JP2851512B2 - フランジを有する形材の圧延装置列および圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フランジを有する形
材、すなわちＨ形鋼、溝形およびこれに類似の、金属あ
るいは非金属形材の圧延装置列および該圧延装置列を用
いた圧延方法に関し、特にＨ形鋼のウェブ高さを形状の
不良なく効率的かつ自在に造り分ける圧延装置列および
圧延方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、圧延にて製造されている形材は、
その種類、断面形状および寸法が多岐にわたり、品種、
サイズ数が非常に多いのが特徴である。需要ニーズの多
様化に伴い、さらに多品種化、多サイズ化の傾向が強ま
りつつある。これらの多品種、多サイズの形材を製造す
るために、従来の圧延設備および方法では、形材の品種
・サイズ毎に対応して粗圧延から仕上げ圧延までを通じ
て使用される圧延用ロールおよびガイドは、原則的に専
用として準備しなければならない。また、ロールおよび
ガイドの組み替え回数が多く、組み替え時間の損失も大
きい。従って、製品寸法の多様化や製造範囲の拡大など
需要家からのニーズに対しこれらを満足させるためには
コスト高となり、簡単に対応出来ないという欠点をもっ
ている。

【０００３】この具体例としてＨ形鋼の場合について以
下に述べる。図９（ａ）は、従来のＨ形鋼圧延設備列の
代表例を示したものであるが、１台のブレークダウン圧
延機１（ＢＤ）、その後引き続いて４ロールユニバーサ
ル圧延機（ＲＵ）とエッジャー圧延機（Ｅ）からなる単
数または複数のＲＵ−Ｅ群２、および仕上げ用４ロール
ユニバーサル圧延機３（ＦＵ）で構成されている。

【０００４】図９（ｂ）は図９（ａ）における各圧延機
１、２、３で造形された圧延材料のそれぞれの形状４、
５、６を示す。図１０はＨ形鋼を圧延するユニバーサル
圧延法の圧延用ロールと圧延される圧延材の関係を示し
ており、ユニバーサル圧延機の機能上、圧延中に同一セ
ットのロール対で自由に変化が可能となる寸法は、上水
平ロール７と下水平ロール８の間の隙間９および左右竪
ロール１０、１１と上水平ロール７と下水平ロール８の
間の隙間１２、１３のみとなる。従って、Ｈ形鋼のウェ
ブ内幅ＩＷは一定にならざるを得ない。その結果、Ｈ形
鋼製品のウェブ厚み９が異なるシリーズを圧延するに際
し、左右のフランジ厚１２、１３を変化させれば当然ウ
ェブ内幅ＩＷと左右フランジ厚１２、１３を合計したウ
ェブ高さＯＷは種々の寸法に変化せざるを得ない事にな
る。

【０００５】すなわち、従来の圧延法で圧延されるＨ形
鋼は、図１１に示すごとくウェブ内幅ＩＷが一定であ
り、フランジ厚Ｔｆ１がＴｆ２に変化する事によってウ
ェブ高さはＯＷ１からＯＷ２に変化する、いわゆるウェ
ブ内幅一定の製品シリーズになる。

【０００６】もし、ウェブ高さ一定のＨ形鋼製品シリー
ズをユニバーサル圧延機を用いた従来圧延法で製造しよ
うとすると、ウェブ内幅の変化に応じて、粗圧延、中間
圧延、仕上げ圧延の全工程における上下水平ロールの大
半を準備することになり、大量のロール本数を必要とす
るとともに頻繁にロール組み替え作業を行わなければな
らず、著しい製造コスト高を招くので、実質的にこの方
法を採用することは不可能である。

【０００７】さらに、従来のＨ形鋼でも、ウェブ内幅の
異なる他のサイズの製品シリーズをユニバーサル圧延機
を用いた従来圧延法で製造しようとすると、ウェブ内幅
の変化に応じて、粗圧延、中間圧延、仕上げ圧延の全工
程における上下水平ロールの大半を準備することにな
り、大量のロール本数を必要とする。

【０００８】本願出願人は、このような従来法における
欠点を解消する一つの方法として、「フランジを有する
形材の圧延方法」（特公平３−４２１２２号公報）を先
に提案している。この「斜行ロール方式圧延方法」の特
徴は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように上下各２個
の斜行ロール１５、１５’および１６、１６’の外側面
１９、１９’、２０、２０’が圧延材１７のフランジ内
側２１、２２に接するように左右ロール間隔Ｌを設定
し、かつロール軸Ｓが圧延方向と水平な面内において圧
延方向と垂直な面に対してθＨ、また圧延方向と垂直な
面内において圧延方向と水平な面に対してθＶの角度を
保ちつつ、前工程に於いてウェブ中央部より厚く形成し
た余肉部１８を圧下することによって、圧下された部分
の材料を幅方向へ流動せしめ、ウェブ波などを全く生じ
させずに、ウェブを幅方向に拡げることができる機能を
有することである。ここで、ロール間隔Ｌは平面図
（ａ）で示す斜行ロール軸芯の交点Ｚから斜行ロール外
側面の点ＯまたはＯ’までの距離である。

