JP4453771B2 - Ｔ形鋼の製造方法および圧延設備列 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延によるＴ形鋼の製造方法および圧延設備に関する。

図９にＴ形鋼の断面形状を示す。Ｔ形鋼１０はウェブ１１とフランジ１２からなる断面がＴ字形状の形鋼であり、造船や橋梁等の分野で広く使用され、その用途や使用条件、使用箇所等によって様々な寸法の製品が製造されている。

通常用いられるＴ形鋼の寸法は、ウェブ高さ：２００〜１０００ｍｍ程度、ウェブ厚：８〜２５ｍｍ程度、ウェブ内法寸法：１９０〜９８０ｍｍ程度、フランジ幅：８０〜４００ｍｍ程度、フランジ厚：１２〜４０ｍｍ程度である。さらに、造船用として用いられるＴ形鋼の場合、ウェブ高さはフランジ幅の２倍以上であることが多い。

また、ウェブ１１とフランジ１２とを溶接して製造されることが一般的であるが、圧延にてＴ形鋼を一体成形する技術も提案されている。

例えば、ウェブ厚、フランジ厚、ウェブ高さおよびフランジ幅が様々な寸法のＴ形鋼を効率よく製造するため、ユニバーサル圧延機を中間圧延工程と仕上圧延工程に１基ずつ配置した熱間圧延設備が提案されている（例えば特許文献１）。

図１０は、その一例を示し、加熱炉（図示しない）から搬出された素材鋼片を往復圧延して断面略Ｔ形に粗成形する粗造形圧延機１と、この粗造形圧延機１により略Ｔ形形状に粗成形したＴ形鋼片（図示しない）を略製品寸法のＴ形鋼に成形するための粗ユニバーサル圧延機２、粗ユニバーサル圧延機２の下流に近設されたエッジャ圧延機３および仕上ユニバーサル圧延機５を備える（図１０（ａ））。

粗ユニバーサル圧延機２およびエッジャ圧延機３による圧延工程が中間圧延工程、仕上ユニバーサル圧延機５による圧延工程が仕上圧延工程であり、図１０（ｂ）に粗ユニバーサル圧延機２の構成を、図１０（ｃ）にエッジャ圧延機３の構成を、図１０（ｄ）に仕上ユニバーサル圧延機５の構成を模式的に示す。

粗ユニバーサル圧延機２は水平ロール２１ａ，２１ｂと、竪ロール２２ａ，２２ｂとを有しており、また、仕上ユニバーサル圧延機５は、水平ロール５１ａ，５１ｂと竪ロール５２ａ，５２ｂとを有しており、それぞれのロール開度を調整することによってロール交換を行わずとも種々のフランジ厚、ウェブ厚の製品に圧延することが可能である。

エッジャ圧延機３は水平ロール３１ａ、３１ｂを有し、これらは大径部３３と小径部３２で構成され、小径部３２でフランジ１２の端面を圧下し、フランジ幅の調整を行うことができる。

また、特許文献２には、３軸粗圧延機および３軸エッジャを用いてＴ形鋼を効率よく製造する方法が開示されている。粗圧延後に図１１に示す３軸エッジャによりウェブ１１の端面１１ａとフランジ１２の端面１２ａとを同時に圧下し、ウェブ１１の高さの調整も行う。
特公昭４３−１９６７１号公報 特開昭５７−４３０１号公報

図１０に示した圧延設備で圧延する場合、中間圧延工程の粗ユニバーサル圧延機２では、水平ロール２１ａ，２１ｂでＴ形鋼片Ｈのウェブ１１をその板厚方向に圧下するとともに、竪ロール２２ａと水平ロール２１ａ，２１ｂとの間でＴ形鋼片Ｈのフランジ１２をその板厚方向に圧下する。

フランジ１２を圧下しない側の竪ロール２２ｂは、水平ロール２１ａ，２１ｂの側面に接して配置され、フランジ１２を圧下する際に、竪ロール２２ａから水平ロール２１ａ，２１ｂの軸方向に働くスラスト力により、水平ロール２１ａ，２１ｂが移動しないようにそれらの側面を押圧する。

また、粗ユニバーサル圧延機２の下流に近設されたエッジャ圧延機３では、Ｔ形鋼片Ｈ
のフランジ１２の幅方向の端面を圧下してフランジ１２の幅を調整する。仕上圧延工程では、仕上ユニバーサル圧延機５によってフランジ１２が水平ロール５１ａ，５１ｂと、竪ロール５２ａ、５２ｂとの間で垂直に整形されて、ウェブはその高さ方向に圧下されずにＴ形鋼の熱間圧延が終了する。

すなわち、図１０に示した圧延設備を用いた場合、中間圧延工程において、粗ユニバーサル圧延機２を用いてウェブ厚およびフランジ厚を調整し、さらに、エッジャ圧延機３によってフランジ端面を圧下してフランジ幅を調整しているが、ウェブは、その高さ方向にロールで圧下されることがない。

