JPH0813361B2 - 平行フランジ形鋼の圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、建設、土木の分野で用いられるＨ形鋼や溝
形鋼などの平行フランジ部を備えた形鋼の圧延方法に関
する。

（従来の技術） Ｈ形鋼や平行フランジ溝形鋼などの平行フランジ部を
備えた形鋼（以下、「平行フランジ形鋼」と総称す
る」）は、従来、ほとんどが圧延方法によって製造され
ており、これらの平行フランジ形鋼の各部の名称は、第
１図（ａ）および（ｂ）にその代表例であるＨ形鋼およ
び平行フランジ溝形鋼を例にとって説明する。

図示のように、互いに平行なフランジ部10、10はその
間を結合部12によって接続され一体化している。第１図
（ａ）のＨ形鋼の場合は結合部12はフランジ部10の中心
に、第１図（ｂ）の溝形鋼の場合はフランジ部10の一端
にくる。この結合部12はＨ形鋼およびフランジ溝形鋼の
ときはウエブ（web）14とも称する。各フランジ部10の
長さをフランジ幅（flange length、L₀）といい、平行
フランジ部の距離をウエブ高さ（web height,H₀）、そ
して図中のようにフランジ内法（S₀）、フランジ内幅
（W₀）を定義する。JIS規格によれば、Ｈ形鋼の場合、
ウエブ高さ（H₀）が25〜100mm間隔で100〜900mmの範囲
で約33種のサイズが規定されている。

しかしながら、例えば、Ｈ形鋼の場合、従来の圧延方
法には次のような問題があった。

すなわち、従来のＨ形鋼圧延方法は、溝形鋼の場合も
同様であるが、第２図に示すように、ブレイクダウンミ
ル20による粗圧延、ユニバーサル粗ミル22と2Hiのエッ
ジャーミル24から成るユニバーサル粗ミル群26による中
間圧延、そしてユニバーサル仕上げミル28による仕上げ
圧延により行われてきた。

粗圧延では加熱された鋼塊、連続鋳造鋳片等の圧延素
材を２重可逆式粗圧延機であるブレイクダウンミル20の
2Hiの孔型により圧延成形しビームブランクを造形し、
造形素材とする。

次いで行う中間圧延ではまずユニバーサル粗ミル22と
２重式のエッジャミル24からなるミル群において前記造
形素材の圧延を行い、中間圧延Ｈ形鋼とする。すなわ
ち、まず第３図の略式側面図に示すようにユニバーサル
粗ミル22でその水平ロール30により中間圧延Ｈ形鋼31の
ウエブ厚さを減じるとともに、この水平ロール30の側面
と竪ロール32によりフランジ厚さを減じ、複数パスで前
述の造形素材の中間圧延Ｈ形鋼への延伸圧延を行う。そ
してこの中間圧延の段階での各パスにおいて中間圧延Ｈ
形鋼31のフランジ先端をエッジャミル40の孔型ロール42
で圧下し、フランジ幅（L₀）を所定の値とする。このと
きの様子を第４図に略式側面図で示す。

仕上げ圧延では、第５図に示すように、ユニバーサル
仕上げミル50の水平ロール52と竪ロール54とにより１パ
スあるいは複数パスでユニバーサル粗ミル22の場合と同
様にウエブ56およびフランジ58の厚さをそれぞれ減じ、
かつフランジ外面を平坦にし、さらにフランジ58とウエ
ブ56との角度を直角とするのである。

このように、従来の圧延方法にあっては、仕上げ圧延
にあっても中間圧延のユニバーサル粗ミルと同様にフラ
ンジ58の内面を水平ロール52の側面で、フランジ58の外
面を竪ロール54でそれぞれ圧下するのである。もちろ
ん、水平ロール52によるウエブ圧下も同様に行われる。
したがって、圧延されるＨ形鋼のウエッブ内幅（W₀）
は、ユニバーサル仕上げミルの水平ロール52の幅で決定
される。

したがって、このことから、従来のＨ形鋼の圧延方法
にあっては次のような問題が生じる。

（１）第６図には、フランジ幅（L₀）が同一であるＨ形
鋼の１つのシリーズ（例えばH600×200）における断面
形状の変化を説明する。現在の規格では同一シリーズで
はフランジ内幅（W₀）が一定であるためフランジ厚さ
（tf₀、tf₁、tf₂）がそれぞれ異なることになり、また
各サイズにおいてウエブ高さ（H₀）の外寸法（第６図の
H₀、H₁、H₂）もそれぞれ異なった値となる。すなわち、
tf₀＜tf₁＜tf₂、H₀＜H₁＜H₂となる。

