JP4555790B2

JP4555790B2 - 非対称ｈ形粗形鋼片の圧延方法

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Publication number: JP4555790B2
Application number: JP2006069543A
Authority: JP
Inventors: 洋介三浦
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2026-03-14
Also published as: JP2007245169A

Description

本発明は，その断面が扁平な矩形状を有する鋼片（以下，単に「扁平矩形鋼片」と称する。）に幅方向に圧下を施すことにより，該扁平矩形鋼片の幅方向両端部にフランジ相当部を生成させたいわゆるドッグボーン形鋼片を造形し，引き続いて，該ドッグボーン形鋼片に対して，Ｈ形粗形の形状を有するいわゆる成形孔型により板厚方向に圧下を加えて，Ｈ形粗形鋼片を造形するための圧延方法に関し，特に，一対のフランジ断面の寸法・形状が異なるＨ形粗形鋼片（以下，「非対称Ｈ形粗形鋼片」と称する。）を造形するための圧延方法に関する。

扁平矩形鋼片から非対称Ｈ形粗形鋼片を製造する手法については，例えば特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載の技術について図４及び図５を用いて詳細に説明する。

図４において，一対の上下ロール１，２には，孔底幅を順次広くした３つのエッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３（即ち，孔底幅Ｂ_１Ｔ＜孔底幅Ｂ_２Ｔ＜孔底幅Ｂ_３Ｔ，孔底幅Ｂ_１Ｂ＜孔底幅Ｂ_２Ｂ＜孔底幅Ｂ_３Ｂ）と，１つの成形孔型Ｇ４とが形成されている。

このうちエッジング孔型Ｇ１，Ｇ２及びＧ３を形成する部分は，上下ロール１，２間で異なる。まず，下ロール２については，上記エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を形成する部分は，成形孔型Ｇ４を形成する部分と一体構成されており，下ロール軸５Ｂに固定されている。一方，上ロール１については，上記エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を形成する部分はスリーブロール３（図４で断面ハッチングを施した部分）であり，該スリーブロール３はベアリング４を介して，上記成形孔型Ｇ４を形成する部分と一体構成されている上ロール軸５Ａに嵌められている。従って，該スリーブロール３は，図示していないミルモータで駆動される上ロール軸５Ａの回転に対して独立で非駆動になっている。

さらに，上記エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３については，これらを形成するロール直径及び孔底幅が上下ロール１，２間で異なっている。ロール直径に関しては，エッジング孔型Ｇ１の孔底７−１について「上ロール直径Ｄ_１Ｔ＜下ロール直径Ｄ_１Ｂ」，エッジング孔型Ｇ２の孔底７−２について「上ロール直径Ｄ_２Ｔ＜下ロール直径Ｄ_２Ｂ」，エッジング孔型Ｇ３の孔底７−３について「上ロール直径Ｄ_３Ｔ＜下ロール直径Ｄ_３Ｂ」のごとく，上ロール１の孔底のロール直径が下ロール２の孔底のロール直径よりも小さくなっており，上下ロール１，２間で直径が異なる（以下，「異径」と称する。）。また，孔底幅に関しては，エッジング孔型Ｇ２について「上ロール孔底幅Ｂ_２Ｔ＞下ロール孔底幅Ｂ_２Ｂ」，エッジング孔型Ｇ３について「上ロール孔底幅Ｂ_３Ｔ＞下ロール孔底幅Ｂ_３Ｂ」のごとく，上ロール１の孔底幅が下ロール２の孔底幅よりも大きくなっている。

また，成形孔型Ｇ４に関しては，図４の例では「ｄ_ＴＬ＜ｄ_ＴＲ」，「ｄ_ＢＬ＜ｄ_ＢＲ」のごとく，フランジ先端圧下部８の深さは左右で異なっており（右側の方が大きい。），左右非対称な形状の孔型に形成してある。

このような上下ロール対１，２を用いることにより，以下のようにして扁平矩形鋼片５０から非対称Ｈ形粗形鋼片４０が造形される。

まず，扁平矩形鋼片５０（原形の矩形断面を破線で示す。）は，図５Ａのように，孔底７−１に膨出部６−１が設けられたエッジング孔型Ｇ１によって，扁平矩形断面５０の幅方向に圧下され，最終的にロール隙ｇ_１の状態で，膨出部６−１により短辺部に三角形状の溝（以下，「誘導溝」と称する。）が形成されたドッグボーン形鋼片１０が造形される。

次に，図５Ｂのように，該ドッグボーン形鋼片１０を，孔底７−２に膨出部６−２が設けられたエッジング孔型Ｇ２に導き，上記誘導溝を膨出部６−２によって誘導しつつ，元の扁平矩形鋼片５０の断面の幅方向に圧下（幅圧下）を繰り返し，最終的にロール隙ｇ_２の状態で，幅Ｆ_２Ｔの上フランジ２１，幅Ｆ_２Ｂの下フランジ２２を有するドッグボーン形鋼片２０を造形する。

さらに，被圧延材の誘導に利用した誘導溝が後工程で表面疵に進展するのを防止するために，図５Ｃのように，上記ドッグボーン形鋼片２０を，膨出部が設けられていない平坦な孔底７−３のエッジング孔型Ｇ３に導き，元の扁平矩形鋼片５０の断面の幅方向にさらに圧下を加えて，最終的にロール隙ｇ_３の状態で，上記誘導溝が消滅されたドッグボーン形鋼片３０を得る。このドッグボーン形鋼片３０は，幅Ｆ_３Ｔの上フランジ３１と，該幅Ｆ_３Ｔより小さい幅Ｆ_３Ｂの下フランジ３２とを有する。

