JPS63248501A - Ｈ形鋼の反り防止方法 - 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、Ｈ形鋼の反り防止方法に関するもので、さら
に評言すれば、ユニバーサル仕上げ圧延機等の仕上げ圧
延機をでたばかりのＨ形鋼のフランジ部の上部と下部と
の温度差によって生じる反り変形を防止することを目的
としたものである。

〔従来の技術〕

Ｕ型鋼矢板等の断面形状が非対称である形鋼材は、断面
各部の厚みの差に起因する断面内の温度差によって、常
温まで冷却された後に曲がりが生じることが知られてい
るが、断面形状が対称であるＨ形鋼にあっても、成形時
の冷却条件の差に起因して、第３図および第４図に示す
ように、仕上げ圧延機を出たばかりのＨ形鋼１の断面形
状の温度分布が不均一となり、両フランジ部１０の幅方
向に沿った上部１１と下部１２との間に、下部１２の温
度Ｔ２に対して上部１１の温度Ｔ１が低いと云う温度差
が発生し、この温度差が原因となってＨ形鋼１を常温ま
で冷却した際に、第６図に示すような反り変形の発生す
ることが多い。　圧延成形後のＨ形鋼１全体を均一に冷
却した場合の上部１１および下部１２の温度変化を測定
した一例を第５図に示す。この第５図において、仕上げ
圧延直後の上部１１と下部１２との温度差は５０〜７０
°Ｃあり、この温度差は上部１１および下部１２の平均
温度が３００°Ｃ前後になるまで縮まらず、このため仕
上げ圧延したままの姿勢で常温まで冷却すると、この冷
却完了後に第６図に示すような下反り変形が生じる。

この下反り変形は、第５図の温度変化を測定した長さ２
０ｍのＨ形鋼の場合、最も反りの大きい箇所で約１３０
ｍｍにも達した。

このように、Ｈ形鋼には、各部の温度の不均一に起因す
る反りが発生するので、この反りを強制的な反対方向へ
の変形により矯正する手段がとられており、その代表的
なものがローラ矯正機である。このローラ矯正機では、
Ｈ形鋼に対して反り矯正のために強圧下を行い、もって
発生している反りを矯正するのであるが、Ｈ形鋼の反り
程度が大きいと、強圧下の際にＨ形鋼の曲がりの大きい
部分に割れ等の形状不良が発生するため、充分な矯正効
果を得ることができないでいる。

また、Ｈ形鋼に反りが発生する冷却中に、Ｈ形鋼の変位
を拘束する手法も考えられているが、この手法を実施す
る場合には、圧延ピッチに適合した長大な設備スペース
を必要とするので現実的でないと共に、拘束解除後のス
プリングバックによる変形を防止するために、第８図に
示すように、拘束中のＨ形鋼に逆反りを与える必要があ
るが、与えるべき逆反り量は、拘束されているＨ形鋼の
長さ、断面サイズに応じて変化するため、設備が大掛か
りとなる。特に、アズロールクーリングを行う場合には
、Ｈ形鋼の長さが長く、逆反り量が大きくなり、例えば
アズロール長８０ｍとした場合には、２０８０ｍｍの逆
反り量が必要となり、それだけ設備も大掛かりとなる。

このＨ形鋼における温度差に起因した反りを防止する従
来技術および矯正負荷を低減させる従来技術として、特
開昭５６−０８０３２４号公報および特開昭６１−０７
４７２９号公報がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

特開昭５６−０８０３２４号公報は、Ｈ形鋼の上下反り
を防止するに当たり、予め鋸断パターンによるＨ形鋼の
上下面がり量を予測し、この予測面がり量に応じてＨ形
鋼フランジ面の水冷位置を上下方向に調整するものであ
るが、この技術は、成る所定の時期、例えば鋸断時期で
の反りを防止するとこができても、常温まで冷却した後
の最終反りは、初期温度差に応じた反りが発生すること
になるので、矯正負荷を低減させると云う効果を得るこ
とはできない。

また、特開昭６１−０７４７２９号公報は、熱間矯正と
しては有効であるが、この特開昭６１−０７４７２９号
公報に示された技術が有効に作用するのは、フラットバ
ーあるいは板材のように断面内温度がほぼ均一である材
料に対してであり、Ｈ形鋼のように断面内温度が不均一
な材料に対しては充分な効果を得ることができず、矯正
後に反りが発生することになる。

