JP4992040B2 - Ｔ形鋼の圧延方法および圧延設備 - Google Patents

Description

本発明は、Ｈ形鋼の圧延設備を利用したＴ形鋼の圧延方法および圧延設備に関し、ウェブ高さの調整が容易でウェブ先端形状の良好なＴ形鋼の圧延方法および圧延設備に関する。

Ｔ形鋼は図１に示すように、ウェブ部１１とフランジ部１２を一体に成形した形鋼で、造船や橋梁等の分野で広く使用され、様々な寸法の製品が必要とされている。

特許文献１はＴ形鋼の圧延方法に関し、多様な寸法（ウェブ厚、フランジ厚、ウェブ高さおよびフランジ厚）が要求されるＴ形鋼を効率よく製造する方法が記載されている。

特許文献１記載の発明は、図７に示すＨ形鋼を圧延する設備を用いてＴ形鋼を製造するもので、略Ｔ形状の粗形鋼片を中間圧延工程の粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機４および仕上ユニバーサル圧延機５で圧延してＴ形鋼を製造する。

仕上げユニバーサル圧延機５の水平ロールと竪ロールの開度を調整することによって種々のフランジ厚、ウェブ厚の製品を圧延することが可能である。

また、特許文献２には、Ｔ形鋼を専用の圧延設備を用いて製造する方法が記載されている。特許文献２記載の発明では、ウェブとフランジの厚みは３つのロールを有する専用圧延機で圧延し、フランジ先端は竪ロール圧延機で、ウェブの先端は多数の孔型を有するエッジャ圧延機で圧延する。
特公昭４３−１９６７１号公報 特開昭５０−１７３５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のＴ形鋼の圧延方法では、中間圧延工程と仕上圧延工程の両工程にてユニバーサル圧延機を用い、ユニバーサル圧延機によってウェブ厚を調整しかつフランジ厚を調整し、さらにフランジの先端を粗ユニバーサル圧延機の下流近傍に設置したエッジャ圧延機で圧下して成形するが、ウェブの先端はウェブ高さ方向にロールで圧下せずに熱間圧延を終了する。

このため、ウェブ高さが必ずしも目標寸法通りにならない場合が多く、また製品の長手方向断面で見てウェブ先端が円弧状となってしまい、製品として好ましくない。

そこで、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を切断して製品として出荷する場合があるが、熱間圧延の後で切断工程を経て製品とすると、Ｔ形鋼の製造コストの増加や納期の遅れにつながる。

また、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先端を切断整形する方法も記載されているが、この方法では切断部にダレや丸みが生じるため、ウェブ先端の形状が悪化して、断面形状の良い製品を得ることができない。

特許文献２記載の方法では、特殊な３ロール圧延機を用いるために設備費用が高価になる。また、ウェブをエッジングする際に座屈を防止するため、エッジャ圧延機に多数の孔型を設け、パスラインと直行方向に急速シフトさせてウェブ寸法に適合した孔型をセットする必要があり、シフト装置のために更に設備費用が増加する。

さらに、ウェブが薄くなると孔型の幅も狭くせざるを得ず、特にウェブ高さが大きい場合には、圧延材がうまく孔型に入らずに圧延不良を引き起す可能性が大きい。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、熱間圧延によってウェブ高さ寸法を目標通りとし、ウェブ先端を良好な形状に整形することが可能なＴ形鋼の圧延方法と安価な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で達成可能である。
１．粗圧延工程でＴ形形状に粗成形したＴ形鋼片を、中間圧延工程で粗ユニバーサル圧延機とエッジャ圧延機を用いて圧延する際、粗ユニバーサル圧延機とエッジャ圧延機の間に設けたローラーにより、ウェブ先端を圧下しつつ粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ圧延機で圧延後、引き続き仕上ユニバーサル圧延工程で仕上ユニバーサル圧延機を用いて圧延して製品形状とするＴ形鋼の圧延方法。
２．粗ユニバーサル圧延機、中間圧延機群、仕上ユニバーサル圧延機を有するＴ形鋼の圧延設備において、前記中間圧延機群は、粗ユニバーサル圧延機とエッジャ圧延機と両者の間でウェブ先端を圧下するローラーを有する圧延機群を少なくとも一つ以上有することを特徴とする、Ｔ形鋼の圧延設備。

本発明によれば、熱間圧延ままで、ウェブ高さの寸法が目標どおりになるとともに、ウェブ先端の形状が良好となるので、熱間圧延の後にウェブの先端部を切断する必要がない。その結果、Ｔ形鋼の製造コストを低減することができるとともに、納期遅れを防止することができる。

