JP6593418B2 - 形鋼の矯正装置及び矯正方法並びに形鋼の製造設備及び製造方法 - Google Patents

形鋼の矯正装置及び矯正方法並びに形鋼の製造設備及び製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、形鋼の矯正装置及び矯正方法、特にH形鋼の反りを矯正する形鋼の矯正装置及び矯正方法に関する。また、本発明は、形鋼の製造設備及び製造方法に関する。
一般に、形鋼の矯正装置においては、複数の上矯正ロール群と複数の下矯正ロール群とが上下に千鳥状に対向して配置され、その間に被矯正材を通すことによって被矯正材に繰り返し曲げ荷重を与え、被矯正材の歪みを除去する。
この矯正装置においては、矯正する被矯正材の形状及びサイズに応じて矯正ロールを交換し、所定の矯正曲げ荷重を被矯正材に与えるために矯正ロールの初期位置を調整する必要がある。
この矯正ロールの交換を容易に行うために、矯正ロールを片持ち支持構造とすることが一般に行われている。
しかしながら、矯正ロールには矯正時に被矯正材から矯正反力が作用するため、矯正ロールが片持ち支持構造であると、矯正反力によって上矯正ロール及び下矯正ロールを支持している部材に多大な矯正荷重が作用して変形し、上矯正ロール及び下矯正ロールが口開きの変形を起こしてしまう問題がある。上矯正ロール及び下矯正ロールが口開きの変形を起こしてしまうと、当初設定した通りの矯正荷重が得られず被矯正材の矯正が不十分になってしまう問題があった。
この問題を解決するために、従来、例えば特許文献1に示す形鋼のローラ矯正装置が知られている。
この特許文献1に示す形鋼のローラ矯正装置は、スペーサを介して2つの円板状ローラをローラ軸に備えた片持式矯正ローラを被矯正材の上部及び下部に複数配置した形鋼のローラ矯正装置において、上下部のローラ軸をそれぞれ支える上下部フレームに取り付けられたスライドベースと圧下支持部材の間に、ローラ軸の傾斜を変える傾斜変更手段を配設したものである。
この特許文献1に示すローラ矯正装置によれば、上下部のローラ軸の口開き、即ち上下部のローラ軸の傾きによる2枚の円板状のローラ間の圧下量差をなくし、良好な矯正効果を得ることができる。
また、上矯正ロール及び下矯正ロールが口開きの変形を起こしてしまう問題を解決するものとして、従来、例えば特許文献2に示すローラ矯正機も知られている。特許文献2に示すローラ矯正機において、被矯正材を矯正する各水平ローラの軸は、両端がそれぞれ軸受箱を介して支持された両持ち式となっている。各水平ローラの軸を両持ち式にすることにより、水平ローラの口開きそのものを発生しにくくすることができる。
特開平8−290217号公報 特開平10−258318号公報
しかしながら、これら従来の特許文献1に示すローラ矯正装置及び特許文献2に示すローラ矯正機にあっては、以下の問題点があった。
即ち、特許文献1に示すローラ矯正装置の場合、上下部フレームに取り付けられたスライドベースと圧下支持部材の間に、ローラ軸の傾斜を変える傾斜変更手段を配設する必要がある。傾斜変更手段は、クサビとクサビを移動させるシリンダとからなっている。通常のローラ矯正装置では、上下部フレームに圧下支持部材を直接支持する構造を有するものであり、傾斜変更手段を配設するために大幅な設備の改造が必要になる。
また、特許文献2に示すローラ矯正機の場合、被矯正材を矯正する各水平ローラが両持ち式で支持されているので、各水平ロールの交換を容易に行うことができない。
従って、本発明は、これら従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、上下矯正ロールの交換作業の容易性を損なうことなく、比較的簡単な設備改造で上下矯正ロールの口開き量を低減させることができる形鋼の矯正装置及び矯正方法並びに形鋼の製造設備及び製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る形鋼の矯正装置は、形鋼を矯正する形鋼の矯正装置であって、前記形鋼が入り込む側の入側フレームと、前記形鋼が出る側の出側フレームと、前記入側フレームの上部及び前記出側フレームの上部に固定される上フレームと、前記入側フレームの下部及び前記出側フレームの下部に固定される下フレームと、矯正される前記形鋼の上方に配置され、円板状の矯正板を上矯正ロール軸に備えてなる上矯正ロールを入側から出側に向けて複数配置してなる上矯正ロール群と、各上矯正ロールの上矯正ロール軸を片持ち式に回転可能に支持するとともに前記上フレームに支持された複数の上ロールチョックと、矯正される前記形鋼の下方に配置され、円板状の矯正板を下矯正ロール軸に備えてなる下矯正ロールを入側から出側に向けて複数配置してなる下矯正ロール群と、各下矯正ロールの下矯正ロール軸を片持ち式に回転可能に支持する複数の下ロールチョックと、各下ロールチョックを上下方向に移動可能に案内するとともに前記下フレーム上に固定された複数の下ロールハウジングと、各下ロールハウジングに固定されるとともに、各下ロールチョックを下方から支持して各下ロールチョックを昇降させる複数の下ロールチョック昇降装置とを備え、下記A及びBの少なくとも一方が複数の補強部材で結合されてなることを要旨とする。
A:隣接する下ロールハウジング同士、最も入側の下ロールハウジングと入側フレーム、及び最も出側の下ロールハウジングと出側フレーム
B:隣接する上ロールチョック同士、最も入側の上ロールチョックと入側フレーム、及び最も出側の上ロールチョックと出側フレーム
また、本発明の別の態様に係る形鋼の矯正方法は、前述の形鋼の矯正装置を用いて形鋼を矯正することを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る形鋼の製造設備は、前述の形鋼の矯正装置を備えたことを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る形鋼の製造方法は、前述の形鋼の矯正方法を用いて形鋼を矯正する工程を含むことを要旨とする。
本発明に係る形鋼の矯正装置及び矯正方法並びに形鋼の製造設備及び製造方法によれば、上下矯正ロールの交換作業の容易性を損なうことなく、比較的簡単な設備改造で上下矯正ロールの口開き量を低減させることができる形鋼の矯正装置及び矯正方法並びに形鋼の製造設備及び製造方法を提供できる。
本発明の一実施形態に係る形鋼の矯正装置を正面側から見た模式図である。 図1の2−2線に沿って切断した断面を模式的に示す図である。 図1の3−3線に沿って切断した断面を模式的に示す図である。 補強部材の概略斜視図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1及び図2には、本発明の一実施形態に係る形鋼の矯正装置が示されている。
図1及び図2に示す形鋼の矯正装置1は、熱間圧延後、冷却されたH形鋼S(図2参照)のウェブの反りを矯正する装置であって、H形鋼Sが入り込む側の入側フレーム2と、H形鋼Sが出る側の出側フレーム3と、入側フレーム2の上部及び出側フレーム3の上部に固定される上フレーム4と、入側フレーム2の下部及び出側フレーム3の下部に固定される下フレーム5とを備えている。
また、矯正装置1は、上矯正ロール群7と、複数(本実施形態にあっては4つ)の上ロールチョック8と、下矯正ロール群12と、複数(本実施形態にあっては3つ)の下ロールチョック13とを備えている。
ここで、上矯正ロール群7は、図1に示すように、複数(本実施形態にあっては4つ)の上矯正ロール6を入側から出側に向けて所定間隔で配置してなる。各上矯正ロール6は、図2に示すように、矯正されるH形鋼Sの上方に配置され、円板状の複数(本実施形態にあっては2枚)の矯正板6bを上矯正ロール軸6aに備えてなる。
また、複数の上ロールチョック8は、図1に示すように、上矯正ロール6に対応して入側から出側に向けて所定間隔で配置され、各上ロールチョック8は、図2に示すように、各上矯正ロール6の上矯正ロール軸6aを片持ち式に複数の軸受8aを介して回転可能に支持するとともに上フレーム4に支持される。