このため、ウェブはその高さが必ずしも目標寸法とならない場合が生じ、また、ウェブ先端部（図９におけるウェブ１１の端面１１ａ）が断面形状(製品の長手方向に直角な断面形状、以下同様)において円弧状となり、製品形状として好ましくない。

熱間圧延の後でガス切断やスリッター等でウェブの先端部を切断して製品とするという対策もあるが、この場合、熱間圧延の後に切断工程を追加するため、Ｔ形鋼の製造コストの増加や製造所要期間の長期化（納期遅れ等）が生じる。

特許文献１には、仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールに切断部を設けて仕上圧延工程でウェブの端部を切断整形することが記載されているが、切断部にダレや丸みが生じるため、断面形状の良い製品が得られない。

特許文献２に開示された、３軸エッジャによりウェブ１１の端面１１ａとフランジ１２の端面１２ａとを同時に圧下する方法では、ウェブ高さの調整も行われる。しかし、エッジャ圧延時にウェブ１１は端面のみが拘束されることとなるため、ウェブ高さが大きい場合や、ウェブ厚が小さい寸法のＴ形鋼を製造する際に、ウェブ端面に対して強い圧下を行おうとすると、ウェブ１１が座屈してしまいウェブ高さを精度よく調整することはできない。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたもので、熱間圧延ままで、ウェブ先端部の形状が良好で、且つ所望のウェブ高さが精度良く得られるＴ形鋼の製造方法と圧延設備を提供することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段により達成可能である。
１．Ｔ形形状に粗成形されたＴ形鋼片のウェブとフランジを圧延する中間圧延工程と、前記中間圧延工程で得られたＴ形鋼片を製品形状とする仕上圧延を行う仕上圧延工程とを有するＴ形鋼の製造方法であって、
前記中間圧延工程は、上下の水平ロールがウェブの板厚方向における上下面の全面を圧下する第１の粗ユニバーサル圧延機による圧延工程と、フランジの端面を圧下するエッジャ圧延工程と、上下の水平ロールが、ウェブの端部近傍を除いた板厚方向の上下面を圧下しつつ、左右の竪ロールの一方がウェブの端面をウェブの高さ方向に圧下し、他方がフランジをその板厚方向に圧下する第２の粗ユニバーサル圧延機による圧延工程とを有し、前記仕上圧延工程は仕上ユニバーサル圧延機による圧延工程を有することを特徴とするＴ形鋼の製造方法。
２．Ｔ形形状に粗成形されたＴ形鋼片を被圧延材として、そのウェブとフランジを圧延するＴ形鋼の圧延設備列であって、
中間圧延工程として、ロール面の幅が前記被圧延材のウェブ内法寸法より広い上下の水平ロールを有する第１の粗ユニバーサル圧延機と、前記被圧延材のフランジの端面を圧下するエッジャ圧延機と、ロール面の幅が前記被圧延材のウェブ内法寸法より狭い上下の水平ロールおよび一方がフランジをその板厚方向に圧下し他方がウェブの端面をウェブの高さ方向に圧下する左右の竪ロールを有する第２の粗ユニバーサル圧延機とが配置されてなり、
仕上圧延工程として、ロール面の幅が前記被圧延材のウェブ内法寸法より広い上下の水平ロールを有する仕上ユニバーサル圧延機が配置されてなることを特徴とするＴ形鋼の圧延設備列。
３．第２の粗ユニバーサル圧延機のウェブ端面をウェブ高さ方向に圧下する竪ロールの高さ方向中央部に、底部が直線状でその幅がウェブ厚さよりも大きい溝部が形成されていることを特徴とする２に記載のＴ形鋼の圧延設備列。

なお、上記において「底部が直線状」とは、底が平らな溝を指す。すなわちロール中心軸を含むロール断面において、溝の底部が実質的に直線を成すことを意味する。

本発明に係るＴ形鋼の製造方法と圧延設備列によれば、熱間圧延ままで、端部の形状が良好で、目標値を満足するウェブ高さのウェブが得られ、熱間圧延後にウェブ先端部を切断する必要がない。切断工程が不要となるため、製造工程の短縮と、製造コストの低減が可能で産業上極めて有用である。

以下、本発明に係る製造方法および圧延設備列の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明に係る圧延設備列の一例を示し、図において１は粗造形圧延機、２は第１の粗ユニバーサル圧延機、３はエッジャ圧延機、４は第２の粗ユニバーサル圧延機、５は仕上圧延機を示す。

加熱炉（図示せず）から搬出された素材鋼片（図示せず）は粗造形圧延機１によって断面形状が略Ｔ形のＴ形鋼片に圧延される。粗造形圧延機１としては、公知の設備が利用でき、例えば、孔型を有するロールが装備された二重式圧延機とする。

