JP2991066B2

JP2991066B2 - Ｈ形鋼のローラ矯正方法

Info

Publication number: JP2991066B2
Application number: JP6326919A
Authority: JP
Inventors: 省吾冨田; 寿夫宮里; 米章藤田; 操槙ノ原; 雄二松岡; 新一永橋; 厚渡辺; 実小松原
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1999-12-20
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JPH08174071A

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ローラ矯正機による
Ｈ形鋼のロ−ラ矯正方法に関し、特に、熱間圧延或いは
溶接により製造されたＨ形鋼の形状矯正方法に関するも
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１０及び図１１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１
０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１１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
ーラによる負荷がウェブの橈みに変換され、フランジに
十分な曲げ変形が起こらないばかりか、ローラとウェブ
の局部的な接触部のみが塑性変形して、ひどいときには
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
ーラと接触しているフランジ端面がつぶれてしまい、フ
ランジ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５３−１
４１１５８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、ローラの径の拡大によるローラ
とフランジ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１２
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してウ
ェブ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、矯正荷重のような大きな荷重に対しては
単にフランジを拘束するだけでは、効果が不十分である
ことは明白である。

【０００９】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、ウェブ厚みの少ない大形のＨ形鋼でも矯
正が可能なＨ形鋼のローラ矯正方法を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る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を含み、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ローラ
矯正機に、Ｈ形鋼のフランジ両側面を圧下する竪ロール
及びそのウェブの高さ方向に竪ロールを介して圧下力を
発生する装置を備え、水平ロール及び竪ロールを水平ロ
ールの軸方向に、Ｈ形鋼の進行方向に沿って左右に交互
にずらして配置し、ウェブ断面にウェブ圧下による曲げ
応力と竪ロールによる圧縮応力とを負荷して、上下曲げ
と同時にＨ形鋼の強軸方向の曲げを加えることによって
Ｈ形鋼の形状を矯正する。すなわち、ローラ矯正機によ
って、Ｈ形鋼の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、
フランジ側面から竪ロールで圧縮応力を負荷することに
よって、ウェブ高さの変化を抑えつつ、竪ロール及び水
平ロールの位置をＨ形鋼の左右位置にずらして配置する
事によってウェブ圧下荷重を低減させ、上記目的を達成
している。

【００１１】

【作用】次に、本発明の作用を説明する。図１は本発明
によるＨ形鋼のローラ矯正方法の原理を示したものであ
る。同図の（ａ）は本発明が適用される矯正機の正面
図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその矯正機に作用す
る力の関係を示した図である。本発明においては、ロー
ラ矯正機でＨ形鋼の左右曲がりを矯正する際に、竪ロー
ル１１と水平ロール１２とが水平ロール１２の軸方向に
オフセットして配置され、水平ロール（ウェブ圧下ロー
ル）１２により繰り返し曲げ矯正を行うと同時に、竪ロ
ール１１によって圧下しながら、上下曲げと同時にＨ形
鋼の強軸方向曲げを加えることによって、ウェブ高さの
変化が無く、また、フィレット割れを起こさないで、Ｈ
形鋼の左右曲がりを矯正する。ここでは、竪ロール１１
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、左右曲がりを矯正
するスタンドの少なくとも一基以上に竪ロール１１が設
置されていればその効果を発揮する。なお、図において
オフセット量はｔで示されており、また、竪ロール１１
の圧下力により水平ロール１２には左右曲がり矯正力が
加わらない。

【００１２】図２は従来のウェブ圧下方法でのＨ形鋼断
面における応力状態を示した図である。ウェブ３はロー
ル４による曲げによって圧縮と引張り、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、足先に長手方向
それぞれ圧縮・引張応力がある。同図において、引張応
力が発生している個所には丸印が付され、その内部には
引張応力が発生している。ウェブ３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原因は、この引
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。

【００１３】特開平４−５９１２４号公報では、このと
きフランジ外側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、上記問題を解決しようとしているが、
水平ロールの圧下力が小さい範囲では、この剛性が効果
を出すと思われるが、矯正荷重のような大きな力が働
き、塑性変形状態になっていれば、現状の矯正において
も、実際にはフランジは水平ロール（ウェブ圧下ロー
ル）と接触することによって、図３に示すように（図の
丸印の個所参照）拘束を受けており、いわばほとんど同
じような状況にあるといえる。従って、竪ロールは単に
拘束するだけでは、従来法に比べてウェブの高さ変化を
抑えることができず、より一層の工夫が必要である。

【００１４】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、竪
ロールの効果を発揮させるためには積極的にウェブに圧
縮応力を与える必要があるという知見を得た。図４はこ
のときの応力状態を示す図であるが、竪ロール１１によ
りウェブ３に圧縮応力を与えることで、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分かる。

【００１５】ここで必要とされる竪ロールによる圧縮応
力は、引張下の曲げ戻しによる単純理論から、次式で与
えられる。

【００１６】

【数２】

【００１７】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

【００１８】また、水平ロール（ウェブ圧下ロール）の
荷重そのものを低減させることも、上記局部荷重による
変形（フィレット割れ、ウェブ高さ変化）を抑えること
に効果を発揮させることは当然であるが、これに対して
は、竪ロール・水平ロールともに水平ロールの軸方向に
オフセットし、いわばＨ形鋼の強軸方向に対する繰り返
し曲げ（図１のｙ軸周りの曲げ）を与えることによって
対応させる。

