CN111050934A - H型钢的制造方法 - Google Patents

Abstract

用于进行粗轧工序的多个孔型包括：开槽孔型，其对被轧制材的宽度方向端部铅垂地进行开槽；1个或者多个切槽孔型，其形成有用于对被开槽的被轧制材的宽度方向端部铅垂地形成切槽从而在被轧制材端部形成分割部位的突起部；以及多个弯折孔型，该多个弯折孔型形成有与切槽抵接并将所形成的分割部位逐渐弯折的突起部，在1个或者多个切槽孔型中的至少最后段的切槽孔型设有与被轧制材的左右侧面抵接而从左右约束该被轧制材的孔型侧面，在设有该孔型侧面的切槽孔型中，在孔型约束率B为0.7以上且小于1.0的条件下进行轧制造形。

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2017年11月2日在日本提出申请的日本特愿2017-212914号主张优先权，将其内容引用于此。

本发明涉及一种将例如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。

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，一并利用靠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。然后，利用万能精轧机造形出H型钢产品。

近年来，伴随着建筑构造物的大型化、在海洋构造物中的利用，要求制造比以往大型的H型钢产品，特别是期望凸缘宽度、凸缘厚度增大的产品。在使用板坯等矩形截面原材料的制造工序中，作为使凸缘宽度和凸缘厚度增大的技术，已知在被轧制材的上下端面(板坯端面)形成切槽之后对板坯端面进行边缘加工并且变更切槽形状的技术(所谓楔形法)。

其中，关于使凸缘厚度增厚的技术，例如在专利文献1中公开了如下技术，即，在不约束被轧制材的上下端部(板坯端面)地形成切槽之后，在不与孔型侧壁接触的状态下对板坯端面进行边缘加工并且变更切槽形状。利用该技术，能够根据轧边的压下率来谋求凸缘的增厚。

另外，例如在专利文献2中公开了在对被轧制材的上下端部(板坯端面)的两侧进行约束的状态下对板坯端面进行边缘加工并且变更切槽形状的技术。利用该技术，由于是约束被轧制材的上下端部两侧地进行压下，因此能够在凸缘顶端部产生厚度堆积而谋求厚壁化。

另外，例如在专利文献3中公开了在制造凸缘宽度较大的H型钢产品时抑制凸缘部厚度的不均匀性这样的形状不良并且谋求尺寸形状的增大的技术。利用该技术，能够稳定地实施兼顾凸缘宽度的宽幅化和产品尺寸精度的提高这样的轧制造形。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-347601号公报

专利文献2：日本特开平7-88501号公报

专利文献3：日本特开2017-121655号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，例如如上述专利文献1所公开的那样，在不约束被轧制材的上下端部(板坯端面)地以自由扩张的方式进行轧制的情况下，虽然凸缘宽度变大，但厚度会成为凸缘顶端部变细这样的形状，凸缘顶端部的厚度不足，在后段的工艺中无法充分地进行成形，可能无法谋求较大的增厚。另外，根据本发明人等的研究，得到如下见解：即使在与以往相比使被轧制材的上下端部(板坯端面)的左右的约束减弱的情况下，凸缘顶端部也同样会成为顶端变细，厚度不足。

另外，例如如上述专利文献2所公开的那样，在约束被轧制材的上下端部(板坯端面)的两侧地进行轧边的情况下，由于是在孔型中完全地约束左右凸缘部的扩张的状态下进行轧边，因此被轧制材的长度方向上的延伸处于支配地位，凸缘部的增厚的效率较低，凸缘的增厚存在极限。例如，即使在恰当地施加孔型条件的情况下，在本技术中也无法实施使从凸缘顶端部到根部的厚度的平均值成为原材料板坯厚的1/2以上这样的轧制。

另外，例如在上述专利文献3所公开的技术中，不是对凸缘部进行积极的压下的结构，不是实现凸缘部的充分的增厚这样的技术。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种H型钢的制造方法，其中，在制造H型钢时的使用孔型的粗轧工序中，利用形成为锐角的顶端形状的突起部在板坯等原材料的端面较深地形成切槽，将由此形成的凸缘部逐渐弯折，在进行上述那样的工序时，能够制造凸缘厚度比以往大的H型钢产品。

用于解决问题的方案

为了实现所述的目的，根据本发明，提供一种H型钢的制造方法，其具备粗轧工序、中间轧制工序以及精轧工序，其特征在于，在进行所述粗轧工序的轧机刻设有用于对被轧制材进行轧制造形的多个孔型，该多个孔型包括：开槽孔型，其对被轧制材的宽度方向端部铅垂地进行开槽；1个或者多个切槽孔型，其形成有用于对被开槽的被轧制材的宽度方向端部铅垂地形成切槽而在被轧制材端部形成分割部位的突起部；以及多个弯折孔型，该多个弯折孔型形成有与所述切槽抵接并将在所述切槽孔型处形成的分割部位逐渐弯折的突起部，在所述1个或者多个切槽孔型中的至少最后段的切槽孔型设有与被轧制材的左右侧面抵接而从左右约束该被轧制材的孔型侧面，在设有该孔型侧面的切槽孔型中，在以下的式(1)所示的孔型约束率B为0.7以上且小于1.0的条件下进行轧制造形，

