JP5141839B2 - Ｔ形鋼の製造方法および圧延設備 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延によるＴ形鋼の製造方法および圧延設備に関し、特にフランジ幅が異なる複数のサイズのＴ形鋼を同一設備で製造するものに関する。

図１にＴ形鋼の断面形状を示す。Ｔ形鋼１０はウェブ１１とフランジ１２からなる断面がＴ字形状の形鋼であり、造船や橋梁等の分野で広く使用され、その用途や使用条件、使用箇所等によって様々な寸法の製品が製造されている。

通常用いられるＴ形鋼の寸法は、ウェブ高さＨｐ：２００〜１０００ｍｍ程度、ウェブ厚ｔｗｐ：８〜２５ｍｍ程度、ウェブ内法寸法（フランジ内面からウェブ先端部までの距離）：１９０〜９８０ｍｍ程度、フランジ幅Ｂｐ：８０〜３００ｍｍ程度、フランジ厚ｔｆｐ：１２〜４０ｍｍ程度である。造船用として用いられるＴ形鋼の場合、ウェブ高さはフランジ幅の２倍以上であることが多い。

ウェブ高さとフランジ幅がほぼ同じであっても、ウェブ厚とフランジ厚が異なる複数のサイズのＴ形鋼が、必要とされる強度に応じて選択され、構造物に適用される。このため、厚みの異なるＴ形鋼を効率よく製造する技術が必要とされている。

Ｔ形鋼はウェブ１１とフランジ１２とを溶接して製造されることが一般的であるが、圧延にてＴ形鋼を一体成形する技術も提案されている。

例えば、ウェブ厚、フランジ厚、ウェブ高さおよびフランジ幅が様々な寸法のＴ形鋼を効率よく製造するため、Ｈ形鋼の製造に用いられるユニバーサル圧延法を用いてＴ形鋼を圧延する技術が開示されている（特許文献１）。

また、断面寸法精度が良好なＴ形鋼を製造するため、２基のユニバーサル圧延機を近接配置し、一方のユニバーサル圧延機の竪ロールでウェブ先端を圧延する技術が開発されている（特許文献２）。さらに、ユニバーサル圧延機を中間圧延工程に２基、仕上圧延工程に１基配置した熱間圧延設備と圧延方法が提案されている（例えば特許文献３）。

図３はその一例を示し、図において１は粗造形圧延機、２は第１の粗ユニバーサル圧延機、３はエッジャ圧延機、４は第２の粗ユニバーサル圧延機、５は仕上ユニバーサル圧延機を示す。加熱炉（図示せず）から搬出された素材鋼片（図示せず）は粗造形圧延機１によって断面形状が略Ｔ形のＴ形鋼片に圧延される。

得られたＴ形鋼片を、第１の粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機３と第２の粗ユニバーサル圧延機４が近接して配置された圧延設備列で圧延を行って、ウェブとフランジの圧下を行う（中間圧延工程）。

第１の粗ユニバーサル圧延機２は図５に示すように、水平軸上を回転する水平ロール２１ａ、２１ｂと、垂直軸上を回転する竪ロール２２ａ、２２ｂを有する。図５の例では、水平ロール２１ａ、２１ｂの圧下面の幅は、ウェブ１１の内法寸法（フランジ内面からウェブ先端部までの距離）より大きくする。

第１の粗ユニバーサル圧延機２では、水平ロール２１ａ、２１ｂによりウェブ１１の高さ方向の全面をその板厚方向に圧下し、竪ロール２２ａと、水平ロール２１ａ、２１ｂの側面でフランジ１２をその板厚方向に圧下する。

エッジャ圧延機３は図６に示すように、水平軸方向に大径部３３と小径部３２を備えた水平ロール３１ａ、３１ｂを有し、大径部３３が被圧延材のウェブを誘導し、小径部３２のロール表面がフランジの端面をその幅方向に圧下する。ここで、従来は、大径部３３と小径部３２の段差の大きさＨＥｅは、Ｔ形鋼のフランジ脚長（フランジ１２の幅とウェブ１１の板厚の差の１／２の値）と同じかやや小さい値とされていた。

第２の粗ユニバーサル圧延機４は、図７に示すように、水平軸上を回転する水平ロール４１ａ、４１ｂと、垂直軸上を回転する竪ロール４２ａ、４２ｂを有する。図７の例では、水平ロール４１ａ、４１ｂのロール面の幅は、ウェブの内法寸法（フランジ内面からウェブ先端部までの距離）より小さくする。被圧延材のフランジを水平ロール４１ａ、４１ｂの側面に押し付けた場合、ウェブ先端部は、水平ロール４１ａ、４１ｂのロール面より外側に突出するので、竪ロール４２ｂでウェブをその高さ方向に圧下することが可能となる。

第２の粗ユニバーサル圧延機４では、水平ロール４１ａ、４１ｂのロール開度を調整して、ウェブの板厚を調整し、竪ロール４２ａと水平ロール４１ａ、４１ｂの一方の側面との開度を調整することによりフランジの板厚を調整し、竪ロール４２ｂと水平ロール４１ａ、４１ｂの他方の側面との開度を調整することによりウェブの高さと、端部の形状を調整する。

