JP4016818B2

JP4016818B2 - フランジ先端ｒ付ｈ形鋼の製造方法及びその熱間圧延装置列

Info

Publication number: JP4016818B2
Application number: JP2002348558A
Authority: JP
Inventors: 由紀雄高嶋; 英治竹之内
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: JP2004181470A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フランジの先端角部にＲ（丸み）が付与されたフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の製造方法及びその熱間圧延装置列に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｈ形鋼は一般の建築構造用として使用されるが、用途によっては防錆を目的として塗装が施される場合がある。Ｈ形鋼のフランジ先端形状は直角であるが、塗装される場合には塗料の付着性向上や剥げ落ち防止のため、先端の角部にＲ（丸み）が形成されていることが望ましい。ここで、フランジ先端の内側と外側はそれぞれＲが形成されなければならず、またその円弧の半径は同一の場合ばかりでなく、異なる半径Ｒ１，Ｒ２とする場合もある。
【０００３】
Ｈ形鋼などのフランジを有する形鋼は、一般にブレークダウン圧延機、ユニバーサル圧延機及びエッジャ圧延機を有する圧延ラインで製造される。加熱炉から出た素材鋼片は、まず２重式の圧延機であるブレークダウン圧延機によって、目的とする製品寸法に適する形状に圧延される。続いて、粗ユニバーサル圧延機とエッジャ圧延機とからなる粗ユニバーサル圧延機群において厚みを減じられるとともにフランジ端部の成形が行われる。さらに、仕上ユニバーサル圧延機によってフランジが直角に成形され、Ｈ形の製品となる。
【０００４】
さて、このようなユニバーサル圧延法によるＨ形鋼のフランジ先端角部に円弧を形成する方法としては、後述の特許文献１に開示されている技術がある。図６及び図７は特許文献１の圧延法の概要を示すものである。この圧延法では、矩形断面のスラブや粗形鋼片を二重粗圧延機によってＨ形の粗造形材に造形圧延し、続いて、粗整形圧延機と中間ユニバーサル圧延機とのリバース圧延によって所定のウェブ厚みとフランジ幅のＨ形中間材とした後に、上下ロールのロール胴幅が変更可能な二重中間整形圧延機でＨ形中間材のフランジ先端を円弧状に整形し、続いてロール胴幅が変更可能な上下水平ロールを有する仕上ユニバーサル圧延機で仕上げ圧延することにより、フランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼を製造している。
【０００５】
また、後述の特許文献２にはフランジ先端外側と内側の円弧形状付与を異なる圧延機で行う技術が開示されている。図８はその概要を示したものであり、この圧延方法においては、粗ユニバーサル圧延機の竪ロールに設けた角落し用段付き部と整形圧延機（エッジャ）のロールに設けた角落し用段付き部に設けたロールを有するユニバーサルミルを用いて圧延することにより、フランジ外側の先端に円弧形状を付与している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２９７００３号公報（図６及び図７）
【０００７】
【特許文献２】
特公平２−１５２８１号公報（図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
Ｈ形鋼には多様なフランジ厚みの製品が存在しており、例えばＨ６００×３００シリーズの外法一定Ｈ形鋼では、フランジの厚みが１９ｍｍから３２ｍｍまでの６種類の製品が製造されている。ところが、特許文献１の圧延方法は二重中間整形圧延機に設けた１つの孔型でフランジ先端内側、外側両方の円弧を付与するため、フランジ厚が大きく異なるサイズではＲ付けが困難であった。このため、フランジ先端に円弧形状を形成する範囲として、フランジ厚１５ｍｍから１８ｍｍなどの狭い範囲を対象としており、これ以上の大幅なフランジ厚の変化に対応できる技術ではなかった。