得られたＴ形鋼片を、第１の粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機３と第２の粗ユニバーサル圧延機４が近接して配置された圧延設備列で圧延を行って、ウェブとフランジの圧下を行う（中間圧延工程）。

図２に第１の粗ユニバーサル圧延機２の構造を説明する模式図を示す。第１の粗ユニバーサル圧延機２は、水平軸上を回転する水平ロール２１ａ，２１ｂと、垂直軸上を回転する竪ロール２２ａ，２２ｂを有する。水平ロール２１ａと２１ｂ、竪ロール２２ａと２２ｂは、夫々対向配置される。

本発明では、水平ロール２１ａ、２１ｂの圧下面の幅Ｗ１を、ウェブ１１の内法寸法Ｌ（フランジ内面からウェブ先端部までの距離）より大きくする。好ましくは、ウェブ１１の内法寸法Ｌの１０５〜１５０％程度とする。

第１の粗ユニバーサル圧延機２では、水平ロール２１ａ，２１ｂによりウェブ１１の高さ方向の全面をその板厚方向に圧下し、竪ロール２２ａと、水平ロール２１ａ，２１ｂの側面でフランジ１２をその板厚方向に圧下する。

ウェブ１１の板厚調整は、水平ロール２１ａ，２１ｂの開度調整で行い、フランジ１２の板厚調整は、竪ロール２２ａと、水平ロール２１ａ，２１ｂの側面との開度調整で行う。

フランジ１２を圧下する際、竪ロール２２ａにより、水平ロール２１ａ，２１ｂの一方の側面から軸方向にスラスト力が作用するので、竪ロール２２ｂを水平ロール２１ａ，２１ｂの、他方の側面に押圧して、水平ロール２１ａ，２１ｂが軸方向に移動しないようにすることが好ましい。

図３にエッジャ圧延機３の構造を説明する模式図を示す。エッジャ圧延機３は、水平軸方向に大径ロール部３３と小径ロール部３２を備えた水平ロール３１ａ，３１ｂを有し、大径ロール部３３が被圧延材Ｈのウェブ１１を誘導し、小径ロール部３２のロール表面３２ａがフランジ１２の端面１２ａをその幅方向に圧下する。

大径ロール部３３のロール径と、小径ロール部３２のロール径は、小径ロール部３２によるフランジ１２の端面１２ａの圧延中に、大径ロール部３３のロール表面がウェブ１１の板厚方向の上下面に若干の隙間を有するように調整するのが好ましい。若干の隙間を設けることで、大径ロール部３３がウェブに接触した場合に発生する余分な圧延反力をなくすとともに、大径ロール部３３がガイドとして働き、上下のウェブ面から上下のフランジ先端までの長さを揃える効果が生まれ、寸法精度を向上させることができる。隙間は２ｍｍ以下とすることが好ましい。

図４に第２の粗ユニバーサル圧延機４の構造を説明する模式図を示す。第２の粗ユニバーサル圧延機４は、水平軸上を回転する水平ロール４１ａ，４１ｂと、垂直軸上を回転する竪ロール４２ａ，４２ｂを有する。水平ロール４１ａと４１ｂ、竪ロール４２ａと４２ｂは、夫々対向配置される。

本発明では、水平ロール４１ａ、４１ｂのロール面の幅Ｗ２を、ウェブ１１の内法寸法Ｌ（フランジ内面からウェブ先端部１１ａまでの距離）より小さくする（すなわちＷ２＜Ｗ１でもある）。好ましくは、ウェブ１１の内法寸法Ｌの７０〜９５％程度とする。さらに、Ｗ１とＷ２との差は３０ｍｍ以上確保することが好ましい。被圧延材Ｈのフランジ１２を水平ロール４１ａ、４１ｂの側面に押し付けた場合、ウェブ先端部１１ａは、水平ロール４１ａ、４１ｂのロール面より外側に突出するので、竪ロール４２ｂでウェブ１１をその高さ方向に圧下することが可能となる。

第２の粗ユニバーサル圧延機４では、水平ロール４１ａ，４１ｂのロール開度を調整して、ウェブ１１の板厚を調整し、竪ロール４２ａと水平ロール４１ａ，４１ｂの一方の側面との開度を調整することによりフランジ１２の板厚を調整し、竪ロール４２ｂと水平ロール４１ａ，４１ｂの他方の側面との開度を調整することによりウェブ１１の高さと、端部の形状を調整する。

なお、図４のロール形状では水平ロール４１ａ、４１ｂの軸方向移動をウェブ先端側の竪ロール４２ｂで抑えることができないため、水平ロール４１ａ、４１ｂのロール軸に水平方向の移動を抑える機構を組み込む必要がある。例えば、ロール軸にスラスト玉軸受やスラストころ軸受を組込み、軸方向のスラスト荷重を受ける構造とすればよい。