一方、下矯正ロール群12は、図1に示すように、複数(本実施形態にあっては3つ)の下矯正ロール11を入側から出側に向けて所定間隔かつ上矯正ロール6に対して千鳥配置してなる。各下矯正ロール11は、図2に示すように、矯正されるH形鋼Sの下方に配置され、円板状の複数(本実施形態にあっては2枚)の矯正板11bを下矯正ロール軸11aに備えてなる。
また、複数の下ロールチョック13は、図1に示すように、下矯正ロール11に対応して入側から出側に向けて所定間隔で配置され、各下ロールチョック13は、図2に示すように、各下矯正ロール11の下矯正ロール軸11aを片持ち式に複数の軸受13aを介して回転可能に支持する。
また、矯正装置1は、複数(本実施形態にあっては3つ)の下ロールハウジング14と、複数(本実施形態にあっては3つ)の下ロールチョック昇降装置15とを備えている。
複数の下ロールハウジング14は、図1に示すように、下ロールチョック13に対応して入側から出側に向けて所定間隔で配置され、各下ロールハウジング14は、各下ロールチョック13を上下方向(昇降方向)に移動可能に案内するとともに下フレーム5上に固定されている。
また、複数の下ロールチョック昇降装置15は、下ロールチョック13に対応して入側から出側に向けて所定間隔で配置され、各下ロールチョック昇降装置15は、各下ロールハウジング14に固定されるとともに、各下ロールチョック13を下方から支持して各下ロールチョック13を昇降させるようになっている。
各下ロールチョック昇降装置15を具体的に述べると、ねじ式ジャックで構成され、駆動モータ16によって回転する第1ねじ軸15aと、第1ねじ軸15aの回転によって図示しない運動変換機構を介して昇降する第2ねじ軸15bとを備えている。そして、各下ロールチョック昇降装置15の第2ねじ軸15bが各下ロールチョック13を下方から支持して各下ロールチョック13を昇降させる。
また、矯正装置1において、図1及び図3に示すように、隣接する下ロールハウジング14同士、最も入側の下ロールハウジング14と入側フレーム2、及び最も出側の下ロールハウジング14と出側フレーム3を複数(本実施形態にあっては4つ)の補強部材20で結合している。各補強部材20を設置した効果については後述する。
各補強部材20は、図3及び図4に示すように、第1セパレータ座21と、第2セパレータ座22と、円筒状の鋼管23とを備えている。
第1セパレータ座21は、矩形平板状の第1固定部21a及び第1固定部21aの主面中央部から延びる第1円筒部21bを有している。第1固定部21a及び第1円筒部21bは、鋼製部材を切削加工することによって一体に形成されている。そして、第1固定部21aの第1円筒部21bを囲む部分には、複数(本実施形態にあっては4つ)の取付けボルト用貫通孔21cが形成されている。
また、第2セパレータ座22は、矩形平板状の第2固定部22a及び第2固定部22aの主面中央部から延びる第2円筒部22bを有している。第2固定部22a及び第2円筒部22bは、鋼製部材を切削加工することによって一体に形成されている。そして、第2固定部22aの第2円筒部22bを囲む部分には、複数(本実施形態にあっては4つ)の取付けボルト用貫通孔22cが形成されている。
そして、鋼管23は、円筒状に形成され、第1セパレータ座21の第1円筒部21bの先端と第2セパレータ座22の第2円筒部22bの先端との双方に突合せ溶接されている。図3及び図4においては、突合せ溶接された溶接部を符号24で示している。
そして、結合対象部材の一方(図3には下ロールハウジング14が示されている)と、結合対象部材の他方(図3には下ロールハウジング14が示されている)とを補強部材20で結合するには、図3に示すように、第1セパレータ座21の第1固定部21aを第1板材25に取付けボルト27によって固定するとともに第1板材25を結合対象部材の一方に溶接接合し、第2セパレータ座22の第2固定部22aを第2板材26に取付けボルト28によって固定するとともに第2板材26を結合対象部材の他方に溶接接合する。
なお、図2において、符号9は、上矯正ロール6を回転させるための駆動モータ、符号10は、駆動モータ9の回転軸の回転を減速して上矯正ロール6の上矯正ロール軸6aに伝達する回転伝達機構である。また、図1において、符号17は、入側フレーム2及び出側フレーム3を昇降させて矯正装置1の全体を昇降させる昇降装置である。
