JP3503381B2 - Ｈ形鋼の製造方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い圧延能率が得
られ、圧延ラインにおけるユニバーサル圧延のパス回数
と圧延所要時間を少なくできるＨ形鋼の製造方法とその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のＨ形鋼の製造方法に用いら
れる装置（圧延ライン）の第１の例を示す概略図であ
る。

【０００３】この第１従来例の圧延ラインでは、加熱炉
から出た素材鋼片１が、まず２重式のブレークダウン圧
延機ＢＤによって、目標とする製品寸法に適する形状に
造形圧延される。次いで、図に示すような外周に傾斜を
持つ一対の竪ロール２ａ，２ｂと両側面に傾斜を持つ一
対の水平ロール３ａ，３ｂを組み込んだ粗ユニバーサル
圧延機Ｕとエッジヤ圧延機Ｅからなる粗ユニバーサル圧
延機群において厚みを減じられるとともに、フランジ端
部の成形が行われる粗圧延加工によって、フランジが外
向きに傾斜した中間製品１Ａに成形される。その後、外
周に傾斜のない一対の竪ロール４ａ，４ｂと両側面に傾
斜のない一対の水平ロール５ａ，５ｂを組み込んだ仕上
ユニバーサル圧延機Ｆによってフランジが直角に成形さ
れ、Ｈ形の製品１Ｂとなる。以上の一連の工程は連続し
て行われる。

【０００４】また、最近は２機のユニバーサル圧延機と
１機のエッジヤ圧延機を近接配置させた配列の圧延ライ
ンが開発されている。この方式では、前述の図４の粗ユ
ニバーサル圧延機群の下流側に近接して同じ形式の粗ユ
ニバーサル圧延機をもう１基新たに設置し、それらから
離れた下流位置に前述の仕上ユニバーサル圧延機が配置
されるレイアウトのものが一般的であり、１パスで２基
の粗ユニバーサル圧延機でのタンデム圧延が行われるた
め、圧延能率の向上が図れる。しかし、この方式の場
合、高価なユニバーサル圧延機を新たに１基増設しなけ
ればならず、設備費がかさむという欠点がある。

【０００５】そこで、図５に示すようにこのようなタン
デム配置の粗ユニバーサル圧延機Ｕ1,Ｕ2 のうち、下流
側に位置する粗ユニバーサル圧延機Ｕ2 に組み込む２組
のロールを、外周に傾斜のない竪ロール４Ａ，４Ｂと両
側面に傾斜のない水平ロール５Ａ，５Ｂとからなる互い
に垂直配置のいわゆるＨ形状配置のものとし、粗・仕上
兼用のユニバーサル圧延機として使用することにより、
仕上専用のユニバーサル圧延機を不要とし、仕上機能を
有するユニバーサル圧延機Ｕ2 のパス数を増やして圧延
能率向上を図るとともに、仕上専用のユニバーサル圧延
機を不要としてユニバーサル圧延機の台数を減らし、レ
イアウトの簡略化と圧延ラインの短縮化を達成したもの
が提案されている（特公平６−８３８４５号公報）。以
下、これを第２従来例という。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、専用の
仕上ユニバーサル圧延機Ｆを有する前述の第１従来例に
あっては、仕上ユニバーサル圧延機Ｆが、フランジ角度
の矯正と最終パスのエッジヤ圧延によるフランジ先端バ
ルジングを修正するための矯正機に近い役割で使用され
ているのが実情である。すなわち、粗圧延を行うユニバ
ーサル圧延機Ｕが複数回の反復圧延を行っているのに対
し、仕上ユニバーサル圧延機Ｆは１パスのみの圧延とな
っており、稼働時間が極端に短かい。更に形状修正を主
な目的として使用するために軽圧下の圧延となり、圧延
荷重も小さい。このように仕上ユニバーサル圧延機Ｆは
圧延ラインの中で果たす役割が小さいため、設備コスト
の割に無駄の多い設備となっている。

【０００７】また、タンデム配置の粗ユニバーサル圧延
機Ｕ1,Ｕ2 のうち、下流側に位置する粗ユニバーサル圧
延機Ｕ2 に仕上圧延機能を持たせた前述の第２従来例に
あっても、同様の問題があった。すなわち、粗・仕上兼
用のユニバーサル圧延機Ｕ2は、組み込まれた２組のロ
ールが、外周に傾斜のない竪ロール４Ａ，４Ｂと両側面
に傾斜のない水平ロール５Ａ，５Ｂとからなる互いに垂
直配置のいわゆるＨ形状配置となっていて、フランジが
ウェブに対して垂直な状態で圧延されるため、水平ロー
ル５Ａ，５Ｂの両側面に逃げ角がない状態となり、フラ
ンジ内面に疵が非常に発生しやすい。したがって、厚み
を減ずるのが主目的の粗ユニバーサル圧延において傾斜
付きロールと同様の圧下率で圧延することができず、軽
圧下とせざるを得ない。このような制限の存在により、
１パスで２機のユニバーサル圧延機を通過するにもかか
わらず、圧延能率をさほど向上させることができず、結
局は前述の第１従来例（図４）のように仕上専用のユニ
バーサル圧延機を離して配置した場合と同様に無駄の多
い状況となっていた。

