JP5332922B2 - Ｔ形鋼の矯正方法および矯正設備 - Google Patents

Description

本発明はＴ形鋼の矯正方法とそれに用いる矯正設備に関し、特にフランジ側またはウェブ側への曲りが生じたＴ形鋼の矯正に好適なものに関する。

図６にＴ形鋼の概略断面図を示す。Ｔ形鋼１は、ウェブ１１とフランジ１２を一体に成形した形鋼で、造船や橋梁等の分野で広く使用されていて、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提供されている。

Ｔ形鋼は、一般に熱間圧延や鋼板を溶接して製造されるが、いずれの方法で製造される場合でも、製造時に断面内温度分布が生じる。そのため、室温まで冷却されて製品となったＴ形鋼には曲りが発生し、矯正加工が不可欠である。

図７は、Ｔ形鋼に発生する曲りを説明する図で、（ａ）はフランジ側曲り、（ｂ）はウェブ側曲りが生じている状態を示す。

Ｔ形鋼を鋼板の溶接組立によって製造する場合は、フランジとウェブの接合部が溶接で高温になるため、その後室温まで冷却される過程でフランジ側への曲りを生じる場合が多い。

また、Ｈ形鋼をウェブ中央で切断してＴ形鋼を得る場合、熱間圧延されたＨ形鋼はウェブに圧縮、フランジに引張の残留応力が内在していることが多く、ウェブを切断するとフランジ側に曲がることが多い。

フランジ側への曲りが発生すると矯正が難しいため、ガス等で切断する場合に、熱量の調整や、両端部や中央の数箇所を残して切断することにより、曲り方向がウェブ側となるように、通常はウェブ側への曲りを残す方法で切断が行われる。

Ｔ形断面の形鋼を熱間圧延で製造する場合には、ウェブとフランジのうち、板厚の厚い方の温度が高い状態で圧延を終了するため、室温まで冷却した後には熱収縮の違いによる曲りが発生する。Ｔ形鋼はウェブよりもフランジの板厚が厚い場合が多く、一般に冷却後はフランジ側曲りとなる。

以上のように、Ｔ形鋼には製造方法や製造条件によってその方向と大きさが様々に変化する曲がりが発生するので、十分な矯正能力を有する曲り矯正装置と矯正方法によって、需要家の要望を満足する曲り公差の製品を製造しなければならない。

また、使用する、曲り矯正装置と矯正方法は、特に熱間圧延でＴ形鋼を製造する場合、大量生産されることが多いので、処理時間が短く高能率に矯正できるものが必要である。

特許文献１はカットＴ形鋼の矯正装置に関し、逆Ｔ字状態に置かれたＴ形鋼１のフランジの下面側に設置された、昇降可能な架台の先端に取り付けられた下部矯正ロール２１０と、フランジ上面側に設置されて、転動する回転自在な上部支持ロール２２０ａ（２２０ｂ）を有し、上部支持ロール２２０ａ（２２０ｂ）は、下部矯正ロール２１０が上昇してフランジ下面を押圧した際、その接点を支点として３点曲げによる曲げ矯正が可能なように、下部矯正ロール２１０を挟むように設置されていることを特徴とするＴ形鋼の矯正装置が記載されている（図８）。

特許文献２は二重式圧延機で圧延可能な形鋼およびその製造方法に関し、送り方向に対して交互に配置した上下ロールでＴ形鋼を押圧して矯正する方法が記載されている。図９はＴ形鋼１を真横として上ロール４１０ａと下ロール４２０ａで押圧する場合、図１０はＴ形鋼１を斜めに寝かせた状態で上ロール４１０ｂと下ロール４２０ｂで押圧する場合を示す。

更に、溶接Ｔ形鋼の矯正装置として、Ｔ形鋼１のフランジ１２を、フランジ１２の下面側に設置されたロール３１０と、フランジ１２の上面側でウェブ１１の左右に設置されたロール３２０ａ，３２０ｂの３本のロールで圧延し、フランジを延伸させて曲りを矯正する装置が市販されている（図１１）。

特開平４−８１２２５号公報 特開平１１−３４２４０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のＴ形鋼の矯正装置では、ウェブ側に曲がったＴ形鋼を矯正できるものの、フランジ側に曲がったＴ形鋼を矯正することはできない。

また、フランジ側に曲ったＴ形鋼を矯正するために、ロールの配置を上下逆になるように変更し、フランジ上面のロールを1本、下面に上面の1本のロールを挟むように２本のロールを配置した構造にしてウェブ側に曲げ加工を加える矯正をすると、曲げ加工によりウェブに圧縮応力が作用し、ウェブが容易に座屈してウェブ先端ほど大きな波打ち形状の形状不良が発生する。

