JP6569535B2 - H形鋼の製造方法及びh形鋼製品 - Google Patents

H形鋼の製造方法及びh形鋼製品 Download PDF

Info

Publication number
JP6569535B2
JP6569535B2 JP2016002069A JP2016002069A JP6569535B2 JP 6569535 B2 JP6569535 B2 JP 6569535B2 JP 2016002069 A JP2016002069 A JP 2016002069A JP 2016002069 A JP2016002069 A JP 2016002069A JP 6569535 B2 JP6569535 B2 JP 6569535B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hole
rolling
rolled
mold
flange
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016002069A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017121651A (ja
Inventor
浩 山下
浩 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2016002069A priority Critical patent/JP6569535B2/ja
Publication of JP2017121651A publication Critical patent/JP2017121651A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6569535B2 publication Critical patent/JP6569535B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Metal Rolling (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Description

本発明は、例えば矩形断面であるスラブ等を素材としてH形鋼を製造する製造方法及びH形鋼製品に関する。
H形鋼を製造する場合には、加熱炉から抽出されたスラブやブルーム等の素材を粗圧延機(BD)によって粗形材(所謂ドッグボーン形状の被圧延材)に造形し、中間ユニバーサル圧延機によって上記粗形材のウェブやフランジの厚さを圧下し、併せて前記中間ユニバーサル圧延機に近接したエッジャー圧延機によって被圧延材のフランジに対し幅圧下や端面の鍛錬と整形が施される。そして、仕上ユニバーサル圧延機によってH形鋼製品が造形される。
このようなH形鋼の製造方法において、矩形断面であるスラブ素材から所謂ドッグボーン形状の粗形材を造形する方法として種々の技術が創案されている。例えば特許文献1には、矩形断面素材に対し、孔型底がフラットな複数のボックス孔型を用いてエッジング圧延を施し、ドッグボーン形状の粗形材を造形する技術が開示されている。また、例えば特許文献2には、粗圧延工程の第1の孔型においてスラブ端面に割り込みを入れた後、第2以降の孔型において当該割り込みを割広げる、又は、割り込み深さを深くさせエッジング圧延を行い、それ以降の孔型にてスラブ端面の割り込みを消去する技術が開示されている。
特開平7−88502号公報 特開平7−88501号公報
近年、構造物等の大型化に伴い大型のH形鋼製品の製造が望まれている。特にH形鋼の強度・剛性に大きく寄与するフランジを従来に比べて広幅化した製品が望まれている。フランジが広幅化されたH形鋼製品を製造するためには、粗圧延工程における造形から従来に比べフランジ幅の大きな被圧延材を造形する必要がある。
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、割り込みを入れたスラブ等の素材に対して、特に割り込み形状の変遷等を経ずに、即座に底面がフラット形状のボックス孔型によってエッジング圧延を行い、フランジ相当部を造形しており、このような方法では被圧延材の形状を急激に変化させることに伴う形状不良が生じやすい。特に、このような造形における被圧延材の形状変化は、被圧延材とロールとの接触部の力と、被圧延材の曲げ剛性との関係によって定まるものであり、従来に比べフランジ幅の大きなH形鋼を製造する場合には形状不良がより生じやすいといった問題がある。
また、例えば上記特許文献2に開示されている技術では、スラブ等の素材の端面(スラブ端面)に割り込みを入れ、当該端面をエッジングし、その幅拡がりを利用して粗圧延を行う方法では、フランジの広幅化に限界がある。即ち、従来の粗圧延方法においてフランジの広幅化を図るためにはウェッジ設計(割り込み角度の設計)、圧下調整、潤滑調整といった技術により幅拡がりの向上が図られるが、いずれの方法もフランジ幅に大幅に寄与するものではないため、エッジング量に対するフランジ幅の拡がり量の比率を示す幅拡がり率は、エッジングの初期段階の効率が最も高い条件でも0.8程度であり、同一孔型でエッジングを繰り返す条件では、フランジ幅の拡がり量が大きくなるにつれて低下し、最終的には0.5程度になることが知られている。また、スラブ等の素材自体を大型化し、エッジング量を大きくすることも考えられるが、粗圧延機の設備規模や圧下量等には装置限界があるため十分な製品フランジの広幅化が実現されないといった事情がある。