【０００９】図７（ａ）に、この「斜行ロール方式圧延
方法」を採用した圧延機１４を、Ｈ形鋼の熱間圧延設備
列に組み込んだ例を示す。図中の中間ユニバーサル圧延
機（ＲＵ−Ｅ）２と斜行ロール方式圧延機（ＳＳ）１４
と水平ロールの胴幅が可変な仕上げ圧延機（ＦＵ）３を
組み合わせることによって、前述の代表的ニーズである
同図（Ｃ）の「ウェブ高さ（ＯＷ）一定のＨ形鋼製品シ
リーズ」を少ないロール数で製造することが基本的に可
能となる。

【００１０】さらに、図７（ａ），（ｂ）により、ウェ
ブ高さ（ＯＷ）一定のＨ形鋼製品シリーズの製造に斜行
ロール方式を適用した例を詳細に説明する。

【００１１】まず、中間ユニバーサル圧延機群２（ＲＵ
−Ｅ）で、粗圧延機１（ＢＤ）から供給されるビームブ
ランク４をウェブ両端部に余肉部１８を有する断面形状
２５まで造形する。すなわち中間ユニバーサル圧延機
（ＲＵ）の上下水平ロールの左右両端周面に切り欠き部
が設けられ、この切り欠き部に鋼材を充満させるように
圧延し、断面形状２５まで造形するのである。このよう
に成形される断面形状２５の種類の数は限定されるもの
ではない。すなわち、素材は中間工程においてユニバー
サル圧延機で圧延し造形されるから、ウェブ厚とフラン
ジ厚を自由に変化させることが可能であり、製品シリー
ズに応じて必要な数の異なる断面形状が造形される。ウ
ェブ内幅ＩＷ１は一定であり、ウェブ高さＯＷ１は必ず
しも一定とはならない。中間ユニバーサル圧延機群２で
造形された断面形状２５あるいは必要に応じてウェブ厚
とフランジ厚がさらに異なる断面形状に造形された圧延
素材は、斜行ロール方式圧延機１４（ＳＳ）に送り込ま
れる。これら圧延素材はそれぞれ斜行ロール方式圧延機
１４（ＳＳ）によって製品のシリーズに応じた必要な種
々のウェブ内幅寸法ＩＷ２に拡幅圧延された断面形状２
７となる。

【００１２】斜行ロール方式圧延機１４（ＳＳ）で造り
分けられた断面形状２７は、水平ロールの胴幅が可変な
仕上げ圧延機３（ＦＵ）によって、製品シリーズに応じ
た種々のウェブ内幅ＩＷ４を持った断面形状２８に整形
圧延され、ウェブ高さＯＷが一定でかつ製品シリーズに
応じたＩＷ６を持つ製品２９となる。また、製品シリー
ズのなかでフランジ厚が最大でウェブ内幅が最小の製品
３１は、斜行ロール方式圧延機１４（ＳＳ）によるウェ
ブ拡幅を行わずに、水平ロールの胴幅が可変な仕上げ圧
延機３（ＦＵ）に直接中間ユニバーサル圧延機群２の断
面形状２５を用いることによって製造することが可能で
ある。ただし、この場合には、製品ウェブ内幅ＩＷ５に
対応する断面形状３０のウェブ内幅ＩＷ３と、中間ユニ
バーサル圧延機群２の断面形状２５のウェブ内幅ＩＷ１
とは相互に適合した値に設定される。

【００１３】さらに、本願出願人は「フランジを有する
形材の圧延設備」（特開昭６３−５６３０２号公報）を
既に提案している。該圧延設備は、図１２に示すように
中間圧延機１０３と仕上げ圧延機１０６との間に２基の
斜行ロール方式圧延機１０４、１０５をタンデムに配置
することを特徴とするものであり、斜行ロール方式圧延
機を１基のみ用いる場合に比べ、より大きなウェブ拡幅
を得ることを狙いとしている。

【００１４】また、斜行ロール方式圧延機の構造とし
て、本願出願人は「フランジを有する形材圧延設備」
（特開昭６１−１７２６０５号広報）および「形材製造
装置」（特開平４−４６６１６号広報）を提案してい
る。

