JPH02147112A - Ｈ形鋼のウエブ高さ制御圧延方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、建築および土木あるいは各種機械に用いられ
るＨ形鋼の熱間圧延方法および装置、特に製品全長にわ
たりウェブ高さの寸法精度が優れ、しかもロールを交換
することなくウェブ高さを自由に調整できるＨ形鋼の熱
間圧延方法および装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、Ｈ形鋼は第１図ｉａｌならびに偽）に示すよう
にブレークダウン圧延（１）２に、粗ユニバーサル圧延
機１４、エツジヤ−圧延機１６および仕上げユニバーサ
ル圧延機１８を組合せた工程において、矩形鋼片（スラ
ブ）またはＨ形鋼用粗形鋼片（ビームブランク）を圧延
素材として熱間圧延することによって製造されている。

すなわち、圧延素材を加熱後、２重式ブレークダウン圧
延機１２で所定の形に粗造形し、１基以上の粗ユニバー
サル圧延機１４（第１図（ｂｌでは粗ユニバーサル圧延
機１４Ａ　、１４Ｂを使用）と１基以上のエツジヤ−圧
延４！１１６により１パスあるいは複数パスの中間圧延
後、仕上げユニバーサル圧延機１８によって今度は通常
１バスで製品に仕上げられる。

圧延の進行に伴って見られる圧延素材の断面形状の変化
を第２図１８１〜（ｄｌに示す。製品寸法が決まれば、
それによって仕上げユニバーサル圧延機１８のロール寸
法とそれ以前の各圧延機のロール寸法が決定する。すな
わち、第２図に示すように、ブレークダウン圧延機、粗
ユニバーサル圧延機、エンジャー圧延機、そして仕上げ
ユニバーサル圧延機のそれぞれにおける（イ）、（Ｄ）
、（ハ）、（ニ）の各寸法はほぼ等しくなるよう設計さ
れていることから、各ユニバーサル圧延機における水平
ロール対の寸法によって最終製品寸法が規定されるので
ある。

このように特にブレークダウン圧延後の材料の形状変化
は限定されたものであり、特定のシリーズ（例えばＪＩ
ＳサイズＩｔ　４００Ｘ４００）の圧延には特定幅の水
平ロールが使用される。このため圧延されたＨ形鋼はウ
ェブ内幅が一定となり、サイズによるフランジ厚みの変
化分だけウェブ高さが変化することになる。

ところが、このような熱間圧延により製造されたＨ形鋼
を柱材として利用する際、第３図（ａ）に示すようにフ
ランジ厚、ウェブ厚の厚いＨ形鋼３０を下側にして、逐
次厚みの薄い順にＨ形鋼３Ｌ　Ｈ形鋼３２を溶接あるい
はボルトにより接合するが、これでは同図に示すように
フランジ側にウェブ高さの差の２だけの段差３３が生じ
ることになる。図中、Ｗ、＝Ｗ、＝Ｗ、となり、フラン
ジ内面はその幅寸法が一致するが、フランジの厚み分だ
けフランジ幅には差が生じる。つまり、Ｌ６＞ＬＳ＞Ｌ
４となる。このとき段差３３は１／２ＣＬ＆−ＬＳ）　
、ｌ／２（ＬＳ−Ｌ４）　　となる。

このような段差が生じると施工上都合の悪い場合が多い
、また、鉄骨コンクリート造の建築物の場合、柱や梁の
寸法は外寸が規制されるため、従来のロールＨ形鋼を用
いるとコンクリートのかぶり厚がサイズによって異なり
設計上も問題となる。

圧延Ｈ形鋼の上記問題点を解決し、ウェブ外幅、つまり
ウェブ高さを自由に変化しろる技術として特開昭５９−
１３３９０２号および特開昭６０−８２２０１号が開示
されている。これらの技術は軸方向の位置を変更できる
分割水平ロールをエツジヤ−圧延機や各ユニバーサル圧
延機に組み込むことにより、ウェブ高さを大きな範囲の
わたって変更しうるというものである。

また、仕上げユニバーサル圧延機の水平ロール胴長をオ
ンラインで拡幅自在に構成し、仕上げ圧延機においてウ
ェブ高さの伸張圧延を行う技術が特開昭６０−１１８３
０１号で開示されている。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 既述のウェブ高さを一定にするための各種技術は、同一
シリーズ内の異なるフランジ厚のＨ形鋼製造に際して、
ロール替を行うことなくウェブ高さのほぼ同じ多種の製
品が得られる点で有効である。しかしながら、現実にこ
れらの技術を用いて［■形鋼を大量に製造する際には、
圧延材１本毎あるいは同−材料内での温度ばらつきによ
り変形能に差違が生じて、材料の寸法変動が生じる。ま
た、圧延を繰り返すにつれて圧延ロールの熱膨張や局部
摩耗が生じ、これが原因で製品に寸法変動が生じる。従
って、厳しい寸法公差で製品全長にわたってウェブ高さ
の均一化が要求される場合には、従来技術だけでは実際
の生産への適用が困難である。

