JPH0675724B2

JPH0675724B2 - Ｈ形鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH0675724B2
Application number: JP62239666A
Authority: JP
Inventors: 修二野口
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-09-24
Filing date: 1987-09-24
Publication date: 1994-09-28
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: JPS6483301A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はＨ形鋼の製造方法に係わり、特に、従来の最大
幅を越えた広幅のフランジをもつＨ形鋼を製造する方法
に関するものである。

（従来の技術）周知のようにＨ形鋼は、スラブやブルーム或いはビーム
ブランクなどの鋼片を素材とし、この素材鋼片を加熱
後、第１図に示すようにブレークダウンミル１、粗ユニ
バーサルミル２、エッジャーミル３および仕上ユニバー
サルミル４で圧延成形される。

ブレークダウンミル１では、加熱後の素材鋼片を、第２
図に示すように上下一対の孔型ロール５で圧延加工して
粗形鋼片６に成形する（同図Ａ）。次いで、この粗形鋼
片６を、上下一対の水平ロール７と左右一対の竪ロール
８をもつ粗ユニバーサルミル２で加工して半成形Ｈ形鋼
９とする（同図Ｂ）。半成形Ｈ形鋼９は、同時に粗ユニ
バーサルミル２後面のエッジャーミル３で、上下一対の
エッジャーロール10によりフランジ先端部が整形される
とともにフランジ幅が規制されて所定フランジ幅の半成
形Ｈ形鋼11となる（同図Ｃ）。

この半成形Ｈ形鋼９および11の圧延加工に際しては、被
圧延材の噛み込みとロール摩耗を考慮して、通常はフラ
ンジ傾斜角αは５度以上保つように粗ユニバーサルミル
２およびエッジャーミル３のロールの形状が設計されて
いる。

エッジャーミル３での圧延を終えた半成形Ｈ形鋼11は、
引き続き、上下一対の水平ロール12と左右一対の竪ロー
ル13をもつ仕上ユニバーサルミル４で圧延整形されて、
所定製品寸法形状のＨ形鋼14となる（同図Ｄ）。

ところで、近年、建築物の高層化や大型化に伴い、これ
ら建築物の梁柱や柱材に使用するＨ形鋼の寸法は益々大
きくなる傾向にある。特に、その中でも広幅のフランジ
をもつＨ形鋼の需要が増加している。しかし、広幅のフ
ランジをもつＨ形鋼を圧延法で製造しようとすれば、後
述するような不利を招き且つ製造が困難なこともあっ
て、今のところ圧延法で製造されているのはJIS G 3192
等にあるようにフランジ幅が400mm以下のものである。
フランジ幅が400mmを越えるＨ形鋼は、厚鋼板を素材と
して溶接で組み立て製造されている。

（発明が解決しようとする問題点）溶接組み立てのＨ形鋼は特に溶接部の強度バラツキが大
きく、且つウエブ高さの不揃い、ねじれや曲がり等の外
観形状不良が著しいため信頼性に劣る。さらには製造能
率が低く安定して大量供給することはできない。

これに対して、圧延法のＨ形鋼は品質に優れ且つ安価で
ある。しかし、前記した圧延法で400mmを越える広幅の
フランジをもつＨ形鋼（以下、このＨ形鋼を広幅Ｈ形鋼
という）を品質よく且つ安価に製造することはできな
い。

広幅Ｈ形鋼の圧延には、当然それに応じた大径ロールを
必要とする。しかし、ロールの大径化はことに孔型内お
よびユニバーサルミルの水平ロール表面と側面との周速
差をもたらすことになる。周速差が大きくなるとロール
や圧延材に疵が発生したりロール摩耗が著しくなってロ
ール原単位や製品の品質を低下させる。さらには、既設
圧延機のスケールアップあるいは広幅Ｈ形鋼の圧延に見
合う大きな能力をもつ圧延機を新たに増設しなければな
らなず、多大の設備投資を必要とする。

