JP5037418B2 - フランジを有する形鋼の圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、フランジを有する形鋼の圧延方法において、異なるサイズ・シリーズ間でロール共用化を図るため、ウェブ高さを中間仕上げ圧延工程で作り分ける圧延方法であり、特に、ウェブ高さの異なるシリーズをまたがりロール共用化を図るために従来に比べて大きなウェブ高さの作り分けを行う圧延方法に関するものである。

現在、圧延にて製造されているＨ形鋼や溝形鋼などのフランジを有する形鋼は、品種およびサイズの数が非常に多いのが特徴であり、需要家ニーズの多様化に伴って、さらに多品種・多サイズ化の傾向が強まっている。従来の圧延方法で、これらの多品種・多サイズの形鋼を製造するためには、その形鋼に対応した多数の専用圧延ロール及び専用ガイドが必要であり、ロール・ガイドの組替え回数が多くなるため、時間損失が増大し、生産性を著しく損なうことになる。

この具体例としてＨ形鋼の場合を以下に述べる。図８（ａ）は、従来のＨ形鋼圧延装置設備列の代表例を示したものであるが、粗圧延工程１のブレークダウン圧延機ＢＤ、その後引続いて中間圧延工程２のユニバーサル圧延機ＲＵとエッジャー圧延機Ｅ、および仕上げ圧延工程３の仕上ユニバーサル圧延機ＦＵで構成されている。

図８（ｂ）は図８（ａ）における圧延工程１，２，３で造形された圧延材料の各々の形状４，５，６を示す。図９はユニバーサル圧延法の圧延用ロールと圧延される材料の関係を示しており、ユニバーサル圧延機の機能上、圧延中に同一セットのロール対で自由に変化が可能となる寸法は、上水平ロール７と下水平ロール８の間の隙間９および上下水平ロール側面と左右垂直ロール１０，１１の間の隙間１２，１３のみとなる。したがって、Ｈ形鋼のウェブ厚９とフランジ厚１２，１３については変化させることができるが、ウェブ内幅ＩＷは一定にならざるを得ない。その結果、Ｈ形鋼製品の厚みが異なるシリーズを圧延するに際し、左右のフランジ厚１２，１３を変化させれば当然ウェブ内幅ＩＷと左右のフランジ厚１２，１３を合計したウェブ高さＯＷは種々の寸法に変化せざるを得ないことになる。

すなわち、従来の圧延法で圧延されるＨ形鋼は、図７に示すごとくウェブ内幅ＩＷが一定であり、フランジ厚Ｔｆ１がＴｆ２に変化することによってウェブ高さＯＷ１がＯＷ２に変化する、いわゆるウェブ内幅一定の製品シリーズとなる。もし、ウェブ高さ一定のＨ形鋼製品シリーズをユニバーサル圧延機を用いた従来圧延法で製造しようとすると、ウェブ内幅の変化に応じて粗圧延〜中間圧延〜仕上げ圧延の全工程における上下水平ロールの大半を準備することになり、大量のロール本数を必要とするとともに頻繁なロール組替え作業を行わなければならず、著しい製造コスト高をまねくので、実質的にこの方法を採用することは不可能である。

このような従来法における欠点を解消する一つの方法として、特許文献１および特許文献２に斜行ロール方式圧延方法が開示されている。この圧延方法の特徴は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、上下各２個の斜行ロール１５，１５’および１６，１６’の外側面１９，１９’，２０，２０’が被圧延材１７のフランジ内側２１，２１’，２２，２２’に接し、かつ、ロール軸Ｓが圧延方向に平行な水平面に投影して圧延方向と垂直な面に対してなすθｈの角度（以下、「スキュー角」とも称する）および圧延方向と垂直な面に投影して圧延方向と平行な水平面に対してなすθｖの角度（以下、「断面内傾斜角」とも称する）を所定の角度に保ちつつ、前工程においてウェブ中央部より厚く形成した余肉部１８を圧下することによって、圧下された部分の材料を幅方向へ流動せしめ、ウェブ波などを全く生じさせずに、ウェブを幅方向に拡げることができる機能を有することである。