このようなウェブの波打ちは矯正が困難であるため健全な製品が製造できず、単純にウェブ側に３点曲げによる曲げ加工を加える方法や設備では、フランジ側に曲ったＴ形鋼を矯正することはできない。

特許文献２に記載のＴ形鋼の矯正方法は、ローラ矯正法をＴ形鋼の矯正に適用したものであるが、Ｔ形鋼を真横や斜めの姿勢でローラ矯正すると、上方向または下方向に生じた反りを矯正する効果は高いものの、フランジ側への曲りを矯正する効果は小さい。

尚、ローラ矯正法は、上下千鳥配置のロールで繰返し曲げを付与することにより、反りと曲りを矯正する方法で、矯正に要する時間が短くて生産性に優れ、矯正前の形状に影響されず安定した矯正効果が得られるため、熱間圧延で大量生産されるＨ形鋼等の形鋼の矯正方法として、一般的である。

一方、市販されている溶接Ｔ形鋼の矯正装置は、フランジを圧延してフランジ側曲りを矯正する方法のため、矯正前のフランジ曲りの大きさやフランジ厚のばらつきに応じて圧下量を微調整しなければならず、また、１回の矯正でまっすぐにならない場合は圧下量設定を変更して再度矯正しなければならないため、大量生産には適さない。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたもので、フランジ側またはウェブ側への曲りが生じたＴ形鋼の矯正に好適な矯正方法および矯正設備を提供することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段で達成可能である。本発明で、初期曲りとは、矯正前の状態で観察されるＴ形鋼長手方向の曲りを指す。
１．Ｔ形鋼の初期曲りを曲げ加工により矯正するＴ形鋼の矯正方法であって、
前記Ｔ形鋼のフランジを軽圧下圧延してウェブ側曲りとした後、フランジ側に曲げを付与して矯正することを特徴とするＴ形鋼の矯正方法。
２．Ｔ形鋼の初期曲りを曲げ加工により矯正するＴ形鋼の矯正方法であって、
前記Ｔ形鋼の初期曲りがフランジ側曲がりの場合は、前記Ｔ形鋼のフランジを軽圧下圧延してウェブ側曲りを付与した後、フランジ側に曲げを付与して矯正し、
前記Ｔ形鋼の初期曲りがウェブ側曲りの場合は、前記Ｔ形鋼のフランジ側に曲げを付与して矯正することを特徴とするＴ形鋼の矯正方法。
３．Ｔ形鋼の初期曲り量に応じて前記Ｔ形鋼のフランジを軽圧下圧延する圧下条件を調整し、フランジ軽圧下圧延後のウェブ側曲り量に応じて前記Ｔ形鋼のフランジ側への曲げ加工の圧下条件を調整することを特徴とする１または２記載のＴ形鋼の矯正方法。
４．Ｔ形鋼の初期曲り量に応じて前記Ｔ形鋼のフランジを軽圧下圧延する圧下条件を調整し、フランジ軽圧下圧延後のウェブ側曲り量を予め定めた目標範囲内に揃えた後、フランジ側への曲げ加工の圧下条件を一定に保って矯正することを特徴とする１または２記載のＴ形鋼の矯正方法。
５．初期曲りを曲げ加工により矯正するＴ形鋼の矯正設備であって、
前記Ｔ形鋼のフランジを軽圧下圧延してウェブ側曲りを付与するフランジ軽圧下圧延機構と、
ウェブ側曲りを付与された前記Ｔ形鋼のフランジ側に曲げを付与して矯正する曲げ矯正機構とが、この順に配置されていることを特徴とするＴ形鋼の矯正設備。
６．初期曲りを曲げ加工により矯正するＴ形鋼の矯正設備であって、フランジ軽圧下圧延機構と曲げ矯正機構とがこの順に配置され、
前記フランジ軽圧下圧延機構は、
前記Ｔ形鋼の初期曲りがフランジ側曲りの場合は、前記Ｔ形鋼のフランジを軽圧下圧延してウェブ側曲りを付与し、
前記Ｔ形鋼の初期曲りがウェブ側曲りの場合は、前記Ｔ形鋼のフランジは軽圧下圧延せず前記ウェブ側曲りを保持し、
前記曲げ矯正機構は、これらウェブ側曲りの前記Ｔ形鋼のフランジ側に曲げを付与して矯正することを特徴とするＴ形鋼の矯正設備。
７．前記フランジ軽圧下圧延機構は、Ｔ形鋼のフランジ外面を押圧するフランジ外面圧延ロールと、前記フランジ外面圧延ロールと対向してフランジ内面を押圧する、前記Ｔ形鋼のウェブを挟んだ左右で同一軸心上に位置するフランジ内面圧延ロールを備え、
前記曲げ矯正機構は前記Ｔ形鋼のフランジ外面を押圧するフランジ外面側ロールと、前記フランジ外面側ロールを支点とした３点曲げを前記フランジに付与できるように、前記フランジ外面側ロールの前後の夫々で前記フランジ内面側を押圧する、前記Ｔ形鋼のウェブを挟んだ左右で同一軸心上に位置するフランジ内面側ロールを備えることを特徴とする５または６記載のＴ形鋼の矯正設備。
８．前記フランジ軽圧下圧延機構は、Ｔ形鋼のフランジ外面を押圧するフランジ外面圧延ロールと、前記フランジ外面圧延ロールと対向してフランジ内面を押圧するフランジ内面圧延ロールを備え、前記フランジ内面圧延ロールはロール面の幅方向中心に前記Ｔ形鋼のウェブと接触せずにフランジ内面を圧延可能とする溝部を備え、
前記曲げ矯正機構は前記Ｔ形鋼のフランジ外面を押圧するフランジ外面側ロールと、前記フランジ外面側ロールを支点とした３点曲げを前記フランジに付与できるように、前記外面側ロールの前後の夫々で前記フランジ内面側を押圧する、フランジ内面側ロールを備え、前記フランジ内面側ロールはロール面の幅方向中心に前記Ｔ形鋼のウェブと接触せずにフランジ内面上を動転可能とする溝部を備えていることを特徴とする５または６記載のＴ形鋼の矯正設備。

