JP3627703B2 - Method for rolling a shape having a flange - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｈ形鋼のような両側にフランジを有する形材をユニバーサルミルによって製造する方法に関し、特に仕上げ圧延においてウェブ部を高さ方向に縮小してフランジ厚さが違っても高さの等しいフランジを有する圧延形材を寸法精度よく製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二つのフランジが一つの連結部材（ウェブ）で結合された形鋼、例えば建築や土木などに用いられるＨ形鋼または平行フランジ溝形鋼として、建築物の高層化に伴って多サイズの形鋼または外法一定の形鋼が必要とされている。これらの形鋼は、通常、ユニバーサルミルを用いて製造される。
【０００３】
図１は、圧延Ｈ形鋼の断面形状と各部の寸法を示す図であり、（ａ）は呼称寸法のＨ形鋼を示す図、（ｂ）はフランジ厚さが大きくフランジ内法が呼称寸法に等しい内法一定のＨ形鋼を示す図、（ｃ）はフランジ厚さが大きくフランジ外法が呼称寸法に等しい外法一定のＨ形鋼を示す図である。
【０００４】
図１（ａ）において、ＨはＨ形鋼の高さ（フランジの外法寸法またはウェブ高さと記載することもある）、Ｂはフランジの幅（辺の長さ）、ｔ_ｗはウェブの厚さ、ｔ_ｆはフランジの厚さ、ｒはフランジとウェブとが交わるフィレットの半径、Ｗはフランジ内法寸法である。
【０００５】
圧延Ｈ形鋼の呼称は、一般に「Ｈ−５００×２００×１０×１６」のごとく表示される。この場合、図１（ａ）に示すように、圧延Ｈ形鋼（以下、これを単に「Ｈ形鋼」と記載する）の高さ（Ｈ）が５００ ｍｍであることを示し、フランジ幅（Ｂ）が２００ｍｍ、「１０×１６」はウェブ厚さ（ｔ_ｗ）が１０ｍｍおよびフランジ厚さ（ｔ_ｆ）が１６ｍｍであることを示している。
【０００６】
この呼称寸法（Ｈ−５００×２００×１０×１６）と同一シリーズの圧延Ｈ形鋼としては、Ｈ−４９９ ×１９９ × ９×１６およびＨ−５０６ ×２０１ ×１１×１９がある。図１（ｂ）に示すＨ形鋼では、たとえばＨ−５０６ ×２０１ ×１１×１９のように、フランジ厚さ（ｔ_ｆ１）が呼称寸法（ｔ_ｆ）よりも３ｍｍ大きいため、高さ（Ｈ_１）が６ｍｍ大きく５０６ｍｍとなる。これは、通常のユニバーサルミルの水平ロールは幅が一定であり、通常の圧延方法では、図１（ｂ）に示すようにフランジ内法（Ｗ）が等しくなるためである。各国の規格（アメリカＡＳＴＭ、イギリスＢＳ、ドイツＤＩＮ等）においても、その呼称寸法とウェブ高さが合致するものは１サイズのみである。
【０００７】
図１（ｂ）に示すような同一シリーズ内で外法寸法の異なるＨ形鋼（内法一定Ｈ形鋼）は、建築構造物の柱または梁として使用する場合、片方のフランジ外面を合わせて接合するため、他方のフランジ外面にフランジ厚さの２倍のズレを生じ、施工上不都合である。また、鉄骨コンクリート構造または鉄骨構造とする場合には、柱および梁の寸法は、外法寸法で規制されるので、内法一定のＨ形鋼を用いるとコンクリートの被覆厚みがＨ形鋼の寸法によって異なるほか、梁と梁の接合部にフィーラープレートが多く必要になるなど設計上あるいは施工上不都合が生じる。
【０００８】
これに対し、図１（ｃ）に示すような外法一定のＨ形鋼が提案され、次に示すような製造方法が提案されている。
（１）全域にわたってほぼ厚みの均一なウェブを有し、そのウェブの両側端にフランジを備えた粗形鋼片を粗圧延した後、鋼片を左右に挟む一対の垂直ロールと粗圧延段階よりもロール幅を小さく設定したロール幅の変更可能な上下一対の水平ロールとを備えたユニバーサル圧延機を用いて、形鋼片のフランジ部の角度起こしとウェブ部の高さ方向の圧下およびフランジ部の厚み圧下を行う仕上げ圧延を施してウェブ内幅寸法（フランジ内法）を微調整するＨ形鋼の圧延方法（特許２５４８３７７号公報、参照）。
【０００９】
（２）仕上げユニバーサル圧延機の水平ロールを長手方向に二分割し、オンラインで幅調整可能な構造とし、フランジ部内面を水平ロール側面に接触するようにして、仕上げユニバーサル圧延機における複数パスのレバース圧延によってウェブ部の高さ方向の縮小を行うフランジを有する形材の熱間圧延方法（特許２５２２０５９号公報、参照）。
【００１０】
上記（１）および（２）の方法では、ウェブ部を高さ方向に圧下する量を大きくすると、ウェブの厚さ（ｔ_ｗ）に対するフランジ内法（Ｗ）の比（Ｗ／ｔ_ｗ）が大きいため、ウェブ部が座屈することがある。
【００１１】
図２は、欠陥の生じたＨ形鋼を示す図であり、（ａ）はフィレット部Ａに折れ込み疵が発生した状態、（ｂ）および（ｃ）はウェブ中心偏りが生じた状態を示す図である。
【００１２】
前記の座屈が大きくなると、図２（ａ）でＡとして示すようなフィレット部（ウェブとフランジの結合部）に折れ込み疵が発生する。さらに、竪ロールによるフランジ部外面への圧下が水平ロールによるウェブ部の拘束よりも先行するため、水平ロールによるウェブ部の圧延パスラインへの誘導作用が低下し、前記ウェブ部の座屈との相乗効果によって図２（ｂ）および（ｃ）に示すようにウェブ中心偏り（Ｓ＝（Ｓ１−Ｓ２）／２）が発生する。
【００１３】
このような造形上の問題を解決する方法として、下記の提案がある。
（３）エッジャー圧延後の圧延材を、固定幅または幅可変の水平ロールを有する仕上げユニバーサルミルで圧延する際に、竪ロールによりフランジ部外面を圧下することにより、１パスまたは複数パスでウェブ部の高さ方向の縮小圧延を行うとともに、仕上げユニバーサルミルの入り側に近接配置したローラガイドによって圧延材のフランジ部のミルパスセンターに対する垂直移動および水平移動を拘束するフランジを有する形材の熱間圧延方法（特公平８−１３３６４号公報、参照）。
【００１４】
（４）前記（１）の公報に示されるように、仕上げ圧延における１パス当たりのウェブ内幅寸法（フランジ内法寸法）の縮小量を、仕上げ圧延前のウェブ厚さと仕上げ圧延前のウェブ内幅寸法（フランジ内法寸法）との関係で設定し、これを超える場合には複数パスに分割して縮小圧延するＨ形鋼の圧延方法（特許２５４８３７７号公報、参照）。
【００１５】
（５）エッジャー圧延後の圧延材を、固定幅または幅可変の水平ロールを有する仕上げユニバーサルミルで圧延する際に、竪ロールによりフランジ部外面を圧下することにより、１パスまたは複数パスでウェブ高さの縮小圧延を行う方法において、「仕上げ圧延における圧延材のウェブ面と仕上げユニバーサルミル水平ロールとの投影接触長さ」を「圧延材のフランジ部外面と竪ロールとの投影接触長さ」よりも大きくするように仕上げ圧延前の圧延材フィレット部形状を決定し、このようにして決定されたフィレット部形状となるように仕上げ圧延前の圧延工程で成形（中間圧延材のフィレット部に予め余肉を設ける）した後、仕上げユニバーサルミルで圧延するフランジを有する形材の熱間圧延方法（特公平７−７５７２４公報）。
【００１６】
（６）仕上げユニバーサルミルの竪ロール軸心を水平ロール軸心に対し、竪ロールと水平ロール側面とで挟圧される圧延材フランジ部のロール投影接触長さの範囲内の圧延出側方向に設定するとともに、幅可変水平ロールのロール幅を製品形材の寸法に応じて設定し、竪ロールで形材のウェブ部をその幅方向より圧下してウェブ高さを所要の各種寸法に造り分けるフランジを有する形材の圧延方法（特公平８−３２３３３公報）。
【００１７】
これらの方法には、以下のような問題点がある。
【００１８】
▲１▼前記（３）に示すローラガイドによる方法では、ミルの前面直近にローラガイドを設置したとしても、ミル内の圧延材とロールとの接触部において生じる圧延材の変形を拘束できないため、中心偏りの発生を完全に抑制することができない。
【００１９】
▲２▼前記（４）に示す方法では、一般に１パスの圧延でとりうるフランジ圧下率には自ずと限界があり、ウェブ部高さ方向の縮小時に発生するウェブ部の座屈の発生と、これに伴うウェブ中心偏りの防止は限界がある。したがって、この方法で効果を発揮できるウェブ部の高さ方向の縮小量は、せいぜい数ミリ〜十数ミリ程度であり、例えば外法一定のＨ形鋼を圧延する場合には、大きなウェブ部の高さ方向の縮小量が必要とされるので、フランジ厚さの大きい製品ではウェブ中心偏りの発生が防止できない。
【００２０】
▲３▼前記（５）に示す中間圧延材に予め余肉を設ける方法では、ウェブ部の高さ方向の縮小量に応じて適正な余肉量がそれぞれ異なるのに対して、現実には中間圧延段階での余肉量の調整は困難である。したがって、ウェブ部の高さ方向の縮小量によっては、ウェブ中心偏りの発生を抑制することができない。すなわち、例えば外法一定のＨ形鋼の製品サイズ（たとえば、フランジ厚さが比較的小さい場合など）によってはウェブ中心偏りの発生を抑制することができない。
【００２１】
▲４▼前記（６）に示す仕上げユニバーサルミルの竪ロール軸心を水平ロール軸心に対して圧延出側方向に設定する方法では、竪ロール軸心の移動量は、竪ロールと水平ロール側面とで挟圧される圧延材フランジのロール投影接触長さの範囲内の圧延出側方向に設定するとあるのみで、適正範囲についての指針が示されていない。たとえば、フランジ厚みの圧下を「０、ゼロ」とする圧延には対応できない。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためになされたもので、ウェブ部の高さ方向の縮小量に応じた最適な竪ロール位置設定を行うことで、ウェブ部の高さ方向の縮小圧延に伴うウェブ部の座屈やウェブ中心偏りを抑制し、高品質なフランジを有する形材の圧延方法を提供することを目的とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法は、前記のような問題点を解決したものであり、その要旨は図４に示す圧延方法にある。
【００２４】
ウェブの両側に２つのフランジが形成された中間圧延材を左右の竪ロールと上下の水平ロールを備えたユニバーサルミルにより、少なくともウェブ部を高さ方向に縮小する熱間圧延をおこなう方法であって、左右の竪ロール２の軸を結ぶ平面２−１の位置を上下の水平ロール１の軸を結ぶ平面１−１の位置から圧延下流側に、下記（１）式を満足する距離（Ｓｖ、ｍｍ）だけ離して圧延するフランジを有する形材の圧延方法。
０．１Ｌ≦Ｓｖ≦０．３Ｌ ・・・・・・（１）
ここで、Ｌは、ウェブ部とその両側に形成されたフランジ部との結合部においてフランジ部外面が竪ロールと接触を開始する位置からフランジ部の内面が水平ロールの側面と接触を開始する位置までの投影長さであり、下記（２）式によって求めるものである。
【００２５】
【数２】

