JPH03258401A - ウェブ高さ調整可能なｈ形鋼の熱間圧延方法 - 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） 本発明はＨ形鋼の熱間圧延方法に関し、現状の圧延設備
を有効活用し、設備投資が最小でウェブ高さを自由に調
整でき、しかも表面性状および寸法精度の良いＨ形鋼の
熱間圧延方法に関するものである。

（従来の技術） 通常Ｈ形鋼の圧延は、リバース圧延を主体とした第５図
（ａ）、あるいはタンデム圧延を主体とした第５図（ｂ
）等に示すような圧延機配列で、素材として第６図（ａ
）のスラブ７、（ハ）のブルーム８あるいは（Ｃ）の粗
形鋼片９を使用し、２重式ブレークダウン圧延機】によ
り孔型造形圧延を行い、第６図（ｄ）に示す中間粗形素
材１０をつくり、次いでユニバーサル圧延機２．４．エ
ツジヤ−圧延機（２重式）３．５０組合せによる工程を
経て、最後に仕上ユニバーサル圧延機６によって仕上圧
延が行なわれる。

ブレー°クダウン圧延機１以後のユニバーサル圧延は、
第７図（ａ）に示したロール形状で第５図のユニバーサ
ル圧延機２．第７図（ｂ）に示したロール形状で第５図
のエツジヤ−圧延機３．第７図（Ｃ）に示したロール形
状で第５図のユニバーサル圧延機４゜第７図（ｄ）に示
したロール形状で第５図のエッジャ−圧延機５に対応し
たユニバーサル圧延機とエツジヤ−圧延機の組合せによ
り圧延され、次いで第７図（ｅ）に示したロール形状で
、第５図の仕上ユニバーサル圧延機６により第６図（ｅ
）に示す所定寸法のＨ形綱に圧延される。つまり製品寸
法（とくに第６図（ｅ）の製品ウェブ内幅（ト））が決
まれば、仕上ユニバーサル圧延機６のロール寸法とそれ
以前のユニバーサル圧延機４，２およびエツジヤ−圧延
機５．３のロール形状の寸法が決定されるが、この場合
第６図（ｄ）の中間粗形素材のウェブ内幅（イ）。

第７図のロール幅（Ｕ）、（ハ）、（ニ）、（ネ）、（
へ）、および第６図（ｅ）に示す製品ウェブ内幅（ト）
の寸法は通常はゾ等しく設計される。従って該製品ウェ
ブ内幅（ト）が変ると、ユニバーサルロール、エツジヤ
−ロール、更にはブレークダウンロールを交換して圧延
しなければならない。

また各ロールのロール幅は、ロールを有効に使用するた
め、第６図（ｅ）に示す製品ウェブ高さ（チ）の許容差
（寸法公差）の範囲内で若干の使用ユニバーサル水平ロ
ール（第７図１４．１５．１６）のロール幅範囲を持た
せるのが通常であるため、圧延ロフトにより若干ウェブ
高さが異るのが普通である。

たとえば同一シリーズ内において数種類のサイズが設定
されているが、各サイズ間において製品ウェブ内幅（ト
）は一定でフランジ厚ｔｆが変化する分つェブ高さ（チ
）が変化するいわゆる内幅一定Ｈ形綱となっている。な
おサイズ間のフランジ厚ｔｆの変化は、第７図に示す竪
ロール１１．１２．１３の左右方向へのロール開度調整
により容易に行うことが出来る。

Ｈ形綱は、建築用鋼材として柱や梁に使用される。この
場合同一シリーズ内の異サイズＨ形鋼の梁を接合する際
は一方のフランジ外面を合わせて行うが、内幅一定Ｈ形
鋼の場合は、ウェブ高さが異るため他方のフランジ外面
に段差が生じるので、段差を補うためにプレートを挿入
する数が多くなり、施工性の上で問題がある。またどう
しても段差が発生することによる他部材寸法の取金上の
問題も生じ、更には圧延ロフト毎に寸法公差内で若干の
ウェブ高さ（第６図（ｅ）−（ｆ）　）の変動があるこ
とによる寸法精度の悪さがあり、接合時の段差変化が付
加されるという問題もある。