その後，図５Ｄのように，上記ドッグボーン形鋼片３０を，Ｉ形からＨ形の姿勢に転回して成形孔型Ｇ４に導き，該ドッグボーン形鋼片３０のウェブ３３をウェブ圧下部９により，またフランジ３１，３２の先端部をフランジ先端圧下部８により，元の扁平矩形鋼片５０の板厚方向に圧下を加えることにより，最終的にロール隙ｇ_４の状態で，非対称Ｈ形粗形鋼片４０が得られる。該非対称Ｈ形粗形鋼片４０は，左右のフランジ４１，４２の寸法・形状が異なる非対称断面であり，右フランジ４１の幅はＦ_４Ｔ，左フランジ４２の幅はＦ_４Ｂである（Ｆ_４Ｔ＞Ｆ_４Ｂ）。

なお，この後の工程については図示していないが，上記Ｈ形粗形鋼片４０にさらに周知のユニバーサル圧延機などで圧下を加え，フランジ幅が左右で異なる非対称Ｈ形鋼が得られる。

次に，上記図５Ａ〜Ｄのような工程で，非対称Ｈ形粗形鋼片４０を造形できるメカニズムについて説明する。図６は，エッジング孔型Ｇ２によりドッグボーン形鋼片２０を幅圧下する様子を示している。図６に示すように，ドッグボーン形鋼片２０にロール面から作用する上下方向の力のバランスから，該ドッグボーン形鋼片２０の上下フランジ２１，２２の外面２１ａ，２２ａはいずれも，エッジング孔型Ｇ２の上下の孔底７−２に対して，圧延方向にＬ_ｄ（以下，「投影接触弧長Ｌ_ｄ」と称する。）の範囲で接触する。この接触領域でドッグボーン形鋼片２０が幅圧下され，フランジ２１，２２は，元の扁平矩形鋼片５０の板厚方向にメタルが排出されることにより，次第にそのフランジ幅が拡大していく。

ここで，幾何学的な関係から，投影接触弧長Ｌ_ｄは，次の数式（１）のように表される。

ただし，図６に示すように，Ｒ_Ｔは上ロール１の孔底の半径，Ｒ_Ｂは下ロール２の孔底の半径，Δｈ_Ｔは上ロール１によるフランジ２１の圧下量，Δｈ_Ｂは下ロール２によるフランジ２２の圧下量である。この数式（１）より，次の数式（２）が得られる。

式（２）より，圧下量はロール半径に反比例することが分かる。従って，例えば上ロール孔底半径Ｒ_Ｔ＜下ロール孔底半径Ｒ_Ｂであれば，Δｈ_Ｔ＞Δｈ_Ｂとなり，径小ロール側（この場合上ロール１側）での圧下量が大きい。その結果，上ロール１によって排除されるメタル量の方が，下ロール２によって排除されるメタル量よりも多くなり，上ロール１側のフランジ２１の方が下ロール２側のフランジ２２よりも断面積が大きくなる。この結果，ドッグボーン形鋼片２０の断面は，上下に断面積の異なるフランジ２１，２２を有する非対称断面となる。さらに，これ以降のエッジング孔型Ｇ３及び成形孔型Ｇ４の圧延により得られるＨ形粗形鋼片４０は，左右に断面積の異なるフランジ４１，４２を有する非対称なものとなる。

上記特許文献１の技術において，エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２及びＧ３を形成する片側のロール，ここでは上ロール１の一部をスリーブロール３で構成し，このスリーブロール３を，ベアリング４を介して上ロール軸５Ａに対して回転独立に取り付けて非駆動にするのは，圧延時における鋼材のスリップ及び圧延出側での反りを防止するためである。

なお，図４及び図５の例において，エッジング孔型Ｇ１の役割は扁平矩形鋼片５０の短辺部に誘導溝を形成することのみであり，その意味では敢えてエッジング孔型Ｇ１を成す上下ロール１，２を異径にする必要はないが，この例ではエッジング孔型Ｇ１は，上下ロール１，２の異径が必須であるエッジング孔型Ｇ２，Ｇ３と隣接させて配置されたために，異径となったのである。

特開昭６０−１８２０２号公報

上記従来の技術を非対称Ｈ形粗形鋼片の製造に適用すれば，確かにエッジング孔型Ｇ１，Ｇ２及びＧ３による幅圧下時に鋼材がロールとスリップを起こすことなく，出側での反りもなく非対称なドッグボーン形鋼片３０が造形され，成形孔型Ｇ４により非対称Ｈ形粗形鋼片４０が得られる。

ところが，本発明者の研究によると，上記従来の技術を適用するにあたって，新たに以下のような改善すべき問題があることが分かった。

（１）先後部の形状
図５Ｂ及び図５Ｃに示したような幅圧下を行う際には，上ロール１のスリーブロール３は非駆動であるため，該スリーブロール３の回転は，被圧延材（ドッグボーン形鋼片２０，３０）の上フランジ２１や３１から受ける圧延方向（即ち，被圧延材が進む方向）の摩擦力によって与えられる。従って，その反作用として当該上フランジ２１や３１は，圧延方向とは逆の方向に上記スリーブロール３から摩擦力を受ける。一方，被圧延材の下フランジ２２や３２は，駆動源である下ロール２から圧延方向の摩擦力を受ける。この結果，幅圧下のパスが進むにつれて，例えばエッジング孔型Ｇ２の圧延においては，図７のように，上フランジ２１が下フランジ２２に対してΔＬだけ後退する。これは，非対称Ｈ形粗形鋼片４０にまで成形された段階，及びその後の段階にまで影響を及ぼし，先後端クロップ切り捨て量が増加して歩留を低下させたり，あるいは成形孔型Ｇ４での圧延で被圧延材の成型孔型Ｇ４への噛み込みが不安定になるなど，生産性を低下させる原因となってしまう。