中間圧延工程で得られたＴ形鋼は、仕上圧延工程で製品寸法に圧延する。仕上ユニバーサル圧延機５は、図８に示すように、水平軸上を回転する水平ロール５１ａ、５１ｂと垂直軸上を回転する竪ロール５２ａ、５２ｂを有し、水平ロール５１ａ、５１ｂの側面はロール面と直交させる。竪ロール５２ａで被圧延材のフランジを圧延すると、ウェブに対し、フランジが垂直に整形される。このとき、フランジとウェブの板厚は数％以下の軽圧下とすることが好ましい。竪ロール５２ｂを水平ロール５１ａ、５１ｂのフランジと対向しない側の側面に押圧することで水平ロール５１ａ、５１ｂが軸方向に移動しないようにできる。なお、図８の例では、水平ロール５１ａ、５１ｂの圧下面の幅は、ウェブ内法寸法より大きくする。

特公昭４３−１９６７１号公報 特開２００７−３３１０２７号公報 特許４５４４３７１号公報

ところで、Ｔ形鋼は様々なウェブ高さとフランジ幅の製品が使用されるため、熱間圧延でＴ形鋼を製造する場合にも、ウェブ高さやフランジ幅が異なるＴ形鋼を製造する必要性が高い。しかし、従来の圧延方法では、ウェブ高さやフランジ幅が異なるＴ形鋼を製造する場合には、粗造形圧延工程で圧延するＴ形鋼片を製品寸法に合わせた寸法にする必要があった。

例えば、フランジ幅の場合、Ｔ形鋼片におけるフランジ脚長は製品におけるフランジ脚長とほぼ同じ値としていた。すなわち、図１は製品断面形状における各部の寸法関係を説明する図で、フランジ脚長ＨＥｐはフランジ幅Ｂｐとウェブ厚ｔｗｐの差の１／２の値であるが、図２に示すＴ形鋼片におけるフランジ脚長ＨＥ０を、この製品のフランジ脚長ＨＥｐとほぼ同じ値になるように設定することが必要であった（特許文献２において、大半の実施例ではＴ形鋼片のフランジ脚長と製品のフランジ脚長は同じ値で、最も差が大きい実施例であってもＨＥ０−ＨＥｐ＝２．５ｍｍである。特許文献３の実施例において、ＨＥ０とＨＥｐの差は最大で１．５ｍｍである。特許文献１にはＴ形鋼片と製品におけるフランジ幅やフランジ脚長の関係は示されていない。）。

このように、熱間圧延でＴ形鋼を製造する場合、フランジ脚長をＴ形鋼片と製品間でほぼ同じ寸法にしなければならず、したがって、フランジ幅が異なるＴ形鋼製品を製造するためには、Ｔ形鋼片を圧延する粗造形圧延機のロールを製品のフランジ脚長に合わせて多数準備する必要がある。

例えば、フランジ幅が１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍという３種類の製品を製造する場合に、フランジ脚長が１２．５〜２５ｍｍ程度異なるため、従来の圧延方法では粗造形圧延機のロールをそれぞれに合わせて３組準備しなければならず、ロール費用が高価になり、製造コストを低減することが困難であった。

そこで、本発明は上記課題を解決し、フランジ幅の異なるＴ形鋼製品を効率よく低コストで製造する方法および圧延設備を提供することを目的とする。

従来の圧延方法のように、Ｔ形鋼片と製品のフランジ脚長がほぼ同じ場合には、フランジとウェブの厚みの比率は、製品の厚み比ｔｆｐ／ｔｗｐに対してＴ形鋼片の厚み比ｔｆ０／ｔｗ０がほぼ同じか、やや大きくなるように決められていた。

すなわち、粗ユニバーサル圧延において、フランジとウェブの厚み方向の圧下率（以下、それぞれフランジ圧下率、ウェブ圧下率と呼ぶ）をほぼ同じか、フランジ圧下率が数％大きくなるように設定していた。その理由は、特許文献１に記載されているように、フランジとウェブの長手方向への伸びを同じにして被圧延材の曲がりを防止するためであり、特許文献１にはフランジとウェブの圧下率をほぼ同じか、寸法によってはフランジ圧下率を３％程度大きくすることが記載されている。

本発明者らは、Ｔ形鋼製品の各部の寸法に及ぼす、Ｔ形鋼片の各部の寸法と粗圧延工程〜仕上圧延工程における圧延条件の影響を把握するため、粗ユニバーサル圧延でフランジの圧下をウェブ圧下よりも大きくした場合について、フランジ脚長がどのように変化するかを、製品寸法がウェブ高さ３００ｍｍ、フランジ幅１２５ｍｍのＴ形鋼の圧延において調査した。

ウェブ厚が３０ｍｍ程度の圧延初期において、フランジ圧下率を約２４％、ウェブ圧下率を約１５％に設定し、フランジ圧下率がウェブ圧下率よりも９％程度大きな条件にしたところ、粗ユニバーサル圧延の前後でフランジ脚長が６ｍｍ程度と大きく増加するという結果が得られた。