【０００９】
また、特許文献２の圧延方法では、粗ユニバーサル圧延機の竪ロールとエッジャ圧延機のロールに設けた角落し用段付き部によってフランジ先端外側を円弧形状とするが、エッジャ圧延機のロールに設けられた角落し部はロール交換をしない限り寸法が変更できない。したがって、フランジ厚が異なるサイズを圧延する場合、フランジ外側の位置と角落し部の位置にずれが生じるためにフランジ先端外側のＲ付けができなくなるという問題があり、フランジ厚の異なる複数サイズのＨ形鋼に対しては、少なくともエッジャロールを交換する必要があった。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ロールの組み替えをすることなく、多種類のフランジ厚の製品を作り分けることを可能にしたフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の製造方法及びその熱間圧延装置列を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係るフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の製造方法は、素材鋼片を粗造形圧延機によって略Ｈ形状の粗造形材に粗圧延し、続いて粗ユニバーサル圧延機及びエッジャ圧延機からなる粗ユニバーサル圧延機群によって、所定のウェブ厚とフランジ厚、フランジ幅の中間圧延材とし、続いて仕上ユニバーサル圧延機で仕上げ圧延するフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の製造方法において、前記エッジャ圧延機のロールとしてフランジ内側の先端を圧下する角部を所定の円弧形状とした孔型を備えたロールを用いて、フランジ内側の先端を円弧状に成形し、粗ユニバーサル圧延機群と仕上ユニバーサル圧延機の間に設けられ、孔型幅が可変のロールを有する圧延機によって、フランジ外側の先端を円弧状に成型する。
【００１２】
（２）本発明に係るフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の製造方法は、上記（１）の製造方法において、中間圧延材のフランジ厚及び／又はフランジ幅に応じて、前記孔型幅が可変のロールを有する圧延機の孔型幅を調整する。
【００１３】
（３）本発明に係るフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の熱間圧延装置列は、粗造形圧延機と、粗ユニバーサル圧延機及びエッジャ圧延機からなる粗ユニバーサル圧延機群と、仕上ユニバーサル圧延機とを有するフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の熱間圧延装置列において、前記エッジャ圧延機のロールはフランジ内側の先端を圧下する角部が所定の円弧形状を有する孔型形状のロールからなり、前記粗ユニバーサル圧延機群と前記仕上ユニバーサル圧延機との間に配置され、孔型幅が可変のロールを有し、被圧延材のフランジ外側の先端を円弧状に成形する圧延機を設けたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態に係る熱間圧延装置列の一例を示す全体構成図である。同図において、１００は加熱炉、１１０は粗造形圧延機（ＢＤ）、１２０は粗ユニバーサル圧延機、１３０はエッジャ圧延機、１５０は孔型幅可変圧延機、１６０は仕上ユニバーサル圧延機であり、これらは直列に配列されている。粗ユニバーサル圧延機１２０及びエッジャ圧延機１３０により粗ユニバーサル圧延機群１４０が構成されており、エッジャ圧延機１３０のロールには、フランジ内側の先端を圧下する角部を所定の円弧形状とした孔型が形成されており、フラン内側の先端を円弧状に成型する（Ｒを付与する）。また、孔型幅可変圧延機１５０は、粗ユニバーサル圧延機群１４０と仕上ユニバーサル圧延機１６０との間に配置されており、そのロールは軸方向に移動可能に支持されており、ロールを移動することにより、ロールに形成されている孔型の幅（間隔）をフランジの厚さに応じて調整して、フランジ外側の先端を円弧状に成型する（Ｒを付与する）。
