WO1995017269A1

WO1995017269A1 - Procede de fabrication de poutres en acier en i

Info

Publication number: WO1995017269A1
Application number: PCT/JP1994/002123
Authority: WO
Inventors: Yoshiaki Kusaba
Original assignee: Sumitomo Metal Industries, Ltd.
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1995-06-29
Also published as: AU1200795A; EP0736341A1; JP2943326B2; AU681219B2; EP0736341A4; KR100254493B1

Description

明細書

発明の名称 H形鋼の製造方法

技術分野

本発明は、建築に用いられる高寸法精度の H形鋼の熱間圧延による製造方法に関し、特に 1群のユニバーサルミルを用いる熱間圧延により多サイズの H形鋼を溶接 H形鋼に匹敵する寸法精度で製造する方法に関す o 背景技術

建築物の鉄骨は主に H形鋼で組み立てられる。建築物が高層化されることに伴って、多サイズの H形鋼や高寸法精度の H形鋼が必要となってきた。しかし、 J I S (日本工業規格）で規定された熱間圧延 H形鋼のゥヱブおよびフランジの寸法間隔は 25mm、 50議と粗く、また圧延寸法公差は広いため、多くの場合、上記の鉄骨用としては溶接 H形鋼が使用されている。

図 1は H形鋼の断面形状と各部の寸法を示す図である。 Hはウェブ高さ、 Bはフランジ幅、はウェブ厚さ、 t ₂はフランジ厚さ、 l 、 b₂はゥエブからフランジ先端までの長さである。

H形鋼の呼称は H 500 X B 200 X 10Z16のごとく表示される。 H 500 はウェブ高さ 500 mm、 B 200 はフランジ幅 200 mm、 10 6はウェブ厚さ lOmmZフランジ厚さ 16醒であることを示す。鋼構造協会規格で規定された溶接 H形鋼の寸法公差は、熱間圧延 H形鋼（以下、熱間圧延 H形鋼を単に「H形鋼」と記載する。）に比べて厳しく、例えばウェブ高さ 500 隱の場合のウェブ高さの公差は、溶接 H形鋼では ± 1. 5 mmに対し H形鋼では ± 3. 0 隱となっている。

ウェブやフランジの寸法が異なると構造物としたとき美観を損なうとともに、結合部等に不具合を起こし強度低下を引き起こすことがある。特に、ゥヱブのフランジ中心からの偏り S (図 1 において S-^!-b /S 、以下「ウェブの中心偏り」と記載する。）が大きくなると、偏り荷重がかかるので構造物の強度が低下する。従って、ウェブの中心偏りは、ウェブ高さ 300 咖以上の溶接 H形鋼で ±2.5 讓、 H形鋼で ±3.5 隱となつている。

従来の H形鋼の圧延は、铸片または鋼片を 2重式孔型ロール粗圧延機 ( 2 Hi-ブレークダウンミル、以下「 2 Hi-BDミル」と記載する。）でドックボーン形の粗形材とした後、ユニバーサル粗ミル（以下、「URミル」と記載する。）、 2重式ロールのエッジヤーミル（以下、「 2 Hi-Eミル」と記載する。）およびユニバーサル仕上ミル（以下、 UF ミルと記載する。）で構成されるミル群を用いて行われる。 URミルから 2 Hi-Eミルまでの間で、往復圧延による中間圧延が施され、次いで U Fミルでの 1パスの圧延により H形鋼に仕上げられる。

2 Hi-E ミルのロールは、ロール幅方向に数種類のエツジャー孔型が刻設されている。例えば、多サイズの H形鋼を製造する場合には、ゥェブ高さとフランジ幅を変えたエッジヤー孔型（H600X200 、 H550X200 、 H500X200 の 3サイズ、または H200X 100 、 H300X 150 、 H400X200 の 3サイズなど）が一本のロールに刻設される。

図 2は、上記 2 Hi- Eミルのロールに刻設された複数の孔型と圧延材の断面を示す図である。 5は上エッジヤーロール、 6は下エッジヤー口ール、刻設された孔型のうち（A) は H500X200 用の孔型、（B) は H550X 200 用の孔型、（C) は H600X200 用の孔型を示す。

後述する外法寸法一定の H形鐧を製造する場合にはウェブ高さとフランジ幅を同じくしてゥヱブ厚さとフランジ厚さを異にしたエッジャ一孔型を刻設しなければならない。一般に、ゥヱブ厚さとフランジ厚さを薄くすると寸法精度が低下する。一方、外法寸法一定の H形鋼の各部寸法精度は溶接 H形鋼に匹敵する寸法精度を要求されるので、 2 Hi-Eミルのロールを用いる圧延ラインでこれを製造するのは困難であった。

図 3は、エッジャ一ミルに 2 H i- Eミルを使用した H形鋼の製造方法を説明するための、ロールの正面図と圧延材または H形鋼の縦断面図でめ。

図 3 (a) は、上水平ロール 1 と下水平ロール 2および竪ロール 3、 4 を有する U Rミルによる粗圧延の状況を示す図であり、この段階でまず H形鋼の粗形状が形成される。

図 3 (b) は、上ェッジャーロール 5 と下ェッジャーロール 6のみを有する 2 H i- Eミルによる粗圧延の状況を示す図である。この図では上記図 2のロールの 1つの孔型を取り出して示した。この段階で、フランジ幅やゥヱブ中心（ウェブがフランジ中央部に位置する中心）などの各部寸法の精度を確保する。すなわち、ロール 5、 6で、圧延材のフランジ先端 7を圧下し、圧延材のウェブ中心偏りを矯正する。このとき、この矯正効果を高めるために、圧延材フランジの内面をロールで拘束し、圧延材が左右方向にずれないようにしている。

図 3 (c) は、上水平ロール 8 と下水平ロール 9および竪ロール 10、 11 を有する U Fミルによる仕上げ圧延の状況を示す図である。この段階では、水平ロール 8、 9をウェブとフランジ内面とに接触させ、竪ロール 10、 11をフランジ外面に接触させて仕上げ圧延が行われ、製品寸法の H 形鋼が得られる。

