JPS63299801A - ウェブに湾曲部を有する圧延ｈ形鋼 - 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］ 本発明は圧延加工によって製造されるＨ形鋼に関し、特
にウェブ冷却波が生じない薄肉ウエブ断面のＩｌ形鋼に
関するものである。

［従来の技術］ 近年、建築・土木等の素材に使用されるＩＩ形鋼はフラ
ンジ厚に対しウェブ厚が薄い、いわゆる薄肉ウェブＩＩ
形鋼の需要が多くなっている。一般に、薄肉ウェブＨ形
鋼とはウェブ厚に対するフランジの厚み比がおよそ１．
５以上の範囲のものを言うが、従来の熱間圧延法でこの
ような薄肉ウェブＨ形鋼を製造する際、圧延後に冷却ウ
ーブ波（以下、ウェブ波と言う）が発生するという問題
があった。

即ち、ウェブとフランジとの厚み差に基づく圧延中およ
び圧延終了後の温度差が大きくなって、ウェブの圧縮応
力が過大になリウェブの座Ｊｉ１限界を越える圧縮内部
応力がウェブに発生するためウェブ而に波状の凹凸が生
ずるものである。このようなウェブ波はローラ矯正機あ
るいはプレス矯正機を使用しても矯正することができな
かった。

本願出願人はウェブ波の防止を図る手段として、先に特
開昭６０−２４８８１８号公報で、ウェブ波発生下限温
度を予め求め、この温度以上からＨ形鋼長さ方向の両端
部を把持して収縮力を拘束・冷却して断面に引張りの塑
性変形を生ぜしぬ、一定の温度以下で拘束を解除する技
術を提案した。また特開昭６１−２００７０２号公報で
はユニバーサル圧延装置列の中間圧延工程の前後もしく
は前後いずれか片方に被圧延材のウェブ温度をＡｒ□変
態点以上に昇熱せしめるウェブ加熱装置を設ける手段も
提案した。

しかしながら上記いずれの手段も、既設の圧延設備以外
に冷却、加熱あるいは拘束のための設備の増設が必要で
あって経済上難点があった。さらに特開昭６１−２２２
６０５号公報では仕上げ圧延終了後にウェブ高さ方向に
湾曲成形し、冷却の後、ウェブを圧下して初期の直線断
面形状に戻す技術が開示されている。ところがこの技術
も従来の圧延装置列に加え、ウェブ湾曲整形装置および
矯正装置が必要であり、また冷却後に直線断面形状に戻
す段階でウェブ波が再発する懸念があった。

以−１−のように薄肉ウェブＩＩ形鋼を熱間圧延によっ
て製造する場合、ウェブ波の問題があるため、平鋼板の
両端にフランジを構成する一対の平鋼板を溶接したビル
ドＩ【形鋼も多用されている。しかしながら、Ｉｉ形鋼
一般としては圧延Ｈ形鋼がビルドＩＩ形鋼に比較して製
造能率、コストの点で優位であるのは明らかである。従
ってウェブ波を解消した経済的な圧延による薄肉ウェブ
Ｈ形鋼の提供は当業界の大きな課題であった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は熱間圧延によってＩＩ形鋼を製造するに際し、
特別な装置を用いることな〈従来の圧延装置でＭ造可能
なウェブの冷却波が生じない新規な薄肉ウェブＨ形鋼を
提供するものである。

［問題点を解決するための手段、作用］本発明は、ウェ
ブの両端に該ウェブの中心軸線と直交するフランジを有
する圧延ＩＩ形鋼において、前記ｔＩ形鋼の軸長方向に
直交するウェブ断面幅方向に圧延加工によって形成した
１または２以、ｌ；のウェブ湾曲部を有し、かつ該湾曲
部の両側に矯正ローラへ通材可能な平坦部を形成したこ
とを特徴とするウェブに湾曲部を有する圧延Ｈ形鋼　で
ある。

