JPH0531522A - フランジを有する形材の高精度圧延装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フランジを有するＨ形鋼等の形材をユニバーサ
ル圧延する際に、反りを矯正しつつ形材のウエブを圧延
ロールに正確に誘導すると共に、ウエブ中心偏りを防止
する。 【構成】ユニバーサルミルの竪ロール半径と水平ロール
半径が特定の条件を満足するように設定すると共に、ユ
ニバーサルミルの前面に上下誘導ローラを千鳥状に配列
した誘導装置でなる圧延装置。また、竪ロール軸心を水
平ロールの軸心よりも出側に設定したユニバーサルミル
と前記千鳥状ローラの誘導装置とを組合せた装置、さら
に誘導ローラの間隔および誘導ローラの直径を特定した
構成の装置等を含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフランジを有する形鋼例
えばＨ形鋼の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９はユニバーサルミルによるＨ形鋼の
圧延の説明図である。図９(Ａ)は平面の説明図で、圧延
材１−１のフランジは、水平ロール３−１，３−２の側
面と縦ロール２−１，２−２によって１０から１１の間
で圧延されて、フランジ厚さはＦ−１からＦ−２にな
る。図９(Ｂ)は矢視イ-イの縦断面図の説明図で、圧延
材１−１のウエブはこの間に水平ロール３−１，３−２
によって１３から１４の間で圧延されて、ウエブの厚さ
はＷ−１からＷ−２となる。図９(Ｃ)は圧延材１−１の
誘導が不都合な場合の例である。この際、圧延材１−１
のウエブ肉厚の中心線Ｃ−１は上下の水平ロール３−１
と３−２のロール間隙の中心線Ｃ−２と喰い違って誘導
されている。

【０００３】図９(Ａ)および図９(Ｂ)において、通常の
ユニバーサルミルでは、圧延材１−１の圧延は１０でフ
ランジの圧延が先行して始まり、その後で１３でウエブ
の圧延が開始する。従って圧延材１−１のウエブの圧延
の開始の際は、既にフランジ部が水平ロールと縦ロール
とによって挾みつけられて圧延されているため、圧延材
１−１は図９(Ｃ)の矢印４方向には移動できない状態に
あり、この状態で水平ロール３−１，３−２によって圧
延される。この結果、圧延後は図９(Ｃ)の１−２で示し
た如く、圧延材にはウエブ中心偏りΔＣが発生するに至
る。

【０００４】ウエブ中心偏りΔＣの発生を防止するに
は、図９(Ｃ)で、圧延材のＣ−１を水平ロールのＣ−２
に揃えるように、圧延材１−１を誘導する事が重要であ
る。しかし従来の誘導装置では、高い精度でＣ−１をＣ
−２に揃えて圧延材を誘導する事は難しい。

【０００５】図１０は特公昭５３−３４５８５号に記載
されている圧延材誘導装置の要部の概要説明図である。
この圧延材誘導装置においては、上誘導ローラ５と下誘
導ローラ６とはそれぞれ対面して配されている。しかし
この圧延材誘導装置には下記の問題点がある。図１０
(Ａ)で対面する上誘導ローラ５−１と下誘導ローラ６−
１とで圧延材１−１を挾みつけて案内すると高精度に圧
延材１−１を誘導することができる。しかし圧延材の寸
法Ｆ−１には変動がある。図１０(Ａ)で５−１と６−１
および５−２と６−２とを寸法がＦ−１−１の圧延材を
挾みつける位置に設定して圧延を行うと、圧延材の寸法
が変動してＦ−１−２になると、圧延材は５−１と６−
１および５−２と６−２の間を通過できなくなってミス
ロールとなる。

