JP2516893B2 - Ｈ形鋼の圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＨ形鋼のウェブ高さを圧
延中に自在に調整する圧延方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、熱間圧延にて製造されているＨ形
鋼は用途に応じてその寸法サイズが非常に多大である
が、近年これらを用いた構造物の軽量化、経済設計等の
観点からそれらの寸法サイズの種類はさらに増大する傾
向にある。かかる傾向に対して既知の従来技術で対応す
るとすれば、下記問題がある。

【０００３】一般に、Ｈ形鋼を製造する場合の圧延機配
列は添付図面の図５に示すごときものであり、ブレーク
ダウン圧延機ＢＤ、第一エッジング圧延機ＲＥ1 、第一
粗ユニバーサル圧延機ＲＵ1 、第二粗ユニバーサル圧延
機ＲＵ2 、第二エッジング圧延機ＲＥ2 、仕上ユニバー
サル圧延機ＦＵにて圧延される。この従来のユニバーサ
ル圧延法によって得られるＨ形鋼の寸法は図６に示され
るように、ウェブ高さＨ、ウェブ内幅ＬＨ、フランジ厚
ｔ2 をとするとＨ＝ＬＨ＋２ｔ2 の関係となり、ウェブ
内幅ＬＨは冷却時の熱収縮量を無視すると仕上ユニバー
サル圧延機の水平ロール幅（図５中のＬＨＦ）と同一で
あることからウェブ高さＨは仕上ユニバーサル圧延機の
水平ロール幅とフランジ厚により決定される。

【０００４】このため例えば、フランジ厚の変化量に関
係なくウェブ高さが一定のＨ形鋼や、逆にフランジ厚が
一定でウェブ高さを任意の寸法にすることができるＨ形
鋼を製造しようとした場合、ユニバーサル圧延機の水平
ロール幅を圧延するＨ形鋼のサイズに合わせて準備する
必要がある。従って、圧延する寸法サイズ数が、フラン
ジ厚ｔ2 やウェブ内幅ＬＨに関係なく増大することは、
ロール保有数が増加し、さらには、圧延する寸法サイズ
が変わる毎に、その都度、そのサイズに合致したロール
に組替える必要が生じ、そのため操業度は大幅に低下す
る。また圧延ロールはその圧延中、被圧延材との接触に
より摩耗し、図５中のＬＨＦ等水平ロール幅が減少する
ため、圧延製品のウェブ高さＨまたはフランジ厚ｔ2 に
バラツキが生じる。そのため該水平ロールはある圧延サ
イズの圧延に繰り返して、長期間使用することは不可能
である。これらにより今以上の多品種、多サイズの需要
家要求を満足させる経済的製造は不可能に近いという状
況にあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法は、前述の
ようにロール胴長がそれぞれのロールについて固定ある
いは一定のため、圧延ロールを圧延サイズに合わせて準
備する必要があり、 ロール保有数が膨大である、
ロールを組み替えるため操業度が大幅に低下する、さ
らに圧延中のロール摩耗により、 製品の寸法にバラ
ツキを生じる、 同一サイズに同一の圧延ロールを繰
り返し長期間使用することができない、等の問題があ
る。

【０００６】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたものでロール保有数を増大させることなく、
操業度および圧延能率を低下させることなく、また高品
質、高歩留りを確保しつつ、良好な作業性のウェブ高さ
が自在に調整可能なＨ形鋼の圧延方法を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、ブレークダウン圧延機、粗ユニバーサル圧延機、
エッジング圧延機及び仕上ユニバーサル圧延機からなる
通常のＨ形鋼の熱間圧延設備のエッジング圧延機の後面
に、ロール軸に２個の圧延用環状スリーブを同軸かつロ
ール軸と一体回転可能に嵌着すると共に、少なくとも一
方の該環状スリーブをロール軸方向に移動可能に形成し
てなる圧延ロールを上下一対装着してなる圧延機を近接
して設置した圧延設備によるＨ形鋼の圧延方法におい
て、ブレークダウン圧延機により略Ｈ形状に圧延された
被圧延材をフランジとウェブの付根部分およびウェブ両
端部分に余肉を形成できる形状にした粗ユニバーサル圧
延機およびエッジング圧延機のロールを用いて通常のユ
ニバーサル圧延を行ってフランジおよびウェブの減厚お
よびフランジ幅制御を繰返し、かつフランジとウェブの
付根付近およびウェブ両端部分に余肉を形成する段階
と、粗ユニバーサル圧延が完了した被圧延材を前記エッ
ジング圧延機の後面に設置したロール幅が可変なロール
を組込んだ圧延機にて該ロール幅を粗ユニバーサル圧延
機の水平ロールの幅より大きく設定して圧延することに
よりロール幅差による機械的なウェブの内幅の拡大と共
に上記余肉部を粗ユニバーサル圧延最終パスにおけるウ
ェブ中央部と同一厚さとなるまで圧延することによりそ
の減面量の殆どをウェブ内幅の拡大に転化させる圧延を
１パスないし更にロール幅を大きく設定しながら複数パ
スを行う段階とを有することによって達成される。

