JP2943326B2

JP2943326B2 - Ｈ型鋼の製造方法

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Publication number: JP2943326B2
Application number: JP7517313A
Authority: JP
Inventors: 芳昭草場
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: EP0736341A1; AU1200795A; WO1995017269A1; EP0736341A4; KR100254493B1; AU681219B2

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、建築に用いられる高寸法精度のＨ形鋼の熱
間圧延による製造方法に関し、特に１群のユニバーサル
ミルを用いる熱間圧延により多サイズのＨ形鋼を溶接Ｈ
形鋼に匹敵する寸法精度で製造する方法に関する。

背景技術建築物の鉄骨は主にＨ形鋼で組み立てられる。建築物
が高層化されることに伴って、多サイズのＨ形鋼や高寸
法精度のＨ形鋼が必要となってきた。しかし、JIS（日
本工業規格）で規定された熱間圧延Ｈ形鋼のウェブおよ
びフランジの寸法間隔は25mm、50mmと粗く、また圧延寸
法公差は広いため、多くの場合、上記の鉄骨用としては
溶接Ｈ形鋼が使用されている。

図１はＨ形鋼の断面形状と各部の寸法を示す図であ
る。Ｈはウェブ高さ、Ｂはフランジ幅、t₁はウェブ厚
さ、t₂はフランジ厚さ、b₁、b₂はウェブからフランジ先
端までの長さである。

Ｈ形鋼の呼称はH500×B200×10/16のごとく表示され
る。H500はウェブ高さ500mm、B200はフランジ幅200mm、
10/16はウェブ厚さ10mm/フランジ厚さ16mmであることを
示す。鋼構造協会規格で規定された溶接Ｈ形鋼の寸法公
差は、熱間圧延Ｈ形鋼（以下、熱間圧延Ｈ形鋼を単に
「Ｈ形鋼」と記載する。）に比べて厳しく、例えばウェ
ブ高さ500mmの場合のウェブ高さの公差は、溶接Ｈ形鋼
では±1.5mmに対しＨ形鋼では±3.0mmとなっている。

ウェブやフランジの寸法が異なると構造物としたとき
美観を損なうとともに、結合部等に不具合を起こし強度
低下を引き起こすことがある。特に、ウェブのフランジ
中心からの偏りＳ（図１においてＳ＝（b₁−b₂）/2、以
下「ウェブの中心偏り」と記載する。）が大きくなる
と、偏り荷重がかかるので構造物の強度が低下する。従
って、ウェブの中心偏りは、ウェブ高さ300mm以上の溶
接Ｈ形鋼で±2.5mm、Ｈ形鋼で±3.5mmとなっている。

従来のＨ形鋼の圧延は、鋳片または鋼片を２重式孔型
ロール粗圧延機（2Hi−ブレークダウンミル、以下「2Hi
−BDミル」と記載する。）でドッグボーン形の粗形材と
した後、ユニバーサル粗ミル（以下、「URミル」と記載
する。）、２重式ロールのエッジャーミル（以下、「2H
i−Ｅミル」と記載する。）およびユニバーサル仕上ミ
ル（以下、UFミルと記載する。）で構成されるミル群を
用いて行われる。URミルから2Hi−Ｅミルまでの間で、
往復圧延による中間圧延が施され、次いでUFミルでの１
パスの圧延によりＨ形鋼に仕上げられる。

2Hi−Ｅミルのロールは、ロール幅方向に数種類のエ
ッジャー孔型が刻設されている。例えば、多サイズのＨ
形鋼を製造する場合には、ウェブ高さとフランジ幅を変
えたエッジャー孔型（H600×200、H550×200、H500×20
0の３サイズ、またはH200×100、H300×150、H400×200
の３サイズなど）が一本のロールに刻設される。

図２は、上記2Hi−Ｅミルのロールに刻設された複数
の孔型と圧延材の断面を示す図である。５は上エッジャ
ーロール、６は下エッジャーロール、刻設された孔型の
うち（Ａ）はH500×200用の孔型、（Ｂ）はH550×200用
の孔型、（Ｃ）はH600×200用の孔型を示す。

後述する外法寸法一定のＨ形鋼を製造する場合にはウ
ェブ高さとフランジ幅を同じくしてウェブ厚さとフラン
ジ厚さを異にしたエッジャー孔型を刻設しなければなら
ない。一般に、ウェブ厚さとフランジ厚さを薄くすると
寸法精度が低下する。一方、外法寸法一定のＨ形鋼の各
部寸法精度は溶接Ｈ形鋼に匹敵する寸法精度を要求され
るので、2Hi−Ｅミルのロールを用いる圧延ラインでこ
れを製造するのは困難であった。

図３は、エッジャーミルに2Hi−Ｅミルを使用したＨ
形鋼の製造方法を説明するための、ロールの正面図と圧
延材またはＨ形鋼の縦断面図である。

図３（ａ）は、上水平ロール１と下水平ロール２およ
び堅ロール３、４を有するURミルによる粗圧延の状況を
示す図であり、この段階でまずＨ形鋼の粗形状が形成さ
れる。

図３（ｂ）は、上エッジャーロール５と下エッジャー
ロール６のみを有する2Hi−Ｅミルによる粗圧延の状況
を示す図である。この図では上記図２のロールの１つの
孔型を取り出して示した。この段階で、フランジ幅やウ
ェブ中心（ウェブがフランジ中央部に位置する中心）な
どの各部寸法の精度を確保する。すなわち、ロール５、
６で、圧延材のフランジ先端７を圧下し、圧延材のウェ
ブ中心偏りを矯正する。このときの、この矯正効果を高
めるために、圧延材フランジの内面をロールで拘束し、
圧延材が左右方向にずれないようにしている。

図３（ｃ）は、上水平ロール８と下水平ロール９およ
び堅ロール10、11を有するUFミルによる仕上げ圧延の状
況を示す図である。この段階では、水平ロール８、９を
ウェブとフランジ内面とに接触させ、堅ロール10、11を
フランジ外面に接触っせて仕上げ圧延が行われ、製品寸
法のＨ形鋼が得られる。

