JPH0813362B2 - フランジを有する形材の熱間圧延方法 - 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、土木などの分野で用いられるＨ形鋼
や溝形鋼に代表されるフランジを有する形材の熱間圧延
方法に関する。

（従来の技術） フランジを有する形材、特に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は、従来よりほ
とんどが圧延によって製造されている。

これらの平行フランジ形鋼の各部の名称は、第22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。

すなわち、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22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22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
ときはウェブ（web）14とも称する。しかし、本明細書
にあっては平行フランジ形鋼一般についてこの結合部を
ウエブと云うものとする。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
の間の距離をウェブ高さ（web height,H₀）、そして図
示のようにフランジ内法（S₀）、フランジ内幅（W₀）を
定義する。JIS規定によれば、Ｈ形鋼の場合、ウェブ高
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形鋼圧延法は、溝形鋼の場合も同
様であるが、第23図に示すように、ブレークダウンミル
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重可逆式粗ミルであるブレークダウンミル20の2H
i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重式のエッジャーミル24からなるミル群26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24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
のウェブ厚さを減じるとともに、この水平ロール30の側
面と垂直ロール32と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。

次いで、第25図に略式側面図で示すように、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ーミル24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。

仕上げ圧延では、第26図に示すように、ユニバーサル
仕上げミル28の水平ロール52と垂直ロール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
同様にウェブ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
ウェブ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
を垂直ロール54でそれぞれ圧下するのである。もちろ
ん、水平ロール52によるウェ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27図は、フランジ幅（L₀）が同一であるＨ型鋼
60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）が一定であるが、各サイズにおい
てウェブ高さ（H₀）の外寸法（第27図のH₀、H₁、H₂）も
それぞれ異った値となるためフランジ厚さ（tf₀、tf₁、
tf₂）がそれぞれ異なることになる。すなわち、H₀＜H₁
＜H₂、tf₀＜tf₁＜tf₂となる。

このような関係は同じく第28図に示す溝形鋼70であっ
ても同様である。

（２）ウエブ内幅（W₀）のサイズが異った形鋼を圧延す
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１
つの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切削しウェ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本当りの製品圧延量は著しく少ない。つまり製品
トン当りのロール費用が高くなっている。

（４）ウェブ高さ（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。

特に、近年ではフランジ形材を組み合わせてボックス
材とすることが多く、ウエブ高さ（H₀）一定でウエブ内
幅（W₀）を変更自在とした仕様が多く見られるようにな
り、それらに対しては従来法では容易には対応できな
い。

そこで、以上述べた従来のフランジを有する形材の圧
延方法に関する数々の問題を解決する手段として、特願
昭63−235388号で開示した技術を本出願人は開発した。
これは第23図に示すようなブレークダウン圧延、中間圧
延、および仕上げ圧延を経て行うフランジを有する形材
の圧延方法であって、その特徴は、まず圧延素材をブレ
ークダウン圧延によって粗圧延し、次いで中間圧延（粗
ユニバーサル圧延）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、第１図に示すような仕上げユニバーサルミル86を使
用し、被圧延材80のフランジ部内面を仕上げユニバーサ
ルミルの水平ロール82側面に接することなく、竪ロール
（垂直ロール）84によりフランジ部外面を圧下すること
によって両フランジ部の間の結合部の幅寸法を仕上げる
点にある。

さらにまた、本出願人は、第２図に示すような幅可変
２分割水平ロールを有するユニバーサルミルを第３図
（ａ）、（ｂ）に示すような圧延ラインに適用し、該仕
上げユニバーサルミルにおいて１パスまたは複数パスの
リバース圧延を行うことでウエブ高さの縮小を行う方法
を特願平１−149851号で提案した。

同じく特願平１−149851号において、第４図（ａ）、
（ｂ）に示すように固定幅水平ロールからなる仕上げユ
ニバーサルミル（UF1）と幅可変水平ロールからなる仕
上げユニバーサルミル（UF2）の２基の仕上げユニバー
サルミルを用いて、ウエブ高さの縮小圧延を行う方法に
ついても提案した。

