JPH07290104A - 形鋼の圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 拡幅圧延機でウェブの拡幅を行うことによっ
て、同一のロールでの複数のサイズの形鋼を造り分ける
圧延方法において、拡幅を行わないサイズで与肉を形成
することなく、フランジおよびウェブの圧下を行う方法
を提供することによって、広範囲のサイズの形鋼の組み
替えを行うことになく製造する方法を提供する。 【構成】 拡幅を行わないサイズを製造する場合には、
中間ユニバーサル圧延機、仕上げ胴幅可変ユニバーサル
圧延機によるリバース圧延を行い、仕上げユニバーサル
圧延機によってフランジおよびウェブのフランジ近傍を
圧下し、中間ユニバーサル圧延機ではフランジおよびウ
ェブの中央部を圧延する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は形鋼における複数のサイ
ズを圧延工程で自由に造り分けるための圧延方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在製造されている形鋼はその種類、断
面形状および寸法が多岐にわたり、品種・サイズの数が
非常に多い。これらの多品種・多サイズの形鋼を製造す
るためには多量の圧延ロールを必要とする。したがっ
て、ロール組み替えの回数が多くなり、所要時間の損失
が増大し、生産性を著しく損なうことになる。また、製
品の形状に対応して、ロールおよびガイドを専用に保有
する必要があり、製品寸法の多様化などのニーズに簡単
に対応できないという欠点がある。

【０００３】図６は従来Ｈ形鋼の圧延設備列の代表例を
示したものであり、ブレークダウン工程（ＢＤ）１５、
その後引き続いて４ロールのユニバーサル圧延機（Ｒ
Ｕ）とエッジャー圧延機（Ｅ）から構成される中間圧延
機群１６、仕上げユニバーサル圧延機（ＦＵ）１７で構
成される。図７はユニバーサル圧延法の圧延ロールの構
成とロールの移動方向、および圧延される材料の関係を
示しており、ユニバーサル圧延機の機能上、同一セット
のロール対で自由に変化が可能となる寸法は、上方水平
ロール１８と下方水平ロール１８′との隙間２０および
左右垂直ロール１９および１９′と水平ロール１８およ
び１８′の側面との隙間２１および２１′のみとなる。
したがって、図８に示すように、同一のロールセットで
はＨ形鋼のウェブ厚みとフランジ厚みについては変化さ
せることができるが、ウェブ内幅ＩＷは一定になり、フ
ランジ厚みTfが異なる製品を圧延すると、ウェブ内幅Ｉ
Ｗと左右フランジ厚Tfとを合計したウェブ外幅ＯＷが変
化する。その結果、ウェブ外幅が一定で種々のフランジ
厚を持つＨ形鋼、あるいは、フランジ厚が一定でウェブ
外幅が異なるＨ形鋼を製造するためにはサイズ毎の組み
替えが必要となり、生産性が極めて低いという問題点が
あった。

【０００４】この点を解決し、複数のサイズの形鋼を組
み替えなしで製造する技術として、特開昭５９−２０２
１０１号公報、特開昭６１−２７９００号公報、特開平
４−２８８９０２号公報がある。特開昭５９−２０２１
０１号公報に開示された技術の特徴は、図９に示すよう
に、上下各２個ずつの斜交ロール２２および２３が材料
のフランジ内側に接しかつ、ロール軸が水平面内におい
て圧延方向とθH 、水平面内において水平軸とθV の角
度を保ちつつ材料のフランジに近接するウェブを圧下す
ることによって圧下された部分の材料を幅方向に流動さ
せ、ウェブ波などを発生させずにウェブを幅方向に拡幅
させることにある。図９で斜交ロール２２および２３が
圧延方向となす角度θH および斜交ロール２２，２２′
および２３，２３′間の距離Ｌを調整することで、拡幅
量を変更することが可能である。