上記のURミルの粗圧延（図３（ａ））において、材料
の噛み込み姿勢の不良、上下水平ロールの整合不良など
により、圧延材のフランジ幅拡がりの不均一、すなわ
ち、ウェブ中心偏りが生じた場合には、次の2Hi−Ｅミ
ルでこれを矯正しようとしても、一部のフランジに強圧
下がかかり、フランジ部が座屈し、矯正できなくなる。

図４は、2Hi−Ｅミルでフランジ部に座屈が発生した
例を示すロールの正面図と圧延材の縦断面図である。一
部のフランジが曲がるためフランジ幅の圧下およびウェ
ブの中心偏りの矯正ができず、次のUFミルによる仕上げ
圧延を施しても、フランジ幅拡がりの不均一を矯正する
ことができず、元の粗圧延の状態に戻るだけであり、結
果的にウェブ中心偏りを矯正することができない。

2Hi−Ｅミルではフランジ内面をロールに接触させ、
フランジを外側に傾斜させているので、フランジ厚さが
薄くなると、フランジ先端７を圧下したとき座屈が発生
する。従って、2Hi−Ｅミルを含むＨ形鋼圧延ラインで
は寸法精度の厳しいＨ形鋼などを製造することができな
い。

エッジャーミルの段階でＨ形鋼の製品寸法精度を向上
させる手段としては、古くから種々の提案がなされてい
る。例えば、1934年に発行された形鋼圧延のハンドブッ
クであるWALZWERKSWESEN（J.PUPPE und G.STAUBER、DUE
SSELDORF VERLAGSTHALEIZEN M.B.H.）の304ページ、図2
6.a〜ｃには、４ロール構成ユニバーサルタイプのエッ
ジャーミル（以下、「UEミル」と記載する。）の断面図
が示されている。この例では堅ロールの作用により、前
記図４に示すようなフランジの座屈が防止できるため、
ウェブ中心偏りの矯正の効果も大きくなる。

しかし、このミルは、次の理由で欧州、米国および日
本においても採用されることがなかった。すなわち、こ
のUEミルでは、各２本の水平ロールと堅ロールに圧延材
を完全に拘束して圧延するので、多サイズの異なる種類
のＨ形鋼を製造する場合にはサイズ毎に水平ロールを保
有しておく必要があり、外法寸法一定のＨ形鋼を製造す
る場合にはさらにロール保有数が増大するという欠点が
ある。

高層建築物の鉄骨には負荷に応じた寸法のＨ形鋼を使
用する。従って呼称寸法の異なる多種類のＨ形鋼が製造
されている。しかし、一つの呼称寸法のＨ形鋼でも実態
としては、ウェブ高さやフランジ幅の異なるものがあ
り、これを使用すると結合を困難とするばかりではなく
美観を損なう。

呼称寸法の異なる多種類のＨ形鋼を製造するには、そ
れぞれのウェブ高さに応じた孔型圧延機やユニバーサル
ミルを必要とする。これらのロール本数を削減する圧延
方法の提案が数多くなされている。例えば、本発明者は
既にUFミルでウェブ高さを縮小する方法（特開平２−84
203号公報、米国特許4958509号、英国特許2222796号、
豪州特許625679号、韓国特許51420号）、URミルまたはU
Fミルのいずれかでウェブ高さを縮小する方法（特開平
４−258301号公報、米国特許5287715号、豪州特許64055
3号、欧州公開0498733号、韓国出願番号92−1775号）を
提案した。その外、中間圧延または仕上げ圧延において
ウェブ高さを縮小する方法を開示するものとして、特開
昭59−133902号公報、特開昭60−82201号公報、特開昭6
0−83702号公報、特開昭60−118301号公報、特開昭62−
93008号公報があげられる。また、中間圧延または仕上
げ圧延においてウェブ高さを拡大する方法を開示するも
のとして、特開昭63−30102号公報、特開昭63−72402号
公報、特開昭63−168204号公報、特開昭61−262403号公
報、特開昭62−161403号公報、ウェブ高さを縮小または
拡大する方法を開示するものとして、特開昭61−262402
号公報、特開昭61−262404号公報があげられる。

ウェブ高さ縮小、拡大のいずれの方法も、フランジ先
端部はロールによる拘束を受けず、フランジ幅拡がりは
自由である。このために、特にウェブ高さを縮小する場
合にはウェブ部からフランジ部へ材料が流れる現象が発
生し、約４％以上のフランジ幅拡がりが生じ、ウェブ中
心偏りが大きくなり、公差外れとなる。

このように、従来の方法ではウェブ高さの変更時にお
いても、ウェブ中心偏りが大きくなり、場合によっては
エッジャーミルによる矯正効果が損なわれてしまうとい
う問題がある。

外法寸法一定のＨ形鋼とは、例えば図１の（ａ）と
（ｂ）に示すように複数のＨ形鋼のウェブ高さＨおよび
フランジ幅Ｂが等しく、ウェブ厚さt₁およびフランジ厚
さt₂を異にするＨ形鋼のシリーズである。

外法寸法一定のＨ形鋼を製造するには、それぞれのウ
ェブ厚さとフランジ厚さに応じた孔型ロールやユニバー
サルミルを必要とし、ウェブ厚さやフランジ厚さを薄く
して製品の重量を軽くすることができるが、製造コスト
は高くなる。従って、外法寸法一定のＨ形鋼としては、
従来溶接Ｈ形鋼が使用されていた。

発明の開示本発明の目的は、高寸法精度のＨ形鋼を熱間圧延で製
造する方法、特に呼称サイズの異なる多種類のＨ形鋼や
外法寸法一定のＨ形鋼を１群のユニバーサルミルを用い
て溶接Ｈ形鋼に匹敵する寸法精度で熱間圧延する方法を
提供することにある。

本発明の要旨は次の（１）から（５）に示すＨ形鋼の
製造方法であり、その内容を図５に示すライン構成に基
づいて説明する。

（１）それぞれ４ロールで構成されるユニバーサル粗ミ
ル（UR）とユニバーサルエッジャーミル（UE）とが近接
配置された１つのミル群（UT）を中間圧延工程の少なく
とも最終段に用いて行うＨ形鋼の製造方法であって、前
記ユニバーサルエッジャーミルの水平ロールの幅を前記
ユニバーサル粗ミルの水平ロールの幅よりも小さくし、
粗形材のフランジ外面を前記ユニバーサルエッジャーミ
ルの堅ロールで拘束し、水平ロールでフランジ先端部を
圧下するＨ形鋼の製造方法。