他方、広幅Ｈ形鋼の需要は今後益々増える傾向にあり、
需要家側からは溶接組み立て形鋼にかわる安価で且つ品
質安定性にすぐれた圧延広幅Ｈ形鋼の安定供給の要望が
つよい。

このような広幅Ｈ形鋼を圧延法で製造する方法は、従来
からいくつか提案されている。例えば粗ユニバーサルミ
ルでの圧延工程でフランジ先端部を厚肉に形成し、この
厚肉部を次の粗ユニバーサルミルで圧下してフランジ幅
を拡大させて幅の広いＨ形鋼を製造する方法（特開昭57
−127501号）、あるいはロールの側面傾斜角を10〜45゜
の範囲で変化させた水平ロールおよび垂直ロールをもつ
粗ユニバーサルミルまたは粗ユニバーサルミル群で粗形
鋼片を圧延し、10〜45゜のフランジ傾斜角をもつ半成形
Ｈ形鋼を成形した後、仕上ユニバーサルミルで所定製品
寸法形状に圧延して幅の広いＨ形鋼を製造する方法（特
公昭59−1121号）がある。

しかし、前者の方法では、フランジ先端の厚肉部と他の
フランジ部位との間に急激な肉厚差をつけることは困難
であり、厚肉部の肉厚を大きくとることはできない。又
減肉圧延時に、フランジ圧下量がすくなくなりフランジ
幅は縮小する。このため結局通常圧延の幅出し量と変わ
らない程度の効果しか得られない。一方後者の方法で
は、仕上圧延工程で所定製品角度にフランジを起こす際
に、フランジとウエブとの付け根のフランジの外側の部
位にくぼみ状の溝が発生して品質を損ねる欠点がある。
さらには、これら２つの方法を実施するためには、複数
台の粗ユニバーサルミルを必要とすることから多くの大
型圧延機（広幅に応じた大径ロールの入る圧延機）がい
る。このため設備費が嵩む欠点もある。

また、他の方法として、略断面Ｈ形の素材鋼片を、その
フランジ部を上下に配した状態で圧延し、ウエブ長さよ
りフランジ幅の大きなＨ形鋼とする方法（特開昭55−10
0801号）もある。しかしこの方法も、それに応じた圧延
機（大型竪ロール圧延機）としなければならず設備的に
問題がある。

本発明の目的は、多大な設備投資をすることもなく且つ
少ない圧延機数で、主に広幅のフランジをもつＨ形鋼を
安価に且つ品質よく製造する新しいＨ形鋼の製造方法を
提供するにある。

（問題点を解決するための手段）本出願人は先に、ボツクス孔型の底部中央部に三角状山
形部を有し、この山形部の頂角は同一で高さを順次大き
くした複数のわり孔型と、平底ボツクスの孔型とを刻設
した孔形ロールのブレークダウンミルで、偏平鋼片の両
端をわり孔型でスリット溝を入れて順次深くし、次い
で、このスリット部を平底ボツクスの孔型で押し広げ平
らに圧延することで、ドッグボーン断面形状の粗形鋼片
を製造する方法を提案した（特公昭59−18124号）。

これにより、比較的薄肉の矩形断面の素材鋼片から少な
いパス回数で粗形鋼片の製造が可能となるとともに、１
回の加熱で能率よく且つ安価にＨ形鋼が製造できるよう
になった。しかし、本発明者らは、この結果に満足する
ことなく、該素材鋼片からより安価に且つ品質のよい広
幅Ｈ形鋼を得る方法について検討を行った。

前記粗形鋼片を、粗ユニバーサルミル、エッジャミルお
よび仕上ユニバーサルミルの多くの圧延工程を経ること
なく、広幅Ｈ形鋼とすることが可能となれば、製造コス
トがより低減されて工業的にとっても好ましいことであ
る。そこで本発明者らは、多くの圧延工程を経ることな
く広幅のフランジをもつＨ形鋼を製造する方法について
さらに検討した結果、素材鋼片をドッグボーン断面形状
の粗形鋼片に成形し、これを直ちに減肉圧延してフラン
ジ傾斜角以外は製品Ｈ形鋼と同じ寸法形状に成形すれ
ば、少ない圧延機でフランジ幅の大きなＨ形鋼が製造で
きることを見出し、本発明を完成した。