図５（ａ）に、この斜行ロール方式圧延方法を採用した圧延機１４を、Ｈ形材の熱間圧延設備列に組み込んだ例を示す。図中の中間ユニバーサル圧延機ＲＵと斜行ロール方式圧延機１４と水平ロールの胴幅が可変な仕上ユニバーサル圧延機ＦＵを組み合わせることにより、前述の代表的ニーズである同図（ｃ）のウェブ高さ（ＯＷ）一定のＨ形鋼製品シリーズを少ないロール数で製造することが基本的に可能となる。この場合、中間ユニバーサル圧延機群ＲＵ−Ｅにより、ブレークダウン圧延機ＢＤから供給されるビームブランク４をウェブ両端部に余肉部１８を有する断面形状２５まで造形する。ここで、中間ユニバーサル圧延機ＲＵの上下水平ロールの左右両端周面には凹部が設けられており、この凹部に鋼材を充満させるように圧延し、断面形状２５まで造形される。この段階ではウェブ内幅ＩＷ１は一定でありウェブ高さＯＷ１は必ずしも一定とはならない。中間ユニバーサル圧延機群ＲＵ−Ｅで所定のウェブ厚とフランジ厚にまで造形された圧延素材２５は、次に斜行ロール方式圧延機１４に送り込まれる。これら圧延素材は各々斜行ロール方式圧延機１４によって製品のシリーズに応じて、必要な種々のウェブ内幅寸法ＩＷ２に拡幅圧延された断面形状２７となる。

斜行ロール方式圧延機１４で造り分けられた断面形状２７は、水平ロールの胴幅が可変な仕上げ圧延機３によって製品シリーズに応じた種々のウェブ内幅ＩＷ４をもった断面形状２８に整形圧延され、ウェブ高さＯＷが一定でかつ製品シリーズに応じたウェブ内幅ＩＷ６を持つ製品２９となる。また、製品シリーズのなかでフランジ厚が最大でウェブ内幅が最小の製品３１は、斜行ロール方式圧延機１４によるウェブ拡幅を行わずに、水平ロールの胴幅が可変な仕上げ圧延機ＦＵに直接中間ユニバーサル圧延機群ＲＵ−Ｅの断面形状２５を用いることによって製造することが可能である。ただし、この場合には製品ウェブ内幅ＩＷ５に対応する断面形状３０のウェブ内幅ＩＷ３と、中間ユニバーサル圧延機群２の断面形状２５のウェブ内幅ＩＷ１とは相互に適合した値に設定される。このように、これらの斜行ロール方式圧延方法は、同一の製品ウェブ高シリーズ内でのウェブ高さＯＷを一定にできるウェブ拡幅機能を有している。

ところで、特許文献１ではスキュー角θｈ、左右の斜行ロール間の距離Ｌ（以下、「ロール開度」と称する）、ウェブ圧下量Δｈの３つを調整することにより拡幅量の設定を自由に変化させることができると述べられている。ただし、ここでは、ロールに沿って幾何学的に理想的にウェブ高さが広がるといったことや、圧下したメタルがすべてウェブ高さの増加になる、という前提をおいている。

しかし、これらの方法では、ウェブ高さの異なる製品シリーズ間のロール共用化などを狙ってウェブ高さの拡幅量を大きくする際に、ロール開度Ｌを大きくしすぎると、余肉１８を圧下する前の領域でフランジを押し倒したり、噛込む際の被圧延材と斜行ロールのセンターラインのずれに起因して、図６（ａ）のように圧延後のフランジ外側中央部に凹み３３が生じたりして、所要の拡幅圧延ができない場合がある。