また、第２の粗ユニバーサル圧延機４で被圧延材Ｈのフランジ１２を圧延する際の圧延荷重が大きくなると、水平ロール４１ａ、４１ｂのロール軸に加わる水平方向の荷重も大きくなり、水平ロール４１ａ、４１ｂの水平方向の移動を抑える機構が大規模なものとなって設備費が過大になる場合がある。

この問題を解消するためには、図５（ａ）に示すように、第２の粗ユニバーサル圧延機４において、ウェブ先端部側の竪ロール４２ｂの高さ方向中央部に溝部４３を設けることが好ましい。すなわち、溝部４３以外の竪ロール外周を水平ロール４１ａ、４１ｂの側面に接触させる構造にすれば、特別な機構を設けることなく水平ロール４１ａ、４１ｂの軸方向移動を抑えることができる。

溝部４３は底部が垂直な直線状とし、その幅ａは被圧延材Ｈのウェブ厚よりも大きくする。また、溝部４３の深さは製品となるＴ形鋼のウェブ高さと水平ロールのロール面の幅Ｗ２に合わせて決定する。このときの水平ロール４１ａ、４１ｂの形状は、図５（ａ）に示すようにウェブ先端に近い側面が垂直であってもよく、また図５（ｂ）に示すようにウェブ先端に近い側面がフランジ側の側面と同様に傾斜を有していてもよい。傾斜を有する場合には、その傾斜角度に合わせて竪ロール４２ｂの外周にも同じ角度の傾斜を設けることが好ましい。

第２の粗ユニバーサル圧延機４を用いて、竪ロール４２ｂによりウェブ１１の端面をウェブの高さ方向に圧延する本発明の方法では、水平ロール４１ａ，４１ｂでウェブの大部分（すなわち先端部１１ａ近傍以外）はウェブの板厚方向に圧延されているので、竪ロール４２ｂでウェブ先端部１１ａを強く圧下してもウェブ１１は座屈しない。

但し、水平ロール４１ａ、４１ｂの幅が狭いと、ウェブの非圧下部分が長くなり、座屈が生じ易くなるので、ロール面の幅は少なくとも、ウェブ内法寸法の７０％とすることが好ましい。他方、ウェブ端面の圧下代を十分に確保するためには、ウェブの端部近傍２０ｍｍ以上を非圧下領域とすることが好ましい。

上述した第１の粗ユニバーサル圧延機２、エッジャ圧延機３、および第２の粗ユニバーサル圧延機４による中間圧延工程においては、仕上圧延が可能な形状が得られるまで、必要に応じて往復圧延を行う。

また、第２の粗ユニバーサル圧延機４で、ウェブ１１を板厚方向に圧延すると、水平ロール４１ａ，４１ｂにより圧下される部分と圧下されない部分（ウェブ先端部１１ａ近傍）で、板厚差が生じることがある。

当該板厚差が仕上圧延機５による仕上圧延で解消されない程度に大きい場合は、被圧延材Ｈを逆送して、再度第１の粗ユニバーサル圧延機２で圧延して、ウェブの高さ方向の全面を圧下して解消すればよい。

当該板厚差が仕上圧延機５による仕上圧延で解消される程度の大きさの場合は、中間圧延工程を終了し、仕上圧延工程を開始する。中間圧延工程の最後の圧延パスで第２の粗ユニバーサル圧延機４のロール開度を被圧延材Ｈの寸法よりも大きくしておき、圧延せずに通過させてもよく、この場合にはウェブ先端近傍に板厚差は発生しない。

尚、中間圧延工程では、被圧延材を圧延方向からみた断面視で、フランジとウェブとの交差角を９５〜１００°とすることが好ましい。当該交差角とすることで、水平ロールと被圧延のフランジ内面が圧延後、速やかにはなれて、フランジ内面に疵が発生することが防止される。また、ロール磨耗時のロール改削量を小さくでき、ロール寿命が延長される。

フランジとウェブの交差角を９５〜１００°とする場合は、粗ユニバーサル圧延機において、水平ロールの側面および竪ロールの圧下面を、鉛直方向から角度θ：５〜１０°となるよう傾ける（図２）。竪ロールは、断面形状においてロール面の幅方向中心を頂点とする、鉛直から角度θ：５〜１０°傾いた斜辺を有する上下対称の山形形状とする（図２、図４、図５）。フランジを圧下しない側の、水平ロール側面および竪ロールは、実質的にθ＝０°であっても良い（図４、図５（ａ））。

本発明では、中間圧延工程を第１と第２の粗ユニバーサル圧延機で実施するため、一基の粗ユニバーサル圧延機で圧延する場合と比較して、１パス当たりのウェブ厚とフランジ厚の圧下量を大きくすることが可能で、圧延パスを削減し、圧延能率が向上する。