ここに本発明の要旨とするところは、製品フランジ幅が
400mm以上のＨ形鋼の製造方法であって、加熱後の素材
鋼片を孔型ロールを用いたブレークダウンミルで圧延加
工して、製品フランジ幅と略同一のフランジ幅を有した
ドッグボーン断面形状の粗形鋼片に成形すること、次い
で、該粗形鋼片をフランジ当接面の傾斜角が１゜以下の
ロールを有したユニバーサルミルおよびエッジャーミル
で減肉圧延加工して、フランジ傾斜角が０〜１゜で他は
所定製品Ｈ形鋼と同じ寸法形状のＨ形鋼に成形するこ
と、その後フランジ傾斜角を所定製品角度に矯正するこ
とからなるＨ形鋼の製造方法である。

（作用）以下、本発明を添付図面を参照してさらに詳細に説明す
る。

第３図は、本発明を実施するＨ形鋼の製造ラインで圧延
機の配置を示す図、第４図Ａ〜Ｃは各圧延工程における
圧延状態を示す図、第５図は粗形鋼片とＨ形鋼を示す断
面図である。

連続鋳造鋳片もしくは鋼塊を分塊圧延して得た矩形断面
の鋼片（以下これらを総称して単に鋼片という）を素材
とし、この素材鋼片を加熱炉で1200℃前後の温度に加熱
する。

そして、加熱後の素材鋼片を、まず孔型ロール18をもつ
ブレークダウンミル15で圧延加工して、第５図の破線で
示すようなドッグボーン断面形状の粗形鋼片19に形成す
る（第４図Ａ）。製品としてフランジ幅が400mm以上の
Ｈ形鋼を製造する場合は、このドッグボーン断面形状の
粗形鋼片19のフランジ幅を400mm以上の略製品フランジ
幅と同じ大きさに成形するのが望ましい。このようなフ
ランジ幅の大きい粗形鋼片19は、前記した本出願人が先
に提案した特公昭59−18124号に記載されている発明を
適用することで容易に製造することができる。

即ち、第６図に示すように、ブレークダウンミル15の孔
型ロール18を、底部中央に順次その高さを高くした三角
状山形部を設けた割り孔型25、26および27と、底部が平
らな平底ボックス孔型28および造形孔型29とを刻設した
孔型ロールとし、この孔型ロール18で第７図Ａ〜Ｅに示
すように、素材鋼片（偏平鋼片）の両端にスリット溝を
入れ、このスリット溝を順次深くした後押し広げフラン
ジ面を平らにし、続いて造形孔型29で減肉および成形圧
延することでドッグボーン断面形状の粗形鋼片19を造形
する。

引き続き、第４図に示すようにドッグボーン断面形状と
した粗形鋼片19を、上下一対の水平ロール20と左右一対
の竪ロール21をもつユニバーサルミル16で減肉圧延し
て、フランジ傾斜角αが１゜以下でフランジ厚さ、ウエ
ブ高およびウエブ厚さが所定製品Ｈ形鋼と同じ寸法のＨ
形鋼22とする（同図Ｂ）。同時に、Ｈ形鋼22は、ユニバ
ーサルミル16後面の上下一対のエッジャーロール23をも
つエッジャーミル17で、フランジ先端部の整形とフラン
ジ幅が調整されて所定フランジ幅のＨ形鋼24となる（同
図Ｃ）。

つまり、このユニバーサルミル16とエッジャーミル17の
圧延は、粗形鋼片から従来の仕上ユニバーサルミル２、
エッジャーミル３および仕上ユニバーサルミル４の工程
をとることなく、１台のユニバーサルミル16とエッジャ
ーミル17で粗形鋼片19から直ちにフランジ傾斜角αが１
゜以下で他は製品Ｈ形鋼と同じ寸法形状のＨ形鋼24とす
る。