【００１５】このように、特公平３−４２１２２号公報
の斜行ロール方式圧延方法および特開昭６３−５６３０
２号公報の斜行ロール方式圧延設備を用いれば、良好な
ウェブ拡幅機能を得る事ができる。しかしながら、異な
るシリーズの製品を同一セットのロールから製造するた
めに、大きなウェブ拡幅を行おうとすると、 （イ）図８に示すようなコーナーＲ部４１、余肉部と中
央部４２の境界４３における局部的な厚み減少（以下、
くびれと称する）を発生させないために多量の余肉が必
要である。 （ロ）余肉の量が形材の各サイズに対して同一量でるた
めウェブ高さを拡幅しない場合については非常に大きな
余肉を仕上げ圧延機で圧下しなければならない。 （ハ）仕上げ圧延機は形材のウェブ内幅の変化に対応し
て水平ロールの胴幅が可変な構造とする必要があり、従
来の一体ロールに比較してロールの剛性と強度が低くな
らざるを得ない。 以上の３つの理由から、製品ウェブに余肉が残存すると
いう問題が生じる。

【００１６】この問題を解決する一方法として、本願出
願人は「フランジを有する形材の圧延方法」（特開昭６
３ー７２４０２号公報）を提案している。この圧延方法
の特徴は、図１５に示すごとく、拡幅量が大きいときは
大きな余肉量と、拡幅量が小さいときは小さな余肉量と
なるように図１４に示す中間圧延機１０２により予め余
肉をつけ、仕上げ圧延機１０６により余肉量を調整し、
ウェブの圧下されない部分の厚みと等しくなるように前
記余肉部分を斜行ロール方式圧延機１４２により斜行ロ
ール圧延することにある。

【００１７】この圧延方法を用いると、拡幅量の制御範
囲が比較的狭いときは拡幅量に応じた量の余肉を得るこ
とができる。しかしながら、異なるシリーズの製品を同
一セットのロールから製造するために、大きな拡幅から
零拡幅までの余肉量を調整しようとすると、中間圧延機
１０２で、圧延材を往復圧延により一定の（多量の）余
肉量を持つ中間形状に仕上げた後、仕上げ圧延機１０６
で１パスないしは複数パスで所定の拡幅量に応じた必要
最小限の余肉量にまで圧下するために、仕上げ圧延機１
０６での余肉圧下量が大きく、１パスで余肉を無くすた
めには過大な圧延反力が生じること、また、複数パスで
余肉を圧下すると圧延パス時間が増え生産性の低下とと
もに圧延材の温度低下を起こし圧延に支障をきたすこ
と、および、竪ロールでの押さえの無い通常の水平ロー
ルのみで余肉圧下を行うと余肉圧下に伴い余肉が幅方向
に流動しウェブ内幅が広がり、水平ロール胴長の一定の
ロールでは複数パスで余肉部分を圧下しようとしても効
果的に余肉部の圧下が出来ない、また、１パスで余肉部
分を圧下すると整形圧延機１１３で縮幅出来ない大きさ
の拡幅が生じるといういくつかの解決すべき課題が生じ
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、異なるシリ
ーズの製品を上記のような問題を発生させずに同一セッ
トのロールから製造するために、斜行ロール方式圧延機
で最終的ウェブ拡幅を行う前の圧延工程で余肉の量を調
整する圧延装置列および圧延方法を提供することを目的
とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本出願の要旨は、以下に
示す圧延装置列および圧延方法にある。

【００２０】すなわち、装置列としては、 １．粗圧延工程、中間圧延工程、および仕上げ圧延工程
からなる形材圧延プロセスの前記中間圧延工程と仕上げ
圧延工程との間に斜行ロール方式圧延機を配置した形材
の圧延装置列において、前記中間圧延工程の少なくとも
１基以上のユニバーサル圧延機の上下水平ロールの左右
両端周面のそれぞれにウェブ高さの目標拡幅量と製品ウ
ェブ厚から求めた必要最小余肉面積の少なくとも１／４
に相当する断面積の切り欠き部を設けること、および斜
行ロール方式圧延機を該ユニバーサル圧延機の後面に近
接して別に設けることを特徴とするフランジを有する形
材の圧延装置列。

【００２１】２．前記圧延装置列の中間圧延工程の内、
少なくとも１基以上のユニバーサル圧延機が圧延出側も
しくは圧延入側へと位置を変える機構を持つ竪ロールを
有することを特徴とするフランジを有する形材の圧延装
置列。

