JPH09164411A - 形鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一連の圧延工程の中で形鋼の寸法精度の向上
を図る。 【解決手段】 ブレークダウンミルＢＤ、粗エッジャー
ミルＥ１、粗ユニバーサルミルＲ１、中間ユニバーサル
ミルＲ２、中間エッジャーミルＥ２、仕上ユニバーサル
ミルＦからなる圧延ラインにおいて、Ｒ２ミルの入側と
Ｆミルの入側にガイドローラー装置ＧＲ、ＧＦを設け、
Ｒ２ミルの入側と出側及びＦミルの出側に寸法計Ｓ１、
Ｓ２、Ｓ３を設け、これらの寸法計による測定データを
基に、プロセスコンピュータＰ／Ｃにより、各ミルの圧
下設定値、スラスト調整値、エッジャーミルのショート
ストローク調整値、およびガイドローラー装置のガイド
間隔設定値を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、
溝形鋼などの形鋼の製造方法に関し、特に寸法精度に優
れた形鋼の熱間圧延による製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｈ形鋼等の形鋼は一般にユニバーサル圧
延機により熱間圧延で製造されるが、形鋼の製造上の問
題点の一つとして、寸法精度の問題がある。Ｈ形鋼の寸
法欠陥の例を図６に示す。

【０００３】図６の（Ａ）はウエブの中心偏りと称され
るものであって、ユニバーサル圧延時に、Ｈ形鋼１００
のウエブ１０１がフランジ１０２の中心に対して上下の
どちらか一方にずれる現象である。これは、ユニバーサ
ル圧延機においてウエブのパスラインに対する咬込位置
が不適正なことが主たる原因で、ウエブの中心偏りの発
生は一般に不可避とされている。ウエブの中心偏りＳは
次式で定義される。 Ｓ＝｜ａ−ｂ｜／２ 但し、ａ、ｂ：フランジ端とウエブ面の間の距離

【０００４】次に、図６の（Ｂ）はフランジ厚偏肉と称
されるものであって、左右または上下のフランジ厚さの
差が発生する現象である。これは、ウエブ高さの変更に
伴う上下水平ロールのシフト量の不適正なことが主たる
原因で、主に圧延の初期もしくは中期に発生する。また
このようなフランジ厚偏肉が発生すると、圧延中期以降
に各フランジの圧下率が変化するので、上記のウエブの
中心偏りが発生することになる。

【０００５】図６の（Ｃ）はフランジ幅の変化に関する
もので、被圧延材の先後端は材料の拘束がないため、先
後端部より中間部のほうが伸延され易いために先後端部
のフランジ幅が小さくなる現象である。この現象は、矯
正後の製品にも（矯正時、先後端部は未矯正となるた
め）残ってしまい、最終製品段階では中間部のフランジ
幅の増大量ΔＢは１〜３mm程度となる。なお、この現象
は、圧延方法等により、逆の傾向（先後端部のフランジ
幅大）になりうることもある。

【０００６】上記の寸法精度の問題のうち、ウエブの中
心偏りを低減する方法は、特公平６−５３２８９号、特
開平６−２１８４１３号など、従来からも数多くの提案
がある。例えば、前者の公報に開示された方法では、ユ
ニバーサル圧延機の入側にウエブまたはフランジのロー
ラーガイド装置を設けるとともに、入側または出側にウ
エブの中心偏り測定器を設け、その測定器の測定データ
に基づいて、ミル駆動側、ミル操作側で各々別個にロー
ラーガイド装置の上下位置を調整している。後者の公報
では、ウエブの上下に位置するガイドブロックにフラン
ジのガイドローラーを設けた装置を開示している。いず
れもパスラインに対するローラーガイド装置の上下位置
を個々に調整することによってウエブの中心偏りを少な
くしようとするものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｈ形鋼
等の寸法精度は、粗圧延工程、中間圧延工程、仕上げ圧
延工程からなる一連の圧延工程の中で実現されなければ
ならないものであり、従来のように個々の圧延工程で単
独に制御するだけでは寸法変動の修正量にも、ある程度
の限界値、つまり寸法精度の向上に及ぼす個々の要因に
限界値があるため、更なる精度向上は望むべくもないも
のであった。

