JP5556459B2 - H形鋼の圧延設備および圧延方法 - Google Patents
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Description
また、異形断面を有するH形鋼の製造方法として、特許文献2には、2本のT形鋼のウェブ端部と1本の帯状鋼帯を突き合わせ溶接にて接合し、フィレット部分を含むウェブに板厚増厚部を有するH形鋼の製造方法が開示されている。また、本文献には2本の帯状鋼板をそれぞれフランジとし、帯状鋼板の両端部の近傍に板厚増厚部を有する異形帯状鋼板をウェブとし、それぞれを突き合わせ溶接にて接合し、ウェブに板厚増厚部を有する異形断面H形鋼の製造方法も開示されている。
また、特許文献2では異形断面H形鋼の製造方法が開示されているが、その方法は、まず、T形鋼2本を製造し、帯状鋼帯1本を製造し、その後、上記3本を所定の位置に設置後、溶接にて接合するというものである。このような製造方法では、両フランジとウェブの接続部分を溶接にて接合するため、長手方向に2回溶接を施す必要がある。また、溶接工程の時間を短縮しようとすると、高密度溶接熱源や高周波抵抗溶接装置等を導入する必要があり、多くのコストを必要とする。同様にして、帯状鋼帯2本と両端部を増厚した帯状鋼帯を用いる場合も多大な時間と費用を要する。
なお、本発明が対象とするウェブ両端部に板厚増厚部を有するH形鋼は、主に中高層以上の建築物に用いる梁材を対象としており、例えばウェブ高さ400〜1000mm程度のものを対象とする。
本実施の形態に係る板厚増厚部を有するH形鋼の圧延設備1は、図1に示すように、粗造形圧延機2と、中間ユニバーサル圧延機3と、エッジャー圧延機4と、仕上ユニバーサル圧延機5が上流側から順に配置されている。各圧延機のロール形状が図2に示されており、粗造形圧延機2は、図2(a)に示すように、上下ロール21a、21bのウェブ圧延部分の幅中央部に凸部(凸状の段差部)を有し、中間ユニバーサル圧延機3は、図2の(b)に示すように、上下水平ロール31a、31bのウェブ圧延部の幅中央に凸部(凸状の段差部)を有し、仕上ユニバーサル圧延機5は上下水平ロール51a、51bのウェブ圧延部の幅中央に凸部(凸状の段差部)を有している。
なお、ウェブ圧延大径部22a、22bとウェブ板厚増厚圧延部23a、23bは平行である。
また、傾斜部24a、24bとウェブ圧延大径部22a、22b及びウェブ板厚増厚圧延部23a、23bのつなぎ目は滑らかなR部付の形状が好ましい。
本実施の形態では、上下ロール中央部の凸部の高さhrは、目的とする製品断面のウェブの板厚薄部と板厚増厚部の板厚差の1/2以上とする。
なお、ウェブ圧延大径部32a、32bとウェブ板厚増厚圧延部33a、33bは平行である。
また、傾斜部34a、34bとウェブ圧延大径部32a、32b及びウェブ板厚増厚圧延部33a、33bのつなぎ目は滑らかなR部付の形状が好ましい。
本実施の形態では、上下水平ロール中央部の凸部の高さhは、目的とする製品断面のウェブの板厚薄部と板厚増厚部の板厚差の1/2以上とする。
なお、垂直ロール35については、一般的なH形鋼圧延用のロールを用いる。
なお、ウェブ圧延大径部52a、52bとウェブ板厚増厚部圧延部53a、53bは平行である。
また、傾斜部54a、54bとウェブ圧延大径部52a、52b及びウェブ板厚増厚部圧延部53a、53bのつなぎ目は滑らかなR部付の形状が好ましい。
ウェブ圧延大径部52a、52bの幅wfは、目標とする製品断面のウェブの板厚薄部の幅とする。上下水平ロール51a、51bの幅Bfは、目標とする製品断面の内法と等しくする。
