JPS63199001A - フランジを有する形材の圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はフランジを有する形材、たとえばＨ形鋼、■形
鋼または溝形鋼等のユニバーサル圧延およびびエツジン
グ圧延方法てあって、形材のフランジ幅を連続的に変化
せしめ、いわゆるテーパフランジの形材を圧延する方法
に関するものである。

（従来の技術） ビルディング、橋梁、鉄塔等の鉄骨構造物に梁あるいは
柱材として用いられる圧延Ｈ形鋼は、現状では第１１図
（イ）に示すようにフランジ幅Ｆ、ウェブ高さＷ、フラ
ンジ厚ｔＦおよびウェブ厚ｔＷが長さ方向に一定のもの
が一般に使用されている。ところで本来の構造物として
の強度と柔軟性および鋼材重量の軽減という経済性の観
点からは、第１１図（ロ）、（ハ）に示すようなフラン
ジ幅Ｆ１゜Ｆ２．・”　Ｆ　、ｌが長さ方向に連続また
は断続的に変化したテーパフランジＨ形鋼か有用である
。しかしながら、現在の圧延技術ではこのような形鋼な
ユニバーサル圧延法により製造することはできない、す
なわち、第１２図に示すブレークダウン圧延機ｌ、ユニ
バーサル圧延機２、エツジング圧延機３および仕上げ圧
延機４でなる圧延装置列において、ユニバーサル圧延機
２の左右竪ロール２ａを被圧延材のフランジ面に対する
左右方向の位置を調整し、フランジの延伸（圧延前フラ
ンジ厚／圧延後フランジ厚）を変えることによって原理
的にはフランジ内側長さ方向に変化できる。しかしなが
らユニバーサル圧延機でフランジの延伸をウェブの延伸
（圧延前ウェブ厚／圧延後ウェブ厚）に比較して極端に
大きくあるいは小さく設定することは出来ず、実用化は
極めて困難である。またエツジング圧延ａ３のロール隙
を調整してフランジ幅を変化させることも考えられるが
、該圧延機の水平ロール３ａは第１３図に示すように孔
型深さＫがロール毎に一定であるため、第１４図（イ）
、（ロ）に示すようにフランジの座屈あるいはウェブ中
心偏りを生ずる。

一方１本件出願人は先に特開昭６０−１１８３０１号で
胴幅が可変な仕上げ水平ロールを用いてウェブ高さが一
定でフランジ厚あるいはウェブ厚みが長さ方向に異なる
Ｈ形鋼の製造方法を提案したが、この手段は被圧延材の
長さ方向にフランジ幅が連続的に変化するものではなく
、実際に使用する場合はウェブ厚が異なる一定長さの形
鋼を順次接合することを前提にしたものであった。他の
類似技術としては、本願出願人が先に提案した特願昭６
１−２２２０５０号は、フランジ内側を斜行ロール対て
拡幅して形材の長さ方向にウェブ高さをオンラインで連
続的に変化する手段もあるが、やはり本発明の目的とす
る長さ方向のフランジ幅を連続的に変更することはでき
ない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はフランジを有する形材、たとえばＨ形鋼、Ｈ形
鋼または溝形鋼等をユニバーサル圧延機で圧延中に、エ
ツジング圧延機整形ロールのフランジ圧下部孔型法さを
形材のフランジ幅に応じて調整可能に設けるとともに、
必要に応じてユニバーサル圧延機の竪ロールの軸心を圧
延方向またはその逆方向に移動しつつ圧延して、オンラ
インで形材の長さ方向のフランジ幅を連続的または断続
的に変化せしめる圧延手段を提供するものである。

（問題点を解決するための手段・作用）第１図は本発明
で使用するエツジング圧延機の整形ロールを示し、被圧
延材５のフランジ先端部分５ａの整形と鍛錬を行う左右
一対の整形ロール１５はロール主軸（駆動軸）１６に外
嵌され、キー１７によって軸回り方向の回転力が与えら
れる。なお、この整形ロール１５はロール主軸１６の軸
方向（矢印Ｐ方向）に左右のロール間隔が調整自在に設
けられている。間隔を調整する駆動機構は特に図示して
いないが周知の手段、例えばロール主軸内に設けた油圧
枝管で動かす液圧シリンダ一方式、あるいはスクリュ一
方式等任意のものが採用できる。