（２）上記（１）の中間圧延を行い、これに続く仕上げ
圧延を上記ミル群（UT）に近接配置されたユニバーサル
仕上げミル（UF）を用いて行うＨ形鋼の製造方法。

前記仕上げミルとして幅可変の水平ロールを備えたユ
ニバーサルミルを用いてもよい。

（３）それぞれ４ロールで構成されるユニバーサル粗ミ
ル（UR）とユニバーサルエッジャーミル（UE）とが近接
配置された１つのミル群（UT）を中間圧延工程の少なく
とも最終段に用いて行うＨ形鋼の製造方法であって、ユ
ニバーサル粗ミルの水平ロールの幅は一定とし、ユニバ
ーサルエッジャーミルの水平ロールは２分割され、かつ
ロール幅は可変とし、スニバーサルエッジャーミルの水
平ロールと堅ロールとで孔型を形成し、フランジの内外
面をロールで拘束し、水平ロールでフランジ先端を圧下
し、ウェブを圧下しないことを特徴とするＨ形鋼の製造
方法。

（４）上記（３）の中間圧延を行い、これに続く仕上げ
圧延を上記ミル群に近接配置されたユニバーサル仕上げ
ミル（UF）を用いて行うＨ形鋼の製造方法。

（５）上記ユニバーサルエッジャーミルの最終パスでウ
ェブ高さを縮小する上記（１）から（４）までのいずれ
かに記載のＨ形鋼の製造方法。

図面の簡単な説明図１は、Ｈ形鋼断面各部の寸法を示す図である。

図２は、2Hiエッジャーミル（2Hi−Ｅミル）のロール
に刻設された複数の孔型と圧延材の断面を示す図であ
る。

図３は、従来のＨ形鋼の圧延方法を説明するロールの
正面図と圧延材の縦断面図である。

図４は、従来のエッジャーミルにおけるフランジの座
屈とウェブ中心偏りの例を示すロールの正面図と圧延材
の縦断面図である。

図５は、本発明方法を説明するためのＨ形鋼の製造ラ
インを示す図である。（ａ）はURミルとUEミルを近接配
置したＨ形鋼の製造ラインを示す図、（ｂ）はURミルと
UEミルおよび幅可変の水平ロールをもったUFミルを近接
配置したＨ形鋼の製造ラインを示す図、（ｃ）はURミル
と幅可変の水平ロールをもったUEミルを近接配置したＨ
形鋼の製造ラインを示す図、（ｄ）はURミル、UEミルお
よびUFミルを近接配置し、UEミルとUFミルに幅可変の水
平ロールを使用したＨ形鋼の製造ラインを示す図であ
る。

図６は、本発明の圧延方法で用いるユニバーサルエッ
ジャーミル（UEミル）の各ロールと圧延材の形状および
位置関係を示すロールの正面図と圧延材の縦断面図であ
る。

図７は、ユニバーサルエッジャーミル（（ａ）図）と
幅可変２分割水平ロールを備えたユニバーサル仕上ミル
（（ｂ）図）を用いて圧延する例を示す各ロールの正面
図および圧延材の縦断面図である。

図８は、ユニバーサルエッジャーミル（UEミル）の幅
可変２分割水平ロールの例を示す水平ロールと堅ロール
の正面図および圧延材の縦断面図である。

図９は、試験圧延の対象とした粗形材の断面を示す図
である。

図10は、図９のＨ形鋼粗形材とそれらの圧延材の長さ
方向のウェブの中心偏りの測定値を示す図である。

図11は、本発明の方法でウェブ高さを縮小した場合の
フランジ幅の測定結果を示す図である。

図12は、実施例で得られた各種Ｈ形鋼の寸法精度、熱
間圧延Ｈ形鋼および溶接Ｈ形鋼の製造公差を示す図であ
る。

図13は、2Hiブレークダウンミル（2Hi−BDミル）用の
ロールの孔型を示す図である。

図14は、2Hiブレークダウンミル（2Hi−BDミル）でＨ
形鋼の粗形材を圧延するパススケジュールを示す図であ
る。

図15は、図５（ｄ）に示すラインでＨ形鋼を圧延した
場合のパススケジュールを示す図である。

図16は、2Hiエッジャーミル（2Hi−Ｅミル）用のロー
ルに刻設された孔型と圧延材の断面を示す図である。

図17は、比較例として図５（ｄ）のミルラインのユニ
バーサルエッジャーミル（UEミル）のかわりに従来の2H
i−Ｅミルを使用し、Ｈ形鋼を圧延したときのパススケ
ジュールを示す図である。

図18は、Ｈ形鋼のウェブの中心偏りの圧延材長手方向
の変化を示す図である。

発明を実施するための最良の形態本発明のＨ形鋼の製造方法を上記のように定めた理由
について、以下詳細に説明する。

図５は、本発明方法によるＨ形鋼の製造ラインを示す
図である。同図（ａ）はURミルとUEミルを近接配置した
Ｈ形鋼を製造するラインで示す図、（ｂ）はURミル、UE
ミルおよびUFミルを近接配置し、かつUFミルの水平ロー
ルに幅可変ロールを使用したＨ形鋼を製造するラインを
示す図、（ｃ）はURミルとUEミルを近接配置し、かつUE
ミルの水平ロールに幅可変ロールを使用したＨ形鋼を製
造するラインを示す図、（ｄ）はURミルとUEミルおよび
UFミルを近接配置し、かつUEミルとUFミルの水平ロール
に幅可変ロールを使用したＨ形鋼を製造するラインを示
す図である。ここで「近接配置する」とは、２つのスタ
ンド間にテーブルロールが存在せず、これらのスタンド
が連続して配列された状態をいう。

I.ユニバーサルエッジャーミル（UEミル）の水平ロール
幅をユニバーサル粗ミル（URミル）の水平ロール幅より
も小さくすることについて：図６は、本発明の圧延方法で用いるUEミルの各ロール
の正面図と圧延材の形状を示す縦断面図およびこれらの
位置関係を示す図である。このUEミルは、上エッジャー
水平ロール12、下エッジャー水平ロール13と堅ロール1
4、15を有するユニバーサルタイプのものである。

