JPH0763722B2

JPH0763722B2 - Ｈ形鋼の熱間圧延方法

Info

Publication number: JPH0763722B2
Application number: JP60105272A
Authority: JP
Inventors: 隆草場; 克浩竹林; 健二片岡; 清次板東; 貞夫江端; 政志山下
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Priority date: 1985-05-17
Filing date: 1985-05-17
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPS61262404A

Description

【発明の詳細な説明】＜発明の目的＞産業上の利用分野本発明はＨ形鋼の熱間圧延方法に係り、特に、ウェブ高
さの寸法精度が高精度に規制でき、ウェブ高さに高い寸
法精度が要求される建築用Ｈ形鋼を熱間圧延によって製
造できる方法に係る。

従来の技術一般に、Ｈ形鋼は、第２図（ａ）ならびに（ｂ）に示す
ように、ブレークダウン圧延機12に、粗ユニバーサル圧
延機14、エッジャー圧延機16および仕上げユニバーサル
圧延機18を組合わせた工程において、第３図（ａ）、
（ｂ）ならびに（ｃ）に示す各素材２、４、６を熱間圧
延することによって製造されている。

すなわち、第３図（ａ）、（ｂ）ならびに（ｃ）に示す
各素材（つまり、符号２はスラブ、符号４は矩形鋼片、
符号６はＨ形鋼用鋼片６）をまずブレークダウン圧延機
12で所定形状に粗造型する。この圧延機12としては、第
４図（ａ）ならびに（ｂ）に示す開孔形８あるいは開孔
形10を刻設した上下ロールを有する２重式ブレークダウ
ン圧延機が用いられている。要するに、このブレークダ
ウン圧延機12では複数個の孔形を使用し、順次各複数パ
スの圧延によって素材を以後の中間圧延に適合した形状
に加工する。粗造形された素材は第５図（ａ）に示した
如きロール形状の１基以上の粗ユニバーサル圧延機14と
第５図（ｂ）に示した如きロール形状の１基以上のエッ
ジャー圧延機16とによって、１パスあるいは複数パスの
中間圧延されてから、第５図（ｃ）に示した如きロール
形状の仕上げユニバーサル圧延機18において１パスでＨ
形鋼製品に圧延される。従って、このように熱間圧延で
Ｈ形鋼を製造する場合には、製品寸法のうち、Ｈ形鋼の
ウェブ内幅を基準として、仕上げユニバーサル圧延機18
のロール寸法やそれ以前の圧延機のロール寸法が決めて
熱間圧延されている。つまり、第４図（ａ）における寸
法（イ）、第５図（ａ）における寸法（ロ）、第５図
（ｃ）における寸法（ニ）はほぼ等しくなる如く設計さ
れている。

しかしながら、ウェブ内幅寸法がこのように厳格に規制
されているにも拘らず、ウェブの外側寸法、つまり、ウ
ェブ高さを厳格に規制される場合には、熱間圧延でＨ形
鋼を製造することは困難であると云われている。

すなわち、ブレークダウン圧延後の形状変化は限定さ
れ、特定のシリーズのＨ形鋼、例えば、H600×300の圧
延には特定幅の水平ロールが使用される。このため、圧
延されたＨ形鋼はウェブ内幅一定の条件で圧延されて
も、フランジ厚みが変化すると、その分だけウェブ高さ
寸法が変化する。したがって、１つのシリーズでも、ウ
ェブ高さでみると、多くのサイズを有することになり、
フランジ厚さの最大のものと最小のものとの差は通常15
mm前後であって、１つのシリーズでも、その２倍、つま
り、30mm程度ウェブ高さが変化することになる。このよ
うな同一シリーズ内でのウェブ高さの変化は従来の圧延
法では避けられないが、このところが、建築用材として
は多きな問題になる。例えば、１つのシリーズのＨ形鋼
で梁をつくるとき、そのＨ形鋼は同じシリーズであって
も、ウェブ高さでは寸法が上記の如くばらついているた
め、一方のＨ形鋼のフランジ外面に他方のＨ形鋼のフラ
ンジ外面を合わせると、他方のＨ形鋼に多きな（フラン
ジ厚み差の２倍）ずれを生じ、施工上問題となる。

