JPH0481201A - フランジを有する形材の熱間圧延方法 - 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、建設、土木などの分野で用いられるＨ形鋼や
溝形鋼に代表されるフランジを有する形材の熱間圧延方
法に関する。

（従来の技術） フランジを有する形材、特にＨ形鋼や平行フランジ溝形
鋼などの平行フランジ部を備えた形鋼は、従来よりほと
んどが圧延によって製造されている。

これらの平行フランジ形鋼の各部の名称は、第２２図（
ａ）および（ハ）にその代表例であるＨ形鋼および平行
フランジ溝形鋼を例にとって説明する。

すなわち、互いに平行なフランジ部１ｏ、１０はその間
を結合部１２によって接続され一体化している。

第２２図（ａ）のＨ形鋼の場合は結合部１２はフランジ
部１０の中心に、第２２図（ｂ）の溝形鋼の場合はフラ
ンジ部１０の一端にくる。この結合部１２はＨ形鋼およ
びフランジ溝形鋼のときはウェブ（ｗｅｂ）　１４とも
称する。しかし、本明細書にあっては平行フランジ形鋼
一般についてこの結合部をウェブと云うものとする。各
フランジ部１０の長さをフランジ幅（ｆｌａｎｇｅｌｅ
ｎｇｔｈ、　Ｌ、）といい、平行フランジ部の間の距離
をウェブ高さ（ｗｅｂ　ｈｅｉｇｈｔ、　＋１０）、そ
して図示のようにフランジ内法（ＳＯ）、フランジ内幅
　（ｗｏ）を定義する。ＪＩＳ規定によれば、Ｈ形鋼の
場合、ウェブ高さ（Ｈｅ）が２５〜１００　ｍｍ間隔で
１００〜９００　ｍｍの範囲で約３３種のサイズが規定
されている。

しかしながら、例えば、Ｈ形鋼の場合、従来の圧延法に
は次のような問題があった。

すなわち、従来のＨ形調圧延法は、溝形鋼の場合も同様
であるが、第２３図に示すように、ブレークダウンミル
２０による粗圧延、ユニバーサル粗ミル２２と２旧のエ
ツジヤ−ミル２４から成るユニバーサル粗ミル群２６に
よる中間圧延、そしてユニバーサル仕」二げミル２８に
よる仕上げ圧延により行われてきた。

粗圧延では加熱された鋼塊、連続鋳造鋳片等の圧延素材
を２重可逆式粗ミルであるブレークダウンミル２０の２
１１１の孔型により圧延成形しビームブランクを造形し
、造形素材とする。

次いで行う中間圧延ではまずユニバーザル粗ミル２２と
２重式のエツジヤ−ミル２４からなるミル群２６におい
て前記造形素材の圧延を行い、中間圧延Ｈ形鋼とする。

すなわち、まず第２４図の略式側面図に示すようにユニ
バーサル粗ミル２２でその水平ロール３０により中間圧
延Ｈ形鋼３１のウェブ厚さを滅しるとともに、この水平
ロール３０の側面と垂直ロール３２とによりフランジ厚
さを減し、複数パスで前述の造形素材の中間圧延ＩＪ形
鋼への延伸圧延を行う。

次いで、第２５図に略式側面図で示すように、この中間
圧延の段階での各パスにおいて中間圧延Ｈ形［３１のフ
ランジ先端をエツジヤ−ミル２４の孔型ロール４２で圧
下し、フランジ幅（ＬＯ）を所定の値とする。

仕上げ圧延では、第２６図に示すように、ユニバーサル
仕上げミル２８の水平ロール５２と垂直ロール５４とに
より１パスあるいは複数パスでユニバーサル粗ミル２２
の場“合と同様にウェブ５６およびフランジ５８の厚さ
をそれぞれ減じ、かつフランジ外面を平坦にし、さらに
フランジ５８とウェブ５６との角度を直角とするのであ
る。

このように、従来の圧延法にあっては、仕上げ圧延にあ
っても中間圧延のユニバーサル粗ミルと同様にフランジ
５８の内面を水平ロール５２の側面で、フランジ５８の
外面を垂直ロール５４でそれぞれ圧下するのである。も
ちろん、水平ロール５２によるウェブ圧下も同様に行わ
れる。したがって、圧延されるＨ形鋼のウェブ内幅（讐
。）′は、ユニバーサル仕上げミルの水平ロール５２の
幅で決定される。

したがって、このことから、従来のＨ形鋼の圧延方法に
あっては次のような問題が生じる。

（１）第２７図は、フランジ幅（ＬＯ）が同一であるＨ
型鋼６００１つのシリーズ（例えばＨ６０ｏｘ２００）
における断面形状の変化を説明する。現在の規格では同
一シリーズではフランジ内幅（弱。）が一定であるが、
各サイズにおいてウェブ高さ（ＨＯ）の外寸法（第２７
図のｎ、、　Ｉｔ、、１１□）もそれぞれ異った値とな
るためフランジ厚さ（ｔｆｏ、　ｔｆ＋　、ｔｆｚ）が
それぞれ異なることになる。ずなわち、Ｉｔ　ｏ　＜　
Ｉｔ　＋　＜　Ｉｔ　２、ｔｆｏ　＜ｔｆ。

