CN107427873B - H型钢的制造方法 - Google Patents

Abstract

利用顶端形状呈锐角的突起部在板坯等原材料的端面形成切槽，在将由此所形成的凸缘部在多个孔型处逐渐弯折之际，将各孔型的楔形部高度设为满足预定的条件的高度，谋求材料通行性的提高、尺寸精度的提高。一种H型钢的制造方法，其具备粗轧工序、中间轧制工序、精轧工序，其中，将板坯宽度/板坯厚度是6.0以上且7.7以下的板坯原材料用作被轧制材，在用于进行所述粗轧工序的轧机刻设有用于对被轧制材进行造形的4个以上的多个孔型，在该多个孔型处对被轧制材进行1个道次造形或多个道次造形，在所述多个孔型中的第1孔型和第2孔型形成有与被轧制材的宽度方向垂直地在被轧制材形成切槽的突起部，在所述第1孔型形成的突起部的高度设计成100mm以上，且在所述第1孔型和第2孔型形成的突起部的顶端角度是25°以上且40°以下。

Description

H型钢的制造方法

技术领域

(关联申请的相互参照)

本申请基于2015年3月19日向日本国提出申请的特愿2015-056641号主张优先权，该特愿的内容引用于此。

本发明涉及例如以截面呈矩形的板坯等为原材料来制造H型钢的制造方法。

背景技术

在制造H型钢的情况下，利用粗轧机(BD)将从加热炉抽出来的板坯、钢锭等原材料造形成粗型材(所谓狗骨形状的被轧制材)，利用万能中间轧机对上述粗型材的腹板、凸缘的厚度进行压下，一并利用接近所述万能中间轧机的轧边机对被轧制材的凸缘实施宽度压下、端面的锻造以及整形。并且，利用万能精轧机造形出H型钢制品。

在这样的H型钢的制造方法中，公知有如下技术：在利用截面呈矩形的板坯原材料造形出所谓狗骨形状的粗型材之际，在粗轧工序的第1孔型处在板坯端面形成切槽，之后，在第2以后的孔型处对该切槽进行开口扩宽、或加深切槽深度并进行轧边，利用此后的孔型消去板坯端面的切槽。公知有如下内容：此处开口扩宽的切槽的深度在第2以后的孔型中依次变浅、或者是相同程度的深度。

在例如专利文献1的技术中公开了一种以如下方式设计的孔型结构：在多个孔型中，用于在粗轧工序中形成切槽的孔型的突起部的高度(以下也称呼为楔形高度)是大致相同的高度。

另外，在例如专利文献2的技术中公开了一种如下的结构：关于用于在粗轧工序中形成切槽的孔型的楔形高度，将最初的孔型设为楔形高度最高的结构，在以后的孔型中楔形高度依次变低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第2062461号

专利文献2：日本特许第2036476号

发明内容

发明要解决的问题

近年来，随着构造物等的大型化，期望制造大型的H型钢制品。特别期望的是对H型钢的强度·刚度贡献较大的凸缘比以往的宽度宽的制品。为了制造凸缘的宽度增大的H型钢制品，需要利用粗轧工序中的造形造形出凸缘宽度比以往的凸缘宽度大的被轧制材。

然而，在例如上述专利文献1、2所公开的技术中，在板坯等原材料的端面(板坯端面)形成切槽，对该端面进行轧边，利用其展宽而进行粗轧，但凸缘的宽度增大存在极限。即，在以往的粗轧方法中公知有如下内容：为了谋求凸缘的宽度增大，利用楔形设计(切槽角度的设计)、压下调整、润滑调整这样的技术可以谋求展宽的提高，但任一方法都不能大幅增大凸缘宽度，因此，表示凸缘宽度的展宽量与轧边量的比率的展宽率在轧边的初始阶段的效率最高的条件下也只有0.8左右，随着利用同一孔型反复进行轧边而降低，最终成为0.5左右。另外，也想到使板坯等原材料自身大型化、增大轧边量，但粗轧机的设备规模、压下量等存在装置极限，因此，存在无法实现充分增大制品凸缘的宽度这样的状况。

鉴于这样的状况，例如为了使上述切槽的深度比以往深，也研究了采用使楔形高度更高的孔型结构这样的手段，但是，在那样的情况下，楔形高度越高，左右的截面积越不均等，有可能产生材料通行不良、或无法充分地保证尺寸精度。

鉴于上述状况，本发明的目的在于提供一种H型钢的制造方法，在该H型钢的制造方法中，在制造H型钢之际，利用顶端形状呈锐角的突起部(以下也称呼为楔形部)在板坯等原材料的端面形成切槽，在将由此形成的凸缘部在多个孔型处逐渐弯折之际，将各孔型的楔形部高度设为满足预定条件的高度，可实现材料通行性的提高、尺寸精度的提高。

用于解决问题的方案

为了达成所述的目的，根据本发明，提供一种H型钢的制造方法，其具备粗轧工序、中间轧制工序、精轧工序，该H型钢的制造方法的特征在于，将板坯宽度/板坯厚度是6.0以上且7.7以下的板坯原材料用作被轧制材，在用于进行所述粗轧工序的轧机中刻设有用于对被轧制材进行造形的4个以上的多个孔型，在该多个孔型处对被轧制材进行1个道次造形或多个道次造形，在所述多个孔型中的第1孔型和第2孔型形成有与被轧制材的宽度方向垂直地在被轧制材形成切槽的突起部，在所述第1孔型形成的突起部的高度设计成100mm以上，且在所述第1孔型和第2孔型形成的突起部的顶端角度是40°以下。