仕上ユニバーサル圧延機の上下水平ロール51a、51bは、分割できないものでもよいし(図8(a)参照)、あるいは左右に分割可能な圧延幅調整機能を有するロールでもよく(図8(b)参照)、圧延時に素材の板厚増厚部および板厚薄部ともにロールに接触しながら圧延することが可能であればよい。この場合、水平ロールの凸部の幅wfは、本設備では、仕上圧延時にウェブの板厚薄部を水平ロールの凸部にて拘束しながら圧延可能なため、中間ユニバーサル圧延機3から送られてきた素材のウェブ高さを縮幅する際に、板厚薄部が座屈することなく製品断面に仕上ることができる。
なお、図8(b)に示す分割された上下水平ロール51a、51bの場合、左右の分割ロールの隙間が大きく開いて、板厚薄部と接触する長さが短い場合には板厚薄部が座屈する可能性があるので、上下水平ロール51a、51bにおける板厚薄部と接触する長さは、板厚薄部の1/2以上にするのが好ましい。
ウェブの板厚薄部と板厚増厚部では、同じ圧下量とすると板厚薄部の圧下率が板厚増厚部よりも高くなり、板厚増厚部は板厚薄部が圧延により前後に延ばされるのに影響して、板厚が薄くなる。そのため、各圧延機の凸部の高さを上記のように設定して、粗圧延工程、中間圧延工程、仕上圧延工程の各工程において、ウェブの板厚薄部および板厚増厚部がともにロールと接触しながら圧延することが好ましい。
なお、仕上ユニバーサル圧延機5の上下水平ロール51a、51bの凸部高さはウェブの1/2であるが、厳密に1/2とする必要はなく、ウェブ厚のJIS寸法公差の1/2の範囲であれば実用上問題ない。
圧延素材は、例えば図12に示すようなビームブランクや、断面が長方形形状のスラブを用いる。この圧延素材を、図2(a)、図3に示すロール形状の粗造形圧延機2を用いて、繰り返し往復圧延にてウェブに板厚差を付与する(粗圧延工程、図6参照)。
続いて、図2(b)、図4に示す形状、すなわち繰り返し往復圧延にて粗圧延工程にて付与した板厚差より、高さの低い凸部付きの形状の上下水平ロール31a、31bを有する中間ユニバーサル圧延機3にてウェブを所定の厚さまで圧延すると同時にフランジ部の成形を行う(中間圧延工程、図7参照)。
なお、中間圧延工程における繰り返し往復圧延の際、初期にはウェブを強圧下し、終盤になるほど軽圧下となるように圧延するのが望ましい。初期に強圧下するのは、初期にウェブの段差を明確に付与するためであり、終盤に軽圧下するのは、ウェブ板厚薄部に波打ちが発生するのを防止するためである。
図8(a)は、水平ロールが分割されていない場合であり、図8(b)は水平ロールが分割された圧延幅調整機能を有するロールを用いた場合を示している。
また、本実施の形態の圧延設備1は、粗圧延工程、中間圧延工程、仕上圧延工程の3工程を行うものであり、その全工程のロールのウェブ圧延部分に凸部(凸状の段差部)を設けているので、ウェブに板厚差を付与しやすいという効果が得られている。
粗圧延工程は、3工程中、最も上流の工程であり、粗圧延工程終了後のウェブ厚は製品断面に比して格段に厚いため、ウェブに大きな板厚差を付与することができる。粗圧延工程にて予めウェブに十分な板厚差を付与しておくことで、中間圧延工程にて無理なく圧延し、ウェブ波の発生や板厚増厚部およびフランジ部が板厚薄部に引かれて減肉するということを防ぐことができる。
本発明の圧延設備1によって圧延を行った実施例を以下に示す。