上記の U Rミルの粗圧延（図 3(a) ) において、材料の嚙み込み姿勢の不良、上下水平ロールの整合不良などにより、圧延材のフランジ幅拡がりの不均一、すなわち、ウェブ中心偏りが生じた場合には、次の 2 H i- Eミルでこれを矯正しょうとしても、一部のフランジに強圧下がかかり、フランジ部が座屈し、矯正できなくなる。

図 4は、 2 H i- Eミルでフランジ部に座屈が発生した例を示すロールの正面図と圧延材の縦断面図である。一部のフランジが曲がるためフランジ幅の圧下およびゥェブの中心偏りの矯正ができず、次の U Fミルによる仕上げ圧延を施しても、フランジ幅拡がりの不均一を矯正することができず、元の粗圧延の状態に戻るだけであり、結果的にウェブ中心偏りを矯正することができない。

2 H i _ Eミルではフランジ内面をロールに接触させ、フランジを外側に傾斜させているので、フランジ厚さが薄くなると、フランジ先端 7を圧下したとき座屈が発生する。従って、 2 H i - Eミルを含む H形鋼圧延ラインでは寸法精度の厳しい H形鋼などを製造することができない。エッジヤーミルの段階で H形鋼の製品寸法精度を向上させる手段としては、古くから種々の提案がなされている。例えば、 1934年に発行された形鋼圧延のハンドブックである WALZWERKSWESEN (J. PUPPE und

G. STAUBER 、 DUESSELDORF VERLAGSTHALE IZEN M . B . H . ) の 304 ぺージ、図 26. a〜c には、 4ロール構成ユニバーサルタイプのエッジャ一ミル（以下、「U Eミル」と記載する。）の断面図が示されている。この例では竪ロールの作用により、前記図 4に示すようなフランジの座屈が防止できるため、ウェブ中心偏りの矯正の効果も大きくなる。

しかし、このミルは、次の理由で欧州、米国および日本においても採用されることがなかった。すなわち、この U Eミルでは、各 2本の水平ロールと竪ロールに圧延材を完全に拘束して圧延するので、多サイズの異なる種類の H形鋼を製造する場合にはサイズ毎に水平ロールを保有しておく必要があり、外法寸法一定の H形鋼を製造する場合にはさらに口ール保有数が増大するという欠点がある。

高層建築物の鉄骨には負荷に応じた寸法の H形鋼を使用する。従って呼称寸法の異なる多種類の H形鋼が製造されている。しかし、一つの呼称寸法の H形鋼でも実態としては、ゥヱブ高さやフランジ幅の異なるものがあり、これを使用すると結合を困難とするばかりではなく美観を損なう。呼称寸法の異なる多種類の H形鋼を製造するには、それぞれのウェブ高さに応じた孔型圧延機やユニバーサルミルを必要とする。これらの口ール本数を削減する圧延方法の提案が数多くなされている。例えば、本発明者は既に U Fミルでウェブ高さを縮小する方法（特開平 2-84203 号公報、米国特許 4958509 号、英国特許 2222796 号、豪州特許 625679号、韓国特許 51420 号）、 U Rミルまたは U Fミルのいずれかでウェブ高さを縮小する方法（特開平 4-258301号公報、米国特許 5287715 号、豪州特許 640553号、欧州公開 0498733 号、韓国出願番号 92-1775 号）を提案した。その外、中間圧延または仕上げ圧延においてウェブ高さを縮小する方法を開示するものとして、特開昭 59-133902 号公報、特開昭 60-82201 号公報、特開昭 60-83702号公報、特開昭 60-1 18301 号公報、特開昭 62-9 3008号公報があげられる。また、中間圧延または仕上げ圧延においてゥエブ高さを拡大する方法を開示するものとして、特開昭 63-30102号公報、特開昭 63-72402号公報、特開昭 63- 168204 号公報、特開昭 61 -262403 号公報、特開昭 62-161403 号公報、ゥブ高さを縮小または拡大する方法を開示するものとして、特開昭 61 -262402 号公報、特開昭 61 -262404 号公報があげられる。

ウェブ高さ縮小、拡大のいずれの方法も、フランジ先端部はロールによる拘束を受けず、フランジ幅拡がりは自由である。このために、特にウェブ高さを縮小する場合にはウェブ部からフランジ部へ材料が流れる現象が発生し、約 4 %以上のフランジ幅拡がりが生じ、ウェブ中心偏りが大きくなり、公差外れとなる。

このように、従来の方法ではウェブ高さの変更時においても、ウェブ中心偏りが大きくなり、場合によってはエツジャーミルによる矯正効果が損なわれてしまうという問題がある。

外法寸法一定の Η形鋼とは、例えば図 1の（a) と）に示すように複数の H形鋼のゥヱブ高さ Hおよびフランジ幅 Bが等しく、ウェブ厚さおよびフランジ厚さ t ₂を異にする H形鋼のシリーズである。

外法寸法一定の H形鋼を製造するには、それぞれのウェブ厚さとフランジ厚さに応じた孔型ロールやユニバーサルミルを必要とし、ゥヱブ厚さやフランジ厚さを薄くして製品の重量を軽くすることができるが、製造コストは高くなる。従って、外法寸法一定の H形鋼としては、従来溶接 H形鋼が使用されていた。発明の開示

本発明の目的は、高寸法精度の H形鋼を熱間圧延で製造する方法、特に呼称サイズの異なる多種類の H形鋼や外法寸法一定の H形鋼を 1群のユニバーサルミルを用いて溶接 H形鋼に匹敵する寸法精度で熱間圧延する方法を提供することにある。

本発明の要旨は次の（1) から（5) に示す H形鋼の製造方法であり、その内容を図 5に示すライン構成に基づいて説明する。

(1) それぞれ 4ロールで構成されるユニバーサル粗ミル（UR)とュニバ一サルエツジャーミル（UE)とが近接配置された 1つのミル群 OJT)を中間圧延工程の少なくとも最終段に用いて行う H形鋼の製造方法であって、前記ユニバーサルェッジャーミルの水平ロールの幅を前記ユニバーサル粗ミルの水平ロールの幅よりも小さくし、粗形材のフランジ外面を前記ュ二バーサルエッジヤーミルの竪ロールで拘束し、水平ロールでフランジ先端部を圧下する H形鋼の製造方法。