【００１９】図５は圧延冷却後の曲がりを持ったＨ形鋼
の残留応力を図式化したものであるが、いわばこの残留
応力が低減されたときが、Ｈ形鋼が真直になった状態だ
と言える。また、図６は残留応力のない状態のＨ形鋼に
強軸方向に繰り返し曲げを加えたときの応力状態を示し
たものである。図５と図６の応力を合成したものが図７
であるが、これから圧延冷却後のＨ形鋼の持っている残
留応力と、強軸方向の繰り返し曲げによる応力とによっ
てフランジ部の長さの短い部分が引っ張られ、長さの長
い部分が圧縮される繰り返し塑性変形が有効に行われる
ことが分かる。従って、竪ロール・水平ロールを水平ロ
ールの軸方向にオフセットをとることによってこの効果
を有効に発揮させることができ、ウェブの圧下量を低減
させることが可能となる。

【００２０】これらのウェブの曲げに圧縮応力を付加す
る竪ロールの設置間隔や個数は、従来のウェブ圧下ロー
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本発明の竪ロール対を設け、後段部
分は、通常のウェブある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、本発明の矯正機
に正しく挿入するためのガイド、本発明の竪ローラ組の
間隔調整装置、垂直位置調整装置、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。

【００２１】

【実施例】

実施例１．本発明による矯正機・矯正方法（図１）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及びオフセ
ット位置の設定を示した表である。従来法では、オフセ
ットを行っていない。従来法でオフセットを行った場合
は、ウェブ高さ変化が大きく、またフィレット割れも発
生し、製品として使いものにならなかった。また、本発
明では、水平ロールによる圧下量が少なくて済んでい
る。表３は従来法と比較した本発明法の効果を示した表
である。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】本発明による矯正方法では、従来のウェブ
圧下矯正に比較して、ウェブ高さ変化が無くなってお
り、勿論フィレット割れも皆無であった。また、図８は
本発明の竪ロール圧下によるウェブ高さの変化を示した
特性図でり、図示のように、竪ロール圧下荷重によって
ウェブ高さそのものを制御することができることも分か
る。なお、図８の特性はいずれも平均値を示している。
図９はフィレット部の硬度分布を調査した図である、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。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ウェブ断
面にウェブ圧下による曲げ応力と竪ロールによる圧縮応
力が負荷されるように、水平ロールと竪ロールとを水平
ロールの軸方向にオフセットして配置し、上下曲げと同
時にＨ形鋼の強軸方向の曲げを加えることによってＨ形
鋼の形状を矯正するようにしたので、特従来有効な矯正
方法がないために生産性を落としてプレスで矯正をして
いた大形の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】本発明によるＨ形鋼のローラ矯正法法の原理を
示した説明図である。

【図２】従来の矯正法による応力状態を示す図である。

【図３】従来の矯正法におけるフランジの拘束状態を示
す図である。

【図４】本発明における竪ロール圧下状況を示した図で
ある。

【図５】圧延冷却後の曲がりを持ったＨ形鋼の残留応力
状態を示した図である。

【図６】Ｈ形鋼の強軸方向に曲げたときの応力状態を示
した図である。

【図７】上下曲がりのあるＨ形鋼の強軸方向に曲げたと
きの応力状態を示した図である。

【図８】本発明による竪ロールの圧下によるウェブ高さ
の変化（圧下効果）を示した特性図である。

【図９】本発明による竪ロールの圧下によるフィレット
部の硬度変化を示した特性図である。

【図１０】従来のウエブ圧下矯正法の説明図である。

【図１１】従来のフランジ圧下矯正法の説明図である。

【図１２】従来のウエブ・フランジ圧下矯正法の説明図
である。

【符号の説明】

１Ｈ形鋼２フランジ３ウェブ１１竪ロール１２水平ロール（ウェブ圧下ロール）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者槙ノ原操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)発明者松岡雄二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)発明者永橋新一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 (72)発明者小松原実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52−45573（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−57460（ＪＰ，Ａ) 実開昭52−51322（ＪＰ，Ｕ) 実開昭50−34439（ＪＰ，Ｕ) 特公平３−12974（ＪＰ，Ｂ２) (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を含み、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ローラ矯
正機に、Ｈ形鋼のフランジ両側面を圧下する竪ロール及
びそのウェブの高さ方向に竪ロールを介して圧下力を発
生する装置を備え、水平ロール及び竪ロールを、Ｈ形鋼
の進行方向に沿って、水平ロールの軸方向に左右に交互
にずらして配置し、ウェブ断面にウェブ圧下による曲げ
応力と竪ロールによる圧縮応力とを負荷して、上下曲げ
と同時にＨ形鋼の強軸方向の曲げを加えることによって
Ｈ形鋼の形状を矯正することを特徴とするＨ形鋼のロー
ラ矯正方法。
【請求項２】前記水平ロールの少なくとも２つ以上に
竪ロール及びその圧下機構を敷設して、Ｈ形鋼の形状を
矯正す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。
【請求項３】竪ロールによって付加される圧縮応力が
次式の関係を満足することを特徴とする請求項１又は２
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 ρ ：ウェブ部に与えられる曲げ曲率