JP6394408B2 - Ｈ形鋼の中間ユニバーサル圧延ロール及び中間ユニバーサル圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば矩形断面であるスラブやブルーム等を素材としてＨ形鋼を製造する際に用いられる中間ユニバーサル圧延ロール及び中間ユニバーサル圧延機に関する。

Ｈ形鋼の製造方法としては、加熱炉から抽出されたスラブやブルーム等の素材を粗圧延機によって粗形材（所謂ドッグボーン形状の被圧延材）に造形し、中間ユニバーサル圧延機によって上記粗形材のウェブやフランジの板厚を圧下し、併せて前記中間ユニバーサル圧延機に近接したエッジャー圧延機によって被圧延材のフランジに対し幅圧下や端面の鍛錬と整形が施され、仕上ユニバーサル圧延機によってＨ形鋼製品が造形されるといった技術が一般的に知られている（例えば非特許文献１参照）。

上記一般的なＨ形鋼の製造における中間圧延工程では、中間ユニバーサル圧延機の水平ロールが高温・高圧下で被圧延材から繰り返し摩擦を受けることによって生じる摩耗が問題となる。特に、水平ロール側面部の摩耗は製品の品質や製造コストに影響し、水平ロール側面部の摩耗によって該水平ロールの胴幅が狭くなり寸法精度が低下するといった問題や、摩耗が進行したロールを新品ロールに取り替えることによりロールコストが増大してしまうといった問題が懸念される。図１２は中間ユニバーサル圧延機の水平ロール側面部の摩耗深さ分布の典型例であり、被圧延材のフランジ先端部を圧延する部位で最大となり、水平ロールの半径方向に向かって漸減する摩耗パターンを示す。

棒線・形・管圧延、日本塑性加工学会編、９８頁〜１０４頁、コロナ社

上述したように、非特許文献１に代表される一般的なＨ形鋼の製造での中間圧延工程では、中間ユニバーサル圧延機の水平ロール側面部の摩耗が進行する影響によりロール胴幅が次第に狭まっていく。そこで、そのようなロールの摩耗によるサイズダウンを防止するために、水平ロールの側面部には例えば３°〜８°程度のテーパー角が設けられ、円周部を改削して径を落とす（径を小径化する）ことで、もとのロール胴幅に戻すこと（以下、幅回復とも呼称する）が可能な構成とされることが知られている。

図１は、中間ユニバーサル圧延機の上下一対の水平ロール１００における幅回復についての説明図であり、（ａ）は幅回復前、（ｂ）は幅回復後を示している。また、図１（ａ）には、破線にて幅回復後の形状も図示している。なお、図１においては、上下一対で構成される水平ロール１００のうち、上ロールについてのみ図示し、下ロールについては図示を省略しているが、下ロールについても上ロールと同様の幅回復が行われる。図１に示すように、中間ユニバーサル圧延機に設けられる上下一対の水平ロール１００の表面は、被圧延材Ｗのウェブに対向する円周面部（ロール周面部）１１０と、フランジ内側面に対向する左右の側面部１１２、１１３から構成されている。ユニバーサル圧延が実施されるにつれ、当該円周面部１１０及び側面部１１２、１１３は被圧延材Ｗとの摩擦により摩耗するが、被圧延材Ｗとの速度差が大きい側面部１１２、１１３の摩耗がとりわけ著しい。

図１（ａ）に示すように、摩耗が進行した水平ロール１００はサイズダウンし、ロール胴幅がＨからＨ’に減少し、Ｈ’の値が設備限界値を下回ると所望の寸法の圧延が実施できなくなるため、水平ロール１００の円周面部１１０を改削し、元のロール胴幅Ｈに復元するロールの幅回復が実施される。即ち、水平ロール１００のロール直径Ｄを２ΔＲだけ小径化して得られるロール直径Ｄ’の円周面部１１０’、摩耗深さの最も大きい側面部１１２、１１３をΔＳだけ改削して得られる側面部１１２’、１１３’が当該小径化されたロールに新たに設けられることになる。図１（ａ）破線部及び図１（ｂ）はこのように新たに小径化された水平ロール１００’である。図１（ａ）から明らかなように、側面部１１２、１１３のテーパー角をθとして、側面部１１２、１１３の改削量ΔＳに対してΔＲ＝ΔＳ／ｔａｎθの関係式を満足するように小径化すれば、摩耗して減少したロールの胴幅Ｈ’をもとのロール胴幅Ｈに戻すことができる。なお、θの値は通常３°〜８°程度に設定される。