そこで圧延材を１本毎にしかも全長にわたうてウェブ高
さと特定公差内に収めるために、オンラインで製品のウ
ェブ高さを計測し、その計測値を圧延機側にフィードバ
ックすることでウェブ高さを随時変更する方法が考えら
れる。しかしながら、既述の公知技術のうち、特開昭５
９−１３３９０２号、同６０−８２２０１号および同６
０−１１８３０１号のように軸方向に幅変更可能な水平
ロールを用いてウェブ高さの調整を行う方法では、その
複雑な機構上からロール幅のオンライン制御を圧延中に
速やかに行うことは極めて困難であり、かつ多大の設備
投資を必要とするものである。

ここに、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を簡便
な手段でもって解決し、Ｈ形鋼の同一寸法シリーズ内の
ウェブ高さ　（外幅）が一定であり、しかも実際の生産
に際し製品全長にわたって均一なウェブ高さを実現しう
る画期的なＨ形鋼のウェブ高さ制御圧延方法を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者は先に、複雑な機構を有する設備を導入する必
要がなく、現状の仕上げユニバーサル圧延機の一部を改
造するだけで、第３図山）に示すように同一シリーズ内
のウェブ高さが一定のＨ形鋼を圧延できる画期的な方法
を提示した。フランジ厚およびウェブ厚を逐次薄くシつ
つウェブ高さは一定にしたＨ形鋼を接合することによっ
て、柱や梁として構成したとき外寸法は常に一定となる
のである。

これは、第４図〜第６図に示す如く、仕上げユニバーサ
ル圧延機４０における垂直ロール４１．４１を水平ロー
ル中心に対して圧延出側方向に特定距離（Ｓ）だけシフ
トさせ、かつ該垂直ロール４１．４１を水平ロール４２
．４２と干渉しない程度に特定距離（［。）に閉じ込め
ることによって、通常の中間圧延工程を経たＨ形鋼のウ
ェブ内幅の縮小圧延を行うものである。

ここで垂直ロールのオフセット　（シフト）量Ｓと目標
ウェブ高さＨｏとの間には、次の関係が満足されねばな
らない。

ここで、Ｒｖ、　Ｒｎはそれぞれ垂直ロール半径、水平
ロール半径であり、１．は製品フランジ厚、讐、は水平
ロール幅、Ｂは製品フランジ幅を表わす。

このように、本発明者が先に提示したウェブ高さが一定
のＨ形鋼の圧延方法は、現状の仕上げユニバーサル圧延
機の一部を改造するだけで実現可能なものである。しか
し、実際の生産に適用してみると、場合によりウェブ高
さ制御が必ずしも精度よく行われないことが経験された
。

そこで、本発明者は、上述の制御に加えさらに垂直ロー
ルの開度調整手段を付加したところ、実用的レベルまで
ウェブ高さ制御が可能となることを知り、本発明を完成
した。

すなわち、本方式の場合、垂直ロールの開度調整を行う
ことでウェブ高さを自由に変更しうるため、圧延機出側
にウェブ高さの計測装置を設置し、計測されたウェブ高
さの値に基づき該垂直ロール開度の調整を圧延中に逐次
行うことでウェブ高さの均一化が図れるのである０例え
ば、ウェブ高さの計？ｔＱＩ　４ａが目標値よりも大き
ければ垂直ロール開度を小さくし、逆にウェブ高さの計
測値が目標値よりも小さければ垂直ロール開度を大きく
するように垂直ロール圧下装置を制御するのである。

ここに、本発明の要旨は、上下１対の水平ロールと、こ
の水平ロール軸に対して圧延出側の所定位置にあって開
度調整可能とした左右一対の垂直ロールとの組合せより
なるＨ形鋼の仕上圧延用ユニバーサル圧延機を用い、該
圧延機の出側に配置した幅計測手段により圧延材のウェ
ブ高さを圧延中に検出し、ウェブ高さの検出値が過大で
ある場合には前記垂直ロールの開度を狭くし、過小であ
る場合には該垂直ロールの開度を大きくなるように調整
することを特徴とするＦｌ形鋼のウェブ高さ制御圧延方
法である。