また、シリーズ間のロール共用化を図るためにはロール開度Lを大きくするだけでは限界があり、そのためにθｈも合わせて大きくする必要が生じる。θｈを大きくしていくと余肉圧下後の領域でウェブ高さの拡幅量が大きくなり、そのために、ウェブ両端部に厚みの大きな減少を招いて図６（ａ）のようなくびれ３２を発生させる。これらの問題はウェブ高さの拡幅量が５０ｍｍを超えると顕著であった。したがって、実際には、ウェブ高さの拡幅量が大きい場合においては、単にθｈ、Ｌ、Δｈを調整すればよいということにはならない。

加えて、従来の圧延方法では、特許文献１および２の実施例に記載があるように、断面内傾斜角θｖは高々０〜５°程度であり、θｈとθｖの関係はθｈ≧θｖとなっており、θｈ＜θｖとなる例はなかった。その理由として、外法一定Ｈ形鋼にはウェブ高さが４００ｍｍ〜１０００ｍｍまでのシリーズがあり、これらを共通の斜行ロール方式圧延機で製造しようとすると、θｖが５°よりも大きい場合には最小ウェブ高さの４００ｍｍシリーズを製造する際に、左右の斜行ロールの内面どうしが圧延入側で干渉するという制約があった。また、ウェブ高さの拡幅量を大きくするために、θｈを大きくするよりもθｖを大きくするほうが左右の斜行ロールが干渉しやすいという理由があり、θｖを５°よりも大きくするメリットがないと考えられていた。

一方、斜行ロール方式圧延では、このようにウェブの両端部に余肉を設けてこれを圧下することによりウェブ高さを拡幅しているが、製品シリーズ間でのロール共用化を図る場合には、ウェブ高さの拡幅を行う必要がないサイズやウェブ高さ拡幅量が小さいサイズでは余肉が不要となり、中間圧延工程で大きく成形した余肉を消去しなければならない。

中間圧延工程で成形したウェブ両端部の余肉を仕上ユニバーサル圧延機で圧下する場合、余肉量が大きいと図６（ｂ）のように仕上げ圧延後でもウェブ両端部の厚みがウェブ中央部に対して著しく大きくなる（以下、「余肉残り」とも称する）。そのため、中間圧延工程で必要な余肉量に制御する方法が特許文献３に提案されている。これは、中間圧延工程のうち、中間ユニバーサル圧延機で必要最大面積の余肉を形成し、孔型深さ可変機構を有するエッジャー圧延機で、サイズにより必要余肉量に余肉を圧下して調整する圧延方法である。この方法では、余肉量を減らした場合、中間ユニバーサル圧延機でウェブ両端部が水平ロールに未充満の状態で圧延されるために、ウェブが座屈しやすくなりウェブ中心偏りが発生しやすくなる。また、エッジャー圧延機が余肉の圧下量に応じてフランジ片幅を変更できるよう複雑な構造となり、そのために圧延荷重にも制約が生じる。
特公平３−４２１２２号公報 特公平３−１８５２１号公報 特開平５−２１２４０２号公報

こうした理由により、ウェブ高さの拡幅がない場合（ウェブ高さを縮小する場合も含む）から特には５０ｍｍを超えるウェブ高さの拡幅を行う場合までの広範なウェブ高さのつくり分けを行うと、フランジの倒れ、ウェブのくびれ３２、フランジ外側中央部の凹み３３などが発生して良好な寸法形状の製品を製造できなかったり、余肉が製品に大きく残ってしまったりする余肉残り３４の問題があり、従来は一組のロールセットで製造できるサイズ範囲が狭く限定されていた。また、特にウェブ厚が大きいシリーズではウェブのくびれが生じやすく、ウェブ高さの拡幅量が小さく制約されるという課題があった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、一組のロールセットによりウェブ高さの増加がない場合から５０ｍｍを超えるウェブ高さの拡幅を行う場合までの広範なウェブ高さのつくり分けを行っても寸法形状の不良を発生することなく、良好な品質の製品を製造するための圧延方法を提供することを目的としている。