〈ｔｆ２　となる。

このような関係は同じく第２８図に示す溝形鋼７０であ
っても同様である。

（２）ウェブ内幅作。）のサイズが異った形鋼を圧延す
る場合は、当然にユニバーサル仕上げミルの水平ロール
を交換しなければならない。例えばＪＩＳ規格では３３
シリーズ、Ａ３７Ｍ規格では１４シリーズのＨ形鋼があ
り、これらすべてのＨ形鋼を製造する場合、４７種類の
水平ロールを少なくとも２組以上保有する必要がある。

これに要するロール費用は現在の価格でも数億円にも達
し、これを常時保有するためには圧延用の建屋に匹敵す
る広いスペースを必要とするためロールショップ棟にも
大きな投資を必要とする。

（３）　同一のユニバーサル仕上げミルの水平ロールで
は一つのシリーズのＨ形鋼を２０００トン／圧延チャン
ス×３回−６０００トンしか圧延できない。これは１０
００　）ン当り水平ロールの幅が約１　ｍｍ摩耗するた
めであり、ロールの使用幅は公差を有効に利用しても６
ＩＩＩＩ１１である。そのため１つのあるシリーズで使
用できなくなった水平ロールは、幅を数十ｍｍ切削しウ
ェブ高さの小さい次のシリーズ用に改削される。そのた
め鋼板用のロールの場合に比べ、ロール１本当りの製品
圧延量は著しく少ない。つまり製品トン当りのロール費
用が高くなっている。

（４）ウェブ高さ（ＨＯ）が規格外の場合、当然専用の
ユニバーサル仕上げミルの水平ロールを準備し、ロール
替えを行う必要があるため、小ロフトのオーダについて
は経済的に採算がとれず、受注を辞退することが多い。

特に、近年ではフランジ形材を組み合わせてボンクス材
とすることが多く、ウェブ高さ（ＨＯ）一定でウェブ内
幅（ＷＯ）を変更自在とした仕様が多く見られるように
なり、それらに対しては従来法では容易には対応できな
い。

そこで、以上述べた従来のフランジを有する形材の圧延
方法に関する数々の問題を解決する手段として、特願昭
６３−２３５３８８号で開示した技術を本出願人は開発
した。これは第２３図に示すようなブレークダウン圧延
、中間圧延、および仕上げ圧延を経て行うフランジを有
する形材の圧延方法であって、その特徴は、まず圧延素
材をブレークダウン圧延によって粗圧延し、次いで中間
圧延（粗ユニバーサル圧延）によってフランジ部および
両フランジ部の結合部の圧延を完了し、そして仕上げ圧
延において、第１図に示すような仕上げユニバーサルミ
ル８６を使用し、被圧延材８０のフランジ部内面を仕上
げユニバーザルミルの水平ロール８２側面に接すること
なく、竪ロール（垂直ロール）８４によりフランジ部外
面を圧下することによって両フランジ部の間の結合部の
幅寸法を仕上げる点にある。

さらにまた、本出願人は、第２図に示すような幅可変２
分割水平ロールを有するユニバーサルミルを第３図（ａ
）、（ｂ）に示すような圧延ラインに適用し、該仕上げ
ユニバーサルミルにおいて１パスまたは複数パスのリバ
ース圧延を行うことでウェブ高さの縮小を行う方法を特
願平１−１４９８５１号で提案した。

同じく特願平１−１４９８５１号において、第４図（ａ
）、（ｂ）に示すように固定幅水平ロールからなる仕上
げユニバーサルミル（ＵＰＩ）と幅可変水平ロールから
なる仕上げユニバーサルミル（ＵＦ２）の２基の仕上げ
ユニバーサルミルを用いて、ウェブ高さの縮小圧延を行
う方法についても提案した。

これらの発明によれば、１種類のロールで同一シリーズ
の平行フランジ形鋼等フランジを有する形材のウェブ高
さ外寸法を一定化することが可能となり、また、粗ユニ
バーサルミルの水平ロール幅に制約されることなく、自
由なウェブ高さの１１形鋼や溝形鋼などが同一圧延チャ
ンスで同一ロールで製造でき、ロール保有数の大幅削減
、ロール原単位の大幅向上が実現できる。

（発明が解決しようとする課題） このように本出願人が提示したフランジを有する形材の
圧延方法に関し、本発明者は膨大なモデルミル実験を繰
り返して行い、次に示す問題点を明らかにした。

■本出願人が提示したフランジを有する形材の圧延方法
によりＨ形鋼の製造を行う際に、ウェブ高さの縮小量に
よっては、第５図に示すような製品のウェブ中心偏りが
問題になる。ここに、中心偏り量Ｓ　−（ａ−ｂ）／２
で表わされる。

すなわち、ウェブ高さの縮小量がある範囲を越えると、
急激にウェブの中心偏りが増大し、所定の公差を満足し
ない製品になる。なお、ＪＩＳ　Ｇ　３１９２では中心
偏りの許容範囲を、ウェブ高さ３００　ｍｍ以下のもの
では±３．０　ｍｍ、ウェブ高さ３００　ｍｍを越える
ものでは±４．５　ｍｍと規定している。