（２）成形圧延での曲がり
また，成形孔型Ｇ４による圧延の際には，図５Ｄのように，目標とする非対称Ｈ形粗形鋼片４０は左フランジ４２の方が右フランジ４１よりも幅狭（Ｆ_４Ｂ＜Ｆ_４Ｔ）なので，成形孔型Ｇ４のフランジ先端圧下部８によってフランジ４１，４２の先端部が圧下されるときには，幅狭の左フランジ４２の方が，幅広の右フランジ４１よりも圧延方向の伸びが大きくなる。この結果，図８に示すように，成形孔型Ｇ４により圧延された非対称Ｈ形粗形鋼片４０の長手方向に，幅広の右フランジ４１を内側にした曲がり（曲がり量δ）が発生する。これを防ぐためには，上記特許文献１において３頁左上１９行〜右上２行に指摘しているように，成形孔型Ｇ４の寸法，形状を，ドッグボーン形鋼片３０を該成形孔型Ｇ４で圧延した場合，圧延出側で被圧延材に歪（曲がり，反り）などが発生せぬように設定する必要がある。そのために，成形孔型Ｇ４の寸法，形状の自由度が限定的なものとなり，一般に非対称の度合いが大きい場合（例えば，左フランジ４２と右フランジ４１の幅差が極端に大きい場合）には，対処できなくなってしまう。

そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，扁平矩形鋼片を素材として，曲がりのない非対称Ｈ形粗形鋼片を能率的かつ高い歩留で製造することが可能な，新規かつ改良された非対称Ｈ形粗形鋼片の圧延方法を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明者らは，扁平矩形鋼片を素材として非対称Ｈ形粗形鋼片を造形する方法として，エッジング孔型による幅圧下の際に上下ロールの孔底直径を異径にする方法の有効性を考慮した上で，エッジング孔型Ｇ２，Ｇ３による幅圧下の際に生じる先後端部のフランジ伸び差（図７のΔＬを参照。），及び成形孔型Ｇ４による成形圧延の際の曲がり（図８のδを参照。）を如何にして抑制するかを，鋭意研究した。

その結果，（１）エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３による幅圧下においては，該エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を構成する上下ロールをそれぞれ独立に駆動し，かつ，上下異径の孔底の周速度をほぼ一致させて圧延すれば，被圧延材の先後端部のフランジ伸び差を抑制できること，（２）左右非対称度の大きいフランジを有する粗形鋼片を成形圧延する際の曲がりを抑制することは困難であることから，成形孔型Ｇ４による圧延の途中（成形孔型Ｇ４の最終パス圧下後を含む。以下同じ。）で適宜エッジング孔型Ｇ３により軽く幅圧下し，このとき，曲がりの内側にあるフランジを圧下する孔底の周速度を，曲がりの外側にあるフランジを圧下する孔底の周速度よりも大きくすれば，上記成形孔型Ｇ４で生じた曲がりを好適に矯正できることを見いだした。

そこで，本発明者らは，かかる知見を基に，以下のような非対称Ｈ形粗形鋼片の圧延方法に想到するに至った。

即ち，上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，エッジング孔型により扁平矩形鋼片を幅方向に圧下して，ドッグボーン形鋼片を造形した後，該ドッグボーン形鋼片を成形孔型により板厚方向に圧下して，Ｈ形粗形鋼片を造形する圧延方法が提供される。この圧延方法は，エッジング孔型を形成する上下ロール間で孔底直径を相異なる直径とし，かつ該上下ロールの孔底周速度がほぼ等しくなるように該上下ロールを独立に駆動させた状態で，該エッジング孔型を用いて扁平矩形鋼片を幅方向に圧下することにより，断面が非対称なドッグボーン形鋼片を造形する第１工程と；成形孔型を用いて，断面が非対称なドッグボーン形鋼片を板厚方向に繰り返し圧下することにより，断面が非対称なＨ形粗形鋼片を造形する第２工程と；を含む。そして，第２工程の途中で，エッジング孔型を形成する上下ロールの孔底周速度が相異なるように該上下ロールを独立に駆動させた状態で，該エッジング孔型を用いて，成形孔型により圧延された被圧延材を幅方向に圧下することにより，成形孔型の圧延により該被圧延材の長手方向に生じた曲がりを矯正する。

なお，エッジング孔型（幅圧下孔型ともいう。）は，扁平矩形鋼片等の被圧延材を幅方向に圧下するための孔型であり，孔底が略平坦なものであってもよいし，孔底に膨出部が周方向に沿って突出形成されたものであってもよい。また，成形孔型は，被圧延材を板厚方向に圧下して，所望の非対称断面形状を最終的に得るための成形圧延用の孔型である。また，上記第２工程における被圧延材とは，成形孔型を用いて断面が非対称なドッグボーン形鋼片を板厚方向に繰り返し圧下して，断面が非対称なＨ形粗形鋼片を得る途中の中間材，または該断面が非対称なＨ形粗形鋼片である。

上記構成において，第１工程において扁平矩形鋼片を幅圧下してドッグボーン形鋼片を造形する際に，上下ロールをそれぞれ独立に駆動して，エッジング孔型を形成する上下ロールの孔底周速度をほぼ等しくすることで，上下ロールからドッグボーン形鋼片の上下フランジ部に対してほぼ同程度の摩擦力を同一方向に与えることができる。これによって，造形されるドッグボーン形鋼片の先端部及び後端部のフランジ伸び差を抑制できる。また，第２工程において成形孔型によるドッグボーン形鋼片の繰り返し圧延の途中で適宜，曲がりが生じた被圧延材を転回して，エッジング孔型による幅圧下を加えることで，当該曲がりを矯正でき，真っ直ぐな非対称Ｈ形粗形鋼片を能率的に造形できる。

また，上記第２工程の途中で，成形孔型の圧延により被圧延材に生じた曲がりの方向が上方になるように該被圧延材を転回した後，該被圧延材に対するエッジング孔型による幅圧下を，エッジング孔型を形成する上ロールの孔底周速度を下ロールの孔底周速度よりも大きくした状態で行い，該被圧延材の曲がりを矯正するようにしてもよい。