このような関係は同じく第７図に示す溝形鋼であって
も同様である。

（２）フランジ内幅（W₀）のサイズが異なった形鋼を圧
延する場合は、当然にユニバーサル仕上げミルの水平ロ
ールを交換しなければならない。例えばJIS規格では33
シリーズ、ASTM規格では14シリーズのＨ形鋼があり、こ
れらすべてのＨ形鋼を製造する場合、47種類の水平ロー
ルを少なくとも２組以上保有する必要がある。これに要
するロール費用は現在の価格でも数億円にも達し、これ
を常時保有するためには圧延用の建屋に匹敵する広いス
ペースを必要とするためロールショップ棟にも大きな投
資を必要とする。

（３）同一のユニバーサル仕上げミルの水平ロールでは
一つのシリーズのＨ形鋼を2000トン／圧延チャンス×３
回＝6000トンしか圧延できない。これは1000トン当たり
水平ロールの幅が約1mm摩耗するためであり、ロールの
使用幅は公差を有効に利用しても6mmである。そのため
あるシリーズで使用できなくなった水平ロールは、幅を
数十mm切削し、ウエブ高さの小さい次のシリーズ用に改
削される。そのため鋼板用のロールの場合に比べ、ロー
ル１本当たりの製品圧延量は著しく少ない。つまり製品
トン当たりのロール費用が高くなっている。

（４）ウエブ高さ（H₀）が規格外の場合、当然専用のユ
ニバーサル仕上げミルの水平ロールを準備し、ロール替
えを行う必要があるため、小ロットのオーダについては
経済的に採算がとれず、受注を辞退することが多い。

以上をまとめると、従来法にあっては、Ｈ形鋼および
フランジ溝形鋼のような平行フランジ形鋼の圧延にあっ
ては、仕上げユニバーサルミルで水平ロールと竪ロール
でフランジ部を圧下するため、次のような問題点がみら
れる。

ユニバーサル仕上げミルにおいて、シリーズ毎にそ
のフランジ内幅（W₀）に相当する寸法の水平ロールを準
備する必要がある。

同一圧延チャンスでは、同一の１シリーズしか圧延
できない。

シリーズ毎にロール替えが必要である。

ロール保有数が莫大となる。

ユーザの希望する規格外のウエブ高さ寸法のＨ形鋼
を経済的に製造できない。

同一シリーズでもウエブ高さ（H₀）の外寸法が異な
る。

製品コストに占めるロール費用がかなり高くなる。

このような事情から、特に近年に至っては、厚板をス
リットし、３枚のスリット板を溶接してＨ形鋼とするビ
ルドアップＨ形鋼が普及し、その使用量が特に増大しつ
つある。鋼板のスリット費用および溶接費用が必要なた
め、圧延法によるＨ形鋼に比べ高価となるが、このビル
ドアップＨ形鋼の長所は、丁度前述の圧延法によるＨ形
鋼の短所を補うような点であって、例えばサイズフリー
であること、寸法精度が圧延法によるＨ形鋼に比べ良い
ことである。

このような事情は平行フランジ溝形鋼の場合にあって
も同様であるが、特に平行フランジ溝形鋼の場合には、
次のような事情がさらにみられる。

鉄骨ビル建築の柱材としてＨ形鋼が従来より用いられ
ているが、断面方向の機械的性能に方向性があるため柱
材としては最適ではなかった。そのため近年Ｈ形鋼にか
わりボックス断面材が採用されてきた。そのようなボッ
クス断面材は中低層鉄骨ビル用の柱材としては電縫管を
断面ボックス形に成形したものが柱であるのに対し、高
層鉄骨ビル用では大型の溝形鋼（チャンネル）を溶接し
て得たボックス断面材が用いられている。この場合、フ
ランジ幅（L₀）、ウエブ高さ（H₀）の比は外寸法で1:2
となっており、溶接すると正方形のボックス断面とな
る。

第７図に関連してすでに述べたように、同一シリーズ
（例えば400×400シリーズ）においてはフランジ厚の異
なる多くのサイズがあるが、圧延の性質上製品のウェブ
内幅（W₀）が一定であるためフランジ厚が異なるとウェ
ブ高さ（H₀）の外寸法は、サイズ毎に異ってくる。

また、圧延加工の性質上、外コーナ部の突起70（第７
図参照）を消去することが困難であるため、これを残し
たまま製品として用いられている。

高層ビルの柱材の場合、下層部より上層階に向けて同
一シリーズのボックス材を用い徐々に厚みを薄くしてゆ
くため、ウエブ高さ（H₀）の外寸法が徐々に小さくな
り、サイズとサイズの継ぎ目において段差が生じる。又
外コーナの突起70についてもサイズ毎にづれるため、外
観上または溶接上きわめて使いづらい形状となってい
る。梁との結合を行う場合にも不都合が生じる。