【０００５】図１０はＨ形鋼について、上記技術を採用
し、複数のサイズを組み替えなしで造り分けるための圧
延機列を示す。圧延機列はユニバーサル圧延機（ＲＵ）
５とエッジャー圧延機（Ｅ）６からなる中間圧延機群、
拡幅圧延機７、仕上げ胴幅可変ユニバーサル圧延機８で
構成される。中間圧延工程では、前工程から供給される
ビームブランクを最終製品に近いウェブ厚、フランジ厚
まで造形するとともに、フランジ近傍に与肉を形成す
る。ユニバーサル圧延機５の水平ロール９，９′には与
肉を形成するためにカリバーを付与し、胴幅は同一ロー
ルで造り分ける製品サイズの中で、最小のウェブ内幅に
対応させる。また水平ロール側面には５°程度のテーパ
ーをつける。エッジャー圧延機６はフランジ幅を圧下す
る２ロール式の圧延機である。拡幅圧延機７では、斜交
ロール２２および２３による拡幅量を変化させることに
よって、異なるウェブ内幅の製品を造ることができる。
仕上げ胴幅可変ユニバーサル圧延機８は、中間ユニバー
サル圧延機でついたフランジテーパーを直角にするとと
もにフランジとウェブの付け根部分を整形する。異なる
ウェブ内幅に対応して整形が行えるように、水平ロール
１１は幅方向に２分割され胴幅の変更が可能である。

【０００６】特開昭６１−２７９００１号公報に開示さ
れた技術は、竪ロールを開放したユニバーサル圧延機で
のウェブのフランジ近傍に付与した材料（与肉）を圧下
することによって拡幅を行い、特開平４−２８８９０２
号公報に開示された技術は、ユニバーサル圧延機でウェ
ブのフランジ近傍に付与した材料（与肉）を圧下するこ
とで拡幅を行う。両技術とも圧延は図１０において、斜
交ロール２２および２３の代わりに配置されたユニバー
サル圧延機で行われるが、特開昭５９−２０２１０１号
公報と比べ可能な拡幅量は小さく、同一ロールで造り分
けられるサイズ範囲は狭い。しかし、この方法において
も、組み替えなしで造り分けられる製品サイズには限界
があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５９−２０２１
０１号公報の技術において、組み替えなしで造り分けら
れる製品サイズが制限される理由を以下に説明する。す
なわち、上記の技術では材料のウェブのフランジ近傍に
拡幅量に見合った与肉を形成する必要がある。拡幅量に
比べて与肉量が不足する場合は、ウェブにくびれが発生
したり、フランジが湾曲したりする。したがって、中間
圧延機群のユニバーサル圧延機の水平ロールには、組み
替えなしで製造しようとするサイズの中で最大拡幅量
（同一ロールで造り分けるサイズの最大のウェブ内幅−
最小のウェブ内幅）に必要な与肉を形成するためのカリ
バーが付与される。

【０００８】中間圧延工程は、ウェブおよびフランジの
厚みを製品厚まで圧延するために、製品のウェブ内幅が
異なっても同一のパススケジュールで圧延が行われる。
したがって、中間圧延後の材料形状は製品のウェブ内幅
によらず同一であり、斜交ロールでの最大拡幅に必要な
与肉がウェブのフランジ近傍に形成される。その結果と
して、ウェブ内幅が中間サイズの製品を製造する場合
は、斜交ロール圧延機で拡幅量に比べて大きな与肉を圧
下することになる。また、ウェブ内幅が最小のサイズに
ついては、斜交ロールによる拡幅を行わないので、仕上
げ圧延工程のユニバーサル圧延機で与肉を消去する必要
が生ずる。斜交圧延機においては、拡幅量に比べて大き
な与肉を圧下しても、製品形状が極端に悪化することは
ないが、仕上げユニバーサル圧延機で消去する与肉量が
過大な場合は、ウェブ幅方向中央部へのメタルフローが
過大となりウェブの座屈が生じる。

