JPS5835761B2 - 形鋼の圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はユニバーサル圧延機を用いた鋼矢板などの一般
形鋼の圧延方法に関するものである。

従来、一般形鋼は通常上下２本の水平ロールからなる圧
延機により、いわゆる孔形圧延法で製造がなされている
。

かかる形鋼の圧延において、近年上としてＨ形鋼を圧延
する場合に利用されるユニバーサル圧延機、即ち一対の
水平ロールと一対の竪ロールにより構成される圧延機に
よって圧延する方法（ユニバーサル圧延法）す３実施さ
れている。

孔形法とユニバーサル法の相異を簡単に比較するため、
鋼矢板の圧延について第１図ａに従来の孔形圧延法、同
図すにユニバーサル圧延法を取り入れたロール図を示す
。

ｂのユニバーサル圧延法においては、ａの孔形圧延法の
中間孔形圧延部、即ちに−６、に−５、に−４相当部を
ユニバーサル化し、これら以外の他のパスでは孔形法が
利用されている。

このような圧延法をとることにより。第１図ａに示す孔
形圧延法で従来用いられてきた素材である粗形鋼片１は
、矩形状の鋼片２に変更することが可能となり、分塊圧
延の簡易化、ロール原単位の低減、圧延における形状、
寸法調整の容易化などが促進され、これらを通じて形鋼
圧延は形状寸法精度のすぐれた経済的な圧延法へと変化
しつつある。

しかしながら、かかるユニバーサル圧延法においても問
題があり主として次に挙げるような２点がそれである。

■ 従来の粗形鋼片を矩形鋼片化することにより素材断
面積が従来に比べて大となるため、既設備の制約から制
品伸び長さを一定に保持すると長さの短かい素材を用い
ることは避けられず、圧延歩留、加熱炉原単位等が低下
する場合ｂ３生じる。

従って、これらを防止するためには矩形断面でかつでき
るだけ扁平で長さの長い鋼片を用いるような圧延を可能
にすることが必要である。

■ 矩形鋼片から目的とする形状を得ることは。

粗形鋼片からの場合に比べるとより困難であり、ユニバ
ーサルパスに入るまでの孔形数は依然として多くのもの
を必要とする。

そこで１本発明はかかる圧延上の問題点を解消し、更に
効果を上げることを目的としてなされたものである。

よく知られているように一般形鋼の孔形圧延の歴史は古
く、従来から様々な孔形設計思想が発表適用されており
、多くの文献、書物等において孔形圧延の基本設計思想
が例示されている。

かかる設計思想の一つとして、孔形に入る圧延材の幅は
概略その孔形幅よりも小さくする必要があるという原則
がある。

即ち、孔形の幅よりも幅の大きな材料を圧延することは
、孔形側面による局部的な圧延が実施されることになり
、あるいはまた孔形側面による材料のゝゞスリ下げ“作
用が生じ正常な圧延のなされないことが知られている。

これらの具体的な例は、第１図ａ、ｂに示したようにに
−１１〜に−７における孔形幅はほとんどと言ってよい
ほど変化していないことからも認識される。

しかしながら、例えば第２図に示す溝形鋼の孔形図の例
で見るように、その圧延のに−３〜に−１の後期仕上パ
スにおいては、孔形の幅よりも幅の大きな材料を圧延す
ることが可能であるが、その理由は材料がロールバイト
中に噛み込まれるまでにフランジ部に曲げ変形が加えら
れ、実際の圧延が行なわれ、るときには材料の幅は孔形
の幅にほぼ等しくなっているためである。

かかる現象が生じる理由は、孔形の、被圧延材進行方向
に垂直な断面を孔形の入口面から出口面まで各部分毎に
観察することによって容易に理解することができる。

第３図に溝形鋼を圧延する仕上部孔形の入口面からロー
ル直下までの各部分における断面を図示し、それらの部
分におけるロールと材料の関係状態を示す。

即ち、ａ部のように孔形側壁の傾角が大きいときには、
ロール直下から入口面側へ近づくほどロールからフラン
ジ部へ負荷される曲げモーメントのアーム長ｅは犬とな
り、また材料の板厚も小なるためフランジ部は容易に曲
げられることになり、孔形幅より幅の大きな材料でも圧
延することが可能となる。

更に、材料の噛み込み終了後の定常圧延状態のもとにお
いては、材料が孔形に接触する以前にその幅が狭められ
る方向へ力が加わり、剛性の比較的弱いような断面ある
いは板厚においては相当量の幅縮小が生ずることになる
。

この間の変形法は、板のロールフォーミングの一種とし
て考えることができる。

一方、既に第１図において示したような鋼矢板の初期造
形孔形においては、孔形側壁の傾角が小さく材料の板厚
は大で断面剛性が高く、かつ圧延温度も高いため曲げ変
形に伴なう弊害が大きく、材料の幅は孔形幅よりも略小
さくなるように制限される。

