JP2681536B2 - 溝形鋼の圧延装置列 - Google Patents

溝形鋼の圧延装置列

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    • B21B27/02Shape or construction of rolls
    • B21B27/028Variable-width rolls

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は溝形鋼の熱間圧延装置列に関し、詳しくはウ
ェブとフランジの板厚が均等でかつ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圧
延装置列に関するものである。
(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、第4図(a)のロール成形法と第4図(b)の
プレス成形法のいずれかにより冷間加工されているが、
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)、降状比YR(降伏点は耐
力:引強さが若干高い。一方、超高層建築等では適用部
材のYRは低い方が耐震性能の上から望ましいと一部でい
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。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(ウェブとフランジの厚
みは同一かつテーパなしの平行な均一板厚)、かつ一般
形鋼並みの低生産コストを要請されている。
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第5図(a)に示し、また連続ミ
ルによる場合を第5図(b)に示す。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WO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きたすとい
う問題がある。
(発明が解決しようとする課題) 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、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、溝形鋼の熱間圧延装置列を提供するこ
とを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明の要旨は、 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
スラブを2連もしくは3連の山形部を有する複合山形粗
材に粗造形する装置、 2重粗整形圧延機と粗ユニバーサル圧機とのリバース
圧延によって前記複合山形粗材を所定の厚みと幅の複合
山形中間材とする装置、 2連の山形孔型が形成された2重圧延機により前記複
合山形中間材の中央山形部を平坦にする装置、 カリバー深さを任意に変更可能な整形圧延機により前
記複合山形中間材のフランジ端部を整形する装置、 胴幅可変の水平ロールにより前記複合山形中間材のウ
ェブを平坦にする装置、 および 胴幅可変の水平ロールを備えた仕上ユニバーサル圧延
機によって仕上げ圧延する装置 を順に配列したことを特徴とする溝形鋼の圧延装置列で
ある。
(作用、実施例) 以下、本発明を図面により詳細に説明する。
第1図および第2図に本発明の溝形鋼の圧延装置列を
示す。同図において、1a,1bは粗造形工程の2重粗圧延
機BDの上下水平ロールであり、このロール1a,1bには箱
孔型G1および2個の番孔型G2,G3が掘削されている。こ
こで、番孔型とは特開昭61−82904号公報に開示されて
いるものであり、例えば第6図の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との関
係を指す。孔型G5と孔型G6とは同一のロール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
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。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練・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。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。
なお、番孔型G2,G3を形成する上下ロール1a,1bのう
ち、上ロール1aの両側の2つの屈曲凹部は尖角状に形成
し、中央の屈曲凹部は比較的なだらかな曲面としてい
る。即ち、後述するように両側の2つの屈曲凹部は最終
製品における溝形鋼の外側角部(直角)に対応し、中央
の屈曲凹部に対応する被圧延の最終的には平坦化され溝
形鋼のウェブとなるためである。ロールの屈曲凹部の角
度、形状およびフランジ相当部両側の横方向への展開形
状等の詳細寸法は、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等の観点から実際の操業条件
に合わせて適宜決定されるべきである。
さて、圧延素材となる矩形断面の連続鋳造スラブ100
は箱孔型G1で幅エッジングされ、加熱スケールの剥離除
去とサイジングが行われる。次に、2個の番孔型G2,G3
を交互に複数回通して3連の山形を複合した複合山形粗
材101に粗造形する。なお、番孔型G2,G3に形成する山型
孔型の数は第1図の実施例では3個としているが、上下
水平ロール1a,1bの胴長に対して溝形鋼のサイズが相対
的に小さい場合、または製品サイズとは無関係にロール
強度に余裕がある場合には、中央の屈曲部を省略した2
連の山形としてもよい。
次に、2重粗圧延機BDで圧延された複合山形粗材101
は2重粗整形圧延機E1と粗ユニバーサル圧延機R1からな
る工程でリバース圧延され、所定の幅と厚み寸法の複合
山形中間材102に圧延される。粗ユニバーサル圧延機R1
では被圧延材を上下水平ロール3a,3bで拘束した状態で
竪ロール4a,4bによりフランジ先端の幅エッジングを行
い、所要の幅寸法に成形する。2重粗整形圧延機E1では
粗ユニバーサル圧延機R1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たバルジング
(局部的膨み)を整形し、所要の板厚にする。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。
2重粗整形圧延機E1と粗ユニバーサル圧延機R1の各ロ
ール孔型は、厚みフリーサイズ対応のためにロールの圧