【０００９】同一ロールで造り分けるサイズを広範囲に
するためには、斜交ロールによる拡幅量を増す必要があ
り、このためには最大拡幅量に合わせて、中間圧延工程
で材料に形成する与肉量を増加させる必要がある。サイ
ズにより多少の差はあるが、拡幅量×ウェブ厚以上の与
肉量（与肉面積）が必要とされる。しかし、従来技術で
は同一ロールで造り分ける場合の中間圧延工程後の材料
形状は上述の通り一定なので、ウェブ内幅が最小のサイ
ズについては、上述のように仕上げユニバーサル圧延機
で消去する与肉量が過大になり、ウェブの座屈を生じ、
製品形状を著しく悪化させる。例えば、呼称寸法（ウェ
ブ外幅×フランジ幅×ウェブ厚／フランジ厚、以下同
様）７００×２００×９／２２のＨ形鋼について、仕上
げユニバーサル圧延機で調査した結果、与肉面積が３０
０mm² の場合は問題なく消去することができたが、与肉
面積が４００mm² の場合はウェブに座屈が生じ、消去で
きないことがわかった。このサイズでは、３００mm² の
与肉は３０mmの拡幅量に相当する。すなわち、この例の
サイズについては、同一ロールで造り分けられるウェブ
外幅は７００mmから７３０mmまでに制限される。以上の
ように、仕上げユニバーサル圧延機では形状を悪化する
ことなく消去可能な与肉面積に限界が存在し、これによ
って拡幅量が制限される。

【００１０】中間圧延工程の与肉を形成するためのユニ
バーサル圧延機の各パスの圧延を行う毎に、仕上げユニ
バーサル圧延機で与肉を消去すれば、消去可能な与肉量
を増やすことはできる。しかし、仕上げ圧延機で与肉を
消去すると図５に示すように、ウェブのフランジ付近ほ
ど圧下量が大きくなるので、この部分の摩耗量が大きく
なり、仕上げ圧延工程でウェブのフランジ近傍部の成形
ができなくなる。したがって、仕上げ圧延工程のユニバ
ーサル圧延機によって各パス毎に与肉を消去することは
不可能である。

【００１１】本発明は上記の問題を解決し、拡幅圧延機
でウェブの拡幅を行うことによって、同一のロールで複
数のサイズの形鋼を造り分ける圧延方法において、拡幅
を行わないサイズで、与肉を形成することなく、フラン
ジおよびウェブの圧下を行う方法を提供することによっ
て、広範囲のサイズの形鋼を組み替えを行うことなく製
造する方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、前工程
で造形されたビームブランクを、与肉を形成するための
カリバーを付与した水平ロールを備えた中間ユニバーサ
ル圧延機およびエッジャー圧延機で構成される中間圧延
機群、拡幅圧延機、水平ロールの胴幅が可変な仕上げユ
ニバーサル圧延機で圧延し、拡幅圧延機で拡幅量を調整
して異なるサイズの形鋼を造り分ける形鋼の圧延方法に
おいて、拡幅を行わないサイズを製造する場合に、中間
ユニバーサル圧延機、仕上げユニバーサル圧延機による
リバース圧延を行い、仕上げユニバーサル圧延機によっ
てウェブのフランジ近傍を圧下し、中間ユニバーサル圧
延機ではウェブの中央部のみを圧延することにある。

【００１３】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。図３は与肉を
形成するためのカリバーを付与した水平ロールを備えた
ユニバーサル圧延機で圧下する前後の材料形状を示して
いる。圧下によってウェブの中央部は圧下されるが、ウ
ェブのフランジ近傍はロールにカリバーか付与されてい
るので圧下されず残り、この部分が与肉になる。また、
仕上げユニバーサル圧延機によって与肉を各パス毎に消
去できない理由は、前述のように、幅方向に圧下量が不
均一なので摩耗量が異なることにある。したがって、図
４に示すような幅方向に均一な圧下をする場合には、各
パス毎に仕上げユニバーサル圧延機を用いることができ
る。

【００１４】発明者らは以上の事実から、まず、仕上げ
ユニバーサル圧延機でウェブのフランジ近傍の厚みを圧
下した後に、中間ユニバーサル圧延機の圧延を行えば、
仕上げユニバーサル圧延機での圧下量を幅方向に不均一
にせずに、与肉の形成をすることなくウェブ厚、フラン
ジ厚の圧下を行うことができることを見いだした。

