JP2863011B2 - フランジ付構造製品をスラブから直接製造する方法 - Google Patents

フランジ付構造製品をスラブから直接製造する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はフランジ付構造製品の製造方法，さらに詳細
にはたとえばＨおよびＩ形状を有するビームのような構
造ビームをスラブから直接製造する方法に関するもので
ある。
20世紀の初頭以後，フランジ付構造製品を一体要素と
してロール圧延することが最初に行われたとき，これら
の製品の製造における時間，エネルギーおよびコストを
節約する必要性が常に存在していた。最初の製造方法
は，鋳造ビレットを再加熱し，荒延べ圧延機において粗
成形することによりたとえば概してＨ形状のフランジ付
ビーム素材に成形することを必要とした。次に，得られ
た素材がユニバーサル圧延機内で仕上げられた。1912年
７月30日付のGreyによる米国特許第1034361号ならびに
ドイツ特許第162714号および英国特許公開第16479号に
記載の方法は，荒延べ圧延機およびユニバーサル圧延機
の両方を必要とした。
ロール圧延されたフランジ付製品が広く使用されるよ
うになるに従って，建設業界により，製品のさらに特殊
な形状，サイズおよび重量が仕様されるようになった。
鉄鋼業界はこれに対応し，今日では世界中でロール圧延
機においてきわめて多種類の異なるロール圧延フランジ
付製品が製造されている。
最終製品にロール圧延するために特定の矩形形状をユ
ニバーサル圧延機に直接供給することができれば，設備
費，材料費および時間が低減可能であることが明らかに
なった。矩形形状がユニバーサル圧延機に直接供給可能
な場合，荒延べ圧延機を省略することができ，設備費お
よび製造費が低減されることもまた認められた。言い換
えると，簡単な形状断面たとえば矩形の金属スラブから
出発して，ユニバーサル圧延機内ですべての形状を完成
させることによりフランジ付製品を製造することが目的
であった。このようなスラブは従来技術から既知のよう
な連続鋳造装置から直接供給することができ，またはロ
ール圧延法はユニバーサル圧延機の現場において供給さ
れるコールドスラブからスタートすることができる。
エネルギーを節約するために，コールド状態または鋳
造装置からの直接供給を問わず，スラブはそれがユニバ
ーサル圧延機に入る前に，プロセス中に１回だけ圧延温
度に上げるだけでよいことが望ましい。所定のスラブ断
面の寸法が，ユニバーサル圧延機内の最小数の異なるロ
ールを用いて，多種類の異なるサイズおよび形状に仕上
ロール圧延が可能なように決定されることもまた目的で
あった。さらに，ロール圧延は，種々の製品サイズ間の
迅速な調節を可能にする通常の水平および垂直ロールを
用いて行われるべきである。
上記の議論から明らかなように，スラブをユニバーサ
ル圧延機に直接供給することは，荒延べ圧延機の必要性
をなくし，金属の１回の再加熱工程を必要とするにすぎ
ない。
広幅フランジ付製品用素材を矩形スラブから製造する
１つの方法が1983年12月20日付の草場による特許第4420
961号に記載されている。草場はその縦方向両側縁に沿
ってスリットが入れられた矩形スラブを示している。ス
リットは次第に深くされかつ拡げられて素材を形成し，
フランジを形成するために縁の分割材料をさらに分離し
た後，この素材からＨまたはＩ形状が形成される。この
特許は，縁に沿ってスリットを入れることによりスラブ
が最終製品のための素材に形成される他の幾つかの方法
も記載している。
草場はまた，スラブから最終製品までのロール圧延工
程の間にただ１回の再加熱ステップを必要とするにすぎ
ない方法も開示している。しかしながら，すべてのケー
スにおいて，ユニバーサル圧延機に供給する前に分割お
よび形状形成を行うために別の荒延べ圧延機が必要であ
る。良製品の歩留はスリット入れキャリバの頂角により
影響され，したがって，新しい形状に対して高い製造歩
留で適切な製品を製造することが可能か否かは全く予測
できない。
発明の概要 したがって，フランジ付構造製品を矩形断面のスラブ
から直接製造する改良方法を提供することが本発明の目
的である。
金属を荒延べ圧延機内で粗成形することなくユニバー
サル圧延機を用いてフランジ付構造製品を製造する改良
方法を提供することが本発明の他の目的である。
実際運転の前に，予測可能な結果を用いて，ユニバー
サル圧延機の水平および垂直ロールに対する設定点が計
算可能なフランジ付構造製品を製造する改良方法を提供
することが本発明のさらに他の目的である。
１回のみの再加熱工程を可能にすることにより素材か
ら最終製品までのロール圧延時間を低減する広幅フラン
ジ付製品を製造する改良方法を提供することが本発明の
さらに他の目的である。
本発明のさらに他の目的および利点が本明細書から明
らかになろう。
本発明により，上記の目的は，フランジ付製品がウェ
ブのフランジに対する面積比Aw/Afを有する所定の寸法
および形状の前記フランジ付製品をスラブから製造する
方法において， ａ）厚さtsおよび所定スラブ深さdsの矩形断面を有する
スラブを予熱することなくユニバーサル圧延機に導入す
るステップと， ｂ）ユニバーサル圧延機の少なくとも一方のウェブロー
ルが前記フランジ付製品の前記所定寸法のウェブ深さdw
に等しいロール幅の有する対向ウェブロール間で前記ス