図１（ｂ）に示す小径化された（幅回復された）水平ロール１００’は、ロール直径こそ小径化されているものの、ロール胴幅はＨ、かつ、側面部１１２’、１１３’のテーパー角はθであり、これら寸法は元の水平ロール１００（即ち、円周面部１１０、側面部１１２、１１３）と同じであるため、従前と同様の寸法精度でもってユニバーサル圧延を実施することが可能である。

以上図１を参照して説明したように、従来の中間ユニバーサル圧延機では、水平ロールの側面部の摩耗対策として、当該側面部には幅回復を行うためのテーパー形状が設けられている。しかしながら、このように側面部にテーパー形状を有する水平ロールをユニバーサル圧延に用いる場合には、水平ロール軸直下まで被圧延材Ｗのフランジ内側面と水平ロール１００の側面部１１２、１１３の間に隙間が存在するため、左右の竪ロールから被圧延材Ｗのフランジ外側部に作用する押圧力をウェブ部が支えることになり、ウェブ部がこれに抗しきれずに挫屈し、その結果、被圧延材が傾斜した状態で中間圧延工程が進んでいく場合がある。特に、中間ユニバーサル圧延機の竪ロールが被圧延材Ｗのフランジ部の外側面に当接し始め、水平ロールの円周面部による被圧延材のウェブ部に対する圧下がまだ始まらない非拘束のままの状態では、被圧延材Ｗの姿勢が不安定になり易い。このような状態で中間圧延工程が進んだ場合、ウェブ中心偏り（ウェブ部の板厚中心線に対してフランジ部の板幅中心がずれる現象）が生じ、フランジ部が非対称形状に造形される恐れがある。

そこで、上記事情に鑑み、本発明の目的は、Ｈ形鋼を製造する際の中間ユニバーサル圧延機において、ウェブ中心偏りを抑制し、従来に比べ寸法精度・形状精度の高い中間圧延工程を実現させることが可能なＨ形鋼の製造方法とそれに用いる中間圧延ロールを提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、Ｈ形鋼製品の製造において略Ｈ形形状の被圧延材に対して中間圧延工程を行う中間ユニバーサル圧延機に備えられる中間ユニバーサル圧延ロールであって、前記被圧延材のウェブ部上下面に対向し、圧延時には当該ウェブ部を挟持して圧延方向に搬送する上下一対の水平ロールと、前記被圧延材のフランジ部外側面に対向し、圧延時には当該外側面に当接して押圧する左右一対の竪ロールと、を備え、前記水平ロールは、側面部にテーパー形状を有しないロール部分と、側面部にテーパー形状を有するロール部分から構成され、前記水平ロールにおいて、側面部にテーパー形状を有しないロール部分は、側面部にテーパー形状を有するロール部分よりもピッチライン近傍に位置し、前記竪ロールは、周面部にテーパー形状を有しないロール部分と、周面部にテーパー形状を有するロール部分から構成され、前記竪ロールにおいて、周面部にテーパー形状を有しないロール部分は当該竪ロールのロール軸方向中央に位置し、周面部にテーパー形状を有するロール部分は、当該竪ロールのロール軸方向において前記周面部にテーパー形状を有しないロール部分の上下端部に位置し、前記水平ロールならびに前記竪ロールを構成するテーパー形状を有するロール部分のテーパー角度は３°以上８°以下であることを特徴とする、中間ユニバーサル圧延ロールが提供される。

前記水平ロールにおける当該テーパー形状を有しないロール部分の範囲は、当該水平ロールのロール半径方向において被圧延材のフランジ片幅寸法の１／２以下であっても良い。

前記竪ロールにおけるテーパー形状を有しないロール部分の範囲は、当該竪ロールのロール胴長方向において前記水平ロールのテーパー形状を有しないロール部分の範囲の２倍に設定されても良い。

