(57)【要約】【課題】寸法精度と表面品質を良好に確保して、製造効率を向上させることができる不等辺山形鋼の圧延方法及び圧延設備を提供する。【解決手段】圧延設備１２は、Ｌ形断面に粗成形された圧延材２６の短辺２６ａ及び長辺２６ｂを圧下して不等辺山形鋼１０を圧延する設備であり、両端部を除く長辺２６ｂの厚みを圧下する上下一対の水平ロール２８ａ、２８ｂと、短辺２６ａの外面全体を圧下する一方の堅ロール３０ａと、長辺２６ｂの先端を圧下する他方の堅ロール３０ｂとを有する第１の粗ユニバーサル圧延機１６と、長辺２６ｂの幅全体の厚みを圧下する上下一対の水平ロール３２ａ、３２ｂと、長辺２６ｂとの境界近傍を除く短辺２６ａの厚みを圧下する堅ロール３４ａとを有する第２の粗ユニバーサル圧延機２０と、短辺２６ａの幅を圧下するロール３８ａを有するエッジャ圧延機１８とをそれぞれ１台以上備えた中間圧延機群２２を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌ形断面に粗成形された圧延材の短辺及び長辺を圧下して不等辺山形鋼を圧延する不等辺山形鋼の圧延方法であって、
前記圧延材に対して、第１のユニバーサル圧延機を用いて、短辺の幅全体の厚みと両端部を除く長辺の厚みとを圧下すると共に、長辺の先端を圧下する工程と、第２のユニバーサル圧延機を用いて、長辺との境界近傍を除く短辺の厚みと長辺の幅全体の厚みとを圧下する工程と、エッジャ圧延機を用いて、短辺の幅を圧下する工程とを、それぞれ１回以上実施して前記圧延材を所望の断面形状にする圧延工程と、
前記圧延工程によって所望の断面形状に成形された圧延材に対して、仕上圧延を行うことで、目標とする製品断面形状の不等辺山形鋼を得る仕上圧延工程と、
を有することを特徴とする不等辺山形鋼の圧延方法。
【請求項２】
請求項１記載の不等辺山形鋼の圧延方法において、
前記圧延工程では、前記第１のユニバーサル圧延機を用いた工程と、前記第２のユニバーサル圧延機を用いた工程と、前記エッジャ圧延機を用いた工程とについて、各工程を所定の順序で１回ずつ行うことを１パスとして、１パス以上の圧延を行うことを特徴とする不等辺山形鋼の圧延方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の不等辺山形鋼の圧延方法において、
前記第１のユニバーサル圧延機及び前記第２のユニバーサル圧延機のうちのいずれか一方或いは両方のユニバーサル圧延機の少なくとも入側で、前記圧延材の長辺と短辺との境界近傍が長辺の外面側方向に移動しないように拘束することを特徴とする不等辺山形鋼の圧延方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の不等辺山形鋼の圧延方法において、
前記仕上圧延工程では、仕上ユニバーサル圧延機を用いることを特徴とする不等辺山形鋼の圧延方法。
【請求項５】
請求項４記載の不等辺山形鋼の圧延方法において、
前記仕上ユニバーサル圧延機の少なくとも入側で、前記圧延材の長辺と短辺との境界近傍が長辺の外面側方向に移動しないように拘束することを特徴とする不等辺山形鋼の圧延方法。
【請求項６】
Ｌ形断面に粗成形された圧延材の短辺及び長辺を圧下して不等辺山形鋼を圧延する不等辺山形鋼の圧延設備であって、
両端部を除く長辺の厚みを圧下する上下一対の水平ロールと、短辺の外面全体を圧下する一方の堅ロールと、長辺の先端を圧下する他方の堅ロールとを有する第１のユニバーサル圧延機と、
長辺の幅全体の厚みを圧下する上下一対の水平ロールと、長辺との境界近傍を除く短辺の厚みを圧下する堅ロールとを有する第２のユニバーサル圧延機と、
短辺の幅を圧下するロールを有するエッジャ圧延機と、
をそれぞれ１台以上備えた圧延機群を有することを特徴とする不等辺山形鋼の圧延設備。
【請求項７】
請求項６記載の不等辺山形鋼の圧延設備において、
目標とする製品断面形状の不等辺山形鋼の長辺内側の幅ＬＨに対して、前記第１のユニバーサル圧延機における前記圧延材の長辺内側を圧下する水平ロールの幅Ｗ２Ｕと、前記第２のユニバーサル圧延機における前記圧延材の長辺内側を圧下する水平ロールの幅Ｗ４Ｕとが、次式（１）の関係にあることを特徴とする不等辺山形鋼の圧延設備。
Ｗ２Ｕ≦ＬＨ＜Ｗ４Ｕ  ・・・  （１）
【請求項８】
請求項６又は７記載の不等辺山形鋼の圧延設備において、
前記第１のユニバーサル圧延機及び前記第２のユニバーサル圧延機のうちのいずれか一方或いは両方のユニバーサル圧延機の少なくとも入側に、前記圧延材の長辺と短辺との境界近傍が長辺の外面側方向に移動しないように拘束するガイド装置を設置したことを特徴とする不等辺山形鋼の圧延設備。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の不等辺山形鋼の圧延設備において、
前記圧延機群による圧延で所望の断面形状に成形された圧延材に対して仕上圧延を行う仕上ユニバーサル圧延機を有することを特徴とする不等辺山形鋼の圧延設備。
【請求項１０】
請求項９記載の不等辺山形鋼の圧延設備において、
前記仕上ユニバーサル圧延機の少なくとも入側に、前記圧延材の長辺と短辺との境界近傍が長辺の外面側方向に移動しないように拘束するガイド装置を設置したことを特徴とする不等辺山形鋼の圧延設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの辺の長さが異なる不等辺山形鋼を圧延によって製造するための不等辺山形鋼の圧延方法及び圧延設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
不等辺山形鋼は２つの辺の長さ（幅）が異なる山形鋼であり、２辺の厚さが等しい不等辺等厚山形鋼と、２辺の厚さが異なる不等辺不等厚山形鋼の２種類に大別される。これらの不等辺山形鋼は、例えば船体を構成する外板の内側を補強する船体防撓材として利用されており、船体の長さ方向に多数の不等辺山形鋼を溶接することによって、船体の強度を高める用途で使用される。
【０００３】
一般に、不等辺山形鋼は熱間圧延によって製造されており、矩形断面等の素材鋼片を加熱した後、多数の孔型を使って圧延することで、目標とする製品断面形状の形鋼に仕上げる製造方法が多く用いられている。
【０００４】
