JP5854037B2 - 形鋼の曲がり矯正方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、適切な圧延荷重を付与して形鋼の曲がりを効率良く除去することが可能な曲がり矯正方法を提供することを課題とする。
また、この形鋼の曲がり矯正方法においては、ウェブ高さ、フランジ幅、フランジ厚、及び降伏強さのうち少なくとも1つが異なる複数種の形鋼について前記関係式をそれぞれ予め求めておき、前記被矯正形鋼の曲がりを矯正するために必要な圧延荷重の算出には、前記被矯正形鋼とウェブ高さ、フランジ幅、フランジ厚、及び降伏強さが同一である形鋼を基準形鋼とし、この基準形鋼について得られている前記関係式を用いることができる。
これらの形鋼の曲がり矯正方法においては、前記関係式を累乗近似により求めることができる。
図2に示す曲がり矯正機は、フランジ12のウェブ11とは反対側の面(フランジ外面)に対向して配され、フランジ12をフランジ外面側から支持する外面ロール21と、フランジ12のウェブ11側の面(フランジ内面)に対向して配され、ウェブ11の高さ方向端部からそれぞれウェブ11の一方の面側と他方の面側にウェブ11の高さ方向と垂直に張り出すフランジ部12a,12bをそれぞれ押圧する一対の内面ロール22,22と、を備えている。曲がりの曲率半径方向内側のフランジ12を外面ロール21と内面ロール22,22とで挟圧し、所定の圧延条件で圧延すれば、フランジが延伸されるため、H形鋼10の曲がりが矯正される。
図4に示すように、矯正前のH形鋼10が曲がり量Cの曲がりを有していた場合には、これをまっすぐに矯正するためには、適切な圧延荷重を付与して曲がりの曲率半径方向内側のフランジ12を圧延する必要がある。圧延荷重が適正値よりも小さい場合は、圧延によって生じるH形鋼10の曲がりの変化量が小さすぎてまっすぐにならず、圧延荷重が適正値よりも大きい場合は、圧延によって生じるH形鋼10の曲がりの変化量が大きすぎて当初の曲がり方向とは逆方向の曲がりを発生させてしまうからである。
・フランジ内面側中央のウェブ近傍部分を圧延することができないため、部分的に圧延されない非圧下部が存在する。
・曲がり矯正に必要なフランジ圧下率が一般に1%以下と非常に小さいため、ロール変形や圧延変形の理論的な取り扱いが困難である。
・フランジ内面を圧延するロールとフランジ外面を圧延するロールの直径が異なる場合が多く、場合によってはロール直径比が数倍と極端な異径ロール圧延となる。
以上の特殊な圧延に対する理論的な検討については、個々の要因についての知見はあるものの、上記のように多数の要因が複合した条件での圧延における圧延荷重を正確に予測することは、現在でも困難である。
まず、特定の寸法(断面寸法)のH形鋼を用いて、曲がりの曲率半径方向内側のフランジを圧延して曲がりを除去した。このとき、フランジに付与する圧延荷重を種々変化させ、圧延によって生じるH形鋼の曲がりの変化量(圧延前の曲がり量と圧延後の曲がり量との差)を測定した。その結果、H形鋼の曲がりの変化量は、圧延荷重が大きいほど大きくなることが確認できた。
さらに、本発明者らは、形鋼の断面寸法が圧延荷重と曲がりの変化量との関係に及ぼす影響を調査した。その結果、図1や図2に示す形鋼の断面寸法のうち、圧延荷重と曲がりの変化量との関係に及ぼす影響が大きいものは、ウェブ高さH、フランジ幅B、フランジ厚tfであり、ウェブ厚twの影響は小さいことを見いだした。したがって、影響が大きい断面寸法ごとに基準形鋼を設定し、この基準形鋼ごとに圧延荷重と曲がりの変化量との関係式を作成すれば十分であるので、作成する関係式の数を少なくすることができる。
なお、形鋼の規格強度ごとに圧延荷重と曲がりの変化量との関係式を作成する上記方法に替えて、基準値とする特定の規格強度を有する形鋼について圧延荷重と曲がりの変化量との関係式を作成し、被矯正形鋼の規格強度との強度比を用いて圧延荷重を補正する方法を用いることができる。
上記実施形態においては、ウェブ高さ、フランジ幅、フランジ厚、降伏強さ毎に基準形鋼を設定するか、あるいは、ウェブ高さ、フランジ幅、フランジ厚毎に基準形鋼を設定し、適正圧延荷重の算出時に被矯正形鋼の降伏強さと基準形鋼の降伏強さとの比を用いて補正を行うようにしている。これは、本発明者らの検討の結果、ウェブ高さ、フランジ幅、フランジ厚、降伏強さが、圧延荷重と曲がりの変化量との関係に最も大きく影響を与える因子であるという知見を得たためである。
