(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矯正圧延機と、その入側および出側に配置されたピンチロールを用いて形鋼を矯正する方法において、形鋼をその先端が出側ピンチロールを出るまで圧下することなく該矯正圧延機に送った後、該形鋼の送りを停止する過程と、該入側のピンチロールにより該入側の形鋼を把持して該形鋼を所望のパスラインに位置設定する過程と、該矯正圧延機のロール間隙を設定する過程と、該形鋼を該矯正圧延機により入側の方向に先端まで圧延しながら該入側のピンチロールにより矯正し、該形鋼の先端が該矯正圧延機のロールバイトに達したら圧延を停止する過程と、次いで該形鋼を少なくとも先端が該出側ピンチロールに達するまで該矯正圧延機で圧下することなく送った後、該形鋼の送りを停止する過程と、該出側のピンチロールにより該出側の形鋼を把持して該形鋼を所望のパスラインに位置設定する過程と、該矯正圧延機のロール間隙を設定する過程と、該形鋼を出側方向に後端まで圧延しながら該出側のピンチロールにより矯正する過程とからな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】
該矯正圧延機のロール間隙の設定が、圧延方向によらず実質的に同じであることを特徴とする請求項１に記載の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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺材の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方法および装置を提供する。
【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）の繰り返し曲げをおこなうことにより、矯正を行う方法が一般的であった。
【０００４】
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が、以下の問題があった。
【０００５】
例えば、軌条（レール）製品においては、近年鉄道車輌の高速化の指向により、その全長にわたって高い真直性の確保が要求されるが、従来のローラーレベラーによる矯正方法では、原理的に軌条（レール）の両端部の矯正は不可能であるため、両端部のみ再矯正が必要であった。この再矯正は、現状、三点曲げや四点曲げなど間歇的なプレスによる方法が実施されており、生産性を著しく低下させる一つの原因となっている。
【０００６】
このようなローラーレベラーによる矯正方法に代わる方法として、特公昭５６−４０６４４号公報には、ユニバーサル圧延機を用いて１０％以下の圧下率で矯正圧延する方法が開示されている。
【０００７】
図９は、この方法を用いてＨ形鋼の左右曲がりを矯正する方法を示した図であり、左曲がりのＨ形鋼Ａを矯正する場合は、竪ロール１の圧下量Ｐ1を竪ロール２の圧下量Ｐ2より大きく（Ｐ1＞Ｐ2）し、逆に、右曲がりのＨ形鋼Ｂを矯正する場合は、竪ロール２の圧下量Ｐ2を竪ロール１の圧下量Ｐ1より大きく（Ｐ1＜Ｐ2）なるように設定し、水平ロール３、４でウエブ部およびフランジ部内側を拘束しつつ、竪ロール１、２でフランジ部外側を圧下し、圧下量の大きい方のフランジ部を圧下量の小さい方のフランジ部より長手方向に多く延伸させることにより左右曲がりを矯正するものである。
【０００８】
また、図１０は、Ｈ形鋼の上下曲がりを矯正する方法を示した図であり、Ｈ形鋼Ｃ、Ｄの曲がり方向に応じて、上下水平ロール３、４の軸心のオフセット量δを調節し、δを支点長さとする圧延荷重により生じる矯正方向のモーメントを利用して上下曲がりを矯正するものである。
【０００９】
しかし、このような圧延による延伸差を利用した矯正のみでは、所要の真直性を得るためには１０％程度の大圧下率が必要であり、被矯正材の真直性は満足できても矯正前後の寸法変化、例えば、Ｈ形鋼の左右曲がりを矯正する場合には、左右フランジ部の厚さの変化が大きくなり製品の寸法外れが生じやすくなる。
【００１０】
特公昭５６−４０６４４号公報は、特に曲がりが大きい形鋼を矯正する場合には、ユニバーサル圧延機をタンデムに配置して矯正能力を向上させることを開示しているが、タンデム圧延による矯正は、矯正設備の設備コストおよび保守コストを大幅に増加させるという問題が生じる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の繰り返し曲げの原理に基づくローラーレベラーによる矯正では、両端の非定常部の矯正が出来ない課題があった。