本発明に係るＴ形鋼の矯正設備と矯正方法によれば、フランジ側、ウェブ側のいずれの方向への曲りであっても、曲り量の大小によらず能率よく効果的に矯正することができるため、大量のＴ形鋼であっても矯正が可能となり、産業上極めて有用である。

本発明の効果を説明する図。 本発明の実施に好適な矯正設備の一例の構成を示す図で、（ａ）は左正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は右正面図。 本発明の実施に好適な矯正設備の他の例の構成を示す図で、（ａ）は左正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は右正面図。 本発明の圧下設定を一定にした実施例における曲り量の範囲と平均値を示す図。 本発明の圧下設定を調整した実施例における曲り量の範囲と平均値を示す図。 Ｔ形鋼の断面形状を説明する図。 Ｔ形鋼の曲り形状を示し、（ａ）はフランジ側曲り、（ｂ）はウェブ側曲りを説明する図。 従来例。 従来例。 従来例。 従来例。

本発明は、Ｔ形鋼の初期曲げを曲げ加工により矯正するＴ形鋼の矯正方法であって、まずＴ形鋼をウェブ側曲がり状態とした後、矯正のためのフランジ側への曲げ加工を付与することを特徴とする。

既に、図７に示したように、Ｔ形鋼には、フランジ側曲り（図７（ａ））と、ウェブ側曲り（図７（ｂ））のいずれかの曲りが初期曲りとして発生する。

本発明によって、フランジ側曲りの初期曲りが生じているＴ形鋼を矯正する場合は、まず、曲げ加工の前工程として、フランジ軽圧下圧延を行い、Ｔ形鋼をウェブ側曲りとする。
次に、フランジ側への曲りとなる曲げ加工を、Ｔ形鋼のフランジが平坦となるまで行って、ウェブ側曲りを矯正する。

一方、ウェブ側曲りの初期曲りが生じているＴ形鋼を矯正する場合は、フランジ側への曲りとなる曲げ加工を、Ｔ形鋼のフランジが平坦となるまで行って、初期曲りであるウェブ側曲りを矯正する。曲げ加工の前工程としてのフランジ軽圧下圧延は、実施しても、省略しても良い。

本発明によれば、Ｔ形鋼の初期曲げがフランジ側曲り、ウェブ側曲りのいずれであっても、矯正のための曲げ加工がフランジ側への曲げになるため、Ｔ形鋼を真直ぐとすることが容易である。

図１に、矯正のために行うフランジ側への曲げ加工の効果を示す。図の横軸は、曲げ矯正前（フランジ側への初期曲りが生じていたＴ形鋼の場合はフランジ軽圧下圧延後）の曲り量、縦軸は曲げ矯正後の曲り量とした。

試験に用いたＴ形鋼は、ウェブ高さ３００ｍｍ、フランジ幅１２５ｍｍ、長さ１０ｍで、初期曲りとして、フランジ側曲りが生じていたもの、ウェブ側曲りが生じていたものをそれぞれ準備した。フランジ側への初期曲りが生じていたものにはフランジ軽圧下圧延によりウェブ側曲りとした後、矯正のためのフランジ側曲げ加工を行い、ウェブ側への初期曲りが生じていたものにはフランジ軽圧下圧延は施さずに、矯正のためのフランジ側曲げ加工を行った。曲げ矯正の際の圧下量はすべてのサンプルで同じとした。

