JPH0299201A - フランジを有する形材の圧延装置列 - 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、フランジを有する形材、例えばＨ形鋼、■形
鋼等の形材において、ウェブ部に空孔を形成した製品（
以下、エキスバンド形材と言う）を製造する圧延装置列
に関するものである。

［従来の技術］ 第７図に示す、断面Ｈ形状のエキスバンド形材１０はウ
ェブ部１０ａに空孔Ｊｏｂを形成した形材であり、通常
の圧延Ｈ形鋼と比較した場合、単位長さ当りの重量を一
定とすればより優れた剛性が得られ、逆に同じ剛性では
軽量化が図られるという特性を有することから建築構造
物の梁等の構造部材に使用されている。

このエキスバンド形材を造形する手段としては、特公昭
５３−１２４６７号、特公昭５５−４２６５２号または
特公昭４５−８３３７号各公報の技術が公知である。即
ち、特公昭５３−１２４６７号、特公昭５５−４２６５
２号は予め金属の帯材または型材の腹部（ウェブ部）の
長手方向に少なくとも二列またはそれ以上のスリット列
（溝部）を一定の間隔で交互に設けた後、その直後に近
接配置した加圧小ロール対群により冷間ベンディング圧
延加工を行い腹部をラチスに延伸および拡開する方法と
その装置、また特公昭４５−８３３７号は予めジョイス
トのウェブの長平方向に適宜の切込みを設けた後、一対
の偏心ローラー２組を相対向位置に配置して成る印位装
置を多数個併列に設置して切込み部を漸次展開し一対構
成のトラスな成形する方法および装置である。

ところが、前記の特公昭５３−１２４６７号、特公昭５
５−４２６５２号技術では冷間圧延によるため材料の変
形抵抗か著しく犬きく、従って大断面の形材は造形が困
難であり、また、曲げ成形による歪みがウェブとフラン
ジの付は根部（以下、隅角部と言う）に集中し、加工硬
化するため強度特性か低下し、隅角部で破壊し易く大型
構造物形鋼として使用するには限界があった。

また、後者の特公昭４５−８３３７号は偏心ローラー下
端面をウェブ面に圧接するように配置するとしているか
、本ローラーの回転面はウェブ面に平行であるので、ウ
ェブ部に焼き付疵あるいは引っ掻き疵が生し、被圧延材
のウェブ厚のバラツキによってはローラー間に材料を通
すことができない事態も生じる。従ってこのような問題
点を解消するためには、偏心ローラー下端面とウェブ面
には少なくとも片側２〜５ｍｍに隙間を開けることが必
須となる。しかし隙間を設けた場合、ウェブ幅方向両端
部の隅角部は圧下を受けずに引っ張られるために当該部
分にはくびれが生じ、材質劣化の程度は大きい。さらに
はフランジの外側中央部に凹みを生じ、仕上げ圧延のみ
ではフランジ面の平坦化が容易ではないという問題も有
している。

［発明が解決しようとする課題］ 萌述のように、従来のエキスバンド形材製造法において
はウェブ幅方向両端部の隅角部の材質劣化やフランジ部
の形状悪化を解消することが極めて大きな課題であり、
本発明はこれらの課題を解決し種々のサイズのエキスバ
ンド形材の造り分けと量産化が可能な新規な製造プロセ
スを提供するものである。

［課題を解決するための手段・作用］ 第１図に本発明の圧延装置列の概要を示す。図において
粗圧延工程１は例えば周知のブレークダウンミルを使用
した被圧延材の粗圧延を行う工程であり、粗形鋼片また
はスラブを素材としてＨ断面の中間粗圧延材を圧延する
工程である。中間圧延工程２はユニバーサルミル２ａと
エツジングミル２ｂとを近接して配置し、往復圧延によ
って１１η記中間粗圧延材を更に圧延して略最終製品の
断面形状の中間仕上げ圧延材を得る工程である。

本発明の特徴とするところは５この中間圧延工程２に続
いて被圧延材のウェブ上下面に１または複数条の溝部を
形成する溝成形装置３、更に溝成形後の被圧延材をウェ
ブ幅方向に拡幅し、前記溝部を拡げて空孔を形成するウ
ェブ拡幅装置４とを順に配設したことにある。ウェブ拡
幅装置４の後段に設ける仕上圧延機５は、従来のＨ形調
圧延装置列における仕上ユニバーサルミルと同し構造で
あり、最終製品断面のフランジ形状およびウェブ形状に
成形するものである。

続いて、誼記溝成形装置３の構成を更に説明する。第２
図（ａ）に示す溝成形装置３はハウジング３１に回転自
在に軸支された上下一対の軸体３２ａ。

３２ｂ、およびこの各軸体の幅方向に適宜の設定間隔を
もって軸体の外周面に突設された複数のディスク刃３３
ａ、３３ｂからなる。前記軸体３２ａ、３２ｂはギヤー
３４ａ、３４ｂによって軸体３２ａ、３２ｂか同期して
回転するよう構成されている。第２図（ｂ）は第２図（
ａ）のディスク刃３３ａ、３３ｂと被圧延材のウェブ部
１０ａとの関係を拡大図示したもので、ディスク刃３３
ａ、３３ｂの先端間にはδの間隙が設定されており、こ
のディスク刃によって切り込まれたウェブ部１０ａの厚
み方向中央にはδの厚みだけ残存しＪ−下面に溝部が形
成される。なお、溝部残厚δが大き過ぎると、後述する
ウェブ拡幅装置４による拡幅圧延後の左右空孔の大きさ
がアンバランスになるが、溝成形装置のミル剛性をでき
るだけ高め溝部残厚をできる限り小さくすることにより
、拡幅工程でバランスの良い空孔を開けることは可能で
ある。