【０００８】本発明の技術的課題は、使用するユニバー
サル圧延機の数が従来と同じでも、高い圧延能率が得ら
れ、圧延ラインにおけるユニバーサル圧延のパス回数と
圧延所要時間を少なくできるようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＨ形鋼の製
造方法は、加熱炉から出た素材鋼片を、圧延ラインの最
上流部にて目標とする製品寸法に適する形状に造形圧延
してから、下流部の圧延機群によってフランジのついた
形状に成形する際に、この圧延ラインでは２基のユニバ
ーサル圧延機と１基のエッジヤ圧延機からなるタンデム
型圧延機群によってフランジに外向き傾斜のついた形状
で圧延を終了し、冷却後、フランジの外向き傾斜を矯正
することを特徴としている。また、この方法に用いられ
る装置は、圧延ラインの最上流部に配置され、加熱炉か
ら出た素材鋼片を製品寸法に適する形状に造形圧延する
ブレークダウン圧延機と、圧延ライン上のブレークダウ
ン圧延機よりも下流側に配置され、造形圧延された被圧
延材をフランジのついた形状に成形する圧延機群とを有
するものにおいて、圧延機群を、外周に傾斜を持つ一対
の竪ロールと両側面に傾斜を持つ一対の水平ロールが組
み込まれて、造形圧延された被圧延材をフランジに外向
き傾斜のついた形状に圧延するタンデム型の２基の粗ユ
ニバーサル圧延機と、これら２基の粗ユニバーサル圧延
機間に配置された１基のエッジヤ圧延機とから構成する
とともに、圧延ラインから独立させて、タンデム型圧延
機群によりフランジに傾斜の付いた形状で圧延を終了し
た被圧延材を冷却する冷却床と、冷却床で冷却された被
圧延材のフランジの外向き傾斜を矯正する矯正機とを設
けたものである。この装置において、熱間圧延のライン
は仕上ユニバーサル圧延機のない構成となる。従って、
被圧延材は、フランジに傾斜角度をもった粗ユニバーサ
ル圧延形状のまま、圧延ラインでの熱間圧延を終了させ
られる。次いで、冷却床に移送されて冷却された後、矯
正機にかけられ、フランジ角度をウェブに対して垂直に
修正され、Ｈ形の製品となる。２基のユニバーサル圧延
機のロール形状をいずれも傾斜付きとすることにより、
タンデム方式によるユニバーサル圧延の圧下率を大きく
することが可能となり、圧延能率の向上が図れる。この
ため、使用するユニバーサル圧延機の数が、仕上ユニバ
ーサル圧延機を用いた第１従来例や粗・仕上兼用のユニ
バーサル圧延機を用いた第２従来例のものと同じでも、
高い圧延能率が得られ、圧延ラインにおけるユニバーサ
ル圧延のパス回数と圧延所要時間を少なくすることがで
きる。新たに矯正機が必要となるが、この矯正機は、ユ
ニバーサル圧延機よりも単純な構造のプレスやロールに
よる矯正など、様々な方式や設備のものを採用すること
が可能で、かつ新たに仕上ユニバーサル圧延機を設置す
る場合に比し、設備コストを大幅（約１／１０程度）に
圧縮することができる。この程度の設備コスト増は、本
発明による圧延能率向上と圧延所要時間の短縮化等を勘
案すれば、利点がより多いものとなる。更に矯正機は、
ユニバーサル圧延機よりも設置場所の自由度が高く、使
い勝手もよく、設計的自由度の拡大に寄与する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
Ｈ形鋼の製造方法およびこの方法に用いられる装置を図
１乃至図３に基づき説明する。図１は本実施形態に係る
Ｈ形鋼の製造装置を示す概略構成図、図２は圧延ライン
での圧延終了後の中間製品を示す正面図、図３は矯正後
の仕上がり製品を示す正面図であり、各図中、前述の第
２従来例（図５）に相当する部分には同一符号を付して
ある。

【００１１】本実施形態に係るＨ形鋼の製造装置は、圧
延ラインが以下のように構成されている。すなわち、圧
延ラインの最上流部に配置されて加熱炉から出た素材鋼
片１を製品寸法に適する形状に造形圧延するブレークダ
ウン圧延機ＢＤと、圧延ライン上のブレークダウン圧延
機ＢＤよりも下流側に配置され、造形圧延された被圧延
材をフランジに外向き傾斜のついた中間製品１Ａの形状
に成形する圧延機群とからなり、圧延ライン上には仕上
ユニバーサル圧延機が存在しない構成となっている。

