JPH05177203A - 山形鋼の圧延方法及びその誘導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種の幅と厚みを有する山形鋼を同一のロー
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】 山形鋼の頂角部を形成するＶ溝状の凹条を幅
中央部に有する上平ロールと、山形鋼の内側コーナー部
を形成する山状の凸条を幅中央部に有する下水平ロール
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
杆により山形鋼のフランジ幅端面を密着誘導することに
より、フリーサイズの山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、山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
厚みを有する山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８（ａ）のロー
ル成形法と図８（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
点又は耐力／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、熱間圧延山形鋼を素材として図７のようにボックス
（角型コラム）に溶接組立する方法が考えられる。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、素材となる熱延山形鋼はボックスに
溶接組立したときに同一シリーズ内の外幅ＷＰが一定
で、厚みＴＰがフリーサイズ、さらに一般形鋼並みの低
生産コストを要請される。図７（ａ）はフランジ幅がＷ
Ｐでフランジ厚がＴＰ且つフランジ先端部が略直角の等
辺山形鋼ＡＮ１と、フランジ幅が（ＷＰ−ＴＰ）でフラ
ンジ厚がＴＰ且つフランジ先端部が略直角の等辺山形鋼
ＡＮ２を組合せて一辺がＷＰのボックスを形成したもの
である。また、図７（ｂ）は一方のフランジ幅がＷＰ、
他方のフランジ幅が（ＷＰ−ＴＰ）でフランジ厚がＴＰ
且つフランジ先端部が略直角の不等辺山形鋼ＡＮ３を互
いに組合せて一辺がＷＰのボックスを形成したものであ
る。さらに、図７（ｃ）はフランジ幅がＷＰでフランジ
厚がＴＰ且つフランジ先端部が略４５度に傾斜した等辺
山形鋼ＡＮ４を互いに組合せて一辺がＷＰのボックスを
形成したものである。ここで、溶接の作業性からは図７
（ｃ）よりも図７（ａ），（ｂ）の方が良好である。ま
た、部材数という観点からは、図７（ａ）よりも図７
（ｂ），（ｃ）が一系列ですむという点で望ましい。よ
って、ボックス用山形鋼の形状は等辺山形鋼ＡＮ１，Ａ
Ｎ２および不等辺山形鋼ＡＮ３が基本となる。

【０００３】従来の熱間圧延山形鋼を製造する代表例と
して、平成３年８月に日本塑性加工学会編、コロナ社か
ら発行された「棒線・形・管圧延−世界をリードする圧
延技術−」に記載されているバタフライ法を図９
（ａ）、フラット法を図９（ｂ）に示し、またフラット
＆エッジング法を図９（ｃ）に示す。これらの従来方法
のうち図９（ａ），（ｂ）では粗・中間・仕上げの各工
程とも一貫して造形は２重ロールのクローズド孔型Ｋ７
〜Ｋ１によるため、同一ロールでの隙調整のみで各種厚
みや幅を広範囲に造り分けることは不可能である。ま
た、図９（ｃ）では、オープン孔型Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，
Ｋ５，Ｋ６は一応各種厚みや幅の圧延に対応できるが、
フランジ端面を成形するエッジング孔型Ｋ３Ｅ，Ｋ４
Ｅ，Ｋ７は特定の厚みと幅のみを圧延するのが原則であ
り、かつ仕上げ工程もクローズド孔型Ｋ１であり特定の
フランジ幅と厚みのみを圧延することを基本とするもの
である。従って、同一シリーズ内の外幅一定・各種板厚
サイズの山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、後記の中間圧延段階のロ
ールの幅中央部に頂角部形成用の山形状の溝を設けた上
下水平ロールを用い、幅と厚みを造り分ける方法を考案
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１０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、側案内と呼ば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は圧延
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、製品のフラ
ンジ幅が左右で変動する。

【０００５】この対策として、図１１（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山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、ミルへ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。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、圧延山形鋼の同一シリーズ内の外幅
寸法（フランジ幅）を一定に保ちつつ、そのフランジの
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、安定して高品質な熱間圧延山形鋼の圧延方法および
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ロール周面の幅中央部に断面Ｖ字状
の凹溝を形成した水平ロールと、他方のロール周面の幅
中央部に凸条を形成した水平ロールからなるロール対に
よって前記平板材を所定厚みまで圧減すると共に該平板
材の幅中央に頂角部を有する中間材に圧延し、続いて上
下水平ロールで前記中間材の頂角部を中心にして山形に
曲げ成形する山形鋼の圧延方法。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山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に本発明における山形鋼の
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中間圧延機Ｒの
中間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に圧延される。ユニバーサル中間圧延機Ｒは
中間材１１の頂角部ＡＰを形成する断面Ｖ字状の凹溝を
幅中央部に有し幅方向に平滑な上水平ロール２ａと、中
間材１１の内側コーナー部を形成する山状の凸条を幅中
央部に有し幅方向に平滑な下水平ロール２ｂと、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
誘導杆よりなる山形鋼圧延用誘導装置を設けている。ユ
ニバーサル中間圧延機Ｒでは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、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、ユニバーサル中間圧延機Ｒでリバース圧延される過
程で頂角部が充満し中間材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よりなる山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。図６は山
形鋼圧延用誘導装置Ｇの設定状況を示し、ＧＬ１は右側
の誘導杆Ｇ１から頂角部ＡＰまでの距離、ＧＬ２は左側
の誘導杆Ｇ１から頂角部ＡＰまでの距離である。図６
（ａ）は等辺山形鋼ＡＮ１やＡＮ２用の中間材１１を圧
延する場合を示し、ここではＧＬ１とＧＬ２は同一寸法
に設定する。一方、図６（ｂ）は不等辺山形鋼ＡＮ３用
の中間材１１を圧延する場合を示し、ここでは短辺側の
ＧＬ１に対し、長辺側のＧＬ２を長く設定する。一般
に、リバース圧延ではパス回数を重ねると伴に厚み圧下
により幅拡がりを生じるが、これに応じて前記誘導杆Ｇ
１の設定間隔ＧＬ１とＧＬ２も各パス毎に拡大してい
く。本発明誘導装置Ｇは上記上下水平ロール２ａ，２ｂ
の左右両側面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中間圧延機Ｒ
の堅ロールチョック本体を利用している。従って、既存
のロール隙設定システムにより容易に且つ高精度に水平
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、ユニバーサル中間圧延機Ｒ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け基台として使
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。図５（ａ）は誘導装置Ｇの中央部の垂直断面、図
５（ｂ）は同じく水平断面をあらわす。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をユニバーサル中間圧延機
Ｒ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。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ーＧＲを設置して誘導性を高め
ている。両ガイドローラーＧＲ間は誘導杆Ｇ１の端面か
らローラー表面をガイド隙Ｓ１だけ突出せしめている。
また、ガイドの出入り側はガイド隙Ｓ２とする。ここ
で、ガイド隙Ｓ１は誘導性の点からは極力小さい方が望
ましいが実用上１〜２ｍｍ程度である。これ以下になる
と、焼付疵や通材不良が多発する。ガイド隙Ｓ２はガイ
ドローラーＧＲでのフランジ幅のエッジング量を左右両
側でΔＥとすると Ｓ２＝ΔＥ／２＋１〜２ｍｍ に設
定する。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と共に、ガイドローラ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
グを行い山形素材１１のフランジ端面形状を良好に整形
することができる。