図より、曲げ矯正前の曲り量（ウェブ側曲りをマイナスで示す）は−１２５〜０ｍｍであったが、曲げ矯正後の曲り量は−７．５〜２４．５ｍｍとばらつきが大幅に小さくなったことが認められる。

形鋼の一般的な曲り寸法公差は１ｍあたり１ｍｍの基準が多く用いられ、長さ１０ｍのＴ形材では曲り公差±１０ｍｍが許容される。図１からフランジ圧延で−１２５〜−２５ｍｍのウェブ側曲りを付与すると、曲げ矯正後には公差内の曲り寸法が得られる。

すなわち、本発明によれば、フランジ圧延後のウェブ側曲り量に大きなばらつきがあっても、曲げ矯正における圧下設定を変更することなくまっすぐな製品に矯正可能である。

さらに、ウェブ側曲りの大きさに図１の許容範囲を超えるばらつきがある場合などは、必要に応じて曲げ矯正における圧下設定を適宜変更すれば、さらに効果的にＴ形鋼の曲りを除去することができる。

また、フランジ軽圧下圧延の圧下設定を調整することにより、フランジ軽圧下圧延後のウェブ側への曲り量のばらつきを小さくし、その後フランジ側への曲げ加工を行って矯正すれば、Ｔ形鋼の曲りをより効果的に除去することができる。

この場合、Ｔ形鋼の初期曲りがフランジ側とウェブ側のどちらであってもフランジ軽圧下圧延を行い、ウェブ側への曲り量が予め定めた範囲内になるように軽圧下圧延の圧下設定を１本ごとに調整することが望ましい。

予め定めるウェブ側への曲り量の範囲を、続くフランジ側への曲げ加工で圧下設定を一定にしても製品の曲り寸法公差内に矯正できる範囲にしておけば、フランジ側への曲げ加工では圧下設定を調整する必要がなく、一定の圧下設定で簡易に矯正することができる。

さらに、上記の方法を組合せ、初期曲り量に応じてフランジ軽圧下圧延の圧下設定を調整し、さらにフランジ軽圧下圧延後の曲り量に応じてフランジ側への曲げ加工の圧下設定を調整するという方法を用いれば、更なる曲り矯正効果の向上が可能である。

ここで、矯正装置のロール開度や圧下量などの圧下条件の調整方法としては、例えば矯正前やフランジ軽圧下圧延後のＴ形鋼を撮影した画像から画像処理で曲り量を算出し、予め求めておいた曲り量と適正ロール開度の関係を定めた１次式や設定表などを用いて、ロール開度を決定する等の方法を適用することができる。

また、フランジ軽圧下圧延の圧下量はロール開度の調整だけでなく、圧延荷重を制御する方法でも調整することができ、油圧圧下装置等を用いて圧延荷重が目標値に一致するようにロール開度を制御する方法も適用できる。

尚、フランジ軽圧下圧延のみの従来の方法では、ウェブを挟んだ左右のフランジ厚の圧下量の僅かな違いが曲り量に影響するため、１パスの圧延では、圧下不足でフランジ側曲りが残存したり、過剰圧下でウェブ側への曲りが公差以上に大きくなり、安定して良好な矯正結果を得ることができない。そのため、フランジ軽圧下圧延のみで、フランジを伸長して、フランジ側曲りを解消する場合は、複数の圧延パスで次第に圧下を強くして圧延し、真っ直ぐになったところで圧延を終了することが必要で、複数パスとなるため、本発明と比較して生産能率が著しく低い。

本発明に用いて好適なＴ形鋼の矯正設備は、フランジ軽圧下圧延機構と曲げ矯正機構をこの順に有し、フランジ軽圧下圧延機構は、少なくとも矯正しようとするＴ形鋼の初期曲りがフランジ側曲りの場合に、フランジを軽圧下圧延してウェブ側曲りを付与する。尚、Ｔ形鋼の初期曲りがウェブ側曲りの場合であっても、フランジを軽圧下圧延してもかまわない。

曲げ矯正機構では、ウェブ側曲りのＴ形鋼にフランジ側への曲げを付与して、フランジ軽圧下圧延機構により付与されたウェブ側への曲がりを矯正して真直ぐなＴ形鋼とする。

本発明に係る矯正設備は、フランジ軽圧下圧延機構と曲げ矯正機構が独立して配置された設備列としても、一体化した矯正装置としても実施可能である。尚、いずれの場合であっても、フランジ軽圧下圧延機構は曲げ矯正機構の上流側に設置することが必要で、設備を簡素化する観点からは、フランジ圧延部と曲げ矯正部を近接配置し、フランジ圧延と曲げ矯正が同時に実施できる設備とすることが望ましい。

