JPH08143966A - 薄肉ウェブｈ形鋼の製造方法及びｈ形鋼水冷ベンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄肉ウェブＨ形鋼のウェブ波発生を抑制す
る。 【構成】 箱型ケーシング１１，１２にベンディングロ
ール１３，１４及びフランジ冷却ノズル１５，１６を収
納し、箱型ケーシング１１，１２を当該Ｈ形鋼２０の両
側に配置してなるＨ形鋼水冷ベンデイング装置１０。 【効果】 フランジにベンディングによる引張りと冷却
による引張りとを作用してフランジを延ばす。この結
果、薄肉ウェブであってもウェブ波の発生の心配が無
く、高品質のＨ形鋼を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄肉ウェブＨ形鋼の製造
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８はＨ形鋼の断面図であり、Ｈ形鋼１
００は一般にフランジ１０１，１０１が厚く、ウェブ１
０２が薄い。軸１０３廻りの断面係数及び断面２次モー
メントを増大できるからである。図のＨ形鋼１００はい
わゆる細幅系列Ｈ形鋼と称するもので特にウェブ１０２
は薄い。

【０００３】図９は従来のＨ形鋼の製造プロセスに発生
する応力図であり、圧延法でＨ形鋼を製造する場合に
は、一般にウェブ１０２を水平に、フランジ１０１，１
０１を垂直向きにして圧延する。この圧延の際に冷却水
等がウェブ１０２の上面に残留する。この残留水で強く
冷却されること及びウェブ１０２が薄いことから、ウェ
ブ１０２は低温となり、フランジ１０１，１０１はウェ
ブ１０２に比較して２００℃以上も高温となることがあ
る。そのために、図に示す通り冷却後のＨ形鋼１００の
ウェブ１０２には圧縮応力が残留し、この残留応力が座
屈応力を超えた場合にはウェブ１０２は座屈して波打ち
変形を起こし具合が悪い。

【０００４】上記不都合を解消するべく、例えば特開
昭５８−９３８１９号公報「ウエブ波のないＨ形鋼の製
造方法」や特開昭５８−９３８２０号「残留応力の少
ないＨ形鋼の製造方法」が提案されている。これらは、
圧延中又は仕上げ圧延後にウェブを保温する若しくはフ
ランジを水冷することで、フランジ／ウェブ間に発生す
る温度差を低減させる、あるいは、フランジを長手方向
に延ばすことにより残留応力を低減させてウェブ波打ち
抑えるというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者等が
詳細に検討した結果、上記，の技術はｔ1／ｔ2が１
〜２．０の範囲であれば効果が期待できるが、ｔ1／ｔ2
が２．０を超えるとウェブ波打ちを抑えることは困難に
なることが分かった。上記，の技術ではウェブ上面
の水載りを解消できないためフランジ／ウェブ間に発生
する大きな温度差が残るためと考えられる。そこで、本
発明の目的はｔ1／ｔ2が２．０を超える程の薄ウェブＨ
形鋼を安定して製造できる技術を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するために本発明は、仕上圧延機から抽出されたＨ形鋼
のフランジの外面を強制冷却するとと同時に、ウェブ高
さ方向へ繰返しベンディングさせることを特徴とする。
フランジにベンディングによる引張りと冷却速度差によ
る引張りとを作用してフランジを延ばし、ウェブの圧縮
応力を緩和する。

【０００７】そのための装置としてウェブを水平向きと
し仕上圧延機から抽出されたＨ形鋼のフランジ外面を強
制冷却するフランジ冷却ノズルと、Ｈ形鋼をウェブ高さ
方向へ繰返しベンディングするベンディングロールとを
備えたＨ形鋼水冷ベンディング装置が好適である。。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を添付図に基づいて以下に説
明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。図
１は本発明に係るＨ形鋼製造設備のレイアウト図であ
り、Ｈ形鋼製造設備１は、粗鋼片Ｗ１の流れ方向に、粗
鋼片Ｗ１を圧延してフランジ及びウェブを有する被圧延
材Ｗ２を製造するブレークダウン圧延機２、前記被圧延
材Ｗ２のフランジ及びウェブを圧下する粗ユニバーサル
圧延機３及びエッジャ圧延機４、仕上のための仕上ユニ
バーサル圧延機５を順に配置し、この仕上ユニバーサル
圧延機５の出口にＨ形鋼水冷ベンデイング装置１０を配
置してなる。

【０００９】図２は本発明の薄ウェブＨ形鋼水冷ベンデ
イング装置の平面断面図であり、Ｈ形鋼水冷ベンデイン
グ装置１０は、箱型ケーシング１１，１２にベンディン
グロール１３…，１４…（…は複数個を示す。以下同
様。）及びフランジ冷却ノズル１５…，１６…を収納
し、箱型ケーシング１１，１２を当該Ｈ形鋼２０の両側
に配置したものである。詳しくは、ベンディングロール
１３とベンディングロール１４とはＨ形鋼の走行方向に
１／２ピッチずつ互いにずらしたところの千鳥配置とさ
れ、且つベンディングロール１３とベンディングロール
１４との間隔Ｄは当該Ｈ形鋼の高さ寸法Ｈ（フランジ−
フランジ外寸法）より小さ目に設定される。すると、Ｈ
形鋼２０は図示する通りに蛇行せざるを得ず、ベンディ
ングされる。なお、本発明においてベンディングとは繰
返し曲げを意味する。