これらの発明によれば、１種類のロールで同一シリー
ズの平行フランジ形鋼等フランジを有する形材のウエブ
高さ外寸法を一定化することが可能となり、また、粗ユ
ニバーサルミルの水平ロール幅に制約されることなく、
自由なウエブ高さのＨ形鋼や溝形鋼などが同一圧延チャ
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。

（発明が解決しようとする課題） このように本出願人が提示したフランジを有する形材
の圧延方法に関し、本発明者は膨大なモデルミル実験を
繰り返して行い、次に示す問題点を明らかにした。

本出願人が提示したフランジを有する形材の圧延方
法によりＨ形鋼の製造を行う際に、ウエブ高さの縮小量
によっては、第５図に示すような製品のウエブ中心偏り
が問題になる。ここに、中心偏り量Ｓ＝（ａ−ｂ）/2で
表わされる。

すなわち、ウエブ高さの縮小量がある範囲を越える
と、急激にウエブの中心偏りが増大し、所定の公差を満
足しない製品になる。なお、JIS G 3192では中心偏りの
許容範囲を、ウエブ高さ300mm以下のものでは±3.0mm、
ウエブ高さ300mmを越えるものでは±4.5mmと規定してい
る。

さらに、第２図に示すような２分割幅可変水平ロー
ルを有するユニバーサルミルで、１パスまたは複数パス
のリバース圧延を行い、ウエブ高さの縮小を行った後の
形材のウエブ中心部には第６図に示すような座屈残りが
見られ、不良として製品にならない場合があった。

ここに、本発明の目的とするところは、ウエブ内幅
寸法を変更自在として、Ｈ形鋼および平行フランジ溝形
鋼等に代表されるフランジを有する形材の複数シリーズ
を同じユニバーサル仕上げミルで製造する場合におい
て、また同一のユニバーサル仕上げミルの水平ロール
を用いて、フランジ厚みの異なるサイズについてもウエ
ブ高さの外寸法一定のフランジを有する形材を製造する
場合において、製品のウエブ中心偏りが所定の公差を外
れることがないように小さなレベルに抑えるとともに、
製品のウエブに座屈残りのような形状不整部が生じない
ようにするフランジを有する形材の熱間圧延方法を提供
することにある。

（課題を解決するための手段） かくして、本発明者はかかる技術的課題を解決するこ
とを目指し、種々検討を重ね、かつ膨大な圧延実験を通
じて以下の知見を得た。

（１）第１図に示すような仕上げユニバーサルミル86を
用いて、フランジ部内面をユニバーサル水平ロール82の
側面に接することなく、垂直ロール84によりフランジ部
外面を圧下することにより、ウエブ高さの縮小圧延を行
う場合、第７図（ａ）に示す状態からウエブ高さの縮小
量を次第に大きくしていくと、第７図（ｂ）ないし第７
図（ｃ）にその略式断面図を示すように、水平ロール側
面と垂直ロールの間でウエブ部が座屈し始め、やがてウ
エブ部が大きく座屈してくびれが発生する（第７図
（ｃ）参照）。

（２）第１図に示す特願昭63−235388号で開示した仕上
げユニバーサルミル86によってウエブ高さの縮小圧延を
行った後第２図に示すような幅可変ユニバーサル整形ミ
ル90で整形圧延を行う場合、あるいは特願平１−149851
号で開示した第２図に示すような幅可変ユニバーサルミ
ル90で１パスもしくは複数パスでウエブ高さをさらに縮
小し製品に仕上げる場合に、第７図（ａ）および第７図
（ｂ）に示す状態で圧延過程を経たものについては、幅
可変ユニバーサルミル（または整形ミル）の最終パスで
の圧延状況は第８図（ａ）に示すようにウエブ中心偏り
の小さな良好な寸法形状の製品に仕上がる。

ところが、第７図（ｃ）に示すような前述のくびれが
ウエブ部に生じたものについては、その後の圧延過程が
ウエブ高さの縮小を行わず、フランジの角度修正とウエ
ブ平坦化を目的とする整形圧延過程であっても、第８図
（ｂ）に示すようにウエブの中心偏りが大きな製品に仕
上がってしまう。