也可以是，所述板坯原材料在所述第1孔型处的造形开始时的板坯宽度是1800mm以上、且板坯厚度是300mm以上。

也可以是，所述板坯原材料在所述第1孔型处的造形开始时的板坯宽度是1200mm以上、且板坯厚度是250mm以上。

也可以是，在所述第1孔型和第2孔型形成的突起部的顶端角度是25°以上且35°以下。

也可以是，对于所述多个孔型中的第2孔型以后的孔型，在至少1个道次的造形中，以被轧制材的端面与孔型周面接触了的状态进行压下，对于所述多个孔型中的第3孔型以后的孔型，进行使利用所述切槽成形出的分割部位逐渐弯折的工序。

也可以是，在所述第1孔型的与被轧制材的侧面相邻的侧壁部的被轧制材入口侧形成有向离开造形时的被轧制材的方向扩展的溢出部。另外，也可以是，所述溢出部具有在所述侧壁部中越靠近被轧制材入口侧而所述第1孔型内表面离被轧制材越远那样的曲线形状，该曲线形状的曲率半径R是400mm以下。

发明的效果

根据本发明，在制造H型钢之际，利用顶端形状呈锐角的突起部(以下也称呼为楔形部)在板坯等原材料的端面形成切槽，在将由此所形成的凸缘部在多个孔型处逐渐弯折之际，将各孔型的楔形部高度设为满足预定条件的高度，可实现材料通行性的提高、尺寸精度的提高。

附图说明

图1是针对H型钢的生产线的概略说明图。

图2是第1孔型的概略说明图。

图3是第2孔型的概略说明图。

图4是第3孔型的概略说明图。

图5是第4孔型的概略说明图。

图6是表示在第1孔型处使用以往公知的尺寸的突起部在被轧制材的上下端部形成槽、之后使用第2孔型来形成切槽的情况下的中途道次(a)和最终道次(b)的概略说明图。

图7是表示将厚度300mm·宽度2300mm的板坯作为原材料的情况下的第1孔型的楔形高度与第3孔型轧制后的左右凸缘相当部的厚度偏差的关系的图表。

图8是表示将厚度300mm·宽度1800mm的板坯作为原材料的情况下的第1孔型的楔形高度与第3孔型轧制后的左右凸缘相当部的厚度偏差的关系的图表。

图9是表示将厚度250mm·宽度1200mm的板坯作为原材料的情况下的第1孔型的楔形高度与第3孔型轧制后的左右凸缘相当部的厚度偏差的关系的图表。

图10是与第1孔型处的金属的飞边有关的说明图。

图11是针对在本发明的变形例的第1孔型处设置有溢出部的结构的说明图。

图12是表示在比较例1和实施例1各自的情况下对第3孔型处的造形结束时的左右的凸缘厚度进行了计量的结果的图表。

图13是表示改变了楔形角度θ1b的情况与凸缘宽度·凸缘厚度的数值之间的关系的图表。

图14是第1孔型的中途道次的概略剖视图。

图15是表示改变了楔形角度θ1a的情况与凸缘顶端厚度的数值之间的关系的图表。

附图标记说明

1、轧制设备；2、加热炉；3、定径机；4、粗轧机；5、万能中间轧机；8、万能精轧机；9、轧边机；11、板坯；12、凸缘对应部；13、H型粗型材；14、中间材；16、H型钢制品；20、上孔型辊(第1孔型)；21、下孔型辊(第1孔型)；25、26、突起部(第1孔型)；28、29、切槽(第1孔型)；30、上孔型辊(第2孔型)；31、下孔型辊(第2孔型)；35、36、突起部(第2孔型)；38、39、切槽(第2孔型)；40、上孔型辊(第3孔型)；41、下孔型辊(第3孔型)；45、46、突起部(第3孔型)；48、49、切槽(第3孔型)；50、上孔型辊(第4孔型)；51、下孔型辊(第4孔型)；55、56、突起部(第4孔型)；58、59、切槽(第4孔型)；80、凸缘部；100、侧壁部；102、飞边部；110、溢出部；K1、第1孔型；K2、第2孔型；K3、第3孔型；K4、第4孔型；T、生产线；A、被轧制材。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在本说明书和附图中，对实质上具有相同的功能构成的构成要素标注相同的附图标记，从而省略重复说明。

图1是针对包括本实施方式的轧制设备1在内的H型钢的生产线T的说明图。如图1所示，在生产线T中从上游侧起依次配置有加热炉2、定径机3、粗轧机4、万能中间轧机5、万能精轧机8。另外，接近万能中间轧机5地设置有轧边机9。此外，以下，为了便于说明，将生产线T上的钢材统称而记载为“被轧制材A”，在各图中有时适当使用虚线·斜线等来图示其形状。

如图1所示，在生产线T上，从加热炉2抽出来的例如板坯11等被轧制材A在定径机3和粗轧机4中进行粗轧。接下来，在万能中间轧机5中进行中间轧制。在该中间轧制时，根据需要利用轧边机9对被轧制材的端部等(凸缘对应部12)实施压下。在通常的情况下，在定径机3和粗轧机4的辊上一共刻设有大约4～6个孔型，经由这些孔型而利用各孔型多个道次的反向轧制造形出H型粗型材13，使用由所述万能中间轧机5-轧边机9这两个轧机构成的轧机列，同样地对该H型粗型材13进行多个道次的反向轧制，造形出中间材14。然后，中间材14在万能精轧机8中被精轧成制品形状，制造出H型钢制品16。

接着，以下，参照附图对在图1所示的定径机3和粗轧机4刻设的孔型结构、孔型形状进行说明。此外，通常，在粗轧机4除了设置有以下说明的第1孔型～第4孔型之外，还设置有使利用这些孔型造形出的被轧制材A成为所谓的狗骨形状的H型粗型材13的孔型，该孔型是以往公知的，因此，在本说明书中省略图示·说明。另外，生产线T上的加热炉2、万能中间轧机5、万能精轧机8、轧边机9等是一直以来用于H型钢的制造的通常的装置，其装置结构等是公知的，因此，在本说明书中省略说明。