更に圧延能率を向上させる場合は、第１の粗ユニバーサル圧延機、エッジャ圧延機、第２の粗ユニバーサル圧延機の少なくともいずれかを、複数基配置すると良い。

例えば、図７、８に示すように、第１の粗ユニバーサル圧延機２、エッジャ圧延機３および第２の粗ユニバーサル圧延機４からなる構成を複数組配置することができる。図７は、第１の粗ユニバーサル圧延機２、エッジャ圧延機３および第２の粗ユニバーサル圧延機４からなる構成を２組配置した構成である。また、図８は、第１の粗ユニバーサル圧延機２、エッジャ圧延機３および第２の粗ユニバーサル圧延機４からなる構成を３組配置した構成で、中間圧延工程を１パスで終了させることが可能であり、飛躍的に圧延能率が向上する。

なお、本発明は、図１、７、８に示す配置に限られるものではなく、第1の粗ユニバーサル圧延機２、エッジャ圧延機３および第２の粗ユニバーサル圧延機４を１基以上ずつ有する設備であれば、他のどのような配置であっても適用することができる。

例えば、第１の粗ユニバーサル圧延機、エッジャ圧延機、第２の粗ユニバーサル圧延機の少なくともいずれかを、２基以上連続して配置してもよい。

また、第１の粗ユニバーサル圧延機、エッジャ圧延機、第２の粗ユニバーサル圧延機の配置順を変更して、例えば、中間圧延工程の最初にエッジャ圧延機や第２の粗ユニバーサル圧延機を配置してもよい。さらに、各圧延機は通常、リバース圧延や素通し（圧延を行わずに圧延機を通過させる）が可能なので、圧延の順番は圧延機の順番と一致せずともよい。

中間圧延工程で得られたＴ形鋼は、仕上圧延工程で製品寸法に圧延する。

図６に、仕上ユニバーサル圧延機の構造を説明する模式図を示す。仕上ユニバーサル圧延機５は、水平軸上を回転する水平ロール５１ａ，５１ｂと垂直軸上を回転する竪ロール５２ａ，５２ｂを有し、水平ロール５１ａ，５１ｂの側面はロール面と直交させる。

竪ロール５２ａで被圧延材Ｈのフランジを圧延すると、ウェブに対し、フランジが垂直に整形される。竪ロール５２ｂを水平ロール５１ａ，５２ｂのフランジと対向しない側の側面に押圧することで水平ロール５１ａ，５２ｂが軸方向に移動しないようにできる。

仕上ユニバーサル圧延機では、ウェブはほとんど圧下されないか、または、形・寸法を整える程度に軽圧下される。この目的に適うため、水平ロール５１ａ，５１ｂの圧下面の幅は、ウェブ内法寸法より大きくする（したがってＷ２より大きい）。好ましくは、ウェブ１１の内法寸法Ｌの１０５〜１５０％程度とする。

仕上ユニバーサル圧延機と粗ユニバーサル圧延機は、一般にフランジ側の竪ロールの形状が異なる。すなわち、粗ユニバーサル圧延機においては、θ：３〜１５°の山形形状とすることが多い。これに対して、仕上ユニバーサル圧延機においては実質的にθ＝０°である。いずれのユニバーサル圧延機においても、水平ロールの圧延面は、中心軸を含む断面上で実質的に直線とする。

図１に示す圧延設備を用いて、厚さ２５０ｍｍ、幅３１０ｍｍの長方形断面を有するブルームから、ウェブ高さ３００ｍｍ、フランジ幅１００ｍｍ、ウェブ厚９ｍｍ、フランジ厚１６ｍｍを目標寸法とするＴ形鋼を圧延した。

第１の粗ユニバーサル圧延機２は、図２に示す構造のものを用いた。水平ロールは、圧下面の幅Ｗ１がウェブ内法寸法よりも広くなるように３２０ｍｍとし、水平ロールの側面の鉛直方向からの角度θは、７°とした。

左右の竪ロールは対向するように配置し、断面形状においてロール面の幅方向中心を頂点とする、鉛直から角度７°傾いた斜辺を有する上下対称の山形形状とした。

また、左右の竪ロールのうち、水平ロールの側面を押圧するものは、フランジの圧延で水平ロールが水平軸方向に移動しないように、押圧力を調整した。

第２の粗ユニバーサル圧延機４は、図４に示す構造のものを用いた。水平ロールのロール軸にはスラストころ軸受を組込み、ロール軸方向の荷重に強い構造とした。水平ロールは、圧下面の幅Ｗ２がウェブ内法寸法よりも狭くなるように２５０ｍｍとし、水平ロールの、フランジを圧延する側の側面は鉛直から角度７°傾けた。

