JPH038841B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜発明の目的＞ 産業上の利用分野 本発明はＨ形鋼の熱間圧延方法に係り、特に、
ウエブ高さの寸法精度が優れ、しかも、ロール交
換することなく、ウエブ高さを自由に調整できる
Ｈ形鋼の熱間圧延方法に係る。 従来の技術 一般に、Ｈ形鋼は第３図ａならびにｂに示すよ
うにブレークダウン圧延機１２に、粗ユニバーサ
ル圧延機１４、エツジヤー圧延機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、第４図ａ，ｂならびにｃに示す各素材２，
４，６を熱間圧延することによつて製造されてい
る。 すなわち、第４図ａ，ｂならびにｃに示す各素
材（つまり、符号２はスラブ、４は矩形鋼片、６
はＨ形鋼用鋼片）をまずブレークダウン圧延機１
２で所定の形状に粗造形する。この圧延機１２と
しては、第５図ａならびにｂに示す開孔形８ある
いは開孔形１０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る。要
するに、このブレークダウン圧延機１２では複数
個の孔形を使用し、順次各複数パスの圧延によつ
て素材を以後の中間圧延に適合した形状に加工す
る。粗造形された素材は第６図ａに示した如きロ
ール形状の１基以上の粗ユニバーサル圧延機１４
と第６図ｂに示した如きロール形状の１基以上の
エツジヤー圧延機１６とによつて、１パスあるい
は複数パスの中間圧延されてから、第６図ｃに示
した如きロール形状の仕上げユニバーサル圧延機
１８において１パスでＨ形鋼製品に圧延される。
従つて、製品寸法が決まれば仕上ユニバーサル圧
延機１８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５図ａにおける寸法
イ、第６図ａにおける寸法ロ、第６図ｃにおける
寸法ニはほぼ等しくなる如く設計されている。 このように特にブレークダウン圧延後の形状変
化は限定されたものである。つまり、特定のシリ
ーズ（例えばH600×300）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
形鋼はウエブ内幅が一定であるのでフランジ厚み
の分だけウエブ高さ寸法が変化することになる。
１つのシリーズは多くのサイズを有し、水平ロー
ルと垂直ロールの間隔を変えて圧延することによ
り製造されるが、製品のフランジ厚の最大のもの
と最小のものとの差は通常15mm前後であるため、
その２倍、つまり30mm程度ウエブ高さが変化する
ことになる。同一シリーズ内でのウエブ高さの変
化は従来の圧延法では避けられないものである
が、例えば、建築用として用いる場合にこれが大
きな問題となる。すなわち、梁を同一シリーズ内
の数サイズのＨ形鋼を接合して作る場合は、一方
フランジ外面を合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形鋼はウエブ内側寸法が一定
で、フランジ厚の分だけ外側寸法（ウエブ高さ寸
法）が変わるので施工個所での他の寸法のとり合
いに厳密さを要求される場合には非常に問題とな
る。 更に、圧延Ｈ形鋼には寸法精度上の問題もあ
る。すなわち、Ｈ形鋼圧延においては、第７図に
示すように粗ユニバーサル圧延機１４の水平ロー
ル２０の側面部２２が圧延本数の増加とともに摩
耗して水平ロール２０の内幅寸法が減少する傾向
がある。なお、水平ロール２０とともに竪ロール
２４も摩耗するが、この場合は竪ロール２４の開
度を摩耗分だけ調整すればよく、水平ロールほど
