JP2516892B2 - Ｈ形鋼の圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＨ形鋼のウェブ高さを圧
延中に自在に調整する圧延方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、熱間圧延にて製造されているＨ形
鋼は用途に応じてその寸法サイズが非常に多大である
が、近年これらを用いた構造物の軽量化、経済設計等の
観点からそれらの寸法サイズの種類はさらに増大する傾
向にある。かかる傾向に対して既知の従来技術で対応す
るとすれば、下記問題がある。

【０００３】一般に、Ｈ形鋼を製造する場合の圧延機配
列は添付図面の図５に示すごときものであり、ブレーク
ダウン圧延機ＢＤ、第一エッジング圧延機ＲＥ 1 、第一
粗ユニバーサル圧延機ＲＵ 1 、第二粗ユニバーサル圧延
機ＲＵ 2 、第二エッジング圧延機ＲＥ 2、仕上ユニバー
サル圧延機ＦＵにて圧延される。この従来のユニバーサ
ル圧延法によって得られるＨ形鋼の寸法は図６に示され
るように、ウェブ高さＨ、ウェブ内幅ＬＨ、フランジ厚
ｔ 2 とするとＨ＝ＬＨ＋２ｔ2 の関係となり、ウェブ内
幅ＬＨは冷却時の熱収縮量を無視すると仕上ユニバーサ
ル圧延機の水平ロール幅（図５中のＬＨＦ）と同一であ
ることからウェブ高さＨは仕上ユニバーサル圧延機の水
平ロール幅とフランジ厚により決定される。

【０００４】このため例えば、フランジ厚の変化量に関
係なくウェブ高さが一定のＨ形鋼や、逆にフランジ厚が
一定でウェブ高さを任意の寸法にすることができるＨ形
鋼を製造しようとした場合、ユニバーサル圧延機の水平
ロール幅を圧延するＨ形鋼のサイズに合わせて準備する
必要がある。従って、圧延する寸法サイズ数が、フラン
ジ厚ｔ2 やウェブ内幅ＬＨに関係なく増大することは、
ロール保有数が増加し、さらには、圧延する寸法サイズ
が変わる毎に、その都度、そのサイズに合致したロール
に組替える必要が生じ、そのため操業度は大幅に低下す
る。また圧延ロールはその圧延中、被圧延材との接触に
より摩耗し、図５中のＬＨＦ等水平ロール幅が減少する
ため、圧延製品のウェブ高さＨまたはフランジ厚ｔ2 に
バラツキが生じる。そのため該水平ロールはある圧延サ
イズの圧延に繰り返して、長期間使用することは不可能
である。これらにより今以上の多品種、多サイズの需要
家要求を満足させる経済的製造は不可能に近いという状
況にあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法は、前述の
ようにロール胴長がそれぞれのロールについて固定ある
いは一定のため、圧延ロールを圧延サイズに合わせて準
備する必要があり、 ロール保有数が膨大である、
ロールを組み替えるため操業度が大幅に低下する、さ
らに圧延中のロール摩耗により、 製品の寸法にバラ
ツキを生じる、 同一サイズに同一の圧延ロールを繰
り返し長期間使用することができない、等の問題があ
る。

