(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジの先細の先端縁部に開先面とルートフェイスとを有する形鋼を、仕上げユニバーサル圧延機により仕上げ形状に成形する、形鋼の熱間圧延方法において、
上記仕上げユニバーサル圧延機の孔型は、上記フランジを仕上げ形状に成形するフランジ成形用空間を備え、このフランジ成形用空間は、上記フランジの主部を成形するための主部成形用空間部分と、上記先端縁部を成形するための先端縁部成形用空間部分とを有し、
上記主部成形用空間部分は、一対の主部成形面により画成され、上記先端縁部成形用空間部分は、上記主部成形面にそれぞれ連なる一対の先端縁部成形面によって画成され、これら一対の先端縁部成形面のうちの少なくとも一方は、上記主部成形面に対して傾斜していて上記開先面を仕上げ形状に成形する開先成形面として提供され、
さらに、上記仕上げユニバーサル圧延機の孔型は、上記フランジ成形用空間の上記先端縁部成形用空間部分に連なり上記主部成形用空間部分より狭い幅の逃がし空間を有し、
この逃がし空間を画成する一対の逃がし成形面のうち上記開先成形面に連なる逃がし成形面に関し、当該逃がし成形面の上記主部成形面に対する角度が、上記開先成形面の上記主部成形面に対する角度より小さくなっており、
上記仕上げユニバーサル圧延機による仕上げ圧延の際、上記フランジの幅が許容誤差範囲において最大の場合には、上記フランジの先端縁部の一部が上記逃がし空間に入り込むことにより、先端面に上記ルートフェイスを有する凸部を成形することを特徴とする形鋼の熱間圧延方法。
【請求項２】
上記仕上げ圧延の際、上記フランジの幅が許容誤差範囲において最小の場合には、上記ルートフェイスが先端縁部成形用空間と逃がし空間の境に位置するか、または上記ルートフェイスが上記逃がし空間に位置して上記凸部が成形されることを特徴とする請求項１に記載の形鋼の熱間圧延方法。
【請求項３】
上記逃がし空間は、上記一対のほぼ平行をなす逃がし成形面により画成された主空間部分を含み、上記仕上げ圧延の際、上記フランジの幅が許容誤差範囲において最大の場合には、形鋼のフランジの先端縁部の一部が上記逃がし空間の主空間部分に入り込むことを特徴とする請求項２に記載の形鋼の熱間圧延方法。
【請求項４】
熱間圧延により成形されたフランジを備え、このフランジの先端縁部が先細となり、少なくとも片側に開先面を有する形鋼において、
上記フランジには、上記先端縁部から突出する凸部が形成され、この凸部の先端面がルートフェイスとなり、
この凸部の側面は、上記開先面から上記先端面に向かって徐々に傾斜が緩やかになり上記フランジの主部の側面とほぼ平行をなして上記先端面に至り、これにより、上記凸部の先端部では均一厚さとなることを特徴とする形鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溝形鋼やＨ形鋼等の形鋼を熱間圧延する方法、およびこの方法によって成形される形鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば一対の溝形鋼同士を溶接する場合、フランジ先端縁部のルートフェイスを互いに接合させた状態で、同先端縁部の開先面によって形成された溝（開先）に溶接材料を入り込ませるようにしてフランジ同士を溶接する。
上記ルートフェイスの幅は、適切な範囲にすることが要求される。このルートフェイスの幅が狭過ぎたり広過ぎると、溶接不良等の原因になるからである。詳しくは本願発明の実施例の作用において説明する。
【０００３】
特許文献１は、上記ルートフェイス及び開先面を有する溝形鋼を、熱間圧延により成形することを提案しているが、その詳細な工程は開示していない。
【０００４】