【００２２】また、圧延方法としては、 ３．粗圧延工程、中間圧延工程、および仕上げ圧延工程
からなる形材圧延プロセスの前記中間圧延工程と仕上げ
圧延工程との間に斜行ロール方式圧延機を配置して形材
のウェブ高さの拡幅を行う形材の圧延方法において、前
記中間圧延工程の少なくとも１基以上のユニバーサル圧
延機の上下水平ロールの左右両端周面のそれぞれにウェ
ブ高さの目標拡幅量と製品ウェブ厚から求めた必要最小
余肉面積の少なくとも１／４に相当する断面積の切り欠
き部を設け、形材のウェブ両端部に余肉を形成する各圧
延パス毎に、該ユニバーサル圧延機の後面に近接して別
に設けた斜行ロール方式圧延機により、前記余肉部の厚
みをウェブ中央部の厚みと同等となるように圧下するこ
とを特徴とするフランジを有する形材の圧延方法。

【００２３】４．前記中間圧延工程の少なくとも１基以
上のユニバーサル圧延機の上下水平ロールの左右両端周
面のそれぞれにウェブ高さの目標拡幅量と製品ウェブ厚
から求めた必要最小余肉面積の少なくとも１／４に相当
する断面積の切り欠き部を設け、形材のウェブ両端部に
該切り欠き部に充満した余肉部を形成するとともに、該
ユニバーサル圧延機による最終圧延パスの前までに、該
ユニバーサル圧延機の後面に近接して別に設けた斜行ロ
ール方式圧延機の斜行ロールを所定の位置に設定して、
該ユニバーサル圧延機による最終圧延パス終了後に形材
のウェブ高さの拡幅を行うことを特徴とするフランジを
有する形材の圧延方法。

【００２４】５．上下水平ロールの左右両端周面のそれ
ぞれにウェブ高さの目標拡幅量と製品ウェブ厚から求め
た必要最小余肉面積の少なくとも１／４に相当する断面
積の切り欠き部を設けた上下水平ロールを有する前記中
間圧延工程の少なくとも１基以上のユニバーサル圧延機
と、該ユニバーサル圧延機の後面に近接して別に設けた
斜行ロール方式圧延機により、形材のウェブ両端部の余
肉を所定の断面積に調整圧延し、該ユニバーサル圧延機
による最終圧延パスの直前で、該斜行ロール方式圧延機
の斜行ロールを所定の位置に設定して、該ユニバーサル
圧延機による最終圧延パス終了後に形材のウェブ高さの
拡幅を行うことを特徴とするフランジを有する形材の圧
延方法。

【００２５】６．前記ユニバーサル圧延機の上下水平ロ
ールで形材のウェブ両端部に余肉部を形成する際に、該
ユニバーサル圧延機の竪ロールを圧延出側もしくは圧延
入側へ移動させて、フランジからウェブへのメタルフロ
ーを調整することにより、余肉部の形状を粗調整するこ
とを特徴とするフランジを有する形材の圧延方法。

【００２６】

【作用】以下、本発明の圧延装置列、前記ユニバーサル
圧延機の上下水平ロールに設けた切り欠き部の量の決定
方法、余肉圧下調整方法について図１から図５を用い
て、さらに詳細に説明する。

【００２７】本発明で提供する圧延装置列を図１
（ａ）、図１（ｂ）に示す。図１（ａ）は、ビームブラ
ンク４を供給する粗圧延機１（ＢＤ）、該ビームブラン
ク４を大略Ｈ形状に圧延するとともにウェブ２ａの両端
部に余肉１８を形成するための切り欠き部を左右両端周
面のそれぞれに形成した上下水平ロール２Ｈを有するユ
ニバーサル圧延機ＲＵ、フランジ部１ａの幅Ｆを形成す
るエッジャー圧延機Ｅ、該余肉を圧下調整するとともに
場合によってはウェブ高さの拡幅を行うために該ユニバ
ーサル圧延機ＲＵに近接して設けた斜行ロール方式圧延
機１４１（ＳＳ１）、前記余肉を圧延しながらウェブ高
さの拡幅を行う斜行ロール方式圧延機１４２（ＳＳ
２）、そして製品まで圧延する仕上げ圧延機３により構
成される装置列である。また、図１（ｂ）はビームブラ
ンク４を提供する粗圧延機１（ＢＤ）、該ビームブラン
ク４を大略Ｈ形状に圧延するとともにウェブ２ａの両端
部に余肉１８を形成するための切り欠き部を左右両端周
面のそれぞれに形成した上下水平ロール２Ｈと、圧延出
側もしくは圧延入り側へと位置を変える機構を持つ竪ロ
ール２Ｖとを有するユニバーサル圧延機ＲＵ、フランジ
部１ａの幅Ｆを形成するエッジャー圧延機Ｅ、該余肉を
圧下調整すると共に場合によってはウェブ高さの拡幅を
行うために該ユニバーサル圧延機ＲＵに近接して設けた
斜行ロール方式圧延機１４１（ＳＳ１）、前記余肉を圧
延しながらウェブ高さの拡幅を行う斜行ロール方式圧延
機１４２（ＳＳ２）、そして製品まで圧延する仕上げ圧
延機３により構成される装置列である。

