JPH04251601A - 溝形鋼の熱間圧延方法およびその圧延装置列 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溝形鋼の熱間圧延方法お
よびその圧延装置列に関し、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溝形鋼の熱間
圧延方法およびその圧延装置列に関するものである。

【０００２】

【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、例えば昭和６２年８月に日本鋼構
造協会から発行された「ＪＳＳＣレポートＮｏ．５・ボ
ックスコラムの標準化」に記載された図４に示すロール
成形法と，図５に示すプレス成形法のいずれかにより冷
間加工製造されている。

【０００３】しかしながらこれらの手段は、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）、降伏比（ＹＲ：降伏点又は耐力／
引張強さ）が若干高い。

【０００４】一方超高層建築等に適用する部材の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。

【０００５】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
は同一でかつフランジ内側面テーパーなしの平行な均一
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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の熱間圧延溝形鋼
を製造する代表例として、本出願人が先に提案した特開
平２−１３３１０２号公報の中で、従来技術として記載
したリバースミルによる手段を図６に示し、また連続ミ
ルによる手段を図７にそれぞれ示す。

【０００７】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Ｗ０　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。

【０００８】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動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。

【０００９】本発明は上記の欠点を解決するためになさ
れたもので、最小限の圧延装置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
熱間圧延方法およびその圧延装置列の提供を目的とする
。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の構成を要
旨とする。すなわち第１の本発明は、箱形孔型および平
孔型を掘削した上下一対の水平ロールを有する２重粗圧
延機で矩形断面の熱間スラブ素材を所定の厚みと幅の平
板材に圧延した後、ロール外周面に鍔部を突設した左右
一対の駆動竪ロールで前記平板材の左右両端を押圧し、
該平板材の下面を固定ガイドで支承すると共に平板材の
上面を上下動自在な単一の水平ロールで支承しつつ平板
材を上方凸状に予備曲げ成形し、続いて前記左右一対の
駆動竪ロールの間隔を漸次近接すると共に前記水平ロー
ルを上方に遠ざけつつ断面略Ｕ型の中間材に曲げ加工し
、最終パスで所定のウェブ高さとフランジ幅を有する溝
形鋼に仕上げ、ウェブ高さとフランジ幅が一定で厚みが
異なる溝形鋼を製造することを特徴とする溝形鋼の熱間
圧延方法である。

【００１１】また第２の本発明は、矩形断面の熱間スラ
ブ素材を所定の厚みと幅の平板材に圧延する箱形孔型お
よび平孔型を掘削した上下一対の水平ロールを有する２
重粗圧延機と、前記平板材のフランジ対応先端外角部と
フランジ対応先端面とを拘束する鍔部を突設した左右一
対の駆動竪ロール，および該竪ロール間に上下動自在な
単一の水平ロールと固定ガイドを配したＵ曲げ成形機と
からなる溝形鋼の熱間圧延装置列である。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例とその作用を、図面によ
り詳細に説明する。

【００１３】図１および図２に、本発明における溝形鋼
の圧延工程および熱間圧延装置列の一例を示す。

【００１４】図１（ａ）において、１ａ，１ｂは２重粗
圧延機ＢＤの上下水平ロールであり、この各ロールには
粗圧延を行うための箱孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３、および平
孔型Ｇ４が掘削されている。

【００１５】連続鋳造法で造られた矩形断面のスラブを
素材として、箱孔型Ｇ１で幅方向からエッジングして端
面の成形とスケールの剥離を行ったのち、９０度転回し
て平孔型Ｇ４で厚みの圧下を行う。

【００１６】ここで複数パスに亙る厚み圧下の途中で適
宜に鋼材を９０度転回し、箱孔型Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３のい
ずれかで複数回エッジングして端面の成形と幅寸法の調
整を行い、所要の厚みと幅の平板材１０に圧延する。な
お箱孔型の必要数とその寸法は、所要の板厚みと材料の
厚みによって決まるもので、必ずしもＧ１，Ｇ２，Ｇ３
の３個の孔型に限定するものではない。

【００１７】次に前記平板材１０は、図１（ｂ）に示す
Ｕ曲げ成形機ＶＭでＵ曲げ加工され、最終製品の溝形鋼
に仕上げ圧延される。

【００１８】Ｕ曲げ成形機ＶＭは、ロール周面に鍔部Ｑ
が突設された左右一対の駆動竪ロール２ａ，２ｂと、こ
の駆動竪ロール２ａ，２ｂ間の上部に設けられた１個の
水平ロール３と、水平ロール３に対峙する下方に設けら
れた固定ガイドＧから構成されている。