図２は、矯正装置の一例を示す模式図で、（ａ）は左正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は右正面図で、これらの図において、１は矯正装置、１１はＴ形鋼のウェブ、１２はＴ形鋼のフランジ、２０はフランジ軽圧下圧延機構、２１はフランジ外面圧延ロール、２２ａ、２２ｂはフランジ内面圧延ロール、３０は曲げ矯正機構、３１はフランジ外面側ロール、３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂはフランジ内面側ロールを示す。

矯正装置１において、フランジ軽圧下圧延機構２０は、曲げ矯正機構３０の上流側に設置され、Ｔ形鋼のウェブ１１を挟んだフランジ１２の左右で同一軸心上に位置するフランジ内面圧延ロール２２ａ（２２ｂ）と、フランジ外面圧延ロール２１とでフランジ１２を圧下する。

フランジ内面圧延ロール２２ａ（２２ｂ）と、フランジ外面圧延ロール２１はフランジ１２の全幅が圧延可能なロール長さとすることが好ましい。

曲げ矯正機構３０は、フランジ外面側ロール３１を支点とした３点曲げでフランジ側への曲がりを付与できるように、フランジ外面側ロール３１を挟んで、フランジ１２の左右の内面を動転する、フランジ内面側ロール３２ａ（３２ｂ）と，フランジ内面側ロール３３ａ（３３ｂ）を配置する。

フランジ内面側ロール３２ａ（３３ａ）とフランジ内面側ロール３２ｂ（３３ｂ）は、Ｔ形鋼のウェブ１１を挟んだフランジ１２の左右で同一軸心上に配置する。

図３は、矯正装置の他の例を示す模式図で、（ａ）は左正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は右正面図で、これらの図において、２３は幅Ｗ，深さｄの溝部を有するフランジ内面圧延ロール、２３ａ（２３ｂ）はフランジ内面圧延ロール２３の右側ロール構成部（左側ロール構成部）、３４（３５）は幅Ｗ，深さｄの溝部を有するフランジ内面側ロール、３４ａ（３４ｂ）はフランジ内面側ロール３４の右側ロール構成部（左側ロール構成部）、３５ａ（３５ｂ）はフランジ内面側ロール３５の右側ロール構成部（左側ロール構成部）、図２と同符号は同一部材であることを示す。

図示した矯正装置１は、フランジ軽圧下圧延機構２０における、フランジ内面圧延ロール２３に、Ｔ形鋼のウェブ１１に接触しないで圧延できるように溝部を設け、フランジ１２をフランジ内面圧延ロール２３の右側ロール構成部２３ａ（左側ロール構成部２３ｂ）で圧下する。溝部の幅Ｗ，深さｄはウェブの板厚ｔ、高さｈより大きい寸法とする。

曲げ矯正機構３０における、フランジ内面側ロール３４（３５）にもウェブ１１と接触しないように幅Ｗ，深さｄの溝部を設け、フランジ１２の内面上をフランジ内面側ロール３４（３５）の右側ロール構成部３４ａ（３５ａ）（左側ロール構成部３４ｂ（３５ｂ））が動転して、フランジ外面側ロール３１を支点とした３点曲げ加工を行う。溝部の幅Ｗ，深さｄはウェブの板厚ｔ、高さｈより大きい寸法とする。

尚、本発明の矯正装置は、図２や図３に示した装置に限定されるものではない。例えば、図２に示した矯正装置において、フランジ軽圧下機構のフランジ内面圧延ロールを、図３に示した溝部を有するフランジ内面圧延ロールとしたり、図３に示した矯正装置において、曲げ矯正機構の、溝部を有するフランジ内面側ロール１２を、図２に示した、ウェブ１１を挟んで、同一軸心となる左右のフランジ内面側ロールとすることも可能である。

また、矯正装置に用いるロールの直径は図示したものに規定されるものではなく、外面と内面が同一ロール径でもよく、また内面ロールの直径が外面ロールよりも大きくてもよい。

さらに、図２や図３に示した装置では、逆Ｔ字（Ｔ形鋼のフランジが下側）の姿勢でＴ形鋼を矯正するように構成されているが、矯正時のＴ形鋼の姿勢はこれに限定されるものではなく、横向きや斜めの姿勢で矯正するように構成してもよい。

