JPH11319950A - 形鋼の形状矯正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、矯正ロールを片持ちする構造であった
ために、形鋼のフランジ内面に当接する矯正ロールを、
形鋼のフランジと平行に配置させることができなかっ
た。 【解決手段】 Ｈ形鋼20のフランジの外面に当接しなが
ら回転する第１矯正ロール22と、フランジの内面に当接
しながら回転する第２矯正ロール23と、第２矯正ロール
23の一方の頸部をフランジの厚さ方向と平行方向につい
て移動自在に支持するとともに、フランジの平面に対し
て傾動自在に配置される第２矯正ロール支持枠24とを備
え、さらに、フランジの内面に当接することにより傾動
した第２矯正ロール支持枠24を、傾動方向と反対方向へ
傾動させる傾動量調整機構25を備える形状矯正装置21で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、形鋼の形状矯正装
置に関し、より具体的には、例えばＨ形鋼やＴ形鋼等の
ような、ウェブ面に交叉する両方向へフランジが延設さ
れた形鋼に発生した曲がり、反りさらには捩じれ等の形
状不良を矯正することができる形鋼の形状矯正装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、形鋼は、圧延素材に粗圧
延、中間圧延および仕上圧延を行って得られる圧延形鋼
と、コイルに巻かれた帯板状のウェブ素材およびフラン
ジ素材を巻き戻しながら所定の断面形状となるように組
み合わせてから溶接することにより得られる溶接形鋼と
の２種に大別される。なお、以降の説明では、形鋼とし
て溶接Ｈ形鋼を例にとり、単にＨ形鋼と記述する。Ｈ形
鋼は長尺に成形された後、切断機へ搬送されて所望の長
さに切断されて成品とされ、検査を経て出荷される。

【０００３】ところで、この検査において、Ｈ形鋼に形
状不良が発見されることがある。このような形状不良に
は様々な種類のものがあるが、その中でも、切断前の帯
板状のＨ形鋼のウェブが曲がる曲がりと、ウェブが反る
反りと、ウェブが捩じれる捩じれとが、品質上の大きな
問題点として知られている。そこで、従来より、Ｈ形鋼
について、これらのウェブ曲がり、ウェブ反りおよびウ
ェブ捩じれの解消を図った形状矯正装置が種々提案され
ている。

【０００４】図６は、特開昭59−189019号公報により開
示された形状矯正装置６の正面図である。この形状矯正
装置６は、５基の圧下ロール１〜５を備えるとともに、
圧下ロール１、２を油圧装置で昇降する。これにより、
Ｈ形鋼７のフランジ7aを圧下することにより、フランジ
7aの左右部分の伸びを異ならせることにより、ウェブ7b
の曲がりを矯正する。

【０００５】また、図７は、実開平５−78306 号公報に
より開示された形状矯正装置８の正面図である。この形
状矯正装置８は、Ｈ形鋼９の小サイズ範囲用の小型矯正
ロール10と、大サイズ範囲用の大型矯正ロール11とを一
つの支持部12へ相対するようにして取り付けてあり、支
持部12を小型矯正ロール10および大型矯正ロール11の中
間点において回転軸13に装着してある。支持部12による
小型矯正ロール10および大型矯正ロール11の支持位置
は、支持部12の軸着部を回転中心とした回転により、小
型矯正ロール10および大型矯正ロール11へと適宜取り替
えることができる。なお、符号14は、Ｈ形鋼９のフラン
ジ外面に当接しながら回転する矯正ロールである。

【０００６】図６に示す形状矯正装置６では、圧下ロー
ル１、２の一方の頸部を軸支する軸受箱に昇降シリンダ
15、15を取り付けておき、この昇降シリンダ15、15を作
動させることにより、Ｈ形鋼７のフランジ内面に当接す
る圧下ロール１、２を昇降させていた。また、図７に示
す形状矯正装置８では、小型矯正ロール10および大型矯
正ロール11を搭載するハウジング16に接続された圧下軸
17を、油圧シリンダ18により昇降させることにより、小
型矯正ロール10および大型矯正ロール11を昇降させてい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来の形状矯
正装置では、その構造上、Ｈ形鋼のフランジ内面に当接
する矯正ロールを、片持ちにより支持せざるを得ない。
また、これらの矯正ロールは、フランジを圧下する必要
があるため、上下方向への圧下調整機能も有する必要が
ある。