(2) 上記（1) の中間圧延を行い、これに続く仕上げ圧延を上記ミル群 (UT)に近接配置されたユニバーサル仕上げミル（UF)を用いて行う H形鋼の製造方法。

前記仕上げミルとして幅可変の水平ロールを備えたユニバーサルミルを用いてもよい。

(3) それぞれ 4ロールで構成されるユニバーサル粗ミル（UR)とュニバ一サルエツジャーミル（UE)とが近接配置された 1つのミル群（UT)を中間圧延工程の少なくとも最終段に用いて行う H形鋼の製造方法であって、ュ二バーサルェッジャーミルの水平ロールの幅を可変とし、ユニバーサルエッジヤーミルの水平ロールと竪ロールとで孔型を形成し、フランジの内外面をロールで拘束し、水平ロールでフランジ先端を圧下する H形鋼の製造方法。

(4) 上記（3) の中間圧延を行い、これに続く仕上げ圧延を上記ミル群に近接配置されたユニバーサル仕上げミル OJF)を用いて行う H形鋼の製造方法。

(5) 上記ユニバーサルエツジャーミルの最終パスでゥヱブ高さを縮小する上記（1) から（4) までのいずれかに記載の H形鋼の製造方法。

図面の簡単な説明

図 1 は、 H形鋼断面各部の寸法を示す図である。

図 2は、 2 H i エッジヤーミル（ 2 H i- Eミル）のロールに刻設された複数の孔型と圧延材の断面を示す図である。

図 3は、従来の H形鋼の圧延方法を説明するロールの正面図と圧延材の縱断面図である。

図 4は、従来のェッジャーミルにおけるフランジの座屈とゥエブ中心偏りの例を示すロールの正面図と圧延材の縱断面図である。

図 5は、本発明方法を説明するための H形鋼の製造ラインを示す図である。（a) は U Rミルと U Eミルを近接配置した H形鋼の製造ラインを示す図、（b) は U Rミルと U Eミルおよび幅可変の水平ロールをもった U Fミルを近接配置した H形鋼の製造ラインを示す図、（c) は U Rミルと幅可変の水平ロールをもった U Eミルを近接配置した H形鋼の製造ラインを示す図、（d) は U Rミル、 U E ミルおよび U Fミルを近接配置し、 U Eミルと U Fミルに幅可変の水平ロールを使用した H形鋼の製造ラィンを示す図である。

図 6は、本発明の圧延方法で用いるユニバーサルエツジャーミル

( U Eミル）の各ロールと圧延材の形状および位置関係を示すロールの正面図と圧延材の縦断面図である。

図 7は、ユニバーサルエッジヤーミル（（a) 図）と幅可変 2分割水平ロールを備えたユニバーサル仕上ミル（（b) 図）を用いて圧延する例を示す各ロールの正面図および圧延材の縦断面図である。

図 8は、ユニバーサルエツジャーミル（U E ミル）の幅可変 2分割水平ロールの例を示す水平ロールと竪ロールの正面図および圧延材の縦断面図である。

図 9は、試験圧延の対象とした粗形材の断面を示す図である。

図 10は、図 9の H形鋼粗形材とそれらの圧延材の長さ方向のウェブの中心偏りの測定値を示す図である。

図 11は、本発明の方法でウェブ高さを縮小した場合のフランジ幅の測定結果を示す図である。

図 12は、実施例で得られた各種 H形鋼の寸法精度、熱間圧延 H形鋼および溶接 H形鋼の製造公差を示す図である。

図 13は、 2H iブレークダウンミノレ（2Hi - BDミル）用のロールの孔型を示す図である。

図 14は、 2H iブレークダウンミル（2Hi-BDミル）で H形鋼の粗形材を圧延するパススケジュールを示す図である。

図 15は、図 5(d)に示すラインで H形鋼を圧延した場合のパススケジュールを示す図である。

図 16は、 2 H iエッジヤーミノレ（2 Hi-Eミル）用のロールに刻設された孔型と圧延材の断面を示す図である。

図 17は、比較例として図 5(d)のミルラインのユニバーサルェッジャーミル（UEミル）のかわりに従来の 2Hi-Eミルを使用し、 H形鋼を圧延したときのパススケジュールを示す図である。

図 18は、 H形鋼のウェブの中心偏りの圧延材長手方向の変化を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明の H形鋼の製造方法を上記のように定めた理由について、以下詳細に説明する。

図 5は、本発明方法による H形鋼の製造ラインを示す図でる。同図 (a) は URミルと UEミルを近接配置した H形鋼を製造するラインを示す図、（b) は URミル、 UEミルおよび UFミルを近接配置し、かつ UFミルの水平ロールに幅可変ロールを使用した H形鋼を製造するラインを示す図、（c) は URミルと UEミルを近接配置し、かつ UEミルの水平ロールに幅可変ロールを使用した H形鋼を製造するラインを示す図、 (d) は U Rミルと U Eミルおよび U Fミルを近接配置し、かつ U Eミルと U Fミルの水平ロールに幅可変ロールを使用した H形鋼を製造するラインを示す図である。ここで「近接配置する」とは、 2つのスタンド間にテーブルロールが存在せず、これらのスタンドが連続して配列された状態をいう。

I · ユニバーサルェッジャーミル（U Eミル）の水平ロール幅をュニバ一サル粗ミル（U Rミル）の水平ロール幅よりも小さくすることについて：

図 6は、本発明の圧延方法で用いる U Eミルの各ロールの正面図と圧延材の形状を示す縦断面図およびこれらの位置関係を示す図である。この U Eミルは、上エッジヤー水平ロール 12、下エッジヤー水平ロール 13 と竪ロール 14、 15を有するユニバーサルタイプのものである。

