JP4609126B2 - フランジ外面突起付ｈ形鋼の圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、フランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法、特に、ユニバーサル圧延機によるフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法に関する。

フランジの外面に複数の突起が形成されたＨ形鋼（本発明において「フランジ外面突起付Ｈ形鋼」と称す）は、通常のＨ形鋼と同様にユニバーサル圧延によって製造されるものである。すなわち、エッジ圧延機のエッジャロールによってフランジ幅が制御されたＨ形鋼は、中間圧延機の竪ロールによってＨ形鋼のフランジ外面に複数の長手方向突条が成形され、その後、最終仕上げ圧延のためのユニバーサル圧延機の竪ロールによって前記長手方向突条が所定長さの突起に成形されるものである。
このとき、中間圧延機の竪ロールには複数の円周方向溝が形成され（以下「縞成形ロール」と称す）、最終仕上げ圧延のユニバーサル圧延機の竪ロールには複数の軸方向溝が形成されている（以下「突起成形ロール」と称す）。したがって、縞成形ロールによって成形された長手方向突条は、突起成形ロールによって分断されると共に、軸方向溝に充満するものである（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６１−１９５７０１号公報（第２頁、図１）

しかしながら、特許文献１に開示された発明には以下のような問題があった。
（ｉ）中間圧延機に入る直前のＨ形鋼（正確には中間製品）は、フランジの先端から所定の範囲（フランジ足先から約２０〜５０ｍｍ、以下「フランジ先端範囲」と称す）が、該範囲を除く範囲よりも薄肉になっている。すなわち、フランジ中央部（１／２フランジ）では、ウェブ圧下による幅広がりによって、およびフィレツト部の圧下によって板厚が増加し、フランジ先端範囲よりも中央部に寄った位置では、エッジヤーロールの影響によって板厚が増加するものの、フランジ先端範囲ではウェブ圧下の影響およびエッジヤーロールによる圧下の影響を受けず、圧延長手方向に引き込まれる形となるからである。
そのため、縞成形ロールの圧延では、フランジ先端範囲の突起の高さを所定の高さに確保することが困難であった。

（ｉｉ）また、フランジ先端範囲で所定の高さの突起を確保しようとすると、縞成形ロールの圧下を強くしなければならないことになり、フランジ幅の変動による歩留まりの低下のみならず、圧延荷重の増加によって、縞成形ロールの円周方向溝同士の間（円周状の突条）の一部に欠損が発生し圧延を続行することが不可能になるおそれがあった。

（ｉｉｉ）さらに、最終成形を行う仕上げ圧延機（ユニバーサル圧延機）においては、竪ロール自体（突起成形ロールに同じ）もしくは竪ロールチョックが、竪ロール自体もしくは竪ロールチョック毎に圧延反力によって、上側が若干開き気味（逆ハ字状に同じ）になる現象が発生する。このため、フランジの上下方向（一方のフランジ足先から他方のフランジ足先に向かう方向）での突起成形時の製品溝深さを調査すると、圧下量が不足するフランジ上側は、圧下量が保証されるフランジ下側よりも最高０．５ｍｍ程度浅い値となっていた。かかる突起高さの不均一は、竪ロール（突起成形ロール）の圧下を変更したり、前段圧延時のフランジ厚さの調整を行ったりしても、その程度は軽度になってもその傾向は全く変化しない状態であった。

本発明は上記課題を解決するためのものであり、縞成形ロールの圧下を強くすることなく、突起高さの均一化を図ることができるフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法を提供することを目的とする。

（１）本発明のフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法は、複数の円周方向溝を具備する縞成形ロールによって、Ｈ形鋼のフランジ外面に複数の長手方向突条を成形する工程と、複数の軸方向溝を具備する突起成形ロールによって、前記長手方向突条を所定長さの突起に成形する工程とを有し、
前記突起成形ロールは、前記軸方向溝を除く範囲が所定のテーパ角度を具備する略円錐台状であることを特徴とする。

（２）また、前記突起成形ロールのテーパ角度が片側０．１〜０．３°であって、その外径の大きい方が上側になるように配置されて前記突起を成形することを特徴とする。

（３）さらに、複数の円周方向溝を具備する縞成形ロールによって、Ｈ形鋼のフランジ外面に複数の長手方向突条を成形する工程と、複数の軸方向溝を具備する突起成形ロールによって、前記長手方向突条を所定長さの突起に成形する工程とを有し、
前記突起成形ロールは、前記軸方向溝を除く範囲が所定のテーパ角度を具備する略円錐台状であり、前記縞成形ロールの複数の円周方向溝のうち、前記Ｈ形鋼のフランジの先端から所定範囲に相当する範囲に配置された円周方向溝の深さが、当該範囲を除く範囲の円周方向溝の深さより深いことを特徴とする。