の問題は生じない。 従つて、水平ロールの摩耗に対しては、第８図
で示く如く、フランジ厚みホを一定にすると、ウ
エブ高さヘが水平ロール２０の側面部２２の摩耗
分だけ低くなるので、通常は、寸法公差が許す範
囲でフランジ厚みホを厚くしてウエブ高さヘを確
保しているが、次の通りの問題がある。 すなわち、製品のウエブ高さの許容差はウエブ
高さ400mm未満では±3.0mm、同400mm以上600mm未
満では±4.0mm、同600mm以上では±5.0mmとJIS
Ｇ 3192に規定されている。材料のウエブ高さヘ
は水平ロール２０の幅の大小により影響されるの
で、通常、ウエブ高さヘ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。 従つて、使用する水平ロール２０の幅によつて
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２０で圧延すると製品のフランジ
厚は厚くなる。当然、圧延チヤンス毎に使用する
ロール幅が変ることによるチヤンス毎の製品寸法
のばらつき、あるいは同一圧延チヤンス内でも水
平ロール側面部２２の摩耗に基づくフランジ厚み
変化を伴うことになり、これらは寸法精度上好ま
しくない。 また、仕上げユニバーサル圧延温度が異なると
室温までの収縮量が異なることになり、製品の長
手方向での、あるいは製品毎のウエブ高さ寸法が
ばらつくことになる。 圧延Ｈ形鋼には以上のような問題があるため、
建築用には、フランジ厚が変化してもウエブ高さ
が一定になるようにプレートを溶接して作つたＨ
形鋼が用いられ、当然、この場合圧延Ｈ形鋼より
製造コストが高くなる。 要するに、従来のＨ形鋼圧延法では、第５図ａ
の寸法イ、第６図ａの寸法ロ、第６図ｂの寸法
ハ、第６図ｃの寸法ニ等の各寸法が少なくとも圧
延ライン内においては固定されているために問題
がおこるのである。 そこで、本発明者等は、先に、圧延ライン内に
おいて、上記のイ，ロ，ハ，ニの寸法の変更が可
能であれば、製品寸法に応じてイ，ロ，ハ，ニの
寸法を変更して圧延することによつて上記の問題
を解決できることを見い出し、この知見に基づい
て先に特開昭59−133902号および特願昭58−
189691号において新規な圧延方法を開示した。 すなわち、前者の特開昭59−133902号は軸方向
の位置を変更できる分割ロールを第３図ａの粗ユ
ニバーサル圧延機１４、エツジヤー圧延機１６な
らびに仕上げユニバーサル圧延機１８に組込み、
これによつてウエブの部分圧延、フランジ端部圧
延を行なつて同一ロールで異なつたウエブ高さサ
イズの圧延を可能とする圧延法である。また、後
者の特願昭58−189691号は軸方向の位置を変更で
きる分割ロールを第３図ｂの１次粗ユニバーサル
圧延機１４ａ、エツジヤー圧延機１６、２次粗ユ
ニバーサル圧延機１４ｂならびに仕上げユニバー
サル圧延機１８に組込んで同一ロールで異なつた
ウエブ高さサイズ、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３図ｂの１次粗ユニバーサル
圧延機１４ａ、２次粗ユニバーサル圧延機１４ｂ
ならびに仕上げユニバーサル圧延機１８に組込ん
で同一ロールで異なつたウエブ高さサイズの圧延
を可能とする圧延方法である。 これらの先願技術はウエブ高さを大きな範囲に
わたつて変更でき、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エブ高さを一定にする
ことに対しては、分割ロール間隔の調整量は30mm
程度でよいのにも拘らず、粗ユニバーサルミル、
エツジヤー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する２つ