图2～图5是针对在进行粗轧工序的定径机3和粗轧机4刻设的孔型的概略说明图。此处说明的第1孔型～第4孔型既可以全部刻设于例如定径机3，也可以将第1孔型～第4孔型这4个孔型分开刻设在定径机3和粗轧机4上。即，第1孔型～第4孔型既可以刻设于定径机3和粗轧机4这两者，也可以刻设于任一轧机。在通常的H型钢的制造的粗轧工序中，在这些各孔型处进行1个道次或多个道次的造形。

另外，在本实施方式中例示所刻设的孔型是4个的情况来进行说明，但对于其孔型数，不是必须是4个孔型，也可以是4个以上的多个孔型数。即，只要是为了对H型粗型材13进行造形而优选的孔型结构即可。此外，在图2～图5中，以虚线图示各孔型处的造形时的被轧制材A的最终道次概略形状。

图2是第1孔型K1的概略说明图。第1孔型K1刻设于作为一对水平辊的上孔型辊20和下孔型辊21，在这些上孔型辊20和下孔型辊21的辊隙中，被轧制材A被压下·造形。另外，在上孔型辊20的周面(即第1孔型K1的上表面)形成有朝向孔型内部突出的突起部25。而且，在下孔型辊21的周面(即第1孔型K1的底面)形成有朝向孔型内部突出的突起部26。这些突起部25、26具有锥形状，突起部25和突起部26的突出长度等尺寸构成为分别相等。将突起部25、26的高度(突出长度)设为h1，将顶端部角度设为θ1a(以下，也记载为楔形角度θ1a)。

另外，突起部25、26的高度h1是满足预定的条件的值，具体而言，在例如原材料的板坯尺寸是预定的尺寸以上的情况下，需要将突起部25、26的高度h1设为100mm以上。此外，随后参照图6～9论述突起部25、26的高度h1需要是满足预定的条件的值的理由。

在该第1孔型K1处，突起部25、26被压靠于被轧制材A的上下端部(板坯端面)，形成切槽28、29。在此，期望的是，突起部25、26的顶端部角度θ1a是例如25°以上且40°以下，更期望的是，顶端部角度θ1a是25°以上且35°以下。

若楔形角度变大，则楔形倾斜角扩大，因此，由摩擦力产生的沿着上下方向的下压力易于作用于被轧制材A，在切槽形成时，在凸缘相当部的内表面部会产生截面积收缩，特别是在第2孔型K2以后的孔型处的造形中凸缘的生成效率降低。

根据以上那样的理由，期望的是，突起部25、26的顶端部角度θ1a是25°以上且40°以下。此外，对于以下说明的楔形角度θ1b，也同样地，期望的是，该楔形角度θ1b是25°以上且40°以下。出于实现较高的凸缘生成效率这一观点考虑，更期望的是，这些楔形角度θ1a、θ1b是25°以上且35°以下。

在此，优选第1孔型K1的孔型宽度与被轧制材A的厚度(即板坯厚度)大致相等。具体而言，通过使在第1孔型K1形成的突起部25、26的顶端部处的孔型的宽度与板坯厚度相同，能恰当地确保被轧制材A的左右定心性。另外，优选的是，通过设为这样的孔型尺寸的结构，如图2所示，在第1孔型K1处的造形时，在被轧制材A的上下端部(板坯端面)，上述突起部25、26和孔型侧面(侧壁)的一部分与被轧制材A接触，不利用第1孔型K1的上表面和底面对被切槽28、29分割成4个要素(部位)的板坯上下端部进行积极的压下。其原因在于，由孔型的上表面和底面进行的压下会导致被轧制材A产生沿着长度方向的伸长，从而导致凸缘(随后论述的凸缘部80)的生成效率降低。即，在第1孔型K1处，突起部25、26被压靠于被轧制材A的上下端部(板坯端面)而形成切槽28、29之际的突起部25、26的压下量(楔形顶端压下量ΔT)比板坯上下端部处的压下量(板坯端面压下量ΔE)足够大，由此，形成切槽28、29。

图3是第2孔型K2的概略说明图。第2孔型K2刻设于作为一对水平辊的上孔型辊30和下孔型辊31。在上孔型辊30的周面(即第2孔型K2的上表面)形成有朝向孔型内部突出的突起部35。而且，在下孔型辊31的周面(即第2孔型K2的底面)形成有朝向孔型内部突出的突起部36。这些突起部35、36具有锥形状，突起部35和突起部36的突出长度等尺寸构成为分别相等。期望的是，这些突起部35、36的顶端部角度θ1b(楔形角度θ1b)是25°以上且40°以下，进一步期望的是，是25°以上且35°以下。

在此，对突起部35、36的楔形角度θ1b的优选的数值范围应该设为25°以上且40°以下(更优选的是25°以上且35°以下)的理由、以及与此相应地将上述第1孔型K1的楔形角度θ1a的数值也设为优选的数值范围的理由进行说明。

楔形角度的下限值通常由辊的强度决定。被轧制材A与辊(在第2孔型K2处，是上孔型辊30和下孔型辊31，在第1孔型K1处，是上孔型辊20和下孔型辊21)接触，由于此时受到的热，辊膨胀，当被轧制材A与辊分开时，辊被冷却而收缩。在造形过程中，反复进行这样的循环，若楔形角度过小，则突起部(在第2孔型K2处，是突起部35、36，在第1孔型K1处，是突起部25、26)的厚度较薄，因此，来自被轧制材A的热量输入易于从该突起部的左右进入，辊易于成为更高的温度。若辊成为高温，则热振幅变大，因此，会形成热裂纹，有可能导致辊破损。出于这样的理由，期望的是，楔形角度θ1a、θ1b都是25°以上。

