(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、曲げモーメントによる外乱の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位置を拘束することが可能なピンチロール４を用いて形鋼を矯正する方法において、矯正圧延機を圧延方向に対して傾動させるか、または矯正圧延機の水平ロール２，３の一方または両方を圧延方向に前後に移動させることにより、矯正圧延機の上下水平ロールの中心軸を含む面を圧延方向に対して相対的に傾動させて圧延する。【選択図】　　　　図１
2004141924.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位置を拘束することが可能なピンチロールを用いて形鋼を矯正する方法において、該矯正圧延機を圧延方向に対して傾動させるか、または該矯正圧延機の水平ロールの一方または両方を圧延方向に前後に移動させることにより、該矯正圧延機の上下水平ロールの中心軸を含む面を圧延方向に対して相対的に傾動させて圧延することを特徴とする、全長における断面寸法形状および真直性に優れた形鋼の矯正方法。
【請求項２】
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位置を拘束することが可能な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する駆動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矯正方法およびその矯正装置に関する。
【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３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４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５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ピンチロール５で形鋼１を把持して上下方向に位置を拘束した状態で、圧延機の水平下ロール２および水平上ロール２′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２′の中心軸を通る面をＳとする。ピンチロール５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２′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４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に記載の発明の矯正機は、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に記載の発明では、形鋼１が長尺の場合、搬送テーブル上の形鋼に自重による拘束力が作用するので、自在ピンチロールの位置設定のために上下方向（および／または左右方向）にパスライン位置が変化する際に、ロールバイトの材料に余分な曲げモーメントが発生して曲げの外乱となる場合があった。これを防止するためには自在ピンチロール５または５′を圧延方向に複数配置して、余分な曲げモーメントを打ち消す方法も考えられるが、装置の複雑化を招来する問題があった。
【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のために上下および左右方向にパスライン位置が変化して、そのため余分な曲げモーメントが作用し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、形鋼の自重による余分な曲げモーメントとその外乱の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拘束することが可能なピンチロールを用いて形鋼を矯正する方法において、該矯正圧延機の水平ロールの一方または両方を圧延方向に移動させて上下水平ロールの中心軸を含む面を圧延方向に対して相対的に傾動させて圧延することを特徴とする、全長における断面寸法形状および真直性に優れた形鋼の矯正方法。
（２）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位置を拘束することが可能な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する駆動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２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ピンチロール４および／または４′で上下方向に位置を拘束した状態で、圧延機６の水平下ロール２および水平上ロール３で圧延して矯正する。圧延機６の水平上ロール３のチョック７′には駆動装置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。
【００１４】
図１は本発明に係る形鋼の矯正方法を示す説明図で、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、圧延機の水平下ロール２および水平上ロール３で圧延して矯正する。圧延機の水平上ロール３は図示しない駆動装置により圧延の前後方向の任意位置に移動する。圧延機の水平ロール２および３の中心軸を通る面をＳとし、水平ロール３を圧延方向に移動することにより、面Ｓの傾斜を設定する。状態Ｎは面Ｓをパスライン９に対して垂直に設定した場合である。状態Ｉは水平ロール３をピンチロール４に近づける方向に移動して設定した場合で、面Ｓはパスライン９に対して傾斜する。同様に状態Ｄは水平ロール３をピンチロール４から遠ざける方向に移動して設定した場合で、面Ｓはパスライン９に対して傾斜する。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では圧延で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に対称なので、曲げモーメントおよび曲がり変形が生じない。
【００１５】
本発明の矯正方法の説明図である図１と従来技術の矯正方法の説明図である図５を比較する。両図の状態Ｉ、Ｄ、Ｎにそれぞれ対応する面Ｓと形鋼の中心軸１０のなす幾何学的な関係は剛体回転成分を除けば全く同じである。このことから図１では水平ロール３の圧延方向の位置設定、図５ではピンチロール５の上下方向位置設定の差はあるが、どちらの場合でも形鋼１のロールバイト近傍の材料に曲げモーメントを作用させることが出来る。またモーメントは面Ｓと形鋼の中心軸１０のなす角度を調節することにより変化させられるので、形鋼１の曲がりをキャンセルするために必要なモーメントを作用させれば形鋼１を真直に矯正出来る。
【００１６】
従来技術の矯正方法では図５に示すように、ピンチロールの上下方向位置を状態Ｉ、状態Ｎ、状態Ｄのように変化させた場合、形鋼の中心軸１０とパスライン９のなす角度が変化する。この場合、形鋼１が長尺材であれば圧延機の上流側または下流側の図示しない形鋼の自重による拘束および搬送テーブルとの干渉により、ロールバイトの材料に作用するモーメントが設定値から変動する場合がある。その変動による外乱のために、矯正後の形鋼に無視できない曲がり変動が発生する問題がある。一方、本発明の矯正方法では図１に示すように、水平ロール３の圧延方向位置を状態Ｉ、状態Ｎ、状態Ｄのように変化させた場合でも、形鋼の中心軸１０とパスライン９のなす角度は一定である。形鋼１が長尺材の場合でも圧延機の上流側または下流側の図示しない形鋼は搬送テーブル上に沿うように位置するので、形鋼の自重や搬送テーブルとの干渉による拘束などモーメント変動は生じない。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。
【００１７】
【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▼を使用した。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
＜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圧延機の水平ロール３の圧延方向位置を目標設定位置に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設定して圧延を行った。
【００１８】
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。
【００１９】
【表１】
2004141924.tif 000003
【００２０】
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。
【００２１】
【表２】
2004141924.tif 000004
【００２２】
尚、本発明の矯正装置として図２の説明図でチョック７′に駆動装置８を設置する場合を例に示した。しかし、図２の波線に示すようにチョック７に駆動装置を設置する場合、またはチョック７および７′の両方に駆動装置を設置する場合も同様の効果が得られる。
更に、図２の矯正装置として、ピンチロール４および４′を設置しているが、これはパスラインの上に固定して設置されたもので、所定の効果が得られる。また、機構は複雑になるが特許文献２に開示の上下左右に自在に位置設定が可能なピンチロールであっても効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、矯正圧延機とピンチロールを用いて形鋼を矯正する方法において、形鋼の中心軸とパスラインを一致させた状態で曲げモーメントを自在に調整できるように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】本発明の矯正方法の説明図である。
【図２】本発明の矯正方法を実施する装置の基本構成例を示す説明図である。
【図３】従来のローラー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４】従来技術の矯正機の説明図である。
【図５】従来技術の矯正方法の説明図である。
【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、２′　水平ロール
３　　水平ロール
４　　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　　軽圧下圧延機
７　　水平ロールのチョック
８　　チョック移動用の駆動装置
９　　パスライン（形鋼の搬送方向）
１０　形鋼の中心軸
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】
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【図４】
2004141924.tif 000008
【図５】
2004141924.tif 000009
【図６】
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