JPH05177202A - 溝形鋼の圧延方法及び誘導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種の幅と厚みを有する溝形鋼を同一のロー
ルと誘導装置により、自由に且つ高精度に造り分けるこ
とのできる技術を提供する。 【構成】 溝形鋼の左右頂角部の間で左右２分割した上
水平ロールの左右頂角部の間隔を所定幅に設定し、該上
水平ロールと幅方向に平滑な下水平ロールにて所定厚み
まで平板素材を圧減し、かつ、前記上下水平ロールの側
面に対設したチョックにその基部固着されると共に頭部
が前記上下水平ロールで構成される孔型内を被圧延材入
側から出側まで貫通して設けられた誘導杆により溝形鋼
のフランジ幅端面を密着誘導することにより、フリーサ
イズの溝形鋼を安価かつ高精度に安定して製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溝形鋼の圧延方法及び
その誘導装置に関するものであり、詳しくは多様な幅と
厚みを有する溝形鋼を同一のロールと誘導装置により、
自由に且つ高精度に造り分けることのできる手段を提供
するものである。

【０００２】

【従来の技術】建築鉄骨柱材として広く普及している冷
間成形角型コラムは、例えば昭和６２年８月に日本鋼構
造協会から発行された「ＪＳＳＣレポートＮｏ．５・ボ
ックスコラムの標準化」に記載された図６（ａ）のロー
ル成形法と図６（ｂ）のプレス成形法のいずれかにより
冷間加工製造されている。しかしながら、これらの手段
はその材質が熱間圧延ままの材料に比べて成形時に加工
硬化するため（図中の矢印部位）、降伏比（ＹＲ：降伏
点または耐力／引張強さ）が若干高い。一方、超高層建
築等に使用する部材のＹＲは低い方が耐震性能の上から
望ましいと一部でいわれている。この対応方策の一つと
して、熱間圧延溝形鋼を素材としてボックス（角型コラ
ム）に溶接組立する方法がある。この組立方式は、溶接
組立前にダイアフラムを内蔵加工することが可能なので
最近の建築現場の省力化の潮流にも合っている。ここ
で、素材となる熱延溝形鋼は同一シリーズ内の外幅（ウ
エブ高さ・フランジ幅）一定で、厚みフリーサイズ（ウ
エブとフランジの厚みは同一で、且つフランジ内側面テ
ーパーなしの平行な均一板厚）、さらに一般形鋼並みの
低生産コストを要請されている。

【０００３】従来の熱間圧延溝形鋼を製造する代表例と
して、本出願人が先に提案した特開平２−１３３１０２
号公報の中で従来技術として記載したリバースミルによ
る手段を図７（ａ）に示し、また連続ミルによる場合を
図７（ｂ）に示す。これらの従来方法では同じウエブ高
さシリーズの製品群内でも例えば仕上げミルＦの水平ロ
ール４０の胴幅Ｗ₀ は一定のロールを使用するため、フ
ランジ厚みｔが異なるとウエブ高さＷが異なってしま
う。また、粗・中間造形は２重ロールの孔型によるた
め、同一ロールでの隙調整のみで各種厚みを広範囲に造
り分けることは至難である。従って、同一シリーズ内の
外幅一定・各種板厚サイズの溝形鋼という製品要求に対
応するには、各サイズに応じて専用の圧延ロールとその
圧延付属装置を準備する必要がある。このため圧延工具
費用の負担増大のみならずロール組替に伴う稼動率の低
下など生産効率の大幅な低下をきたすという問題があ
る。

【０００４】この対策として、後に述べる中間圧延段階
の溝形鋼の左右頂角部の間で左右２分割した上水平ロー
ルと、幅方向に平滑な一体式の下水平ロールを用い幅と
厚みを造り分ける方法を提案したが、その際に、被圧延
材料がロール孔型内で左右に揺動することを防止する必
要がある。例えば、ここで、従来の一般的な形鋼圧延に
おける誘導装置の適用を前提とすれば、図８に示す入側
と出側に分離された誘導装置を使用するのが一般的な手
段である。この誘導装置は通常、側案内と称され圧延材
料を孔型の左右方向の適正位置へ誘導するものである。
同図においてＲ２，Ｒ３は上下水平ロール、ＳＧ１は入
側の側案内、ＳＧ２は出側の側案内でありその構造上か
ら孔型の直近まで圧延材料を誘導できない。このため、
材料が孔型内で左右に揺動し、圧延材料が長手方向に曲
がったり、図５のような断面形状の欠陥が生ずる。図５
（ａ）は材料が左側に偏って圧延された状態、図５
（ｂ）はそのために製品の左側のフランジ幅ＦＬが大き
く、右側のフランジ幅ＦＲが小さくなった状態を示して
いる。