【０００８】本発明は、上記一連の圧延工程の中で寸法
精度を実現しようとするものであり、複数（群）のセン
サーからのデータに基づいて最適寸法制御システムによ
り、寸法精度の向上を図った形鋼の製造方法を提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る形鋼の製造
方法は、ブレークダウンミルおよび粗ユニバーサルミ
ル、粗エッジャーミルによる粗圧延工程、中間ユニバー
サルミルおよび中間エッジャーミルによる中間圧延工
程、および仕上ユニバーサルミルによる仕上圧延工程を
経て形鋼を製造する方法において、前記中間ユニバーサ
ルミルおよび前記仕上ミルの入側にそれぞれ被圧延材を
誘導するガイドローラー装置を設けるとともに、被圧延
材の寸法を測定する寸法計を、前記中間ユニバーサルミ
ルの入側もしくは出側または両側、および前記仕上ユニ
バーサルミルの出側にそれぞれ設け、前記寸法計の測定
データを基に、最適制御システムにより最適指示値を判
断し、各ミルの圧下設定値、水平ロールスラスト調整値
（以降、単にスラスト調整値と呼ぶ）、エッジャーミル
のショートストローク調整値、およびガイドローラー装
置のガイド間隔設定値をパス間またはバー間で制御し形
鋼を製造することを特徴とするものである。

【００１０】本発明においては、仕上ユニバーサルミル
の出側に設けた寸法計により仕上げ材の仕上げ寸法を測
定し、その測定データを各圧延機、各エッジャーミル、
並びに仕上ミルの入側の寸法計にフィードバックし、中
間ユニバーサルミルの入側の寸法計による測定データを
ブレークダウンミルおよび粗ユニバーサルミル群にフィ
ードバックするとともに、中間ユニバーサルミル、中間
エッジャーミル、仕上ユニバーサルミル、および中間圧
延機群のガイドローラー装置にフィードフォワードし、
さらに仕上ユニバーサルミルの入側の寸法計による測定
データを仕上げ材用のガイドローラー装置にフィードフ
ォワードし、これらの寸法計の測定データを基に、最適
制御システムにより最適指示値を判断し、各ミルの圧下
設定値、スラスト調整値、エッジャーミルのショートス
トローク調整値、およびガイドローラー装置のガイド間
隔設定値をパス間またはバー間で制御するので、従来法
に比べて格段に寸法精度に優れた形鋼を製造することが
できる。また、被圧延材の温度を測定する温度計も各圧
延機間に設置されているが、上記の寸法計（もしくは寸
法・形状計）による測定データを重視して最適制御シス
テムを構成する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明方法に使用する圧延
システムの一例を示す構成図である。図において、ＢＤ
はブレークダウンミル、Ｅ１は粗エッジャーミル、Ｒ１
は粗ユニバーサルミルであり、これらは被圧延材の粗圧
延機群を構成し、Ｈ形鋼の場合、素材を断面ドックボー
ン形状に粗圧延する。また、粗エッジャーミルＥ１、粗
ユニバーサルミルＲ１にてリバース圧延が行われる。Ｒ
２、Ｅ２はそれぞれ中間圧延機群を構成する中間ユニバ
ーサルミルおよび中間エッジャーミルであり、粗圧延さ
れた被圧延材をさらに製品形状に近いＨ形断面の形状に
中間圧延する。この中間ユニバーサルミルＲ２の入側に
被圧延材の誘導を司る第１のガイドローラー装置ＧＲを
設け、さらに中間ユニバーサルミルＲ２の入側に複数の
第１の寸法計Ｓ１が設置されている。これらの第１の寸
法計Ｓ１は、粗ユニバーサルミルＲ１の最終パスにおけ
る被圧延材の仕上り寸法、例えば図１０に示すフランジ
幅Ｂ、ウエブ厚さｔ１、フランジ厚さｔ２等を測定する
ものである。なお、中間ユニバーサルミルＲ２、中間エ
ッジャーミルＥ２でもリバース圧延が行われ、またガイ
ドローラー装置ＧＲはフランジまたはウエブをローラー
もしくはフィリクションガイドによりガイドする方式と
なっている。Ｆは仕上ユニバーサルミルで、その入側に
は上記ＧＲと同様の構成からなる第２のガイドローラー
装置ＧＦを設け、中間エッジャーミルＥ２の出側および
仕上ユニバーサルミルＦの出側にそれぞれ第２の寸法計
Ｓ２、第３の寸法計Ｓ３を設けている。仕上ユニバーサ
ルミルＦにて被圧延材を目標製品寸法に仕上圧延する。
なお、上記の寸法計Ｓ１〜Ｓ３は被圧延材の断面形状を
測定する形状計とすることもできる。Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３
は被圧延材の温度を測定する温度計で、第１の温度計Ｔ
１は粗エッジャーミルＥ１の入側に設置されている。温
度計Ｔ１の測定レンジは700〜1200℃となっている。第
２の温度計Ｔ２は中間ユニバーサルミルＲ２の入側に設
置され、その測定レンジも同じく700 〜1200℃となって
いる。第３の温度計Ｔ３は仕上ユニバーサルミルＦの入
側に設置され、その測定レンジは500 〜1000℃となって
いる。これら３個の温度計以外にも各ミル間に温度計が
設置されているが、被圧延材の寸法・形状制御に関わる
ものは主として上記の３個の温度計Ｔ１〜Ｔ３とされて
いる。これらの温度計は被圧延材の温度を測定し、その
測定温度は、叙述の最適制御システムの系に取り込まれ
る。各圧延機には図示しない圧下制御装置と圧下量測定
器が装備されており、また、粗ユニバーサルミルＲ１、
中間ユニバーサルミルＲ２、仕上ユニバーサルミルＦは
ウエブ高さを可変とするようロールシフト機能をも備え
ている場合もある。これに対応して粗エッジャーミルＥ
１、中間エッジャーミルＥ２のショートストローク調整
やガイドローラー装置ＧＲ、ＧＦのガイド間隔調整が可
能になっている。Ｐ／Ｃはこの圧延システム全体の制御
を司るプロセスコンピュータである。