【０００８】

【作用】上述のごとく本発明は、先ず、粗ユニバーサル
圧延機により、フランジとウェブの付根部分及びウェブ
両端部へ余肉を形成する工程を行う。この工程に引き続
いて、ロール幅調整可能な圧延ロールを上下一対装着し
た圧延機にて上記工程におけるウェブ内幅より該圧延ロ
ール幅を大きく設定し、圧延することによりロール幅差
による機械的なウェブ内幅の拡大とともに、上記工程で
のウェブ中央部と同一厚さまで上記工程で形成した余肉
を圧下することによりその減面量の殆どをウェブ内幅拡
大に転化させる工程を行う。

【０００９】この二つ工程を適宜繰り返すことにより所
定のウェブ高さが得られる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面の図１ないし図４にもとづき
本発明の実施例を説明する。

【００１１】図１は本発明の概要工程を示す図であり、
理解を容易とするためエッジング圧延は省略して示して
いる。また図２は本発明を実施する圧延機配列を示して
おり図中第二粗圧延機群Ｒ2 には第二粗ユニバーサル圧
延機ＲＵ2 、第二エッジング圧延機ＲＥ2 と、第二エッ
ジング圧延機後面直近にロール軸に２個の圧延用環状ス
リーブを同軸かつロール軸と一体回転可能に嵌着すると
共に、少なくとも一方の該環状スリーブをロール軸方向
に移動可能に形成してなる圧延ロールを上下一対装着し
てなる圧延機ＲＹ1 の合計３台の圧延機が設置してあ
る。

【００１２】図１において状態（ａ）は図に示されるブ
レークダウン圧延機ＢＤまたは第一粗ユニバーサル圧延
機ＲＵ1 および第一エッジング圧延機ＲＥ1 で略Ｈ形状
に圧延された被圧延材を第二粗ユニバーサル圧延機ＲＵ
2および第二エッジング圧延機ＲＥ2 で数パス圧延され
た状態を示している。この被圧延材１ａはロール幅ＬＨ
11なる固定幅の水平ロール１１ｈと竪ロール１１ｖを使
用して圧延されるためそのウェブ内幅ＬＨ12はほぼ上記
ロール幅ＬＨ11と等しくなる。また水平ロール１１ｈの
ロール端部は被圧延材１ａのフランジとウェブの付根お
よびウェブ両端部に余肉を形成する形状となっており、
従って図１での状態（ａ）に示す被圧延材１ａの形状に
圧延される。図３に示す余肉量ａおよびｂは後工程（例
えば図１での状態（ｂ），（ｃ））でのウェブ内幅の拡
大量および圧延の安定性を考慮して決定される。

【００１３】＜第一実施例＞図１での状態（ａ）におけ
る被圧延材１ａのウェブ内幅を第二エッジング圧延機後
面に近接して設置したロール軸に２個の圧延用環状スリ
ーブを同軸かつロール軸と一体回転可能に嵌着すると共
に、少なくとも一方の該環状スリーブをロール軸方向に
移動可能に形成してなる圧延ロールを上下一対装着して
なる圧延機（図２のＲＹ1 ）で１パスのみで実施する場
合を図１での状態（ｃ）に示す。