■さらに、第２図に示すような２分割幅可変水平ロール
を有するユニバーサルミルで、■パスまたは複数パスの
リバース圧延を行い、ウェブ高さの縮小を行った後の形
材のウェブ中央部には第６図に示すような座屈残りが見
られ、不良として製品にならない場合があった。

ここに、本発明の目的とするところは、■ウェブ内幅寸
法を変更自在として、Ｈ形鋼および平行フランジ溝形鋼
等に代表されるフランジを有する形材の複数シリーズを
同じユニバーサル仕上げミルで製造する場合において、
また■同一のユニバーサル仕上げミルの水平ロールを用
いて、フランジ厚みの異なるサイズについてもウェブ高
さの外寸法一定のフランジを有する形材を製造する場合
において、製品のウェブ中心偏りが所定の公差を外れる
ことがないように小さなレベルに抑えるとともに、製品
のウェブに座屈残りのような形状不整部が生じないよう
にするフランジを有する形材の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） かくして、本発明者はかかる技術的課題を解決すること
を目指し、種々検討を重ね、かつ膨大な圧延実験を通じ
て以下の知見を得た。

（１）第１図に示すような仕上げユニバーサルミル８６
を用いて、フランジ部内面をユニバーサル水平ロール８
２の側面に接することなく、垂直ロール８４によりフラ
ンジ部外面を圧下することにより、ウェブ高さの縮小圧
延を行う場合、第７図（ａ）に示ず状態からウェブ高さ
の縮小量を次第に大きくしていくと、第７図（ｂ）ない
し第７図（Ｃ）にその略式断面図を示すように、水平ロ
ール側面と垂直ロールの間でウェブ部が座屈し始め、や
がてウェブ部が大きく座屈してくびれが発生ずる（第７
図（Ｃ）参照）。

（２）第１図に示す特願昭６３−２３５３８８号で開示
した仕上げユニバーサルミル８６によってウェブ高さの
縮小圧延を行った後第２図に示すような幅可変ユニバー
サル整形ミル９０で整形圧延を行う場合、あるいは特願
平１−１４９８５１号で開示した第２図に示すような幅
可変ユニバーサルミル９０で１パスもしくは複数パスで
ウェブ高さをさらに縮小し製品に仕上げる場合に、第７
図（ａ）および第７図（ｂ）に示す状態で圧延過程を経
たものについては、幅可変ユニバーサルミル（または整
形ミル）の最終バスでの圧延状況は第８図（ａ）に示す
ようにウェブ中心偏りの小さな良好な寸法形状の製品に
仕上がる。

ところが、第７図（Ｃ）に示すような前述のくびれがウ
ェブ部に生じたものについては、その後の圧延過程がウ
ェブ高さの縮小を行わず、フランジの角度修正とウェブ
平坦化を目的とする整形圧延過程であっても、第８図（
ｂ）に示すようにウェブの中心偏りが大きな製品に仕上
かってしまう。

すなわち、ウェブ高さの縮小圧延過程でウェブ面の未圧
延部に第７図（ハ）に示すような軽度の座屈によるウェ
ブ中心偏りが生じたとしても、その後の整形圧延もしく
はウェブ高さの縮小圧延過程（但し軽度の圧下）におい
て、材料のフィレット部を上下の水平ロール側面外周端
で挟持し、圧延することで矯正される。一方、ウェブ高
さの縮小圧延過程でウェブ面の未圧延部に第７図（Ｃ）
に示すようなくびれが生じたものについては、その後の
整形圧延において、材料のフィレット部付近を上下の水
平ロール側面の外周端で挟持して圧延しても、くびれ部
は矯正されずにウェブの中心偏りが残存する。また、場
合によってはくびれ部が折れ込み疵となって製品に残る
ことが判った。

（３）以上（１）および（２）の事実は、特願昭６３−
２３５３８８号で開示した第１回のユニバーサルミル８
６の水平ロール８２を２分割して幅可変ロールとし、フ
ランジ内面を水平ロール側面に接触させないように垂直
ロール８４でウェブ高さを縮小する圧延方法を用いた場
合にも成り立つことが判った。

（４）さらに（１）および（２）の事実は、特願平１−
１４９８５１号で開示したように幅可変ユニバーサルミ
ルで１パスまたは複数パスのリバース圧延によりウェブ
高さの縮小圧延を行う場合についても、同様にあてはま
ることが判った。すなわち、この場合、フランジ部内面
をユニバーサル水平ロール側面に接するようにしながら
、垂直ロールによりフランジ部外面を圧下することによ
り、ウェブ高さの縮小圧延を行うのが特徴であるが、圧
延素材のフィレット形状（例えばＲ寸法）あるいは、水
平ロール側面外周端の形状（例えば１寸法）によっては
、ウェブ高さ縮小量を大きくした場合に、圧下途中でフ
ィレット部近傍に生じたくびれを上下の水平ロールで挟
持して圧延しても矯正しきれずにウェブ中心偏りが生じ
たまま仕上がってしまう場合があることが判明した。