ラブのウェブ部分を中間厚さtnに圧縮するステップと， ｃ）ユニバーサル圧延機の少なくとも一方のフランジロ
ールによりステップ（ｂ）とほぼ同時に前記スラブ深さ
dsを中間深さdnに圧縮し，前記少なくとも一方のフラン
ジロールが前記対向ウェブロールにより圧縮されない領
域内に位置する前記スラブのフランジ部分を圧縮して前
記フランジ部分を前記ウェブ部分に対しほぼ直角な方向
に伸長させるステップと， ｄ）前記対向ウェブロールの少なくとも一方のウェブロ
ールを前記中間厚さtnの低減方向に増分ずつ調節し，か
つ前記少なくとも一方のフランジロールを前記中間深さ
dnの低減方向に増分ずつ調節するステップと， ｅ）前記スラブを前記対向ウェブロール間でおよび前記
少なくとも一方のフランジロールを用いて同時に圧縮し
て前記中間厚さtnを増分ずつさらに低減しかつ前記中間
深さdnを増分ずつさらに低減し，これにより前記フラン
ジ部分を前記ウェブ部分に対しほぼ直角な方向にさらに
伸長させるステップと，および ｆ）前記中間深さtnが前記フランジ付製品の前記所定寸
法のウェブ厚さtwに等しくなるまでステップ（ｄ）およ
び（ｅ）を反復するステップと， を含むフランジ付製品をスラブから製造する方法により
解決される。
したがって，本発明は複数のステップおよび１つまた
は複数のこのようなステップの相互関係を含み，これら
は以下に開示される方法において説明され，本発明の範
囲は請求の範囲内に示されている。
図面の簡単な説明 図１は最終Ｈ形状フランジ付ビーム製品の斜視図， 図２は図１の最終Ｈ形状フランジ付ビーム製品を製造
するための本発明の方法により使用される矩形スラブの
斜視図， 図３は本発明の方法により図２のスラブから最終Ｈ形
状フランジ付製品への変形段階を示した端面図， 図４は本発明の方法により使用される水平および垂直
ユニバーサル圧延機ロールの例として示した第４の設定
点におけるスラブの変形を示す図３に類似の端面図， 図５は最終Ｔ形状フランジ付製品を製造するために本
発明の方法により使用される矩形スラブを示した図２に
類似の斜視図， 図６は本発明の方法により図５のスラブから最終Ｔ形
状フランジ付製品までの変形段階を示した端面図， 図７は最終チャネルまたはＣ形状フランジ付製品を製
造するために本発明により使用される矩形スラブを示し
た図２に類似の斜視図，および 図８は本発明の方法による図７のスラブから最終Ｃ形
状フランジ付製品までの変形段階を示した端面図であ
る。
好ましい実施態様の説明 本発明によりフランジ付構造製品をスラブから直接製
造するこの方法は，調節可能な間隔配置された被駆動水
平ロールまたはウェブロールおよび非駆動垂直ロールま
たはフランジロールを有するユニバーサル圧延機のみを
使用する。ウェブロールは選択された最終フランジ付製
品のウェブ深さdwに対応する固定幅を有している。スラ
ブの寸法は製造されるべき最終フランジ付製品の寸法に
基づいてあらかじめ決定される。とくにスラブ深さdsは
最終製品内のウェブ面積のフランジ面積に対する比に対
応して決定される。
ロールパスにおいて，最終ウェブ深さdwに対応する幅
を有するウェブロールはスラブ上をプレスする。スラブ
は最終ウェブ深さより大きい深さdsを有し，その厚さts
はウェブロール間で低減される。同時に，フランジロー
ルがスラブの縦方向縁表面に圧力を加え，ウェブロール
により圧縮されない材料をスラブ中心の方向に移動させ
る。ロール間でパスを反復することにより，スラブの縁
表面は据え込まれ，これにより縁におけるスラブ厚さは
ウェブロールが作動する中央部分における工程中のスラ
ブ厚さを超えることになる。
ロール圧延の進行中，ロールは相互に次第に接近させ
られる。ロールの各設定点ごとに，このとき変形される
スラブの断面はウェブおよびフランジ間の固定面積比，
すなわち最終製品におけるウェブ／フランジ面積比と同
じ面積比を維持している。水平および垂直ロールは，ス
ラブが建設業界でそのまま使用可能な最終フランジ付形
状をとるまであらかじめ計算された増分ずつ移動され
る。
図１および２を参照すると，フランジ付構造製品10は
本発明の方法により図２に示す断面を有するスラブ12か
ら製造される。フランジ付製品10は従来技術から既知の
任意のサイズおよび形状のものであってもよく，これら
はすべて本発明による方法を用いてユニバーサル圧延機
におけるロール圧延により製作可能である。
たとえば，図１は広幅フランジ付構造ビームまたはＨ
ビーム製品を示し，一方図６および８はＴ形状フランジ
付製品およびチャネルまたはＣ形状フランジ付製品をそ
れぞれ示している。図１の製品10は中央ウェブ16により
結合された１対のフランジ14を含む。ビーム製品10はウ
ェブ方向に沿って測定されかつ符号ｄが付けられた全体
深さ18および符号bfが付けられたフランジ幅20を有して
いる。ビーム製品10はまたフランジ厚さtfおよびウェブ
厚さtwを有するように示されている。
ビーム製品10は，図２において選択されたスラブ長さ
L,厚さtsおよび最初の深さ値dsの符号も付けられている
深さ22を有するスラブ12から製造される。スラブの長さ
Ｌは変化可能であるが，鋳造装置，切断機，再熱炉およ
びフランジ付構造製品が製造される設備における長さ限
界に応じて決定される。
本発明により，スラブ12は（図示されていない）ユニ
バーサル圧延機内にスラブ12を挿入する前に再熱炉内で