従来の圧延法においてサイズ別にユニバーサル水平ロ
ールを変更すれば、同一シリーズでウエブ高さ外寸法を
一定とすることは可能であるが、これについては、Ｈ形
鋼に関連してすでに述べたように、ロール保有数が数倍
となることまたロール替回数が数倍となることにより製
造コストが大幅に上昇し、経済上成り立たないため実現
されていない。

特開昭61−262403号公報にはウエブ幅調整可能なＨ形
鋼の製造方法が開示されているが、これは中間圧延を経
てから幅可変圧延機でウエブ内幅を拡げ、次の仕上げ圧
延の段階でさらに分割ロールによってフランジ内幅を仕
上げる方法である。しかし、この方法によれば、上記幅
可変圧延機には過大の負荷がかかり実用化は困難であ
る。

（発明が解決しようとする課題 ここに、本発明の目的は、ウエブ内幅寸法を変更自在
として、複数のシリーズの平行フランジ形鋼を同じユニ
バーサル仕上げ圧延ミルで製造できる実用化可能な圧延
方法を提供することである。

本発明の別の目的は、ユニバーサル仕上げ圧延ミルに
おいて１種類の水平ロールで２シリーズ以上の平行フラ
ンジ形鋼を圧延でき、ロール保有数を半減させ、さらに
同一シリーズでウエブ高さの外寸法を一定にでき、そし
てその外寸法が規格外でも他のシリーズの圧延チャンス
で低コストで製造できる平行フランジ形鋼の圧延方法を
提供することである。

本発明のさらに別の目的は、同一のユニバーサル仕上
げ圧延水平ロールを用いて、厚みの異なるサイズについ
てもウエブ高さの外寸法を一定とすること、外コーナを
直角とすること、および規格外寸法のサイズでも低コス
トで製造することを可能とする平行フランジ溝形鋼の圧
延方法を提供することである。

本発明のなおさらに別の目的は、ユニバーサル仕上げ
圧延ミルにおいて一種類の水平ロールを用いて異なるシ
リーズのＨ形鋼が圧延でき、同一シリーズでウエブ高さ
の外寸法が一定化でき、また規格外サイズでも規格サイ
ズと同じコストで製造でき、かつロール保有数が大幅に
削減できるＨ形鋼の圧延方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） かくして、本発明者はかかる課題解決を目指し、種々
検討を重ね、各種サイズにおける次のような実験を繰り
返した。その代表例を挙げる。

すなわち、第２図に示すユニバーサル粗圧延（UR）ミ
ル群においてJISのH450×300（H440×300×11/18）のＨ
形鋼の中間圧延を行った。第３図参照。このときのユニ
バーサルミルの水平ロール30のロール幅は408.5mm、フ
ランジテーパ５°であった。この中間圧延ミル群での仕
上げ寸法は下掲第１表の通りであった。

第１表 中間圧延 仕上圧延 ウエブ厚さ： 11.5mm 11.1mm フランジ厚さ： 18.2mm フランジ幅： 303mm 中央のウエブ高さ外寸法： 445mm 405 mm ウエブ内幅 408.6mm 368.6mm これを水平ロール幅360mmの仕上げユニバーサルミル
において３パスでウエブ厚さを11.1mm、ウエブ高さ外寸
法405mmにまで圧下した。このときの材料のウエブ内幅
（W₀）は368.6mmであったから、水平ロールと材料フラ
ンジの内面は約4mm程離れていた。しかし、竪ロールに
よりウエッブ高さを約40mm圧下したことによりフランジ
の外面は従来の圧延の場合と同様平坦でかつウエブにた
いして直角となっていた。またウエブの水平ロール圧
下、未圧下の境界はコーナＲにかかっており判別困難で
あった。

これらの一連の実験から次のことが知見されたｑ （１）ユニバーサル粗ミルの水平ロール幅に対し、仕上
げユニバーサルミルの水平ロール幅を10〜50mm程度小さ
くしておき、ユニバーサル粗ミル群で圧延された中間圧
延形鋼をユニバーサル仕上げミルで１パスまたは複数パ
スでウエブ高さ（H₀）を圧下し、ウエブ高さの異なる種
々のＨ形鋼を圧延することができる。

（２）このときフランジ厚さは圧下されないのでユニバ
ーサル粗ミル群で目標の厚みにしておくことによって仕
上げ圧延での圧下を不要とすることができる。

（３）仕上げユニバーサルミルの水平ロール幅に関係な
く、ウエブ高さを自由にできることになり、１つのユニ
バーサル仕上げミルにより、ウェブ厚さ、フランジ厚
さ、ウェブ高さ、そしてフランジ幅の異なる多サイズの
Ｈ形鋼の圧延が可能となる。

