JP2910606B2 - Ｈ形鋼のローラ矯正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｈ形鋼のウェブを圧下
することによって曲がりを矯正するローラ矯正機による
Ｈ形鋼のロ−ラ矯正装置に関し、特に、熱間圧延或いは
溶接により製造されたＨ形鋼の形状矯に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延或いは溶接で製造されたままの
Ｈ形鋼は、全体若しくは局部的に曲がりとか反りを生じ
ているために、冷間で真直に矯正した後出荷されるのが
普通である。冷間矯正方法としては、プレス矯正による
か、ローラ矯正による場合が多いが、前者では矯正前の
形状を見ながら押金具によって適宜に変形を加えるの
で、能率が悪く大量生産に向かない。これに対して、後
者（ローラ矯正法）は、多数のローラによりＨ形鋼に繰
り返し曲げを与えることによって真直にする方法であ
り、能率がよく、工場ではオンライン設備として設置、
使用されている。

【０００３】図８及び図９は、従来のローラ矯正法にお
ける矯正用のローラとＨ形鋼との接触状態を一部取り出
して示して図示したものである。これらの図に見られる
ように、従来のローラ矯正機の負荷方式には、図８のよ
うにＨ形鋼１のウェブ３の面がローラ４の外周面によっ
て負荷されるウェブ圧下方式と、図９のようにＨ形鋼１
のフランジ３の端面がローラ５の外周面によって負荷さ
るフランジ圧下方式の２種類のものがある。しかし、い
ずれの圧下方式を採用するにせよ、以下に述べるような
問題点を避けることはできない。

【０００４】すなわち、ウェブ圧下方式の欠点は、ウェ
ブ板厚に比べてフランジ幅の広いＨ形鋼の場合には、ロ
ーラによる負荷がウェブの橈みに変換され、フランジに
十分な曲げ変形が起こらないばかりか、ローラとウェブ
の局部的な接触部のみが塑性変形して、ひどいときには
クラックを生ずることさえある、ということである。特
公昭５７−６１４８８号公報は、このような局部変形を
押さえるために、ウェブを押さえるロールの形状を工夫
しようというものであるが、より薄いウェブ厚の製品が
求められている状況から考え、このような方法では本質
的な問題の解決となりえない。

【０００５】また、フランジ圧下方式の欠点は、フラン
ジ幅が広く、大きな曲げ荷重を必要とする場合には、ロ
ーラと接触しているフランジ端面がつぶれてしまい、フ
ランジ幅が大幅に減少することである。このような問題
点は、特公昭５６−４０６４６号公報、特開昭５３−１
４１１５８号公報に提案されているようにローラの間隔
の増大による荷重低減、ローラの径の拡大によるローラ
とフランジとの接触面積の増加によってある程度は軽減
されるが、このような手段では、必然的に設備の大型
化、建設費の上昇をもたらすばかりでなく、ローラの間
隔を大きくすれば、Ｈ形鋼両端の矯正不能部の長さも長
くなるので、これらの手段も自ずと限界があることにな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、ウェブ圧
下方式及びフランジ圧下方式のいずれにしても、断面の
大きなＨ形鋼を有効に矯正し得ないことは明らかである
が、止むを得ずウェブ圧下方式を採用しているのが現状
である。なお、上記２方法の欠点を解決すべく、図１０
に示すように（例えば特公昭５７−１１７２８号公
報）、フランジ２とウェブ３とをローラ４，５により同
時に圧下する方法が提案されているが、この方法も、フ
ランジ２とウェブ３とに分配する荷重の設定が難しく、
ウェブ３の高さも拡がり、フランジ２の足先もつぶれて
しまう虞があることと、機構が複雑になること、ウェブ
厚がより減少すれば、前述の問題点が露呈することは必
至である。

【０００７】また、特公昭５６−４５６８４号公報で
は、フランジ圧下時のフランジにかかる面圧を下げるた
めに、かなり巧妙な方法を提案しているが、この方法で
は、フランジに接触する部分の周速が異なるため、フラ
ンジの倒れ方向に、変形が誘起されること、フランジに
接触を開始する部分とフランジの接触から抜ける部分の
荷重が高くなること、及び矯正機としては、Ｈ形鋼専用
機となってしまう等の問題点がある。

