(57)【要約】　　　（修正有）【課題】形鋼の付け根部近傍（Ｋゾーン）の材質劣化は勿論のこと、ロールの位置設定不良による矯正の精度の低下に関する問題についても効果的に防止することができる形鋼の矯正方法およびその装置を提供する。【解決手段】形鋼１の垂直断面全体を塑性変形させるための矯正圧延機６と、矯正圧延機の入側および出側のうちの何れか一方または両方に設置され、形鋼を把持して形鋼を上下方向または左右方向の何れか一方または両方の方向に変位することが可能な単数または複数のピンチロール４’，１１’からなる形鋼の矯正装置であって、矯正圧延機の上下水平ロール２，３を支持するチョック７，７’のうちの何れか一方または両方を圧延方向に前後に移動し位置設定する位置調節装置８を有する。【選択図】　　　　図１
2004141923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形鋼の垂直断面全体を塑性変形させるための圧延機と、該圧延機の入側および出側のうちの何れか一方または両方に設置され、該形鋼を把持して該形鋼を上下方向または左右方向の何れか一方または両方の方向に変位することが可能な単数または複数のピンチロールからなる形鋼圧延矯正機のロール位置設定方法において、該圧延機が竪ロールを有する場合は該竪ロールを開放した状態で、一対の水平ロールに真直な基準材を挟持して所定の圧下力で該水平ロールを締め込むとともに、該基準材の中心軸を該矯正圧延機の出側搬送テーブルのパスラインと一致するように一対の水平ロールの何れか一方または両方のロールを支持するチョックを圧延方向に移動して位置決めすることを特徴とする形鋼圧延矯正機のロール位置設定方法。
【請求項２】
前記の水平ロールで締め込んだ基準材を、入・出側のピンチロールが把持するがごとく該ピンチロールの基準位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の形鋼圧延矯正機のロール位置設定方法。
【請求項３】
形鋼の垂直断面全体を塑性変形させるための矯正圧延機と、該矯正圧延機の入側および出側のうちの何れか一方または両方に設置され、該形鋼を把持して該形鋼を上下方向または左右方向の何れか一方または両方の方向に変位することが可能な単数または複数のピンチロールとからなる形鋼の矯正装置であって、該矯正圧延機の上下水平ロールを支持するチョックのうちの何れか一方または両方を圧延方向に前後に移動し位置設定する位置調節装置を有することを特徴とする形鋼の矯正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形鋼圧延矯正機のロール位置設定方法および矯正装置に関し、特に、形鋼の矯正をその全長にわたって高精度かつ高効率に行うことができる形鋼圧延矯正機のロール位置設定方法および矯正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軌条やＨ形鋼などの形鋼の製造技術においては、長手方向にわたる各部位の寸法精度および真直性の確保が重要な課題であり、高い寸法精度および真直性の形鋼製品を得るためには、熱間圧延のみで製造するには限界があるため、通常、圧延後に、圧延材をさらに冷間または温間で矯正することにより形鋼製品の高い寸法精度および真直性を確保している。
【０００３】
従来の形鋼圧延材の矯正方法は、パスライン（形鋼の搬送方向）に沿って上下または左右に千鳥状に矯正ロールを配設したローラーレベラーを用い、後段になる程、曲げの曲率が漸減するように各矯正ロールのパスラインに対する押し込み位置を調節して、被矯正材（形鋼）の繰り返し曲げを行うことにより、矯正を行う方法が一般的であった。このローラーレベラーによる矯正方法は、比較的コンパクトな設備ですみ、また一旦、適正条件に設定すれば無人運転が可能なため導入しやすい特長がある。
【０００４】