【００１５】本発明の前提になる圧延機列および拡幅を
行う場合のパスフローを図１０に示す。圧延機列はユニ
バーサル圧延機（ＲＵ）５とエッジャー圧延機（Ｅ）６
からなる中間圧延機群、拡幅圧延機７、仕上げ胴幅可変
ユニバーサル圧延機で構成される。中間圧延機群では、
前工程で造形されたビームブランクを最終製品に近いウ
ェブ厚、フランジ厚まで圧下するとともに、フランジ近
傍に与肉を形成する。ユニバーサル圧延機５の水平ロー
メ９，９′には与肉を形成するためにカリバーをパス
し、胴幅は同一ロールで造り分ける製品のサイズの中
で、最小のウェブ内幅に対応させる。また、水平ロール
側面には５°程度のテーパーをつける。エッジャー圧延
機６はフランジ幅を圧下する２ロール式の圧延機であ
る。拡幅圧延機７では、斜交ロール２２および２３によ
る拡幅量を変化させることによって、異なるウェブ内幅
の製品を造ることができる。仕上げ胴幅可変ユニバーサ
ル圧延機８は、中間ユニバーサル圧延機でついたフラン
ジテーパーを直角にするとともにフランジとウェブの付
け根部分を成形する。異なるウェブの内幅に対応して成
形が行えるように、水平ロール１１は幅方向に２分割
し、胴幅の変更を可能にする。図１０には拡幅圧延機７
として斜交ロール圧延機を用いる例を示したが、他の拡
幅圧延機を用いる場合についても同様である。

【００１６】ウェブ内幅が最小のサイズについて、本発
明を適用する。その時のパスフローを図２に、各パスご
との材料形状を図１に示す。まず、中間ユニバーサル圧
延機５は開放し、前工程で造形されたビームブランク１
を仕上げユニバーサル圧延機８によって、フランジおよ
びウェブのフランジ近傍のみを圧下し、ウェブ中央部が
厚い材料２を造る。続いて、中間ユニバーサル圧延機５
でフランジおよびウェブの中央部のみを圧下し、ウェブ
が平坦な材料４を造る。リバース圧延を行うので、中間
ユニバーサル圧延機５の圧下が連続するので、ウェブの
中央部を平坦にする過程を２パスに分けて行ってもよ
い。以下同様に、仕上げユニバーサル圧延機８でフラン
ジおよびウェブのフランジ近傍のみを圧下し、ウェブ中
央部のみが厚い材料を造り、中間ユニバーサル圧延機５
ではフランジおよびウェブの中央部のみを圧下し、ウェ
ブを平坦にすることを繰り返すことで、仕上げ圧延機で
の幅方向の圧下量を不均一にせずに、与肉を形成するこ
となく、フランジおよびウェブを製品の厚みまで圧下す
ることができる。

【００１７】

【実施例】本発明に用いて、製品のフランジ幅２００m
m、ウェブ厚９mm、フランジ厚１６mmのＨ形鋼につい
て、ウェブ外幅を７００mmから７５０mmまで造り分け
た。中間圧延開始時のビームブランクの寸法は、７６８
×２００×２７／５０である。中間ユニバーサル圧延機
の水平ロールの胴幅は最小サイズであるウェブ外幅７０
０mmのウェブ内幅に対応して６６８mmとした。中間ユニ
バーサル圧延機の水平ロールには、ウェブ厚１６mmにつ
いて５０mm拡幅に必要な与肉量である５００mm² を形成
するためのカリバーを付与した。中間ユニバーサル圧延
機の後面には２ロール式のエッジャー圧延機を配置し
た。

【００１８】ウェブ外幅７５０mmの製品については、従
来と同様に表１に示すスケジュールで圧延を行い与肉を
形成した。その後、斜交ロール圧延機で５０mmの拡幅を
行いウェブ外幅を７５０mmにした後に、仕上ユニバーサ
ル圧延機での整形を行うことで、ウェブ外幅７５０mmの
製品が得られた。