【０００８】また、特開平４−５９１２４号公報では、
フランジの外側に竪ロールを設けフランジを拘束するこ
とによって、ウェブの曲げ剛性をあげ、その変形を抑え
ることによって、上記問題を解決しようとしているが、
現状の矯正においても、実際にはフランジはウェブ圧下
ロールによって、図３に示すように拘束を受けており、
この装置では、ウェブの曲げ剛性は殆ど通常の方法と変
わらないことになる。従って、竪ロールは単に拘束する
だけでは、従来法に比べウェブの高さ変化を抑えること
がでない。

【０００９】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたものであり、ウェブ厚みの少ない大形のＨ形鋼
でも可能なＨ形鋼のロール矯正装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様に係
るＨ形鋼のロール矯正装置は、外側側面にテーパー部を
備え、Ｈ形鋼のウェブ及びフランジの内側面に圧下力を
与える水平ローラと、水平ローラに対応した形状のテー
パー部を備え、水平ローラとともにＨ型鋼のフランジを
ピンチしてＨ形鋼の上下曲りに対して繰り返し曲げを与
え、且つ、フランジの外側面からフィレット部に圧縮力
を負荷する竪ロールとを有する。本発明の他の態様に係
るＨ形鋼のロール矯正装置は、Ｈ型鋼の進行方向に沿っ
て上下に交互に配置され、ウェブを圧下する水平ロール
を備えたＨ形鋼のローラ矯正装置において、外側側面に
テーパー部を備え、Ｈ形鋼のフランジの内側面に圧下力
を与える水平ローラと、その水平ローラに対応した形状
のテーパー部を備え、水平ローラとともにＨ型鋼のフラ
ンジをピンチしてＨ形鋼の上下曲りに対して繰り返し曲
げを与え、且つ、フランジの外側面からフィレット部に
圧縮力を負荷する竪ロールとを少なくとも１組有する。
本発明の更に他の態様に係るＨ形鋼のロール矯正装置
は、上記のＨ形鋼のローラ矯正装置において、テーパー
部を備えた水平ロールのテーパー角度を下流の段に行く
に従って小さくし、最終段の水平ローラにおいてはテー
パー角度を零とし、且つウェブに対してギャップを持つ
ように配置される。

【００１１】即ち、本発明は、従来のローラ矯装置の水
平ロールの外側側面にテーパーを施し、そのテーパー部
でＨ形鋼のフランジの内側面に圧下力を与え、併せてフ
ランジの外側面から水平ロールテーパー部に合わせた形
状のテーパー部を持った竪ロールによってフランジをピ
ンチすることによって、Ｈ形鋼に繰り返し曲げを与える
とともに、フランジの外側面からウェブ、即ちフィレッ
ト部に圧縮応力を負荷することによって、ウェブの高さ
の変化を抑え、上記目的を達成するものである。

【００１２】

【作用】まず、本発明の作用を説明する。図１は本発明
の構成とその動作原理を示したものである。同図（ａ）
はその側面図であり、同図（ｂ）はその正面動作説明図
である。このローラ矯正装置においては、水平ロール１
０がＨ形鋼１の進行方向に沿って上下に交互に配置され
ており、竪ロール２０が水平ロール１０に対応してそれ
ぞれ設けられている。この水平ロール１０の外側側面に
は、図示のように中心側に傾斜したテーパーが施されて
おり、このテーパー部１２によってＨ形鋼１のフランジ
２の内側面に圧下力を与える。竪ロール２０の側部にお
いても水平ロール１０のテーパー部１２に合わせた形状
のテーパー部２２を備えている。この水平ロール１０の
テーパー部１２と竪ロール２０のテーパー部２２とによ
って、Ｈ形鋼１のフランンジをピンチすることによって
Ｈ形鋼１に繰り返し曲げを与えるとともにフランジ２の
外側面から竪ロール２０でウェブ３に圧縮応力を負荷・
制御することによってウェブ高さ変化が無く、フィレッ
ト割れを起こさない矯正を行う。

【００１３】ここでは、竪ロールを設置するスタンドを
全スタンドとして示しているが、曲げが与えられている
スタンドの少なくとも一基以上にテーパー部を備えた水
平ロール１０とピンチ・ウェブ圧下用の竪ロール２０と
が設置されていればその効果を発揮させることができ
る。但し、テーパー部を備えた水平ローラ１０を多段に
亘って設けた場合には、そのテーパー角度を下流の段に
行くに従って小さくし、最終段の水平ローラにおいては
テーパー角度を零とし、且つウェブに対してギャップを
持つように配置される。