しかし、例えばＨ形鋼を矯正する場合には、ローラーレベラーによる繰り返し曲げによって図４に示すように、ウェブ部Ｗとフランジ部Ｆの付け根近傍のウェブ側（以下、Ｋゾーンと呼称）が圧下され、この部分に局部的にせん断変形が生じ、加工硬化およびそれに伴う割れなどが発生するという材質劣化の問題があった。
【０００５】
従来においても、このような問題の多いローラレベラーに依存しない形鋼矯正を行う試みがなされている。例えば、特許文献１には、ローラーレベラー矯正前にＨ形鋼の先後端５００ｍｍ程度に生じるフランジのウェブに対する取り付け角度不良を矯正して、Ｈ形鋼のローラーレベラーへの噛み込み性を向上させるために、一対の無駆動式水平ロールと一対の駆動式竪ロールを備える矯正機に形鋼を通すことにより、ローラーレベラーでは噛み込まない先後端部に著しい形状不良を有する形鋼の形状不良を矯正できる手段を提案している。
【０００６】
また、特許文献２には、形鋼を圧延して矯正する形鋼の矯正方法において、図５に示すように形鋼の垂直断面全体を塑性変形させる圧延機６を用いて被矯正材（形鋼）１を圧下し、圧延機６の出側と入側のどちらか一方または両方から自在ピンチロール５、５′により、圧延機６のロールバイト近傍の被矯正材１に矯正方向の曲げモ−メントを与えることを特徴とする形鋼の矯正方法が開示されている。
【０００７】
図３はその際のピンチロールの作用を示す説明図で、圧延機に近接して設置された自在ピンチロール４′で形鋼１を把持して上下方向に位置を拘束した状態で、圧延機の下水平ロール２および上水平ロール３および図示しない水平ロールの左右に配置された竪ロールで圧延して矯正する。圧延機の水平ロール２および３の中心軸を通る面をＳとする。ピンチロール４′は図示しない駆動装置により上下方向の任意位置に移動する。状態Ｎはピンチロール位置をパスライン９の上に設定した場合で、形鋼１は面Ｓに対して垂直に配置される。状態Ｉはピンチロール位置をパスライン９より上方に設定した場合で、形鋼１はピンチロール側でパスライン９に対して上方に傾斜するので面Ｓに対しても傾斜する。同様に状態Ｄはピンチロール位置をパスライン９より下方に設定した場合で、形鋼１はピンチロール側でパスライン９に対して下方に傾斜するので面Ｓに対しても傾斜する。圧延中の形鋼１は圧延ロール２および３で上下方向の平行移動およびロールバイトを中心とする回転移動に対して拘束されるので、状態Ｉでは圧延により塑性変形中のロールバイトのピンチロール側材料（形鋼）に水が溜まる方向のモーメントおよびこれによる曲がり変形（凹状の変形）が生じる。状態Ｄでは状態Ｉと反対方向のモーメントおよびこれによる変形（凸状の変形）が生じる。また、状態Ｎは幾何学的にパスライン９に対称配置なので、曲げモーメントおよび曲がり変形が生じない。
【０００８】
この方法では、図５に示すように、ユニバーサル圧延機６の入・出側に自在ピンチロール５および５′を設置して材料の適正パスラインを設定するとともに、圧延機で材料をパスラインに沿うように塑性変形させて矯正するので、Ｋゾーンにせん断変形が集中することが無く局部的な材質劣化は防止できる。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３１１３３６８号掲載公報
【特許文献２】
特開２００１−２４６４０１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載の矯正機の発明は、主にフランジのウェブに対する取り付け角度不良を矯正するための装置であるから、形鋼の長手方向の反りや曲がりを矯正する能力に劣るためローラーレベラーの併用が必要であり、そのため、Ｋゾーンの材質劣化が避けられない問題があった。
また、特許文献２に開示の方法では、図３において面Ｓとパスライン９が直交していることを前提にしているが、面Ｓの測定方法やパスラインと直交するように面Ｓを調節する方法が開示されていない。そのため、面Ｓとパスライン９が直交しない場合、即ちロール位置の調整不良の場合が想定される。この場合、図３の状態Ｎのように形鋼１をパスライン位置に一致させても、ロール位置の調整不良の大小に応じて、ロールバイト近傍の形鋼に余分な曲げモーメントが発生する。通常、圧延矯正後の形鋼は出側搬送テーブル上をパスラインに沿って移動するので、このような余分なモーメントが発生し、そのため形鋼に余分な曲がりが生じる問題があった。