UEミルの水平ロール12、13のロール幅Ｌは、前工程の
URミルの水平ロールの幅よりも小さくし、水平ロールの
胴傾斜部21と圧延材のフランジ内面22との間に間隔δの
空間部16を設け、水平ロールで圧延材のフランジ内面を
拘束しない。堅ロール14、15はフランジ外面23を拘束
し、水平ロールでフランジ先端部７を圧下する。

ロールで圧延材のフランジ内面を拘束せず外面のみを
拘束すると、フランジを幅方向に圧下したとき、フラン
ジが外側へ座屈するのを防止でき、図４に示すような座
屈が発生せず、ウェブの中心偏りの矯正効果が向上す
る。また、水平ロールと圧延材のフランジ内面との間に
空間部を設けることにより、UEミルの最終パスでウェブ
高さを縮小してウェブ高さの異なるＨ形鋼（多サイズの
Ｈ形鋼）が同一UEミルで製造可能となる。

例えば、図６に示すUEミルを図５（ａ）に示すライン
のUEミルに配置した場合について説明する。

図５（ａ）において、素材の連続鋳造スラブまたはブ
ルームを加熱炉（図示せず）で約1250℃程度まで加熱し
た後、2Hi−BDミルで圧延し、Ｈ形鋼の粗形材（ビーム
ブランク）とする。次いで、URミルとUEミルからなるユ
ニバーサルミル群（UT）で７〜15パスの往復圧延（中間
圧延）により、所定の各部寸法に圧延または矯正し、最
後にUFミルで目的寸法のＨ形鋼に仕上げる。

例えば、H700×B200のＨ形鋼を製造する場合について
説明する。URミルの水平ロールにH700×B200用のロール
幅Ｌが676mmのものを使用し、UEミルの水平ロールにそ
れよりも幅の小さい566mmのロールを使用すると、H600
×B200からH700×B200までのＨ形鋼が製造できる。な
お、この場合のUEミルの水平ロールと圧延材のフランジ
内面との間には空間部（δ≒50mm）を設けることにな
り、フランジに座屈が起こらず、ウェブ中心偏りのない
Ｈ形鋼を製造することができる。さらにURミルとUEミル
を近接配置すると圧延材の長手方向の先端部、後端部も
優れた寸法精度を有するＨ形鋼が得られる。

II.ユニバーサル仕上げミル（UFミル）を近接配置する
ことについて：図５（ｂ）に示すように水平ロールと圧延材のフラン
ジ内面との間に空間部をもたせる上記UEミルをURミルに
近接配置し、さらにUFミルを近接配置することによっ
て、圧延材長手方向の先端部および後端部の寸法精度を
向上させることができる。また、UEミルを中間圧延に利
用できるのでURミルとUFミルとの１パスで厚さ方向の圧
下を２回行うことができ、図５（ａ）に示す方法に比べ
て、圧延能率が約50％以上向上する。さらに、圧延ライ
ンの長さが短縮でき、圧延棟の建屋長さを短くすること
ができる。

III.ユニバーサル仕上げミル（UFミル）の水平ロールを
幅可変とすることについて：図７（ａ）は図６に示すUEミルのロール幅を示す図、
図７（ｂ）は水平ロールを幅可変としたユニバーサル仕
上ミル（UFミル）の各ロールの正面図および圧延材の縦
断面図である。17は幅可変の２分割水平ロール、18は堅
ロールである。

図７（ｂ）に示す水平ロールに幅可変ロールを使用し
たUFミルを、図５図（ｂ）に示すようにUEミルに近接配
置すると、たとえば次のような圧延を行うことができ
る。

図７（ａ）に示すように、URミルの水平ロール幅を67
6mm（ウェブ内法寸法に等しい、H700×B200用）、UEミ
ルの水平ロールの幅を566mmとすると、UFミルの水平ロ
ールの幅を676mmから576mmに可変とすれば、H700×B20
0、H650×B200およびH600×B200の３種類のＨ形鋼を圧
延することができる。すなわち、URミルとUFミルで圧延
材のウェブおよびフランジの厚さ方向の圧下を行い、UE
ミルでフランジ幅方向の圧下を行い、UEミルの最終パス
でウェブ高さを50mm縮小し、さらにUFミルの最終パスで
水平ロール幅を676mmから626mmに変更するとH650×B200
のＨ形鋼が圧延できる。同様にUEミルの最終パスでウェ
ブ高さを100mm縮小し、さらにUEミルの最終パスで水平
ロール幅を676mmから576mmに変更すると、H600×B200の
Ｈ形鋼が圧延できる。

上記はウェブ高さの異なるＨ形鋼の例について述べた
が、フランジ幅、ウェブ厚さおよびフランジ厚さの異な
るＨ形鋼を圧延するラインとすれば、上記の方法で外法
寸法一定のＨ形鋼が製造できる。また、UEミルの水平ロ
ール幅をURミルの水平ロール幅よりも小さくして空間部
を設けたので、ウェブ高さを変更するための圧延機を必
要としないという効果もある。

図５（ａ）および（ｂ）に示すミル構成を用い、上記
Ｉ、IIに述べた方法において、UEミルの最終パスでウェ
ブ高さを縮小する方法を適用すれば、同一のロールで製
造可能な製品Ｈ形鋼のサイズの自由度がさらに増すとい
う効果も奏する。

IV.ユニバーサルエッジャーミル（UEミル）の水平ロー
ルを幅可変とすることについて：図８はUEミルの幅可変水平ロールと堅ロールの正面図
と圧延材の断面を示す図である。このような幅可変水平
ロール19は、オンラインで幅変更が可能であるので、中
間圧延の最終パスでウェブ高さを縮小するための空間部
16（幅固定水平ロールに存在した空間部、図６参照）を
必要としない。従って、UEミルの水平ロールと堅ロール
とで孔型を形成し、フランジ内外面をロールで拘束し、
水平ロールでフランジ先端を圧下できるので、寸法精度
の更なる向上が可能となる。また、多サイズのＨ形鋼を
製造する場合には、UEミルの水平ロールの保有数が削減
でき、圧延ロール替え時間を減少させることができる。
また、外法寸法一定のＨ形鋼等を寸法精度よく製造する
ラインとして一層好適なものとなる。

