JP3914742B2

JP3914742B2 - Straightening method for section steel with excellent cross-sectional dimensions and straightness

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Publication number: JP3914742B2
Application number: JP2001335232A
Authority: JP
Inventors: 忠継吉田; 茂小川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: JP2003136138A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺材の形鋼の矯正をその全長にわたって高精度かつ高効率に行う方法および装置を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
軌条やＨ形鋼などの形鋼の製造技術においては、長手方向にわたる各部位の寸法精度および真直性の確保が重要な課題であり、高い寸法精度および真直性の形鋼製品を得るためには、熱間圧延のみで製造するには限界があるため、通常、圧延後に、圧延材をさらに冷間または温間で矯正することにより形鋼製品の高い寸法精度および真直性を確保している。
【０００３】
従来の形鋼圧延材の矯正方法は、パスライン（形鋼の搬送方向）に沿って上下または左右に千鳥状に矯正ロールを配設したローラーレベラーを用い、後段になる程、曲げの曲率が漸減するように各矯正ロールのパスラインに対する押し込み位置を調節して、被矯正材（形鋼）の繰り返し曲げをおこなうことにより、矯正を行う方法が一般的であった。
【０００４】
このローラーレベラーによる矯正方法は、比較的コンパクトな設備ですみ、また一旦、適正条件に設定すれば無人運転が可能なため導入しやすい特長があるが、以下の問題があった。
【０００５】
例えば、軌条（レール）製品においては、近年鉄道車輌の高速化の指向により、その全長にわたって高い真直性の確保が要求されるが、従来のローラーレベラーによる矯正方法では、原理的に軌条（レール）の両端部の矯正は不可能であるため、両端部のみ再矯正が必要であった。この再矯正は、現状、三点曲げや四点曲げなど間歇的なプレスによる方法が実施されており、生産性を著しく低下させる一つの原因となっている。
【０００６】
このようなローラーレベラーによる矯正方法に代わる方法として、特公昭５６−４０６４４号公報には、ユニバーサル圧延機を用いて１０％以下の圧下率で矯正圧延する方法が開示されている。
【０００７】
図９は、この方法を用いてＨ形鋼の左右曲がりを矯正する方法を示した図であり、左曲がりのＨ形鋼Ａを矯正する場合は、竪ロール１の圧下量Ｐ₁を竪ロール２の圧下量Ｐ₂より大きく（Ｐ₁＞Ｐ₂）し、逆に、右曲がりのＨ形鋼Ｂを矯正する場合は、竪ロール２の圧下量Ｐ₂を竪ロール１の圧下量Ｐ₁より大きく（Ｐ₁＜Ｐ₂）なるように設定し、水平ロール３、４でウエブ部およびフランジ部内側を拘束しつつ、竪ロール１、２でフランジ部外側を圧下し、圧下量の大きい方のフランジ部を圧下量の小さい方のフランジ部より長手方向に多く延伸させることにより左右曲がりを矯正するものである。
【０００８】
また、図１０は、Ｈ形鋼の上下曲がりを矯正する方法を示した図であり、Ｈ形鋼Ｃ、Ｄの曲がり方向に応じて、上下水平ロール３、４の軸心のオフセット量δを調節し、δを支点長さとする圧延荷重により生じる矯正方向のモーメントを利用して上下曲がりを矯正するものである。
【０００９】
しかし、このような圧延による延伸差を利用した矯正のみでは、所要の真直性を得るためには１０％程度の大圧下率が必要であり、被矯正材の真直性は満足できても矯正前後の寸法変化、例えば、Ｈ形鋼の左右曲がりを矯正する場合には、左右フランジ部の厚さの変化が大きくなり製品の寸法外れが生じやすくなる。
【００１０】
特公昭５６−４０６４４号公報は、特に曲がりが大きい形鋼を矯正する場合には、ユニバーサル圧延機をタンデムに配置して矯正能力を向上させることを開示しているが、タンデム圧延による矯正は、矯正設備の設備コストおよび保守コストを大幅に増加させるという問題が生じる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の繰り返し曲げの原理に基づくローラーレベラーによる矯正では、両端の非定常部の矯正が出来ない課題があった。
【００１２】
また、特公昭５６−４０６４４号公報に開示されているようなユニバーサル圧延機を用いた圧延矯正方法では、真直性は満足できても矯正前後の形鋼の断面形状変化が大きいため、製品の寸法精度が低下し、寸法外れが発生しやすいという問題があった。
【００１３】
これらの従来の矯正方法における問題点に鑑みて、本発明は、従来のローラーレベラーのみによる矯正方法の欠点である両端非定常部の未矯正域の発生と、従来の矯正方法の欠点である寸法精度の低下をともに抑制でき、全長における断面寸法精度および真直性に優れた形鋼の矯正方法および装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、その発明の要旨とするところは、以下の通りである。
（１）矯正圧延機と、その入側および出側に配置されたピンチロールを用いて形鋼を矯正する方法において、形鋼をその先端が出側ピンチロールを出るまで圧下することなく該矯正圧延機に送った後、該形鋼の送りを停止する過程と、該入側のピンチロールにより該入側の形鋼を把持して該形鋼を所望のパスラインに位置設定する過程と、該矯正圧延機のロール間隙を設定する過程と、該形鋼を該矯正圧延機により入側の方向に先端まで圧延しながら該入側のピンチロールにより矯正し、該形鋼の先端が該矯正圧延機のロールバイトに達したら圧延を停止する過程と、次いで該形鋼を少なくとも先端が該出側ピンチロールに達するまで該矯正圧延機で圧下することなく送った後、該形鋼の送りを停止する過程と、該出側のピンチロールにより該出側の形鋼を把持して該形鋼を所望のパスラインに位置設定する過程と、該矯正圧延機のロール間隙を設定する過程と、該形鋼を出側方向に後端まで圧延しながら該出側のピンチロールにより矯正する過程とからなることを特徴とする、全長における断面寸法形状および真直性に優れた形鋼の矯正方法。
（２）該該矯正圧延機のロール間隙の設定が、圧延方向によらず実質的に同じであることを特徴とする請求項１に記載の全長における断面寸法形状および真直性に優れた形鋼の矯正方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明について、以下に詳細に説明する。
【００１６】
本発明者らは、従来のローラーレベラーのみによる矯正方法の欠点である形鋼両端部の未矯正域の発生と、従来の矯正方法の欠点である寸法精度の低下などを抑制するために、圧延機による圧延矯正と、ローラーレベラーに代表される曲げ矯正の長所と短所を鋭意比較検討した結果、それぞれ単独で用いる場合の圧延矯正機構と曲げ矯正機構に対して、それぞれの特徴を組み合わせることによる相互作用で、従来にない高機能の軽圧下矯正機構が得られ、これらの機構により、全長における高断面寸法精度および真直性に優れた形鋼の矯正が可能となることを知見した。
【００１７】
本発明の矯正装置は、矯正圧延機と、この矯正圧延機の入側および出側に設置されたピンチロールにより構成される。
【００１８】
図１は、本発明の矯正装置の一例として、ユニバーサル圧延機５１とその入側および出側にそれぞれ入側ピンチロール列５２および出側ピンチロール列５３を配置する矯正装置を示す。
【００１９】
形鋼５０は、矯正圧延機であるユニバーサル圧延機５１の上下および左右にそれぞれ配置された水平ロール５４、５４’および竪ロール５５、５５’により挟み込まれて同時に所定の圧下率で圧下されることにより、垂直断面全体に均一な塑性変形が付与され、形鋼５０の各部位の形状が所定の寸法に調整される。
【００２０】