U Eミルの水平ロール 12、 13のロール幅 Lは、前工程の U Rミルの水平ロールの幅よりも小さくし、水平ロールの胴傾斜部 21と圧延材のフランジ内面 22との間に間隔 άの空間部 16を設け、水平ロールで圧延材のフランジ内面を拘束しない。竪ロール 14、 15はフランジ外面 23を拘束し、水平ロールでフランジ先端部 7を圧下する。

ロールで圧延材のフランジ内面を拘束せず外面のみを拘束すると、フランジを幅方向に圧下したとき、フランジが外側へ座屈するのを防止でき、図 4に示すような座屈が発生せず、ウェブの中心偏りの矯正効果が向上する。また、水平ロールと圧延材のフランジ内面との間に空間部を設けることにより、 U Eミルの最終パスでゥヱブ高さを縮小してウェブ高さの異なる Η形鋼（多サイズの Η形鋼）が同一 U Eミルで製造可能となる。

例えば、図 6に示す U E ミルを図 5(a)に示すラインの U Eミルに配置した場合について説明する。

図 5(a)において、素材の連続铸造スラブまたはブルームを加熱炉（図示せず）で約 1250°C程度まで加熱した後、 2 Hi-BDミルで圧延し、 H 形鋼の粗形材（ビームブランク）とする。次いで、 URミルと UEミルからなるユニバーサルミル群（UT)で 7〜15パスの往復圧延（中間圧延）により、所定の各部寸法に圧延または矯正し、最後に UFミルで目的寸法の H形鋼に仕上げる。

例えば、 H700 X B200 の H形鋼を製造する場合について説明する。 URミルの水平ロールに H700 X B200 用のロール幅 Lが 676讓のものを使用し、 UEミルの水平ロールにそれよりも幅の小さい 566顏のロールを使用すると、 H600 X B200 から H700 x B200 までの H形鋼が製造できる。なお、この場合の UEミルの水平ロールと圧延材のフランジ内面との間には空間部（5^50睡）を設けることになり、フランジに座屈が起こらず、ウェブ中心偏りのない H形鋼を製造することができる。さらに URミルと UEミルを近接配置すると圧延材の長手方向の先端部、後端部も優れた寸法精度を有する H形鋼が得られる。

I. ユニバーサル仕上げミル（UFミル）を近接配置することについて図 5(b)に示すように水平ロールと圧延材のフランジ内面との間に空間部をもたせる上記 UEミルを URミルに近接配置し、さらに UFミルを近接配置することによって、圧延材長手方向の先端部および後端部の寸法精度を向上させることができる。また、 UFミルを中間圧延に利用できるので URミルと UFミルとの 1バスで厚さ方向の圧下を 2回行うことができ、図 5(a)に示す方法に比べて、圧延能率が約 50%以上向上する。さらに、圧延ラインの長さが短縮でき、圧延棟の建屋長さを短くすることができる。 I. ユニバーサル仕上げミル（UFミル）の水平ロールを幅可変とすることについて：

図 7(a)は図 6に示す U Eミルのロール幅を示す図、図 7(b)は水平口一ルを幅可変としたユニバーサル仕上ミル（UFミル）の各ロールの正面図および圧延材の縱断面図である。 17は幅可変の 2分割水平ロール、 18 は竪ロールである。

図 7(b)に示す水平ロールに幅可変ロールを使用した UFミルを、図 5(b)に示すように U Eミルに近接配置すると、たとえば次のような圧延を行うことができる。

図 7(a)に示すように、 URミルの水平ロール幅を 676隨（ウェブ内法寸法に等しい、 H700 XB200 用）、 U Eミルの水平ロールの幅を 566 mmとすると、 UFミルの水平ロールの幅を 676 mmカヽら 576 mmに可変とすれば、 H700 X B200 、 H650 x B200 および H 600 x B200 の 3種類の H形鋼を圧延することができる。すなわち、 URミルと UFミルで圧延材のウェブおよびフランジの厚さ方向の圧下を行い、 UEミルでフランジ幅方向の圧下を行い、 UEミルの最終パスでゥヱブ高さを 50IM縮小し、さらに UFミルの最終パスで水平ロール幅を 676mm から 626mm に変更すると H650 X B 200 の H形鋼が圧延できる。同様に UEミルの最終パスでゥヱブ高さを 100I 1 縮小し、さらに U Fミルの最終パスで水平口一ル幅を 676誦から 576画に変更すると、 H600 x B200 の H形鋼が圧延できる。

上記はゥヱブ高さの異なる H形鋼の例について述べたが、フランジ幅、ウェブ厚さおよびフランジ厚さの異なる H形鋼を圧延するラインとすれば、上記の方法で外法寸法一定の H形鋼が製造できる。また、 UEミルの水平ロール幅を URミルの水平ロール幅よりも小さくして空間部を設けたので、ウェブ高さを変更するための圧延機を必要としないという効果もある。

図 5(a)および（b) に示すミル構成を用い、上記 I、 IIに述べた方法において、 U Eミルの最終パスでウェブ高さを縮小する方法を適用すれば、同一のロールで製造可能な製品 H形鋼のサイズの自由度がさらに増すという効果も奏する。

W. ユニバーサルエッジヤーミル（U E ミル）の水平ロールを幅可変とすることについて：

図 8は U Eミルの幅可変水平ロールと竪ロールの正面図と圧延材の断面を示す図である。このような幅可変水平ロール 19は、オンラインで幅変更が可能であるので、中間圧延の最終パスでゥブ高さを縮小するための空間部 16 (幅固定水平ロールに存在した空間部、図 6参照）を必要としない。従って、 U Eミルの水平ロールと竪ロールとで孔型を形成し、フランジ内外面をロールで拘束し、水平ロールでフランジ先端を圧下できるので、寸法精度の更なる向上が可能となる。また、多サイズの H 形鋼を製造する場合には、 U Eミルの水平ロールの保有数が削減でき、圧延ロール替え時間を減少させることができる。また、外法寸法一定の H形鋼等を寸法精度よく製造するラインとして一層好適なものとなる。図 8に示すような幅可変水平ロールを配置した U E ミルを図 5(c)に示すようなラインに使用した場合、 U Eミルにおいて、フランジ先端、内面、外面をロールで拘束できるため、製品全長にわたってウェブの中心偏りの矯正効果およびフランジ幅の変動矯正効果が大きくなり、高寸法精度の H形鋼の製造が可能となる。