図８に示すような幅可変水平ロールを配置したUEミル
を図５（ｃ）に示すようなラインに使用した場合、UEミ
ルにおいて、フランジ先端、内面、外面をロールで拘束
できるため、製品全長にわたってウェブの中心偏りの矯
正効果およびフランジ幅の変動矯正効果が大きくなり、
高寸法精度のＨ形鋼の製造が可能となる。

また、図５（ｄ）に示すようなラインに使用した場
合、上記寸法精度の向上に加え、先に図５（ｂ）につい
て述べたように圧延能率を約50％向上させることができ
る。

通常の2Hi−Ｅミル用のロールは、図２に示すように
ロール幅方向に数種類のエッジャー孔型、例えばロール
胴長2500mmの場合、前記のように（Ａ）:H500×200用、
（Ｂ）:H550×200用、（Ｃ）:H600×200用の３サイズの
エッジャー孔型が一本のロールに刻設されている。

仮に、図３（ｂ）に示すような２重式タイプのエッジ
ャーミルの場合、水平ロール幅が一定であると、製品の
各サイズごとに幅の異なる水平ロールを保有しなければ
ならない。しかし、水平ロール幅を最大100mmまで変更
できれば、１種類の幅可変ロールでたとえばH600×20
0、H550×200、H500×200の３サイズの圧延が可能とな
り、ロールの保有数は図２に示した多数の孔型を刻設し
た2Hi−Ｅミル用のロールと等しくなる。

胴長2500mmの2Hi−Ｅミル用のロールでは重量が20ト
ン以上となるが、ユニバーサル水平ロールの重量は７ト
ン程度ですみ、幅可変機構を採用した場合でも価格は2H
i−Ｅミル用のロールの約2/3となる。

ロールの幅を可変とするには、例えば実開平３−1114
04号公報（米国特許5154074号、欧州特許443725号）に
示すように、可動スリーブロールの外周面に突起を設
け、アーバに対しすべりキーで連結させ、スリーブの基
端部に雄ねじを形成し、この雄ねじに螺合したナットの
等分位置に設けた突起を可動スリーブロールの突起部隙
間に嵌合させ、両突起端を分割キーで軸方向に固定した
構造とすればよい。

なお、上記のように水平ロールの幅を可変としたUEミ
ルを使用したミル群で中間圧延を行うこと、およびこれ
に続く仕上げ圧延を前記ミル群に前記IIに説明したよう
に近接配置されたUFミルを用いてＨ形鋼を製造すること
もできる。また、上記UFミルとして前記IIIに説明した
ような幅可変の水平ロールを備えたユニバーサルミルを
用いてＨ形鋼を製造することもできる。

なお、水平ロールの幅を可変としたUEミルでは、多サ
イズのＨ形鋼を寸法精度よく圧延することもできる。

本発明のＨ形鋼の製造方法の効果を、予備試験１、２
および実施例１から実施例６まで、ならびに比較例に基
づいて説明する。

（予備試験１） UEミルの水平ロール幅をURミルの水平ロール幅よりも
小さくし、UEミルの水平ロールで圧延材のフランジ内面
を拘束しないようにした場合の、ウェブ中心偏りの矯正
効果を、モデルミルを用いて確認した。

図９は、モデルミルに用いた圧延粗形材の縦断面形状
を示す図である。圧延粗形材には、圧延仕上がり寸法を
正確（0.1mm単位）に測定できるように、圧延温度でス
ケールの発生しないステンレス鋼を使用した。圧延粗形
材は、予めウェブ中心偏り〔（b₁−b₂）/2＝（23.5−2
1.5）/2＝１〕が1mmになるように、長さ500mmのステン
レス鋼から切削により製造した。

圧延温度は900℃で、パス数は１回、フランジ幅圧下
率は６％とした。

エッジャーミルとして次の３種類を用いた。

2Hi孔型タイプ；水平ロールがフランジ内面に接触す
るもの、水平ロール幅は84mm ユニバーサルタイプ；水平ロールと堅ロールとがフラ
ンジ内外面を拘束するもの、水平ロール幅は84mm （従来の技術の項に記載した「WALZWERKSWESEN」に示さ
れた方法）ユニバーサルタイプ；水平ロール幅を64mmとし、フラ
ンジ内面と水平ロールとの間に空間幅δ＝10mmを設けた
もの。

上記の圧延後、さらに水平ロールが幅可変型のUFミル
でウェブおよびフランジ部の厚さを圧下率１％で軽圧下
した後、ウェブ中心偏りを測定した。

図10は、上記の試験で得られた圧延粗形材と圧延材の
長さ方向の中心偏りの測定値を示す図である。

図10において、（Ｄ）で示す実線は上記エッジャーミ
ルタイプの二重孔型タイプのロールを用いて圧延した
場合で、フランジ部（b₁＝23.5mmの方）が外側に座屈
し、エッジングされず、次のUFミルで元に戻るだけであ
ったために、中心偏りの矯正効果はほとんどなく、
（Ｇ）で示す実線（圧延粗形材）として示したものとほ
ぼ同様であった。また、図10において、（Ｅ）に示す鎖
線はエッジャーミルタイプのユニバーサルエッジャー
ミルを用いて圧延した場合で、ウェブがフランジの中央
方向に約1mm移動し、中心偏りは1mmから0.01mmまで改善
された。さらに、図10において、（Ｆ）で示す実線は上
記エッジャーミルタイプの本発明の方法を用いた場合
では、フランジが外側に座屈するのが防止されるため、
ウェブがフランジの中央方向に約1mm移動し、中心偏り
は1mmから0.02mmまで改善され、のエッジャーミルを
使用した場合（（Ｅ）の鎖線）と同程度の効果が得られ
ていることがわかる。