（５）また、（３）、（４）で述べたようなユニバーサ
ルミルの水平ロールを２分割して幅可変ロールとし、垂
直ロールによりフランジ部外面を圧下することによりウ
ェブ高さの縮小圧延を行った場合、第９図に示すように
圧延材の寸法によっても異なるが、ウェブ高さ縮小量を
増加させていくと、ある特定の縮小量を上回ると分割さ
れた水平ロール間のウェブ部の座屈残りが圧延後の材料
に顕著に見られるようになり、このウェブセンター突起
高さが大きくなると形状不良材として製品にならなくな
る。

以上の知見に基づき、本発明者は、ウェブ高さの縮小圧
延において、ウェブ中心偏りおよびウェブ中央部のウェ
ブ座屈残りを抑制することを目的として膨大な実験を繰
り返し、以下の事実を見いだした。

すなわち、本発明者は第４図［有］）に示すような２基
の仕上げユニバーサルミルを用いたＨ形鋼のつニブ高さ
の縮小を行う圧延実験を行ったが、その際、該２基のユ
ニバーサルミルのタンデム圧延時にスタンド間の圧延材
に張力または圧縮力が発生するように各々の仕上げユニ
バーサルミルの水平ロールの回転数を調整し、ウェブ高
さの縮小圧延後の形材のウェブ中心偏りおよびウェブ中
央部の座屈残り発生状況について調査した。この場合の
■］形鋼の素材寸法はｌ１２ｏｏ　ｘ　１００　ｘ　６
／１２とし、第４図（ｂ）において幅固定水平ロールを
有する仕上げユニバーサルミル（ｔｌＦｌ）ではウェブ
厚の圧下（圧下量０．５　ｍｍ）のみでウェブ高さの縮
小は行わず、幅可変水平ロールを有する仕上げユニバー
サルミル（ＵＦ４）でウェブ高さの縮小圧延を実施した
。

この実験の結果をグラフに整理したのが第１０図および
第１１図である。

第１０図では、横軸に連続圧延時に検出されたスタンド
間張力、すなわち１．ｌＦ２の入側で被圧延材に作用す
る張力をとり、縦軸にウェブ高さ縮小圧延後の被圧延材
のウェブ中心偏り測定値をとって、各種ウェブ高さ縮小
量をパラメータにして図示した。

第１１図では、横軸にＵＦ２の入側で被圧延材に作用す
る張力をとり、縦軸にウェブ高さ縮小圧延後の被圧延材
のウェブ中央部に観察された突起高さをウェブ厚で除し
た値をとって各種ウェブ高さ縮小量をパラメータにして
図示した。

両図から、ウェブ高さ縮小圧延時にミルの入側で被圧延
材のウェブ部に張力が作用すると、無張力時に比べてウ
ェブ中心偏りが減少し、またウェブ中央部の座屈残りに
よる突起高さも低く抑えられることが判った。

よって、本発明の要旨とするところは、ブレークダウン
圧延、粗ユニバーサル圧延、エツジヤ−圧延および仕上
げ圧延を経て行うフランジを有する形材の熱間圧延方法
であって、仕上げユニバーサルミルの水平ロールを固定
幅とし、フランジ部内面を該仕上げユニバーサルミルの
水平ロール側に接することなく、垂直ロールによりフラ
ンジ部外面を圧下することにより、あるいは該仕上げユ
ニバーサルミルの水平ロール幅を２分割し、オンライン
で幅調整可能な構造とし、１パスもしくは複数パスでウ
ェブ高さの縮小圧延を行うに際して、前記仕上げユニバ
ーサルミルの入側で被圧延材のウェブ部に引張力が作用
するようにしてウェブ高さの縮小圧延を行うことを特徴
とするフランジを有する形材の熱間圧延方法である。

本発明の好適態様によれば、前記仕上げユニバーサルミ
ルの入側において、前記ウェブ部への引張力の付与は前
記仕上げユニパー勺ルミルの水平ロールの回転数または
該仕上げユニバーサルミルに隣接したユニバーサルミル
の水平ロールの回転数を調整することで行うことができ
る。

その他用張力付加手段としては該仕上げユニバーサルミ
ルの上流側にウェブを圧延する２重式水平ロールを配置
し、当該水平ロールの回転数を調整することによりウェ
ブに張力を発生させる方法等が考えられる。

（作用） 次に、添付図面を参照して本発明をさらに具体的に説明
する。

第４図（ａ）には、本発明にかかる圧延方法を実現する
ための圧延ラインの１例を示す。

まず、本発明にかかる圧延方法によれば、ブレークダウ
ン圧延は従来法と同様に行えばよく、これにより圧延素
材をビームブランクにまで圧延する。その後の粗ユニバ
ーサルミル（ＬＩＲ）およびエツジングミル（Ｅ）を用
いた中間圧延で、圧延素材は最終寸法に近いフランジ幅
、フランジ厚、ウェブ厚にまで仕上げられる。