【００１５】
Ｈ形鋼は一般に素材として長方形断面のスラブや予め略Ｈ形状断面に鋳造又は圧延された鋼片を用い、いくつかの孔型を有する上下ロールを備えた粗造形圧延機１１０により、粗ユニバーサル圧延に適した形状の粗形鋼片を圧延する。続いて、粗ユニバーサル圧延では、粗ユニバーサル圧延機１２０によりフランジとウェブの厚みが減じられるとともに、エッジャ圧延機１３０にてフランジ先端の圧下が行われ、フランジ幅が調整されて目的とする製品に近い寸法まで圧延される。
【００１６】
図２は図１エッジャ圧延機１３０によるフランジ内側Ｒ付け圧延の概略図である。エッジャ圧延機１３０は、その上下のロール１３１，１３２の内、フランジ内側の先端に圧下される部分に半径Ｒ１の円弧形状の孔型１３３ａ，１３３ｂ及び１３４ａ，１３４ｂを形成しておき、フランジ内側の先端角部を円弧状に成型する（Ｒを付与する）。
【００１７】
図３は図１孔型幅可変圧延機１５０によるフランジ外側Ｒ付け圧延の概略図であり、図４は被圧延材のフランジ厚が異なる場合のフランジ外側Ｒ付け圧延の概略図である。孔型幅可変圧延機１５０は、上述のように、粗ユニバーサル圧延機群１４０と仕上ユニバーサル圧延機１６０との間に設置されている。この圧延機１５０は、上ロールとしてロール１５１，１５２を備えており、下ロールとしてロール１５３，１５４を備えている。そして、ロール１５１と１５２との間隔及びロール１５３と１５４との間隔はそれぞれ調整可能に支持されている。また、これらのロール１５１〜１５４は、フランジの外側の先端にＲ付けが可能となるように、円弧Ｒ２を設けた孔型１５５ａ，１５５ｂ及び１５６ａ，１５６ｂを備えており、これらの孔型１５５ａ，１５５ｂ及び１５６ａ，１５６ｂはＲ付けするフランジ外側で被圧延材に接するようになっており、フランジの内側は拘束しない形状となっている。フランジ厚が大きく変化する場合、例えばフランジ厚が図３のｔｆ１よりも薄いｔｆ２のサイズを圧延する場合には、孔型幅を図３と同じにして圧延すると、図４（ａ）に示されるようにフランジ外側の先端が孔型のＲ部に接触しなくなる。そこで、ロール１５１と１５２との間隔及びロール１５３と１５４との間隔を図４（ａ）のＡ１から図４（ｂ）のＡ２（Ａ２＜Ａ１）に縮小することにより、孔型１５５ａと１５５ｂとの間隔（孔型幅）及び孔型１５６ａと１５６ｂとの間隔（孔型）をそれぞれ調整し、図３のフランジ厚がｔｆ１の場合と同様にしてフランジ外側の先端にＲ付けを行うことができる。なお、この例はフランジ厚が変わった場合の例であるが、フランジ幅が変わったときにおいても同様に処理されることになる。
【００１８】
上記の特許文献１の技術でも本実施形態と同様に、粗ユニバーサル圧延機群１４０と仕上ユニバーサル圧延機１６０との間の位置に、孔型幅を可変することができる圧延機を設けてフランジ先端のＲ付けを行っていたが、特許文献１の技術ではこの圧延機でフランジの内側、外側の両方の角に同時にＲ付けを行っていた。このため、フランジ厚の変化が３ｍｍ以内という狭い範囲でのＲ付けしかできなかった。これに対して、本実施形態においては、フランジ内側のＲ付けと外側のＲ付けを別々の圧延機で行うようにしたことにより、より広い範囲のフランジ厚変化に対応してＲ付けを行うことが可能となっている。すなわち、フランジ内側のＲ付はフランジ厚に関わらずエッジャ圧延機１３０にて行うことができ、フランジ外側のＲはフランジ厚が変化する量に合わせて孔型幅可変圧延機１５０の孔型幅を調整することにより、容易に付与することができる。フランジ厚の変化する範囲は孔型幅の調整可能範囲内であれば特に限定されるものではなく、例えば孔型幅調整範囲が５０ｍｍであればＲ付け可能なフランジ厚の変化範囲も５０ｍｍまでとなるため、先に例示したＨ６００×３００シリーズのフランジ厚変化範囲１９〜３２ｍｍであれば、問題なくすべてのフランジ厚のサイズにおいてＲ付けを行うことができる。