本発明のＨ形鋼のウェブ高さ制御方法にあっては、垂直
ロールの開度調整に加えて、前記垂直ロールの圧延方向
の位置変更を併用してもよい。

また、本発明は、別の面からは、上下１対の水平ロール
と、この水平ロール軸に対して圧延出側の所定位置に設
けた左右一対の垂直ロールと、該垂直ロールの圧延方向
への移動手段と、該垂直ロールの開度調整手段と、該垂
直ロールの下流側に設けた幅計測手段と、該幅計測手段
により計測された幅と目標幅との比較演算を行い、その
差異が最少となる方向に前記移動手段と開度調整手段を
作動させる演算装置とから構成される、Ｈ形鋼のウェブ
高さ制御圧延装置である。

（作用） 本発明にかかる方法を第１図の（ａ）に示す圧延機列に
適用した場合を例にとり詳述する。

第１図＋ａｌにおいて、ブレークダウン圧延機１２、粗
ユニバーサル圧延機１４、エツジヤ−圧延機１６までは
従来用いられる圧延機と同一構造であり、ロール形状も
同一のものを用いる。仕上げユニバーサル圧延機１８は
、垂直ロール対を圧延機の出側にあって移動可能に設け
た構造になっており、その移動には油圧または電動機に
よる駆動機構を用いる。また、該垂直ロール対は移動し
た位置で所定の値にまで圧下することが可能なように油
圧または電動機による圧下機構を兼備している。

さらに第７図に本発明にしたがって仕上げユニバーサル
ミルによるウェブ高さ制御を行うときの制御ブロック図
を示す。

例えば、第１図（ａｌに示すように、ブレークダウン圧
延された材料は、粗ユニバーサル圧延機１４とエンジャ
ー圧［９１６における複数パスのレバース圧延により従
来と同様に圧延される。中間圧延段階を経たのちの圧延
材は、本発明の圧延装置から構成された仕上げユニバー
サル圧延機１８において、垂直ロールでフランジを起こ
されると同時にウェブ高さの圧下を受は製品に仕上げら
れる。

ここで本発明のウェブ高さ制御圧延方法を第７図にもと
づき説明する。

予め圧延スケジュールにもとづいて、垂直ロールの開度
と圧延機出側へのオフセット　（シフト）量Ｓが決定さ
れ各々所定の値に設定される。しかるのち、圧延機出側
に設置されたウェブ高さ測定器によるウェブ高さの測定
値および圧延材の温度さらには垂直ロール圧延荷重計測
値にもとづき、主演算装置で目標ウェブ高さと実測ウェ
ブ高さの偏差に対する垂直ロール開度補正量が演算され
、この結果補正信号が垂直ロール圧下装置にインプット
されて開度補正がなされる。すなわち、ウェブ高さの実
測値が目標値に比べて大きければ垂直ロール開度を狭く
し、逆にウェブ高さの実測値が目標値に比べて小さけれ
ば垂直ロール開度を拡げるようにする。

これらの関係は、Δ■を垂直ロールの開度調整ｉｔ（閉
め込みを正とする）、■、を実測ウェブ高さ、（１゜を
目標ウェブ高さとすると、 Δ１目士Ｈ，−Ｈ０＋Δｈ ただし、Δｈ　＝ｆ（圧延温度、垂直ロール荷重、圧延
材質等） として記述することができる。Δｈは予め経験的に求め
ておいてもよい。

同時にまた、上述の操作による垂直ロール開度補正にと
もなって、前述の（１）、（２）式から垂直ロールの必
要シフト量が演算され、この演算結果にもとづき垂直ロ
ールシフト装置に補正信号がインプットされてシフト補
正がなされる。

本発明において使用するウェブ高さ測定手段は、例えば
レーザー利用の幅測定器であればよく、その他超音波距
離計等も利用できる。

ウェブ測定手段４４によって計測されたウェブ高さは、
予定の圧延スケジュールにしたがって決められた目標ウ
ェブ高さと主演算装置４５によって比較され、その差異
が計算される。その結果に基づき、今度は垂直ロールへ
のロール圧下装置４６にロール開度の開閉の信号を送り
、上述の制御形態にしたがってロールの開度調整を行う
。ロール圧下装置４６は、図示例ではネジ圧下式による
ものであるが、油圧式であってもその他適宜機構のもの
を利用できる。一方、垂直ロール位置変更装置、つまり
垂直ロールシフト装置４７は、垂直ロールの開度調整に
おいて、水平ロールと垂直ロールが干渉しないように垂
直ロールを前述の＋１１式および（２）式にしたがって
移動させるのである。

圧延中に以上のような操作を連続的に行うことにより製
品全長にわたってウェブ高さを均一に仕上げることが可
能となる。

次に、本発明を実施例によって説明する。

実施例 本例では、第７図に示す圧延装置をＪＩＳサイズ＋＋４
００　Ｘ　４００シリーズの圧延に適用してシリーズ内
のウェブ高さが一定であるＨ形鋼を製造した。

本例では、本発明にしたがって、垂直ロールの開度調整
とともに垂直ロールのシフト調整もおこなった。

すなわち、第７図において、予め垂直ロールのシフト量
は一定量に設定し、超音波センサ一方式によるウェブ高
さ計測を行い、その実績値に基づいてロール開度ｍ整を
行った。なお、圧延温度および垂直ロールの圧延荷重の
測定も行ったが、これはロール熱膨張とミルスプリング
を考慮した垂直ロール開度補正のためであった。