この従来技術における不都合は、Ｈ形鋼１のフランジ部
１０の上部１１と下部１２との温度差に起因して必然的
に発生する冷却後の反りに対する有効な対応策がないこ
とにより生じている。

本発明は、上記した従来例における不都合および問題点
を解消すべく創案されたもので、フランジ部１０の上部
１１と下部１２との温度差に起因して必然的に発生する
冷却後の反りに対して、この反りを低減する冷却手段と
、この冷却手段によって発生する反りを矯正する手段と
を組合せることにより、冷却後のＨ形鋼の温度差に起因
した反りの量を最上限度に抑え、もってその後の矯正作
業の負荷を軽減させることをその技術的課題とするもの
である。

〔問題点を解決するための手段および作用〕以下、本発
明を、本発明の具体的な実施形態を示す図面を参照しな
がら説明する。

本発明のＨ形鋼の反り防止方法の手段は、仕上げ圧延機
２を出たＨ形鋼１に対して、このＨ形鋼１の両フランジ
部１０の上部１１と下部１２との温度差をほとんど無く
す冷却処理を施すこと、この冷却処理を施した後、直ち
にこのＨ形鋼１に対して、冷却処理によりこのＨ形鋼１
に生じた反り変形を矯正する矯正処理を施すこと、にあ
る。

すなわち、Ｈ形ｔｌｉｉｌｌの断面に、第３図に示すよ
うな二次曲線で近似できる温度分布が生じていると仮定
すると、フランジ部１０の上部１１と下部１２との温度
差をなくした時のＨ形鋼１の反り曲率は、Ｋ＝２・α・
　（Ｔ２−ＴＩ）　／Ｂ　　　・・　（１）但し、Ｋ：
Ｈ形鋼の反り曲率 ６一 α：線膨張係数 Ｔに上部１１の温度 Ｔ２：下部１２の温度 Ｂ：フランジ部１０の幅 となる。

このＨ形鋼１がフラットになるように拘束ローラで矯正
を行うと、矯正中はフラットであるが、矯正後はその時
の降伏応力に応じてスプリングバックが生じる。

このスプリングバック後の反り曲率Ｋ”は、第９図に示
した応力分布および歪分布曲線から明らかなように、フ
ランジ部１０の厚みをｔとすると、Ｋ’＝Ｍ／ＥＩ　　
　　　　　　　　　・・　（２）但し、Ｍ−σ　（ｈ）
　　・２ｔ−ｈ−ｄｈＥ：ヤング率 ■：断面２次モーメント で与えられる。

従って、上部１１と下部１２との温度差をなくすと同時
に、曲率−に°でＨ形鋼１にこの上部１１と下部１２の
温度差をなくす冷却処理によって生じる曲げを矯正する
曲げ変形を与えることにより、Ｈ形鋼１はその全体を均
一温度にした状態で冷却されることになり、もって冷却
後の曲率をほぼ零にすることができるのである。

仕上げ圧延機を出たばかりのＨ形鋼１の第３図に例示し
た断面温度分布はほぼ一定したものであり、このため上
部１１と下部１２に対する温度均一化の冷却処理はほぼ
一定にパターン化することができることになり、それゆ
えＨ形鋼１に対する冷却処理は容易であると共に正確に
制御することができる。

また、この冷却処理されたＨ形ａｉに対する矯正処理は
、前記した温度均一化による反りに対する矯正であるの
で、その矯正量が小さく、このため矯正負荷は極めて小
さいと共に、熱間矯正処理となるので、その矯正負荷は
さらに軽減されることになる。

〔実施例〕

第１図は、本発明方法を実施するための基本的な構成を
示すもので、Ｈ形鋼１のユニバーサル仕上げ圧延機２後
のテーブルローラ５が形成するパスラインに沿って冷却
装置３と矯正装置４とを順に配置した構成となっている
。

上部１１と下部１２との温度差をできる限り小さくする
冷却装置３は、第１図中Ａ−Ａ矢視した第２図に示すよ
うに、上部１１を冷却すべく上部に配置された第１の水
冷ノズル３ａと下部１２を冷却すべく下部に配置された
第２の水冷ノズル３ｂとを有しており、両水冷ノズル３
ａ、３ｂは、Ｈ形鋼ｌの断面形状、サイズ等に応じてそ
の設置位置および設置数が適宜設定されるものであり、
また制御装置６により温度差を制御するための必要な水
冷パターンの制御が可能となっている。