また、左右の竪ロールで、フランジを圧延する一方の竪ロールは、断面形状においてロール面の幅方向中心を頂点とする、鉛直から角度７°傾いた斜辺を有する上下対称の山形形状とし、ウェブ先端部を高さ方向に圧下する他方の竪ロールは、ロール面が平坦な円筒型とした。

エッジャ圧延機３は図３に示す構造のものを用いた。水平ロールの大径部と小径部との段差は４４ｍｍとし、ロール幅は大径部が５００ｍｍ以上、小径部が２００ｍｍ以上を確保した。また、段差部分の傾斜角は鉛直から角度７°とした。

仕上ユニバーサル圧延機５は図６に示す構造のものを用いた。水平ロールの幅は３２０ｍｍとした。

最初に、上記ブルームを粗造形圧延機１（孔型ロールを組み込んだ二重式圧延機を用いた）で圧延し、略Ｔ形断面形状のＴ形鋼片とした。得られたＴ形鋼片のウェブ厚は４０ｍｍ、フランジ厚は７５ｍｍ、ウェブ高さ３７５ｍｍ、フランジ幅１３０ｍｍであった。

続いて、上述した第１粗ユニバーサル圧延機２、エッジャ圧延機３、および第２粗ユニバーサル圧延機４をこの順に近接配置した圧延機群で５パスの往復圧延を行って、ウェブとフランジを圧下した。

第２粗ユニバーサル圧延機４では竪ロールを用いてウェブ先端部をウェブ高さ方向に圧下し、ウェブ高さの調整を行った。最後に、水平ロールと竪ロールとを有する仕上ユニバーサル圧延機５でフランジの傾斜を鉛直に整形した。ウェブ部は軽圧下とした。

熱間圧延後、得られたＴ形鋼のウェブ高さ、フランジ幅、ウェブ厚、フランジ厚を測定したところ、目標通りの寸法で、本発明によれば目標寸法を満足するＴ形鋼を熱間圧延ままで製造できることが確認された。

特に、従来圧延ままでは調整が困難であったウェブ高さは、目標値±１ｍｍの範囲で熱間圧延することが可能で、端面形状も良好であった。

なお、第２ユニバーサル圧延機４の水平ロールの圧下面の幅Ｗ２を種々に変更する実験も行ったが、製品のウェブ内法寸法に対してＷ２が少なくとも７０％あれば、ウェブが座屈することなく高さ方向の圧下が可能であった。

一方、比較例として、中間圧延工程を、水平ロールの圧下面幅をウェブ幅より広く設定した粗ユニバーサル圧延機を１基と、エッジャ圧延機１基とからなる従来の圧延設備（図１０）を用いて実施し、Ｔ形鋼を製造した。ブルーム寸法、Ｔ形鋼の熱間圧延後の各部の目標寸法は本発明例と同じとした。比較例の設備では粗ユニバーサル圧延機が１基しかないため、パス数が９パスの往復圧延を行って目標寸法まで圧延した。

比較例では、ウェブの先端を圧下することができなかったため、ウェブ高さが目標の３００ｍｍよりも大きくなり、３０６ｍｍ程度となって寸法外れが発生した。このため、圧延後にウェブの端部を切断する必要が生じ、時間と費用がかかり製造コストが増加した。

また、パス数が増えたため本発明の実施例に比較して中間圧延の圧延時間が２倍に増え、生産性が大幅に悪化した。

なお、上記実施例において、Ｗ１および仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールの幅をそれぞれ３４０ｍｍに変えてみたが、やはり結果は良好であった。

次に、本発明の第２の実施例として、図５（ｂ）に示す水平ロールの両方の側面に傾斜を有する粗ユニバーサル圧延機を第２の粗ユニバーサル圧延機に用いて、本発明の第１の実施例と同様の寸法を有するＴ形鋼を圧延した。

粗造形圧延機１、第１の粗ユニバーサル圧延機２およびエッジャ圧延機３は、第１の実施例と同じ設備を用いた。第２の粗ユニバーサル圧延機４の水平ロール軸受は、第１の実施例のような特別な軸受ではなく通常のものを使用したため、設備費が節約できた。

水平ロールは、圧下面の幅Ｗ２がウェブ内法寸法よりも狭くなるように２５０ｍｍとし、水平ロールの、フランジを圧延する側の側面は鉛直から角度７°傾けた。竪ロールは断面形状においてロール面の幅方向中心を頂点とする、鉛直から角度７°傾いた斜辺を有する上下対称の山形形状とし、ウェブ先端側の竪ロール４２ｂには竪ロール表面からの深さ３４ｍｍ、幅１００ｍｍの底部が垂直な直線状の溝部を設けた。

Ｔ形鋼の製造では、まず、第１の実施例と同様の寸法を有するブルームを粗造形圧延機１で圧延し、略Ｔ形断面形状のＴ形鋼片とした。得られたＴ形鋼片の寸法は第１の実施例と同様にウェブ厚４０ｍｍ、フランジ厚７５ｍｍ、ウェブ高さ３７５ｍｍ、フランジ幅１３０ｍｍであった。