本発明において、ユニバーサルミル16およびエッジャー
ミル17でＨ形鋼22および24のフランジ傾斜角αは１゜以
下とする。その理由は、フランジ傾斜角αが１゜を越え
ると次工程の冷間での矯正工程でフランジ傾斜角αを所
定製品角度（通常は０゜）に矯正するのが困難となるこ
と、さらにはフランジとウエブの付け根のフランジの外
側の部位にくぼみ溝等の欠陥が発生し、品質を損なうこ
とである。又、広幅フランジの場合は、フランジ傾斜角
が小さい方が圧延に伴うフランジ幅の縮小量が小さくな
り有利である。好ましくは0.5゜以下の角度にフランジ
を成形する。

なお、本発明のようにフランジ傾斜角αを小さくして圧
延すると、ユニバーサルミル16およびエッジャーミル17
での材料の噛み込み性が低下したりロール摩耗が大きく
なる。このため、従来のＨ形鋼の製造では、前述したよ
うに粗ユニバーサルミル２およびエッジャーミル３で、
フランジ傾斜角αを５゜以上の半成形Ｈ形鋼９および11
を成形したのち、仕上ユニバーサルミルでフランジ傾斜
角を矯正して最終Ｈ形鋼とする圧延工程をとっている。
しかし、ミル入側のガイドの管理強化、即ち、（イ）ロ
ール位置とガイド位置の誤差やガイド面と材料との隙間
調整等の管理を強化する、（ロ）材料噛み込み速度を低
速化する、（ハ）圧延ロールおよびガイド面への圧延油
又は潤滑剤の塗布を十分に行う、（ニ）ロール表面硬度
を高くするなどロール材質を変更する、（ホ）さらには
製品表面の肌荒や寸法検査を十分に行う、等の対策を適
宜実施すれは、従来の仕上ユニバーサルミルの圧延工程
をとることなく、１台のユニバーサルミルとエッジャー
ミルで粗形鋼片から直ちにフランジ傾斜角αが１゜以
下、必要ならば0.2゜のフランジ傾斜角αの製品Ｈ形鋼
とほぼ同じ寸法形状のＨ形鋼とすることが可能である。

以上のような対策を十分施すことで、噛み込み性あるい
はロール摩耗はすくなからず改善されるが、フランジ幅
が400mm以下の通常寸法のＨ形鋼を製造する従来の圧延
法に比べれば、圧延能率およびロール原単位の低いこと
は否めない。しかし本発明は、従来の仕上ユニバーサル
ミル４の圧延工程をとらなくてよいから仕上ユニバーサ
ルミル４を設ける必要はない。圧延能率の低下やロール
原単位の悪化による損失に比べれば、仕上ユニバーサル
ミル４を不要とすることの方が遥かに大きな効果であ
り、特に特殊寸法の少量製品の製造では、各寸法毎の保
有ロール数を減らすことができる。

ユニバーサルミル16とエッジャーミル17でフランジ傾斜
角αが１゜以下の所定製品寸法に成形されたＨ形鋼24
は、引き続き矯正工程に導かれてローラー矯正機等でフ
ランジ傾斜角αを所定製品角度、通常は０゜に矯正して
最終製品Ｈ形鋼とする。

この矯正に用いられる例えばローラー矯正機は、通常一
般に使用されているレベラー式又は軽圧下式であって、
通常矯正機の入側と出側には竪ロールがガイドとして備
えられている。このローラー矯正機は、周知のように、
圧延で生じた反りあるいは曲がり等の形状不良を矯正す
ることを主たる目的としているが、フランジ傾斜が小さ
いものならば、前記の竪ロールにより矯正することも可
能である。この矯正可能な量はフランジの幅により異な
るが、本発明が主に対象としているフランジ幅が400mm
ないし500mm越えの広いフランジ幅のＨ形鋼では１゜以
下である。