すなわち、ウエブ高さの縮小圧延過程でウエブ面の未
圧延部に第７図（ｂ）に示すような軽度の座屈によるウ
エブ中心偏りが生じたとしても、その後の整形圧延もし
くはウエブ高さの縮小圧延過程（但し軽度の圧下）にお
いて、材料のフィレット部を上下の水平ロール側面外周
端で挟持し、圧延することで矯正される。一方、ウエブ
高さの縮小圧延過程でウエブ面の未圧延部に第７図
（ｃ）に示すようなくびれが生じたものについては、そ
の後の整形圧延において、材料のフィレット部付近を上
下の水平ロール側面の外周端で挟持して圧延しても、く
びれ部は矯正されずにウエブの中心偏りが残存する。ま
た、場合によってはくびれ部が折れ込み疵となって製品
に残ることが判った。

（３）以上（１）および（２）の事実は、特願昭63−23
5388号で開示した第１図のユニバーサルミル86の水平ロ
ール82を２分割して幅可変ロールとし、フランジ内面を
水平ロール側面に接触させないように垂直ロール84でウ
エブ高さを縮小する圧延方法を用いた場合にも成り立つ
ことが判った。

（４）さらに（１）および（２）の事実は、特願平１−
149851号で開示したように幅可変ユニバーサルミルで１
パスまたは複数パスのリバース圧延によりウエブ高さの
縮小圧延を行う場合についても、同様にあてはまること
が判った。すなわち、この場合、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ようにしながら、垂直
ロールによりフランジ部外面を圧下することにより、ウ
エブ高さの縮小圧延を行うのが特徴であるが、圧延素材
のフィレット形状（例えばＲ寸法）あるいは、水平ロー
ル側面外周端の形状（例えばｒ寸法）によっては、ウエ
ブ高さ縮小量を大きくした場合に、圧下途中でフィレッ
ト部近傍に生じたくびれを上下の水平ロールで挟持して
圧延しても矯正しきれずにウエブ中心偏りが生じたまま
仕上がってしまう場合があることが判明した。

（５）また、（３）、（４）で述べたようなユニバーサ
ルミルの水平ロールを２分割して幅可変ロールとし、垂
直ロールによりフランジ部外面を圧下することによりウ
エブ高さの縮小圧延を行った場合、第９図に示すように
圧延材の寸法によっても異なるが、ウエブ高さ縮小量を
増加させていくと、ある特定の縮小量を上回ると分割さ
れた水平ロール間のウエブ部の座屈残りが圧延後の材料
に顕著に見られるようになり、このウエブセンター突起
高さが大きくなると形状不良材として製品にならなくな
る。

以上の知見に基づき、本発明者は、ウエブ高さの縮小
圧延において、ウエブ中心偏りおよびウエブ中央部のウ
エブ座屈残りを抑制することを目的として膨大な実験を
繰り返し、以下の事実を見いだした。

すなわち、本発明者は第４図（ｂ）に示すような２基
の仕上げユニバーサルミルを用いたＨ形鋼のウエブ高さ
の縮小を行う圧延実験を行ったが、その際、該２基のユ
ニバーサルミルのタンデム圧延時にスタンド間の圧延材
に張力または圧縮力が発生するように各々の仕上げユニ
バーサルミルの水平ロールの回転数を調整し、ウエブ高
さの縮小圧延後の形材のウエブ中心偏りおよびウエブ中
央部の座屈残り発生状況について調査した。この場合の
Ｈ形鋼の素材寸法はH200×100×6/12とし、第４図
（ｂ）において幅固定水平ロールを有する仕上げユニバ
ーサルミル（UF1）ではウエブ厚の圧下（圧下量0.5mm）
のみでウエブ高さの縮小は行わず、幅可変水平ロールを
有する仕上げユニバーサルミル（UF2）でウエブ高さの
縮小圧延を実施した。

この実験の結果をグラフに整理したのが第10図および
第11図である。

第10図では、横軸に連続圧延時に検出されたスタンド
間張力、すなわちUF2の入側で被圧延材に作用する張力
をとり、縦軸にウエブ高さ縮小圧延後の被圧延材のウエ
ブ中心偏り測定値をとって、各種ウエブ高さ縮小量をパ
ラメータにして図示した。

第11図では、横軸にUF2の入側で被圧延材に作用する
張力をとり、縦軸にウエブ高さ縮小圧延後の被圧延材の
ウエブ中央部に観察された突起高さをウエブ厚で除した
値をとって各種ウエブ高さ縮小量をパラメータにして図
示した。