前記整形ロール１５の外周には軸受を介して偏心中間リ
ングロール１８が回動自在に装着され、更に被圧延材を
適正位置へ誘導しかつウェブを拘束するだめのウェブ拘
束リングロール１９が前記偏心中間リングロール１８の
外周に同心円状に軸受を介して回動自在に装着されてい
る。この偏心中間リングロール１８は偏心リング位置設
定装置２０により、整形ロールの軸回りに回転され、被
圧延材のフランジ幅変更量に応じた位置で固定される。

また、偏心リング位置設定装置２０は左右の偏心中間リ
ングロール１８の間隔を調整する機能も有し、前記のロ
ール主軸１６の軸方向に対する整形ロール１５の位置調
整機構とは独立して作動可能に設けられている。なＳ、
整形ロール１５と偏心中間リングロール１８の間、およ
び偏心中間リングロール１８とウェブ拘束リングロール
１９の間は軸受を介することなく、偏心中間リングロー
ル１８そのものを軸受材料とするか軸受機能を有するラ
イナ一方式とすれば構造をよりコンパクトにできる。

第２図は上記偏心中間リングロール１８を実際に制御す
るためのフローチャートであり１図示を省略した周知の
圧延制御装置を用い、圧延後の形材（製品）の仕様を読
み込む。仕様の主なものは形材長さ方向における両端部
のフランジの狙い幅、すなわち上側フランジ＠　ｘ　’
ｒ　、、下側フランジ幅Ｘａ＋、フランジ全幅Ｆ、公差
および材質等である。同時にミル剛性、ロール仕様に関
する圧延機仕様と圧延前の被圧延材の断面寸法、温度等
の素材仕様を設定する。続いて第１−ｊ％ｎ各パスの調
整量の基本計算を行うわけであるが、この時の計算条件
は先進係数λ１１１、圧延荷重Ｐｉ、ｊ＋　フランジ片
幅設定値に′ア’＋Ｊ＋　Ｋ’Ｂ□、、およびフランジ
全幅設定値Ｆ　’　ｌ＋　Ｊである。ここでｉはサンプ
リング番号、ｊはバス番号を意味する。以上の条件にも
とづき１バス目のエツジングロールのに′アミ、　Ｉ　
、Ｋ’Ｂｉ、　ｌ　、Ｆ　’ｉ＋　１を設定し、偏心リ
ングの位置を変化しつつ圧延を行う。

第１パスの圧延中に、ロールの出側て被圧延材の長さ方
向先端から所定の測定位置見Ａ、Ｊにおけるフランジの
幅Ｋ　Ｔ　ｉ、　ｊ　＊　Ｋ　Ｂ　ｔ、　ｊおよびＦｉ
、ｊの測定とその時の荷重ｐ　、、Ｊと温度Ｔ、１．の
測定を行っておき、次に第１パス目のサンプル（ｉ＋１
）点以降および第２〜ｊ〜ｎバスの補正計算な行う。こ
の結果を前記したバス調整量の基本計算に学習させ、第
２バス以降の計算とロールの制御を綴り返すものである
。

以上の手順により、エツジング圧延機のみでフランジ幅
が長さ方向に連続的に変化する形材を圧延することが可
能であるか、本発明ではさらにユニバーサル圧延機の竪
ロールの軸心な圧延方向またはその逆方向に移動調整す
ることにより、同様な効果か得られる。

第３図は本発明をＨ形鋼のユニバーサル圧延機て実施し
た場合の構成を示し、被圧延材５のウェブを圧下する水
平ロール２ｂ、フランジを圧下する左右一対の竪ロール
２ａからなり、中心線６ａは水平ロール２ｂの軸心と竪
ロール２ａの軸心が同じ線上にある場合、仮想線て示す
竪ロール２１ａの位置は中心線６ａに対し竪ロール２１
ａの軸心位置か圧延方向にＤだけ移動している状態、同
じく仮想線で示す竪ロール２２ａの位置は中心線６ａに
対し竪ロール２２ａの軸心位置か反圧延方向にＤたけ移
動している状態を示す。