ところが、この種の孔型圧延を用いた不等辺山形鋼の製造方法では、への字形の姿勢で上下左右非対称な断面形状の圧延を行うため、圧延材が左右に曲がりやすく、圧延が非常に不安定であるという問題があった。また、孔型圧延は不等辺山形鋼に接触する孔型ロールの半径が幅方向の位置によって異なるため、圧延材とロール周速の差が大きな部位が発生し、表面品質が悪化しやすいという問題もあった。
【０００５】
そこで、これらの問題を解決するために、特許文献１には、Ｈ形鋼の熱間圧延に適用されているユニバーサル圧延機を利用した圧延方法及び圧延設備が提案されている。この技術は、１台のユニバーサル圧延機を用いてフランジとウェブの圧下と同時に長辺先端を一方の垂直ロールで圧延することで、圧延材の左右曲りを防止する方法である。また、このユニバーサル圧延機の近傍にエッジャ圧延機を設け、短辺フランジの端部を圧下すると共に、長辺の肉厚を一定にする。
【０００６】
特許文献２には、２種類のユニバーサル圧延機を用いた不等辺不等厚山形鋼の製造方法が開示されている。この技術は、図１２に示すように、ウォーキングビーム炉ＲＨと粗圧延機ＢＤの後段に、２種類のユニバーサル圧延機ＵＲ、ＵＦと、エッジャ圧延機Ｅとを設けた圧延設備を用いて不等辺不等厚山形鋼を製造するものである。
【０００７】
これら２種類のユニバーサル圧延機のうち、一方のユニバーサル圧延機ＵＲは、図１３に示すように、短辺１００ａが略鉛直方向を指向する圧延姿勢の圧延材１００の短辺１００ａ及び長辺１００ｂをいずれも厚み方向に圧下する水平ロール対１０２ａ、１０２ｂおよび竪ロール対１０４ａ、１０４ｂを有する。また、他方のユニバーサル圧延機ＵＦは、図１４に示すように、前記圧延姿勢の圧延材１００の短辺１００ａ及び長辺１００ｂをいずれも幅方向に圧下する水平ロール対１０６ａ、１０６ｂ及び竪ロール対１０８ａ、１０８ｂを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２５４６０１号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、２では、上記のような圧延設備を用いることにより、孔型圧延で生じていた圧延曲りの問題を解決できる、としている。また、ユニバーサル圧延では、ロール周速と圧延される材料の速度差を小さくすることができるため、表面品質も向上すると考えられる。さらに、特許文献２では、２台のユニバーサル圧延機を用いることで圧延能率が向上する、との記載もある。
【００１０】
しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献１、２に示す圧延方法では、以下に示す問題が発生し易いことが明らかになった。
【００１１】
先ず、特許文献２について問題点を説明する。図１３に示すように、一方のユニバーサル圧延機ＵＲでは、圧延材１００の短辺１００ａ下部に位置した長辺１００ｂの端部では、下水平ロール１０２ｂと竪ロール１０４ｂとの間に隙間があるため、この部分に噛み出し部１００ｃが発生する。この噛み出し部１００ｃについて、特許文献２では、ユニバーサル圧延機ＵＲに近接して配置した他方のユニバーサル圧延機ＵＦを用いることにより、図１４に示す状態で不等辺山形鋼を圧延する際、水平ロール対１０６ａ、１０６ｂが短辺１００ａを幅方向に圧下するので、噛み出し部１００ｃを消滅させることができる、としている。
【００１２】
ところが、図１４に示すように、他方のユニバーサル圧延機ＵＦの下水平ロール１０６ｂには、短辺１００ａ側の長辺１００ｂ端部を圧下する部分に凹み１１０が設けられているため、噛み出し部１００ｃを完全に平坦化できず、長辺１００ｂの端部に膨らみ１００ｄが残ってしまっている。すなわち、不等辺山形鋼の断面形状は厚みが均一でなければならないため（図１参照）、このような膨らみ１００ｄをさらに除去又は平坦化する工程が必要となってしまう。この点について、特許文献２には、孔型ロールを用いて仕上圧延を行う方法が記載されているが、本発明者らが検討を行った結果、孔型圧延を実施して膨らみ１００ｄを圧下すると、図１５に示すように、工程終了後の圧延材１００（不等辺山形鋼）には、元々膨らみがあった部分に隣接する長辺１００ｂの外面に凹み１００ｅが発生してしまう場合があることが明らかになった。
【００１３】
さらに、本発明者らは、ユニバーサル圧延機ＵＦの下水平ロール１０６ｂについて、凹み１１０をなくして平坦な外周面とすれば、圧延後の長辺１００ｂの厚みが凹み１００ｅによって不均一になるという問題を解消できるのではないかと考え、平坦な下水平ロール（図示せず）を備えたユニバーサル圧延機ＵＦを用いて不等辺山形鋼を圧延する実験を行った。しかしながら、この実験の結果、ユニバーサル圧延機ＵＦの下水平ロールを平坦に構成しても、図１５に示すように、長辺１００ｂの外面に板厚が薄い凹み１００ｅが発生する場合があることがわかった。
【００１４】
すなわち、図１４に示す状態の圧延では、短辺１００ａの両端を上水平ロール１０６ａで圧下するので、短辺１００ａの幅寸法を整えやすいものの、短辺１００ａを厚み方向に圧下することができない。また、圧延される不等辺山形鋼の延伸のバランスを取るために、長辺１００ｂの厚みもほとんど圧下することができず、つまり、ユニバーサル圧延機ＵＦは端部の成形のみに使われている。そして、ユニバーサル圧延機ＵＦで実質的に板厚を圧下しないため、噛み出し部１００ｃだけが圧下される際に、隣り合う長辺１００ｂの下面部分に隙間が生じ易く、この隙間に凹み１００ｅを生じてしまうものであると考えられるからである。
【００１５】
そして、不等辺山形鋼の厚みは所定の規格（例えば、ＪＩＳ等）で定められた寸法公差内に製造する必要があるので、凹み１００ｅの深さが大きい場合には寸法不良となり、製品として販売できない不良品が大量に発生し、歩留まりが低下する懸念がある。
【００１６】
しかも、上記のように短辺１００ａと長辺１００ｂの幅を圧下するユニバーサル圧延機ＵＦでは、厚みをほとんど圧下できないため、実質的に厚みを減じることが可能なものは、ユニバーサル圧延機ＵＲの１台だけとなっており、大きな圧延能率の向上を望むことは困難である。
【００１７】