ロール圧延温度に再加熱される。ユニバーサル圧延機は
選択された最終ビームウェブ16の最終ウェブ深さ24に対
応する水平ウェブロールを含む。ウェブロールは破線28
の間に定義された中央領域内でスラブ12の上面および下
面26aを加工する。同時に，ユニバーサル圧延機のフラ
ンジロールはスラブ12の対向縁面30を加工する。上記の
ように，ユニバーサル圧延機のウェブロールおよびフラ
ンジロールは同時に作用し，付属のウェブおよびフラン
ジロールの各々の回転軸は，スラブの上面および下面26
に垂直な共通平面内に存在する。
したがって，破線28の間に定義されるスラブの中央部
分26aは最初のスラブ厚さtsより小さい中間厚さtnに圧
縮され，同時にスラブの深さ22は最初の値dsから新しい
値dnに低減される。
この方法の進行中，ウェブロール間の間隔はステップ
ｎごとに増分ずつ低減され，これによりスラブの中央部
分26aにおける中間スラブ厚さtnは初期値tsからさらに
低減される。ウェブロール間の間隔における各増分変化
に対して，フランジロールもまた増分ずつ相互に接近さ
れ，これにより幅22はその最初の値dsからさらに低減さ
れる。
スラブ12をウェブおよびフランジロール間で前後に通
過させるとき，破線28と外側縁面30との間に伸長する領
域内に位置する領域26b内のホットメタルに力が加えら
れてホットメタルはスラブの中心面32から離れる反対方
向に移動される。矢印33で示すように，ホットメタルに
は，スラブの外縁におけるスラブ領域26bのフランジ幅b
fが工程中のスラブウェブ厚さtnを超えるような方向に
力が加えられる。
ウェブおよびフランジロールは，ロールが図１に示す
ようにウェブ厚さtw,フランジ厚さtf,フランジ幅bfおよ
び深さｄを有する最終製品を製造するまで増分ずつさら
に再位置決めされる。フランジ幅20を希望の最終値bfに
仕上げるために後のロール圧延段において（図示されて
いない）エッジ仕上ロールが使用される。エッジ仕上ロ
ールはウェブロールにより加えられる力に平行な矢印36
で示す反対方向にフランジ先端34上をプレスする。
図３は図１に示したＨ形状フランジ製品を製造するた
めに使用される９つの増分ロール調節またはステップを
示す。これは多くの可能な実施例の一例にすぎない。最
終フランジ付製品の他のサイズおよび形状に対して，お
よび種々の圧延機設備に対して，増分ステップ数は図示
のステップ数より大きくてもまたは小さくてもよい。ロ
ールの設定点間の移動量（距離）はロールにより形状が
形成される圧延機内の利用可能なエネルギーにより概し
て制限される。
９つの増分ステップの各々の後，スラブ12の対向縁面
30はスラブの圧縮により図３において数字１−８で示し
た位置に移動される。同時に，ウェブロールの幅により
決定されかつ図において破線28により定義される領域内
の対向する上面および下面26aは，図３においてそれぞ
れ数字１′−８′により示される寸法に圧縮される。ロ
ール圧延作用は両縁面30上および上面および下面26a上
で対称である。形状の形成が進みかつスラブの深さ寸法
22が最初の寸法dsから低減されたとき，高温材料は方向
矢印33で示すようにスラブ中心面32から離れる２方向に
垂直に移動する。したがって，フランジ14の最終輪郭
は，図３に示す増分フランジ領域１″−８″を次第に形
成するウェブおよびフランジロールの設定点に対応する
増分ステップにおいて形成される。スラブ12は各設定点
においてロール間で単一パスを行い，図示の例において
は９つのパスが行われる。
各ロール設定点間において図示の９つのパスが行われ
た後，スラブ12から図１および３に示すＨ形状が形成さ
れる。ウェブおよびフランジロールに対する最終設定点
は最終ウェブ厚さtw,最終フランジ厚さtfを形成し，
（図示されていない）エッジ仕上ロールは値bfを有する
最終フランジ幅20を形成する。最終構造部材の深さ18は
ウェブを形成する（図示されていない）ウェブロールの
幅およびフランジの厚さにより定義される。
フランジおよびウェブ部分は同時に加工されるので，
分塊／荒延べ圧延機のロール作業において形成されるた
とえばタングおよびフィンのような製品歩留を低下させ
る非対称効果は大部分回避され，歩留ロスはきわめて僅
かとなる。得られた製品は製造要素としてそのまま建設
業者が使用可能である。しかしながら，製品の出荷前
に，フランジ頂部34を除き内外面の寸法変化の伴わない
「研磨」を行ってもよい。
とくに初期段階におけるエッジ仕上は，フランジロー
ル加工面に隣接する局部フランジ拡張を制御するために
フラットまたは円錐形状エッジ仕上ロールを用いて行っ
てもよい。仕上圧延機用の別のエッジ仕上ロールのほか
にまたはそれの代わりにフラットエッジ仕上ロールを使
用してもよい。
欠陥率が低くかつロール圧延工程中の再加熱の必要が
ない上記の方法の成功および製造された製品の高い歩留
は適切な寸法のスラブを用いてユニバーサル圧延機にお
いてロール圧延を開始することにより得られるものであ
る。
本方法により，各最終製品の特定の断面積および矩形
形状を有するスラブが付属されている。ユニバーサル圧
延機のウェブおよびフランジロールの各増分ステップま
たは設定点はあらかじめ計算され，これにより圧延機内
で製作されるスラブのウェブおよびフランジ間の面積比
は各ステップにおいて最終製品におけるウェブのフラン