特許文献２、３はＨ形鋼の熱間圧延方法を開示している。簡単に説明すると、仕上げ圧延工程において、エッジング圧延機によりＨ形鋼のフランジ先端縁部にルートフェイスおよび開先面を成形した後、仕上げユニバーサル圧延機でＨ形鋼全体を仕上げ形状に成形している。
【０００５】
しかし、特許文献２、３の仕上げユニバーサル圧延機ではフランジ先端縁部を拘束しないので、フランジ幅の変動に伴いルートフェイスの幅の変動が生じる。そのため、グラインダー等による大きな修正が必要であった。
【０００６】
特許文献４に開示されたＨ形鋼の熱間圧延方法では、ユニバーサル圧延機でＨ形鋼全体を仕上げ形状に成形し、その後、エッジング圧延機によりフランジ先端縁部のルートフェイスおよび開先面を仕上げ形状に成形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−５０１３９号公報
【特許文献２】特開平６−１３４５０１号公報
【特許文献３】特開平６−１７０４０１号公報
【特許文献４】特開平１１−４７８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献４に開示された形鋼の熱間圧延方法では、ルートフェイスの幅の精度を高めることはできるものの、開先面とルートフェイスの仕上げにおいてフランジに幅方向の圧力を加えるため、フランジが変形する欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、フランジの先細の先端縁部に開先面とルートフェイスとを有する形鋼を、仕上げユニバーサル圧延機により仕上げ形状に成形する、形鋼の熱間圧延方法において、
上記仕上げユニバーサル圧延機の孔型は、上記フランジを仕上げ形状に成形するフランジ成形用空間を備え、このフランジ成形用空間は、上記フランジの主部を成形するための主部成形用空間部分と、上記先端縁部を成形するための先端縁部成形用空間部分とを有し、
上記主部成形用空間部分は、一対の主部成形面により画成され、上記先端縁部成形用空間部分は、上記主部成形面にそれぞれ連なる一対の先端縁部成形面によって画成され、これら一対の先端縁部成形面のうちの少なくとも一方は、上記主部成形面に対して傾斜していて上記開先面を仕上げ形状に成形する開先成形面として提供され、
さらに、上記仕上げユニバーサル圧延機の孔型は、上記フランジ成形用空間の上記先端縁部成形用空間部分に連なり上記主部成形用空間部分より狭い幅の逃がし空間を有し、
この逃がし空間を画成する一対の逃がし成形面のうち上記開先成形面に連なる逃がし成形面に関し、当該逃がし成形面の上記主部成形面に対する角度が、上記開先成形面の上記主部成形面に対する角度より小さくなっており、
上記仕上げユニバーサル圧延機による仕上げ圧延の際、上記フランジの幅が許容誤差範囲において最大の場合には、上記フランジの先端縁部の一部が上記逃がし空間に入り込むことにより、先端面に上記ルートフェイスを有する凸部を成形することを特徴とする。
【００１０】
上記方法によれば、仕上げ圧延において、仕上げユニバーサル圧延機の開先成形面が形鋼のフランジ先端縁部を拘束するので、フランジの幅の変動を抑制することができる。
しかも、フランジの幅が許容誤差範囲において最大の場合には、上記フランジの先端縁部の一部が上記逃がし空間に入り込んで、先端面にルートフェイスを有する凸部が成形されるため、フランジ幅の変動に対するルートフェイスの幅の変動を抑制することができ、ルートフェイスの幅を溶接に適した範囲にすることができる。
また、ユニバーサル圧延機で上記開先面とルートフェイスの仕上げを行うので、フランジに変形は生じない。
【００１１】
好ましくは、上記仕上げ圧延の際、上記フランジの幅が許容誤差範囲において最小の場合には、上記ルートフェイスが先端縁部成形用空間と逃がし空間の境に位置するか、または上記ルートフェイスが上記逃がし空間に位置して上記凸部が成形される。