なお、本発明において、断面、垂直断面とは、いずれも形鋼の長手方向に直角な断面を指すものとする。
【００２１】
本発明の矯正圧延機としては、形状が複雑な形鋼の垂直断面全体を圧延により均一に塑性変形させる必要があり、形鋼の周囲全体に接触させて均一に圧下することが可能であれば、いかなる形態の圧延機、たとえば孔型ロールを有する圧延機、ユニバーサル圧延機などを用いることができるが、被矯正材への汎用性の点からユニバーサル圧延機を用いることが好ましい。
【００２２】
ユニバーサル圧延機５１の入側および出側には、パスライン（形鋼の搬送方向）に沿って上下および左右に一対づつ配設された複数のピンチロール（５６、５６’、５７、５７’、５８、５８’、５９、５９’）で構成された入側ピンチロール列５２および出側ピンチロール列５３が配置されており、形鋼５０に対して所要の曲げ応力を付与する。
【００２３】
また、本発明の矯正装置の入側および出側ピンチロール列５２、５３には、それぞれアクチュエータ（図示せず）が設けられており、これにより各ピンチロール（５６、５６’、５７、５７’、５８、５８’、５９、５９’）を上下、左右および回転軸の水平方向に対する傾き方向に移動させ、形鋼５０の所定のパスライン位置を設定することができる。
【００２４】
圧延時に反りや曲がりが生じた形鋼５０を矯正する際には、ユニバーサル圧延機５１の各ロール（５４、５４’５５、５５’）、および入側および出側ピンチロール列５２、５３の各ピンチロール（５６、５６’、５７、５７’、５８、５８’、５９、５９’）には、形鋼５０の反りや曲がりによる所定パスラインからの幾何学的な位置偏差に起因して押付力が負荷され、それらの反力によってユニバーサル圧延機５１の入側および出側近傍の形鋼５０に曲げモーメントが発生し、形鋼５０を所定パスラインへ矯正する機構が働く。
【００２５】
上述の通り、本発明の圧延矯正装置においては、ピンチロール列の各ピンチロールは、上下、左右および回転軸の水平方向に対する傾き方向に移動可能である。これによって各ピンチロールの上下、左右位置を変更し、或いは好ましくは、さらに、ピンチロールの回転軸の傾きを変更して、パスラインの上下、左右位置、および好ましくは、さらにパスラインの捻れを調整するものである。上述のように、ピンチロール列の各ピンチロールの各々にアクチュエータを設け、各ピンチロール毎に位置を調整することもできるが、上下、或いは左右のピンチロール対単位にアクチュエータを設け、ピンチロール列毎に上下、左右位置の調整をする。
【００２６】
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の矯正方法（図２（ｂ））とローラーレベラーのみによる従来の矯正方法（図２（ａ））における被矯正材である形鋼５０の変形特性を比較するための矯正モデルを示した図である。
【００２７】
図２（ａ）に示すローラーレベラーのみによる従来の矯正方法においては、ローラーレベラーの矯正ロール７３の形鋼５０との接触部Ｂ点の位置を、矯正ロール７２の形鋼５０との接触部Ｂ’点の位置に対する相対移動量、つまり押し込み量をΔだけ上方（図２（ａ）の上方）に押し込む位置に設定し、矯正ロール７１の形鋼５０との接触部Ａ点を支点として形鋼５０を上の方向（図２（ａ）で下に凸の形状）に曲げる矯正力を負荷した例であり、この場合、矯正中の形鋼の接触点Ｂ点には矯正力に対する下向き（図２（ａ）で下向き）の反力が発生する。
【００２８】
一方、図２（ｂ）に示す本発明の矯正方法において、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’の出側ピンチロール５９、５９’のロール５９’と形鋼５０との接触部Ｂ点の位置を、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’の入側ピンチロール５７、５７’のロール５７’と形鋼５０との接触部Ｂ’点の位置に対して、図２（ａ）と同じ押し込み量Δだけ上方（図２（ｂ）で上方）に押し込む位置に設定した場合、矯正中の形鋼５０の接触点Ｂ点には、同様に矯正力に対する下向き（図２（ｂ）で下向き）の反力が発生するが、矯正中の形鋼５０には、同時にユニバーサル圧延機のロール５５、５５’による圧延により、塑性加工域で圧下量ｕが負荷されており、その圧下量ｕにより矯正中の形鋼５０の接触部Ｂ点の反力は軽減される。また、好ましくは、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’と入側ピンチロール５７、５７’および出側ピンチロール５９、５９’の間に引張り張力（図２（ｂ）の左右の矢印の方向）が付与された状態で、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’による圧延により、塑性加工域で圧下量ｕが負荷されるため、矯正中の形鋼５０の変形特性は変化し、それに伴ってＢ点の反力も変化する。
【００２９】
すなわち、図３は、図２の本発明法（図２（ｂ））と従来法（図２（ａ））の矯正モデルにおいて、矯正中の形鋼５０の接触部Ｂ点の矯正反力を弾塑性有限要素解析により計算し、比較した結果を示したものである。ここで、本発明法の矯正モデルにおけるユニバーサル圧延機のロール５５、５５’の圧下率と矯正中の形鋼５０とピンチロール５９’との接触部Ｂ点の矯正反力との関係を知るために、図３の横軸は図２の形鋼５０と圧延機のロール５５、５５’との接触部ＡおよびＡ’点における圧延の圧下率（％）とした。
【００３０】
図３から明らかなように、本発明のユニバーサル圧延機のロール５５、５５’と入側および出側ピンチロール５７、５７’、５９、５９’による矯正は、従来のローラーレベラー７１、７２、７３のみの矯正に比べて、矯正中の形鋼５０とロールとの接触点Ｂ点での矯正反力を低下させることができ、その矯正反力は、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’による圧延時に圧下率（％）の増加により、低下させることができる。また、ユニバーサル圧延機のロールと、入側および出側のピンチロールにより、形鋼に引張り張力が付与されると、さらに矯正反力を低下させることができることがわかる。
【００３１】
これは、本発明では、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’の圧延により既に降伏状態にあるロールバイト内、つまり図２（ｂ）の形鋼と圧延機のロールとの接触部Ａ点およびＡ’点の近傍の垂直断面に対して、出側ピンチロール５９、５９’の形鋼との接触部Ｂ点の押し込み量Δに起因する曲げ応力と、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’と入側および出側ピンチロール５７、５７’および５９、５９’（図１では、入側および出側ピンチロール列５２、５３に相当）との間の引張り張力とが重畳して作用し、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’の圧下率および引張り張力の増大により形鋼５０は降伏しやすくなるため、形鋼５０とピンチロール５９’との接触部Ｂ点の矯正反力が減少するものと考えられる。
【００３２】
図４は、図２の本発明法（図２（ｂ））と従来法（図２（ａ））の矯正モデルにおける矯正中の形鋼５０とローラーレベラーのロール又はピンチロールとの接触部Ｂ点の矯正反力と矯正後のスプリングバック量（形鋼が矯正機から外れた際に内部応力の解放により変形する現象）との関係を示す図である。矯正後のスプリングバック量は矯正反力（ローラーレベラーによる矯正反力Ｐ（ａ）、本発明の方法による矯正反力Ｐ（ｂ））が大きいほど、大きくなることがわかる。
【００３３】
このように図３および図４から本発明の矯正法は、従来の矯正方法に比べて矯正後のスプリングバック量、つまり矯正後の形状凍結性に優れ、寸法精度および真直性の高い矯正が可能であることがわかる。
【００３４】
以上は形鋼の定常矯正部、即ち形鋼の両端部を除く部分の矯正特性について従来法と本発明の方法の比較検討を行った。次に先後端部の矯正特性について検討する。
【００３５】