ジに対する面積比と同じままである。図１に示す製品10
は対称形である。したがって，面積比は片方または両方
のフランジを含む計算により決定してよい。しかしなが
ら，図６に示すＴ形状のような非対称形の場合，面積比
は単一フランジに基づいて計算される。以下の式はウェ
ブ面積および単一フランジ面積に基づいている。
図４は第４設定点位置を示すスラブ12の端面図であ
り，この場合ウェブロールは設定点４′にありまたフラ
ンジロールはその設定点４にある。断面積は基本的に矩
形部分および頭截三角形部分である。したがって，ウェ
ブ16の断面積および最終的にフランジ14となる部分の断
面積はロール圧延工程が開始される前に容易に計算され
る。スラブ12からフランジ付製品10をロール圧延すると
きに使用されるステップ数は，ロールにおいて利用可能
なエネルギーおよびこれにより各ステップに対するロー
ル設定点間の間隔を調節可能な１回の移動量に応じて決
定される。図４において，頭截三角形部分は最終製品に
おいてフランジとなる。スラブがユニバーサル圧延機の
ロールにより垂直方向および水平方向に同時に加工され
るときにその長さＬに沿ってスラブは延びることは当業
者に理解されよう。
したがって，選択された最終フランジ付製品10の形状
の既知の寸法を用いることにより，かつ計算を行うこと
により，開始スラブ深さdsを決定することが可能であ
る。このとき，使用されるユニバーサル圧延機の物理的
容量に基づき，最終製品を形成するときに使用されるス
テップ数または設定点数が決定される。ウェブの寸法が
dsからｄへおよびtsからtwへそれぞれ加工されるときに
中間値dnおよびそれに対応する中間値tnを計算すること
が可能である。ウェブおよびフランジロールの対応する
それぞれのステップn,（ｎ＋1,n＋2...）はスラブのウ
ェブのフランジに対する面る面積比Awn/Afnが常に選択
された最終製品のウェブのフランジに対する面積比Aw/A
fと等しいように計算される。この計算はできるだけ正
確に行われる。
要約すると，この方法は特定のロール圧延設備におい
て形成されまたは提供されるスラブ厚さtsを考慮して，
適切なスラブ断面，とくにスラブ深さ22を選択するステ
ップを含む。言い換えると，スラブ厚さは本発明による
方法を用いるとき完全に選択可能な変数ではない。スラ
ブ製造装置またはスラブ供給源，すなわち連続鋳造装置
がtsを決定する。スラブ厚さtsは一般に最終ウェブ厚さ
twの少なくとも４倍，理想的には選択された最終製品の
bfに対し≧bfとすべきである。
次に，ウェブロール，フランジロールおよび後段にお
けるフランジ幅20を制限するエッジ仕上ロールに対して
対応する設定点の表が計算され，これによりロール圧延
工程中のウェブのフランジに対する面積比は最終製品に
おけるウェブのフランジに対する面積比と同じ値をとる
ことができる。
次に，あらかじめ計算された設定点の表を用いて，た
とえば1204℃（2200゜F）の高温においてスラブはユニ
バーサル圧延機内で加工され，ロールに対する対応する
設定点の各々においてスラブのパスを行い，この結果最
終設定点におけるパスの後にフランジ付製品が完成され
る。このとき，部材はたとえば777.7℃（1400゜F）に冷
却されている。
現在使用されているたいていのユニバーサル圧延機に
おいては，水平ウェブロールが駆動され，垂直フランジ
ロールは駆動されない。両方のロール対が駆動されるこ
とが好ましいことは当然である。本方法は向きには無関
係であると理解すべきである。本発明の方法において，
ロールおよびスラブは，垂直方向を向くウェブを有する
部材を製造するような位置に向けてもよい。以下の実施
例は，“Bethlehem STRUCTURAL SHAPES"（ベツレヘム構
造形状），カタログ3277,1989年６月版に掲載されてい
るようなW24L×62の広幅フランジビームに対する仕様に
基づいており，図１ないし４には，この用途に対する図
面の寸法記号が示されている。図１の最終Ｈ形状フラン
ジ付製品10を製造する方法のステップは以下のとおりで
ある。
ステップ１） 最終フランジ付製品10のウェブのフラン
ジに対する面積比Aw/Afを計算する。（図１参照。） Aw＝（ｄ−2tf）（tw） Af＝bftf Aw＝［60.299−（２・0.1.499）］（1.092） Af＝（17.881）（1.499） Aw＝（62.587） Af＝（26.800） Aw/Af＝2.336 ステップ２） 次式を用いて符号22で示したスラブの開
始幅dsを計算する。ここで，スラブ厚さtsは特定の鋳造
設備に対する既知の値であることを認識する。厚さtsは
最終製品のtwに対し≧4twとし，理想的には≧bfとすべ
きである。（図２参照。） ds＝dws＋2tfs ts＝20.320（８） ∴ds＝（ｄ−2tf）［１＋２（Aw/Af）-1］ ds＝（60.300−２・1.499）［１＋２（2.336）-1］ ds＝（57.302）［１＋２（5.933）-1］ ds＝57.302＋114.604（5.933）-1 ds＝57.302＋49.070＝106.373 この式は破線28の間の開始ウェブ面積，および破線28
と縁面30との間に伸長する開始フランジ面積を決定す
る。たとえば,dws＝57.302cm（22.560″）およびtfs＝5
6.962cm（22.426″）がわかると，開始時のウェブのフ