【０００６】特公昭５３−３４５８５号では、このため
図１０(Ｂ)に示す如く、上誘導ローラ５と下誘導ローラ
６の間隔をクリアランスａだけ広く設定するが、５と６
との間隔を広く設定すると図１０(Ｂ)で圧延材が４'方
向に移動が可能となって誘導の精度が低下する。また圧
延材１−１は上反りの場合が多いが、上反りした圧延材
は図１０(Ｃ)に示した如く、上誘導ローラ５と下誘導ロ
ーラ６とが圧延材を正確に誘導する位置にあっても、上
反りのために圧延材の中心線Ｃ−１は水平ロール３−１
と３−２のロール間隙の中心線Ｃ−２からずれた状態
で、圧延材は水平ロール３−１と３−２に噛み込まれ、
ウエブ中心偏りが発生する。特に、この傾向は圧延材の
圧延方向の先後端部で顕著となる。また圧延材が、通材
中に、クリアランスａ内で上下方向に遥動するため、そ
れに応じて噛込み位置が上下方向に変動しウエブ中心偏
りが長手方向にうねり状に不安定な変動を起こす。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、圧延のミス
ロールの発生を防止して、ウエブ中心偏りのない、寸法
精度のよい形鋼を製造する事ができる圧延装置の提供を
課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】本発明のユニ
バーサルミルを先ず説明する。図９(Ａ)および図９(Ｂ)
で既に述べた如く、通常のユニバーサルミルでは、圧延
材１−１の圧延は１０でフランジの圧延が先行して始ま
り、その後で１３でウエブの圧延が開始する。図９(Ａ)
および(Ｂ)において、ウエブの圧延開始を先行させ、そ
の後でフランジの圧延を開始させて、図９(Ｂ)の１３を
図９(Ａ)の１０よりも入側(図９において右側)に移動さ
せると、図９(Ｃ)において圧延材１−１は水平ロール３
−１，３−２に誘導されて矢印４方向に位置が調整され
て、Ｃ−１がＣ−２に揃えられた状態で圧延される。

【０００９】図１(Ａ)はユニバーサルミルによるＨ形鋼
の圧延の平面の説明図で、図９(Ａ)に対応する。図１
(Ａ)で１０と１１との距離Ｓ₁は、竪ロール２−１，２
−２の半径をＲvとすると下記式の如くに表される。

【００１０】Ｓ₁＝[Ｒｖ²−{Ｒｖ−(Ｆ₁−Ｆ₂)}]^1/2 上式で(Ｆ₁-Ｆ₂)はフランジの１パス圧下量Δｔｆであ
る。上式を整理すると下記式が得られる。

【００１１】Ｓ₁＝[２Ｒｖ・(Δｔｆ)−(Δｔｆ)²]^1/2 尚ΔｔｆはＲｖに比べて小さいために、Ｓ₁は近似的に
下記(３)式となる。

【００１２】Ｓ₁＝(２Ｒｖ・Δｔｆ)^1/2 ……………(３) 図１(Ｂ)はユニバーサルミルによるＨ形鋼の圧延の縦断
面の説明図で、図９(Ｂ)に対応する。図１(Ｂ)で、１３
と１４との距離Ｓ₂は、水平ロール３−１，３−２の半
径をＲｈとすると下記式で表される。

【００１３】 Ｓ₂＝[Ｒｈ²−{Ｒｈ−(Ｗ₁−Ｗ₂)／２}²]^1/2 上式で、(Ｗ₁−Ｗ₂)／２はウエブの１パス圧下量Δｔｗ
の１／２である。上式を整理すると下記式が得られる。

【００１４】Ｓ₂＝[ＲｈΔｔｗ−{(Δｔｗ)／２}²]^1/2 尚ΔｔｗはＲｈに比べて小さいため、Ｓ₂は近似的に下
記(４)式となる。

【００１５】Ｓ₂＝(Ｒｈ．Δｔｗ)^1/2 ……………(４) 通常のユニバーサルミルは竪ロールの軸心と水平ロール
の軸心が同一平面上にある。図１(Ａ)および(Ｂ)でＳ₂
をＳ₁よりも大きくすると、ウエブの圧延開始を先行さ
せ、その後でフランジの圧延を開始させることができ
る。その条件は前記(３)及び(４)式より (Ｒｈ・Δｔｗ)^1/2＞(２Ｒｖ・Δｔｆ)^1/2である。この
式を整理すると下記(１)式が得られる。

【００１６】 Ｒｈ・Δｔｗ＞２Ｒｖ・Δｔｆ …………(１) １パスのみを行うユニバーサルミルでは、その際のフラ
ンジの圧下量が(1)式のΔｔｆでありウエブの圧下量が
Δｔｗである。このΔｔｆとΔｔｗとを用いて、(１)式
を満足するようにＲｈとＲｖを定める。多パス圧延を行
うユニバーサルミルでは、各パス毎のΔｔｆとΔｔｗの
組合せがパススケジュールとして定められている。各パ
ス毎のΔｔｆとΔｔｗを(１)式に代入し、全てのパスに
ついて(１)式を満足するＲｈとＲｖを定めると、ウエブ
中心偏りを防止するのに好ましい。即ち本発明の請求項
１のユニバーサルミルは、竪ロールのロール半径Ｒｖと
水平ロールのロール半径Ｒｈが上記(１)式を満足するユ
ニバーサルミルである。