また、通常、建築物の構造を設計する場合は、外側から
内側への寸法が順次決定されていく。これに対し、圧延
Ｈ形鋼はウェブ内側寸法が一定で、フランジ厚の分だけ
外側寸法（ウェブ高さ寸法）が変わるので施工個所での
他との寸法のとり合いに厳密さを要求される場合には非
常に問題となる。

一方、熱間圧延でＨ形鋼製造する場合には、水平ロール
の摩耗や、仕上げ温度のばらつきによって寸法精度がば
らつく。すなわち、Ｈ形鋼圧延においては、第６図に示
すように粗ユニバーサル圧延機14の水平ロール20の側面
部22が圧延本数の増加とともに摩耗して水平ロール20の
内幅寸法が減少する傾向がある。なお、水平ロール20と
ともに竪ロール24も摩耗するが、この場合は竪ロール24
の開度を摩耗分だけ調整すればよく、水平ロールほどの
問題は生じない。

従って、水平ロールの摩耗に対しては、第７図で示す如
く、フランジ厚み（ホ）を一定にすると、ウェブ高さ
（ヘ）が水平ロール20の側面部22の摩耗分だけ低くなる
ので、通常は、寸法公差が許す範囲でフランジ厚み
（ホ）を厚くしてウェブ高さ（ヘ）を確保している。

すなわち、製品のウェブ高さの許容差はウェブ高さ400m
m未満では±3.0mm、同400mm以上600mm未満では±4.0m
m、同600mm以上では±5.0mmとJIS G 3192に規定されて
いる。材料のウェブ高さ（ヘ）は水平ロール20の幅の大
小により影響されるので、通常、ウェブ高さ（ヘ）の寸
法許容差の範囲内で使用する有効ロール幅が制限され
る。

従って、使用する水平ロール20の幅によってフランジ厚
みが異なり、特に、摩耗して幅が減少した水平ロール20
で圧延すると製品のフランジ厚は厚くなる。当然、圧延
チャンス毎に使用するロール幅が変わることによるチャ
ンス毎の製品寸法のばらつき、あるいは同一圧延チャン
ス内でも水平ロール側面部22の摩耗に基づくフランジ厚
み変化を伴なうことになり、これらは寸法精度上好まし
くない。

また、仕上げユニバーサル圧延温度が異なると室温まで
の収縮量が異なることになり、製品の長手方向での、あ
るいは製品毎のウェブ高さ寸法がばらつくことになる。

圧延Ｈ形鋼には以上のような問題があるため、建築用に
は圧延Ｈ形鋼は不適当で、フランジ厚が変化してもウェ
ブ高さが一定になるようにプレートを溶接してＨ形鋼を
つくり、このＨ形鋼は、当然、圧延Ｈ形鋼より製造コス
トが高いが、建築用材として用いられている。

要するに、従来のＨ形鋼圧延法で起こる問題は、第４図
（ａ）の寸法（イ）、第５図（ａ）の寸法（ロ）、第５
図（ｂ）の寸法（ハ）、第５図（ｃ）の寸法（ニ）等の
各寸法が少なくとも圧延ライン内においては固定されて
いるために問題がおこる。

このところから、本発明者等は、先に、圧延ライン内に
おいて上記の（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）の寸法の
変更が可能であれば、製品寸法に応じて（イ）、
（ロ）、（ハ）、（ニ）の寸法を変更でき、これに基づ
いて、先に特願昭58−7542号（特開昭59−133902号）お
よび特願昭58−189691号において新規な圧延方法を開示
した。