【００１９】
また、フランジ先端のＲ付けの半径はフランジの内側と外側で同じでもよく、またそれぞれ異なる半径とすることも可能である。Ｒ付けの半径はエッジャ圧延機１３０と孔型幅可変圧延機１５０に設けた孔型のＲ付け部半径を変更することにより、簡単に変更することができる。フランジの内側と外側のＲ半径の和が対象とする製品中で最小のフランジ厚を超えない範囲であれば、自由に調整可能である。
【００２０】
図５は仕上ユニバーサル圧延機により仕上圧延されたフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の断面形状を示す概略図である。フランジ先端へのＲ付けが終了した被圧延材は、仕上ユニバーサル圧延機１６０に搬送され、フランジを垂直にして図５に示される断面形状の製品となる。ウェブ高さがフランジ厚によって異なる内法一定Ｈ形鋼であれば、仕上ユニバーサル圧延機１６０は水平ロール幅が固定のロールを用いればよい。また、外法一定Ｈ形鋼を製造する場合には、仕上ユニバーサル圧延機１６０の水平ロールとして幅が調整可能なロールを用い、ロール幅を調整することにより、被圧延材のウェブ高さが一定となるよう、製品寸法の調整を行う。その他にも仕上ユニバーサル圧延機１６０の前にウェブ高さ調整用の圧延機を設置してウェブ外法寸法を一定にする技術が開示されており、このような方法においてもウェブ高さ寸法を一定にすることが可能である。
【００２１】
以上のように本実施形態によれば、粗ユニバーサル圧延工程のエッジャ圧延機１３０でフランジ内側のＲ付けを行い、仕上ユニバーサル圧延機１６０の前に設置された孔型幅可変圧延機１５０によりフランジ外側のＲ付けを行うので、フランジ厚が大幅に異なる多サイズのＨ形鋼においてフランジ先端のＲ付けを行うことができる。なお、本実施形態においては中間圧延材のフランジ厚さに応じて孔型幅可変圧延機１５０のロール幅（孔型幅）を調整する例について説明したが、のフランジ幅に応じて、又はフランジ厚さ及びフランジ幅に応じて孔型幅可変圧延機１５０のロール幅（孔型幅）を調整するようにしても良い。
【００２２】
【実施例】
本発明の第１の実施例として、図１に示される形鋼の熱間圧延設備を用いてフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の圧延を行った。ここで、目標とする製品の寸法はウェブ高さ６００ｍｍ、フランジ幅３００ｍｍであり、ウェブ厚１２ｍｍ、フランジ厚１９ｍｍのサイズとウェブ厚１６ｍｍ、フランジ厚３２ｍｍのサイズの２種類について圧延を行った。また、フランジ先端には内側・外側ともに半径５ｍｍのＲを付与することとした。
【００２３】
素材として略Ｈ形状に鋳造されたビームブランクを用い、粗造形圧延機１１０の複数の孔型により粗造形材とした後、粗ユニバーサル圧延機群１４０によりリバース圧延して所定の厚みとフランジ幅にするとともに、フランジ内側の先端にエッジャ圧延機１３０のロール１３１，１３２に設けれらた円弧状の孔型１３３ａ，１３３ｂ，１３４ａ，１３４ｂによりＲ付けを行った。次に、この中間圧延材を粗ユニバーサル圧延機群１４０と仕上ユニバーサル圧延機１６０の間に設けられた孔型幅可変圧延機１５０によって１パス圧延し、フランジ外側の先端にＲ付けを行った。最後に仕上ユニバーサル圧延機１６０で１パスの圧延を行うことにより、フランジの傾斜を垂直にしてフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼とした。以上の方法で圧延した結果、フランジ厚１９ｍｍ、３２ｍｍのどちらの場合であっても、フランジ先端に５ｍｍのＲを目標とする寸法の狭フランジ幅Ｈ形鋼が圧延できた。
【００２４】
