JPH0280102A - Ｈ形鋼の圧延方法 - 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） この発明はＨ形鋼の圧延方法に関し、とくにウェブ高さ
が一定でしかも断面寸法の良好なＨ形鋼を安定して製造
しようとするものである。

（従来の技術） 一般に、Ｈ形鋼は、第６図（ａ）（ｂ）に示すようにブ
レークダウン圧延機６の下流に粗ユニバーサル圧延機７
、エツジヤ−圧延機８および仕上げユニバーサル圧延機
９を配設したラインにおいて、第７図（ａ）（ｂ）及び
（Ｃ）に示すような種々の断面形状を有する素材１．２
又は３を熱間圧延することによって製造されている。

上掲第７図（ａ）（ｂ）及び（Ｃ）に示す各素材（つま
り、符号ｌはスラブ、符号２は矩形鋼片、符号３はＨ形
鋼用鋼片）はまずブレークダウン圧延機６にて所定形状
にまで粗造型されるが、このような圧延に適した圧延機
６としては、通常第８図（ａ）（ｂ）に示すような開孔
形４あるいは閉孔形５を刻設した上下ロールを有する２
重式ブレークダウン圧延機が用いられていた。

ブレークダウン圧延機６による圧延は、具体的に複数個
の花形を使用して順次各複数パスによる圧延にて素材を
以後の中間圧延に適合した形状にまで加工する工程であ
る。

上記の圧延にて粗造形された素材はつぎに第９図（ａ）
に示す如き形状になるロールを備えた１基以上の粗ユニ
バーサル圧延［７と第９図（ｂ）に示す如き形状になる
ロールを備えた１基以上のエンジャー圧延機８とによっ
て、１パスあるいは複数パスにて中間圧延され、次いで
第９図（Ｃ）に示す如き形状になるロールを備えた仕上
げユニバーサル圧延機９にて通常は１パスでＨ形鋼製品
に圧延される。

従って、製品寸法が決まれば、仕上げユニバーサル圧延
Ｊａ９のロール寸法とそれ以前の圧延機のロール寸法が
決まる。

つまり、第８図（ａ）における寸法（イ）、第９図（ａ
）〜（Ｃ）における寸法（ロ）〜（ニ）はほぼ等しくな
る如く設計されているのである。

このようにＨ形鋼の圧延においては特にブレークダウン
圧延後の素材の形状変化は限定されたものであるが、特
定のシリーズ（例えばＨ６００Ｘ３００等）のＨ形鋼を
圧延する場合にはそれに適合した特定幅の水平ロールが
使用される。

このような特定幅になる水平ロールによって圧延された
Ｈ形鋼はウェブ内幅が一定になるが、例えば１つのシリ
ーズにおいて、厚さの異なる多種サイズの形鋼を製造す
るには通常、水平ロールと垂直ロールのロール間隔を変
えて圧延することにより製造され、この場合形鋼製品の
フランジ厚の最大のものと最小のものとの厚み差は一例
を示せば片側で１６ｍｍ前後、両側ではその２倍、つま
り、３２胴程度ウェブ高さが変化することになる。

同一シリーズ内でのウェブ高さの変化はこのように従来
の圧延法では避けられないものであり、これを例えば、
建築材として用いる場合に大きな問題となることがあっ
た。

すなわち、梁を同一シリーズ内の数サイズのＨ形鋼を複
数接合して造る場合、上述したように同一シリーズ内の
Ｈ形鋼であってもウェブ高さにばらつきがあるから、そ
れらの一方のフランジ外面を合わせると他方に大きな（
フランジ厚み差の２倍）ずれを生じ、施工上問題となる
。

また、通常、建築物の構造を設計する場合は、外側から
内側へと寸法が順次決定されていく。これに対し、圧延
Ｈ形鋼はウェブ内幅寸法が一定で、フランジ厚の分だけ
外幅寸法（ウェブ高さ寸法）が変わる場合があるので施
工個所での他との寸法のとり合いに厳密さを要求される
場合には非常に問題となる。