【００１２】
また、特公昭５６−４０６４４号公報に開示されているようなユニバーサル圧延機を用いた圧延矯正方法では、真直性は満足できても矯正前後の形鋼の断面形状変化が大きいため、製品の寸法精度が低下し、寸法外れが発生しやすいという問題があった。
【００１３】
これらの従来の矯正方法における問題点に鑑みて、本発明は、従来のローラーレベラーのみによる矯正方法の欠点である両端非定常部の未矯正域の発生と、従来の矯正方法の欠点である寸法精度の低下をともに抑制でき、全長における断面寸法精度および真直性に優れた形鋼の矯正方法および装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、その発明の要旨とするところは、以下の通りである。
（１）矯正圧延機と、その入側および出側に配置されたピンチロールを用いて形鋼を矯正する方法において、形鋼をその先端が出側ピンチロールを出るまで圧下することなく該矯正圧延機に送った後、該形鋼の送りを停止する過程と、該入側のピンチロールにより該入側の形鋼を把持して該形鋼を所望のパスラインに位置設定する過程と、該矯正圧延機のロール間隙を設定する過程と、該形鋼を該矯正圧延機により入側の方向に先端まで圧延しながら該入側のピンチロールにより矯正し、該形鋼の先端が該矯正圧延機のロールバイトに達したら圧延を停止する過程と、次いで該形鋼を少なくとも先端が該出側ピンチロールに達するまで該矯正圧延機で圧下することなく送った後、該形鋼の送りを停止する過程と、該出側のピンチロールにより該出側の形鋼を把持して該形鋼を所望のパスラインに位置設定する過程と、該矯正圧延機のロール間隙を設定する過程と、該形鋼を出側方向に後端まで圧延しながら該出側のピンチロールにより矯正する過程とからな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）該該矯正圧延機のロール間隙の設定が、圧延方向によらず実質的に同じであることを特徴とする請求項１に記載の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。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明について、以下に詳細に説明する。
【００１６】
本発明者らは、従来のローラーレベラーのみによる矯正方法の欠点である形鋼両端部の未矯正域の発生と、従来の矯正方法の欠点である寸法精度の低下などを抑制するために、圧延機による圧延矯正と、ローラーレベラーに代表される曲げ矯正の長所と短所を鋭意比較検討した結果、それぞれ単独で用いる場合の圧延矯正機構と曲げ矯正機構に対して、それぞれの特徴を組み合わせることによる相互作用で、従来にない高機能の軽圧下矯正機構が得られ、これらの機構により、全長における高断面寸法精度および真直性に優れた形鋼の矯正が可能となることを知見した。
【００１７】
本発明の矯正装置は、矯正圧延機と、この矯正圧延機の入側および出側に設置されたピンチロールにより構成される。
【００１８】
図１は、本発明の矯正装置の一例として、ユニバーサル圧延機５１とその入側および出側にそれぞれ入側ピンチロール列５２および出側ピンチロール列５３を配置する矯正装置を示す。
【００１９】
形鋼５０は、矯正圧延機であるユニバーサル圧延機５１の上下および左右にそれぞれ配置された水平ロール５４、５４’および竪ロール５５、５５’により挟み込まれて同時に所定の圧下率で圧下されることにより、垂直断面全体に均一な塑性変形が付与され、形鋼５０の各部位の形状が所定の寸法に調整される。
【００２０】
なお、本発明において、断面、垂直断面とは、いずれも形鋼の長手方向に直角な断面を指すものとする。
【００２１】
本発明の矯正圧延機としては、形状が複雑な形鋼の垂直断面全体を圧延により均一に塑性変形させる必要があり、形鋼の周囲全体に接触させて均一に圧下することが可能であれば、いかなる形態の圧延機、たとえば孔型ロールを有する圧延機、ユニバーサル圧延機などを用いることができるが、被矯正材への汎用性の点からユニバーサル圧延機を用いることが好ましい。
【００２２】