【００１２】ところで、寸法計Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の測定
タイミング、測定対象ないし制御項目は表１のようにな
っており、第１の寸法計Ｓ１の測定値は、ブレークダウ
ンミルＢＤおよび粗ユニバーサルミル群にフィードバッ
クされ、かつ、中間ユニバーサルミルＲ２、中間エッジ
ャーミルＥ２、第１のガイドローラー装置ＧＲ、仕上ユ
ニバーサルミルＦにそれぞれフィードフォワードされ
る。第２の寸法計Ｓ２の測定値は、第２のガイドローラ
ー装置ＧＦにフィードフォワードされる。第３の寸法計
Ｓ３の測定値は、以上の全ての圧延機（ＢＤ、Ｒ１、Ｒ
２、Ｆ）およびエッジャーミル（Ｅ１、Ｅ２）にそれぞ
れフィードバックされるとともに、第２の寸法計Ｓ２に
もフィードバックされる。

【００１３】

【表１】

【００１４】但し、表１において、 Ｒ１仕上：Ｒ１ミルの最終パスの時測定 Ｒ２偶パス：Ｒ２ミルの偶数回目のパスの時測定 Ｒ２ラストパス：Ｒ２ミルの最終パスの時測定 Ｆ仕上：Ｆミルの仕上パスの時測定 ＦＢ：フィードバック制御 ＦＦ：フィードフォワード制御 FBBt1 ：ブレークダウン仕上げウエブ厚（ファイナルビ
ームブランクのウエブ厚） Ｂ：フランジ幅（図５参照） Ｈ：ウエブ高さ（同上） ｔ1 ：ウエブ厚（同上） ｔ2 ：フランジ肉厚（同上） Ｐ／Ｌ：パスライン（同上） 軸調：各ユニバーサルミルの水平ロールのスラスト方向
のシフト量 Ｓ：ウエブ中心偏り（＝｜ａ−ｂ｜／２）