続いて、第３図（ａ）　、　（ｂ）でディスク刃形状の
例を更に詳細に説明するか、上下のディスク刃３３ａ。

３３ｂとは同形なので図では上側のディスク刃３３ａに
ついてのみ説明する。ディスク刃３３ａの周面には凹部
と凸部が均等な角度で分割形成されており、図示例では
一つの凸部の周長２、凹部の仮想周長ｍとし、３１＋３
ｍ＝全周長となるようにしている。第３図（ｂ）は刃先
の形状例であり適当な刃先角度αが設定されている。

第４図はディスク刃によって被圧延材のウェブ面に形成
された溝１０ｃのパターン例を示し、前記ディスク刃３
３ａ、３３ｂを上下一対として、軸体の幅方向に３組設
は且つ１列目と３列目とのディスク刃は軸体に対して同
位置に固定し、２列目のディスク刃のみを異なる位置に
ずらして固定した場合である。即ち、上記のような溝成
形装置を用いることによって被圧延材の長さ方向ウェブ
上下面には不連続の３条の溝部が形成される。なお、ｍ
列の不連続溝部を形成する場合は軸体３２ａ、３２ｂに
一対のディスク刃のみを設ければよいことは勿論である
。

次にウェブ拡幅装置について説明する。第５図（ａ）　
、　（ｂ）は本発明の請求項１に対応するウェブ拡幅装
置４を示す。なお、当該装置は本願出願人が先に特願昭
５８−７７３９１号（特開昭５９−２０２１０１号）で
提案した斜行ロール方式によってウェブを幅方向に拡げ
る手段を利用したものである。図において拡幅ロール４
１ａ、４１ｂ、４１ａ’、４１ｂ’は被圧延材の上部フ
ランジの内側の左右および下部フランジの内側に配置さ
れ、各ロールの軸心は圧延方向に垂直な面に対して所定
の角度θ８に設定されている。また、被圧延材のウェブ
幅方向両端部の隅角部Ｃはこれらの拡幅ロールの外側面
で圧下するよう構成されている。隅角部Ｃに対する拡幅
ロールの圧下刃はウェブを拡幅する方向に働き、ウェブ
部１０ａに形成されていた溝１０ｃは幅方向に拡開し空
孔部ｉｏｂが形成される。

第６図は本発明の請求項２に対応するウェブ拡幅装置４
であり、ロールチョック４２に設けられた支軸４３は圧
延方向に平行で且つ被圧延材のウェブ面に垂直な面に対
して所定の角度θ９で設定されており、この支軸４３に
は駒型あるいはソロパン玉型の拡幅ロール４４が回転自
在に軸支され、この拡幅ロール４４の外側面で被圧延材
の隅角部Ｃを圧下するとともに、面記斜行方式の拡幅ロ
ールと同様にウェブ部１０ａに形成されていた溝１０ｃ
を幅方向に拡開するように設けている。バックアップロ
ール４５は隅角部Ｃを圧下する拡幅ロールの反対側から
バックアップするために設けている。

上記の構成になるウェブ拡幅装置を溝成形装置の後段に
配置することにより、ウェブ拡幅装置ではフランジ内側
面を押圧するたけでなくウェブ幅方向両端部の隅角部Ｃ
およびウェブを圧下もしくは圧接しながらウェブを拡幅
することとなり、従来手段のフランジ内側面のみを押し
拡げた場合に生じたフランジ外側中央部の凹みもなく、
また隅角部の材質劣化の問題もなく、隅角部を圧下して
いるためにかえって鍛錬度を高める効果も奏する。

ところで、前記溝成形装置３の軸体３２ａ、３２ｂおよ
びウェブ拡幅装置４の各ロールはいずれも装置毎に独立
した駆動源により回転させるか、もしくは前記中間圧延
工程と仕上げ圧延工程間の距離が連続圧延可能に近接し
ている場合には駆動源を省略することも可能である。す
なわち、被圧延材が溝成形装置３およびウェブ拡幅装置
４に噛込む際には中間圧延工程２により押し込み圧延を
行い、被圧延材の後端が中間圧延工程２を抜けて先端が
仕上げ圧延工程５に噛込むと同時に仕上げ圧延工程５に
よる引き抜き圧延を行えばよい。

［実施例］ 溝成形装置３として第２図に示した方式、ウェブ拡幅装
置４は第５図の斜行ロール方式とを組み合わせた装置列
でエキスバンド形材を製造した例を以下に示す。主な製
造条件を第１表に、この製造条件によって得られた最終
製品を第７図に示す。