ユニバーサル圧延機５１の入側および出側には、パスライン（形鋼の搬送方向）に沿って上下および左右に一対づつ配設された複数のピンチロール（５６、５６’、５７、５７’、５８、５８’、５９、５９’）で構成された入側ピンチロール列５２および出側ピンチロール列５３が配置されており、形鋼５０に対して所要の曲げ応力を付与する。
【００２３】
また、本発明の矯正装置の入側および出側ピンチロール列５２、５３には、それぞれアクチュエータ（図示せず）が設けられており、これにより各ピンチロール（５６、５６’、５７、５７’、５８、５８’、５９、５９’）を上下、左右および回転軸の水平方向に対する傾き方向に移動させ、形鋼５０の所定のパスライン位置を設定することができる。
【００２４】
圧延時に反りや曲がりが生じた形鋼５０を矯正する際には、ユニバーサル圧延機５１の各ロール（５４、５４’５５、５５’）、および入側および出側ピンチロール列５２、５３の各ピンチロール（５６、５６’、５７、５７’、５８、５８’、５９、５９’）には、形鋼５０の反りや曲がりによる所定パスラインからの幾何学的な位置偏差に起因して押付力が負荷され、それらの反力によってユニバーサル圧延機５１の入側および出側近傍の形鋼５０に曲げモーメントが発生し、形鋼５０を所定パスラインへ矯正する機構が働く。
【００２５】
上述の通り、本発明の圧延矯正装置においては、ピンチロール列の各ピンチロールは、上下、左右および回転軸の水平方向に対する傾き方向に移動可能である。これによって各ピンチロールの上下、左右位置を変更し、或いは好ましくは、さらに、ピンチロールの回転軸の傾きを変更して、パスラインの上下、左右位置、および好ましくは、さらにパスラインの捻れを調整するものである。上述のように、ピンチロール列の各ピンチロールの各々にアクチュエータを設け、各ピンチロール毎に位置を調整することもできるが、上下、或いは左右のピンチロール対単位にアクチュエータを設け、ピンチロール列毎に上下、左右位置の調整をする。
【００２６】
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の矯正方法（図２（ｂ））とローラーレベラーのみによる従来の矯正方法（図２（ａ））における被矯正材である形鋼５０の変形特性を比較するための矯正モデルを示した図である。
【００２７】
図２（ａ）に示すローラーレベラーのみによる従来の矯正方法においては、ローラーレベラーの矯正ロール７３の形鋼５０との接触部Ｂ点の位置を、矯正ロール７２の形鋼５０との接触部Ｂ’点の位置に対する相対移動量、つまり押し込み量をΔだけ上方（図２（ａ）の上方）に押し込む位置に設定し、矯正ロール７１の形鋼５０との接触部Ａ点を支点として形鋼５０を上の方向（図２（ａ）で下に凸の形状）に曲げる矯正力を負荷した例であり、この場合、矯正中の形鋼の接触点Ｂ点には矯正力に対する下向き（図２（ａ）で下向き）の反力が発生する。
【００２８】
一方、図２（ｂ）に示す本発明の矯正方法において、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’の出側ピンチロール５９、５９’のロール５９’と形鋼５０との接触部Ｂ点の位置を、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’の入側ピンチロール５７、５７’のロール５７’と形鋼５０との接触部Ｂ’点の位置に対して、図２（ａ）と同じ押し込み量Δだけ上方（図２（ｂ）で上方）に押し込む位置に設定した場合、矯正中の形鋼５０の接触点Ｂ点には、同様に矯正力に対する下向き（図２（ｂ）で下向き）の反力が発生するが、矯正中の形鋼５０には、同時にユニバーサル圧延機のロール５５、５５’による圧延により、塑性加工域で圧下量ｕが負荷されており、その圧下量ｕにより矯正中の形鋼５０の接触部Ｂ点の反力は軽減される。また、好ましくは、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’と入側ピンチロール５７、５７’および出側ピンチロール５９、５９’の間に引張り張力（図２（ｂ）の左右の矢印の方向）が付与された状態で、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’による圧延により、塑性加工域で圧下量ｕが負荷されるため、矯正中の形鋼５０の変形特性は変化し、それに伴ってＢ点の反力も変化する。
【００２９】
