JP2982639B2

JP2982639B2 - Ｈ形鋼のローラ矯正方法及びその装置

Info

Publication number: JP2982639B2
Application number: JP7027022A
Authority: JP
Inventors: 省吾冨田; 寿夫宮里; 米章藤田; 渡辺　　誠; 亨森実; 厚渡辺
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1999-11-29
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: JPH08215754A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｈ形鋼のウェブを圧下
することによって曲がりを矯正するＨ形鋼のロ−ラ矯正
方法及びその装置に関し、特に、熱間圧延或いは溶接に
より製造されたＨ形鋼の矯正に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延或いは溶接で製造されたままの
Ｈ形鋼は、全体若しくは局部的に曲がりとか反りを生じ
ているために、冷間で真直に矯正した後出荷されるのが
普通である。冷間矯正方法としては、プレス矯正による
か、ローラ矯正による場合が多いが、前者では矯正前の
形状を見ながら押金具によって適宜に変形を加えるの
で、能率が悪く大量生産に向かない。これに対して、後
者（ローラ矯正法）は、多数のローラによりＨ形鋼に繰
り返し曲げを与えることによって真直にする方法であ
り、能率がよく、工場ではオンライン設備として設置、
使用されている。

【０００３】図９及び図１０は、従来のローラ矯正法に
おける矯正用のローラとＨ形鋼との接触状態を一部取り
出して示して図示したものである。これらの図に見られ
るように、従来のローラ矯正機の負荷方式には、図９の
ようにＨ形鋼１のウェブ３の面がローラ４の外周面によ
って負荷されるウェブ圧下方式と、図１０のようにＨ形
鋼１のフランジ３の端面がローラ５の外周面によって負
荷さるフランジ圧下方式の２種類のものがある。しか
し、いずれの圧下方式を採用するにせよ、以下に述べる
ような問題点を避けることはできない。

【０００４】すなわち、ウェブ圧下方式の欠点は、ウェ
ブ板厚に比べてフランジ幅の広いＨ形鋼の場合には、ロ
ーラ４による負荷がウェブ３の橈みに変換され、フラン
ジ２に十分な曲げ変形が起こらないばかりか、ローラ４
とウェブ３の局部的な接触部のみが塑性変形して、ひど
いときにはフランジ２とウェブ３との付け根（以下フィ
レット部という）にクラックを生ずることさえある、と
いうことである。特公昭５７−６１４８８号公報は、こ
のような局部変形を押さえるために、ウェブ３を押さえ
るロールの形状を工夫しようというものであるが、より
薄いウェブ厚の製品が求められている状況から考え、こ
のような方法では本質的な問題の解決となりえない。

【０００５】また、フランジ圧下方式の欠点は、フラン
ジ幅が広く、大きな曲げ荷重を必要とする場合には、ロ
ーラ５と接触しているフランジ２の端面がつぶれてしま
い、フランジ２の幅が大幅に減少することである。この
ような問題点は、特公昭５６−４０６４６号公報、特開
昭５３−１４１１５８号公報に提案されているようにロ
ーラの間隔の増大による荷重低減、ローラ５の径の拡大
によるローラ５とフランジ３との接触面積の増加によっ
てある程度は軽減されるが、このような手段では、必然
的に設備の大型化、建設費の上昇をもたらすばかりでな
く、ローラ５の間隔を大きくすれば、Ｈ形鋼両端の矯正
不能部の長さも長くなるので、これらの手段も自ずと限
界があることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、ウェブ圧
下方式及びフランジ圧下方式のいずれにしても、断面の
大きなＨ形鋼を有効に矯正し得ないことは明らかである
が、止むを得ずウェブ圧下方式を採用しているのが現状
である。なお、上記２方法の欠点を解決すべく、図１１
に示すように（例えば特公昭５７−１１７２８号公
報）、フランジ２とウェブ３とをローラ４，５により同
時に圧下する方法が提案されているが、この方法も、フ
ランジ２とウェブ３とに分配する荷重の設定が難しく、
ウェブ３の高さも拡がり、フランジ２の足先もつぶれて
しまう虞があることと、機構が複雑になること、ウェブ
厚がより減少すれば、前述の問題点が露呈することは必
至である。