上、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、粗圧延工程の2重粗圧延機BDの上
下水平ロールと同様に屈曲凹部を複合した孔型とし、左
右の屈曲凹部は後段でのフォーミング成形を容易とする
ため略直角とし、また垂直平型竪ロール4a,4bによるエ
ッジングを勘案してフランジ両端部を水平に形成してい
る。なお、前述のように2重粗圧延機BDの番孔型G2,G3
を2連の山形とした場合は、圧延機E1,R1のロールに掘
削する山形数も2連山形とすることは勿論である。
次の工程では、ロール胴幅方向の中央部が平坦で、こ
の平坦部の左右に山形孔型を形成した水平ロール5a,5b
を有する2重圧延機R2によって複合山形中間材102のウ
ェブ中央の山形部を押戻して平坦化するとともに、フラ
ンジ湾曲部の平坦化を併せて行う。なお、この中央山形
部とフランジ湾曲部の平坦化は第1パス目で行われ、複
合山形中間材103に圧延される。
次に、整形圧延機E2は2重圧延機R2の後面に連続圧延
可能に近接して配置され、胴幅が左右方向に変更可能に
分割された上水平ロール6aと、左右方向に胴幅が変更可
能に分割されかつカリバー深さD1(D2)が任意に変更可
能な水平ロールから構成されている。
このカリバー深さD1(D2)が任意に変更可能な下水平
ロールは、特開昭62−77107号公報記載の偏心リング型
エッジング圧延装置と同様な構造になっており、第3図
にその概要を示す。エッジングロール6cは駆動軸62と一
体に回転可能に固着され、このエッジングロール6cには
軸受61aを介して偏心リング6dが回動自在に外嵌され、
また偏心リング6dには軸受61bを介しウェブ拘束リング
ロール6bが回動自在に外嵌されている。偏心リング6dは
図示を省略した偏心リング位置設定装置によってエッジ
ングロール6cに対して所望の位置に設定可能になってい
る。即ち、偏心リング6dの位置を変更することによりエ
ッジングロール6cのエッジング面Pからウェブ拘束リン
グロール6bの外周面Qまでの深さDが変化し、換言すれ
ばエッジングロールとしての下水平ロール6b,6cのカリ
バー深さD1(D2)を任意に変更できる。
このような構成の整形圧延機E2を使用することによっ
て複合山形中間材10の厚みが異なるサイズを圧延する場
合にも同一の整形圧延機E2が共用でき、複合山形中間材
104のフランジとウェブについて上下水平ロールで拘束
状態を完全に維持しつつフランジ端部の整形とフランジ
幅BEを所望の値に調整することができる。
なお、2重圧延機R2と整形圧延機E2とを連続圧延可能
に近接して設けることによりリバース・多数回パスの延
伸圧延ができるので、長尺製品を能率良く製造できる。
次の工程では、胴幅が変更可能な上下水平ロール7a,7
bを備えた整形圧延機R3によって複合山形中間材104のウ
ェブ屈曲部を平坦化する。この工程において、ウェブ屈
曲部の平坦化に伴い、フランジ部はウェブに対してほぼ
垂直な形状の略溝型中間材105となる。勿論、胴幅が変
更可能な上下水平ロールとしているため各種サイズの製
品に対応可能である。
仕上ユニバーサル圧延機Fは上水平ロール8a,胴幅可
変下水平ロール8bおよび竪ロール9a,9bで構成され、略
溝型中間材105の内幅WEは下水平ロール8bと竪ロール9a,
9bで規制され、ウェブ高さWが一定の最終製品106に仕
上げられる。なお、フランジ幅Bは整形圧延機E2の上下
水平ロール6a,6b,6cで既に所定の幅BEに圧延されている
ので外幅一定の寸法となる。
(発明の効果) 本発明圧延装置列によれば、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。
また、従来のいわゆるロールフォーミングやプレスフ
ォーミング製品のコーナーRが板厚の2〜3倍と大きく
て使用面で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部がシャープとなるのでこの面から
も製品の利用価値が向上する。
さらに、本発明装置列は例えば既存のH形鋼圧延設備
を利用し、ロールの構成を変更するだけで外幅一定・厚
みフリーサイズの溝形鋼を製造できるので、設備費用は
低廉である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置列における圧延工程説明図、 第2図は本発明装置列の装置配置図、 第3図は本発明装置列における整形圧延機E2の断面略
図、 第4図(a),(b)はコラム材の従来成形法と加工硬
化位置を示す説明図、 第5図(a),(b)は従来の溝形鋼の熱間圧延工程を
示す説明図、 第6図は山形鋼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。 BD:2重粗圧延機 E1:2重粗整形圧延機 R1:粗ユニバーサル圧延機 R2:2重圧延機 E2:整形圧延機 R3:整形圧延機 F:仕上ユニバーサル圧延機 G2,G3:番孔型 2a,2b:2重粗整形圧延機の上下水平ロール 3a,3b:粗ユニバーサル圧延機の上下水平ロール 4a,4b:粗ユニバーサル圧延機の竪ロール 5a,5b:2重圧延機の上下水平ロール 6a,6b,6c:整形圧延機E2の上下水平ロール 7a,7b:整形圧延機R3の上下水平ロール 8a,8b:仕上ユニバーサル圧延機の上下水平ロール 9a,9b:仕上ユニバーサル圧延機の竪ロール

Claims (1)

    (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
    機によってスラブを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する装置、 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
    圧延によって前記複合山形粗材を所定の厚みと幅の複合
    山形中間材とする装置、 2連の山形孔型が形成された2重圧延機により前記複合
    山形中間材の中央山形部を平坦にする装置、 カリバー深さを任意に変更可能な整形圧延機により前記
    複合山形中間材のフランジ端部を整形する装置、 胴幅可変の水平ロールにより前記複合山形中間材のウェ
    ブを平坦にする装置、 および 胴幅可変の水平ロールを備えた仕上ユニバーサル圧延機
    によって仕上げ圧延する装置 を順に配列したことを特徴とする溝形鋼の圧延装置列。
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JP5445613B2 (ja) * 2012-04-06 2014-03-19 Jfeスチール株式会社 セルガイド用形鋼の製造方法

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