このようにして得られた中間圧延形鋼は水平ロールおよ
び垂直ロールからなる第１の仕上げユニバーサルミルに
より入側における引張力の作用下でウェブ高さが調整さ
れる。つまり第１図の仕上げユニバーサルミルにおいて
垂直ロール８４の開度を変更することにより、数１０ｍ
ｍの範囲内でＨ形鋼のウェブ高さの外寸法を自由に変更
できる。

なお、この場合、第２の仕上げユニバーサルミルは整形
ミルとして用いられ、ウェブ厚、フランジ厚の均一化と
フランジとウェブの面角度の矯正がなされる。

第１２図および第１４図は、第１図の仕上げユニバーサ
ルミルによるウェブ高さ縮小圧延過程を側面から見た状
態を示しており、各図の（ａ）〜（Ｃ）の各断面図を第
１３図（ａ）〜（Ｃ）、第１５図（ａ）〜（ｃ）にそれ
ぞれ示す。

第１２図、第１３図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の方法に
基づき、仕上げユニバーサルミル（ＩＪＦＩ）の入側で
被圧延材のウェブ部に張力を作用させなからウェブ高さ
縮小圧延を行った状態を示しており、第１３図（ａ）お
よび（ｂ）に断面で示すようにウェブ高さ縮小圧延過程
でのウェブ面の波状の座屈が全く生じないか、もしくは
生じても極く僅かの座屈に抑制されるため、ウェブ面が
フランジに対して上下に付は替えられる、いわゆるウェ
ブ中心偏りの発生が防止できる。すなわち、第４図（ａ
）の圧延ラインにおいて、第１の仕上げユニバーサルミ
ル（ＵＰＩ）でのウェブ高さ縮小圧延時に、該仕上げユ
ニバーサルミルの上流側（入側）に位置する粗ユニバー
ザルミル（ＯＲ）の水平ロールで被圧延材のウェブ面を
圧下し、同時にＵＰＩまたはＵＲの水平ロール回転数を
調整して、両ミル間に介在する圧延材のウェブ部に圧延
方向の引張力が作用するようにする。これにより、ＵＦ
ｌでウェブ高さ縮小を行う際に垂直ロール間のウェブに
生じるウェブ高さ方向の圧縮力が上記圧延方向の引張り
力によって緩和され、結果としてウェブ面の座屈が防止
できる。

引張力の付加はＵＰＩの上流側にウェブを圧延する２重
式水平ロールを配置し、当該水平ロールの回転数を調整
する方法によって行っても同様の結果が得られる。

一方、第１４図、第１５図（ａ）〜（Ｃ）に示すのは、
本発明の方法によらず、つまり引張力をかけずにウェブ
高さの縮小圧延を行った場合の１例で、この場合、ＵＰ
ＩまたはＩｌｌの水平ロール回転数の調整が不適切であ
ったために、第１５図（ａ）の状態でウェブ面に波状の
座屈が生じ始め、同（ｂ）、（Ｃ）に示すように水平ロ
ールの上下面でウェブを挟持し圧延する際に、ウェブ面
がフランジ面に対して付は替えられ、ウェブ中心偏りが
発生し易くなる。すなわち、ｔｌＦｌでウェブ高さ縮小
を行う際に垂直ロール間のウェブにウェブ高さ方向の圧
縮力が発生し、これがウェブ高さ方向の座屈限界応力を
上回ることで、結果的にウェブ面に座屈が生じてしまう
ことになる。

以上は、フランジ内面を仕上げユニバーザルミルの水平
ロール側面に接触させずに垂直ロールでフランジ外面を
圧下し、ウェブ高さの縮小を行った場合について例示し
たが、フランジ内面が仕上げユニバーサルミルの水平ロ
ール側面に接触するまでウェブ高さの縮小を行う場合に
ついても同様であり、いずれの場合も本発明の方法によ
りミル入側でウェブに引張力を作用させることで、製品
のウェブ中心偏りの抑制が可能となる。

次に、第４図（ｂ）に示す圧延ミルラインに本発明にか
かる圧延方法を適用した場合につき以下に説明する。

この場合、まずブレークダウン圧延は従来法と同様に行
えばよく、これにより圧延素材をビームブランクにまで
圧延する。その後の粗ユニバーサルミル（ｕＲ）および
エツジヤ−ミル（Ｉりを用いた中間圧延で、圧延素材は
最終寸法に近いフランジ幅、フランジ厚、ウェブ厚にま
で仕上げられる。このようにして得られた中間圧延形鋼
は、固定幅の水平ロールを有する第１の仕上げユニバー
サルミル（ＵＰＩ）と、２分割されオンラインで幅調整
可能な構造の水平ロールを有する第２の仕上げユニバー
サルミル（ＵＦ４）の２基のミルを用いて、１パスもし
くは複数パスでウェブ高さを数１０闘の範囲内で調整す
るとともに整形圧延されて製品に仕上げられる。

第１６図、第１８図は、第２図に示す仕上げユニバーサ
ルミル（ＵＦ４）におけるウェブ高さ縮小圧延過程を側
面から見た状態を示しており、各図の（ａ）〜（Ｃ）の
各断面図を第１７図（ａ）〜（Ｃ）、第１９図（ａ）〜
（Ｃ）にそれぞれ示す。