続いて、第１粗ユニバーサル圧延機２、エッジャ圧延機３、および第２粗ユニバーサル圧延機４をこの順に近接配置した圧延機群で５パスの往復圧延を行って、ウェブとフランジを圧下した。

第２粗ユニバーサル圧延機４ではウェブ先端側の竪ロールを水平ロール側面に押付けた状態で圧延し、ウェブ先端部をウェブ高さ方向に圧下してウェブ高さの調整を行った。最後に、水平ロールと竪ロールとを有する仕上ユニバーサル圧延機５でフランジの傾斜を鉛直に整形した。

熱間圧延後、得られたＴ形鋼のウェブ高さ、フランジ幅、ウェブ厚、フランジ厚を測定したところ、目標通りの寸法になっており、ウェブ高さは目標値±１ｍｍの範囲で、端面形状も良好であった。以上の結果から、本発明の図５（ｂ）に示す第２の粗ユニバーサル圧延機を用いたＴ形鋼の製造方法と圧延設備で、寸法精度の良好なＴ形鋼を熱間圧延ままで製造できることが確認できた。

次に、本発明の第３の実施例として、図１に示す圧延設備において、第１の粗ユニバーサル圧延機２と第２の粗ユニバーサル圧延機４とを入れ替えた圧延設備列を用いて、厚さ３００ｍｍ、幅６２０ｍｍの長方形断面を有するブルームから、ウェブ高さ５００ｍｍ、フランジ幅１５０ｍｍ、ウェブ厚１２ｍｍ、フランジ厚２２ｍｍを目標寸法とするＴ形鋼を圧延した。

すなわち、第３の実施例における中間圧延工程では、第２の粗ユニバーサル圧延機４、エッジャ圧延機３、第１の粗ユニバーサル圧延機２が、この順序で配置されている。

第２の粗ユニバーサル圧延機４は、図５（ｂ）に示す水平ロールの両方の側面に傾斜を有する構造のものを用いた。水平ロールは、圧下面の幅Ｗ２がウェブ内法寸法よりも狭くなるように４４０ｍｍとし、水平ロールの側面は鉛直から角度７°傾けた。

竪ロールは断面形状においてロール面の幅方向中心を頂点とする、鉛直から角度７°傾いた斜辺を有する上下対称の山形形状とし、ウェブ先端側の竪ロール４２ｂには竪ロール表面からの深さ３７ｍｍ、幅１００ｍｍの底部が垂直な直線状の溝部を設けた。

エッジャ圧延機３は図３に示す構造のものを用いた。水平ロールの大径部と小径部との段差は６８ｍｍとし、ロール幅は大径部が５５０ｍｍ以上、小径部が２００ｍｍ以上を確保した。また、段差部分の傾斜角は鉛直から角度７°とした。

第１の粗ユニバーサル圧延機２は、図２に示す構造のものを用いた。水平ロールは、圧下面の幅Ｗ１がウェブ内法寸法よりも広くなるように５３０ｍｍとし、水平ロールの側面の鉛直方向からの角度θは、７°とした。

左右の竪ロールは対向するように配置し、断面形状においてロール面の幅方向中心を頂点とする、鉛直から角度７°傾いた斜辺を有する上下対称の山形形状とした。また、左右の竪ロールのうち、水平ロールの側面を押圧するものは、フランジの圧延で水平ロールが水平軸方向に移動しないように、押圧力を調整した。

仕上ユニバーサル圧延機５は図６に示す構造のものを用いた。水平ロールの幅は５２０ｍｍとした。

最初に、上記ブルームを粗造形圧延機１（孔型ロールを組み込んだ二重式圧延機を用いた）で圧延し、略Ｔ形断面形状のＴ形鋼片とした。得られたＴ形鋼片のウェブ厚は５０ｍｍ、フランジ厚は９５ｍｍ、ウェブ高さ５８５ｍｍ、フランジ幅１８５ｍｍであった。

続いて、上述した第２粗ユニバーサル圧延機４、エッジャ圧延機３、および第１粗ユニバーサル圧延機２をこの順に近接配置した圧延機群で５パスの往復圧延を行って、ウェブとフランジを圧下した。

第２粗ユニバーサル圧延機４ではウェブ先端側の竪ロールを水平ロール側面に押付けた状態で圧延し、ウェブ先端部をウェブ高さ方向に圧下してウェブ高さの調整を行った。最後に、水平ロールと竪ロールとを有する仕上ユニバーサル圧延機５でフランジの傾斜を鉛直に整形した。

熱間圧延後、得られたＴ形鋼のウェブ高さ、フランジ幅、ウェブ厚、フランジ厚を測定したところ、目標通りの寸法になっており、ウェブ高さは目標値±１ｍｍの範囲で、端面形状も良好であった。