【０００７】また、特公昭５６−４５６８４号公報で
は、フランジ圧下時のフランジにかかる面圧を下げるた
めに、かなり巧妙な方法を提案しているが、この方法で
は、フランジに接触する部分の周速が異なるため、フラ
ンジの倒れ方向に、変形が誘起されること、フランジに
接触を開始する部分とフランジの接触から抜ける部分の
荷重が高くなること、及び矯正機としては、Ｈ形鋼専用
機となってしまう等の問題点がある。

【０００８】また、特開平４−５９１２４号公報では、
ウェブ圧下矯正に竪ロールを設けフランジを拘束するこ
とによって、ウェブの曲げ剛性をあげ、その変形を抑え
ることによって、ウェブの局部変形等を解決しようとし
ているが、現状の矯正においても、上下曲がりを矯正す
るような大きな圧下力をウェブに負荷する場合には、実
際にはフランジはウェブ圧下ロールによって、図３に示
すように拘束を受けており（図の丸印の個所参照）、こ
の装置では、ウェブの曲げ剛性は殆ど通常の方法と変化
がないことになる。従って、竪ロールによってフランジ
の動きを単に拘束するだけでは、従来の方法に比べＨ形
鋼の変形上大きな違いはなく、ウェブの高さ変化を抑え
ることができず、従来からあった問題点を解決すること
は不可能である。

【０００９】また、従来の方法におけるもう一つの大き
な問題は、フランジの倒れ、傘折れに対してそれを有効
に矯正することができないと言う点である。上記の特開
平４−５９１２４号公報、特開昭５６−３００２７号公
報、特開昭和５６−１１９６２４号公報等においては竪
ロールを備え、フランジの倒れ、傘折れに効果があると
しているが、いずれも矯正の原理に基づいていないため
に、有効な矯正方法とは言えない。

【００１０】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたものであり、ウェブ厚みの少ない大型のＨ形鋼
においても適用可能なＨ形鋼のローラ矯正方法及びその
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明の一つの態様に係るＨ形鋼のローラ矯正方
法は、Ｈ形鋼の進行方向に沿ってＨ形鋼の上下に交互に
複数配置された水平ロールによりＨ形鋼のウェブを圧下
することによりウェブ断面に曲げ応力を負荷し、竪ロー
ルによりＨ形鋼のフランジの両側面の中央部のみを圧下
することによってフィレット部に圧縮応力を負荷するも
のとし、前記の中央部は、フランジの側面幅方向に、ウ
ェブ厚とフィレット部の曲率半径の２倍とを加算した長
さを少なくとも含んだ領域である。（２）本発明の他の態様に係るＨ形鋼のローラ矯正方法
は、上記の矯正方法において、竪ロールによってフィレ
ット部に負荷される圧縮応力は、次式の関係にある。 σT ：負荷される圧縮応力 σy ：材料の降伏応力ｔ：ウェブ部の板厚ｐ：ウェブ部に与えられる曲げ曲率（４）本発明の他の態様に係るに係るＨ形鋼のローラ矯
正装置は、Ｈ形鋼の進行方向に沿ってＨ形鋼の上下に交
互に複数配置され、Ｈ形鋼のウェブを圧下することによ
ってウェブ断面に曲げ応力を負荷する水平ロールと、Ｈ
形鋼のフランジの両側面の中央部のみを圧下することに
よってフィレット部に圧縮応力を負荷する竪ロールとを
備え、前記竪ロールは、ウェブ厚とフィレット部の曲率
半径の２倍とを加算した長さ又はそれ以上の長さであ
る。（５）本発明の他の態様に係るＨ形鋼のローラ矯正装置
は、Ｈ形鋼の進行方向に沿ってＨ形のウェブを圧下する
水平ロールを上下交互に設けたＨ形鋼のローラ矯正装置
において、Ｈ形鋼のフランジの両側面の中央部のみを圧
下することによってフィレット部に圧縮応力を負荷する
竪ロールを少なくとも１基以上設け、前記竪ロールは、
ウェブ厚とフィレット部の曲率半径の２倍とを加算した
長さ又はそれ以上の長さである。