以下に詳細に説明する。第１図（ａ）、　（ｂ）に示す
本発明の薄肉ウェブＨ形鋼ｌ（以下、単にＨ形鋼という
）は左右のフランジ１ａとウェブ１ｂからなり、部位毎
の主な呼称寸法はウェブ高さＩＩｗ、フランジ幅Ｗｖ、
ウェブ厚ｔｗ、フランジ厚ｔｆおよびウェブ内法Ｕで示
す、ウェブ１ｂのウェブ内法Ｕのほぼ１／２の位置すな
わち）Ｉ形鋼１の中心軸線Ｘに相当する位置にはウェブ
湾曲部１１ｂが設けである。このウェブ湾曲部１１ｂは
その頂部が前記中心軸線Ｘと同じ位置で、１つウェブ平
坦部１１ｃからは湾曲高さｈを設定して頂部の左右にな
だらかな円弧面の組み合わせで構成している。即ち１本
発明形鋼の特徴は熱間圧延で被圧延材のウェブ幅方向中
央部に湾曲部を形成し、湾曲部を有したままの最終製品
形状とすることにより、ウェブ部の剛性を大きくし、冷
却過程でウェブに発生する圧縮内部応力よりもウェブ座
屈耐力を高めた点である。

例えば、ウェブ部の剛性を大きくするための形状として
第７図に示すように最終製品の形状においてウェブ全面
に複数個の湾曲部１１ｂを形成した１１形鋼も当然考え
られるが、成形後の矯正および製品相互を軸長方向に接
合する手段が困難であること、およびウェブの湾曲部が
多いためウェブの線長が長くなり「くびれ」が発生し易
い、従って。

本発明者等は上記のような問題がない湾曲部の形状の設
定について検討した。

第２図は）１４５０　Ｘ　２００　Ｘ　６／１２の１■
形鋼を対象に、最終仕上げ圧延工程でウェブ幅中央部に
湾曲部を設け、湾曲高さ１１とウェブ断面係数の変化と
ウェブ波の発生状況を示したものである。湾曲高さｈが
大きくなるとウェブ断面係数は増加し、一定のウェブ断
面係数７．ｃＲ以上になるとウェブ波は生じない１図中
のウェブ断面係数ＺＯは湾曲部が無い従来の平坦なウェ
ブ形状の場合である。この例ではＺｃＲ／Ｚｏは約１．
５となっている。

次にウェブの座屈耐力σｃＲは一般に下記（１）式％式
％ 但し　ｚｖ：湾曲部を設けたときのウェブ断面係数 Ｚｏ：ウェブが平坦な場合のウェブ断 面係数 Ｅ　：ヤング率 ν　：ポアソン比 しり；ウェブ厚 Ｕ　：ウェブ内法 Ｋ　：定数 第３図は」：記（＋）式にもとすき、前記第２図で示し
たＰＩ　４５０　Ｘ　２００について、フランジ厚は１
２ｍ＋ｓの一定値とし、ウェブの座屈耐力とウェブ厚お
よび内部応力とウェブ厚の関係を示したものである０図
中、一点鎖線（ａ）で示すのは従来のウェブが平坦な場
合のウェブ座屈耐力、実線（ｂ）はウェブに湾曲高さｈ
を７１付与した時のウェブ座屈耐力、点線（ｃ）はウェ
ブの内部応力を示す、この図からウェブが平坦な場合、
ウェブ内部応力が座屈耐力より」二回ればウェブの圧縮
応力に耐えきれずウェブ波が発生するｐ−ｑ区間、この
関係が逆になるｑ−ｒ区間ではウェブ波は発生しないこ
とが明らかである。９点でのウェブ厚は約６．８■に相
当する。これに対し、ウェブに湾曲部を設けるとウェブ
厚６．０＋ｓｍまで全くウェブ波は発生しない。

第１表は上記の関係を実際の圧延において確認試験した
ものであり、σＣ１（〈内部応力　の場合、ウェブ波は
防止できないが、σｃＲ）内部応力　の関係を満足すれ
ばウェブ波は発生しないことが明らかである。

ところで、本発明においてウェブ平坦部１１ｃを設けた
理由は、圧延終了後に製品の形状矯正をローラ矯正機で
矯正する際、矯正ローラでウェブを抑圧できる幅を残す
必要性があるからである。