両図から、ウエブ高さ縮小圧延時にミルの入側で被圧
延材のウエブ部に張力が作用すると、無張力時に比べて
ウエブ中心偏りが減少し、またウエブ中央部の座屈残り
による突起高さも低く抑えられることが判った。

よって、本発明の要旨とするところは、ブレークダウ
ン圧延、粗ユニバーサル圧延、エッジャー圧延および仕
上げ圧延を経て行うフランジを有する形材の熱間圧延方
法であって、仕上げユニバーサルミルの水平ロールを固
定幅とし、フランジ部内面を該仕上げユニバーサルミル
の水平ロール側に接することなく、垂直ロールによりフ
ランジ部外面を圧下することにより、あるいは該仕上げ
ユニバーサルミルの水平ロール幅を２分割し、オンライ
ンで幅調整可能な構造とし、１パスもしくは複数パスで
ウエブ高さの縮小圧延を行うに際して、前記仕上げユニ
バーサルミルの入側で被圧延材のウエブ部に引張力が作
用するようにしてウエブ高さの縮小圧延を行うことを特
徴とするフランジを有する形材の熱間圧延方法である。

本発明の好適態様によれば、前記仕上げユニバーサル
ミルの入側において、前記ウエブ部への引張力の付与は
前記仕上げユニバーサルミルの水平ロールの回転数また
は該仕上げユニバーサルミルに隣接したユニバーサルミ
ルの水平ロールの回転数を調整することで行うことがで
きる。

その他引張力付加手段としては該仕上げユニバーサル
ミルの上流側にウエブを圧延する２重式水平ロールを配
置し、当該水平ロールの回転数を調整することによりウ
エブに張力を発生させる方法等が考えられる。

（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４図（ａ）には、本発明にかかる圧延方法を実現す
るための圧延ラインの１例を示す。

まず、本発明にかかる圧延方法によれば、ブレークダ
ウン圧延は従来法と同様に行えばよく、これにより圧延
素材をビームブランクにまで圧延する。その後の粗ユニ
バーサルミル（UR）およびエッジングミル（Ｅ）を用い
た中間圧延で、圧延素材は最終寸法に近いフランジ幅、
フランジ厚、ウエブ厚にまで仕上げられる。

このようにして得られた中間圧延形鋼は水平ロールお
よび垂直ロールからなる第１の仕上げユニバーサルミル
により入側における引張力の作用下でウエブ高さが調整
される。つまり第１図の仕上げユニバーサルミルにおい
て垂直ロール84の開度を変更することにより、数10mm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。

なお、この場合、第２の仕上げユニバーサルミルは整
形ミルとして用いられ、ウエブ厚、フランジ厚の均一化
とフランジとウエブの直角度の矯正がなされる。

第12図および第14図は、第１図の仕上げユニバーサル
ミルによるウエブ高さ縮小圧延過程を側面から見た状態
を示しており、各図の（ａ）〜（ｃ）の各断面図を第13
図（ａ）〜（ｃ）、第15図（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示
す。

第12図、第13図（ａ）〜（ｃ）は、本発明の方法に基
づき、仕上げユニバーサルミル（UF1）の入側で被圧延
材のウエブ部に張力を作用させながらウエブ高さ縮小圧
延を行った状態を示しており、第13図（ａ）および
（ｂ）に断面で示すようにウエブ高さ縮小圧延過程での
ウエブ面の波状の座屈が全く生じないか、もしくは生じ
ても極く僅かの座屈に抑制されるため、ウエブ面がフラ
ンジに対して上下に付け替えられる、いわゆるウエブ中
心偏りの発生が防止できる。すなわち、第４図（ａ）の
圧延ラインにおいて、第１の仕上げユニバーサルミル
（UF1）でのウエブ高さ縮小圧延時に、該仕上げユニバ
ーサルミルの上流側（入側）に位置する粗ユニバーサル
ミル（UR）の水平ロールで被圧延材のウエブ面を圧下
し、同時にUF1またはURの水平ロール回転数を調整し
て、両ミル間に介在する圧延材のウエブ部に圧延方向の
引張力が作用するようにする。これにより、UF1でウエ
ブ高さ縮小を行う際に垂直ロール間のウエブに生じるウ
エブ高さ方向の圧縮力が上記圧延方向の引張り力によっ
て緩和され、結果としてウエブ面の座屈が防止できる。