（４）従来のユニバーサルミルによる圧延においては、
水平ロールの幅を用いて圧延材のウェブ内幅を固定して
しまうことが必要であると考えられていた。これは、フ
ランジ内面が水平ロール側面に接していないとフランジ
の角度が一定しないと思われていたためであった。とこ
ろが、水平ロール幅を小さくし、フランジ内面と水平ロ
ール側面とを接することなく、フランジ外面を強圧下
し、ウェブ高さを縮めても、フランジ外面は竪ロールに
接しておりフランジ角度は一定している。つまりウェブ
高さの外寸法は、竪ロール開度を変化することにより数
十mmの範囲で自由に変更できる。

（５）一般的にユニバーサルミルにおいては、水平ロー
ルが駆動、竪ロールは非駆動となっているので、材料を
圧延するためには、フランジ圧下がない場合、ウェブの
圧下が必要となる。このためウェブのロール圧下、未圧
下境界面に段差を生じる。なお、溝形鋼の場合これはウ
ェブ内面のみで、ウェブ外面については、水平ロール幅
を大きくとれるので問題はない。そのため溶接後の外観
上このウェブ内面段差は大きな問題とはならない。

（６）さらにまた、ユニバーサル仕上げミルの水平ロー
ルのロール幅が可変にできれば良いが、従来のユニバー
サル粗ミルやユニバーサル仕上げミルのようにロールに
対し直角方向、軸方向に100トン以上の圧延荷重が負荷
される状況で水平ロールを可変とすることはロール構造
上困難であり、現在まで実用化されていない。しかし、
ロール幅可変とするユニバーサルミルスタンドを、すべ
て非駆動かまたは軽駆動とすることにより、ユニバーサ
ル水平ロールにあまり負荷を与えない条件でＨ形鋼のウ
エブ高さを変更し、フランジ厚はほとんど圧下せず、主
たる動力はユニバーサル仕上げミルモータで負担させる
ことにより圧延が可能である。

（７）従来のユニバーサル仕上げミルの水平ロール圧延
荷重はフランジ内幅（W₀）400mm以上の中寸サイズ以上
では100トン以上となっていることから、ユニバーサル
仕上げミルに近接して非駆動タイプのロール幅可変のユ
ニバーサル整形ミルを設けるとその水平ロール圧延荷重
は50トン以下にできる。実際のロールを使った実験では
20〜30トンと低負荷となり、水平幅可変ロール構造への
影響はないことが判明した。

これらの（１）ないし（７）の知見は、平行フランジ
溝形鋼の場合にあっても同様であり、平行フランジ部を
備えた形鋼に共通して適用できる事項である。

かくして、本発明の要旨とするところは、ブレイクダ
ウン圧延、中間圧延、および仕上げ圧延を経て行う平行
フランジ形鋼の圧延方法であって、圧延素材をブレイク
ダウン圧延によって粗圧延し、次いで中間圧延によって
平行フランジ部および両フランジ部の結合部の圧延を完
了し、そして仕上げ圧延においてユニバーサルミルを使
用し、フランジ部内面をユニバーサル水平ロール側面に
接することなく、竪ロールによりフランジ部外面を圧下
することにより両フランジ部の間の結合部の幅寸法を仕
上げる、平行フランジ形鋼の圧延方法である。

ここに、上記平行フランジ形鋼としては、平行フラン
ジ溝形鋼およびＨ形鋼が代表的に例示される。

前記仕上げ圧延のユニバーサル水平ロールは幅可変で
あってもよい。その場合には、ウエブ部のロール圧下、
末圧下部を目立たなくできるため特に有利である。

本発明にあっても、従来のように前記仕上げ圧延の下
流側にユニバーサル整形機またはローラ矯正機を設置し
て両フランジ部の間の結合部を軽圧下し、平坦としかつ
該結合部に対するフランジ部の直角度を矯正するように
構成してもよい。またこの場合の水平ロールは幅可変と
してもよい。

（作用） 次に、添付図面を参照して本発明をさらに具体的に説
明する。

第８図は、本発明にかかる圧延方法に使用する仕上げ
圧延ユニバーサルミルによる圧延の様子を説明する略式
説明図である。図示例ではＨ形鋼について説明している
が、その他の平行フランジ形鋼（例：平行フランジ溝形
鋼）についても同様である。

まず、本発明にかかる圧延方法によれば、ブレイクダ
ウン圧延は従来法と同様に行えばよく、それにより圧延
素材をビームブランクにまで圧延する。中間圧延ではこ
の圧延素材を最終寸法のフランジ幅、フランジ厚、ウエ
ブ厚にまで仕上げておく。

このようにして得られた中間圧延形鋼80は水平ロール
82、竪ロール84から成る仕上げユニバーサルミル86によ
りウェブ高さ（H₀）が調整される。つまり、第８図にお
いて竪ロール84の開度を変更することにより、数十mmの
範囲内でＨ形鋼のウエブ高さの外寸法を自由に変更でき
る。これにより、一鋼片単位で圧延サイズの変更がロー
ル替えなしでできるため、少量多サイズの圧延にも非常
に適している。竪ロール84の開度変更は短時間にオンラ
インで行うことができる。