本発明では上記のように水平ロールの軸心位置に対し、
竪ロールの軸心位置が圧延方向またはその逆方向へ任意
な距離を移動可能な圧延手段を用いるものであり、第４
図（イ）（ロ）はそのための装置例てあって、図面では
左右に設けられる竪ロールのうち右側に位置する部分の
みを示している。

図において竪ロール２ａは軸受７を介してロール支軸８
に回動自在に軸支されている。該軸受７はロールチョッ
ク９の圧延方向と平行に設けられた案内溝ｌＯによって
滑動自在に嵌合している。１１は竪ロール駆動ピストン
軸であり、一端は前記ロール支軸８を支持し他の一端に
はシリンダー１２内を往復動するピストン部１１ａが設
けである。１３はピストンを駆動する油圧枝管、１４は
油圧制御装置である。

第５図は先に説明した第３図のユニバーサル圧延におけ
る水平ロール２ｂと竪ロール２ａ（図示を省略している
）および被圧延材５の位置関係を側面から見たものであ
り、第５図（イ）は竪ロール２ａの軸心か水平ロールの
軸心６ａより圧延方向（矢印）に対して逆方向にＤの距
離だけ移動している状態、（０）は竪ロール２ａの軸心
が水平ロールの軸心と回し位置にある場合、続いて（ハ
）は前記（イ）図とは逆に竪ロール２ａの軸心か水平ロ
ール２ｂの軸心より圧延方向に対してＤの距離だけ移動
している状態を示している。図中に斜線で示す領域ａは
被圧延材のフランジと竪ロール２ａが接触し、フランジ
部が圧下される領域を、領域すはウェブと水平ロール２
ｂか接触しウェブが圧下される領域を示している。また
、工〜■で示す領域は各々下記の範囲を意味する。

領域Ｉ：ニラニブまだ圧下されておらず、フランジのみ
圧下される領域。

領域■：ニラニブフランジが同時に圧下される領域。

領域■：ニラニブ下後、フランジのみ圧下される領域。

領域■：フランジ圧下後、ウェブのみ圧下される領域。

上記領域における、ηｆ　（圧延前フランジ厚／圧延後
フランジ厚）、ηＶ　（圧延前ウェブ厚／圧延後ウェブ
厚）およびフランジ幅の増減の関係を示したものが第１
表であり、表中の（イ）、（０）、（八）は前記第５図
（イ）、（■）、（Ａ）に対応している。

一般にηｆ〉η１の場合にフランジ幅は増加し、η、く
η、の場合にはフランジ幅は減少する０本発明の第２の
特徴は以上のように竪ロールの軸心な水平ロールの軸心
位置に対して圧延方向またはその逆方向に移動調整する
ことにより、フランジ幅を変化させ得るというメカニズ
ムを被圧延材のフランジ幅調整に積極的に利用した点に
ある。

続いて、フランジ幅が変更された被圧延材をエツジング
圧延機に過材してフランジ端部の整形を行うわけである
が、本発明におけるエツジング圧延では、前段のユニバ
ーサル圧延機で任意のフランジ幅に圧延された被圧延材
に即時に対応し、かつ精度の高い端部整形を行うために
前記した偏心中間リングロールな用いた整形圧延が極め
て有効である。すなわち、孔型深さがバス毎に任意に調
整できるので、前述のフランジ座屈あるいはウェブ中心
偏り（第１４図（イ）　、　（０）　）等の形状不良は
生じない。

ユニバーサル圧延機の竪ロールの軸心の変化量りを設定
する手順は、前述のエツジング圧延機における制御系と
ほぼ同じ考え方で可能であり、実際の制御例は以下の実
施例で詳述する。

（実施例） 第１図に示したエツジング圧延機によって偏心リングロ
ールを制御し、形材のフランジ片幅Ｋを最小とするには
第６図（イ）に示すように、偏心リング１８の中心即ち
ウェブ拘束リングロール１９の中心を最下点に来るよう
にすればよく、第７図（イ）がこれに相当する。また最
大にするには第６図（０）に示すウェブ拘束リングロー
ル１９の中心を最上点にもってきて、第７図（０）の状
態にすればよい、従って、フランジ全幅の可変量は、（
にｗａａｘ　　Ｋｗａｓｎ　）　Ｘ　２となる。