引張力の付加はUF1の上流側にウエブを圧延する２重
式水平ロールを配置し、当該水平ロールの回転数を調整
する方法によって行っても同様の結果が得られる。

一方、第14図、第15図（ａ）〜（ｃ）に示すのは、本
発明の方法によらず、つまり引張力をかけずにウエブ高
さの縮小圧延を行った場合の１例で、この場合、UF1ま
たはURの水平ロール回転数の調整が不適切であったため
に、第15図（ａ）の状態でウエブ面に波状の座屈が生じ
始め、同（ｂ）、（ｃ）に示すように水平ロールの上下
面でウエブを挟持し圧延する際に、ウエブ面がフランジ
面に対して付け替えられ、ウエブ中心偏りが発生し易く
なる。すなわち、UF1でウエブ高さ縮小を行う際に垂直
ロール間のウエブにウエブ高さ方向の圧縮力が発生し、
これがウエブ高さ方向の座屈限界応力を上回ることで、
結果的にウエブ面に座屈が生じてしまうことになる。

以上は、フランジ内面を仕上げユニバーサルミルの水
平ロール側面に接触させずに垂直ロールでフランジ外面
を圧下し、ウエブ高さの縮小を行った場合について例示
したが、フランジ内面が仕上げユニバーサルミルの水平
ロール側面に接触するまでウエブ高さの縮小を行う場合
についても同様であり、いずれの場合も本発明の方法に
よりミル入側でウエブに引張力を作用させることで、製
品のウエブ中心偏りの抑制が可能となる。

次に、第４図（ｂ）に示す圧延ミルラインに本発明に
かかる圧延方法を適用した場合につき以下に説明する。

この場合、まずブレークダウン圧延は従来法と同様に
行えばよく、これにより圧延素材をビームブランクにま
で圧延する。その後の粗ユニバーサルミル（UR）および
エッジャーミル（Ｅ）を用いた中間圧延で、圧延素材は
最終寸法に近いフランジ幅、フランジ厚、ウエブ厚にま
で仕上げられる。このようにして得られた中間圧延形鋼
は、固定幅の水平ロールを有する第１の仕上げユニバー
サルミル（UF1）と、２分割されオンラインで幅調整可
能な構造の水平ロールを有する第２の仕上げユニバーサ
ルミル（UF2）の２基のミルを用いて、１パスもしくは
複数パスでウエブ高さを数10mmの範囲内で調整するとと
もに整形圧延されて製品に仕上げられる。

第16図、第18図は、第２図に示す仕上げユニバーサル
ミル（UF2）におけるウエブ高さ縮小圧延過程を側面か
ら見た状態を示しており、各図の（ａ）〜（ｃ）の各断
面図を第17図（ａ）〜（ｃ）、第19図（ａ）〜（ｃ）に
それぞれ示す。

第16図、第17図（ａ）〜（ｃ）は、本発明の方法に基
づき、仕上げユニバーサルミル（UF2）の入側で圧延材
のウエブ部に引張力を作用させながら、ウエブ高さ縮小
圧延を行った状態を示しており、第17図（ａ）および
（ｂ）に断面で示すように、ウエブ高さ縮小過程でのウ
エブ面の波状の座屈が全く生じないか、もしくは生じて
も極く僅かの座屈に抑制されるため、ウエブ中心偏りの
発生が防止でき、また圧延後の材料のウエブ中央部の座
屈残りも防止できる。

すなわち、第４図（ｂ）の圧延ミルラインにおいて、
第２の仕上げユニバーサルミル（UF2）でのウエブ高さ
縮小圧延時に、該ミルの上流側（入側）に位置する第１
の仕上げユニバーサルミル（UF1）の水平ロールで圧延
材のウエブ面を圧下し、同時にUF1またはUF2の水平ロー
ル回転数を調整して、両ミル間に介在する圧延材のウエ
ブ部に圧延方向の引張力が作用するようにする。これに
より、UF1でウエブ高さ縮小を行う際に垂直ロール間の
ウエブに生じるウエブ高さ方向の圧縮力が上記圧延方向
の引張り力によって緩和され、結果としてウエブ面の座
屈が防止できる。