図２（ａ）のローラーレベラーで、形鋼の先端部がロール７１および７３の間に位置する場合は少なくともロール７３と形鋼とは直接接触することが出来ない。そのため形鋼の先端がロール７１を通過した後、ロール７３に接触するまでは曲げモーメントが作用しない。即ち、形鋼の先端からロール７１と７３の距離の部分は曲げ矯正が不可能であることが分かる。同様に、後端部についてもロールの間隔の分は矯正が不可能である。
【００３６】
図２（ｂ）の本発明の方法の場合、形鋼の後端部がロール５５と５７の間に位置する場合でも矯正圧延機のロール５５と５５’が形鋼を挟持して圧延するため、出側のピンチロール５９と５９’で押し込み力が作用するとロール５５と５５’で挟まれる形鋼の部分に矯正曲げモーメントが作用する。出側のピンチロール５９と５９’を目標のパスライン位置に設定すれば、定常部と同様にパスラインに沿う形鋼の矯正が行われる。即ち、形鋼の後端部まで曲げ矯正が可能である。一方、形鋼の先端部がロール５５と５９の間に位置する場合でも矯正圧延機のロール５５と５５’が形鋼を挟持して圧延するので、入側のピンチロール５７と５７’で押し込み力が作用するとロール５５と５５’で挟まれる形鋼の部分に矯正曲げモーメントが作用する。しかし、この場合、出側で目標のパスライン位置に形鋼を制御する手段が無い。そこで、入側のピンチロール５７と５７’を目標のパスライン位置に設定することが考えられる。しかし、圧延時に外乱が発生した場合はその影響が出側の形鋼に影響するため前記の後端部の場合に比べて不安定である。形鋼先端部の矯正では、形鋼の先端からロール５５の距離の部分は曲げ矯正が不安定であることが分かる。
【００３７】
そこで、形鋼の先端部分について、安定化矯正が可能な形鋼の後端部と同様の矯正を行えば良いことに着目して、以下のように実現した。即ち矯正が不安定である形鋼の先端が出側ピンチロールを出るまでの形鋼を予め矯正圧延機で圧延せずに出側に送っておき、この状態で入側方向に矯正圧延を実施すれば、形鋼の先端が形鋼の後端と同様に通材される。この状態で、矯正圧延機の通材方向にピンチロールを設置すれば、前記の後端部のように安定して矯正が可能となる。即ち、入側のピンチロールにより形鋼を把持して所望のパスラインに位置設定して矯正圧延を行えば端部まで矯正が可能である。その後、形鋼の通材方向を変えて、既に矯正した形鋼の先端部を少なくとも先端が出側ピンチロールに達するまで圧延することなく送るとともに、出側のピンチロールにより形鋼を把持して所望のパスラインに位置設定し、残りの未矯正部を出側方向に後端まで矯正圧延する。その際、形鋼の後端部は前記のように安定矯正が可能であるから、形鋼の先後端を含めて全長を目標のように矯正出来ることが分かる。
【００３８】
尚、前記の形鋼の先端部近傍を逆方向に矯正圧延する場合では、形鋼を圧延せずに通材させる必要があるため、圧延機のロール間隙を開く操作が発生する。そのため矯正圧延を行う前に圧延ロールの間隙を設定する必要が生じる。この場合、１本の形鋼を圧延する際に２回のロール間隙の調整が必要になり、両者でロール間隙が異なる可能性がある。両者で間隙が異なる場合は、矯正後の形鋼の長手方向に段差が生じるので、好ましくない。そこで、２回のロール間隙の設定を実質的に同じにすることにより、形鋼の長手方向段差の発生を防止する。ロールチョックの締め込み方式が圧下スクリュー方式で有れば、最初のスクリューの締め込み量を記憶しておき、２回目の設定の際に記憶した締め込み量になるように調整する。油圧圧下方式の場合は、最初に締め込んだ際のチョックの位置を記憶して、２回目の設定の際に記憶したチョックの位置になるように締め込みを行う。これらの方法により、圧延中のロール間隙を目標値に制御することにより段差の無い形鋼が製造出来る。
【００３９】
また、前記したように矯正圧延機は形鋼の垂直断面全体を塑性変形させるものであれば良いが、均一な変形条件が設定しやすいユニバーサル圧延機の使用が好ましい。また、圧延方向が逆転出来るリバース圧延が可能な方式であること、ロールチョックを圧延荷重で締め込む締め込み装置を有することが必要である。また、矯正圧延機の入側および出側に形鋼を把持して上下および左右方向に移動することが可能なピンチロールを設置しなければならない。矯正圧延機の両側にピンチロールをそれぞれ設置するため、圧延方向が変化しても何れかのピンチロールで矯正圧延後の形鋼を把持して目標パスラインに形鋼の形状を制御することが可能になる。
【００４０】
図５は、本発明の形鋼の矯正システムを示したものであり、本発明の実施形態の一例として、ユニバーサル圧延機５１とその入側および出側のピンチロール列５２、５３で構成された矯正装置（図１に同じ）およびその制御システムの概念図を示す。
【００４１】
ユニバーサル圧延機５１と、入側および出側ピンチロール列５２、５３とには、それぞれ各ロールの位置を変えるためのアクチュエータ（図示せず）およびその制御盤６０、６１、６２と、ロール位置およびロール反力などを測定するためのセンサー６３、６４および６５が設けられており、これらは記録装置６７を有する演算制御装置６６と信号線で連結されている。入側および出側ピンチロール列５２、５３に設けられたアクチュエータは、各ピンチロールを上下および左右方向に移動させることで形鋼のパスライン位置を変更することができる。
【００４２】
形鋼５０を矯正する際には、ユニバーサル圧延機５１の各ロールの位置と各ロール反力をセンサー６３により測定し、これらの計測信号を制御装置６６に取り込んで演算することにより、ユニバーサル圧延機５１での狙いの圧下率を得るための適正ロール位置（開度）を決定するとともに、その制御信号をユニバーサル圧延機５１の制御盤６０に送信し、アクチュエータを介して、ロール位置（開度）を調整し、圧延の圧下率を狙い値に制御する。これより形鋼５０の垂直断面形状を狙い値に保つとともに、ロールバイト内の形鋼５０を塑性変形状態に保持し、入側および出側ピンチロール列５２、５３の矯正負荷を低減する。
【００４３】
一方、入側および出側ピンチロール列５２、５３においては、各ロール位置および各ロール反力を、センサー６４および６５で検出し、その計測信号を演算制御装置６６に取り込んで演算することにより、形鋼５０の形状を推定し、形鋼の形状不良を矯正するために最適な入側および出側ピンチロール列５２、５３の各ロール位置、開度など、を決定するとともに、その制御信号を入側および出側ピンチロール列５２、５３の制御盤６１、６２に送信し、アクチュエータを介して各ピンチロールの位置、開度など、を調整し矯正後の形鋼の形状を狙い値になるように制御する。
【００４４】
また、入側および出側ピンチロール列５２、５３の各ロールに取り付けられた各ロール位置および各ロール反力のセンサー６４、６５により、各ロール位置および各ロール反力の上下および左右方向の成分を計測する。この計測値により、矯正中に形鋼５０に負荷される上下および左右方向の荷重、およびピンチロールの上下および左右位置を検出して、入側および出側ピンチロール列５２、５３で把持される形鋼に作用する負荷（横荷重および曲げモーメント）と、この負荷による形鋼の弾性変形量とを、次いで、各ロール位置および該形鋼の弾性変形量から形鋼の曲り量を演算制御装置６６の演算機能を用いて推定するとともに、該形鋼の曲り量を相殺するような形鋼５０の把持姿勢を演算し、それに応じた各ピンチロールの最適位置の制御信号を入側および出側ピンチロール列５２、５３の制御盤６１、６２に送信し、アクチュエータを介して好適に設けた個別に位置調整が可能な機構によって各ピンチロールの相対位置を調整し、形鋼の把持姿勢が狙い値になるように制御する。
【００４５】
圧延後の形鋼には、全長にわたる曲がりの他に、端部など局部的な曲がりが生じる場合があるが、このような場合には、好ましくは、ユニバーサル圧延機５１と入側および出側のピンチロール列の各ロールに荷重計、望ましくは荷重計および変位計を設け、荷重計、荷重計および変位計による計測信号をもとに、ユニバーサル圧延機５１のロール位置（開度）および入側、出側のピンチロール列５２、５３の各ロール位置を制御することにより、短尺および長尺に関わらず形鋼５０の全長および局部に生じている上下左右の曲がりの矯正を制御することができる。