另一方面，若楔形角度θ1a、θ1b变大，则楔形倾斜角扩大，因此，由摩擦力产生的沿着上下方向的下压力易于作用于被轧制材A，在切槽形成时，在凸缘相当部的内表面部会产生截面积收缩，特别是在第2孔型K2以后的孔型处的造形中凸缘的生成效率降低。在此，参照图13，对第2孔型K2的楔形角度θ1b与最终造形出的被轧制材A的凸缘宽度之间的关系进行说明，对优选的楔形角度θ1b的上限值进行说明。

图13是基于FEM的分析结果，是表示改变了第2孔型K2的楔形角度θ1b的情况与后级的工序(以下说明的第3孔型K3处的工序)中的凸缘厚度·凸缘宽度的数值之间的关系的图表。作为计算条件，将原材料的板坯宽度设为2300mm，将板坯厚度设为300mm，在使用了在本实施方式中说明的方法之际，使楔形角度θ1b在预定的角度即约20°～约70°变化而进行被轧制材A的造形。

如图13所示，可知：在将楔形角度θ1b设为大于40°的角度来实施粗轧工序、对H型钢制品进行造形的情况下，成为凸缘宽度·凸缘厚度都显著地降低那样的图表，凸缘生成效率降低。即，在将楔形角度θ1b设为大于40°的角度的情况下，图表的斜率显著地上升，与楔形角度θ1b是40°以下的情况相比，凸缘宽度·凸缘厚度大幅度降低。由于楔形角度θ1b的钝角化，凸缘相当部的截面积收缩(被轧制材A的沿着长度方向的金属流动的诱因)变大。出于这样的观点，可知：通过将楔形角度θ1b设为40°以下，可实现较高的凸缘生成效率。另外，根据图13，还可知：为了实现更高的凸缘生成效率，期望的是将楔形角度θ1b设为35°以下。

另外，为了提高引导性、保证轧制的稳定性，优选上述第1孔型K1的楔形角度θ1a是与后级的第2孔型K2的楔形角度θ1b相同的角度。

已知特别是第1孔型K1的楔形角度θ1a较大程度地影响凸缘相当部(之后的凸缘部80)的顶端部厚度，出于这点考虑，优选尽可能缩小楔形角度θ1a。图14是第1孔型K1的中途道次的概略剖视图，示出了在一个板坯端面(图2中的上方端部)形成了切槽28的状态。在图14中记载有在形成切槽28之际由楔形角度θ1a的大小导致的差异，图示了各情况下的切槽形状。另外，图15是表示第1孔型K1的楔形角度θ1a与凸缘相当部的顶端厚度(凸缘顶端厚度)之间的关系的图表，示出楔形高度是100mm、板坯厚度是300mm的情况来作为一个例子。

如图14、15所示，与楔形角度θ1a较小的情况下的截面相比，在楔形角度θ1a较大的情况下的截面中，板坯端面的金属被削减，板坯端面的凸缘相当部(之后的凸缘部80)的顶端部厚度减小。鉴于之后的H型钢制品的形状，凸缘相当部(之后的凸缘部80)的顶端部厚度减小是不利的，因此，为了确保凸缘相当部的顶端部厚度，需要确定恰当的楔形角度θ1a的上限值。

如以上说明那样，期望的是，将第2孔型K2的楔形角度θ1b设为25°以上且40°以下，此外，出于确保凸缘相当部的顶端部厚度、且保证引导性、轧制稳定性这样的观点考虑，将第1孔型K1的楔形角度θ1a也设为25°以上且40°以下。出于实现较高的凸缘生成效率这一观点考虑，进一步期望的是，将这些楔形角度θ1a、θ1b设为25°以上且35°以下。

此外，为了确保凸缘相当部的顶端部厚度、提高引导性、保证轧制的稳定性，优选的是，上述第1孔型K1的楔形角度θ1a是与后级的第2孔型K2的楔形角度θ1b相同的角度。

另外，突起部35、36的高度(突出长度)h2构成为比上述第1孔型K1的突起部25、26的高度h1高，成为h2>h1。

如上所述，在第2孔型K2形成的突起部35、36的高度h2比在第1孔型K1形成的突起部25、26的高度h1高，同样地，第2孔型K2向被轧制材A的上下端部(板坯端面)进入的进入长度也较长。在此，第2孔型K2处的突起部35、36向被轧制材A进入的进入深度与突起部35、36的高度h2相同。即，第1孔型K1处的突起部25、26向被轧制材A进入的进入深度h1’与第2孔型K2处的突起部35、36向被轧制材A进入的进入深度h2成为如下关系：h1’＜h2。

如图3所示，由于压靠到被轧制材A的上下端部(板坯端面)时的突起部的进入长度较长，因此，在第2孔型K2处进行的造形使得在第1孔型K1处形成的切槽28、29变得更深，从而形成切槽38、39。此外，基于在此形成的切槽38、39的尺寸，决定粗轧工序中的凸缘造形工序结束时的凸缘单侧宽度。

另外，图3所示的第2孔型K2处的造形通过多个道次进行，但在该多个道次造形中的至少1个道次的造形中，需要使被轧制材A的上下端部(板坯端面)与孔型内部(第2孔型K2的上表面和底面)接触。但是，并不是期望在全部的道次中接触，期望的是，仅在例如最终道次中使被轧制材A的上下端部(板坯端面)与孔型内部接触，使板坯端面压下量ΔE为正值(ΔE>0)。其原因在于，若在第2孔型K2处的全部道次中将被轧制材A的上下端部与孔型内部设为非接触，则有可能产生凸缘相当部(随后论述的凸缘部80)被造形成左右非对称这样的形状不良，在材料通行性方面存在问题。

另一方面，在其他的道次中，在被轧制材A的上下端部(板坯端面)，孔型的除了上述突起部35、36之外的部分不与被轧制材A接触，在这些道次中不对被轧制材A进行积极的压下。其原因在于，被轧制材A会由于压下而产生沿着长度方向的伸长，将导致凸缘相当部(相当于随后论述的凸缘部80)的生成效率降低。