矯正装置４は、基本的には第７図に示したように、複数
の矯正ロール７と、図示省略した駆動装置、圧下調整装
置等で構成されており、出側圧下量δを調整することに
よって矯正中のＨ形ｍｌに曲げ曲率Ｋ”を与えるものと
なっている。

なお、第１図図示実施例には、Ｈ形鋼１のフランジ部１
０の上部１１と下部１２の温度差を均一にする冷却過程
で発生するＨ形Ｗ４１の反りを抑えるための装置を設け
ていない々（、矯正装置４の負荷を軽減するために、冷
却中のＨ形鋼１の変形を抑えるための装置（例えば、拘
束ローラ）を設けるのが有効である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によるＨ形鋼の
反り防止方法は、仕上げ圧延直後のＨ形鋼のフランジ部
上部と下部との温度差をできる限り小さくすると共に、
この冷却による温度制御に起因する反り変形に応じたス
プリングバックと等しい曲げを熱間矯正により与えるの
で、温度分布に起因する反りを、温間でか一つアズロー
ル状態で矯正することができ、またこの矯正は熱間で行
われるので、矯正負荷を充分に小さくすることができ、
このようにアズロール状態で処理することにより、矯正
の不感帯をＨ形鋼の先後端部のクロップ部に限定するこ
とができるため、製品の形状不良を防止することができ
、さらに矯正前にフランジ部の上部と下部との温度差を
できる限り小さく−１〇− するため、矯正後の形状不良発生も防止することができ
、またさらにこれらの全ての処理をオンラインで連続的
に行うことができるので、作業の効率を飛躍的に向上さ
せることができる等多くの優れた効果を発揮するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の基本的実施構成例を示す説明図
である。 第２図は、第１図中、Ａ−Ａ線に沿って切断矢視した冷
却装置の構成例を示す簡略図である。 第３図は、仕上げ圧延機から出たばかりのＨ形鋼の断面
温度分布の一般的特性線図である。 第４図は、Ｈ形鋼の断面図である。 第５図は、仕上げ圧延機から出たＨ形鋼のフランジ部の
上部と下部との自然放冷時における温度変化特性を示す
特性図である。 第６図は、フランジ部の上部の温度に対して下部の温度
が高い場合に生じるＨ形鋼の反り変形形態を示す全体図
である。 第７図は、矯正装置の一例の基本的構成を示す＝１１− 矯正ローラ配置図である。 第８図は、スプリングバックに対応した矯正変形の実施
形態を示す説明図である。 第９図は、矯正変形の与えられたＨ形鋼内部に発生する
応力分布および歪分布の分布形態を示す特性線図である
。 符号の説明 冷ノズル、３ｂｉ第２水冷ノズル、４：矯正装置、５；
テーブルローラ、６；制御装置、７；矯正ロール。 出願人　　川　崎　製　鉄　株式会社 ブ／Δ １−−一　Ｈ＠遥に司　　　　２−一−イ土上１デンＥ
峰　　　　　　３−一一ン会スＹ身岨工４−−−鳩丁と
、鎧Ｉ　　　　　　　５−一一テープンノローラズ熱り
以 つ ３ａ−−−蓼１　ｙｇ＞令／ｙ、”ｔｖ　　　　　３ｂ
−−一竿ｚ　７１（＋／；ｚ、”）ｖ６−制岬装置 プ！ＺＪ １０−７ランダ＃Ｓ　　　ｌｉ−上蒼戸　　１２−’７
’去戸ヌブにンθ ４勾ｆ角早７！＃旬（

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 仕上げ圧延機（２）を出たＨ形鋼（１）に対して、該Ｈ
   形鋼（１）の両フランジ部（１０）の上部（１１）と下
   部（１２）との温度差をほとんど無くす冷却処理を施し
   た後、直ちに該冷却処理を施したＨ形鋼（１）に対して
   、前記冷却処理により該Ｈ形鋼（１）に生じた反り変形
   を矯正する矯正処理を施すＨ形鋼の反り防止方法。