JP4218481B2 - 突起付形鋼の製造方法及び形鋼の圧延設備 - Google Patents

Description

本発明は、突起付形鋼の製造方法、及びそれに使用される形鋼の圧延設備に関する。

ウェブとそのウェブの両端に設けられたフランジとを有するＨ形鋼等の形鋼は、一般に図１９に示す圧延設備によって圧延されて最終製品となる。
この圧延設備１０１は、図１９中（Ａ）に示すように、ブレークダウン圧延機１０２、粗ユニバーサル圧延機１０３、エッジング圧延機１０４及び仕上ユニバーサル圧延機１０５からなるものや、図１９中（Ｂ）に示すように、ブレークダウン圧延機１０２、第１粗ユニバーサル圧延機１０３ａ、エッジング圧延機１０４、第２粗ユニバーサル圧延機１０３ｂ及び仕上ユニバーサル圧延機１０５からなるものがある。このような圧延設備１０１により、加熱炉で加熱されたスラブやブルーム、或いはビームブランク等の素材を順次に各圧延機で圧延することによって所定の断面寸法の形鋼が製造される。

先ず、図１９中（Ａ）に示す圧延設備１０１によってＨ形鋼を圧延する方法について説明する。
先ず、加熱炉で加熱された素材はブレークダウン圧延機１０２によって粗形のＨ断面に圧延される。このブレークダウン圧延機１０２は、ロール胴に沿って開孔型または閉孔型を複数個設けた上下ロールが配置された二重式の圧延機である。
そして、ブレークダウン圧延機１０２によって粗形のＨ断面に圧延された素材は、粗ユニバーサル圧延機１０３及びエッジング圧延機１０４からなる粗ユニバーサル圧延機群で複数回往復圧延され、図２０中（Ｂ）に示す形状の所定厚みを有するＨ形断面に圧延される。

粗ユニバーサル圧延機１０３は、図２０中（Ａ）に示すように、上下一対の水平ロール１０６と左右一対の垂直ロール１０７とを備えている。この粗ユニバーサル圧延機１０３により、上下一対の水平ロール１０６により形成されるロール隙で素材ＳのウェブＳ_Ｗがその厚さ方向に圧下され、左右それぞれの垂直ロール１０７と上下の水平ロール１０６の側面とにより形成されるロール隙で左右のフランジＳ_Ｆがその厚さ方向に圧下される。

また、エッジング圧延機１０４は、図２０中（Ｂ）に示すように、上下一対のエッジングロール１０８を備えている。このエッジング圧延機１０４により、上下一対のエッジングロール１０８によって形成されるロール隙でフランジＳ_Ｆの幅が所定の寸法にまで圧下される。
図２０中（Ｂ）に示す形状に圧延された素材Ｓは、仕上ユニバーサル圧延機１０５に搬入される。仕上ユニバーサル圧延機１０５は、図２０中（Ｃ）に示すように、上下一対の水平ロール１０９と左右一対の垂直ロール１１０とを備えている。この仕上ユニバーサル圧延機１０５により、フランジＳ_Ｆの厚み圧下、ウェブＳ_Ｗの厚み圧下及びフランジＳ_Ｆの角度おこしが行われ、最終製品の寸法に仕上られる。

ところで、ビル建設等で用いられる鉄筋・鉄骨コンクリート工法では、コンクリートと鉄骨との付着性を増すため、突起付の鋼材が使用されることがある。例えば、柱・梁材等で使用されるＨ形鋼では、フランジの内面や外面に突起を有するものが用いられる。この突起は、ある程度の高さ（例えば１ｍｍ以上）が必要とされており、また、突起の数が多い場合や突起が長い場合には、よりコンクリートとの付着性が増加する。

ここで、図２１に示すように、フランジＳ_Ｆの外面に複数の突起ｔを有するＨ形鋼Ｓを製造する場合には、仕上ユニバーサル圧延機２０５において、左右一対の垂直ロール２１０の外面に垂直方向に延びる複数の溝２１０ａを形成しておき、この垂直ロール２１０でフランジＳ_Ｆの外面を圧下することにより、フランジＳ_Ｆの外面に複数の突起ｔを有するＨ形鋼Ｓを比較的容易に製造することができる。図２１中、符号２０９は水平ロールである。

一方、仕上ユニバーサル圧延機１０５による仕上ユニバーサル圧延では、図２０中（Ｃ）に示すように、フランジＳ_Ｆの内面は水平ロール１０９の側面で圧下されるが、水平ロール１０９の側面には抜け勾配がほとんどなく、かつロールと材料との相対すべりが大きいため、水平ロール１０９の側面に単に溝を形成し、これをフランジＳ_Ｆの内面に転写させて突起を形成しても、圧延の出側で突起が潰れてしまうという問題があった。このため、フランジＳ_Ｆの内面に突起を有するＨ形鋼は、熱間圧延では簡単に製造できないと考えられていた。

フランジの内面に突起を有するＨ形鋼は、フランジの外面に突起を有するものよりコンクリートとの付着性が優れているといわれているため、熱間圧延後に溶接によりリブや突起をフランジの内面に付与して製造されていた。しかし、このような手法では生産性は非常に悪かった。
そこで、熱間圧延によってフランジの内面に突起を付与することがなおも望まれており、いくつか提案されている。