【００１２】次に、これを更に詳述しながらこの実施形
態装置を用いてＨ形鋼を製造する方法について図１乃至
図３に基づき説明する。本実施形態装置では、造形圧延
された被圧延材をフランジのついた中間製品１Ａの形状
に成形する圧延機群が、外周に傾斜を持つ一対の竪ロー
ル２ａ，２ｂと両側面に傾斜を持つ一対の水平ロール３
ａ，３ｂが組み込まれて、造形圧延された被圧延材をフ
ランジに外向き傾斜のついた形状に圧延するタンデム型
の２基の粗ユニバーサル圧延機Ｕ1,Ｕ2 と、これら２基
の粗ユニバーサル圧延機Ｕ1,Ｕ2 間に配置された１基の
エッジヤ圧延機Ｅとから構成されている。

【００１３】また、本実施形態装置は、圧延ラインから
独立させて、タンデム型圧延機群Ｕ1,Ｕ2,Ｅによりフラ
ンジに傾斜の付いた形状で圧延を終了した被圧延材すな
わち図２に示す中間製品１Ａを冷却する冷却床ＣＢと、
冷却床ＣＢで冷却された中間製品１Ａのフランジの外向
き傾斜を矯正する矯正機Ｓとを設けている。

【００１４】したがって、加熱炉から抽出した後にブレ
イクダウン圧延機ＢＤにより造形圧延された被圧延材
は、圧延ラインにて２基の粗ユニバーサル圧延機Ｕ1,Ｕ
2 と１期のエッジヤ圧延機Ｅとからなるタンデム型圧延
機群により、フランジに傾斜角度をもった粗ユニバーサ
ル圧延形状のまま熱間圧延を終了させられ、次いで冷却
床ＣＢに移送されて冷却される。その後、ユニバーサル
圧延機よりも単純な構造のプレスやロールを用いた矯正
機Ｓにかけられ、フランジ角度をウェブに対して垂直に
修正され、図３に示すＨ形の製品１Ｂとなる。

【００１５】このように、本実施形態においては、圧延
ライン上での仕上工程がないため、従来のように外周に
傾斜のないフラットな竪ロールと両側面に傾斜のないフ
ラットな水平ロールとからなる互いに垂直配置のロール
でのＨ形の圧延を行う場合と異なり、２基の粗ユニバー
サル圧延機Ｕ1,Ｕ2 共、同様の高い圧下率で圧延するこ
とができ、ユニバーサル圧延機の数が従来と同じでも、
高能率圧延が可能となり、圧延ラインにおけるユニバー
サル圧延のパス回数と圧延所要時間を少なくすることが
できた。

【００１６】すなわち、前述の第１従来例（図４）の場
合は、ユニバーサル圧延機の数は本発明と同じである
が、ユニバーサル圧延機のうち、下流側に位置するユニ
バーサル圧延機を粗ユニバーサル圧延機群から離して設
置するとともに、フラットな竪ロールとフラットな水平
ロールとからなる互いに垂直配置のロールを用いた仕上
ユニバーサル圧延機として使用している。このため、下
流側に位置するユニバーサル圧延機の圧下量を小さくせ
ざるを得ず、圧延能率を低下させざるを得ず、粗ユニバ
ーサル圧延機として使用できるものは１基だけとなって
いる。

【００１７】また、前述の第２従来例（図５）の場合
は、ユニバーサル圧延機群に２基のユニバーサル圧延機
が近設配置されたタンデム方式を採用しているものの、
下流側に位置するユニバーサル圧延機がフラットな竪ロ
ールとフラットな水平ロールとからなる互いに垂直配置
のロールを用いた粗・仕上兼用のユニバーサル圧延機に
構成されている。このため、下流側に位置するユニバー
サル圧延機の圧下量を小さくせざるを得ず、前述の第１
従来例と同様に圧延能率を低下させざるを得ない。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１はＨ６００×３００×１２／２０サイ
ズのＨ形鋼を、本実施形態装置と前述の第１，第２従来
例による３つの圧延ラインで製造した場合のユニバーサ
ル圧延のパス回数と所用時間を比較して示したものであ
る。表１から明らかなように、本実施形態装置の圧延ラ
インによれば、ユニバーサル圧延のパス回数が第１従来
例の約４割、第２従来例の半分程度となった。またユニ
バーサル圧延の所用時間は、第１従来例の半分以下、第
２従来例の約半分であり、従来方式に比べて圧延能率が
格投に向上した。