B＝t/t0…(1)

其中，t：进行孔型约束而实施了切槽轧制造形和弯折轧制造形的情况下的凸缘顶端厚度，t0：与由开槽孔型形成的凸缘顶端厚度相当的板坯端面的厚度。

也可以是，在设有所述孔型侧面的切槽孔型处的轧制造形完成为止的累积压下率为0.20以上且0.25以下的条件下进行轧制造形。

也可以是，形成于所述1个或者多个切槽孔型的突起部的顶端角度为25°以上且40°以下。

也可以是，在所述1个或者多个切槽孔型和所述多个弯折孔型中，在至少1个道次以上的造形中，在被轧制材的端面和与该端面相对的孔型面接触的状态下进行轻压下。

也可以是，所述多个孔型包括对经过了所述多个切槽孔型和所述多个弯折孔型的被轧制材进行平造形轧制的平造形孔型，该平造形孔型处的轧制造形是在与所述分割部位相当的被轧制材的凸缘部的凸缘单侧宽度与凸缘厚度之比I为1.30以上的条件下实施的。

也可以是，使用厚度为280mm以上且320mm以下的矩形截面原材料，将所述平造形孔型处的轧制造形前的被轧制材的凸缘部的凸缘单侧宽度设为200mm以上。

发明的效果

根据本发明，在制造H型钢时的使用孔型的粗轧工序中，利用形成为锐角的顶端形状的突起部在板坯等原材料的端面较深地形成切槽，将由此形成的凸缘部逐渐弯折，在进行上述那样的工序时，能够制造凸缘厚度比以往大的H型钢产品。

附图说明

图1是关于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2-1孔型的概略说明图。

图4是第2-2孔型的概略说明图。

图5是第3孔型的概略说明图。

图6是第4孔型的概略说明图。

图7是第5孔型(平造形孔型)的概略说明图。

图8是表示本发明的实施方式的切槽孔型的结构的概略说明图。

图9是比较切槽轧制造形后的凸缘相当部的形状的FEM分析图。

图10是表示利用约束状况不同的孔型进行最终切槽轧制造形的情况下的弯折轧制造形后的凸缘部形状的FEM分析图。

图11是表示将孔型约束率设为多个各种值时的板坯顶端部的压下率与凸缘增厚率之间的关系的图表。

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，对于实质上具有相同功能结构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，靠近万能中间轧机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”，在各图中有时恰当地使用虚线、斜线等来图示其形状。

如图1所示，在生产线T中，将从加热炉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(后述的凸缘部80)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个～6个的孔型，利用这些孔型通过多个道次程度的反向轧制而造形出H型粗型材13，使用包括所述万能中间轧机5-轧边机9这两个轧机的轧机列，对该H型粗型材13施加多个道次的压下，造形出中间材14。然后，将中间材14在万能精轧机8中精轧成产品形状，制造出H型钢产品16。

(基本的孔型的结构)

接着，以下，针对在图1所示的定径机3和粗轧机4刻设的孔型的孔型结构、孔型形状而言，参照附图说明其基本的结构。图2～图7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。在此，既可以将所说明的第1孔型～第4孔型全部刻设于例如定径机3，也可以将第1孔型～第5孔型这5个孔型分开地刻设于定径机3和粗轧机4。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型钢的制造中的粗轧工序中，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，例示了所刻设的孔型的基本的结构是6个孔型的情况而进行说明，但针对该孔型数量而言也未必需要是6个孔型，也可以是6个以上的多个孔型的数量。即，是为了造形出H型粗型材13而优选的孔型结构即可。此外，在图2～图7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与下孔型辊21的辊隙中，将被轧制材A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的突出长度等尺寸形成为彼此相等。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。

在该第1孔型K1处，将突起部25、26压靠于被轧制材A的上下端部(板坯端面)，形成切槽28、29(开槽造形)。第1孔型K1是用于在板坯端面形成槽(切槽28、29)的孔型，因此也被称为“开槽孔型”。在此，期望的是，突起部25、26的顶端部角度(也被称为楔形角度)θ1a是例如25°以上且40°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和板坯厚度相同，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，在进行第1孔型K1处的造形时，在被轧制材A的上下端部(板坯端面)处，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(后述的凸缘部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)比板坯上下端部处的压下量(板坯端面压下量)足够大，由此，形成切槽28、29并确定凸缘顶端部的厚度t0。

图3是第2-1孔型K2-1的概略说明图。第2-1孔型K2-1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2-1孔型K2-1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2-1孔型K2-1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的突出长度等尺寸形成为彼此相等。期望的是，这些突起部35、36的顶端部角度是25°以上且40°以下的楔形角度θ1b。