（予備試験２）予備試験１で用いた上記のエッジャーミルタイプと
図９に示す圧延粗形材を用いてウェブ高さを変更する試
験を行った。

ウェブ高さを100mmから88mmまで12mm縮小し、かつフ
ランジ幅を50mmから47mmまで3mm圧下し、その後予備試
験１と同様にUFミルを通した。

図11は、上記試験で得られたフランジ幅をUFミルを通
す前後で測定し、その長さ方向の変化を示す図である。
図において破線（Ｈ）はUEミルで圧延した後のフランジ
幅の変化を示し、実線（Ｊ）はUFミルで圧延した後のフ
ランジ幅の変化を示している。図に示すように、ウェブ
高さを縮小してもフランジ幅の変動は少なく、UFミル圧
延後のフランジ幅は47.09〜46.79mm（変動幅±0.3％）
となり、溶接Ｈ形鋼の製造寸法精度（±1.5％）以上の
優れた寸法精度を確保することができる。これは、ウェ
ブ高さを縮小するとき、フランジ先端部も圧下している
ため、ウェブ高さ縮小に伴うウェブ部からのメタルフロ
ーは圧延方向に発生し、フランジ幅を変化させないため
である。

（実施例１）図５（ａ）に示すミルラインに、図６に示すようなUE
ミルを配置した。UEミルの水平ロールはH800×B300用の
ロールであり、ロール幅（Ｌ）が750mmのものである。
この装置を用いて、ウェブ高さ900mm、フランジ幅300m
m、ウエブ厚さ12mm、フランジ厚さ25mm（以下これを「H
900×B300×12/25」と記載する。）とH850×B300×12/2
5およびH800×B300×12/25の３種類のＨ形鋼を製造する
試験を行った。図５（ａ）のミルラインにおいて、URミ
ルとUEミルとの間の距離は3m、UEミルとUFミルとの間の
距離は120mとした。

まず、H900×B300を製造する場合、URミルとUFミルの
水平ロール幅を850mmとし、URミルとUEミルの２台で７
パスのタンデムレバース圧延を行い、最後にUFミルの１
パスでH900×B300に仕上げた。このとき、UEミルでは圧
延材のフランジ内面と水平ロール間に約50mmの空間部δ
が存在する。

次に、H850×B300を製造する場合、URミルとUFミルの
水平ロール幅を800mmとし、URミルとUEミルの２台で７
パスのタンデムレバース圧延を行い、最後にUFミルの１
パスでH850×B300に仕上げた。このとき、UEミルでは、
圧延材のフランジ内面と水平ロール間に約25mmの空間部
δが存在する。

また、H800×B300を製造する場合、URミルとUFミルの
水平ロール幅を750mmとし、URミルとUEミルの２台で７
パスのタンデムレバース圧延を行い、最後にUFミルの１
パスでH800×B300に仕上げた。このとき、UEミルでは、
圧延材のフランジ内面と水平ロール間には空間部δが存
在しない。

このように、UEミルの水平ロールとしてURミルの水平
ロール幅よりも小さな幅のロールを使用したので、１つ
のUEミルで、例えばH900×B300、H850×B300およびH800
×B300の３種類のＨ形鋼が製造できた。

図12は実施例（１〜６）で得られた各種Ｈ形鋼の寸法
精度、熱間圧延Ｈ形鋼および溶接Ｈ形鋼の製造公差を示
す図であるが、上記実施例１の試験で得られたＨ形鋼の
寸法精度は溶接Ｈ形鋼の製造公差に十分はいる寸法精度
であった。

（実施例２）図５（ａ）に示すミルライン構成の装置を用いて、UR
ミルにH900×B300用の水平ロール（幅が850mm）を、UE
ミルにH800×B300用の水平ロール（幅（Ｌ）が750mm）
を、UFミルにH850×B300用の水平ロール（幅が800mm）
を組み込み、H850×B300×12/25のＨ形鋼を製造する試
験を行った。UEミルの空間部δを50mmとして、URミルと
UEミルの２台のミルで６パスのタンデムレバース圧延を
行い、H900×B300用の粗形状に中間圧延した。次いで、
UEミルの７パス目でウェブ高さを50mm圧下することによ
り、H850×B300用の形状にし、さらにUFミルの１パスで
H850×B300×12/25のＨ形鋼に仕上げた。

このように、UEミルで空間部δを一定に維持しながら
圧延することにより、UEミルの最終パスで容易にウェブ
高さを圧下縮小することができ、また、得られたＨ形鋼
の寸法精度は、図12に示すように溶接Ｈ形鋼の製造公差
に十分はいる寸法精度であった。

（実施例３）図５（ｂ）に示すミルライン構成の装置を用いて、UR
ミルにはH900×B300用の水平ロール（ロール幅850mm）
を、UEミルにはH800×B300用の水平ロール（ロール幅75
0mm）を、UFミルにはH850×B300用の水平ロール（但
し、ロール幅800mmの幅固定ロール。）をそれぞれ組み
込み、H850×B300×12/25のＨ形鋼を製造する試験を行
った。なお、図５（ｂ）のミルラインにおいて、URミル
とUEミルおよびUFミルとの間の距離はいずれも3mとし
た。

まず１パスから６パスまでの往復圧延ではUFミルのパ
スを圧延を行わない空パスとし、UEミルの空間部δを50
mmとしてURミルとUEミルと往復圧延してH900×B300用の
形状に中間圧延する。次いで、UEミルの７パス目でウェ
ブ高さを50mm圧下してH850×B300用の形状にし、さらに
UFミルの１パスでH850×B300×12/25のＨ形鋼に仕上げ
た。

このように、UFミルを空パスとしてUEミルで空間部δ
を一定に維持しながら圧延することにより、UEミルの最
終パスで容易にウェブ高さを圧下縮小することができ、
また、３つのミルを近接して配置したため、得られたＨ
形鋼の寸法精度は、図12に示すように実施例２よりも優
れていた。

（実施例４）図５（ｂ）に示すミルラインのUFミルにロール幅を75
0〜850mmの範囲で変更することができる水平ロールを使
用し、H850×B300×12/25のＨ形鋼を製造する試験を行
った。UFミルの水平ロール幅を850mmとしてURミルとUE
ミルとの３つのミルを使用して５パスのタンデムレバー
ス圧延を行った。初期の４パスの圧延ではUFミルを空パ
スとし、URミルとUEミルでH900×B300の圧延を行った。
５パス目において、UEミルでウェブ高さを50mm縮小して
H850×B300用の形状に圧延し、さらにUFミルの水平ロー
ル幅を800mmに縮小変更してH850×B300×12/25のＨ形鋼
に仕上げた。得られたＨ形鋼の寸法精度は、図12に示す
ように実施例３よりも優れた寸法精度であった。