ここで、フランジをウェブより強く圧下すると、圧延機の出側で被圧延材がウェブ側に大きく曲がる可能性があるが、ウェブ厚が厚い圧延初期の段階では、ウェブ側への曲がりが少々発生するものの、その量は小さくガイド等で抑制可能な程度であった。

以上のように、フランジとウェブの厚みが厚い粗ユニバーサル圧延の初期において、フランジ圧下率をウェブ圧下率よりも９％程度大きく強圧下した場合に、圧延の支障にならない程度の圧延機出側における曲がりの範囲内でフランジ脚長を増加させることが可能である、すなわち、粗ユニバーサル圧延においてフランジ脚長を増加させて、同じフランジ脚長のＴ形鋼片からフランジ幅の異なるＴ形鋼を作り分けることが可能であるとする新しい知見を得た。

本発明は上記知見を基に更に検討を加えてなされたもので、すなわち、本発明は、
１．鋼片を粗造形圧延機により略Ｔ字形状に粗成形する粗圧延工程と、略Ｔ字形状に粗成形されたＴ形鋼片を、ユニバーサル圧延機によりウェブとフランジを圧下するとともにエッジャ圧延機によりフランジの端面を圧下する中間圧延工程と、前記中間圧延工程で得られたＴ形鋼を製品寸法に圧延する仕上圧延工程を有し、前記Ｔ形鋼片のフランジ脚長よりも製品のフランジ脚長が大きいＴ形鋼を製造するＴ形鋼の製造方法であって、前記中間圧延工程でユニバーサル圧延機でウェブとフランジの厚み方向に圧下する際のフランジ圧下率ｒｆとウェブ圧下率ｒｗの差ｒｆ−ｒｗを圧下率差とし、前記中間圧延工程の前半パスにおいて前記圧下率差が５〜１５％の範囲で圧延を行うパスを少なくとも１パス設けるとともに、1パス目または1パス目を含む最初の複数パスではエッジャ圧延機でフランジ先端を圧下しないことを特徴とするＴ形鋼の製造方法。

２．前記粗圧延工程におけるＴ形鋼片のフランジとウェブの圧延は、粗圧延後に得られるＴ形鋼片のフランジ厚ｔｆ０とウェブ厚ｔｗ０の比（ｔｆ０／ｔｗ０）が、前記Ｔ形鋼片から製造されるＴ形鋼のフランジ厚ｔｆｐとウェブ厚ｔｗｐの比（ｔｆｐ／ｔｗｐ）より大きくなるように圧延することを特徴とする１記載のＴ形鋼の製造方法。

３．製造する製品のフランジ幅が、前記中間圧延工程においてフランジ脚長を増加させない場合の製品フランジ幅に対して大きいほど、前記粗圧延工程で圧延するＴ形鋼片のウェブ厚を小さくすることを特徴とする１または２記載のＴ形鋼の製造方法。

４．製造する製品のフランジ幅が、前記中間圧延工程においてフランジ脚長を増加させない場合の製品フランジ幅に対して大きいほど、前記粗圧延工程で圧延するＴ形鋼片のフランジ幅を小さくすることを特徴とする１乃至３のいずれか記載のＴ形鋼の製造方法。

５．鋼片を粗造形圧延機により略Ｔ字形状に粗成形する粗圧延工程と、略Ｔ字形状に粗成形されたＴ形鋼片を、ユニバーサル圧延機によりウェブとフランジを圧下するとともにエッジャ圧延機によりフランジの端面を圧下する中間圧延工程と、前記中間圧延工程で得られたＴ形鋼を製品寸法に圧延する仕上圧延工程を有し、前記Ｔ形鋼片のフランジ脚長よりも製品のフランジ脚長が長いＴ形鋼を製造するＴ形鋼の製造方法であって、前記粗圧延工程の粗造形圧延機では１種類のロール孔型形状を用いて製品フランジ幅に応じてＴ形鋼片のウェブ厚を変更する圧延を行い、前記中間圧延工程のエッジャ圧延機では製品フランジ幅に応じて孔型深さの異なるロール孔型を使い分けて圧延を行うことにより、フランジ幅の異なる複数サイズのＴ形鋼を製造することを特徴とするＴ形鋼の製造方法。

６．粗造形圧延機と、ユニバーサル圧延機およびエッジャ圧延機からなる中間圧延機群を有するＴ形鋼の圧延設備であって、前記エッジャ圧延機のロールのＴ形鋼のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥｅが、前記粗造形圧延機のロールのＴ形鋼片のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥ０よりも１０ｍｍ以上大きく、且つＴ形鋼製品のフランジ脚長ＨＥｐと略等しいことを特徴とする、Ｔ形鋼の圧延設備。

７．粗造形圧延機と、粗ユニバーサル圧延機、エッジャ圧延機および仕上ユニバーサル圧延機からなる圧延機群を有するＴ形鋼の圧延設備であって、前記エッジャ圧延機のロールのＴ形鋼のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥｅが、前記粗造形圧延機のロールのＴ形鋼片のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥ０よりも１０ｍｍ以上大きく、且つＴ形鋼製品のフランジ脚長ＨＥｐと略等しいことを特徴とする、Ｔ形鋼の圧延設備。