上記方法によれば、仕上げ圧延の際に、フランジの幅が許容誤差範囲であれば、ルートフェイスの幅は、逃がし空間の厚さすなわち一対の逃がし成形面間の距離により決定されることになるので、フランジ幅の変動に対するルートフェイスの幅の変動をより一層抑制することができる。
【００１２】
好ましくは、上記逃がし空間は、上記一対のほぼ平行をなす逃がし成形面により画成された主空間部分を含み、上記仕上げ圧延の際、上記フランジの幅が許容誤差範囲において最大の場合には、形鋼のフランジの先端縁部の一部が上記逃がし空間の主空間部分に入り込む。
この方法によれば、フランジ幅の変動があってもルートフェイスの幅を実質的に一定にすることができる。
【００１３】
本発明の他の態様では、熱間圧延により成形されたフランジを備え、このフランジの先端縁部が先細となり、少なくとも片側に開先面を有する形鋼において、上記フランジには、上記先端縁部から突出する凸部が形成され、この凸部の先端面がルートフェイスとなり、この凸部の側面は、上記開先面から上記先端面に向かって徐々に傾斜が緩やかになり上記フランジの主部の側面とほぼ平行をなして上記先端面に至り、これにより、上記凸部の先端部では均一厚さとなることを特徴とする。
この構成によれば、圧延に伴う形鋼のフランジ幅の変動に伴い、凸部の高さが変動するが、この凸部の厚さがルートフェイスに向かって緩やかに変化してから均一厚さになるので、凸部高さの変動に伴うルートフェイスの幅の変動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱間圧延により成形された形鋼フランジのルートフェイスの幅を、溶接に適した範囲にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明方法を実施するための圧延システムの要部を示す概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図であり、エッジング圧延機とこのエッジング圧延機によって圧延された溝形鋼を示す。
【図３】図２の要部拡大断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ矢視図であり、仕上げユニバーサル圧延機とこのユニバーサル圧延機によって圧延された溝形鋼を示す。
【図５】図４の要部拡大断面図である。
【図６】仕上げ圧延機で圧延された溝形鋼を、その前のエッジング圧延機によって圧延された溝形鋼と比較して示す断面図である。
【図７】図５に示す孔型の要部をさらに拡大した図である。
【図８】仕上げユニバーサル圧延機で圧延された溝形鋼のフランジ先端縁部の拡大断面図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は許容誤差範囲での異なる形状をそれぞれ示す。
【図９】２本の溝形鋼のフランジ先端縁部を溶接して得られた建築材の断面図である。
【図１０】図９における溶接部の拡大断面図であり、（Ａ）は溶接前の状態、（Ｂ）は内側の開先での溶接が完了した状態、（Ｃ）は外側の開先での溶接が完了した状態を示す。
【図１１】許容誤差範囲の設定の他の態様を示す図７相当図であり、（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ異なる設定態様を示す。
【図１２】仕上げユニバーサル圧延機の孔型の他の態様を示す要部拡大図であり、（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ異なる態様を示す。
【図１３】仕上げユニバーサル圧延機の孔型のさらに他の態様を示す図５相当図である。