【００１７】本発明の請求項２のユニバーサルミルを以
下に説明する。図１(Ｃ)は竪ロール２−１，２−２の軸
心を水平ロール３−１，３−２の軸心よりもＳmm出側に
移動して設けたユニバーサルミルである。この際ウエブ
の圧延開始は図１(Ｂ)と同じ１３であり、フランジの圧
延開始は図１(Ａ)の１０よりもＳmm出側の１０'とな
る。このためウエブの圧延開始を先行させ、その後でフ
ランジの圧延を開始させることができる。

【００１８】図２はＳが過大な場合に発生する問題点の
説明図である。図２(Ｂ)で斜線部においては水平ロール
３−１，３−２は側面を形成していない。図２(Ａ)で竪
ロール２−１と２−２は、側面を形成していない領域に
おいてもＰの力で圧延材のフランジを加圧する。このた
め図２(Ｂ)で圧延後の形材はフランジとウエブの結合部
に余肉Ｑを有する形状不良の形材となる。本発明者等の
知見では、仕上ユニバーサルミルの場合Ｓが３０mm以下
の場合には、余肉Ｑが発生する事がない。

【００１９】以上述べた如くＳの上限は余肉Ｑを発生さ
せないために３０mmである。また図１(Ａ)，(Ｂ)で、ウ
エブの圧延開始をフランジの圧延開始に先行させるため
には、Ｓは(Ｓ₁−Ｓ₂)以上とする事が必要である。尚
(３)式および(４)式から(Ｓ₁−Ｓ₂)＝(２Ｒｖ・Δｔｆ)^1
2−(Ｒｈ・Δｔｗ)^{1 2}である。なおＳの上限は３０mmで
あるため、竪ロールの軸心をずらせても(Ｓ₁−Ｓ₂)が３
０mm以上の場合はウエブの圧延開始をフランジの圧延開
始に先行させることはできない。

【００２０】従って、本発明の請求項２のユニバーサル
ミルは、竪ロールの軸心を水平ロールの軸心よりも出側
にずらして設けたユニバーサルミルであり、仕上ユニバ
ーサルミルの場合では下記２式で表されるＳが０〜３０
mmでかつ竪ロールの軸心を水平ロールの軸心よりもＳ〜
３０mm出側に移動して設けたユニバーサルミルである。 Ｓ＝(２Ｒｖ・Δｔｆ)^1/2−(Ｒｈ・Δｔｗ)^1/2 ………(２) 既に(１)式で述べた如く、１パスのみを行うユニバーサ
ルミルでは、その際のフランジの圧下量がΔｔｆであり
ウエブの圧下量がΔｔｗである。多パス圧延を行うユニ
バーサルミルでは、各パス毎のΔｔｆとΔｔｗを(２)式
に代入し、各パス毎のＳを試算し、全てのパスでＳが０
〜３０mm以下となるようにＲｖ，Ｒｈおよびパススケジ
ュールを調整すると、ウエブ中心偏りは有効に防止でき
る。

【００２１】図３は本発明で用いる誘導装置の要部説明
図である。本発明では上誘導ローラ５と下誘導ローラ６
は対面させないで、例えば上誘導ローラ５が下誘導ロー
ラの中間に位置するように設ける。本明細書ではこの５
と６の配列を千鳥配列と略記する。圧延材１−１のウエ
ブはこの誘導装置によってユニバーサルミルの水平ロー
ル３−１，３−２に案内される。

【００２２】図４は本発明の誘導装置の作用の説明図で
ある。図１０(Ａ)で述べた如く、従来の誘導装置では、
圧延材の寸法が変動するため、ミスロールが発生しある
いは誘導精度が低下する。本発明では上誘導ローラと下
誘導ローラとを千鳥に配列したため、圧延材の寸法に変
動があっても、図４(Ａ)に示した如く圧延材１−１は上
誘導ローラ５と下誘導ローラ６の間を縫って案内され
る。従ってミスロールを発生させることがなくまた誘導
の精度が高い。

【００２３】図１０(Ｃ)で述べた如く、従来の誘導装置
では、上反りした圧延材は誘導精度が低い。本発明では
図４(Ｂ−１)で示した上反りした圧延材１−１は、誘導
装置を通過の間に図４(Ｂ−２)の如くに上反りが形状矯
正される。従って図３の誘導装置を用いると、上反りし
た圧延材１−１も高い精度で後段ユニバーサルミルの水
平ロールに案内される。また、上下の誘導ローラは、通
材中、圧延材と常時接触して圧延材をタイトに上下方向
に把持しているので、圧延材が上下方向に遥動せず、噛
込位置の上下方向の変動がなく正規位置への精度の高い
誘導が安定して可能である。