圧延Ｈ形綱には以上の問題があるため、フランジ厚しの
変化に対応してウェブ内幅が変化し、ウェブ高さが一定
となるようにプレートを溶接してつくった外幅一定の溶
接Ｈ形綱が用いられることがあるが、製造コスト、販売
価格が圧延Ｈ形綱より高いという欠点がある。

従来の圧延法によりウェブ高さ一定で寸法精度の良い、
いわゆる外幅一定Ｈ形鋼を製造することは可能であるが
、シリーズ内のサイズ間でロール交換が必要なためロー
ル保有数の増大、ロール組替え頻度の増大による生産能
力ダウンや、ユニバーサル水平ロール幅の使用範囲の限
定によるロール費アップ等の問題がある。

これ等の問題を解決するためにウェブ高さ調整可能なＨ
形綱の圧延法として、例えば特開昭５９−２０２１０１
号、特開昭６２−９３００８号公報の技術がある。

前者は仕上ユニバーサル前で斜行ロールによりウェブ内
幅を拡大し、仕上ユニバーサル圧延機では、２分割で軸
方向へ移動可能な水平ロールでシリーズ内あるいはシリ
ーズ間にまたがってロール交換なしに異サイズＨ形鋼を
造り分ける方法であり、後者は斜行ロールの代りに幅変
更圧延機により、ウェブ内幅を縮小してシリーズ内異す
イズＨ形綱をロール交換なしに造り分ける方法である。

またこの他に、特開昭６１−２６２４０２号、特開昭６
１−２６２４０４号公報がある。前者は粗ユニバーサル
圧延機において水平ロール・ウェブの両端部を波形状と
し、仕上ユニバーサル圧延機では２分割で軸方向へ移動
可能な水平ロールで１バスあるいは複数バスでシリーズ
内サイズを圧延するのに際し、フランジ厚の小さいサイ
ズはウェブ内幅を拡大。

フランジ厚の最大サイズは縮小して造り分ける方法であ
る。後者は粗ユニバーサル圧延機の水平ロールのウェブ
両端部に波形状を付す（一種の余肉形状）代りに、ウェ
ブ両端部に突起（余肉）をつけるという方法である。

さらに特開昭６２−２７９００１号公報の技術は、前記
特開昭６１−２６２４０４号の欠点を緩和するための発
明である。すなわち第１次粗ユニバーサル圧延機の水平
ロール・ウェブ両端部に突起（余肉）をつけて、その量
をコントロールする圧延を行った後、フランジ厚の小さ
いサイズでは第２次ユニバーサル圧延機の平坦な水平ロ
ール（ロール幅は第１次ユニバーサルロールと同じ）の
みで突起を圧下消去して、ウェブ高さの拡大を図る工程
を追加している。またフランジ圧最大サイズでは、第１
次ユニバーサル圧延で突起量をゼロにコントロール圧延
した後、第２次ユニバーサル圧延は省略する方法である
。

これ等従来技術は、いずれもロールの組替えなしにシリ
ーズ内あるいはシリーズ間にまたがって異サイズＨ形鋼
を造り分ける方法である。

（発明が解決しようとする課題） 前記特開昭５９−２０２１０１号、特開昭６２−９３０
０８号の技術は共に有効な発明ではあるが、専用の圧延
機を既設ラインに新設する必要があり、設備費が高くな
るという欠点がある。

また特開昭６１−２６２４０２号、特開昭６１−２６２
４０４号の技術は、ウェブ内幅を拡大する場合、仕上ユ
ニバーサルロールの側面にウェブ内幅拡大によるロール
と鋼材の摩擦力の増大により、第３図（ａ）に示すロー
ル焼付き１９が発生して製品郵）のフランジ内側に掻き
疵２０が発生する。またフランジ厚の大きいサイズでの
ウェブ内幅縮小圧延では、粗ユニバーサルロールのウェ
ブ波形状にした余肉骨がウェブ内幅縮小分に加算され、
圧延後の復元作用により第２図（ｂ）の１８に示すよう
にコーナー付近のウェブ厚みがより大きくなり、ウェブ
の厚み偏差がより大きくなる等品質上の欠点がある。