発明者らは膨大な数値解析や実験により圧延のメカニズムやウェブ高さを効率的に拡幅する方法を検討した結果、以下の知見を得た。
ここで、図４（ａ）のウェブ高さの拡幅過程に関して以下の定義を行う。
第I領域：余肉の圧下が始まる前にフランジ内側をロール側面により押し広げる領域。
第II領域：余肉を圧下しつつフランジ内側をロール側面により押し広げる領域。
第III領域：余肉の圧下が終了した後にフランジ内側をロール側面により押し広げる領域。

次に、スキュー角θｈ、断面内傾斜角θｖ、ロール開度Ｌを設定した斜行ロールを回転した場合に、図３（ａ）に示すコーナー部のＡ点が描く軌跡について説明する。図３（ｂ）はＡ点が描く軌跡を圧延方向に垂直な断面内に投影したもので、圧延方向の入側から出側に向かって矢印の方向に進む。同図でフランジ中央からフランジ幅方向の距離（縦軸）が最小になる位置が余肉の圧下終了位置、すなわち第II領域の終了位置であり、その位置に対してウェブ中央部からウェブ高方向の距離（横軸）が小さい側に第I領域と第II領域があり、大きい側に第III領域がある。

θｈとＬが一定の条件でθｖのみを変化させると、図３（ｂ）のように軌跡が変化し、θｖを大きくすることにより、第I領域でのフランジ内側と斜行ロールの接触開始位置がロールバイト出口寄りになって第I領域の接触弧長が短くなり、接触する位置もコーナーＲに近づく。これによりフランジの倒れが生じにくくなり、フランジ外側の凹みも抑制できる。また、第III領域で斜行ロールが早くフランジ内側から内方に離れていく。このために、第III領域でのウェブ高さの拡幅量が減少し、くびれが生じにくくなる。

したがって、θｖを大きくすることにより、第I領域と第III領域の接触弧長を小さくすることができ、その分だけθｈを大きくして第II領域での拡幅量を増加させることができる。このように、θｖを大きくすることにより拡幅効率が飛躍的に向上することがわかった。近年の建築物の大型化や高層化、大スパン化の進展に伴い、大断面のＨ形鋼の需要が高まり、外法一定Ｈ形鋼でも特にウェブ高さが６００ｍｍ以上のシリーズの生産比率が高くなっている。こうした大断面シリーズでは、前述の斜行ロール方式圧延機の左右のロールの干渉が生じにくいことから、θｖをθｈに比べて大きく設定することが可能となり、上記効果が享受できる。加えて、斜行ロール方式圧延機をオンラインでθｖを変更できる構造にすることにより、斜行ロールの干渉が問題となるウェブ高さが小さいシリーズでは従来の条件でも製造ができる。

加えて、ウェブ高さの拡幅量が大きい場合には、中間ユニバーサル圧延機で形成する余肉量が従来に比べて大きくなる。そのため、ウェブ高さの拡幅を行わないサイズでは、斜行ロール方式圧延機や仕上ユニバーサル圧延機でウェブ中央部の厚みと同じロール隙に設定してこの余肉を圧下し、一旦はロール軸の直下で余肉を消去しても、圧下量が大きいために、圧延後にメタルフローによって厚みが復元し、余肉残りを十分に小さくできないことがわかった。特に、ウェブ高さの拡幅特性から余肉はコーナーＲ部に向かって厚くなる形状が好ましいため、ウェブ高さの拡幅を行わない場合、コーナーＲ部近傍で余肉残りが顕著となる傾向が強い。

そこで、θｖを変更することにより、上下斜行ロールの間隙のロール軸方向における分布が変化することを利用し、ウェブ高さの拡幅量が大きい場合は、θｈとともにθｖを増大してコーナーＲ部近傍のロール隙を大きく設定することで、第III領域での拡幅によるウェブ厚の減少が生じてもくびれが抑制でき、逆にウェブ高さを拡幅しない場合、すなわち、余肉残りが課題となる場合は、θｖを減少してコーナーＲ部近傍のロール隙を小さく設定することで、余肉の復元が生じても余肉残りを抑制できるようになる。