【００１５】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００１６】（実施例１）Ｈ形鋼のサイズ、H200×B200
×8/12、H500×B200×10/16 、H900×B300×16/28 の３
種について、従来法−１（図７）、従来法−２（図
８）、および本発明法（図２）により製造し、製品の仕
上り寸法を比較した。従来法−１は、図７に示すような
各圧延機の配列で製造したものであり、仕上ミルＦの出
側にのみ寸法計Ｓ３を設置し、かつ、寸法計Ｓ３による
測定データを基に、各ミルロールの圧下設定およびガイ
ドローラー装置ＧＲ、ＧＦのガイド間隔設定を人手によ
り変更したものである。従来法−２は、図８に示すよう
な各圧延機の配列で製造したものであり、中間ミル群の
出側に寸法計Ｓ２を、仕上ミルＦの出側に寸法計Ｓ３を
設置し、かつ、寸法計Ｓ２による測定データを仕上ミル
Ｆの入側のガイドローラー装置ＧＦにフィードフォワー
ドし、そのガイド間隔設定を自動的に変更するようにし
たものである。なお、寸法計Ｓ３の測定データに基づく
各ミルロールの圧下設定およびＧＦ以外のガイドローラ
ー装置ＧＲのガイド間隔設定の変更は従来法−１と同様
に人手によるものとした。実施例１の方法は、図２に示
すような各圧延機の配列で製造したものであり、中間ミ
ル群の出側に寸法計Ｓ２を、仕上ミルＦの出側に寸法計
Ｓ３を設置し、かつ、寸法計Ｓ２に寸法計Ｓ３の測定デ
ータを取り込み、学習させ、この学習したデータを仕上
ミルＦの入側のガイドローラー装置ＧＦにフィードフォ
ワードして、そのガイド間隔設定を自動的に変更するよ
うにしたものである。実施例１における寸法計Ｓ２、Ｓ
３による測定項目は以下のとおりである。 寸法計Ｓ２：Ｂ、ｔ1 、Ｓ 寸法計Ｓ３：Ｈ、Ｂ、ｔ1 、ｔ2 、Ｓ、ｔ2 偏肉 仕上り寸法の比較結果を表２に示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】表２から明らかなように、本発明の方が従
来法−１、従来法−２に比べて、ウエブの中心偏りの改
善効果が著しいことが分かる。

【００１９】（実施例２）実施例１と同じ３種のサイズ
を本発明法と従来法−１、従来法−２により製造し、仕
上り寸法を比較した。従来法−１、従来法−２について
は、実施例１の方法と同じである。実施例２の方法は、
図３に示すような各圧延機の配列で製造したものであ
り、中間ユニバーサルミルＲ２の入側および仕上ミルＦ
の出側に寸法計Ｓ１、Ｓ３をそれぞれ設置し、寸法計Ｓ
１によりＲ１ミルの粗圧延材の仕上り寸法を測定し、こ
の測定データを基に、ＢＤミルからＦミルの各ロールの
圧下設定を自動的に修正したものである（予め設定され
たプリセットモデルによるパススケジュールを自動的に
修正する）。また、Ｒ２ミル、Ｆミルのロールの圧下設
定の自動修正は、前材（当該材の１本前の被圧延材）の
寸法計Ｓ３の測定データを基に、このデータを優先し、
圧下修正を行うものとした。さらに、寸法計Ｓ１の測定
データはＲ２ミルの入側のガイドローラー装置ＧＲのガ
イド間隔設定にフィードフォワードされ、その設定値を
自動的に修正するようにしたものである。実施例２にお
ける寸法計Ｓ１、Ｓ３による測定項目は以下のとおりで
ある。 寸法計Ｓ１：Ｂ、ｔ1 、ｔ2 、Ｓ、ｔ2 偏肉 寸法計Ｓ３：Ｈ、Ｂ、ｔ1 、ｔ2 、Ｓ、ｔ2 偏肉 仕上り寸法の比較結果を表３に示す。