第９図は第８図の一部拡大図であり、第９図の矢印で
示すウエブ14のロール圧下境界においては段差を生じる
ためできるだけコーナＲの部分に境界をもってくること
が好ましい。もしウエブ高さ（H₀）の変更範囲を大きく
とるために、ロール圧下境界がウエブ14の平坦部にくる
こととなった場合、この段差が目立つため仕上げ圧延ミ
ル下流側においてウエブを軽圧下し段差を改善する必要
がある。これには専用のユニバーサル整形機を使用して
もよいが、第10図に示すようなローラストレーナなどの
ローラ矯正機を使ってこの段差部を圧下することにより
十分公差内に平坦化できる。図中、ウエブ14の両端部に
上下ロール対90、92が設けられ、各対向するロール対は
スペーサ94によってフランジ10の内側面に押付けられて
いる。スペーサ94の幅を変えることによりウエブ高さ外
寸法の異なる形鋼にも適用できる。

なお、平行フランジ溝形鋼の場合には第７図に示す外
コーナ部の突起70の生成が問題となるが、これは上述の
ユニバーサル整形機等による整形圧延により解消し、外
コーナ部は直角となる。また、必要によりユニバーサル
仕上げミルに先立ってエッジミル等で外コーナ部の面取
りを行ってもよい。

このように、本発明によれば、非常に簡便にＨ形鋼な
どの平行フランジ形鋼が圧延できるのである。例えば、
JISに規定されたサイズのＨ形鋼のみの製造を考えた場
合、ユニバーサル粗ミルの水平ロールは33種類×２セッ
ト＝66セット必要であったのが、ユニバーサル仕上げミ
ルでウエブ高さを０〜50mmまで制御できるとするとユニ
バーサル粗ミルでは、12種類の水平ロールで済み、42セ
ットのロール保有数削減となる。

従来より同一シリーズのフランジ厚さの厚み違いサイ
ズについて、Ｈ形鋼誕生以来ウエブ高さ（H₀）外寸法の
一定化の要望があったが、従来コール保有数の増大とロ
ール替え回数増大により製造コストが大幅アップするた
め困難があった。しかし、これまで説明してきた本発明
にかかる圧延方法により仕上げユニバーサルミルにおい
てウエブ高さが自由に調整可能になることから、同一シ
リーズのウエブ高さの外寸法一定化は極めて容易とな
る。

以上は特にＨ形鋼について述べたが、平行フランジ溝
形鋼についても事情は同様である。

すなわち、まず従来と同様、ブレイクダウンミルによ
り複数パスでチャンネル状の粗形鋼片を圧延する。次に
ユニバーサル粗ミルにおいて水平ロールは、同一シリー
ズで厚みの最も薄いサイズにあわせたロール幅とする。
つまり最小厚みサイズについてのみ従来の圧延と同じよ
うにし、その他の厚いサイズについては、URミル群にお
いて目標のウェブ幅よりも大きい形状で圧延する。ユニ
バーサル仕上ミルにおいては、水平ロール幅を一番厚の
厚いサイズにあわせたロール幅とする。例えば厚みが20
〜50mmまであれば、URとUFミルの水平ロール幅は60mm異
なる。UFミルにおいては、竪ロールの圧下量に応じて１
パスまたは複数パスでウェブ高さ外寸法を一定の値とす
る。このときの水平ロール圧下量は1mm以下が望まし
い。

次にウェブの段差および外コーナの直角度を出すため
に整形圧延を行うことが望ましい。つまり、フランジ内
外面を圧下せず、竪ロールに接するだけで角度を直すの
みであり、一方ウェブは軽圧下し、ウェブ内外面に生じ
た段差を消去し、平坦とする。さらに溝形鋼の場合は外
コーナについても、突起を生じないように直角とする。

これを行うミルとしては、水平ロール幅が可変のユニ
バーサル整形ミルまたは2Hiミルを用いればよい。特に
水平ロール幅方向の圧下力がゼロに等しいため、その場
合の可変ロールの機構は、きわめて簡単となる。

以上の場合はいずれもウエブ高さの調整をユニバーサ
ル仕上げミルにおいて行っているが、非駆動タイプとし
たロールによるユニバーサル整形ミルを使用することに
より、ウエブ高さ調整はこの非駆動タイプのユニバーサ
ル整形ミルによってあるいはそれと上述のユニバーサル
仕上げミルとの組み合わせによって行ってもよい。

すなわち、本発明のさらに別の具体的態様によれば、
ブレイクダウンミルでの粗圧延、ユニバーサルミルとエ
ッジャミルからなるミル群での中間圧延は従来と同じよ
うに行うが、次のユニバーサル仕上げミルとユニバーサ
ル整形ミルに対して１次の使用法がある。