【００１２】即ち、本発明はＨ形鋼フランジとウェブの
付け根部（フィレット部）を圧下することによって曲が
りを矯正する際に、フィレット部に充分な圧縮応力を負
荷できる竪ロールを備え、フランジ側面からフィレット
部を押圧することによってウェブ高さの変化を抑えるこ
とにより上記目的を達成するものである。

【００１３】

【作用】まず、本発明の作用を説明する。図１は本発明
のＨ形鋼のロール矯正装置の構成とその動作原理を示し
た図である。同図（ａ）はその側面図、同図（ｂ）はそ
の正面動作説明図、同図（ｃ）はその実機の正面図であ
る。この装置においては、Ｈ形鋼の進行方向に沿ってＨ
形鋼１のウェブ３を圧下する水平ロール１０が上下交互
に設けられており、更に、Ｈ形鋼のフランジの両側面の
中央部を圧下する竪ロール２０が水平ロール１０にそれ
ぞれ対応して設けられている。この水平ロール１０は、
Ｈ形鋼１のウェブ３を圧下することによってウェブ断面
に曲げ応力を負荷し、竪ロール２０はＨ形鋼のフランジ
２の両側面の中央部を圧下することによってフィレット
部に圧縮応力を負荷する。このように、水平ロール１０
によって繰り返し曲げ矯正を行うと同時に、竪ロール２
０によってフランジの両側面からフィレット部を圧下す
ることによって、ウェブ高さ変化が無く、フィレット割
れを起こさない矯正を行うことができる。なお、竪ロー
ル２０の圧下力は油圧シリンダ３０によって発生し、そ
の圧下力が調整される。

【００１４】なお、ここでは、竪ロール２０を設置する
スタンドを全スタンドとして示しているがウェブ圧下に
よって曲げが与えられているスタンドの少なくとも一基
以上に設置されていればその効果を発揮することができ
る。

【００１５】次に、本発明の原理を説明する。図２は従
来のウェブ圧下方法におけるＨ形鋼断面の応力状態を示
した図である。ウェブ３はロールによってり曲げによる
圧縮と引張りの応力がかかっており、また、フィレット
部にも同様の応力がかかっている。フランジ２には、こ
のウェブ３を押すことによって曲げが加わり、その足先
には長手方向それぞれ圧縮・引張応力が加わる。ウェブ
高さが変化したり、フィレット部に割れが入ったりする
原因は、このウェブ３の付け根（フィレット部）に働く
引張応力が主因であるから、これを何らかの形で低減さ
せる必要がある。

【００１６】特開平４−５９１２４号公報では、このと
きフランジの外側に竪ロールを設けてフランジを拘束す
ることによって、ウェブの曲げ剛性をあげ、その変形を
抑えることによって、上記問題を解決しようとしている
が、現状の矯正においても、実際にはフランジはウェブ
圧下ロール（水平ロール）４によって、図３に示すよう
に拘束を受けており（丸印の個所参照）、ウェブの剛性
をあげるといっても、その程度は殆ど同じだといえる。
従って、このような竪ロールでは、従来法に比べウェブ
の高さ変化を抑えることやフィレット割れを防止するこ
とができない。

【００１７】本発明者らは、ウェブ高さ変化、及びフィ
レット部の割れが引張応力によるものだとの認識から、
積極的にウェブに圧縮応力を与える必要があるとの知見
を得た。従って、竪ロール２０は、フランジ２を拘束す
るような形にする必要がなく、フランジ３の幅方向中心
部のフィレット部を外から押せる形にする必要がある。
図１の竪ロール２０はこのような知見に基いて構成され
たものである。

【００１８】図４はこのときの応力状態を示した図であ
る。この図から有害な引張応力が弾性範囲内に減少させ
られていることがわかる。ここで、竪ロール２０がフラ
ンジ２を圧下する範囲はウェブ３の厚さにフィレット部
のコーナー半径の倍の高さを加えたものであれば十分で
あり、竪ロールの形としては図５に示すようなクラウン
をつけた竪ロール２２とし、図６に示すように上記の範
囲内に圧力分布を発生させるものでも良い。ここで必要
とされる圧縮応力は、張力下の曲げ曲げ戻しによる単純
理論から、次式で与えられる。

