JP4277640B2 - 突起付形鋼の製造方法及び形鋼の圧延設備 - Google Patents

Description

本発明は、突起付形鋼の製造方法、及びそれに使用される形鋼の圧延設備に関する。

ウェブとそのウェブの両端に設けられたフランジとを有するＨ形鋼等の形鋼は、一般に図１５に示す圧延設備１０１によって圧延されて最終製品となる。
この圧延設備１０１は、図１５中（Ａ）に示すように、ブレークダウン圧延機１０２、粗ユニバーサル圧延機１０３、エッジング圧延機１０４及び仕上ユニバーサル圧延機１０５からなるものや、図１５中（Ｂ）に示すように、ブレークダウン圧延機１０２、第１粗ユニバーサル圧延機１０３ａ、エッジング圧延機１０４、第２粗ユニバーサル圧延機１０３ｂ及び仕上ユニバーサル圧延機１０５からなるものがある。このような圧延設備１０１により、加熱炉で加熱されたスラブやブルーム、或いはビームブランク等の素材を順次に各圧延機で圧延することによって所定の断面寸法の形鋼が製造される。

先ず、図１５中（Ａ）に示す圧延設備１０１によってＨ形鋼を圧延する方法について説明する。
先ず、加熱炉で加熱された素材はブレークダウン圧延機１０２によって粗形のＨ断面に圧延される。このブレークダウン圧延機１０２は、ロール胴に沿って開孔型または閉孔型を複数個設けた上下ロールが配置された二重式の圧延機である。
そして、ブレークダウン圧延機１０２によって粗形のＨ断面に圧延された素材は、粗ユニバーサル圧延機１０３及びエッジング圧延機１０４からなる粗ユニバーサル圧延機群で複数回往復圧延され、図１６中（Ｂ）に示す形状の所定厚みを有するＨ形断面に圧延される。

粗ユニバーサル圧延機１０３は、図１６中（Ａ）に示すように、上下一対の水平ロール１０６と左右一対の垂直ロール１０７とを備えている。この粗ユニバーサル圧延機１０３により、上下一対の水平ロール１０６により形成されるロール隙で素材ＳのウェブＳ_Ｗがその厚さ方向に圧下され、左右それぞれの垂直ロール１０７と上下の水平ロール１０６の側面とにより形成されるロール隙で左右のフランジＳ_Ｆがその厚さ方向に圧下される。

また、エッジング圧延機１０４は、図１６中（Ｂ）に示すように、上下一対のエッジングロール１０８を備えている。このエッジング圧延機１０４により、上下一対のエッジングロール１０８によって形成されるロール隙でフランジＳ_Ｆの幅が所定の寸法にまで圧下される。
図１６中（Ｂ）に示す形状に圧延された素材Ｓは、仕上ユニバーサル圧延機１０５に搬入される。仕上ユニバーサル圧延機１０５は、図１６中（Ｃ）に示すように、上下一対の水平ロール１０９と左右一対の垂直ロール１１０とを備えている。この仕上ユニバーサル圧延機１０５により、フランジＳ_Ｆの厚み圧下、ウェブＳ_Ｗの厚み圧下及びフランジＳ_Ｆの角度おこしが行われ、最終製品の寸法に仕上られる。

ところで、ビル建設等で用いられる鉄筋・鉄骨コンクリート工法では、コンクリートと鉄骨との付着性を増すため、突起付の鋼材が使用されることがある。例えば、柱・梁材等で使用されるＨ形鋼では、フランジの内面や外面に突起を有するものが用いられる。この突起は、ある程度の高さ（例えば１ｍｍ以上）が必要とされており、また、突起の数が多い場合や突起が長い場合には、よりコンクリートとの付着性が増加する。

ここで、図１７に示すように、フランジＳ_Ｆの外面に複数の突起ｔを有するＨ形鋼Ｓを製造する場合には、仕上ユニバーサル圧延機２０５において、左右一対の垂直ロール２１０の外面に垂直方向に延びる複数の溝２１０ａを形成しておき、この垂直ロール２１０でフランジＳ_Ｆの外面を圧下することにより、フランジＳ_Ｆの外面に複数の突起ｔを有するＨ形鋼Ｓを比較的容易に製造することができる。図１７中、符号２０９は水平ロールである。

一方、仕上ユニバーサル圧延機１０５による仕上ユニバーサル圧延では、図１６中（Ｃ）に示すように、フランジＳ_Ｆの内面は水平ロール１０９の側面で圧下されるが、水平ロール１０９の側面には抜け勾配がほとんどなく、かつロールと材料との相対すべりが大きいため、水平ロール１０９の側面に単に溝を形成し、これをフランジＳ_Ｆの内面に転写させて突起を形成しても、圧延の出側で突起が潰れてしまうという問題があった。このため、フランジＳ_Ｆの内面に突起を有するＨ形鋼は、熱間圧延では簡単に製造できないと考えられていた。
フランジの内面に突起を有するＨ形鋼は、フランジの外面に突起を有するものよりコンクリートとの付着性が優れているといわれているため、熱間圧延後に溶接によりリブや突起をフランジの内面に付与して製造されていた。しかし、このような手法では生産性は非常に悪かった。