ランジに対する面積比Aws/Afsは次のように計算され
る。
Aws＝（dws）（ts） Afs＝（tfs）（bfs） Aws＝（57.302）（20.320） Afs＝（25.536）（20.320） Aws＝1164.385 Afs＝498.554 Aws/Afs＝1164.385/498.554＝2.336 この例からわかるように，スラブの開始深さ22はステ
ップ１に示した最終製品の面積比Aw/Afに等しいウェブ
のフランジに対する開始面積比Aws/Afsを提供するよう
に調節される。したがって，スラブの開始面積比はスラ
ブ厚さtsの値に無関係に最終面積比Aw/Afに等しい。
ステップ３） ユニバーサル圧延機のウェブロール間の
各バスに対する標準設定点の表を計算する。希望の最終
フランジ付製品の厚さtwに到達するまで各パスはステッ
プ（ｎ＋1...n＋８）ごとにスラブの厚さtsを低減す
る。（図３および以下の表Ａを参照。） ウェブの１ステップ移動量＝（ts−tw）/n ウェブの１ステップ移動量＝（20.320−1.092）/9 ウェブの１ステップ移動量＝2.136 パス数および各パスにおける移動量は当業者に既知の
ように圧延機において利用可能な動力および製品品質／
温度要求に応じて決定される。
ステップ４） 次式を用いて選択された各水平設定点
（ｎ＋1...n＋８）における中間ウェブ面積Awnを計算す
る。以下の実施例は設定点ｎ＋４に基づいている。（図
４および以下の表Ａ参照。） Aw4＝（tw4）（dw) Aw4＝（11.775）（57.302） Aw4＝674.695 ステップ５） 次式を用いて各水平設定点（ｎ＋1...n
＋８）に対する中間フランジ面積Afnを計算する。以下
の実施例は設定点ｎ＋４に基づいている。（図４および
以下の表参照。） Af4＝Aw4（Aw/Af）-1 Af4＝265.628（2.336）-1 Af4＝288.829 ステップ６） スラブ厚さtsから最終製品10のフランジ
幅bfまでの各パス（ｎ＋1...n＋８）に対する中間フラ
ンジ幅bfnの表を計算し，および ステップ７） 各パスに対しAfnをbfnで除算することに
より各ステップ（ｎ＋1...n＋８）に対するフランジロ
ールの設定点の表を計算する。
ステップ６ ステップ７ bfn＝（ts−bf）/n tf4＝Af4/bf4 bfn＝（20.320−17.882）/9 tf4＝100.406/20.036 bfn＝0.277は設定点ごとに変わる tf4＝12.728 ∴bf4＝20.320−（0.272×４） bf4＝19.235 以下の表Ａはスラブから最終フランジ付製品まで９パ
スにおいてロール圧延することによりW24L×62の広幅フ
ランジビームを製造するために計算された上記の７段ロ
ール設定点情報を示す。
このとき，スラブ12は表Ａに示す上記計算設定点によ
り位置決めされたウェブおよびフランジロールを有する
ユニバーサル圧延機に供給される。次に，スラブ12はｎ
セットの設定点による一連のパスにおいてロール圧延さ
れ，パスが完了したとき図１に示す広幅フランジ付製品
10が形成される。最終製品は，たとえば連続鋳造工程か
ら加熱スラブが圧延のために圧延機内に供給された後，
追加の再加熱を行うことなく完成される。
通常，一群のビーム製品における各ビームサイズは同
じ内側ウェブ深さdwを有している。たとえば,Bethlehem
W24の広幅フランジ群においては,12の異なる重量のビ
ームがW24×55の最小ビームからW24×176の最大ビーム
までのサイズ範囲内に入っている。12の異なるW24ビー
ムの各々は同じ57.302cm（22.560″）のウェブ深さdwを
有している。このビーム群はユニバーサル圧延機におい
て同じウェブおよびフランジロールを用いて最終製品に
ロール圧延することができる。
あるユニバーサル圧延機はテーパ付フランジロールを
有している。このような圧延機においては，スラブのウ
ェブ部分の外面30は図３および４に示すように中心面32
に沿って僅かに凹形状を形成することになる。ロール圧
延法の種々の設定点に対するウェブのフランジに対する
面積比を計算するとき，この輪郭を有するフランジ部分
が考慮されなければならない。
上記の実施例は本発明のステップを用いて最終広幅フ
ランジ付ビーム製品を製造する例を示しているが，この
方法のステップを用いて他のフランジ付製品もまた製造
可能であること理解すべきである。たとえば，図５およ
び６は本発明によるロール圧延法を用いてフランジ付構
造Ｔ形状を形成する例を示している。
上記のフランジ付ビームの例と同様に,T形状製品は，
図５において選択されたスラブ長さL,厚さtsおよび最初
のスラブ深さ値dsの符号も付けられている深さT22を有
するスラブT12から製造される。
前と同様に，スラブT12はユニバーサル圧延機に挿入
される前に適切なロール圧延温度に再加熱される。ユニ
バーサル圧延機はＴ形状製品の最終ウェブ深さdwに対応
する水平ウェブロールを含む。ウェブロールは，スラブ
T12の一方の縁に沿って伸長する破線T28aと第２の破線T
28との間に形成されるウェブ領域内でスラブT12の上面
および下面T26aを加工する。同時に，垂直フランジロー
ルは破線T28に隣接するスラブ縁面T30を加工し，（図示
されていない）エッジ仕上ロールは縁T30aに沿って絞り
出された局部高温材料を制御するように縁T30aを加工