【００２４】図５は本発明で用いる、他の誘導装置の要
部説明図である。図５の誘導装置は、図３の誘導装置に
おいてユニバーサルミルの直近の誘導ローラＵｃが、圧
延中に上下に位置を移動する制御が可能な事を特徴とす
る。図５の誘導装置ではＵｃは、Ｕｃ以外の誘導ローラ
５，６とは別個の支承装置で支承される。またＵｃ以外
の誘導ローラ５，６を支承している支承装置は、圧延中
に位置を変える事がない。図３の誘導装置で、寸法変動
のある圧延材を精密に誘導するには、圧延中に上誘導ロ
ーラ５と下誘導ローラ６のそれぞれを上方または下方に
移動させて位置を制御する事が好ましいが、全ての上誘
導ローラ５と全ての下誘導ローラ６を移動させる制御は
構造が複雑である。図５の誘導装置では、Ｕｃのみを上
方または下方に移動させて、圧延材を精密に誘導するこ
とができる。このため誘導ローラの位置を制御する構造
が極めて簡単である。

【００２５】図５で２６は位置検出端で、２７はＵｃの
位置制御装置である。図５の誘導装置において必須とす
るものではないが、位置検出端２６を後段ユニバーサル
ミルの圧延入口の極めて近傍に配し、圧延材との間隔Ｙ
を測定し、この測定値に基づいて位置制御装置２７を介
して、Ｕｃの位置を制御すると、圧延材１−１を更に高
い精度で後段ユニバーサルミルに誘導することができ
る。

【００２６】図６は本発明で用いる、更に他の誘導装置
の要部説明図である。図６の誘導装置は、図３の誘導装
置において、ユニバーサルミル３−１，３−２の入側直
近の誘導ローラＵ₁と、Ｕ₁の入側直近の誘導ローラＵ₂
と、Ｕ₂の入側直近の誘導ローラＵ₃において、Ｕ₁とＵ₂
との間隔Ｌ₁がＵ₂とＵ₃との間隔Ｌ₂よりも大きくかつＵ
₁の直径がＵ₂の直径およびＵ₃の直径よりも小さい誘導
装置である事を特徴とする。

【００２７】図７はＵ₁に通常の直径の誘導ローラを用
いた比較例である。後段ユニバーサルミルの入側直近の
誘導ローラＵ₁は、ロール入口Ｇに近づけて配する程圧
延材１−１を高い精度で誘導することができる。図７の
例では通常の直径の誘導ローラをＵ₁として用いるため
にＵ₁とロール入口Ｇとの距離Ｌ₀は大きい。図６でＵ₁
に小径の誘導ローラを用いると、Ｕ₁とロール入口Ｇと
の距離Ｌ₀は小さくなる。このため圧延材の誘導精度が
向上する。

【００２８】図６の誘導装置ではＵ₁とＵ₂との間隔Ｌ₁
をＵ₂とＵ₃との間隔Ｌ₂よりも大きくする。図８はこの
配列の作用の説明図で、(Ａ−１)，(Ａ−２)はＬ₁＞Ｌ₂
とした図６の誘導装置で、(Ｂ−１)，(Ｂ−２)はＬ₁＝
Ｌ₂の比較例である。誘導装置内を上反りした圧延材１
−１が通過すると比較例の場合は、(Ｂ−１)図にみられ
る如く、各誘導ローラにはＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃の矯正力が作
用して上反りを形状矯正する。この際Ｐ₁×Ｌ₁＝Ｐ₃×
Ｌ₂の関係が成り立つがＬ₁＝Ｌ₂であるためＰ₁とＰ₃と
は等しい。しかし既に述べた如く図６の本発明の誘導装
置ではＵ₁は小径ローラであるため強度が弱く大きな力
Ｐ₁がかかると破損し易い。

【００２９】Ｕ₁とＵ₂とＵ₃とをＬ₁＞Ｌ₂が成立する位
置に配すると、図８(Ａ−１)でＰ₁×Ｌ₁＝Ｐ₃×Ｌ₂の関
係が成立し、Ｐ₁＝(Ｌ₂／Ｌ₁)×Ｐ₃となるが、Ｌ₁＞Ｌ₂
であるためＵ₁にかかる力Ｐ₁はＵ₃にかかる力Ｐ₃よりも
小さくなる。このためＵ₁に小径のローラを用いてもＵ₁
が破損することがない。