【００１９】

【数２】

【００２０】σ_T：負荷される圧縮応力 σ_y：材料の降伏応力ｔ：ウェブ部の板厚ｐ：ウェブ部に与えられる曲げ曲率

【００２１】これらの竪ロール２０，２２（ウェブの曲
げに圧縮応力を負荷するフィレット部圧下竪ロール）
は、従来の水平ロール（ウェブ圧下ローラ）の各段に設
置することが望ましく、駆動・無駆動どちらでもその効
果を発揮するものである。また、負荷の大きい前段部分
のみに一対の竪ロール２０，２２を設け、後段部分は通
常のウェブ或いはフランジのローラ矯正という構成でも
可能である。もちろん、片持ち式、両持ち式矯正機両方
に適用可能である。そして、本発明の矯正装置に正しく
挿入するためのガイド、本発明の一対の竪ローラ組の間
隔調整装置、垂直位置調整装置、及び駆動装置を適宜敷
設することによって、各種断面寸法のＨ形鋼の連続的・
効果的な矯正が可能となる。

【００２２】

【実施例】

実施例１．図１の実施例による矯正装置の効果を従来方
法と比較して示す。表１は被矯正材寸法及び、実機矯正
機の仕様を示した表である。また、表２は従来のウェブ
矯正法と比較したインターメッシュを示した表である。
表３は従来法と比較した本実施例の効果を示した表であ
る。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】本実施例の矯正によれば、従来のウェブ圧
下矯正に比較し、ウェブ高さ変化が無くなっていること
が分かる。図７は竪ロールによるフィレット部の圧下に
よるウェブの高さ分布の変化を示した特性図である。同
図に示すように竪ロール圧下荷重によってウェブ高さが
変化し、この荷重をコントロールする必要があることも
分かる。また、同図には、フランジの外側面を拘束する
竪ロールの結果も併せて示したが、竪ロールによって単
にブランジを拘束するだけでは効果がないことが分か
る。なお、図７のデータはいずれも平均値を示してい
る。図８はフィレット部の硬度分布の変化を示した特性
図である。同図は竪ロール圧下がフランジとウェブにど
う影響するかを硬度をとって示したものである。竪ロー
ルの圧下によってフィレット部の硬度が増加しているこ
とが分かる。

【００２７】実施例２．本実施例（図１）による効果を
従来方法と比較して示す。ここでは、上ロール（水平ロ
ール）のみに竪ロールを設置した場合の効果を示した。
表４は被矯正材寸法及び実機矯正機の仕様をし示した表
である。また、表５は従来のウェブ矯正法と比較したイ
ンターメッシュを示した表である。表６は従来法と比較
した本実施例の効果を示した表である。

【００２８】

【表４】

【００２９】

【表５】

【００３０】

【表６】

【００３１】本実施例の矯正によれば、従来のウェブ圧
下矯正に比較し、ウェブ高さ変化が無くなっていること
が分かる。

【００３２】実施例３．本実施例（図１）による矯正の
効果を従来方法と比較して示す。ここでは、最大の矯正
曲げが与えられている＃２の水平ロールのみに竪ロール
を設置した場合の効果を示した。表７は被矯正材寸法及
び実機矯正機の仕様を示した表である。また、表８は従
来のウェブ矯正法と比較したインターメッシュを示した
表である。表９は従来法と比較した本実施例の効果を示
した表である

【００３３】

【表７】

【００３４】

【表８】

【００３５】

【表９】

【００３６】本実施例による矯正によれば、従来のウェ
ブ圧下矯正に比較し、ウェブ高さ変化が無くなっている
ことがわかる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、Ｈ形鋼の
ウェブを水平ロールにより圧下することによってウェブ
断面に曲げ応力を負荷し、Ｈ形鋼のフランジの両側面の
中央部のみを竪ロールにより圧下することによってフィ
レット部に圧縮応力を負荷することによりＨ形鋼を矯正
するようにしたので、ウェブの高さが変化したりフィレ
ット部に割れが入ったりすると原因が除去され、ウェブ
厚みの少ない大型のＨ形鋼においても適切な矯正が可能
になっている。このため、有効な矯正方法がないため生
産性を落としてプレスで矯正をしていたＨ形鋼をも効率
的に形状矯正ができ、製品品質が向上するといった優れ
た効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＨ形鋼のロール矯正装置の構成とその
動作原理を示した図である。同図（ａ）はその側面図、
同図（ｂ）はその正面動作説明図、同図（ｃ）はその実
機の正面図である。