【００２８】ここで、上記斜行ロール方式圧延機１４１
（ＳＳ１）は、上記ユニバーサル圧延機の切り欠き部で
形成される余肉部分を圧下できるロールで、かつ左右一
対の斜行ロールのロール軸心の水平面投影線が圧延方向
に対して垂直な面となす角度θＨを零から適当な角度ま
で任意に変更でき、また左右ロール間隔、及び上下ロー
ル隙を任意に変更できる機能を具備している。

【００２９】次に、図２に示した前記ユニバーサル圧延
機ＲＵの上下水平ロール２Ｈの左右両端周面のそれぞれ
（４箇所）に設けた切り欠き部５０の量の決定方法につ
いて説明する。異なるシリーズの製品を同一ロールでか
つ各シリーズ内ウェブ高さ一定で製造する場合の斜行ロ
ールでの各製品の目標拡幅量ΔＷｉは、図３に示すよう
に、対象製品シリーズ中の最小ウェブ内幅ＩＷｍｉｎと
ウェブ高さを一定化した後の想定ウェブ内幅ＩＷｉとの
差であり、この目標拡幅ΔＷｉと製品ウェブ中央厚ｔｗ
との積（面積）の最大値が図１（ａ）および図１（ｂ）
の中間ユニバーサル圧延機ＲＵで成形する余肉１８の
量、すなわち必要最小余肉面積である。前記上下水平ロ
ールの左右両端周面の４箇所の切り欠き部５０の量（断
面積）Ａ０はそれぞれ前記必要最小余肉面積の少なくと
も１／４に相当するように設定するのである。

【００３０】余肉圧下調整は、図１（ａ）の圧延装置列
の斜行ロール方式圧延機１４１を用いるか、もしくは図
１（ｂ）の圧延装置列の斜行ロール方式圧延機１４１と
中間ユニバーサル圧延機ＲＵとを用いて行う。以下で
は、図１（ａ）、図１（ｂ）の圧延装置列の機能説明を
兼ねて、斜行ロール方式圧延機１４１による余肉圧下調
整方法と中間ユニバーサル圧延機ＲＵによる余肉圧下調
整方法について詳細に説明する。

【００３１】まず、前記中間ユニバーサル圧延機に近接
して設けた斜行ロール方式圧延機による余肉圧下調整法
について説明する。

【００３２】拡幅を要しないサイズについては、該中間
ユニバーサル圧延機による各圧延パスで成形された形材
のウェブ両端部の余肉を、各パス毎に、前記のクロス角
度θＨを零度に設定した該斜行ロール方式圧延機により
完全に圧下する。この際、圧下された余肉が幅方向に流
動してウェブ高さが拡幅されるので、該中間ユニバーサ
ル圧延機による次圧延パスでは、ウェブ高さを縮小する
圧延となる。通常、ウェブ高さを大きく縮小すると、図
１３に示すようにウェブ２ａが座屈し、寸法精度が圧下
するという問題を生じるが、前述のように各圧延パス毎
に余肉を完全に圧下する場合には該中間ユニバーサル圧
延機による１圧延パス当たりの余肉充満度（ロール切り
欠き部総面積に対する余肉成形面積の割合（百分率））
は、図４に示すように２０％程度であり、さらに通常の
水平ロールで圧下された余肉が幅方向に流動する率は３
０％程度であるので、たとえば、必要最小余肉面積が目
標拡幅量１００ｍｍの場合の面積であるとすると、前記
のクロス角度θＨを零度に設定した該斜行ロール方式圧
延機で、各圧延パスで余肉を圧下する場合の拡幅量は１
００ｍｍ×０．３×０．２、即ち６ｍｍとなる。現在の
ユニバーサル圧延機によるＨ形鋼の圧延においてもロー
ル胴幅差から、大きい場合には１０ｍｍ程度の縮小圧延
を行っており、拡幅された６ｍｍ分を縮小圧延しても問
題は生じない。

【００３３】また、前記中間ユニバーサルミルに近接し
て該斜行ロール方式圧延機を設置し、タンデム往復パス
圧延を行えるので、圧延パス時間が比較的短く出来、生
産性の低下や、圧延材の温度低下の問題も生じない。

