(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｈ形鋼の両フランジ内に配置される一対のウェブ圧下ロールからなり、Ｈ形鋼の進行方向に沿って上下に交互に設けられた第１の水平ロールによってＨ形鋼のウェブを圧下して繰り返し曲げ矯正を行うとともに、
竪ロールによってＨ形鋼のフランジの両側面を圧下し、且つ、
前記第１の水平ロールに対向して配置された１個の水平ロールからなり、Ｈ形鋼のフランジに接触しないように配置された第２の水平ロールによってＨ形鋼のウェブを押圧することを特徴とするＨ形鋼のローラ矯正方法。
【請求項２】
Ｈ形鋼の両フランジ内に配置される一対のウェブ圧下ロールからなり、Ｈ形鋼の進行方向に沿って上下に交互に設けられた第１の水平ロールを有し、該第１の水平ロールによってＨ形鋼のウェブを圧下して繰り返し曲げ矯正を行うＨ形鋼のローラ矯正装置において、
Ｈ形鋼のフランジの両側面をそれぞれ圧下する一対の竪ロールと、
前記第１の水平ロールに対向して配置された１個の水平ロールからなり、Ｈ形鋼のフランジに接触しないように配置され、Ｈ形鋼のウェブを押圧する第２の水平ロールと
を有することを特徴とするＨ形鋼のローラ矯正装置。
【請求項３】
前記第１の水平ロールの少なくとも１つ以上に、前記一対の竪ロールと前記第２の水平ロールとを設けたことを特徴とする請求項２記載のＨ形鋼のローラ矯正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延又は溶接により製造されたＨ形鋼のローラ矯正方法及びその装置、特に、従来断面寸法の制約上から有効に矯正しえなかったような大形のＨ形鋼の矯正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延又は溶接で製造されたままのＨ形鋼は、全体若しくは局部的に曲がりとか反りを生じているために、冷間で真直に矯正したあと出荷されるのが普通である。冷間矯正方法としては、プレス矯正によるか、或いはローラ矯正による場合が多いが、前者では矯正前の形状を見ながら押金具によって適宜に変形を加えるので能率が悪く、大量生産に向かない。これに対して、ローラ矯正法は多数のローラによりＨ形鋼に繰り返し曲げを与えることによって真直にする矯正方法であり、能率がよく、工場ではオンライン設備として設置し、使用されている。
【０００３】
図７及び図８は、従来のローラ矯正法における矯正用のローラとＨ形鋼との接触状態を一部取り出して示したものである。これらの図に見られるように、従来のローラ矯正機の負荷方式には、図７のようにＨ形鋼１のウェブ３がローラ４の外周によって負荷されるウェブ圧下方式と、図８のようにＨ形鋼１のフランジ２の端部がローラ５の外周によって負荷されるフランジ圧下方式の２種類のものがある。しかし、いずれの圧下方式を採用するにせよ、以下に述べるような問題点を避けることはできない。
【０００４】
すなわち、図７のウェブ圧下方式においては、ウェブ板厚に比べてフランジ幅の広いＨ形鋼の場合には、ローラ４による負荷がウェブ３のたわみに変換され、フランジ２に十分な曲げ変形が起こらないばかりか、ローラ４とウェブ３との局部的な接触部のみが塑性変形して、ひどいときにはクラックを生ずることさえある。特公昭５７−６１４８８号公報は、このような局部変形を押さえるために、ウェブを押さえるロールの形状を工夫しようというものであるが、より薄いウェブ厚の製品を求められている状況から考え、このような方法では、本質的に問題の解決となりえない。
【０００５】
また、図８のフランジ圧下方式においては、フランジ幅が広く、大きな曲げ荷重を必要とする場合には、ローラ５と接触しているフランジ２の端部がつぶれてしまい、フランジ２の幅が大幅に減少する。このような問題点は、特公昭５６−４０６４６号公報、特開昭５３−１４１１５８号公報に提案されているように、ローラ間隔の増大による荷重低減、ローラ径の拡大によるローラとフランジとの接触面積の増加によってある程度は軽減されるが、このような手段では、必然的に設備の大型化、建設費の上昇をもたらすばかりでなく、ローラ間隔を大きくすれば、Ｈ形鋼の両端の矯正不能部の長さも長くなるので、これらの手段も自ずと限界があることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のウェブ圧下方式及びフランジ圧下方式のいずれにしても、断面の大きなＨ形鋼を有効に矯正し得ないことは明らかであるが、止む得ずウェブ圧下方式を採用しているのが現状である。なお、上記２方法の欠点を解消すべく、図９に示されるように（例えば特公昭５７−１１７２８号公報）、フランジ２とウェブ３とを同時に圧下する方法が提案されているが、この方法も、フランジ２とウェブ３とに分配する荷重の設定が難しく、ウェブ３の高さも拡がり、フランジ２の足先もつぶれてしまうといった虞れがあることや、機構も複雑になり、そして、ウェブ厚がより減少すれば、前述の問題点は露呈することは必至である。