すなわち、図３は、図２の本発明法（図２（ｂ））と従来法（図２（ａ））の矯正モデルにおいて、矯正中の形鋼５０の接触部Ｂ点の矯正反力を弾塑性有限要素解析により計算し、比較した結果を示したものである。ここで、本発明法の矯正モデルにおけるユニバーサル圧延機のロール５５、５５’の圧下率と矯正中の形鋼５０とピンチロール５９’との接触部Ｂ点の矯正反力との関係を知るために、図３の横軸は図２の形鋼５０と圧延機のロール５５、５５’との接触部ＡおよびＡ’点における圧延の圧下率（％）とした。
【００３０】
図３から明らかなように、本発明のユニバーサル圧延機のロール５５、５５’と入側および出側ピンチロール５７、５７’、５９、５９’による矯正は、従来のローラーレベラー７１、７２、７３のみの矯正に比べて、矯正中の形鋼５０とロールとの接触点Ｂ点での矯正反力を低下させることができ、その矯正反力は、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’による圧延時に圧下率（％）の増加により、低下させることができる。また、ユニバーサル圧延機のロールと、入側および出側のピンチロールにより、形鋼に引張り張力が付与されると、さらに矯正反力を低下させることができることがわかる。
【００３１】
これは、本発明では、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’の圧延により既に降伏状態にあるロールバイト内、つまり図２（ｂ）の形鋼と圧延機のロールとの接触部Ａ点およびＡ’点の近傍の垂直断面に対して、出側ピンチロール５９、５９’の形鋼との接触部Ｂ点の押し込み量Δに起因する曲げ応力と、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’と入側および出側ピンチロール５７、５７’および５９、５９’（図１では、入側および出側ピンチロール列５２、５３に相当）との間の引張り張力とが重畳して作用し、ユニバーサル圧延機のロール５５、５５’の圧下率および引張り張力の増大により形鋼５０は降伏しやすくなるため、形鋼５０とピンチロール５９’との接触部Ｂ点の矯正反力が減少するものと考えられる。
【００３２】
図４は、図２の本発明法（図２（ｂ））と従来法（図２（ａ））の矯正モデルにおける矯正中の形鋼５０とローラーレベラーのロール又はピンチロールとの接触部Ｂ点の矯正反力と矯正後のスプリングバック量（形鋼が矯正機から外れた際に内部応力の解放により変形する現象）との関係を示す図である。矯正後のスプリングバック量は矯正反力（ローラーレベラーによる矯正反力Ｐ（ａ）、本発明の方法による矯正反力Ｐ（ｂ））が大きいほど、大きくなることがわかる。
【００３３】
このように図３および図４から本発明の矯正法は、従来の矯正方法に比べて矯正後のスプリングバック量、つまり矯正後の形状凍結性に優れ、寸法精度および真直性の高い矯正が可能であることがわかる。
【００３４】
以上は形鋼の定常矯正部、即ち形鋼の両端部を除く部分の矯正特性について従来法と本発明の方法の比較検討を行った。次に先後端部の矯正特性について検討する。
【００３５】
図２（ａ）のローラーレベラーで、形鋼の先端部がロール７１および７３の間に位置する場合は少なくともロール７３と形鋼とは直接接触することが出来ない。そのため形鋼の先端がロール７１を通過した後、ロール７３に接触するまでは曲げモーメントが作用しない。即ち、形鋼の先端からロール７１と７３の距離の部分は曲げ矯正が不可能であることが分かる。同様に、後端部についてもロールの間隔の分は矯正が不可能である。
【００３６】
図２（ｂ）の本発明の方法の場合、形鋼の後端部がロール５５と５７の間に位置する場合でも矯正圧延機のロール５５と５５’が形鋼を挟持して圧延するため、出側のピンチロール５９と５９’で押し込み力が作用するとロール５５と５５’で挟まれる形鋼の部分に矯正曲げモーメントが作用する。出側のピンチロール５９と５９’を目標のパスライン位置に設定すれば、定常部と同様にパスラインに沿う形鋼の矯正が行われる。即ち、形鋼の後端部まで曲げ矯正が可能である。一方、形鋼の先端部がロール５５と５９の間に位置する場合でも矯正圧延機のロール５５と５５’が形鋼を挟持して圧延するので、入側のピンチロール５７と５７’で押し込み力が作用するとロール５５と５５’で挟まれる形鋼の部分に矯正曲げモーメントが作用する。しかし、この場合、出側で目標のパスライン位置に形鋼を制御する手段が無い。そこで、入側のピンチロール５７と５７’を目標のパスライン位置に設定することが考えられる。しかし、圧延時に外乱が発生した場合はその影響が出側の形鋼に影響するため前記の後端部の場合に比べて不安定である。形鋼先端部の矯正では、形鋼の先端からロール５５の距離の部分は曲げ矯正が不安定であることが分かる。