かかる構成により，第２工程の途中で適宜，曲がりが生じた被圧延材を，曲がりの方向が上方となるように（即ち，曲がった被圧延材が下方に向けて凸となるように），Ｈ形からＩ形姿勢に転回して，圧下方向を板厚方向から幅方向に変えた上で，エッジング孔型により幅圧下できる。このとき，曲がりの内側にあるフランジを圧下する上ロールの孔底周速度を，曲がりの外側にあるフランジを圧下する下ロールの孔底周速度よりも大きくすることで，下ロール側（曲がりの外側）のフランジよりも，上ロール側（曲がりの内側）を延ばすように圧延して，上記曲がりを好適に矯正できる。さらに，被圧延材を転回する際に，曲がりの方向が下向きとなるように転回してしまうと，ローラテーブル等の搬送手段により搬送することが困難となるが，上記のように曲がりの方向が上向きになるように転回することで，該搬送手段による被圧延材の搬送が可能となる。

以上説明したように本発明によれば，扁平矩形鋼片を素材として，曲がりのない非対称Ｈ形粗形鋼片を能率的かつ高い歩留で製造することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

以下に，図１〜図３を参照して，本発明の第１の実施形態にかかる非対称Ｈ形粗形鋼片の圧延方法について詳細に説明する。

まず，図１を参照して，本実施形態にかかる非対称Ｈ形粗形鋼片の圧延方法を実行する圧延機（図示せず。）が具備する一対の上ロール１１及び下ロール１２の構造について説明する。図１は，本実施形態にかかる上下ロール１１，１２に刻設された第１〜第３のエッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３及び成形孔型Ｇ４，並びに該孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４で造形されるドッグボーン形鋼片１０，２０，３０の断面及び非対称Ｈ形粗形鋼片４０の断面を示す正面図である。

図１に示すように，上下ロール１１，１２は，上記図４で説明した従来の上下ロール１，２（図４参照。）と同様に，ロール直径の相異なる異径ロール対であり，例えば，上ロール１１の直径が下ロール１２の直径よりも小さくなっている。この上下ロール１１，１２には，孔底幅が順次広くなるような例えば３つのエッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３と，例えば１つの成形孔型Ｇ４とが形成されている。

一方，本実施形態にかかる上下ロール１１，１２は，以下の点で上記図４で説明した従来の上下ロール１，２とは異なる。つまり，上記図４で説明した従来の上ロール１では，エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２及びＧ３を形成するスリーブロール３が，ベアリング４を介して上ロール軸５Ａに対して回転独立に取り付けられて非駆動となっていた。これに対して，本実施形態では，下ロール１２のみならず上ロール１１においても，エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２及びＧ３を形成する部分と，成形孔型Ｇ４を形成する部分とが一体構成されている。そして，これらの上ロール１１と下ロール１２は，それぞれ，上ロール軸１３と下ロール軸１４に固定されており，上ロール軸１３と下ロール軸１４とともに回転する。

さらに，本実施形態にかかる上ロール軸１３と下ロール軸１４は，例えば，それぞれ別個の駆動装置（例えばミルモータ等）に連結されている。このため，上ロール１１と下ロール１２は，それぞれ独立に駆動可能であり，相互に同一の回転速度或いは異なる回転速度のいずれでも回転可能に構成されている。以下の説明では，上ロール１１の回転数をＮ_Ｔ（ｒｐｍ），下ロール１２の回転数をＮ_Ｂ（ｒｐｍ）とする。

このような上ロール１１及び下ロール１２に形成されるエッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３及び成形孔型Ｇ４の形状・寸法等の構成は，例えば，上記図４で説明したエッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３及び成形孔型Ｇ４と同様とすることができる。

即ち，エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３のロール直径については，上ロール１１の孔底のロール直径が，下ロール１２の孔底のロール直径よりも小さくなっている。具体的には，エッジング孔型Ｇ１の孔底１７−１について「上ロール直径Ｄ_１Ｔ＜下ロール直径Ｄ_１Ｂ」，エッジング孔型Ｇ２の孔底１７−２について「上ロール直径Ｄ_２Ｔ＜下ロール直径Ｄ_２Ｂ」，エッジング孔型Ｇ３の孔底１７−３について「上ロール直径Ｄ_３Ｔ＜下ロール直径Ｄ_３Ｂ」となっている。また，エッジング孔型Ｇ２，Ｇ３の孔底幅に関しては，上ロール１１の孔底幅が下ロール１２の孔底幅よりも大きくなっている。具体的には，エッジング孔型Ｇ２について「上ロール孔底幅Ｂ_２Ｔ＞下ロール孔底幅Ｂ_２Ｂ」，エッジング孔型Ｇ３について「上ロール孔底幅Ｂ_３Ｔ＞下ロール孔底幅Ｂ_３Ｂ」となっている。さらに，エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２については，孔底１７−１，１７−２の中央部に，周方向に沿って膨出部１６−１，１６−２が突設されている。

なお，上記エッジング孔型Ｇ１の機能は，扁平矩形鋼片５０の短辺部に誘導溝を形成することにあり，従って，上記のようにエッジング孔型Ｇ１の孔底１７−１について「上ロール直径Ｄ_１Ｔ＜下ロール直径Ｄ_１Ｂ」とすることには本質的な意味はなく，「上ロール直径Ｄ_１Ｔ＝下ロール直径Ｄ_１Ｂ」としても構わない。

また，成形孔型Ｇ４に関しては，図１の例では「ｄ_ＴＬ＜ｄ_ＴＲ」，「ｄ_ＢＬ＜ｄ_ＢＲ」のごとく，フランジ先端圧下部１８の深さは左右で異なっており（右側の方が大きい），非対称Ｈ形粗形鋼片４０の最終形状に応じた左右非対称な形状の孔型に形成してある。

以上のような構成の上下ロール対１１，１２を用いて扁平矩形鋼片５０を順次圧延して，ドッグボーン形鋼片１０，２０，３０を経て，非対称Ｈ形粗形鋼片４０を造形できる。以下に，図２を参照して，本実施形態にかかる上下ロール対１１，１２を用いた非対称Ｈ形粗形鋼片の製造方法について説明する。図２は，上下ロール対１１，１２を真上から見た状態をしており，説明の便宜上，孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の形状は図示を省略している。