【００４６】
通常の形鋼を矯正する場合は、ユニバーサル圧延機５１および入側および出側のピンチロール列５２、５３のパスラインを一致させて、一定に固定した条件で形鋼の矯正を行うことにより、形鋼の左右曲がり、上下曲がりを矯正して、全長にわたって形鋼の各部位の寸法が目標公差内に入る寸法精度と真直性に優れた形鋼を得ることができる。
【００４７】
一方、非常に厳しい寸法精度および内部材質（残留応力、加工硬化が小さい）が要求される形鋼の矯正の場合には、図６〜図７に示すように左右曲がり、上下曲がりの形鋼の形状不良に応じて、入側および出側のピンチロール列５２、５３の各ピンチロール位置を制御する必要がある。
【００４８】
つまり、図６に示すように左右曲がりが生じた形鋼を矯正する場合には、入側および出側のピンチロール列５２、５３の何れか一方の各ピンチロール位置を、ユニバーサル圧延機５１のパスライン位置に対して左曲がりの形鋼（ａ）の場合は右側に、右曲がりの形鋼（ｂ）の場合は左側に、それぞれ移動させた位置に設定する。
【００４９】
図７に示すように上下曲がりが生じた形鋼を矯正する場合には、入側および出側のピンチロール列５２、５３の何れか一方の各ピンチロール位置を、ユニバーサル圧延機５１のパスライン位置に対して上曲がりの形鋼（ａ）の場合は下側に、下曲がりの形鋼（ｂ）の場合は上側に、それぞれ移動させた位置に設定する。
【００５０】
図６〜図７では、便宜上、左右曲がり、上下曲がりのそれぞれの形状不良が単独で生じた形鋼を矯正する場合の矯正制御ロジックについて説明したが、実際のこれらの形状不良が複合して生じた形鋼を矯正する場合は、適宜、これらのピンチロール位置の設定方法を任意に組み合わせて矯正を行うことは言うまでもない。また、矯正を行なうに際してのパスライン位置、の設定は、手動設定としても良いし、上述の制御システムを適用して自動的に設定制御してもよい。その設定は、上述のようにパスラインを一定として固定する方法、あるいは矯正制御ロジックを適用する方法などいづれも選択できる。
【００５１】
【実施例】
以下に本発明の実施例を用いてその効果を説明する。
【００５２】
図８に示す一般的な形鋼の圧延工程において、本発明の矯正装置と従来のローラーレベラー矯正機をそれぞれ用いて、矯正後の形鋼の寸法精度および真直性を比較した。
【００５３】
本発明の矯正装置は、上述の図５に示した本発明の実施形態の一例である、ユニバーサル圧延機５１とその入側および出側のピンチロール列５２、５３とから構成された矯正装置および制御システムを用いた。
【００５４】
本発明の図５の矯正機を、図８に示す一般的な形鋼の圧延工程に設けられたローラーレベラー矯正機とリプレースし、ピンチロール列の位置を手動設定して形鋼を矯正し、両者の能力を比較した。
【００５５】
先ず、ローラーレベラーではロールの押し込み量を入側で大きく、出側にいくに従って小さくする基本設定様式で、形鋼の定常部の曲がりを矯正出来る条件を見つけ矯正することが出来た。しかし、形鋼の端部に関しては、矯正ロールの間隔と同じ長さの未矯正域が発生して公差を外れる場合がかなりの頻度で見られた。これらの公差外れの形鋼は、生産性の極めて低いプレス装置で矯正するか、歩留落ちを前提に端部を切断除去することで対処せざるを得なかった。
【００５６】
一方、本発明の方法でピンチロール列をパスラインに一致させた設定では形鋼の両端部を含めてほぼ目標公差に入れることができた。また、形鋼の端部を含めて何れの場所で切断しても垂直断面形状の大きな変化は見られなかった。
【００５７】
以上の結果から、本発明の方法が従来のローラーレベラーを完全に代替出来ることが判明した。
【００５８】
以上は、図８の形鋼の圧延工程の一環として組込んだ冷間での矯正の場合であるが、本発明の技術は熱間矯正、温間矯正、など幅広い工程に適用可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、均一変形性に優れた圧延矯正方法と不均一変形ではあるが形状制御性の良い曲げ矯正方法を適切に組み合わせて、両者の欠点を補うとともにその長所を十分発揮させるように工夫したことにより、従来の矯正方法では達成が極めて困難な形鋼の両端部を真直に矯正することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の矯正方法における装置の基本構成を示す図である。
【図２】従来技術と本発明の技術の矯正特性を比較するモデルを示す図であり、図２（ａ）はローラーレベラーの、図２（ｂ）は本発明の、それぞれ技術におけるモデルを示す。
【図３】図２のモデルにより求めた矯正反力と圧延圧下率との関係を示す図である。
【図４】図２のモデルにより求めたスプリングバックと矯正反力の関係を示す図である。
【図５】本発明の形鋼の矯正システムの一実施例を示す図である。
【図６】本発明の技術による形鋼の左右曲がりの矯正原理を示す図であり、図６（ａ）は、左曲りの形鋼、図６（ｂ）は右曲りの形鋼の場合をそれぞれ示す。
【図７】本発明の技術による形鋼の上下曲がりの矯正原理を示す図であり、図７（ａ）は、上曲りの形鋼、図７（ｂ）は下曲りの形鋼の場合をそれぞれ示す。
【図８】形鋼の圧延、矯正工程を示す図である。
【図９】従来の矯正技術を示す図である。
【図１０】従来の矯正技術を示す図である。
【符号の説明】
１、２…竪ロール
３、４…水平ロール
１０…Ｈ形鋼
１１…Ｈ形鋼のウエブ
１２…Ｈ形鋼のフランジ
５０…形鋼
５１…ユニバーサル圧延機
５２…入側ピンチロール列
５３…出側ピンチロール列
５４、５４’…ユニバーサル圧延機の水平ロール
５５、５５’…ユニバーサル圧延機の竪ロール
５６、５６’…入側ピンチロール列の水平ピンチロール
５７、５７’…入側ピンチロール列の竪ピンチロール
５８、５８’…出側ピンチロール列の水平ピンチロール
５９、５９’…出側ピンチロール列の竪ピンチロール
６０…ユニバーサル圧延機の制御盤とアクチュエータ
６１…入側ピンチロールの制御盤とアクチュエータ
６２…出側ピンチロールの制御盤とアクチュエータ
６３…ユニバーサル圧延機のセンサー
６４…入側ピンチロール列のセンサー
６５…出側ピンチロール列のセンサー
６６…演算制御装置
６７…記録装置
７１、７２、７３…ローラーレベラーのロール
Δ…曲げ矯正量
ｕ…圧延圧下量
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…Ｈ形鋼[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a method and an apparatus for correcting a long steel shape steel with high accuracy and high efficiency over the entire length thereof.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing technology of section steel such as rails and H-section steel, securing the dimensional accuracy and straightness of each part in the longitudinal direction is an important issue. In order to obtain a shaped steel product with high dimensional accuracy and straightness Since there is a limit to manufacturing only by hot rolling, usually, after rolling, the rolled material is further corrected cold or warm to ensure high dimensional accuracy and straightness of the shaped steel product.