【００１９】なお駆動竪ロール２ａ，２ｂは左右方向に
、また水平ロール３は上下方向の位置調整がそれぞれ可
能に、即ち各パス毎の圧下調整が可能となるように設け
られている。水平ロール３は被圧延材の走出速度と合致
して從動すればよいので、必ずしも駆動型でなくてもよ
い。

【００２０】前記駆動竪ロール２ａ，２ｂの周面に形成
される鍔部Ｑは、前記平板材１０の左右両端を押圧して
曲げ成形する際に、平板材１０のフランジ端面相当部の
位置決めとエッジングを行うために設けたものである。

【００２１】この鍔部Ｑの段付深さＴＳは、平板材の厚
みの１．５〜３倍程度あればよい。またパスラインＰ−
Ｐに対する鍔部Ｑ上面の傾斜角θは、Ｕ曲げ成形時のフ
ランジ先端の成形性と、仕上製品に残留するフランジ先
端のテーパーによって決まるが、この製品テーパーはボ
ックス溶接組立加工時の開先としてむしろ好都合なもの
で、通常θ＝２〜８°とする。

【００２２】パスラインＰ−Ｐは、Ｕ曲げ成形時のフラ
ンジ先端に相当する位置に設定し、駆動竪ロール２ａ，
２ｂに挿入された平板材１０の下面が前後面のローラー
テーブルのラインと合致するようにして、Ｕ曲げ成形の
初期段階で平板材１０が下側へ曲がらないように配慮す
る。

【００２３】曲げ成形孔型Ｋａｌ．１のパス回数は、Ｕ
曲げの加工量によって決まり、大サイズになるほど多パ
ス化する必要があるが、通常５〜９パスのリバース圧延
となる。第１パスでは、平板材１０の断面内曲がり方向
が、図１に示すＫａｌ．１において上側となるように予
備曲げすべく、前記のように下側への変形を前後面のロ
ーラーテーブルおよび孔型とで拘束することで行ってい
る。

【００２４】ここで第１パスＵ曲げ材１１の曲がり方向
が上側になるように、図３（ａ）に示すような固定ガイ
ドＧで平板材１０が下側へ曲がらないよう変形を拘束し
ているが、別途材料に予変形を与えておけばさらに確実
である。

【００２５】一旦上側に曲がった材料は、第２パス以降
は小さい荷重と動力で容易にＵ曲げの加工を付加するこ
とができる。

【００２６】図３（ａ）はＵ曲げ成形の第１パスを示す
のに対し、図３（ｂ）はＵ曲げ成形の中期パス，図１（
ｂ）Ｋａｌ．１は最終仕上げ成形パスを示す。図３（ｂ
）ではＵ曲げ成形の進行と共に駆動竪ロール２ａ，２ｂ
のロール間隔を漸次近接して狭くしてゆき、かつ水平ロ
ール３を上側に移動して遠ざけてゆく。

【００２７】ここで水平ロール３は、水平ロール３を完
全に開放したときに、左右の駆動竪ロール２ａ，２ｂで
押された材料が描くＵ型形状に対し、中央部の高さを材
料厚みの０．５〜５倍の範囲で低くなるように設定する
。これは中間Ｕ曲げ材１２へ板幅方向の圧縮力を付加す
ることにより、断面のスプリングバックを防止し、頂角
部のコーナーＲを小さくし、かつ材料のロール孔型内で
の曲げ成形中の安定性を確保するためである。

【００２８】ただし初期パスで、フランジ先端面が横向
きから下向きに移動するまでは、水平ロール３による拘
束を緩くする方が端面の成形上有効である。

【００２９】次いでＵ曲げされた中間Ｕ曲げ材１２は、
仕上成形工程であるＵ曲げ成形機ＶＭの最終仕上げ成形
パスで、駆動竪ロール２ａ，２ｂと水平ロール３により
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
１３に仕上げ成形される。

【００３０】具体的には図１（ｂ）Ｋａｌ．１において
、入側材料の両端部を駆動竪ロール２ａ，２ｂの鍔部Ｑ
で拘束し、フランジとウェブに相当する部分の各外側を
駆動竪ロール２ａ，２ｂと水平ロール３で所定のサイズ
に規制することにより、各種の厚みでウェブ高さＷとフ
ランジ幅Ｂが一定な溝形製品を得る。

【００３１】ここで溝形鋼１３の線長ｌに対し平板材１
０の線長ｌｐは０．３〜４％長くして、Ｋａｌ．１で線
長の圧縮加工を付加することにより、製品形状と成形の
安定化および溝形の頂角部のコーナーＲの縮小化を図る
。