【０００７】
また、特公昭５６−４５６８４号公報では、フランジ圧下時のフランジにかかる面圧を下げるために、かなり巧妙な発明を提案しているが、この方法では、フランジに接触する部分の周速が異なるため、フランジの倒れ方向に変形が誘起されること、フランジに接触を開始する部分とフランジの接触から抜ける部分の荷重が高くなること、矯正機としてはＨ形鋼専用機となってしまう等の問題点がある。
【０００８】
また、特開平４−５９１２４号公報は、ウェブ圧下矯正に竪ロールを設けフランジを拘束することによってウェブ変形を抑えることで、上記問題を解決しようとするものであるが、矯正荷重のような大きな荷重に対しては単にフランジを拘束するだけでは、その効果が不十分であることは明白である。
【０００９】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、ウェブ厚みの少ない大形のＨ形鋼においても矯正が可能なＨ形鋼のローラ矯正方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＨ形鋼のローラ矯正方法は、Ｈ形鋼の両フランジ内に配置される１対のウェブ圧下ロールからなり、Ｈ形鋼の進行方向に沿って上下に交互に設けられた第１の水平ロールによってＨ形鋼のウェブを圧下して繰り返し曲げ矯正を行うとともに、  竪ロールによってＨ形鋼のフランジの両側面を圧下し、且つ、前記第１の水平ロールに対向して配置された１個の水平ロールからなり、Ｈ形鋼のフランジに接触しないように配置された第２の水平ロールによってＨ形鋼のウェブを押圧する。
本発明に係るＨ形鋼のローラ矯正装置は、Ｈ形鋼の両フランジ内に配置される１対のウェブ圧下ロールからなり、Ｈ形鋼の進行方向に沿って上下に交互に設けられた第１の水平ロールを有し、該第１の水平ロールによってＨ形鋼のウェブを圧下して繰り返し曲げ矯正を行うＨ形鋼のローラ矯正装置において、Ｈ形鋼のフランジの両側面をそれぞれ圧下する一対の竪ロールと、前記第１の水平ロールに対向して配置された１個の水平ロールからなり、Ｈ形鋼のフランジに接触しないように配置され、Ｈ形鋼のウェブを押圧する第２の水平ロールとを有する。そして、第１の水平ロールの少なくとも１つ以上に、一対の竪ロールと第２の水平ロールとが設けられる。
本発明においては、第１の水平ロールによりウェブの付け根を圧下してウェブの繰り返し曲げ矯正を行い、そして、竪ロールによりＨ形鋼のフランジの側面を圧下し、且つ第２の水平ロールによりＨ形鋼のウェブを押圧することにより、第１の水平ロールとフィレット部との接触が局部的になることが防止され、接触分布荷重が平坦化される。このため、ウェブ高さの変化が抑えられ、フィレット割れを起こさない矯正ができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態の一例に係るＨ形鋼のローラ矯正装置の側面図であり、図２はその正面から見た動作説明図である。このローラ矯正装置においては、Ｈ形鋼１の進行方向に沿ってウェブを圧下する水平ローラ（：ウェブ圧下ロール）１０が上下に交互に配置され、それぞれの水平ローラ１０に対応して一対の竪ロール１１が設けられている。竪ロール１１には圧下力を付与するための圧下機構（図示せず）が設けられている。更に、上下にそれぞれ設けられた水平ロール１０に対向した位置に対向水平ロール１２が設けられている。なお、図１及び図２においては、竪ローラ１１及び対向水平ロール１２は全スタンドに対応して設置されているが、これらはウェブ圧下によって曲げが与えられているスタンドの少くとも一基以上に設置されていればその効果を発揮することができる。
【００１２】
図３は従来のウェブ圧下方法におけるＨ形鋼のフィレット部に対する局部圧下状態を示した説明図である。Ｈ形鋼１のウェブ３には水平圧下ローラ４によって集中荷重２０がかかり、この荷重のためにフィレット部がくびれ、変形がウェブ高さ方向に発生する。ウェブ高さが変化したり、フィレット部に割れが入ったりする原因は、この集中荷重２０が主因であるから、これを何らかの形で低減させる必要がある。特開平４−５９１２４号公報においては、このときフランジ２の外側に竪ロールを設けてフランジを拘束することによって、ウェブの曲げ剛性をあげ、その変形を抑えることによって、上記問題を解決しようとしているが、一番の主因である集中荷重の低減については対策がなされていない。
【００１３】