すなわち、前者の特願昭58−7542号は軸方向の位置を変
更できる分割ロールを第２図（ａ）の粗ユニバーサル圧
延機14、エッジャー圧延機16ならびに仕上げユニバーサ
ル圧延機18の全てにわたって組込み、これによってウェ
ブの部分圧延、フランジ端部圧延を行なって同一ロール
で異なったウェブ高さサイズの圧延を可能とする圧延方
法である。また、後者の特願昭58−189691号は軸方向の
位置を変更できる分割ロールを第２図（ｂ）の１次粗ユ
ニバーサル圧延機14a、エッジャー圧延機16、２次粗ユ
ニバーサル圧延機14bならびに仕上げユニバーサル圧延
機18の全てにわたって組込んで同一ロールで異なったウ
ェブ高さサイズ、フランジ幅サイズの圧延を可能にする
圧延方法であり、あるいは軸方向の位置を変更できる分
割ロールを第２図（ｂ）の１次粗ユニバーサル圧延機14
a、２次粗ユニバーサル圧延機14bならびに仕上げユニバ
ーサル圧延機18の全てにわたって組込み、同一ロールで
異なったウェブ高さサイズの圧延を可能とする圧延方法
である。

これらの先願技術はウェブ高さを大きな範囲にわたって
変更でき、数シリーズを連続して圧延できるので、従来
の圧延に比してロール交換頻度の減少等多くの効果を有
する。しかしながら、同一シリーズ内の全サイズのウェ
ブ高さを一定にすることに対しては、分割ロール間隔の
調整量は30mm程度でよいのにも拘らず、粗ユニバーサル
ミル、エッジャーミルならびに仕上げユニバーサルミル
の全てに水平ロールとして軸方向に移動する２つの分割
ロールを用いるため、その設備費は非常に大きくなる。

更に、ウェブ高さを調整可能なＨ形鋼の圧延方法が特開
昭59−178101号に開示されている。これは１次粗ユニバ
ーサルミルおよびエッジャーミル圧延でウェブの中央部
に突起をつけ、これを２次粗ユニバーサルミルで圧下し
てウェブ内幅を広げることによりウェブ高さを調整しよ
うとするものである。

しかし、この圧延法では粗ユニバーサルミル群でウェブ
高さが調整できても、仕上げユニバーサル圧延用ロール
はサイズごとにロール交換する必要がある。１シリーズ
当たり10サイズ近くあるのでサイズ数と同じロール交換
回数を必要とするため実用的でない。また、１次ユニバ
ーサルミルとエッジャーミルでウェブ中央に突起をつけ
たあとに２次ユニバーサルミルで圧下してウェブ内幅を
広げるところが問題になる。すなわち、ウェブ中央の突
起を圧下する場合は、ブレークダウン後のウェブ厚が厚
い段階では幅広がりが期待できるものの、減厚が進み、
製品厚に近い段階ではウェブは通常の平板圧延に近い形
で圧延されることになるので、大きな幅広がりは期待で
きない。また、ウェブ中央の突起部分の幅広がりによっ
てウェブ高さが増加するためには、フランジ全体のほか
に、ウェブ中央の突起部分より外側にあるウェブ部分が
外側へ曲がらなくてはならないが、この部分の断面二次
モーメントが大きいために、曲がり変形は生じにくく、
幅広がりは拘束されてそれほどの効果が期待できない。
更に、上記２次ユニバーサル圧延ではウェブの幅広がり
を竪ロールで拘束する方法をとっている。このように幅
広がりが拘束された場合、ウェブの圧下メタルは圧延方
向にフローせざるを得なくなる。ところが、上記の圧下
されないウェブおよびフランジによってウェブ中央部分
に圧延方向にも拘束されるため、圧延方向に大きい圧縮
応力が生じ、ウェブ波を生じることになる。このように
上記の２次ユニバーサル圧延は非常に不安定となり、製
品化が非常に困難な圧延法と言える。

発明が解決しようとする問題点本発明は上記欠点の解決を目的とし、具体的には、粗ユ
ニバーサル圧延時にウェブの両端部のみに突起を形成
し、最後の仕上げ圧延において、種々のウェブ内幅寸法
に調整できる水平ロールでウェブ両端部の突起を圧延し
て、ウェブ高さが一定に規制されたＨ形鋼を圧延できる
熱間圧延方法を提供する。