特許文献１の圧延法においても、ユニバーサル圧延ロールには長辺側の短辺端部に隙間があるので、この部分に膨らみが発生する。近接配置されたエッジャ圧延機で短辺の両端部を圧下するものの、短辺の厚みを圧下することができないので、特許文献２と同様に短辺近傍の長辺表面に凹みが発生することがあった。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題を考慮してなされたものであり、寸法精度と表面品質を良好に確保して、製造効率を向上させることができる不等辺山形鋼の圧延方法及び圧延設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る不等辺山形鋼の圧延方法は、Ｌ形断面に粗成形された圧延材の短辺及び長辺を圧下して不等辺山形鋼を圧延する不等辺山形鋼の圧延方法であって、前記圧延材に対して、第１のユニバーサル圧延機を用いて、短辺の幅全体の厚みと両端部を除く長辺の厚みとを圧下すると共に、長辺の先端を圧下する工程と、第２のユニバーサル圧延機を用いて、長辺との境界近傍を除く短辺の厚みと長辺の幅全体の厚みとを圧下する工程と、エッジャ圧延機を用いて、短辺の幅を圧下する工程とを、それぞれ１回以上実施して前記圧延材を所望の断面形状にする圧延工程と、前記圧延工程によって所望の断面形状に成形された圧延材に対して、仕上圧延を行うことで、目標とする製品断面形状の不等辺山形鋼を得る仕上圧延工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る不等辺山形鋼の圧延設備は、Ｌ形断面に粗成形された圧延材の短辺及び長辺を圧下して不等辺山形鋼を圧延する不等辺山形鋼の圧延設備であって、両端部を除く長辺の厚みを圧下する上下一対の水平ロールと、短辺の外面全体を圧下する一方の堅ロールと、長辺の先端を圧下する他方の堅ロールとを有する第１のユニバーサル圧延機と、長辺の幅全体の厚みを圧下する上下一対の水平ロールと、長辺との境界近傍を除く短辺の厚みを圧下する堅ロールとを有する第２のユニバーサル圧延機と、短辺の幅を圧下するロールを有するエッジャ圧延機とをそれぞれ１台以上備えた圧延機群を有することを特徴とする。
【００２１】
このような方法及び装置によれば、複数のユニバーサル圧延機で短辺と長辺の厚みを圧下するため、長辺に発生する膨らみや凹みを防止して、厚みが均一で良好な断面形状を有する不等辺山形鋼を製造することが可能である。また、複数のユニバーサル圧延機で長辺と短辺の厚みを圧下することができるので、中間圧延工程で往復圧延するパス数を少なくすることができ、圧延能率を大幅に向上させることができる。
【００２２】
当該圧延方法において、前記圧延工程では、前記第１のユニバーサル圧延機を用いた工程と、前記第２のユニバーサル圧延機を用いた工程と、前記エッジャ圧延機を用いた工程とについて、各工程を所定の順序で１回ずつ行うことを１パスとして、１パス以上の圧延を行うとよい。これにより、圧延材を次の仕上圧延工程での圧延に適した所望の断面形状へと円滑に成形することができる。
【００２３】
当該圧延方法において、前記第１のユニバーサル圧延機及び前記第２のユニバーサル圧延機のうちのいずれか一方或いは両方のユニバーサル圧延機の少なくとも入側で、前記圧延材の長辺と短辺との境界近傍が長辺の外面側方向に移動しないように拘束すると、長辺外面の短辺側端部に膨らみが発生するのを抑制することができるため、さらに寸法精度の良好な不等辺山形鋼を製造することができる。
【００２４】
また、当該圧延方法において、前記仕上圧延工程では、仕上ユニバーサル圧延機を用いることができ、この場合においては仕上ユニバーサル圧延機の少なくとも入側で、前記圧延材の長辺と短辺との境界近傍が長辺の外面側方向に移動しないように拘束すると、長辺外面の短辺側端部に膨らみが発生するのを防止することができ、寸法精度の良好な不等辺山形鋼を製造することができる。
【００２５】
当該圧延設備において、目標とする製品断面形状の不等辺山形鋼の長辺内側の幅ＬＨに対して、前記第１のユニバーサル圧延機における前記圧延材の長辺内側を圧下する水平ロールの幅Ｗ２Ｕと、前記第２のユニバーサル圧延機における前記圧延材の長辺内側を圧下する水平ロールの幅Ｗ４Ｕとが、Ｗ２Ｕ≦ＬＨ＜Ｗ４Ｕ、の関係にあることが好ましい。すなわち、Ｗ２Ｕ≦ＬＨ、との関係を確保することにより、第１のユニバーサル圧延機では、長辺を厚み方向に圧下しつつ、長辺の先端を確実に圧下することができ、さらにＬＨ＜Ｗ４Ｕ、との関係を確保することにより、第２のユニバーサル圧延機では、長辺の先端までの全ての幅で厚みを圧下することができる。
【００２６】
当該圧延設備において、前記第１のユニバーサル圧延機及び前記第２のユニバーサル圧延機のうちのいずれか一方或いは両方のユニバーサル圧延機の少なくとも入側に、前記圧延材の長辺と短辺との境界近傍が長辺の外面側方向に移動しないように拘束するガイド装置を設けると、ユニバーサル圧延において長辺外面の短辺側端部に膨らみが発生するのを抑制することができるため、さらに寸法精度の良好な不等辺山形鋼を製造することができる。
【００２７】
また、当該圧延設備は、前記圧延機群による圧延で所望の断面形状に成形された圧延材に対して仕上圧延を行う仕上ユニバーサル圧延機を有するものであってもよく、この場合、前記仕上ユニバーサル圧延機の少なくとも入側に、前記圧延材の長辺と短辺との境界近傍が長辺の外面側方向に移動しないように拘束するガイド装置を設けると、仕上ユニバーサル圧延において長辺外面の短辺側端部に膨らみが発生するのを抑制することができ、さらに寸法精度の良好な不等辺山形鋼を製造することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、複数のユニバーサル圧延機で短辺と長辺の厚みを圧下することにより、長辺に発生する凹みを防止して、寸法制度が高く、良好な表面品質及び断面形状を有する不等辺山形鋼を製造することが可能である。また、複数のユニバーサル圧延機で長辺と短辺の厚みを圧下するため、中間圧延工程で往復圧延するパス数を少なくすることができ、圧延能率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る圧延方法で製造される不等辺山形鋼の断面形状の一例を示す説明図である。
【図２】図２は、図１に示す不等辺山形鋼を製造する圧延設備の一例を示す構成図である。
【図３】図３は、第１の粗ユニバーサル圧延機で圧延材を圧延している状態を示す断面説明図である。
【図４】図４は、第２の粗ユニバーサル圧延機で圧延材を圧延している状態を示す断面説明図である。
【図５】図５は、エッジャ圧延機で圧延材を圧延している状態を示す断面説明図である。
【図６】図６は、仕上ユニバーサル圧延機で圧延材を圧延している状態を示す断面説明図である。