【０００５】この対策として、図９（ａ），（ｂ）に示
す実公昭６３−５０００８号公報で提案された誘導装置
を適用することが考えられる。この誘導装置は、山形鋼
ＡＮの左右方向の誘導用であって、圧延機入側出側間に
わたって上下圧延ロールＲ２，Ｒ３の間隙を貫通するよ
うに配置したサイドガイドＳＧ３を配している。このよ
うな誘導装置を前述のような溝形鋼の圧延用誘導装置に
用いることは誘導装置の微調整と強度・剛性の確保が困
難で、ミルヘの組み込み作業も面倒であり実用性におい
て問題がある。なお、特にスタンド固定式のオンライン
ロール組替方式のミルにこのような貫通型のサイドガイ
ドを装備することは、操業上に無理がある。また、近年
は作業環境の改善や熟練作業の単純化などが重要な課題
となり、高熱重筋作業をともなう圧延現場での誘導装置
の緻密な調整などは極力省力化もしくは装置の自動化等
を図ることが必須の課題となってきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解決するためになされたもので、ロール工具を何等取
り替えることなく、圧延溝形鋼の同一シリーズ内の外幅
寸法を一定に保ちつつ、そのウエブとフランジの厚み調
整をオンラインで無段階に実施することが可能な、安定
した高品質な熱間圧延形鋼の圧延方法及び組み込み・調
整作業性に優れた誘導装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の構成を要
旨とする、すなわち、 矩形断面の熱間スラブ素材を平板材に圧延した後、
上下いずれか一方の水平ロールが左右に２分割されると
共にロール周面に凹溝が形成された上下水平ロール対で
前記平板材を所定の厚みまで圧減すると共に該平板材の
一方の面上の左右対称位置に突条部を有する中間材に圧
延し、続いて該中間材の突条部を起点として左右に２分
割した上下水平ロールでＵ曲げ成形する溝形鋼の圧延方
法および、 上下水平ロールの側面の左右に対設したチョックに
その基部が固着され、前記上下水平ロールの中心軸の直
下での肉厚が最小厚に形成されると共に圧延前後方向に
漸次厚肉に形成された誘導杆を前記上下水平ロール杆に
貫通して設け、被圧延材の幅寸法に応じて該圧延材の側
面を密着誘導するようにした溝形鋼圧延用の誘導装置で
ある。

【０００８】

【作用・実施例】以下、本発明を図面により詳細に説明
する。

【０００９】図１および図２に本発明における溝形鋼の
熱間圧延装置列の例を示す。図１（ａ）において、１
ａ，１ｂは粗圧延工程の２重粗圧延機ＢＤの上下水平ロ
ールであり、このロールには複数の箱孔型Ｇ１，Ｇ２，
Ｇ３および平孔型Ｇ４が掘削されている。連続鋳造法で
造られた矩形断面の熱間スラブを素材として、箱孔型Ｇ
１で幅方向からエッジングして端面の成形とスケールの
剥離を行ったのち９０度転回して平孔型Ｇ４で厚みの圧
下を行う。複数パスに亙る厚み圧下の途中で適宜に鋼材
を９０度転回し箱孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３のいずれかで複
数回エッジングして端面の成形と幅寸法の調整を行ない
所要の幅と厚みの平板材１０を圧延する。なお、箱孔型
の必要数とその寸法は所要の板厚みと材料の厚みによっ
て決まるもので、必ずしもＧ１，Ｇ２，Ｇ３の３個の孔
型に限定するものではない。