図２に示すように，矢印の順に従って，まず，エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を用いて扁平矩形鋼片５０を幅方向に圧下する（工程Ｓ１〜Ｓ３）ことにより，断面が非対称なドッグボーン形鋼片３０を造形する（第１工程）。その後，成形孔型Ｇ４を用いて上記ドッグボーン形鋼片３０を板厚方向に繰り返し圧下して成形圧延するとともに（工程Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８），この成形孔型Ｇ４による成形圧延の途中で適宜，エッジング孔型Ｇ３による幅圧下（工程Ｓ５，Ｓ７）を加えて曲がりを矯正して，非対称Ｈ形粗形鋼片４０を造形する（第２工程）。

まず，エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３による幅圧下工程（第１工程）について説明する。図２に示すように，扁平矩形鋼片５０は，矢印の順に従って，エッジング孔型Ｇ１で例えば２パスの幅圧下（工程Ｓ１），エッジング孔型Ｇ２で例えば８パスの幅圧下（工程Ｓ２），エッジング孔型Ｇ３で例えば２パスの幅圧下（工程Ｓ３）を経て，断面が非対称なドッグボーン形鋼片３０に圧延され，成形孔型Ｇ４に導かれる。

より詳細には，まず，工程Ｓ１では，圧延素材であるスラブ等の扁平矩形鋼片５０を，図１に示したような孔底１７−１に膨出部１６−１が設けられたエッジング孔型Ｇ１によって，扁平矩形断面の幅方向に例えば２パス圧下し，膨出部１６−１により短辺部に三角形状の誘導溝が形成されたドッグボーン形鋼片１０を造形する（図１参照）。なお，このようなエッジング孔型Ｇ１による幅圧下は，２パスの例に限られず，１パス或いは３パス以上行ってもよい。

次いで，工程Ｓ２では，上記エッジング孔型Ｇ１で圧延されたドッグボーン形鋼片１０を，図１に示したような孔底１７−２に膨出部１６−２が設けられたエッジング孔型Ｇ２に導き，上記誘導溝を膨出部１６−２によって誘導しつつ，例えば８パスの幅圧下を繰り返し加える。これにより，最終的には，幅Ｆ_２Ｔの上フランジ２１，幅Ｆ_２Ｂの下フランジ２２を有するドッグボーン形鋼片２０が造形される（図１参照）。なお，このようなエッジング孔型Ｇ２による幅圧下は，上記８パスの例に限られず，１〜７パス或いは９パス以上行ってもよい。

さらに，工程Ｓ３では，上記誘導溝が後工程で表面疵に進展するのを防止するため，上記エッジング孔型Ｇ２で圧延されたドッグボーン形鋼片２０を，膨出部が設けられていない平坦な孔底７−３のエッジング孔型Ｇ３に導き，さらに例えば２パスの幅圧下を加える。これにより，該誘導溝が消滅されたドッグボーン形鋼片３０が得られる。このドッグボーン形鋼片３０は，幅Ｆ_３Ｔの上フランジ３１と，該幅Ｆ_３Ｔより小さい幅Ｆ_３Ｂの下フランジ３２とを有する。なお，このようなエッジング孔型Ｇ３による幅圧下は，上記２パスの例に限られず，１パス或いは３パス以上行ってもよい。また，このエッジング孔型Ｇ３による幅圧下は省略することも可能である。

以上のようなエッジング孔型Ｇ２，Ｇ３を用いた工程Ｓ２，Ｓ３により，両側のフランジ幅が異なる非対称ドッグボーン形鋼片２０，３０が得られる。このように非対称断面となるメカニズムは，上記図６で説明したように，上ロール１１と下ロール１２とが異径（「上ロール直径Ｄ_２Ｔ＜下ロール直径Ｄ_２Ｂ」，「上ロール直径Ｄ_３Ｔ＜下ロール直径Ｄ_３Ｂ」）であるため，小径の上ロール１１による圧下量Δｈ_Ｔが，大径の下ロール１２による圧下量Δｈ_Ｂよりも大きくなり，その結果，下ロール１２よりも上ロール１１の方が排除するメタル量が多くなり，上ロール１１側のフランジ２１，３１の方が下ロール１２側のフランジ２２，３２よりも断面積が大きくなるからである。

また，本実施形態では，上記エッジング孔型Ｇ２，Ｇ３を用いた工程Ｓ２，Ｓ３では，上ロール１１と下ロール１２を独立的に駆動して，エッジング孔型Ｇ２，Ｇ３を形成する上ロール１１の孔底１７−２，１７−３の周速度（以下，「上ロール１１の孔底周速度」という。）と，エッジング孔型Ｇ２，Ｇ３を形成する下ロール１２の孔底１７−２，１７−３の周速度（以下，「下ロール１２の孔底周速度」という。）とが，ほぼ一致するようにして，幅圧下を行う点が特徴的である。

かかる特徴点について説明する。上記のように，本実施形態にかかる上ロール１１と下ロール１２は，それぞれ独立に駆動可能に構成されている。このため，エッジング孔型Ｇ２，Ｇ３による幅圧下時（工程Ｓ２，Ｓ３）に，上ロール１１の孔底周速度と下ロール１２の孔底周速度をほぼ一致させた状態で，圧延することができる。このように，上下ロール１１，１２の孔底周速度をほぼ等しくすることで，ドッグボーン形鋼片２０，３０の上側フランジ部２１，３１と下側フランジ部２２，３２に対して，上下ロール１１，１２からほぼ同程度の摩擦力を同一方向（圧延方向）に与えることができる。これによって，上記図７で説明したような，ドッグボーン形鋼片２０，３０の先端部又は後端部のフランジ伸び差ΔＬを抑制できる。従って，本工程Ｓ２，Ｓ３で製造されたドッグボーン形鋼片２０，３０，或いはその後の非対称Ｈ形粗形鋼片４０に関し，その先後端部のクロップ切り捨て量を低減できるので，歩留を向上できる。さらに，後工程である成形孔型Ｇ４での圧延時に，先後端部の伸び差ΔＬが少ないドッグボーン形鋼片３０を，成形孔型Ｇ４に対して安定して噛み込ませることができるので，生産性を向上できる。