（４）また、前記Ｈ形鋼のフランジの先端から２０〜５０ｍｍの範囲に相当する範囲に配置された前記円周方向溝の深さが、当該範囲を除く範囲の円周方向溝の深さより０．１〜０．５ｍｍ深いことを特徴とする。

（ｉ）したがって、本発明は、突起成形ロールは軸方向溝を除く範囲が所定のテーパ角度を具備する略円錐台状であるから、縞成形ロールの圧下を強くすることなく突起高さの均一化を図ることができる。

（ｉｉ）また、突起成形ロールのテーパ角度が片側０．１〜０．３°であって、その外径の大きい方が上側になるように配置されるから、突起成型ロールが逆ハ字状に傾斜しても、突起高さの均一化をより確実に図ることができる。

（ｉｉｉ）さらに、縞成形ロールの複数の円周方向溝のうちＨ形鋼のフランジの先端から所定範囲に相当する範囲に配置された円周方向溝の深さが、当該範囲を除く範囲の円周方向溝の深さより深いため、Ｈ形鋼のフランジの先端においても所定高さの突起を形成することができる。

（ｉｖ）また、縞成形ロールはＨ形鋼のフランジの先端から２０〜５０ｍｍの範囲に相当する範囲に配置された円周方向溝の深さが、当該範囲を除く範囲の前記円周方向溝の深さより０．１〜０．５ｍｍ深いため、Ｈ形鋼のフランジの先端においても所定高さの突起をより確実に形成することができる。

［フランジ外面突起付Ｈ形鋼］
図１〜３は本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法により形成されたフランジ外面突起付Ｈ形鋼を示すもので、図１は長手方向に垂直な断面図、図２は側面図、図３は長手方向に平行な断面図である。図１〜３おいて、フランジ外面突起付Ｈ形鋼１は、一対のフランジ２０と、一対のフランジ２０を連結するウェブ１０とからなる断面Ｈ字状であって、一対のフランジ２０の外面２２に、複数の突起４０が形成されている。
なお、以下の説明のため、フランジ２０の先端のうち図１、２において下側の端部を下端２１と、上側の端部を上端２３と称し、下端２１と上端２３とを結ぶ方向を「Ｙ方向」と、外面２２に平行は面を「Ｙ−Ｚ面」と、Ｙ−Ｚ面に垂直な方向を「Ｘ方向」とする。また、以下の各図において同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

突起４０は、斜面４１、４２、４３、４４と平面４５とからなる略四角錐台状であって、長手方向および上下方向に、それぞれ所定の間隔を設けて方眼状に形成されている。突起４０は、斜面３１、３３と平面３５を具備する断面台形状の縞状態の突条３０所定の間隔で分断して形成されたものである（これについては別途詳細に説明する）。なお、縞状態における突条３０の斜面３１、３３の形状は、最終圧延において変形するため、最終的な略四角錐台状の突起４０における斜面４１、４３の形状と同一ではない。

［フランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法］
図４は本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法を説明する模式図である。図４において、フランジ外面突起付Ｈ形鋼１は、左から右に向かって搬送されながら圧延されるものであって、圧延方向を「Ｚ方向」で示している。
フランジ外面突起付Ｈ形鋼１の断面Ｈ字状の中間製品１ａは、図示しないエッジ圧延機のエッジャーロールによって中間製品１ａのフランジ高さ（下端２１と上端２３との距離に相当する）が制御されている。

そして、中間圧延機の縞成形ロール３００（Ｕ２竪ロールに同じ）の外面３０２には、斜面３３１、３３３と底面３３５を具備する断面台形の円周方向の溝３３０が、複数箇所に設けられているから、中間製品１ａはフランジ圧延によって、外面２２に斜面３１、３３と平面３５を具備する断面台形状の縞状態の突条３０が形成される（以下「中間製品１ｂ」と称す）。