そこで、熱間圧延によってフランジの内面に突起を付与することがなおも望まれており、いくつか提案されている。
例えば、特許文献１には、図１８に示すように、Ｈ形鋼Ｓの各フランジＳ_Ｆの内面を圧下する溝付の小径ロールからなる第２垂直ロール３０８を上下左右各フランジＳ_Ｆ の内面毎に４個配設し、フランジＳ_Ｆの外面を圧下する左右２個の垂直ロール３０７の各チョック３０９を内方へ延長して各第２垂直ロール３０８を軸受にて支持し、各水平ロール３０６側面のベベルギヤ３１０と各第２垂直ロール３０８のベベルギヤ３１１とを噛合せ、これらベベルギヤ３１０，３１１による駆動部周速と第２垂直ロール３０８の圧下側面部周速との周速調整手段を設けた仕上圧延装置３０５が開示されている。

この仕上圧延装置３０５によれば、コンクリートとの付着性が優れたフランジＳ_Ｆの内面に突起を有するＨ形鋼を、熱間圧延で製造することができる。
また、特許文献２には、図１９に示すように、水平ロール４０１の側面に溝４０２を形成し、その水平ロール４０１を組み込んだ仕上ユニバーサル圧延機が開示されている。ここで、溝４０２は、水平ロール４０１の側面のコーナ部４０１ａを始点としてほぼロール軸４０３に向かうものとされ、その水平ロール４０１の側面に複数形成されている。
この仕上ユニバーサル圧延機により、フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延を行うことで、水平ロール４０１の側面によるフランジ内面への押圧時にフランジ内面に複数の突起を形成している。

さらに、特許文献３には、図２０に示すように水平ロール４１１の側面に縞状の凹部を刻設し、そのような水平ロール４１１を組み込んだユニバーサル圧延機が開示されている。
このユニバーサル圧延機により、竪ロール４１２でフランジ及びウェブを有する形鋼４１３の圧延を行うことで、水平ロール４１１の縞状の凹部によるフランジ内面への押圧時にフランジ内面に複数の突起を形成している。図２１は、そのように複数の突起が形成された形鋼４１３を示す。
なお、図２０及び図２１から、ユニバーサル圧延機が、抜け勾配を有する粗ユニバーサル圧延機であることがわかる。
特開平３−３２４０８号公報 特開２００３−１３６１０２号公報 特開平８−１７４０５４号公報

前記特許文献１の技術については、仕上圧延装置に特殊な第２垂直ロールを組み込む必要があり、非常に複雑な仕上圧延設備となる。よって、特許文献１に開示される技術を実現しようとした場合、設備コストが非常に高くなる。
一方、前記特許文献２の技術については、大きな設備投資なしで簡便にフランジ内面等への突起形成が期待できる。しかし、抜け勾配のほとんどない仕上圧延機で突起を形成するので、形成できる健全な突起の長さが制約される。このため、健全な突起を形成するには、圧延条件（例えば圧下率）を限定しなければならないといった問題があった。

ここで、健全な突起とは、当該突起の形成後に剥離や大きな変形の見られない突起のことである。
また、前記特許文献３の技術は、粗ユニバーサル圧延機でフランジ内面に突起を形成できることが記載されている。しかし、健全な突起形成が行える具体的な水平ロール側面の凹部（すなわち溝）形状や、突起形成後に行う仕上圧延方法について開示が何らされていない。
そこで、本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、損傷することなく突起を形鋼に形成することができる突起付形鋼の製造方法、及びそれに使用される形鋼の圧延設備の提供を目的とする。

請求項１記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法は、フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延の前に、側面と周面とがなす角度が鈍角であり、そのコーナ部を含んだ側面に、ロール軸方向に延びる複数の溝を周方向に所定のピッチで形成した水平ロールを組み込んだ圧延機を使用して、前記水平ロールのコーナ部近傍で前記形鋼のフィレッ卜部近傍を押圧することで、当該フィレッ卜部近傍であり、当該形鋼の長手方向に複数の突起を形成し、前記仕上圧延では、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅より小さい幅の水平ロールの周面でウェブを拘束しつつ、前記垂直ロールの周面で前記形鋼のフランジの角度おこしを行うことで、前記仕上圧延前に前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起を潰すことなく、垂直ロールで前記形鋼のフランジの角度おこしを行う。

これにより、仕上圧延の前の形鋼はフランジの角度おこしが未だされていないので、突起形成時の抜け勾配を確保できる。また、水平ロールのコーナ部近傍に溝を設けているので、溝から突起を確実に抜くことができる。さらに、仕上圧延では、形鋼に形成された突起を潰すことなく、当該形鋼のフランジの角度おこしを行っている。