【００１４】以下に、本発明の原理を説明する。図２は
ウェブ圧下方法でのＨ形鋼断面における応力状態を示し
た図である。ウェブ３はロール４による曲げによって圧
縮と引張り、フィレット部にも同様の応力がかかってい
る。フランジ２にはこのウェブ３を押すことによって曲
げが加わり、足先に長手方向それぞれ圧縮・引張応力が
ある。ウェブ高さが変化したり、フィレット部に割れが
入ったりする原因は、この引張応力が主因であるから、
これを何らかの形で低減させる必要がある。本発明者ら
は、ウェブ高さ変化、及びフィレット部の割れが引張応
力によるものだとの認識から、これを低減させるために
は、ウェブにかかる力そのものを極力抑えること、及び
積極的にウェブに圧縮応力を与える必要があるとの知見
を得た。

【００１５】この目的のためには、水平ロールの側面に
テーパーを設け、竪ロールとのピンチにより、フランジ
の曲げに必要な力をこのピンチ力により分担させ、ウェ
ブに作用する力を低減させること、更に、ウェブの引張
応力を低減させるために、竪ロールによってフランジの
外側面からフィレット部に向かって圧下し、圧縮応力を
加えることが必要である。図４はこのときの応力状態を
示す図である。即ち、図４は水平ロールのテーパー部と
竪ロールのテーパー部とによって、Ｈ形鋼のフランジを
ピンチすることによってＨ形鋼に繰り返し曲げを与える
とともに、竪ロールによってフランジの外側面からウェ
ブ部に圧縮応力を負荷した状態における曲げの応力状態
を示したものである。この図から、フランジの曲げに必
要な力をそれぞれテーパーを備えた水平ロールと竪ロー
ルとのピンチによって低減させているために（ピンチ力
によってフランジを押し下げる力を作用させる）、応力
の絶対レベルが下がっていることと有害な引張応力が弾
性範囲内に減少させられていることが分かる。

【００１６】これらの、外側側面にテーパー部を持った
水平ロールと組み合わせてフランジをピンチしながらか
つフィレット部に圧縮応力を付加する竪ロールの設置間
隔や個数は、従来のウェブ圧下ローラの各段に設置する
ことが望ましく、駆動・無駆動どちらでもその効果を発
揮するものである。また、負荷の大きい前段部分のみに
本発明のテーパー部を持った水平ロールと組み合わせた
竪ローラ対を設け、後段部分は、通常のウェブ又はフラ
ンジのローラ矯正という構成でも可能である。もちろ
ん、片持ち式、両持ち式矯正機両方に適用可能である。
そして、本発明の矯正機に正しく挿入するためのガイ
ド、本発明の竪ロール組の間隔調整装置、垂直位置調整
装置、及び駆動装置を適宜敷設することによって、各種
断面寸法のＨ形鋼の連続的・効果的な矯正が可能とな
る。

【００１７】

【実施例】

実施例１．本実施例による矯正装置（図１）の効果を従
来方法と比較して示す。なお、ロール矯正装置の全体構
成は図１に示されるとおりであるが、その個々の装置の
詳細は図５に示されるとおりであり、竪ロール２０は油
圧シリンダー３０−によってフランジ２側に加圧制御さ
れる。表１は被矯正材寸法及び実機矯正機の仕様を示し
た表である。また、表２は従来のウェブ矯正法と比較し
たインターメッシュを示した表である。表３は従来法と
比較した本発明の効果を示した表である。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】本実施例の矯正によれば、従来のウェブ圧
下矯正に比較し、ウェブ高さ変化が無くなっていること
が分かる。また、図６は竪ロール圧下によるウェブ高さ
の変化を示した特性図であり、この特性から竪ロール圧
下荷重によってウェブ高さそのものをコントロールする
ことができることも分かる。また、この特性から、竪ロ
ールによって単にブランジを拘束するだけでは効果がな
いことが分かる。なお、図６のデータはいずれも平均値
を示している。図７はフィレット部の硬度分布の特性図
である。竪ロール圧下がフランジとウェブにどう影響す
るかを硬度をとって示したものであり、竪ロールの圧下
によってフィレット部の硬度が増加していることが分か
る。

【００２２】実施例２．本実施例による矯正装置（図
１）の効果を従来方法と比較して示す。ここでは、上ロ
ールのみに竪ロールを設置した場合の効果を示した。表
４は被矯正材寸法及び実機矯正機の仕様を示した表であ
る。また、表５は従来のウェブ矯正法と比較したインタ
ーメッシュを示した表である。表６は従来法と比較した
本発明法の効果を示した表である。