さらに圧延Ｈ形鋼には寸法精度上の問題もある。

すなわち、Ｈ形鋼の圧延においては、第１０図に示すよ
うに粗ユニバーサル圧延機７の水平ロール１０の側面部
１１が圧延本数の増加とともに摩耗して水平ロール１０
の内幅寸法が減少する傾向がある。ここに垂直ロール１
２は、水平ロール１０とともに摩耗するが、垂直ロール
１２の摩耗についてはその開度を摩耗分だけ調整すれば
よく、水平ロールはどの問題は生じない。

しかしながら、水平ロールの摩耗に対しては、第１１図
で示す如く、フランジ厚み（ホ）を一定にして圧延する
場合にウェブ内幅（へ）だけでなくウェブ高さ（ト）が
水平ロール１０の側面部ＩＩの摩耗分だけ低くなるので
、通常は、寸法公差の許す範囲でフランジ厚み（ホ）を
厚くしてウェブ高さ（ト）を確保していた。

ところが、製品のウェブ高さの許容差はウェブ高さ４０
０　＋ｎ＋ｎ未満のものについては±３．０ｍｍ、同４
００髄以上６００印未満のものについては±４．０ｍｍ
、同６００　ｍｍ以上のものについては±５．０価とＪ
ＩＳ　Ｇ　３１９２に規定されている。材料のウェブ高
さ（ト）は水平ロール１０の幅の大小に影響されるので
、通常、ウェブ高さ（ト）の寸法許容差の範囲内で使用
する有効ロール幅が制限される。

従って、使用する水平ロールｌＯの幅によってフランジ
厚みが異なり、特に、摩耗して幅が減少した水平ロール
１０で圧延すると同一圧延チャンス内でも製品のフラン
ジ厚は厚くなる。当然、圧延チャンス毎に所定のロール
幅になるロールに取替えたとしても、摩耗の進行に伴な
いロール幅が変わることになるからチャンス毎の製品寸
法にもばらつきが生し、これらは寸法精度上好ましくな
い。

圧延Ｈ形鋼には以上のような問題があるため、とくに建
築用には、フランジ厚が変化してもウェブ高さが一定に
なるようにプレートを溶接して製造したＨ形鋼が用いら
れるが、当然、この場合圧延Ｈ形鋼より製造コストが高
くなるという不利があった。

この点に関する先行文献としては、例えば特開昭５９−
１３３９０２号公報、特開昭６０−８２２０１号公報、
特開昭６１−２６２４０４号公報などが参照される。

（発明が解決しようとする課題） 特開昭５９−１３３９０２号公報に開示の方法は軸方向
の位置を変更できる分割ロールを第６図（ａ）の粗ユニ
バーサル圧延機７、エツジヤ−圧延機８ならびに仕上げ
ユニバーサル圧延機９に組込み、これによってウェブの
部分圧延、フランジ端部圧延を行ない同一ロールで異な
ったウェブ高さサイズの圧延を可能とする圧延方法であ
る。

また、特開昭６０−８２２０１号公報に開示の方法は軸
方向の位置を変更できる分割ロールを第６図（ｂ）の１
次粗ユニバーサル圧延機７ａ、エンジャー圧延機８．２
次粗ユニバーサル圧延機７ｂならびに仕上げユニバーサ
ル圧延機９に組込んで同一ロールで異なったウェブ高さ
サイズ、フランジ幅サイズの圧延を可能にする圧延方法
あるいは軸方向の位置を変更できる分割ロールを第６図
（ｂ）の１次粗ユニバーサル圧延機７ａ、２次粗ユニバ
ーサル圧延機７ｂならびに仕上げユニバーサル圧延機９
に組込んで同一ロールで異なったウェブ高さサイズの圧
延を可能とする圧延方法である。

これらの先行技術はウェブ高さを大きな範囲にわたって
変更でき、数シリーズを連続して圧延できるので、従来
の圧延に比してロール交換頻度の減少等多くの効果を有
する。

しかしながら、同一シリーズ内の全サイズのウェブ高さ
を一定にすることに関しては、分割ロール間隔の調整量
が３０鴫程度でよいのにも拘らず、粗ユニバーサルミル
、エツジヤ−ミルならびに仕上げユニバーサルミルの全
てに水平ロールとして軸方向に移動可能な２つの分割ロ
ールを用いるため、その設備費が非常に大きくなるとい
う不利があった。