さらに、最終圧延機の突起成形ロール４００（Ｆ竪ロールに同じ）の外面４０２には、斜面４４２、４４４と底面４４５とを具備する断面台形の軸方向の溝４４０が、複数箇所に設けられているから、中間製品１ｂはフランジ圧延によって、外面２２に形成されていた突条３０は分断されると共に、軸方向の溝４４０内に充満するため、斜面４１、４２、４３、４４と平面４５とを具備す略四角錐台状の突起４０が形成される。なお、このとき、突条３０の斜面３１、３３は変形するため、突起４０の斜面４１、４３と同一形状にならない。

［縞成形ロール］
図５は本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法に使用する縞成形ロールの一例を示す断面図である。図５において、縞成形ロール３００によって圧延された中間製品１ｂを一点鎖線によって示している。縞成形ロール３００に設けられた複数の円周方向の溝３３０の深さが、縞成形ロール３００の軸方向で相違している。

すなわち、中間製品１ｂのフランジ２０の下端２１または上端２３に最も近い位置に相当する位置に設けられた円周方向の溝３３０（図中、「円周方向溝３３０ａ」にて示す）の深さ、および、フランジ２０の下端２１または上端２３から５０ｍｍ超えた中央寄りに相当する位置に設けられた円周方向の溝３３０（以下「円周方向溝３３０ｆ、３３０ｇ・・・」と称す）の深さは、フランジ２０の上下方向（Ｙ方向）の中央に相当する位置に設けられた円周方向の溝３３０（図中、「円周方向溝３３０ｚ」にて示す）の深さに同じ（２．０ｍｍ）である。

しかしながら、フランジ２０の下端２１または上端２３から２０〜５０ｍｍの位置に相当する位置に設けられた円周方向の溝３３０（図中、「円周方向溝３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄ、３３０ｅ」にて示す）の深さは円周方向溝３３０ｚの深さより０．３ｍｍまたは０．５ｍｍ深く、それぞれの深さが、２．３ｍｍ、２．５ｍｍ、２．５ｍｍ、２．３ｍｍになっている。

したがって、エッジ圧延後の中間製品１ａのフランジ２０の下端２１および上端２３から２０〜５０ｍｍの範囲が、これを除く範囲よりも薄肉になった場合であっても、当該薄肉範囲に相当する範囲の円周方向の溝３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄ、３３０ｅの深さがこれ以外の円周方向の溝３３０ａ、３３０ｆ、３３０ｇ・・・３３０ｚの深さよりも深くなっているから、縞状態の突条３０が十分に形成されることになる。
すなわち、従来の縞成形ロールによって形成された突条３０の高さが、フランジ２０の下端２１および上端２３から１０〜３０ｍｍの範囲が他の範囲よりも約０．２ｍｍ低い値となっていたところ、本発明の縞成形ロール３００によって形成された突条３０では、かかる高低差が解消している。

なお、上記は円周方向の溝３３０の深さを部分的に０．５ｍｍ深くしたものであるが、０．５ｍｍ程度深くする限り、特に問題はない。しかしながら、０．５ｍｍを超えて深くした場合、最終成形時（突起成形時）にフランジ２０の上下方向（Ｙ方向）で、突条の高さと軸方向の溝深さとの差が０．１〜０．２ｍｍになり好ましい状態とはならない。

［突起成形ロール］
図６、７は本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法に使用する突起成形ロールの一例を示す、図６は横断面図、図７は縦断面図である。図６において、突起成形ロール４００の外面４０２には、斜面４４２、４４４と底面４４５とを具備する断面台形の軸方向の溝４４０が複数箇所に設けられている。

図７において、突起成形ロール４００の外面４０２は、突起成形ロール４００の軸心４０４に対して僅かに傾斜した略円錐台状を呈している（図中、片側のテーパ角度が０．２°）。すなわち、圧延下面に相当する突起成形ロール４００の下端４０１の外径が、圧延上面に相当する突起成形ロール４００の上端４０３の外径より僅かに小さくなっている。

したがって、ユニバーサル圧延機によってＨ形鋼を圧延した場合、一対の突起成型ロール４００は逆ハ字状に傾斜する傾向があるため、円筒状の突起成型ロールによる圧延では、上端２３寄りの範囲が下端２１寄りの範囲に較べ、圧下が軽くなり突条３０が軸方向の溝４４０内に十分充満しないことになっていたところ、本発明の略円錐台状の突起成型ロール４００による圧延では、フランジ２０の上下方向の全域において、均一な圧下量が確保されて突条３０が軸方向の溝４４０内に十分充満することになる。よって、突起４０の高さの均一化を図ることができる。
なお、突起成型ロールに０．１〜０．３°の傾斜をつけた状態で圧延を行った場合の結果が最も良く、それ以上とした場合は、逆にフランジ上側の突起の高さが高くなり過ぎることになる。