の分割ロールを用いるため、その設備費は非常に
大きくなる。 更に、ウエブ高さを調整可能なＨ形鋼の圧延方
法が特開昭59−178101号に開示されている。これ
は１次粗ユニバーサルミルおよびエツジヤーミル
圧延でウエブの中央部に突起をつけ、これを２次
粗ユニバーサルミルで圧下してウエブ内幅を拡げ
ることによりウエブ高さを調整しようとするもの
である。 しかし、この圧延法では粗ユニバーサルミル群
でウエブ高さが調整できても、仕上げユニバーサ
ル圧延用ロールはサイズごとにロール交換する必
要がある。１シリーズ当たり10サイズ近くあるの
でサイズ数と同じロール交換回数を必要とするた
め実用的でない。また、１次ユニバーサルミルと
エツジヤーミルでウエブ中央に突起をつけたあと
に２次ユニバーサルミルで圧下してウエブ内幅を
広げるところが問題になる。すなわち、ウエブ中
央の突起を圧下する場合は、ブレークダウン後の
ウエブ厚が厚い段階では幅拡がりが期待できるも
のの、減厚が進み、製品厚に近い段階ではウエブ
は通常の平板圧延に近い形で圧延されることにな
るので、大きな幅拡がりは期待できない。また、
ウエブ中央の突起部分の幅拡がりによつてウエブ
高さが増加するためには、ウエブ中央の突起部分
より外側にあるウエブおよびフランジ全体が外側
へ曲がらなくてはならないが、この部分の断面二
次モーメントが大きいために、曲がり変形は生じ
にくく、幅拡がりは拘束される。更に、上記２次
ユニバーサル圧延ではウエブの幅拡がりを竪ロー
ルで拘束する方法を取つている。このように幅拡
がりが拘束された場合、ウエブの圧下メタルは圧
延方向にフローせざるを得なくなる。ところが、
上記の圧下されないウエブおよびフランジによつ
てウエブ中央部分に圧延方向にも拘束されるた
め、圧延方向に大きい圧縮応力が生じ、ウエブ波
を生じることになる。このように上記の２次ユニ
バーサル圧延は非常に不安定となり、製品化が非
常に困難な圧延法と言える。 発明が解決しようとする問題点 本発明は上記欠点の解決を目的とし、具体的に
は、粗ユニバーサル圧延後のウエブ内幅が一定寸
法の材料を使用して、粗ユニバーサル圧延機ある
いは仕上げユニバーサル圧延機において種々のウ
エブ内幅方法に調整することでウエブ高さが一定
のＨ形鋼製品を圧延できる熱間圧延方法を提供す
ることを目的とする。 ＜発明の構成＞ 問題点を解決するための手段ならびにその作用 すなわち、本発明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際に、この粗圧延時
には、水平ロールの端部に凹部を有する少なくと
も１基のユニバーサル圧延機と水平ロールが平坦
かあるいはその端部に凸部を有するユニバーサル
圧延機を用い、ウエブの両端部に（厚み差零を含
む）任意の厚さの突起が形成される状態に粗圧延
した後、この突起を水平ロールが平坦かあるいは
その端部に凸部を有する圧延機によつて圧延し、
その後の仕上げ圧延時には、ロール軸方向の位置
を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仕上圧延することを特徴とす
る。 そこで、この手段たる構成ならびにその作用に
ついて本発明法の要旨とするところから説明する
と、次の通りである。 まず、例えば、第４図ａ，ｂならびにｃに示す
各素材２，４，６をブレークダウン圧延し、その
後、例えば、第３図ｂならびにｃに示す過程を経
て粗ユニバーサル圧延、仕上げユニバーサル圧延
するが、この粗ユニバーサル圧延において、ビー
ムブランクに対し、まずウエブの両端部に所定
厚、所定幅の突起が形成される状態に粗圧延す