【０００８】そのため、これらの従来の形状矯正装置に
は、矯正ロールに内蔵されるベアリングのガタや摩
耗、モーメントにより発生するロール軸の撓み、矯
正ロールを油圧力によってフランジ厚さの変化に追従さ
せるためにロール昇降スライド部分にクリアランス (ギ
ャップ) が設けられるために生じる、矯正ロールの取り
付け部やその他の部分におけるガタといった、各種の機
械的ガタが不可避的に存在する。

【０００９】図８は、この機械的ガタを有する、図７に
示す形状矯正装置８により、Ｈ形鋼９の形状矯正を行っ
ている状況を示す説明図である。上記の各種機械的ガタ
のため、矯正時の小型矯正ロール10は、図示するよう
に、ハの字型に傾動し、Ｈ形鋼９のフランジを平行かつ
均等に圧下できなくなる。

【００１０】そのため、Ｈ形鋼９のフランジ端部のみに
圧延荷重が作用する。この形状矯正装置８は、Ｈ形鋼９
のフランジを圧下することによって、フランジ左右およ
び上下の伸びを変更し、この伸びの差によって曲り、反
りさらには捩じれを矯正するため、フランジ端部のみを
圧下してもフランジ全てに十分な伸びを与えることがで
きない。そのため、Ｈ形鋼９の形状を矯正することはで
きない。また、フランジ端部が薄肉化してしまう。

【００１１】また、この形状矯正装置８は、フランジを
圧延することによって、Ｈ形鋼９が有する残留応力を減
少させることにより、形状不良を矯正する。そのため、
フランジ端部のみの圧下では、残留応力を低減する効果
が少ない。

【００１２】また、左右のフランジで圧延幅および圧下
代が極端に異なることがある。図９は、上下左右のフラ
ンジ9a〜9dで圧延幅および圧下代が極端に異なったＨ形
鋼９(H200 ×80×3.2/4.5)における残留応力の分布の一
例を示すグラフである。

【００１３】図９に示す例では、上フランジ右9bおよび
下フランジ左9cそれぞれの圧下代が大きく、残留応力が
低減されている。そのため、左右のフランジ9a、9bまた
は9c、9dにおける残留応力が著しく異なってしまい、こ
のＨ形鋼９を所定の長さに切断すると、この残留応力が
開放されてしまうため、捩じれが発生してしまう。この
捩じれは、形状不良の中でも特に矯正が難しく、許容範
囲を外れると、Ｈ形鋼９をスクラップとせざるを得なく
なる。

【００１４】ここに、本発明の目的は、矯正ロールを片
持ちする構造であっても、形鋼のフランジ内面に当接す
る矯正ロールを、形鋼のフランジと平行に配置させるこ
とができる形鋼の形状矯正装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するため鋭意検討を重ね、矯正ロールの傾動を
無くすのではなく、傾動した矯正ロールをこの傾動方向
と反対方向へ傾動させることにより傾動量を調整できる
ようにすることにより、上記課題を解決できることを知
見して、本発明を完成した。

【００１６】ここに、本発明の要旨とするところは、形
鋼のフランジの外面に当接しながら回転する第１矯正ロ
ールと、フランジの内面に当接しながら回転する第２矯
正ロールと、第２矯正ロールの一方の頸部をフランジの
厚さ方向と平行方向について移動自在に支持するととも
に、フランジの平面に対して傾動自在に配置される第２
矯正ロール支持枠とを備え、さらに、第２矯正ロールが
フランジの内面に当接することにより傾動した第２矯正
ロール支持枠を、傾動方向と反対方向へ傾動させる傾動
量調整機構を備えることを特徴とする形鋼の形状矯正装
置である。