【００２６】
ただし、Ｒｖは竪ロールの半径（ｍｍ）、Ｗ_０は圧延前のフランジ内法寸法（ｍｍ）、Ｗ_１は圧延後のフランジ内法寸法（ｍｍ）、ｔ_０は圧延前のフランジ厚さ（ｍｍ）、ｔ_１は圧延後のフランジ厚さ（ｍｍ）である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の作用を説明する。
【００２８】
図３は、形鋼の熱間圧延ラインを示す図であり、（ａ）は１基の粗ユニバーサルミルと１基のエッジャーミルが配置された例、（ｂ）は２基の粗ユニバーサルミルと１基のエッジャーミルが配置された例である。
【００２９】
ブレークダウンミルＢＤは、スラブまたはドッグボーン状の粗形鋼片を上下の孔型ロールの往復圧延によってさらにＨ形鋼に近い形状の粗形鋼片に造形する圧延機である。
【００３０】
粗ユニバーサルミルＵＲおよびエッジャーミルＥは、ドッグボーンに近い形状の粗形鋼片を往復圧延によってＨ形鋼のほぼ製品に近い形状（以下、この形状まで圧延された材料を「圧延材」という）に圧延する中間圧延機である。
【００３１】
粗ユニバーサルミルＵＲは、上下の水平ロールＵＲｈと左右の竪ロールＵＲｖとから構成され、水平ロールＵＲｈで圧延材Ｍのドッグボーンの水平部（ウェブ部）の圧下を、水平ロールＵＲｈと竪ロールＵＲｖとで圧延材のフランジ部厚さ方向の圧下を行う圧延機である。
【００３２】
エッジャーミルＥは、両端部に段部が形成された上下の水平ロールＥｈから構成され、段部によって圧延材のフランジ両端部をフランジ幅方向に圧下を行う。
【００３３】
仕上げユニバーサルミルＵＦは、粗ユニバーサルミルとほぼ同じ構成であり、製品に近い形状となった圧延材にフランジ部の角度起こし、および所定寸法に仕上げるための軽圧下を行う圧延機である。
【００３４】
中間圧延工程では、図３（ａ）に示すように、１基の粗ユニバーサルミルＵＲおよび１基のエッジャーミルＥが配置されており、（ｂ）では２基の粗ユニバーサルミルＵＲ１およびＵＲ２ならびに１基のエッジャーミルＥが配置されている。中間圧延では、いずれも圧延材は往復圧延され、それぞれのミルは少なくとも１基ずつあればよい。
【００３５】
図３（ａ）および（ｂ）に示す仕上げユニバーサルミルＵＦならびに図３（ｂ）の粗ユニバーサルミルＵＲ２には、水平ロールとしてロールの長手方向に二分割され、圧延中にその幅が自在に変更可能な水平ロール（符号１およびＵＲｖｈ）が組込まれている。これにより、中間圧延材のウェブ部をＨ形鋼の高さ方向に圧下してフランジ内法を所定の寸法に仕上げることができる。
【００３６】
図４は、本発明方法に使用する仕上げユニバーサルミルと圧延材を示す概念図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ部の断面図、（ｃ）および（ｄ）は圧延の上流側からみた断面図であり、（ｃ）は圧延材がロールに噛み込まれる前の位置、（ｄ）は同じく左右の竪ロールの軸中心間位置を示す図である。
【００３７】
この仕上げユニバーサルミルＵＦは、図４に示すように、左右の竪ロール２の軸を結ぶ平面２−１が上下の水平ロール１の軸を結ぶ平面１−１に対して圧延下流方向にＳｖだけ離間して配置されている。以下、この明細書では「Ｓｖ」を「竪ロールの離間量」と記載する。
【００３８】
このようにロール配置されたユニバーサルミルは、図４（ａ）に示すように、圧延材Ｍのフランジ部外面を左右の竪ロール２によって圧下し、ウェブ部を圧延前のフランジ内法（Ｗ_０）から圧延後のフランジ内法（Ｗ_１）に縮小する。このとき、圧延材のウェブ部は、図４（ａ）のハッチングで示すように、その両端近傍（フランジとのフィレット部）を上下の幅可変水平ロール１によって拘束され、若干の厚み方向の圧下をうける。しかし、ウェブ部の厚み方向の圧下量を大きくすると、ウェブに段差が発生する。このため、ウェブ部の高さ方向の縮小に伴い発生するウェブ両端部近傍の増肉を相殺する程度の厚み圧下がおこなわれる。それと同時に圧延材Ｍのフランジ部は、図４（ａ）に示すように、竪ロール２と幅可変水平ロール１の側面との間で拘束され、製品寸法およびウェブ部高さ方向の縮小量に応じて肉厚圧下率で数％〜１０数％の厚み方向の圧下をうける。フランジ部の厚み方向の圧下率は、圧下前のフランジ部の厚さをｔ_０、圧下後のフランジ部の厚さをｔ_１とすると、｛ｌｎ（ｔ_０／ｔ_１）×１００％｝である。
【００３９】
本発明方法では、竪ロールの離間量Ｓｖを（１）式（０．１Ｌ≦Ｓｖ≦０．３Ｌ）を満足するように規定する。Ｌは、図４（ａ）に示すように、圧延材Ｍのフランジ部外面と竪ロール２の外周とが最初に接触する位置ａからフランジ部内面と水平ロール１の側面とが最初に接触する位置ｂまでの投影長さであり、幾何学的に下記（２）式で求めることができる。ここで、「位置ａ」はフランジ部外面の幅方向の中心が竪ロールと接触を開始する点、「位置ｂ」はフランジ部内面が水平ロールの側面と接触を開始する点である。すなわち、図４（ｃ）に示すように、圧延前のフランジ部に角度がついている場合には、フランジ部外面の先端部から竪ロールに接触を開始するが、この点を採用するものではない。
【００４０】
【数３】