[0003]
The conventional straightening method for shaped steel rolled material uses a roller leveler in which straightening rolls are arranged in a zigzag pattern on the top and bottom or left and right along the pass line (the direction of conveyance of the shape steel). The method of correcting is generally performed by adjusting the push-in position of each correction roll with respect to the pass line so as to gradually decrease and bending the material to be corrected (section steel) repeatedly.
[0004]
This straightening method using a roller leveler is a relatively compact facility, and once it is set to appropriate conditions, it is easy to introduce because it can be operated unattended, but has the following problems.
[0005]
For example, in the case of rail products, in recent years, it has been required to ensure high straightness over the entire length due to the trend toward higher speeds of railway vehicles. In the conventional correction method using a roller leveler, in principle, the rail (rail) is required. Since it was impossible to correct both ends, it was necessary to recorrect only both ends. This re-correction is currently performed by an intermittent press method such as three-point bending or four-point bending, which is one cause of significantly reducing productivity.
[0006]
As an alternative to such a correction method using a roller leveler, Japanese Patent Publication No. 56-40644 discloses a method of correcting and rolling at a rolling reduction of 10% or less using a universal rolling mill.
[0007]
FIG. 9 is a diagram showing a method of correcting the left and right bends of the H-section steel using this method. When correcting the left-turn bend H-section steel A, the rolling amount P of the heel roll 1 is shown. ₁ 竪 Roll 2 reduction amount P ₂ Larger (P ₁ > P ₂ On the contrary, when straightening the H-shaped steel B with a right bend, the rolling amount P of the roll 2 ₂ 竪 Roll 1 reduction amount P ₁ Larger (P ₁ <P ₂ ) The web part and the inner side of the flange part are constrained by the horizontal rolls 3 and 4, and the outer side of the flange part is squeezed by the rolls 1 and 2, and the flange part with the larger reduction amount is reduced with the smaller reduction amount. The left and right bends are corrected by extending more in the longitudinal direction than the other flange.
[0008]
FIG. 10 is a diagram showing a method of correcting the vertical bending of the H-section steel, and the offset amount δ of the axial center of the upper and lower horizontal rolls 3 and 4 is set according to the bending direction of the H-section steels C and D. The vertical bending is corrected using the moment in the correction direction generated by the rolling load that is adjusted and has δ as the fulcrum length.
[0009]
However, in order to obtain the required straightness only by straightening using such a stretching difference due to rolling, a large rolling reduction of about 10% is necessary. Even if the straightness of the material to be straightened is satisfactory, before and after the straightening. When, for example, the right and left bend of the H-section steel is corrected, the change in the thickness of the left and right flange portions becomes large, and the product is likely to be out of dimension.
[0010]
Japanese Examined Patent Publication No. 56-40644 discloses disposing a universal rolling mill in tandem to improve the straightening ability, particularly when straightening a shape steel with a large bending. There arises a problem of greatly increasing the equipment cost and maintenance cost of the correction equipment.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional correction by the roller leveler based on the principle of repeated bending, there is a problem that unsteady portions at both ends cannot be corrected.
[0012]
Further, in the rolling straightening method using a universal rolling mill as disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-40644, the straightness is satisfactory, but the cross-sectional shape change of the shaped steel before and after straightening is large, so the product dimensions There was a problem that the accuracy was lowered and the dimensions were likely to be off.
[0013]
In view of these problems in the conventional straightening method, the present invention provides an uncorrected area at the unsteady portion at both ends, which is a drawback of a straightening method using only a conventional roller leveler, and a dimension that is a shortcoming of the conventional straightening method. It is an object of the present invention to provide a straightening method and apparatus for a shaped steel that can suppress both a decrease in accuracy and have excellent cross-sectional dimensional accuracy and straightness over the entire length.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-mentioned problems, and the gist of the invention is as follows.
(1) In a method of straightening a shape steel using a straightening rolling mill and pinch rolls arranged on the entry side and the exit side thereof, the straightening is performed without reducing the shape steel until the tip exits the exit pinch roll. A process of stopping the feeding of the shape steel after being sent to a rolling mill, a process of positioning the shape steel at a desired pass line by gripping the shape steel on the entry side by the pinch roll on the entry side, and The process of setting the roll gap of the straightening mill, and straightening the shape steel with the pinch roll on the entry side while rolling the shape steel in the direction of the entry side with the straightening rolling mill, the tip of the shape steel being the straightening The process of stopping rolling when the roll bite of the rolling mill is reached, and then feeding the shape steel without being reduced by the straight rolling mill until at least the tip reaches the exit pinch roll, and then feeding the shape steel. By the process of stopping and the pinch roll on the exit side The process of gripping the outgoing shape steel and setting the shape steel at a desired pass line, the process of setting the roll gap of the straightening rolling mill, and rolling the shape steel to the rear end in the outgoing direction However, the straightening method of the shape steel excellent in the cross-sectional dimension shape and straightness in the full length characterized by comprising the process of correcting with this output side pinch roll.
(2) The shape steel having excellent cross-sectional dimensions and straightness in the entire length according to claim 1, wherein the setting of the roll gap of the straightening mill is substantially the same regardless of the rolling direction. Correction method.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail below.
[0016]
In order to suppress the occurrence of uncorrected areas at both ends of the shape steel, which is a drawback of the correction method using only the conventional roller leveler, and the reduction in dimensional accuracy, which is a defect of the conventional correction method, the present inventors have conducted rolling. As a result of extensive comparison and examination of the advantages and disadvantages of straightening with a machine and bending straightening typified by a roller leveler, mutual recognition is achieved by combining the features of the straightening and bending straightening mechanisms when used independently. As a result, it has been found that unprecedented high-performance light reduction straightening mechanisms can be obtained, and these mechanisms enable straightening of shape steel with high cross-sectional dimensional accuracy and straightness over the entire length.
[0017]
The straightening device of the present invention is constituted by a straightening mill and pinch rolls installed on the entry side and the exit side of the straightening mill.
[0018]
FIG. 1 shows, as an example of the straightening device of the present invention, a universal rolling mill 51 and a straightening device in which an entrance side pinch roll row 52 and an exit side pinch roll row 53 are arranged on the entry side and the exit side, respectively.
[0019]
The shaped steel 50 is sandwiched between horizontal rolls 54 and 54 'and saddle rolls 55 and 55' arranged respectively on the top and bottom and the left and right of a universal rolling mill 51, which is a straightening rolling mill, and is simultaneously rolled down at a predetermined rolling reduction rate. By this, uniform plastic deformation is given to the whole vertical cross section, and the shape of each part of the shaped steel 50 is adjusted to a predetermined dimension.
[0020]
In the present invention, the cross section and the vertical cross section both refer to a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the shape steel.
[0021]
As the straightening rolling mill of the present invention, it is necessary to uniformly plastically deform the entire vertical cross section of the shape steel having a complicated shape by rolling, and if it is possible to bring it into contact with the entire periphery of the shape steel and uniformly reduce it Any type of rolling mill, for example, a rolling mill having a perforated roll, a universal rolling mill, or the like can be used, but it is preferable to use a universal rolling mill from the viewpoint of versatility to a material to be corrected.
[0022]
On the entry side and the exit side of the universal rolling mill 51, a plurality of pinch rolls (56, 56 ′, 57, 57 ′, which are arranged in pairs vertically and horizontally along the pass line (the direction in which the shaped steel is conveyed) 58, 58 ′, 59, 59 ′), an entry side pinch roll row 52 and an exit side pinch roll row 53 are arranged to apply a required bending stress to the shaped steel 50.
[0023]
In addition, actuators (not shown) are respectively provided in the entrance side and exit side pinch roll rows 52 and 53 of the straightening device of the present invention, whereby each pinch roll (56, 56 ', 57, 57') is provided. , 58, 58 ′, 59, 59 ′) can be moved up and down, left and right, and in the direction of inclination with respect to the horizontal direction of the rotary shaft, and a predetermined pass line position of the shaped steel 50 can be set.