【図１４】Ｈ形鋼を成形するための仕上げユニバーサル圧延機を示す図４相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係わる溝形鋼（形鋼）の熱間圧延方法について、図１〜図８を参照しながら説明する。本実施例方法に用いられる熱間圧延システムは、上流から順に、加熱炉からの材料を圧延する粗圧延機群と、この粗圧延機群からの材料を圧延する中間圧延機群（いずれも図示せず）と、この中間圧延機群からの材料を圧延する仕上げ圧延機群１（図１参照）を備えている。
【００１７】
上記中間圧延機群から上記仕上げ圧延機群１に送られてくる材料は図示しないが断面形状がいわゆる略「コ」字形をなし仕上げ形状の溝形鋼よりもサイズが大きく肉厚である。以下の説明では、この仕上げ圧延機群１を通過する過程の材料をも溝形鋼と称することにする。
【００１８】
図１に示すように、仕上げ圧延機群１は、前段ユニバーサル圧延機２と、エッジング圧延機３と、仕上げユニバーサル圧延機４とを備えている。
前段ユニバーサル圧延機２は、上下一対の水平ロールと左右一対の竪ロールとを有する周知構成のユニバーサル圧延機である。
上記エッジング圧延機３は、図２に示すように上下一対の水平ロール１０，２０を備えている。前段ユニバーサル圧延機２は、エッジング圧延機３と仕上げ圧延機４との間にあってもよく、エッジング圧延機３の前後に各１基（合計２基）あってもよい。また、その他の配置であってもよい。
【００１９】
溝形鋼１００は、上記圧延機２，３にて圧延された後、仕上げユニバーサル圧延機４に送られる。上記圧延機２，３では、各１回圧延してもよく、１回または複数回往復圧延（正方向、逆方向）してもよい。この往復圧延の際には、公知の往復圧延方法と同様にロール間隔が段階的に調節される。溝形鋼１００を仕上げユニバーサル圧延機４に送る時には、エッジング圧延機３の孔型および溝形鋼１００の断面は図２、図３に示す形状になっている。
【００２０】
上記エッジング圧延機３の下側の水平ロール２０は、上側の水平ロール１０の周面と協働して溝形鋼１００のウェブ１０１を成形する周面２１と、その両側の環状溝２２を有している。この環状溝２２の底面は、ルートフェイス成形面２２ｘと、その両側の開先成形面２２ｙ、２２ｚとを有している。
【００２１】
上記前段ユニバーサル圧延機２とエッジング圧延機３で圧延して成形された溝形鋼１００は、上記ウェブ１０１とその両側縁に連なる一対のフランジ１０２とを有して、断面形状がいわゆる略「コ」字形をなしている。本実施形態では、一対のフランジ１０２はウェブ１０１に対して直交せず若干開いている。
【００２２】
上記エッジング圧延機３のルートフェイス成形面２２ｘとその両側の開先成形面２２ｙ、２２ｚにより、フランジ１０２の先端縁部１０２ｂには、ルートフェイス１０２ｘと、その両側に連なる開先面１０２ｙ、１０２ｚが成形される。
図３に示すように、上記ルートフェイス１０２ｘはフランジ１０２の主部１０２ａの側面１０２ａ’，１０２ａ”とほぼ直交しており、開先面１０２ｙ、１０２ｚは主部１０２ａの側面１０２ａ’，１０２ａ”に対して傾斜している。
【００２３】
仕上げユニバーサル圧延機４は、図４に示すように、上下一対の水平ロール３０，４０と左右一対の同形状をなす竪ロール５０，５０とを備えている。
この仕上げユニバーサル圧延機４の孔型６０は、公知の溝形鋼圧延用の仕上げユニバーサル圧延機と同様に、ウェブ成形用空間６１とフランジ成形用空間６２を有している。ウェブ成形用空間６１は、水平ロール３０，４０の周面３１，４１により画成されている。フランジ成形用空間６２は、主部成形用空間部分６２ａと先端縁部成形用空間部分６２ｂを有している。
