、制御の切り替えは、ユニバーサル圧延対象である被圧延材Ａの長手方向において定常部と尾端部との間で行われる。定常部では、上記式（２）、（４）、（６）といった影響係数αを用いた数式に基づき水平ロールの軸方向位置の制御を行い、尾端部では、上記式（３）、（５）、（７）といった影響係数βを用いた数式に基づき水平ロールの軸方向位置の制御を行えば良い。ユニバーサル圧延中の水平ロールの軸方向位置の制御は、圧延機に備えられたロールスラスト調整用の油圧シリンダー等によって行えば良く、所望の制御切替位置で瞬時に切り替えても良く、所望の制御切替位置を含む範囲で連続的に制御を切り替えても良い。

（被圧延材の寸法測定装置）
上述したように、本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法においては、制御対象となるパスの圧延前に被圧延材Ａの寸法測定を行い、測定されたデータや目標値に基づき、ウェブ中心偏り量Ｓや左右フランジの上下圧下率差を算出し、ウェブ中心偏りを抑制するための制御を行うこととしている。被圧延材Ａの寸法測定を行うための寸法計５０（寸法測定装置）は、対象ユニバーサル圧延を行う圧延機の近傍に好適に設置されれば良い。

図１０は、製造ラインＴに本発明技術に係る制御を適用する場合の、寸法計５０の設置形態の例を示す概略説明図である。本実施の形態に係る製造ラインＴでは、第１中間ユニバーサル圧延機５−エッジャー圧延機９−第２中間ユニバーサル圧延機６からなる圧延機列においてリバース圧延を行う構成としていることから、図示のように、圧延機列の前後それぞれに寸法計５０ａ、５０ｂを設置することが望ましい。その場合、寸法計５０ａで測定した結果に基づき、第１中間ユニバーサル圧延機５で上記制御を行い、寸法計５０ｂで測定した結果に基づき、第２中間ユニバーサル圧延機６で上記制御を行えばよい。また、修正量が大きい場合には、第１中間ユニバーサル圧延機５と第２中間ユニバーサル圧延機６で制御量を分配してもよい。

図示のように、圧延機列の前後それぞれに寸法計５０ａ、５０ｂを設置し、リバース圧延時に前パスの先端部（即ち、当該パスの尾端部）と定常部の寸法をそれぞれ測定しておくことで、制御に必要なウェブ中心偏り量Ｓや左右フランジの上下圧下率差を各パスごとに算出することができる。

（作用効果）
以上説明した本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法によれば、ユニバーサル圧延において水平ロールの軸方向位置の制御を行うことで、ウェブ中心偏りの発生を抑制させることができる。その際の制御では、上記式（２）〜（７）等を参照して説明したように、被圧延材Ａの長手方向における定常部と尾端部で制御時に異なる影響係数αとβを用いるように制御の切り替えを行うことで、各部位（定常部と尾端部）に応じた好適な制御が実現される。これにより、定常部と尾端部のそれぞれで好適にウェブ中心偏りの発生が抑制され、全長にわたってウェブ中心偏りの小さいＨ形鋼製品を製造することが可能となり、製品品質や歩留まりの向上が実現される。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の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想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、上記実施の形態では、定常部と尾端部で水平ロールの軸方向位置を切り替えてウェブ中心偏りを抑制する制御を各パスで実施する説明をしたが、必ずしも全てのパスで行う必要はなく、有意な効果を得るのに必要なパスだけで実施することも可能である。

（被圧延材の先端部について）
上記実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法では、ユニバーサル圧延時に、被圧延材Ａの長手方向における定常部と尾端部で異なる影響係数を用いた制御を行う旨を説明したが、被圧延材Ａの先端部（トップ部）については言及していない。そこで、本発明者らは、被圧延材Ａの先端部におけるウェブ中心偏りの発生量についても検証を行い、好適な制御について鋭意検討した。

図１１はユニバーサル圧延における被圧延材先尾端のウェブ中心偏りの発生量分布をシミュレーションによって示した図面であり、条件は１０００ｍｍ×４００ｍｍ寸法のＨ形鋼製品を製造する際に、上下水平ロールの軸方向位置が中央から０．１５ｍｍずつ上下ロールで逆方向にずれ、上下フランジの圧下率差が±０．５％であるものとした。ここで、図１１（ａ）は被圧延材最先端（トップ端）からの長手方向距離７ｍの範囲、図１１（ｂ）は被圧延材最尾端（ボトム端）からの長手方向距離４ｍの範囲を示したものである。なお、図１１中の破線は、本条件におけるウェブ中心偏りの公差（許容範囲）である。