在此，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，优选上述第1孔型K1的楔形角度θ1a是与后段的第2-1孔型K2-1的楔形角度θ1b相同的角度。

突起部35、36的高度(突出长度)h2a形成为比上述第1孔型K1的突起部25、26的高度h1高，成为h2a>h1。另外，从轧制尺寸精度方面出发优选突起部35、36的顶端部角度与上述第1孔型K1的突起部25、26的顶端部角度相同。在这些上孔型辊30与下孔型辊31的辊隙中，对通过上述第1孔型K1后的被轧制材A进一步进行造形。

在此，在第2-1孔型K2-1形成的突起部35、36的高度h2a比在第1孔型K1形成的突起部25、26的高度h1高，同样地，第2-1孔型K2-1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。第2-1孔型K2-1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h2a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2-1孔型K2-1处的突起部35、36向被轧制材A进入的进入深度h2a成为h1’＜h2a的关系。

另外，与被轧制材A的上下端部(板坯端面)相对的孔型上表面30a、30b和孔型底面31a、31b与突起部35、36的倾斜面所成的角度θf在图3所示的4个部位处都形成为约90°(大致直角)。

如图3所示，由于压靠到被轧制材A的上下端部(板坯端面)时的突起部进入长度较长，因此，在第2-1孔型K2-1处以使在第1孔型K1处形成的切槽28、29变得更深的方式进行造形，形成切槽38、39(切槽轧制造形)。该第2-1孔型K2-1也被称为“切槽孔型”。

另外，第2-1孔型K2-1处的造形通过多个道次进行，但在该多个道次的造形中，在最终道次中进行使被轧制材A的上下端部(板坯端面)同与其相对的孔型上表面30a、30b及孔型底面31a、31b接触这样的造形。其原因在于，若在第2-1孔型K2-1处的全部道次中将被轧制材A的上下端部和孔型内部设为非接触，则有可能产生凸缘相当部(与后述的凸缘部80相对应的部位)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。

图4是第2-2孔型K2-2的概略说明图。第2-2孔型K2-2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2-2孔型K2-2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2-2孔型K2-2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的突出长度等尺寸形成为彼此相等。期望的是，这些突起部45、46的顶端部角度是25°以上且40°以下的楔形角度θ1b，设计为与上述第2-1孔型K2-1的楔形角度相同的角度。

突起部45、46的高度(突出长度)h2b形成为比上述第2-1孔型K2-1的突起部35、36的高度h2a高，成为h2b>h2a。在这些上孔型辊40与下孔型辊41的辊隙中，对通过上述第2-1孔型K2-1后的被轧制材A进一步进行造形。

在此，在第2-2孔型K2-2形成的突起部45、46的高度h2b比在第2-1孔型K2-1形成的突起部35、36的高度h2a高，同样地，第2-2孔型K2-2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。第2-2孔型K2-2处的突起部45、46向被轧制材A进入的进入深度与突起部45、46的高度h2b相同。即，第2-1孔型K2-1处的突起部35、36向被轧制材A进入的进入深度h2a与第2-2孔型K2-2处的突起部45、46向被轧制材A进入的进入深度h2b成为h2a＜h2b的关系。

另外，与被轧制材A的上下端部(板坯端面)相对的孔型上表面40a、40b和孔型底面41a、41b与突起部45、46的倾斜面所成的角度θf在图4所示的4个部位处都形成为约90°(大致直角)。

如图4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2-2孔型K2-2处以使在第2-1孔型K2-1处形成的切槽38、39变得更深的方式进行造形，形成切槽48、49(切槽轧制造形)。该第2-2孔型K2-2也与第2-1孔型K2-1同样地也被称为“切槽孔型”。

另外，基于在此形成的切槽48、49的尺寸来确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，第2-2孔型K2-2处的造形通常通过多个道次进行，但在该多个道次的造形中，在最终道次中进行使被轧制材A的上下端部(板坯端面)同与其相对的孔型上表面40a、40b及孔型底面41a、41b接触这样的造形。其原因在于，若在第2-2孔型K2-2处的全部道次中将被轧制材A的上下端部和孔型内部设为非接触，则有可能产生凸缘相当部(与后述的凸缘部80相对应的部位)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。

图5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50和下孔型辊51。在上孔型辊50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55。而且，在下孔型辊51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的突出长度等尺寸形成为彼此相等。

上述突起部55、56的顶端部角度θ2形成为比上述角度θ1b大的角度，突起部55、56向被轧制材A进入的进入深度h3比上述突起部45、46的进入深度h2b短(即h3<h2b)。优选该角度θ2是例如70°以上且110°以下。

另外，与被轧制材A的上下端部(板坯端面)相对的孔型上表面50a、50b和孔型底面51a、51b与突起部55、56的倾斜面所成的角度θf在图5所示的4个部位处都形成为约90°(大致直角)。