【００１０】図３は図２の３−３線断面図であり、例え
ばＨ形鋼２０の一方のフランジ２１の外面をフランジ冷
却ノズル１５で強制冷却しつつ、他方のフランジ２２の
外面をベンディングロール１４で押圧していることを示
す。フランジ冷却ノズル１５からの冷却水はウェブ２３
には実質的に掛からない。

【００１１】以上に述べた薄ウェブＨ形鋼水冷ベンデイ
ング装置の作用を次に説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は
本発明方法の説明図であり、（ａ）においてＨ形鋼２０
のフランジ２１，２２をフランジ冷却ノズル１５（，１
６）で強制冷却すると、フランジ２１，２２は収縮す
る。一方、ウェブ２３はあまり冷却されないので収縮し
ない。そこで、フランジ２１，２２はウェブ２３によっ
て収縮が妨げられて引張り応力σt1，σt2が発生する。
（ｂ）において、ベンディングロール１４で強制的にベ
ンディングされるとフランジ２１には引張り応力σt3、
フランジ２２には圧縮応力σcが発生する。（ｃ）は
（ａ），（ｂ）の合成図であり、フランジ２１には大き
な応力（σt1＋σt3）が作用して塑性変形し、長手方向
に延びる。一方、フランジ２２には小さな応力（σt2−
σc）が作用するが、塑性変形には至らない。

【００１２】次のベンディングでは（ｂ）においてフラ
ンジ２１が圧縮、フランジ２２が引張り側となるためフ
ランジ２２が塑性変形し延びる。この繰返しにより、フ
ランジ２１，２２を延ばすことができる。ウェブ波の発
生はフランジ２１，２２が急激に収縮してウェブ２３に
過大な圧縮応力を発生させることにあるから、フランジ
２１，２２を延ばすことができれば、ウェブ２３の圧縮
応力を大いに軽減することができ、ウェブ波の心配はな
くなる。

【００１３】本発明と従来法の比較を表に基づいて説明
する。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１において、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４はベン
ディングさせないで単にフランジ２１，２２を冷却した
ところの従来の製造方法にてＨ７００×２００×９／２
２（高さが７００，フランジ幅が２００ｍｍ，ウェブが
９ｍｍ，フランジが２２ｍｍ）の細幅Ｈ形鋼を製造した
ものであり、その時の冷却水は６００ｍ³／Ｈｒ、冷却
時間は１２又は１５秒であった。この冷却時間はフラン
ジ冷却ノズル１５，１６にフランジ２１，２２が臨んで
いる時間であり、ライン速度を増加すると冷却時間は短
くなり、ライン速度を減ずると冷却時間は長くなる。Ｎ
ｏ．１は８本中５本にウェブ波が発生したので評価は
「×」、Ｎｏ．２は９本中９本にウェブ波が発生したの
で評価は「×」、Ｎｏ．３は８本中１本もウェブ波が発
生しなかったので評価は「○」、Ｎｏ．４は１０本中３
本にウェブ波が発生したので評価は「×」であった。

【００１６】Ｎｏ．５及びＮｏ．６はベンディングさせ
ないで単にフランジ２１，２２を冷却したところの従来
の製造方法にてＨ７００×２００×９／２５（ウェブが
９ｍｍ，フランジが２５ｍｍ）の細幅Ｈ形鋼を製造した
ものであり、その時の冷却水は６００ｍ³／Ｈｒ、冷却
時間は１５秒であった。Ｎｏ．５は８本中８本ともにウ
ェブ波が発生したので評価は「×」、Ｎｏ．６も８本中
８本にウェブ波が発生したので評価は「×」であった。

【００１７】Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１０はベンディングさせ
つつフランジ２１，２２を冷却したところの本発明方法
にてＨ７００×２００×９／２２の細幅Ｈ形鋼を製造し
たものであり、その時の冷却水は６００ｍ³／Ｈｒ、冷
却時間は１２秒であった。Ｎｏ．７，８，９は９本中１
本もウェブ波がしなかったので評価は「○」、Ｎｏ．１
０は１０本中１本もウェブ波がしなかったので評価は
「○」であった。