例えば、特許文献１には、図２２に示すように、Ｈ形鋼Ｓの各フランジＳ_Ｆの内面を圧下する溝付の小径ロールからなる第２垂直ロール３０８を上下左右各フランジＳ_Ｆ の内面毎に４個配設し、フランジＳ_Ｆの外面を圧下する左右２個の垂直ロール３０７の各チョック３０９を内方へ延長して各第２垂直ロール３０８を軸受にて支持し、各水平ロール３０６側面のベベルギヤ３１０と各第２垂直ロール３０８のベベルギヤ３１１とを噛合せ、これらベベルギヤ３１０，３１１による駆動部周速と第２垂直ロール３０８の圧下側面部周速との周速調整手段を設けた仕上圧延装置３０５が開示されている。

この仕上圧延装置３０５によれば、コンクリートとの付着性が優れたフランジＳ_Ｆの内面に突起を有するＨ形鋼を、熱間圧延で製造することができる。
また、特許文献２には、図２３に示すように、水平ロール４０１の側面に溝４０２を形成し、その水平ロール４０１を組み込んだ仕上ユニバーサル圧延機が開示されている。ここで、溝４０２は、水平ロール４０１の側面のコーナ部４０１ａを始点としてほぼロール軸４０３に向かうものとされ、その水平ロール４０１の側面に複数形成されている。
この仕上ユニバーサル圧延機により、フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延を行うことで、水平ロール４０１の側面によるフランジ内面への押圧時にフランジ内面に複数の突起を形成している。
さらに、特許文献３には、図２４に示すように水平ロール４１１の側面に縞状の凹部を刻設し、そのような水平ロール４１１を組み込んだユニバーサル圧延機が開示されている。

このユニバーサル圧延機により、竪ロール４１２でフランジ及びウェブを有する形鋼４１３の圧延を行うことで、水平ロール４１１の縞状の凹部によるフランジ内面への押圧時にフランジ内面に複数の突起を形成している。図２５は、そのように複数の突起が形成された形鋼４１３を示す。
なお、図２４及び図２５から、ユニバーサル圧延機が、抜け勾配を有する粗ユニバーサル圧延機であることがわかる。
特開平３−３２４０８号公報 特開２００３−１３６１０２号公報 特開平８−１７４０５４号公報

前記特許文献１の技術については、仕上圧延装置に特殊な第２垂直ロールを組み込む必要があり、非常に複雑な仕上圧延設備となる。よって、特許文献１に開示される技術を実現しようとした場合、設備コストが非常に高くなる。
一方、前記特許文献２の技術については、大きな設備投資なしで簡便にフランジ内面等への突起形成が期待できる。しかし、抜け勾配のほとんどない仕上圧延機で突起を形成するので、形成できる健全な突起の長さが制約される。このため、健全な突起を形成するには、圧延条件（例えば圧下率）を限定しなければならないといった問題があった。

ここで、健全な突起とは、当該突起の形成後に剥離や大きな変形の見られない突起のことである。
また、前記特許文献３の技術は、粗ユニバーサル圧延機でフランジ内面に突起を形成できることが記載されている。しかし、健全な突起形成が行える具体的な水平ロール側面の凹部（すなわち溝）形状や、突起形成後に行う仕上圧延方法について開示が何らされていない。
そこで、本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、損傷することなく突起を形鋼に形成することができる突起付形鋼の製造方法、及びそれに使用される形鋼の圧延設備の提供を目的とする。

請求項１記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法は、フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延前又は仕上圧延後に圧延機を配置して、前記圧延機が、側面又は周面のうちの少なくとも一方に、溝又は突起のうちの少なくとも一方を複数形成した円盤状ロールを備えており、前記圧延機を使用して、前記円盤状ロールの前記溝又は突起が形成してある面で前記形鋼のフィレッ卜部近傍を押圧することで、当該フィレッ卜部近傍に突起又は溝のうちの少なくとも一方を複数形成する。

また、請求項２記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法は、請求項１記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法において、前記圧延機を前記仕上圧延前に配置するとともに、前記仕上圧延では、当該仕上圧延前に前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起又は溝を壊すことなく、前記形鋼のフランジの角度おこしを行う。
また、請求項３記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法は、請求項２記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法において、前記仕上圧延では、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅より小さい幅を有する水平ロールを使用し、当該水平ロールの周面で前記ウェブを拘束しつつ前記形鋼のフランジの角度おこしを行うことで、前記仕上圧延前に前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起又は溝を壊さないようにしている。

また、請求項４記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法は、請求項２記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法において、前記仕上圧延では、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅とほぼ等しい幅を有し、かつコーナ部近傍に凹部を設けた水平ロールの周面で前記ウェブを拘束し、かつ当該水平ロールの側面と垂直ロールの周面とで前記フランジを拘束しつつ前記形鋼のフランジの角度おこしを行うことで、前記仕上圧延前に前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起又は溝を壊さないようにしている。