また、請求項２記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法は、フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延の前に、側面と周面とがなす角度が鈍角であり、そのコーナ部を含んだ側面に、ロール軸方向に延びる複数の溝を周方向に所定のピッチで形成した水平ロールを組み込んだ圧延機を使用して、前記水平ロールのコーナ部近傍で前記形鋼のフィレッ卜部近傍を押圧することで、当該フィレッ卜部近傍であり、当該形鋼の長手方向に複数の突起を形成し、前記仕上圧延では、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅とほぼ等しい幅を有し、かつコーナ部近傍に凹部を設けた水平ロールの周面で前記ウェブを拘束し、かつ当該水平ロールの側面と垂直ロールの周面とで前記フランジを拘束しつつ前記形鋼のフランジの角度おこしを行うことで、前記仕上圧延前に前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起を潰すことなく、垂直ロールで前記形鋼のフランジの角度おこしを行う。

また、請求項３記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法は、請求項１又は２に記載の発明に係る突起付形鋼の製造方法において、前記突起を形成する前に、当該突起を形成するための余肉を、前記形鋼をなす材料に形成しておく。
また、請求項４記載の発明に係る形鋼の圧延設備は、フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延を行う仕上圧延機の前段に、前記形鋼のフィレッ卜部近傍であり、当該形鋼の長手方向に複数の突起を形成するための突起形成用圧延機を備えている。そして、前記突起形成用圧延機は、側面と周面とがなす角度が鈍角であり、そのコーナ部近を含んだ側面に、ロール軸方向に延びる複数の溝を周方向に所定のピッチで形成した水平ロールを備えており、前記仕上圧延機は、前記突起形成用圧延機で前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起を潰すことなく、周面で前記ウェブを拘束することができる水平ロールを備え、前記仕上圧延機の水平ロールが、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅より小さい幅となっている。

また、請求項５記載の発明に係る形鋼の圧延設備は、フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延を行う仕上圧延機の前段に、前記形鋼のフィレッ卜部近傍であり、当該形鋼の長手方向に複数の突起を形成するための突起形成用圧延機を備えている。そして、前記突起形成用圧延機は、側面と周面とがなす角度が鈍角であり、そのコーナ部近を含んだ側面に、ロール軸方向に延びる複数の溝を周方向に所定のピッチで形成した水平ロールを備えており、前記仕上圧延機は、前記突起形成用圧延機で前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起を潰すことなく、周面で前記ウェブを拘束することができる水平ロールを備え、前記仕上圧延機の水平ロールが、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅とほぼ等しい幅を有し、かつコーナ部近傍に凹部を設けている。
また、請求項６記載の発明に係る形鋼の圧延設備は、請求項４又は５に記載の発明に係る形鋼の圧延設備において、前記突起形成用圧延機がユニバーサル圧延機である。

本発明によれば、損傷することなく突起を形鋼に形成することができる。

本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明に係る突起付形鋼の製造方法が適用される圧延設備の概略構成図である。
図１に示すように、Ｈ形鋼Ｓを製造するための圧延設備１は、図１５中（Ａ）に示す圧延設備１０１と同様に、ブレークダウン圧延機２、粗ユニバーサル圧延機３、エッジング圧延機４及び仕上ユニバーサル圧延機６を備えている。そして、圧延設備１は、仕上ユニバーサル圧延機６の前段に突起形成用圧延機５を設置している。

図２は、突起形成用圧延機５のロールの構成及びロール形状を示す。
この図２に示すように、突起形成用圧延機５は、上下一対の水平ロール１１，１２と左右一対の垂直ロール２１，２２を組み込んで構成されている。例えば、このような構成は、粗ユニバーサル圧延機３と同様な構成となる。
上下一対の水平ロール１１，１２は、フランジＳ_Ｆの角度おこしが行われる前の形鋼の形状に対応する形状をなしている。すなわち、水平ロール１１，１２において、側面１１ａ，１２ａと周面１１ｂ，１２ｂとがなす角度は少なくとも鈍角になっている。

この水平ロール１１，１２には、その側面１１ａ，１２ａから周面１１ｂ，１２ｂにかけて、すなわちコーナ部近傍に、突起形成用の溝が形成されている。ここで、水平ロール１１，１２のコーナ部とは、側面１１ａ，１２ａと周面１１ｂ，１２ｂとの境界部分である。そして、このコーナ部は通常Ｒ面形状をなしている。
図３中（Ａ）及び（Ｂ）は、突起形成用の溝（或いはスリット）１３が形成されている水平ロール１１，１２を示す。
溝１３は、周面１１ｂ，１２ｂの縁部からコーナ部を介して側面１１ａ，１２ａに至っており、その側面１１ａ，１２ａではロール軸１４に向って直線状に延びている。このように、溝１３は、少なくとも水平ロール１１，１２のコーナ部を含んで形成されている。そして、溝１３は、水平ロール１１，１２の周方向で所定のピッチとして複数形成されている。