し，これにより破線T28aとT28との間の適切なウェブ深
さdwを維持する。破線T28aとT28との間に定義されたス
ラブのウェブ部分は最初のスラブ厚さtsより小さい中間
厚さに圧縮され，同時にスラブの深さT22は最初のスラ
ブ深さ値dsから低減される。
この方法の進行中，ウェブロール間の間隔はステップ
ｎごとに増分ずつ低減され，これによりスラブの中央部
分における中間スラブ厚さtnは初期値tsからさらに低減
される。ウェブロール間の間隔における各増分変化に対
して，ラインT28に隣接するフランジロールもまた増分
ステップにおいてウェブ部分に接近され，これにより深
さT22はその最初のスラブ値dsからさらに低減される。
スラブT12をウェブおよびフランジロール間で前後に
通過させるとき，破線T28と外側縁面T30との間に伸長す
る領域内に位置する領域T26b内のホットメタルに力が加
えられてホットメタルはスラブの中心面T32から離れる
反対方向に移動される。矢印T33で示すように，ホット
メタルには，スラブ領域T26bの厚さが最初のスラブ厚さ
tsを超えるような方向に力が加えられる。
ウェブおよびフランジロールは，ロールが図６に示す
ようにウェブ厚さtwおよびフランジ厚さtfを有する製品
を製造するまで増分ずつさらに再位置決めされる。フラ
ンジ幅を希望の最終値bfに仕上げるために後のロール圧
延段において（図示されていない）エッジ仕上ロールが
使用される。エッジ仕上ロールはウェブロールにより加
えられる力に平行な（図１において矢印36で示す）反対
方向にフランジ先端上をプレスする。
図６は図５に示すようなスラブからＴ形状製品をロー
ル圧延するために使用される９つの増分ロール調節また
はステップを示す。同様に，これは一例にすぎない。増
分ステップ数は図示のステップ数より大きくてもまたは
小さくてもよい。ロールの設定点間の移動量（距離）は
ロールにより形状が形成される圧延機内で利用可能なエ
ネルギーにより概して制限される。
９つの増分ステップの各々の後，スラブT12の縁面T30
はスラブの圧縮により図６において数字１−８で示した
位置に移動される。同時に，ウェブロールの幅により決
定されかつ図５において破線T28aおよびT28により定義
されるウェブ領域内の対向する上面および下面26aは，
図６においてそれぞれ数字１′−８′により示される寸
法に圧縮される。Ｔ形状断面の形成において，ロール圧
延作用は縁面T30aおよびT30に沿って非対称であり，上
面および下面26a上で対称である。形状の形成が進みか
つスラブの幅寸法T22が最初のスラブ寸法dsから低減さ
れたとき，高温材料は方向矢印T33で示すようにスラブ
中心面T32から離れる２方向に垂直に移動する。したが
って，フランジT14の最終輪郭は，フランジ領域１″−
８″を次第に形成するウェブおよびフランジロールの設
定点に対応する増分ステップにおいて形成される。スラ
ブT12は各設定点においてロール間で単一パスを行い，
図示の例においては９つのパスが行われる。
各ロール設定点間において図示の９つのパスが行われ
た後，スラブT12から図６に示す最終Ｔ形状製品が形成
される。ウェブおよびフランジロールに対する最終設定
点はウェブ厚さtw,フランジ厚さtfを形成し，（図示さ
れていない）エッジ仕上ロールは値bfを有するフランジ
幅を形成する。最終構造製品の深さはウェブを形成する
ウェブロールの幅およびフランジの厚さにより定義さ
れ，各パスに対するロール設定点はＨ形状のフランジ付
製品に対して与えられた上記の例と同様に計算される。
本発明のステップを用いて製造可能な異なるフランジ
付製品のさらに他の例が図７および８に示されている。
図は，図７において選択されたスラブ長さL,厚さtsおよ
び最初のスラブ深さ値dsの符号も付けられている深さC2
2を有するチャネルまたは構造Ｃ形状を製造する例を示
している。
前と同様に，スラブC12はユニバーサル圧延機に挿入
される前に再熱炉においてロール圧延温度まで再加熱さ
れる。ユニバーサル圧延機はＣ形状製品の最終ウェブ深
さdwに対応する水平ロール，すなわちウェブロールを含
む。ウェブロールは破線C28の間に定義されたウェブ領
域内のスラブC12の上面C26aを加工する。同時に，フラ
ンジロールが破線C28に隣接するスラブ縁面C30を加工す
る。破線C28の間に定義されるスラブのウェブ領域はウ
ェブロールにより最初のスラブ厚さdsより小さい中間厚
さに圧縮され，同時にスラブの深さC22は最初の値dsか
ら低減される。
この方法の進行中，ウェブロール間の間隔はステップ
ｎごとに増分ずつ低減され，これによりスラブの中央部
分C26aにおける中間スラブ厚さtnは初期値tsからさらに
低減される。ウェブロール間の間隔における各増分変化
に対して，フランジロールもまた増分ステップｎにおい
てウェブ部分に接近され，これにより幅C22はその最初
の値dsからさらに低減される。
スラブC12をウェブおよびフランジロール間で前後に
通過させるとき，破線C28と外側縁面C30との間に伸長す
る領域内に位置する領域C26b内のホットメタルに力が加
えられてホットメタルはスラブの中心面C32から離れる
反対方向に移動される。矢印C33で示すように，ホット
メタルには，スラブ領域C26bの厚さが工程中のウェブ厚
さtnを超えるような方向に力が加えられる。