次に，成形孔型Ｇ４及びエッジング孔型Ｇ３による成形圧延工程（第２工程）について説明する。

エッジング孔型Ｇ３により幅圧下（工程Ｓ３）されたドッグボーン形鋼片３０は，Ｉ形姿勢からＨ形姿勢に転向された後に，成形孔型Ｇ４に導入される。成形孔型Ｇ４では，被圧延材であるドッグボーン形鋼片３０は，元の扁平矩形鋼片５０の板厚方向に圧下されて，その断面が次第に目的とする非対称Ｈ形粗形鋼片４０の断面に近づいていく。しかし，該成形孔型Ｇ４の圧延における被圧延材のフランジは左右非対称であるから，途中のパスで，被圧延材の長手方向に曲がりが発生する（図８参照）。この曲がり量が小さければ問題はないが，成形孔型Ｇ４での圧下パスを進めるにつれて曲がりは累積して次第に大きくなってくる。そこで，該成形孔型Ｇ４での成形圧延中（工程Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８）に，図２において破線で示すように，適宜，被圧延材をエッジング孔型Ｇ３に導いて，エッジング孔型Ｇ３で軽く幅圧下することで，上記曲がりを矯正する（工程Ｓ５，Ｓ７）。

具体的には，まず，図２に示すように，成形孔型Ｇ４により，上記ドッグボーン形鋼片３０を板厚方向に例えば６パスだけ圧下する（工程Ｓ４）。次いで，図３に示すように，この成形孔型Ｇ４による圧延によりδだけ曲がった被圧延材３５（即ち，ドッグボーン形鋼片３０と非対称Ｈ形粗形鋼片４０との間の中間材）を，成形孔型Ｇ４でのＨ形姿勢からＩ形姿勢に転回した後に，エッジング孔型Ｇ３に導入し，当該被圧延材３５をエッジング孔型Ｇ３により軽く幅方向に圧下する（工程Ｓ５）。これにより，該被圧延材３５に生じた曲がりδを矯正して，真っ直ぐな状態にすることができる。さらに，この曲がりが矯正された被圧延材３５を，再度，成形孔型Ｇ４により板厚方向に例えば２パス圧下し（工程Ｓ６），さらに，この工程Ｓ６で生じた曲がりを矯正するために，上記工程Ｓ５と同様に，エッジング孔型Ｇ３により幅圧下を例えば２パス加える（工程Ｓ７）。その後，再度，成形孔型Ｇ４により被圧延材３５を板厚方向に例えば１パス圧下して（工程Ｓ８），最終的な非対称Ｈ形粗形鋼片４０を造形する。

このように，本実施形態では，成形孔型Ｇ４による成形圧延の途中に，成形孔型Ｇ４により圧延された被圧延材３５を，エッジング孔型Ｇ３に戻して幅圧下を加えて，曲がりを矯正する点が特徴的である。

かかるエッジング孔型Ｇ３による曲がり矯正工程（Ｓ５，Ｓ７）では，図３に示すように，被圧延材３５に生じた曲がりの方向が上向きになるように，即ち，被圧延材３５が下方向に向けて凸に湾曲した状態となるように，被圧延材３５をＨ形姿勢からＩ形姿勢に転回する。これにより，被圧延材３５をローラテーブル６０上で搬送可能となるので，エッジング孔型Ｇ３に好適に導入可能となる。

また，上記曲がり矯正工程（Ｓ５，Ｓ７）では，図３に示すように，上ロール１１と下ロール１２を独立に駆動し，それぞれの回転数Ｎ_Ｔ，Ｎ_Ｂを制御して，エッジング孔型Ｇ３を形成する上ロール１１の孔底周速度が下ロール１２の孔底周速度よりも大きくなるようにする。即ち，被圧延材３５の曲がりの内側にあるフランジ３６を圧下する上ロール１１の孔底周速度を，曲がりの外側にあるフランジ３７を圧下する下ロール１２の孔底周速度よりも大きくする。これにより，高速回転する上ロール１１によって，被圧延材３５の上側フランジ３６に対し，低速回転する下ロールにより下側フランジ３７に与える摩擦力よりも大きな摩擦力を，同一方向（圧延方向）に与えることができる。よって，エッジング孔型Ｇ３により，曲がりの内側にある上側のフランジ３６を，曲がりの外側にある下側のフランジ３７よりも延ばすように圧延できるので，被圧延材３５に生じた曲がりを，より効果的に矯正できる。この点，上記図４で説明した従来の上ロール１のスリーブロール３は，ベアリング４を介して取り付けられて非駆動となっているので，本実施形態のようなエッジング孔型Ｇ３による曲がり矯正を実行できない。

以上のように，図２において破線で示すようなエッジング孔型Ｇ３の幅圧下による曲がり矯正のためのパス（Ｓ５，Ｓ７）を，成形孔型Ｇ４による成形圧延（Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８）の途中に適宜実行すれば，成形圧延中の被圧延材３５の曲がりを比較的小さい範囲にとどめることができ，非対称Ｈ形粗形鋼片４０を安定的に造形できる。さらに，エッジング孔型Ｇ３による曲がり矯正を採用することで，成形孔型Ｇ４の寸法，形状の自由度を高めることができる。さらに，目標とする非対称Ｈ形粗形鋼片４０の非対称の度合いが大きい場合（例えば，左フランジ４２と右フランジ４１の幅差が極端に大きい場合）であっても，エッジング孔型Ｇ３による曲がり矯正を適宜実施することで，当該非対称の度合いが大きい非対称Ｈ形粗形鋼片４０を，能率的かつ高い歩留で製造できる。