すなわち、フランジ幅300mm以上の大寸サイズや規格
外サイズのようにウエブ高さの圧下量が10〜50mmと非常
に大きい場合についてである。この場合、ウエブ高さ圧
下を前述のユニバーサル整形ミルで行うことは不可能で
ある。そこでまずユニバーサル仕上げミルでその大部分
を圧下し、ユニバーサル整形ミルでは０〜10mmの範囲内
で圧下をする。すなわち、ユニバーサル仕上げミルの水
平ロール幅を予めもっともフランジ部の厚いサイズで、
外寸法のウエブ高さが公称寸法となるように、つまり、
一番狭くしておく。そこで、UFミルにおいて複数パスに
より水平ロールでウエブを圧下しつつ、竪ロールでフラ
ンジ外面を圧下し、ウエブ高さを縮めてゆく。このとき
当然パス毎にフランジ内面と水平ロール側面との間には
空間が存在する。第８図および第９図参照。このUFミル
での最終パスに続いて、同時にユニバーサル整形ミルに
よるウエブ高さ圧下つまり整形を行う。この場合もユニ
バーサル整形ミルでの圧下は、主としてUFミルモータの
負担となる。

第11図はユニバーサル整形ミルが全ロール非駆動ロー
ルからなり水平ロールが幅可変である場合の実施例の全
体図を示す。第12図は水平ロールの拡大図である。この
ユニバーサル整形ミルは仕上げユニバーサルミルに近接
してその下流あるいは上流に設置される。図中、符号10
0は非駆動水平ロール、符号102は非駆動垂直ロールを示
す。

図からも明らかなように、水平ロール100は軸方向に
２つの部分101aおよび101bに２分割されている。ロール
中央部内面にネジ103a、103bが刻設されており、各々左
ネジ、右ネジとなっている。一方、中心軸104の中央部
外面にはロール内面ネジ103a、103bに噛み合うネジ105
a、105bが刻設されている。また、ロール軸端部および
中心軸端部には位置変更用の円板106、107がそれぞれ嵌
合されており、軸受108、109および軸方向位置決め装置
110がそれぞれ設けられている。

ロール幅変更のためには中心軸の端部に設置された円
板107に対してロール軸端部円板106を回転すると中心軸
ネジ105bとロール内面ネジ103bとによりロール101bの軸
方向位置が変わる。同時にロール101bの回転は軸方向に
摺動可能な連結ピン112を介してロール101bに伝達され
ロール101bと同様に同じ距離だけ軸方向に移動させるこ
とができる。位置決め後に円盤106、107を連結ピン120
で止めることにより位置が固定される。

また、図示例ではロール位置変更用円盤の駆動は手動
であるが、駆動装置を付けることによって遠隔操作も可
能である。

次に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明す
る。

実施例１ 本例では、第13図に示す圧延ラインを使用してＨ形鋼
の圧延を行った。BDミル20においてはCCブルーム、スラ
ブ等の圧延素材を加熱後、複数パスでＨ形鋼の形状に近
いビームブランクに圧延する。次に、水平ロール幅408.
5mmのユニバーサル粗ミル22とエッジャミル24から成る
ユニバーサル粗圧延ミル群26においてH450×300の中間
圧延を行う。このときの水平ロール側面テーパは、従来
の仕上圧延ミルの場合と同じ0.3度にしておく。サイズH
450×300のＨ形鋼を圧延する場合は、ここで仕上圧延を
行ってしまい、ユニバーサル仕上圧延ミル28は空パスと
する。

次に同じ圧延ラインでH400×300を圧延する場合は、
ウエブ、フランジ厚、フランジ幅を変更したのち、ユニ
バーサル仕上ミル28で３パスでウエブ高さを約50mm縮め
製品とする。

このシリーズにはH386×299×9/14、H390×300×10/1
4の２サイズがあるが、ユーザの要望があれば公称寸法
のH400×299×9/14、H400×300×10/16とすることは容
易である。また、ウエブ高さが400〜450mmの間であれば
ウエブ高さは自由である。400mm以下、450mm以上につい
ても50mmの範囲内で同様の調整が可能である。

第14図には第13図のUFミル28の後面または前面に水平
ロールを分割スリーブとして水平ロール幅可変のユニバ
ーサル整形ミル29を設置し、フランジ内外面とも圧下す
ることなくロールに材料が接するだけとし、ウエブにつ
いても、UFミル28で生じたウエブの段差を消去する程度
の軽圧下とすることにより、より厳しい仕様のＨ形鋼を
圧延できるようにしている。