【０００６】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたものでロール保有数を増大させることなく、
操業度および圧延能率を低下させることなく、また高品
質、高歩留りを確保しつつ、良好な作業性のウェブ高さ
が自在に調整可能なＨ形鋼の圧延方法を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、ブレークダウン圧延機、粗ユニバーサル圧延機、
エッジング圧延機及び仕上ユニバーサル圧延機からなる
通常のＨ形鋼の熱間圧延設備のエッジング圧延機の後面
に、ロール軸に２個の圧延用環状スリーブを同軸かつロ
ール軸と一体回転可能に嵌着すると共に、少なくとも一
方の該環状スリーブをロール軸方向に移動可能に形成し
てなる圧延ロールを上下一対装着してなる圧延機を近接
して設置し更に該圧延機の後面に粗ユニバーサル圧延機
の水平ロール幅以下のロール幅でその形状が概略樽型で
かつそのロール幅は固定である上下一対の圧延ロールを
装着してなる圧延機を設置した圧延設備によるＨ形鋼の
圧延方法において、ブレークダウン圧延機により略Ｈ形
状に圧延された被圧延材をフランジとウェブの付根部分
およびウェブ両端部分に余肉を形成できる形状にした粗
ユニバーサル圧延機およびエッジング圧延機のロールを
用いて通常のユニバーサル圧延を行ってフランジおよび
ウェブの減厚およびフランジ幅制御を繰返し、かつフラ
ンジとウェブの付根付近およびウェブ両端部分に余肉を
形成する段階と、粗ユニバーサル圧延が完了した被圧延
材を前記エッジング圧延機の後面に設置したロール幅が
可変なロールを組込んだ圧延機にて該ロール幅を粗ユニ
バーサル圧延機の水平ロールの幅より大きく設定して圧
延することによりロール幅差による機械的なウェブの内
幅の拡大と共に上記余肉部を粗ユニバーサル圧延最終パ
スにおけるウェブ中央部と同一厚さとなるまで圧延する
ことによりその減面量の殆どをウェブ内幅の拡大に転化
させる圧延を１パス行う段階と、続いて該ロール幅を可
変とするロールを装着した圧延機の後面に設置した概略
樽型でかつそのロール幅が固定である上下一対の圧延ロ
ールを装着した圧延機にて、被圧延材のウェブを圧延
し、上記粗ユニバーサル圧延完了時と同様な余肉をウェ
ブ両端部に形成する段階と、該被圧延材を再び上記ロー
ル幅が可変なロールを組込んだ圧延機にて前段階でのウ
ェブ内幅よりロール幅を大きく設定し圧延することによ
り更にロール幅差と余肉部圧延によりウェブ内幅を拡大
する段階と、更に、粗ユニバーサル圧延機にて、フラン
ジ部を圧下しないように竪ロールと水平ロール側壁間の
ロール隙を開き、上下水平ロールのみで被圧延材のウェ
ブを上記概略樽型の固定幅ロールでの圧延と同様の余肉
形成を行う段階と、更に続いて前記ロール幅が可変なロ
ールを使用して圧延し、ウェブ内幅を同様に拡大する段
階とを繰返すことによって達成される。

【０００８】

【作用】上述のごとく本発明は、先ず粗ユニバーサル圧
延機及び概略樽型の上下一対の圧延ロールを装着した圧
延機により、フランジとウェブの付根部分及びウェブ両
端部へ余肉を形成する工程を行う。この工程に引き続い
て、ロール幅調整可能な圧延ロールを上下一対装着した
圧延機にて、上記工程におけるウェブ内幅より該圧延ロ
ール幅を大きく設定し、圧延することによりロール幅差
による機械的なウェブ内幅の拡大とともに、上記工程で
のウェブ中央部と同一厚さまで上記工程で形成した余肉
を圧下することによりその減面量の殆どをウェブ内幅拡
大に転化させる工程を行う。

【０００９】この二つ工程を適宜繰り返すことにより所
定のウェブ高さが得られる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面の図１ないし図４にもとづき
本発明の実施例を説明する。

【００１１】図１は本発明の概要工程を示す図であり、
理解を容易とするためエッジング圧延は省略して示して
いる。また図２は本発明を実施する圧延機配列を示して
おり図中第二粗圧延機群Ｒ2 には第二粗ユニバーサル圧
延機ＲＵ2 、第二エッジング圧延機ＲＥ2 と、第二エッ
ジング圧延機後面直近にロール軸に２個の圧延用環状ス
リーブを同軸かつロール軸と一体回転可能に嵌着すると
共に、少なくとも一方の該環状スリーブをロール軸方向
に移動可能に形成してなる圧延ロールを上下一対装着し
てなる圧延機ＲＹ1 、更にその後面に粗ユニバーサル圧
延機の水平ロール幅以下のロール幅で、その形状が概略
樽型で、かつそのロール幅が固定である上下一対の圧延
ロールを装着してなる圧延機ＲＹ2 の合計４台の圧延機
が設置してある。