【００２０】

【表３】

【００２１】表３から明らかなように、本発明の方が従
来法−１、従来法−２に比べて、ウエブの中心偏りおよ
びフランジ厚の偏肉ともに格段に優れていることが分か
る。

【００２２】（実施例３）実施例１と同じ３種のサイズ
を本発明法と従来法−１、従来法−２により製造し、仕
上り寸法を比較した。従来法−１、従来法−２について
は、実施例１の方法と同じである。実施例３の方法は、
図４に示すような各圧延機の配列で製造したものであ
り、中間ユニバーサルミルＲ２の入側および出側、仕上
ミルＦの出側に寸法計Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をそれぞれ配置
し、寸法計Ｓ１によりＲ１ミルの粗圧延材の仕上り寸法
を測定し、この測定データを基に、ＢＤミルからＦミル
の各ロールの圧下設定およびロールのスラスト調整およ
びエッジャーミルのショーとストロークを自動的に修正
したものである（予め設定されたプリセットモデルによ
るパススケジュールを自動的に修正する）。また、Ｒ２
ミル、Ｆミルのロールの圧下設定の自動修正は、前材
（当該材の１本前の被圧延材）の寸法計Ｓ３の測定デー
タを基に、このデータを優先し、圧下修正およびスラス
ト調整の修正を行うものとした。さらに、寸法計Ｓ１の
測定データはＲ２ミルの入側のガイドローラー装置ＧＲ
のガイド間隔設定にフィードフォワードされ、その設定
値を自動的に修正するようにしたものである。実施例３
における寸法計Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３による測定項目は以下
のとおりである。 寸法計Ｓ１：Ｂ、ｔ1 、ｔ2 、Ｓ、ｔ2 偏肉 寸法計Ｓ２：Ｂ、ｔ1 、Ｓ 寸法計Ｓ３：Ｈ、Ｂ、ｔ1 、ｔ2 、Ｓ、ｔ2 偏肉 仕上り寸法の比較結果を表４に示す。

【００２３】

【表４】

【００２４】表４から明らかなように、本発明の方が従
来法−１、従来法−２に比べて、ウエブの中心偏り、フ
ランジ厚偏肉、およびフランジ幅差の全ての点で格段に
優れていることが分かる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、被圧延
材のそれぞれの圧延工程中に寸法計により各部位の寸法
を測定し、これらの測定データを基に、最適制御システ
ムにより各ミルの圧下設定値、スラスト調整値、エッジ
ャーミルのショートストローク調整値、およびガイドロ
ーラー装置のガイド間隔設定値を制御するようにしたの
で、ウエブの中心偏り、フランジ厚の偏肉、フランジ幅
の変化等を含む総合的な寸法精度が極めて高い形鋼を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する圧延システムの一例を示す構
成図である。

【図２】本発明の実施例１による圧延システムの構成図
である。

【図３】本発明の実施例２による圧延システムの構成図
である。

【図４】本発明の実施例３による圧延システムの構成図
である。

【図５】Ｈ形鋼の各部の寸法を示す説明図である。

【図６】Ｈ形鋼の寸法欠陥の例を示す説明図である。

【図７】従来法の第１例による圧延システムの構成図で
ある。

【図８】従来法の第２例による圧延システムの構成図で
ある。

【符号の説明】

ＢＤ：ブレークダウンミル Ｅ１：粗エッジャーミル Ｒ１：粗ユニバーサルミル Ｒ２：中間ユニバーサルミル Ｅ２：中間エッジャーミル Ｆ：仕上ユニバーサルミル Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３：寸法計 Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３：温度計 Ｐ／Ｃ：プロセスコンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 清生 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 小松原 実 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレークダウンミルおよび粗ユニバーサ
   ルミル、粗エッジャーミルによる粗圧延工程、中間ユニ
   バーサルミルおよび中間エッジャーミルによる中間圧延
   工程、および仕上ユニバーサルミルによる仕上圧延工程
   を経て形鋼を製造する方法において、 前記中間ユニバーサルミルおよび前記仕上ミルの入側に
   それぞれ被圧延材を誘導するガイドローラー装置を設け
   るとともに、被圧延材の寸法を測定する寸法計を、前記
   中間ユニバーサルミルの入側もしくは出側または両側、
   および前記仕上ユニバーサルミルの出側にそれぞれ設
   け、前記寸法計の測定データを基に、最適制御システム
   により最適指示値を判断し、各ミルの圧下設定値、水平
   ロールスラスト調整値、エッジャーミルのショートスト
   ローク調整値、およびガイドローラー装置のガイド間隔
   設定値をパス間またはバー間で制御し形鋼を製造するこ
   とを特徴とする形鋼の製造方法。