また、本発明によれば、Ｈ形鋼製品の製造において、略Ｈ形形状の粗形材に対して当該粗形材のウェブ部及びフランジ部を圧延し中間材を造形する中間ユニバーサル圧延機であって、上記記載の中間ユニバーサル圧延ロールを備えることを特徴とする、中間ユニバーサル圧延機が提供される。

本発明によれば、Ｈ形鋼を製造する際の中間ユニバーサル圧延機において、ウェブ部の中心偏りを抑制し、従来に比べ寸法精度・形状精度の高い中間圧延工程を実現させることができる。

従来の中間ユニバーサル圧延機の水平ロールにおける幅回復についての説明図である。 本実施の形態にかかる圧延設備を含むＨ形鋼の製造ラインについての説明図である。 中間圧延機の概略平面図である。 中間圧延機の概略側面図である。 中間圧延機において圧延される被圧延材の様子を正面から見た概略断面図（圧延開始前）である。 中間圧延機において圧延される被圧延材の様子を正面から見た概略断面図（フランジ部の圧延開始時）である。 中間圧延機において圧延される被圧延材の様子を正面から見た概略断面図（ウェブ部の圧下開始時）である。 中間圧延機において圧延される被圧延材の様子を正面から見た概略断面図（水平ロール軸直下における圧延終了時）である。 中間圧延機において圧延される被圧延材の様子を正面から見た概略断面図（圧延終了後）である。 従来の中間ユニバーサル圧延機において圧延される被圧延材の様子を正面から見た概略断面図であり、（ａ）が圧延開始前、（ｂ）はフランジ部の圧延開始時、（ｃ）はウェブ部の圧下開始時、（ｄ）は水平ロール軸直下における圧延終了時、（ｅ）は圧延終了後を示している。 従来の中間ユニバーサル圧延機において圧延開始時から水平ロール軸直下までの圧延中に被圧延材Ｗが非拘束であることに起因して生じる問題点の概略説明図である。 中間ユニバーサル圧延機の水平ロール側面部の摩耗深さ分布の典型例である。 本発明の実施の形態に係る水平ロール及び竪ロールでロール零調している様子を示しており、竪ロールの周面部において、テーパー形状を有しないロール部分の範囲とテーパー形状を有するロール部分の範囲の好適な例を示す概略説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図２は、本実施の形態にかかる圧延設備１を含むＨ形鋼の製造ラインＴについての説明図である。図２に示すように、製造ラインＴには上流側から順に、加熱炉２、粗圧延機４、中間ユニバーサル圧延機（以下、単に中間圧延機とも記載する）５、仕上圧延機８が配置されている。また、中間ユニバーサル圧延機５に近接してエッジャー圧延機９が設けられている。なお、以下では、説明のために製造ラインＴにおける鋼材を、総称して「被圧延材Ｗ」と記載し、各図において適宜その形状を破線・斜線等を用いて図示する場合がある。

図２に示すように、製造ラインＴでは、加熱炉２から抽出された例えばスラブ１１等の被圧延材Ｗが粗圧延機４において粗圧延される。次いで、中間圧延機５において中間圧延される。この中間圧延時には、必要に応じてエッジャー圧延機９によって被圧延材のフランジ対応部１２の端部に対して圧下が施される。通常の場合、粗圧延機４のロールには、合わせて４〜６個程度の孔型が刻設されており、これらを経由して１０数パス程度のリバース圧延でＨ形粗形材１３が造形され、該Ｈ形粗形材１３を前記中間圧延機５−エッジャー圧延機９の２つの圧延機からなる圧延機列を用いて、通常７〜１０数パスの圧下が加えられ、中間材１４が造形される。そして中間材１４は、仕上圧延機８において製品形状に曲げ加工され、Ｈ形鋼製品１６が製造される。

次に、以下では本実施の形態にかかる中間圧延機５の詳細な構成について図面を参照して説明する。なお、上記図２に示した加熱炉２、粗圧延機４、仕上圧延機８、エッジャー圧延機９等は、従来よりＨ形鋼の製造に用いられている一般的な装置であり、その装置構成等は既知であるため本明細書では説明を省略する。