【００３４】また、最大の拡幅を行うサイズについて
は、前記中間ユニバーサル圧延機に近接して設けた斜行
ロール方式圧延機は使用せず（この間は該斜行ロール方
式圧延機のロールまたは圧延機を図示せぬ、適当な方法
で退避させておく）、該中間ユニバーサル圧延機のみの
圧延を最終圧延パスの１パス前まで行い、その上下水平
ロールの左右両端周面に設けた切り欠き部に圧延材を完
全に充満させる。そして、該中間ユニバーサル圧延機の
最終圧延パス前までに、該斜行ロールのクロス角度θ
Ｈ、、左右ロールの間隔、および上下ロールの隙を所定
の値に設定し、該中間ユニバーサル圧延機による最終圧
延パスに続いて該斜行ロールでウェブ高さの拡幅を行
う。

【００３５】以上、両極端の拡幅しない場合と最大の拡
幅を行う場合について示したが、その中間的な拡幅を行
う場合には、拡幅しない場合の方法で、クロス角度θＨ
を零度に設定した該斜行ロール方式圧延機で各圧延パス
毎に余肉を完全に圧下するのではなく、所定の量の余肉
まで圧下した後、該中間ユニバーサル圧延機の最終圧延
パスの１パス前の圧延が終了した直後に、該斜行ロール
のクロス角度θＨおよび左右ロールの間隔、上下ロール
の隙を所定の値に設定し、該中間ユニバーサル圧延機に
よる最終圧延パスに続いて該斜行ロールでウェブ高さの
拡幅を行う。なお、拡幅しない場合以外は、図１
（ａ）、図１（ｂ）の斜行ロール方式圧延機１４２での
拡幅も組み合わせて、効率的に大拡幅を行う。

【００３６】続いて、形材の両端部に余肉を成形するた
めの切り欠き部を左右両端周面のそれぞれに形成した上
下水平ロールと、圧延出側もしくは圧延入り側へと位置
を変える機構を持つ竪ロールとを有するユニバーサル圧
延機ＲＵによる余肉圧下調整法について説明する。図５
にユニバーサル圧延時のフランジからウェブへのメタル
フローの一般的な模式図を示した。図中の記号は、Ａｗ
０，Ａｗ１が圧延前後のウェブ断面積を、Ａｆ０，Ａｆ
１が圧延前後のフランジ断面積を、ΔＭはフランジから
ウェブへのメタルフローをそれぞれ示している。また。
ΔＭは式で表せる。

【００３７】 ΔＭ＝（Ａｆ０・Ａｗ１−Ａｗ０・Ａｆ１）／（２Ａｆ０＋Ａｗ０） 本願出願人が先に提案した特開昭６３−１９９００１号
公報技術は、竪ロールを圧延入り側に移動させることに
より、上記のフランジからウェブへのメタルフローΔＭ
を大きくでき、竪ロールを圧延出側に移動させると、逆
にフランジからウェブへのメタルフローΔＭを小さくで
きる、という特性を用いてフランジ幅を制御する技術で
ある。本発明では、この手段を利用し、大きな余肉が必
要な場合には竪ロールを入り側に移動してフランジから
ウェブへのメタルフローΔＭを促進させ、ユニバーサル
圧延機の水平ロールの切り欠き部に鋼材が十分充満する
ように圧延し、小さな余肉でよい場合には、竪ロールを
出側に移動させてフランジからウェブへのメタルフロー
ΔＭを減少させ、ユニバーサル圧延機の水平ロールの切
り欠き部に鋼材が充満しないように圧延するのである。
本圧延法と前記の斜行ロール方式圧延機による余肉圧下
調整法とを組み合わせれば、さらに効果的に余肉圧下調
整が可能である。

【００３８】

【実施例】以下では、ウェブ高さ６００ｍｍ、フランジ
幅２００ｍｍのＨ形鋼とウェブ高さ６５０ｍｍ、フラン
ジ幅２００ｍｍのＨ形鋼を同一ロールにて製造する場合
について、従来の斜行ロール方式圧延方法（特公平３−
４２１２２号公報）を適用した場合と本発明を適用した
場合を比較して説明する。

【００３９】表１には従来の斜行ロール方式圧延法を適
用した場合の圧延効果を示した。設定余肉量は一定（７
５０ｍｍ²）であるため、拡幅量が小さくてもよいサイ
ズについては斜行ロールで圧下されずに残った余肉を仕
上げ圧延機で圧下しなかればならないが、仕上げ圧延機
はその構造上、ミル剛性が小さいため余肉残存量（ウェ
ブ余肉部厚−ウェブ中央部厚）が大きくなってしまうこ
とを確認した。なお、十分な余肉を付けているため、く
びれは発生しなかった。