一方、第18図、第19図（ａ）〜（ｃ）に示すのは、本
発明の方法によらず、つまり引張力をかけずウエブ高さ
の縮小圧延を行った場合の１例で、この場合、UF1また
はUF2の水平ロール回転数の調整が不適切であったため
に、第19図（ａ）の状態でウエブ面に波状の座屈が生じ
始め、同（ｂ）、（ｃ）に示すように水平ロールの上下
面でウエブを挟持し圧延する際に、ウエブ中心偏りが発
生し易くなると同時に分割水平ロールの中抜き部に相当
する部分のウエブ座屈が圧延終了後も矯正されずに残存
し易くなる。

以上は、２分割水平ロールからなる仕上げユニバーサ
ルミル（UF2）において、フランジ内面を仕上げユニバ
ーサルミルの水平ロール側面に接触させずに垂直ロール
でフランジ外面を圧下し、ウエブ高さの縮小を行った場
合について例示したが、フランジ内面が仕上げユニバー
サルミルの水平ロール側面に接触するまでウエブ高さの
縮小を行う場合についても同様であり、いずれの場合に
も本発明の方法によりミル入側でウエブに引張力を作用
させることで製品のウエブ中心偏りおよびウエブ中央部
の座屈残りの抑制が可能となる。

また、上記説明においては、特にＨ形鋼について述べ
たが、平行フランジ溝形鋼に代表される他のフランジを
有する形材のウエブ高さを縮小し、任意のウエブ高さを
もつ製品を製造するプロセスにも本発明は適用可能であ
り、本発明により大幅なウエブ高さの縮小圧延を行う場
合の製品の形状、寸法精度の向上が実現できる。

次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明す
る。

実施例１ 第４図（ａ）に示す圧延ラインでH400×200シリーズ
のウエブ高さ外寸法一定のＨ形鋼の熱間圧延を行う際
に、本発明の方法を適用した例につき以下に記す。

まず、連続鋳造ブルームを加熱後、ロール孔型をもつ
ブレークダウンミルでレバース圧延を行い、ビームブラ
ンクを造形した。さらに粗ユニバーサルミル（UR）とエ
ッジャーミルとでレバース圧延を行い、製品のフランジ
厚、ウエブ厚、フランジ幅に近い形状、寸法にまで仕上
げた。

ここでURの水平ロール幅は、目標ウエブ高さ外寸法
（＝400mm）からシリーズ内の最小フランジ厚（＝9mm）
の２倍を差し引いた値、すなわち400−２×９＝382mmに
等しくしておけばよい。但し、本実施例では、水平ロー
ル側面の摩耗を考慮して4mm上乗せし、該水平ロール幅
を386mmとした。

次に、UR圧延後の被圧延材料は、第１の仕上げユニバ
ーサル圧延（UF1）でフランジ内面を水平ロール側面に
接しないようにして１パスでウエブ高さを垂直ロールで
縮小し、次いで第２の仕上げユニバーサルミル（UF2）
で、ウエブ厚の均一化とフランジとウエブの直角度の矯
正を目的とした整形圧延がなされ製品とした。

ここで、UF1の水平ロール幅は、目標ウエブ高さ外寸
法（＝400mm）からシリーズ内の最大フランジ厚（＝22m
m）の２倍を差し引いた値、すなわち400−２×22＝356m
mにしておいた。

第１表に、H400×200シリーズの３サイズについて、
本発明を適用した場合に得られた製品のウエブ中心偏り
測定値および品質判定結果を示す。

同表には、各サイズについてウエブ高さ外寸法一定
（＝400mm）にするのに必要なUF1でのウエブ高さ縮小量
ΔＨ（mm）と、この際にUR〜UF1間に作用させたスタン
ド間張力（σ/kf;σは引張り応力を＋、圧縮応力を−表
示した張力、kfは材料の変形抵抗）を併記してある。同
表から判るように、いずれのサイズについてもウエブ中
心偏りは判定基準（≦±2.0mm）内であり、品質良好で
あった。

また第20図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、t_w＝6mm、t
_f＝16mmの場合につき、本発明の方法に基づくUR〜UF2ま
での圧延工程（エッジャー圧延工程を略す）を模式的に
示している。