ウェブおよびフランジロールは，ロールが図８に示す
ようにウェブ厚さtwおよびフランジ厚さtfを有する最終
Ｃ形状製品を製造するまで増分ずつさらに再位置決めさ
れる。フランジ幅を希望の最終値bfに仕上げ，および拡
張メタルを支持しかつ上方方向に向けるために後のロー
ル圧延段において（図示されていない）エッジ仕上ロー
ルが使用される。エッジ仕上ロールはウェブロールによ
り加えられる力に平行な（図１において矢印36で示す）
反対方向にフランジ先端およびウェブ底部上をプレスす
る。
図８は図７に示すようにスラブから最終Ｃ形状をロー
ル圧延するために使用される９つの増分ロール調節また
はステップを示す。同時にこれは一例にすぎない。増分
ステップ数は図示のステップ数より大きくてもまたは小
さくてもよい。ロールの設定点間の移動量（距離）はロ
ールにより形状が形成される圧延機内で利用可能なエネ
ルギーにより概して制限される。
９つの増分ステップの各々の後，スラブC12の対向縁
面C30はスラブの圧縮により図８において数字１−８で
示した位置に移動される。同時に，ウェブロールの幅に
より決定されるウェブ領域内C26a内の上面C26aは，図３
においてそれぞれ数字１′−８′により示される寸法に
対応して圧縮される。同時に，底部エッジ仕上ロールが
全深さC22を加工して底面C26に沿って絞り出される局部
高温材料を制御する。Ｃ形状の形成において，ロール圧
延作用は縁面C30に沿って対称であり，上面および下面C
26aおよびC26上で非対称である。形状の形成が進みかつ
スラブの深さC22が最初のスラブ深さdsから低減された
とき，高温材料は方向矢印C33で示すようにスラブ中心
面C32から離れる一方向に移動する。したがって，フラ
ンジC14の最終輪郭は，フランジ領域１″−８″を次第
に形成するフランジロールのロール設定点に対応する増
分ステップにおいて形成される。スラブC12は各設定点
においてロール間で単一パスを行い，図示の例において
は９つのパスが行われる。
各ロール設定点間において図示の９つのパスが行われ
た後，スラブC12から図８に示す最終Ｃ形状が形成され
る。ウェブおよびフランジロールに対する最終設定点は
ウェブ厚さtw,フランジ厚さtfを形成し，（図示されて
いない）エッジ仕上ロールは値bfを有する最終フランジ
幅を形成する。最終構造製品の深さはウェブを形成する
ウェブロールの幅およびフランジの厚さにより定義さ
れ，各パスに対するロール設定点はＨ形状のフランジ付
製品に対して与えられた上記の例と同様に計算される。
このようにして，ユニバーサル圧延機およびエッジ仕
上ロールに制限してもよい通常のロール圧延設備のみを
用いて矩形スラブから広幅フランジ付製品が製造され
る。スラブの深さdsを調節することにより所定セットの
ウェブロールから，最終製品がすべて同じ内側ウェブ深
さ24を有する広範囲の製品を製造することが可能であ
る。したがって，設備の要求度は低減される。最初のロ
ール圧延ステップの前に加工部品を１回加熱するだけな
のでエネルギーが節約され，すぐ製作加工に使用可能な
製品が高い歩留でかつ欠陥の少ない製品が製造される。

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】フランジ付製品がウェブのフランジに対す
    る面積比Aw/Afを有する所定の寸法および形状の前記フ
    ランジ付製品をスラブから製造する方法において， ａ）厚さtsおよび所定スラブ深さdsの矩形断面を有する
    スラブを予熱することなくユニバーサル圧延機に導入す
    るステップと， ｂ）ユニバーサル圧延機の少なくとも一方のウェブロー
    ルが前記フランジ付製品の前記所定寸法のウェブ深さdw
    に等しいロール幅を有する対向ウェブロール間で前記ス
    ラブのウェブ部分を中間厚さtnに圧縮するステップと， ｃ）ユニバーサル圧延機の少なくとも一方のフランジロ
    ールによりステップ（ｂ）とほぼ同時に前記スラブ深さ
    dsを中間深さdnに圧縮し，前記少なくとも一方のフラン
    ジロールが前記対向ウェブロールにより圧縮されない領
    域内に位置する前記スラブのフランジ部分を圧縮して前
    記フランジ部分を前記ウェブ部分に対しほぼ直角な方向
    に伸長させるステップと， ｄ）前記対向ウェブロールの少なくとも一方のウェブロ
    ールを前記中間厚さtnの低減方向に増分ずつ調節し，か
    つ前記少なくとも一方のフランジロールを前記中間深さ
    dnの低減方向に増分ずつ調節するステップと， ｅ）前記スラブを前記対向ウェブロール間でおよび前記
    少なくとも一方のフランジロールを用いて同時に圧縮し
    て前記中間厚さtnを増分ずつさらに低減しかつ前記中間
    深さdnを増分ずつさらに低減し，これにより前記フラン
    ジ部分を前記ウェブ部分に対しほぼ直角な方向にさらに
    伸長させるステップと，および ｆ）前記中間深さtnが前記フランジ付製品の前記所定寸
    法のウェブ厚さtwに等しくなるまでステップ（ｄ）およ
    び（ｅ）を反復するステップと， を含むフランジ付製品をスラブから製造する方法。
  2. 【請求項２】前記ウェブ部分に対し直角に伸長する前記
    スラブの前記フランジ部分をユニバーサル圧延機のエッ
    ジ仕上ロール手段の間を通過させ，前記エッジ仕上ロー