図４は、仕上ユニバーサル圧延機６のロールの構成及びロール形状を示す。
この図４に示すように、仕上ユニバーサル圧延機６は、上下一対の水平ロール３１，３２と左右一対の垂直ロール４１，４２を組み込んで構成されている。
水平ロール３１，３２の幅は、ウェブＳ_Ｗの内幅より小さい。この水平ロール３１，３２は、一方の垂直ロール４１と他方の垂直ロール４２との略中間位置に配置されている。なお、水平ロール３１，３２の幅は、固定されるものであってもよく、自由に変更できるものであってもよい。

図１のように構成されている圧延設備１では、ブレークダウン圧延機２、粗ユニバーサル圧延機３及びエッジング圧延機４において、素材が図１６中（Ｂ）に示す形状と同一の形状に圧延される。
そして、図１６中（Ｂ）に示す形状と同一の形状に圧延された素材には、突起形成用圧延機５の図３に示す水平ロール１１，１２の溝１３により、フィレッ卜部近傍に突起が形成される。
ここで、フィレッ卜部とは、形鋼のフランジＳ_ＦとウェブＳ_ｗとがつながる部位をいう。また、フィレッ卜部近傍とは、フィレッ卜部を含む、当該フィレッ卜部近くのフランジ内面やフィレッ卜部近くのウェブ両端面のことを総称している。
その後、仕上ユニバーサル圧延機６の図４に示す水平ロール３１，３２によりウェブＳ_Ｗを拘束しつつ、及び垂直ロール４１，４２により、フランジＳ_Ｆの角度おこしが行われ、最終製品の寸法に仕上げられる。

なお、水平ロール３１，３２の幅がウェブＳ_Ｗの内幅より小さいので、フランジＳ_Ｆの厚み圧下は行われない。
図５は、その最終製品を示す。前述のとおり突起形成用圧延機５にて水平ロール１１，１２でフィレッ卜部近傍が圧下されたことで、その溝１３の形状が転写されて、図５に示すように、最終製品は、フィレット部近傍に突起ｔが形成されている。
次に実施の形態における効果を説明する。
図３のように、水平ロール１１，１２が、側面１１ａ，１２ａが周面１１ｂ，１２ｂに対して鈍角になっている。これにより、フランジＳ_Ｆの内面に対して側面１１ａ，１２ａが抜け勾配を持つようになり、溝１３から突起ｔを容易に抜くことができるようになる。この効果について図６を用いて説明する。

図６に示すように、一対の水平ロール１１，１２が配置されている場合を考える。さらにここで、紙面垂直方向において、一対の水平ロール１１，１２のロール軸１４間を結ぶ線１４ａとその境界が一致する領域Ａと領域Ｂとを考える。領域Ａにおいてフランジ内面に突起が形成される。
この場合において、水平ロール１１，１２の溝１３（特に水平ロール１１，１２の側面における部分）で転写されたフランジＳ_Ｆの内面の突起ｔが領域Ｂで潰されないようにするためには、領域Ｂでは突起ｔが常に溝１３内に収容されていることが条件になる。

ここで、水平ロール１１，１２の側面１１ａ，１２ａが周面１１ｂ，１２ｂに対して直角になっている場合を想定する。例えば、仕上ユニバーサル圧延機に使用している水平ロールのようにである。
このような場合、領域Ｂでは、側面１１ａ，１２ａがフランジＳ_Ｆの内面に接した状態になっていることから、フランジＳ_Ｆの内面の突起ｔが領域Ｂで潰されないようにするためには、領域Ｂでは、突起ｔが常に溝１３内に収容されていることが要求される。

しかし、Ｈ形鋼Ｓの圧延方向の速度に対し水平ロール１１，１２の回転方向の速度が遅くなった場合や、Ｈ形鋼Ｓの圧延方向の速度に対し水平ロール１１，１２の回転方向の速度が速くなった場合、領域Ｂで、溝１３と突起ｔとが接触してしまい、突起ｔが潰されてしまう。
これに対して本発明を適用した場合、水平ロール１１，１２では、側面１１ａ，１２ａが周面１１ｂ，１２ｂに対して鈍角になっているので、領域Ｂでは、側面１１ａ，１２ａがフランジＳ_Ｆの内面から離れていくようになる。すなわち、フランジＳ_Ｆの内面に対して側面１１ａ，１２ａが抜け勾配を持つようになり、これにより、領域Ｂでは、溝１３から突起ｔを安全に抜くことができるようになる。