[0024]
When straightening the shaped steel 50 that has been warped or bent during rolling, each roll (54, 54'55, 55 ') of the universal rolling mill 51, and each of the inlet side and outlet side pinch roll rows 52, 53 The pinch rolls (56, 56 ′, 57, 57 ′, 58, 58 ′, 59, 59 ′) are pressed due to geometrical position deviation from a predetermined pass line due to warpage or bending of the shape steel 50. A force is applied, and a bending moment is generated in the shape steel 50 near the entry side and the exit side of the universal rolling mill 51 by the reaction force, and a mechanism for correcting the shape steel 50 to a predetermined pass line works.
[0025]
As described above, in the rolling correction device of the present invention, each pinch roll in the pinch roll row is movable in the tilt direction with respect to the horizontal direction of the top and bottom, left and right, and the rotation axis. This changes the vertical and horizontal positions of each pinch roll, or preferably further changes the inclination of the rotation axis of the pinch rolls to change the vertical and horizontal positions of the pass line, and preferably further twists of the pass line. To be adjusted. As described above, an actuator is provided for each pinch roll of the pinch roll row, and the position can be adjusted for each pinch roll. However, an actuator is provided for each pair of upper and lower or left and right pinch rolls, and the pinch roll row is Adjust the vertical and horizontal positions each time.
[0026]
2 (a) and 2 (b) show the deformation of the shaped steel 50 which is a material to be corrected in the straightening method of the present invention (FIG. 2 (b)) and the conventional straightening method using only a roller leveler (FIG. 2 (a)). It is the figure which showed the correction model for comparing a characteristic.
[0027]
In the conventional straightening method using only the roller leveler shown in FIG. 2A, the position of the contact portion B point with the shaped steel 50 of the straightening roll 73 of the roller leveler is set to the contact portion B with the shaped steel 50 of the straightening roll 72. 'The relative movement amount with respect to the position of the point, that is, the pushing amount is set to a position where it is pushed upward by Δ (upward in FIG. This is an example in which a correction force is applied to bend 50 in an upward direction (a convex shape downward in FIG. 2A). In this case, the contact point B of the section steel being corrected is directed downward (see FIG. 2 (a) downward).
[0028]
On the other hand, in the straightening method of the present invention shown in FIG. 2 (b), the position of the contact point B point between the rolls 59 'of the rolls 55, 55' of the universal rolling mill and the rolls 59 'of the 59' and the shaped steel 50. 2 to the position of the point of contact B ′ between the rolls 55 ′ of the entrance side pinch rolls 57, 57 ′ of the universal rolling mill and the shaped steel 50 of the rolls 55, 55 ′ of the universal rolling mill. When it is set to a position where it is pushed upward by Δ (upward in FIG. 2B), the contact point B of the shaped steel 50 being straightened is similarly downward with respect to the straightening force (downward in FIG. 2B). Although reaction force is generated, the shaped steel 50 being straightened is simultaneously loaded with a reduction amount u in the plastic working region by rolling with the rolls 55 and 55 'of the universal rolling mill, and is being straightened by the reduction amount u. The reaction force at the contact point B of the shape steel 50 is reduced. Preferably, the tensile tension (in the direction of the left and right arrows in FIG. 2B) between the rolls 55, 55 ′ of the universal rolling mill and the input side pinch rolls 57, 57 ′ and the output side pinch rolls 59, 59 ′. Since the rolling amount u is loaded in the plastic working region by rolling with the rolls 55 and 55 ′ of the universal rolling mill in a state where the is applied, the deformation characteristics of the shaped steel 50 during the correction change, and accordingly B The reaction force of points also changes.
[0029]
That is, FIG. 3 shows the correction reaction force at the contact point B of the shaped steel 50 during correction in the correction model of the method of the present invention (FIG. 2B) and the conventional method (FIG. 2A) of FIG. It shows the result of calculation and comparison by elasto-plastic finite element analysis. Here, in order to know the relationship between the rolling reduction ratio of the rolls 55 and 55 ′ of the universal rolling mill and the correction reaction force at the point B of contact between the shaped steel 50 and the pinch roll 59 ′ during correction in the correction model of the present invention method. The horizontal axis in FIG. 3 represents the rolling reduction ratio (%) at the points of contact A and A ′ between the shaped steel 50 in FIG. 2 and the rolls 55 and 55 ′ of the rolling mill.
[0030]
As apparent from FIG. 3, the correction by the rolls 55, 55 ′ and the entrance and exit side pinch rolls 57, 57 ′, 59, 59 ′ of the universal rolling mill of the present invention is performed by the conventional roller levelers 71, 72, 73. Compared with only straightening, the straightening reaction force at the contact point B between the shaped steel 50 and the roll being straightened can be reduced, and the straightening reaction force is rolled by the rolls 55 and 55 ′ of the universal rolling mill. Sometimes it can be reduced by increasing the rolling reduction (%). It can also be seen that the straightening reaction force can be further reduced when tensile tension is applied to the shape steel by the rolls of the universal rolling mill and the pinch rolls on the entry side and the exit side.
[0031]
In the present invention, this is because in the roll bite already yielded by rolling of the rolls 55 and 55 ′ of the universal rolling mill, that is, the contact points A and A between the shaped steel and the roll of the rolling mill in FIG. 'With respect to the vertical cross section in the vicinity of the point, bending stress resulting from the pushing amount Δ of the contact point B with the shaped steel of the outlet side pinch rolls 59, 59' and the rolls 55, 55 'of the universal rolling mill Universal rolling is performed by superimposing tensile tensions between the side and outlet side pinch rolls 57, 57 'and 59, 59' (corresponding to the inlet side and outlet side pinch roll rows 52, 53 in FIG. 1). It is considered that the straightening reaction force at the contact point B between the shaped steel 50 and the pinch roll 59 'decreases because the shaped steel 50 tends to yield due to the increase in the rolling reduction and tensile tension of the rolls 55 and 55' of the machine. It is done.
[0032]
FIG. 4 shows a contact portion B between the shape steel 50 and the roller leveler roll or pinch roll being straightened in the straightening model of the method of the present invention (FIG. 2B) and the conventional method (FIG. 2A) of FIG. It is a figure which shows the relationship between the correction | amendment reaction force of a point, and the amount of springbacks after correction | amendment (phenomenon which deform | transforms by releasing of internal stress when a shape steel remove | deviates from a correction machine). It can be seen that the amount of springback after correction increases as the correction reaction force (correction reaction force P (a) by the roller leveler, correction reaction force P (b) by the method of the present invention) increases.
[0033]
Thus, from FIG. 3 and FIG. 4, the correction method of the present invention is superior to the conventional correction method in the amount of spring back after correction, that is, the shape freezing property after correction, and can be corrected with high dimensional accuracy and straightness. It can be seen that it is.
[0034]
As described above, the comparison between the conventional method and the method of the present invention was performed on the straightening characteristics of the shape steel, that is, the straightening characteristics of the portion excluding both ends of the shape steel. Next, the correction characteristics of the front and rear ends will be examined.
[0035]
In the roller leveler of FIG. 2A, when the tip of the section steel is located between the rolls 71 and 73, at least the roll 73 and the section steel cannot be in direct contact. Therefore, the bending moment does not act until the tip of the shaped steel passes the roll 71 and then contacts the roll 73. That is, it can be seen that bending correction is impossible at the distance between the rolls 71 and 73 from the tip of the shape steel. Similarly, the rear end portion cannot be corrected for the interval between the rolls.