ウェブ高さ560mm、フランジ幅400mm、ウェブ厚120mmのビームブランクを素材として、粗圧延を行い、図10に示すようなウェブ高さ910mm、ウェブ板厚薄部60mm、板厚増厚部82mm、フランジ幅275mm、フランジ厚112mmの断面に11パスの往復圧延にて仕上げた。粗圧延機のロール凸部高さhrは11mm、幅wrは350mmであり、ロールの凸部と同じ高さの板厚差をウェブに付与することができた。
本工程の中間ユニバーサル圧延機の水平ロールは、凸部高さhは8mm、幅wは350mmとした。
圧延の結果、図11に示すようにウェブ板厚薄部14.3mm、幅350mm、板厚増厚部29.2mm、ウェブ高さ703mm、フランジ幅252mmの断面形状となった。パス数は21パスを要し、粗圧延工程と同様に往復圧延にて成形した。
圧延中期まではウェブの板厚薄部、板厚増厚部がともに上下水平ロール31a、31bと接触し、終期にはウェブの板厚増厚部は板厚薄部に引かれたため、その板厚差はロールの凸部高さ以下となり、板厚増厚部とロールは接触しない圧延となった。
2 粗造形圧延機
21a、21b 粗造形圧延機の上下ロール
22a、22b ウェブ圧延大径部
23a、23b ウェブ板厚増厚部圧延部
24a、24b 傾斜部
3 中間ユニバーサル圧延機
31a、31b 中間ユニバーサル圧延機の上下水平ロール
32a、32b ウェブ圧延大径部
33a、33b ウェブ板厚増厚部圧延部
34a、34b 傾斜部
35 垂直ロール
4 エッジャー圧延機
41a、41b エッジャー圧延機の上下水平ロール
5 仕上ユニバーサル圧延機
51a、51b 仕上ユニバーサル圧延機の上下水平ロール
52a、52b ウェブ圧延大径部
53a、53b ウェブ板厚増厚部圧延部
54a、54b 傾斜部
Claims (3)
- 粗造形圧延機と、少なくとも一つ以上の中間ユニバーサル圧延機を有する中間圧延機群と、仕上ユニバーサル圧延機とを備え、前記粗造形圧延機の上下ロールのウェブ圧延部分の幅中央部、前記中間ユニバーサル圧延機の上下水平ロールの幅中央部分、及び仕上ユニバーサル圧延機の上下水平ロールの幅中央部分に凸状段差部を有し、かつ前記粗造形圧延機、前記中間ユニバーサル圧延機及び前記仕上ユニバーサル圧延機の各圧延機の前記凸状段差部の高さは、前記粗造形圧延機が最も高く、前記中間ユニバーサル圧延機、前記仕上ユニバーサル圧延機の順に低くなっていることを特徴とするH形鋼の圧延設備。
- 前記粗造形圧延機および前記中間ユニバーサル圧延機の前記凸状段差部の高さはH形鋼製品のウェブに付与する板厚差の1/2以上とし、仕上ユニバーサル圧延機の前記凸状段差部の高さはH形鋼製品のウェブに付与する板厚差の1/2であることを特徴とする請求項1記載のH形鋼の圧延設備。
- ウェブ圧延部の幅中央部分に凸状段差部を有する上下ロールを用いてH形鋼片のウェブ中央部分の板厚が薄くなるように圧延する粗圧延工程と、前記粗圧延工程の上下ロールの凸状段差部よりも高さの低い凸状段差部を幅中央部分に有する中間ユニバーサル圧延機の上下水平ロールを用いて粗圧延工程で付与したウェブの板厚差が小さくなるように圧延する中間圧延工程と、幅中央部分に目標とするH形鋼製品のウェブの板厚薄部と板厚増厚部の板厚差の1/2の高さの凸状段差部であって、前記中間ユニバーサル圧延機の上下水平ロールの凸状段差部よりも高さの低い凸状段差部を有する仕上ユニバーサル圧延機の上下水平ロールを用いて被圧延材の板厚薄部および板厚増厚部がともにロールに接触するように圧延する仕上圧延工程とを有することを特徴とするH形鋼の圧延方法。
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