例えば、フランジ先端エツジング部の水平ロール直径ｄ
　、　＝　６００ｍｍ　、ウェブ拘束リングロールの外
径ｄ　２＝　９００ｍｍ　、偏心リングの外径８００＋
ｍｍ　、偏心リングの偏心量Ｅ　＝　５０ｍ■とすると
、Ｋ、、、＝２００＠ｍ　　、　　Ｋ　ｗＩｒｎ　　＝
　　１０ｈａとなる。実際の圧延に際しては、ロールの
フランジ片幅にの値を通常、小さい方から設定し、Ｋを
大きくする方向即ち、圧延荷重とトルクが小さくなる方
向へ調整して行うのが望ましい。例えば、形材の長さ方
向において、大きいフランジ側がウェブ高さ３００ｍｍ
　、フランジ幅３０Ｏｓｓ（ＪＩＳ　３００　Ｘ３００
）のサイズで、長さ２０ｍの製品を圧延する場合、フラ
ンジ片幅にの通材中の調整量をΔに＝２．５Ｘｌ／ηア
［単位：　ａｍ／　ｍ　］として制御を行うと、形材の
長さ方向の小さいフランジ側のフランジ幅２００鳳■、
ウェブ高さ３００■のＨ形鋼が得られる。（ηアは後続
パスの総延伸） しかして、許容エツジング量ΔＥａは被圧延材の肉厚、
幅、温度分布および断面拘束条件によって決り、過度の
エツジング量はフランジ部の座屈や異常変形を来すので
、一般にフランジ肉厚ｔに対し、 ０〈ΔＥａ≦ｔ とする。ところで、フランジテーバの急な製品を得よう
とする場合は、多バスエツランプにおいて差を累積する
ことにより可能である。例えば、通常のユニバーサル圧
延においてユニバーサル圧延機で５〜１１回のパスが行
われ、同時にエツジング圧延機のバス回数も同数バスと
なるので、実用的なテーバフランジ製品を製造するには
充分である。

また、上記手段を応用して上下の偏心リングロールの偏
心量を変えることによって、第１１図（功に示すような
上下非対称形の形材の圧延も可能である。

さて、次にユニバーサル圧延機竪ロールの軸心を変更し
て、フランジ幅を連続的に変更する実施例を以下に述べ
る。

ブレークダウン圧延機で粗圧延されたビームブランク（
ウェブ高７００＋ｖ　、フランジ幅３００ｍｍ　、ウェ
ブ厚１００ｍｍ、フランジ厚２００ｍｍ　）を素材とし
て、最終仕上げ圧延後のＨ形鋼製品サイズ６００×２０
０　ｘ　１４／２８を製造する場合、本発明を実施する
ユニバーサル圧延機では第２表に示す圧延スケジュール
を設定した。

第２表 （単位：　ａｍ） 注≠〒■ 第８図（イ）、（０）、（ハ）は上記第２表の５バス目
で噛止め圧延を行い、フランジ幅、ウェブ厚、フランジ
厚の圧延方向の変化を測定した結果である。

第８図（イ）は竪ロール軸心を水平ロールの軸心に対し
て反圧延方向に３５ｍｍ移動した場合、（ロ）は移動し
ない場合、（ハ）は圧延方向に３５朧■移動した時を示
す。（イ）ては領域■、■でηｆ〈η、となりフランジ
幅か減少する。（ロ）は領域工でフランジ幅が若干増加
するが、領域■てはηｆ〈η１となりフランジ幅が減少
、（ハ）は領域Ｉ〜■の全領域においてηｆ〉η、とな
りフランジ幅は増加している。この増加現象を定量的に
示したのが第９図のクラツてあって、横軸に竪ロール軸
心移動量を、縦軸に圧延後のフランジ幅を表している。