図３は中間圧延機５の概略平面図であり、図４は中間圧延機５の概略側面図である。なお、図３（ａ）は、図４に示す概略側面図のＦ−Ｆ断面を図示したものであり、図３（ｂ）は、図４に示す概略側面図のＧ−Ｇ断面を図示したものである。

図３及び図４に示すように、中間圧延機５は、略Ｈ形形状の被圧延材Ｗ（上記Ｈ形粗形材１３）の左右のフランジ部２０、２１の外側面に沿って当接し、当該フランジ部２０、２１の圧下、造形を行う左右一対の竪ロール３０、３１と、被圧延材Ｗのウェブ部２５の上下面を挟持して板厚を圧下する上下一対の水平ロール４０、４１を備えている。なお、図３においては、下水平ロール４１は図示しておらず、図４の概略側面図においては、竪ロール３０、３１は図示していない。

このように構成される中間圧延機５においては、被圧延材Ｗのフランジ部２０、２１が、竪ロール３０、３１と水平ロール４０、４１の側面部との間に挟持されることで当該フランジ部２０、２１の圧下、造形が行われる。また、被圧延材Ｗのウェブ部２５が、上水平ロール４０の円周面部と下水平ロール４１の円周面部との間に挟持されることで当該ウェブ部２５の圧下、造形が行われる。

また、図５〜図９は、中間圧延機５において被圧延材Ｗ（即ち、フランジ部２０、２１及びウェブ部２５）が圧延される様子を正面から見た概略断面図であり、図５は圧延開始前、図６はフランジ部の圧延開始時、図７はウェブ部の圧下開始時、図８は水平ロール軸直下における圧延終了時、図９は圧延終了後をそれぞれ示している。即ち、図５〜図９は、それぞれ図３及び図４におけるＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面、Ｅ−Ｅ断面を示している。

図５〜図９に示すように、上水平ロール４０及び下水平ロール４１はウェブ部２５を上下方向から挟持すると共に、その側面部は被圧延材Ｗの圧延進行に応じてフランジ部２０、２１の内側面に当接するような形状に構成されている。
ここで、上水平ロール４０は、側面部にテーパー形状を有しない（即ち、テーパー角度０°）水平ロール部分４０ａと、側面部に所定角度のテーパー形状を有する水平ロール部分４０ｂから構成されており、圧延時には水平ロール部分４０ａの円周面部がウェブ部２５に当接する。
同様に、下水平ロール４１は、側面部にテーパー形状を有しない（即ち、テーパー角度０°）水平ロール部分４１ａと、側面部にテーパー形状を有する水平ロール部分４１ｂから構成されており、圧延時には水平ロール部分４１ａの円周面部がウェブ部２５に当接する。

また、左右の竪ロール３０、３１は、その周面部が圧延進行と共に左右のフランジ部２０、２１の外側面に当接され、当該フランジ部２０、２１を各竪ロール３０、３１と上記水平ロール４０、４１の側面部とで挟持することで圧延を行う構成となっている。
ここで、左竪ロール３０は、周面部にテーパー形状を有しない（即ち、テーパー角度０°）竪ロール部分３０ａと、周面部に所定角度のテーパー形状を有する竪ロール部分３０ｂから構成されている。竪ロール部分３０ａの上下２箇所に竪ロール部分３０ｂが形成され、圧延進行時には、フランジ部２０の幅方向中央部近傍に竪ロール部分３０ａが当接し、フランジ部２０の幅方向両端部近傍に竪ロール部分３０ｂが当接する。
同様に、右竪ロール３１は、周面部にテーパー形状を有しない（即ち、テーパー角度０°）竪ロール部分３１ａと、周面部に所定角度のテーパー形状を有する竪ロール部分３１ｂから構成されている。竪ロール部分３１ａの上下２箇所に竪ロール部分３１ｂが形成され、圧延進行時には、フランジ部２１の幅方向中央部近傍に竪ロール部分３１ａが当接し、フランジ部２１の幅方向両端部近傍に竪ロール部分３１ｂが当接する。