如图5所示，在第3孔型K3中，针对在第2-2孔型K2-2通行后的被轧制材A而言，通过将被轧制材A的上下端部(板坯端面)中的在第2-2孔型K2-2处所形成的切槽48、49压靠于突起部55、56，从而使其成为切槽58、59。即，在第3孔型K3处的造形中的最终道次中，切槽58、59的最深部角度(以下也称为切槽角度)成为θ2。换言之，进行将在第2-2孔型K2-2处与切槽48、49的形成一起被造形出的分割部位(与后述的凸缘部80相对应的部位)向外侧弯折这样的造形(弯折轧制造形)。该第3孔型K3也被称为“弯折孔型”。

另外，图5所示的第3孔型K3处的造形通过至少1个道次以上来进行，其中的至少1个道次以上在被轧制材A的上下端部(板坯端面)和孔型内部(第3孔型K3的上表面和底面)接触的状态下进行。优选的是，在该被轧制材A的上下端部(板坯端面)和孔型内部接触的状态下进行该端部的轻压下。

图6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60和下孔型辊61。在上孔型辊60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65。而且，在下孔型辊61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66。这些突起部65、66具有锥形状，突起部65和突起部66的突出长度等尺寸形成为彼此相等。

上述突起部65、66的顶端部角度θ3形成为比上述角度θ2大的角度，突起部65、66向被轧制材A进入的进入深度h4比上述突起部55、56的进入深度h3短(即h4<h3)。优选该角度θ3是例如130°以上且170°以下。

另外，与被轧制材A的上下端部(板坯端面)相对的孔型上表面60a、60b和孔型底面61a、61b与突起部65、66的倾斜面所成的角度θf与上述第3孔型K3同样地，在图6所示的4个部位处都形成为约90°(大致直角)。

在第4孔型K4中，针对在第3孔型K3通行后的被轧制材A而言，通过将被轧制材A的上下端部(板坯端面)中的在第3孔型K3处所形成的切槽58、59压靠于突起部65、66，从而将切槽58、59扩开，使其成为切槽68、69。即，在第4孔型K4处的造形中的最终道次中，切槽68、69的最深部角度(以下也称为切槽角度)成为θ3。换言之，进行将在第3孔型K3处与切槽58、59的形成一起被造形出的分割部位(与后述的凸缘部80相对应的部位)进一步向外侧弯折这样的造形(弯折轧制造形)。该第4孔型K4也被称为“弯折孔型”。

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型钢产品的凸缘的部位，在此称为凸缘部80。

图6所示的第4孔型K4处的造形通过至少1个道次以上来进行，其中的至少1个道次以上在被轧制材A的上下端部(板坯端面)和孔型内部(第4孔型K4的上表面和底面)接触的状态下进行。优选的是，在该被轧制材A的上下端部(板坯端面)和孔型内部接触的状态下进行该端部的轻压下。

图7是第5孔型K5的概略说明图。第5孔型K5由作为一对水平辊的上孔型辊85和下孔型辊86形成。如图7所示，在第5孔型K5中，配置成，使直至第4孔型K4为止所造形出的被轧制材A旋转90°或者270°，使直至第4孔型K4为止位于被轧制材A的上下端的凸缘部80来到轧制节距线上。而且，在第5孔型K5中，通过压下将两处凸缘部80连接的连接部即腹板部82并且压下凸缘部80的凸缘顶端部，从而进行凸缘宽度的尺寸调整。如此造形出所谓的狗骨形状的H型粗型材(图1所示的H型粗型材13)。另外，该第5孔型K5将腹板部82压下而使其减薄，因此该第5孔型K5也被称为“腹板减薄孔型”或者“平造形孔型”。另外，该平造形孔型(第5孔型K5)的轧制造形以1个或者任意的多个道次进行。

针对如此造形出的H型粗型材13而言，使用包括作为已知的轧机的万能中间轧机5-轧边机9这两个轧机的轧机列，施加多个道次的反向轧制，造形出中间材14。然后，将中间材14在万能精轧机8中精轧成产品形状，制造H型钢产品16(参照图1)。

如上述那样，通过进行如下这样的造形，即，使用本实施方式的第1孔型K1～第4孔型K4而在被轧制材A的上下端部(板坯端面)形成切槽，进行将被上述切槽左右分开的各部分向左右弯折的加工并形成凸缘部80，从而与以往进行的始终将板坯端面压下的粗轧方法相比，可使凸缘宽度变宽而对H型粗型材13进行造形，其结果，能够制造凸缘宽度较大的最终产品(H型钢)。

在此，在本实施方式的H型钢的制造方法中，具有如下特征，即，与以往的制造方法中的平孔型造形前的凸缘部的形状相比，利用上述第1孔型K1～第4孔型K4造形出的被轧制材A的凸缘部80的形状是接近于产品凸缘的形状的形状。这是因为采用了如下的造形技术，即，在不改变用作原材料的矩形截面的原材料(板坯)的端部形状的前提下进行将形成切槽而造形出的分割部位(凸缘部80)弯折的加工。