１パス、５バス、１０パス圧延後のフランジ幅と竪ロー
ル軸心移動量の関係から、例えば５パス圧延後ては圧延
方向に竪ロール軸心を３５■移動するとフランジ幅は３
４５５ｍとなる。移動しない場合は３２５膿■、逆方向
に３５ＩｌｌＩ移動した場合は３０７．５ｍｍとなるこ
とを示している。なお、上記の作用を応用して第１０図
（イ）に示すように、左右の竪ロールを水平ロールの軸
心に対して相互に逆方向に移動すれば第１０図（０）に
示すような左右非対称の形材も製造できる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明はエツジング圧延機の偏心
リングロールな調整するか、もしくは偏心リングロール
調整と同時にユニバーサル圧延機の竪ロールの軸心移動
をオンラインで調整することにより、形材の長さ方向に
フランジ幅が連続的に変化するテーバフランク形材を容
易に製造することかできる。なお第１１図（Ａ）に示し
たようなフランジ幅が長さ方向に断続的に変化する形材
を製造する場合は、本発明の方法による適材の途中に、
従来のフランジ幅変更を行わない通常の圧延を介在すれ
ば目的を達成するのは勿論である。さらに本発明は形鋼
のみならず、非鉄金属製品にも適用可部であり、広い分
野の市場ニーズに対応できる工業的に極めて有用な発明
である。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｃイ）　（０）は本発明を実施するための説明図
であり、（イ）は部分切断正面図、（０）は第１図（イ
）のＡ−Ａ方向断面側面図、第２図は本発明エツジング
ロールの制御手段を示すフローチャート、ｙ４３図（イ
）　（０）は本発明のユニバーサル圧延機竪ロールの軸
心変更を説明する平面Ｓよび正面略図、第４図は本発明
竪ロールの駆動機構を示す図で、（イ）は平面略図、（
０）は（イ）図のＢ−Ｂ方向断面略図、第５図（イ）〜
（ハ）は竪ロールの移動による被圧延材とロールの接触
状況を説明する側面略図、第６図（イ）　（０）は偏心
リングロールの位置変更によるロールの変位量を説明す
る略図、第７図（イ）（０）は第６図に対応するエツジ
ングロールの変化を示す部分詳細略図、第８図（イ）〜
（八）は竪ロール軸心調整によるフランジ幅、ウェブ厚
、フランジ厚の形材長さ方向の変化を示すグラフ、第９
図は竪ロール軸心調整によるパス毎のフランジ幅変化量
を示すグラフ、第１Ｏ図（イ）　（０）は竪ロール軸心
調整の応用例による形材の例を示す略図、第１１図は各
種形材のプロフィルを示す斜視図または断面略図であり
、（イ）は従来のＨ形鋼、（ロ）は本発明の目的とする
テーパフランジＨ形鋼、（ハ）は本発明により製造可能
なフランジ幅が断続的に変化するＨ形鋼、（ニ）は本発
明により製造可能な上下非対象のＨ形鋼、第１２図はユ
ニバーサル圧延の装置列例の略図、第１３図はエツジン
グロールのフランジ片幅にと被圧延材との関係を示す正
面略図、第１４図はフランジ座屈およびウェブ中心偏り
を示す説明図。 ５・・・被圧延材、１５・・・水平ロール、１６−・・
ロール主軸、ｔａ−・・偏心中間リングロール、１９・
・・ウェブ拘束リングロール、２０・・・偏心リング位
置設定装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フランジを有する形材のウェブを圧下する水平ロ
   ールと、フランジを圧下する竪ロールとからなるユニバ
   ーサル圧延機と、該ユニバーサル圧延機に近接して設け
   たフランジ端部を圧下する成形ロールを備えたエッジン
   グ圧延機とで形材を圧延する方法において、前記エッジ
   ング圧延機整形ロールのフランジ圧下部の孔型深さを被
   圧延材のフランジ幅に応じて調整可能に設け、形材の長
   さ方向のフランジ幅を連続的あるいは断続的に変化せし
   めることを特徴とするフランジを有する形材の圧延方法
   。
2. （２）ユニバーサル圧延機の竪ロールの軸心を被圧延材
   の通材中に圧延方向または反圧延方向に移動してウェブ
   とフランジの水平ロールへの噛み込み点を変化しつつ圧
   延することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のフ
   ランジを有する形材の圧延方法。