また、請求項５記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法において、前記突起を形成する前に、当該突起を形成するための余肉を、前記形鋼をなす材料に形成している。
また、請求項６記載の発明に係る形鋼の圧延設備は、フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延を行う仕上圧延機の前段又は後段に圧延機を備え、前記圧延機が、前記形鋼のフィレッ卜部近傍を圧下するように配置され、側面又は周面のうちの少なくとも一方に、溝又は突起のうちの少なくとも一方を複数形成した円盤状ロールを備えている。

また、請求項７記載の発明に係る形鋼の圧延設備は、請求項６記載の発明に係る形鋼の圧延設備において、前記圧延機を前記仕上圧延機の前段に備えるとともに、前記仕上圧延前に前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起又は溝を壊すことなく、前記形鋼のフランジの角度おこしを行うことができる水平ロールを備えた仕上圧延機を備えている。
また、請求項８記載の発明に係る形鋼の圧延設備は、請求項７記載の発明に係る形鋼の圧延設備において、前記水平ロールが、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅より小さい幅となっている。
また、請求項９記載の発明に係る形鋼の圧延設備は、請求項７記載の発明に係る形鋼の圧延設備において、前記水平ロールが、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅とほぼ等しい幅を有し、かつコーナ部近傍に凹部を設けている。

本発明によれば、損傷することなく突起を形鋼に形成することができる。

本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
先ず、第１の実施の形態は、本発明に係る突起付形鋼の製造方法を適用した圧延設備である。図１は、圧延設備の概略構成図を示す。
図１に示すように、Ｈ形鋼Ｓを製造するための圧延設備１は、図１９（Ａ）に示す圧延設備１０１と同様に、ブレークダウン圧延機２、粗ユニバーサル圧延機３、エッジング圧延機４及び仕上ユニバーサル圧延機６を備えている。そして、圧延設備１は、仕上ユニバーサル圧延機６の前段に突起形成用圧延機５を設置している。
図２は、突起形成用圧延機５のロールの構成及びロール形状を示す。
この図２に示すように、突起形成用圧延機５は、フィレッ卜部近傍を圧下するように当該ウェブＳ_Ｗを挟むように対向させた１対の円盤状ロールを、ウェブＳ_Ｗの両側に２組配置している。すなわち、図面中、ウェブＳ_Ｗの左側端部を挟むように円盤状ロール１１，１２を配置し、かつウェブＳ_Ｗの右側端部を挟むように円盤状ロール１３，１４を配置している。

円盤状ロール１１，１２，１３，１４は、そのロール軸ＯがウェブＳ_ｗに対して傾いて配置されており、これにより、その周面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａでフィレッ卜部近傍を圧下するようになっている。円盤状ロール１１，１２，１３，１４の周面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａは、フィレッ卜部の形状に対応した形状をなしている。ここで、突起形成用圧延機５は、仕上ユニバーサル圧延機６の前段に配置されているので、当該突起形成用圧延機５に搬入されるＨ形鋼Ｓは、フランジＳ_Ｆの角度おこしが行われる前のものであり、よって、円盤状ロール１１，１２，１３，１４の周面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａは、そのようにフランジＳ_Ｆの角度おこしが行われる前のフィレッ卜部の形状に対応した形状をなしている。

ここで、フィレッ卜部とは、形鋼のフランジＳ_ＦとウェブＳ_ｗがつながる部位をいう。また、フィレッ卜部近傍とは、フィレッ卜部を含む、当該フィレッ卜部近くのフランジ内面やフィレッ卜部近くのウェブ両端面のことを総称している。
さらに、図３に示すように、円盤状ロール１１，１２，１３，１４は、ウェブＳ_ｗの内幅を広げるように、各ロール軸Ｏを圧延方向に対して傾かせて配置することもできる。
そして、円盤状ロール１１，１２，１３，１４の周面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａには、図４に示すように、軸方向に延びるように或いは軸方向に平行とされて、溝１５が複数形成されている。溝１５の形状は、例えばＨ形鋼Ｓのフィレット部に当たる部分（図中Ａ部分）で幅が最大になり、先端（上下端）にいくに従い幅が狭くなるような形状である。

図５は、仕上ユニバーサル圧延機６のロールの構成及びロール形状を示す。
この図５に示すように、仕上ユニバーサル圧延機６は、上下一対の水平ロール３１，３２と左右一対の垂直ロール４１，４２を組み込んで構成されている。
水平ロール３１，３２の幅は、ウェブＳ_Ｗの内幅より小さくなっている。そして、水平ロール３１，３２は、一方の垂直ロール４１と他方の垂直ロール４２との略中間位置に配置されている。なお、水平ロール３１，３２の幅は、固定されるものであってもよく、自由に変更できるものであってもよい。

以上のように構成されている圧延設備１では、ブレークダウン圧延機２、粗ユニバーサル圧延機３及びエッジング圧延機４において、素材が図２０中（Ｂ）に示す形状と同一の形状に圧延される。
そして、図２０中（Ｂ）に示す形状と同一の形状に圧延された素材には、図４の突起形成用圧延機５の円盤状ロール１１，１２，１３，１４の溝１５により、フィレッ卜部近傍に突起が形成される。
その後、図５の仕上ユニバーサル圧延機６の水平ロール３１，３２でウェブＳ_Ｗを拘束しつつ、垂直ロール４１，４２により、フランジＳ_Ｆの角度起こしが行われ、最終製品の寸法に仕上られる。
なお、水平ロール３１，３２の幅が、ウェブＳ_Ｗの内幅より小さいので、フランジＳ_Ｆの厚み圧下は行われない。