【００４１】
なお、（２）式は下記のように求めることができるので、（２−１）式を用いてもよい。
【００４２】
【数４】

【００４３】
Ｌは、垂直ロールがフランジ部外面と接触する投影長さＬｏからフランジ部内面が水平ロールの側面と接触して変形した投影長さＬ_ｄＦを差し引いた値として（ａ）式によって求めることができる。
【００４４】
Ｌ＝Ｌｏ−Ｌ_ｄＦ・・・・・（ａ）
Ｌｏは、幾何学的に下記（ｂ）式を簡略化した（ｃ）式によって求めることができる。
【００４５】
【数５】

【００４６】
ここで、（Ｗ_０−Ｗ_１）^２、（ｔ_０−ｔ_１）^２および（Ｗ_０−Ｗ_１）（ｔ_０−ｔ_１）の項は、小さいので省略すると下記（ｃ）式となる。
【００４７】
【数６】

【００４８】
Ｌ_ｄＦは、幾何学的に下記（ｄ）式を簡略化した（ｅ）式によって求めることができる。
【００４９】
【数７】

【００５０】
ここで、ｔ_０ ^２およびｔ_１ ^２の項は、小さいので省略すると下記（ｅ）式となる。
【００５１】
【数８】

【００５２】
（ｃ）式および（ｅ）式を（ａ）式に代入すると、前記（２）式が得られる。
【００５３】
（２）式から明らかなように、フランジ部の厚さ方向の圧下を伴わない場合（ｔ_０−ｔ_１＝０）には、Ｌは「｛Ｒｖ（Ｗ_０−Ｗ_１）｝^１／２」となり、圧延材Ｍのフランジ部外面が竪ロールと接触を開始した点ａから左右の竪ロール間隔に圧下された点ｃまでの圧延方向距離となる。
【００５４】
図５は、ウェブ部を高さ方向に縮小圧延したときの仕上げ圧延機の各ロールと圧延材の断面を示す模式図である。図（ａ_１）は、本発明方法に使用した仕上げ圧延機を上から見た平面図、図（ｂ_１）は図（ａ_１）のＡ−Ａ断面を圧延方向から見た断面図、図（ｃ_１）は図（ａ_１）のＢ−Ｂ断面を圧延方向から見た断面図、図（ｄ_１）は図（ａ_１）のＣ−Ｃ断面を圧延方向から見た断面図である。また、図（ａ_２）は、従来使用されている仕上げ圧延機を上から見た平面図、図（ｂ_２）は図（ａ_２）のＤ−Ｄ断面を圧延方向から見た断面図、図（ｃ_２）は図（ａ_２）のＥ−Ｅ断面を圧延方向から見た断面図、図（ｄ_２）は図（ａ_２）のＦ−Ｆ断面を圧延方向から見た断面図である。
【００５５】
この図５は、パスラインにおける竪ロールのロールバイト内の接触状態および前記ロールバイト内の各断面における圧延材のウェブ偏り状態を示す図であり、比較のために従来法についても併せて示した。
【００５６】
従来法では、図５（ａ_２）〜（ｄ_２）に示すように、圧延材Ｍのフランジ外面が左右の竪ロール２と接触しウェブ部を縮小する圧延を開始した点（Ｄ−Ｄ断面）から圧下が途中まで進んだ点（Ｅ−Ｅ断面）に至るまでの領域では、図５（ｂ_２）に示すように上下の幅可変水平ロールは圧延材のウェブ部を拘束していない。このため、図５（ｂ_２）および図５（ｃ_２）に示すように、ウェブ部が圧下方向に座屈して変形することもあり、上下のフランジ部の中心がずれて図５（ｄ_２）に示すように、圧延後のＨ形鋼にウェブ中心偏りが発生する。
【００５７】
それに対して、本発明の圧延方法では、図５（ａ_１）に示すように、左右の竪ロール２の軸を結ぶ平面２−１が上下の水平ロール１の軸を結ぶ平面１−１に対して圧延方向にＳｖだけ離間している。このため、圧延材のフランジ部外面が竪ロールと接触してウェブ部の縮小が開始する点（Ａ−Ａ断面）では、図５（ａ_１）に示すように上下の幅可変水平ロールの間隔が従来の場合よりも狭くなり、圧延材Ｍのウェブ部を拘束する。この状態で圧下が行われるので、図５（ｃ_１）および（ｄ_１）に示すように、ウェブ部の縮小過程で発生するウェブ部の座屈やこれに伴う圧延材のフランジのずれが抑制され、圧延後のＨ形鋼にウェブ中心偏りが生じない。
【００５８】
本発明者らは、実機の１／５モデルミル（水平ロール直径：４１８ｍｍ、竪ロール直径：２２０ｍｍ）と純アルミＨ形材（Ｈ−１９０×６０×３．２×６．４で、ウェブ中心偏りは０である）とを用い、竪ロールの離間量Ｓｖを０〜１０ｍｍに変化させてウェブを縮小する圧延実験を行った。竪ロールの離間量Ｓｖは、竪ロールによるウェブ縮小量に応じて適正範囲が存在することを明らかにした。それらの結果を図６に示す。
【００５９】
図６は、圧延後のＨ形材のウェブ中心偏り（Ｓ）とＬに対する竪ロールの離間量（Ｓｖ）の比（Ｓｖ／Ｌ）との関係を示す図である。この図は、モデルミル実験での実測値を５倍した値である。
【００６０】
ここで、Ｌは、圧延材のフランジ部外面が竪ロールと接触を開始する点（図４（ａ）のａ点、参照）から圧延材のフランジ内面が水平ロールの側面と接触を開始する点（図４（ａ）のｂ点、参照）までの圧延方向距離を表す。なお、モデルミル実験では、圧延材のフランジ厚み圧下は行わず、フランジ内面が水平ロール側面に接触するまで竪ロールによりフランジ外面を圧下することでウェブ部の高さ方向の縮小圧延を実施した。
【００６１】
図６から、圧延後のウェブ中心偏りＳをＪＡＳＳ６基準（日本建築学会建築工事標準仕様書）である±２ｍｍ以内にするには、Ｓｖ／Ｌ＝０．１〜０．３の範囲に設定する必要があることがわかる。換言すれば、製品のウェブ中心偏りＳをＪＡＳＳ６公差に抑制するには、ＳｖをＬの０．１〜０．３倍の範囲に設定する必要があるといえる。すなわち、Ｓｖは（１）式のように表される。
０．１Ｌ≦Ｓｖ≦０．３Ｌ ・・・・（１）
ＳｖがＬの０．１倍未満では、ウェブ部の縮小過程での水平ロールによるウェブ部の拘束が不足するため、製品のウェブ中心偏りが大きくなる。一方、ＳｖがＬの０．３倍を超えると、水平ロールの軸を結ぶ面から左右の竪ロールの軸を結ぶ面までの領域では、水平ロールによるウェブ拘束がなくなる。しかし、この段階ではまだ竪ロールによるウェブ部の縮小圧延が行われており、ウェブ部に圧下方向の座屈が生じることがある。
【００６２】
本発明方法の実施においては、ウェブ部の縮小圧延を行うユニバーサルミルについて、図４における圧延材のミル入側でのフランジ内法（Ｗ_０）やフランジ厚さ（ｔ_０）ならびに竪ロール半径（Ｒｖ）はあらかじめわかっているから、目標とする製品のフランジ内法（Ｗ_１）やフランジ厚さ（ｔ_１）に応じて竪ロール軸心移動量（Ｓｖ）を前記（２）式からＬを求め、（１）式から決定する。また、図４に示す左右竪ロールの間隔（竪ロール開度）は、目標とするフランジ内法（Ｗ_１）に目標とするフランジ厚み（ｔ_１）の２倍を加えた分に竪ロールに関するミル剛性、熱収縮量などを補正して適切な値に設置される。
【００６３】
以上の説明では、圧延材がＨ形鋼であるが、図７（ｂ）に示すような外法一定の平行フランジ溝形鋼であっても同様であり、一般にフランジを有する形鋼の圧延に適用することができる。また、圧延材の材質は、鋼またはアルミニウム、銅などの非鉄金属であってもよい。
【００６４】
本発明の圧延法を適用するミルは、図３（ｂ）に示すＮｏ．２粗ユニバーサルミルＵＲ２、図３（ａ）および（ｂ）に示す仕上げユニバーサルミルＵＦのいずれであってもよい。また、図３（ｂ）に示すようにＮｏ．２粗ユニバーサルミルＵＲ２と仕上げユニバーサルミルＵＦとを併用してもよい。
【００６５】
外法一定でフランジ厚みが種々異なる製品群を同一チャンスでロールを組替えることなく造り分けるには、Ｎｏ．２粗ユニバーサルミルＵＲ２および仕上げユニバーサルミルＵＦの水平ロールとして、幅方向に少なくとも２分割され、オンラインで幅調整が可能なロール（幅可変水平ロール）を配置するのが望ましい。
【００６６】
本発明方法に使用する竪ロールの圧延方向の移動は、ロールチョック内の軸受けを油圧装置などで押圧することによって達成される。適正な竪ロールの移動量Ｓｖは、０．１Ｌ〜０．３Ｌの範囲であるが、この範囲内で製品サイズに応じた圧延スケジュール毎に変更しても良いし、複数のサイズについては同一の値に設定しても良い。
【００６７】
【実施例】
（実施例１）
図３（ａ）に示す熱間圧延ラインを用い、外法一定のＨ形鋼（呼称寸法、Ｈ−７００×３００）を製造する工程に本発明の圧延法を適用した。素材は連続鋳造スラブであり、加熱炉（図示しない）で１２５０℃〜１３００℃に加熱したのち、ブレークダウンミルＢＤの複数の孔型によって複数パスの可逆圧延を行い粗形鋼片に造形した。その後、粗ユニバーサルミルＵＲとエッジャーミルＥとを用いた複数パスの可逆圧延によって圧延材のウェブ部ならびにフランジ部を製品のそれに近い厚みにまで圧下、延伸した。最後の１パスで幅可変水平ロールおよび圧延方向にロール軸を移動可能な機構を有する半径４５０ｍｍの竪ロールを組込んだ仕上げユニバーサルミルＵＦによって、フランジ部の角度起こし、１０％程度のフランジ部の厚さ方向の圧下および６ｍｍ〜１８ｍｍのウェブ部の高さ方向の縮小圧延を行い、各種寸法のＨ形鋼製品に仕上げた。
【００６８】
得られたＨ形鋼のウェブ中心偏り（Ｓ）を一定間隔（長さ方向を０．５ｍ間隔）で測定し、それらの結果を表１に示した。
【００６９】
【表１】