本発明によればフランジ幅が異なる複数のサイズのＴ形鋼を一つの粗造形圧延ロールから作り分けることが可能で、ロール費用の大幅な削減により低製造コストで様々なフランジ幅のＴ形鋼が製造可能となり、産業上極めて有用である。

Ｔ形鋼の断面形状を示す図。 粗造形圧延後のＴ形鋼片の断面形状を示す図。 Ｔ形鋼の圧延ラインの設備配置を示す図。 粗造形圧延におけるＴ形鋼片の圧延状況と孔型形状を示す図。 Ｔ形鋼圧延設備の第１の粗ユニバーサル圧延機の圧延状態を示す図。 Ｔ形鋼圧延設備のエッジャ圧延機の圧延状態を示す図。 Ｔ形鋼圧延設備の第２の粗ユニバーサル圧延機の圧延状態を示す図。 Ｔ形鋼圧延設備の仕上ユニバーサル圧延機の圧延状態を示す図。 Ｔ形鋼の圧延ラインの設備配置を示す図。

本発明に係るＴ形鋼の製造方法および圧延設備を、図３に示したＴ形鋼圧延設備を用いて説明する。

図３に示す実施形態におけるＴ形鋼の圧延設備は、粗造形圧延機１と、第１の粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機３と第２の粗ユニバーサル圧延機４が近接して配置された中間圧延機群を有している。そして、エッジャ圧延機３のロールのＴ形鋼のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥｅは、後述するように、粗造形圧延機１のロールのＴ形鋼片のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥ０よりも１０ｍｍ以上大きく、Ｔ形鋼製品のフランジ脚長ＨＥｐと略等しくなっている。

粗造形圧延機１により、素材となるブルーム等の矩形断面鋼片は、Ｔ形断面を有するＴ形鋼片に圧延される（粗圧延工程）。得られたＴ形鋼片を、第１の粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機３と第２の粗ユニバーサル圧延機４が近接して配置された圧延設備列でウェブとフランジの圧下を行い（中間圧延工程）、仕上ユニバーサル圧延機５で製品寸法のＴ形鋼に仕上げる（仕上圧延工程）。図１にＴ形鋼の製品断面形状を、図２にＴ形鋼片の断面形状を示す。

製品断面におけるフランジ脚長ＨＥｐ（図１）とＴ形鋼片におけるフランジ脚長ＨＥ０（図２）は、従来ほぼ同じ値であるが、本発明では、中間圧延工程の粗ユニバーサル圧延においてフランジ圧下率とウェブ圧下率を制御してフランジ脚長を増加させることにより、一つのＴ形鋼片のフランジ脚長ＨＥ０から様々な寸法のフランジ脚長ＨＥｐを有する製品を作り分けることを特徴とする。

フランジ脚長は、粗ユニバーサル圧延の前半において、フランジ圧下率をウェブ圧下率に対して１０％程度大きくするパスを少なくとも１パス設けることで制御する。このような圧延を施すと、施さない場合と比較して、同じフランジ脚長のＴ形鋼片からフランジ脚長が１０ｍｍ以上大きく、フランジ幅が２０ｍｍ以上大きいＴ形鋼製品が圧延できる。

ただし、フランジとウェブの圧下率の差が大きいほど、フランジ脚長の増加量も大きくなるが、ウェブ側への曲がりが増大するため、１５％以下とすることが好ましい。また、有効なフランジ脚長の増加量を得るため、フランジとウェブの圧下率差を５％以上とする。好ましくはフランジとウェブの圧下率差を６％以上とし、さらに好ましくは６．２％以上とする。

すなわち、本発明では、中間圧延工程のユニバーサル圧延機でウェブとフランジの厚み方向に圧下する際のフランジ圧下率ｒｆとウェブ圧下率ｒｗの差ｒｆ−ｒｗを圧下率差と定義するとき、中間圧延工程の前半パスにおいて、前記圧下率差が５〜１５％の範囲で圧延を行うパス（以下、フランジ強圧下パスと呼ぶ）を少なくとも１パス設ける。なお、中間圧延工程の総圧下パス数が奇数回の場合は、真ん中の圧下パスまでを前半パスとする。

フランジ脚長を増加させるフランジ強圧下パスは、圧延曲がりが少ない粗ユニバーサル圧延の早い段階で行うことが好ましい。粗ユニバーサル圧延が進み、フランジやウェブの厚みが小さくなるほど、フランジを強圧下することによるウェブ側への圧延曲がりが発生しやすくなるためである。