る。ただし、この時、突起の厚みはサイズによつ
て異なる所定の厚みに粗圧延される。この後、こ
の突起を水平ロールが平坦かあるいはその端部に
凸部を有するユニバーサル圧延機、２重圧延機あ
るいは仕上げユニバーサル圧延機において圧下
し、１パスあるいは複数パスでウエブ高さを所定
の大きさまで拡大する。 次に、仕上げ圧延においては、そのユニバーサ
ルミルの水平ロールには、ロール軸方向の位置が
可変な分割ロールを用い、この仕上げユニバーサ
ルミルで分割ロールの間隔を製品の寸法に調節し
て圧延する。 要するに、本発明者等はＨ形鋼の部分圧延につ
いて種々研究した結果、部分圧延する以前に既に
突起の形状をサイズによつて調整し、また、粗ユ
ニバーサル圧延機にもウエブ高さを拡大する機能
を与えることにより、ウエブ高さ調整に要するパ
ス回数を減少でき、また、分割ロールの耐荷重も
減少しうることを見出したものである。 次に、これら構成ならびにその作用について図
面によつて更に具体的に説明すると、次の通りで
ある。 まず、第１図ａ，ｂ，ｃならびにｄは本発明法
の一例の各過程の説明図であつて、第１図ａ，ｂ
ならびにｃはそれぞれ１次粗ユニバーサルミルの
水平ロール２５とエツジヤーミルの水平ロール２
６と２次粗ユニバーサルミルの水平ロール２８の
ロール形状を示したものである。これら第１図
ａ，ｂならびにｃから明らかな如く、通常の水平
ロール２５，２６のウエブ端部を各々幅b₁とb₂に
わたつて各々深さをh₁とh₂だけ削つた形状に仕上
げた１次ユニバーサルミルおよびエツジヤーミル
と、水平ロール２８のウエブ端部が平坦である２
次ユニバーサルミルによつて粗圧延する。すなわ
ち、ブレークダウン圧延後の素材は１次および２
次粗ユニバーサルミルとエツジヤーミルにおいて
複数パスのリバース圧延する際に、第１図ａ，ｂ
ならびにｃに示す水平ロール２５，２６，２８に
よつて素材のウエブ端部に任意の厚みの突起を形
成する。突起部の幅と深さは水平ロール２５，２
６の形状および水平ロール２８の圧延時の間隙に
よつて決まる。なお、このときにはb₁≦b₂、h₁≦
h₂の関係にするのが好ましく、更に、突起部のコ
ーナー部は疵を生じないように面取り、あるいは
大きな丸味をつけるのが好ましい。 次に、以上の通りにウエブ内幅寸法ヨ（第８図
参照）が一定でウエブ端部に任意の厚みの突起が
形成されるように調整しながら粗圧延したのち
に、第１図ｃに示す２次粗ユニバーサルミルでこ
の突起を圧下し、ウエブ高さを拡大し、更にこの
後、第１図ｄに示す分割ロールの幅を調整して仕
上げユニバーサルミルでウエブ高さが一定となる
ような種々のウエブ内幅寸法に圧延する。 すなわち、同一シリーズ内でフランジ厚が厚い
サイズは粗圧延時に突起部の厚みが零となるよう
に圧延した後、仕上げユニバーサルミルの分割ロ
ール２７の間隔ｆを素材のウエブ内幅寸法より狭
くし、また、竪ロールは目標フランジ厚が出せる
ように調整した状態で、素材のウエブ内幅寸法を
縮めながら圧延して仕上げる。フランジ厚が薄い
サイズは粗圧延時に突起部の厚みが１次粗ユニバ
ーサルミルの水平ロール２５の深さh₁と等しくな
るように圧延した後に、２次粗ユニバーサルミル
において水平ロール２８のみを用い、突起部のみ
を圧下してウエブ高さを拡大し、この後、分割ロ
ール２７の間隔ｆを広くし、また、竪ロールは目
標フランジ厚が出せるように調整した状態で同様
に圧延し仕上げる。このように、本発明法におい
ては、粗圧延段階で突起の厚みをウエブ高さの拡
大量に応じ調整した後、２次粗ユニバーサルミル
でウエブ高さを拡大するので、仕上げユニバーサ
ルミルにおいてリバース圧延する必要がなく、ま