【００１８】Ｎｏ．１１及びＮｏ．１２はベンディング
させつつフランジ２１，２２を冷却したところの本発明
方法にてＨ７００×２００×９／２５の細幅Ｈ形鋼を製
造したものであり、その時の冷却水は６００ｍ³／Ｈ
ｒ、冷却時間は１５秒であった。Ｎｏ．１１，１２とも
に８本中１本もウェブ波がしなかったので評価は「○」
であった。従って、本発明方法（フランジ冷却＋ベンデ
ィング）を採用することにより、ｔ1／ｔ2＝２．４〜
２．８、即ち２．０を超えた薄ウェブＨ形鋼であっても
ウェブ波の発生を抑制することができる。

【００１９】図５は本発明の薄ウェブＨ形鋼水冷ベンデ
イング装置の別実施例平面断面図であり、Ｈ形鋼水冷ベ
ンデイング装置３０は、箱型ケーシング３１，３２にベ
ンディングロール３３…，３４…及びフランジ冷却ノズ
ル３５…，３６…を収納したものに、更にフランジ内面
抑えロール３７…，３８…及びウェブ抑えロール３９，
３９を付加したものである。

【００２０】図６は図５の６−６線断面図であり、例え
ばＨ形鋼２０の一方のフランジ２１の外面をベンディン
グロール３３で押圧し、他方のフランジ２２の外面をフ
ランジ冷却ノズル３６で強制冷却しつつ、フランジ２２
の内面をフランジ内面抑えロール３８，３８で押圧して
いることを示す。フランジ２２はフランジ内面抑えロー
ル３８，３８で押圧されるので内側に倒れる心配が無
く、フィレット部（フランジとウェブとのコーナ部）座
屈の心配が無いので好ましい。

【００２１】図７は図５の７−７線断面図であり、Ｈ形
鋼２０のウェブ２３をウェブ抑えロール３９で抑えるこ
とによりウェブ２３の浮き上がりを防止し、Ｈ形鋼２０
の捩れを抑えることができる。

【００２２】尚、本実施例のベンディングロール１３
…，３３…はモータ等で駆動される駆動ロールであるこ
とが望ましい。しかし、装置簡略化を図るべく自由回転
ロールであっても差支えない。他のフランジ内面抑えロ
ール３７…，３８…やウェブ抑えロール３９，３９も同
様である。

【００２３】また、本発明方法は仕上圧延機から抽出さ
れたＨ形鋼のフランジを強制冷却しつつ、Ｈ形鋼をウェ
ブ高さ方向へベンディングすればよいのであるから、Ｈ
形鋼の向きは任意である。一方、本発明装置はフランジ
外面を水冷却し、この水が冷却後に速やかにＨ形鋼から
離れるように装置構成したので、Ｈ形鋼はフランジが垂
直向き、即ちウェブが水平である必要がある。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１の薄肉ウェブＨ形鋼の製造方法は、仕上
圧延機から抽出されたＨ形鋼のフランジの外面を強制冷
却するとと同時に、ウェブ高さ方向へ繰返しベンディン
グさせることで、フランジにベンディングによる引張り
と冷却による引張りとを作用してフランジを延ばすこと
に成功したものであり、この結果、薄肉ウェブであって
もウェブ波の発生の心配が無く、高品質のＨ形鋼を製造
することができる。

【００２５】請求項２のＨ形鋼水冷ベンディング装置
は、ウェブを水平向きとし仕上圧延機から抽出されたＨ
形鋼のフランジ外面を強制冷却するフランジ冷却ノズル
と、Ｈ形鋼をウェブ高さ方向へ繰返しベンディングする
ベンディングロールとからなる簡単な構成であり、ウェ
ブ波の無い高品質のＨ形鋼を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＨ形鋼製造設備のレイアウト図

【図２】本発明の薄ウェブＨ形鋼水冷ベンデイング装置
の平面断面図

【図３】図２の３−３線断面図

【図４】本発明方法の説明図

【図５】本発明の薄ウェブＨ形鋼水冷ベンデイング装置
の別実施例平面断面図

【図６】図５の６−６線断面図

【図７】図５の７−７線断面図

【図８】Ｈ形鋼の断面図

【図９】従来のＨ形鋼の製造プロセスに発生する応力図

【符号の説明】

１…Ｈ形鋼製造設備、５…仕上圧延機（仕上ユニバーサ
ル圧延機）１０，３０…Ｈ形鋼水冷ベンディング装置、
１１，１２，３１，３２…箱型ケーシング 、１３，１
４，３３，３４…ベンディングロール、１５，１６，３
５，３６…フランジ冷却ノズル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仕上圧延機から抽出されたＨ形鋼のフラ
   ンジの外面を強制冷却するとと同時に、ウェブ高さ方向
   へ繰返しベンディングさせることを特徴とした薄肉ウェ
   ブＨ形鋼の製造方法。
2. 【請求項２】 ウェブを水平向きとし仕上圧延機から抽
   出されたＨ形鋼のフランジ外面を強制冷却するフランジ
   冷却ノズルと、前記Ｈ形鋼をウェブ高さ方向へ繰返しベ
   ンディングするベンディングロールとを備えたＨ形鋼水
   冷ベンディング装置。