また、一般的なＨ形鋼の圧延設備にローラーを加えただけの設備構成でＴ形鋼を製造することが可能で、設備費用を抑えることができる。

本発明に係るＴ形鋼の圧延設備は、図７に示したＨ形鋼の圧延設備を利用するもので、粗ユニバーサル圧延機とエッジャ圧延機の間に、ウェブ先端を圧下するローラーを設けたことを特徴とする。以下、図を用いて本発明を詳細に説明する。

図２に本発明に係るＴ形鋼圧延設備の一例を示す。図において１は粗造形圧延機、２は粗ユニバーサル圧延機、３はローラー、４はエッジャ圧延機、５は仕上げユニバーサル圧延機を示す。

粗造形圧延機１は、孔型を有するロールが装備された二重式圧延機で、加熱炉を出た素材鋼片を断面形状が略Ｔ形のＴ形鋼片に圧延する。

中間圧延設備は粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機４が設置された圧延設備で、粗ユニバーサル圧延機２でウェブとフランジの厚みの圧下を行い、エッジャ圧延機４でフランジ先端を圧下してフランジ幅を制御する。

本発明では、粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機４の間に、ウェブ１１の先端を圧下するローラー３を設置する。中間圧延工程ではこれらの圧延機およびローラー３を用いた往復圧延を実施する。

図３は粗ユニバーサル圧延機２によるＴ形鋼の圧延状況を模式的に示し、水平ロール２１でウェブ１１の厚みを圧下し、また水平ロール２１の側面と竪ロール２２でフランジ１２の厚みを圧下する。

竪ロール２２に対向する竪ロール２３は、フランジ１２を圧下することによって水平ロール２１の軸方向に働くスラスト力を押さえるために、水平ロール２１の側面に押し付けた状態で圧延するのがよい。

図４は粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機４の間に設置したローラー３１，３２でＴ形鋼のウェブ１１の先端を圧下する様子を示す模式図で、ウェブ１１の先端側のローラー３１は外周が平坦なローラーを用い、ウェブ厚に関わらずウェブ１１の先端を平坦に圧下できるようにする。

フランジ側のローラー３２はフランジ１２の傾斜に合わせてローラーの上下端に向けて直径が小さくなる傾斜を持たせる。ローラー３２はウェブ１１の先端の圧下力を受けて圧延材の位置がずれないようにするための抑えであり、フランジ１２を圧下するものではない。

フランジ側となるローラー３２がなくてもウェブ１１の先端の圧下が可能であるが、ウェブ高さを精度よく圧延するためローラー３２を設けることが好ましい。ローラー３１、３２は駆動させても良いが、２基の圧延機、粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機４の間に設置されているため、無駆動であっても圧延材を通過させる支障にはならず、設備を簡易化する観点から自由回転する無駆動ローラーで充分である。

ただし、ウェブ１１の先端の圧下量を調整するため、圧延方向と直角の水平方向に位置調整可能な構造とする。

図５はエッジャ圧延機４によるＴ形鋼の圧延を模式的に示す図で、フランジ１２の両端部を圧下する。エッジャ圧延機４の水平ロール４１はフランジ１２の先端のみを圧下し、ウェブ１１は圧下しないようにウェブ１１と水平ロール４１の間に若干の隙間を設けた状態で圧延する。中間圧延工程ではフランジ１２に５〜１０°程度の傾斜角θをつけて圧延することが望ましい。

図６は仕上ユニバーサル圧延機５によるＴ形鋼の圧延を模式的に示す図で、中間圧延工程で目標とするウェブ厚、フランジ厚、ウェブ高さおよびフランジ幅に圧延された被圧延材は、水平ロール５１、竪ロール５２、５３でフランジ１２が垂直に整形されて製品となる。

本発明では、ウェブ１１の先端を圧下するローラー３１，３２を隣り合う２基の圧延機、粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機４の間に設置することにしているが、その理由を以下に述べる。

Ｔ形鋼はウェブ１１が薄くなり、また高さ寸法が大きくなるほど、ウェブ１１の先端圧下時にウェブ１１が座屈して所望の圧下量が得られなかったり、Ｔ形鋼の断面形状が悪化する可能性が大きくなる。

本発明の中間圧延機群で用いる圧延機は粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機４であり、いずれの圧延機もウェブ１１を水平ロールで挟み込んで圧延している。