図５に示すように、下側水平ロール４０の両側面４２は回転軸線と直交する平坦な面またはわずかなテーパをなす円錐面からなる。Ｉ形鋼および一般的な形鋼のように、５°〜８°傾いていてもよい。上記主部成形用空間部分６２ａは、下側水平ロール４０の側面４２と竪ロール５０の周面５１の、互いに対向する領域により画成されている。以下、これら領域を主部成形面と称し、同符号４２，５１を付す。
【００２４】
図４、図５に示すように、フランジ成形用空間６２の先端縁部成形用空間部分６２ｂは先細形状をなし、この先端縁部成形用空間部分６２ｂには、上記主部成形用空間部分６２ａより幅の狭い逃がし空間６４が連なっている。以下、詳述する。
【００２５】
下側の水平ロール４０の両側面４２の中央部には、円盤形状の低い凸部４３が形成されている。この凸部４３は図５に示すように回転軸線と直交する平坦面４３ａと、その周縁部のテーパをなす円錐面４３ｂとを有している。
【００２６】
各竪ロール５０は、その下端部に上記周面５１より若干径の大きい環状凸部５２を有している。この環状凸部５２は、図５に示すように竪ロール５０の回転軸線と同軸の円筒面５２ａと、この円筒面５２ａの上縁部に形成されたテーパをなす円錐面５２ｂとを有している。
【００２７】
上記フランジ成形用空間６２の先端縁部成形用空間部分６２ｂは、上記水平ロール４０の円錐面４３ｂと竪ロール５０の円錐面５２ｂの、互いに対向する領域により画成されている。以下、これら領域を開先成形面と称し、同符号４３ｂ、５２ｂを付す。
【００２８】
上記水平ロール４０の平坦面４３ａと上記竪ロール５０の円筒面５２ａの互いに対向する領域は、上記逃がし空間６４の主空間部分６４ａを画成するための一対の逃がし成形面となる。これら逃がし成形面については同符号４３ａ，５２ａを付して説明する。
これら逃がし成形面４３ａ、５２ａは、上記主部成形面４２、５１と平行をなし、互いに平行をなしている（離間距離が一定である）。したがって、上記主空間部分６４ａは均一厚さの空間部分となる。なお、上記逃がし成形面４３ａ，５２ａは、上記主部成形面４２とは平行になっていない場合もある。
なお、逃がし成形面４３ａ，５２ａは、上記主部成形面４２、５１に対して僅かに傾斜し、下方に向かうにしたがって僅かに近づくようにしてもよい。この場合でも、逃がし成形面４３ａ，５２ａは実質的に互いに平行であり、上記主空間部分６４ａは実質的に均一厚さであるとみなす。
【００２９】
図７に示すように、水平ロール４０の平坦面４３ａと円錐面４３ｂとの境にはＲ部４３ｃが形成されている。同様に、竪ロール５０の円筒面５２ａと円錐面５２ｂとの境にもＲ部５２ｃが形成されている。これらＲ部４３ｃ、５２ｃの互いに対向する領域は、逃がし空間６４の副空間部分６４ｂを画成する逃がし成形面として提供される。以下、これら逃がし成形面については同符号４３ｃ、５２ｃを付して説明する。
上記説明から明らかなように、逃がし空間６４は、主空間部分６４ａと、この主空間部分６４ａをフランジ成形用空間６２の先端縁部成形用空間部分６２ｂに連ねる副空間部分６４ｂとからなる。
上記逃がし成形面（Ｒ部）４３ｃ、５２ｃは、その上縁で上記主部成形面４２、５１に対する傾斜角度が上記開先成形面（平坦面）４３ｂ、５２ｂと等しく、下方に向かうにしたがって傾斜が徐々に緩やかになり、上記逃がし成形面４３ａ，５２ａに連なる。その結果、この副空間部分６４ｂでは、主空間部分６４ａに向かって厚さが緩やかに減少する。
【００３０】
上記溝形鋼１００が仕上げユニバーサル圧延機４により圧延されると、図６の実線で示すように、通過前の形状（想像線で示す）に比べて厚さを減じられるとともに、一対のフランジ１０２がウェブ１０１と直角になる。より正確には、フランジ１０２の主部１０２ａの外側面１０２ａ’がウェブ１０１の外面と直角になる。
【００３１】
上記仕上げユニバーサル圧延機４での圧延の際、溝形鋼１００の開先面１０２ｙ、１０２ｚが先端縁部成形用空間部分６２ｂの２つの開先成形面４３ｂ、５２ｂに当たるため、開先面１０２ｙ、１０２ｚが仕上げ形状に成形されるとともに、フランジ１０２は幅方向の延びが抑制される。