比較のため、UF1の入側張力を０〜−0.05に設定し
て、H400×200シリーズの３サイズについて同様に第４
図（ａ）に示す圧延ラインでウエブ高さ縮小圧延を行っ
た場合に得られた製品の品質状況を第２表に示す。

この表から、本発明を適用した場合に比べて、本発明
を適用しなかった場合、ウエブ中心偏りが悪化してお
り、特にウエブ高さ縮小量ΔＨの大きなt_w＝6mm、t_f＝1
6mmおよびt_w＝12mm、t_f＝22mmの製品については、寸法
公差外れを発生させていることが判る。

実施例２ 第29図に示す圧延ラインでH400×200シリーズのウエ
ブ高さ外寸法一定のＨ形鋼の熱間圧延を行う際に、本発
明の方法を適用した例につき以下に記す。

本実施例の場合、ブレークダウン圧延から粗ユニバー
サル圧延およびエッジャー圧延までの工程は前述の実施
例１の場合と同様であり、URの水平ロール幅＝386mmと
する。UR圧延後の材料は、隣接する幅可変２分割水平ロ
ールからなる仕上げユニバーサルミルにおいて、フラン
ジ内面が該水平ロール側面に接するように１パスでウエ
ブ高さの縮小圧延を行い、かつ同時にウエブ厚の均一化
とフランジとウエブの直角度の矯正を主目的とした整形
圧延を行ない製品とした。

ここで、該仕上げユニバーサルミルの幅可変水平ロー
ル幅（胴長）は、各フランジ厚に応じて356〜382mmまで
の変更を行った。

第３表に、H400×200シリーズの３サイズについて、
本発明を適用した場合に得られた製品のウエブ中心偏り
測定値および品質判定結果を示す。

同表には、各サイズについてウエブ高さ外寸法一定
（＝400mm）にするのに必要なウエブ高さ縮小量ΔＨ（m
m）と、この際に仕上げユニバーサルミル入側で圧延材
のウエブ部に作用させた張力（σ/kf;σは引張りを＋、
圧縮を−表示した応力、kfは材料の変形抵抗）を併記し
てある。なお、この入側張力の設定においては、粗ユニ
バーサルミルと仕上げユニバーサルミルの各水平ロール
の回転数を調整する方法をとった。同表から判るよう
に、いずれのサイズについてもウエブ中心偏りは判定基
準（≦±2.0mm）を満足しており、また製品のウエブ中
央部に座屈残りのような形状不良は見られなかった。

第21図（ａ）、（ｂ）には、t_w＝6mm、t_f＝16mmの場
合につき、本発明の方法に基づくUR〜UFまでの圧延工程
（エッジャー圧延工程を略す）を模式的に示している。

比較のため、仕上げユニバーサルミル（UF）の入側張
力を０〜−0.05に設定して、H400×200シリーズの３サ
イズについて同様に第３図（ａ）に示す圧延ラインでウ
エブ高さ縮小圧延を行った場合に得られた製品の品質状
況を第４表に示す。

この表から、本発明を適用した場合に比べて、本発明
を適用しなかった場合のウエブ中心偏りが悪化してお
り、またウエブ中央部に座屈残りによる突起状の形状不
整部が見られた。特にウエブ高さ縮小量ΔＨの大きなt_w
＝6mm、t_f＝16mmおよびt_w＝12mm、t_f＝22mmの製品につ
いて品質の悪化が著しいことが判る。