【図７】図７は、変形例に係るコーナー部を有する水平ロールを備えた第１の粗ユニバーサル圧延機で圧延材を圧延している状態を示す断面説明図である。
【図８】図８は、別の変形例に係るコーナー部を有する水平ロールを備えた第１の粗ユニバーサル圧延機で圧延材を圧延している状態を示す断面説明図である。
【図９】図９は、ユニバーサル圧延機に設置され、圧延材の長辺と短辺との境界近傍が長辺の外面側方向に移動しないように拘束するガイド装置の一例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、ユニバーサル圧延機に設置され、圧延材の長辺と短辺との境界近傍が長辺の外面側方向に移動しないように拘束するガイド装置の一例を示す説明図である。
【図１１】図１１は、ユニバーサル圧延機の入側における圧延材の移動状況の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、従来技術の圧延設備の構成図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す圧延設備に備えられるユニバーサル圧延機で圧延材を圧延している状態を示す断面説明図である。
【図１４】図１４は、図１２に示す圧延設備に備えられる別のユニバーサル圧延機で圧延材を圧延している状態を示す断面説明図である。
【図１５】図１５は、図１２に示す圧延設備で圧延された不等辺山形鋼の断面形状を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係る不等辺山形鋼の圧延方法について、この方法を実施する圧延設備との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
上記の従来技術（図１２〜図１５参照）で問題となった長辺１００ｂの凹み１００ｅを解決するため、本発明者らは種々の検討を実施した。その結果、長辺１００ｂと短辺１００ａの厚みを実質的に圧下しながら短辺１００ａ下部の噛み出し部１００ｃを圧下すれば、凹み１００ｅの発生を防止できることを見いだした。また、ユニバーサル圧延機に対する圧延材の長辺と短辺との境界部の垂直方向位置（水平ロールの圧下方向における位置）を適切に制御することが重要であるという知見を得た。そこで、このような圧延を実施可能な圧延ロールの形状やガイド装置、圧延方法を鋭意検討した結果、以下に説明する圧延方法と圧延設備を考案するに至った。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態に係る圧延方法で製造される不等辺山形鋼１０の断面形状の一例を示す説明図である。図１に示すように、不等辺山形鋼１０は、短辺１０ａと長辺１０ｂの厚みｔ２、ｔ１が、所定の規格（例えば、ＪＩＳ等）で定められた寸法公差内でそれぞれ均一に成形されたものとなっている。以下の説明では、図１に示す姿勢で長辺１０ｂの上面１１ａを内面と呼び、下面１１ｂを外面と呼ぶものとし、後述する製造途中の圧延材２６の長辺２６ｂ（図３参照）についても同様とする。
【００３３】
図２は、図１に示す不等辺山形鋼１０を製造する圧延設備１２の一例を示す構成図である。圧延設備１２は、不等辺山形鋼１０の製造工程で上流側から下流側に向かって順に、粗造形圧延機１４と、第１の粗ユニバーサル圧延機１６、エッジャ圧延機１８及び第２の粗ユニバーサル圧延機２０を設けた中間圧延機群２２と、仕上ユニバーサル圧延機２４とを備えて構成されている。
【００３４】
圧延設備１２では、加熱炉（図示せず）から抽出された矩形の断面形状からなる素材鋼片を、粗造形圧延機１４でＬ形の断面形状からなる粗形鋼片（図示せず）へと圧延した後、この粗形鋼片に対して中間圧延機群２２で３台の圧延機（１６、１８、２０）を用いた往復圧延を行う。中間圧延機群２２では、複数の圧延パスによって圧延材２６の厚みを圧下すると共に、長辺２６ｂや短辺２６ａの長さを仕上ユニバーサル圧延機２４での仕上圧延に適した目標寸法となるまで成形する。そして、仕上ユニバーサル圧延機２４では、中間圧延機群２２を経た圧延材２６を目標とする製品断面形状を有する不等辺山形鋼１０として製造する。
【００３５】
先ず、粗造形圧延機１４は、前記加熱炉から抽出された矩形の断面形状からなる素材鋼片をＬ形の断面形状からなる粗形鋼片へと圧延する粗圧延工程を行うための装置であり、例えば、孔型ロールを用いた公知の圧延機を用いればよい。
【００３６】
次に、中間圧延機群（圧延機群）２２は、粗造形圧延機１４で成形された粗形鋼片をさらに圧延し、目標とする製品断面形状に近づけて仕上ユニバーサル圧延機２４へと供給する中間圧延工程を行うための装置群であり、本実施形態では、２台の粗ユニバーサル圧延機１６、２０と、エッジャ圧延機１８とを備えた構成となっている。
【００３７】
図３は、第１の粗ユニバーサル圧延機１６で圧延材２６を圧延している状態を示す断面説明図である。
【００３８】
図３に示すように、第１の粗ユニバーサル圧延機（第１のユニバーサル圧延機）１６は、上下一対の水平ロール２８ａ、２８ｂ（以下、「上水平ロール２８ａ」、「下水平ロール２８ｂ」ともいう）と、左右一対の堅ロール３０ａ、３０ｂとを備える。水平ロール２８ａ、２８ｂは、回転軸Ａ１、Ａ２を中心として回転可能であり、堅ロール３０ａ、３０ｂは、回転軸Ｂ１、Ｂ２を中心として回転可能である。
【００３９】
第１の粗ユニバーサル圧延機１６では、上下の水平ロール２８ａ、２８ｂにより、圧延材２６の長辺２６ｂを厚み方向に圧下し、その厚みを減じる。長辺２６ｂの厚みは５％以上の圧下率で圧下することが好ましく、より大きな圧下を加えるほど少ない圧延パス数で長辺２６ｂの厚みを減じることができるため、圧延能率が向上する。長辺２６ｂを有効に圧下するため、水平ロール２８ａ、２８ｂの外周は、平坦な円筒形とすることが望ましい。
【００４０】
また、第１の粗ユニバーサル圧延機１６では、一方（図３では右側）の竪ロール３０ａと上水平ロール２８ａの側面との間で、圧延材２６の短辺２６ａを厚み方向に圧下し、その厚みを減じる。短辺２６ａの全ての幅が竪ロール３０ａによって厚み方向に圧下されるので、長辺２６ｂと同様に圧下率５％以上の有効な厚みの圧下が可能である。短辺２６ａを有効に圧下するため、短辺２６ａを、長辺２６ｂと反対側（外側）への傾斜を設けた状態で圧延することが望ましい。
【００４１】