【００１２】なお、本発明誘導装置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。

【００１３】続いて、前記中間材１１は図１（ｃ）に示
す２重山曲げ成形機Ｓの水平ロールの３ａ，３ｂにより
所要の略山型断面の山形中間材１２に予備曲げ成形され
る。水平ロール３ａ，３ｂ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。山形中間材１２の屈曲起点
（山形鋼の頂角部）は下水平ロール３ｂの中央突起部Ａ
Ｒを中間材１１の中央下部の凹状に嵌め込むことにより
行うので曲げ加工の安定性が確保できる。幅方向にはオ
ープン孔型としているので、適正寸法の中間材１１との
組合せにより、ロール圧下調整のみにて所要の幅と厚み
を有する山形中間材１２を同一のロールで成形できる。
２重山曲げ成形機Ｓ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。逆に、小サイズで
はガイド等による補助的な曲げ加工を工夫することによ
り、２重山曲げ成形機Ｓを省略することもできる。

【００１４】次いで、図１（ｄ）に示すように、前記山
形中間材１２は仕上成形工程の２重仕上圧延機Ｆの上下
水平ロール４ａ，４ｂ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山形鋼１３に仕上げ圧延され
る。この２重仕上圧延機Ｆは従来の一般的な形鋼圧延機
と同一の構造である。仕上げ孔型も幅方向にはオープン
孔型としているので、適正寸法の山形中間材１２との組
合せにより、ロール圧下調整のみにて各種の幅と厚みを
有する山形鋼１３を同一のロールで成形できる。

【００１５】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１３００ｍｍ×厚み３００ｍｍの連
続鋳造スラブから、フランジ幅５００ｍｍ×厚み１９，
２２，２５，２８，３２，３６，４０，４５，５０ｍｍ
の外幅一定等辺山形鋼を同一のロール組で造り分けるこ
とができる。また、長辺フランジ幅５００ｍｍ×短辺フ
ランジ幅４８１，４７８，４７５，４７２，４６８，４
６４，４６０，４５５，４５０ｍｍ×厚み１９，２２，
２５，２８，３２，３６，４０，４５，５０ｍｍの不等
辺山形鋼も同一のロール組で造り分けることができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、同一のロール組とガイ
ド組を用いて、フランジの厚みと幅を造り込む部分のロ
ール孔型寸法とガイド設定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
ズの山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。

【００１７】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着列にて、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山形鋼
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山形
鋼を作業性良く且つ再現性良く製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）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）は本発明装置の一実施例に係わ
る断面図。

【図６】（ａ），（ｂ）は本発明装置の一実施例に係わ
る圧延状況の説明図。

【図７】（ａ），（ｂ）．（ｃ）は山形鋼によるボック
スコラム組立図。

【図８】（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９】（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の山形鋼の熱間
圧延工程を示す説明図。

【図１０】従来の分離型の誘導装置の説明図。

【図１１】（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 Ｒ…ユニバーサル中
間圧延機 Ｓ…２重山曲げ成形機 Ｆ…２重仕上圧延機 １０…平板材 １１…山形素材 １２…山形中間材 １３…山形鋼 １ａ，１ｂ…２重粗圧延機の上下水平ロール ２ａ，２ｂ…ユニバーサル中間圧延機の上下水平ロール ３ａ，３ｂ…２重山曲げ成形機の上下水平ロール ４ａ，４ｂ…２重仕上圧延機の上下水平ロール Ｇ…本発明の誘導装置 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

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ロール周面の幅中央部に
   断面Ｖ字状の凹溝を形成した水平ロールと、他方のロー
   ル周面の幅中央部に凸条を形成した水平ロールからなる
   ロール対によって前記平板材を所定厚みまで圧減すると
   共に該平板材の幅中央に頂角部を有する中間材に圧延
   し、続いて上下水平ロールで前記中間材の頂角部を中心
   にして山形に曲げ成形することを特徴とする山形鋼の圧
   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山形鋼圧延用の
   誘導装置。