【００３７】
そこで、形鋼の先端部分について、安定化矯正が可能な形鋼の後端部と同様の矯正を行えば良いことに着目して、以下のように実現した。即ち矯正が不安定である形鋼の先端が出側ピンチロールを出るまでの形鋼を予め矯正圧延機で圧延せずに出側に送っておき、この状態で入側方向に矯正圧延を実施すれば、形鋼の先端が形鋼の後端と同様に通材される。この状態で、矯正圧延機の通材方向にピンチロールを設置すれば、前記の後端部のように安定して矯正が可能となる。即ち、入側のピンチロールにより形鋼を把持して所望のパスラインに位置設定して矯正圧延を行えば端部まで矯正が可能である。その後、形鋼の通材方向を変えて、既に矯正した形鋼の先端部を少なくとも先端が出側ピンチロールに達するまで圧延することなく送るとともに、出側のピンチロールにより形鋼を把持して所望のパスラインに位置設定し、残りの未矯正部を出側方向に後端まで矯正圧延する。その際、形鋼の後端部は前記のように安定矯正が可能であるから、形鋼の先後端を含めて全長を目標のように矯正出来ることが分かる。
【００３８】
尚、前記の形鋼の先端部近傍を逆方向に矯正圧延する場合では、形鋼を圧延せずに通材させる必要があるため、圧延機のロール間隙を開く操作が発生する。そのため矯正圧延を行う前に圧延ロールの間隙を設定する必要が生じる。この場合、１本の形鋼を圧延する際に２回のロール間隙の調整が必要になり、両者でロール間隙が異なる可能性がある。両者で間隙が異なる場合は、矯正後の形鋼の長手方向に段差が生じるので、好ましくない。そこで、２回のロール間隙の設定を実質的に同じにすることにより、形鋼の長手方向段差の発生を防止する。ロールチョックの締め込み方式が圧下スクリュー方式で有れば、最初のスクリューの締め込み量を記憶しておき、２回目の設定の際に記憶した締め込み量になるように調整する。油圧圧下方式の場合は、最初に締め込んだ際のチョックの位置を記憶して、２回目の設定の際に記憶したチョックの位置になるように締め込みを行う。これらの方法により、圧延中のロール間隙を目標値に制御することにより段差の無い形鋼が製造出来る。
【００３９】
また、前記したように矯正圧延機は形鋼の垂直断面全体を塑性変形させるものであれば良いが、均一な変形条件が設定しやすいユニバーサル圧延機の使用が好ましい。また、圧延方向が逆転出来るリバース圧延が可能な方式であること、ロールチョックを圧延荷重で締め込む締め込み装置を有することが必要である。また、矯正圧延機の入側および出側に形鋼を把持して上下および左右方向に移動することが可能なピンチロールを設置しなければならない。矯正圧延機の両側にピンチロールをそれぞれ設置するため、圧延方向が変化しても何れかのピンチロールで矯正圧延後の形鋼を把持して目標パスラインに形鋼の形状を制御することが可能になる。
【００４０】
図５は、本発明の形鋼の矯正システムを示したものであり、本発明の実施形態の一例として、ユニバーサル圧延機５１とその入側および出側のピンチロール列５２、５３で構成された矯正装置（図１に同じ）およびその制御システムの概念図を示す。
【００４１】
ユニバーサル圧延機５１と、入側および出側ピンチロール列５２、５３とには、それぞれ各ロールの位置を変えるためのアクチュエータ（図示せず）およびその制御盤６０、６１、６２と、ロール位置およびロール反力などを測定するためのセンサー６３、６４および６５が設けられており、これらは記録装置６７を有する演算制御装置６６と信号線で連結されている。入側および出側ピンチロール列５２、５３に設けられたアクチュエータは、各ピンチロールを上下および左右方向に移動させることで形鋼のパスライン位置を変更することができる。
【００４２】
形鋼５０を矯正する際には、ユニバーサル圧延機５１の各ロールの位置と各ロール反力をセンサー６３により測定し、これらの計測信号を制御装置６６に取り込んで演算することにより、ユニバーサル圧延機５１での狙いの圧下率を得るための適正ロール位置（開度）を決定するとともに、その制御信号をユニバーサル圧延機５１の制御盤６０に送信し、アクチュエータを介して、ロール位置（開度）を調整し、圧延の圧下率を狙い値に制御する。これより形鋼５０の垂直断面形状を狙い値に保つとともに、ロールバイト内の形鋼５０を塑性変形状態に保持し、入側および出側ピンチロール列５２、５３の矯正負荷を低減する。
