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JP2577660B2 - 溝形鋼の熱間圧延方法 - Google Patents

溝形鋼の熱間圧延方法

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JP2577660B2
JP2577660B2 JP41163890A JP41163890A JP2577660B2 JP 2577660 B2 JP2577660 B2 JP 2577660B2 JP 41163890 A JP41163890 A JP 41163890A JP 41163890 A JP41163890 A JP 41163890A JP 2577660 B2 JP2577660 B2 JP 2577660B2
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JP
Japan
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rolling
flange
double
mill
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JP41163890A
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JPH04220102A (ja
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胤治 西野
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/08Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
    • B21B1/095U-or channel sections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はウェブとフランジの厚み
と幅が多様な寸法の溝形鋼を連続鋳造スラブから高効率
で造り分ける熱間圧延方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】建築鉄骨柱材として広く普及している冷
間成形角型コラムは、昭和62年8月に日本鋼構造協会
から発行された「JSSCレポートNo.5・ボックスコラ
ムの標準化」に記載されており、それは図5に示すロー
ル成形法と、図6に示すプレス成形法のいずれかにより
冷間加工製造されている。
【0003】しかしながらこれらの手段は、その材質が
熱間圧延ままの材料に比べて成形時に加工硬化するため
(図中の矢印部位)、降伏比(YR:降伏点又は耐力/
引張強さ)が若干高い。
【0004】一方超高層建築等に適用する部材のYR
は、低い方が耐震性の上から望ましいと一部で言われて
いる。この対応方策の一つとして、熱間圧延溝形鋼を素
材としてボックス(角型コラム)に溶接組立する方法が
ある。
【0005】この組立方式は、溶接組立前にダイアフラ
ムを内蔵加工することが可能なので、最近の建築現場の
省力化の潮流にも合っている。ここで素材となる熱延溝
形鋼は、同一シリーズ内の外幅(ウェブ高さ・フランジ
幅)一定で厚みフリーサイズ、かつ一般形鋼並みの低生
産コストを要請されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱間圧延溝形鋼
を製造する代表例として、リバースミルによる場合を図
3に、連続ミルによる場合を図4それぞれ示す。
【0007】これらの従来方法では、同じウェブ高さシ
リーズの製品群内でも例えば仕上げミルFの水平ロール
40の胴幅Wは一定のロールを使用するため、フラン
ジ厚みtが異なるとウェブ高さWが異なってしまう。ま
た粗・中間造形は2重ロールの孔型によるため、同一ロ
ールでの隙調整のみで各種厚みを広範囲に造り分けるこ
とは至難である。従って、同一ロールでの隙調整だけで
造り分けられる製品群、いわゆる同一シリーズ内の外幅
一定・各種板厚サイズの溝形鋼という製品要求に対応す
るには、各サイズに応じて専用の圧延ロールとその圧延
付属装置を準備する必要がある。このため圧延工具費用
の負担増大のみならず、ロール組替に伴う稼働率の低下
など生産効率の大幅な低下を来すという問題がある。
【0008】本発明は上記の欠点を解決するためになさ
れたもので、ロール工具を何等取り替えることなく、被