【００７０】
表１には、各製品サイズについて圧延スケジュールから計算される投影接触長さ（Ｌ）と設定した竪ロール軸心移動量（Ｓｖ）ならびに両者の比「Ｓｖ／Ｌ」を併記した。
【００７１】
表１から明らかなように、発明例の番号１〜３の圧延では、「Ｓｖ／Ｌ」を０．１２〜０．２８としたので、ウェブ中心偏り（Ｓ）は＋１．５ｍｍ〜−１．８ｍｍの範囲にあり、基準（±２ｍｍ）以下であった。これに対し、比較例の番号４〜６の圧延では、「Ｓｖ／Ｌ」が０、０．３７および０．３８であったので、いずれの圧延でもウェブ中心偏り（Ｓ）は±２ｍｍを超えるものであつた。
【００７２】
（実施例２）
図３（ｂ）に示す熱間圧延ラインを用い、実施例１と同様の圧延試験を行った。この試験では、ウェブ部ならびにフランジ部を製品のそれに近い厚みにまで圧下、延伸した圧延材をＮｏ．２粗ユニバーサルミルＵＲ２および仕上げユニバーサルミルＵＦで仕上げ圧延を行った。Ｎｏ．２粗ユニバーサルミルＵＲ２は、幅可変水平ロールおよび圧延方向にロール軸を移動可能な機構を有する半径４５０ｍｍの竪ロールが組み込まれており、１パスで６ｍｍ〜１８ｍｍのウェブ部の高さ方向の縮小圧延を行った。なお、このときには、圧延材のフランジ厚み圧下は行わなかった。最後に幅可変水平ロールを組込んだ仕上げユニバーサルミルにて、１パスでフランジの角度起こしとウェブおよびフランジ厚みの圧下率で２〜３％程度の軽圧下をおこない各種寸法の製品に仕上げた。
【００７３】
得られたＨ形鋼のウェブ中心偏りを一定間隔（長さ方向を０．５ｍ間隔）で製品十数本分について測定し、それらの結果を表２に示した。表２には、各製品サイズについて圧延スケジュールから計算されるＮｏ．２粗ユニバーサルミルにおける投影接触長さＬと設定した竪ロール軸心移動量Ｓｖならびに両者の比「Ｓｖ／Ｌ」を併記した。
【００７４】
【表２】