【００４３】
一方、入側および出側ピンチロール列５２、５３においては、各ロール位置および各ロール反力を、センサー６４および６５で検出し、その計測信号を演算制御装置６６に取り込んで演算することにより、形鋼５０の形状を推定し、形鋼の形状不良を矯正するために最適な入側および出側ピンチロール列５２、５３の各ロール位置、開度など、を決定するとともに、その制御信号を入側および出側ピンチロール列５２、５３の制御盤６１、６２に送信し、アクチュエータを介して各ピンチロールの位置、開度など、を調整し矯正後の形鋼の形状を狙い値になるように制御する。
【００４４】
また、入側および出側ピンチロール列５２、５３の各ロールに取り付けられた各ロール位置および各ロール反力のセンサー６４、６５により、各ロール位置および各ロール反力の上下および左右方向の成分を計測する。この計測値により、矯正中に形鋼５０に負荷される上下および左右方向の荷重、およびピンチロールの上下および左右位置を検出して、入側および出側ピンチロール列５２、５３で把持される形鋼に作用する負荷（横荷重および曲げモーメント）と、この負荷による形鋼の弾性変形量とを、次いで、各ロール位置および該形鋼の弾性変形量から形鋼の曲り量を演算制御装置６６の演算機能を用いて推定するとともに、該形鋼の曲り量を相殺するような形鋼５０の把持姿勢を演算し、それに応じた各ピンチロールの最適位置の制御信号を入側および出側ピンチロール列５２、５３の制御盤６１、６２に送信し、アクチュエータを介して好適に設けた個別に位置調整が可能な機構によって各ピンチロールの相対位置を調整し、形鋼の把持姿勢が狙い値になるように制御する。
【００４５】
圧延後の形鋼には、全長にわたる曲がりの他に、端部など局部的な曲がりが生じる場合があるが、このような場合には、好ましくは、ユニバーサル圧延機５１と入側および出側のピンチロール列の各ロールに荷重計、望ましくは荷重計および変位計を設け、荷重計、荷重計および変位計による計測信号をもとに、ユニバーサル圧延機５１のロール位置（開度）および入側、出側のピンチロール列５２、５３の各ロール位置を制御することにより、短尺および長尺に関わらず形鋼５０の全長および局部に生じている上下左右の曲がりの矯正を制御することができる。
【００４６】
通常の形鋼を矯正する場合は、ユニバーサル圧延機５１および入側および出側のピンチロール列５２、５３のパスラインを一致させて、一定に固定した条件で形鋼の矯正を行うことにより、形鋼の左右曲がり、上下曲がりを矯正して、全長にわたって形鋼の各部位の寸法が目標公差内に入る寸法精度と真直性に優れた形鋼を得ることができる。
【００４７】
一方、非常に厳しい寸法精度および内部材質（残留応力、加工硬化が小さい）が要求される形鋼の矯正の場合には、図６〜図７に示すように左右曲がり、上下曲がりの形鋼の形状不良に応じて、入側および出側のピンチロール列５２、５３の各ピンチロール位置を制御する必要がある。
【００４８】
つまり、図６に示すように左右曲がりが生じた形鋼を矯正する場合には、入側および出側のピンチロール列５２、５３の何れか一方の各ピンチロール位置を、ユニバーサル圧延機５１のパスライン位置に対して左曲がりの形鋼（ａ）の場合は右側に、右曲がりの形鋼（ｂ）の場合は左側に、それぞれ移動させた位置に設定する。
【００４９】
図７に示すように上下曲がりが生じた形鋼を矯正する場合には、入側および出側のピンチロール列５２、５３の何れか一方の各ピンチロール位置を、ユニバーサル圧延機５１のパスライン位置に対して上曲がりの形鋼（ａ）の場合は下側に、下曲がりの形鋼（ｂ）の場合は上側に、それぞれ移動させた位置に設定する。
【００５０】
図６〜図７では、便宜上、左右曲がり、上下曲がりのそれぞれの形状不良が単独で生じた形鋼を矯正する場合の矯正制御ロジックについて説明したが、実際のこれらの形状不良が複合して生じた形鋼を矯正する場合は、適宜、これらのピンチロール位置の設定方法を任意に組み合わせて矯正を行うことは言うまでもない。また、矯正を行なうに際してのパスライン位置、の設定は、手動設定としても良いし、上述の制御システムを適用して自動的に設定制御してもよい。その設定は、上述のようにパスラインを一定として固定する方法、あるいは矯正制御ロジックを適用する方法などいづれも選択できる。
【００５１】
【実施例】
以下に本発明の実施例を用いてその効果を説明する。
【００５２】