ここで、このようなフランジ脚長を増加させる圧延を可能とするため、本発明では、図６に示すエッジャ圧延機３に用いるロールのＴ形鋼のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥｅを、図４に示す粗造形圧延機１のロールのＴ形鋼片のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥ０よりも１０ｍｍ以上大きく、Ｔ形鋼製品のフランジ脚長ＨＥｐと略等しいものを用いる。なお、孔型深さＨＥｅが製品フランジ脚長ＨＥｐに略等しいとは、孔型深さＨＥｅが製品フランジ脚長ＨＥｐよりも０〜４ｍｍ程度小さいことを意味する。このような孔型深さＨＥｅのエッジャロールを用いることにより、中間圧延工程の前半パスにおいて、1パス目または1パス目を含む最初の複数パス（通常は１パス目から最後のフランジ強圧下パスよりも前までの連続パス）ではエッジャ圧延機でフランジ先端を圧下せず、フランジ強圧下パスにおいてはフランジ脚長を増加させることができるとともに、フランジ強圧下パスよりも後のパスではウェブ厚を圧下することなく目的とする製品フランジ幅に応じた適切なフランジ幅に圧下することができる。

なお、本発明では、フランジをウェブよりも強圧下するため、粗造形圧延においてＴ形鋼片のフランジ厚ｔｆ０とウェブ厚ｔｗ０の比率ｔｆ０／ｔｗ０を、そのＴ形鋼片から製造されるＴ形鋼製品でのフランジ厚ｔｆｐとウェブ厚ｔｗｐの厚み比ｔｆｐ／ｔｗｐよりも大きくなるように圧延する。ここで、ｔｆ０／ｔｗ０の値は粗造形圧延ロールの想定製品フランジ幅（中間圧延工程でフランジ脚長を増加させない場合の製品フランジ幅）と実際に圧延する製品のフランジ幅の比率に応じて決定する。

ここで、粗造形圧延の孔型を示す図４から明らかなように、粗造形圧延機のロール開度を変更すると、主にウェブ厚ｔｗ０が変化し、フランジ厚ｔｆ０はほとんど変化しない。したがって、ｔｆ０／ｔｗ０を大きくするためには、Ｔ形鋼片のウェブ厚ｔｗ０を通常よりも薄く圧延する必要がある。

例えば、通常の圧延条件でフランジ幅が１００ｍｍのＴ形鋼製品を製造するために用いる粗造形圧延ロールでフランジ幅１５０ｍｍの製品を製造する場合、フランジ幅が１．５倍となることに対応してＴ形鋼片のウェブ厚ｔｗ０を２／３のウェブ厚に減じる。ただし、粗ユニバーサル圧延工程で多少の寸法調整が可能であるため、ウェブ厚ｔｗ０は厳密に２／３のウェブ厚に減じる必要はなく、フランジ幅比の逆数倍の厚みに対し±１０％程度の許容範囲内の厚みであればよい。

このように、本発明法によりフランジ幅を増加させる場合、粗造形圧延におけるＴ形鋼片のウェブ厚が、従来法（フランジとウェブの圧下率がほぼ等しく、Ｔ形鋼片のフランジ脚長を中間圧延工程で増加させない）で得られる製品フランジ幅と本発明法で得られる製品フランジ幅との比の略逆数を乗じた値となるように設定する。すなわち、製造する製品フランジ幅Ｂｐが、中間圧延工程でフランジ脚長を増加させない場合の製品フランジ幅に対して大きいほど、粗圧延工程で圧延するＴ形鋼片のウェブ厚ｔｗ０を小さくする。

ここで、このようなウェブ厚の調整を実施すると、製品フランジ幅Ｂｐが中間圧延工程でフランジ脚長を増加させない場合、前記従来法の製品フランジ幅に対して大きなＴ形鋼を製造する場合ほど、Ｔ形鋼片のフランジ幅Ｂ０を小さくすることが必要になる。これは、製品のフランジ幅Ｂｐが大きいほどフランジ脚長ＨＥｐが大きくなるので、粗ユニバーサル圧延でよりフランジを強圧下する必要性が生じ、これに対応するためにＴ形鋼片のウェブ厚ｔｗ０を小さくするためである。粗造形圧延では同じ孔型を使用するため、Ｂ０の減少幅はｔｗ０の減少と同じ寸法となるが、Ｂ０が減少しても問題なく本発明のフランジ幅拡大効果が得られる。

なお、中間圧延工程において、フランジ圧下率をウェブ圧下率よりも大きくしてフランジ脚長を増加させる圧延パスは、複数の粗ユニバーサル圧延機が設置されている場合、どの粗ユニバーサル圧延機で実施してもよい。

例えば、図３に示すＴ形鋼圧延設備の場合には、中間圧延工程の圧延機として第１の粗ユニバーサル圧延機２と第２の粗ユニバーサル圧延機４の２台が設置されているので、その両方の粗ユニバーサル圧延機においてフランジ脚長を増加させることができる。

図３に示す圧延設備の中間圧延工程では、２基の粗ユニバーサル圧延機で往復圧延するので、ユニバーサル圧延の１パス目は第１の粗ユニバーサル圧延機２（Ｕ１）、２パス目は第２の粗ユニバーサル圧延機（Ｕ２）となり、以降は逆方向圧延と正方向圧延が交互に実施されるためＵ２→Ｕ１→Ｕ１→Ｕ２・・・という順番で圧延される。どちらの圧延機で圧延されるかは関係なく、圧延される順番で１パス目から最終パスまでのパス数が決定される。