即，对于第2孔型K2处的多道次造形，优选设定为如下的轧制方案：在所需最小限度的道次(例如仅最终道次)中使被轧制材A的上下端部(板坯端面)与孔型内部接触而进行压下，在其他的道次中不进行积极的压下。另外，在该第2孔型K2处也与上述第1孔型K1同样地，突起部35、36的压下量(楔形顶端压下量ΔT)比板坯上下端部处的压下量(板坯端面压下量ΔE)足够大，由此，形成切槽38、39。

图4是第3孔型K3的概略说明图。第3孔型K3刻设于作为一对水平辊的上孔型辊40和下孔型辊41。在上孔型辊40的周面(即第3孔型K3的上表面)形成有朝向孔型内部突出的突起部45。而且，在下孔型辊41的周面(即第3孔型K3的底面)形成有朝向孔型内部突出的突起部46。这些突起部45、46具有锥形状，突起部45和突起部46的突出长度等尺寸构成为分别相等。

上述突起部45、46的顶端部角度θ2构成为比上述角度θ1b大，突起部45、46向被轧制材A进入的进入深度h3比上述突起部35、36的进入深度h2短(即h3＜h2)。

如图4所示，在第3孔型K3处，针对通过第2孔型K2后的被轧制材A，突起部45、46被压靠于在第2孔型K2处在被轧制材A的上下端部(板坯端面)形成的切槽38、39，从而使切槽38、39成为切槽48、49。即，在第3孔型K3处的造形的最终道次，切槽48、49的最深部角度(以下也称呼为切槽角度)成为θ2。换言之，第3孔型K3处进行的造形使得在第2孔型K2处与切槽38、39的形成同时被造形出的分割部位(凸缘相当部、与随后论述的凸缘部80相对应的部位)被向外侧弯折。

另外，图4所示的第3孔型K3处的造形通过至少1个道次进行，在其中的至少1个道次的造形中，需要使被轧制材A的上下端部(板坯端面)与孔型内部(第3孔型K3的上表面和底面)接触。但是，并不是期望在全部的道次中接触，期望的是，仅在例如最终道次中使被轧制材A的上下端部(板坯端面)与孔型内部接触，使板坯端面压下量ΔE成为正值(ΔE>0)。其原因在于，若在第3孔型K3处的全部道次中将被轧制材A的上下端部与孔型内部设为非接触，则有可能产生凸缘相当部(随后论述的凸缘部80)被造形成左右非对称这样的形状不良，在材料通行性方面存在问题。

另一方面，在其他道次中，在被轧制材A的上下端部(板坯端面)，孔型的除了上述突起部45、46之外的部分不与被轧制材A接触，在这些道次中不对被轧制材A进行积极的压下。其原因在于，被轧制材A会由于压下而产生沿着长度方向的伸长，将导致凸缘相当部(相当于随后论述的凸缘部80)的生成效率降低。

图5是第4孔型K4的概略说明图。第4孔型K4刻设于作为一对水平辊的上孔型辊50和下孔型辊51。在上孔型辊50的周面(即第4孔型K4的上表面)形成有朝向孔型内部突出的突起部55。而且，在下孔型辊51的周面(即第4孔型K4的底面)形成有朝向孔型内部突出的突起部56。这些突起部55、56具有锥形状，突起部55和突起部56的突出长度等尺寸构成为分别相等。

上述突起部55、56的顶端部角度θ3构成为比上述角度θ2大，突起部55、56向被轧制材A进入的进入深度h4比上述突起部45、46的进入深度h3短(即h4＜h3)。

在第4孔型K4处，针对通过第3孔型K3后的被轧制材A，突起部55、56被压靠于在第3孔型K3处在被轧制材A的上下端部(板坯端面)形成的切槽48、49，从而使切槽48、49扩展，成为切槽58、59。即，在第4孔型K4处的造形的最终道次，切槽58、59的最深部角度(以下也称呼为切槽角度)成为θ3。换言之，第4孔型K4处进行的造形使得在第3孔型K3处与切槽48、49的形成同时造形出的分割部位(与随后论述的凸缘部80相对应的部位)被进一步向外侧弯折。如此造形出的被轧制材A的上下端部的部位是相当于之后的H型钢制品的凸缘的部位，在此，称呼为凸缘部80。此外，期望的是，第4孔型K4的切槽角度θ3设定成比180°稍小的角度。其原因在于，若将切槽角度θ3设为180°，则在作为下一工序的平造型孔型处进行腹板厚度的减厚之际，会在凸缘部80的外侧产生扩宽，易于在平造型孔型的轧制中产生飞边。即，凸缘部80的外侧处的扩宽量根据下一工序的平造型孔型的形状和腹板厚度的压下量决定，因此，期望的是，考虑平造型孔型的形状和腹板厚度的压下量而恰当地确定此处的切槽角度θ3。

另外，图5所示的第4孔型K4处的造形通过至少1个道次进行，在该多个道次造形中的至少1个道次的造形中，需要使被轧制材A的上下端部(板坯端面)与孔型内部(第4孔型K4的上表面和底面)接触。但是，并不是期望在全部的道次中接触，期望的是，仅在例如最终道次中使被轧制材A的上下端部(板坯端面)与孔型内部接触，使板坯端面压下量ΔE成为正值(ΔE>0)。其原因在于，若在第4孔型K4处的全部的道次中将被轧制材A的上下端部与孔型内部设为非接触，则有可能产生凸缘相当部(随后论述的凸缘部80)被造形成左右非对称这样的形状不良，在材料通行性方面存在问题。

另一方面，在其他道次中，在被轧制材A的上下端部(板坯端面)，孔型的除了上述突起部55、56之外的部分不与被轧制材A接触，在这些道次中不对被轧制材A进行积极的压下。其原因在于，被轧制材A会由于压下而产生沿着长度方向的伸长，将导致凸缘部80的生成效率降低。