次に、このように構成された矯正装置1を用いてH形鋼Sのウェブの反りを矯正する方法について説明する。
H形鋼Sのウェブの反りを矯正するには、先ず、昇降装置17及び下ロールチョック昇降装置15によって矯正装置1の全体及び下ロールチョック13を昇降させて、上矯正ロール6及び下矯正ロール11の上下位置を位置決めしておく。
そして、H形鋼Sを矯正装置1の入側から矯正装置1内に入り込ませて、上矯正ロール6の矯正板6bと下矯正ロール11の矯正板11bとによってH形鋼Sのウェブに繰り返し曲げ荷重を与え、材料の歪みを除去することによってH形鋼Sのウェブの反りを矯正する。
そして、矯正を終えたH形鋼Sは、矯正装置1の出側から出て後工程に搬送される。
ここで、矯正するH形鋼Sの寸法等により上矯正ロール6及び下矯正ロール11を交換する際には、上矯正ロール6及び下矯正ロール11のそれぞれを、上ロールチョック8及び下ロールチョック13のそれぞれから取り外し、新しい上矯正ロール6及び下矯正ロール11のそれぞれを上ロールチョック8及び下ロールチョック13のそれぞれに取付ければよい。この際に、上矯正ロール6はその上矯正ロール軸6aが片持ち式に上ロールチョック8に支持され、下矯正ロール11はその下矯正ロール軸11aが片持ち式に下ロールチョック13に支持されているので、上矯正ロール6及び下矯正ロール11を容易に交換することができる。
一方、上矯正ロール6及び下矯正ロール11には矯正時にH形鋼Sから矯正反力が作用するため、上矯正ロール6及び下矯正ロール11が片持ち支持構造であると、矯正反力によって上矯正ロール6を支持している上ロールチョック8には上方に向けて多大な矯正荷重がかかり、下矯正ロール11を支持している下ロールチョック13には下方に向けて荷重がかかる。
上ロールチョック8に上方に向けて矯正荷重がかかると、上ロールチョック8を支持している上フレーム4に上方に向けて荷重が作用し、長期にわたると上フレーム4が上方に変形してしまうことがある。これにより、上矯正ロール6が上方に口開きをしてしまう。
また、下ロールチョック13に下方に向けて矯正荷重がかかると、下ロールチョック13を支持している下ロールチョック昇降装置15を介して下ロールハウジング14に下方に向けて荷重がかかり、さらに下ロールハウジング14を固定している下フレーム5に下方に向けて荷重が作用し、長期にわたると下フレーム5が下方に向けて変形してしまうことがある。これにより、下矯正ロール11が下方に口開きをしてしまう。
しかし、本実施形態に係る矯正装置1にあっては、隣接する下ロールハウジング14同士、最も入側の下ロールハウジング14と入側フレーム2、及び最も出側の下ロールハウジング14と出側フレーム3を複数の補強部材20で結合している。
このため、下ロールハウジング14に下方に向けて荷重がかかると、その荷重が入側フレーム2及び出側フレーム3にも分散し、下フレーム5にかかる荷重が減少する。これにより、下フレーム5が下方に向けて変形してしまう変形量を低減でき、下矯正ロール11が下方に口開きをしてしまう口開き量を低減することができる。
従って、上矯正ロール6及び下矯正ロール11のトータルの口開き量を低減することができる。これにより、当初設定した通りの矯正荷重をH形鋼Sのウェブにかけることができ、良好な製品形状にすることができる。
ここで、複数の補強部材20は、既存設備である複数の下ロールハウジング14、入側フレーム2、及び出側フレーム3に対して複雑な加工をすることなく、隣接する下ロールハウジング14同士、最も入側の下ロールハウジング14と入側フレーム2、及び最も出側の下ロールハウジング14と出側フレーム3を結合するよう構成されるから、比較的簡単な設備改造で上矯正ロール6及び下矯正ロール11のトータルの口開き量を低減させることができる。