【００１２】図１において状態（ａ）は図に示されるブ
レークダウン圧延機ＢＤまたは第一粗ユニバーサル圧延
機ＲＵ1 および第一エッジング圧延機ＲＥ1 で略Ｈ形状
に圧延された被圧延材を第二粗ユニバーサル圧延機ＲＵ
2および第二エッジング圧延機ＲＥ2 で数パス圧延され
た状態を示している。この被圧延材１ａはロール幅ＬＨ
11なる固定幅の水平ロール１１ｈと竪ロール１１ｖを使
用して圧延されるためそのウェブ内幅ＬＨ12はほぼ上記
ロール幅ＬＨ11と等しくなる。また水平ロール１１ｈの
ロール端部は被圧延材１ａのフランジとウェブの付根お
よびウェブ両端部に余肉を形成する形状となっており、
従って図１での状態（ａ）に示す被圧延材１ａの形状に
圧延される。図３に示す余肉量ａおよびｂは後工程（例
えば図１での状態（ｂ））でのウェブ内幅の拡大量およ
び圧延の安定性を考慮して決定される。尚、この本圧延
の段階では第二粗ユニバーサル圧延機ＲＵ2 と図１には
図示していない第二エッジング圧延機ＲＥ2 を使用して
通常のユニバーサル圧延を行うため第二エッジング圧延
機ＲＥ2 の後面に設置した２台の圧延機ＲＹ1 およびＲ
Ｙ2 は不要である。この場合、ＲＹ1 はロール幅（例え
ば図１での状態（ｂ）のＬＨ21）をＬＨ11より狭く設定
し、かつ上下のロールにより形成されるロール隙を広く
設定しいわゆる空パス（圧下しないで被圧延材を通過さ
せるのみ）を行う。またＲＹ2 については固定幅ロール
のため、そのロール幅は第二粗ユニバーサル圧延機ＲＵ
2 の水平ロールの幅ＬＨ11以下にしておき、かつロール
隙を広く設定して空パスを行う。

【００１３】図１での状態（ａ）における被圧延材１ａ
のウェブ内幅を第二エッジング圧延機の後面に近接して
設置した圧延機ＲＹ1 で圧延する状況を図１での状態
（ｂ）に示す。これは、まずＲＹ1 圧延機の圧延用環状
スリーブ１２の幅（ロール幅）をＬＨ21をＬＨ21＞ＬＨ
11となるように設定し、粗ユニバーサル圧延が完了した
被圧延材１ａを圧延する。ＲＹ1圧延機に被圧延材１ａ
が咬込んで行く過程でロール幅差（ＬＨ21−ＬＨ11）に
より機械的にウェブが引き伸ばされる。そして上記ウェ
ブ余肉部を圧延用環状スリーブ１２（圧延ロール）で圧
延することにより、その余肉の減面量の殆どをウェブ内
幅拡大に転化させる。この場合ユニバーサル圧延のよう
に竪ロールを使用し、フランジの圧延を行わないのは、
ウェブ余肉部の圧延による長さ方向（圧延方向）の伸び
をフランジにより規制し、その減面量のほとんどをウェ
ブ内幅拡大に転化させるためである。また、図１での状
態（ａ）のようにウェブ両端部に余肉を形成するのはウ
ェブ中央部の余肉を圧延するより、ウェブ両端部の余肉
を圧下した方が、被圧延材断面各部の圧下率差によって
発生する長さ方向伸び差によるウェブの座屈が防止しや
すいためである。更に、ロール幅差によるウェブの幅方
向の引伸しも、ウェブ幅方向に力が働くため、ウェブ座
屈防止に非常に効果があり、したがって被圧延材１ｂの
ウェブ内幅はＬＨ22にウェブが座屈することなく拡大さ
れる。またこの余肉部の圧延は図１での状態（ａ）にお
ける粗ユニバーサル圧延完了時のウェブ中央部分の厚さ
ｔ11と等しくなるようそのロール隙が設定される。上記
工程後そのウェブ内幅が十分に拡大されている場合は被
圧延材１ｂを図１での状態（ｇ）に示す仕上圧延を実施
してもいいことは言うまでもないことである。この仕上
圧延機ＦＵは、上記ＲＹ1圧延機の圧延ロール１２と同
様な構造のロール幅の可変な水平ロール１４ｈおよび竪
ロール１４ｖよりなるユニバーサル圧延機であり水平ロ
ール１４ｈのロール幅ＬＨＦは製品のウェブ内幅ＬＨに
対してその熱収縮量を考慮して決定される。この場合の
仕上圧延はフランジの角度を起こすことを主に行うもの
であり、ウェブの圧下はほとんどない。したがって被圧
延材１ｇのウェブ厚ｔ1 はほぼｔ11に等しい値である。
更にウェブ内幅を拡大する必要がある場合は図１での状
態（ｂ）の被圧延材１ｂを、ＲＹ1 圧延の後面に設置し
た概略樽型の水平ロールを上下一対もつ圧延機ＲＹ2 で
図１での状態（ｃ）の如く圧延し、以降図１での状態
（ｄ），（ｅ），（ｆ）の順に圧延する。この場合ウェ
ブの厚みはｔ11＞ｔ12＞ｔ13とすることは当然のことで
ある。