【００７５】
表２から、本発明のユニバーサル圧延法によれば、ウェブ中心偏りがＪＡＳＳ６の寸法公差を十分満足する外法一定Ｈ形鋼が得られるのに対して、比較例では同寸法公差を外れる製品がどのサイズの製品についても発生していることがわかる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明の方法は、仕上げユニバーサル圧延の段階でウェブ部を高さ方向に縮小して外法寸法一定のフランジを有する形鋼の製造方法であって、左右の竪ロールの軸を結ぶ平面の位置を上下の水平ロールの軸を結ぶ平面の位置から圧延下流側に特定の量だけ離間させて圧延する。この方法を用いれば、たとえばフランジ厚さが異なる同一呼称のＨ形鋼シリーズを、ロール替えなしに１圧延チャンスで高さ寸法を同一に、寸法精度よく圧延することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧延Ｈ形鋼の断面形状と各部の寸法を示す図であり、（ａ）は呼称寸法のＨ形鋼を示す図、（ｂ）はフランジ厚さが大きくフランジ内法が呼称寸法に等しい内法一定のＨ形鋼を示す図、（ｃ）はフランジ厚さが大きくフランジ外法が呼称寸法に等しい外法一定のＨ形鋼を示す図である。
【図２】欠陥の生じたＨ形鋼を示す図であり、（ａ）はフィレット部に折れ込み疵が発生した状態、（ｂ）および（ｃ）はウェブ中心偏りが生じた状態を示す図である。
【図３】形鋼の熱間圧延ラインを示す図であり、（ａ）は１基の粗ユニバーサルミルと１基のエッジャーミルが配置された例、（ｂ）は２基の粗ユニバーサルミルと１基のエッジャーミルが配置された例である。
【図４】本発明方法に使用する仕上げユニバーサルミルと圧延材を示す概念図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ部の断面図、（ｃ）および（ｄ）は圧延の上流側からみた断面図であり、（ｃ）は圧延材がロールに噛み込まれる前の位置、（ｄ）は同じく左右の竪ロールの軸中心間位置を示す図である。
【図５】ウェブ部を高さ方向に縮小圧延したときの仕上げ圧延機の各ロールと圧延材の断面を示す模式図である。図（ａ_１）は、本発明方法に使用した仕上げ圧延機を上から見た平面図、図（ｂ_１）は図（ａ_１）のＡ−Ａ断面を圧延方向から見た断面図、図（ｃ_１）は図（ａ_１）のＢ−Ｂ断面を圧延方向から見た断面図、図（ｄ_１）は図（ａ_１）のＣ−Ｃ断面を圧延方向から見た断面図である。また、図（ａ_２）は、従来使用されている仕上げ圧延機を上から見た平面図、図（ｂ_２）は図（ａ_２）のＤ−Ｄ断面を圧延方向から見た断面図、図（ｃ_２）は図（ａ_２）のＥ−Ｅ断面を圧延方向から見た断面図、図（ｄ_２）は図（ａ_２）のＦ−Ｆ断面を圧延方向から見た断面図である。
【図６】圧延後のＨ形材のウェブ中心偏りとＬに対するＳｖの比（Ｓｖ／Ｌ）との関係を示す図である。
【図７】平行フランジ溝形鋼の断面を示す図であり、（ａ）は呼称寸法のもの、（ｂ）は外法一定のもの、（ｃ）は内法一定のものである。
【符号の説明】
１．水平ロール ２．竪ロール
ＢＤ．ブレークダウンミル ＵＲ．粗ユニバーサルミル
Ｅ．エッジャーミル ＵＦ．仕上げユニバーサルミル
Ｍ．圧延材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a profile having flanges on both sides, such as H-section steel, by using a universal mill. In particular, in finish rolling, the web portion is reduced in the height direction so that the height of the flange is different. The present invention relates to a method of manufacturing a rolled profile having an equal flange with high dimensional accuracy.
[0002]
[Prior art]
Shape steel with two flanges joined by one connecting member (web), for example, H-shape steel used for construction or civil engineering, or parallel flange groove shape steel, and multi-size shape steel as the number of buildings increases Or, a constant shape steel is required. These section steels are usually manufactured using a universal mill.
[0003]
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional shape of a rolled H-section steel and dimensions of each part. (A) is a diagram showing a H-section steel having a nominal dimension, and (b) is a nominal dimension in which the flange thickness is large and the flange internal method is the nominal dimension. (C) is a figure which shows the outer shape constant H-section steel whose flange thickness is large and a flange outer method is equal to a nominal dimension.
[0004]
In FIG. 1 (a), H is the height of the H-shaped steel (sometimes referred to as the flange outer dimension or web height), B is the flange width (side length), t_wIs the web thickness, t_fIs the thickness of the flange, r is the radius of the fillet where the flange and web meet, and W is the flange internal dimension.
[0005]
The name of the rolled H-section steel is generally displayed as “H-500 × 200 × 10 × 16”. In this case, as shown in FIG. 1A, the height (H) of the rolled H-section steel (hereinafter simply referred to as “H-section steel”) is 500 mm, and the flange width ( B) is 200 mm, “10 × 16” is the web thickness (t_w) Is 10 mm and the flange thickness (t_f) Is 16 mm.
[0006]
There are H-499 × 199 × 9 × 16 and H-506 × 201 × 11 × 19 as rolled H-section steel of the same series as this nominal dimension (H-500 × 200 × 10 × 16). In the H-section steel shown in FIG. 1B, for example, H-506 × 201 × 11 × 19, the flange thickness (t_f1) Is the nominal dimension (t_f) Is 3 mm larger than₁) Is increased by 6 mm to 506 mm. This is because the horizontal roll of a normal universal mill has a constant width, and in the normal rolling method, the in-flange method (W) becomes equal as shown in FIG. Even in the standards of each country (American ASTM, British BS, German DIN, etc.), only one size matches the nominal size and web height.
[0007]
In the same series as shown in Fig. 1 (b), H-section steels with different outer dimensions (constant inner-section H-section) must be aligned with the outer surface of one flange when used as a pillar or beam of a building structure. In order to join, the outer surface of the other flange is displaced twice the thickness of the flange, which is inconvenient in construction. In the case of a steel-framed concrete structure or a steel frame structure, the dimensions of columns and beams are regulated by external dimensions, so if H-shaped steel with a constant internal law is used, the concrete coating thickness is the dimension of H-shaped steel. In addition to this, there are inconveniences in design and construction, such as the need for many feeler plates at the joint between the beams.
[0008]
On the other hand, an H-section steel having a constant outer method as shown in FIG. 1C is proposed, and a manufacturing method as shown below is proposed.
(1) After roughly rolling a rough steel slab having a substantially uniform thickness web over the entire area and having flanges on both ends of the web, a pair of vertical rolls and a rough rolling stage sandwiching the steel slab on the left and right Using a universal rolling mill equipped with a pair of upper and lower horizontal rolls whose roll width can be changed with a small roll width, the angle raising of the flange part of the shape steel slab, the reduction of the web part in the height direction, and the flange part The rolling method of H-section steel which performs finish rolling which performs thickness reduction of the web, and finely adjusts the inner width dimension of the web (in-flange method) (see Japanese Patent No. 2548377).
[0009]
(2) The horizontal roll of the finishing universal rolling mill is divided into two in the longitudinal direction so that the width can be adjusted online, and the inner surface of the flange is in contact with the side of the horizontal roll. A hot rolling method for a profile having a flange that reduces the web portion in the height direction by rolling (see Japanese Patent No. 2522059).
[0010]
In the above methods (1) and (2), if the amount of pressing down the web portion in the height direction is increased, the web thickness (t_w) Ratio of in-flange method (W) to W / t_w) Is large, the web part may buckle.
[0011]
FIG. 2 is a view showing a defected H-section steel, in which (a) shows a state in which folding flaws have occurred in the fillet part A, and (b) and (c) show a state in which a web center deviation has occurred. FIG.
[0012]
When the buckling is increased, folding wrinkles are generated in the fillet portion (joint portion between the web and the flange) as indicated by A in FIG. Furthermore, since the rolling down of the flange portion by the heel roll precedes the restraint of the web portion by the horizontal roll, the guiding action of the web portion to the rolling pass line by the horizontal roll is reduced, and the web portion is buckled. As shown in FIGS. 2B and 2C, a web center deviation (S = (S1-S2) / 2) occurs due to the synergistic effect.
[0013]
As a method for solving such a modeling problem, there are the following proposals.
(3) When rolling the rolled material after edger rolling with a finishing universal mill having a fixed width or a variable width horizontal roll, the web portion is rolled in one pass or multiple passes by rolling down the outer surface of the flange portion with a roll. Hot rolling of a profile having a flange that constrains vertical and horizontal movement of the flange portion of the rolled material with respect to the mill path center by a roller guide disposed close to the entrance side of the finished universal mill while performing reduction rolling in the height direction Rolling method (see Japanese Patent Publication No. 8-13364).
[0014]
(4) As shown in the above publication (1), the reduction amount of the web inner width dimension (in-flange dimension) per pass in finish rolling is determined by the web thickness before finish rolling and the web thickness before finish rolling. A method for rolling H-section steel, which is set in relation to the width dimension (in-flange dimension) and is reduced and divided into a plurality of passes when the width dimension is exceeded (see Japanese Patent No. 2548377).
[0015]
(5) When rolling the rolled material after edger rolling with a finishing universal mill having a fixed-width or variable-width horizontal roll, the web height is reduced in one pass or multiple passes by rolling down the outer surface of the flange portion with a roll. In the method of reduction rolling, “Projected contact length between web surface of rolled material and finished universal mill horizontal roll in finish rolling” is derived from “Projected contact length between outer surface of rolled material flange and rolls” The shape of the rolled material fillet before the finish rolling is determined so as to be larger, and formed in the rolling process before the finish rolling so that the shape of the fillet is determined in this way (in the fillet portion of the intermediate rolled material in advance) A method of hot rolling a profile having a flange that is rolled with a finishing universal mill after providing meat) (Japanese Patent Publication No. 7-75724).
[0016]
(6) Finishing universal mill 竪 roll axis in the rolling exit direction within the roll projected contact length range of the rolled material flange portion sandwiched between the heel roll and the horizontal roll side surface with respect to the horizontal roll axis In addition to setting, the roll width of the variable width horizontal roll is set according to the dimensions of the product shape, and the web height is squeezed from the width direction with the heel roll to make the web height into various required dimensions A method of rolling a shape having a flange (Japanese Patent Publication No. 8-32333).
[0017]
These methods have the following problems.
[0018]
(1) In the method using the roller guide shown in (3) above, even if a roller guide is installed in the immediate vicinity of the front surface of the mill, deformation of the rolled material occurring at the contact portion between the rolled material and the roll in the mill cannot be constrained. The occurrence of center deviation cannot be completely suppressed.
[0019]
(2) In the method shown in (4) above, there is a natural limit to the flange reduction rate that can be generally obtained by rolling in one pass, and the occurrence of buckling of the web portion that occurs when the web portion is reduced in the height direction, There is a limit to the prevention of web center misalignment. Therefore, the amount of reduction in the height direction of the web portion that can exhibit the effect by this method is at most about several millimeters to several tens of millimeters. For example, when rolling an H-section steel having a constant outer method, Since a reduction amount in the height direction is required, it is impossible to prevent the occurrence of web center deviation in a product having a large flange thickness.
[0020]
(3) In the method of previously providing surplus in the intermediate rolled material as shown in (5) above, the appropriate surplus amount differs depending on the amount of reduction in the height direction of the web part, but in reality it is intermediate It is difficult to adjust the amount of surplus at the rolling stage. Therefore, the occurrence of the web center deviation cannot be suppressed depending on the amount of reduction in the height direction of the web portion. That is, for example, depending on the product size of the H-shaped steel with a constant outer diameter (for example, when the flange thickness is relatively small), the occurrence of the web center deviation cannot be suppressed.
[0021]
(4) In the method of setting the vertical roll axis of the finishing universal mill shown in (6) above in the rolling exit direction with respect to the horizontal roll axis, the movement amount of the vertical roll axis is determined between the horizontal roll and horizontal roll side surfaces. The guide for the proper range is not shown, only in the rolling exit side direction within the range of the roll projected contact length of the rolled material flange to be clamped. For example, it is not possible to handle rolling with a flange thickness reduction of “0, zero”.
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and by setting an optimal heel roll position according to the amount of reduction in the height direction of the web portion, the height direction of the web portion An object of the present invention is to provide a method of rolling a shape member having a high-quality flange by suppressing buckling of the web part and web center deviation accompanying reduction rolling.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The method of the present invention solves the above-mentioned problems, and the gist thereof is in the rolling method shown in FIG.
[0024]
It is a method of performing hot rolling on an intermediate rolled material in which two flanges are formed on both sides of a web by using a universal mill having left and right side rolls and upper and lower horizontal rolls to reduce at least the web part in the height direction. The distance satisfying the following expression (1) from the position of the plane 2-1 connecting the axes of the left and right scissors rolls 2 to the downstream side of the roll from the position of the plane 1-1 connecting the axes of the upper and lower horizontal rolls 1 (Sv, mm), a method of rolling a profile having a flange that is rolled apart.
0.1L ≦ Sv ≦ 0.3L (1)
Here, L is a position where the inner surface of the flange portion starts to contact the side surface of the horizontal roll from the position where the outer surface of the flange portion starts to contact the heel roll in the joint portion between the web portion and the flange portions formed on both sides thereof. Up to the projected length, which is obtained by the following equation (2).
[0025]
[Expression 2]