UEミルの最終パスで容易にウェブ高さを圧下縮小し、
UFミルの水平ロールの幅を縮小変更してフランジを拘束
仕上げ圧延することにより、図12に示すように優れた寸
法精度が得られた。

（実施例５）図５（ｄ）に示すミルラインを用いてH500×B200×10
/16、H550×B200×10/16、H600×B200×10/16の３種類
のＨ形鋼を圧延した。なお、URミルとUEミルおよびUFミ
ルとの間の距離はいずれも3mとした。

圧延素材は例えばH500×B200の場合、厚さ300mm、幅7
00mmの連続鋳造スラブを用いた。

図14は、2Hiブレークダウンミル（2Hi−BDミル）でＨ
形鋼の粗形材を圧延するパススケジュールを示す図であ
る。加熱炉で1250℃に加熱後、図13に示す孔型配列を有
する2Hi−BDミルを用いて、図14に示すパススケジュー
ルによりウェブ高さ720mm、ウエブ厚さ60mm、フランジ
幅250mm、平均フランジ厚さ110mmのビームブランク（Ｈ
形鋼の粗形材）を造形した。

この実施例に用いた幅可変水平ロールを有するUEミル
は、図８に示すようにその堅ロールはフランジの外面に
接する凸部の幅を190mmとし、水平ロールは孔型深さｄ
を93.5mm、左右のスリーブロール19′の間隔Ｄを0mmと
した場合、ロール幅が468mmとなるようにした。この間
隔Ｄは、前述したようにオフラインまたはオンラインで
変更可能である。

H550×B200×10/16のＨ形鋼を圧延する場合にはＤを5
0mmとして水平ロールの幅Ｌを518mmに、またH600×B200
×10/16の場合には、100mmとして水平ロールの幅Ｌを56
8mmとした。ただし、URミル水平ロールの摩耗を考慮
し、構造的には最大120mmまで変更可能となっている。

図15は、図５（ｄ）に示すラインでＨ形鋼を圧延した
場合のパススケジュールを示す図である。URミルの水平
ロール幅は468mm、この時のUEミルの水平ロール幅は前
者と一致させ468mmとし、図15に示すパススケジュール
でH500×B200×10/16のＨ形鋼を製造した。

UEミルでは、堅ロールによるフランジ部の厚さ方向の
圧下は行わず、圧延材入側厚さと同じ開度とする。つま
り、水平ロールのフランジ幅圧下にともなうフランジ部
の座屈防止と、フランジ中央部の増肉を抑制することが
堅ロールの主目的である。UEミルでのフランジ幅圧下を
５％以下に抑えるため、URミルでのフランジとウエブの
厚さ方向の圧下比率を1.5:1.0から2.0:1.0の間に調整し
た。最後にUFミルにおいて１パスの軽圧下圧延により目
的サイズのＨ形鋼を製造した。また、URミルの水平ロー
ル幅を518mmとし、UEミルとUFミルの水平ロール幅を518
mmに広げ、H550×B200×10/16のＨ形鋼の製造を行い、
次に、URミルの水平ロール幅を568mmとし、UEミルとUF
ミルの水平ロール幅を568mmに広げ、H600×B200×10/16
のＨ形鋼を製造した。得られたＨ形鋼の各部の寸法変化
を図12に示した。

このようにUEミルとUFミルに幅可変水平ロールを使用
し、UEミルとUFミルでフランジを拘束した状態で圧下し
たので、図12に示すとおり溶接Ｈ形鋼と同等の優れた寸
法精度が得られた。

（実施例６）図５（ｃ）に示すミルラインを用いてH500×B200、H5
50×B200、H600×B200の３種類のＨ形鋼を圧延した。な
お、図５（ｃ）のミルラインにおいて、URミルとUEミル
との間の距離は3mとし、UEミルとUFミルとの間の距離は
120mとした。

URミルおよびUEミルには実施例５と同様のURミル用お
よびUEミル用の水平ロールを使用し、３種類のＨ形鋼の
圧延においてUFミルでは各サイズ専用の水平ロールを使
用した。

H600×B200の場合は、URミル、UEミルおよびUFミルの
水平ロール幅はすべて568mmとし、UEミルおよびUFミル
のいずれでも圧延材のウェブ高さの縮小は行わなかっ
た。

H550×B200の場合は、上記H600×B200の圧延のURミル
およびUEミル群の最終パスにおいてUEミルの水平ロール
幅を568mmから518mmに小さくし、ここで圧延材のウェブ
高さを50mm縮小し、UFミルで仕上げ圧延した。

H500×B200の場合も同様で、上記H600×B200の圧延の
URミルおよびUEミル群の最終パスにおいてUEミルの水平
ロール幅を568mmから468mmに小さくし、ここで圧延材の
ウェブ高さを100mm縮小し、UFミルで仕上げ圧延した。
得られたＨ形鋼の各部の寸法変化を図12に示した。

（比較例）図16は従来の2Hi−Ｅミルのロール配置と圧延材の縦
断面を示す図である。

図17は、比較例として図５（ｄ）のミルラインのエッ
ジャーミルに従来の2Hi−Ｅミルを使用し、Ｈ形鋼を圧
延したときのパススケジュールを示す図である。図５
（ｄ）のミルラインのエッジャーミルに図16に示すエッ
ジャー孔型の深さｄが93.5mmの従来の2Hi−Ｅミルを配
置し、H500×B200×10/16のＨ形鋼を図17に示すパスス
ケジュールで製造した。また、同様な方法でH600×B200
×10/16のＨ形鋼を製造した。得られたＨ形鋼の各部の
寸法変化を図12に示した。

このように従来の2Hi−Ｅミルを配置した方法では、
Ｈ形鋼各部の寸法変動が大きく、溶接Ｈ形鋼の寸法公差
規格を満足するものが得られなかった。また、圧延材先
端および後方のフランジ幅が増大し、溶接Ｈ形鋼の製造
公差外れとなった。