（発明の効果） 以上、詳述したように、本発明によれば複数シリーズ
のＨ形鋼および平行フランジ溝形鋼等に代表されるフラ
ンジを有する形材を同じユニバーサル仕上げミルで製造
する場合や、同一のユニバーサル仕上げミルの水平ロー
ルを用いて、厚みの異なるサイズについてもウエブ高さ
の外寸法が一定のフランジを有する形材を製造する場合
において、ウエブ高さの縮小に伴う製品のウエブ中心偏
りが発生したり、またウエブ中央部の形状不整が発生し
たりして、所定の寸法公差を外れることを抑制しつつ、
フランジを有する形材を熱間圧延する方法を提供するこ
とができた。したがって、本発明によれば、大幅なウエ
ブ高さの変更ができ、産業上の利用価値が極めて高いも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明において使用する仕上げユニバーサル
ミルの圧延の様子を示す説明図； 第２図は、本発明にかかる幅可変仕上げユニバーサルミ
ルの圧延の様子を示す説明図； 第３図（ａ）および第３図（ｂ）ならびに第４図（ａ）
および第４図（ｂ）は、それぞれ本発明を実施する際の
圧延ミルレイアウトの一例を示す説明図； 第５図は、Ｈ形鋼のウエブ中心偏りの説明図； 第６図は、Ｈ形鋼のウエブ中央部形状不良の説明図； 第７図（ａ）ないし第７図（ｃ）は、ユニバーサル仕上
げ圧延において発生するウエブ座屈の様子を示す説明
図； 第８図（ａ）および第８図（ｂ）は、本発明にかかるユ
ニバーサル仕上げ圧延において発生するウエブ中心偏り
の様子を示す説明図； 第９図は、Ｈ形鋼のウエブ高さ縮小圧延において、ウエ
ブ中央部突起高さとウエブ高さ縮小量との関係示すグラ
フ； 第10図は、Ｈ形鋼のウエブ高さ縮小圧延におけるウエブ
中心偏りとスタンド間張力との関係を示すグラフ； 第11図は、Ｈ形鋼のウエブ高さ縮小圧延におけるウエブ
センター突起高さとスタンド間張力との関係を示すグラ
フ； 第12図、第13図、第16図、および第17図は、Ｈ形鋼のウ
エブ高さ縮小圧延において本発明を実施した時の圧延状
況を示す説明図； 第14図、第15図、第18図、および第19図は、Ｈ形鋼のウ
エブ高さ縮小圧延におけるウエブ中心偏りおよびウエブ
中央部形状不良の発生状況を示す説明図； 第20図（ａ）〜（ｃ）、および第21図（ａ）、（ｂ）
は、本発明の実施例における圧延工程の説明図； 第22図（ａ）、（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23図は、従来の平行フランジ形鋼の圧延ミルレイアウ
ト； 第24図は、従来の粗ユニバーサルミルの圧延の様子の説
明図； 第25図は、従来のエッジャーミルの圧延の様子の説明
図； 第26図は、同じく仕上げユニバーサルミルの圧延の様子
の説明図； 第27図および第28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；および 第29図は、本発明の実施例における平行フランジ形鋼の
圧延ミルレイアウトの説明図である。 20:ブレークダウンミル 22:粗ユニバーサルミル 24:エッジャーミル 26:粗ユニバーサルミル群 80:被圧延材 82:水平ロール 84:垂直ロール 86:仕上げユニバーサルミル 90:仕上げユニバーサルミル 92:幅可変水平ロール 94:垂直ロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブレークダウン圧延、粗ユニバーサル圧
   延、エッジャー圧延および仕上げ圧延を経て行うフラン
   ジを有する形材の熱間圧延方法であって、仕上げユニバ
   ーサルミルの水平ロールを固定幅とし、フランジ部内面
   を該仕上げユニバーサルミルの水平ロール側に接するこ
   となく、垂直ロールによりフランジ部外面を圧下するこ
   とにより、１パスもしくは複数パスでウエブ高さの縮小
   圧延を行うに際して、前記仕上げユニバーサルミルの入
   側で被圧延材のウエブ部に引張力が作用するようにして
   ウエブ高さの縮小圧延を行うことを特徴とするフランジ
   を有する形材の熱間圧延方法。
2. 【請求項２】ブレークダウン圧延、粗ユニバーサル圧
   延、エッジャー圧延および仕上げ圧延を経て行うフラン
   ジを有する形材の熱間圧延方法であって、仕上げユニバ
   ーサルミルの水平ロール幅を２分割し、オンラインで幅
   調整可能な構造とし、該仕上げユニバーサルミルにおけ
   る１パスまたは複数パスのリバース圧延によってウエブ
   高さの縮小圧延を行うに際して、前記仕上げユニバーサ
   ルミルの入側で被圧延材のウエブ部に引張力が作用する
   ようにしてウエブ高さの縮小圧延を行うことを特徴とす
   るフランジを有する形材の熱間圧延方法。