[0026]
Where Rv is the radius of the heel roll (mm), W₀Is the flange internal dimension before rolling (mm), W₁Is the flange internal dimension after rolling (mm), t₀Is the flange thickness (mm) before rolling, t₁Is the flange thickness (mm) after rolling.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The operation of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0028]
FIG. 3 is a diagram showing a hot rolling line for section steel, in which (a) shows an example in which one rough universal mill and one edger mill are arranged, and (b) shows two rough universal mills and one This is an example in which a basic edger mill is arranged.
[0029]
The breakdown mill BD is a rolling mill that forms a slab or dogbone-shaped rough steel slab into a rough steel slab having a shape closer to that of an H-shaped steel by reciprocating rolling of upper and lower hole rolls.
[0030]
Coarse universal mill UR and edger mill E have a round steel slab shape close to a dogbone, which is reciprocally rolled into a shape close to a product of H-section steel (hereinafter, the material rolled to this shape is referred to as “rolled material”). It is an intermediate rolling mill for rolling.
[0031]
The coarse universal mill UR is composed of upper and lower horizontal rolls URh and left and right vertical rolls URv. The horizontal roll URh is used to reduce the horizontal portion (web portion) of the dogbone of the rolled material M, and the horizontal roll URh and vertical roll URv. And a rolling mill that performs rolling reduction in the flange thickness direction of the rolled material.
[0032]
The edger mill E is composed of upper and lower horizontal rolls Eh having stepped portions at both ends, and the flanges both ends of the rolled material are reduced in the flange width direction by the stepped portions.
[0033]
The finishing universal mill UF is a rolling mill that has substantially the same configuration as the rough universal mill, raises the angle of the flange portion of the rolled material that has a shape close to a product, and performs light reduction for finishing to a predetermined size.
[0034]
In the intermediate rolling process, as shown in FIG. 3 (a), one rough universal mill UR and one edger mill E are arranged, and in FIG. 3 (b), two rough universal mills UR1 and UR2 and one Edger mill E is arranged. In the intermediate rolling, the rolled material is reciprocally rolled in each case, and at least one mill is sufficient.
[0035]
The finished universal mill UF shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) and the rough universal mill UR2 in FIG. 3 (b) are divided into two in the longitudinal direction of the roll as horizontal rolls, and the width can be freely changed during rolling. Possible horizontal rolls (reference 1 and URvh) are incorporated. Thereby, the web part of an intermediate rolling material can be rolled down to the height direction of H-section steel, and the in-flange method can be finished to a predetermined dimension.
[0036]
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a finishing universal mill and rolled material used in the method of the present invention, (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. (A), and (c). And (d) is a cross-sectional view seen from the upstream side of rolling, (c) is a position before the rolled material is bitten into the roll, and (d) is a view showing the position between the axial centers of the left and right saddle rolls. is there.
[0037]
As shown in FIG. 4, the finishing universal mill UF includes a plane 2-1 connecting the axes of the left and right saddle rolls 2 with respect to a plane 1-1 connecting the axes of the upper and lower horizontal rolls 1 by Sv in the rolling downstream direction. They are spaced apart. Hereinafter, in this specification, “Sv” is referred to as “the separation amount of the scissors roll”.
[0038]
As shown in FIG. 4 (a), the universal mill arranged in this manner rolls down the outer surface of the flange portion of the rolled material M with the left and right saddle rolls 2, and the web portion is subjected to the in-flange method (W₀) From the inside flange after rolling (W₁). At this time, as shown by hatching in FIG. 4A, the web portion of the rolled material is constrained in the vicinity of both ends (fillet portion with the flange) by the upper and lower width variable horizontal rolls 1 and is slightly reduced in the thickness direction. Receive. However, when the amount of reduction in the thickness direction of the web portion is increased, a step is generated on the web. For this reason, thickness reduction is performed to such an extent that the increase in thickness in the vicinity of both ends of the web that occurs with the reduction in the height direction of the web portion is offset. At the same time, as shown in FIG. 4 (a), the flange portion of the rolled material M is constrained between the roll 2 and the side surface of the variable width horizontal roll 1 to reduce the product size and the reduction amount in the web portion height direction. Correspondingly, the thickness reduction is several to 10 to several percent in the thickness direction. The reduction ratio in the thickness direction of the flange portion is the thickness of the flange portion before the reduction, t₀, The thickness of the flange part after reduction is t₁Then {ln (t₀/ T₁) × 100%}.
[0039]
In the method of the present invention, the separation amount Sv of the saddle roll is defined so as to satisfy the expression (1) (0.1 L ≦ Sv ≦ 0.3 L). L, as shown in FIG. 4A, the flange portion inner surface and the side surface of the horizontal roll 1 first come into contact from the position a where the flange portion outer surface of the rolled material M and the outer periphery of the scissors roll 2 first contact each other. The projected length to the position b, which can be obtained geometrically by the following equation (2). Here, “position a” is a point where the center in the width direction of the outer surface of the flange portion starts contact with the saddle roll, and “position b” is a point where the inner surface of the flange portion starts contact with the side surface of the horizontal roll. That is, as shown in FIG.4 (c), when the flange part before rolling has an angle, a contact is started from the front-end | tip part of a flange part outer surface, but this point is not employ | adopted. .
[0040]
[Equation 3]