【図２】従来のウェブ圧下方法におけるＨ形鋼断面の応
力状態を示した図である。

【図３】従来法におけるフランジの拘束状況を示した図
である。

【図４】竪ロールの圧下による曲げ状況を示した図であ
る。

【図５】本発明の竪ロールをクラウンを持ったロールと
したときの矯正装置の構成を示した図であり、同図
（ａ）はその側面図、同図（ｂ）はその正面動作説明図
である。

【図６】竪ロールの圧下によって圧力が有効に伝わる範
囲を示したものである。

【図７】竪ロールによるフィレット部の圧下によるウェ
ブの高さ分布の変化を示した特性図である。

【図８】フィレット部の硬度分布の変化を示した特性図
である。

【図９】従来提案されていたＨ形鋼の矯正方法（その
１）を示した図である。

【図１０】従来提案されていたＨ形鋼の矯正方法（その
２）を示した図である。

【図１１】従来提案されていたＨ形鋼の矯正方法（その
３）を示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺誠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)発明者森実亨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)発明者渡辺厚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４−59124（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−143558（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−137028（ＪＰ，Ａ) 特開平８−215753（ＪＰ，Ａ) 特開平８−215755（ＪＰ，Ａ) 特開平４−288930（ＪＰ，Ａ) 実開昭52−51322（ＪＰ，Ｕ) 実開昭50−34439（ＪＰ，Ｕ) 特公昭49−38980（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21D 3/05

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｈ形鋼の進行方向に沿ってＨ形鋼の上下
に交互に複数配置された水平ロールによりＨ形鋼のウェ
ブを圧下することによってウェブ断面に曲げ応力を負荷
し、竪ロールによりＨ形鋼のフランジの両側面の中央部
のみを圧下することによってフィレット部に圧縮応力を
負荷し、前記中央部は、フランジの側面幅方向に、ウェ
ブ厚とフィレット部の曲率半径の２倍とを加算した長さ
を少なくとも含んだ領域であることを特徴とするＨ形鋼
ローラ矯正方法。
【請求項２】前記竪ロールによってフィレット部に負
荷される圧縮応力は、次式の関係にあることを特徴とす
る請求項１記載のＨ形鋼のローラ矯正方法。【数１】 σT ：負荷される圧縮応力 σy ：材料の降伏応力ｔ：ウェブ部の板厚ｐ：ウェブ部に与えられる曲げ曲率
【請求項３】Ｈ形鋼の進行方向に沿ってＨ形鋼の上下
に交互に複数配置され、Ｈ形鋼のウェブを圧下すること
によってウェブ断面に曲げ応力を負荷する水平ロール
と、Ｈ形鋼のフランジの両側面の中央部のみを圧下する
ことによってフィレット部に圧縮応力を負荷する竪ロー
ルとを備え、前記竪ロールは、ウェブ厚とフィレット部
の曲率半径の２倍とを加算した長さ又はそれ以上の長さ
であることをことを特徴とするＨ形鋼のローラ矯正装
置。
【請求項４】Ｈ形鋼の進行方向に沿ってＨ形のウェブ
を圧下する水平ロールを上下交互に設けたＨ形鋼のロー
ラ矯正装置において、Ｈ形鋼のフランジの両側面の中央
部のみを圧下することによってフィレット部に圧縮応力
を負荷する竪ロールを少なくとも１基以上設け、前記竪
ロールは、ウェブ厚とフィレット部の曲率半径の２倍と
を加算した長さ又はそれ以上の長さであることをことを
特徴とするＨ形鋼のローラ矯正装置。