さらに特開昭６２−２７９００１号の技術においては、
フランジ厚の小さいサイズでのウェブ内幅拡大圧延によ
る２次ユニバーサル圧延、または仕上ユニバーサル圧延
におけるロール焼付きの回避、あるいはフランジ厚最大
サイズでのコーナー付近のウェブの大きくなる現象を抑
制できるが、なお以下の欠点がある。すなわち、一種類
の第１次ユニバーサルロールで突起（余肉）量のコント
ロールが困難であること、仮りにコントロール出来たと
しても、別途第２次ユニバーサル圧延機設備が必要とな
り、設備費が高くなるという問題がある。

資が最小であることを前提とし、仕上ユニバーサル圧延
機前まではウェブ内幅が一定な材料を使用して、仕上ユ
ニバーサル圧延機において種々のウェブ内幅寸法に調整
し、ウェブ高さ寸法精度が良くしかも表面性状の良いシ
リーズ内サイズのウェブ高さ一定なＨ形鋼を製造できる
熱間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） 本発明の要旨は以下のとおりである。すなわち、２重圧
延機による粗造形圧延を行い粗造形素材となした後、ユ
ニバーサル圧延機およびエツジヤ−圧延機を有する圧延
機列により熱間圧延を行うに際し、最終仕上ユニバーサ
ル圧延機による圧延では軸方向に移動可能な２分割され
た水平ロールを用い、最終仕上ユニバーサル圧延機前の
水平ロール幅に対してそれぞれ最大２０ａｍの範囲内で
ウェブ内幅の拡大と縮小の組合せ圧延を行うと共に、前
記水平ロールのコーナー部から外側面にわたり圧延潤滑
剤を塗布しながら圧延することを特徴とするウェブ高さ
調整可能なＨ形鋼の熱間圧延方法である。

（作　用） 以下本発明の詳細な説明する。

まず第６図に示す（ａ）、　（ｂ）あるいは（Ｃ）に示
すスラブ７、ブルーム８．粗形綱片９の素材を使用し、
例えば第５図の（ｂ）に示す圧延機列において、ブレー
クダウン圧延機１でブレークダウン圧延をし、その後、
前段の中間ユニバーサル圧延をユニバーサル圧延機２と
エツジヤ−圧延機３、および後段のユニバーサル圧延機
４およびエツジヤ−圧延機５により、同一シリーズ内の
サイズ間は従来通り一種類のロール寸法で仕上圧延を行
う。その後最終仕上ユニバーサル圧延機６により圧延を
行うに際して、シリーズ内サイズのウェブ高さ一定に造
り分けるために、水平ロールのウェブ内幅を調整できる
ようなロール胴部が左右に２分割され軸方向にロール幅
が可変でウェブ部分が平坦なロールを使用する。

そしてフランジ厚の小さいサイズの圧延においては、水
平ロール幅を最終仕上ユニバーサル前のロール幅より大
きくして、いわゆるウェブ内幅の拡大圧延を行って、所
定のフランジ厚とウェブ高さに調整した製品寸法にする
。一方フランジ厚の大きいサイズの圧延においては、水
平ロール幅を最終仕上ユニバーサル前のロール幅より小
さくして、いわゆるウェブ内幅の縮小圧延を行って、所
定のフランジ厚とウェブ高さに調整した製品寸法にする
。

本発明者等は、最終仕上ユニバーサル圧延機でのウェブ
内幅の拡大および縮小圧延においての弊害の有無につい
て種々研究した結果、最終仕上前の水平ロール・ウェブ
部の形状は平坦とし、最終仕上ユニバーサル圧延機での
ウェブ内幅の拡大と縮小圧延量をシリーズ内サイズにお
いてほぼ等分に按分すれば、弊害の少ない領域が存在し
てユニバーサル圧延機−基でウェブ高さ一定のＨ形鋼を
得ることを見い出した。但し拡大圧延において、ロール
の焼付き現象がどうしても発生するという問題があるが
、これは圧延潤滑剤の連続塗布を最終仕上ユニバーサル
水平ロールに適用すれば解決できる。

第１図は、本発明の最終仕上ユニバ−サル圧延機による
シリーズ内すイズ間のウェブ高さ一定化の圧延の説明図
であり、２１はロール胴部が左右に２分割され、軸方向
にロール幅（ＩＪ）、（ヌ）が可変でウェブ部２２が平
坦なロールを示す。点線で示した２４は、最終仕上ユニ
バーサルロール前の鋼材を表わし、ウェブ内幅（オ）は
シリーズ内のサイズ間においては一定の寸法である。