第４図は本発明のｔｉＨ形鋼製造するユニバーサル圧延
装置列を示し、圧延素材のスラブまたは粗形鋼片を粗圧
延するブレークダウン圧延機２、粗圧延材を中間圧延材
に圧延するユニバーサル圧延機３ａと整形圧延機３ｂと
を一組とする中間圧延機４および仕上げユニバーサル圧
延機５を順に配設しである。このようなユニバーサル圧
延装置列は従来のものと基本的に同じであるが、本発明
のＩＩ形鋼の製造に使用する圧延機は第５図に示すよう
に、仕上げユニバーサル圧延機５の上下水平ロール５ａ
、５ｂの形状に特徴を有する。即ち、下水平ロール５ａ
は前記Ｈ形鋼ｌのウェブ湾曲部１１ｂの凸面を整形する
ため、その周面５１ａはロールのＩＩＨ幅中央において
最小径になるような四面に形成され、同様に下水平ロー
ル５ｂの周面は胴幅中央で最大径となるような凸面に形
成されている。

［実施例］ 第６図は本発明のＨ形鋼の他の実施例であり、（、）は
ウェブ湾曲部１１ｂの頂部が長さΩの範囲で平坦に形成
したもの、（ｂ）は円弧の面で構成されるウェブ湾曲部
１１ｂを複数個設けたもの、さらに（ｃ）は頂部が平坦
なウェブ湾曲部１１ｂｌｕ数個設けた例を示す１本発明
で言うウェブ湾曲部１１ｂとは上記の実施例のように、
ウェブ而の曲がりが円弧面の組み合わせでなるもの５及
び一部に直線面を含む屈曲状のものを総称している。

なお、第６図（ｂ）、（ｃ）では複数個のウェブ湾曲部
１１ｂの一部に圧延姿勢において凹状となるので。

この凹状部へ圧延ロールの冷却水が貯留してウェブが偏
った温度低下を来さないように適宜な手段で被圧延材表
面の水切りを行なう必要がある。

製品のウェブ高さ４４０■、フランジ幅２００ｍｍ、ウ
ェブ厚５ｍ（フランジ厚Ｑｍｍの薄肉ウェブＨ形鋼を第
４図に示す圧延工程によって圧延した。すなわち本発明
形鋼の形状に整形するため、中間粗圧延工程までは従来
と同じとし、仕上げユニバーサル圧延機の上下水平ロー
ルに凹凸を形成して本発明の形鋼を圧延した。なお、上
水平ロール湾曲部の半径は１５５ｍ−の弧、下水平ロー
ルは上水平ロールと同心の半径１５０ｍｍの弧として、
ウェブ直線部からの湾曲部高さｈはｌ０ｍ５、湾曲部の
幅は１００ｍｍとした。このようにして圧延した本発明
のＨ形鋼は全くウェブ波が生じなかったが、従来の直線
ウェブのＴＩ形鋼では多駄のウェブ波が発生した。

［発明の効果］ 本発明のＨ形鋼は従来のユニバーサル圧延装置列を使用
し、仕上げユニバーサル圧延機の水平ロールの形状を変
更するだけで製造が可能であり、製品の矯正も従来のロ
ーラ矯正機で行なえる。また、薄肉ウエブ１１形鋼とし
て各種の用途に供することができるので工業的な効果は
極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図で（ａ）は断面略図、（
ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ方向断面の側面図、第２図はウ
ェブ湾曲高さに対するウェブ断面係数の関係を示す図、
第３図はウェブ厚とウェブ内部応力およびウェブ座屈耐
力の関係を示す図、第４図は本発明の形鋼を製造する圧
延装置列の例を示す説明略図、第５図は本発明形鋼を製
造する仕上げユニバーサル圧延機の正面略図、第６図（
ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の形鋼の他の実施例を示
す断面縮図、第７図はウェブ全面に湾曲部を形成した比
較例の断面略図、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ウェブの両端に該ウェブの中心軸線と直交するフランジ
   を有する圧延II形鋼において、前記II形鋼の軸長方向に
   直交するウェブ断面幅方向に圧延加工によって形成した
   １または２以上のウェブ湾曲部を有し、かつ該湾曲部の
   両側に矯正ローラへ通材可能な平坦部を形成したことを
   特徴とするウェブに湾曲部を有する圧延II形鋼。