また、図 5(d)に示すようなラインに使用した場合、上記寸法精度の向上に加え、先に図 5(b)について述べたように圧延能率を約 50%向上させることができる。

通常の 2 H i- Eミル用のロールは、図 2に示すようにロール幅方向に数種類のエッジヤー孔型、例えばロール胴長 2500mmの場合、前記のように（A):H500X200 用、（B):H550X200 用、（C):H600x200 用の 3サイズのエツジャー孔型が一本のロールに刻設されている。

仮に、図 3(b)に示すような 2重式タイプのエッジャ一ミルの場合、水平ロール幅が一定であると、製品の各サイズごとに幅の異なる水平ロールを保有しなければならない。しかし、水平ロール幅を最大 100mmまで変更できれば、 1種類の幅可変ロールでたとえば H600X200 、

H550X200 、 H500X200 の 3サイズの圧延が可能となり、ロールの保有数は図 2に示した多数の孔型を刻設した 2 Hi-Eミル用のロールと等しくなる。

胴長 2500固の 2 Hi-Eミル用のロールでは重量が 20トン以上となるが、ユニバーサル水平ロールの重量は 7 トン程度ですみ、幅可変機構を採用した場合でも価格は 2 Hi-Eミル用のロールの約 2/3 となる。

ロールの幅を可変とするには、例えば実開平 3-111404号公報（米国特許 5154074 号、欧州特許 443725号）に示すように、可動スリーブロールの外周面に突起を設け、ァーバに対しすベりキーで連結させ、スリーブの基端部に雄ねじを形成し、この雄ねじに螺合したナツトの等分位置に設けた突起を可動スリーブロールの突起部隙間に嵌合させ、両突起端を分割キーで軸方向に固定した構造とすればよい。

なお、上記のように水平ロールの幅を可変とした U Eミルを使用したミル群で中間圧延を行うこと、およびこれに続く仕上げ圧延を前記ミル群に前記 Iに説明したように近接配置された UFミルを用いて H形鋼を製造することもできる。また、上記 UFミルとして前記 Π [に説明したような幅可変の水平ロールを備えたユニバーサルミルを用いて H形鋼を製造することもできる。

なお、水平ロールの幅を可変とした UEミルでは、多サイズの H形鋼を寸法精度よく圧延することもできる。本発明の H形鋼の製造方法の効果を、予備試験 1、 2および実施例 1 から実施例 6まで、ならびに比較例に基づいて説明する。

(予備試験 1 )

U Eミルの水平ロール幅を U Rミルの水平ロール幅よりも小さくし、 U Eミルの水平ロールで圧延材のフランジ内面を拘束しないようにした場合の、ウェブ中心偏りの矯正効果を、モデルミルを用いて確認した。図 9は、モデルミルに用いた圧延粗形材の縦断面形状を示す図である。圧延粗形材には、圧延仕上がり寸法を正確（0. 1 画単位）に測定できるように、圧延温度でスケールの発生しないステンレス鋼を使用した。圧延粗形材は、予めウェブ中心偏り

〔 ( b i - b₂ ) / 2 = (23. 5-21. 5)/2 = 1〕が 1 mmになるように、長さ 500mm のステンレス鋼から切削により製造した。

圧延温度は 900 °Cで、パス数は 1回、フランジ幅圧下率は 6 %とした o

エッジヤーミルとして次の 3種類を用いた。

① 2 H i 孔型タイプ；水平ロールがフランジ内面に接触するもの、水平ロール幅は 84mm

②ユニバーサルタイプ；水平ロールと竪ロールとがフランジ内外面を拘束するもの、水平ロール幅は 84mm

(従来の技術の項に記載した「WALZWERKSWESENJ に示された方法）

③ユニバーサルタイプ；水平ロール幅を 64mmとし、フランジ内面と水平ロールとの間に空間幅 5 = 10mmを設けたもの。上記の圧延後、さらに水平ロールが幅可変型の U Fミルでウェブおよびフランジ部の厚さを圧下率 1 %で柽圧下した後、ウェブ中心偏りを測定した。

図 10は、上記の試験で得られた圧延粗形材と圧延材の長さ方向の中心偏りの測定値を示す図である。

図 10において、（D) で示す実線は上記エッジヤーミルタイプ①の二重孔型タイプのロールを用いて圧延した場合で、フランジ部（b,=23.5画の方）が外側に座屈し、エッジングされず、次の UFミルで元に戻るだけであったために、中心偏りの矯正効果はほとんどなく、（G) で示す実線 (圧延粗形材）として示したものとほぼ同様であった。また、図 10において、（E) で示す鎖線はエッジヤーミルタイプ②のユニバーサルエッジャ一ミルを用いて圧延した場合で、ゥヱブがフランジの中央方向に約 l mm移動し、中心偏りは 1匪から 0.01画まで改善された。さらに、図 10 において、（F) で示す実線は上記エッジヤーミル夕イブ③の本発明の方法を用いた場合では、フランジが外側に座屈するのが防止されるため、ウェブがフランジの中央方向に約 1隱移動し、中心偏りは 1 mmから 0.02 mmまで改善され、 ②のエッジヤーミルを使用した場合（（E) の鎖線）と同程度の効果が得られていることがわかる。

(予備試験 2 )