＜発明の構成＞問題点を解決するための手段ならびにその作用すなわち、本発明法はブレークダウン、粗圧延ならびに
仕上げ圧延等の過程を経てＨ形鋼を熱間圧延する際に、
この粗圧延時に、ブレークダウン圧延後の素材のウェブ
の両端部にのみ突起が形成されるよう、粗圧延してか
ら、仕上げ圧延時には、ロール軸方向の位置をオンライ
ンでパス毎に変化できる少なくとも２つの分割ロールを
有する水平ロールによって、仕上圧延し、ウェブ高さの
寸法精度が規制されウェブ内幅の異なるＨ形鋼を製造す
ることを特徴とする。

そこで、この手段たる構成ならびにその作用について本
発明法の要旨とするところから説明すると、次の通りで
ある。

まず、例えば、第３図（ａ）、（ｂ）ならびに（ｃ）に
示す各素材２、４、６をブレークダウン圧延し、その
後、本発明においても、従来例と同様に、例えば、第２
図（ａ）ならびに（ｂ）に示す過程を経て粗ユニバーサ
ル圧延、仕上げユニバーサル圧延する。

しかし、本発明においては、粗ユニバーサル圧延におい
て、素材のビームブランクに対し、ウェブの両端部にの
み所定厚ならびに所定幅の突起が形成されるよう、粗圧
延する。従って、ウェブの中央でなくウェブ端部にのみ
突起を形成し、この突起を仕上げ圧延するため、ウェブ
厚みが薄い領域の仕上げ圧延の時でも、ウェブ部分で変
形に関与する部分はウェブ端部の突起形成部分のみであ
って、部分圧延における変形が利用できる。例えば、先
の特開昭59−178101号の如く、ウェブ中央を部分圧下す
るときには、ウェブ波が生じやすいのに比べると、ウェ
ブ端部圧下ではメタルがフランジの方向へ容易にフロー
し、ウェブ波を生じにくい。

次に、仕上げ圧延においては、そのユニバーサルミルの
水平ロールには、ロール幅方向の位置がパス毎に可変な
分割ロールを用い、この仕上げユニバーサルミルで分割
ロールの間隔を調整しながら、１パスあるいは複数パス
で圧延する。

すなわち、ロール軸方向に位置変更できる分割ロールで
は仕上げ圧延すると、水平ロールの摩耗や温度ばらつき
にもとずく寸法精度のばらつきも分割ロール間隔の微調
整によって小さくできるほか、ロール幅の調整によりウ
ェブ高さを厳格に規制できる。

更に詳しく説明すると、予め、ウェブ端部にのみ突起を
形成した状態に粗圧延しておき、仕上げ圧延において、
分割ロールを水平ロールとして組み込んだ仕上げユニバ
ーサルミルによって圧延すると、例えば、30mm程度の範
囲でウェブ高さを減少、拡大できる。

次に、これら構成ならびにその作用について図面によっ
て更に具体的に説明すると、次の通りである。

まず、第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明法の一例
の各過程の説明図であって、第１図（ａ）ならびに
（ｂ）はそれぞれ粗ユニバーサルミルの水平ロール25と
エッジャーミルの水平ロール26のロール形状を示したも
のである。これら第１図（ａ）ならびに（ｂ）から明ら
かな如く、通常の一体の水平ロール25、26のウェブ端部
を各々幅b₁とb₂にわたって各々深さをh₁とh₂だけ削った
形状に仕上げ、この形状の水平ロール25、26によって粗
圧延する。すなわち、ブレークダウン圧延後の素材は粗
ユニバーサルミルとエッジャーミルにおいて複数パスの
リバース圧延する際に、第１図（ａ）ならびに（ｂ）を
示す水平ロール25、26によって素材のウェブ端部に突起
を形成する。突起部の幅の深さは水平ロール25、26の形
状によって決まり、このときには、b₁≦b₂、h₁≦h₂の関
係にするのが好ましいが、b₁＞b₂、h₁＞h₂の関係にする
こともでき、更に、突起部のコーナ部は疵を生じないよ
うに面取りあるいは大きな丸味をつけるのが好ましい。