図８に示す一般的な形鋼の圧延工程において、本発明の矯正装置と従来のローラーレベラー矯正機をそれぞれ用いて、矯正後の形鋼の寸法精度および真直性を比較した。
【００５３】
本発明の矯正装置は、上述の図５に示した本発明の実施形態の一例である、ユニバーサル圧延機５１とその入側および出側のピンチロール列５２、５３とから構成された矯正装置および制御システムを用いた。
【００５４】
本発明の図５の矯正機を、図８に示す一般的な形鋼の圧延工程に設けられたローラーレベラー矯正機とリプレースし、ピンチロール列の位置を手動設定して形鋼を矯正し、両者の能力を比較した。
【００５５】
先ず、ローラーレベラーではロールの押し込み量を入側で大きく、出側にいくに従って小さくする基本設定様式で、形鋼の定常部の曲がりを矯正出来る条件を見つけ矯正することが出来た。しかし、形鋼の端部に関しては、矯正ロールの間隔と同じ長さの未矯正域が発生して公差を外れる場合がかなりの頻度で見られた。これらの公差外れの形鋼は、生産性の極めて低いプレス装置で矯正するか、歩留落ちを前提に端部を切断除去することで対処せざるを得なかった。
【００５６】
一方、本発明の方法でピンチロール列をパスラインに一致させた設定では形鋼の両端部を含めてほぼ目標公差に入れることができた。また、形鋼の端部を含めて何れの場所で切断しても垂直断面形状の大きな変化は見られなかった。
【００５７】
以上の結果から、本発明の方法が従来のローラーレベラーを完全に代替出来ることが判明した。
【００５８】
以上は、図８の形鋼の圧延工程の一環として組込んだ冷間での矯正の場合であるが、本発明の技術は熱間矯正、温間矯正、など幅広い工程に適用可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、均一変形性に優れた圧延矯正方法と不均一変形ではあるが形状制御性の良い曲げ矯正方法を適切に組み合わせて、両者の欠点を補うとともにその長所を十分発揮させるように工夫したことにより、従来の矯正方法では達成が極めて困難な形鋼の両端部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】本発明の矯正方法における装置の基本構成を示す図である。
【図２】従来技術と本発明の技術の矯正特性を比較するモデルを示す図であり、図２（ａ）はローラーレベラーの、図２（ｂ）は本発明の、それぞれ技術におけるモデルを示す。
【図３】図２のモデルにより求めた矯正反力と圧延圧下率との関係を示す図である。
【図４】図２のモデルにより求めたスプリングバックと矯正反力の関係を示す図である。
【図５】本発明の形鋼の矯正システムの一実施例を示す図である。
【図６】本発明の技術による形鋼の左右曲がりの矯正原理を示す図であり、図６（ａ）は、左曲りの形鋼、図６（ｂ）は右曲りの形鋼の場合をそれぞれ示す。
【図７】本発明の技術による形鋼の上下曲がりの矯正原理を示す図であり、図７（ａ）は、上曲りの形鋼、図７（ｂ）は下曲りの形鋼の場合をそれぞれ示す。
【図８】形鋼の圧延、矯正工程を示す図である。
【図９】従来の矯正技術を示す図である。
【図１０】従来の矯正技術を示す図である。
【符号の説明】
１、２…竪ロール
３、４…水平ロール
１０…Ｈ形鋼
１１…Ｈ形鋼のウエブ
１２…Ｈ形鋼のフランジ
５０…形鋼
５１…ユニバーサル圧延機
５２…入側ピンチロール列
５３…出側ピンチロール列
５４、５４’…ユニバーサル圧延機の水平ロール
５５、５５’…ユニバーサル圧延機の竪ロール
５６、５６’…入側ピンチロール列の水平ピンチロール
５７、５７’…入側ピンチロール列の竪ピンチロール
５８、５８’…出側ピンチロール列の水平ピンチロール
５９、５９’…出側ピンチロール列の竪ピンチロール
６０…ユニバーサル圧延機の制御盤とアクチュエータ
６１…入側ピンチロールの制御盤とアクチュエータ
６２…出側ピンチロールの制御盤とアクチュエータ
６３…ユニバーサル圧延機のセンサー
６４…入側ピンチロール列のセンサー
６５…出側ピンチロール列のセンサー
６６…演算制御装置
６７…記録装置
７１、７２、７３…ローラーレベラーのロール
Δ…曲げ矯正量
ｕ…圧延圧下量
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…Ｈ形鋼
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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