第１６図、第１７図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の方法に
基づき、仕上げユニバーサルミル（ＵＦ２）の入側で圧
延材のウェブ部に引張力を作用させながら、ウェブ高さ
縮小圧延を行った状態を示しており、第１７回（ａ）お
よび（ｂ）に断面で示すように、ウェブ高さ縮小過程で
のウェブ面の波状の座屈が全く生じないか、もしくは生
じても極く僅かの座屈に抑制されるため、ウェブ中心偏
りの発生が防止でき、また圧延後の材料のウェブ中央部
の座屈残りも防止できる。

すなわち、第４図（ｂ）の圧延ミルラインにおいて、第
２の仕上げユニバーザルミル（ｔｌＦ２）でのウェブ高
さ縮小圧延時に、該ミルの上流側（入側）に位置する第
１の仕上げユニバーサルミル（ＵＰＩ）の水平ロールで
圧延材のウェブ面を圧下し、同時にＵＰＩまたはＵＦ４
の水平ロール回転数を調整して、両ミル間に介在する圧
延材のウェブ部に圧延方向の弓張力が作用するようにす
る。これにより、ＵＰＩでウェブ高さ縮小を行う際に垂
直ロール間のウェブに生しるウェブ高さ方向の圧縮力が
上記圧延方向の引張り力によって緩和され、結果として
ウェブ面の座屈が防止できる。

一方、第１８図、第１９図（ａｌ〜（Ｃ）に示すのは、
本発明の方法によらず、つまり引張力をかけずウェブ高
さの縮小圧延を行った場合の１例で、この場合、叶１ま
たはｔｌＦ２の水平ロール回転数の調整が不適切であっ
たために、第１９図（ａ）の状態でウェブ面に波状の座
屈が生じ始め、同（ｂ）、（Ｃ）に示すように水平ロー
ルの上下面でウェブを挟持し圧延する際に、ウェブ中心
偏りが発生し易くなると同時に分割水平ロールの中抜き
部に相当する部分のウェブ座屈が圧延終了後も矯正され
ずに残存し易くなる。

以上は、２分割水平ロールからなる仕上げユニバーサル
ミル（ＵＦ４）において、フランジ内面を仕上げユニバ
ーサルミルの水平ロール側面に接触させずに垂直ロール
でフランジ外面を圧下し、ウェブ高さの縮小を行った場
合について例示したが、フランジ内面が仕上げユニバー
サルミルの水平ロール側面に接触するまでウェブ高さの
縮小を行う場合についても同様であり、いずれの場合に
も本発明の方法によりミル入側でウェブに引張力を作用
させることで製品のウェブ中心偏りおよびウェブ中央部
の座屈残りの抑制が可能となる。

また、上記説明においては、特にＨ形鋼について述べた
が、平行フランジ溝形鋼に代表される他のフランジを有
する形材のウェブ高さを縮小し、任意のウェブ高さをも
つ製品を製造するプロセスにも本発明は適用可能であり
、本発明により大幅なウェブ高さの縮小圧延を行う場合
の製品の形状、寸法精度の向上が実現できる。

次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する
。

実施例１ 第４図（ａ）に示す圧延ラインで１１４００　Ｘ　２０
０シリーズのウェブ高さ外寸法一定のＨ形鋼の熱間圧延
を行う際に、本発明の方法を適用した例につき以下に記
す。

まず、連続鋳造ブルームを加熱後、ロール孔型をもつブ
レークダウンミルでレバース圧延を行い、ビームブラン
クを造形した。さらに粗ユニバーザルミル（ｔｌＲ）と
エツジヤ−ミルとでレバース圧延を行い、製品のフラン
ジ厚、ウェブ厚、フランジ幅に近い形状、寸法にまで仕
上げた。

ここでＬＩＲの水平ロール幅は、目標ウェブ高さ外寸法
（−４００ｍｍ）からシリーズ内の最小フランジ厚（＝
　９　ｍｍ）の２倍を差し引いたイ直、すなわち４００
２Ｘ　９　＝３８２ｍｍに等しくしておけばよい。但し
、本実施例では、水平ロール側面の摩耗を考慮して４ｍ
ｍ上乗せし、該水平ロール幅を３８６　ｍｍとした。

次に、ＵＲ圧延後の被圧延材料は、第１の仕上げユニバ
ーサル圧延（ＵＰＩ）でフランジ内面を水平ロール側面
に接しないようにして１バスでウェブ高さを垂直ロール
で縮小し、次いで第２の仕上げユニバーサルミル（ＩＩ
Ｆ２）で、ウェブ厚の均一化とフランジとウェブの直角
度の矯正を目的とした整形圧延がなされ製品とした。

ここで、ＵＲ１の水平ロール幅は、目標ウェブ高さ外寸
法（＝４００ｍｍ）からシリーズ内の最大フランジ厚（
−２２ｍｍ）の２倍を差し引いた値、すなわち４００　
　２　Ｘ２２−３５６　ｍｍにしておいた。