次に、以上の通りにウェブ内幅寸法（ヨ）（第７図参
照）が一定でウェブ端部に突起を形成した状態で粗圧延
したのちに、第１図（ｃ）に示す分割ロールの幅を調整
して仕上ユニバーサルミルでウェブ高さが一定となるよ
うな、種々のウェブ内幅寸法に圧延する。

すなわち、第１図（ｃ）は仕上ユニバーサルミルにおい
ては軸方向に可動な少なくとも２つの分割ロール26を水
平ロールとして組み込んだものを示し、この仕上げユニ
バーサルミルで、同一シリーズ内でフランジ厚が厚いサ
イズは分割ロール27間隔ｆを素材のウェブ内幅寸法より
狭くし、また、竪ロールは目標フランジ厚が出せるよう
に調整した状態で、素材のウェブ内幅寸法を縮めながら
圧延して仕上げる。フランジ厚が薄いサイズは分割ロー
ル27の間隔ｆを広くし、また、竪ロールは目標フランジ
厚が出せるように調整した状態で同様に圧延し仕上げ
る。ただし、ウェブ内幅寸法の大きな変更を必要とする
場合は、分割ロール27の間隔ｆを徐々に調整しながら、
２パスあるいは３パスで仕上げる。ただし、仕上げユニ
バーサルミルの分割ロール27の間隔ｆと粗ユニバーサル
ミル、エッジャーミルの水平ロールの突起幅ｄ、ｅとの
関係はｄ、ｅ＞ｆの状態で圧延する必要がある。

なお、ウェブの突起を形成する圧延機は上記の粗ユニバ
ーサルミルおよびエッジャーミルに限定されるものでは
なく、複数基の粗ユニバーサルミルおよびエッジャーミ
ルからなる圧延機列あるいは突起形成のための専用圧延
機を備えた圧延機列等を用いてもよい。

実施例次に、実施例について説明する。

まず、本発明法をH500×200シリーズの圧延に適用して
シリーズ内のウェブ高さが一定であるＨ形鋼を第２図
（ａ）に示した圧延機の配列を用いて製造した。第１表
に製造したH500×200シリーズのうちのフランジ厚最小
サイズ、標準サイズ、フランジ厚最大サイズの合計３サ
イズの従来の寸法と本発明の適用により製造した寸法を
示す。

また、本発明法によるときは、粗ユニバーサル圧延機の
ロール、エッジャー圧延機の水平ロール、仕上ユニバー
サル圧延機のロールは各々第８図（ａ）、第８図
（ｂ）、第８図（ｃ）に示した形状のロールを用いた。
粗ユニバーサル圧延機のロール寸法を第２表に、エッジ
ャー圧延機のロール寸法を第３表に示す。仕上ユニバー
サル圧延機の分割ロールの胴長（タ）は200mmのものを
用いた。

水平ロールの側面が５゜程度のテーパーを有する通常の
粗ユニバーサルロールとエッジャーロールを各々第２表
と第３票に示した形状に加工し、これでブレークダウン
圧延後の素材を15パス圧延してウェブ端部に突起が形成
された素材をつくり、これを軸方向に可動な分割ロール
を水平ロールに組み込んだ仕上ルニバーサル圧延機へ送
り、フランジのテーパーを垂直に起こすとともに３サイ
ズの作り分けを行なった。粗ユニバーサル圧延後の３サ
イズの材料寸法を第４表に示す。

第１表に示した標準サイズを製造する時は仕上ユニバー
サル圧延機の分割ロールの幅（レ）を450mmとし、同時
にフランジとウェブを圧下することにより１パスで圧下
してウェブ高さが500mmの製品に仕上げた。

第１表に示した最大フランジ厚サイズに対しては、ま
ず、分割ロール幅（レ）を447mmにしてフランジ厚を29.
5mmまで、ウェブ端厚を14.7mmまで同時に圧下したの
ち、さらに、分割ロール間隔を444mmにしてフランジと
ウェブを同時圧下してウェブ高さ500mmの製品に仕上げ
た。