なお，エッジング孔型Ｇ３による曲がり矯正工程を行うタイミング及び回数は，図３の例のＳ５，Ｓ７のような合計４パスの例に限定されず，成形孔型Ｇ４における被圧延材３５の曲がりの程度に応じて，必要なタイミングで任意の回数（パス）だけ行ってもよい。さらに，成形孔型Ｇ４の最終パス圧下後に，目的とする非対称Ｈ形粗形鋼片４０に曲がりがある場合には，該非対称Ｈ形粗形鋼片４０に対してエッジング孔型Ｇ３による曲がり矯正パスを加えてもよい。また，成形孔型Ｇ４の圧延により生じた被圧延材３５の曲がりの程度は，例えば，オペレータが目視により判断しても良いし，或いは，成形孔型Ｇ４の通板経路上に設けられたセンサにより自動的に判断してもよい。

次に，本発明のより具体的な実施例について説明する。この実施例は，上述したような本発明の実施形態にかかる技術に基づいて，扁平矩形鋼片５０から非対称Ｈ形粗形鋼片４０を造形する例であり，本発明が以下の実施例に限定されるものではない。表１に，本実施例にかかる上ロール１１及び下ロール１２の寸法値を示す。各寸法諸元を表す記号については，図１に示したとおりである。

まず，エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の孔底直径（即ち，エッジング孔型Ｇ１の上ロール孔底直径Ｄ_１Ｔと下ロール孔底直径Ｄ_１Ｂ，エッジング孔型Ｇ２の上ロール孔底直径Ｄ_２Ｔと下ロール孔底直径Ｄ_２Ｂ，エッジング孔型Ｇ３の上ロール孔底直径Ｄ_３Ｔと下ロール孔底直径Ｄ_３Ｂ）については，下ロール１２の直径が上ロール１１の直径より２００ｍｍだけ大きくなるように設定し異径とした。

また，エッジング孔型Ｇ２，Ｇ３の孔底幅（即ち，エッジング孔型Ｇ２の上ロール孔底幅Ｂ_２Ｔと下ロール孔底幅Ｂ_２Ｂ，エッジング孔型Ｇ３の上ロール孔底幅Ｂ_３Ｔと下ロール孔底幅Ｂ_３Ｂ）については，上ロール１１の方が下ロール１２より３７．９ｍｍだけ大きくなるように設計した。これにより，エッジング孔型Ｇ２，Ｇ３による幅圧下では，上ロール１１によって圧下される側のフランジ２１，３１の断面の方が，下ロール１２によって圧下される側のフランジ２２，３２の断面よりも大きくなり，非対称なフランジを有するドッグボーン形鋼片２０，３０が造形される。これに対応して，成形孔型Ｇ４の左右のフランジ先端圧下部１８の形状については，右フランジ先端圧下部１８の深さｄ_ＴＲ，ｄ_ＢＲは，左フランジ先端圧下部１８の深さｄ_ＴＬ，ｄ_ＢＬよりも１９ｍｍ大きくした。

扁平矩形鋼片５０の断面寸法は，幅１２８０ｍｍ，厚２５０ｍｍであり，非対称Ｈ形粗形鋼片４０を造形するためのパススケジュールを表２の通りとした。

表２に示すように，非対称Ｈ形粗形鋼片４０を総計２５パスの圧延により製造した。フランジを生成するために用いるエッジング孔型Ｇ２及びＧ３の圧延（第３パス〜第１２パス）では，圧延時における被圧延材のスリップ及び圧延出側での反りを防止するとともに，先後端において両フランジの先端の不揃い（図７参照）を縮小するために，上下ロール１１，１２を独立に駆動し，孔底１７−２，１７−３の周速度が上ロール１１と下ロール１２でほぼ等しくなるように（即ち，表２で上ロール孔底周速度／下ロール孔底周速度＝Ｖ_Ｔ／Ｖ_Ｂ＝１となるように），上下ロール１１，１２の回転数Ｎ_Ｔ，Ｎ_Ｂを制御した。

第１３パス以降の圧延パスは，成形孔型Ｇ４による成形圧延である。該成形圧延では，前に述べたように，被圧延材３５を元の扁平矩形鋼片５０の板厚方向に圧下を繰り返し，非対称Ｈ形粗形鋼片４０が造形される。しかし，かかる圧下を繰り返すと，断面積が大きい方のフランジを内側にした曲がりが次第に大きくなっていくので（図８参照），第１９パスと第２０パス，及び第２３パスと第２４パスにおいて，エッジング孔型Ｇ３により，成形孔型Ｇ４での成形圧延により被圧延材３５に生じた曲がりの方向を上にして，被圧延材３５を元の扁平矩形鋼片５０の幅方向に軽く圧下を施した。このとき，該エッジング孔型Ｇ３の孔底１７−３の周速度については。上ロール１１と下ロール１２を独立に駆動制御して異周速とし，上ロール周速度Ｖ_Ｔ／下ロール周速度Ｖ_Ｂ＝１．２又は１．３として，上ロール１１を下ロール１２より高速で回転させた。

これにより，成形孔型Ｇ４の圧延パスで被圧延材３５に生じた曲がりは，エッジング孔型Ｇ３によって施される異周速幅圧下により，まっすぐに矯正され，再び該成形孔型Ｇ４による成形圧延を続行できる。このような圧延法を採用することにより，成形圧延を特に問題なく終えることができ，第２５パス仕上がりの断面は，ウェブ高さＡ＝８３０ｍｍ，左フランジ幅Ｆ_４Ｂ＝２６１ｍｍ，右フランジ幅Ｆ_４Ｔ＝２９９ｍｍ，ウェブ厚ｔ_Ｗ＝９０ｍｍの非対称Ｈ形粗形鋼片４０を造形することができた。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，上記実施形態では，上ロール１１のロール直径が下ロール１２のロール直径より小さい異径ロール対としたが，本発明はかかる例に限定されず，上ロール１１のロール直径が下ロール１２のロール直径より大きい異径ロール対としてもよい。