このように領域Ｂで溝１３から突起ｔを安全に抜くことができるので、突起ｔを長くすることができる。すなわち、水平ロール１１，１２の側面１１ａ，１２ａを周面１１ｂ，１２ｂに対して直角とした場合において、長い突起ｔを形成しようとすれば、突起ｔが溝１３で潰されてしまう可能性は高くなる。しかし、本発明を適用すれば、領域Ｂで溝１３から突起ｔを安全に抜くことができるので、突起ｔを長くすることができる。

また、言い換えれば、水平ロール１１，１２において、側面１１ａ，１２ａが周面１１ｂ，１２ｂに対して鈍角になっている形状は、仕上圧延前に突起形成用圧延機５を設置する上で必然的な形状であるといえる。よって、仕上圧延前に突起形成用圧延機５を設置することで、フランジＳ_Ｆの角度おこし前のＨ形鋼Ｓに合致するように、水平ロール１１，１２の形状を決定するだけで、抜け勾配を確保して、突起ｔが溝１３で潰されてしまうことを防止しているといえる。すなわち、簡単な構成により、健全な突起ｔの形成を実現しているといえる。

なお、このように溝１３から突起ｔを容易に抜くことができるためには、溝１３が水平ロール１１，１２のコーナ部と連続している必要がある。前述したように、溝１３を水平ロール１１，１２の側面１１ａ，１２ａから周面１１ｂ，１２ｂの縁部まで延ばして形成しているので、その条件は満たされている。
また、図４のように、垂直ロール２１，２２でフランジＳ_Ｆの外面を圧下しているので、その圧下力により、フランジＳ_Ｆの内面側で形成される突起ｔの高さをより高くすることができる。

また、前述したように、仕上ユニバーサル圧延機６の水平ロール３１，３２の幅を、ウェブＳ_Ｗの内幅より小さくしている。これにより、前段の突起形成用圧延機５で形成した突起ｔを潰すことなく、ウェブＳ_Ｗを水平ロール３１，３２の周面で拘束して、垂直ロール４１，４２でフランジＳ_Ｆの角度おこしを行うことができる。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。

すなわち、前述の実施の形態では、突起形成用圧延機５が備える水平ロール１１，１２は、その側面１１ａ，１２ａと周面１１ｂ，１２ｂとがなす角度は少なくとも鈍角になっており、その側面１１ａ，１２ａから周面１１ｂ，１２ｂにかけて溝１３を形成している場合を説明した。しかし、これに限定されないことはいうまでもない。
例えば、突起形成用圧延機５が図７に示すような水平ロール５１，５２のみを備えているだけでもよい。この水平ロール５１，５２は、その側面５１ａ，５２ａと周面５１ｂ，５２ｂとのなす角度がほぼ直角になっている。そして、水平ロール５１，５２は、側面５１ａ，５２ａから周面５１ｂ，５２ｂにかけて、すなわちコーナ部近傍に、突起形成用の溝５３が形成されている。このような突起形成用圧延機５にすることで、Ｈ形鋼Ｓは、そのフィレッ卜部近傍に突起が形成されるようになる。

この例のように、フィレッ卜部近傍のみに突起を形成することを主目的とする場合や、それほど大きな突起高さや長さが必要でない場合などは、垂直ロールを省略することができ、水平ロール５１，５２に抜け勾配を設ける必要もない。
また、水平ロール５１，５２の幅をウェブＳ_Ｗの内幅よりも多少大きくしてもよい。このようにすることで、水平ロール５１，５２のコーナ部近傍によるＨ形鋼Ｓのフィレット部近傍の圧下が強圧下になるので、高さや長さがある突起を形成することができる。

また、前述の実施の形態では、仕上圧延で前段の突起形成用圧延機５で形成した突起ｔを潰してしまうことを防止する目的で、仕上ユニバーサル圧延機６の水平ロール３１，３２の幅をウェブＳ_Ｗの内幅より小さくしている。しかし、これに限定されるものではない。図８は、他の例を示す。
図８に示すように、仕上ユニバーサル圧延機６の水平ロール３５，３６に、そのコーナ部全周にわたって凹部３５ａ，３６ａを設ける。これにより、前段の突起形成用圧延機５で形成した突起ｔが、仕上ユニバーサル圧延機６では、水平ロール３５，３６の凹部３５ａ，３６ａ内に収容されるので、水平ロール３５，３６との接触が回避される。これにより、仕上ユニバーサル圧延機６の仕上圧延で前段の突起形成用圧延機５で形成した突起ｔを潰してしまうことを防止することができる。

なお、このような構成の場合、前述の実施の形態と異なり、水平ロール３５，３６の幅をウェブＳ_Ｗの内幅よりやや大きくして水平ロール３５，３６の側面と垂直ロール４１，４２の周面とでフランジＳ_Ｆの厚み圧下を行うことができる。つまり、水平ロールは、ウェブの内幅とほぼ等しい幅を有する。
また、突起形成前（突起形成用圧延機５の前段）の材料のフィレット部近傍には、図９及び図１０に示すように、余肉ｘ１，ｘ２を形成しておくこともできる。図９は、フランジＳ_Ｆの内面に余肉ｘ１を形成した場合を示し、図１０は、フランジＳ_Ｆの外面に余肉ｘ２を形成した場合を示す。このように余肉ｘ１，ｘ２を形成しておくことで、突起ｔを形成する部分が強圧下となることから、突起ｔをより高く形成することができる。