図６は、その最終製品を示す。この図６に示すように、最終製品は、突起形成用圧延機５にて図４の円盤状ロール１１，１２，１３，１４でフィレッ卜部近傍が圧下されることで、その溝１５の形状が転写されてフィレッ卜部近傍に突起ｔが形成されている。
次に第１の実施の形態における効果を説明する。
図４のように、円盤状ロール１１，１２，１３，１４の周面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａに溝１５を設けて、その周面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａでフィレット部近傍を圧下して、突起を形成している。このように溝１５を設けた周面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａでフィレット部近傍を圧下しているので、溝１５からの突起の抜きをあまり気にせずに突起の形成を行うことができる。この効果について、図７を用いて説明する。

図７に示すように、一対の水平ロール５０１，５０２が配置されている場合を考える。水平ロール５０１，５０２は、前記図２１の水平ロール２０９のように、ウェブＳ_Ｗの内幅とほぼ同じ幅を有する水平ロールである。そして、水平ロール５０１，５０２の両側面には、図２３に示したような溝４０２が形成されているものとする。さらに図７で、紙面垂直方向において、一対の水平ロール５０１，５０２のロール軸５０３間を結ぶ線５０３ａとその境界が一致する領域Ａと領域Ｂとを考える。領域Ａでフランジ内面に突起が形成される。領域Ｂでは形成された突起は水平ロール側面と接した状態で圧延方向に進行していく。

この場合において、水平ロール５０１，５０２の溝で転写されたフランジＳ_Ｆの内面の突起ｔが領域Ｂで潰されないようにするためには、突起ｔが領域Ｂにおいて常に溝内に収容されていることが条件になる。
しかし、Ｈ形鋼Ｓの圧延方向の速度に対し水平ロール５０１，５０２の回転方向の速度が遅くなった場合や、Ｈ形鋼Ｓの圧延方向の速度に対し水平ロール５０１，５０２の回転方向の速度が速くなった場合、領域Ｂで、溝と突起ｔとが接触してしまい、突起ｔが潰されてしまう。

これに対して本発明を適用した場合、領域Ｂでは、図４の周面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａがフランジＳ_Ｆの内面から離れていくようになる。これにより、図７の領域Ｂでは、溝１５から突起ｔを容易に抜くことができるようになる。
このように領域Ｂで溝１５から突起ｔを容易に抜くことができるので、溝１５の形状或いは突起ｔの形状を任意の形にすることができる。
また、図４のように、溝１５の形状は、例えばＨ形鋼Ｓのフィレット部に当たる部分（図中Ａ部分）で幅が最大になり、先端（上下端）にいくに従い幅が狭くなるような形状になっている。これにより、溝１５から突起ｔを容易に抜くことができるようになっている。

また、図３に示したように、円盤状ロール１１，１２，１３，１４を、ウェブＳ_ｗの内幅を広げるように、各ロール軸Ｏが圧延方向に対して傾くように配置している。これにより、円盤状ロール１１，１２，１３，１４の周面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａによるフランジＳ_Ｆの圧下が強圧下になるようにしている。このようにすることで、垂直ロールでフランジＳ_Ｆの外側面を拘束しなくても、フランジＳ_Ｆの内側面に対する円盤状ロール１１，１２，１３，１４の周面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａの圧下力を十分とることができるので、溝１５により突起ｔを確実に形成することができる。例えば、十分な高さの突起を得ることができる。なお、より高い突起を得ようとする場合には、垂直ロールを備えればよい。

また、図５のように、仕上ユニバーサル圧延機６の水平ロール３１，３２の幅を、ウェブＳ_Ｗの内幅より小さくしている。これにより、前段の突起形成用圧延機５２で形成した突起ｔを潰すことなく、ウェブＳ_Ｗを水平ロール３１，３２の周面で拘束して、垂直ロール４１，４２でフランジＳ_Ｆの角度おこしを行うことができる。
次に第２の実施の形態を説明する。
第２の実施の形態は、前述の第１の実施の形態と同様に、本発明に係る突起付形鋼の製造方法を適用した圧延設備である。図８は、第２の実施の形態の圧延設備５１の概略構成図を示す。
なお、この第２の実施の形態の圧延設備５１において、前述の第１の実施の形態の圧延設備１と同一構成部分については同じ番号を付し、その説明は省略する。

図８に示すように、Ｈ形鋼Ｓを製造するための圧延設備５１は、図１９中（Ａ）に示す圧延設備１０１或いは前述の第１の実施の形態と同様に、ブレークダウン圧延機２、粗ユニバーサル圧延機３、エッジング圧延機４及び仕上ユニバーサル圧延機６を備えている。そして、第２の実施の形態の圧延設備５１では、前述の第１の実施の形態と異なり、仕上ユニバーサル圧延機６の後段に突起形成用圧延機５２を設置している。