【００１７】上記の本発明にかかる形鋼の形状矯正装置
では、傾動量調整機構が、第２矯正ロール支持枠を形鋼
へ向けて押圧する押圧機構であることが望ましい。また
は、これらの本発明にかかる形鋼の形状矯正装置では、
形鋼がウェブ面に交叉する両方向へフランジが延設され
た形鋼である場合には、第２矯正ロールが、形鋼のウェ
ブの両側に少なくとも２基配置されることが、例示され
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる形鋼の形状
矯正装置の実施形態を、添付図面を参照しながら、詳細
に説明する。なお、以降の実施形態の説明は、形鋼がＨ
形鋼である場合を例にとるとともに、第１矯正ロールお
よび第２矯正ロールがともに従動回転ロールである場合
を例にとって、行うこととする。

【００１９】図１は、本実施形態の形状矯正装置21を一
部省略して示す斜視図である。図２は、この形状矯正装
置21の正面図である。また、図３は、形状矯正装置21の
上面図である。

【００２０】図１および図２に示すように、搬送される
Ｈ形鋼20には、上下左右のフランジ20a 〜20d における
残留応力分布が異なっており、このまま切断されると、
捩じりが発生する。そこで、本実施形態の形状矯正装置
21により矯正を行う。

【００２１】本実施形態の形状矯正装置21は、第１矯正
ロール22と、第２矯正ロール23と、第２矯正ロール23を
支持する第２矯正ロール支持枠24と、第２矯正ロール支
持枠24の傾動量調整機構25とを備える。以下、これらに
ついて、順次説明する。

【００２２】[第１矯正ロール22]図１および図２に示す
ように、本実施形態の形状矯正装置21は、フランジが水
平面となる搬送姿勢で搬送されるＨ形鋼20のフランジ外
面に当接しながら従動回転する水平ロールを、第１矯正
ロール22として備える。この第１矯正ロール22は、Ｈ形
鋼20の搬送方向と平行な方向に延設されて設置された底
板26a と、Ｈ形鋼20の搬送方向と平行な方向に延設さ
れ、Ｈ形鋼20の搬送方向と平行な方向に離間して底板26
a に垂直に固定される縦板26b 、26c とにより門型に構
成される軸受け枠26により軸支される。

【００２３】この第１矯正ロール22は、ロール胴長が搬
送されるＨ形鋼20のフランジ幅よりも長く設定される。
第１矯正ロール22のロール胴長は固定式であってもよ
く、また、適宜手段により可変式であってもよい。ま
た、第１矯正ロール22の両端の頸部の軸支機構は、いず
れも、例えばベアリングを用いた公知の軸支機構であれ
ばよく、特定の構造には限定されない。本実施形態で
は、第１矯正ロール22は、以上のように、構成される。

【００２４】[第２矯正ロール23]本実施形態では、図１
〜図３に示すように、Ｈ形鋼20のフランジの内面に当接
しながら従動回転する水平ロールを、第２矯正ロール23
として備える。この第２矯正ロール23は、Ｈ形鋼20のウ
ェブの両側に、２基配置される。これら２基の第２矯正
ロール23は、いずれも、第２矯正ロール支持枠24によ
り、一方の頸部が支持された片持ち状態で、支持され
る。なお、説明の便宜上、図１および図２では、一方の
第２矯正ロールおよびこれを支持する支持枠だけを示
し、もう一方の第２矯正ロールおよびこれを支持する支
持枠は省略してある。

【００２５】第２矯正ロール23、23は、第１矯正ロール
22とともに、Ｈ形鋼20の下左右のフランジ20c 、20d の
圧下を行い、Ｈ形鋼20の残留応力分布のばらつきを抑制
する。本実施形態では、第２矯正ロール23は、以上のよ
うに、構成される。

【００２６】[第２矯正ロール支持枠24]図４は、第２矯
正ロール支持枠24と第２矯正ロール23との配置を示す説
明図である。図１〜図４に示すように、第２矯正ロール
23は、その一方の頸部が支持された片持ち状態で、第２
矯正ロール支持枠24に、軸支される。この第２矯正ロー
ル支持枠24は、Ｈ形鋼20を臨む側の平面に、第２矯正ロ
ール23が貫通する開口部を有する、溝型の水平断面を有
する枠体である。