一方特開昭６１−２６２４０４号公報に開示の方法は、
ブレークダウン圧延後の素材を粗圧延ならびにその後、
仕上げ圧延等の過程を経てＨ形鋼を熱間圧延するに際し
、粗圧延時においては、ウェブの両端部に突起を形成す
るように粗圧延し、その後ロール軸方向の位置をパス毎
に変化できる少なくとも２つの分割ロールを有する水平
ロールにより、これら分割ロールの位置を適宜変化させ
て仕上圧延しようとするものであるが、この方法は、厚
みが薄くしかも温度の低下した前記ウェブ突起部を仕上
げ圧延工程において部分圧延することからロール面圧の
増大によって、分割ロールに過負荷が加わるという問題
点があった。

同一シリーズ内において異なるフランジ厚みであっても
ウェブ高さがほぼ一定になるＨ形鋼を製造コストの増大
を伴なったり圧延機に過大な負荷を加えることなく効率
よく製造できる圧延方法を提案することがこの発明の目
的である。

（課題を解決するための手段） この発明はブレイクダウン圧延を経た素材に粗圧延次い
で仕上げ圧延を施してＨ形鋼を製造するに当り、粗圧延
を経たウェブおよびフランジを有する粗形鋼片に、該鋼
片のパスラインを左右に挟む一対の垂直ロールと粗圧延
段階よりもロール幅を小さく設定したロール幅の変更可
能な上下一対の水平ロールとを備えたユニバーサル圧延
機にて、該鋼片のフランジ部の角度起こしとウェブ高さ
圧下およびフランジ部の厚み圧下を行なう仕上げ圧延を
施してウェブ内幅寸法を縮小調整することを特徴とする
Ｈ形鋼の圧延方法である。

上述したような従来の部分圧延法における問題点を解消
するためこの発明では、粗ユニバーサル圧延段階までは
通常の圧延を行なうが、これに引続く仕上げユニバーサ
ル圧延段階では、ロール幅の変更可能な水平ロール対の
外幅寸法（チ）を第１２図に示すように目標とするＨ形
鋼のウェブ内幅寸法（いに調整した圧延機にて、上記の
如く粗形鋼片のフランジ部の角度起こし、ウェブ部の高
さ圧下さらにフランジ部の厚み圧下を行ないウェブ高さ
一定のＨ形鋼を製造しようとするものである。

なおこの発明においては、ウェブの中心偏りなどの発生
による形状劣化を防止するために仕上げ圧延における１
パス当たりのウェブ内幅寸法の縮小調整量は、ウェブ厚
みをＴＷ、ウェブ内幅寸法をＢＷとしたとき、 ８０　・Ｔｗ２／　ＢＷ を越えない範囲に設定することが肝要である。

（作　用） この発明においてはＨ形鋼断面各部における圧下率の均
一化が可能であるため、部分圧延法で問題となる局部的
強圧下によるロール面圧の著しい増加を生じないという
利点がある。

すなわちＨ形鋼の圧延において例えば第１図（ａ）に示
すような粗ユニバーサル圧延後の粗形綱片（ウェブ高さ
：Ｈ８゜）を仕上ユニバーサル圧延にて第１図（ｂ）に
示すようなウェブ高さＨＷＩになるＨ形鋼に仕上げる場
合ウェブ高さ方向の圧下率Ｔ）Ｉｗは０式で示される。

また、これと同じ圧下率でフランジ厚を圧下する仕上ユ
ニバーサル圧延における水平ロールの外幅Ｂ。１は０式
で示される。

ここに、 Ｈ，、：ウェブ高さ　〔柵〕 Ｂｏ：ウェブ内幅　〔柵〕 Ｔ、：フランジ厚み〔侑〕 Ｔ８：ウェブ厚み　（＋ｍ＋＋） 添字Ｏ：仕上圧延前 ｌ：仕上圧延後 目標のウェブ高さｌＩｗ＋、フランジ厚Ｔｆ＋が与えら
れ粗ユニバーサル圧延後のフランジ厚ＴｆＯが求まれば
０式において仕上ユニバーサル圧延機の水平ロール間隔
を設定することにより全断面がほぼ均一の圧下率で圧延
される。このため従来の圧延において問題となる局部的
な面圧の増大なしに安定した圧延が可能となる。