すなわち、本発明の要旨は、上記の知見に基づいて成されたもので以下のとおりである。
（１）粗圧延工程、中間圧延工程、および仕上げ圧延工程からなる形鋼圧延プロセスの前記中間圧延工程と仕上げ圧延工程との間に斜行ロール方式圧延機を配置し、被圧延材のウェブ両端部の余肉を圧下しつつウェブ高さの拡幅を行うウェブ高さが６００ｍｍ以上のシリーズのフランジを有する形鋼の圧延方法において、斜行ロールのロール軸を圧延方向と平行で水平面に投影してこれと圧延方向に垂直な面に対してなす角度をθｈとし、圧延方向と垂直な面に投影して圧延方向に平行な水平面に対してなす角度をθｖとして、θｈとθｖとの関係をθｈ＜θｖに設定し、オンラインでθｈおよびθｖ、ロール開度Ｌを変更することを可能とし、ウェブ高さの拡幅量が大きいほどθｈとＬを増加することに加えてθｖを増大して圧延し、ウェブ高さの拡幅量が小さいほどθｈとＬを減少することに加えてθｖを減少して圧延することを特徴とするフランジを有する形鋼の圧延方法。
（２）前記斜行ロール方式圧延機で５０ｍｍ以上ウェブ高さを拡幅することを特徴とする前記（１）に記載のフランジを有する形鋼の圧延方法。
（３）前記θｈ［°］とθｖ［°］との関係をθｖ＜θｈ＋１５°に設定して圧延することを特徴とする前記（１）または（２）の何れかに記載のフランジを有する形鋼の圧延方法。
（４）ウェブ高さの拡幅を複数パスで行うにあたり、パスごとにＬを増加することに加えてθｖを小さく変更することを特徴とする前記（１）〜（３）の何れかに記載のフランジを有する形鋼の圧延方法。

本発明により、圧延機の数を増やすことなく一組のロールセットから、フランジの倒れ、フランジ外側中央部の凹み、ウェブ両端部のくびれや余肉残りなどの形状不良を発生することなく、ウェブ高さの大きな造り分けを行うことができる。その結果、異なるサイズ・シリーズ間でロール共用化を実現できる。これによって、保有するロールセット数の削減やロール組み替えの省略による圧延時間の増大を図ることができるという大きな効果が得られる。

図１と図５を例にして本発明の圧延方法を説明する。本発明において、まず図５の粗圧延工程１においてブレークダウン圧延機ＢＤでビームブランク４を造形した後、中間工程２において同一ロールセットにより製造する製品シリーズとサイズを考慮して予め決定した水平ロール胴幅を有する中間ユニバーサル圧延機ＲＵでウェブ厚とフランジ厚を圧延して整形するとともに、エッジャー圧延機Ｅでフランジ幅を圧下して整形する。この中間ユニバーサル圧延機ＲＵの上下水平ロールのそれぞれ左右両端周面には、斜行ロール方式圧延機１４で圧下してウェブ高さを拡大するために必要な余肉１８を形成するための凹み部が付与されている。ここで、この凹み部の断面積と形状は、ウェブ高さの拡幅量とウェブ厚みから計算される拡幅に必要な最大面積に基づき決定される。このように中間工程２において成形される断面形状２５の種類の数は限定されるものではなく、中間ユニバーサル圧延機ＲＵでウェブ厚とフランジ厚を自由に変化させることが可能であり、製品シリーズに応じて必要な数の異なる断面形状が造形される。

次に、斜行ロール方式圧延機１４では、図１のスキュー角θｈと断面内傾斜角θｖおよびロール開度Ｌを設定し、上下左右のロール１５、１５’、１６、１６’により余肉１８を圧下しつつ、上下左右のロールの外側面１９，１９’，２０，２０’で被圧延材１７のフランジ内側２１，２１’，２２，２２’をウェブ高さ方向に広げることにより所定のウェブ高さにまで拡幅を行う。そして、最後に仕上ユニバーサル圧延機ＦＵでフランジを垂直にして製品にする。