以下では、図５〜図９に沿って圧延時の各工程について説明する。
先ず、図５に示すように、圧延開始前（図３、４のＡ−Ａ断面時）においては、竪ロール３０、３１とフランジ部２０、２１とは離隔した状態となっており、ウェブ部２５も水平ロール４０、４１とは離隔した状態となっている。

そして、図６に示すように、フランジ部２０、２１の圧延開始時（図３、４のＢ−Ｂ断面時）においては、竪ロール３０、３１とフランジ部２０、２１の外側面とが当接し始めている。一方で、ウェブ部２５には水平ロール４０、４１の円周面部は当接していないものの、水平ロール部分４０ａ、４１ａの側面部はフランジ部２０、２１の内側面に当接した状態となっている。即ち、ウェブ部２５は非拘束な状態であるものの、フランジ部２０、２１は外側面に竪ロール３０、３１が当接し、内側面に水平ロール部分４０ａ、４１ａの側面部が当接した状態となり、フランジ部２０、２１は拘束・圧下が開始された状態となる。

続いて、図７に示すように、ウェブ部２５の圧下開始時（図３、４のＣ−Ｃ断面時）においては、竪ロール３０、３１とフランジ部２０、２１の外側面とが当接し、また、ウェブ部２５には水平ロール４０、４１の円周面部が当接し、水平ロール部分４０ａ、４１ａのいずれの側面部もフランジ部２０、２１の内側面に当接した状態となっている。即ち、ウェブ部２５、フランジ部２０、２１のいずれもが拘束された状態で圧延が行われる状態となる。

そして、図８に示すように、水平ロール軸直下における圧延終了時（図３、４のＤ−Ｄ断面時）においては、竪ロール３０、３１とフランジ部２０、２１とは当接し、水平ロール部分４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂの全ての側面部がフランジ部２０、２１の内側面に当接した状態となっている。一方で、ウェブ部２５は水平ロール４０、４１の円周面部間で挟持されている。即ち、フランジ部２０、２１、ウェブ部２５のいずれも拘束された状態にある。

そして、図９に示すように、圧延終了後（図３、４のＥ−Ｅ断面時）においては、竪ロール３０、３１とフランジ部２０、２１とは再び離隔した状態となり、ウェブ部２５も水平ロール４０、４１とは再び離隔した状態となり圧延が終了している。

以上、図５〜図９に示したように、本実施の形態に係る中間圧延機５においては、フランジ部２０、２１の圧延開始時（図６）からフランジ部２０、２１及びウェブ部２５の圧延終了時（図８）まで、被圧延材Ｗのフランジ部２０、２１が竪ロール３０、３１の周面部と水平ロール部分４０ａ、４１ａの側面部に挟持される形で拘束されたままの状態で中間圧延工程が実施される。

一方、従来のＨ形鋼の中間ユニバーサル圧延機においては、既知の構成である水平ロール対と竪ロール対を用いて同様の造形工程が行われる。ここで本発明者らは、高い寸法・形状精度を実現するためには、従来より既知の水平ロール対と竪ロール対で構成される中間ユニバーサル圧延機では、特にウェブ中心位置精度が十分でないことを見出し、上記図３〜図９に示した構成を創案した。そこで、以下では、従来より既知の水平ロール対と竪ロール対を備えた中間ユニバーサル圧延機での寸法精度に係る問題点について図面を参照して説明する。

図１０は、従来の中間ユニバーサル圧延機において圧延される被圧延材の様子を正面から見た概略断面図であり、（ａ）が圧延開始前、（ｂ）はフランジ部２０、２１の外側面にそれぞれ竪ロール６０、６１が当接し圧延が開始する時、（ｃ）はウェブ部２５の圧下開始時、（ｄ）は水平ロール軸直下における圧延終了時、（ｅ）は圧延終了後を示している。なお、図１０において、上下一対の水平ロール５０、５１、左右一対の竪ロール６０、６１以外の構成要素については、上記図５〜図９と同様であるため、共通の符号を用いて図示・説明する。

図１０に示すように、従来の中間ユニバーサル圧延機においては、上下水平ロール５０、５１の側面部にはロールの幅回復を行うためのテーパー形状が側面部全体に亘って設けられている。また、竪ロール６０、６１の周面部は当該水平ロール５０、５１の側面部に対応したテーパー形状を有しており、これら竪ロール６０、６１の周面部と水平ロール５０、５１の側面部との間でフランジ部２０、２１を圧延する構成となっている。