図９は、突起形成用圧延機５２のロールの構成及びロール形状を示す。
この図９に示すように、突起形成用圧延機５２は、フィレッ卜部近傍を圧下するように、当該ウェブＳ_Ｗを挟むように対向させて、１対の円盤状ロールをウェブＳ_Ｗの両側に対応して２組配置している。すなわち、図面中、ウェブＳ_Ｗの左側端部を挟むように円盤状ロール６１，６２を配置し、かつウェブＳ_Ｗの右側端部を挟むように円盤状ロール６３，６４を配置している。

そして、円盤状ロール６１，６２，６３，６４は、そのロール軸ＯがウェブＳ_ｗに対して傾いて配置されており、これにより、その周面６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａでフィレッ卜部近傍を圧下するようになっている。
ここで、突起形成用圧延機５２は、仕上ユニバーサル圧延機６の後段に配置されているので、突起形成用圧延機５２に搬入されるＨ形鋼Ｓは、フランジＳ_Ｆの角度おこしが行われている。このようなことから、フランジＳ_Ｆの角度おこしがなされたＨ形鋼Ｓに対応して、円盤状ロール６１，６２，６３，６４の周面６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａの形状、又は前記ロール軸Ｏの傾きが決定されている。

そして、円盤状ロール６１，６２，６３，６４の周面６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａには、軸方向に延びる溝が複数形成されている（図４参照）。
なお、仕上ユニバーサル圧延機６は、当該仕上ユニバーサル圧延機６に搬入されるＨ形鋼Ｓが突起が形成されているものではないので、前述の第１の実施の形態と異なり、水平ロール３１，３２の幅がウェブＳ_Ｗの内幅とほぼ等しくなっている。
以上のように構成されている圧延設備では、ブレークダウン圧延機２、粗ユニバーサル圧延機３及びエッジング圧延機４において、素材が図２０中（Ｂ）に示す形状と同一の形状に圧延される。
その後、仕上ユニバーサル圧延機６の水平ロール３１，３２及び垂直ロール４１，４２により、フランジＳ_Ｆの厚み圧下、ウェブＳ_Ｗの厚み圧下及びフランジＳ_Ｆの角度起こしが行われる（図２０中（Ｃ）参照）。

そして、図２０中（Ｃ）に示す形状と同一の形状に圧延された素材には、図９の突起形成用圧延機５２の円盤状ロール６１，６２，６３，６４の溝によりフィレッ卜部近傍に突起ｔが形成される。これにより、素材は、前記図６に示したような最終製品になる。
なお、この第２の実施の形態のように、仕上ユニバーサル圧延機６の後段に突起形成用圧延機５２を設置して、Ｈ形鋼Ｓのフィレット部近傍に突起ｔを形成する場合、当該突起形成圧延のためにウェブＳ_Ｗの内幅が広がる場合がある。このようなことから、仕上ユニバーサル圧延機６では、そのようなウェブＳ_Ｗの内幅の広がりを見越して仕上圧延を行うことが好ましい。

次に第２の実施の形態における効果を説明する。
この第２の実施の形態における効果は前述の第１の実施の形態における効果と同じである。すなわち例えば、溝を設けた周面６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａでＨ形鋼Ｓのフィレット部近傍を圧下しているので、溝からの突起の抜きをあまり気にせずに突起の形成を行うことができる。これにより、溝の形状或いは突起の形状を任意の形にすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前述の第１の実施の形態では、円盤状ロール１１，１２，１３，１４のロール軸ＯがウェブＳ_ｗに対して傾いて配置されているが、その傾き角が限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、円盤状ロール７１，７２，７３，７４のロール軸Ｏの傾き角が、前記図２に示したような角度よりも小さいものであってもよい。

突起形成用圧延機５２に搬入されるＨ形鋼ＳがフランジＳ_Ｆの角度おこしが行われていることから、図１１に示すように、円盤状ロール７５，７６，７７，７８の周面７５ａ，７６ａ，７７ａ，７８ａがウェブＳ_ｗに当たり、かつ円盤状ロール７５，７６，７７，７８の側面７５ｂ，７６ｂ，７７ｂ，７８ｂがフランジＳ_Ｆに当たるように、当該円盤状ロール７５，７６，７７，７８を配置することもできる。この場合、周面７５ａ，７６ａ，７７ａ，７８ａ又は側面７５ｂ，７６ｂ，７７ｂ，７８ｂのうちの少なくとも一方に突起形成用の溝を形成する。

例えば、周面７５ａ，７６ａ，７７ａ，７８ａと側面７５ｂ，７６ｂ，７７ｂ，７８ｂとの両方に突起形成用の溝を形成することとした場合、当該溝は円盤状ロール７５，７６，７７，７８のコーナ部近傍に形成されることになる。すなわち、前記溝は、円盤状ロール７５，７６，７７，７８において、周面７５ａ，７６ａ，７７ａ，７８ａの縁部からコーナ部を介して側面７５ｂ，７６ｂ，７７ｂ，７８ｂの縁部までの形成される。なお、円盤状ロール７５，７６，７７，７８のコーナ部とは、側面７５ｂ，７６ｂ，７７ｂ，７８ｂと周面７５ａ，７６ａ，７７ａ，７８ａとの境界部分である。