【００１４】図１での状態（ａ）における被圧延材１ａ
のウェブ内幅を第二エッジング圧延機の後面に近接して
設置した圧延機ＲＹ1 で圧延する状況を図１での状態
（ｂ）に示す。これは、まずＲＹ1 圧延機の圧延用環状
スリーブ１２の幅（ロール幅）をＬＨ31をＬＨ31＞ＬＨ
11となるように設定し、粗ユニバーサル圧延が完了した
被圧延材１ａを圧延する。図２のＲＹ1 圧延機に被圧延
材１ａが咬込んで行く過程でロール幅差（ＬＨ31−ＬＨ
11）により機械的にウェブが引き伸ばされる。そして上
記ウェブ余肉部を圧延用環状スリーブ１２（圧延ロー
ル）で圧延することにより、その余肉の減面量の殆どを
ウェブ内幅拡大に転化させる。この場合ユニバーサル圧
延のように竪ロールを使用し、フランジの圧延を行わな
いのは、ウェブ余肉部の圧延による長さ方向（圧延方
向）の伸びをフランジにより規制し、その減面量のほと
んどをウェブ内幅拡大に転化させるためである。また、
図１での状態（ａ）のようにウェブ両端部に余肉を形成
するのはウェブ中央部の余肉を圧延するより、ウェブ両
端部の余肉を圧下した方が、被圧延材断面各部の圧下率
差によって発生する長さ方向伸び差によるウェブの座屈
が防止しやすいためである。更に、ロール幅差によるウ
ェブの幅方向の引伸しも、ウェブ幅方向に力が働くた
め、ウェブ座屈防止に非常に効果があり、したがって被
圧延材１ｃのウェブ内幅はＬＨ32にウェブが座屈するこ
となく拡大される。またこの余肉部の圧延は図１での状
態（ａ）における粗ユニバーサル圧延完了時のウェブ中
央部分の厚さｔ11と等しくなるようそのロール隙が設定
される。上記工程後被圧延材１ｃを図１での状態（ｇ）
に示す仕上圧延を実施する。この仕上圧延機ＦＵは、上
記ＲＹ1圧延機の圧延ロール１２と同様な構造のロール
幅可変な水平ロール１３ｈおよび竪ロール１３ｖよりな
るユニバーサル圧延機であり、水平ロール１３ｈのロー
ル幅ＬＨＦは製品のウェブ内幅ＬＨに対してその熱収縮
量を考慮して決定される。この場合の仕上圧延はフラン
ジの角度を起こすことを主に行うものであり、ウェブの
圧下はほとんどない。したがって被圧延材１ｇのウェブ
厚ｔ1 はほぼｔ11に等しい値である。

【００１５】 ＜第二実施例＞ ウェブ内幅の拡大量を上述の第一実施例の場合より大き
くするときには、前述のように図１での状態（ａ）のフ
ランジとウェブの付根部分およびウェブ両端部の余肉部
の量（図３におけるａおよびｂ）を大きくする必要があ
る。この大きな余肉を上述の第一実施例のごとくＲＹ１
圧延機にて１パスでウェブ内幅を拡大しようとする
と、その圧延反力が大きくなること、また被圧延材１ｃ
断面内での圧下率差が大きくなり、それによる長さ方向
の伸び差が大きくなり、ウェブに座屈が生じる虞れがあ
る。これを防止するためには、図２に示すＲＹ１ 圧延
機で往復圧延を実施し、ウェブの余肉を分割して圧延す
ることが効果がある。この一例を図１の状態（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す。まず図１での状態（ａ）に示す
粗ユニバーサル圧延が完了した被圧延材１ａを、図１で
の状態（ｂ）に示すように、ウェブ座屈が発生しない範
囲でその余肉を圧下する。この場合、圧延用環状スリー
ブ１２の幅ＬＨ２１はＬＨ２１＞ＬＨ１１とすることは
いうまでもないことである。これにより、前述のように
ロール幅差および余肉部の圧下により、被圧延材１ｂの
ウェブ内幅は１ａの内幅ＬＨ１２よりＬＨ２２に拡大さ
れる。更に次パスでＲＹ１ 圧延機の圧延用環状スリー
ブ１２の幅を先の被圧延材１ｂのウェブ内幅ＬＨ２２よ
り広くＬＨ３１に設定し、被圧延材１ｂに残っている余
肉部をウェブ中央部の厚さｔ１１になるまで圧延する。
これによりウェブ内幅はＬＨ３２に拡大される。この工
程の完了後前述のように図１での状態（ｇ）に示す仕上
圧延を実施する。