圧延溝形鋼の同一シリーズ内の外幅寸法を一定に保ちつ
つ、そのウェブとフランジの厚み調整をオンラインで無
段階に実施することが可能な溝形鋼の熱間圧延方法の提
供を目的とする。なお、本発明の対象とする外幅一定溝
形鋼とは、ウェブ厚みとフランジの厚みとが夫々同一で
ある溝形鋼をいう
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような欠
点を有利に解決したものであり、その要旨は、 2連もしくは3連の山形孔型が形成され開口部が互
いに逆向きの番孔型ロールを有する2重粗圧延機によっ
て、連続鋳造スラブをフランジ湾曲部とウェブ屈曲部か
らなる2連もしくは3連の山形部を有する複合山形粗材
に粗造形し、該複合山形粗材を2重粗整形圧延機と粗ユ
ニバーサル圧延機とのリバース圧延によって、フランジ
湾曲部とウェブ屈曲部からなる2連もしくは3連の山形
部を有し、所定の厚みと幅の複合山形中間材とした後、
2連の山形孔型と、平頂凸部の側面と第1、第2
間材内側面との間に夫々隙間を設定した平底孔型とが同
一ロールに併設され且つ両圧延機間が連続圧延可能に近
接して配置された2重圧延機および2重エッジャーによ
って、前記複合山形中間材をリバース圧延してフランジ
湾曲部とウェブ屈曲部の展伸及びフランジ幅の外幅一定
化エッジングとフランジ端部の整形を行って第2
間材とし、続いて胴幅可変の水平ロールと竪ロールから
なる仕上げユニバーサル圧延機によって仕上圧延するこ
とにより、同一シリーズ内の外幅一定で厚みが異なる溝
形鋼を製造することを特徴とする溝形鋼の熱間圧延方、
および 上記項の2重粗整形圧延機と粗ユニバーサル圧延
機のロール孔型を、左右の山形の頂角が直角で、かつフ
ランジ対応の両端部を水平に形成して圧延し、所定の厚
みと幅の複合山形中間材とする溝形鋼の熱間圧延方
ある。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例とその作用を、図面によ
り詳細に説明する。
【0011】図1、および図2に本発明法を実施する圧
延工程および装置列の一例を示す。
【0012】本発明における圧延工程を大きく分ける
と、2重粗圧延機BDと、2重粗整形圧延機E1および
粗ユニバーサル圧延機R1からなる粗圧延工程と、2重
圧延機R2と2重エッジャーE2 からなる中間圧延工程
および仕上ユニバーサル圧延機Fを使用する仕上圧延工
程の3工程からなる。
【0013】先ず粗圧延工程における2重粗圧延機BD
は上下水平ロール1a,1bからなり、このロールには
箱孔型G1と2個の番(つがい)孔型G2,G3が掘削
されている。圧延粗材となる連続鋳造スラブ100は箱
孔型G1により幅エッジングされ、加熱スケールの剥離
除去とサイジングの後、2個の番孔型G2,G3による
サイクリック圧延(交互回し圧延)によって山形を複合
した複合山形粗材101に粗造形する。
【0014】ここで番孔型とは、例えば図7に示す山形
鋼を圧延する上下水平ロール50a,50bに掘削され
た孔型G5と孔型G6の形状を意味し、両孔型は同一の
ロール50a,50bに掘削されているが、各孔型の左
右端部の開口部O1 ,O2 を互いに逆向きの位置になる
ように形成しているところが特徴である。
【0015】このような2つの孔型で交互に圧延するこ
とにより、被圧延材端部の鍛錬・整形が確実に行われ、
孔型数が少なくて済み、比較的短いロール胴長で大形の
サイズを圧延できる利点がある。
【0016】山形鋼は同一シリーズ内では外幅が一定
で、上下ロールの間隔を調整することにより任意な厚み
の製品が得られる最も単純な形状の形鋼であり、本発明
では山形鋼の特性と山形鋼の圧延に番孔型を用いた効果
に着目し、これを溝形鋼の圧延に応用している。
【0017】本発明において使用する番孔型のウェブ中
央相当部の屈曲の程度と、フランジ相当部両側の横方向
への展開形状・寸法は、ロールの強度,フランジ先端の
整形性および圧延姿勢の安定性から決定すればよい。
【0018】次に前記2重粗圧延機BDによって粗造形
された複合山形形状素材101は、連続圧延可能に近接
して配置された2重粗整形圧延機E1と、粗ユニバーサ
ル圧延機R1により所定の厚みと幅寸法の複合山形中間
材102に圧延される。具体的には、粗ユニバーサル圧
延機R1の竪ロール4a,4bでフランジ先端の幅エッ
ジングを上下水平ロール3a,3bによる拘束のもとに
行うことにより、所要の幅寸法に成形する。
【0019】なお2重粗整形圧延機E1の上下水平ロー
ル2a,2bは、前述の竪ロール4a,4bの板幅方向