このように、円盤状ロールの傾きや直径を適宜決定することで、当該円盤状ロールの周面に形成する溝を任意の形状や大きさにすることができ、さらにはＨ形鋼Ｓに形成する突起を任意の形状や大きさとして形成することができる。
例えば、溝１６は図１２に示すようなものであってもよい。ここで、溝１６は、フランジＳ_Ｆの内面にのみ突起を形成するように円盤状ロール１１，１２，１３，１４の周面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａに形成されている。

また、溝１５，１６の形状は、軸方向に延びるように或いは軸方向に平行とされた直線形状とされることに限定されるものではない。例えば、溝１５，１６の形状は、突起の抜けを考慮して湾曲形状としてもよい。
また、円盤状ロールの周面に突起や凹凸部を形成してもよい。この場合、この突起や凹凸部に対応して、Ｈ形鋼Ｓのフィレット部近傍には溝や凹凸が形成されるようになる。
また、前述の実施の形態では、仕上圧延工程で前段の突起形成用圧延機５，５２で形成した突起ｔを潰してしまうことを防止する目的で、仕上ユニバーサル圧延機６の水平ロール３１，３２の幅をウェブＳ_Ｗの内幅より小さくしている。しかし、これに限定されるものではない。図１３は、他の例を示す。

図１３に示すように、仕上ユニバーサル圧延機６の水平ロール３５，３６には、そのコーナ部全周にわたって凹部３５ａ，３６ａを設ける。これにより、前段の突起形成用圧延機５，５２で形成した突起ｔが、仕上ユニバーサル圧延機６では、水平ロール３５，３６の凹部３５ａ，３６ａ内に収容され、或いは凹部３５ａ，３６ａにより接触が回避される。これにより、仕上ユニバーサル圧延機６の仕上圧延工程で前段の突起形成用圧延機５で形成した突起ｔを潰してしまうことを防止することができる。この場合、水平ロール３５，３６の幅をウェブＳ_Ｗの内幅より大きくしてフランジＳ_Ｆの厚み圧下するようにできる。つまり、水平ロールはウェブ内幅とほぼ等しい幅を有する。

また、突起形成前の材料のフィレット部近傍には、余肉を形成しておくこともできる。図１４は、仕上圧延前に、フランジＳ_Ｆの内面に余肉ｘ１を形成する場合を示す。このように余肉ｘ１を形成しておくことで、突起ｔを形成する部分が強圧下となることから、突起ｔをより高く形成することができる。
図１４に示すようなフランジＳ_Ｆの内面に余肉ｘ１を形成する手段としては、突起形成用圧延機５よりも前段に存在する水平ロール（例えば粗ユニバーサル圧延機３の水平ロール）８１，８２の側面に凹部８１ａ，８２ａを形成しておく。

これにより、上下一対の水平ロール８１，８２により形成されるロール隙でウェブＳ_Ｗをその厚さ方向に圧下し、垂直ロール（図示せず）と上下の水平ロール８１，８２の側面とにより形成されるロール隙でフランジＳ_Ｆをその厚さ方向に圧下する。これにより、フランジＳ_Ｆの内面に余肉ｘ１を形成する。その後、突起形成用圧延機５の円盤状ロール１１，１２，１３，１４の周面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａでフィレット部近傍の圧下を余肉ｘ１を含んで行い、当該フィレット部近傍に突起ｔを形成する。

また、前述の実施の形態では、フランジ内面に突起ｔを形成する形鋼がＨ形鋼である場合に説明した。しかし、これに限定されるものではない。すなわち、ウェブ及びフランジを有するＩ形鋼、Ｔ形鋼或いは溝形鋼等の他の形鋼であってもよい。
また、仕上ユニバーサル圧延機６の垂直ロールの周面にも垂直方向に伸びる溝を設け、フランジ外面にも突起を形成してもよい。また、仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールの周面に溝を設け、ウェブ面の中央部分にも突起を形成してもよい。

実施例１は、図１に示した圧延設備１であり、仕上ユニバーサル圧延機６の前段に突起形成用圧延機５を配置した場合である。この図１に示す圧延設備１において、フィレッ卜部からフランジＳ_Ｆの内面にかけて突起を有するＨ形鋼（製品寸法：ウェブ高さ６１０ｍｍ、フランジ幅３００ｍｍ，ウェブ厚１６ｍｍ，フランジ厚３２ｍｍ）を製造した。
突起形成用圧延機５の円盤状ロール１１，１２，１３，１４の配列は図２に示すような配列とした。円盤状ロール１１，１２，１３，１４のロール軸Ｏの傾き角は、水平面（ウェブＳ_ｗ）に対して３０°としている。ここで、突起形成用圧延機５に搬入されるＨ形鋼Ｓは、仕上圧延前なので、各フランジＳ_Ｆには傾きがある。ここで、傾きは５°である。