次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

（実施例）本発明の実施例をフランジ幅:500mm、ウエブ高さ:500mm
のＨ形鋼の製造について説明する。

第３図に示す圧延機配列のミルラインで実施した。

素材寸法250mm厚×1500mm幅の鋼片を1260℃の温度に加
熱したのち、第６図に示す３種の割り孔型25、26および
27、平底ボックス孔型28および造形孔型29を刻設した孔
型ロール18のブレークダウンミル15で圧延し、第５図の
破線で示すフランジ幅B_F1:500mm、フランジ最大厚T_F1:1
60mm、ウエブ高さH₀:780mm、ウエブ厚T_W1:80mmのドッグ
ボーン状断面形状の粗形鋼片19に成形した。

ブレークダウンミル15では、割り孔型25、26および27で
８パス、平底ボックス孔型28で３パスおよび造形孔型29
で６パス圧延した。

次に、このドッグボーン断面形状の粗形鋼片19をユニバ
ーサルミル16で減肉圧延するとともにエッジャロール17
でフランジ先端の整形とフランジ幅を調整して、第５図
の黒塗りで示すフランジ幅B_F2:500mm、フランジ厚T_F2:2
5mm、ウエッブ高さH₂:500mm、ウエブ厚T_W2:25mm、フラ
ンジ傾斜角α:0.25゜のＨ形鋼24に整形した。

ユニバーサルミル16とエッジャロール17では、圧延は19
パスで行い、又ユニバーサルミル16ではフランジ部の圧
下率を186％、ウエッブ部の圧下率を116％とした。

次いで、このＨ形鋼24を80℃まで空冷したのちローラ矯
正機でフランジ傾斜角を０゜に矯正し所定製品形状とし
た。

このようにして得たＨ形鋼の寸法および形状を調べた結
果、フランジ幅寸法のバラッキ、くぼみ溝の欠陥および
曲がり等もなく、十分満足できるものであった。

以上の例ではフランジ傾斜角度が0.25度の場合を示した
が、上記例においてこの角度を種々変えたときの結果を
第１表にまとめて示す。なお、各特性の評価はJIS G 31
92に準じて行った。

（発明の効果）本発明の方法によれば、多くの圧延機を必要としないの
で設備コストが低減する。特にロール保有数が大幅に少
なくなる。さらに大きな効果は、圧延法で広幅のフラン
ジのＨ形鋼が製造できて、その製品Ｈ形鋼は溶接Ｈ形鋼
より安価で且つ品質安定性にすぐれることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来方法の圧延ラインの一例を示す平面図、第２図Ａ〜Ｄは、従来の各圧延工程における圧延方法の
説明図、第３図は、本発明方法を実施した圧延ラインを示す平面
図、第４図Ａ〜Ｃは、本発明の各圧延工程における圧延方法
の説明図、第５図は、本発明にかかる粗形鋼片とＨ形鋼の断面形状
を示す図、第６図は、本発明の方法に用いた孔型ロールを示す概略
断面図、第７図Ａ〜Ｅは、孔型ロールによる粗形鋼片の成形過程
を示す概略図、である。 15:ブレークダウンミル 16:ユニバーサルミル、17:エッジャーミル 18:孔型ロール、19:粗形鋼片 20:水平ロール、21:竪ロール 22、24:H形鋼、23:エッジャーロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製品フランジ幅が400mm以上のＨ形鋼の製
造方法であって、加熱後の素材鋼片を孔型ロールを用い
たブレークダウンミルで圧延加工して、製品フランジ幅
と略同一のフランジ幅を有したドッグボーン断面形状の
粗形鋼片に成形すること、次いで、該粗形鋼片をフラン
ジ当接面の傾斜角が１゜以下のロールを有したユニバー
サルミルおよびエッジャーミルで減肉圧延加工して、フ
ランジ傾斜角が０〜１゜で他は所定製品Ｈ形鋼と同じ寸
法形状のＨ形鋼に成形すること、その後フランジ傾斜角
を所定製品角度に矯正することからなるＨ形鋼の製造方
法。