中間圧延工程でフランジ先端を圧下してフランジ幅とフランジ脚長を制御する役割はエッジャ圧延機３が担っている。前述したように、図６に示すエッジャ圧延機３の大径部３３と小径部３２の段差の大きさＨＥｅは、図４に示す粗造形圧延ロールのＴ形鋼片の脚長に相当する孔型深さＨＥ０よりも１０ｍｍ以上大きく、また目標とする製品のフランジ脚長ＨＥｐと同じまたはフランジ幅を圧下する分を考慮して数ｍｍ（０超〜４ｍｍ）程度小さな値とする（同じである場合も含めて「０〜４ｍｍ程度小さい」とも言う）。

したがって、フランジ幅の異なるＴ形鋼を圧延する場合に、エッジャ圧延機のロール孔型は製品に適した段差ＨＥｅの大きさのものを使い分ける必要があるが、粗造形圧延ロールは製品のフランジ幅によらず、ある寸法を有する一つのロール孔型形状で良い。

エッジャ圧延機３のロールに軸方向に大径部３３との段差ＨＥｅが夫々異なる複数の小径部３２を設ければ、ロールを軸方向にシフトさせるだけで段差ＨＥｅを変更することが可能であるので、粗造形圧延機のロールを交換する場合に比べれば、ロール費用の負担ははるかに小さくなる。

なお、本発明に係る製造方法を適用する圧延設備は、図３に示すこの圧延設備に限定されるものではなく、例えば、特許文献１のように粗ユニバーサル圧延機が１基の場合や、あるいは粗ユニバーサル圧延機が３基以上の場合にも適用できる。

特許文献２のように２基のユニバーサル圧延機が近接配置されている場合であっても、ウェブとフランジの厚みを圧下する圧延機が実質的にその片方の１基である場合には、当該１基の粗ユニバーサル圧延機の圧延パスに本発明に係る製造方法を適用すれば良い。

さらに、図９に示すように、仕上ユニバーサル圧延機５を第１の粗ユニバーサル圧延機と兼用され、圧延機の数を少なくする場合においても、本発明に係る製造方法を適用することができる。図９に示す圧延ラインにおけるＴ形鋼の圧延設備は、粗造形圧延機１と、第２の粗ユニバーサル圧延機４とエッジャ圧延機３と仕上ユニバーサル圧延機５が近接して配置された圧延機群を有している。エッジャ圧延機３のロールのＴ形鋼のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥｅは、粗造形圧延機１のロールのＴ形鋼片のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥ０よりも１０ｍｍ以上大きく、Ｔ形鋼製品のフランジ脚長ＨＥｐと略等しくなっている。

粗造形圧延機１で成形したＴ形鋼片を、第２の粗ユニバーサル圧延機４とエッジャ圧延機３と仕上ユニバーサル圧延機５が近接して配置された圧延設備列で往復圧延してウェブとフランジの圧下を行い（中間圧延工程）、最終パスの圧延では、仕上ユニバーサル圧延機５で製品寸法のＴ形鋼に仕上げる（仕上圧延工程）。

第２の粗ユニバーサル圧延機４または仕上ユニバーサル圧延機５で中間圧延工程の圧延を行う際に本発明の圧延方法を適用し、フランジを強圧下することによってフランジ幅を増加させる。

なお、第２の粗ユニバーサル圧延機４ではウェブ先端が厚み方向に圧下されないが、仕上ユニバーサル圧延機５でウェブ厚が均一化されるため、製品のウェブを均一な厚みとすることができる。

また、第２の粗ユニバーサル圧延機４とエッジャ圧延機３において、フランジは外側に傾斜した状態で圧延されるのに対し、仕上ユニバーサル圧延機５ではフランジが垂直な状態で圧延される。しかし、フランジの傾斜角度θが１０°以下であれば、安定した圧延が可能であり、特に問題は生じなかった。

図３に示すＴ形鋼の圧延設備を用いて、Ｔ形鋼のユニバーサル圧延を実施した。
［従来例］
通常の圧延法により製品寸法が、ウェブ高さ３００ｍｍ、フランジ幅１００ｍｍ、ウェブ厚１２ｍｍ、フランジ厚１９ｍｍで、製品フランジ脚長ＨＥｐが４４ｍｍのＴ形鋼を製造した。

通常の粗造形圧延により得られた、ウェブ厚ｔｗ０＝４８ｍｍ、フランジ厚ｔｆ０＝８５ｍｍ、ウェブ高さＨ０＝３７０ｍｍ，フランジ幅Ｂ０＝１３６ｍｍで、フランジ脚長ＨＥ０＝４４ｍｍのＴ形鋼片を用い、中間圧延工程のパス数は５パスとし、第１の粗ユニバーサル圧延機２と第２の粗ユニバーサル圧延機２でそれぞれ５パスずつ、合計１０パスのユニバーサル圧延を行った。