第１表に示した最小フランジ厚サイズに対しては、ま
ず、分割ロール幅（レ）を450mmにして垂直ロールは使
用せずにウェブ端部のみを水平ロールで9.6mmまで圧下
したのち、さらに、分割ロール幅（レ）を476mmにして
フランジとウェブを同時圧下してウェブ高さ500mmの製
品に仕上げた。上記の如く、本発明法により圧延したH5
00×200シリーズの３サイズのＨ形鋼はウェブ内幅の拡
大や縮小にともなう疵は全く発生せず、表面状態も良好
で、何れもウェブ高さが500mm一定であった。

また、仕上ユニバーサル圧延機の位置可変分割ロールの
側面部の摩耗に対する位置の微調整により寸法精度も良
好で、歩留りもすぐれていた。

＜発明の効果＞本発明法は上記のところから明らかな如く、粗ユニバー
サル圧延機や、エッジャー圧延機等の粗圧延のときに、
ウェブ両端部にのみ突起が形成されるように粗圧延し、
仕上圧延においてはロール軸方向の位置が可変な分割ロ
ールを水平ロールとして仕上げ圧延する。従って、粗圧
延時に形成される突起はウェブ端部のみであって、これ
を仕上げ圧延することによってウェブ高さは効果的に調
整でき、分割ロールを採用するのは仕上げ圧延機のみで
あることから、設備費が安い。

また、仕上げ圧延時に分割ロール間の間隔を調整できる
ため、仕上圧延においてはウェブ高さ一定のもとでウェ
ブ内幅の縮小と拡大を行なうことができ、１シリーズ内
で全サイズにわたってウェブ高さ一定のＨ形鋼を製造す
ることができる。従来、建築用としてプレートを溶接し
て作られていたウエブ高さが一定のＨ形鋼を熱間圧延に
より製造することができ、製造コストを大幅に低減でき
る。当然、ロール摩耗や仕上圧延温度のばらつきに基づ
く寸法精度のばらつきも分割ロール間隔の微調整により
著しく小さくできた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）ならびに（ｃ）は本発明法の各工
程で用いるロール形状を示す断面図、第２図（ａ）なら
びに（ｂ）は何れもＨ形鋼熱間圧延の工程図、第３図
（ａ）、（ｂ）ならびに（ｃ）は何れもＨ形鋼熱間圧延
素材の形状を示す断面図、第４図（ａ）ならびに（ｂ）
はロール孔形を示すロールの断面図、第５図（ａ）、
（ｂ）ならびに（ｃ）は何れもＨ形鋼の熱間圧延の過程
を示す断面図、第６図は従来のユニバーサル圧延機の水
平ロールの側面部の摩耗を示す断面図、第７図はＨ形鋼
の寸法を示す断面図、第８図（ａ）、（ｂ）ならびに
（ｃ）は何れも本発明法の実施例で用いたロール形状を
示す断面図である。符号２……スラブ、４……矩形鋼片６……Ｈ形鋼用鋼材 12……ブレークダウン圧延機 14……粗ユニバーサル圧延機 14a……１次粗ユニバーサル圧延機 14b……２次粗ユニバーサル圧延機 16……エッジャー圧延機 18……仕上ユニバーサル圧延機 20……ユニバーサル圧延機の水平ロール 22……ユニバーサル圧延機水平ロールの側面摩耗部 24……ユニバーサル圧延機の垂直ロール 27……分割ロール

フロントページの続き (72)発明者板東清次岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者江端貞夫岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者山下政志兵庫県神戸市中央区脇浜海岸通２番88号川崎製鉄株式会社阪神製造所内 (56)参考文献特開昭59−212101（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−132450（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−135705（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブレークダウン、粗圧延ならびに仕上げ圧
延等の過程を経てＨ形鋼を熱間圧延する際に、この粗圧延時に、ブレークダウン圧延後の素材のウェブ
の両端部にのみ突起が形成されるよう、粗圧延してか
ら、仕上げ圧延時には、ロール軸方向の位置をオンライ
ンでパス毎に変化できる少なくとも２つの分割ロールを
有する水平ロールによって、仕上圧延し、ウェブ高さの
寸法精度が規制されウェブ内幅の異なるＨ形鋼を製造す
ることを特徴とするＨ形鋼の熱間圧延方法。