【００１９】

【表１】

【００２０】ウェブ外幅７００mmの製品については、表
２に示すパススケジュールで圧延を行った。すなわち、
第１，２パス目に仕上げユニバーサル圧延機で、フラン
ジおよびウェブのフランジ近傍を圧下し、ウェブの中央
部の厚みを厚くした。第３，４パス目は中間ユニバーサ
ル圧延機でフランジおよぴウェブ中央部のみを圧下し
た。以下同様に、仕上げユニバーサル圧延機でウェブの
フランジ近傍の厚みが小さい材料を造った後、中間ユニ
バーサル圧延機でウェブ中央部のみを圧下することを繰
り返し、製品のウェブ厚、フランジ厚まで圧下を行った
後、斜交ロールを用いた拡幅は行わず、仕上げ圧延機で
整形を行うことで、ウェブ外幅７００mmの製品が得られ
た。

【００２１】

【表２】

【００２２】

【発明の効果】本発明により、拡幅圧延機でウェブの拡
幅を行うことによって、同一のロールで複数のサイズの
形鋼を造り分ける圧延方法において、拡幅を行わないサ
イズで、与肉を形成することなく、フランジおよびウェ
ブの圧下を行うことが可能になるので、広範囲のサイズ
の形鋼を組み替えを行うことなく製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパス毎の材料形状を示す図。

【図２】本発明のパスフローを示す図。

【図３】与肉を形成するためのカリバーを付与した水平
ロールを有するユニバーサル圧延機で圧下する前後の材
料形状を示す図。

【図４】仕上げユニバーサル圧延機でウェブが平坦な材
料を圧下する場合のロールと材料との関係を示す図。

【図５】仕上げユニバーサル圧延機で与肉を消去する場
合の水平ロールと材料との関係を示す図。

【図６】従来の形鋼の圧延機列の代表例を示す図。

【図７】圧延ロールとＨ形鋼との位置関係に基づくユニ
バーサル圧延機の機能を説明する図。

【図８】ユニバーサル圧延機によって造り分けられる製
品形状の例を示す図。

【図９】（ａ），（ｂ）は斜交ロールによるウェブ内幅
の造り分け技術の説明図。

【図１０】拡幅圧延機を用いて、複数のサイズの形鋼を
造り分ける従来の圧延機列およびパスフローを示す図。

【符号の説明】

１ 中間圧延機群入側のビームブランク ２，２′，２″ 仕上げユニバーサル圧延機でのウェブ
のフランジ近傍を圧下した材料 ３ ウェブの中央部を一部圧下した材料 ４ ウェブ中央を圧下し、ウェブを平坦化
した材料 ５ 与肉を形成するためのカリバーを水平
ロールに付与したユニバーサル圧延機 ６ エッジャー圧延機 ７ 拡幅圧延機 ８ 水平ロール胴幅可変ユニバーサル圧延
機 ９，９′ カリバーを付与した中間ユニバーサル
圧延機の水平ロール １０，１０′ 中間ユニバーサル圧延機の竪ロール １１，１１′ 仕上げユニバーサル圧延機の胴幅可
変水平ロール １２，１２′ 仕上げユニバーサル圧延機の竪ロー
ル １３ 与肉形成前の材料形状 １４ 与肉形成後の材料形状 １５ ブレークダウン圧延機 １６ 中間圧延機群 １７ 仕上げ圧延機 １８，１８′ ユニバーサル圧延機の水平ロール １９，１９′ ユニバーサル圧延機の竪ロール ２０ 上下水平ロール間の隙間 ２１，２１′ 水平ロール側面と竪ロールとの隙間 ２２ 斜交ロール ２３ 斜交ロール ２４ 拡幅前の材料 ２５ 拡幅後の材料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前工程で造形されたビームブランクを、
   与肉を形成するためのカリバーを付与した水平ロールを
   備えた中間ユニバーサル圧延機およびエッジャー圧延機
   で構成される中間圧延機群、拡幅圧延機、水平ロールの
   胴幅が可変な仕上げユニバーサル圧延機で圧延し、拡幅
   圧延機で拡幅量を調整して異なるサイズの形鋼を造り分
   ける形鋼の圧延方法において、拡幅を行わないサイズを
   製造する場合に、中間ユニバーサル圧延機、仕上げユニ
   バーサル圧延機によるリバース圧延を行い、仕上げユニ
   バーサル圧延機ではウェブのフランジ近傍を圧下し、中
   間ユニバーサル圧延機ではウェブの中央部のみを圧延す
   ることを特徴とする形鋼の圧延法。