UFミル28を幅可変とすることは、竪ロール圧下を行う
ため、これまでも種々提案されているがすべて実現困難
であり、本発明のように従来のUFミルでウエブ高さを変
更し、幅可変のユニバーサルミルは、単なる整形ミルと
し水平ロールには軸方向に力がかからないようにするこ
とにより実操業化が可能となる。

このような整形ミルの機能を第13図にも示すようにロ
ーラストレートナのようなローラ矯正機で代用すること
も十分可能である。

実施例２ 本例では第14図のミルレイアウトに示す圧延ラインに
よって本発明を実施し、平行フランジ溝形鋼を製造し
た。

例として500×250の場合、厚みは13〜50mmとした。ユ
ニバーサル粗ミル22の水平ロール幅は、474mmであっ
た。ここで７パスによりフランジ厚を13.1mm、ウェブ厚
を13.1mmとした。このときの水平ロールの側面テーパは
0.3度であり、従来のユニバーサル仕上ミルと同じであ
った。このときエッジャーの孔型は、フランジ・ウェブ
の外コーナが直角となるようにした。最小厚の13mmサイ
ズの場合、ユニバーサル仕上ミル28では、まったく圧下
をせずロールと材料を接するだけで仕上圧延を完了し
た。また仕上ミル後段にある幅可変水平ロールをもつユ
ニバーサル整形ミル29も同様の使用法であった。

次に、中間厚みの30mmサイズの場合、URミル群26にお
ける仕上寸法は、フランジ圧30.3mm、ウェブ厚30.9mm、
ウエブ高さ外寸法534.6mmであった。このときエッジャ
ミルの孔型での外コーナは面取り形状となっていた。こ
の材料をUFミルにおいて１パスでウェブを0.6mm圧下し
ウェブ高さ外寸法を500mmとした。このときフランジ内
面と水平ロール側面は、片側19.8mm離れていた。これは
材料の内幅は439.6mmに対しユニバーサル仕上ミルの下
ロール幅は400mmとなっているためである。次のユニバ
ーサル整形ミルの上ロール幅は可変であり439.6mmとし
た。13mmサイズの場合と同様フランジは、ロールに材料
が接するだけで、一方ウェブは軽圧下で平坦にされた。

さらに最大厚みサイズ50mmについては、UR放し寸法
が、フランジ厚50.5mm、ウェブ厚51.0mm、ウェブ高さ外
寸法575mmであった。これをUFミル28において３パスで
ウェブ高さ外寸法を500mmとした。このときのウェブ圧
下量は0.2mm/パスであった。

次いでユニバーサル整形ミル29で整形圧延を行った。
水平ロール幅は400mmに変更し、フランジの角度修正と
ウェブの平坦化、コーナの直角化を行った。

このようにして製造された一連の平行フランジ溝形鋼
の形状を第15図に示す。ウエブ高さ外寸法は500mmと一
定とし、フランジ厚さを順次変更することができること
が分かる。

表面形状、寸法公差の厳しくない場合については、ユ
ニバーサル整形ミル29は必要ない。またUFミル28でレバ
ース圧延を行う場合については、ユニバーサル整形ミル
は、UFミルに近接して前面に置いても問題はない。

実施例３ 本例では第14図に示すミルレイアウトの圧延ラインに
よって本発明方法を実施した。

（１）H400×200シリーズＨ形鋼の製造： 連続鋳造ブルーム（300mm厚×670mm幅）を加熱炉にお
いて1250℃にまで加熱した。次いでロール孔型を持つブ
レイクダウンミル20で17パスのレバース圧延を行い、ウ
エブ厚40mmのビームブランクを造形した。H400×200シ
リーズのJIS規格では、H396×199×7/11、H400×200×8
/13、H404×201×9/15の３シリーズがあり、すべてウエ
ブ内幅は374mmである。

ユニバーサル粗ミル22の水平ロール幅は、従来と同じ
にしておき、７パスで各サイズとも上記寸法に近い形状
とした。ただし、UR−Ｅミル群26ではフランジは５°の
テーパを持っていた。次いでUFミル28も従来と同じユニ
バーサル水平ロールを用い、フランジのテーパをUFミル
28で0.3°とし、ほぼ上記寸法にした。非駆動タイプの
ユニバーサル整形ミル29においては、各サイズ別にユニ
バーサル水平ロール幅をオンラインで変化させた。H396
×199×7/11ではユニバーサル仕上げミル28の水平ロー
ル幅374mmに対し整形ミル29の水平ロール幅は378mmと
し、H400×199×7/11とした。H400×200×8/13のサイズ
のものについてはUR、UFと同じ374mmとし、ほとんど整
形ミル29での圧下はなかった。H404×201×9/15では整
形ミル29の水平ロール幅を370mmとし押込み圧延によりH
404×201×9/15とした。当然ながらUR、UFミルの水平ロ
ール使用幅は整形ミルのウエブ高さ変更機能により、従
来の6mm程度から10mm以上となり、ロール原単位が大幅
に向上した。