[0041]
In addition, since (2) Formula can be calculated | required as follows, you may use (2-1) Formula.
[0042]
[Expression 4]

[0043]
L is the projection length L that the vertical roll contacts the outer surface of the flange portion and the inner surface of the flange portion deforms by contact with the side surface of the horizontal roll._dFCan be obtained by the equation (a) as a value obtained by subtracting.
[0044]
L = Lo-L_dF(A)
Lo can be obtained by the following equation (c) obtained by geometrically simplifying the following equation (b).
[0045]
[Equation 5]

[0046]
Where (W₀-W₁)², (T₀-T₁)²And (W₀-W₁) (T₀-T₁) Term is small, so if omitted, the following equation (c) is obtained.
[0047]
[Formula 6]

[0048]
L_dFCan be obtained by the following equation (e) obtained by geometrically simplifying the following equation (d).
[0049]
[Expression 7]

[0050]
Where t₀ ²And t₁ ²Since the term is small, if it is omitted, the following equation (e) is obtained.
[0051]
[Equation 8]

[0052]
When the expressions (c) and (e) are substituted into the expression (a), the expression (2) is obtained.
[0053]
As apparent from the equation (2), when there is no reduction in the thickness direction of the flange portion (t₀-T₁= 0), L is “{Rv (W₀-W₁)}^1/2It becomes the distance in the rolling direction from the point a where the outer surface of the flange portion of the rolled material M starts contact with the heel roll to the point c where it is squeezed to the left and right heel roll intervals.
[0054]
FIG. 5 is a schematic diagram showing a cross section of each roll and rolled material of a finish rolling mill when the web portion is reduced and rolled in the height direction. Figure (a₁) Is a plan view of the finish rolling mill used in the method of the present invention as seen from above, FIG.₁) Is the figure (a₁) Is a cross-sectional view of the AA cross section of FIG.₁) Is the figure (a₁) Is a cross-sectional view of the B-B cross section of FIG.₁) Is the figure (a₁It is sectional drawing which looked at CC cross section of () from the rolling direction. Figure (a₂) Is a plan view of a conventionally used finish rolling mill as seen from above, FIG.₂) Is the figure (a₂) Is a cross-sectional view of the DD cross section viewed from the rolling direction, FIG.₂) Is the figure (a₂) Is a cross-sectional view of the EE cross section viewed from the rolling direction, FIG.₂) Is the figure (a₂It is sectional drawing which looked at the FF cross section of) from the rolling direction.
[0055]
FIG. 5 is a view showing a contact state in a roll bite of a saddle roll in a pass line and a web bias state of a rolled material in each cross section in the roll bite, and the conventional method is also shown for comparison. .
[0056]
In the conventional method, FIG.₂) To (d₂) As shown in (2), the outer surface of the rolled material M comes into contact with the left and right side rolls 2 and the rolling starts to reduce the web part (DD section). In the region up to), FIG.₂), The upper and lower variable width horizontal rolls do not restrain the web portion of the rolled material. For this reason, FIG.₂) And FIG.₂As shown in FIG. 5 (d), the web part may buckle and deform in the down direction, and the center of the upper and lower flange parts may be displaced.₂As shown in FIG. 3, the web center deviation occurs in the H-shaped steel after rolling.
[0057]
On the other hand, in the rolling method of the present invention, FIG.₁), The plane 2-1 connecting the axes of the left and right saddle rolls 2 is separated from the plane 1-1 connecting the axes of the upper and lower horizontal rolls 1 by Sv in the rolling direction. For this reason, in the point (AA cross section) where the outer surface of the flange portion of the rolled material comes into contact with the heel roll and the reduction of the web portion starts, FIG.₁), The distance between the upper and lower width variable horizontal rolls becomes narrower than in the conventional case, and the web portion of the rolled material M is restrained. Since the reduction is performed in this state, FIG.₁) And (d₁), The buckling of the web portion that occurs during the shrinking process of the web portion and the accompanying displacement of the flange of the rolled material are suppressed, and the center of the H-shaped steel after rolling does not deviate from the web center.
[0058]
The present inventors used a 1/5 model mill (horizontal roll diameter: 418 mm, reed roll diameter: 220 mm) and a pure aluminum H-shaped material (H-190 × 60 × 3.2 × 6.4). Rolling was conducted to reduce the web by changing the separation amount Sv of the scissors rolls to 0 to 10 mm. It was clarified that the separation amount Sv of the reed roll has an appropriate range according to the web reduction amount by the reed roll. The results are shown in FIG.
[0059]
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the web center deviation (S) of the H-shaped material after rolling and the ratio (Sv / L) of the separation amount (Sv) of the saddle roll to L. This figure is a value obtained by multiplying the actually measured value in the model mill experiment by five times.
[0060]
Here, L is the point where the flange inner surface of the rolled material starts to contact the side surface of the horizontal roll from the point where the outer surface of the flange portion of the rolled material starts contact with the roll (see point a in FIG. 4A). It represents the distance in the rolling direction up to (refer to point b in FIG. 4A). In the model mill experiment, the rolling reduction of the web portion in the height direction was performed by reducing the flange outer surface with a roll until the flange inner surface was in contact with the horizontal roll side surface, without reducing the flange thickness of the rolled material.
[0061]
From FIG. 6, in order to make the web center deviation S after rolling within ± 2 mm which is JASS6 standard (Japanese Architectural Institute building construction standard specification), the range is set to a range of Sv / L = 0.1 to 0.3. I understand that it is necessary. In other words, it can be said that Sv needs to be set in a range of 0.1 to 0.3 times L in order to suppress the product web center deviation S to JASS6 tolerance. That is, Sv is expressed as in equation (1).
0.1L ≦ Sv ≦ 0.3L (1)
When Sv is less than 0.1 times L, the web part is not sufficiently restrained by the horizontal roll in the process of reducing the web part, and the web center deviation of the product becomes large. On the other hand, if Sv exceeds 0.3 times L, the web restraint by the horizontal roll is lost in the region from the plane connecting the axes of the horizontal rolls to the plane connecting the axes of the left and right saddle rolls. However, at this stage, the web portion is still reduced and rolled by the rolls, and the web portion may be buckled in the rolling direction.
[0062]
In the implementation of the method of the present invention, for a universal mill that performs reduction rolling of a web portion, an in-flange method (W₀) And flange thickness (t₀) And the heel roll radius (Rv) are known in advance.₁) And flange thickness (t₁), The saddle roll axis movement amount (Sv) is determined from the equation (2) and determined from the equation (1). Further, the distance between the left and right saddle rolls (opening degree of the roll) shown in FIG.₁) Target flange thickness (t₁) Is added to the appropriate value by correcting the mill rigidity, heat shrinkage, etc. of the heel roll.
[0063]
In the above description, the rolled material is an H-section steel, but the same applies to a parallel flange grooved steel having a constant outer method as shown in FIG. Can be applied. The material of the rolled material may be steel, non-ferrous metal such as aluminum or copper.
[0064]
The mill to which the rolling method of the present invention is applied is No. 1 shown in FIG. It may be any one of the two rough universal mills UR2 and the finishing universal mill UF shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). In addition, as shown in FIG. You may use together 2 coarse universal mill UR2 and finishing universal mill UF.
[0065]
To create a group of products with different outer thicknesses and different flange thicknesses at the same opportunity without rearranging the rolls, As horizontal rolls of the two rough universal mills UR2 and the finishing universal mill UF, it is desirable to dispose a roll (width variable horizontal roll) that is at least divided into two in the width direction and can be adjusted in width online.
[0066]
Movement in the rolling direction of the roll used in the method of the present invention is achieved by pressing the bearing in the roll chock with a hydraulic device or the like. The appropriate movement amount Sv of the rolls is in the range of 0.1L to 0.3L, but may be changed for each rolling schedule corresponding to the product size within this range, and the same for a plurality of sizes. It may be set to a value.
[0067]
【Example】
(Example 1)
Using the hot rolling line shown in FIG. 3A, the rolling method of the present invention was applied to a process of manufacturing an H-section steel having a constant outer method (nominal size, H-700 × 300). The raw material was a continuous cast slab, which was heated to 1250 ° C. to 1300 ° C. in a heating furnace (not shown) and then subjected to reversible rolling in a plurality of passes by a plurality of hole molds of the breakdown mill BD to form a rough steel slab. Thereafter, the web portion and the flange portion of the rolled material were drawn down to a thickness close to that of the product by reversible rolling in multiple passes using a rough universal mill UR and an edger mill E. In the final pass, the flange part is raised by a finishing universal mill UF incorporating a variable width horizontal roll and a roll with a radius of 450 mm having a mechanism capable of moving the roll axis in the rolling direction. Reduction in the thickness direction and reduction rolling in the height direction of the web portion of 6 mm to 18 mm were performed to finish H-shaped steel products having various dimensions.
[0068]
Web center deviation (S) of the obtained H-shaped steel was measured at regular intervals (0.5 m intervals in the length direction), and the results are shown in Table 1.
[0069]
[Table 1]