【００１０】次に、２重粗圧延機ＢＤで圧延された平板
材１０は図１（ｂ）に示すユニバーサル粗圧延機ＲＵと
第１図（ｃ）の２重成形圧延機ＲＨとからなる圧延工程
でリバース圧延し、所定の幅と厚み寸法の中間材１１，
１２に圧延される。ユニバーサル粗圧延機ＲＵは中間材
１１の左右に突条部ＡＰを形成するための頂角がほぼ９
０度の凹溝を有する左右に２分割した上水平ロール２ａ
と、幅方向に平滑な一体式の下水平ロール２ｂとからな
る。上下水平ロールの側面にはチョックにその基部が固
着されると共に頭部が前記上下水平ロールで構成される
孔型内を被圧延材入側から出側まで貫通して設けられた
誘導杆Ｇ１よりなる溝形鋼圧延用誘導装置Ｇを設けてい
る。ユニバーサル粗圧延機ＲＵでは上水平ロール２ａの
左右凹溝の間隔を所要値ＷＬに設定し、被圧延材の板厚
を上下水平ロール２ａ，２ｂにより圧減する。ここで、
上水平ロール２ａの分割部の間隙Ｓでは中間材１１が圧
下されないので、この部分は図１（ｃ）の２重整形圧延
機ＲＨの上下水平ロール３ａ，３ｂにより整形圧延す
る。かつ、１パス当りの厚み圧下量は圧延機の仕様と圧
延材料条件によって規制されるので、所定サイズを造り
込むための必要な総圧下量を得るまで複数回のリバース
圧延を行う。被圧延材はＲＵでリバース圧延される過程
で上下水平ロールの凹溝に材料が充満し、左右対称位置
の長さ方向に突条を形成した中間材１１の形状となる。
また、被圧延材の幅端部はロールの入側から出側まで貫
通して設けられた誘導杆Ｇ１よりなる溝形鋼圧延用誘導
装置Ｇにより緊密に拘束できるので、被圧延材が圧延中
に左右に揺動せず、噛み込み位置を正確に規制できる。
リバース圧延でパス回数を重ねると圧下による幅拡がり
を生じるが、これに応じて前記誘導杆Ｇ１の設定間隔も
ＧＬも広くする。本発明誘導装置Ｇは上記上下水平ロー
ル２ａ，２ｂの左右両側に対設されたチョックに装着さ
れるものであるが、同チョックは既存のユニバーサル圧
延機ＲＵの堅ロールチョック本体を利用すれば良い。即
ち誘導杆Ｇ１の幅方向の位置設定は、既存のロール隙設
定システムにより容易にかつ高精度に水平ロールの設定
と連動して自動的に調整可能である。さて、図３はユニ
バーサルミルの一般的な堅ロールチョックＣＫの断面図
である。同図は、最も一般的なＨ形鋼のユニバーサル圧
延時の構成を示しており、ＶＲは堅ロール，ＶＧはＨ形
鋼用ストリッパーガイドである。本発明において、ユニ
バーサル圧延機ＲＵでユニバーサル圧延時に通常使用さ
れる堅ロールＶＲは使用せず、この堅ロールチョックを
本発明誘導装置の取付基台として使用するものである。
誘導装置Ｇの堅ロールチョックＣＫへの取りつけはＨ形
鋼の圧延等で使用される通常のＨ形鋼用ストリッパーガ
イドＶＧの取りつけに用いられるボルトを用いた共通な
方法として何ら差支えない。誘導装置Ｇの堅ロールチョ
ックＣＫへの取りつけ法は従来公知の方法と同一なの
で、図面による具体的な説明は省略する。

【００１１】図４は本発明誘導装置Ｇを堅ロールチョッ
クＣＫへ取りつけた状態を右側部分についてのみ示して
いる。

【００１２】誘導装置Ｇの形状的な特徴はロールバイト
中の圧延方向の断面形状を水平ロールの形状に合わせ、
上下水平ロールの中心軸の直下での肉厚が最小厚みＦＸ
となり、圧延前後方向に漸次肉厚が増加するように形成
し、圧延入側から出側まで孔型内を貫通・連続した一体
の形状としていることである。誘導杆Ｇ１の最小厚ＦＸ
はユニバーサル圧延機ＲＵの上下水平ロールの最小隙よ
り若干小さく設定している。即ち、このような形状とす
ることで誘導装置Ｇ本体の強度は例えば肉厚が圧延前後
方向に一定な貫通ガイドより格段に強化され、ロールバ
イト中の被圧延材は孔型内を安定した姿勢で誘導でき
る。なお、圧延材の側面に接触する誘導杆Ｇ１の端部は
被圧延材との接触を円滑にさせガイド擦疵を防止するた
め、その稜線には円弧状の逃がしを設け、また誘導装置
Ｇの摺動部分に硬質金属肉盛または耐熱・耐焼きつき性
に優れた材質を使用することも有効である。長手方向の
両側にはガイドローラＧＲを設置して誘導性を高めてい
る。かくして、誘導装置Ｇは入側の材料形状からロール
孔型内での材料形状に沿って材料との滑らかな当接面を
形成することができる。前記ガイロドーラＧＲは、リバ
ース圧延の各パス毎に被圧延材端面のエッジングを行い
溝形素材１１のフランジ端面形状を良好に整形すること
ができる。