のエッジングにより材料の板厚方向に生じるバルジング
(局部的膨み)を整形し、所要の板厚を造り込む。ここ
で1パス当りの幅圧下量と厚み圧下量は、圧延機の仕様
と圧延材料条件によって規制されるので、所定サイズを
造り込むための必要な総圧下量(サイズ調整量)を得る
まで複数回のリバース圧延を行う。
【0020】2重粗整形圧延機E1と粗ユニバーサル圧
延機R1におけるロール孔型の特徴は、厚みフリーサイ
ズ対応のために、ロールの圧下による断面内の圧下率差
やサイズ間の幅差(線長差)を抑制すべく山形形状を複
合した形状としていることにある。また、本実施例で
は、左右の山形の頂角は後段でのフォーミング成形の容
易さを考慮して直角とし、かつ後述する仕上ユニバーサ
ル圧延機の竪ロールによるエッジングを勘案してフラン
ジ対応の両端部を水平に形成しているが、ロール胴長や
強度等の制約がある場合は、必ずしも前記の頂角を直角
とすること及びフランジ対応の両端部を水平に形成する
ことは必須ではなく、孔型相互の関係やガイド手段の変
更程度で容易に対応可能である。
【0021】中間圧延工程は、2重圧延機R2 と2重エ
ッジャーE2 とからなり、2重圧延機R2 には2連の山
形孔型KAL5と平底孔型KAL3が同一の上下水平ロ
ール4a,4bに併設されている。またこの2重圧延機
2 と、連続圧延可能に近接して2重エッジャーE2
設けられ、このエッジャーE2 には、前記2重圧延機R
2 と同様に2連の山形孔型KAL4と平底孔型KAL2
が同一の上下水平ロール5a,5bに併設されている。
【0022】前記複合山形中間材102は、本実施例で
は3連の山形であり、先ず2重圧延機Rの2連の山形
孔型KAL5によってフランジ湾曲部とウェブ屈曲部の
一部展伸が行われて第1中間粗材103とした後、2重
エッジャーEの2連の山形孔型KAL4でフランジ幅
の外幅一定化エッジングとフランジ端部の整形が行わ
れ、第2中間粗材104となる。なお、複合山形中間材
102はロールの胴長や強度、ミル容量などの制約がな
い場合は単純な2連の山形でよく、この場合は上記のウ
ェブ屈曲部の一部展伸は不用である。
【0023】ここで2重エッジャーEの2連の山形孔
型KAL4の形状は、図示のとおり上水平ロール5aの
左右の凹部で第2中間粗材104の頂角部104aを拘
束すると共に、下水平ロール5bの左右の凹部で該中間
粗材104のフランジ端部を拘束するように構成してい
る。
【0024】また、第2中間粗材104のウェブ内側面
と下水平ロール5bには、一定の空隙部Cを形成し、
ウェブを無拘束状態とすることにより、ウェブの厚みが
変わってもフランジ幅を一定に規制できるようにしてい
る。なお、2重エッジャーにおいてウェブ面と上下水平
ロール間に一定の空隙部Cを形成することは、例えば
従来のH型鋼のエッジング圧延において、ウェブ部は積
極的な圧下を加えないようにする手段として周知であ
る。
【0025】このような構成になる2連の山形孔型KA
L5、KAL4によるリバース・多パス延伸圧延によ
り、所定の板厚と板幅を得たあと前記2重圧延機R
平底孔型KAL3でウェブ屈曲部を平滑加工すると共
に、ウェブ屈曲部の直線化に伴い、フランジ部は自動的
にウェブ部に対して略垂直形状となって第1溝型中間材
105を得る。
【0026】平底孔型KAL3の孔型形状の特徴は、下
水平ロール4bの平頂凸部41bの幅1を、第1溝型中
間材105のウェブ屈曲部の平滑加工に充分な幅に設定
すると共に、各種フランジ厚みに対応可能なように平頂
凸部41bの側面と水平ロール4aの内側面との間に隙
間Cを設定し、さらにフランジ端部と下水平ロール4
bの底部との間にも若干の隙間を設定している。このフ
ランジ端部と下水平ロール底部との間の隙間は、KAL
3でウェブ部を平滑にする際にフランジ端部が下水平ロ
ール4bの胴周面に接触しない程度の適度な隙間とすれ
ばよい。
【0027】続いて2重エッジャーEの平底孔型KA
L2で、フランジの外幅(B)の一定化仕上エッジン
グとフランジ端部の仕上整形を行って第2溝型中間材1
06を得る。
【0028】ここで平底孔型KAL2を形成する下水平
ロール5bの平頂凸部51bの外周面と両側面は、第2
溝型中間材106の内側面を無拘束にしている。即ち
溝型中間材106のウェブ・フランジ厚みに対応し、
且つフランジの外幅(B)一定化のためのエッジング
調整が可能なようにしている。なお、平頂凸部51bの
外周面と上水平ロール5aの平孔底との空隙は、前記の
KAL4での空隙部Cと同様にH型鋼等のフランジエ
ッジングにおける周知の手段である。