図９に示すようなフランジＳ_Ｆの内面に余肉ｘ１を形成する手段としては、突起形成用圧延機５よりも前段に存在する水平ロール（例えば粗ユニバーサル圧延機３の水平ロール）６１，６２の側面に凹部６１ａ，６２ａを設ける。これにより、上下一対の水平ロール６１，６２により形成されるロール隙でウェブＳ_Ｗをその厚さ方向に圧下し、垂直ロール（図示せず）と上下の水平ロール６１，６２の側面とにより形成されるロール隙でフランジＳ_Ｆをその厚さ方向に圧下する。これにより、フランジＳ_Ｆの内面に余肉ｘ１を形成する。その後、図２の突起形成用圧延機５の水平ロール１１，１２の側面と垂直ロール２１，２２でフランジＳ_Ｆの厚み圧下を余肉ｘ１を含んで行い、図３の溝１３をもつ水平ロール１１，１２のコーナ部側面と接するフランジＳ_Ｆの内面に突起ｔを形成する。

また、図１０に示すようなフランジＳ_Ｆの内面に余肉ｘ２を形成する手段としては、突起形成用圧延機５よりも前段の垂直ロール（例えば粗ユニバーサル圧延機３の垂直ロール）６５の周面に凹部６５ａを設ける。凹部６５ａの形成位置は、フランジＳ_Ｆの中央部分を圧下する領域にする。これにより、上下一対の水平ロール６７，６８により形成されるロール隙でウェブＳ_Ｗをその厚さ方向に圧下し、垂直ロール６５と上下の水平ロール６７，６８の側面とにより形成されるロール隙でフランジＳ_Ｆをその厚さ方向に圧下することで、フランジＳ_Ｆの外面に余肉ｘ２を形成する。その後、図２の突起形成用圧延機５の水平ロール１１，１２の側面と垂直ロール２１，２２によるロール隙でフランジＳ_Ｆをその厚さ方向に圧下する。図３のように、水平ロール１１，１２にはコーナ部に溝１３が形成されているので突起ｔが形成される。このとき、垂直ロール２１，２２による圧下が余肉ｘ２分多くなされるので、突起ｔを形成する部分が強圧下となり、突起ｔがより高く形成される。

また、前述の実施の形態では、フランジ内面に突起ｔを形成する形鋼がＨ形鋼である場合に説明した。しかし、これに限定されるものではない。すなわち、ウェブ及びフランジを有するＩ形鋼、Ｔ形鋼或いは溝形鋼等の他の形鋼であってもよい。
また、仕上ユニバーサル圧延機６の垂直ロールの周面にも垂直方向に伸びる溝を設け、フランジ外面にも突起を形成してもよい。また、仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールの周面に溝を設け、ウェブ面の中央部分にも突起を形成してもよい。

図１に示す圧延設備１において、フィレッ卜部近傍に突起を有するＨ形鋼（製品寸法：ウェブ高さ６００ｍｍ、フランジ幅３００ｍｍ，ウェブ厚１２ｍｍ，フランジ厚２５ｍｍ）を製造した。
（１）仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールに凹部を設けた場合
突起形成用圧延機５としてユニバーサル圧延機を使用した。水平ロール１１，１２のコーナ部から側面に、図１１中（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、長さＬ１が１００ｍｍ、幅Ｗが２０ｍｍ、ピッチＰが６０ｍｍである溝１３を形成した。また、溝１３の深さｄ１は位置によらず一定として、その深さｄ１を４ｍｍにした。水平ロール１１，１２のテーパ角度θ（抜け勾配）は５°とした。これに対応して、垂直ロール２１，２２のテーパ角度も５°にした。突起形成圧延における目標圧下率はフランジ及びウェブともに１２％にした。

このような条件の下、本発明の第１の適合例として、仕上ユニバーサル圧延機６は、前段の突起形成用圧延機５で形成した突起ｔを潰してしまうことを防止する目的で、図８に示したように、コーナ部全周にわたって凹部３５ａ，３６ａを設けた水平ロール３５，３６を備えている。寸法は、図１２に示すように、水平ロール３５，３６のコーナ部から側面にかけての長さＬ２を１００ｍｍ、深さｄ２を５ｍｍとした。このような仕上ユニバーサル圧延機６により、フランジの厚み圧下、ウェブの厚み圧下及びフランジの角度おこしを行った。