    ル手段が前記フランジ部分を前記フランジ付製品の前記
    所定寸法のフランジ幅bfに対応する最終寸法に形成する
    ステップ， をさらに含む請求項１の方法。
  3. 【請求項３】前記エッジ仕上ロール手段が，前記対向ウ
    ェブロールおよび前記少なくとも１つのフランジロール
    の間で圧縮される前記スラブの少なくとも最終パスの間
    に前記スラブに作用する請求項２の方法。
  4. 【請求項４】前記エッジ仕上ロール手段が前記ウェブロ
    ールにより圧縮されない前記ウェブ部分に直角に伸長す
    る前記フランジ部分を前記フランジ付製品の所定寸法の
    フランジ幅bfに対応する最終寸法に制限するために前記
    ウェブロールに平行に作用するように位置決めされる請
    求項２または３の方法。
  5. 【請求項５】前記スラブにおける前記増分変化の各々に
    対し，前記対向ウェブロールおよび前記少なくとも一方
    のフランジロールが，前記フランジ付製品の前記ウェブ
    のフランジに対する面積比Aw/Afに等しい中間ウェブ部
    分の中間フランジ部分に対する面積比Awn/Afnを提供す
    る所定の設定点に調節される請求項１ないし４のいずれ
    かの方法。
  6. 【請求項６】前記スラブが前記対向ウェブロールおよび
    前記少なくとも一方のフランジロール内を交互に反対方
    向に通過する請求項１ないし５の方法。
  7. 【請求項７】スラブの厚さおよび深さにおける前記増分
    ずつの低減の各々に対し単一パスが行われる請求項１な
    いし６のいずれかのの方法。
  8. 【請求項８】ステップ（ａ）の前記スラブが， ａ）最初のスラブ厚さ≧4tw,および ｂ）最初のスラブ深さds＝（dw）［１＋２（Aw/
    Af）-1］， ここで ｉ） Aw＝（dw）（tw）およびAf＝（tf）（bf），およ
    び ii） dw,bfはそれぞれ，前記最終製品の前記所定寸法
    の深さおよびフランジ幅， を含む請求項１ないし７のいずれかの方法。
  9. 【請求項９】ａ）複数のステップｎにおいて前記対向ウ
    ェブロールを増分ずつ調節するためのウェブロールの設
    定点を選択することと， ｂ）中間ウェブ面積Awn＝（twn）（dw）を決定すること
    により各ステップにおける対応するフランジロールの設
    定点を計算することと，ここで ｉ）twn＝ステップｎに対する中間ウェブ厚さ，および ｃ）前記Awnを用いて前記ステップｎにおける中間フラ
    ンジ面積Afnを計算することと，ここでAfn＝Awn（Aw/
    Af）-1 を含む請求項８の方法。
  10. 【請求項１０】ａ）前記フランジロールの設定点が，前
    記ウェブロールの設定点の各々に対してtfn＝Afn/bfnと
    なるように計算され，ここで ｉ）tfnは中間フランジ厚さおよびbfnは中間フランジ幅
    であり，および ｂ）前記ステップｎの各々における中間ウェブのフラン
    ジに対する面積比Awn/Afnが前記フランジ付製品の前記
    所定寸法のウェブのフランジに対する面積比Aw/Afに等
    しく維持される， 請求項９の方法。
  11. 【請求項１１】スラブが圧縮される前に予熱される請求
    項１ないし10のいずれかの方法。
  12. 【請求項１２】ステップ（ｃ）において，スラブがフラ
    ンジロール対間を通過され，フランジロールの回転軸が
    ウェブロールの回転軸に対し直角であり，前記スラブ幅
    dsを中間幅dnに圧縮するために，ウェブロールにより圧
    縮されない領域に位置する前記スラブの部分が，前記ロ
    ール対による前記圧縮の結果として，前記スラブがフラ
    ンジロール間を前記通過する方向に対し概して直角に伸
    長する請求項１ないし11のいずれかの方法。
  13. 【請求項１３】ステップ（ａ）の前記スラブの断面が概
    して矩形である請求項１ないし12のいずれかの方法。
  14. 【請求項１４】ステップ（ａ）の前記スラブの断面が，
    次の式 ds＝（ｄ−2tf）［１＋２（Aw/Af）-1］，および ここで ｄ＝最終広幅フランジ付製品の深さ， tf＝最終フランジの厚さ， tw＝最終ウェブの厚さ，および Aw＝（ｄ−2tf）（tw） Af＝hftf により計算される請求項１ないし13のいずれかの方法。
  15. 【請求項１５】前記水平ロール対に対する設定点が選択
    された後、前記垂直ロール対に対する対応設定点が各ス
    テップｎにおいてtwn（ｄ−2tf）に等しい中間ウェブ面
    積Awnを決定することにより計算され,twnは中間ウェブ
    厚さであり，およびAwnの計算値を用いて対応中間フラ
    ンジ面積をAfn＝Awn（Aw/Af）-1として計算する請求項1
    4の方法。
  16. 【請求項１６】前記水平ロールの前記設定点の各々に対
    する前記垂直ロールに対し設定点がtfn＝Afn/hfnとなる
    ように計算され，ここでtfnは中間フランジ厚さであ
    り，およびAwn/AfnがAw/Afに等しく維持される請求項15
    の方法。
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