【0029】最後に第2溝型中間材106は、仕上圧延
工程のユニバーサル圧延機Fの胴幅可変上下水平ロール
8a,8bと竪ロール9a,9bにより、同一シリーズ
内の外幅一定で厚みフリーサイズの溝形鋼107仕上
げ圧延される。
【0030】具体的には、第2溝型中間材106の内幅
を仕上水平ロール8bと竪ロール9a,9bで所定
のサイズに規制することにより、ウェブ高さWは一定と
なる。フランジ幅Bは、前記2重エッジャーEの上下
水平ロール5a,5bにて所定のサイズBに既に規制
されているので、仕上圧延後の製品はウェブ厚みが異な
ってもフランジ幅Bは一定となる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明の熱間圧延方
法によれば、溝形鋼のウェブとフランジの厚みと幅を造
り込む部分のロール孔型寸法を、オンラインで任意に変
更できるので、同一シリーズ内の外幅一定で厚みフリー
サイズの溝形鋼を容易に圧延でき、多サイズ少量生産に
対応できるとともにそのためのロール交換作業も不要と
なり、生産効率が向上し、かつロール工具費用も削減で
きる。しかも中間圧延工程でも延伸圧延ができるので、
既存のH形鋼圧延設備諸元を最大限に活用した効率的な
圧延が可能となる。また従来のいわゆるロールフォーミ
ングやプレスフォーミング製品による場合のコーナーR
は、板厚の2〜3倍と大きくなり、使用に際して不都合
を生じる場合があるのに対し、本発明によればコーナー
R部がシャープとなり、製品の利用価値が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法を実施する圧延工程の一例を示す断面
図である。
【図2】本発明法を実施する圧延装置の配置例を示す図
面である。
【図3】従来のリバースミルによる熱間圧延工程を示す
説明図である。
【図4】従来の連続ミルによる熱間圧延工程を示す説明
図である。
【図5】従来のロールによるコラム材の成形法と加工硬
化位置を示す説明図である。
【図6】従来のプレスによるコラム材の成形法と加工硬
化位置を示す説明図である。
【図7】山形圧延ロールにおける番孔型とそのパス状況
を示す説明図である。
【符号の説明】
BD 2重粗圧延機 E 2重粗整形圧延機 R 粗ユニバーサル圧延機 R 2重圧延機 E 2重エッジャー F 仕上ユニバーサル圧延機 G.G 番孔型 KAL4,KAL5 2連の山形孔型 KAL2,KAL3 平底孔型 100 連続鋳造スラブ 101 複合山形粗材 102 複合山形中間材 103 第1中間粗材104 第2中間粗材 105 第1溝型中間材106 第2溝型中間材 107 溝形鋼(製品)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2連もしくは3連の山形孔型が形成され
    開口部が互いに逆向きの番孔型ロールを有する2重粗圧
    延機によって、連続鋳造スラブをフランジ湾曲部とウェ
    ブ屈曲部からなる2連もしくは3連の山形部を有する複
    合山形粗材に粗造形し、該複合山形粗材を2重粗整形圧
    延機と粗ユニバーサル圧延機とのリバース圧延によっ
    て、フランジ湾曲部とウェブ屈曲部からなる2連もしく
    は3連の山形部を有し、所定の厚みと幅の複合山形中間
    材とした後、2連の山形孔型と、平頂凸部の側面と
    1、第2中間材内側面との間に夫々隙間を設定した
    平底孔型とが同一ロールに併設され且つ両圧延機間が連
    続圧延可能に近接して配置された2重圧延機および2重
    エッジャーによって、前記複合山形中間材をリバース圧
    延してフランジ湾曲部とウェブ屈曲部の展伸及びフラン
    ジ幅の外幅一定化エッジングとフランジ端部の整形を行
    って第2中間材とし、続いて胴幅可変の水平ロール
    と竪ロールからなる仕上ユニバーサル圧延機によって仕
    上圧延することにより、同一シリーズ内の外幅一定で厚
    みが異なる溝形鋼を製造することを特徴とする溝形鋼の
    熱間圧延方法。
  2. 【請求項2】 複合山形粗材を2重粗整形圧延機と粗ユ
    ニバーサル圧延機とのリバース圧延によって所定の厚み
    と幅の複合山形中間材に圧延する各ロール孔型を、左右
    の山形の頂角が直角で、かつフランジ対応の両端部を水
    平に形成したことを特徴とする請求項1記載の溝形鋼の
    熱間圧延方法。
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