本実施例によって製造されたエキスバンド形材は隅角部
のくびれ、フランジ外側面の凹み等の形状不良は全く生
ぜず良好な製品が得られた。第８図は最終製品エキスバ
ンド形材のウェブ幅方向両端部の隅角部およびフランジ
部の組織写真を示すが、ウェブ幅方向両端部の隅角部の
組織ａはフランジ部の組織すに比べ結晶粒が微細であり
十分に鍛錬されていることが分かる。

ところで、上記従来の斜行ロール方式で通常のＨ形鋼を
圧延する場合、ウェブの両端部にくびれが生ずることが
あり、ウェブ部に余分の肉量を付加する等の対策が必要
であフだか、本発明装置によるエキスバンド形材の圧延
では、第９図に示すように上記通常の形鋼よりもくびれ
が発生し難い。即ち、通常のＨ形謳ではウェブ幅方向の
両端でウェブ厚が減少するくびれ現象が見られるか、エ
キスバンド形材ではウェブ厚の減少は微小である。従っ
て余肉の付加量を小さくでき、ラジアル荷重を小さくで
きる。

また、第１０図のように、通常のＨ形鋼を拡幅するより
もエキスバンド形材の方が拡幅ロールに働くスラスト荷
重が小さくて済むため圧延機の剛性および強度を小さく
できるので、よりコンパクトな構造にてエキスバンド形
材は造り分けられる。

また、特に前記斜行ロール方式の場合には１０−ルで自
由に拡幅ができるためより効率的にエキスバンド形材が
造形できる。

さらに、溝成形装置およびウェブ拡幅装置の設定条件を
変えることにより各種ウェブ高さ、各種空孔寸法のエキ
スバンド形材を造形可能であり、仕上げ圧延工程におけ
るユニバーサルミルの水平ロールに周知の胴幅が任意に
設定可能な胴幅可変ロールを利用すれば、オンラインで
の寸法変更の自由度は更に高まる。

［発明の効果］ 本発明の圧延装置列を使用することにより、インテリジ
ェントビル用あるいは鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＧ）
運用の高機能形材として需要か見込まれる種々のサイズ
のエキスバンド形材を局部的な材質劣化をおこさせず、
且つ形状上なんら問題なく効率良く造り分けられる。ま
た本発明装置は既存の形鋼圧延装置列に、溝成形装置お
よびウェブ拡幅装置を設けるだけでエキスバンド形材を
製造可能なので設備費も廉価となる等工業的な効果は極
めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置列の全体説明図、第２図（ａ）は本
発明溝成形装置の正面略図、（ｂ）は第２図（ａ）の部
分拡大図、第３図（ａ）は溝成形装置のディスク刃形状
を示す側面略図、第３図（ｂ）はディスク刃の正面部分
断面図、第４図は被圧延材ウェブ部に形成された溝加エ
バターンを示す平面略図、第５図（ａ）は斜行ロール方
式のウェブ拡幅装置による拡幅状態を示す平面略図、（
ｂ）図は拡幅状態を示す部分切断正面略図、第６図は駒
型ロール方式のウェブ拡幅装置による拡幅状態を示す部
分切断正面略図、第７図（ａ）はエキスバンド形材の平
面略図、（ｂ）は第７図（ａ）のＡ−Ａ方向切断正面図
、第８図は本発明装置によって製造されたエキスバンド
形材の組織写真、第９図は形材ウェブ幅方向位置のウェ
ブ厚変化を示すグラフ、第１０図は通常形材とエキスバ
ンド形材とのスラスト荷重差を示すグラフ。 １・・・粗圧延工程、２・・・中間圧延工程、３・・・
溝成形装置、４・・・ウェブ拡幅装置、５・・・仕上げ
圧延工程、３１−ハウジング、３２ａ、３２ｂ−”軸体
、３３ａ、３３ｂ・・・ディスク刃、３４ａ、３４ｂ　
＝−ギヤー、４１ａ、４１ｂ、４１ａ’、４１ｂ’・・
・斜行ロール、４４・・・駒型ロール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粗圧延工程、中間圧延工程、および仕上げ圧延工程
   からなるフランジを有する形材の圧延プロセスの前記中
   間圧延工程と仕上げ圧延工程間に、被圧延材長さ方向の
   ウェブ上下面に不連続の１または複数条の溝部を形成す
   る溝成形装置と、少なくとも被圧延材のウェブ幅方向両
   端の隅角部に当接する左右一対の拡幅ロールを備えたウ
   ェブ拡幅装置とを配設したことを特徴とするフランジを
   有する形材の圧延装置列。 ２、拡幅ロールの軸心を圧延方向に垂直な面に対して所
   定の角度θ＿Ｈに設定したウェブ拡幅装置を有する請求
   項１記載のフランジを有する形材の圧延装置列。 ３、拡幅ロールの軸心を圧延方向に平行でかつ被圧延材
   のウェブ面に垂直な面に対して所定の角度θ＿Ｖに設定
   したウェブ拡幅装置を有する請求項１記載のフランジを
   有する形材の圧延装置列。