予備試験 1で用いた上記③のエツジャーミルタイプと図 9に示す圧延粗形材を用いてウェブ高さを変更する試験を行った。

ウェブ高さを 100 mmカヽら 88mmまで 12mm縮小し、かつフランジ幅を 50mm から 47画まで 3隱圧下し、その後予備試験 1 と同様に UF ミルを通した図 11は、上記試験で得られたフランジ輻を UFミルを通す前後で測定し、その長さ方向の変化を示す図である。図において破線（H) は U Eミルで圧延した後のフランジ幅の変化を示し、実線（J) は UFミルで圧延した後のフランジ幅の変化を示している。図に示すように、ゥヱブ高さを縮小してもフランジ幅の変動は少なく、 UFミル圧延後のフランジ幅は 47.09〜46.79πιπι (変動幅 ±0.3 %) となり、溶接 Η形鋼の製造寸法精度（±1.5 %) 以上の優れた寸法精度を確保することができる。これは、ウェブ高さを縮小するとき、フランジ先端部も圧下しているため、ウェブ高さ縮小に伴うウェブ部からのメタルフローは圧延方向に発生し、フランジ幅を変化させないためである。

(実施例 1 )

図 5(a)に示すミルラインに、図 6に示すような UEミルを配置した。 U Eミルの水平ロールは H800 X B 300 用のロールであり、ロール幅 (L) が 750mm のものである。この装置を用いて、ゥヱブ高さ 900 mm、フランジ幅 300 mm、ウェブ厚さ 12mm、フランジ厚さ 25mm (以下これを ΓΗ900 X B 300 xl2/25」と記載する。）と H850 x B300 x 12/25 および H800 X B300 x 12 25の 3種類の H形鋼を製造する試験を行つた。図 5(a)のミルラインにおいて、 URミルと UE ミルとの間の距離は 3m、 UEミルと UFミルとの間の距離は 120 mとした。

まず、 H900 X B 300 を製造する場合、 URミルと UFミルの水平口一ル幅を 850mm とし、 U Rミルと U Eミルの 2台で 7パスのタンデムレバース圧延を行い、最後に UFミルの 1パスで H900 X B 300 に仕上げた。このとき、 UEミルでは圧延材のフランジ内面と水平ロール間に約 50隱の空間部 <5が存在する。

次に、 H850 X B 300 を製造する場合、 URミルと UF ミルの水平口一ル幅を 800mm とし、 U Rミルと U Eミルの 2台で 7ノ、'スのタンデムレバース圧延を行い、最後に U F ミルの 1パスで H850 x B 300 に仕上げた。このとき、 UEミルでは、圧延材のフランジ内面と水平ロール間に約 25誦の空間部 <5が存在する。

また、 H800 X B300 を製造する場合、 URミルと UF ミルの水平口一ル幅を 750mm とし、 U Rミルと U Eミルの 2台で 7パスのタンデムレバース圧延を行い、最後に U F ミルの 1パスで H800 x B 300 に仕上げた。このとき、 UE ミルでは、圧延材のフランジ内面と水平ロール間には空間部 3が存在しない。このように、 UEミルの水平ロールとして URミルの水平ロール幅よりも小さな幅のロールを使用したので、 1つの UEミルで、例えば H900 X B 300 、 H850 x B 300 および H800 x B 300 の 3種類の H形鋼が製造できた。

図 12は実施例（ 1〜6 ) で得られた各種 H形鋼の寸法精度、熱間圧延 H形鋼および溶接 H形鋼の製造公差を示す図であるが、上記実施例 1の試験で得られた H形鋼の寸法精度は溶接 H形鋼の製造公差に十分はいる寸法精度であった。

(実施例 2)

図 5(a)に示すミルライン構成の装置を用いて、 URミルに H900 x B 300 用の水平ロール（幅が 850 画）を、 U Eミルに H800 x B 300 用の水平ロール（幅（L) が 750 mm) を、 UFミルに H850 x B 300 用の水平ロール（幅が 800mm ) を組み込み、 H850 x B300 x 12 25の H形鋼を製造する試験を行った。 UEミルの空間部 5を 50謹として、 URミルと UEミルの 2台のミルで 6バスの夕ンデムレバース圧延を行い、

H900 X B 300 用の粗形状に中間圧延した。次いで、 UEミルの 7パス目でゥヱブ高さを 50誦圧下することにより、 H850 X B 300 用の形状にし、さらに U Fミルの 1パスで H850 X B300 x 12Z25の H形鋼に仕上げた。

このように、 UEミルで空間部 5を一定に維持しながら圧延することにより、 UEミルの最終パスで容易にウェブ高さを圧下縮小することができ、また、得られた H形鋼の寸法精度は、図 12に示すように溶接 H形鋼の製造公差に十分はいる寸法精度であった。

(実施例 3)

図 5(b)に示すミルライン構成の装置を用いて、 URミルには H900 x B 300 用の水平ロール（ロール幅 850mm ) を、 U Eミルには H800 x B 300 用の水平ロール（ロール幅 750mm ) を、 UFミルには H850 x B 300 用のロールの水平ロール（但し、ロール幅 800mm の幅固定ロール。）をそれぞれ組み込み、 H850 X B 300 x 12 25の H形鐧を製造する試験を行った。なお、図 5(b)のミルラインにおいて、 URミルと UEミルおよび UFミルとの間の距離はいずれも 3 mとした。

まず 1パスから 6パスまでの往復圧延では UFミルのパスを圧延を行わない空パスとし、 UEミルの空間部 5を 50画として URミルと UE ミルとで往復圧延して H900 X B 300 用の形状に中間圧延する。次いで、 UEミルの 7パス目でウェブ高さを 50mm圧下して H850 x B 300 用の形状にし、さらに UFミルの 1パスで H850 X B 300 X 12/25の H形鋼に仕上げた。

このように、 U Fミルを空パスとして U Eミルで空間部 5を一定に維持しながら圧延することにより、 UE ミルの最終パスで容易にウェブ高さを圧下縮小することができ、また、 3つのミルを近接して配置したため、得られた H形鋼の寸法精度は、図 12に示すように実施例 2よりも優れていた。

(実施例 4 )