この際、水平ロール２８ａ、２８ｂの一方（圧延材２６の短辺２６ａ側）の側面は、短辺２６ａとの摩擦を軽減するために、鉛直方向を基準として２°以上の傾斜角θを設けると共に、後述する仕上圧延で短辺２６ａを垂直に成形する圧延を円滑なものとするため、この傾斜角θは１５°以下とすることが好ましい。同様に、一方の堅ロール３０ａの外周も、鉛直方向を基準として２°以上１５°以下の傾斜角を持って短辺２６ａから離間する方向に傾斜していることが好ましい。換言すれば、図３に示すように、水平ロール２８ａ、２８ｂの軸方向厚み（幅）は、一方の側面側で回転軸Ａ１、Ａ２から外径方向に向かって次第に小さくなる形状となっており、堅ロール３０ａは、圧延材２６の長辺２６ｂの中心線Ｏから幅方向に向かって外周面の径方向寸法が次第に小さくなる形状となっている。
【００４２】
さらに、第１の粗ユニバーサル圧延機１６では、他方（図３では左側）の竪ロール３０ｂで長辺２６ｂの先端を幅方向に圧下し、長辺２６ｂの幅寸法を目標寸法に合わせると共に、その端部（端面）を平坦に成形する。長辺２６ｂの先端側の竪ロール３０ｂの形状は、外周を平坦な円筒形とし、外周が上下の水平ロール２８ａ、２８ｂの側面に接する位置に配置することが望ましい。一方、竪ロール３０ｂに接する水平ロール２８ａ、２８ｂの他方（長辺２６ｂの先端側）の側面は傾斜を持たない垂直な形状とすることが望ましい。
【００４３】
この場合、堅ロール３０ｂの外周面に対向する上下の水平ロール２８ａ、２８ｂの側面と外周面との角部となるコーナー部２９ａ、２９ｂは、長辺２６ｂの先端が竪ロール３０ｂによって圧下されて厚みが増加する変形が可能となるように、長辺２６ｂの厚み方向に多少の逃げを持った形状とすることが好ましい。このようなコーナー部２９ａ、２９ｂの形状としては、短辺２６ａ側のコーナー部よりも大きな半径の円弧（図３参照）、斜めの面取り（図７参照）、又は、端部のみロール半径が小さい段付形状（図８参照）等を例示できるが、長辺２６ｂの先端部の厚み増加を妨げない逃げを持った形状であればどのようなものであってもよい。
【００４４】
図３に示すように、第１の粗ユニバーサル圧延機１６において、長辺２６ｂの内面側となる上水平ロール２８ａの幅Ｗ２Ｕは、図１に示す製品である不等辺山形鋼１０の長辺１０ｂ内側の幅ＬＨ以下の寸法とし（Ｗ２Ｕ≦ＬＨ）、長辺２６ｂの先端が圧下可能となるように構成する。また、長辺２６ｂの外面側となる下水平ロール２８ｂの幅Ｗ２Ｄは、長辺２６ｂの内面側となる上水平ロール２８ａの幅Ｗ２Ｕ以上であればよく（Ｗ２Ｄ≧Ｗ２Ｕ）、つまり、幅Ｗ２Ｄと幅Ｗ２Ｕは、同じ幅であってもよいし、異なる幅であってもよい。
【００４５】
なお、第１の粗ユニバーサル圧延機１６では、長辺２６ｂの外側（下側）の短辺２６ａ側が自由表面Ｆ１となっているが、長辺２６ｂと短辺２６ａの両方に有効な圧下が加えられて圧延材２６が延伸することで、この部分の膨らみが抑えられるので、発生する膨らみは小さいものとなり、以降の圧延で特に問題となることはない。
【００４６】
図４は、第２の粗ユニバーサル圧延機２０で圧延材２６を圧延している状態を示す断面説明図である。
【００４７】
図４に示すように、第２の粗ユニバーサル圧延機（第２のユニバーサル圧延機）２０は、上下一対の水平ロール３２ａ、３２ｂ（以下、「上水平ロール３２ａ」、「下水平ロール３２ｂ」ともいう）と、左右一対の堅ロール３４ａ、３４ｂとを備える。水平ロール３２ａ、３２ｂは、回転軸Ａ３、Ａ４を中心として回転可能であり、堅ロール３４ａ、３４ｂは、回転軸Ｂ３、Ｂ４を中心として回転可能である。
【００４８】
第２の粗ユニバーサル圧延機２０では、上下の水平ロール３２ａ、３２ｂにより、圧延材２６の長辺２６ｂを厚み方向に圧下する。長辺２６ｂの内面側となる水平ロール３２ａの幅Ｗ４Ｕは、図１に示す製品である不等辺山形鋼１０の長辺１０ｂ内側の幅ＬＨよりも大きくし（ＬＨ＜Ｗ４Ｕ。つまり、Ｗ２Ｕ≦ＬＨ＜Ｗ４Ｕ、となる。）、長辺２６ｂの先端までの全ての幅で厚みを圧下できるようにする。長辺２６ｂの外面側となる下水平ロール３２ｂの幅Ｗ４Ｄは、長辺２６ｂの外側が全ての幅で接触するように、長辺２６ｂの内面側となる上水平ロール３２ａの幅Ｗ４Ｕよりもさらに大きくする（Ｗ４Ｄ＞Ｗ４Ｕ）。この際、長辺２６ｂの厚みの圧下は、圧下率５％以上の有効な圧下を加えることが望ましい。長辺２６ｂを有効に圧下するため、水平ロール３２ａ、３２ｂの外周は、平坦な円筒形とすることが望ましい。
【００４９】
また、第２の粗ユニバーサル圧延機２０では、一方（図４では右側）の堅ロール３４ａと上水平ロール３２ａの側面との間で、短辺２６ａを厚み方向に圧下する。そこで、水平ロール３２ａの一方（圧延材２６の短辺２６ａ側）の側面は、第１の粗ユニバーサル圧延機１６の水平ロール２８ａと同様、鉛直方向を基準として２°以上１５°以下の傾斜角を持って外側に傾斜されることが好ましい。同様に、堅ロール３４ａの外周の一部（上部）も鉛直方向を基準として２°以上１５°以下の傾斜角を持って短辺２６ａから離間する方向に傾斜していることが好ましい。
【００５０】
但し、下水平ロール３２ｂで長辺２６ｂの幅の全てを圧下するため、図４に示すように、竪ロール３４ａの下部には、下水平ロール３２ｂとの干渉を防止するために、ロール径を小さくした小径部３６を設けている。このため、長辺２６ｂとの境界近傍の短辺２６ａには、下水平ロール３２ｂにも竪ロール３４ａにも接触しない自由表面Ｆ２を生じることになるが、長辺２６ｂと短辺２６ａの両方に有効な圧下が加えられて圧延材２６が長さ方向（図４で紙面に対して垂直方向）に延伸すれば、この部分での膨らみが抑制され、大きな膨らみが生じることはない。この膨らみの抑制と圧延能率向上の効果を得るため、短辺２６ａの厚みの圧下率も５％以上の有効な圧下を加えることが望ましい。なお、短辺２６ａ外側の膨らみは、次の圧延パスにおいて第１の粗ユニバーサル圧延機１６で圧延される際に竪ロール３０ａで圧下されて平坦化されることになる。図４に示すように、堅ロール３４ａは、圧延材２６の長辺２６ｂの中心線Ｏを中心として外周面の上部の径方向寸法が次第に小さくなり、下部に径寸法を減じた逃げ部となる小径部３６を設けた形状となっている。
【００５１】
ところで、上記特許文献２の圧延方法では、図１４に示すように、短辺１００ａの幅をユニバーサル圧延機ＵＦで調整していたため、短辺１００ａの両端に竪ロール１０８ｂが接触しない自由表面Ｆ０があり、短辺１００ａの厚みを圧下することができなかった。
【００５２】