この斜行ロール方式圧延機１４でウェブ高さの大きな拡幅を行うために、図１の第II領域での拡幅を大きくするためにθｈを大きくする。しかし、このままでは、第III領域での拡幅量が増えるためにウェブ両端部にくびれが発生する。そこで、図３（ｂ）のように斜行ロール方式圧延機の断面内傾斜角度θｖをθｈよりも大きく設定することにより、第III領域でのウェブ高さの広がり量を減少させるとともに、図２（ａ）のように余肉最圧下点でのコーナー部の厚みを大きくすることによりくびれの発生を抑制できる。また、θｖを大きくすると、第I領域でのフランジ内側と斜行ロールの接触開始位置がロールバイト出口寄りになり、接触する位置もコーナーＲに近づくために、フランジの倒れが生じにくくロール開度Ｌを増加させることができる。これによってより大きなウェブ拡幅が可能となる。このように本発明の圧延方法では、図１のように、従来の圧延方法である図４に比べて、第I領域、第III領域での拡幅量を少なくし、第II領域の拡幅量を大きく取ることができる。これにより余肉を直接圧下してウェブ高さ方向に流動させる作用が高まり形状不良が発生しにくい。

ここで、スキュー角θｈと断面内傾斜角θｖの関係は、θｈ＜θｖとすることで効果が得られるが、θｖ−θｈ≧２°である方が好ましく、θｖ−θｈ≧５°では効果が特に顕著である。また、５０ｍｍを超えるウェブ高さの拡幅を行う場合、θｈは５°よりも大きく設定することが好ましい。一方、θｖが大きくなりすぎると斜行ロール方式圧延機のロール軸とスピンドルの作動角が大きくなり、設備設計が難しくなる。また、左右ロールが干渉しやすくなり、適用できるウェブ高シリーズの範囲が狭く限定される。そのために、θｈは５°よりも大きいことを考慮すると、θｖ−θｈ≦１５°とすることが望ましい。

なお、シリーズが大きくなるほどウェブ厚が大きくなり、第III領域でのウェブ拡幅量が増加するとウェブにくびれが生じやすくなる。そのため、第III領域でのウェブ厚とウェブ高さの拡幅量により求まる拡幅面積が、所定の量を超えないようにθｈとθｖを最適に組み合わせることが重要である。

一方、ウェブ高さの拡幅量が小さいサイズやウェブ高さの拡幅を行わないサイズでは、図２（ｂ）のように斜行ロール方式圧延機１４のθｈを小さくするとともに、圧延後に余肉部の厚みが復元することを考慮して、θｖを小さく変更することによって、周辺に比べて厚みが小さくなるようにコーナーＲ部近傍を集中的に斜行ロールで圧下する。これにより圧延後に余肉が復元しても厚みが著しく大きくならず仕上げ圧延後に余肉が残存することを抑制できる。

このようにウェブ高さの拡幅量が異なる多数の製品を同一ロールセットにより製造するためには、図２（ａ）、（ｂ）のように、サイズに合わせてθｖをオンラインで変更することがより望ましい。その場合、ウェブ高拡幅量を大きくする際には、第II領域でのウェブ高拡幅量を大きくするために斜行ロール方式圧延機のθｈを大きくするとともに、オンラインでθｖを基準角度よりも大きく設定する。ここで、基準角度とはθｖを設定したときに斜行ロールの余肉圧下面がほぼ水平になる状態を言う。これにより第III領域での拡幅量の著しい増大が抑制できるとともに、ウェブ高さの拡幅によって余肉部の厚みが減少してもくびれにはならない。

一方、拡幅量が小さいサイズやウェブ高さの拡幅を行わないサイズでは、斜行ロール方式圧延機のθｈを小さくするとともに、オンラインでθｖを基準角度よりも小さくしてウェブ両端部の厚みを周辺に比べて小さくなるように圧下することにより、仕上げ圧延後でウェブ両端部の厚みが増加してもウェブ両端部の厚みがウェブ中央部に対して著しく大きくならない。