一方、比較例として上記の図６に示される特許文献１の圧延設備で同じサイズのＨ形鋼を製造する方法を検討した。フランジ厚３２ｍｍのＨ形鋼を製造するため、二重中間整形圧延機のロールに刻設する凹溝の幅を３３ｍｍとした。この孔型でフランジ先端に半径５ｍｍのＲ付けを行う場合、フランジ厚３２ｍｍのＨ形鋼ではＲ付けが可能であるものの、フランジ厚１９ｍｍのＨ形鋼では、フランジと孔型の隙間が厚み方向で１２ｍｍとなるため、フランジの外側か内側のどちらかにしかＲ付けができず、目標とするフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼を両方のフランジ厚で圧延するのは不可能であった。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フランジ厚が大きく異なる複数サイズのＨ形鋼の圧延において、ロール組み替えを行うことなく、フランジ内面及び外面の先端に所望の円弧形状を付与することが可能となり、低コストで様々なサイズのフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る形鋼熱間圧延設備の一例を示す全体構成図である。
【図２】本実施形態のエッジャ圧延機によるフランジ内側Ｒ付け圧延の概略図である。
【図３】本実施形態の孔型幅可変圧延機によるフランジ外側Ｒ付け圧延の概略図である。
【図４】本実施形態の孔型幅可変圧延機による被圧延材のフランジ厚が異なる場合のフランジ外側Ｒ付け圧延の概略図である。
【図５】フランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の断面形状を示す概略図である。
【図６】特許文献１のフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の圧延方法を示す概略図である。
【図７】特許文献１のフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼においてフランジ先端にＲ付けを行う二重中間整形圧延機の孔型形状を示す概略図である。
【図８】特許文献２のフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の圧延方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１００加熱炉
１１０粗造形圧延機
１２０粗ユニバーサル圧延機
１３０エッジャ圧延機
１４０粗ユニバーサル圧延機群
１５０孔型幅可変圧延機
１６０仕上ユニバーサル圧延機

Claims

素材鋼片を粗造形圧延機によって略Ｈ形状の粗造形材に粗圧延し、続いて粗ユニバーサル圧延機及びエッジャ圧延機からなる粗ユニバーサル圧延機群によって、所定のウェブ厚とフランジ厚、フランジ幅の中間圧延材とし、続いて仕上ユニバーサル圧延機で仕上げ圧延するフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の製造方法において、
前記エッジャ圧延機のロールとしてフランジ内側の先端を圧下する角部を所定の円弧形状とした孔型を備えたロールを用いて、フランジ内側の先端を円弧状に成形し、粗ユニバーサル圧延機群と仕上ユニバーサル圧延機の間に設けられ、孔型幅が可変のロールを有する圧延機によって、フランジ外側の先端を円弧状に成型することを特徴とするフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の製造方法。
中間圧延材のフランジ厚及び／又はフランジ幅に応じて、前記孔型幅が可変のロールを有する圧延機の孔型幅を調整することを特徴とする請求項１に記載のフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の製造方法。
粗造形圧延機と、粗ユニバーサル圧延機及びエッジャ圧延機からなる粗ユニバーサル圧延機群と、仕上ユニバーサル圧延機とを有するフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の熱間圧延装置において、
前記エッジャ圧延機のロールはフランジ内側の先端を圧下する角部が所定の円弧形状を有する孔型形状のロールからなり、前記粗ユニバーサル圧延機群と前記仕上ユニバーサル圧延機との間に配置され、孔型幅が可変のロールを有し、被圧延材のフランジ外側の先端を円弧状に成形する圧延機を設けたことを特徴とするフランジ先端Ｒ付Ｈ形鋼の熱間圧延装置列。