比較例（従来例）では、突起形成圧延は、第１の適合例の突起形成と同様に行い、仕上圧延は、図１６（Ｃ）のように通常の仕上圧延方法でフランジの厚み圧下、ウェブの厚み圧下及びフランジの角度おこしを行った。
この結果、第１の適合例では突起が潰されたり剥がされたりすることなく、長さが９５ｍｍ、高さが１．８ｍｍの健全な突起ｔを形成することができた。一方、比較例では、仕上圧延で突起ｔが潰されてしまい、健全な突起形成が行えなかった。

（２）粗ユニバーサル圧延機で余肉を形成した場合
本発明の第２の適合例として、粗ユニバーサル圧延機３は、図１０に示したように、側面に凹部６５ａを設けた垂直ロール６５を備えている。寸法は、図１３に示すように、深さｄ３を２ｍｍ、長さＬ３を２２０ｍｍとした。これにより、粗ユニバーサル圧延機３で、突起形成前の材料のフランジ外面に余肉を形成した。なお、突起形成圧延条件及び仕上圧延方法は前記第１の適合例と同様である。
この結果、長さ１００ｍｍ、高さ３．５ｍｍの突起を形成することができ、従来よりも高さが高い健全な突起を形成することができた。

（３）突起形成用圧延機が、コーナ部近傍に溝を設けた水平ロールのみを備えた場合
本発明の第３の適合例として、突起形成用圧延機５は、図７に示したように、水平ロール５１，５２のみを備え、コーナ部近傍に突起形成用の溝５３を設けた。具体的には、突起形成用圧延機５としてユニバーサル圧延機を使用した。寸法は、図１４中（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、側面５１ａ，５２ａにおける長さＬ４が３０ｍｍ、周面５１ｂ，５２ｂにおける長さＬ５が２０ｍｍ、幅Ｗが１０ｍｍ、ピッチＰが３０ｍｍである溝５３を形成した。また、溝５３の深さｄ４は３ｍｍにした。水平ロールのテーパ角度θは０°、すなわち抜け勾配をなしとした。水平ロール５１，５２の幅は形鋼のウェブ内幅より４ｍｍ大きくした。突起形成圧延における目標圧下率はフィレット部近傍で１０％にした。

また、仕上ユニバーサル圧延機６は、前段の突起形成用圧延機５で形成した突起ｔを潰してしまうことを防止する目的で、図４に示したように、ウェブＳ_Ｗの内幅より小さい幅の水平ロール３１，３２を備えている。これにより、仕上ユニバーサル圧延機６では、フランジの厚み圧下を行わず、フランジの角度おこし及びウェブの厚み圧下を行った。
この結果、突起のピッチ３０ｍｍという細かいピッチで、高さが１．５ｍｍ、トータルの長さ（Ｌ４＋Ｌ５相当）が５０ｍｍの突起ｔを形成することができ、その形状を損ねることなしに形成することができた。

本発明の実施の形態の圧延設備の概略構成図である。 前記圧延設備の突起形成用圧延機に組み込まれる水平ロール及び垂直ロールを示す図である。 前記水平ロールの形状を示す図である。 前記圧延設備の仕上ユニバーサル圧延機に組み込まれる水平ロール及び垂直ロールを示す図である。 突起を有するＨ形鋼の部分斜視図である。 効果の説明のために使用した図である。 前記突起形成用圧延機に組み込まれる他の水平ロールを示す図である。 前記仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールのコーナ部近傍に凹部を設けた場合を示す図である。 粗ユニバーサル圧延機の水平ロールの側面に、フランジの内面に余肉を形成するための凹部を設けた場合を示す図である。 粗ユニバーサル圧延機の垂直ロールの周面に、フランジの外面に余肉を形成するための凹部を設けた場合を示す図である。 実施例における第１の適合例を説明するための図であって、突起形成用圧延機の水平ロールに設けた溝を説明するために使用した図である。 実施例における第１の適合例１を説明するための図であって、仕上ユニバーサル圧延機の水平ロールに設けた凹部を説明するために使用した図である。 実施例における第２の適合例を説明するための図であって、粗ユニバーサル圧延機の垂直ロールの形状に設けた凹部を説明するために使用した図である。 実施例における第３の適合例を説明するための図であって、突起形成用圧延機の水平ロールに設けた溝を説明するために使用した図である。 ウェブとフランジを有する形鋼の一般的な圧延設備の概略構成図で、（Ａ）は１つの粗ユニバーサル圧延機を配列した圧延設備の概略構成図、（Ｂ）は２つの粗ユニバーサル圧延機を配列した圧延設備の概略構成図である。 図１５中（Ａ）に示す圧延設備によってＨ形鋼を圧延する場合の圧下状態を示し、（Ａ）は粗ユニバーサル圧延による圧下状態、（Ｂ）はエッジング圧延による圧下状態、（Ｃ）は仕上ユニバーサル圧延による圧下状態を示している。 従来例の、フランジ外面に突起を形成する仕上ユニバーサル圧延機の概略斜視図である。 特許文献１の、フランジ内面に突起を形成する仕上圧延装置の概略正面図である。 特許文献２の圧延設備の仕上ユニバーサル圧延機に組み込まれている溝を設けた水平ロールを示す図である。 特許文献３の仕上ユニバーサル圧延機に組み込まれている凹部を設けた水平ロールを示す図である。 前記特許文献３の仕上ユニバーサル圧延機において突起が形成された形鋼を示す斜視図である。