第１表に、旧００　Ｘ　２００シリーズの３サイズにつ
いて、本発明を適用した場合に得られた製品のウェブ中
心偏り測定値および品質判定結果を示す。

第 表 同表には、各サイズについてウェブ高さ外寸法一定（−
４００ｍｍ）にするのに必要なＵＰＩでのウェブ高さ縮
小量ΔＨ（ｍｍ）と、この際にＵＲ−Ｕｌ’１間に作用
させたスタンド間張力（σ／ｋｆ：σは引張り応力を士
、圧縮応力を一表示した張力、ｋｆは材料の変形抵抗）
を併記しである。同表から判るように、いずれのサイズ
についてもウェブ中心偏りは判定基準（≦±２．０ｍｍ
）内であり、品質良好であった。

また第２０図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）には、ｔｗ＝６ｍ
ｍ、ｔｔ−１６ｍｍの場合につき、本発明の方法に基づ
（ＯＲ−ＵＲ２までの圧延工程（エツジヤ−圧延工程を
略す）を模式的に示している。

比較のため、ＩＩＦＩの入側張力をＯ〜−０，０５に設
定して、１１４００　ｘ　２００シリーズの３サイズに
ついて同様に第４図（ａ）に示す圧延ラインでウェブ高
さ縮小圧延を行った場合に得られた製品の品質状況を第
２表に示す。

この表から、本発明を適用した場合に比べて、本発明を
適用しなかった場合、ウェブ中心偏りが悪化しており、
特にウェブ高さ縮小量ΔＨの大きなｔｗ＝　６　ｍｍ、
　ｔｒ−１６ｍｍおよびｔｗ　＝　１２ｍｍ、ｔｒ＝２
２ｍｍの製品については、寸法公差外れを発生させてい
ることが判る。

実施例２ 第２９図１に示す圧延ラインでＨ４００ｘ　２００　シ
リーズのウェブ高さ外寸法一定のＨ形鋼の熱間圧延を行
う際に、本発明の方法を適用した例につき以下に記す。

本実施例の場合、ブレークダウン圧延から粗ユニバーサ
ル圧延およびエツジヤ−圧延までの工程は前述の実施例
１の場合と同様であり、ＯＲの水平ロール幅＝３８６　
ｎ＋ｎ＋とする。［１１１圧延後の材料は、隣接する幅
可変２分割水平ロールからなる仕上げユニバーサルミル
において、フランジ内面が該水平ロール側面に接するよ
うに１バスでウェブ高さの縮小圧延を行い、かつ同時に
ウェブ厚の均一化とフランジとウェブの直角度の矯正を
主目的とした整形圧延を行ない製品とした。

ここで、該仕上げユニバーサルミルの幅可変水平ロール
幅（胴長）は、各フランジ厚に応じて３５６〜３８２　
ｍｍまでの変更を行った。

第３表に、旧００　Ｘ　２００シリーズの３サイズにつ
いて、本発明を適用した場合に得られた製品のウェブ中
心偏り測定値および品質判定結果を示す。

第 表 同表には、各サイズについてウェブ高さ外寸法−・定（
＝　４００ｍｍ）にするのに必要なウェブ高さ縮小量Δ
Ｈ（ｍｍ）と、この際に仕上げユニバーサルミル入側で
圧延材のウェブ部に作用させた張力（σ／ｋｆ；σは引
張りを士、圧縮を一表示した応力、ｋｆは材料の変形抵
抗）を併記しである。なお、この入側張力の設定におい
ては、粗ユニバーザルミルと仕上げユニバーサルミルの
各水平ロールの回転数を調整する方法をとった。同表か
ら判るように、いずれのサイズについてもウェブ中心偏
りは判定基準（≦±２．０ｍｍ）を満足しており、また
製品のウェブ中央部に座屈残りのような形状不良は見ら
れなかった。

第２１図（ａ）、（ｂ）には、ｔｗ＝　６ｍｍ、　ｔｒ
−１６ｍｍの場合につき、本発明の方法に基づ＜ＬＩＲ
−肝までの圧延工程（エツジヤ−圧延工程を略す）を模
式的に示している。

比較のため、仕上げユニバーサルミル（ＩＩＩ’）の入
側張力を０〜−０．０５に設定して、Ｈ４００Ｘ　２０
０シリーズの３サイズについて同様に第３図（ａ）に示
す圧延ラインでウェブ高さ縮小圧延を行った場合に得ら
れた製品の品質状況を第４表に示す。

この表から、本発明を適用した場合に比べて、本発明を
適用しなかった場合のウェブ中心偏りが悪化しており、
またウェブ中央部に座屈残りによる突起状の形状不整部
が見られた。特にウェブ高さ縮小量ΔＨの大きなｔ、、
−６１１Ｉｍ、ｔ、＝１６ｍ＋＋１およびｔｗ＝１２ｍ
ｍ、、ｔｒ＝２２ｍｍの製品について品質の悪化が著し
いことが判る。