【００３０】前記の(１)式あるいは(２)式で述べたユニ
バーサルミルは単独で用いてもウエブ中心偏りの防止に
効果を奏するが、誘導装置として図３または図５または
図６の誘導装置を用いると、ウエブ中心偏りは一層防止
されて、寸法精度の一層優れた形鋼を安定して製造する
事ができる。特に、従来の誘導装置においては圧延材の
上下反りや上下方向の遥動を規制する作用に乏しいた
め、噛込位置が大きく変動する。このため例えば(１)式
あるいは(２)式で述べたユニバーサルミルを用いても、
上記現象に対する噛込位置の正常化機能に限界があるた
め、単独で用いた場合中心偏りの発生を完全に防止する
に到らない。

【００３１】しかし本誘導装置を用いると、上下の位置
規制がなされるので、ウエブ中心偏り精度が飛躍的に向
上する。他方本誘導装置のみでは、例えば図６のＬoは
従来の水準より小さいとはいえ、この範囲で圧延材が上
下方向に変動した場合、従来のユニバーサルミルでは、
噛込位置の修正機能がないので中心偏りを惹起する。他
方(１)式あるいは(２)式で述べたユニバーサルミルを用
いると、ミルの修正機能により、この上下方向の微小ズ
レが修正されて、ウエブ中心偏り精度が飛躍的に向上
し、安定して高精度のＨ形鋼を製造できるようになる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によると、圧延ミスロールの発生
を防止して、ウエブ中心偏りの小さいフランジを有する
形材を製造する事ができる。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明のユニバーサルミルの作用の説明図、図２
は本発明のユニバーサルミルの他の作用の説明図、図３
は本発明の誘導装置の要部説明図、図４は本発明の誘導
装置の作用の説明図、図５は本発明で用いる他の誘導装
置の説明図、図６は本発明で用いる更に他の誘導装置の
説明図、図７は図６の誘導装置の作用の説明図、図８は
図６の誘導装置の他の作用の説明図、図９はユニバーサ
ルミルによるＨ形鋼圧延の説明図、図１０は公知の誘導
装置の要部の説明図、である。

【符号の説明】

１−１，１−２：圧延材、 ２−１，２−２：縦ロー
ル、 ３−１，３−２，：水平ロール、 ５−１，５−
２：上誘導ローラ、 ６−１，６−２：下誘導ローラ、
２６：位置検出端、 ２７：位置制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生田 和重 大阪府堺市築港八幡町１番地 新日本製鐵 株式会社堺製鐵所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】竪ロールのロール半径Ｒｖと水平ロールの
   ロール半径Ｒｈが下記１式を満足するユニバーサルミル
   と、該ユニバーサルミルに圧延材を誘導する装置であっ
   て１または２以上の上誘導ローラ(５)と該上誘導ローラ
   (５)に千鳥配列に組合せた下誘導ローラ(６)を有する圧
   延材誘導装置とを有してなることを特徴とする、フラン
   ジを有する形材の高精度圧延装置 Ｒｈ・Δｔｗ＞２Ｒｖ・Δｔｆ………………(１) 但し、Ｒｖ：竪ロールのロール半径(mm)、Ｒｈ：水平ロ
   ールのロール半径(mm)、Δｔｆ：フランジの１パス圧下
   量(mm)、Δｔｗ：ウエブの１パス圧下量(mm)。
2. 【請求項２】竪ロールの軸心を水平ロールの軸心よりも
   出側に設けたユニバーサルミルと、該ユニバーサルミル
   に圧延材を誘導する装置であって１または２以上の上誘
   導ローラ(５)と該上誘導ローラ(５)に千鳥配列に組合せ
   た下誘導ローラ(６)を有する圧延材誘導装置とを有して
   なることを特徴とする、フランジを有する形材の高精度
   圧延装置
3. 【請求項３】圧延材誘導装置が、ユニバーサルミルの入
   側直近の誘導ローラを圧延中に上下に移動可能とした圧
   延材誘導装置であることを特徴とする、請求項１または
   ２に記載のフランジを有する形材の高精度圧延装置。
4. 【請求項４】圧延材誘導装置が、ユニバーサルミルの入
   側直近の誘導ローラＵ₁とＵ₁の入側直近の誘導ローラＵ
   ₂と、Ｕ₂の入側直近の誘導ローラＵ₃において、Ｕ₁とＵ
   ₂との間隔Ｌ₁がＵ₂とＵ₃との間隔Ｌ₂よりも大きく、か
   つＵ₁の直径がＵ₂およびＵ₃の直径よりも小さい圧延材
   誘導装置であることを特徴とする、請求項１または２に
   記載のフランジを有する形材の高精度圧延装置。