在具有这样的特征的轧制造形技术中，为了高效地像例如利用宽1800mm、厚280mm～320mm的矩形截面原材料板坯来制造具有宽度400mm以上的凸缘宽度的H型钢产品那样地制造大型H型钢，有时进一步谋求凸缘部80的增厚。在谋求凸缘部80的增厚时，认为例如在进行切槽轧制造形时实施轧边是有效的，但在对凸缘宽度较宽、凸缘厚度较薄的形状的被轧制材A进行轧边的情况下，有可能成为仅凸缘顶端部增厚这样的低效的凸缘造形。另外，在轧边的压下量较大的情况下，有可能导致凸缘部80的上下左右的厚度平衡不均匀，使尺寸精度恶化。

即，本发明人等发现了如下见解：在上述那样的切槽孔型处的轧制造形中，由于没有采用利用孔型来约束被轧制材A的侧面的结构，因此变形仅集中于凸缘顶端部，仅顶端部增厚，与此同时，担心被轧制材A的左右方向上的槽偏移等定心不良，由此，造形出的凸缘相当部的厚度容易在上下左右方向上成为不均匀，特别是容易在凸缘左右厚度上产生差异。另外，槽偏移是指如下现象，即，在切槽孔型处的轧制造形中，在利用突起部形成切槽时，所形成的切槽的中心部相对于被轧制材A的厚度方向中心部发生偏移。

鉴于这样的情况，本发明人等对切槽孔型的形状进行了进一步的研究，提出了一种切槽孔型，该切槽孔型能够消除因上述的槽偏移等而导致所造形出的凸缘相当部的厚度在上下左右方向上成为不均匀、特别是在凸缘左右厚度上产生差异这样的问题点，此外，在所提出的改进形状的切槽孔型中，在谋求凸缘增厚的情况下，定量地对用于使增厚效率最大化的指标进行了验证，提出了高效的增厚条件。以下参照附图对具有新提出的结构的切槽孔型的形状进行说明，对能够利用该切槽孔型高效地谋求凸缘增厚的条件进行说明。

(本发明的实施方式的切槽孔型的结构)

图8是表示本发明的实施方式的切槽孔型的结构的概略说明图，示出了与上述第2-2孔型K2-2相当的改进后的孔型K2-2a。另外，针对图8所示的孔型的结构而言，参照图4对与上述第2-2孔型K2-2相同的构成要素使用相同的附图标记进行图示并省略其说明。

如图8所示，改进后的第2-2孔型K2-2a的基本的孔型结构与改进前的第2-2孔型K2-2大致相同，作为不同点可列举出，构成为，形成于孔型的左右的孔型侧面40c和41c抵接于被轧制材A从而对该被轧制材A进行约束。即，相对于在改进前的第2-2孔型K2-2(参照图4)中未设置侧壁的结构而言，改进后的第2-2孔型K2-2a成为设有侧壁宽度的结构(孔型设计)。

在此，第2-2孔型K2-2a处的造形例如通过多个道次进行，但优选的是，在该多个道次的造形中的至少1个道次以上中，如图8所示，被轧制材A的上下端部(板坯端面)和孔型内部(第2-2孔型K2-2a的孔型上表面40a、40b以及孔型底面41a、41b)相接触。其原因在于，通过在第2-2孔型K2-2a处的轧制造形中使4个部位处的凸缘相当部(之后的凸缘部80)的长度一致，从而谋求之后造形出的凸缘部80的尺寸精度的提高。

在图8所示的孔型结构中，从高效地自左右约束被轧制材A的方面考虑，孔型侧面40c、41c的形状优选为与孔型辊轴线垂直的铅垂形状，但针对被轧制材A的形状并不是完全左右对称形状的情况等情况而言，为了抑制缺陷的产生并且实施被轧制材引导，期望形成为相对于与孔型辊轴线垂直的方向具有预定的倾斜角度θs的锥形状。另外，为了使与辊磨损相伴的辊的修复较为容易，也期望为锥形状。针对具体的倾斜角度θs的值而言，优选设为在进行辊修复的方面上所需的最小角度即3°以上，作为用于恰当地进行被轧制材引导的角度，优选设为6°以下。

本发明人等推测，在图8所示那样的对被轧制材A的凸缘相当部(凸缘部80)进行约束的形状的孔型(改进后的第2-2孔型K2-2a)中实施切槽轧制造形时，能通过改变该孔型K2-2a的设计、尺寸等从而在造形后的凸缘厚度上产生差异，并且实施了基于FEM的分析，对恰当的孔型设计、尺寸进行了验证。

图9是对在针对相同尺寸的被轧制材A而言的最终切槽轧制造形(第2-2孔型处的轧制造形)中进行轧制造形的孔型的设计没有约束的情况(即上述基本的孔型结构的孔型K2-2，参照图4)和有约束的情况(即改进后的孔型K2-2a，参照图8)下的切槽轧制造形后的凸缘相当部(凸缘部80)的形状进行比较的FEM分析图。另外，在图9中，作为参考图也示出了在切槽轧制造形时完全不采取轧边的压下量的情况。