次に、前述したような孔形圧延法に対してユニバーサル
圧延法の特徴を述べる。

第４図に、ユニバーサル圧延法におけるロール配置の平
面図の模式化したものを示す。

水平ロール３に対して竪ロール４，４′は垂直方向に回
転軸を有するため、ロール直下の左右の竪ロール４，４
′の外周面間の距離りに比較して、入口面における該ロ
ール間の距離Ｌ′の方がより大きくなることは明白であ
る。

このことは、即ち孔形幅よりも幅の十分大きな材料でも
容易にロールバイト中へ引き込まれ圧延されうろことを
示している。

２０−ル孔形圧延の場合には、当然のことながらかかる
幾何学的関係は成立しえない。

更に、第５図には圧延法とフランジ部の傾斜角θの関係
を模式的に示す。

一般に、ロールの圧下方向と曲げ加工の方向が一致する
範囲内で曲げ変形を行なう方が有利であり、鋼矢板等の
ように比較的θが大きいものについてはａの孔形法より
もｂのユニバーサル法の方が有利である。

本発明は、以上のことに鑑みてなされたものである。

即ち、ユニバーサル圧延機に入る材料の幅を孔形幅より
も十分大きくとることを許すこととし、これを前提に竪
ロールの曲げ作用を利用することによって材料の変形圧
延を行なうことを特徴とする。

本方法を採用することにより、該圧延機に入ってくる以
前の孔形圧延を飛躍的に簡略化することが可能となる。

以下、その理由を詳細に説明する。

第６図ａ、ｂに、ウェブ幅Ｗ、ウェブ厚ｔｗ、フランジ
厚ｔＦが同、−で、孔形深さｈおよびフランジの傾角θ
ｂｉ異なる、即ち扁平塵の異なる孔形で矩形鋼片を圧延
したときの相異を模式的に比較して示す。

このような扁平塵の異なる孔形の変形特性の差について
は、既に種々の文献等によって明らかにされているが、
端的に言えばｂに比べてａのように孔形深さｈが大きく
フランジの傾角θが大きいはどウェブ部の延伸）Ｔ／
ｔｗが大きくなり、そのためフランジ部のメタルｂＳウ
ェブ部に引かれてフランジ部の充満度が低下し、斜線で
示したような形状の圧延材８が得られる。

このことは、逆にｂのように孔形を扁平にすればするほ
ど目的とする形状寸法を得ることが容易になることを示
しており、その結果必要とする孔形数を減少せしめるこ
とが可能となり、また使用する矩形鋼片も扁平小断面の
ものにすることができる。

第７図に、以上述べたことを基本として発明者らが行な
ったこの発明の一つの実施例を示す。

本実施例は、第１図に示した鋼矢板の圧延に本発明を適
用したもので、ユニバーサルパスおよびそれ以前の孔形
を示している。

素材である矩形鋼片９オヨびユニバーサルパス以前の２
つの孔形に−８゜Ｋ−７が従来に比較して著しく扁平化
され、かつ第１図すに示したように従来ユニバーサルパ
ス以前には６孔形も必要としていたものが１本発明によ
り２孔形となり４孔形も減少せしめることが可能となっ
た。

本実施例における効果を更に詳細に説明するため、次に
具体的な数値を用いて述べる。

第１図すにおいて、に−６およびＵ−５における材料の
中心部の幅を比較する。

この場合、Ｕ５の第１パスめの竪ロールの圧下量は３６
ｍｍであり、その分だけに−６の孔形幅、即ち圧延材の
幅は大きくなっている。

本発明における実施例の場合は、に−７は第１図すのに
−６に比べて更に幅が１２０朋も大きくなっている。

また第１図すの素材断面積が８６，４００ｍＡであるの
に対して、本例におけるそれは５７，６０ ｏ寵になっ
ており、第１図ａの素材である粗形鋼片の断面積５４，
１５０寵に近い値となっている。

従って、製品伸び長さｆ）３過大になることはな〈従来
とほぼ同じものが得られ、加熱炉原単位および歩留等の
低下は全く問題となむない。

ここで唯一の問題点としては、ユニバーサル圧延機の竪
ロール１９ 、１９’が無駆動であるため、材料１３が
竪ロールから接触を開始した場合、正常な噛み込みが可
能かということが疑問視されるが、実際の圧延において
はユニバーサルパス以前の圧延において第８図に示すよ
うなベロ伏のクロップが形成されるため、実際には竪ロ
ールに先行して水平ロール１７．１８がこのクロップと
接触を開始し、噛み込み上例らの問題もないと推定され
、事実圧延によってもこのことは確認された。