ここで粗ユニバーサル圧延機と仕上ユニバーサル圧延機
では通常の圧延においても、両者の水平ロール幅にある
程度の許容差があり２〜３１Ｍ１程度のウェブ内幅縮小
を行なう場合がある。しかしながらこの発明は前述のよ
うにウェブ高さの圧下をロールの組替なしに積極的に行
なうものであり、ウェブ高さを、５値以上圧下する場合
がこの発明により有利に適合する。

なおこのようにウェブ高さ圧下を行なう場合においてウ
ェブ内幅の縮小調整量が大きくなるとＲ部の折れこみや
ウェブの座屈あるいはウェブの中心偏りの発生などが懸
念される。

このような問題は仕上げユニバーサル圧延機の入側にウ
ェブガイドを配設したり粗形鋼片の案内精度を向上させ
ることによりある程度は防止できるが、１パス当たりの
縮小調整量を上記の条件に従って設定する必要がある。

以下その理由について述べる。

仕上げユニバーサル圧延機の水平ロールのロー１ル幅を
粗圧延を経た粗形鋼片のウェブ内幅よりも小さく設定し
てウェブ内幅の縮小調整を行う場合にはロールと粗形鋼
片の接触状態は第２図に示すようになる。

ここでウェブ内幅ＢＷ。の縮小は垂直ロール■によって
行われることになるから、通常のロール径、圧下率のも
とでは垂直ロール■が水平ロールに先行して粗形鋼片り
と接触し次いで水平ロールのロール側面が接触してウェ
ブ厚の圧下が行われる。

このようにウェブ内幅の縮小は主として圧延機の水平ロ
ールと粗形鋼片りのウェブとの接触部によりやや入り側
の領域で行われるが、ウェブの圧下が始まる前の領域で
は水平ロールのすき間が第３図（ａ）に示すようにウェ
ブ厚より大きいことから、場合によっては第３図（ｂ）
（Ｃ）に示すようにウェブ部の座屈やねじれが発生する
。

粗形鋼片りのウェブ部ｈａは水平ロールＨによって圧下
されるから、たとえ圧延機の入り側で座屈等が発生して
も圧延後はほぼロールのすき間通りの形状となるので比
較的問題は少ない。

しかしながら圧延機の入り側におけるウェブのねじれは
、フランジｈｂＯ幅方向の中心が水平ロールＨのすき間
から外れた状態で圧延機を通過することになるから第４
図（ａ）（ｂ）に示すようなウェブ中心の偏りやウェブ
の付は替え現象などの不具合が発生する。この現象は圧
延前における粗形鋼片のウェブ厚みが薄いほど、またウ
ェブの幅が大きいほど顕著であり、また縮小調整量が大
きいほど発生し易い。

なお、仕上げ圧延前の粗形鋼片のウェブ厚みはユニバー
サル圧延での適性圧下量から決定され、また圧延前のウ
ェブ内幅は同一圧延チャンス内で最もフランジ厚みの薄
いサイズになる粗形鋼片のウェブ内幅とほぼ同等の値と
なる。このことから仕上げ圧延における上述のような形
状不良を防止するためには、ウェブの厚みとその内幅寸
法に応じて、１パス当たりの縮小量に限界を設けて必要
縮小量がこの限界値を越える場合は２パス以上に分割す
ることが必要である。

第５図は製品呼称寸法がＨ７５０Ｘ２００　、Ｈ６００
×２００およびＨ４５０Ｘ２００になる各Ｈ形鋼におい
てウェブ厚みが６〜ｂ 延を行い、圧延後のウェブ中心の偏りの変化について調
査した結果を示すものである。

仕上げ圧延前のウェブ厚をＴＷ、ウェブ内幅をＢＷ。

ウェブ内幅の縮小量をΔＢＷ、ウェブ中心の偏りの増加
量をΔＣとした場合、第５図の横軸におけるΔＢ−・Ｂ
Ｗ／（Ｔｗ）”が大きくなる程、すなわちあるウェブ厚
みの値に対しウェブの内幅縮小量が大きくかつウェブの
内幅が大きいほどウェブ中心の偏りの値が指数的に増加
していて１パスでの縮小には限界があることがわかる。