如图9所示，可知，在最终切槽轧制造形中，在将侧壁设于孔型来约束被轧制材A的情况下，与在孔型中不设置侧壁而不对被轧制材A进行约束的情况相比，由于凸缘相当部(凸缘部80)的顶端部受到约束，因此能谋求除被约束的部位之外的部位(即凸缘根部等)的增厚。另外，考虑到凸缘根部等的增厚的状况依赖于被轧制材A的被孔型约束时的与辊的接触状况等，图9所图示的分析图是一个例子，是使凸缘单侧宽度的自顶端约1/2的范围与辊接触而进行最终切槽轧制造形的情况下的分析图。

另外，在图9中图示了使凸缘单侧宽度的自顶端约1/2的范围与辊接触而进行最终切槽轧制造形的情况，但本发明人等也对变更该辊接触范围的情况进行了分析。图10是表示利用约束状况(辊接触状况)不同的孔型进行针对相同尺寸的被轧制材A而言的最终切槽轧制造形的情况下的弯折轧制造形后的凸缘部形状的FEM分析图。另外，在图10中，作为参考图也图示了在进行切槽轧制造形时不进行孔型约束的情况和在进行切槽轧制造形时不采取轧边的压下量的情况下的凸缘部形状。

如图10所示，可知，与孔型约束率较低的情况相比，在孔型约束率较高的情况下，能谋求除被约束的部位之外的部位(即凸缘根部等)的增厚。认为其原因在于，能通过以扩大被轧制材与辊的接触范围的方式增大凸缘顶端部的约束范围、提高约束度从而使轧边的压下渗透发展，对凸缘单侧宽度中央部、根部等的厚度进行增厚。即，认为随着孔型的约束的程度增加，最终切槽轧制造形时的轧边所带来的影响范围会在凸缘相当部的中央部方向上扩大并带来影响，促进了增厚。另外，针对凸缘相当部的增厚而言，例如将凸缘相当部的单侧宽度中央部确定为凸缘厚度的代表点，根据该代表点处的厚度进行判断。另外，上述“压下渗透”是指轧制对被轧制材的影响使变形在压下方向上波及到被轧制材的更内部的状态。

根据这样的图9、图10所示的分析结果，本发明人等为了对最终切槽轧制造形的孔型约束度进行定量化，提出引入“孔型约束率B”的参数，基于该孔型约束率B与凸缘增厚率之间的关系进行了用于确定恰当的孔型约束率B的范围的进一步的验证。以下，参照图11说明本验证。

在此，“孔型约束率B”是指进行孔型约束而实施了切槽轧制造形和弯折轧制造形的情况下的凸缘顶端厚度t相对于由与开槽孔型处的凸缘相当部的顶端厚度相当的孔型底宽所规定的被轧制材的凸缘顶端相当部的厚度t0(参照图2)的比例(＝t/t0)(参照图10)。以下的式(1)是孔型约束率B的定义。

B＝t/t0…(1)

图11是表示在本实施方式的H型钢的制造方法中，在进行了孔型约束的状态下实施最终切槽轧制造形的情况下，将孔型约束率B设为多个各种值时的板坯顶端部的压下率与凸缘增厚率之间的关系的图表。在此，板坯顶端部的压下率表示切槽轧制造形中的板坯顶端部的累积的压下率。即，板坯顶端部的压下率是指利用切槽轧制造形开始前与最终切槽轧制造形完成后的上下楔形间距离而确定的累积边缘加工量的比例(即累积的切槽轧制造形的压下率)。另外，凸缘增厚率是指，进行孔型约束而实施切槽轧制造形和弯折轧制造形的情况下的凸缘最大厚度相对于不进行孔型约束而实施切槽轧制造形和弯折轧制造形的情况下的凸缘最大厚度而言的增厚的比例。上述凸缘厚度是指图10中的参考图所示的凸缘单侧宽度中央部的凸缘厚度(参照图10中的虚线包围部分)。另外，凸缘厚度使用在相对于凸缘外表面垂直的方向上测量到的值。

如图11所示，基本上存在随着板坯顶端部的压下率增加而凸缘增厚率变高的倾向。另外，存在孔型约束率B越大则凸缘增厚率成为越低的值的倾向，例如在孔型约束率B为0.90的情况下，即使板坯顶端部的压下率变大，凸缘增厚率也仍然是接近于1.00的值。若孔型约束率B的值过大，则在进行最终切槽轧制造形时会在被轧制材A被过度约束的状态下进行轧制造形，因此长度方向上的伸长较为显著，无法充分实现凸缘增厚。即，为了在一定程度上实现凸缘增厚，例如孔型约束率B优选为0.90以下。