シリーズ内のサイズにおけるフランジ厚最１１けイズを
圧延する場合を第１図（ａ）に示す。所定のウェブ高さ
（ル）とフランジ厚ｔｆａを確保すべく、分割ロール２
１のロール幅（す）および竪ロール２３を調整セットす
る。この場合最終仕上ユニノ〈−サ）Ｌｉロール前の綱
材２４のウェブ内幅（オ）は、分割ロール２１のロール
幅（す）に対して小さくなる様に設計（詳細は後述）し
て、該ロールによる圧延においてウェブ内幅の拡大圧延
を行うようにすると、この時のウェブ内幅拡大量は、 △Ｗａ　　＝　　（す）−（オ） で表わすことができる。

このウェブ内幅拡大量は無限にある訳ではなく、技術的
制約が存在する。すなわち第１の点として、ウェブ内幅
拡大量△Ｗａがあまり大きくなると、ウェブ２５が左右
方向へ引き伸ばされることにより、第２図（ａ）の１７
に示すコーナー部付近のウェブの肉引けによるウェブ厚
みが多少小さくなる現象が表われ、ウェブ内での厚み偏
差を生じる。第２の点は、△Ｗａが大きくなるとフラン
ジ２６が一部つニブ２５ヘメタルフローすることにより
、第２図（ａ）に示すフランジ幅ｆａが多小減少する現
象が表われる。

第３の点は、ウェブ内幅拡大量△Ｗａが５〜７■以上の
領域になると、第３図（ａ）に示す最終仕上ユニバーサ
ルロールのコーナー部から鋼材に接触するロール外面の
範囲にかけて、圧延鋼材のメタルの一部がロールへ密着
するいわゆるロール焼付現象がおこり、圧延中のロール
回転時に第３図（ｂ）に示すように製品のフランジ内側
にロールで引掻いた様な掻き疵２０が長手方向全長にわ
たり発生する。

このロール焼付き現象は、銅材に接触する水平ロールの
外面の範囲内においてロール径が変化するために、銅材
に対するロール周速度差によるスリップ現象に加えてウ
ェブ幅拡大によるロールと鋼材面の摩擦力の増大に起因
するものであり、△Ｗａが大きくなると確実に発生して
製品の表面性状を悪化させる。

この対策として、第４図に示すようにロール焼付の発生
する箇所すなわち水平ロールのコーナー部から外側面に
わたり潤滑剤２９をノズル２８により綱材圧延中に連続
塗布すると、ロール焼付きを防止することが可能である
。この場合使用する潤滑剤は、通常熱間圧延に使用され
る低粘度の鉱物油主体のものでもよいが、低粘度の合成
エステルの方がより効果的である。この他に高粘度のグ
リースや合成エステルも効果があるが、高粘度用の連続
塗布装置が必要となる。いずれの潤滑剤の選択でも良い
が、この連続塗布により製品の良好な表面性状を確保す
ることが可能となり、ウェブ内幅拡大による技術的制約
がなくなることが判明した。

一方シリーズ内サイズにおけるフランジ厚最大サイズを
圧延する場合を第１図（ｂ）に示す。前述のフランジ厚
最小サイズの場合と同じく、ウェブ高さ（ル）と所定の
フランジ厚ｔｆｂを確保すべく分割ロール２１のロール
幅（ヌ）および竪ロール２３を調整セットする。この場
合の最終仕上ユニバーサルロール前の鋼材２４のウェブ
内幅（才）は、前述のフランジ厚最小サイズを圧延する
場合のものと同値であり、分割ロール２１のロール幅（
ヌ）に対して大きくなるように設計する。従って該ロー
ルによる圧延はウェブ内幅の縮小となり、その縮小量は
△ｗｂ　　＝　　＜才）−（ヌ） となる。