尚、本発明は、熱間圧延でＴ形に成形される圧延Ｔ形鋼の矯正だけでなく、例えばＨ形鋼をウェブ中央で切断して得られるカットＴ形鋼の矯正にも適用することができる。

図２に示すＴ形鋼矯正装置を用いて本発明の方法によりウェブ高さ３００ｍｍ、フランジ幅１００ｍｍ、ウェブ厚９ｍｍ、フランジ厚１６ｍｍのＴ形鋼を合計５０本、矯正後の曲り目標範囲をフランジ側曲りをプラスとして、１０ｍあたり±１０ｍｍ以内として１パスで矯正した。矯正前の初期曲りは長さ１０ｍあたりの曲り量がフランジ側に１６ｍｍから６５ｍｍまでの範囲であった。

まず、フランジ軽圧下圧延においてロール開度を１４．５ｍｍ（上下ロールの間隔が０となる位置がロール開度０）で一定として矯正して、フランジ軽圧下圧延後の曲り量を１０ｍあたり−１０５〜−２５ｍｍ（ウェブ側曲り）とした。引き続き、曲げ矯正の圧下量を１０ｍｍで一定として矯正したところ、曲げ矯正後には４７本が寸法公差内の曲り量となり、良好な矯正効果が確認できた。また、寸法公差範囲外のものも、２パス目にて目標範囲に矯正できた。

一方、比較例１として図８に示す矯正装置を使用したが、フランジ側への曲りを矯正できず、必要な矯正効果が得られなかった。比較例２として図１０に示す矯正装置を使用したが、フランジ側への曲りが２０％程度改善するに留まり、５０本のＴ形鋼で目標曲り範囲に矯正できたＴ形鋼は１本もなかった。

ウェブ側曲りで曲り量が１０ｍあたり−４９〜−２０ｍｍのＴ形鋼を５０本準備し、図３に示す装置を用いて本発明法により曲りの矯正を行った。１パスで矯正した結果、圧下量を一定の１ｍｍとしたフランジ軽圧下圧延後の曲り量は１０ｍあたり−８７〜−３０ｍｍであったが、圧下量を８ｍｍの一定値とした曲げ矯正後の合格本数は４８本であった。また、寸法公差範囲外のものも、２パス目にて目標範囲に矯正できた。

比較例として図８に示す矯正装置で同様の５０本の矯正を行ったところ、合格本数は５０本で１００％であった。ただし、矯正に要するパス回数が平均３回程度であり、能率が本発明に比べて１／４程度と大幅に低下した。

他の比較例として図１０に示す矯正装置を用いて５０本の矯正を実施した。この場合の合格本数は４８本であり、ウェブ側曲りの矯正には図１０の矯正装置でも効果が認められる。ただし、前述のように、フランジ側曲りの矯正効果が得られない点で、本発明に劣ることは明らかである。

ウェブ高さ３００ｍｍ、フランジ幅１２５ｍｍ、ウェブ厚１０ｍｍ、フランジ厚１５ｍｍ、長さ１０ｍのＴ形鋼で、初期曲りとして、フランジ側曲りが生じていたもの、ウェブ側曲りが生じていたもの、の合計２０本を、図２に示す構造でフランジ軽圧下圧延機構２０とフランジ側への曲げ矯正機構３０の距離が被矯正材の長さよりも離れた矯正設備を用いて矯正した。

矯正前に先端から尾端に向かって撮影したＴ形鋼の画像とＴ形鋼の長さデータから、画像処理によって矯正前の曲り量を算出したところ、Ｔ形鋼の初期曲り量はウェブ側曲りをマイナスとして、−８０〜２３３ｍｍの範囲であった。

これらのＴ形鋼のフランジ側曲り材にロール開度１３．５ｍｍでフランジ軽圧下圧延を行った。なお、フランジ軽圧下圧延機は上下ロールを接触させて５ｔｏｎの荷重を付与した状態の圧下位置を圧下量ゼロとした。

フランジ軽圧下圧延後に撮影した画像から曲り量を測定したところ、曲り量の範囲は−８０〜−５ｍｍと大幅に小さくなった。さらに、フランジ側への曲げ矯正をすべてのＴ形鋼についてロール開度１３．５ｍｍで行ったところ、曲り量の範囲が−１５〜１７ｍｍまで小さくなった。

以上の結果を図４にまとめて示す。このように、本発明の矯正方法で初期曲りを大幅に低減する効果が認められた。ただし、初期曲りの範囲が大きいため、フランジ軽圧下圧延とフランジ側への曲げのロール開度をすべて同じとした条件では、曲り公差範囲の±１０ｍｍ以内の曲りにすることはできなかった。