また、円盤状ロール１１，１２，１３，１４の溝１６は図１２に示すような形状とした。具体的には、図１５中（Ａ）に示すように、長さＬ１が１２０ｍｍ、幅Ｗが１０ｍｍ、隣接する溝１６との間の間隔（ピッチＰ）が５０ｍｍの溝１６である。また、図１５中（Ｂ）に示すように、溝１６の最大深さｄ１を３ｍｍにした。突起形成圧延におけるフランジＳ_Ｆの内面への圧下量の目標は片側３ｍｍとした。

また、突起形成用圧延機５の突起形成圧延に先立ち、粗ユニバーサル圧延機３で余肉を形成した。粗ユニバーサル圧延機３は、図１４に示したように、側面に凹部８１ａ，８２ａを設けた水平ロール８１，８２を備えている。寸法は、図１６に示すように、深さｄ２を２ｍｍ、長さＬ２を１２０ｍｍとした。これにより、粗ユニバーサル圧延機３で、突起形成前の材料に余肉を形成した。

また、仕上ユニバーサル圧延機６は、前段の突起形成用圧延機５で形成した突起ｔを潰してしまうことを防止する目的で、図１３に示したように、水平ロール３５，３６のコーナ部全周にわたって凹部３５ａ，３６ａを設けている。寸法は、図１７に示すように、深さｄ３を５ｍｍ、長さＬ３を１２０ｍｍとした。これにより、仕上ユニバーサル圧延機６では、フランジ先端部分の厚み圧下、ウェブの厚み圧下及びフランジの角度おこしを行った。

以上が本発明を適用した本発明の第１の適合例の条件である。
一方、比較例（従来例）では、突起形成圧延は第１の適合例と同様とし、仕上ユニバーサル圧延については、図２０中（Ｃ）のように通常の仕上圧延方法でフランジの厚み圧下、ウェブの厚み圧下及びフランジの角度おこしを行った。
この結果、第１の適合例では、突起が潰されたり剥がされたりすることなく、長さが１１５ｍｍ、平均高さが１．９ｍｍの健全な突起ｔを形成することができた。一方、比較例では、仕上圧延で突起ｔが潰されてしまい、健全な突起形成が行えなかった。

また、本発明の第２の適合例として、仕上ユニバーサル圧延機６を、図５に示したように、ウェブＳ_Ｗの内幅より小さい幅の水平ロール３１，３２を備えるものにした。具体的には、平ロール３１，３２の幅を、ウェブＳ_Ｗの内幅より１０ｍｍ小さい値にした。なお、他の条件については、前記第１の適合例と同じである。
この結果、第２の適合例では、突起が潰されたり剥がされたりすることなく、長さが１１７ｍｍ、平均高さが２．０ｍｍの健全な突起ｔを形成することができた。

実施例２は、図８に示した圧延設備５１であり、仕上ユニバーサル圧延機６の後段に突起形成用圧延機５２を配置した場合である。この図８に示す圧延設備５１において、フィレッ卜部近傍に突起を有するＨ形鋼（製品寸法：ウェブ高さ６１２ｍｍ、フランジ幅３００ｍｍ，ウェブ厚１６ｍｍ，フランジ厚３２ｍｍ）を製造した。
突起形成用圧延機５２の円盤状ロール７５，７６，７７，７８の配列は図１１に示すような配列とした。そして、円盤状ロール７５，７６，７７，７８には、図１８中（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、コーナ部（側面縁部から周面縁部ににかかる部分）に突起７９を形成した。具体的には、図１８中（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、長さＬ４，Ｌ５がそれぞれ２０ｍｍ、高さｄ４，ｄ５がそれぞれ４ｍｍ、幅Ｗが８ｍｍ、隣接する突起７９との間の間隔（ピッチＰ）が５０ｍｍである。また、圧延時におけるフィレット部の目標圧下量は片側２ｍｍとした。
この結果、フランジ内面側の凹部に小さな変形がみられたものの、潰されたり大きな変形を生じたりすることがなく、長さ（前記Ｌ４＋Ｌ５相当）が４０ｍｍ、平均深さが１．５ｍｍの健全な凹部を形成することができた。フランジの外側への倒れ、すなわちフランジ外面の平坦度も１ｍｍとなり、問題もなかった。