（発明の効果） 以上、詳述したように、本発明によれば複数シリーズの
Ｈ形鋼および平行フランジ溝形鋼等に代表されるフラン
ジを有する形材を同じユニバーサル仕上げミルで製造す
る場合や、同一のユニバーサル仕上げミルの水平ロール
を用いて、厚みの異なるサイズについてもウェブ高さの
外寸法が一定のフランジを有する形材を製造する場合に
おいて、ウェブ高さの縮小に伴う製品のウェブ中心偏り
が発生したり、またウェブ中央部の形状不整が発生した
りして、所定の寸法公差を外れることを抑制しつつ、フ
ランジを有する形材を熱間圧延する方法を提供すること
ができた。したがって、本発明によれば、大幅なウェブ
高さの変更ができ、産業上の利用価値が極めて高いもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明において使用する仕上げユニバーサル
ミルの圧延の様子を示す説明図；第２図は、本発明にが
かる幅可変仕上げユニバーサルミルの圧延の様子を示す
説明図；第３図（ａ）および第３図（ｂ）ならびに第４
図（ａ）および第４図（ｂ）は、それぞれ本発明を実施
する際の圧延ミルレイアウトの一例を示す説明図；第５
図は、Ｈ形鋼のウェブ中心偏りの説明図；第６図は、Ｈ
形鋼のウェブ中央部形状不良の説明図； 第７図（ａ）ないし第７図（Ｃ）は、ユニバーサル仕上
げ圧延において発生するウェブ座屈の様子を示す説明図
− 第８図（ａ）および第８図（ｂ）は、本発明にかかるユ
ニバーサル仕上げ圧延において発生するウェブ中心偏り
の様子を示す説明図； 第９図は、Ｈ形鋼のウェブ高さ縮小圧延において、ウェ
ブ中央部突起高さとウェブ高さ縮小量との関係示すグラ
フ： 第１０図は、Ｈ形鋼のウェブ高さ縮小圧延におけるウェ
ブ中心偏りとスタンド間張力との関係を示すグラフ： 第１１図は、Ｈ形鋼のウェブ高さ縮小圧延におけるウェ
ブセンター突起高さとスタンド間張力との関係を示すグ
ラフ： 第１２図、第１３図、第１６図、および第１７図は、Ｈ
形鋼のウェブ高さ縮小圧延において本発明を実施した時
の圧延状況を示す説明図： 第１４図、第１５図、第１８図、および第１９図は、Ｉ
Ｊ形鋼のウェブ高さ縮小圧延におけるウェブ中心偏りお
よびウェブ中央部形状不良の発生状況を示す説明図； 第２０図（ａ）〜（Ｃ）、および第２１図（ａ）、（ｂ
）は、本発明の実施例における圧延工程の説明図； 第２２図（ａ）、（ｂ）は、それぞれＨ形鋼および平行
フランジ溝形鋼の各部の名称の説明図； 第２３図は、従来の平行フランジ形鋼の圧延ミルレイア
ウト； 第２４図は、従来の粗ユニバーサルミルの圧延の様子の
説明図； 第２５図は、従来のエツジヤ−ミルの圧延の様子の説明
図； 第２６図は、同じく仕上げユニバーザルミルの圧延の様
子の説明図； 第２７図および第２８図は、それぞれＨ形鋼および平行
フランジ溝形鋼の現状の製品寸法体系の説明図：および 第２９図は、本発明の実施例における平行フランジ形鋼
の圧延ミルレイアウトの説明図である。 ２０：　ブレークダウンミル ２２：粗ユニバーザルミル ２４：　エツジヤ−ミル ２６：粗ユニバーザルミル群 ８０：被圧延材 ８２：水平ロール ８４：垂直ロール ８６：仕上げユニバーザルミル ９０：仕上げユニバーザルミル ９２：幅可変水平ロール ９４：垂直ロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ブレークダウン圧延、粗ユニバーサル圧延、エッ
   ジャー圧延および仕上げ圧延を経て行うフランジを有す
   る形材の熱間圧延方法であって、仕上げユニバーサルミ
   ルの水平ロールを固定幅とし、フランジ部内面を該仕上
   げユニバーサルミルの水平ロール側に接することなく、
   垂直ロールによりフランジ部外面を圧下することにより
   、１パスもしくは複数パスでウェブ高さの縮小圧延を行
   うに際して、前記仕上げユニバーサルミルの入側で被圧
   延材のウェブ部に引張力が作用するようにしてウェブ高
   さの縮小圧延を行うことを特徴とするフランジを有する
   形材の熱間圧延方法。
2. （２）ブレークダウン圧延、粗ユニバーサル圧延、エッ
   ジャー圧延および仕上げ圧延を経て行うフランジを有す
   る形材の熱間圧延方法であって、仕上げユニバーサルミ
   ルの水平ロール幅を２分割し、オンラインで幅調整可能
   な構造とし、該仕上げユニバーサルミルにおける１パス
   または複数パスのリバース圧延によってウェブ高さの縮
   小圧延を行うに際して、前記仕上げユニバーサルミルの
   入側で被圧延材のウェブ部に引張力が作用するようにし
   てウェブ高さの縮小圧延を行うことを特徴とするフラン
   ジを有する形材の熱間圧延方法。