そこで、初期曲り量が−７８〜２２７ｍｍの同じ寸法のＴ形鋼２０本を別に準備して、同様の矯正設備で初期曲り量やフランジ軽圧下圧延後の曲り量に応じて、フランジ軽圧下圧延とフランジ側への曲げ加工の圧延荷重を調整する方法で圧下条件を調整して矯正した。Ｔ形鋼のフランジ軽圧下矯正における曲り変化量を予め調査したところ、フランジ軽圧下圧延の圧下量ΔG１と曲り変化量Δｈが以下の式によって整理できることがわかった。
Δｈ＝ａ×ΔＧ１＋ｂ ・・・（１）
ここで、ａとｂはＴ形鋼の断面寸法や矯正設備の剛性によって定まる定数であり、試験に用いたＴ形鋼ではａが１４０．２でｂが６８．９であった。なお、ΔｈとΔＧ１の単位はｍｍであり、ΔG１はＴ形鋼のフランジ厚ｔｆとロール開度Ｇ１の差によって以下の式で求められる。
ΔＧ１＝ｔｆ−Ｇ１ ・・・（２）
また、フランジ軽圧下圧延の矯正荷重Ｐと曲り変化量Δｈの関係は以下の式で整理できた。
Δｈ＝ｃ×Ｐ＋ｄ ・・・（３）
ここで、ｃとｄはＴ形鋼の断面寸法や矯正設備の剛性によって定まる定数であり、この寸法のＴ形鋼ではｃが９．５でｄが１９５．７であった。なお、Ｐの単位はｔｏｎである。

矯正前に撮影したT形鋼の画像と長さデータから、画像処理によって矯正前の曲り量を算出した。続いて（１）式の関係からフランジ軽圧下圧延後のＴ形鋼がウェブ側に５５ｍｍの曲り量となるよう、圧下量を設定してフランジ軽圧下圧延による矯正を行った。ただし、矯正されるＴ形鋼のフランジ厚にばらつきがある場合を考慮して、Ｔ形鋼の先端がフランジ軽圧下圧延機に噛み込んで圧延荷重が測定できた後は矯正荷重が式（３）で計算される値になるよう、油圧圧下装置で矯正荷重を調整した。フランジ軽圧下圧延後の曲り量のばらつき範囲は５５±２５ｍｍを目標とした。

フランジ軽圧下圧延後の曲り量を測定したところ、−７８〜−３４ｍｍの範囲となり、ばらつき範囲が小さくなった。続いてフランジ側への曲げ加工をすべてのＴ形鋼について同じロール開度１４ｍｍで行ったところ、最終的な曲り量は−８〜９ｍｍの範囲となった。

以上の結果を図５にまとめて示す。このように、Ｔ形鋼の初期曲り量に応じて前記Ｔ形鋼のフランジ軽圧下圧延の圧下条件を調整し、フランジ軽圧下圧延後のウェブ側曲り量を予め定めた目標範囲内に揃えた後、フランジ側への曲げ加工の圧下条件を一定に保ってフランジ側に曲げを付与して矯正することにより、すべてのＴ形鋼を公差範囲内の曲りに矯正することができた。

なお、フランジ側への曲げ加工において、圧下量ΔＧ２と曲り変化量Δｈと関係を調査したところ、次の式で表せることがわかった。

Δｈ＝ｅ×ΔＧ２＋ｆ ・・・（４）
ここで、ｅとｆはＴ形鋼の断面寸法や矯正設備の剛性によって定まる定数であり、この寸法のＴ形鋼ではｅが２９．２でｄが５２．１であった。なお、ここでもΔｈとΔＧ２の単位はｍｍであり、ΔG２はＴ形鋼のフランジ厚ｔｆとロール開度Ｇ２の差によって以下の式で求められる。

ΔＧ２＝ｔｆ−Ｇ２ ・・・（５）
この関係を用いてフランジ軽圧下圧延後の曲り量から、フランジ側への曲げ加工における圧下量ΔＧ２を調整して矯正を行えば、最終的な矯正後の曲り量をさらに少なくすることができる。

以上のように、Ｔ形鋼の断面寸法毎に初期曲り量やフランジ軽圧下圧延後の曲り量に応じて圧下条件を調整することにより、さらに効果的にＴ形鋼の曲りを除去することができる。

以上の結果から、本発明法によれば、Ｔ形鋼の初期曲りがフランジ側、ウェブ側のどちらの場合であっても、高能率かつ効果的に矯正し、必要な曲り公差範囲にすることができることが確認できた。

１ 矯正装置
１１ Ｔ形鋼のウェブ
１２ フランジ
２０ フランジ軽圧下圧延機構
２１ フランジ外面圧延ロール
２２ａ、２２ｂ フランジ内面圧延ロール
３０ 曲げ矯正機構
３１ フランジ外面側ロール
３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ フランジ内面側ロール
２１０ 下部矯正ロール
２２０ａ，２２０ｂ 上部支持ロール
４１０ａ、４１０ｂ 上ロール
４１０ａ、４２０ｂ 下ロール
３１０、３２０ａ、３２０ｂ ロール