このように構成される従来の中間ユニバーサル圧延機においては、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、水平ロール５０、５１の側面部は圧延開始前から水平ロール軸直下に至るまでフランジ部２０、２１の内側面に当接していない。また、水平ロール５０、５１の円周面部も圧延開始前からウェブ部２５の圧下開始時に至るまでウェブ部２５に当接していない。即ち、特に図１０（ｂ）に示すフランジ部２０、２１の圧延開始時から、図１０（ｃ）に示すウェブ部２５の圧下開始時までの間においては、フランジ部２０、２１の内側面及びウェブ部２５の上下面のいずれもロール面に当接せず、拘束されていない状態で通材されており、被圧延材Ｗは非拘束で圧延されていることが分かる。

図１１は、従来の中間ユニバーサル圧延機においてフランジ部２０、２１の圧延開始時からウェブ部２５の圧下開始時までの間に被圧延材Ｗが非拘束であることに起因して生じる問題点の概略説明図である。なお、図１１においても、上記図１０に合わせて（ａ）が圧延開始前、（ｂ）はフランジ部２０、２１の外側面にそれぞれ竪ロール６０、６１が当接し圧延が開始する時、（ｃ）はウェブ部２５の圧下開始時、（ｄ）は水平ロール軸直下における圧延終了時、（ｅ）は圧延終了後を示している。

図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、従来の中間ユニバーサル圧延機においては、ウェブ部２５の圧延開始時までフランジ部２０、２１及びウェブ部２５のいずれも拘束されていない状態で通材されており、図示したように被圧延材Ｗが傾斜した状態で圧延工程が進んでいく場合がある。このような状態で圧延が進んだ場合、図１１（ｃ）、（ｄ）に示すように、ウェブ部２５の中心偏りＳ１、Ｓ２（ウェブ部２５の板厚中心線に対するフランジ部２０の板幅中心線のずれ量Ｓ１、フランジ部２１の板幅中心線のずれ量Ｓ２）が生じ、これに伴いフランジ部２０、２１が非対称形状に圧延・造形される。これにより、図１１（ｅ）に示すように、最終的に非対称形状の中間材が圧延され、製品の形状不良等が生じてしまう恐れがある。

本発明者らは、図１１を参照して説明したような問題点に鑑み鋭意検討を行ったところ、ロールと被圧延材Ｗとの接触によるロール摩耗はフランジ部２０、２１の先端部近傍において顕著であり、フランジ部２０、２１とウェブ部２５との接続部近傍（所謂コーナー部近傍）における摩耗深さは小さいことに着目し、径改削量ΔＲを従来より増加させることなく、圧延形状の安定化を図るための中間圧延機の実現を図った。即ち、被圧延材Ｗを圧延開始時から可能な限り拘束し、被圧延材形状の安定化を図ると共に、径改削量ΔＲを従来より増加させることのない上記図３〜図９を参照して説明した構成を有する中間圧延機５を創案した。

本実施の形態に係る構成の中間圧延機５によれば、図５〜図９に示したように、上水平ロール４０が、側面部にテーパー形状を有しない（即ち、テーパー角度０°）水平ロール部分４０ａと、側面部に所定角度のテーパー形状を有する水平ロール部分４０ｂから構成され、下水平ロール４１は、側面部にテーパー形状を有しない（即ち、テーパー角度０°）水平ロール部分４１ａと、側面部にテーパー形状を有する水平ロール部分４１ｂから構成されるものとしている。
また、左竪ロール３０は、周面部にテーパー形状を有しない（即ち、テーパー角度０°）竪ロール部分３０ａと、周面部に所定角度のテーパー形状を有する竪ロール部分３０ｂから構成され、右竪ロール３１は、周面部にテーパー形状を有しない（即ち、テーパー角度０°）竪ロール部分３１ａと、周面部に所定角度のテーパー形状を有する竪ロール部分３１ｂから構成されるものとしている。