（２）H900×300シリーズＨ形鋼の製造： このシリーズはH890×299×15/23〜H918×303×19/37
まで４サイズある。フランジ厚みの差が14mmあり、ウエ
ブ高さの差は28mmもあり、これを１パスで圧下し、900m
mとすることは困難である。そこでユニバーサル仕上げ
ミル28の水平ロール幅を従来の844mmから826mmと約18mm
狭くした。URミル22の水平ロールの幅は逆に854mmと広
くした。15/23サイズの場合、ウエブ高さ（H₀）の外寸
法はフランジ中央で854＋23＋23＝900mmとなった。その
ためUFミル28では竪ロール間隔を900mmとし圧延材のフ
ランジ内面と水平ロール側とは接しないまま圧延し、ユ
ニバーサル整形ミル29へ押し込んだ。ユニバーサル整形
ミル29の水平ロール幅は854mmとしフランジ内外面をロ
ールに接触させ整形した。19/37mmの場合はURミル放し
のウエブ高さ外寸法は928mmとなった。UFミル28で３パ
スで900mmまでウエブ高さを縮小させた。このとき３パ
ス目のみ水平ロール側面に圧延材が接した。非駆動タイ
プのユニバーサル整形ミル29のロール幅は826mmもあ
り、UFミル28からの押込みでH900×303×19/37を製造で
きた。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、一種類のロー
ルで同一シリーズの平行フランジ形鋼のウエブ高さ外寸
法を一定化することが可能となる。またユニバーサル整
形ミルの使用により溝形鋼の外コーナが直角となり突起
なしの形状とすることが可能となり、かつ規格外のサイ
ズについても低コストで製造することが可能となる。

さらにまた、本発明によれば、主駆動のUFミルと非駆
動または補助駆動の水平ロール幅可変ユニバーサル整形
ミルを用いてウエブ高さを変更することにより、水平ロ
ール幅に関係なく自由なウエブ高さのＨ形鋼が同一圧延
チャンスで同一ロールで製造でき、ロール保有数の大幅
削減、ロール原単位の大幅向上が実現できる。

このように本発明の実際上の効果は著しくその意義は
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および同（ｂ）はそれぞれＨ形鋼および平
行フランジ溝形鋼の各部の名称の説明図； 第２図は、従来の平行フランジ形鋼の圧延ミルレイアウ
ト； 第３図は、従来法のユニバーサル粗ミルの圧延の様子の
説明図； 第４図は、従来法のエッジャミルの圧延の様子の説明
図； 第５図は、同じくユニバーサル仕上圧延ミルの圧延の様
子を示す説明図； 第６図および第７図は、それぞれＨ形鋼および平行フラ
ンジ溝形鋼の現状の製品寸法体系の説明図； 第８図は、本発明によるユニバーサル仕上げ圧延ミルの
圧延の様子を示す説明図； 第９図は、第８図の一部拡大図； 第10図は、本発明におけるユニバーサル仕上げ圧延ミル
の水平ロールとして分割ロールを使用した場合の説明
図； 第11図および第12図は、非駆動ロールを使用したユニバ
ーサル整形ミルのそれぞれ全体図およびそれに使用する
水平ロールの説明図； 第13図および第14図は、本発明にかかる方法を実施する
ための圧延ミルのレイアウト；および 第15図は、本発明の実施例で得られた平行フランジ溝形
鋼の製品寸法体系の説明図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブレイクダウン圧延、中間圧延、および仕
   上げ圧延を経て行う平行フランジ形鋼の圧延方法であっ
   て、圧延素材をブレークダウン圧延によって粗圧延し、
   次いで中間圧延によってフランジ部および両フランジ部
   の結合部の圧延を完了し、そして仕上げ圧延においてユ
   ニバーサルミルを使用し、フランジ部内面をユニバーサ
   ル水平ロール側面に接することなく、竪ロールによりフ
   ランジ部外面を圧下することにより両フランジ部の間の
   結合部の幅寸法を仕上げる、平行フランジ形鋼の圧延方
   法。
2. 【請求項２】前記平行フランジ形鋼が平行フランジ溝形
   鋼である、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】前記平行フランジ形鋼がＨ形鋼である、請
   求項１記載の方法。
4. 【請求項４】前記仕上げ圧延のユニバーサル水平ロール
   が幅可変である請求項１ないし３のいずれかに記載の方
   法。
5. 【請求項５】前記仕上げ圧延の下流側にユニバーサル整
   形機を設け、該ユニバーサル整形機によって両平行フラ
   ンジ部の間の結合部を軽圧下して平坦としかつ該結合部
   に対する平行フランジ部の直角度を矯正する、請求項１
   ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】前記ユニバーサル整形機の水平ロールが幅
   可変である請求項５記載の方法。