これに対して、本実施形態では、このような制約を設ける必要はない。すなわち、第２の粗ユニバーサル圧延機２０で長辺２６ｂと短辺２６ａの厚みを有効に圧下しながら長辺２６ｂ外側を平坦化することにより、図１５に示す不等辺山形鋼のような凹み１００ｅが発生することがなく、長辺２６ｂの厚みを均一にすることができる。本実施形態によれば、第１の粗ユニバーサル圧延機１６と第２の粗ユニバーサル圧延機２０で交互に長辺２６ｂ又は短辺２６ａの膨らみ発生部を平坦に圧下することができるので、膨らみの成長を防止して厚みが均一な製品を製造することができる。
【００５３】
図５は、エッジャ圧延機１８で圧延材２６を圧延している状態を示す断面説明図である。
【００５４】
図５に示すように、エッジャ圧延機１８は、上下一対のロール３８ａ、３８ｂ（以下、「上ロール３８ａ」、「下ロール３８ｂ」ともいう）を備える。ロール３８ａ、３８ｂは、回転軸Ｃ１、Ｃ２を中心として回転可能である。
【００５５】
エッジャ圧延機１８では、上ロール３８ａの小径部３９と下ロール３８ｂとの間で短辺２６ａの幅を圧下し、短辺２６ａの幅寸法を目標寸法に調整する。すなわち、上記の第１及び第２の粗ユニバーサル圧延機１６、２０では、有効な厚み圧下を実現するために、短辺２６ａの幅を圧下する機能を有していないため、当該エッジャ圧延機１８では、短辺２６ａの幅圧下が必須となっている。なお、エッジャ圧延機１８では、長辺２６ｂの厚みは数％以下の軽圧下、又は上ロール３８ａと長辺２６ｂとが接触せず長辺２６ｂの厚みを圧下しない状態とすることが望ましい。図５に示すように、ロール３８ａ、３８ｂの外周は、平坦な円筒形であるが、上ロール３８ａの短辺２６ａ側には、ロール径を小さくした小径部３９が形成されている。小径部３９の外周は、軸方向で外側に向かって次第にロール径が大きくなるように多少傾斜している。
【００５６】
以上のような中間圧延機群２２では、上記の３台の圧延機（１６、１８、２０）を用いて粗造形圧延機１４で成形された圧延材２６に往復圧延を行うと共に、この往復圧延を繰り返して複数の圧延パスを実行し、長辺２６ｂと短辺２６ａの厚みと幅を製品となる不等辺山形鋼１０と同じ寸法（製品寸法）まで圧下する中間圧延工程が実行される。
【００５７】
次に、仕上ユニバーサル圧延機２４は、中間圧延機群２２で所望の断面形状に圧延された圧延材２６をさらに圧延することで、短辺２６ａと長辺２６ｂの角度を直角にして、目標とする製品断面形状を持った不等辺山形鋼１０へと仕上げる仕上圧延工程（仕上ユニバーサル圧延工程）を行うための装置であり、通常は１パスのみで行われる。
【００５８】
図６は、仕上ユニバーサル圧延機２４で圧延材２６を圧延している状態を示す断面説明図である。
【００５９】
図６に示すように、仕上ユニバーサル圧延機２４は、上下一対の水平ロール４０ａ、４０ｂ（以下、「上水平ロール４０ａ」、「下水平ロール４０ｂ」ともいう）と、左右一対の堅ロール４２ａ、４２ｂとを備える。水平ロール４０ａ、４０ｂは、回転軸Ａ５、Ａ６を中心として回転可能であり、堅ロール４２ａ、４２ｂは、回転軸Ｂ５、Ｂ６を中心として回転可能である。
【００６０】
仕上ユニバーサル圧延機２４では、圧延材２６の長辺２６ｂの内面側となる上水平ロール４０ａの幅Ｗ５Ｕは、図１に示す製品である不等辺山形鋼１０の長辺１０ｂ内側の幅ＬＨよりも大きくし（Ｗ５Ｕ＞ＬＨ）、下水平ロール４０ｂの幅Ｗ５Ｄは、上水平ロール４０ａの幅Ｗ５Ｕ以上とする（Ｗ５Ｄ≧Ｗ５Ｕ）。
【００６１】
このようなロール幅寸法とすることにより、上下の水平ロール４０ａ、４０ｂで長辺２６ｂの厚みを全ての幅で軽圧下する。さらに、上下の水平ロール４０ａ、４０ｂの側面は、ロール軸である回転軸Ａ５、Ａ６に直角な角度とし、短辺２６ａ側の竪ロール４２ａは、外周が平坦な円筒形のロールとする。これにより、短辺２６ａの厚みも軽圧下すると共に、短辺２６ａと長辺２６ｂの角度を直角に成形することができる。なお、他方の堅ロール４２ｂの外周も平坦な円筒形とし、水平ロール４０ａ、４０ｂの他方の側面に当てておくとよい。ここで、軽圧下とは、数パーセント以下の厚み圧下を意味し、圧延材２６の断面形状を目標とする製品断面形状に調整するため、このような軽圧下を加えることが望ましい。
【００６２】
なお、このような仕上圧延工程は、図６に示される仕上ユニバーサル圧延機２４以外を用いたユニバーサル圧延以外で行ってもよく、例えば、上記の従来技術と同様に孔型圧延によって実施してもよい。
【００６３】
本発明のより好ましい圧延設備としては、ユニバーサル圧延機の少なくとも入側に、圧延材の長辺と短辺との境界近傍が長辺の外面側方向に移動しないように拘束するガイド装置を設ける。第１のユニバーサル圧延機、第２のユニバーサル圧延機、仕上ユニバーサル圧延機のいずれのユニバーサル圧延機にこのようなガイド装置を設けても、長辺外面の短辺側端部に膨らみが発生するのを抑制することができるが、特に第１のユニバーサル圧延機への設置が効果的である。
【００６４】
第１の粗ユニバーサル圧延機１６の入側にガイド装置を設置する場合の一例を図９に示す。図９では短辺２６ａが上側に位置しているので、圧延材２６の長辺２６ｂ外面側への移動を拘束するためには、圧延材２６の下方向への移動を拘束すればよく、この目的で圧延材２６の下側にガイド装置５０を設置している。このガイド装置５０により、圧延材２６の長辺２６ｂと短辺２６ａとの境界近傍２６ｃが長辺２６ｂの外面側方向に移動することを拘束できる。図１０に、ガイド装置の別の一例を示す。図１０では圧延材２６の短辺２６ａの下側、すなわち長辺２６ｂの短辺２６ａ側端部の外面側に生じる自由表面Ｆ１（図３参照）に対向させた位置にガイド装置５１を設置し、圧延材２６の長辺２６ｂと短辺２６ａとの境界近傍２６ｃが長辺２６ｂの外面側方向に移動することを拘束している。このように、圧延材２６に膨らみが発生する自由表面Ｆ１近傍のみを拘束すれば、長辺２６ｂ外面の短辺２６ａ側端部に膨らみが発生するのを抑制することができる。ガイド装置の圧延方向位置は、圧延ロールにできる限り近づけることが望ましい。図１０に示したガイド装置５１のように、下水平ロール２８ｂと竪ロール３０ａとの隙間に、ユニバーサル圧延機の入側から出側まで貫通させた形状とすれば、より効果的に圧延材２６の下方向への移動を拘束することができる。
【００６５】