また、H形鋼10に生じる曲がりには種々のパターンがあり、例えば、長手方向の全体の領域に曲がりが生じている曲がり形状パターンや、長手方向の一部の領域のみ(例えば端部のみ)に曲がりが生じている曲がり形状パターンがある。また、一方向の曲がりのみが生じる曲がり形状パターン(皿形、逆皿形)や、二方向の曲がりが生じる曲がり形状パターン(S字形)がある。さらに、いずれの曲がり形状パターンにおいても、その曲がり量は種々異なる。
〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。図2に示す曲がり矯正機を用いて、H形鋼の曲がりを矯正した。このH形鋼(基準形鋼)の寸法は、ウェブ高さHが600mm、フランジ幅Bが300mm、ウェブ厚twが16mm、フランジ厚tfが22mmである。このH形鋼の長さは8mで、全体にほぼ同じ曲率の曲がりがあった(曲がり形状パターンは皿形である)。H形鋼の長さ8m全体での曲がり量は18mmであり、寸法公差±8mm(長さ1mあたり1mm)を超えていた。なお、このH形鋼の降伏強度の規格値は320MPaであった。
P=a・ΔCb ・・・(1)
ここで、a及びbは、H形鋼の断面寸法と規格強度によって定まる定数である。寸法の単位をmm、圧延荷重の単位をtonfとした場合、本実施例の断面寸法のH形鋼におけるaとbの値は、それぞれ255.7及び0.57であった。
使用した曲がり矯正機では、圧延荷重の設定が5tonf刻みであったため、この計算結果から圧延荷重を110tonfとして、上記被矯正形鋼のフランジを圧延した。全長を圧延した後に曲がりを測定したところ、全長の曲がり量は3mmにまで減少しており、寸法公差内の曲がり量に矯正することができた。
関係式(1)を用いて計算した曲がり矯正に必要な圧延荷重は、132tonfであったので、上記基準形鋼の降伏強度の規格値320MPaと第2の被矯正形鋼の降伏強度の規格値360MPaとの比1.125を用いて、圧延荷重の補正を行った。すなわち、132tonfを1.125倍して圧延荷重の補正値148.5tonfを得た。そこで、150tonfの圧延荷重で第2の被矯正形鋼を圧延したところ、全長の曲がり量が1mmまで減少し、寸法公差内の曲がり量に矯正することができた。
11 ウェブ
12 フランジ
20 T形鋼
21 外面ロール
22 内面ロール
Claims (5)
- ウェブ及びフランジを有する形鋼のフランジを圧延し延伸させて前記形鋼の曲がりを矯正する形鋼の曲がり矯正方法であって、
フランジに付与する圧延荷重と、該圧延荷重を付与する圧延によって生じる形鋼の曲がりの変化量との関係式を予め求めておき、
曲がりを有する被矯正形鋼に曲がり矯正を施す際には、前記関係式を用いて、前記被矯正形鋼の曲がりを矯正するために必要な圧延荷重を算出し、算出された圧延荷重をフランジに付与して圧延することを特徴とする形鋼の曲がり矯正方法。 - 品種が異なる複数種の形鋼について前記関係式をそれぞれ予め求めておき、
前記被矯正形鋼の曲がりを矯正するために必要な圧延荷重の算出には、前記被矯正形鋼と品種が同一である形鋼を基準形鋼とし、この基準形鋼について得られている前記関係式を用いることを特徴とする請求項1に記載の形鋼の曲がり矯正方法。 - ウェブ高さ、フランジ幅、フランジ厚、及び降伏強さのうち少なくとも1つが異なる複数種の形鋼について前記関係式をそれぞれ予め求めておき、
前記被矯正形鋼の曲がりを矯正するために必要な圧延荷重の算出には、前記被矯正形鋼とウェブ高さ、フランジ幅、フランジ厚、及び降伏強さが同一である形鋼を基準形鋼とし、この基準形鋼について得られている前記関係式を用いることを特徴とする請求項1に記載の形鋼の曲がり矯正方法。 - ウェブ高さ、フランジ幅、及びフランジ厚のうち少なくとも1つが異なり且つ基準値とする降伏強さを有する複数種の形鋼について前記関係式をそれぞれ予め求めておき、
前記被矯正形鋼とウェブ高さ、フランジ幅、及びフランジ厚が同一である形鋼を基準形鋼とし、この基準形鋼について得られている前記関係式を用いて、前記基準形鋼の曲がりを矯正するために必要な圧延荷重を求め、求めた圧延荷重を前記被矯正形鋼の降伏強さと前記基準形鋼の降伏強さとの比を用いて補正することで前記被矯正形鋼の曲がりを矯正するために必要な圧延荷重を算出することを特徴とする請求項1に記載の形鋼の曲がり矯正方法。 - 前記関係式を累乗近似により求めることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の形鋼の曲がり矯正方法。
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