【００１１】
上述のごとく従来においては、Ｋゾーンの材質劣化が避けられないか、もしくはたとえこの材質劣化の問題を解決したとしても、自在ピンチロールの位置設定不良のため余分な曲げモーメントが作用してこれが曲がりの外乱となる不都合があった。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、Ｋゾーンの材質劣化は勿論のこと、ロールの位置設定不良による矯正の精度の低下に関する問題についても効果的に防止することができる、形鋼圧延矯正機のロール位置設定方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための本発明の要旨は次の通りである。
（１）形鋼の垂直断面全体を塑性変形させるための圧延機と、該圧延機の入側および出側のうちの何れか一方または両方に設置され、該形鋼を把持して該形鋼を上下方向または左右方向の何れか一方または両方の方向に変位することが可能な単数または複数のピンチロールからなる形鋼圧延矯正機のロール位置設定方法において、該圧延機が竪ロールを有する場合は該竪ロールを開放した状態で、一対の水平ロールに真直な基準材を挟持して所定の圧下力で該水平ロールを締め込むとともに、該基準材の中心軸を該矯正圧延機の出側搬送テーブルのパスラインと一致するように一対の水平ロールの何れか一方または両方のロールを支持するチョックを圧延方向に移動して位置決めすることを特徴とする形鋼圧延矯正機のロール位置設定方法。
（２）前記の水平ロールで締め込んだ基準材を、入・出側のピンチロールが把持するがごとく該ピンチロールの基準位置を調整することを特徴とする上記（１）に記載の形鋼圧延矯正機のロール位置設定方法。
（３）形鋼の垂直断面全体を塑性変形させるための矯正圧延機と、該矯正圧延機の入側および出側のうちの何れか一方または両方に設置され、該形鋼を把持して該形鋼を上下方向または左右方向の何れか一方または両方の方向に変位することが可能な単数または複数のピンチロールからなる形鋼の矯正装置であって、該矯正圧延機の上下水平ロールを支持するチョックのうちの何れか一方または両方を圧延方向に前後に移動し位置設定する位置調節装置を有することを特徴とする形鋼の矯正装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係わる形鋼の矯正装置を示す説明図で、形鋼１をパスライン上に設置された自在ピンチロール４′および／または１１′で上下方向に位置を拘束した状態で、圧延機６の下水平ロール２および上水平ロール３で圧延して矯正する。圧延機６の上水平ロール３のチョック７′には位置調節装置８が設置されており、チョック７′を圧延の前後方向に矢印に示すように任意位置に移動する。形鋼１を圧延機に近接しパスライン上に設置されたピンチロール４′および／または１１′により把持して上下方向に位置を拘束した状態で、圧延機の下水平ロール２および上水平ロール３で圧延して矯正する。圧延機の上水平ロール３は図示しない駆動装置８により圧延の前後方向の任意位置に移動する。位置調節装置８は油圧シリンダー、スクリューネジ、楔、スぺーサーなど適当に位置決め出来る機構を使用する。
【００１４】
操業では、形鋼１を先端から後端まで全長に渡って圧延矯正するので、先端部が圧延機６に噛み込んでから出側自在ピンチロール１１′に噛み込むまでの先端非定常状態では、入側の自在ピンチロール４′の位置を調節してロールバイト近傍の材料に曲げモーメントを作用させて所望の曲がりを付与する。引き続き，形鋼１が入側ピンチロールと出側ピンチロールに同時噛みする定常状態では、図１に示すように入・出側のピンチロールとロールバイトの中心を結ぶ線がパスラインに一致するように各ロールの位置を設定して圧延する。このロールの設定を基準位置と定義する。最後に形鋼１の後端部が入側自在ピンチロール４′を通過した後圧延機６を抜けるまでの後端非定常状態では、出側自在ピンチロール１１′の位置を調節してロールバイト近傍の材料に曲げモーメントを作用させて所望の曲がりを付与する。