図１１（ａ）に示すように、被圧延材最先端（トップ端）からの長手方向距離７ｍの範囲ではウェブ中心偏りの変化がほぼ一定であり、どの位置においてもウェブ中心偏り量は公差内であった。一方で、図１１（ｂ）に示すように、被圧延材最尾端（ボトム端）からの長手方向距離４ｍの範囲ではウェブ中心偏りの変化が大きく、特に尾端部の所定範囲では公差を外れた。図１１に示した結果から、被圧延材Ａの先端部（トップ部）におけるウェブ中心偏りの発生量は、定常部と違いがなく、定常部と先端部では同じ制御を適用すれば十分であることが分かる。即ち、ユニバーサル圧延時にウェブ中心偏りの発生を抑制させるために水平ロールの軸方向位置の制御を行うに際しては、被圧延材Ａの長手方向における尾端部と、尾端部を除く部分（先端部及び定常部）と、で異なる影響係数を用いるように制御の切り替えを行うことで、全長にわたって好適にウェブ中心偏りの発生が抑制できる。

（圧延機や寸法計の他の構成）
また、上記実施の形態では、本発明技術を適用する圧延機列等の構成の一例を製造ラインＴとして図１を参照して説明し、制御時に用いる寸法測定装置（寸法計５０）の設置形態についても、その製造ラインＴの構成に基づき、図１０を参照してその一例を説明した。しかしながら、本発明に係るウェブ中心偏りの抑制のための制御方法は、ユニバーサル圧延機を含む圧延機列であれば種々の構成について適用可能であり、その際の寸法計５０の設置形態もユニバーサル圧延機のスタンド数やその構成によって任意に変更可能である。ここでは、本発明に係る制御方法を適用できるユニバーサル圧延機Ｕを含む他の圧延機列構成や、寸法計５０の他の設置形態について説明する。

図１２は、ユニバーサル圧延機Ｕ及び寸法計５０の他の構成を示す概略説明図である。図１２（ａ）に示すように、１基のユニバーサル圧延機Ｕにおいてリバース圧延を行い本発明に係る制御を適用させる場合には、当該ユニバーサル圧延機Ｕの前面、後面それぞれに寸法計５０を設ければ良い。また、図１２（ｂ）に示すように、１基のユニバーサル圧延機Ｕと１基のエッジャー圧延機Ｅからなる圧延機列においてリバース圧延を行い本発明に係る制御を適用させる場合には、当該圧延機列の前面、後面に１つずつの寸法計５０を設ければ良い。また、図１２（ｃ）に示すように、１基のユニバーサル圧延機Ｕにおいて１方向１パス圧延を行い本発明に係る制御を適用させる場合には、当該ユニバーサル圧延機Ｕの前面のみに寸法計５０を設ければ良い。

図１２（ａ）、（ｂ）に示すようなリバース圧延を行う構成は、上記実施の形態で説明した中間ユニバーサル圧延機５、６で実施されるような中間圧延工程で用いられる構成であり、リバース圧延により被圧延材Ａの先端部と尾端部がパスごとに切り替わり、各パスで制御を実施する必要があることから圧延機（列）の前面、後面それぞれに寸法計５０を設けることが望ましい。しかし、図１２（ａ）、（ｂ）に示すような圧延機の構成においても、前面、後面の少なくとも一方に寸法計５０を設置して制御することも可能である。例えば、ユニバーサル圧延機Ｕの前面で先端部と定常部と尾端部の寸法を測定しておき、その情報をもとに次パスと次々パスのそれぞれの尾端部で制御することも可能である。一方、図１２（ｃ）に示すような１方向１パス圧延を行う構成は、上記実施の形態で説明した仕上ユニバーサル圧延機８で実施されるような仕上圧延工程で用いられる構成であり、１方向１パス圧延であるため圧延機の前面のみに寸法計５０を設ければ良い。