【００２３】

【表４】

【００２４】

【表５】

【００２５】

【表６】

【００２６】本実施例による矯正によれば、従来のウェ
ブ圧下矯正に比較し、ウェブ高さ変化が無くなっている
ことが分かる。

【００２７】実施例３．本実施例よる矯正装置（図１）
の効果を従来方法と比較して示す。ここでは、最大の矯
正曲げが与えられている＃２ロールのみに竪ロールを設
置した場合の効果を示した。表７は被矯正材寸法及び実
機矯正機の仕様を示した表である。また、表８は従来の
ウェブ矯正法と比較したインターメッシュを示した表で
ある。表９は従来法と比較した本発明の効果を示した表
である。

【００２８】

【表７】

【００２９】

【表８】

【００３０】

【表９】

【００３１】本実施例による矯正によれば、従来のウェ
ブ圧下矯正に比較し、ウェブ高さ変化が無くなっている
ことが分かる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ウェブ断
面にウェブ圧下による曲げ応力が作用した状態で、水平
ローラと竪ロールとによってＨ型鋼のフランジをピンチ
してＨ形鋼の上下曲りに対して繰り返し曲げを与え、且
つ、竪ロールによってフランジの外側面からフィレット
部に圧縮力を負荷することによりＨ形鋼を矯正するよう
にしたので、ウェブ厚みの少ない大形のＨ形鋼において
も適切な矯正がなされ、従来、有効な矯正方法がないた
め生産性を落としてプレスで矯正をしていたＨ形鋼をも
効率的に形状矯正ができ、製品品質が向上するといった
優れた効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的構成及びその動作原理を示した
図であり、同図（ａ）はその側面図であり、同図（ｂ）
はその正面動作説明図である。

【図２】従来の矯正法における応力状態を示した図であ
る。

【図３】従来法におけるフランジの拘束状況を示した図
である。

【図４】本発明における曲げの応力状態を示した図であ
る。

【図５】本発明に係るロール矯正装置の構成を示した図
である。

【図６】本発明の実施例における竪ロール圧下によるウ
ェブ高さの変化を示した特性図である。

【図７】本発明の実施例におけるフィレット部の硬度分
布の特性図である。

【図８】従来提案されていたＨ形鋼の矯正方法（その
１）を示した図である。

【図９】従来提案されていたＨ形鋼の矯正方法（その
２）を示した図である。

【図１０】従来提案されていたＨ形鋼の矯正方法（その
３）を示した図である。

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 誠 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 森実 亨 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 渡辺 厚 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 (56)参考文献 特開 平３−285721（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−68624（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−137028（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−59124（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21D 3/05

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外側側面にテーパー部を備え、Ｈ形鋼の
   ウェブ及びフランジの内側面に圧下力を与える水平ロー
   ラと、該水平ローラに対応した形状のテーパー部を備
   え、前記水平ローラとともにＨ型鋼のフランジをピンチ
   してＨ形鋼の上下曲りに対して繰り返し曲げを与え、且
   つ、フランジの外側面からフィレット部に圧縮力を負荷
   する竪ロールとを有することを特徴とするＨ形鋼のロー
   ラ矯正装置。
2. 【請求項２】 Ｈ型鋼の進行方向に沿って上下に交互に
   配置され、ウェブを圧下する水平ロールを備えたＨ形鋼
   のローラ矯正装置において、 外側側面にテーパー部を備え、Ｈ形鋼のフランジの内側
   面に圧下力を与える水平ローラと、該水平ローラに対応
   した形状のテーパー部を備え、前記水平ローラとともに
   Ｈ型鋼のフランジをピンチしてＨ形鋼の上下曲りに対し
   て繰り返し曲げを与え、且つ、フランジの外側面からフ
   ィレット部に圧縮力を負荷する竪ロールとを少なくとも
   １組有することを特徴とするＨ形鋼のローラ矯正装置。
3. 【請求項３】 テーパー部を備えた前記水平ローラのテ
   ーパー角度を下流の段に行くに従って小さくし、最終段
   の当該水平ローラにおいてはテーパー角度を零とし、且
   つウェブに対してギャップを持つように配置されたこと
   を特徴とする請求項２記載のＨ形鋼のローラ矯正装置。