［実施例］
図８は本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法により圧延したフランジ外面突起付Ｈ形鋼の突起高さの例を示す突起高さ分布図である。図８において、比較例とした円筒状の突起成型ロールによる圧延では、上端２３から３０ｍｍおよび４０ｍｍの位置で、突起高さが極端に低下している（図中、破線にて示す）。このため、最も深い突起の深さと最も浅い突起の深さとの差が、０．８ｍｍになっている。

一方、本発明では、縞成形ロール３００の円周方向の溝３３０が所定範囲で深く形成され、突起成形ロール４００が略円錐台状であるため、上端２３および下端２１からそれぞれ３０ｍｍおよび４０ｍｍの位置における突起高さの極端に低下が解消すると共に、上下方向のテーパ状の偏差も解消している（図中、実線にて示す）。このため、最も深い突起の深さと最も浅い突起との差が０．１〜０．３ｍｍ程度に減少し、製品品質上全く問題のない状態となり好結果を得ることができた。
また、縞成形ロールに必要以上の圧下を加えることもなくなったことから、当該ロールの欠損の防止が図られた。よって、ロール対応圧延量の増加や圧延稼働率の向上にも繋がった。

以上のように本発明のフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法は、通常の圧延によって均一な高さの突起を形成することができるから、各サイズのフランジ外面突起付Ｈ形鋼を圧延するフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法として広く利用することができる。

本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法により形成されたフランジ外面突起付Ｈ形鋼を示す長手方向に垂直な断面図。 本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法により形成されたフランジ外面突起付Ｈ形鋼を示すは側面図。 本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法により形成されたフランジ外面突起付Ｈ形鋼を示す長手方向に平行な断面図。 本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法を説明する模式図。 本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法に使用する縞成形ロールの一例を示す断面図。 本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法に使用する突起成形ロールの一例を示す横断面図。 本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法に使用する突起成形ロールの一例を示す縦断面面。 本発明の実施形態に係るフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法により圧延したフランジ外面突起付Ｈ形鋼の突起高さの例を示す突起高さ分布図。

符号の説明

１ フランジ外面突起付Ｈ形鋼
１ａ 中間製品
１ｂ 中間製品
１０ ウェブ
２０ フランジ
２１ 下端
２２ 外面
２３ 上端
３０ 突条
３１ 斜面
３３ 斜面
３５ 平面
４０ 突起
４１ 斜面
４２ 斜面
４３ 斜面
４４ 斜面
４５ 平面
３００ 縞成形ロール
３０２ 外面
３３０ 円周方向の溝
３３１ 斜面
３３３ 斜面
３３５ 底面
４００ 突起成形ロール
４０１ 下端
４０２ 外面
４０３ 上端
４０４ 軸心
４４０ 軸方向の溝
４４２ 斜面
４４４ 斜面
４４５ 底面

Claims (4)

1. 複数の円周方向溝を具備する縞成形ロールによって、Ｈ形鋼のフランジ外面に複数の長手方向突条を成形する工程と、複数の軸方向溝を具備する突起成形ロールによって、前記長手方向突条を所定長さの突起に成形する工程とを有し、
   前記突起成形ロールは、前記軸方向溝を除く範囲が所定のテーパ角度を具備する円錐状であることを特徴とするフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法。
2. 前記突起成形ロールのテーパ角度が片側０．１〜０．３°であって、その外径の大きい方が上側になるように配置されて前記突起を成形することを特徴とする請求項１記載のフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法。
3. 前記縞成形ロールの複数の円周方向溝のうち、前記Ｈ形鋼のフランジの先端から所定範囲に相当する範囲に配置された円周方向溝の深さが、当該範囲を除く範囲の円周方向溝の深さより深いことを特徴とする請求項１または２記載のフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法。
4. 前記Ｈ形鋼のフランジの先端から２０〜５０ｍｍの範囲に相当する範囲に配置された前記円周方向溝の深さが、当該範囲を除く範囲の円周方向溝の深さより０．１〜０．５ｍｍ深いことを特徴とする請求項３記載のフランジ外面突起付Ｈ形鋼の圧延方法。

Images