符号の説明

１ 圧延設備
２ ブレークダウン圧延機
３ 粗ユニバーサル圧延機
４ エッジング圧延機
５ 突起形成用圧延機
６ 仕上ユニバーサル圧延機
１１，１２，５１，５２ 突起形成用圧延機の水平ロール
１３ 溝
２１，２２ 突起形成用圧延機の垂直ロール
３１，３２ 仕上ユニバーサル圧延機の水平ロール
４１，４２ 仕上ユニバーサル圧延機の垂直ロール
Ｓ Ｈ形鋼（形鋼）
Ｓ_Ｆ フランジ
Ｓ_Ｗ ウェブ
ｔ 突起

Claims (6)

1. フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延の前に、側面と周面とがなす角度が鈍角であり、そのコーナ部を含んだ側面に、ロール軸方向に延びる複数の溝を周方向に所定のピッチで形成した水平ロールを組み込んだ圧延機を使用して、前記水平ロールのコーナ部近傍で前記形鋼のフィレッ卜部近傍を押圧することで、当該フィレッ卜部近傍であり、当該形鋼の長手方向に複数の突起を形成し、
   前記仕上圧延では、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅より小さい幅の水平ロールの周面でウェブを拘束しつつ、前記垂直ロールの周面で前記形鋼のフランジの角度おこしを行うことで、前記仕上圧延前に前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起を潰すことなく、垂直ロールで前記形鋼のフランジの角度おこしを行うこと
   を特徴とする突起付形鋼の製造方法。
2. フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延の前に、側面と周面とがなす角度が鈍角であり、そのコーナ部を含んだ側面に、ロール軸方向に延びる複数の溝を周方向に所定のピッチで形成した水平ロールを組み込んだ圧延機を使用して、前記水平ロールのコーナ部近傍で前記形鋼のフィレッ卜部近傍を押圧することで、当該フィレッ卜部近傍であり、当該形鋼の長手方向に複数の突起を形成し、
   前記仕上圧延では、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅とほぼ等しい幅を有し、かつコーナ部近傍に凹部を設けた水平ロールの周面で前記ウェブを拘束し、かつ当該水平ロールの側面と垂直ロールの周面とで前記フランジを拘束しつつ前記形鋼のフランジの角度おこしを行うことで、前記仕上圧延前に前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起を潰すことなく、垂直ロールで前記形鋼のフランジの角度おこしを行うこと
   を特徴とする突起付形鋼の製造方法。
3. 前記突起を形成する前に、当該突起を形成するための余肉を、前記形鋼をなす材料に形成しておくことを特徴とする請求項１又は２に記載の突起付形鋼の製造方法。
4. フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延を行う仕上圧延機の前段に、前記形鋼のフィレッ卜部近傍であり、当該形鋼の長手方向に複数の突起を形成するための突起形成用圧延機を備え、
   前記突起形成用圧延機は、側面と周面とがなす角度が鈍角であり、そのコーナ部近を含んだ側面に、ロール軸方向に延びる複数の溝を周方向に所定のピッチで形成した水平ロールを備えており、
   前記仕上圧延機は、前記突起形成用圧延機で前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起を潰すことなく、周面で前記ウェブを拘束することができる水平ロールを備え、
   前記仕上圧延機の水平ロールは、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅より小さい幅となっていることを特徴とする形鋼の圧延設備。
5. フランジ及びウェブを有する形鋼の仕上圧延を行う仕上圧延機の前段に、前記形鋼のフィレッ卜部近傍であり、当該形鋼の長手方向に複数の突起を形成するための突起形成用圧延機を備え、
   前記突起形成用圧延機は、側面と周面とがなす角度が鈍角であり、そのコーナ部近を含んだ側面に、ロール軸方向に延びる複数の溝を周方向に所定のピッチで形成した水平ロールを備えており、
   前記仕上圧延機は、前記突起形成用圧延機で前記形鋼のフィレッ卜部近傍に形成した複数の突起を潰すことなく、周面で前記ウェブを拘束することができる水平ロールを備え、
   前記仕上圧延機の水平ロールは、前記仕上圧延前の前記形鋼のウェブの内幅とほぼ等しい幅を有し、かつコーナ部近傍に凹部を設けていることを特徴とする形鋼の圧延設備。
6. 前記突起形成用圧延機はユニバーサル圧延機であることを特徴とする請求項４又は５に記載の形鋼の圧延設備。

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