さらには、ウェブ高さの拡幅量が特に大きい場合やウェブ厚が大きいサイズで大きな拡幅を行う場合には、斜行ロール方式圧延機で複数パスに分けてθｈ＜θｖの関係によりウェブ高さの拡幅圧延を行うことが効果的である。その場合、好ましくは、オンラインでθｖを変更可能とし、第１パス目ではθｖを大きくとって次パスで拡幅を行う際に必要な余肉を残しつつ拡幅圧延をし、第２パスではθｖを第１パスよりも小さくして残った余肉を完全に圧下すればよい。これにより各パスとも良好な条件でウェブ高さの拡幅が行えるので、形状不良の発生を抑制できる。当然であるが、３パス以上でウェブ高さの拡幅圧延を行う場合も同様な考え方で行えばよい。

（実施例１）
外法一定Ｈ形鋼のウェブ高７００シリーズと７５０シリーズを同一のロールセットから製造した。この場合、そのサイズ構成から斜行ロール方式圧延機と仕上ユニバーサル圧延機でウェブ高さ（ウェブ内幅）を８５ｍｍの範囲で作り分ける必要がある。そのために、中間ユニバーサル圧延機の水平ロール胴幅を６３３ｍｍとして、中間ユニバーサル圧延機の水平ロール両端部に凹み部を設けて圧延することにより、斜行ロールで拡幅する際に必要な断面積分に相当する余肉をＨ形鋼のウェブ両端部に付与した。サイズ７５０×２５０×１２／１９では、これを斜行ロール方式圧延機でウェブ高さを８５ｍｍ拡幅するために、θｈ＝８°、θｖ＝１３°に設定した。その結果、ウェブ両端部におけるくびれの発生やフランジの押し倒しなどの形状不良が発生することなく寸法精度の良好な製品を製造できた。比較のため、従来のθｖが５°程度の小さい条件でウェブ高さを８５ｍｍ拡幅する場合、θｈ＝１０°で圧延を行うとウェブ両端部にくびれが生じ、θｈ＝５°で圧延を行うとフランジが倒れ、フランジ外側中央部に凹みが生じた。

（実施例２）
実施例１と同様にして、サイズ７５０×２５０×１２／１９では、斜行ロールをθｈ＝１０°、θｖ＝１３°、Ｌ＝６９８ｍｍに設定してウェブ高さ拡幅量が８５ｍｍの圧延を行った。次に、サイズ７００×３００×１２／１９では、オンラインでθｈ＝５°、θｖ＝１０°、Ｌ＝６５８ｍｍに変更して、コーナーＲ部近傍のロール隙ｈをウェブ中央部の厚みｔｃとほぼ同じにしてウェブ高さ拡幅量が３４ｍｍの圧延を行った。その結果、いずれのサイズでもウェブ両端部におけるくびれの発生やフランジの押し倒しなどの形状不良が発生することなく寸法精度の良好な製品を製造できた。また、サイズ７００×３５０×１６／３６では、ウェブ高さの拡幅量が０ｍｍであり、θｈ＝０°、θｖ＝８°、Ｌ＝６２８ｍｍに設定し、コーナーＲ部近傍のロール隙ｈをウェブ中央部の厚みｔｃよりも４ｍｍ小さくして圧延を行った結果、斜行ロールで圧延後に余肉部に厚みの復元が生じたり、仕上ユニバーサル圧延機でフランジ中央部を竪ロールで圧下した際に余肉部の厚みの増加が生じたりしても、製品のウェブ両端部には余肉残りはほとんど生じなかった。