このため、隣り合う２基の圧延機、粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機４の間でウェブ１１の先端をローラー３１で圧下しても、被圧延材の前後は、粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機４に噛み込まれ、ウェブ１１がほぼ固定されているため、ウェブ１１の座屈が生じにくい。

圧延機の数を増やすことでより少ないパス数で効率よく圧延することが可能で、多くの圧延機を配置した場合には、中間圧延を１パスで終了させ、往復圧延が不要となるため、飛躍的に圧延能率が向上する。

そのため、本発明において、中間圧延設備は粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機４は少なくとも一基で、両者の間にウェブ先端を圧下するローラー３１，３２を備えた圧延機群とする。

中間圧延設備における圧延機の配置は、例えば、上流から下流にかけて、粗ユニバーサル圧延機２、ローラー３１，３２、エッジャ圧延機４、粗ユニバーサル圧延機２、ローラー３１，３２、エッジャ圧延機４となる。

本発明に係る圧延設備で、Ｔ形鋼を圧延する場合、まず、粗圧延工程でＴ形形状に粗成形したＴ形鋼片を、中間圧延工程で粗ユニバーサル圧延機とエッジャ圧延機を用いて圧延する。

その際、粗ユニバーサル圧延機とエッジャ圧延機の間に設けたローラーにより、ウェブ先端を圧下し、引き続き仕上ユニバーサル圧延工程で仕上ユニバーサル圧延機を用いて製品形状とする。

厚さ２５０ｍｍ、幅３１０ｍｍの長方形断面を有するブルームから、目標寸法をウェブ高さ３００ｍｍ、フランジ幅１００ｍｍ、ウェブ厚９ｍｍ、フランジ厚１６ｍｍとするＴ形鋼を図２及び図７に示す形鋼圧延設備を用いて製造した。尚、図２は本発明例、図７は比較例で粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機４を１基ずつとした。

まず、いずれの形鋼圧延設備でも、孔型ロールを組み込んだ二重式圧延機１で圧延して、略Ｔ形断面形状のＴ形鋼片を圧延した。Ｔ形鋼片のウェブ厚は４０ｍｍ、フランジ厚は７５ｍｍであった。

図２に示す形鋼圧延設備を用いた場合は、粗ユニバーサル圧延機２とエッジャ圧延機４の間にウェブ先端圧下ローラー３を配置した中間圧延機群で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。

最後に、水平ロールと竪ロール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する１パスの圧延を行い、目標通りの寸法を有するＴ形鋼を得た（本発明例）。

一方、ウェブ先端圧下ローラーを配置しない図７に示す形鋼圧延設備を用いた場合は、ウェブの先端を圧下することができないため、ウェブ高さが目標の３００ｍｍよりも大きく、３０６ｍｍ程度となって寸法外れが発生した。

ウェブ高さは圧延材の先端と後端ほど大きくなり、寸法が一定にならなかった。ウェブ先端を切断するため製造コストが増加した。

Ｔ形鋼を説明する模式図。 本発明例。 粗ユニバーサル圧延機によるＴ形鋼の圧延状況を模式的に示す図。 ローラーでＴ形鋼のウェブ先端を圧下する様子を示す模式図。 エッジャ圧延機によるＴ形鋼の圧延状況を模式的に示す図 仕上ユニバーサル圧延機によるＴ形鋼の圧延状況を模式的に示す図。 Ｈ形鋼の圧延設備を説明する図。

符号の説明

１ 粗造形圧延機
２ 粗ユニバーサル圧延機
３ ローラー
４ エッジャ圧延機
５ 仕上げユニバーサル圧延機
１１ ウェブ
１２ フランジ
３１、３２ ローラー
４１、５１ 水平ロール
５２，５３ 竪ロール

Claims (2)

1. 粗圧延工程でＴ形形状に粗成形したＴ形鋼片を、中間圧延工程で粗ユニバーサル圧延機とエッジャ圧延機を用いて圧延する際、粗ユニバーサル圧延機とエッジャ圧延機の間に設けたローラーにより、ウェブ先端を圧下しつつ粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ圧延機で圧延後、引き続き仕上ユニバーサル圧延工程で仕上ユニバーサル圧延機を用いて圧延して製品形状とするＴ形鋼の圧延方法。
2. 粗ユニバーサル圧延機、中間圧延機群、仕上ユニバーサル圧延機を有するＴ形鋼の圧延設備において、前記中間圧延機群は、粗ユニバーサル圧延機とエッジャ圧延機と両者の間でウェブ先端を圧下するローラーを有する圧延機群を少なくとも一つ以上有することを特徴とする、Ｔ形鋼の圧延設備。

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