製品寸法１０００ｍｍ×４００ｍｍ×１６／３２ｍｍであり、最終長さ７０ｍ、ウェブ中心偏り公差±２ｍｍであるようなＨ形鋼製品を製造する場合の中間圧延工程において、本発明に係る制御を適用した場合（実施例）と、適用しない場合（比較例）のそれぞれについて、最終製品に生じたウェブ中心偏りの発生量を計測した。

本発明に係る制御を適用した際には、中間ユニバーサル圧延において各パス圧延後に被圧延材の全長にわたりフランジ脚長とフランジ厚の測定を行い、定常部のウェブ中心偏り量（平均値）と、尾端部代表点（クロップ部を含む最尾端から１〜２ｍ位置）のウェブ中心偏り量に基づき、それぞれでの所望されるウェブ中心偏り修正量を決定した。決定した修正量から、上記式（６）、（７）を用いて定常部と尾端部のそれぞれでの上下フランジ圧下率差を求め、当該上下フランジ圧下率差に基づき中間ユニバーサル圧延機の水平ロール軸方向位置の調整量を決定した。そして、定常部、尾端部のそれぞれで決定された調整量に基づく制御の切り替えを行い、中間ユニバーサル圧延を実施した。なお、制御における尾端部の範囲は、被圧延材最尾端から３〜５ｍ位置から最尾端までの範囲でパスごとに変更した。
このような本発明に係る制御を適用した中間ユニバーサル圧延を行い製造された最終製品においては、ウェブ中心偏りが被圧延材全長にわたって製品公差内であった。

一方、比較例として、本発明に係る制御を適用せず、被圧延材の全長にわたり定常部と同じ影響係数を用いてウェブ中心偏りを抑制する制御を行った。その場合、製品の長手方向両端部においてクロップ部を除くそれぞれ約１．５ｍの範囲でウェブ中心偏りが製品公差を外れた。

本発明は、ユニバーサル圧延機を用いてＨ形鋼を製造する製造方法に適用できる。

２…加熱炉
４…粗圧延機
５…（第１）中間ユニバーサル圧延機
６…（第２）中間ユニバーサル圧延機
８…仕上ユニバーサル圧延機
９…エッジャー圧延機
１１…スラブ
１２（１２ａ、１２ｂ）…フランジ部
１３…Ｈ形粗形材
１４…中間材
１６…Ｈ形鋼製品
２０…ウェブ部
２１、２２…（中間ユニバーサル圧延機の）水平ロール
３１、３２…（中間ユニバーサル圧延機の）竪ロール
４１、４２…（エッジャー圧延機の）水平ロール
５０…寸法計
Ａ…被圧延材
Ｔ…製造ライン

Claims (5)

1. ユニバーサル圧延機を用いたＨ形鋼の製造方法であって、
   前記ユニバーサル圧延機でのユニバーサル圧延においては、圧延前の被圧延材のフランジ脚長及びフランジ厚を測定し、
   測定されたフランジ脚長及びフランジ厚に基づき左右フランジの上下圧下率差を算出し、
   算出された左右フランジの上下圧下率差に基づき前記ユニバーサル圧延機の水平ロール軸方向位置のみを圧延中に調整してユニバーサル圧延を行うことを特徴とする、Ｈ形鋼の製造方法。
2. 前記ユニバーサル圧延機でのユニバーサル圧延においては、圧延前の被圧延材の尾端部及び当該尾端部を除く部分のそれぞれのフランジ脚長及びフランジ厚を測定し、
   測定されたフランジ脚長及びフランジ厚に基づき、被圧延材の尾端部と当該尾端部を除く部分で異なる影響係数を用いてそれぞれの左右フランジの上下圧下率差を算出し、
   算出された左右フランジの上下圧下率差に基づき前記ユニバーサル圧延機の水平ロール軸方向位置を被圧延材の尾端部と当該尾端部を除く部分のそれぞれで分けて調整してユニバーサル圧延を行うことを特徴とする、請求項１に記載のＨ形鋼の製造方法。
3. 前記ユニバーサル圧延機の水平ロール軸方向位置の調整は、被圧延材の上下フランジにおいて、測定されたフランジ脚長の値が大きい方の圧下率が大きくなるように行われることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＨ形鋼の製造方法。
4. 前記被圧延材の尾端部の範囲は、前記ユニバーサル圧延において発生するウェブ中心偏りの発生量が製品公差を超えているような範囲で規定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法。
5. 前記ユニバーサル圧延機でのユニバーサル圧延はリバース圧延であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法。

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