図18は、実施例５と比較例で得られたH500×B200×10
/16のＨ形鋼のウェブ中心偏り量の圧延方向の変化を示
す図である。図において、実線（Ｋ）は図５（ｄ）に示
すライン（UEミルとUFミルの水平ロールを幅可変とし、
３つのユニバーサルミルを近接配置した）で製造した場
合、破線（Ｍ）は従来の2Hi−Ｅミルを配置して製造し
た場合である。

図18から、中心偏り量Ｓが±2mm（溶接Ｈ形鋼の製造
公差）以上となっている部分は、従来方法では圧延長さ
の約30％以上であるが、本発明方法では０％となり、中
心偏りによる不良をなくすことができることがわかる。

これはユニバーサルミルの圧延では、圧延材の長さ方
向の先端、後端部には圧延方向に伸びを発生しないた
め、中央部に比べフランジ幅が大きくなる傾向にある。
これを往復圧延のパスごとにエッジャーミルでフランジ
先端部を圧下して修正するのであるが、図16に示すよう
な2Hi−Ｅミルでは、フランジ部が座屈するだけで圧下
修正することができず、次のURミルの圧延で元に戻るだ
けで、中心偏りの修正は極めて困難なのである。

これに対し、図８のように圧延材フランジの両側面を
UEミルの両堅ロールで拘束しフランジ先端部を圧下する
と、座屈を防止することができる。また、フランジ幅の
圧下に伴いフランジ中央部が優先的に変形し、圧延方向
に延伸されるため、圧延材料の長さ方向の先端、後端部
のフランジ幅は中央部のフランジ幅と等しくできる。

本発明のＨ形鋼の熱間圧延方法によれば、従来の2Hi
エッジャーミルを使用した場合に比べ寸法精度が向上
し、ウェブ中心偏りを減少させることができるので、溶
接Ｈ形鋼に匹敵する寸法精度をもったＨ形鋼を製造する
ことができる。また、圧延中にウェブ高さの変更ができ
るので、１組のミル群で溶接Ｈ形鋼に匹敵する寸法精度
をもったサイズの異なる複数のＨ形鋼を製造することが
できる。

産業上の利用可能性本発明のＨ形鋼の製造方法によれば、従来の2Hiエッ
ジャーミルを使用した場合に比べ寸法精度が向上し、ウ
エブ中心偏りを減少させることができる。しかも、圧延
中にウェブ高さの縮小が容易にできるので、１組のミル
群で多サイズのＨ形鋼を溶接Ｈ形鋼に匹敵する寸法精度
で熱間圧延で製造することができる。

建築物の鉄骨として要望されているＨ形鋼の多品種、
少量生産に利用できる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ４ロールで構成されるユニバーサ
ル粗ミルとユニバーサルエッジャーミルとが近接配置さ
れたミル群を中間圧延工程の少なくとも最終段に用いて
行うＨ形鋼の製造方法であって、前記ユニバーサルエッ
ジャーミルの水平ロールの幅を前記ユニバーサル粗ミル
の水平ロールの幅よりも小さくし、粗形材のフランジ外
面を前記ユニバーサルエッジャーミルの堅ロールで拘束
し、水平ロールでフランジ先端部を圧下することを特徴
とするＨ形鋼の製造方法。
【請求項２】それぞれ４ロールで構成されるユニバーサ
ル粗ミルとユニバーサルエッジャーミルとが近接配置さ
れたミル群を中間圧延工程の少なくとも最終段に用いて
行うＨ形鋼の圧延方法であって、前記ユニバーサルエッ
ジャーミルの水平ロールの幅を前記ユニバーサル粗ミル
の水平ロールの幅よりも小さくし、粗形材のフランジ外
面を前記ユニバーサルエッジャーミルの堅ロールで拘束
し、水平ロールでフランジ先端部を圧下する中間圧延を
行うこと、およびこれに続く仕上げ圧延を上記ミル群に
近接配置されたユニバーサル仕上げミルを用いて行うこ
とを特徴とするＨ形鋼の圧延方法。
【請求項３】上記ユニバーサル仕上げミルとして幅可変
の水平ロールを備えたユニバーサルミルを用いることを
特徴とする請求項２記載のＨ形鋼の製造方法。
【請求項４】（補正）それぞれ４ロールで構成されるユ
ニバーサル粗ミルとユニバーサルエッジャーミルとが近
接配置されたミル群を中間圧延工程の少なくとも最終段
に用いて行うＨ形鋼の圧延方法であって、ユニバーサル
粗ミルの水平ロールの幅は一定とし、ユニバーサルエッ
ジャーミルの水平ロールは２分割され、かつロール幅は
可変とし、ユニバーサルエッジャーミルの水平ロールと
堅ロールとで孔型を形成し、フランジの内外面をロール
で拘束し、水平ロールでフランジ先端を圧下し、ウェブ
を圧下しないことを特徴とするＨ形鋼の製造方法。
【請求項５】（補正）それぞれ４ロールで構成されるユ
ニバーサル粗ミルとユニバーサルエッジャーミルとが近
接配置されたミル群を中間圧延工程の少なくとも最終段
に用いて行うＨ形鋼の圧延方法であって、ユニバーサル
粗ミルの水平ロールの幅は一定とし、ユニバーサルエッ
ジャーミルの水平ロールは２分割され、かつロール幅は
可変とし、ユニバーサルエッジャーミルの水平ロールと
堅ロールとで孔型を形成し、フランジの内外面をロール
で拘束し、水平ロールでフランジ先端を圧下し、ウェブ
を圧下しない中間圧延を行うこと、およびこれに続く仕
上げ圧延を上記ミル群に近接配置されたユニバーサル仕
上げミルを用いて行うことを特徴とするＨ形鋼の製造方
法。
【請求項６】上記ユニバーサル仕上げミルとして幅可変
の水平ロールを備えたユニバーサルミルを用いることを
特徴とする請求項５記載のＨ形鋼の製造方法。
【請求項７】上記中間圧延工程のユニバーサルエッジャ
ーミルの最終パスでウェブ高さを縮小することを特徴と
する請求項１から６までのいずれかに記載のＨ形鋼の製
造方法。