[0036]
In the case of the method of the present invention shown in FIG. 2 (b), the rolls 55 and 55 'of the straightening rolling mill sandwich and hold the shape steel even when the rear end of the shape steel is located between the rolls 55 and 57. When the pushing force is applied to the pinch rolls 59 and 59 ′ on the exit side, the straightening bending moment is applied to the portion of the shape steel sandwiched between the rolls 55 and 55 ′. If the output side pinch rolls 59 and 59 ′ are set to the target pass line position, the shape steel along the pass line is corrected in the same manner as in the stationary part. That is, it is possible to correct the bending up to the rear end of the shape steel. On the other hand, even when the tip of the shape steel is located between the rolls 55 and 59, the rolls 55 and 55 'of the straightening rolling mill sandwich and hold the shape steel, so that they are pushed in by the input side pinch rolls 57 and 57'. When the force acts, a straightening bending moment acts on the portion of the shape steel sandwiched between the rolls 55 and 55 '. However, in this case, there is no means for controlling the shape steel at the target pass line position on the exit side. Therefore, it is conceivable to set the input side pinch rolls 57 and 57 'to the target pass line position. However, when a disturbance occurs during rolling, the influence of the disturbance affects the shaped steel on the outlet side, so that it is unstable compared to the case of the rear end portion. In the correction of the shape steel tip, it can be seen that the bending correction is unstable at the portion of the distance from the tip of the shape steel to the roll 55.
[0037]
Therefore, focusing on the fact that the front end portion of the shape steel may be corrected in the same manner as the rear end portion of the shape steel capable of stabilizing correction, the following was realized. In other words, the shape steel until the tip of the shape steel with unstable straightening exits the exit pinch roll is sent in advance to the exit side without rolling with a straightening rolling mill, and in this state, straightening rolling is performed in the ingress direction. In this case, the tip of the shape steel is passed in the same manner as the rear end of the shape steel. In this state, if a pinch roll is installed in the material passing direction of the straightening rolling mill, the straightening can be stably performed as in the rear end portion. That is, if the shape steel is gripped by the pinch roll on the entry side, positioned at a desired pass line, and straightening rolling is performed, the end can be straightened. Then, change the direction of passing the shape steel and send the straightened shape steel tip without rolling until at least the tip reaches the exit pinch roll, and hold the shape steel with the exit pinch roll. The position is set to a desired pass line, and the remaining uncorrected part is straightened and rolled to the rear end in the exit direction. At that time, since the rear end portion of the shape steel can be stably corrected as described above, it can be seen that the entire length including the front and rear ends of the shape steel can be corrected as desired.
[0038]
In addition, in the case of straightening and rolling the vicinity of the tip of the shape steel in the reverse direction, it is necessary to pass the shape steel without rolling, and therefore an operation of opening the roll gap of the rolling mill occurs. Therefore, it is necessary to set a gap between the rolling rolls before performing the straightening rolling. In this case, it is necessary to adjust the roll gap twice when rolling one shape steel, and the roll gap may be different between the two. If the gap is different between the two, a step is generated in the longitudinal direction of the shaped steel after correction, which is not preferable. Therefore, by making the setting of the two roll gaps substantially the same, the occurrence of a step in the longitudinal direction of the shaped steel is prevented. If the roll chock tightening method is a reduction screw method, the first screw tightening amount is stored, and the tightening amount stored in the second setting is adjusted. In the case of the hydraulic pressure reduction method, the position of the chock when first tightened is stored, and tightening is performed so that the chock position stored at the time of the second setting is obtained. By these methods, a shape steel having no step can be produced by controlling the roll gap during rolling to a target value.
[0039]
In addition, as described above, the straightening mill may be any one that plastically deforms the entire vertical cross section of the section steel, but it is preferable to use a universal rolling mill in which uniform deformation conditions can be easily set. Further, it is necessary to have a method capable of reverse rolling in which the rolling direction can be reversed, and to have a tightening device for tightening the roll chock with the rolling load. In addition, a pinch roll capable of gripping the shape steel and moving in the vertical and horizontal directions must be installed on the entry side and the exit side of the straightening mill. Since pinch rolls are installed on both sides of the straightening rolling mill, even if the rolling direction changes, the shape steel after straightening rolling can be gripped by any pinch roll and the shape of the shape steel can be controlled to the target pass line. It becomes possible.
[0040]
FIG. 5 shows a straightening system for a shaped steel according to the present invention. As an example of the embodiment of the present invention, the system includes a universal rolling mill 51 and pinch roll rows 52 and 53 on its entry and exit sides. The conceptual diagram of a correction apparatus (same as FIG. 1) and its control system is shown.
[0041]
The universal rolling mill 51 and the entry side and exit side pinch roll rows 52 and 53 include actuators (not shown) for changing the positions of the respective rolls and their control panels 60, 61 and 62, roll positions and Sensors 63, 64, and 65 for measuring a roll reaction force and the like are provided, and these are connected to an arithmetic control device 66 having a recording device 67 by a signal line. The actuators provided in the entry-side and exit-side pinch roll rows 52 and 53 can change the position of the shape steel pass line by moving each pinch roll in the vertical and horizontal directions.
[0042]
When straightening the shaped steel 50, the position of each roll and each roll reaction force of the universal rolling mill 51 are measured by the sensor 63, and these measurement signals are taken into the control device 66 and calculated, whereby the universal rolling mill. While determining the appropriate roll position (opening degree) for obtaining the target reduction rate at 51, the control signal is transmitted to the control panel 60 of the universal rolling mill 51, and the roll position (opening degree) is transmitted via the actuator. To control the rolling reduction rate to a target value. As a result, the vertical cross-sectional shape of the shaped steel 50 is maintained at a target value, and the shaped steel 50 in the roll bite is held in a plastically deformed state, and the straightening load on the entry side and exit side pinch roll rows 52 and 53 is reduced.
[0043]
On the other hand, in the entry side and exit side pinch roll rows 52 and 53, each roll position and each roll reaction force are detected by the sensors 64 and 65, and the measurement signal is taken into the arithmetic control device 66 and calculated. Estimate the shape of the shape steel 50, determine the optimum roll position, opening degree, etc. of the entry side and exit side pinch roll rows 52, 53 for correcting the shape failure of the shape steel, and control signals thereof It is transmitted to the control panels 61 and 62 of the entry side and exit side pinch roll rows 52 and 53, and the position and opening degree of each pinch roll are adjusted via the actuator, and the shape of the shaped steel after correction becomes the target value. To control.
[0044]
The roll position and roll reaction force sensors 64 and 65 attached to the rolls of the entrance and exit side pinch roll rows 52 and 53 are used to detect vertical and horizontal components of the roll position and roll reaction force. Measure. Based on this measured value, the vertical and horizontal loads applied to the shape steel 50 during straightening, and the vertical and horizontal positions of the pinch rolls are detected and gripped by the input and output side pinch roll rows 52 and 53. A control device for calculating the load acting on the shape steel (lateral load and bending moment) and the amount of elastic deformation of the shape steel due to this load, and then calculating the amount of bending of the shape steel from each roll position and the amount of elastic deformation of the shape steel. 66, the gripping posture of the shaped steel 50 is calculated so as to cancel out the bending amount of the shaped steel, and the control signals of the optimum positions of the respective pinch rolls are input and output. It is transmitted to the control panels 61 and 62 of the pinch roll rows 52 and 53, and the relative position of each pinch roll is adjusted by a mechanism that can be individually adjusted suitably provided through an actuator, and the gripping posture of the shape steel is aimed. Controlled so as to be in value.
[0045]
In the shape steel after rolling, in addition to the bending over the entire length, local bending such as an end portion may occur. In such a case, preferably, the universal rolling mill 51 and the inlet side and the outlet side are preferable. Each roll in the pinch roll row is provided with a load meter, preferably a load meter and a displacement meter, and based on measurement signals from the load meter, load meter and displacement meter, the roll position (opening) and entry side of the universal rolling mill 51 By controlling the roll positions of the pinch roll rows 52 and 53 on the exit side, it is possible to control the correction of the total length of the shape steel 50 and the vertical and horizontal bends occurring locally in the section steel regardless of the short length and the long length. .