また、各補強部材20は、平板状の第1固定部21a及び第1固定部21aの主面から延びる第1円筒部21bを有する第1セパレータ座21と、平板状の第2固定部22a及び第2固定部22aの主面から延びる第2円筒部22bを有する第2セパレータ座22と、第1セパレータ座21の第1円筒部21bと第2セパレータ座22の第2円筒部22bとの双方に突合せ溶接された円筒状の鋼管23とを備えている。そして、第1セパレータ座21の第1固定部21aを第1板材25に固定するとともに第1板材25を結合対象部材の一方(図3にあっては、下ロールハウジング14の一方)に溶接接合し、第2セパレータ座22の第2固定部22aを第2板材26に固定するとともに第2板材26を結合対象部材の他方(図3にあっては、下ロールハウジング14の他方)に溶接接合することで、結合対象部材の一方と他方とを結合する。
このように、各補強部材20は、円筒状の鋼管23を用いてその円筒状の鋼管23を第1セパレータ座21の第1円筒部21bと第2セパレータ座22の第2円筒部22bとの双方に突合せ溶接しているから、応力集中が緩和されるとともに曲げとねじりに対して強い構造の補強部材20によって結合対象部材の一方と他方とを結合することができる。このため、補強部材20に亀裂等が入ることはない。ここで、円筒状の鋼管23の代わりに断面矩形型の角筒鋼管を用いると、応力集中が大きいとともに曲げとねじりに対して剛性が弱い。また、鋼管の端部を第1セパレータ座21の第1固定部21aと第2セパレータ座22の第2固定部22aとの双方に直接溶接すると、その溶接箇所が曲げ及びねじりに対して剛性が弱くなる。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、隣接する下ロールハウジング14、最も入側の下ロールハウジング14と入側フレーム2、及び最も出側の下ロールハウジング14と出側フレーム3を複数の補強部材20で結合せずに、隣接する上ロールチョック8同士、最も入側の上ロールチョック8と入側フレーム2、及び最も出側の上ロールチョック8と出側フレーム3を複数の補強部材20で結合してもよい。
この場合、複数の上ロールチョック8に上方に向けて矯正荷重がかかった際に、その荷重が入側フレーム2及び出側フレーム3にも分散し、上フレーム4にかかる荷重が減少する。これにより、上フレーム4が上方に向けて変形してしまう変形量を低減でき、上矯正ロール6が上方に口開きをしてしまう口開き量を低減することができる。
従って、上矯正ロール6及び下矯正ロール11のトータルの口開き量を低減することができる。これにより、当初設定した通りの矯正荷重をH形鋼Sのウェブにかけることができ、良好な製品形状にすることができる。
また、複数の補強部材20により、隣接する下ロールハウジング14同士、最も入側の下ロールハウジング14と入側フレーム2、最も出側の下ロールハウジング14と出側フレーム3の他に、隣接する上ロールチョック同士8、最も入側の上ロールチョック8と入側フレーム2、及び最も出側の上ロールチョック8と出側フレーム3を結合してもよい。
この場合、上矯正ロール6の口開き量及び下矯正ロール11の口開き量を低減することができるので、上矯正ロール6及び下矯正ロール11のトータルの口開き量をより一層低減することができ、当初設定した通りの矯正荷重をH形鋼Sのウェブにかけることができ、良好な製品形状にすることができる。
なお、隣接する下ロールハウジング14、最も入側の下ロールハウジング14と入側フレーム2、及び最も出側の下ロールハウジング14と出側フレーム3を複数の補強部材20で結合する場合には、下ロールチョック13、下ロールチョック昇降装置15及び下ロールハウジング14の自重が各補強部材20を介して入側フレーム2及び出側フレーム3に分散する分だけ、隣接する上ロールチョック同士8、最も入側の上ロールチョック8と入側フレーム2、及び最も出側の上ロールチョック8と出側フレーム3を複数の補強部材20で結合する場合よりも、矯正ロールの口開き防止効果が大きい。
また、矯正装置1は、形鋼の矯正をするものであり、その矯正対象はH形鋼Sに限らず、山形鋼や鋼矢板などの形鋼であればよい。
本発明の形鋼の矯正装置を備えた形鋼の製造設備であれば、矯正装置の上下矯正ロールの交換作業の容易性を損なうことなく、比較的簡単な製造設備で上下矯正ロールの口開き量を低減させることができる。