本発明の第１の実施の形態の圧延設備の概略構成図である。 前記圧延設備の突起形成用圧延機に組み込まれる円盤状ロールを示す図である。 ウェブＳ_ｗの内幅を広げるように配置されている円盤状ロールを示す図である。 周面に溝が形成されている円盤状ロールを示す図である。 前記圧延設備の仕上ユニバーサル圧延機に組み込まれる水平ロール及び垂直ロールを示す図である。 突起を有するＨ形鋼の部分斜視図である。 効果の説明のために使用した図である。 本発明の第２の実施の形態の圧延設備の概略構成図である。 前記第２の実施の形態の圧延設備の突起形成用圧延機に組み込まれる円盤状ロールを示す図である。 前記第１の実施の形態の圧延設備の突起形成用圧延機に組み込まれる他の円盤状ロールを示す図である。 前記第２の実施の形態の圧延設備の突起形成用圧延機に組み込まれる他の円盤状ロールを示す図である。 前記円盤状ロールの周面に形成されている他の形状の溝を示す図である。 前記仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールのコーナ部近傍に凹部を設けた場合を示す図である。 粗ユニバーサル圧延機の水平ロールの側面に、フランジの内面に余肉を形成するための凹部を設けた場合を示す図である。 実施例１における第１の適合例を説明するために使用した図であって、突起形成用圧延機の円盤状ロールに設けた溝を説明するために使用した図である。 実施例１における第１の適合例を説明するために使用した図であって、粗ユニバーサル圧延機の水平ロールに設けた凹部を説明するために使用した図である。 実施例１における第１の適合例を説明するために使用した図であって、仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールに設けた凹部を説明するために使用した図である。 実施例２を説明するために使用した図であって、突起形成用圧延機の円盤状ロールのコーナ部に設けた凸部を説明するために使用した図である。 ウェブとフランジを有する形鋼の一般的な圧延設備の概略構成図で、（Ａ）は１つの粗ユニバーサル圧延機を配列した圧延設備の概略構成図、（Ｂ）は２つの粗ユニバーサル圧延機を配列した圧延設備の概略構成図である。 図１９中（Ａ）に示す圧延設備によってＨ形鋼を圧延する場合の圧下状態を示し、（Ａ）は粗ユニバーサル圧延による圧下状態、（Ｂ）はエッジング圧延による圧下状態、（Ｃ）は仕上ユニバーサル圧延による圧下状態を示している。 従来例の、フランジ外面に突起を形成する仕上ユニバーサル圧延機の概略斜視図である。 特許文献１の、フランジ内面に突起を形成する仕上圧延装置の概略正面図である。 特許文献２の圧延設備の仕上ユニバーサル圧延機に組み込まれている溝を設けた水平ロールを示す図である。 特許文献３の仕上ユニバーサル圧延機に組み込まれている凹部を設けた水平ロールを示す図である。 前記特許文献３の仕上ユニバーサル圧延機において突起が形成された形鋼を示す斜視図である。

符号の説明

１，５１ 圧延設備
２ ブレークダウン圧延機
３ 粗ユニバーサル圧延機
４ エッジング圧延機
５，５２ 突起形成用圧延機
６ 仕上ユニバーサル圧延機
１１，１２，１３，１４，６１，６２，６３，６４ 円盤状ロール
１５ 溝
３１，３２ 仕上ユニバーサル圧延機の水平ロール
４１，４２ 仕上ユニバーサル圧延機の垂直ロール
Ｓ Ｈ形鋼（形鋼）
Ｓ_Ｆ フランジ
Ｓ_Ｗ ウェブ
ｔ 突起

Claims (9)

1. フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延前又は仕上圧延後に圧延機を配置して、前記圧延機が、側面又は周面のうちの少なくとも一方に、溝又は突起のうちの少なくとも一方を複数形成した円盤状ロールを備えており、前記圧延機を使用して、前記円盤状ロールの前記溝又は突起が形成してある面で前記形鋼のフィレッ卜部近傍を押圧することで、当該フィレッ卜部近傍に突起又は溝のうちの少なくとも一方を複数形成することを特徴とする突起付形鋼の製造方法。
2. 前記圧延機を前記仕上圧延前に配置するとともに、前記仕上圧延では、当該仕上圧延前に前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起又は溝を壊すことなく、前記形鋼のフランジの角度おこしを行うことを特徴とする請求項１記載の突起付形鋼の製造方法。
3. 前記仕上圧延では、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅より小さい幅を有する水平ロールを使用し、当該水平ロールの周面で前記ウェブを拘束しつつ前記形鋼のフランジの角度おこしを行うことで、前記仕上圧延前に前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起又は溝を壊さないようにしていることを特徴とする請求項２記載の突起付形鋼の製造方法。
4. 前記仕上圧延では、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅とほぼ等しい幅を有し、かつコーナ部近傍に凹部を設けた水平ロールの周面で前記ウェブを拘束し、かつ当該水平ロールの側面と垂直ロールの周面とで前記フランジを拘束しつつ前記形鋼のフランジの角度おこしを行うことで、前記仕上圧延前に前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起又は溝を壊さないようにしていることを特徴とする請求項２記載の突起付形鋼の製造方法。
5. 前記突起を形成する前に、当該突起を形成するための余肉を、前記形鋼をなす材料に形成しておくことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の突起付形鋼の製造方法。
6. フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延を行う仕上圧延機の前段又は後段に圧延機を備え、
   前記圧延機は、前記形鋼のフィレッ卜部近傍を圧下するように配置され、側面又は周面のうちの少なくとも一方に、溝又は突起のうちの少なくとも一方を複数形成した円盤状ロールを備えていることを特徴とする形鋼の圧延設備。
7. 前記圧延機を前記仕上圧延機の前段に備えるとともに、前記仕上圧延前に前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起又は溝を壊すことなく、前記形鋼のフランジの角度おこしを行うことができる水平ロールを備えた仕上圧延機を備えたことを特徴とする請求項６記載の形鋼の圧延設備。
8. 前記水平ロールは、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅より小さい幅となっていることを特徴とする請求項７記載の形鋼の圧延設備。
9. 前記水平ロールは、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅とほぼ等しい幅を有し、かつコーナ部近傍に凹部を設けていることを特徴とする請求項７記載の形鋼の圧延設備。

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