以上の結果から、本発明のＴ形鋼の製造方法と圧延設備で、ウェブ高さ５００ｍｍ、フランジ幅１５０ｍｍといった大きなサイズのＴ形鋼であっても、寸法精度の良好なＴ形鋼を熱間圧延ままで製造できることが確認できた。

本発明の実施に用いる、Ｔ形鋼の圧延設備の配置の一例を示す図。 本発明の実施に用いる、第１の粗ユニバーサル圧延機の構成の一例を説明する模式図。 本発明の実施に用いる、エッジャ圧延機の構成の一例を説明する模式図。 本発明の実施に用いる、第２の粗ユニバーサル圧延機の構成の一例を説明する模式図。 （ａ），（ｂ）ともに、本発明の実施に用いる、第２の粗ユニバーサル圧延機の構成の他の一例を説明する模式図。 本発明の実施に用いる、仕上ユニバーサル圧延機の構成の一例を説明する模式図。 本発明の実施に用いる、Ｔ形鋼の圧延設備の配置の他の例を示す図。 本発明の実施に用いる、Ｔ形鋼の圧延設備の配置の他の例を示す図。 Ｔ形鋼の断面形状を示す断面図。 （ａ）は従来のＴ形鋼の圧延設備を示す配置図で、（ｂ）は粗ユニバーサル圧延機の構成を説明する図、（ｃ）はエッジャ圧延機の構成を説明する図、（ｄ）は仕上ユニバーサル圧延機の構成を説明する図。 従来のＴ形鋼のエッジャ圧延機の構成を示す図。

符号の説明

１ 粗造形圧延機
２ 第１の粗ユニバーサル圧延機
３ エッジャ圧延機
４ 第２の粗ユニバーサル圧延機
５ 仕上ユニバーサル圧延機
１１ ウェブ
１１ａ ウェブの端面（ウェブ先端部）
１２ フランジ
１２ａ フランジの端面
２１ａ，２１ｂ 水平ロール
２２ａ，２２ｂ 竪ロール
３１ａ，３１ｂ エッジャロール
３２ 小径部
３２ａ 圧下面
３３ 大径部
４１ａ，４１ｂ 水平ロール
４２ａ，４２ｂ 竪ロール
４３ 溝部
５１ａ，５１ｂ 水平ロール
５２ａ，５２ｂ 竪ロール
Ｗ１ 第１の粗ユニバーサル圧延機の水平ロールの圧下面の幅
Ｗ２ 第２の粗ユニバーサル圧延機の水平ロールの圧下面の幅
Ｌ ウェブ内法寸法
Ｈ 被圧延材

Claims (3)

1. Ｔ形形状に粗成形されたＴ形鋼片のウェブとフランジを圧延する中間圧延工程と、前記中間圧延工程で得られたＴ形鋼片を製品形状とする仕上圧延を行う仕上圧延工程とを有するＴ形鋼の製造方法であって、
   前記中間圧延工程は、上下の水平ロールがウェブの板厚方向における上下面の全面を圧下する第１の粗ユニバーサル圧延機による圧延工程と、フランジの端面を圧下するエッジャ圧延工程と、上下の水平ロールが、ウェブの端部近傍を除いた板厚方向の上下面を圧下しつつ、左右の竪ロールの一方がウェブの端面をウェブの高さ方向に圧下し、他方がフランジをその板厚方向に圧下する第２の粗ユニバーサル圧延機による圧延工程とを有し、前記仕上圧延工程は仕上ユニバーサル圧延機による圧延工程を有することを特徴とするＴ形鋼の製造方法。
2. Ｔ形形状に粗成形されたＴ形鋼片を被圧延材として、そのウェブとフランジを圧延するＴ形鋼の圧延設備列であって、
   中間圧延工程として、ロール面の幅が前記被圧延材のウェブ内法寸法より広い上下の水平ロールを有する第１の粗ユニバーサル圧延機と、前記被圧延材のフランジの端面を圧下するエッジャ圧延機と、ロール面の幅が前記被圧延材のウェブ内法寸法より狭い上下の水平ロールおよび一方がフランジをその板厚方向に圧下し他方がウェブの端面をウェブの高さ方向に圧下する左右の竪ロールを有する第２の粗ユニバーサル圧延機とが配置されてなり、
   仕上圧延工程として、ロール面の幅が前記被圧延材のウェブ内法寸法より広い上下の水平ロールを有する仕上ユニバーサル圧延機が配置されてなることを特徴とするＴ形鋼の圧延設備列。
3. 第２の粗ユニバーサル圧延機のウェブ端面をウェブ高さ方向に圧下する竪ロールの高さ方向中央部に、底部が直線状でその幅がウェブ厚さよりも大きい溝部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のＴ形鋼の圧延設備列。

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