また、本発明の形鋼の矯正方法を用いた形鋼の製造方法においては、矯正装置の上下矯正ロールの交換作業の容易性を損なうことなく、比較的簡単な設備改造で上下矯正ロールの口開き量を低減させることができるので、上下矯正ロール交換作業による時間のロスを抑えたまま良好な形状の形鋼製品を製造することができる。
1 矯正装置
2 入側フレーム
3 出側フレーム
4 上フレーム
5 下フレーム
6 上矯正ロール
6a 上矯正ロール軸
6b 矯正板
7 上矯正ロール群
8 上ロールチョック
8a 軸受
9 駆動モータ
10 回転伝達機構
11 下矯正ロール
11a 下矯正ロール軸
11b 矯正板
12 下矯正ロール群
13 下ロールチョック
14 下ロールハウジング
15 下ロールチョック昇降装置
15a 第1ねじ軸
15b 第2ねじ軸
16 駆動モータ
17 昇降装置
20 補強部材
21 第1セパレータ座
21a 第1固定部
21b 第1円筒部
21c 取付けボルト用貫通孔
22 第2セパレータ座
22a 第2固定部
22b 第2円筒部
22c 取付けボルト用貫通孔
23 鋼管
24 溶接部
25 第1板材
26 第2板材
27 取付けボルト
28 取付けボルト
S H形鋼(形鋼)

Claims (5)

  1. 形鋼を矯正する形鋼の矯正装置であって、
    前記形鋼が入り込む側の入側フレームと、前記形鋼が出る側の出側フレームと、前記入側フレームの上部及び前記出側フレームの上部に固定される上フレームと、前記入側フレームの下部及び前記出側フレームの下部に固定される下フレームと、矯正される前記形鋼の上方に配置され、円板状の矯正板を上矯正ロール軸に備えてなる上矯正ロールを入側から出側に向けて複数配置してなる上矯正ロール群と、各上矯正ロールの上矯正ロール軸を片持ち式に回転可能に支持するとともに前記上フレームに支持された複数の上ロールチョックと、矯正される前記形鋼の下方に配置され、円板状の矯正板を下矯正ロール軸に備えてなる下矯正ロールを入側から出側に向けて複数配置してなる下矯正ロール群と、各下矯正ロールの下矯正ロール軸を片持ち式に回転可能に支持する複数の下ロールチョックと、各下ロールチョックを上下方向に移動可能に案内するとともに前記下フレーム上に固定された複数の下ロールハウジングと、各下ロールハウジングに固定されるとともに、各下ロールチョックを下方から支持して各下ロールチョックを昇降させる複数の下ロールチョック昇降装置とを備え、
    下記A及びBの少なくとも一方が複数の補強部材で結合されてなることを特徴とする形鋼の矯正装置。
    A:隣接する下ロールハウジング同士、最も入側の下ロールハウジングと入側フレーム、及び最も出側の下ロールハウジングと出側フレーム
    B:隣接する上ロールチョック同士、最も入側の上ロールチョックと入側フレーム、及び最も出側の上ロールチョックと出側フレーム
  2. 前記複数の補強部材の各々は、平板状の第1固定部及び該第1固定部の主面から延びる第1円筒部を有する第1セパレータ座と、平板状の第2固定部及び第2固定部の主面から延びる第2円筒部を有する第2セパレータ座と、前記第1セパレータ座の第1円筒部と前記第2セパレータ座の第2円筒部との双方に突合せ溶接された円筒状の鋼管とを備え、
    前記第1セパレータ座の前記第1固定部が第1板材に固定されてなるとともに該第1板材が結合対象部材の一方に溶接接合され、前記第2セパレータ座の前記第2固定部が第2板材に固定されてなるとともに該第2板材が結合対象部材の他方に溶接接合されてなることで、結合対象部材の一方と他方とが結合されてなることを特徴とする請求項1に記載の形鋼の矯正装置。
  3. 請求項1又は2に記載の形鋼の矯正装置を用いて形鋼を矯正することを特徴とする形鋼の矯正方法。
  4. 請求項1又は2に記載の形鋼の矯正装置を備えたことを特徴とする形鋼の製造設備。
  5. 請求項3に記載の形鋼の矯正方法を用いて形鋼を矯正する工程を含むことを特徴とする形鋼の製造方法。
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