た、特にフランジ厚が厚いサイズにおいて仕上げ
ユニバーサルミルの分割ロール２７の耐荷重が通
常の仕上げユニバーサルミルの水平ロール程度で
よい。 なお、ウエブの突起を形成、調整する圧延機は
上記の１次、２次粗ユニバーサルミルおよびエツ
ジヤーミルに限定されるものではなく、複数基の
粗ユニバーサルミルおよびエツジヤーミルからな
る圧延機列あるいは突起形成、調整のための専用
圧延機を備えた圧延機列等を用いてもよい。ま
た、２次粗ユニバーサルミルの水平ロール２８の
形状は、圧延後にウエブが平坦になり易いように
突起の幅に相当する端部にクラウンをつけた形状
でもよい。 実施例 以下、実施例について説明する。 本発明法をH500×200シリーズの圧延に適用し
てシリーズ内のウエブ高さが一定であるＨ形鋼を
第３図ｂに示した圧延機の配列を用いて製造し
た。製造したH500×200シリーズのうちのフラン
ジ厚最小サイズ、中間サイズ、標準サイズ、フラ
ンジ厚最大サイズの合計４サイズの本発明の適用
により製造した寸法を第１表に示す。

【表】 また、１次粗ユニバーサル圧延機のロール、エ
ツジヤー圧延機の水平ロール、２次粗ユニバーサ
ル圧延機のロール、仕上げユニバーサル圧延機の
ロールは各々第２図ａ，ｂ，ｃならびにｄに示し
た形状のロールを用いた。１次粗ユニバーサル圧
延機のロール寸法およびエツジヤー圧延機のロー
ル寸法をそれぞれ第２表および第３表に示した。
また、２次粗ユニバーサル圧延機の水平ロールの
胴長レは450mmのものを用い、仕上げユニバーサ
ル圧延機の分割ロールの胴長タは200mmのものを
用いた。

【表】

【表】 水平ロールの側面が5°程度のテーパーを有する
通常の粗ユニバーサルロールとエツジヤーロール
を各々第２表と第３表および上記に示した形状に
加工し、これでブレークダウン圧延後の素材を15
パス圧延してウエブ端部の突起を形成、調整しつ
つ、粗圧延を行なつた。粗ユニバーサル圧延後の
４サイズの材料寸法を第４表に示す。

【表】 これらの各々を以下に示す方法により２次粗ユ
ニバーサル圧延機および軸方向に可動な分割ロー
ルを水平ロールに組込んだ仕上げユニバーサル圧
延機で圧延し、フランジのテーパーを垂直におこ
すとともに４サイズの作り分けを行なつた。 第１表に示した最小フランジ厚サイズに対して
は、まず、２次粗ユニバーサル圧延機において垂
直ロールは使用せずにウエブ端部のみを水平ロー
ルで約8.4mmまで圧下した。この時、ウエブ内幅
は約26mm拡大した。この後、仕上げユニバーサル
圧延機の分割ロール幅レを476mmにしてフランジ
とウエブを同時圧下してウエブ高さ500mmの製品
に仕上げた。 第１表に示した中間サイズに対しては、まず、
２次粗ユニバーサル圧延機において垂直ロールは
使用せずにウエブ端部のみを水平ロールで約9.5
mmまで圧下した。この時、ウエブ内幅は約18mm拡
大した。この後、仕上げユニバーサル圧延機の分
割ロール幅レを468mmにしてフランジとウエブを
同時圧下してウエブ高さ500mmの製品に仕上げた。 第１表に示した標準サイズに対しては、２次粗
ユニバーサル圧延機による圧延は行なわず、仕上
げユニバーサル圧延機の分割ロールの幅レを450
mmとし、同時にフランジとウエブを圧下すること
により１パスで圧下してウエブ高さが500mmの製
品に仕上げた。 第１表に示した最大フランジ厚サイズに対して
は、２次粗ユニバーサル圧延機による圧延は行な
わず、仕上げユニバーサル圧延機の分割ロール幅
レを444mmにしてフランジとウエブを同時圧下し
てウエブ高さ500mmの製品に仕上げた。 以上の如く、本発明法においては、粗ユニバー
サル圧延機にもウエブ高さを拡大する機能を与え