对于利用以上说明的第1孔型K1～第4孔型K4造形出的被轧制材A，使用已知的孔型进一步进行压下·造形，造形出作为所谓的狗骨形状的H型粗型材13。通常，在此之后，利用对相当于板坯厚度的部分进行减厚的平造型孔型，对腹板厚度进行减厚。之后，使用由图1所示的万能中间轧机5-轧边机9这两个轧机构成的轧机列，进行多个道次的反向轧制，造形出中间材14。然后，中间材14在万能精轧机8中被精轧成制品形状，制造出H型钢制品16。

在这样的H型钢制品16的制造中，期望的是，图2所示的第1孔型K1处的由突起部25、26进行的切槽28、29的形成、以及图3所示的第2孔型K2处的由突起部35、36进行的切槽38、39的形成以满足预定的条件的方式实施，以便谋求在被轧制材A的4个部位造形出的凸缘相当部(凸缘部80)的截面积的均匀化、第2孔型K2处的材料通行性的提高。因此，本发明人对在第2孔型K2及其以后的孔型(第3孔型K3～第4孔型K4)处的造形中实现凸缘相当部的截面积的均匀化、材料通行性的提高的条件进行了深入研究。以下，参照附图说明本研究。

图6是表示在第1孔型K1处使用例如专利文献1、2所记载那样的、以往公知的尺寸的突起部而在被轧制材A的上下端部(板坯端面)形成槽、之后使用图3所示的第2孔型K2来形成切槽38、39的情况下的中途道次(a)和最终道次(b)的概略说明图。此外，图6中的实线是被轧制材的概略图，以网格图示所期望的被轧制材形状。

如图6的(a)所示，在以往方法的切槽形成中，在第2孔型K2处的切槽形成时的中途道次，板坯端面和板坯厚度变得左右不均匀(参照图中虚线部)，所期望的被轧制材形状与实际的形状不同。而且，经由这样的中途道次，在到达最终道次阶段时，如图6的(b)所示，板坯端面和板坯厚度的左右不均匀性变得显著(参照图中虚线部)。此外，此处的以往方法的切槽形成中的突起部高度是例如约80mm左右。

鉴于这样的图6所示的问题点，本发明人发现以往方法的第1孔型处的切槽形成存在问题，另外，发现了如下这点：特别是对于板坯宽度较大的被轧制材A，板坯在从所期望的位置旋转了的状态下咬入孔型，导致倾斜地形成切槽。另外，在第2孔型以后的孔型的造形中，如参照图3～图5可知那样，被轧制材A的左右以非约束的状态进行造形，因此，不会对图6所示那样的问题进行修正，就进行造形。

在此，本发明人鉴于如图6的(a)所示在现有技术中在第2孔型K2的中途道次板坯端面和板坯厚度已经变得左右不均匀的情况，针对作为更前级的孔型的第1孔型K1处的造形进行了深入研究，获得了如下见解：使第1孔型K1处的突起部25、26的高度(以下也记载为楔形高度)比以往的高度高、使后面的孔型(第2孔型K2以后的孔型)处的被轧制材A的引导性提高的做法是有效的。另外，也一并获得了如下见解：优选的是，在第1孔型K1处将楔形高度提高之际，将其设为满足预定的条件那样的高度。以下，说明本见解。

本发明人对如下情况进行了研究：作为被轧制材A的原材料板坯，使用板坯厚度300mm·板坯宽度2300mm、板坯厚度300mm·板坯宽度1800mm、板坯厚度250mm·板坯宽度1200mm这3种板坯，进行H型钢的造形。具体而言，在使用参照图2～图5说明的4个孔型的造形工艺中，对使第1孔型K1的楔形高度变动了之际的、第3孔型K3处的轧制后的左右凸缘相当部的厚度偏差进行了测定。

图7是表示将厚度300mm·宽度2300mm的板坯作为原材料的情况下的第1孔型K1的楔形高度与第3孔型K3轧制后的左右凸缘相当部的厚度偏差(凸缘厚度偏差)之间的关系的图表。在此，作为图7的图表的纵轴的凸缘厚度偏差示出了相对于开口扩展而造形出的4个凸缘相当部的平均凸缘厚度的偏差3σ。

如图7所示，可知：在将第1孔型K1的楔形高度设为100mm以上的情况下，凸缘厚度偏差被大幅度减少。即，可知：在将厚度300mm·宽度2300mm的板坯作为原材料来进行本实施方式的H型钢的造形的情况下，通过将第1孔型K1的楔形高度设为100mm以上，可使后级的造形时的凸缘厚度偏差减小。

此外，优选左右的凸缘相当部的厚度偏差被抑制到5％以下。对于大型尺寸的H型钢的形状尺寸的容差，根据JIS标准(JISG3192)，在凸缘厚度超过40mm的情况下，该凸缘厚度的公差范围是4mm(即±2mm)，相当于制品的凸缘厚度的10％。在制品的凸缘尺寸脱离上述公差的情况下，难以进行加工修正，无法认为是预定品质的制品，因此，在制造效率、成本方面问题较大。因而，需要使各造形工序的工序能力充分、抑制左右的凸缘相当部的厚度偏差来制造H型钢制品。通常，为了使各造形工序的工序能力充分，期望的是将凸缘厚度的公差范围设定成6σ。基于上述JIS标准，为了使H型钢制品的凸缘厚度的10％与6σ一致，期望的是，将左右的凸缘相当部的厚度偏差3σ的目标值设为5％以下。

图8是表示将厚度300mm·宽度1800mm的板坯作为原材料的情况下的第1孔型K1的楔形高度与第3孔型K3轧制后的左右凸缘相当部的厚度偏差(凸缘厚度偏差)的关系的图表。如图8所示，可知：在将第1孔型K1的楔形高度设为100mm以上的情况下，凸缘厚度偏差被大幅度减少，成为5％以下。即，可知：在将厚度300mm·宽度1800mm的板坯作为原材料进行本实施方式的H型钢的造形的情况下，通过将第1孔型K1的楔形高度设为100mm以上，可使后级的造形时的凸缘厚度偏差减少。