フランジ厚最小サイズと、フランジ厚最大サイズでのウ
ェブ内幅拡大量△Ｗａと、縮小量△ｗｂは、ウェブ高さ
（ル）一定の関係から次の様になる。

ＡＷａ　　＋△Ｗｂ＝　２　（ｔｆｂ−ｔｆａ）しかる
にウェブ内幅拡大量△Ｗａと縮小量△ｗｂを等値になる
ように、最終仕上ユニバーサルロール前の鋼材のロール
幅（才）を設計すれば、ロール幅（才）は、 （才）＝（ル）−（ＡＷａ　＋　　２　ｔｆａ）あるい
は、　（オ）＝（＋＆）十　△Ｗｂ　−２ｔｆｂで決定
されることになる。

すなわちウェブ内幅の拡大量△Ｗａと縮小量△ｗｂとを
ほぼ等値にすることは、前述のウェブ内幅拡大圧延にお
ける技術的制約および後述する縮小圧延における技術的
制約のバランス化を図るために重要である。

ウェブ内幅縮小圧延においても技術的制約が存在する。

つまり第１の点として、縮小量△ｗｂがあまり大きくな
ると、拡大圧延とは逆に第１図（ｂ）のウェブ２５のコ
ーナー部で局部圧縮圧延され、余分なメタルの一部が圧
延後復元作用により第２図（ロ）の１８に示すようにコ
ーナー部付近でウェブ厚みが多少大きくなる現象が表わ
れ、ウェブ内での厚み偏差が生じる。第２の点は、△ｗ
ｂが大きくなると、これも拡大圧延とは逆に第１図ら）
に示すウェブ２５のメタルが一部フランジヘメタルフロ
ーし、第２図ら）に示すフランジ幅ｆｂが多小増加する
現象が表われる。第３の点は、△ｗｂが大きくなると局
部的圧縮圧延により表層のメタルが流動し、第３図（ｂ
）に示すようなラップ状の折込み疵２７が発生する。

なお第６図（ｅ）に示す製品のウェブ高さ（チ）は、第
１図（ａ）、　（ｂ）に示すように、最終仕上ロールは
分割ロール２工の使用によって所定のウェブ高さを得る
ようにロール幅（す）あるいは（ヌ）を自由に設定でき
るので、従来の圧延のように圧延ロットによりロール幅
が変化するようなことがないので、寸法精度のすぐれた
ウェブ高さを得ることができる。

以上説明した中で、ウェブ内幅の拡大、縮小圧延におけ
る技術的制約現象について、発明者等が種々実験を重ね
た結果以下の知見を得た。

ウェブコーナー部付近に発生するウェブ厚みの増減によ
るウェブ内での厚み偏差は、拡大量△Ｗａ、縮小量縮小
量６妊ｂ共”同じ値で、寸法公差上および外見上２０ｍ
ｍ程度が限界である。なお分割ロール２１のウェブ部２
２を平坦な形状にしたのは、ウェブ内幅拡大と縮小圧延
においてウェブコーナー部の厚みが夫々減少あるいは増
加と相反する現象となるので、バランス化するためであ
る。従って拡大側、縮小側のその量の選択によっては、
ロールのウェブコーナー部を凹あるいは凸状にしてもよ
い。

次にフランジ幅の増減については、拡大量△Ｗａ、Ｗａ
、△ｗｂが１５ｍｍの状態では、通常圧延（△Ｗａ、△
ｗｂ約０胴）に対してそれぞれ−１，５ｍｍ、　＋１．
５ａ＋＋ｎ程度となるが、最終仕上ユニバーサル以前の
エツジヤ−ロールでフランジ幅の調整が充分可能である
ため、所定の製品フランジ幅を得るうえで全く支障とな
らない。

またウェブ縮小圧延におけるウェブコーナー部のラップ
状折込み疵は、縮小量Δｗｂが２０ｍｍを超える領域で
発生する。従って本発明による最終仕上ユニバーサル圧
延機で、ウェブ内幅の拡大・縮小圧延における拡大量△
Ｗａ、縮小量△ｗｂは、それぞれ２０ｓ以下の領域内で
有効である。