ているので仕上げユニバーサル圧延機の分割ロー
ルに対する負荷は軽減され、ウエブ内幅の拡大や
縮小に無理が無く、疵の発生は抑制され、表面状
態も良好であつて、ウエブ高さも一定であつた。 また、仕上げユニバーサル圧延機の位置可変分
割ロールの側面部の摩耗に対する位置の微調整に
より寸法精度も良好で歩留りも優れていた。 ＜発明の効果＞ 本発明は上記実施例からも明らかな如く、粗ユ
ニバーサル圧延機や、エツジヤー圧延機等の粗圧
延のときに、ウエブ両端部に突起が形成されるよ
うに粗圧延し、仕上げ圧延機においてはロール軸
方向の位置が可変な分割ロールを水平ロールとし
て、しかも、分割ロールの間隔を調整しつつ熱間
圧延するものであり、とくに、２次粗ユニバーサ
ル圧延機あるいは仕上げユニバーサル圧延機にお
いてウエブ内幅の縮小と拡大を行なう。従つて、
１シリーズ内の全サイズのウエブ高さが一定とな
るＨ形鋼を製造することが可能となり、従来、建
築用としてプレートを溶接して作られていたウエ
ブ高さが一定のＨ形鋼を圧延により製造すること
ができ、製造コストを大幅に低減できた当然、ロ
ール摩耗や仕上げ圧延温度のばらつきに基づく寸
法精度のばらつきも分割ロール幅の微調整により
著しく小さくできた。 また、粗ユニバーサル圧延機とエツジヤー圧延
機は分割ロールを用いる必要がないので設備投資
も少なくてよい等多くの効果をあげることができ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃならびにｄは本発明法の各工
程で用いるロール形状を示す断面図、第２図ａ，
ｂ，ｃならびにｄは何れも本発明法の実施例で用
いたロール形状を示す断面図、第３図ａ，ｂなら
びにｃは何れもＨ形鋼圧延の工程図、第４図ａ，
ｂならびにｃは何れもＨ形鋼熱間圧延素材の形状
を示す断面図、第５図ａならびにｂは何れもロー
ル孔形を示すロールの断面図、第６図ａ，ｂなら
びにｃは何れもＨ形鋼の熱間圧延の過程を示す断
面図、第７図は従来のユニバーサル圧延機の水平
ロールの側面部の摩耗を示す断面図、第８図はＨ
形鋼の寸法を示す断面図である。 符号２……スラブ、４……矩形鋼片、６……Ｈ
形鋼用鋼材、１２……ブレークダウン圧延機、１
４……粗ユニバーサル圧延機、１４ａ……１次粗
ユニバーサル圧延機、１４ｂ……２次粗ユニバー
サル圧延機、１６……エツジヤー圧延機、１８…
…仕上げユニバーサル圧延機、２０……ユニバー
サル圧延機の水平ロール、２２……ユニバーサル
圧延機水平ロールの側面摩耗部、２４……ユニバ
ーサル圧延機の垂直ロール、２５……粗ユニバー
サルミルの水平ロール、２６……エツジヤーミル
と水平ロール、２７……分割ロール、２８……２
次粗ユニバーサルミルの水平ロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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
   間圧延する際に、水平ロールの端部に凹部を有す
   る少なくとも１基のユニバーサル圧延機と水平ロ
   ールが平坦かあるいはその端部に凸部を有する少
   なくとも一基のユニバーサル圧延機によるリバー
   ス圧延により、ウエブの両端部に突起が形成され
   る状態に粗圧延した後、この突起を水平ロールが
   平坦かあるいはその端部に凸部を有する圧延機に
   よつて圧延し、その後の仕上げ圧延時には、ロー
   ル軸方向の位置を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、仕上げ圧延
   することを特徴とするＨ形鋼の熱間圧延方法。