【００２７】図５は、第２矯正ロール23の支持構造を示
す説明図である。図１〜図５に示すように、この第２矯
正ロール支持枠24の内部には、第２矯正ロール23の一方
の頸部を回転自在に支持する軸受箱27が収容される。ま
た、第２矯正ロール支持枠24の上面には、軸受箱昇降用
油圧シリンダ28が設置されており、軸受箱27の上面に接
続される。このため、軸受箱昇降用油圧シリンダ28を作
動させることにより、軸受箱27が、Ｈ形鋼20のフランジ
の厚さ方向と平行な方向、すなわち垂直方向へ、第２矯
正ロール支持枠24に対して移動自在に、支持される。

【００２８】この第２矯正ロール支持枠24の、Ｈ形鋼20
を臨む平面と反対側の平面下部には、Ｈ形鋼20の搬送方
向に関して離間して、二つの第１突設部28、29が設けら
れる。第１突設部28、29は、いずれも、Ｈ形鋼20の搬送
方向に関して離間した２枚の突設板28a および28b 、29
a および29b からなる。

【００２９】突設板28a および28b の間と、突設板29a
および29b の間とには、支持板30、31が挟まれており、
突設板28a および28b 、29a および29b と、支持板30、
31を貫通して、支点ピン32が装着される。支持板30、31
は、固定板33のＨ形鋼20側の平面に固定される。

【００３０】この固定板33は、縦板26c の上端面に固定
された基板34の上面にボルトにより固定された固定板35
の上面に固定される。これにより、第２矯正ロール支持
枠24は、支点ピン32の中心軸を回転中心として、回動自
在に支持される。このため、第２矯正ロール支持枠24
は、Ｈ形鋼20のフランジ20d の平面に対して傾動自在に
配置される。

【００３１】本実施形態における第２矯正ロール支持枠
24は、最も簡素な構造である、既設の第２矯正ロール支
持枠をそのまま流用して用いている。そのため、構造が
簡素化されるとともに、本発明を実施するための設備改
造に要する費用の上昇が抑制される。本実施形態の第２
矯正ロール支持枠24は、以上のように構成される。

【００３２】[傾動量調整機構25]本実施形態では、第２
矯正ロール支持枠24の、Ｈ形鋼20を臨む平面と反対側の
平面上部に、第２突設部36が固定される。第２突設部36
は、Ｈ形鋼20の搬送方向に関して離間した２枚の突設板
36a および36b からなる。

【００３３】突設板36a および36b の間には、傾動量調
整用ナット37がピン38により回転自在に固定されてお
り、この傾動量調整用ナット37は、固定板33に装着され
た傾動量調整用ボルト38に螺合する。傾動量調整用ボル
ト38には、傾動量調整用モータ39が接続される。傾動量
調整用モータ39を起動することにより、傾動量調整用ボ
ルト38の軸方向へ、傾動量調整用ナット37が回転しなが
ら移動する。これにより、第２矯正ロール支持枠24と固
定板33との間の距離が調整され、第２矯正ロール支持枠
24が、支点ピン32の回転中心を回転軸として、回動す
る。

【００３４】これにより、第２矯正ロール23を圧下およ
び傾動自在に支持する第２矯正ロール支持枠24の傾動量
を自在に調整することができ、Ｈ形鋼20のフランジ20d
に対する第２矯正ロール23の平行度を、所望のレベルに
設定することができる。

【００３５】このように、本実施形態では、第２矯正ロ
ール23の上下スライド調整機構を変更しないために圧下
力を従来と同様に受けながら、ピン38を用いた傾動量調
整機構25を用いて、第２矯正ロール支持枠24により軸支
された第２矯正ロール23を、任意の角度に自在に傾動さ
せることができる。

【００３６】これにより、例えばロール軸支部の機械的
なガタや第２矯正ロール23の軸の撓み等の、第２矯正ロ
ール23の片持ち構造に起因して、Ｈ形鋼のフランジ20d
と当接した際に発生する第２矯正ロール23とＨ形鋼20の
フランジ20d との平行度不良を、簡単な調整操作で確実
に解消することができる。

【００３７】これにより、図７に示すように、第２矯正
ロール23が「ハ」の字型に傾動した状態でフランジの圧
下を行うことによる、形状矯正の困難や、左右フランジ
の残留応力のアンバランスによる捩じれの発生を、確実
に防止できる。本実施形態の傾動量調整機構25は、以上
のように、構成される。