【００４０】

【表１】

【００４１】これに対し、表２は本発明を適用した場合
の圧延結果を示した。本例では、前述の要領で角度θＨ
を零度に設定した斜行ロール方式圧延機による余肉圧下
と竪ロールを圧延入り側および出側に移動可能なユニバ
ーサル圧延機による余肉成形とを組み合わせて、余肉の
量を調整し、所定の位置に設定した２基の斜行ロール方
式圧延機にて拡幅圧延を行い、最後に水平ロールの胴幅
が可変な仕上げ圧延機で整形した。その結果として、水
平ロールの切り欠き部への圧延材充満度を約０％から１
００％まで制御することができた。また、拡幅を要する
サイズについては、くびれは発生せず良好な寸法精度の
製品が得られた。

【００４２】

【表２】

【００４３】以上、Ｈ形鋼の圧延設備について説明した
が、この発明はフランジを有する形材、たとえば溝形
鋼、Ｉ形鋼などの圧延についても同様に適用できる。も
ちろん、熱間鋼材以外のアルミニウムやプラスチックな
どの圧延についてもこの発明は利用可能である。

【００４４】

【発明の効果】本発明を斜行ロール方式によるフランジ
を有する形材の製造プロセスに適用することにより、斜
行ロールにより極端に大きなウェブ拡幅を行ってもウェ
ブくびれは発生せず、また、ウェブ拡幅を行わない場合
でも良好なウェブ厚み分布を有する製品に仕上げ圧延が
可能であり、任意のウェブ高さのＨ形鋼製品シリーズを
良好な品質でかつ極めて少ないロール数で製造すること
が出来る。

【００４５】また、斜行ロール方式圧延機を余肉整形
と、拡幅との兼用として用いるので、既設の斜行ロール
方式の圧延ラインに１基の斜行ロール方式圧延機を増設
するよとにより効率的余肉整形と、効率的２段拡幅を安
価な設備投資で可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）：本発明によるＨ形鋼の圧延方
法の概略図。

【図２】（ａ）、（ｂ）：本発明の中間ユニバーサル圧
延機による上下ロールの左右両端周面に切り欠き部を設
ける方法の概略図。

【図３】必要最小余肉面積の決定方法の説明図。

【図４】ロール切り欠き部総面積に対する中間ユニバー
サル圧延機による各圧延パスの余肉充満度（必要最小余
肉面積に対する余肉成形面積の割合（百分率））の説明
図。

【図５】ユニバーサル圧延時のフランジからウェブへの
メタルフローの模式図。

【図６】斜行ロール方式圧延法の説明図。

【図７】（ａ）、（ｂ）：斜行ロール方式圧延の装置列
および圧延法の機能説明図。（ｃ）：斜行ロール方式圧
延法による製品の概略図。

【図８】くびれの説明図

【図９】（ａ）、（ｂ）：従来のＨ形鋼圧延装置列の代
表例と、粗、中間、仕上げの各圧延機で圧延された各材
料断面形状の説明図。

【図１０】Ｈ形鋼を圧延するユニバーサル圧延ロールと
被圧延材との関係に基づくユニバーサル圧延機の機能説
明図。

【図１１】ウェブ内幅一定の製品シリーズの説明図。

【図１２】公開されている２基の斜行ロール方式圧延機
を有する拡幅圧延設備の概略図。

【図１３】大きなウェブ高さ縮小圧延を行った場合に発
生するウェブ座屈の概略図。

【図１４】公開されている余肉量を調整して後斜行ロー
ル圧延する拡幅圧延設備の概略図。

【図１５】余肉の説明図。

【符号の説明】 １：ブレークダウン圧延機 ２：ＲＵ−Ｅ圧延機群 ３：仕上げユニバーサル圧延機 ４から６：圧延材 ７：上水平ロール ８：下水平ロール ９：上下水平ロールの隙間 １０、１１：左右竪ロール １２、１３：竪ロールと水平ロールの隙間 １４：斜行ロール方式圧延機 １５、１５’：斜行ロール １６、１６’：斜行ロール １７：圧延材 １８：余肉 １９、１９’、２０、２０’：斜行ロールの外側面 ２１、２２：圧延材のフランジ内側 ２５、２７、２８、２９、３０、３１：圧延材 ４１：圧延材のコーナーＲ部 ４２：圧延材の中央部 ４３：くびれ ５０：切り欠き部 １０１：粗圧延機 １０２、１０３：中間圧延機 １０４、１０５：斜行ロール方式圧延機 １０６：仕上げ圧延機 １１３：整形圧延機 １４１：追加斜行ロール方式圧延機 １４２：斜行ロール方式圧延機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生田和重 堺市築港八幡町１番地 新日本製鐵株式 会社堺製鐵所内 (72)発明者 山下 浩 堺市築港八幡町１番地 新日本製鐵株式 会社堺製鐵所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21B 1/08 - 1/14