第８図および第９図に本例により得られたＨ形鋼製品の
ウェブ高さの実測値を示す。

第８図および第９図の横軸はウェブ高さ目標値と実績値
との偏差を示し、縦軸は発生頻度を示す。

ウェブ高さは製品１０本を抽出し、各製品につき５点づ
つ測定しｎ数＝５０点とした。

まず、比較のために、第８図に本発明のＨ形鋼の仕上げ
ユニバーサル圧延法において、ウェブ高さ制御をオフ（
ＯＦＦ）にして同一サイズの圧延を行った結果得られた
製品のウェブ高さの実測値を示す０次に、第９図に本発
明方法によりウェブ高さ制御圧延を行った場合の製品の
ウェブ高さの実測値を示す、これについての測定要領等
は第８図の場合と同じである。

第８図と第９図との比較から判るように、本発明法によ
ればウェブ高さを目標値にに対し±０．５Ｉｌｌ１以内
の範囲内に収めることが可能となり、制御を行わなかっ
た場合に比し大幅な寸法精度の向上が実現できた。

さらに第１０図には、ＪＩＳサイズ［４００Ｘ　４００
について仕上げユニバーサル圧延後の材料全長にわたっ
て一定間隔でウェブ高さを測定した結果を示す。

図中の・印は本発明にかかろウェブ高さ制御を実施した
場合を示し、○印は制御を行わなかった場合の寸法分布
を示す、これからも、本発明のウェブ高さ制御方法を適
用することで、製品の全長にわたってウェブ高さの均一
化が図れることが明らかである。

（発明の効果） 本発明の圧延方法によれば、製品全長にわたってウェブ
高さのばらつきが極めて少ないＨ形鋼が得られるため、
従来の溶接Ｈ形鋼にかわり建築用等で広く使用可能とな
る。さらに仕上げユニバーサル圧延機の一部改造のみで
本発明の実施が可能なため設備投資費用が少なくて済む
メリットがある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌおよび第１開山）は、Ｈ形鋼熱間圧延の工
程図； 第２図は、Ｈ形鋼の圧延の過程を示す断面図；第３図［
ａ）は、従来のＨ形鋼の組合せ使用例の概略説明図； 第３図中）は、本発明にかかるＨ形鋼の組合せ使用例の
概略説明図； 第４図は、本発明にかかる仕上げユニバーサルミルの側
面図； 第５図は、本発明にかかる仕上げユニバーサルミルの正
面図： 第６図は、本発明にかかる仕上げユニバーサルの上面図
； 第７図は、本発明のウェブ高さＭ？１１ブロック図；第
８図は、本発明のウェブ高さ制御を行わなかった場合の
製品ウェブ高さの頻度分布を示すグラフ； 第９図は、本発明のウェブ高さ制御を行った場合の製品
ウェブ高さの頻度分布を示すグラフ；および 第１０図は、本発明のウェブ高さ制御を行った場合と行
わなかった場合の製品全長ウェブ高さ実測結果を示すグ
ラフである。 ４０：　　仕上げユニバーサル圧延機 ４１：　　垂直ロール ４２：　　水平ロール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）上下１対の水平ロールと、この水平ロール軸に対
   して圧延出側の所定位置にあって開度調整可能とした左
   右一対の垂直ロールとの組合せよりなるＨ形鋼の仕上圧
   延用ユニバーサル圧延機を用い、該圧延機の出側に配置
   した幅計測手段により圧延材のウェブ高さを圧延中に検
   出し、ウェブ高さの検出値が過大である場合には前記垂
   直ロールの開度を狭くし、過小である場合には該垂直ロ
   ールの開度を大きくなるように調整することを特徴とす
   るＨ形鋼のウェブ高さ制御圧延方法。
2. （２）前記垂直ロールの開度調整と同時に圧延方向の位
   置変更を行う請求項１記載の方法。
3. （３）上下１対の水平ロールと、この水平ロール軸に対
   して圧延出側の所定位置に設けた左右一対の垂直ロール
   と、該垂直ロールの圧延方向への移動手段と、該垂直ロ
   ールの開度調整手段と、該垂直ロールの下流側に設けた
   幅計測手段と、該幅計測手段により計測された幅と目標
   幅との比較演算を行い、その差異が最少となる方向に前
   記移動手段と開度調整手段を作動させる演算装置とから
   構成される、Ｈ形鋼のウェブ高さ制御圧延装置。