【００３８】次に、本実施形態の形状矯正装置21によ
り、Ｈ形鋼20の形状矯正を行う状況を説明する。図１お
よび図２に示すように、本実施形態の形状矯正装置21に
おける第１矯正ロール22を、搬送されるＨ形鋼20のフラ
ンジ外面に当接させながら回転させるとともに、第２矯
正ロール23をＨ形鋼20のフランジ内面に当接させながら
回転させる。

【００３９】この際に、第２矯正ロール23のＨ形鋼20に
対する傾動量を測定し、この傾動量が無くなるように、
傾動量調整用モータ39を起動して第２矯正ロール支持枠
24を支点ピン32の回転中心を回転軸として回動させる。
これにより、第２矯正ロール23とＨ形鋼20のフランジ20
d との平行度不良が解消される。この状態で、Ｈ形鋼20
の形状矯正を行う。

【００４０】これにより、形状矯正の困難や、左右フラ
ンジの残留応力のアンバランスによる捩じれの発生が確
実に抑制され、Ｈ形鋼20に発生する曲り、反りさらには
捩じれが矯正される。

【００４１】

【変形形態】本実施形態では、形鋼がＨ形鋼である場合
を例にとったが、本発明はかかる態様に限定されるもの
ではなく、例えばＴ形鋼等のような、ウェブ面に交叉す
る両方向へフランジが延設された形鋼や、溝形鋼や山形
鋼等に対しても、同様に適用できる。すなわち、ウェブ
によりフランジが右部および左部に区画された形鋼に対
して、本発明を適用するには、第２矯正ロールはウェブ
の両側に１基ずつ最低２基必要になる。

【００４２】本実施形態では、第１矯正ロールおよび第
２矯正ロールがともに従動回転ロールである場合を例に
とったが、第１矯正ロールが駆動回転ロールの場合に
は、第１矯正ロールと第２矯正ロールの調整機能とが干
渉するため、第２矯正ロールの取付けをＨ形鋼20の上側
に設定することもできる。

【００４３】さらに、本実施形態における傾動量調整機
構は、あくまでも例示であり、本発明はかかる態様には
限定されない。第２矯正ロールがフランジの内面に当接
することにより傾動した第２矯正ロール支持枠を、傾動
方向と反対方向へ傾動させることができる機構であれ
ば、等しく適用される。

【００４４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
り、形鋼のフランジ内面に当接する、片持ち構造の矯正
ロールを、形鋼のフランジと平行に配置させることがで
きることとなり、形鋼の各フランジを均等に圧下するこ
とが可能となった。かかる効果を有する本発明の意義
は、極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の形状矯正装置を一部省略して示す斜
視図である。

【図２】実施形態の形状矯正装置の正面図である。

【図３】実施形態の形状矯正装置の上面図である。

【図４】第２矯正ロール支持枠と第２矯正ロールとの配
置を示す説明図である。

【図５】第２矯正ロールの支持構造を示す説明図であ
る。

【図６】特開昭59−189019号公報により開示された形状
矯正装置の正面図である。

【図７】実開平５−78306 号公報により開示された形状
矯正装置の正面図である。

【図８】この機械的ガタを有する形状矯正装置により、
Ｈ形鋼の形状矯正を行っている状況を示す説明図であ
る。

【図９】上下左右のフランジで圧延幅および圧下代が極
端に異なったＨ形鋼(H200 ×80×3.2/4.5)における残留
応力の分布の一例を示すグラフである。

【符号の説明】

20 Ｈ形鋼 21 形状矯正装置 22 第１矯正ロール 23 第２矯正ロール 24 第２矯正ロール支持枠 25 傾動量調整機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 形鋼のフランジの外面に当接しながら回
   転する第１矯正ロールと、前記フランジの内面に当接し
   ながら回転する第２矯正ロールと、当該第２矯正ロール
   の一方の頸部を前記フランジの厚さ方向と平行方向につ
   いて移動自在に支持するとともに、前記フランジの平面
   に対して傾動自在に配置される第２矯正ロール支持枠と
   を備え、さらに、前記第２矯正ロールが前記フランジの
   内面に当接することにより傾動した前記第２矯正ロール
   支持枠を、傾動方向と反対方向へ傾動させる傾動量調整
   機構を備えることを特徴とする形鋼の形状矯正装置。