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粗圧延工程、中間圧延工程、および仕上げ
   圧延工程からなる形材圧延プロセスの前記中間圧延工程
   と仕上げ圧延工程との間に斜行ロール方式圧延機を配置
   した形材の圧延装置列において、前記中間圧延工程の少
   なくとも１基以上のユニバーサル圧延機の上下水平ロー
   ルの左右両端周面のそれぞれにウェブ高さの目標拡幅量
   と製品ウェブ厚から求めた必要最小余肉面積の少なくと
   も１／４に相当する断面積の切り欠き部を設けること、
   および斜行ロール方式圧延機を該ユニバーサル圧延機の
   後面に近接して別に設けることを特徴とするフランジを
   有する形材の圧延装置列。
2. 【請求項２】中間圧延工程の内、少なくとも１基以上の
   ユニバーサル圧延機が圧延出側もしくは圧延入側へと位
   置を変える機構を持つ竪ロールを有することを特徴とす
   る請求項１記載のフランジを有する形材の圧延装置列。
3. 【請求項３】粗圧延工程、中間圧延工程、および仕上げ
   圧延工程からなる形材圧延プロセスの前記中間圧延工程
   と仕上げ圧延工程との間に斜行ロール方式圧延機を配置
   して形材のウェブ高さの拡幅を行う形材の圧延方法にお
   いて、前記中間圧延工程の少なくとも１基以上のユニバ
   ーサル圧延機の上下水平ロールの左右両端周面のそれぞ
   れにウェブ高さの目標拡幅量と製品ウェブ厚から求めた
   必要最小余肉面積の少なくとも１／４に相当する断面積
   の切り欠き部を設け、形材のウェブ両端部に余肉を形成
   する各圧延パス毎に、該ユニバーサル圧延機の後面に近
   接して別に設けた斜行ロール方式圧延機により、前記余
   肉部の厚みをウェブ中央部の厚みと同等となるように圧
   下することを特徴とするフランジを有する形材の圧延方
   法。
4. 【請求項４】粗圧延工程、中間圧延工程、および仕上げ
   圧延工程からなる形材圧延プロセスの前記中間圧延工程
   と仕上げ圧延工程との間に斜行ロール方式圧延機を配置
   して形材のウェブ高さの拡幅を行う形材の圧延方法にお
   いて、前記中間圧延工程の少なくとも１基以上のユニバ
   ーサル圧延機の上下水平ロールの左右両端周面のそれぞ
   れにウェブ高さの目標拡幅量と製品ウェブ厚から求めた
   必要最小余肉面積の少なくとも１／４に相当する断面積
   の切り欠き部を設け、形材のウェブ両端部に該切り欠き
   部に充満した余肉部を形成するとともに、該ユニバーサ
   ル圧延機による最終圧延パスの前までに、該ユニバーサ
   ル圧延機の後面に近接して別に設けた斜行ロール方式圧
   延機の斜行ロールを所定の位置に設定して、該ユニバー
   サル圧延機による最終圧延パス終了後に形材のウェブ高
   さの拡幅を行うことを特徴とするフランジを有する形材
   の圧延方法。
5. 【請求項５】粗圧延工程、中間圧延工程、および仕上げ
   圧延工程からなる形材圧延プロセスの前記中間圧延工程
   と仕上げ圧延工程との間に斜行ロール方式圧延機を配置
   して形材のウェブ高さの拡幅を行う形材の圧延方法にお
   いて、上下水平ロールの左右両端周面のそれぞれにウェ
   ブ高さの目標拡幅量と製品ウェブ厚から求めた必要最小
   余肉面積の少なくとも１／４に相当する断面積の切り欠
   き部を設けた上下水平ロールを有する前記中間圧延工程
   の少なくとも１基以上のユニバーサル圧延機と、該ユニ
   バーサル圧延機の後面に近接して別に設けた斜行ロール
   方式圧延機により、形材のウェブ両端部の余肉を所定の
   断面積に調整圧延し、該ユニバーサル圧延機による最終
   圧延パスの直前で、該斜行ロール方式圧延機の斜行ロー
   ルを所定の位置に設定して、該ユニバーサル圧延機によ
   る最終圧延パス終了後に形材のウェブ高さの拡幅を行う
   ことを特徴とするフランジを有する形材の圧延方法。
6. 【請求項６】中間圧延工程の内、少なくとも１基以上の
   ユニバーサル圧延機の上下水平ロールで形材のウェブ両
   端部に余肉部を形成する際に、該ユニバーサル圧延機の
   竪ロールを圧延出側もしくは圧延入側へ移動させて、フ
   ランジからウェブへのメタルフローを調整することによ
   り、余肉部の形状を粗調整することを特徴とする請求項
   ３、４又は５記載のフランジを有する形材の圧延方法。