Claims (8)

1. Ｔ形鋼の初期曲りを曲げ加工により矯正するＴ形鋼の矯正方法であって、
   前記Ｔ形鋼のフランジを軽圧下圧延してウェブ側曲りとした後、フランジ側に曲げを付与して矯正することを特徴とするＴ形鋼の矯正方法。
2. Ｔ形鋼の初期曲りを曲げ加工により矯正するＴ形鋼の矯正方法であって、
   前記Ｔ形鋼の初期曲りがフランジ側曲がりの場合は、前記Ｔ形鋼のフランジを軽圧下圧延してウェブ側曲りを付与した後、フランジ側に曲げを付与して矯正し、
   前記Ｔ形鋼の初期曲りがウェブ側曲りの場合は、前記Ｔ形鋼のフランジ側に曲げを付与して矯正することを特徴とするＴ形鋼の矯正方法。
3. Ｔ形鋼の初期曲り量に応じて前記Ｔ形鋼のフランジを軽圧下圧延する圧下条件を調整し、フランジ軽圧下圧延後のウェブ側曲り量に応じて前記Ｔ形鋼のフランジ側への曲げ加工の圧下条件を調整することを特徴とする請求項１または２記載のＴ形鋼の矯正方法。
4. Ｔ形鋼の初期曲り量に応じて前記Ｔ形鋼のフランジを軽圧下圧延する圧下条件を調整し、フランジ軽圧下圧延後のウェブ側曲り量を予め定めた目標範囲内に揃えた後、フランジ側への曲げ加工の圧下条件を一定に保って矯正することを特徴とする請求項１または２記載のＴ形鋼の矯正方法。
5. 初期曲りを曲げ加工により矯正するＴ形鋼の矯正設備であって、
   前記Ｔ形鋼のフランジを軽圧下圧延してウェブ側曲りを付与するフランジ軽圧下圧延機構と、
   ウェブ側曲りを付与された前記Ｔ形鋼のフランジ側に曲げを付与して矯正する曲げ矯正機構とが、この順に配置されていることを特徴とするＴ形鋼の矯正設備。
6. 初期曲りを曲げ加工により矯正するＴ形鋼の矯正設備であって、フランジ軽圧下圧延機構と曲げ矯正機構とがこの順に配置され、
   前記フランジ軽圧下圧延機構は、
   前記Ｔ形鋼の初期曲りがフランジ側曲りの場合は、前記Ｔ形鋼のフランジを軽圧下圧延してウェブ側曲りを付与し、
   前記Ｔ形鋼の初期曲りがウェブ側曲りの場合は、前記Ｔ形鋼のフランジは軽圧下圧延せず前記ウェブ側曲りを保持し、
   前記曲げ矯正機構は、これらウェブ側曲りの前記Ｔ形鋼のフランジ側に曲げを付与して矯正することを特徴とするＴ形鋼の矯正設備。
7. 前記フランジ軽圧下圧延機構は、Ｔ形鋼のフランジ外面を押圧するフランジ外面圧延ロールと、前記フランジ外面圧延ロールと対向してフランジ内面を押圧する、前記Ｔ形鋼のウェブを挟んだ左右で同一軸心上に位置するフランジ内面圧延ロールを備え、
   前記曲げ矯正機構は前記Ｔ形鋼のフランジ外面を押圧するフランジ外面側ロールと、前記フランジ外面側ロールを支点とした３点曲げを前記フランジに付与できるように、前記フランジ外面側ロールの前後の夫々で前記フランジ内面側を押圧する、前記Ｔ形鋼のウェブを挟んだ左右で同一軸心上に位置するフランジ内面側ロールを備えることを特徴とする請求項５または６記載のＴ形鋼の矯正設備。
8. 前記フランジ軽圧下圧延機構は、Ｔ形鋼のフランジ外面を押圧するフランジ外面圧延ロールと、前記フランジ外面圧延ロールと対向してフランジ内面を押圧するフランジ内面圧延ロールを備え、前記フランジ内面圧延ロールはロール面の幅方向中心に前記Ｔ形鋼のウェブと接触せずにフランジ内面を圧延可能とする溝部を備え、
   前記曲げ矯正機構は前記Ｔ形鋼のフランジ外面を押圧するフランジ外面側ロールと、前記フランジ外面側ロールを支点とした３点曲げを前記フランジに付与できるように、前記外面側ロールの前後の夫々で前記フランジ内面側を押圧する、フランジ内面側ロールを備え、前記フランジ内面側ロールはロール面の幅方向中心に前記Ｔ形鋼のウェブと接触せずにフランジ内面上を動転可能とする溝部を備えていることを特徴とする請求項５または６記載のＴ形鋼の矯正設備。

Images