另外，在上述专利文献1(日本特开2017-121655号公报)的技术中，公开了孔型侧面抵接于被轧制材A的左右并进行约束的结构，可理解为公开了例如孔型约束率B为1.0这样的条件。但是，在专利文献1并未记载在进行了孔型约束的状态下进行板坯顶端部的压下的内容，对于板坯顶端部的压下率与凸缘增厚率的关系也没有任何提及。

根据在图11中得到的数据，首先能够规定无论板坯顶端部的压下率如何凸缘增厚率都成为较高的值(充分得到凸缘增厚效果)那样的孔型约束率B为0.70以上。孔型约束率B优选为0.70以上的原因在于，在孔型约束率B为0.65的情况下，能看到若板坯顶端部的压下率过大则凸缘厚度减薄的倾向。

另外，孔型约束率B＝1.0的条件是不进行板坯顶端部的积极的压下、不谋求凸缘增厚的条件，因此孔型约束率B优选小于1.0，并且，基于图11的数据，优选设为0.9以下。

另外，根据图11所得到的数据可知，在板坯顶端部的压下率(累积压下率)为0.20以上且0.25以下的范围内实施轧制造形的情况下，特别是在孔型约束率B为0.65的情况下，可显著地看到凸缘厚度的减薄现象，因此在上述范围内实施轧制造形的情况下，能够通过将孔型约束率B规定为0.70以上从而确保充分的凸缘增厚率。

在此，例如如非专利文献“昭和53年塑性加工春季讲演会(1978.5.17～19广岛)，209～210页”所记载的那样，矩形截面的被轧制材的轧制的变形形态(变形模式)主要分为被称为单***(日文：シングルバルジング)的形态和被称为双***(日文：ダブルバルジング)的形态。基于这些见解，着眼于凸缘部80的轧制造形，在将上述非专利文献所记载的辊径、压下率、板宽、板厚分别应用于H型钢的通常的制造条件的情况下，可知上述单***与双***的分界是矩形截面材料的凸缘单侧宽度与凸缘厚度之比I(以下也简称为I)的值为约1.30的情况，可知，若I超过1.30，则轧制引起的变形会集中于被轧制材的端部，成为双***形状，若I为1.30以下，则轧制引起的变形会集中于被轧制材的中央，成为单***形状。

在利用上述的基本的孔型结构进行轧制造形的情况下，利用第5孔型K5处的轧制造形来显现上述的双***形状的条件是I超过1.30的情况，在这样的情况下，1/2凸缘单侧宽度部附近会被造形成比顶端薄。表1示出了原材料的厚度(通常已知的板坯厚度)为250mm、300mm，制造的H型钢的凸缘宽度为300mm、400mm、500mm、600mm的情况下的I的值。另外，在本实施方式的轧制造形中，在板坯边缘加工造形后能得到接近于产品凸缘形状的形状来作为凸缘部80的形状，因此不在凸缘宽度方向上进行较大程度的压下。因此，粗轧后的凸缘单侧宽度与H型钢产品的凸缘单侧宽度大致相等，将粗轧后的凸缘部80的单侧宽度认为是所制造的H型钢的凸缘宽度的大约一半的值150mm、200mm、250mm、300mm即可。

[表1]

如表1所示，若采用在板坯厚度上形成切槽并将分割部位弯折的造形法，则板坯厚度的大约1/2直接成为轧边精加工后的精加工凸缘厚度，因此在利用250mm厚的原材料制造产品凸缘宽度400mm、500mm、600mm的H型钢产品的情况下，I成为超过1.30的值。另外，在利用300mm厚的原材料制造产品凸缘宽度400mm、500mm、600mm的H型钢产品的情况下，I也成为超过1.30的值。

如参照表1说明的那样，特别是在制造凸缘宽度为400mm以上的H型钢产品的情况下，若利用上述的基本的孔型结构进行轧制造形，则会在第5孔型K5的平造形轧制中将1/2凸缘单侧宽度部附近造形成比顶端薄，成为所谓的双***形状。因此，寻求避免这种情况的凸缘增厚方法，特别是寻求实现1/2凸缘单侧宽度部附近的增厚。

针对这样的情况而言，即使在以往在第5孔型K5的平造形轧制中成为所谓的双***形状的条件下，通过采用本实施方式的将设有侧壁的孔型设计(被轧制材约束孔型)应用于最终切槽轧制造形时这样的孔型设计，而且在该孔型设计中使孔型约束率成为预定的恰当的数值范围内的值，也能够高效地实现充分的凸缘增厚。

如以上说明的那样，在本实施方式的H型钢的制造方法中，除了基本的孔型结构之外，通过将进行切槽轧制造形的孔型的最终孔型的孔型设计设为设有侧壁的结构，设为对被轧制材A进行约束这样的孔型，从而能够使凸缘增厚率成为较高的值，能够高效地实现凸缘部80(特别是凸缘根部)的增厚。在该情况下，特别是通过将孔型约束率B规定为0.70以上从而能够确保充分的凸缘增厚率。