【００１３】なお、本発明の誘導装置Ｇへ被圧延材を誘
導するためのミル入側の案内装置はＨ形鋼の圧延等で使
用される通常の平板なサイドガイドを連結すればよい。
本誘導装置Ｇの圧延機への組み込みは通常のＨ形鋼のユ
ニバーサル圧延時と全く同じ方法であり、何らの特殊作
業を必要としない。また、圧延中のガイドセット隙の調
整はユニバーサル圧延機の堅ロール圧下調整機構にて実
施するので、極めて正確かつ確実に容易に実行できる。

【００１４】続いて、前記溝形素材１１は図１（ｄ）に
示すＵ曲げ整形機ＳＨの水平ロールの４ａ，４ｂにより
所要の略Ｕ型断面の溝形中間材１３に予備曲げ成形され
る。水平ロール４ａ，４ｂに適用する孔型は従来の一般
的な曲げ成形用孔型である。溝形中間材１３の屈曲位置
（溝形鋼の頂角部）１３ａ，１３ｂは平板材の突条部と
同一の位置であるが、その位置設定は左右分割の上下水
平ロール４ａ，４ｂのロール間隔の調整により制御でき
るので適正寸法の溝形素材１２との組合せにより所要の
幅と厚みを有する溝形中間材１３を同一のロールで成形
できる。Ｕ曲げ成形機ＳＨのパス回数は基本的には１パ
スであるが、大サイズで変形が過酷となる場合は多パス
化して曲げ加工の安定化をはかってもよい。ここで、溝
形中間材１３のウェブ幅ＷＢ（製品のウェブ高さに相
当）はＫａ１．１のウェブの高さＷと略同一となるよう
にＫａ１．２のロール間隙を設定する。ＷＢがＷに対し
て大きすぎるとＫａ１．１で溝形鋼の外側コーナー部の
噛出しや内側コーナー部の折れ込み疵・皺疵、更にはウ
ェブ面の湾曲変形を惹起し、逆に小さすぎると外側コー
ナー部が肉不足となり下水平ロール７ｂでの内側コーナ
ー部の擦疵等が発生する。溝形中間材１３のフランジ先
端幅ＷＤはＷＢに対してフランジ幅Ｂの６〜２５％程度
大きくなるように、Ｋａ１．２の上下水平ロール４ａ，
４ｂの傾斜部Ｔの傾斜を６〜２５％程度に設計する。Ｗ
ＤがＷよりも大きすぎるとＫａ１．１において噛込み・
通材不良を生じ、逆に小さすぎてもＫａ１．１において
噛込み不良を生じ且つフランジ面に掻疵を惹起する。

【００１５】次いで、図１（ｅ）に示すように、前記溝
形中間材１３は仕上成形工程のユニバーサル仕上圧延機
ＦＵの胴幅可変水平ローラ５ａ，５ｂと堅ロール６ａ，
６ｂにより、同一シリーズ内の外幅一定で厚みフリーサ
イズの溝形鋼１４に仕上圧延される。このユニバーサル
仕上圧延機ＦＵは上下水平ロールと左右堅ロールとを有
する点では従来の一般的な形鋼ユニバーサルミルと同一
構造であるが、本願発明装置列におけるユニバーサル仕
上圧延機の水平ロールは以下のような構成である。

【００１６】即ち、図１（ｅ）において、フランジとウ
ェブ内側面とを押圧する水平ロール５ｂは左右方向に胴
幅が変更可能に２分割されており、このロールの外側面
５１ｂはロール軸芯に対して垂直なフラット面に形成さ
れ、ロール外周面５２ｂはロール軸心に対して平行なフ
ラット面に形成されている。各製品厚みに応じて左右の
分割ロールの胴幅間隔を調整してロールの外側面５１ｂ
で溝形鋼１４のフランジ内側面を押圧し、ロールの外周
面５２ｂで溝形鋼１４のウェブ内側面を押圧する。な
お、ウェブ外側面を押圧する水平ロール５ａは同一シリ
ーズ内では胴幅一定であるので、シリーズ間でのロール
共用をしない場合は胴幅可変ロールとせず従来の一体ロ
ールでもよい。堅ロール６ａ，６ｂは溝形鋼１４のフラ
ンジ外側面の全幅を押圧するように左右一対設けられて
いる。このようなユニバーサル仕上圧延機を使用するこ
とによって、図１Ｋａ１．１において入側材料である溝
形中間材１３のフランジとウェブに相当する部分を水平
ロール５ａと堅ロール６ａ，６ｂで所定のサイズに規制
することにより各種の厚みでウェブ高さＷとフランジ幅
Ｂが一定の溝形鋼１４を得る。