上述したガイド装置５０或いはガイド装置５１を設け、長辺２６ｂと短辺２６ａとの境界近傍２６ｃが長辺２６ｂの外面側方向に移動しないように拘束することが、長辺２６ｂ外面の短辺２６ａ側端部に発生する膨らみの防止に効果的な理由は、次の通りである。すなわち、圧延材がユニバーサル圧延機に噛み込む状況を詳細に観察した結果、図１１に示すように圧延材が噛み込む直前に、圧延材２６の短辺２６ａ側が長辺２６ｂ外面側へ移動していることが明らかになった。このように、圧延材２６の短辺２６ａ側が長辺２６ｂの外面側へ移動した状態で短辺２６ａが圧延機に噛み込むと、長辺２６ｂの圧延される部分が水平ロール２８ａ、２８ｂ間に押し上げられて外面の膨らみが大きくなる。そこで、圧延材２６の長辺２６ｂの外面側への移動を拘束する、或いは、圧延材２６の短辺２６ａと長辺２６ｂとの境界部近傍２６ｃの長辺２６ｂ外面側への移動を拘束するガイド装置５１、５２を適用したところ、圧延後の長辺２６ｂ外面の短辺２６ａ側に発生する膨らみの高さが格段に小さくなった。
【００６６】
なお、本発明のガイド装置は、図９及び図１０に示す形状に限定されるものではなく、図１１に示す圧延材の移動を抑制できれば他の形状であってもよい。また、ユニバーサル圧延機の入側だけでなく出側に設置してもよく、上記のガイド装置５１のように入側と出側が連結した貫通型のガイド装置でもよい。また、ガイド装置を設置するユニバーサル圧延機は、第２の粗ユニバーサル圧延機２０又は仕上ユニバーサル圧延機２４であってもよい。第２の粗ユニバーサル圧延機２０や仕上ユニバーサル圧延機２４においても、圧延材２６が噛み込む際に境界部近傍２６ｃの長辺２６ｂ外面側への移動が皆無ということはないので、この移動を拘束することにより、圧延後の長辺２６ｂ外面の短辺２６ａ側に膨らみが発生することを抑制できる。ユニバーサル圧延機の全てにガイド装置を設けてもよいし、ユニバーサル圧延機のうちのいずれか１つ或いは２つにガイド装置を設けてもよい。
【００６７】
本実施形態に係る不等辺山形鋼１０の圧延方法は、以上のような圧延設備１２を用いて、例えば、次の手順によって実施する。
【００６８】
先ず、粗造形圧延機１４でＬ形断面に粗成形された圧延材（粗形鋼片）２６に対して、第１の粗ユニバーサル圧延機１６を用いて、短辺２６ａの幅全体の厚みと両端部を除く長辺の厚みとを圧下すると共に、長辺２６ｂの先端を圧下する。続いて、エッジャ圧延機１８を用いて、短辺２６ａの幅を圧下した後、第２の粗ユニバーサル圧延機２０を用いて、長辺２６ｂとの境界近傍を除く短辺２６ａの厚みと長辺２６ｂの幅全体の厚みとを圧下する。ここで、これら中間圧延機群２２の各圧延機（１６、１８、２０）による圧延工程は、それぞれ往復圧延によって行われると共に、各圧延機（１６、１８、２０）による各工程をそれぞれ１回ずつ行う圧延パス（１パス）を複数パス（例えば、３パス）繰り返して行うことにより、圧延材２６を所望の断面形状とする圧延工程（中間圧延工程）を実施する。
【００６９】
次に、仕上ユニバーサル圧延機２４を用いて、上記の中間圧延工程によって所望の断面形状に成形された圧延材２６を、目標とする製品の断面形状とする仕上圧延を行うことにより、不等辺山形鋼１０を得る仕上圧延工程を実施する。これにより、良好な寸法精度と表面品質とを有する不等辺山形鋼１０を高い製造効率で製造することができる。
【００７０】
以上の圧延方法において、ユニバーサル圧延機の入側で圧延材２６の長辺２６ｂと短辺２６ａとの境界近傍２６ｃが長辺２６ｂの外面側方向に移動しないように拘束すれば、さらに寸法精度の良好な不等辺山形鋼１０を製造することができる。
【００７１】
なお、本実施形態に係る圧延方法を実施する圧延設備は、図２に示す圧延設備１２の設備配置や圧延機台数等に限定されるものではなく、例えば、中間圧延機群２２において、第１及び第２の粗ユニバーサル圧延機１６、２０やエッジャ圧延機１８は、それぞれ２台以上設けてもよい。圧延機の数を増やすと往復圧延のパス数をさらに少なくすることができるため、生産性が一層向上する。しかも、圧延機の台数が十分多く設置されていれば、中間圧延工程を１パスにして仕上圧延と連続化することも可能となり、生産性を飛躍的に高めることも可能となる。また、中間圧延機群２２は、第１及び第２の粗ユニバーサル圧延機１６、２０とエッジャ圧延機１８がそれぞれ１台以上設置されていれば、圧延機の設置順を入れ替えてもよい。また、圧延材２６の圧延姿勢は、図３〜図６に示されるように、短辺２６ａが上を向いた姿勢以外であっても勿論よく、例えば、短辺２６ａを下向きの姿勢としてもよい。
【００７２】
以上のように、本実施形態に係る不等辺山形鋼の圧延方法によれば、圧延材２６に対して、第１の粗ユニバーサル圧延機１６を用いて、短辺２６ａの幅全体の厚みと両端部を除く長辺２６ｂの厚みとを圧下すると共に、長辺２６ｂの先端を圧下する工程と、第２の粗ユニバーサル圧延機２０を用いて、長辺２６ｂとの境界近傍を除く短辺２６ａの厚みと長辺２６ｂの幅全体の厚みとを圧下する工程と、エッジャ圧延機１８を用いて、短辺２６ａの幅を圧下する工程とを、それぞれ１回以上実施して、圧延材２６を所望の断面形状とする圧延工程（中間圧延工程）と、この圧延工程によって所望の断面形状に成形された圧延材２６に対して、仕上圧延を行うことにより、目標とする製品断面形状の不等辺山形鋼１０を得る仕上圧延工程とを有する。
【００７３】
また、本実施形態に係る圧延設備１２は、両端部を除く長辺２６ｂの厚みを圧下する上下一対の水平ロール２８ａ、２８ｂと、圧延材２６の短辺２６ａの外面全体を圧下する一方の堅ロール３０ａと、長辺２６ｂの先端を圧下する他方の堅ロール３０ｂとを有する第１の粗ユニバーサル圧延機１６と、長辺２６ｂの幅全体の厚みを圧下する上下一対の水平ロール３２ａ、３２ｂと、長辺２６ｂとの境界近傍を除く短辺２６ａの厚みを圧下する堅ロール３４ａとを有する第２の粗ユニバーサル圧延機２０と、短辺２６ａの幅を圧下する上ロール３８ａを有するエッジャ圧延機１８と、をそれぞれ１台以上備えた中間圧延機群２２を有する。
【００７４】
従って、このような圧延方法及び圧延設備１２によれば、複数のユニバーサル圧延機（１６、２０）で短辺と長辺の厚みを圧下するため、上記の従来技術で問題となる長辺１００ｂの膨らみ１００ｄや凹み１００ｅの発生を防止して（図１３〜図１５参照）、厚みが均一で良好な断面形状を有する不等辺山形鋼１０を製造することが可能である。また、複数の粗ユニバーサル圧延機１６、２０で長辺２６ｂと短辺２６ａの厚みを圧下することができるので、中間圧延工程で往復圧延するパス数を少なくすることができ、圧延能率を大幅に向上させることができる。なお、本実施形態で製造する不等辺山形鋼１０は、不等辺等厚山形鋼及び不等辺不等厚山形鋼のいずれであってもよい。