図 5(b)に示すミルラインの UF ミルにロール幅を 750〜850 mmの範囲で変更することができる水平ロールを使用し、 H850 X B300 X 12/25 の H形鋼を製造する試験を行った。 U Fミルの水平ロール幅を 850mm として URミルと UE ミルとの 3つのミルを使用して 5パスのタンデムレバース圧延を行った。初期の 4パスの圧延では UFミルを空パスとし、 URミルと UEミルで H900 X B 300 の圧延を行った。 5パス目において、 UEミルでウェブ高さを 50隱縮小して H850 X B 300 用の形状に圧延し、さらに U Fミルの水平ロール幅を 800 画に縮小変更して H850 x B 300 X 12Z25の H形鋼に仕上げた。得られた H形鋼の寸法精度は、図 12に示すように実施例 3よりも優れた寸法精度であった。

UEミルの最終パスで容易にウェブ高さを圧下縮小し、 UFミルの水平ロールの幅を縮小変更してフランジを拘束仕上げ圧延することにより

、図 12に示すように優れた寸法精度が得られた。

(実施例 5 )

図 5(d)に示すミルラインを用いて H500 X B200 x 10/16, H550 x B 200 xlO/16. H600 x B200 x 10 16の 3種類の H形鋼を圧延した。なお、 URミルと UEミルおよび UFミルとの間の距離はいずれも 3 mとし rこ。

圧延素材は例えば H500 X B200 の場合、厚さ 300mm 、幅 700mm の連続铸造スラブを用いた。

図 14は、 2 Hi ブレークダウンミル（ 2 Hi- B Dミル）で H形鋼の粗形材を圧延するパススケジュールを示す図である。加熱炉で 1250°Cに加熱後、図 13に示す孔型配列を有する 2 Hi-BDミルを用いて、図 14に示すパススケジュールによりウェブ高さ 720 mm. ウェブ厚さ 60mm、フランジ幅 250 mm、平均フランジ厚さ 110mm のビームブランク（H形鋼の粗形材）を造形した。

この実施例に用いた幅可変水平ロールを有する UEミルは、図 8に示すようにその竪ロールはフランジの外面に接する凸部の幅を 190 隱とし、水平ロールは孔型深さ dを 93.5腿、左右のスリーブロール 19' の間隔 Dを 0 mmとした場合、ロール幅が 468 mmとなるようにした。この間隔 D は、前述したようにオフラインまたはオンラインで変更可能である。

H550 X B200 Χ 10/ 6の H形鋼を圧延する場合には Dを 50讓として水平ロールの幅 Lを 518 隱に、また H600 B200 X 10ノ 16の場合には、 100 國として水平ロールの幅 Lを 568 mmとした。ただし、 URミル水平ロールの摩耗を考慮し、構造的には最大 120 誦まで変更可能となっている。

図 15は、図 5(d)に示すラインで H形鐧を圧延した場合のパススケジュ —ルを示す図である。 URミルの水平ロール幅は 468 mm、この時の UE ミルの水平ロール幅は前者と一致させ 468 mmとし、図 15に示すパススケジュールで H500 X B200 X 10/16 の H形鋼を製造した。

UEミルでは、竪ロールによるフランジ部の厚さ方向の圧下は行わず、圧延材入側厚さと同じ開度とする。つまり、水平ロールのフランジ幅圧下にともなうフランジ部の座屈防止と、フランジ中央部の増肉を抑制することが竪ロールの主目的である。 UEミルでのフランジ幅圧下を 5 %以下に抑えるため、 URミルでのフランジとウェブの厚さ方向の圧下比率を 1.5： 1.0 から 2.0： 1.0 の間に調整した。最後に UFミルにおいて 1パスの軽圧下圧延により目的サイズの H形鋼を製造した。また、 URミルの水平ロール幅を 518 讓とし、 UE ミルと UFミルの水平口一ル幅を 518 隨に広げ、 H550 X B200 x 10 16の H形鋼の製造を行い、次に、 URミルの水平ロール幅を 568 mmとし、 UEミルと UFミルの水平ロール幅を 568 mmに広げ、 H600 x B200 x 10/16の H形鋼を製造した。得られた H形鋼の各部の寸法変化を図 12に示した。

このように U Eミルと U Fミルに幅可変水平ロールを使用し、 UEミルと UFミルでフランジを拘束した状態で圧下したので、図 12に示すとおり溶接 H形鋼と同等の優れた寸法精度が得られた。

(実施例 6 )

図 5(c)に示すミルラインを用いて H500 X B200 , H550 x B200 、 H600 X B200 の 3種類の H形鋼を圧延した。なお、図 5(c)のミルラインにおいて、 URミルと UEミルとの間の距離は 3 mとし、 UEミルと UFミルとの間の距離は 120 mとした。

URミルおよび UEミルには実施例 5 と同様の URミル用および UE ミル用の水平ロールを使用し、 3種類の H形鋼の圧延において UFミルでは各サイズ専用の水平ロールを使用した。

H600 X B200 の場合は、 URミル、 U Eミルおよび U Fミルの水平ロール幅はすべて 568 mmとし、 UEミルおよび. UF ミルのいずれでも圧延材のウェブ高さの縮小は行わなかった。

H550 X B200 の場合は、上記 H600 x B200 の圧延の URミルおよび UE ミル群の最終パスにおいて U Eミルの水平ロール幅を 568 mmから 518 匪に小さくし、ここで圧延材のウェブ高さを 50隱縮小し、 UFミルで仕上げ圧延した。

H500 X B200 の場合も同様で、上記 H600 x B200 の圧延の URミルおよび UEミル群の最終パスにおいて U Eミルの水平ロール幅を 568 mmから 468 画に小さくし、ここで圧延材のウェブ高さを 100 mm縮小し、 UFミルで仕上げ圧延した。得られた H形鋼の各部の寸法変化を図 12に示した。

(比較例）

図 16は従来の 2 Hi-Eミルのロール配置と圧延材の縱断面を示す図であ。

図 17は、比較例として図 5(d)のミルラインのエッジヤーミルに従来の 2 Hi-E ミルを使用し、 H形鋼を圧延したときのパススケジュールを示す図である。図 5(d)のミルラインのエツジャーミルに図 16に示すエツジャ一孔型の深さ dが 93.5讓の従来の 2 Hi-Eミルを配置し、 H500 x B 200 X 10Z16の H形鋼を図 17に示すパススケジュールで製造した。また、同様な方法で H600 X B200 X 10/16の H形鋼を製造した。得られた H形鋼の各部の寸法変化を図 12に示した。