【００３２】
上記溝形鋼１００のフランジ１０２は、上記開先成形面４３ｂ、５２ｂによって規制されるものの、その先端縁部１０２ｂの一部は上記開先面１０２ｙ、１０２ｚの成形と同時に逃がし空間６４に入り込む。その結果、図６に示すように、フランジ１０２の先端縁部１０２ｂの先には、開先面１０２ｙ、１０２ｚより突出した凸部１０２ｃが成形される。凸部１０２ｃの先端面がルートフェイス１０２ｘとなり、その幅は、逃がし空間６４の厚さ（逃がし成形面４３ｃ、５２ｃ間または逃がし成形面４３ａ，５２ａ間の距離）によって決定される。
【００３３】
上記フランジ１０２の幅Ｈ（図６参照）は成形条件の変化により変動するが、本実施形態では、このフランジ１０２の幅Ｈの許容誤差範囲が、フランジ１０２の先端位置、すなわちルートフェイス１０２ｘの位置が図７に符号ｈで示す範囲になるように、孔型６０の開先成形面４３ｂ、５２ｂの位置を設定する。
【００３４】
フランジ１０２の幅Ｈが許容誤差範囲で最小の場合には、ルートフェイス１０２ｘは図７において符号ｈａで示すように、逃がし成形面４３ｃ、５２ｃにより画成された副空間部分６４ｂに位置する。フランジ１０２の幅Ｈが許容誤差範囲で最大の場合には、ルートフェイス１０２ｘは図７において符号ｈｃで示すように、逃がし成形面４３ａ，５２ａにより画成された厚みが一定の主空間部分６４ａに位置する。
【００３５】
上述したように、フランジ１０２の幅Ｈが最小の時、すなわちルートフェイス１０２ｘが最も高い位置ｈａにある時には、図８（Ａ）に示すように凸部１０２ｃの突出量は最も小さい。フランジ１０２の幅Ｈが最大の時、すなわちルートフェイス１０２ｘが最も低い位置ｈｃにある時には、図８（Ｃ）に示すように凸部１０２ｃの突出量は最も大きい。フランジ１０２の幅Ｈが中間値にある場合には、図８（Ｂ）に示すように、凸部１０２ｃの突出量も中間の大きさになる。
【００３６】
本実施形態では、上述したように凸部１０２ｃの高さの変動に応じて、ルートフェイス１０２ｘの幅も変動する。このルートフェイス１０２ｘの幅を図８（Ａ）〜（Ｃ）において符号Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃで示す。このルートフェイス１０２ｘの幅の変動は、小さく抑えることができる。なぜなら、上記逃がし空間６４の副空間部分６４ｂの厚さが、下方に向かって変化するものの、その変化の度合は開先成形面４３ｂ、５２ｂによって形成されたフランジ成形用空間６２の先端縁部成形用空間部分６２ｂの変化の度合に比べて小さいからであり、また、主空間部分６４ａの厚さは一定になっているからである。その結果、フランジ１０２の幅が許容誤差範囲で変動しても、ルートフェイス１０２ｘの幅を適切な範囲に収めることができる。フランジ１０２の幅Ｈが最小の場合に対応するルートフェイス１０２ｘの幅Ｗａは、ルートフェイス１０２ｘの幅の許容誤差の下限値より大きい。また、フランジ１０２の幅Ｈが最大の場合に対応するルートフェイス１０２ｘの幅Ｗｃは、ルートフェイス１０２ｘの幅の許容誤差の上限値より小さい。
【００３７】
上記仕上げユニバーサル圧延機４で圧延された形鋼１００は、当該圧延機４の誘導ローラ機構（図示しない）に案内されて搬出される。
【００３８】
上記のようにして圧延された２本の溝形鋼１００は、図９に示すようにフランジ１０２の先端縁部同士を溶接されて、断面矩形の建築材となる。以下、溶接工程を図１０を参照しながら説明する。図１０（Ａ）に示すように、フランジ１０２の先端縁部のルートフェイス１０２ｘを互いに接合する。これにより、一対の開先面１０２ｙにより内側の開先１５１が形成され、一対の開先面１０２ｚにより外側の開先１５２が形成される。上述したルートフェイス１０２ｘの幅を符号Ｗで示す。