图9是表示将厚度250mm·宽度1200mm的板坯作为原材料的情况下的第1孔型K1的楔形高度与第3孔型K3轧制后的左右凸缘相当部的厚度偏差(凸缘厚度偏差)的关系的图表。如图9所示，可知：在第1孔型K1的楔形高度设为60mm以上的任一情况下，凸缘厚度偏差都成为5％以下。即，可知：在将厚度250mm·宽度1200mm的板坯作为原材料来进行本实施方式的H型钢的造形的情况下，通过将第1孔型K1的楔形高度设为60mm以上，可使后级的造形时的凸缘厚度偏差减少。

如上述见解所示，在将预定的各尺寸的板坯作为原材料来实施本实施方式的H型钢的造形的情况下，通过将第1孔型K1的楔形高度设为预定的高度以上，能够使后级的造形时的凸缘厚度偏差减少，使例如第3孔型K3轧制后的左右凸缘相当部的厚度偏差为5％以下。

根据本发明人的研究，可知：原材料板坯的宽度与厚度之比(＝板坯宽度/板坯厚度)关系到造形时的凸缘厚度偏差。即，可知：原材料板坯的板坯宽度/板坯厚度的比率与孔型内的被轧制材的旋转的难易度相关联，例如板坯宽度/板坯厚度越大，则越易于旋转，越小，则越难以旋转。图7～图9所示的情况下的板坯宽度/板坯厚度分别是7.7、6.0、4.8。

在图9所示那样的板坯宽度/板坯厚度较小的情况下，被轧制材的旋转被抑制，轧制稳定化，其结果，难以产生造形时的凸缘厚度偏差。即，即使第1孔型K1的楔形高度是一定程度较低的高度，造形时的凸缘厚度偏差也不会变得显著。

另一方面，在图7、8所示那样的板坯宽度/板坯厚度较大的情况下，通过使第1孔型K1的楔形高度比预定的条件高，能够抑制被轧制材的旋转，使造形时的凸缘厚度偏差减小。

如图7～图9所示，可知：在第1孔型K1的楔形高度在任一情况下都设为100mm以上的情况下，可使后级的造形时的凸缘厚度偏差减小。尤其是，从图7、8可知：在原材料板坯的板坯宽度/板坯厚度是6.0以上且7.7以下的情况下，通过将第1孔型K1的楔形高度设为100mm以上，第3孔型K3轧制后的左右凸缘相当部的厚度偏差被抑制到5％以下。

根据以上内容可知：通过原材料板坯的板坯宽度/板坯厚度是6.0以上且7.7以下、且将第1孔型K1的楔形高度设为100mm以上，能够使后级的造形时的凸缘厚度偏差减小，使例如第3孔型K3轧制后的左右凸缘相当部的厚度偏差为5％以下。

如以上那样，将预定尺寸的板坯用作原材料，使第1孔型K1的楔形高度比以往的楔形高度高，并设为优选的范围内的高度，从而在后级的孔型(例如第2孔型K2、第3孔型K3)处的被轧制材A的造形中，能够使左右凸缘相当部的截面积之差减小而使厚度的偏差减小，且谋求材料通行性的提高。由此，可实现造形后的H型钢制品的尺寸精度的提高。

以上，对本发明的实施方式的一个例子进行了说明，但本发明并不限定于图示的形态。只要是本领域技术人员，在权利要求书所记载的思想的范畴内，能想到各种变更例或修正例，这是显而易见的，可理解为这些也当然属于本发明的保护范围。

例如，对于在上述实施方式中参照图2说明的第1孔型K1处的被轧制材A的造形，进行了如下内容的说明：通过使突起部25、26的楔形高度比以往的楔形高度高，可谋求后级(第2孔型K2以后)的孔型处的被轧制材A的引导性的提高，可实现左右凸缘相当部的厚度偏差的减小、材料通行性的提高；但由于在第1孔型K1处增高了突起部25、26的楔形高度，该突起部25、26的切入量增加，根据突起部25、26的楔形角的不同，有时会在第1孔型K1的侧壁部产生金属的飞边。

图10是与第1孔型K1处的金属的飞边有关的说明图。此外，在图10中，对在上述实施方式中说明的构成要素标注相同的附图标记，省略其说明。如图10所示，对于第1孔型K1处的造形，特别是在楔形角度θ1a较大的情况下，有时会在第1孔型K1的侧壁部100产生金属的飞边，有时会在被轧制材A如图示那样形成飞边部102。在第1孔型K1处的造形中形成了飞边部102的情况下，由于在以后的孔型(第2孔型K2～第4孔型K4)处不进行矫正该飞边部102那样的压下，因此，将导致在最终造形出的H型钢制品的凸缘产生起因于该飞边部102的形状不良。

鉴于这样的状况，本发明人获得了如下见解：通过在第1孔型K1处的侧壁部100的被轧制材入口侧设置用于供金属溢出的溢出部，能够防止上述飞边部102的形成。以下，参照图11，对该溢出部进行说明。

图11是针对在本发明的变形例的第1孔型K1处设置有溢出部的结构的说明图。如图11所示，在本变形例的第1孔型K1处，在侧壁部100的被轧制材入口侧形成有向从被轧制材A溢出的方向(分开的方向)扩展的溢出部110。此外，并未图示全部，在第1孔型K1的4个侧壁部100全部形成有上述溢出部110。