【００１５】
図２はロール位置の設定方法を示す説明図である。面Ｓは圧延機の上下水平ロール２と３の中心軸を含む面として定義される。しかし、実際の操業においては面Ｓの傾斜角度を測定するのは極めて困難である。また、面Ｓの傾斜角度を測定出来たとしても、面Ｓをパスライン９に直交させることは更に困難である。そこで、発明者らは面Ｓに代わる別の基準を検討し、その中で直接パスライン９と比較出来る方法を見出した。それは真直の基準材を用いる方法であり、基準材としては圧延機６の上下水平ロール２および３で直接挟んで所定の荷重を負荷しても塑性変形しないかまたは設定に影響しない範囲になるものである。
【００１６】
発明者らは種々の材質で種々の形状の材料を試験した結果、圧延矯正後の材料を真直に矯正した後、所望の長さに切断したものが基準材として使いやすいことを知見した。図２の形鋼１はこの説明では基準材を意味する。基準材１を一対の水平ロールに挟んで塑性変形が生じない大きな荷重を負荷する。締め込みだけなら圧延矯正で負荷する程度の荷重を作用させても設定に影響するような塑性変形は生じないので、例えば、圧延矯正の圧延反力の５０％を目安に負荷すると良い。竪ロールを有する場合は、予め竪ロールのギャップを最大近くまで開いて、基準材と接触しないようにする。竪ロールが接触する場合は、締め込み時に竪ロールと接触する基準材のフランジ部を接触しない程度に除去する。これにより締め込みにより図２の状態Ｄ、Ｎ、Ｉが生じることが判明した。即ち、面Ｓに対してこれに直交するように基準材の姿勢が変化する。そのため、面Ｓが状態ＤやＩのように傾斜していれば、基準材１もパスラインと傾斜する。面Ｓがパスライン９に直交する場合、即ち状態Ｎの場合は基準材とパスラインが一致することが判明した。
【００１７】
そこで、基準材の中心軸を圧延機出側の搬送テーブル上のパスラインと一致するように水平ロール３の圧延方向位置を調整すれば、状態Ｎの場合にロールバイトの材料に余分なモーメントが作用することは無い。尚、出側搬送テーブルのパスラインは形鋼１の寸法形状が既知であれば幾何学的に測量出来るので、適当な目印などを設定するれば良い。また、上水平ロールの位置調節には図１に示すように水平ロール３を支持するチョック７′に取り付けられた位置調節装置８を用いて行う。
【００１８】
図１において、入・出側のピンチロール位置を基準位置に設定する方法を説明する。前記のように基準材１を用いて面Ｓをパスライン９に直交するように設定した状態で、この基準材を入・出側のピンチロールが挟むようにする。この場合に、ピンチロールに荷重が生じないように位置を微調整するとより設定精度が向上する。以上の操作により、ピンチロール４′、１１′と水平ロール２、３はパスライン９に設定されるので、この状態での各ロールの位置を記憶し、これを基準位置とする。
【００１９】
本発明のロールの設定方法を適用することにより、図３の状態Ｎで余分なモーメントが作用せず、また図１の材料１をパスライン９に合わせて矯正出来る。そのため、本発明の矯正方法では、従来方法に比べて矯正後の形鋼の曲がり変動が低減されるため、Ｋゾーンの材質劣化の無い真直な形鋼を製造出来る。
【００２０】
【実施例】
＜Ｈ形鋼＞
図６に示すフランジ幅Ｂが異なる３種類のＨ形鋼▲１▼〜▲３▼を使用。各数値はいずれも次の順序の数値を表す。Ａ（ウェブ幅）×Ｂ（フランジ幅）×ｔ１（ウェブ厚）×ｔ２（フランジ厚）×ｒ（付け根部のｒ）（単位ｍｍ）
▲１▼　６００×２００×１２×２５×１３
▲２▼　６００×２５０×１２×２５×１３
▲３▼　６００×３００×１２×２５×１３
材質：建築構造用圧延鋼材　ＳＮ４９０Ｂ
＜工程＞
加熱→ブレークダウン→粗圧延→仕上げ圧延→冷却→矯正
＜ロール位置設定方法＞