【００２０】ところで、新たに必要となる冷間で用いる
矯正機Ｓは様々な方式のものを採用することができる。
例えばプレスにより左右フランジを曲げる方法や、ロー
ルで挟んでフランジの曲げを行う方法等適宜選択すれば
よく、いずれを採用するにせよ、簡単にフランジを垂直
にすることができ、かつ新たに仕上ユニバーサル圧延機
を設置する場合に比し、設備コストを約１／１０程度ま
で圧縮することができる。この程度の設備コスト増は、
本発明による圧延能率向上と圧延所要時間の短縮化等を
勘案すれば、利点がより多いものとなる。更に矯正機
は、ユニバーサル圧延機よりも設置場所の自由度が高
く、使い勝手もよく、設計的自由度の拡大に寄与する。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、２
基のユニバーサル圧延機のロール形状をいずれも傾斜付
きとするとともに、これらの間に１基のエッジヤ圧延機
Ｅを配置し、これらタンデム型圧延機群によるユニバー
サル圧延の圧下率を大きくして、圧延ラインではフラン
ジに外向き傾斜のついた形状で圧延を終了し、その後、
圧延ラインから独立させて設けた冷却床で冷却してから
矯正機にかけ、フランジ角度をウェブに対して垂直に修
正し、Ｈ形の製品を得るようにしたので、使用するユニ
バーサル圧延機の数が従来と同じでも、高い圧延能率が
得られ、圧延ラインにおけるユニバーサル圧延のパス回
数と圧延所要時間を少なくすることができる。

【００２２】更に、新たに必要となる冷間で用いる矯正
機は、ユニバーサル圧延機よりも単純な構造のプレスや
ロールによる矯正など、様々な方式や設備のものを採用
することが可能で、かつ新たに仕上ユニバーサル圧延機
を設置する場合に比し、設備コストを大幅（約１／１０
程度）に圧縮することができる。この程度の設備コスト
増は、本発明による圧延能率向上と圧延所要時間の短縮
化等を勘案すれば、利点がより多いものとなる。また矯
正機は、ユニバーサル圧延機よりも設置場所の自由度が
高く、使い勝手もよく、設計的自由度の拡大に寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るＨ形鋼の製造方法に
用いられる装置を示す概略構成図である。

【図２】圧延ラインでの圧延終了後の中間製品を示す正
面図である。

【図３】矯正後の仕上がり製品を示す正面図である。

【図４】従来のＨ形鋼の製造方法に用いられる装置の第
１の例を示す概略構成図である。

【図５】従来のＨ形鋼の製造方法に用いられる装置の第
２の例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 素材鋼片 １Ａ 中間製品 １Ｂ Ｈ形の製品 ２ａ，２ｂ 外周に傾斜を持つ竪ロール ３ａ，３ｂ 両側面に傾斜を持つ水平ロール ＢＤ ブレークダウン圧延機 Ｕ1,Ｕ2 粗ユニバーサル圧延機 Ｅ エッジヤ圧延機 ＣＢ 冷却床 Ｓ 矯正機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有泉 孝 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 鎌田 正誠 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 (56)参考文献 特開 平９−174103（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−174104（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−297006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−111501（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 1/08 B21B 13/10 B21D 3/05

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱炉から出た素材鋼片を、圧延ライン
   の最上流部にて目標とする製品寸法に適する形状に造形
   圧延してから、下流部の圧延機群によってフランジのつ
   いた形状に成形するＨ形鋼の製造方法において、 前記圧延ラインでは２基のユニバーサル圧延機と１基の
   エッジヤ圧延機からなるタンデム型圧延機群によってフ
   ランジに外向き傾斜のついた形状で圧延を終了し、 冷却後、フランジの外向き傾斜を矯正することを特徴と
   するＨ形鋼の製造方法。
2. 【請求項２】 圧延ラインの最上流部に配置され、加熱
   炉から出た素材鋼片を製品寸法に適する形状に造形圧延
   するブレークダウン圧延機と、前記圧延ライン上の前記
   ブレークダウン圧延機よりも下流側に配置され、造形圧
   延された被圧延材をフランジのついた形状に成形する圧
   延機群とを有するＨ形鋼の製造装置において、 前記圧延機群を、外周に傾斜を持つ一対の竪ロールと両
   側面に傾斜を持つ一対の水平ロールが組み込まれて、造
   形圧延された被圧延材をフランジに外向き傾斜のついた
   形状に圧延するタンデム型の２基の粗ユニバーサル圧延
   機と、これら２基の粗ユニバーサル圧延機間に配置され
   た１基のエッジヤ圧延機とから構成するとともに、 前記圧延ラインから独立させて、前記タンデム型圧延機
   群によりフランジに傾斜の付いた形状で圧延を終了した
   被圧延材を冷却する冷却床と、該冷却床で冷却された被
   圧延材のフランジの外向き傾斜を矯正する矯正機とを設
   けたことを特徴とするＨ形鋼の製造装置。