【００３９】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、開先１５１，１５２の一方、例えば内側の開先１５１での溶接を最初に行う。この溶接工程では、溶接材料２０１のみならず、開先面１０２ｙおよびルートフェイス１０２ｘ近傍の母材（溝形鋼１００の材料）が溶融する。この溶融範囲を図において符号Ｆ１で示す。ルートフェイス１０２ｘ近傍では、一対の溝形鋼１００の母材同士が直接溶接される。この溶接工程において、ルートフェイス１０２ｘは十分な幅を有しているので、外側の開先１５２寄りの部分は面接触したまま溶融せずに残る。ルートフェイス１０２ｘが狭すぎると、ルートフェイス１０２ｘ近傍の溶融母材が開先１５２へと流れ出て溶接ができなくなってしまうが、本実施形態ではそのような不都合を回避でき、開先１５１側での溶接を確実に行うことができる。
【００４０】
次に、図１０（Ｃ）に示すように、外側（他方）の開先１５２での溶接を行う。この溶接工程でも、溶接材料２０２のみならず、開先面１０２ｚおよびルートフェイス１０２ｘ近傍の母材が溶融する。この溶融範囲を図において符号Ｆ２で示す。ルートフェイス１０２ｘ近傍では、一対の溝形鋼１００の母材同士が直接溶接される。
上記ルートフェイス１０２ｘの幅Ｗが広過ぎると、ルートフェイス１０２ｘにおいて、符号Ｆ１で示される母材同士の溶接領域と、符号Ｆ２で示される母材同士の溶接領域との間に、母材同士が面接触しているだけで溶接されない領域が残されてしまい、溶接不良が生じる。しかし、本実施形態では、ルートフェイス１０２ｘの幅Ｗが適切な範囲に制限されているので、図示のように上記範囲Ｆ１、Ｆ２がルートフェイス１０２ｘにおいて完全に重なるので、ルートフェイス１０２ｘの全領域で母材同士が直接溶接され、溶接不良の発生を防止することができる。
【００４１】
本実施形態は、上記のような完全溶込み溶接の場合、すなわち母材同士を直接溶接することが求められる場合のみならず、上記範囲Ｆ１，Ｆ２がルートフェイス１０２ｘにおいて離間していてもよい場合等にも適用でき、その場合には下記の利点を有する。
ルートフェイス１０２ｘが狭過ぎないことによる利点は、上記完全溶込み溶接の場合と同様である。ルートフェイス１０２ｘが広過ぎないことによる利点は、開先１５１，１５２を十分に確保でき、これにより溶接材料２０１，２０２の溶け込み量を十分に確保でき、溶接を確実に行うことができる点である。
【００４２】
上記フランジ幅の許容誤差範囲、換言すればルートフェイスの位置の許容範囲の設定の仕方には、種々の態様が可能である。例えば、フランジ１０２の幅Ｈが最小の場合に、ルートフェイス１０２ｘが副空間部分６４ｂと先端縁部成形用空間部分６２ｂの境に位置するようにしてもよい。
図１１（Ａ）に示すように、ルートフェイスの位置の許容範囲ｈの全領域を逃がし空間６４の主空間部分６４ａに設定していてもよい。この場合には、フランジ幅の許容誤差範囲での変動に拘わらず、ルートフェイス幅は実質的に一定になる。
図１１（Ｂ）に示すように、許容範囲ｈを、フランジ成形用空間６２の先端縁部成形用空間６２ｂから逃がし空間６４にわたって設定してもよい。
【００４３】
図１２（Ａ）に示す実施形態では、水平ロール４０の凸部４３の平坦面４３ａと円錐面４３ｂとの間に、円筒面４３ｘと環状の平坦面４３ｙが形成されている。また、竪ロール５０の環状凸部５２には、円筒面５２ａと円錐面５２ｂとの間に環状の平坦面５２ｘと円筒面５２ｙが形成されている。
この実施形態では、上記平坦面４３ｙと上記円筒面５２ｙの、互いに対向する領域が、逃がし空間６４を形成する逃がし成形面となる。また、上記円筒面４３ｘと上記平坦面５２ｘが、ルートフェイスが当たる段差となり、これによりフランジ幅の上限を決定する。