【００１７】以上の方法を形鋼圧延ミルに適用すること
により、例えば、幅１４００ｍｍ×厚み２５０ｍｍの連
続鋳造スラブから、ウェブ高さ７００ｍｍ×フランジ幅
３５０ｍｍ×厚み１９，２２，２５，２８，３２，３
６，４０，４５，５０，５５，６０，６５ｍｍの外幅一
定溝形鋼を同一のロール組で造り分けることができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、ウェブとフランジの厚
みと幅を造り込む部分のロール孔型寸法をオンラインで
任意に変更できるので、同一シリーズ内の外幅一定で厚
みフリーサイズの溝形鋼を熱間圧延でき、多サイズ少量
生産に対応できるとともに、そのためのロール交換作業
も不要となり生産効率が向上し、かつロール工具費用も
削減できる。

【００１９】また、本発明の誘導装置によれば、既存の
Ｈ形鋼ユニバーサル圧延装置列にて、正確な材料の誘導
が確実に安定して可能となるのでフリーサイズの溝形鋼
を高品質に安定して製造できる。かつ、誘導装置は既存
のユニバーサルミルを活用した装着・調整方式となって
いるので、何らの新たな特殊技能を必要とせずに従来の
圧延操業技術のみで高位に安定したフリーサイズの溝形
鋼の製造を作業性良くかつ再現性良く行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は本
発明の圧延工程実施例の説明図。

【図２】本発明の圧延装置例の配置図。

【図３】堅ロールチョックの縦断面図。

【図４】本発明装置の一実施例に係わる誘導装置の斜視
図。

【図５】（ａ）、（ｂ）は溝形鋼の不良圧延状況の説明
図。

【図６】（ａ）、（ｂ）はコラム材の従来成形法と加工
硬化位置を示す説明図。

【図７】（ａ）、（ｂ）は従来の溝形鋼の熱間圧延工程
を示す説明図。

【図８】従来の分離型の誘導装置の説明図。

【図９】（ａ）、（ｂ）は従来の貫通型の誘導装置の説
明図。

【符号の説明】

ＢＤ…２重粗圧延機 ＲＵ…ユニバーサル粗
圧延機 ＲＨ…２重整形圧延機 ＳＨ…Ｕ曲げ成形機 ＦＵ…ユニバーサル仕上圧延機 １０…平板材 １１，１２…溝形素材 １３…溝形中間材 １４…溝形鋼 ２ａ，２ｂ…ユニバーサル粗圧延機の上下水平ロール ３ａ，３ｂ…２重整形圧延機の上下水平ロール ４ａ，４ｂ…Ｕ曲げ成形機の上下水平ロール ５ａ，５ｂ…ユニバーサル仕上圧延機の上下水平ロール ６ａ，６ｂ…ユニバーサル仕上圧延機の左右堅ロール Ｇ…本発明誘導装置 Ｇ１…誘導杆 ＣＫ…堅ロールチョック ＶＲ…堅ロール ＶＧ…Ｈ形鋼用ストリッパーガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺和夫 堺市築港八幡町１番地 新日本製鐵株式会 社堺製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形断面の熱間スラブ素材を平板材に圧
   延した後、上下いずれか一方の水平ロールが左右に２分
   割されると共にロール周面に凹溝が形成された上下水平
   ロール対で前記平板材を所定の厚みまで圧減すると共に
   該平板材の一方の面上の左右対称位置に突条部を有する
   中間材に圧延し、続いて該中間材の突条部を起点として
   左右に２分割した上下水平ロールでＵ曲げ成形すること
   を特徴とする溝形鋼の圧延方法。
2. 【請求項２】 上下水平ロールの側面の左右に対設した
   チョックにその基部が固着され、前記上下水平ロールの
   中心軸の直下での肉厚が最小厚に形成されると共に圧延
   前後方向に漸次厚肉に形成された誘導杆を前記上下水平
   ロール間に貫通して設け、被圧延材の幅寸法に応じて該
   圧延材の側面を密着誘導するようにしたことを特徴とす
   る溝形鋼圧延用の誘導装置。