[0070]
In Table 1, the projected contact length (L) calculated from the rolling schedule for each product size, the set roll axis movement amount (Sv), and the ratio “Sv / L” of both are shown.
[0071]
As is apparent from Table 1, in the rolling examples 1 to 3 of the invention examples, since “Sv / L” was set to 0.12 to 0.28, the web center deviation (S) was +1.5 mm to −1. It was in the range of 8 mm and was below the standard (± 2 mm). On the other hand, in the rollings of Comparative Examples Nos. 4 to 6, since “Sv / L” was 0, 0.37, and 0.38, the web center deviation (S) exceeded ± 2 mm in any rolling. It was a thing.
[0072]
(Example 2)
The same rolling test as in Example 1 was performed using the hot rolling line shown in FIG. In this test, the web and flange were reduced to a thickness close to that of the product, and the rolled material was stretched as No. 1. Finish rolling was performed with a two-rough universal mill UR2 and a finishing universal mill UF. No. 2 Coarse universal mill UR2 incorporates a variable width horizontal roll and a roll with a radius of 450 mm having a mechanism capable of moving the roll axis in the rolling direction, and a reduction in the height direction of the web portion of 6 mm to 18 mm in one pass. Rolled. At this time, the flange thickness reduction of the rolled material was not performed. Finally, a finished universal mill incorporating a variable width horizontal roll was used to produce products of various dimensions by raising the angle of the flange and reducing the web and flange thickness by about 2 to 3% in one pass.
[0073]
The web center deviation of the obtained H-shaped steel was measured for a dozen or so products at a constant interval (0.5 m interval in the length direction), and the results are shown in Table 2. Table 2 shows the No. calculated from the rolling schedule for each product size. The projected contact length L in the two-rough universal mill, the set saddle roll axis movement amount Sv, and the ratio “Sv / L” are also shown.
[0074]
[Table 2]

[0075]
From Table 2, according to the universal rolling method of the present invention, a constant H-shaped steel with a web center deviation sufficiently satisfying the dimensional tolerance of JASS6 can be obtained, whereas in the comparative example, products that deviate from the dimensional tolerance are obtained. It can be seen that this occurs for any size product.
[0076]
【The invention's effect】
The method of the present invention is a method for producing a shaped steel having a flange having a constant outer dimension by reducing the web portion in the height direction at the stage of finish universal rolling, and is a position of a plane connecting the axes of the left and right saddle rolls Is rolled away from the position of the plane connecting the axes of the upper and lower horizontal rolls by a specific amount on the downstream side of the rolling. If this method is used, for example, the H-section steel series having the same designation with different flange thicknesses can be rolled with the same height and the same dimensional accuracy with one rolling chance without changing the roll.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional shape of a rolled H-section steel and dimensions of each part. FIG. 1 (a) is a diagram showing a nominal dimension of an H-section steel. FIG. (C) is a figure which shows the outer shape constant H-section steel whose flange thickness is large and a flange outer method is equal to a nominal dimension.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a defected H-section steel, in which FIG. 2A shows a state in which folds are formed in a fillet portion, and FIGS. It is.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a hot rolling line for section steel, in which FIG. 3A shows an example in which one rough universal mill and one edger mill are arranged, and FIG. 3B shows two rough universal mills and one This is an example in which a basic edger mill is arranged.
4 is a conceptual diagram showing a finishing universal mill and a rolled material used in the method of the present invention, (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. (A), and (c). And (d) is a cross-sectional view seen from the upstream side of rolling, (c) is a position before the rolled material is bitten into the roll, and (d) is a view showing the position between the axial centers of the left and right saddle rolls. is there.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a cross section of each roll and rolled material of a finish rolling mill when a web portion is reduced and rolled in the height direction. Figure (a₁) Is a plan view of the finish rolling mill used in the method of the present invention as seen from above, FIG.₁) Is the figure (a₁) Is a cross-sectional view of the AA cross section of FIG.₁) Is the figure (a₁) Is a cross-sectional view of the B-B cross section of FIG.₁) Is the figure (a₁It is sectional drawing which looked at CC cross section of () from the rolling direction. Figure (a₂) Is a plan view of a conventionally used finish rolling mill as seen from above, FIG.₂) Is the figure (a₂) Is a cross-sectional view of the DD cross section viewed from the rolling direction, FIG.₂) Is the figure (a₂) Is a cross-sectional view of the EE cross section viewed from the rolling direction, FIG.₂) Is the figure (a₂It is sectional drawing which looked at the FF cross section of) from the rolling direction.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the web center deviation of the H-shaped material after rolling and the ratio of Sv to L (Sv / L).
FIGS. 7A and 7B are views showing a cross section of a parallel flange channel steel, wherein FIG. 7A shows nominal dimensions, FIG. 7B shows constant outer methods, and FIG.
[Explanation of symbols]
1. Horizontal roll Firewood roll
BD. Breakdown mill UR. Coarse universal mill
E. Edger mill UF. Finishing universal mill
M.M. Rolled material

Claims (1)

ウェブの両側に２つのフランジが形成された中間圧延材を左右の竪ロールと上下の水平ロールを備えたユニバーサルミルにより、少なくともウェブ部を高さ方向に縮小する熱間圧延をおこなう方法であって、左右の竪ロールの軸を結ぶ平面の位置を上下の水平ロールの軸を結ぶ平面の位置から圧延下流側に、下記（１）式を満足する距離（Ｓｖ、ｍｍ）だけ離して圧延することを特徴とするフランジを有する形材の圧延方法。
０．１Ｌ≦Ｓｖ≦０．３Ｌ ・・・・・・（１）
ただし、Ｌは、ウェブ部とその両側に形成されたフランジ部との結合部においてフランジ部外面が竪ロールと接触を開始する位置からフランジ部の内面が水平ロールの側面と接触を開始する位置までの投影長さであり、下記（２）式によって求めるものである。

ここで、Ｒｖは竪ロールの半径（ｍｍ）、Ｗ_０は圧延前のフランジ内法寸法（ｍｍ）、Ｗ_１は圧延後のフランジ内法寸法（ｍｍ）、ｔ_０は圧延前のフランジ厚さ（ｍｍ）、ｔ_１は圧延後のフランジ厚さ（ｍｍ）である。It is a method of performing hot rolling on an intermediate rolled material in which two flanges are formed on both sides of a web by using a universal mill having left and right side rolls and upper and lower horizontal rolls to reduce at least the web part in the height direction. Rolling the position of the plane connecting the axes of the left and right rolls away from the position of the plane connecting the axes of the upper and lower horizontal rolls by a distance (Sv, mm) satisfying the following equation (1): A method of rolling a profile having a flange characterized by the above.
0.1L ≦ Sv ≦ 0.3L (1)
However, L is from the position at which the outer surface of the flange portion starts to contact the heel roll to the position at which the inner surface of the flange portion starts to contact the side surface of the horizontal roll at the joint between the web portion and the flange portions formed on both sides thereof. Is obtained by the following equation (2).

Here, Rv is the radius of the roll (mm), W ₀ is the flange internal dimension before rolling (mm), W ₁ is the flange internal dimension after rolling (mm), and t ₀ is the flange thickness before rolling. (mm), _{t 1} is the flange thickness after rolling (mm).

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