【００３２】この線長の圧縮加工量について実験した結
果、製品形状と成形の安定化のために線長ｌの圧縮を増
大した場合、フランジ先端部の内方逃げやバルジングを
生じ、かつウェブ面の内方への湾曲を惹起した。このた
め線長ｌの圧縮を略零近傍まで低減すると溝形鋼の頂角
部のコーナーＲが大きくなり、かつ材料がロール孔型内
で揺動し、左右が不均等となりやすく、製品の形状や成
形時の通材状況が不安定な傾向になった。

【００３３】適正な線長ｌの圧縮率は、材料の厚みや幅
，圧延温度とその分布，材質によって異なり、成形条件
の変化に応じて微妙な調整を必要とするが、図１（ｂ）
Ｋａｌ．１に示すような孔型構成にすると、線長圧縮率
は０．３〜４％の範囲で、製品としての使用性能を損な
わずに実用化可能であることが判明した。

【００３４】以上の方法を形鋼圧延ミルに適用すること
により、例えば、幅１４００ｍｍ×厚み２００ｍｍの連
続鋳造スラブから、ウェブ高さ７００ｍｍ×フランジ幅
３５０ｍｍ×厚み２２，２５，２８，３２，３６，４０
，４５，５０，５５，６０ｍｍの外幅一定の溝形鋼を同
一のロール組で造り分けることができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、極めて簡単な圧延装置
列によって、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
形鋼を熱間圧延でき、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。

【００３６】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
倍と大きくなり、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部が比較的に小さく
できるので、この面からも製品の利用価値が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の圧延装置列の（ａ）２重粗圧延
機，（ｂ）Ｕ曲げ成形機による圧延工程を説明する図面
である。

【図２】本発明実施例の圧延装置列を示す図面である。

【図３】本発明実施例のＵ曲げ成形の（ａ）第１パス，
（ｂ）中期パス工程の成形の状態を示す説明図である。

【図４】従来のロールによるコラム材の成形法と加工硬
化位置を示す説明図である。

【図５】従来のプレスによるコラム材の成形法と加工硬
化位置を示す説明図である。

【図６】従来のリバースミルによる熱間圧延工程を示す
図面である。

【図７】従来の連続ミルによる熱間圧延工程を示す図面
である。

【符号の説明】

ＢＤ　　　　　　　　２重粗圧延機 ＶＭ　　　　　　　　Ｕ曲げ成形機 １ａ，１ｂ　　２重粗圧延機の上下水平ロール２ａ，２
ｂ　　Ｕ曲げ成形機の左右駆動竪ロール３　　　　　　
　　　　Ｕ曲げ成形機の水平ロールＧ　　　　　　　　
　　固定ガイド Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３　　　　箱孔型 Ｇ４　　　　　　　　平孔型 Ｑ　　　　　　　　　　鍔部 １０　　　　　　　　平板材 １１，１２　　Ｕ曲げ中間材 １３　　　　　　　　溝形鋼

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　箱形孔型および平孔型を掘削した上下
   一対の水平ロールを有する２重粗圧延機で矩形断面の熱
   間スラブ素材を所定の厚みと幅の平板材に圧延した後、
   ロール外周面に鍔部を突設した左右一対の駆動竪ロール
   で前記平板材の左右両端を押圧し、該平板材の下面を固
   定ガイドで支承すると共に平板材の上面を上下動自在な
   単一の水平ロールで支承しつつ平板材を上方凸状に予備
   曲げ成形し、続いて前記左右一対の駆動竪ロールの間隔
   を漸次近接すると共に前記水平ロールを上方に遠ざけつ
   つ断面略Ｕ型の中間材に曲げ加工し、最終パスで所定の
   ウェブ高さとフランジ幅を有する溝形鋼に仕上げ、ウェ
   ブ高さとフランジ幅が一定で厚みが異なる溝形鋼を製造
   することを特徴とする溝形鋼の熱間圧延方法。
2. 【請求項２】　　矩形断面の熱間スラブ素材を所定の厚
   みと幅の平板材に圧延する箱形孔型および平孔型を掘削
   した上下一対の水平ロールを有する２重粗圧延機と、前
   記平板材のフランジ対応先端外角部とフランジ対応先端
   面とを拘束する鍔部を突設した左右一対の駆動竪ロール
   ，および該竪ロール間に上下動自在な単一の水平ロール
   と固定ガイドを配したＵ曲げ成形機とからなる溝形鋼の
   熱間圧延装置列。