【００１４】先ず、図１での状態（ｂ）における圧延完
了材１ｂを図１での状態（ｃ）の如くウェブ中央部の厚
みがｔ12にあるよう圧延する。本圧延によりウェブ両端
部には図１での状態（ａ）と同様の余肉が形成される。
本圧延が完了した被圧延材１ｃを再びＲＹ1 圧延機で圧
延する（図１での状態（ｄ））。この場合ＲＹ1 圧延機
のロール幅ＬＨ41はＬＨ41＞ＬＨ32の条件で設定し、余
肉部の厚みはｔ12まで圧延する。この圧延が完了した被
圧延材１ｄを粗ユニバーサル圧延機ＲＵ2 を使用してウ
ェブの中央部厚がｔ13となるよう圧延する。この場合の
ウェブ厚ｔ13は図１の例では仕上圧延完了材１ｇのウェ
ブ厚ｔ1 とほぼ等しくする。また、この図１での状態
（ｅ）での圧延は、前工程の状態（ｄ）まででウェブ内
幅が拡大されているため、粗ユニバーサル圧延機ＲＵ2
の水平ロール１１ｈの幅ＬＨ11より大きい。したがって
竪ロール１１ｖは図１での状態（ｅ）に示すように水平
ロール１１ｈの側壁との間でフランジを圧下できないよ
うに隙をもたせる必要がある。この圧延により図１での
状態（ｅ）に示すようにウェブ両端部に再び余肉が形成
される。この被圧延材１ｅを前述と同様ＲＹ1 圧延機で
ロール幅ＬＨ61をＬＨ61＞ＬＨ52となるよう設定しその
余肉部をｔ13になるよう圧延する（図１での状態
（ｆ））。

【００１５】さらにウェブ内幅を拡大する必要がある場
合は上記工程を繰り返すことは言うまでもないことであ
る。上記図１での状態（ｆ）までの工程（圧延）が完了
した被圧延材１ｆを図１での状態（ｇ）に示す仕上圧延
を実施しＨ形鋼の熱間圧延を完了する。

【００１６】尚、図４に上記各工程での圧延機の運用方
法の例を示す。図中○印は圧下することを示す。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、Ｈ形
鋼のフランジとウェブの付根付近およびウェブ両端部に
余肉を形成し、その余肉を圧延する際に、前段ウェブ内
幅よりロール幅を大きく設定することによりロール幅差
による機械的な引伸ばしと余肉部圧下による減面量をロ
ール幅との組合わせによりそのほとんどをウェブ高さ拡
大に転化できるためそのウェブ内幅（ウェブ高さ）拡大
効果が大となり、また圧下率差によるウェブ座屈の虞れ
もほとんどなくなり、かつウェブ内幅を拡大する工程の
圧延機の前後面両側にウェブ両端部に余肉を形成する圧
延機を設置することにより、往復パス共ウェブ内幅が拡
大可能となることから 少ないパス回数でウェブ高さ
が自在に調整可能であり、したがって圧延能率が高い、
ウェブ内幅拡大効果が大きいため、ウェブ高さの異
なる種々のサイズに対しても圧延ロールの共用が可能で
あり、したがってサイズ増大に対してロール保有数を増
加させる必要がない、 ウェブ座屈等の製品不具合の
虞れがなく、また被圧延材の全長に恒る寸法制御精度が
高い、 その結果、高品質かつ高歩留りの製造ができ
る、等の効果を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧延方法の工程を示す図である。