このように従来の 2 Hi-Eミルを配置した方法では、 H形鋼各部の寸法変動が大きく、溶接 H形鋼の寸法公差規格を満足するものが得られなかった。また、圧延材先端および後方のフランジ幅が増大し、溶接 H形鋼の製造公差外れとなった。

図 18は、実施例 5と比較例で得られた H500 x B200 X10 16の H形鋼のウェブ中心偏り量の圧延方向の変化を示す図である。図において、実線（K) は図 5(d)に示すライン（UEミルと UFミルの水平ロールを幅可変とし、 3つのユニバーサルミルを近接配置した）で製造した場合、破線（M) は従来の 2 H i- Eミルを配置して製造した場合である。

図 18から、中心偏り量 Sが ± 2 mra (溶接 H形鋼の製造公差）以上となつている部分は、従来方法では圧延長さの約 30%以上であるが、本発明方法では 0 %となり、中心偏りによる不良をなくすことができることがゎ力ヽる。

これはユニバーサルミルの圧延では、圧延材の長さ方向の先端、後端部には圧延方向に伸びを発生しないため、中央部に比べフランジ幅が大きくなる傾向にある。これを往復圧延のパスごとにエツジャーミルでフランジ先端部を圧下して修正するのであるが、図 16に示すような 2 H i - Eミルでは、フランジ部が座屈するだけで圧下修正することができず、次の U Rミルの圧延で元に戻るだけで、中心偏りの修正は極めて困難なのである。

これに対し、図 8のように圧延材フランジの両側面を U Eミルの両竪ロールで拘束しフランジ先端部を圧下すると、座屈を防止することができる。また、フランジ幅の圧下に伴いフランジ中央部が優先的に変形し、圧延方向に延伸されるため、圧延材料の長さ方向の先端、後端部のフランジ幅は中央部のフランジ幅と等しくできる。

本発明の H形鋼の熱間圧延方法によれば、従来の 2 H i エッジヤーミルを使用した場合に比べ寸法精度が向上し、ウェブ中心偏りを減少させることができるので、溶接 H形鋼に匹敵する寸法精度をもった H形鋼を製造することができる。また、圧延中にウェブ高さの変更ができるので、 1組のミル群で溶接 H形鋼に匹敵する寸法精度をもったサイズの異なる複数の H形鋼を製造することができる。産業上の利用可能性

本発明の H形鋼の製造方法によれば、従来の 2 H i エッジヤーミルを使用した場合に比べ寸法精度が向上し、ゥブ中心偏りを減少させることができる。しかも、圧延中にウェブ高さの縮小が容易にできるので、

1組のミル群で多サイズの H形鋼を溶接 H形鋼に匹敵する寸法精度で熱間圧延で製造することができる。

建築物の鉄骨として要望されている H形鋼の多品種、少量生産に利用できる。

Claims

請求の範囲

1 . それぞれ 4ロールで構成されるユニバーサル粗ミルとユニバーサルエッジヤーミルとが近接配置されたミル群を中間圧延工程の少なくとも最終段に用いて行う H形鋼の製造方法であって、前記ユニバーサルエツジャーミルの水平ロールの幅を前記ユニバーサル粗ミルの水平ロールの幅よりも小さくし、粗形材のフランジ外面を前記ユニバーサルェッジャ一ミルの竪ロールで拘束し、水平ロールでフランジ先端部を圧下することを特徵とする H形鋼の製造方法。

2 . それぞれ 4ロールで構成されるユニバーサル粗ミルとユニバーサルエッジャ一ミルとが近接配置されたミル群を中間圧延工程の少なくとも最終段に用いて行う H形鋼の圧延方法であって、前記ユニバーサルエツジャーミルの水平ロールの幅を前記ユニバーサル粗ミルの水平ロールの幅よりも小さくし、粗形材のフランジ外面を前記ユニバーサルエツジャ一ミルの竪ロールで拘束し、水平ロールでフランジ先端部を圧下する中間圧延を行うこと、およびこれに続く仕上げ圧延を上記ミル群に近接配置されたユニバーサル仕上げミルを用いて行うことを特徴とする H形鋼の圧延方法。

3 . 上記ユニバーサル仕上げミルとして幅可変の水平ロールを備えたュ二バーサルミルを用いることを特徴とする請求項 2記載の H形鋼の製造方法。

4 . それぞれ 4ロールで構成されるユニバーサル粗ミルとユニバーサルエッジヤーミルとが近接配置されたミル群を中間圧延工程の少なくとも最終段に用いて行う H形鋼の圧延方法であって、ユニバーサルエツジャ一ミルの水平ロールの幅を可変とし、ユニバーサルェッジャーミルの水平ロールと竪ロ一ルとで孔型を形成し、フランジの内外面をロールで拘束し、水平ロールでフランジ先端を圧下することを特徴とする H形鋼の製造方法。

5 . それぞれ 4ロールで構成されるユニバーサル粗ミルとユニバーサルエッジヤーミルとが近接配置されたミル群を中間圧延工程の少なくとも最終段に用いて行う H形鋼の圧延方法であって、ユニバーサルエツジャ一ミルの水平ロールの幅を可変とし、ユニバーサルエツジャーミルの水平ロールと竪ロールとで孔型を形成し、フランジの内外面をロールで拘束し、水平ロールでフランジ先端を圧下する中間圧延を行うこと、およびこれに続く仕上げ圧延を上記ミル群に近接配置されたユニバーサル仕上げミルを用いて行うことを特徴とする H形鋼の製造方法。

6 . 上記ユニバーサル仕上げミルとして幅可変の水平ロールを備えたュ二バーサルミルを用いることを特徴とする請求項 5記載の H形鋼の製造方法。

7 . 上記中間圧延工程のユニバーサルェソジャーミルの最終パスでゥェブ高さを縮小することを特徵とする請求項 1から 6までのいずれかに記載の H形鋼の製造方法。