仮に、クロップが形成されないような場合でも。

たとえば第７図のに−７，Ｕ−６パスに関して説明する
と、当該ユニバーサル圧延機の前段のパスに−７で、で
きる限り、被圧延材をフラットな状態にしておき、Ｕ−
５に示す波状ウニ１部孔型を有する水平ロール対に被圧
延材を供給すると、竪ロールに先立って水平ロール対が
被圧延材を噛込む。

他方、第７図に示す、Ｋ−７における被圧延材を波状態
のままにしておき、Ｕ−６の孔形における波高をに−７
のそれよりも高くすることによっても、水平ロール対が
竪ロール対に先んじて被圧延材を噛込む。

通常はほとんどの場合ベロ状のクロップが形成されるた
め、これによって噛み込み性は十分確保される。

かかる圧延法をとることにより、前述したユニバーサル
圧延法のメリット以外に、新しく次のようなメリットが
生ずる。

■ 本発明出願人を主体として開発された鋼矢板類のユ
ニバーサル圧延法（特公昭４７−４７７８４号公報）に
水沫を適用することにより、粗造形部の孔形形状が大巾
に簡略化され、孔形数を減少せしめることができる。

■ 孔形数の減少が可能なためミルレイアウトのコンパ
クト化が可能であり、また既存ミルではロールの手持ち
量を減少せしめることができる。

■ 扁平な素材を用いる関係上従来に比べて孔形深さが
浅くなり、そのため孔形各部におけるロール周速差が小
さくなってロール摩耗量が減少し、ロール原単位が向上
する。

■ 従来の粗形鋼片と同程度の断面積の小さな矩形鋼片
を使用するので、粗形鋼片を用いなくともコンパクトな
ミルが可能である。

以上、本発明における具体的な実施例として鋼矢板圧延
の場合について述べてきたが、形鋼圧延は様々な品種、
サイズの圧延が行なわれており、本発明はここに挙げた
例のみに限定されることなくあらゆる製品に応用するこ
とが勿論可能であり。

ユニバーサル圧延機におけるユニバーサル圧延において
、その素材として十分幅の大きな材料を用イ、竪ロール
によってフランジ部の曲げ変形を実施せしめる限り本発
明に包含されることは当然であることを付言しておく。

以上のごとく、本発明はユニバーサル圧延機で圧延する
材料の幅を孔形幅よりも十分大きくし、これを竪ロール
によって曲げ変形を実施せしむることにより、粗形鋼片
を用いることなしに扁平な矩形鋼片と従来に比べて相対
的に扁平な粗造形孔形を使用することを可能ならしめ、
その結果分塊工程の簡単化、ユニバーサル正極以前にお
ける孔形圧延の造形の簡単化、即ち孔形数の減少とロー
ル手持ち量の減少、ロール摩耗量の減少によるロール原
単位の向上、加熱炉原単位の向上、ミルのコンパクト化
５等多くの効果を生せしめ、形鋼の効率的な圧延を可能
ならしめるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋼矢板の従来用いられている圧延法で、ａは
孔形法、ｂはユニバーサル法である。 ここで、Ｋは２本の水平ロールによる孔形圧延、Ｕは２
本の水平ロールと２本の竪ロールによるユニバーサル圧
延であることを示す。 数字は最終の孔形を１とした場合、これから逆算した孔
形の番号を示す。 また矢印は圧延の順序で、同一孔形で２本以上の矢印が
あるものはその孔形で２パス以上のリバース圧延が行な
われていることを示す。 第２図は、溝形鋼圧延の孔形図の一例を示したものであ
る。 第３図は、溝形鋼圧延において比較的仕上に近い孔形に
おける人口面よりロール直下までの匣延材とロールの接
触状態を各部分毎に垂直方向に切断し、その変形状態を
見たものである。 第４図は、ユニバーサル圧延機のロール配置を上面から
見たときの模式図である。 第５図は、ロールの圧下方向とフランジ部の曲げ加工の
方向の関係を模式的に示したもので、ａは孔形法、ｂは
ユニバーサル法である。 第６図は、造形性が孔形の扁平塵の違いによって異なる
ことを模式的に示した図である。 第７図は、本発明による圧延法の一例を示したもので、
鋼矢板の圧延孔形図である。 第８図は、ユニバーサル圧延前の材料形状を立体的にみ
た図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ユニバーサル圧延機を用いて形鋼を圧延するに際し
   、被圧延材進行方行に垂直な、竪ロール軸心を含む面内
   における竪ロール対の外円面間隔よりも大きな幅を有す
   る被正延素材を、該ユニバーサル圧延機に供給し、竪ロ
   ールにより被圧延材に曲げ変形を加えながら圧延するこ
   とを特徴とする形鋼の圧延方法。