【００１６】＜第三実施例＞これは、上述の第二実施例
の場合より更に大きくウェブ内幅を拡大させる圧延方法
であり、この一例を図１での状態（ａ）〜（ｆ）で説明
する。まず、初期のウェブ内幅の拡大は前記同様、図１
での状態（ａ），（ｂ），（ｃ）の工程をたどる。ただ
し既述の＜第一実施例＞＜第二実施例＞ともに、ウェブ
中央部の厚さｔ11は仕上圧延におけるｔ1 とほぼ等しい
値であったが、本実施例ではｔ11＞ｔ1 とする。図１で
の状態（ｃ）までの工程が完了した被圧延材１ｃを粗ユ
ニバーサル圧延機ＲＵ2 を使用してウェブの中央部厚が
ｔ12となるよう圧延する。この場合のウェブ厚ｔ12は仕
上圧延完了材１ｇのウェブ厚ｔ1 とほぼ等しくする。ま
た、この圧延は、前工程の状態（ｃ）まででウェブ内幅
が拡大されているため、粗ユニバーサル圧延機ＲＵ2 の
水平ロール１１ｈの幅ＬＨ11より大きい。したがって竪
ロールは図１での状態（ｄ）に示すように水平ロール１
１ｈの側壁との間でフランジを圧下できないように隙を
もたせる必要がある。この圧延により図１での状態
（ｄ）に示すようにウェブ両端部に再び余肉が形成され
る。この被圧延材１ｄを前述と同様に図１での状態
（ｅ），（ｆ）のように圧延する。この場合、ＲＹ1 圧
延機でロール幅ＬＨ61はＬＨ61＞ＬＨ51＞ＬＨ42の条件
で設定することは言うまでもないことである。図１での
状態（ｆ）までの工程の完了後、前述と同様な図１での
状態（ｇ）に示す仕上圧延を実施する。

【００１７】図４に上記各工程での圧延機の運用方法の
例を示す。図中○印は圧下することを示す。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、Ｈ形
鋼のフランジとウェブの付根付近およびウェブ両端部に
余肉を形成し、その余肉を圧延する際に、前段ウェブ内
幅よりロール幅を大きく設定することによりロール幅差
による機械的な引伸ばしと余肉部圧下による減面量をロ
ール幅との組合わせによりそのほとんどをウェブ高さ拡
大に転化できるためそのウェブ内幅（ウェブ高さ）拡大
効果が大となり、また圧下率差によるウェブ座屈の虞れ
もほとんどなくなることから、 少ないパス回数でウ
ェブ高さが自在に調整可能であり、したがって圧延能率
が高い、 ウェブ内幅拡大効果が大きいため、ウェブ
高さの異なる種々のサイズに対しても圧延ロールの共用
が可能であり、したがってサイズ増大に対してロール保
有数を増加させる必要がない、 ウェブ座屈等の製品
不具合の虞れがなく、また被圧延材の全長に恒る寸法制
御精度が高い、 その結果、高品質かつ高歩留りの製
造ができる、等の効果を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧延方法の工程を示す図である。