水平ロール４０、４１及び竪ロール３０、３１を上記のようなテーパー形状を有しないロール部分とテーパー形状を有するロール部分とから構成することで、図６に示すようにフランジ部の圧延開始時であっても、水平ロールのロール部分４０ａ、４１ａの側面部とフランジ部２０、２１の内側面とを当接させた状態にさせることができる。よって、フランジ部の圧延開始時からフランジ部２０、２１を、竪ロール３０、３１と水平ロールのロール部分４０ａ、４１ａとの間に挟持して拘束させて圧延を実施することができるため、ウェブ部２５や被圧延材Ｗ全体が傾斜した状態で圧延・造形が行われてしまうといった図１１に示した従来の中間ユニバーサル圧延機における問題点を解消することが可能となる。更には、ウェブ中心偏りといった形状不良を抑制させ、寸法精度の高い中間圧延工程を実現させることができる。

また、ロールと被圧延材Ｗとの接触・摩擦によるロール摩耗はフランジ部２０、２１の先端部近傍において顕著であり、フランジ部２０、２１とウェブ部２５との接続部近傍（所謂コーナー部近傍）における摩耗深さは小さいことから、図１を参照して説明した水平ロールの幅回復については、側面部にテーパー形状を有する水平ロール部分４０ｂ、４１ｂのみにおいて実施すれば実用上十分であり、従前行われていたロールの幅回復を担保することができる。

また、中間ユニバーサル圧延機には、通材を補助するためのガイドが設置されていることが知られているが、本実施の形態に係る中間圧延機を用いることで、中間圧延開始時から被圧延材Ｗが拘束されるため、圧延機導入前における被圧延材Ｗの予変形を抑制させることができ、ガイド設定の緩化やガイドコスト等の低減が図られる。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施の形態に係る中間圧延機５において、側面部に所定角度のテーパー形状を有する水平ロール部分４０ｂ、４１ｂ及び周面部にテーパー形状を有する竪ロール部分３０ｂ、３１ｂのテーパー角度については規定しておらず任意であるが、当該テーパー角度は従来の中間ユニバーサル圧延機と同様に、例えば３°以上８°以下であることが好ましい。

また、上記実施の形態に係る中間圧延機５の水平ロール４０、４１には、側面部にテーパー形状を有しない水平ロール部分４０ａ、４１ａと、側面部にテーパー形状を有する水平ロール部分４０ｂ、４１ｂが設けられているが、水平ロール４０、４１の側面部においてテーパー形状を形成させる範囲をどの程度に設定するかについては任意である。但し、ロールの幅回復を効率的に行うといった観点からは、当該テーパー形状を有しないロール部分の範囲が半径方向に被圧延材のフランジ片幅寸法の１／２以下であることが好適である。その理由は、図１２に示すように、水平ロール４０、４１の側面部のこの範囲では摩耗深さが小さいことから幅回復のためのテーパー形状を設ける必要がない（即ち、テーパー角度０°）からであり、摩耗深さの大きいフランジ片幅寸法の残りの部分にのみテーパー形状を付与すれば十分である。

同様に、上記実施の形態において竪ロール３０、３１には、周面部にテーパー形状を有しない竪ロール部分３０ａ、３１ａと、周面部にテーパー形状を有する竪ロール部分３０ｂ、３１ｂが設けられているが、テーパー形状を形成させる範囲は任意に設定可能である。但し、水平ロール４０、４１に形成されるテーパー形状に対向するように設けられることが好ましく、水平ロール４０、４１の形状によって好適に変更することが好ましい。竪ロール３０、３１については、水平ロール４０、４１とは異なり側面部がなく幅回復する必要がないのでテーパー角を設ける必要はない。ただし、図１３のように上下一対の水平ロール４０、４１の円周面部同士を接触させ、そこにさらに左右一対の竪ロール３０、３１を前記水平ロール４０、４１の側面部に接触させて荷重をかけて、圧延機のガタを除去する（所謂、ロール零調）際に、上下水平ロール４０、４１の円周面間、および該水平ロール４０、４１の側面部と前記竪ロール３０、３１の周面部の間に隙間がないことが望ましい。その観点から、図１３のように竪ロール３０、３１の周面部において、テーパー形状を有しないロール部分３０ａ、３１ａの範囲は、前記水平ロール４０、４１のテーパー形状を有しないロール部分４０ａ、４１ａの範囲（δ）の２倍（２δ）に設定するのが好適である。