本発明者らは、ウェブ高さ変化及びフィレット部の割れがフィレット部への水平ロール（：ウェブ圧下ロール）の集中荷重によるものであるとの認識から、水平ロールの圧下時に水平ロールとフィレット部との接触状況を改善すること、竪ロールの効果を発揮させるウェブ高さ変化を抑えるためには、積極的にウェブに圧縮応力を与える必要がある、という知見を得た。そして、図１及び図２に示される構成を採用するに至っている。
【００１４】
図４は図１及び図２におけるピンチロール（水平ロール１０，対向水平ロール１２）と竪ロール１１とによる接触状態及び応力状態を示す図である。図示のように、竪ロール１１による圧縮力と、対向水平ロール１２による逆方向押圧力とを加えることにより、水平ロール１０がより広い範囲でウェブ３に接触し、接触荷重分布が平坦になっており、集中荷重が低減されていること分かる。
【００１５】
これらのウェブの曲げに圧縮応力を付加する竪ロール１１及び対向水平ロール１２の設置間隔や個数は、従来の水平ロールの各段に設置することが望ましく、駆動・無駆動どちらでもその効果を発揮することができる。また、負荷の大きい前段部分のみに本発明の竪ロール対・対向水平ロールを設け、後段部分は、通常のウェブ或いはフランジのローラ矯正という構成でもよい。もちろん、片持ち式、両持ち式矯正機両方に適用可能である。そして、本発明の矯正装置に正しく挿入するためのガイド、本発明の竪ローラ組の間隔調整装置、垂直位置調整装置、駆動装置を適宜敷設することによって、各種断面寸法のＨ形鋼の連続的・効果的な矯正が可能となる。
【００１６】
【実施例】
表１は本発明による被矯正材寸法と、実機矯正機の仕様を示した表である。また、表２は従来のウェブ矯正法と比較したインターメッシュを示した表である。表３は従来法と比較した本発明の効果を示した表である。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【表２】
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【００１９】
【表３】
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【００２０】
上記の特性から本発明の矯正によれば、従来のウェブ圧下矯正に比較し、フィレット割れが無く、ウェブ高さの変化も小さいことが分かる。
【００２１】
図５は本発明における竪ロールの圧下荷重とウェブ高さとの関係を示した特性図である。同図から、竪ロール圧下荷重によってウェブ高さそのものをコントロールすることができることもわかる。また、同図から、竪ロールによって単にフランジを拘束するだけでは効果がないこともわかる。なお、図５の特性はいずれも平均値を示している。
図６は竪ロールの圧下と対向水平ロールの押圧がフランジとウェブにどう影響するかを硬度をとって示した特性図である。これは、フィレット部の硬度分布を調査したものであるが、本発明によれば竪ロールの圧下があるにもかかわらずフィレット部の硬度の上昇が小さいことがわかる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第１の水平ロールによりウェブの繰り返し曲げ矯正を行い、そして、竪ロールによりＨ形鋼のフランジの側面を圧下し、且つ第２の水平ロールによりＨ形鋼のウェブを押圧するようにしたので、第１の水平ロールとフィレット部との接触が局部的になることが防止され、接触分布荷重が平坦化される。このため、ウェブ高さの変化を抑えられ、フィレット割れを起こさない矯正ができ、従来、有効な矯正方法がないために生産性を落としてプレスで矯正をしていた大形のＨ形鋼をも効率的に形状矯正ができ、製品品質が向上するといった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を実施するためのローラ矯正機の側面図である。
【図２】図１を正面から見たときの動作説明図である。
【図３】従来のウェブ圧下方法におけるＨ形鋼のフィレット部に対する局部圧下状態を示した説明図である。
【図４】本発明における対向水平ロール及び竪ロールによる応力状態を示す図である。
【図５】本発明における竪ロールの圧下荷重とウェブ高さとの関係を示した特性図である。
【図６】竪ロール圧下と対向水平ロールがフランジとウェブにどう影響するかを硬度をとって示したものてある。
【図７】従来のＨ形鋼の矯正方法（その１）の説明図である。
【図８】従来のＨ形鋼の矯正方法（その２）の説明図である。
【図９】従来のＨ形鋼の矯正方法（その３）の説明図である。
【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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