（実施例） 次に本発明を、第５図（ｂ）に示す圧延機配列で、Ｈ５
００Ｘ　２００シリーズの試験圧延を実施した例を説明
する。

試験圧延に使用したロールは以下の通りである。

第５図（ｂ）のブレークダウン圧延機１から、最終仕上
ユニバーサル圧延機６前までのユニバーサル圧延機２，
４．エツジヤ−圧延機３．５のロールは通常圧延のロー
ルを使用し、最終仕上ユニバーサル圧延機６のロールは
試験用として製作した。試験を行ったサイズと最終仕上
ユニバーサル圧延前の綱材寸法、および最終仕上ユニバ
ーサル圧延機６のロール幅寸法は、第１表に示すような
諸元と第１図に示すようなロール形状とし、各サイズの
最終仕上ユニバーサルロールでのウェブ内幅拡大。

縮小量は第１表の通りである。すなわちフランジ厚最小
サイズは、拡大量（△Ｗａ）１６ｍｍ、中間サイズは拡
大量（△Ｗａ）２ｍｍでほぼ通常圧延レベル。

フランジ厚最大サイズは縮小量（△Ｗｂ０６ｍｍとした
。また最終仕上ユニバーサル圧延機６の水平ロール外側
面に、低粘度合成エステルを圧延潤滑剤として第４図に
示すような方法でフランジ厚最小サイズのみに連続塗布
を行って試験を行った。

二の結果フランジ厚最小サイズ、最大サイズ共、通常圧
延の中間サイズと比較して遜色なく、フランジ内側やコ
ーナー付近に疵発注のない表面性状と、ウェブ厚み、フ
ランジ幅、ウェブ高さにおいて良好な寸法精度を得るこ
とが出来た。なおウェブ部の厚み偏差は、最小フランジ
サイズ、最大フランジサイズ共０．５ｓ程度の良好なも
のであった。

（発明の効果） 以上説明したように本発明による圧延方法は、現状設備
を有効活用し、専用ミルなどを新設する必要はなく、安
価な方法で寸法精度にすぐれ、がつ表面性状の良いシリ
ーズ内サイズのウェブ高さ一定なＨ形鋼を製造すること
が可能となり、設備費用の低減と品質向上に資する効果
は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の最終仕上ユニバーサ
ルロールでのウェブ高さ一定化方法の圧延を示す断面図
、第２図（ａ）、　（ｂ）はウェブ内幅拡大量、縮小量
がある領域を超えた場合の弊害を示す説明図、第３図（
ａ）、（ハ）は本発明のウェブ内幅拡大圧延におけるロ
ール焼付き発生を説明する正面図および斜視図、第４図
は圧延潤滑剤の塗布要領の一例を示す説明図、第５図（
ａ）、［有］）はＨ形鋼熱間圧延を実施する場合の圧延
機配列例を示す平面図、第６図は従来のＨ形鋼圧延にお
ける使用素材、中間素材および製品の断面図、第７図は
従来の圧延におけるユニバーサルおよびエツジヤ−圧延
機による圧延状態を示す断面図である。 １・・・ブレークダウン圧延機、２．４・・・ユニバー
サル圧延機、３，５・・・エツジヤ−圧延機、６・・・
仕上ユニバーサル圧延機、８・・・ブルーム、１０・・
・中間粗形素材、１１．１２．１３．２３・・・ユニバ
ーサル圧延機の竪ロール、１４．１５．１６・・・ユニ
バーサル圧延機の水平ロール、　１９・・・仕上ユニバ
ーサル圧延機水平ロールのロール焼付、２０．２７・・
・製品の掻き疵および折込み疵、２４・・・仕上ユニバ
ーサル圧延機前の鋼材、２８・・・仕上ユニバーサルロ
ール用圧延潤滑剤連続塗布用ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２重圧延機による粗造形圧延を行い粗造形素材となした
   後、ユニバーサル圧延機およびエッジャー圧延機を有す
   る圧延機列により熱間圧延を行うに際し、最終仕上ユニ
   バーサル圧延機による圧延では軸方向に移動可能な２分
   割された水平ロールを用い、最終仕上ユニバーサル圧延
   機前の水平ロール幅に対してそれぞれ最大２０ｍｍの範
   囲内でウェブ内幅の拡大と縮小の組合せ圧延を行うと共
   に、前記水平ロールのコーナー部から外側面にわたり圧
   延潤滑剤を塗布しながら圧延することを特徴とするウェ
   ブ高さ調整可能なＨ形鋼の熱間圧延方法。