また、上記実施の形態においては、中間圧延機５のロール構成について説明したが、中間圧延機５に付随して近接配置されるエッジャー圧延機９のロール構成についても適用可能である。即ち、エッジャー圧延機９のエッジャーロールについても、テーパー形状を有するロール部分とテーパー形状を有しないロール部分から構成されるようにしても良い。

本発明は、例えば矩形断面であるスラブやブルーム等を素材としてＨ形鋼を製造する際に用いられる中間ユニバーサル圧延ロール及び中間ユニバーサル圧延機に適用できる。

１…圧延設備
２…加熱炉
４…粗圧延機
５…中間ユニバーサル圧延機（中間圧延機）
８…仕上圧延機
９…エッジャー圧延機
１１…スラブ
１２…フランジ対応部
１３…Ｈ形粗形材
１４…中間材
１６…Ｈ形鋼製品
２０、２１…フランジ部
２５…ウェブ部
３０…（左）竪ロール
３０ａ…（テーパー形状を有しない）ロール部分
３０ｂ…（テーパー形状を有する）ロール部分
３１…（右）竪ロール
３１ａ…（テーパー形状を有しない）ロール部分
３１ｂ…（テーパー形状を有する）ロール部分
４０…（上）水平ロール
４０ａ…（テーパー形状を有しない）ロール部分
４０ｂ…（テーパー形状を有する）ロール部分
４１…（下）水平ロール
４１ａ…（テーパー形状を有しない）ロール部分
４１ｂ…（テーパー形状を有する）ロール部分
５０…従来の上水平ロール
５１…従来の下水平ロール
６０…従来の左竪ロール
６１…従来の右竪ロール
Ｔ…製造ライン
Ｗ…被圧延材

Claims (4)

1. Ｈ形鋼製品の製造において略Ｈ形形状の被圧延材に対して中間圧延工程を行う中間ユニバーサル圧延機に備えられる中間ユニバーサル圧延ロールであって、
   前記被圧延材のウェブ部上下面に対向し、圧延時には当該ウェブ部を挟持して圧延方向に搬送する上下一対の水平ロールと、
   前記被圧延材のフランジ部外側面に対向し、圧延時には当該外側面に当接して押圧する左右一対の竪ロールと、を備え、
   前記水平ロールは、側面部にテーパー形状を有しないロール部分と、側面部にテーパー形状を有するロール部分から構成され、
   前記水平ロールにおいて、側面部にテーパー形状を有しないロール部分は、側面部にテーパー形状を有するロール部分よりもピッチライン近傍に位置し、
   前記竪ロールは、周面部にテーパー形状を有しないロール部分と、周面部にテーパー形状を有するロール部分から構成され、
   前記竪ロールにおいて、周面部にテーパー形状を有しないロール部分は当該竪ロールのロール軸方向中央に位置し、
   周面部にテーパー形状を有するロール部分は、当該竪ロールのロール軸方向において前記周面部にテーパー形状を有しないロール部分の上下端部に位置し、
   前記水平ロールならびに前記竪ロールを構成するテーパー形状を有するロール部分のテーパー角度は３°以上８°以下であることを特徴とする、中間ユニバーサル圧延ロール。
2. 前記水平ロールにおける当該テーパー形状を有しないロール部分の範囲は、当該水平ロールのロール半径方向において被圧延材のフランジ片幅寸法の１／２以下であることを特徴とする、請求項１に記載の中間ユニバーサル圧延ロール。
3. 前記竪ロールにおけるテーパー形状を有しないロール部分の範囲は、当該竪ロールのロール胴長方向において前記水平ロールのテーパー形状を有しないロール部分の範囲の２倍に設定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の中間ユニバーサル圧延ロール。
4. Ｈ形鋼製品の製造において、略Ｈ形形状の粗形材に対して当該粗形材のウェブ部及びフランジ部を圧延し中間材を造形する中間ユニバーサル圧延機であって、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の中間ユニバーサル圧延ロールを備えることを特徴とする、中間ユニバーサル圧延機。