另外，可知，实现这样的较高的凸缘增厚率的孔型设计在以凸缘部80的凸缘单侧宽度与凸缘厚度之比I的值为1.30以上的条件进行轧制造形的情况下特别有效。

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。对于本领域技术人员来说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是显而易见的，这些当然也理解成属于本发明的保护范围。

在上述实施方式中，对如下技术进行了说明：使用作为第1孔型K1～第4孔型K4进行图示、说明的孔型组进行被轧制材A的轧制造形，之后，使用第5孔型K5进行平造形轧制，但实施粗轧工序的孔型数并不限于此，也可以使用更多孔型来实施。即，上述实施方式所示的孔型结构是一个例子，刻设于定径机3、粗轧机4的孔型的数量能够任意地变更，能恰当变更为能够恰当地实施粗轧工序的程度。

另外，在上述实施方式中，作为切槽孔型的结构对刻设有楔形高度不同的两个孔型即第2-1孔型K2-1和第2-2孔型K2-2的情况进行了图示说明，并说明了优选对切槽孔型的最终孔型即第2-2孔型K2-2进行改进而设为具有侧壁的结构(即K2-2a)的主旨，但切槽孔型也可以是1个孔型，此外也可以由3个以上的多个孔型形成。其中，在切槽孔型为3个以上的多个孔型的情况下，期望将应用上述的设有侧壁而对被轧制材A进行约束这样的孔型设计的孔型设为进行切槽轧制造形的孔型组的最终孔型。

另外，作为制造H型钢时的原材料，例示说明了板坯，但本发明当然也能够应用于类似形状的其他原材料。

产业上的可利用性

本发明能够应用于将例如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。

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；13H型粗型材；14中间材；16H型钢产品；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2-1孔型)；31下孔型辊(第2-1孔型)；35、36突起部(第2-1孔型)；38、39切槽(第2-1孔型)；40上孔型辊(第2-2孔型)；41下孔型辊(第2-2孔型)；45、46突起部(第2-2孔型)；48、49切槽(第2-2孔型)；50上孔型辊(第3孔型)；51下孔型辊(第3孔型)；55、56突起部(第3孔型)；58、59切槽(第3孔型)；60上孔型辊(第4孔型)；61下孔型辊(第4孔型)；65、66突起部(第4孔型)；68、69切槽(第4孔型)；80凸缘部；82腹板部；85上孔型辊(第5孔型)；86下孔型辊(第5孔型)；K1第1孔型；K2-1第2-1孔型；K2-2第2-2孔型；K2-2a(改进后的)第2-2孔型；K3第3孔型；K4第4孔型；K5第5孔型(平造形孔型)；T生产线；A被轧制材。

Claims (6)

1.一种H型钢的制造方法，其具备粗轧工序、中间轧制工序以及精轧工序，其特征在于，

在进行所述粗轧工序的轧机刻设有用于对被轧制材进行轧制造形的多个孔型，

该多个孔型包括：

开槽孔型，其对被轧制材的宽度方向端部铅垂地进行开槽；

1个或者多个切槽孔型，其形成有用于对被开槽的被轧制材的宽度方向端部铅垂地形成切槽而在被轧制材端部形成分割部位的突起部；以及

多个弯折孔型，该多个弯折孔型形成有与所述切槽抵接并将在所述切槽孔型处形成的分割部位逐渐弯折的突起部，

在所述1个或者多个切槽孔型中的至少最后段的切槽孔型设有与被轧制材的左右侧面抵接而从左右约束该被轧制材的孔型侧面，

在设有该孔型侧面的切槽孔型中，在以下的式(1)所示的孔型约束率B为0.7以上且小于1.0的条件下进行轧制造形，

B＝t/t0…(1)

其中，t：进行孔型约束而实施了切槽轧制造形和弯折轧制造形的情况下的凸缘顶端厚度，t0：与由开槽孔型形成的凸缘顶端厚度相当的板坯端面的厚度。

2.根据权利要求1所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

在设有所述孔型侧面的切槽孔型处的轧制造形完成为止的累积压下率为0.20以上且0.25以下的条件下进行轧制造形。

3.根据权利要求1或2所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

形成于所述1个或者多个切槽孔型的突起部的顶端角度为25°以上且40°以下。

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1个或者多个切槽孔型和所述多个弯折孔型中，在至少1个道次以上的造形中，在被轧制材的端面和与该端面相对的孔型面接触的状态下进行轻压下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

所述多个孔型包括对经过了所述多个切槽孔型和所述多个弯折孔型的被轧制材进行平造形轧制的平造形孔型，

该平造形孔型处的轧制造形是在与所述分割部位相当的被轧制材的凸缘部的凸缘单侧宽度与凸缘厚度之比I为1.30以上的条件下实施的。

6.根据权利要求5所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

使用厚度为280mm以上且320mm以下的矩形截面原材料，将所述平造形孔型处的轧制造形前的被轧制材的凸缘部的凸缘单侧宽度设为200mm以上。

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