なお、ウェブの中心偏りは建築向けＨ形鋼の場合でＪＩ
Ｓ　Ｇ３１９２より厳しい±２　ｍｍを目標とし、フラ
ンジの作業側と操作側とを別個に扱うこととした。

上記の結果からウェブ厚みに関しては、現行のＨ形鋼の
圧延では最も厚みの薄い６　ｍｍサイズになる形鋼製品
を考慮すると縦軸おけるΔＣ／Ｔ−では０．３３の値が
限界である。

この際の横軸におけるΔＢ−・Ｂ　ｗ／　（Ｔ　ｗ）　
”は８０であり、これがウェブ縮小量の限界値を示す指
標となる。

この発明においては上記の結果から、１パスあたりの縮
小量ΔＢ−が下記式 ％式％ から計算されるΔＢ　Ｈｏａｘの値を越えるときには２
パス以上に分割することとして１パスでの縮小量に制約
を設けたので仕上げ圧延時に懸念されろウェブ中心の偏
りやウェブの付は替え現象などの形状不良の発生は効果
的に回避される。

（実施例） 代表的な製品呼称寸法であるＨ　４５０Ｘ２００になる
Ｈ形鋼の製造を対象とした場合の実施例について説明す
る。

ウェブ厚およびフランジ厚がそれぞれ（８ＭＸ１４ｍｍ
）　、　　（９ＭＸ１６ｍｍ）　、　　（１０ｍｍＸ１
９＋＋ｍ＋）　、　　（１１ｍｍ　Ｘ　２２ｍｍ　）　
、　　（１４ｍｍ　ｘ　２８ｍｍ　）の素材を粗ユニバ
ーサル圧延で所定の厚さまで圧延した後、これらの中で
最もフランジ厚みの小さいＨ４５０Ｘ２００　Ｘ　８×
１４のＨ形鋼のウェブ高さにそろうように仕上ユニバー
サル圧延機の垂直ロールの間隔を各々について設定し、
またこのときのウェブ高さ方向の圧下率に相当するフラ
ンジ厚圧下率となるように水平ロールの外幅間隔を表１
に示すような寸法に調整した。なおユニバーサル圧延機
の垂直ロールは通常無駆動なのでウェブ高さ方向の圧下
量の大きいＨ４５０Ｘ２００　Ｘ１４Ｘ２８ではとくに
先端の噛みこみ不良が生じるため、入側の補助的な押し
こみ装置を用い噛みこむまでは材料を押し込んだ。

また粗ユニバーサル圧延機の水平ロールは通常使用して
いるものである。仕上げ圧延後のＨ形鋼のウェブ高さを
測定した結果を表−１に併せて示す。

つぎに代表的な製品呼称寸法であるＨ３Ｏ０Ｘ２００の
Ｈ形鋼を製造すべく、目標のウェブ厚、フランジ厚がそ
れぞれ（６ｍｍ　Ｘ　９ｍｍ）、（９ｍｍ　Ｘ　１２ｍ
ｍ）　、（９ｍｍＸ１６ｍｍ）　、（１２ｍｍ　Ｘ１６
ｍｍ）、（１２ｍｍ　Ｘ２２ｍｍ）になる素材を、ロー
ル幅が４８２問になる水平ロールを備えた粗ユニバーサ
ル圧延機にて所定の厚みになるまで圧延した後、これら
の中で最もフランジ厚みの小さいＨ３Ｏ０Ｘ２００　Ｘ
６　Ｘ９のＨ１鋼にウェブ高さが揃うように仕上げユニ
バーサル圧延機の垂直ロールのロール間隔を設定し、各
素材のフランジの厚みに応じて該圧延機の水平ロールの
ロール幅の調整を行った。このときのウェブ内幅の縮小
パス回数と１回当たりの縮小量及び製品形鋼の長手方向
中央部での中心偏り量の測定結果を表−２に示す。