(実施例３)
外法一定Ｈ形鋼のウェブ高８５０シリーズと９００シリーズを同一のロールセットから製造した。この場合、ウェブ高さ（内幅）を９３ｍｍ作り分ける必要がある。また、ウェブ厚が大きいために拡幅に必要な余肉面積が大きくなるので、斜行ロール方式圧延機による２パス圧延でウェブ高さ９３ｍｍの拡幅を行った。サイズ９００×３００×１６／１９の第１パスではθｈ＝８°、θｖ＝１５°、Ｌ＝８２１ｍｍに設定し、コーナー部近傍に第２パスでの拡幅に必要な余肉面積を残しつつ、６３ｍｍのウェブ高さの拡幅を行った後、第２パスでは、θｈ＝５°、θｖ＝１０°、Ｌ＝８６０ｍｍに設定してコーナー部近傍の余肉を完全に圧下することにより３０ｍｍの拡幅を行った。この結果、フランジ外側中央部の凹みやウェブ両端部のくびれが発生することもなく良好な製品を製造できた。
なお、ここでは外法一定Ｈ形鋼を例にしたために説明を省略したが、従来の内法一定Ｈ形鋼や任意のウェブ高さのＨ形鋼についても複数のシリーズでロールセットを共用して製造する場合にも本発明の圧延方法を適用できることは言うまでもない。また、溝形鋼などのフランジを有する形鋼についても本発明の圧延方法を適用できる。

本発明における斜行ロール方式圧延機での圧延方法の説明図である。 本発明におけるくびれと余肉残りの抑制のためのロール設定方法の説明図である。 本発明の拡幅における基本特性の説明図である。 従来の拡幅圧延プロセスの説明図である。 外法一定H形鋼の製造プロセスの説明図である。 外法一定H形鋼の代表的な形状不良であるくびれと余肉残りの説明図である。 内法一定H形鋼の説明図である。 従来のH形鋼製造プロセスの説明図である。 ユニバーサル圧延でのロールとＨ形鋼の寸法の関係についての説明図である。

符号の説明

１．粗圧延工程
２．中間圧延工程
３．仕上げ圧延工程
４．ビームブランク
５．中間圧延材
６．製品
１４．斜行ロール方式圧延機
１５，１５’：斜行ロール
１６，１６’：斜行ロール
１７：被圧延材
１８：余肉部
１９、１９’、２０、２０’：斜行ロールの外側面
２５：余肉を付与した断面形状
２７：所定の内幅寸法に拡幅された断面形状
３２：くびれ
３３：凹み
３４：余肉残り
ＢＤ：ブレークダウン圧延機
ＲＵ：中間ユニバーサル圧延機
Ｅ：エッジャー圧延機
ＲＵ：仕上ユニバーサル圧延機

Claims (4)

1. 粗圧延工程、中間圧延工程、および仕上げ圧延工程からなる形鋼圧延プロセスの前記中間圧延工程と仕上げ圧延工程との間に斜行ロール方式圧延機を配置し、被圧延材のウェブ両端部の余肉を圧下しつつウェブ高さの拡幅を行うウェブ高さが６００ｍｍ以上のシリーズのフランジを有する形鋼の圧延方法において、
   斜行ロールのロール軸を圧延方向と平行で水平面に投影してこれと圧延方向に垂直な面に対してなす角度をθｈとし、圧延方向と垂直な面に投影して圧延方向に平行な水平面に対してなす角度をθｖとして、θｈとθｖとの関係をθｈ＜θｖに設定し、
   オンラインでθｈおよびθｖ、ロール開度Ｌを変更することを可能とし、ウェブ高さの拡幅量が大きいほどθｈとＬを増加することに加えてθｖを増大して圧延し、ウェブ高さの拡幅量が小さいほどθｈとＬを減少することに加えてθｖを減少して圧延することを特徴とするフランジを有する形鋼の圧延方法。
2. 前記斜行ロール方式圧延機で５０ｍｍ以上ウェブ高さを拡幅することを特徴とする請求項１に記載のフランジを有する形鋼の圧延方法。
3. 前記θｈ［°］とθｖ［°］との関係をθｖ＜θｈ＋１５°に設定して圧延することを特徴とする請求項１または２に記載のフランジを有する形鋼の圧延方法。
4. ウェブ高さの拡幅を複数パスで行うにあたり、パスごとにＬを増加することに加えてθｖを小さく変更することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のフランジを有する形鋼の圧延方法。
   

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