また，上記実施形態の上下ロール１１，１２では，エッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が形成される部分と，成形孔型Ｇ４が形成される部分とが一体構成されていたが，これらを別体構成してもよい。また，上記実施形態では，上下ロール１１，１２に，３つのエッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を設けたが，かかる例に限定されず，１つ，２つ或いは４つ以上のエッジング孔型を設けてもよい。

また，上記実施形態では，孔底に膨出部１６−１，１６−２を有するエッジング孔型Ｇ１，Ｇ２を用いた例を挙げたが，全てのエッジング孔型の孔底が平坦な場合でも（即ち，膨出部がない場合でも）同様に，本発明の技術的範囲に属する。

また，上記実施形態では，成形孔型Ｇ４による成形圧延の途中パス（例えば，表２の第１９パス，第２０パス，第２３パス，第２４パス）において，エッジング孔型Ｇ３を用いた幅圧下により被圧延材３５の曲がりを矯正したが，他に問題がなければ（例えば，フランジ外側部の誘導溝が表面疵に進展するなどの問題がなければ），エッジング孔型Ｇ２による幅圧下によって曲がりを矯正してもよく，このような方法を採用することは本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の第１の実施形態にかかる上下ロール，これに形成されたエッジング孔型及び成形孔型，並びに非対称Ｈ形粗形鋼片の圧延状況を示す正面図である。同実施形態にかかる非対称Ｈ形粗形鋼片の圧延方法において，各孔型による被圧延材の圧延工程の順序を示す説明図である。同実施形態にかかるエッジング孔型により，成形圧延の途中で生じた曲がりを矯正する様子を示す側面図である。従来の非対称Ｈ形粗形鋼片の製造に使用する上下ロールを示す正面図である。従来のエッジング孔型を用いたドッグボーン形鋼片の圧延を示す状況図である。従来のエッジング孔型を用いたドッグボーン形鋼片の圧延を示す状況図である。従来のエッジング孔型を用いたドッグボーン形鋼片の圧延を示す状況図である。従来の成形孔型を用いた非対称Ｈ形粗形鋼片の圧延を示す状況図である。従来のエッジング孔型を形成する上下ロールの直径を異径とすることにより，被圧延材の上下に生じるフランジ部の大きさが異なることを説明するための説明図である。従来技術を適用して幅圧下を行った際に生じる被圧延材の長さ方向端部における上下フランジ先端のずれを示す説明図である。従来の成形孔型による成形圧延において発生する被圧延材の曲がりを示す説明図である。

符号の説明

１１：上ロール
１２：下ロール
１３：上ロール軸
１４：下ロール軸
１６−１，１６−２：それぞれエッジング孔型Ｇ１，Ｇ２の膨出部
１７−１，１７−２，１７−３：それぞれエッジング孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の孔底
１８：成形孔型Ｇ４のフランジ先端圧下部
１９：成形孔型Ｇ４のウェブ圧下部
１０：エッジング孔型Ｇ１でのドッグボーン形鋼片（孔型Ｇ１の途中パスでの断面，又は孔型Ｇ１パス最終パスでの断面）
２０：エッジング孔型Ｇ２でのドッグボーン形鋼片（孔型Ｇ２の途中パスでの断面，又は孔型Ｇ２パス最終パスでの断面）
２１，２２：エッジング孔型Ｇ２でのドッグボーン形鋼片２０の両フランジ
３０：エッジング孔型Ｇ３でのドッグボーン形鋼片（孔型Ｇ３の途中パスでの断面，又は孔型Ｇ３パス最終パスでの断面）
３１，３２：エッジング孔型Ｇ３でのドッグボーン形鋼片３０の両フランジ
３３：エッジング孔型Ｇ３でのドッグボーン形鋼片３０のウェブ
３５：成形孔型Ｇ４での被圧延材（ドッグボーン形鋼片３０と非対称Ｈ形粗形鋼片４０との間の中間材であり，該非対称Ｈ形粗形鋼片４０もこれに含まれる）
３６，３７：成形孔型Ｇ４での被圧延材の両フランジ
４０：成形孔型Ｇ４での非対称Ｈ形粗形鋼片（孔型Ｇ４パス最終パスでの断面）
４１，４２：成形孔型Ｇ４での非対称Ｈ形粗形鋼片４０の両フランジ
５０：扁平矩形鋼片
６０：ローラテーブル
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３：エッジング孔型
Ｇ４：成形孔型

Claims

エッジング孔型により扁平矩形鋼片を幅方向に圧下して，ドッグボーン形鋼片を造形した後，該ドッグボーン形鋼片を成形孔型により板厚方向に圧下して，Ｈ形粗形鋼片を造形する圧延方法において：
前記エッジング孔型を形成する上下ロール間で孔底直径を相異なる直径とし，かつ該上下ロールの孔底周速度がほぼ等しくなるように該上下ロールを独立に駆動させた状態で，該エッジング孔型を用いて前記扁平矩形鋼片を幅方向に圧下することにより，断面が非対称な前記ドッグボーン形鋼片を造形する第１工程と；
前記成形孔型を用いて，前記断面が非対称なドッグボーン形鋼片を板厚方向に繰り返し圧下することにより，断面が非対称な前記Ｈ形粗形鋼片を造形する第２工程と；
を含み，
前記第２工程の途中で，前記エッジング孔型を形成する上下ロールの孔底周速度が相異なるように該上下ロールを独立に駆動させた状態で，該エッジング孔型を用いて，前記成形孔型により圧延された被圧延材を幅方向に圧下することにより，前記成形孔型の圧延により該被圧延材の長手方向に生じた曲がりを矯正することを特徴とする，非対称Ｈ形粗形鋼片の圧延方法。
前記第２工程の途中で，前記成形孔型の圧延により前記被圧延材に生じた曲がりの方向が上方になるように該被圧延材を転回した後，該被圧延材に対する前記エッジング孔型による幅圧下を，前記エッジング孔型を形成する上ロールの孔底周速度を下ロールの孔底周速度よりも大きくした状態で行い，該被圧延材の曲がりを矯正することを特徴とする，請求項１に記載の非対称Ｈ形粗形鋼片の圧延方法。