[0046]
When straightening the normal shape steel, by matching the pass lines of the universal rolling mill 51 and the entry and exit side pinch roll rows 52, 53, straightening the shape steel under a fixed condition, By correcting the left and right bending and vertical bending of the shape steel, it is possible to obtain a shape steel excellent in dimensional accuracy and straightness in which the dimensions of each part of the shape steel fall within the target tolerance over the entire length.
[0047]
On the other hand, in the case of straightening of a shape steel that requires very strict dimensional accuracy and internal materials (residual stress and work hardening is small), as shown in FIGS. It is necessary to control the respective pinch roll positions of the inlet and outlet pinch roll rows 52 and 53 according to the shape defect.
[0048]
That is, as shown in FIG. 6, when correcting a shape steel having left and right bends, the position of each of the pinch rolls on either the entry side or the exit side pinch roll rows 52, 53 is determined by the universal rolling mill 51. In the case of the left-turned shape steel (a) with respect to the pass line position, the position is set to the right side, and in the case of the right-turn shape steel (b), the position is set to the left side.
[0049]
As shown in FIG. 7, when straightening a shaped steel having a vertical bend, the position of each pinch roll in one of the inlet and outlet pinch roll rows 52, 53 is set to the pass line of the universal rolling mill 51. In the case of the shape steel (a) bent upward with respect to the position, the position is set to the lower side, and in the case of the shape steel (b) bent downward, it is set to the moved position.
[0050]
6 to 7, for the sake of convenience, the correction control logic in the case of correcting the shape steel in which the respective shape defects of the left and right bends and the up and down bends are corrected has been described. However, these actual shape defects are generated in combination. Needless to say, when straightening a shaped steel, the pinch roll position setting method is arbitrarily combined as appropriate. Moreover, the setting of the pass line position when performing correction may be manual setting, or may be automatically set and controlled by applying the above-described control system. As the setting, either a method of fixing the pass line as described above or a method of applying the correction control logic can be selected.
[0051]
【Example】
The effect will be described below using an embodiment of the present invention.
[0052]
In the rolling process of the general shape steel shown in FIG. 8, the dimensional accuracy and straightness of the shaped steel after straightening were compared using the straightening device of the present invention and the conventional roller leveler straightening machine, respectively.
[0053]
The straightening device of the present invention is an example of the embodiment of the present invention shown in FIG. 5 described above, and includes a straightening device composed of a universal rolling mill 51 and pinch roll rows 52 and 53 on its entry and exit sides, and A control system was used.
[0054]
The straightening machine of FIG. 5 of the present invention is replaced with a roller leveler straightening machine provided in the general rolling process of shape steel shown in FIG. 8, and the position of the pinch roll row is manually set to correct the shape steel, We compared their abilities.
[0055]
First, in the roller leveler, we found and corrected the conditions that can correct the bending of the steady part of the shape steel in a basic setting style in which the amount of pushing the roll is large on the inlet side and smaller as it goes to the outlet side. However, with regard to the end of the shape steel, an uncorrected region having the same length as the interval between the correcting rolls was generated, and it was frequently observed that it was out of tolerance. These out-of-tolerance shaped steels had to be dealt with either by correcting them with a press machine with extremely low productivity, or by cutting and removing the end parts on the premise of yield loss.
[0056]
On the other hand, in the setting in which the pinch roll row was matched with the pass line by the method of the present invention, the target tolerance including the both ends of the shape steel could be substantially included. In addition, no significant change in the vertical cross-sectional shape was observed when cut at any location including the end of the shape steel.
[0057]
From the above results, it was found that the method of the present invention can completely replace the conventional roller leveler.
[0058]
The above is a case of cold correction incorporated as part of the rolling process of the shape steel of FIG. 8, but the technique of the present invention can be applied to a wide range of processes such as hot correction and warm correction.
[0059]
【The invention's effect】
The present invention has been devised to properly combine the rolling straightening method with excellent uniform deformability and the bending straightening method with non-uniform deformation but good shape controllability, to make up for the disadvantages of both, and to fully demonstrate its advantages. This makes it possible to straighten both ends of the shape steel, which is extremely difficult to achieve with conventional straightening methods.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an apparatus in a correction method of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a model for comparing the correction characteristics of the prior art and the technology of the present invention. FIG. 2 (a) shows a roller leveler, and FIG. 2 (b) shows a model of the technology of the present invention. .
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a correction reaction force obtained by the model of FIG. 2 and a rolling reduction ratio.
4 is a diagram showing the relationship between springback and correction reaction force obtained by the model of FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a straightening system for shaped steel according to the present invention.
FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating the principle of correcting the left and right bending of a section steel according to the technique of the present invention, in which FIG. 6A shows the case of a left-turned section and FIG. Each is shown.
7A and 7B are diagrams illustrating the principle of correcting the vertical bending of a section steel according to the technique of the present invention, in which FIG. 7A shows the shape of the upper bend and FIG. 7B shows the case of the shape of the lower bend. Each is shown.
FIG. 8 is a diagram showing a rolling and straightening process of a section steel.
FIG. 9 is a diagram showing a conventional correction technique.
FIG. 10 is a diagram showing a conventional correction technique.
[Explanation of symbols]
1, 2, ...
3, 4 ... Horizontal roll
10 ... H-section steel
11 ... H-shaped steel web
12 ... H-shaped steel flange
50 ... Shape steel
51 ... Universal rolling mill
52 ... Entry side pinch roll row
53 ... Outlet pinch roll row
54, 54 '... Horizontal roll of universal rolling mill
55, 55 '... Rolling roll of universal rolling mill
56, 56 '... Horizontal pinch roll of the input side pinch roll row
57, 57 '... 竪 Pinch roll in the entry side pinch roll row
58, 58 '... Horizontal pinch roll of the output side pinch roll row
59, 59 '... 竪 pinch rolls in the output side pinch roll row
60 ... Control panel and actuator of universal rolling mill
61 ... Control panel and actuator for entry side pinch roll
62 ... Control panel and actuator for outlet pinch roll
63 ... Universal rolling mill sensor
64 ... Sensors on the input side pinch roll array
65. Sensor on the output side pinch roll row
66. Arithmetic control device
67 ... Recording device
71, 72, 73 ... Roller leveler roll
Δ: Bending correction amount
u: Rolling reduction amount
A, B, C, D ... H-section steel

Claims

In a method of straightening a shape steel using a straightening rolling mill and pinch rolls arranged on the entry side and the exit side thereof, the shape steel is applied to the straightening rolling mill without being reduced until the tip exits the exit side pinch roll. A process of stopping the feeding of the shaped steel after feeding, a process of positioning the shaped steel at a desired pass line by gripping the shaped steel on the incoming side by the pinching roll on the incoming side, and the straightening rolling The process of setting the roll gap of the machine, and straightening the shape steel with the pinch roll on the entry side while rolling the shape steel to the tip in the entry side direction with the straightening mill, The process of stopping rolling when the roll bite is reached, and then the process of stopping the feeding of the shaped steel after the shaped steel is sent without being reduced by the straightening rolling mill until at least the tip reaches the outlet pinch roll. And the exit side pinch roll The process of gripping the shape steel and setting the shape steel at a desired pass line, the process of setting the roll gap of the straightening rolling mill, and the rolling out the shape steel while rolling it to the rear end. A method for correcting a shaped steel excellent in cross-sectional dimensions and straightness over the entire length, characterized by comprising a process of correcting with a pinch roll on the side.

2. The method of straightening a shaped steel excellent in cross-sectional dimension shape and straightness over the entire length according to claim 1, wherein the setting of the roll gap of the straightening mill is substantially the same regardless of the rolling direction.