溢出部110设置成不像上述那样在孔型内产生金属的飞边的程度的形状即可，优选是例如曲率半径R为400mm以下的曲线形状。如参照图10所论述的那样，产生飞边102的主要原因在于，突起部(楔形部)25对被轧制材A的压下导致被轧制材A向外侧突出，由于第1孔型K1的侧壁部100的约束极强，被轧制材A的金属从该孔型溢出。另外，期望的是，在第1孔型K1处，实施被轧制材A不产生长度方向上的延伸那样的轧制，突起部25和第1孔型K1处的相当于被轧制材A的板坯端部的部分(相当于突起部25的高度h1的范围内的部分)的压下面积设计成与由溢出部110形成的溢出面积相等。此外，溢出部110的形状并不限定于曲线形状，也可以是例如锥形状等。

通过如此在第1孔型K1处设置溢出部110，能够在造形时防止在侧壁100处产生金属的飞边，能够防止在最终造形出的H型钢制品的凸缘产生由飞边导致的形状不良。

另外，在上述实施方式中，对这样的工序进行了说明：如图3～图5所示，对于第2孔型K2～第4孔型K4处的H型钢的造形，在板坯端面(被轧制材A的上下端部)形成切槽，与切槽形成同时地使左右的凸缘相当部向外侧弯折，从而进行造形；本发明的适用范围并不限于此。即，本发明可适用于专利文献1、2所记载那样的、在原材料的端面(板坯端面)形成切槽、对该端面进行轧边、利用其扩宽而进行粗轧这样的现有技术中。在这样的情况下，通过适用本申请发明的楔形高度的结构，也可谋求孔型处的被轧制材的引导性·材料通行性的提高，可实现所制造的H型钢制品的尺寸精度的提高。

另外，例如，在上述实施方式中，说明了刻设第1孔型K1～第4孔型K4这4个孔型而进行被轧制材A的造形的情况，但用于实施粗轧工序的孔型数量并不限于此。即，在定径机3、粗轧机4刻设的孔型的数量可任意地变更，可适当变更成能够恰当地实施粗轧工序的程度。

此外，在上述实施方式中，说明了利用第3孔型K3和第4孔型K4进行使凸缘相当部(之后的凸缘部80)弯折的造形的情况。其原因在于，若使弯折角度(即各孔型处的楔形角度)急剧地增大而进行弯折造形，则由于突起部与被轧制材A之间的摩擦力而易于引起截面积收缩、弯折加工力变大，有可能有损4个凸缘相当部(之后的凸缘部80)的截面积的均等化，因此，期望的是，由多个孔型(在上述实施方式中，是第3孔型K3和第4孔型K4)分担而实施弯折造形。根据本发明人的实验结果，期望的是，在上述实施方式中说明的第3孔型K3和第4孔型K4这两个孔型处实施弯折造形。

实施例

作为本发明的实施例，将厚度300mm、宽度2300mm的板坯作为原材料，利用在上述实施方式中说明的方法实施H型钢的造形，在比较例1中，将第1孔型K1处的楔形高度设为与以往相同的80mm，在实施例1中，将第1孔型K1处的楔形高度设为比以往的楔形高度高的160mm。并且，在实施例1、比较例1各自的情况下，将第3孔型K3处的造形结束时的左右的凸缘相当部的厚度(凸缘厚度)之差计量为凸缘中央部厚度之差。此外，轧制方案如以下的表1所示那样，表中的G1表示第1孔型K1，G2表示第2孔型K2，G3表示第3孔型K3。

[表1]

图12是表示在比较例1和实施例1各自的情况下对第3孔型K3处的造形结束时的左右的凸缘厚度进行计量的结果的图表。如图12所示，在比较例1中，左右的凸缘厚度之差是10.7mm(＝180.5mm-169.8mm)，而在实施例1中，左右的凸缘厚度之差是5.1mm(＝179.7mm-174.6mm)。即，在上述实施方式的H型钢的造形方法中，通过使第1孔型K1的楔形高度比以往的第1孔型K1的楔形高度高，设为优选的范围内的高度，从而在第3孔型K3处的被轧制材A的造形中，实现了使左右凸缘相当部的截面积之差减小而使凸缘厚度的偏差减小。通过减小左右凸缘厚度的偏差，当然可谋求所造形的H型钢制品的尺寸精度的提高。

产业上的可利用性

本发明能够适用于例如将截面呈矩形的板坯等作为原材料来制造H型钢的制造方法。

Claims (7)

1.一种H型钢的制造方法，其具备粗轧工序、中间轧制工序、精轧工序，该H型钢的制造方法的特征在于，

将板坯宽度/板坯厚度是6.0以上且7.7以下的板坯原材料用作被轧制材，

在用于进行所述粗轧工序的轧机刻设有用于对被轧制材进行造形的4个以上的多个孔型，

在该多个孔型处对被轧制材进行1个道次造形或多个道次造形，

在所述多个孔型中的第1孔型和第2孔型形成有与被轧制材的宽度方向垂直地在被轧制材形成切槽的突起部，

在所述第1孔型形成的突起部的高度设计成100mm以上，且在所述第1孔型和第2孔型形成的突起部的顶端角度小于40°。

2.根据权利要求1所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

所述板坯原材料在所述第1孔型处的造形开始时的板坯宽度是1800mm以上、且板坯厚度是300mm以上。

3.根据权利要求1所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

所述板坯原材料在所述第1孔型处的造形开始时的板坯宽度是1200mm以上、且板坯厚度是250mm以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

在所述第1孔型和第2孔型形成的突起部的顶端角度是25°以上且35°以下。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

对于所述多个孔型中的第2孔型以后的孔型，在至少1个道次的造形中，以被轧制材的端面与孔型周面接触了的状态进行压下，

对于所述多个孔型中的第3孔型以后的孔型，进行使利用所述切槽成形出的分割部位逐渐弯折的工序。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

在所述第1孔型的与被轧制材的侧面相邻的侧壁部的被轧制材入口侧形成有向离开造形时的被轧制材的方向扩展的溢出部。

7.根据权利要求6所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

所述溢出部具有在所述侧壁部中越靠近被轧制材入口侧而所述第1孔型内表面离被轧制材越远那样的曲线形状，

该曲线形状的曲率半径R是400mm以下。