なお（９ｎｎｎＸ１６ｎ＋ｒ＋＋）　、　（１２ｍｍＸ
２２ｍｍ）の素材は１パスの縮小量がこの発明に従う縮
小限界を超えるため２パスの圧延としている。

またこの実施例では比較のため（９ｍｍ　Ｘ　１６ｍｍ
）、（１２ｍｍ　Ｘ　２２ｎ＋ａ＋）の素材については
縮小限界を超える圧下量の条件ではあるが１パスでウェ
ブの内幅縮小を行なう圧延を行った。その結果について
も表−２に併せて示す。

表−２から明らかなように１パス当たりの内幅縮小量に
制約を設けた場合にはとくに形状不良の発生防止効果が
顕著に表れウェブの中心偏りは橿めて小さいことが確か
められた。

（発明の効果） この発明によれば、粗ユニバーサル圧延段階では通常の
圧延を行ない、仕上ユニバーサル圧延段階では水平ロー
ルのロール外幅寸法を調整してウェブ高さの積極的な圧
下を行ない、フランジの厚さに応じてウェブ内幅を縮小
するので同一シリーズにおいてフランジ厚みが異なる場
合であってもウェブ高さがほぼ同一のＨ形鋼をロールの
組替を要することなしに効率的に製造することができる
。

またこの発明によればウェブ内幅の縮小圧延を行うに際
して、１パス当たりの縮小調整量を規制しているので過
大な縮小調整によるところのウェブ中心の偏りやウェブ
の付は替え現象などの形状不良を未然に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）はこの発明に従う仕上ユニバーサル
圧延の前後におけるＨ形鋼の断面模式図、第２図はＨ形
鋼の圧延状況の説明図、 第３図（ａ）（ｂ）（Ｃ）はＨ形調圧延用素材の断面を
示す図、 第４図（ａ）（ｂ）は形状不良の発生したＨ形鋼の断面
を示す図、 第５図はＨ形゛鋼の圧延過程で生じる形状不良の発生限
界を調査したグラフ、 第６図（ａ）ら）はＨ形鋼の圧延要領の説明図、第７図
（ａ）（ｂ）　（Ｃ）はＨ形調圧延用素材の断面を示し
た図、 第８図（ａ）（ｂ）はブレークダウン圧延における圧延
ロールのカリバー形状を示した図、 第９図（ａ）　（ｂ）　（Ｃ）は粗ユニバーサル圧延、
エツジヤ圧延および仕上げユニバーサル圧延の各圧延状
況を示した図、 第１０図は水平ロールの摩耗状況を示した図、第１１図
はＨ形鋼の主要寸法を示した図、第１２図はロール幅の
変更可能な圧延ロールを模式的に示した図である。 １・・・スラブ　　　　　　２・・・矩形鋼片３・・・
Ｈ形鋼用鋼片　　　４・・・オープンカリバー５・・・
クローズドカリバー ６・・・ブレークダウン圧延機 ７・・・粗ユニバーサル圧延機 ８・・・エツジヤ−圧延機 ９・・・仕上ユニバーサル圧延機 第２図 第１図 ＢＷｏ＞ＢＷブ 第３図 第６図 （ｂ） 第７図 第８図 ミ 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ブレイクダウン圧延を経た素材に粗圧延次いで仕上
   げ圧延を施してＨ形鋼を製造するに当り、粗圧延を経た
   ウェブおよびフランジを有する粗形鋼片に、該形鋼片の
   パスラインを左右に挟む一対の垂直ロールと粗圧延段階
   よりもロール幅を小さく設定したロール幅の変更可能な
   上下一対の水平ロールとを備えたユニバーサル圧延機に
   て、該形鋼片のフランジ部の角度起こしとウェブ高さ圧
   下およびフランジ部の厚み圧下を行なう仕上げ圧延を施
   してウェブ内幅寸法を縮小調整することを特徴とするＨ
   形鋼の圧延方法。 ２、仕上げ圧延における１パス当たりのウェブ内幅寸法
   の縮小調整量を、ウェブ厚みをＴ＿Ｗ、ウェブ内幅寸法
   をＢ＿Ｗとしたとき、 ８０・Ｔ＿Ｗ＾２／Ｂ＿Ｗ を越えない範囲に設定する請求項１記載の圧延方法。