【図２】本発明を実施するための圧延機の配列およびロ
ールとＨ形鋼の断面図である。

【図３】粗ユニバーサル圧延完了時に形成されたフラン
ジとウェブの付根付近およびウェブ両端部の余肉形状を
示す図である。

【図４】本発明の各工程での圧延機の運用方法の例を示
す図である。

【図５】従来のＨ形鋼の圧延プロセスと各圧延機の圧延
ロール構成と被圧延材の形状を示す断面図である。

【図６】Ｈ形鋼の寸法関係を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ 被圧
延材 １１ｈ 粗ユニバーサル圧延機の水平ロール １１ｖ 粗ユニバーサル圧延機の竪ロール １２ ＲＹ１ 圧延機の圧延用環状スリーブ１３ｈ 仕上圧延機のロール幅可変な水平ロール １３ｖ 仕上圧延機の竪ロール ＢＤ ブレークダウン圧延機 Ｒ１ 第一粗圧延機群 Ｒ２ 第二粗圧延機群 Ｆ 仕上圧延機 ＲＥ１ 第一エッジング圧延機 ＲＵ１ 第一粗ユニバーサル圧延機 ＲＵ２ 第二粗ユニバーサル圧延機 ＲＥ２ 第二エッジング圧延機 ＲＹ１ ロール軸に２個の圧延用環状スリーブを同軸
かつロール軸と一体回転可能に嵌着すると共に少なくと
も一方の該環状スリーブをロール軸方向に移動可能に形
成してなる圧延ロールを上下一対装着してなる圧延機 ＦＵ 仕上ユニバーサル圧延機 ＬＨ１１，ＬＨ２１，ＬＨ３１，ＬＨ５１，ＬＨ６１，
ＬＨＦ ロール幅 ＬＨ１２，ＬＨ２２，ＬＨ３２，ＬＨ４２，ＬＨ５２，
ＬＨ６２， Ｈ形鋼のウェブ内幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森岡 清孝 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 有泉 孝 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 古川 遵 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−89502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−72402（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレークダウン圧延機、粗ユニバーサル
   圧延機、エッジング圧延機及び仕上ユニバーサル圧延機
   からなる通常のＨ形鋼の熱間圧延設備のエッジング圧延
   機の後面に、ロール軸に２個の圧延用環状スリーブを同
   軸かつロール軸と一体回転可能に嵌着すると共に、少な
   くとも一方の該環状スリーブをロール軸方向に移動可能
   に形成してなる圧延ロールを上下一対装着してなる圧延
   機を近接して設置した圧延設備によるＨ形鋼の圧延方法
   において、ブレークダウン圧延機により略Ｈ形状に圧延
   された被圧延材をフランジとウェブの付根部分およびウ
   ェブ両端部分に余肉を形成できる形状にした粗ユニバー
   サル圧延機およびエッジング圧延機のロールを用いて通
   常のユニバーサル圧延を行ってフランジおよびウェブの
   減厚およびフランジ幅制御を繰返し、かつフランジとウ
   ェブの付根付近およびウェブ両端部分に余肉を形成する
   段階と、粗ユニバーサル圧延が完了した被圧延材を前記
   エッジング圧延機の後面に設置したロール幅が可変なロ
   ールを組込んだ圧延機にて該ロール幅を粗ユニバーサル
   圧延機の水平ロールの幅より大きく設定して圧延するこ
   とによりロール幅差による機械的なウェブの内幅の拡大
   と共に上記余肉部を粗ユニバーサル圧延最終パスにおけ
   るウェブ中央部と同一厚さとなるまで圧延することによ
   りその減面量の殆どをウェブ内幅の拡大に転化させる圧
   延を１パスないし更にロール幅を大きく設定しながら複
   数パスを行う段階とを有することを特徴とするＨ形鋼の
   圧延方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の圧延工程の終了後、再
   び粗ユニバーサル圧延機にて、フランジ部を圧下しない
   ように竪ロールと水平ロール側壁間のロール隙を開き、
   上下水平ロールのみで被圧延材のウェブを圧延して、ウ
   ェブの減厚およびウェブ両端部に余肉を形成する段階
   と、それに続いて該ロール幅が可変なロールを組込んだ
   エッジング圧延機の後面に設置した圧延機にて前段階で
   のウェブ内幅よりロール幅を大きく設定して圧延するこ
   とにより、ロール幅差による機械的なウェブの内幅の拡
   大とともに、余肉部を前段階におけるウェブ中央部と同
   一厚さになるまで圧延することにより、その減面量の殆
   どをウェブ内幅の拡大に転化させる圧延を行う段階を、
   １パスないし数パス行うこととするＨ形鋼の圧延方法。
3. 【請求項３】 ロール軸に２個の圧延用環状スリーブを
   同軸かつロール軸と一体回転可能に嵌着すると共に、少
   なくとも一方の該環状スリーブをロール軸方向に移動可
   能に形成した水平ロールを有する仕上ユニバーサル圧延
   機で被圧延材のウェブ内幅に適合するように水平ロール
   の両環状スリーブ間の外側幅を調整設定して仕上圧延を
   行うこととする請求項１又は請求項２に記載のＨ形鋼の
   圧延方法。