【図２】本発明を実施するための圧延機の配列およびロ
ールとＨ形鋼の断面図である。

【図３】粗ユニバーサル圧延完了時に形成されたフラン
ジとウェブの付根付近およびウェブ両端部の余肉形状を
示す図である。

【図４】本発明の各工程での圧延機の運用方法の例を示
す図である。

【図５】従来のＨ形鋼の圧延プロセスと各圧延機の圧延
ロール構成と被圧延材の形状を示す断面図である。

【図６】Ｈ形鋼の寸法関係を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ 被圧
延材 １１ｈ 粗ユニバーサル圧延機の水平ロール １１ｖ 粗ユニバーサル圧延機の竪ロール １２ ＲＹ1 圧延機の圧延用環状スリーブ １３ ＲＹ2 圧延機の概略樽型の水平ロール １４ｈ 仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールの圧延用
環状スリーブ １４ｖ 仕上ユニバーサル圧延機の竪ロール ＢＤ ブレークダウン圧延機 Ｒ1 第一粗圧延機群 Ｒ2 第二粗圧延機群 Ｆ 仕上圧延機 ＲＥ1 第一エッジング圧延機 ＲＵ1 第一粗ユニバーサル圧延機 ＲＵ2 第二粗ユニバーサル圧延機 ＲＥ2 第二エッジング圧延機 ＲＹ1 ロール軸に２個の圧延用環状スリーブを同軸か
つロール軸と一体回転可能に嵌着すると共に少なくとも
一方の該環状スリーブをロール軸方向に移動可能に形成
してなる圧延ロールを上下一対装着してなる圧延機 ＲＹ2 粗ユニバーサル圧延機の水平ロール幅以下のロ
ール幅でその形状が概略樽型でかつそのロール幅は固定
である上下一対の圧延ロールを装置してなる圧延機 ＦＵ 仕上ユニバーサル圧延機 ＬＨ11，ＬＨ21，ＬＨ31，ＬＨ41，ＬＨ61，ＬＨＦ ロ
ール幅 ＬＨ12，ＬＨ22，ＬＨ32，ＬＨ42，ＬＨ52，ＬＨ62，
Ｈ形鋼のウェブ内幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森岡 清孝 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 有泉 孝 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 古川 遵 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−89502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−72402（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレークダウン圧延機、粗ユニバーサル
   圧延機、エッジング圧延機及び仕上ユニバーサル圧延機
   からなる通常のＨ形鋼の熱間圧延設備のエッジング圧延
   機の後面に、ロール軸に２個の圧延用環状スリーブを同
   軸かつロール軸と一体回転可能に嵌着すると共に、少な
   くとも一方の該環状スリーブをロール軸方向に移動可能
   に形成してなる圧延ロールを上下一対装着してなる圧延
   機を近接して設置し、更に該圧延機の後面に粗ユニバー
   サル圧延機の水平ロール幅以下のロール幅でその形状が
   概略樽型でかつそのロール幅は固定である上下一対の圧
   延ロールを装着してなる圧延機を設置した圧延設備によ
   るＨ形鋼の圧延方法において、ブレークダウン圧延機に
   より略Ｈ形状に圧延された被圧延材をフランジとウェブ
   の付根部分およびウェブ両端部分に余肉を形成できる形
   状にした粗ユニバーサル圧延機およびエッジング圧延機
   のロールを用いて通常のユニバーサル圧延を行ってフラ
   ンジおよびウェブの減厚およびフランジ幅制御を繰返
   し、かつフランジとウェブの付根付近およびウェブ両端
   部分に余肉を形成する段階と、粗ユニバーサル圧延が完
   了した被圧延材を前記エッジング圧延機の後面に設置し
   たロール幅が可変なロールを組込んだ圧延機にて該ロー
   ル幅を粗ユニバーサル圧延機の水平ロールの幅より大き
   く設定して圧延することによりロール幅差による機械的
   なウェブの内幅の拡大と共に上記余肉部を粗ユニバーサ
   ル圧延最終パスにおけるウェブ中央部と同一厚さとなる
   まで圧延することによりその減面量の殆どをウェブ内幅
   の拡大に転化させる圧延を１パス行う段階と、続いて該
   ロール幅を可変とするロールを装着した圧延機の後面に
   設置した概略樽型でかつそのロール幅が固定である上下
   一対の圧延ロールを装着した圧延機にて、被圧延材のウ
   ェブを圧延し、上記粗ユニバーサル圧延完了時と同様な
   余肉をウェブ両端部に形成する段階と、該被圧延材を再
   び上記ロール幅が可変なロールを組込んだ圧延機にて前
   段階でのウェブ内幅よりロール幅を大きく設定し圧延す
   ることにより更にロール幅差と余肉部圧延によりウェブ
   内幅を拡大する段階と、更に、粗ユニバーサル圧延機に
   て、フランジ部を圧下しないように竪ロールと水平ロー
   ル側壁間のロール隙を開き、上下水平ロールのみで被圧
   延材のウェブを上記概略樽型の固定幅ロールでの圧延と
   同様の余肉形成を行う段階と、更に続いて上記ロール幅
   が可変なロールを使用して圧延し、ウェブ内幅を同様に
   拡大する段階とを繰返すことを特徴とするＨ形鋼の圧延
   方法。
2. 【請求項２】 ロール軸に２個の圧延用環状スリーブを
   同軸かつロール軸と一体回転可能に嵌着すると共に、少
   なくとも一方の該環状スリーブをロール軸方向に移動可
   能に形成した水平ロールを有する仕上ユニバーサル圧延
   機で被圧延材のウェブ内幅に適合するように水平ロール
   の両環状スリーブ間の外側幅を調整設定して仕上圧延を
   行うこととする請求項１に記載のＨ形鋼の圧延方法。