本発明の基準材を用いる方法で、面Ｓをパスラインに直交するように設定した。また、ピンチロールの基準位置をパスラインに一致するように調節した。位置調節装置としては、油圧機構を用いた。
＜矯正方法＞
フランジ幅Ｂが異なる３種類の建築用形鋼▲１▼、▲２▼、▲３▼を順番に図２の矯正機で矯正した。圧延は形鋼の全長に渡って行い、形鋼の先後端部は曲がりをキャンセルする方向にモーメントが生じるように自在ピンチロール４′，１１′の位置を調節して矯正を行った。また、形鋼のその他の部分（定常部）はパスライン９と形鋼の中心軸が一致するように基準位置に設定して圧延を行った。
【００２１】
尚、従来技術として、８本ロールのローラーレベラーによる矯正を実施した。そして、矯正後のＫゾーンの硬度を測定して、矯正前の当該部位の平均硬度からの増加量を求め、これが材質上問題の無い場合は○、明らかに劣化している場合は×で評価した。表１の縦方向に各Ｈ形鋼の番号、横方向に本発明の軽圧下圧延矯正技術と従来技術であるローラーレベラー矯正技術をとり、各条件で評価を記入した。従来技術ではＫゾーンで加工硬化による材質劣化が生じているのに対して、本発明の技術では矯正前後の硬度変化が小さく材質劣化の問題は無い。
【００２２】
【表１】
2004141923.tif 000003
【００２３】
また、矯正後の長手方向の反りまたは曲がりを曲率として測定し、これが公差内であれば○、外れる場合は×として評価した。その際、同じ材料の先後端非定常部と定常部を区別して評価し、全長にわたる矯正特性を比較した。表２は表１と同様の図で横方向に定常部と非定常部を区別して記載している。ローラー矯正の定常部は公差内だが、先後端非定常部は公差外れである。
一方、本発明の技術では定常部および先後端非定常部とも公差内であり、全長にわたって圧延矯正する特性が明らかになった。
本実施例からもＫゾーンの材質劣化の無い条件で長尺のＨ形鋼を真直に矯正することが可能であることが確認された。
【００２４】
【表２】
2004141923.tif 000004
【００２５】
尚、本発明の矯正装置として図２の説明図でチョック７′に位置調節装置８を設置する場合を例に示した。しかし、チョック７に位置調節装置を設置する場合、またはチョック７および７′の両方に位置調節装置を設置する場合も同様の効果が得られる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、矯正圧延機と自在ピンチロールを用いて形鋼を矯正する方法において、圧延ロールおよび自在ピンチロールの位置設定を工夫したことにより、従来のＨ形鋼の矯正方法では達成が極めて困難なＫゾーンの材質劣化の無い条件で長尺の形鋼を真直に矯正することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の矯正方法および装置の説明図である。
【図２】本発明の矯正方法を示す説明図である。
【図３】本発明の矯正方法を示す説明図である。
【図４】従来のローラレベラーにて矯正したときのＨ形鋼のフランジとウェブの付け根部の詳細図である。
【図５】従来技術の矯正機の説明図である。
【図６】本発明の実施例において用いたＨ形鋼の各寸法仕様図である。
【符号の説明】
１　　Ｈ形鋼
２　　下水平ロール
３　　上水平ロール
４′　自在ピンチロール
５　　入側自在ピンチロール
５′　出側自在ピンチロール
６　　ユニバーサル圧延機
７、７′　水平ロールのチョック
８　　チョック移動用の位置調節装置
９　　パスライン（形鋼の搬送方向）
Ｓ　　水平ロール対の中心軸を通る平面
Ｉ　　曲げモーメントを作用させた状態
Ｄ　　状態Ｉと反対方向に曲げモーメントを作用させた状態
Ｎ　　曲げモーメントを作用させない状態
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004141923.tif 000007
【図４】
2004141923.tif 000008
【図５】
2004141923.tif 000009
【図６】
2004141923.tif 000010