図１２（Ｂ）に示すように、水平ロール４０にのみ円筒面４３ｘと平坦面４３ｙを形成してもよいし、図１２（Ｃ）に示すように、竪ロール５０にのみ平坦面５２ｘと円筒面５２ｙを形成してもよい。
【００４４】
図１３は、溝形鋼１００の外側にのみ開先面１０２ｚを成形する実施形態を示す。この実施形態では、水平ロール４０の平坦な側面４２が、フランジ成形用空間６２の主部６２ａ，先端縁部６２ｂおよび逃がし空間６４を成形するための連続した面一の成形面（主部成形面、先端縁部成形面、逃がし成形面）となる。他の構成は最初の実施形態と同様である。
なお、溝形鋼の内側にのみ開先面を形成する場合には、竪ロールの周面が、フランジ成形用空間の主部，先端縁部および逃がし空間を形成するための連続した成形面（主部成形面、先端縁部成形面、逃がし成形面）となる。
【００４５】
図１４は、Ｈ形鋼３００の熱間圧延に適用した実施形態を示す。この実施形態では、上側水平ロール３０も下側ロール４０と同様の凸部３３を有し、竪ロール５０の上端部にも下端部と同様の環状凸部５３を有する。Ｈ形鋼３００のフランジ３０２の上下の先端縁部の成形は、溝形鋼１００の場合と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
本発明は、上記実施例に制約されず、種々の態様を採用することができる。例えば、開先面は平坦面でなく、曲面をなしていてもよい。
形鋼の開先面とルートフェイスは、仕上げユニバーサル圧延機の直前の圧延機ではなく、それより前の圧延機で成形してもよい。
仕上げユニバーサル圧延機により下流側にも圧延機を装備する場合には、この下流側の圧延機は開先面とルートフェイスの仕上げ形状に影響を与えない圧延のみを行う。
本発明は、溝形鋼やＨ形鋼に制約されず、フランジ先端を溶接する必要があるあらゆる形鋼に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、フランジの先端縁部を溶接することが予定されている溝形鋼やＨ形鋼の熱間圧延に適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
４      仕上げユニバーサル圧延機
４２    主部成形面
４３ａ  逃がし成形面
４３ｂ  開先成形面
４３ｃ  Ｒ部（逃がし成形面）
５１    主部成形面
５２ａ  逃がし成形面
５２ｂ  開先成形面
５２ｃ  Ｒ部（逃がし成形面）
６０    孔型
６２    フランジ成形用空間
６２ａ  主部成形用空間部分
６２ｂ  先端縁部成形用空間部分
６４    逃がし空間
６４ａ  逃がし空間の主空間部分
６４ｂ  逃がし空間の副空間部分
１００  溝形鋼（形鋼）
１０１  ウェブ
１０２  フランジ
１０２ａ  フランジの主部
１０２ｂ  フランジの先端縁部
１０２ｃ  凸部
１０２ｘ  ルートフェイス
１０２ｙ、１０２ｚ  開先面
【図１】
0005734921.tif 000002
【図２】
0005734921.tif 000003
【図３】
0005734921.tif 000004
【図４】
0005734921.tif 000005
【図５】
0005734921.tif 000006
【図６】
0005734921.tif 000007
【図７】
0005734921.tif 000008
【図８】
0005734921.tif 000009
【図９】
0005734921.tif 000010
【図１０】
0005734921.tif 000011
【図１１】
0005734921.tif 000012
【図１２】
0005734921.tif 000013
【図１３】
0005734921.tif 000014
【図１４】
0005734921.tif 000015