表１に中間圧延工程のパススケジュールを示す。各パスのフランジ圧下率はウェブ圧下率よりも０〜４％大きく設定されているが、本発明範囲内である５〜１５％より小さい。エッジャ圧延機の段差ＨＥｅの大きさは製品のフランジ脚長ＨＥｐよりもやや小さい４２ｍｍとした。

表１のパススケジュールに従って中間圧延を行った後、１パスの仕上ユニバーサル圧延を実施して、エッジャ圧延後のフランジ脚長が４３ｍｍ、最終パスによって、フランジ脚長が４５ｍｍでフランジ幅が１００ｍｍの製品を圧延した。
［本発明例１］
本発明例として、従来例と同じ粗造形圧延ロールを用いてフランジ幅が１５０ｍｍのＴ形鋼を製造することにした。ウェブ高さは３００ｍｍ、ウェブ厚１２ｍｍ、フランジ厚１９ｍｍと、他の断面寸法は同じにしたので、製品フランジ脚長ＨＥｐは６９ｍｍとなる。そこで、本発明法を用いて、フランジ脚長ＨＥｐを増加させることにした。

製品フランジ幅が１．５倍となることに対応して、粗造形圧延により圧延されるＴ形鋼片のウェブ厚を従来例の２／３倍の３２ｍｍに変更し、Ｔ形鋼片の寸法をウェブ厚ｔｗ０＝３２ｍｍ、フランジ厚ｔｆ０＝８５ｍｍ、フランジ幅Ｂ０＝１２０ｍｍとした。フランジ脚長ＨＥ０は同じロールを使用したため４４ｍｍのままである。

このＴ形鋼片を用い、表２のパススケジュールに基づいて粗ユニバーサル圧延を行った。粗ユニバーサル圧延前半のＵ−２〜Ｕ−５パスのフランジ圧下率をウェブ圧下率よりも６〜１０％大きく設定した。粗ユニバーサル圧延後半のＵ−６〜Ｕ−１０パスでは、フランジ圧下率をウェブ圧下率よりも１〜３％大きくした。また、エッジャ圧延機の段差の大きさは、製品のフランジ脚長ＨＥｐが６９ｍｍであることから、６７ｍｍのものを用いた。

表２のパススケジュールにおいて、粗ユニバーサル圧延の前半のＵ−５パスまでに実施されるエッジャ圧延のパスでは、フランジ脚長がエッジャ圧延機のロール段差よりも小さいため、フランジ先端が圧下されない。粗ユニバーサル圧延でフランジ脚長が増加し、エッジャロールの段差よりも大きくなったＵ−５パスの後のエッジャ圧延から、フランジ先端が圧下されてフランジ脚長が減少するパススケジュールとした。

このパススケジュールで粗ユニバーサル圧延した後に仕上ユニバーサル圧延を実施した圧延材の寸法を測定したところ、フランジ幅Ｂｐが１５０ｍｍと目標寸法どおりの製品が圧延できていた。
［本発明例２］
本発明例２として、従来例や本発明例１と同じ粗造形圧延ロールを用いてフランジ幅が１２５ｍｍでその他の寸法は従来例や本発明例１と同じＴ形鋼を圧延した。製品フランジ脚長ＨＥｐは５６．５ｍｍである。

粗造形圧延により圧延されるＴ形鋼片のウェブ厚を４０ｍｍに変更し、Ｔ形鋼片の寸法をウェブ厚ｔｗ０＝４０ｍｍ、フランジ厚ｔｆ０＝８５ｍｍ、フランジ幅Ｂ０＝１２８ｍｍとした。フランジ脚長ＨＥ０は同じロールを使用したため４４ｍｍのままである。

このＴ形鋼片を用い、表３のパススケジュールに基づいて、フランジ幅が１００ｍｍ、１５０ｍｍの場合と同様に中間圧延工程で５パスの圧延を行った後、仕上ユニバーサル圧延を実施した。なお、エッジャ圧延機のロールとして段差ＨＥｅの大きさが５４ｍｍのものを用いた。粗ユニバーサル圧延前半のＵ−２およびＵ−３パスのフランジ圧下率をウェブ圧下率よりも６％程度大きく設定したところ、目標通りのフランジ幅のＴ形鋼を圧延することができた。

以上の結果より、フランジ幅が１００ｍｍのＴ形鋼を圧延する設備において、エッジャロールの段差ＨＥｅの大きさを変更するだけでフランジ幅が１２５ｍｍと１５０ｍｍのＴ形鋼が圧延できることが確認できた。

本発明に係る製造方法を用いれば、粗造形圧延ロールを交換することなく、フランジ幅が異なるＴ形鋼の製品を製造することができる。

本発明によればフランジ幅が異なる複数のサイズのＴ形鋼を一つの粗造形圧延ロールから作り分けることが可能で、ロール費用の大幅な削減により低コストで様々なフランジ幅のＴ形鋼が製造可能となり、産業上極めて有用である。