【００７５】
また、圧延設備１２では、目標とする製品断面形状の不等辺山形鋼１０の長辺１０ｂ内側の幅ＬＨに対して、第１の粗ユニバーサル圧延機１６における圧延材２６の長辺２６ｂ内側を圧下する上水平ロール２８ａの幅Ｗ２Ｕと、第２の粗ユニバーサル圧延機２０における圧延材２６の長辺２６ｂ内側を圧下する上水平ロール３２ａの幅Ｗ４Ｕとが、次式（１）の関係にある。
Ｗ２Ｕ≦ＬＨ＜Ｗ４Ｕ  ・・・  （１）
【００７６】
すなわち、Ｗ２Ｕ≦ＬＨ、との関係を確保することにより、第１の粗ユニバーサル圧延機１６では、長辺２６ｂを厚み方向に圧下しつつ、長辺２６ｂの先端を確実に圧下することができる。上水平ロール２８ａよりも長辺２６ｂの先端を堅ロール３０ｂ側に面一又は突出させることができるからである。さらに、ＬＨ＜Ｗ４Ｕ、との関係を確保することにより、第２の粗ユニバーサル圧延機２０では、長辺２６ｂの先端までの全ての幅で厚みを圧下することができる。上水平ロール３２ａよりも長辺２６ｂの先端が短くなるためである。
【実施例】
【００７７】
次に、本実施形態に係る圧延設備１２を用い、不等辺山形鋼の圧延方法を実施して不等辺山形鋼１０を圧延した実験の結果について説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものでないことは勿論である。
【００７８】
（実施例１）
実施例として、図２に示す圧延設備１２を用いて、長辺１０ｂの寸法ＬＢが３００ｍｍ、短辺１０ａの寸法ＬＡが９０ｍｍ、長辺１０ｂの厚さｔ１が１０ｍｍ、短辺１０ａの厚さｔ２が１９ｍｍの不等辺山形鋼１０（不等辺不等厚山形鋼）を製造した（図１参照）。
【００７９】
粗造形圧延機１４には、複数の孔型を設けた上下一対の水平ロールを有する２重式圧延機を用いた。中間圧延機群２２には、図３に示す第１の粗ユニバーサル圧延機１６、図５に示すエッジャ圧延機１８、図４に示す第２の粗ユニバーサル圧延機２０をこの順番で上流から下流に向けて配置して使用した。仕上圧延には図６に示す仕上ユニバーサル圧延機２４を使用した。
【００８０】
先ず、厚さ２５０ｍｍ、幅３１０ｍｍの矩形断面を有するブルーム（素材鋼片）を加熱した後、粗造形圧延機１４で従来技術と同様の複数パスの孔型圧延を実施し、Ｌ形の断面からなる圧延材（粗形鋼片）に成形した。粗造形圧延後の圧延材の断面形状は、長辺寸法が約３５０ｍｍ、短辺寸法が約１０５ｍｍ、長辺厚さが約２２ｍｍ、短辺厚さが約３９ｍｍであった。
【００８１】
このＬ形断面の圧延材（粗形鋼片）に対し、中間圧延機群２２で３パスの往復圧延を実施し、厚みと幅を製品寸法に近づけた。すなわち、第１及び第２の粗ユニバーサル圧延機１６、２０では、長辺と短辺の両方に５％以上の有効な厚み圧下を加え、エッジャ圧延機１８では短辺を幅方向に圧下し、長辺の厚みは１％以下の軽圧下を狙って圧延した。３パスの往復圧延後の圧延材の断面寸法は、長辺寸法が２９９ｍｍ、短辺寸法が８９．５ｍｍ、長辺厚さが１０．２ｍｍ、短辺厚さが１９．４ｍｍとなった。短辺外側の竪ロール３４ａ（図４参照）で圧下されない部分（自由表面Ｆ２）に僅かな膨らみが見られたが、その高さは１ｍｍ以下と小さいものであり、特に問題となる大きさではなかった。
【００８２】
最後に、仕上ユニバーサル圧延機２４で１パスの圧延を行い、長辺と短辺の厚みをわずかに圧下するとともに、短辺を垂直に成形して製品断面形状に仕上げた。製品の断面寸法を測定したところ、仕上圧延で若干の幅広がりが生じたため、目標通りの断面寸法の製品が得られた。また、長辺外側の凹みはほとんどなく、寸法公差内の製品が製造できた。
【００８３】
また、同様の圧延方法で、第１の粗ユニバーサル圧延機１６の入側および出側に、図９に示すガイド装置５０を設置して、同じ寸法の不等辺不等厚山形鋼を製造したところ、長辺外面に全く凹みが見られない寸法精度の良好な製品が製造できた。
【００８４】
（比較例１）
特許文献２の圧延法は僅かではあるが短辺厚みを圧下するため、特許文献１の圧延法よりも長辺表面の凹みの抑制効果が高いと考えられる。そこで、比較例として、図１２に示す圧延設備を用い、図１３に示すユニバーサル圧延機ＵＲと、エッジャ圧延機Ｅと、図１４に示すユニバーサル圧延機ＵＦとを用いて、同じ製品寸法の不等辺不等厚山形鋼を圧延した。エッジャ圧延機Ｅには、特許文献２に記載されている通り製品寸法に合わせた孔型ロールを設置し、最後にエッジャ圧延機Ｅだけを用いて１パスの仕上圧延を行った。
【００８５】
先ず、上記の実施例１と同様の粗圧延によりＬ形断面の圧延材（粗形鋼片）を成形した。その後、図１３と図１４のユニバーサル圧延機ＵＲ、ＵＦを用いた往復圧延を行い、長辺寸法が２９９ｍｍ、短辺寸法が８９．５ｍｍ、長辺厚さが１０．２ｍｍ、短辺厚さが１９．４ｍｍの断面まで圧延したところ、図１４のユニバーサル圧延機ＵＲでの厚み圧下がほとんどできなかったため、５パスの圧延が必要であった。さらに、仕上圧延として、エッジャ圧延機Ｅのみを用い、孔型圧延を行ったところ、図１５の凹み１００ｅの位置に、深さが１ｍｍの凹みが残り、製品の寸法不良が発生した。
【００８６】
以上のように、本実施形態に係る圧延方法と圧延設備１２を用いることによって、高い生産性で断面寸法の良好な製品である不等辺山形鋼１０が圧延できることが確認できた。
【００８７】
なお、本発明は、上記した実施形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  不等辺山形鋼
１０ａ、２６ａ、１００ａ  短辺
１０ｂ、２６ｂ、１００ｂ  長辺
１２  圧延設備
１４  粗造形圧延機
１６  第１の粗ユニバーサル圧延機
１８、Ｅ  エッジャ圧延機
２０  第２の粗ユニバーサル圧延機
２２  中間圧延機群
２４  仕上ユニバーサル圧延機
２６、１００  圧延材
２８ａ、２８ｂ、３２ａ、３２ｂ、４０ａ、４０ｂ  水平ロール
３０ａ、３０ｂ、３４ａ、３４ｂ、４２ａ、４２ｂ  堅ロール
３８ａ、３８ｂ  ロール
５０、５１  ガイド装置
【図１】
2014065076.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014065076.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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