１ 粗造形圧延機
２ 第１の粗ユニバーサル圧延機
３ エッジャ圧延機
４ 第２の粗ユニバーサル圧延機
５ 仕上ユニバーサル圧延機
１０ Ｔ形鋼
１１ ウェブ
１２ フランジ
２１ａ、２１ｂ 粗ユニバーサル圧延機２の水平ロール
２２ａ、２２ｂ 粗ユニバーサル圧延機２の竪ロール
３１ａ、３１ｂ エッジャ圧延機３の水平ロール
３２ 小径部
３３ 大径部
４１ａ、４１ｂ 粗ユニバーサル圧延機４の水平ロール
４２ａ、４２ｂ 粗ユニバーサル圧延機４の竪ロール
５１ａ、５１ｂ 仕上ユニバーサル圧延機５の水平ロール
５２ａ、５２ｂ 仕上ユニバーサル圧延機５の竪ロール

Claims (7)

1. 鋼片を粗造形圧延機により略Ｔ字形状に粗成形する粗圧延工程と、略Ｔ字形状に粗成形されたＴ形鋼片を、ユニバーサル圧延機によりウェブとフランジを圧下するとともにエッジャ圧延機によりフランジの端面を圧下する中間圧延工程と、前記中間圧延工程で得られたＴ形鋼を製品寸法に圧延する仕上圧延工程を有し、前記Ｔ形鋼片のフランジ脚長よりも製品のフランジ脚長が長いＴ形鋼を製造するＴ形鋼の製造方法であって、
   前記中間圧延工程でユニバーサル圧延機でウェブとフランジの厚み方向に圧下する際のフランジ圧下率ｒｆとウェブ圧下率ｒｗの差ｒｆ−ｒｗを圧下率差とし、前記中間圧延工程の前半パスにおいて前記圧下率差が５〜１５％の範囲で圧延を行うパスを少なくとも１パス設けるとともに、1パス目または1パス目を含む最初の複数パスではエッジャ圧延機でフランジ先端を圧下しないことを特徴とするＴ形鋼の製造方法。
2. 前記粗圧延工程におけるＴ形鋼片のフランジとウェブの圧延は、粗圧延後に得られるＴ形鋼片のフランジ厚ｔｆ０とウェブ厚ｔｗ０の比（ｔｆ０／ｔｗ０）が、前記Ｔ形鋼片から製造されるＴ形鋼のフランジ厚ｔｆｐとウェブ厚ｔｗｐの比（ｔｆｐ／ｔｗｐ）より大きくなるように圧延することを特徴とする請求項１記載のＴ形鋼の製造方法。
3. 製造する製品のフランジ幅が、前記中間圧延工程においてフランジ脚長を増加させない場合の製品フランジ幅に対して大きいほど、前記粗圧延工程で圧延するＴ形鋼片のウェブ厚を小さくすることを特徴とする請求項１または２記載のＴ形鋼の製造方法。
4. 製造する製品のフランジ幅が、前記中間圧延工程においてフランジ脚長を増加させない場合の製品フランジ幅に対して大きいほど、前記粗圧延工程で圧延するＴ形鋼片のフランジ幅を小さくすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のＴ形鋼の製造方法。
5. 鋼片を粗造形圧延機により略Ｔ字形状に粗成形する粗圧延工程と、略Ｔ字形状に粗成形されたＴ形鋼片を、ユニバーサル圧延機によりウェブとフランジを圧下するとともにエッジャ圧延機によりフランジの端面を圧下する中間圧延工程と、前記中間圧延工程で得られたＴ形鋼を製品寸法に圧延する仕上圧延工程を有し、前記Ｔ形鋼片のフランジ脚長よりも製品のフランジ脚長が長いＴ形鋼を製造するＴ形鋼の製造方法であって、
   前記粗圧延工程の粗造形圧延機では１種類のロール孔型形状を用いて製品フランジ幅に応じてＴ形鋼片のウェブ厚を変更する圧延を行い、前記中間圧延工程のエッジャ圧延機では製品フランジ幅に応じて孔型深さの異なるロール孔型を使い分けて圧延を行うことにより、フランジ幅の異なる複数サイズのＴ形鋼を製造することを特徴とするＴ形鋼の製造方法。
6. 粗造形圧延機と、ユニバーサル圧延機およびエッジャ圧延機からなる中間圧延機群を有するＴ形鋼の圧延設備であって、
   前記エッジャ圧延機のロールのＴ形鋼のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥｅが、前記粗造形圧延機のロールのＴ形鋼片のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥ０よりも１０ｍｍ以上大きく、且つＴ形鋼製品のフランジ脚長ＨＥｐと略等しいことを特徴とする、Ｔ形鋼の圧延設備。
7. 粗造形圧延機、粗ユニバーサル圧延機、エッジャ圧延機および仕上ユニバーサル圧延機からなる圧延機群を有するＴ形鋼の圧延設備であって、前記エッジャ圧延機のロールのＴ形鋼のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥｅが、前記粗造形圧延機のロールのＴ形鋼片のフランジ脚長に相当する孔型深さＨＥ０よりも１０ｍｍ以上大きく、且つＴ形鋼製品のフランジ脚長ＨＥｐと略等しいことを特徴とする、Ｔ形鋼の圧延設備。

Images