また、フランジが広幅化されたH形鋼製品を製造する際には、粗圧延工程における造形から従来に比べフランジ幅の大きな被圧延材を造形するために孔型幅が大きくなってしまう傾向があり、粗圧延工程を実施する圧延スタンドのロール胴長には設備限界があることから、刻設する孔型の効率化や簡素化が求められている。
このような事情に鑑み、本発明の目的は、H形鋼を製造する際の孔型を用いた粗圧延工程において、スラブ等の素材の端面に鋭角の先端形状をした突起部で深く割り込みを入れ、それによって形成されたフランジ部を順次折り曲げることによって、被圧延材における形状不良の発生を抑制させ、従来に比べフランジ幅の大きなH形鋼製品を効率的且つ安定的に製造すると共に、フランジとウェブのメタルバランス(断面積比)の適正化やフランジ形状の適正化を実現させることが可能なH形鋼の製造方法を提供することにある。
前記の目的を達成するため、本発明によれば、粗圧延工程、中間圧延工程、仕上圧延工程を備えたH形鋼の製造方法であって、前記粗圧延工程を行う圧延機には、被圧延材を造形する4以上の複数の孔型が刻設され、当該複数の孔型では被圧延材の1又は複数パス造形が行われ、前記複数の孔型のうち第1孔型及び第2孔型には、被圧延材の幅方向に対し鉛直に割り込みを入れる突起部が形成され、前記複数の孔型のうち第2孔型以降では少なくとも1パス以上の造形において被圧延材の端面と孔型周面とが接触した状態で圧下が行われ、前記複数の孔型のうち第3孔型以降では前記割り込みによって成形された分割部位を順次折り曲げる工程が行われ、前記複数の孔型を通材後の被圧延材は、前記中間圧延工程を行う中間ユニバーサル圧延機に導入され、前記中間ユニバーサル圧延機における中間圧延工程は複数パスのリバース圧延によって行われ、当該複数パスのリバース圧延のうち、所定パス以降のパスにおいては以下の式(1)で示される延伸比rが0.960超となるようにパススケジュールが設定されることを特徴とする、H形鋼の製造方法が提供される。
延伸比r=フランジ延伸λf/ウェブ延伸λw ・・・(1)
本発明によれば、H形鋼を製造する際の孔型を用いた粗圧延工程において、スラブ等の素材の端面に鋭角の先端形状をした突起部で深く割り込みを入れ、それによって形成されたフランジ部を順次折り曲げることによって、被圧延材における形状不良の発生を抑制させ、従来に比べフランジ幅の大きなH形鋼製品を効率的且つ安定的に製造すると共に、フランジとウェブのメタルバランス(断面積比)の適正化やフランジ形状の適正化を実現させることが可能となる。
H形鋼の製造ラインについての概略説明図である。 第1孔型の概略説明図である。 第2孔型の概略説明図である。 第3孔型の概略説明図である。 第4孔型の概略説明図である。 第4孔型での造形後の被圧延材に対し、従来より既知の構成・形状を有する平造形孔型を用いて造形を実施した場合の概略説明図である。 中間ユニバーサル圧延機における圧延の概略説明図である。 中間ユニバーサル圧延における延伸比の影響を示す説明図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図1は、本実施の形態にかかる圧延設備1を含むH形鋼の製造ラインTについての説明図である。図1に示すように、製造ラインTには上流側から順に、加熱炉2、サイジングミル3、粗圧延機4、中間ユニバーサル圧延機5、仕上ユニバーサル圧延機8が配置されている。また、中間ユニバーサル圧延機5に近接してエッジャー圧延機9が設けられている。なお、以下では、説明のために製造ラインTにおける鋼材を、総称して「被圧延材A」と記載し、各図において適宜その形状を破線・斜線等を用いて図示する場合がある。
図1に示すように、製造ラインTでは、加熱炉2から抽出された例えばスラブ11等の被圧延材Aがサイジングミル3ならびに粗圧延機4において粗圧延される。次いで、中間ユニバーサル圧延機5において中間圧延される。この中間圧延時には、必要に応じてエッジャー圧延機9によって被圧延材の端部等(後述するフランジ部80)に対して圧下が施される。通常の場合、サイジングミル3及び粗圧延機4のロールには、合わせて4〜6個程度の孔型が刻設されており、これらを経由して10数パス程度のリバース圧延でH形粗形材13が造形され、該H形粗形材13を前記中間ユニバーサル圧延機5−エッジャー圧延機9の2つの圧延機からなる圧延機列を用いて、複数パスの圧下が加えられ、中間材14が造形される。そして中間材14は、仕上ユニバーサル圧延機8において製品形状に仕上圧延され、H形鋼製品16が製造される。
次に、以下では図1に示したサイジングミル3及び粗圧延機4に刻設される孔型構成や孔型形状について図面を参照して説明する。図2〜図5は粗圧延工程を行うサイジングミル3及び粗圧延機4に刻設される孔型についての概略説明図である。ここで、説明する第1孔型〜第4孔型は、例えばサイジングミル3に全て刻設されても良く、サイジングミル3及び粗圧延機4に第1孔型〜第4孔型の4つの孔型が分けて刻設されても良い。即ち、第1孔型〜第4孔型はサイジングミル3及び粗圧延機4の両方に亘って刻設されても良く、どちらか一方の圧延機に刻設されても良い。通常のH形鋼の製造における粗圧延工程では、これら各孔型において1又は複数パスでの造形が行われる。
また、本実施の形態では刻設される孔型が4つの場合を例示して説明するが、その孔型数についても、必ずしも4孔型である必要はなく、4以上の複数の孔型数であっても良い。即ち、H形粗形材13を造形するために好適な孔型構成であれば良い。なお、図2〜図5では、各孔型における造形時の被圧延材Aの概略最終パス形状を破線にて図示している。
図2は第1孔型K1の概略説明図である。第1孔型K1は、一対の水平ロールである上孔型ロール20と下孔型ロール21に刻設され、これら上孔型ロール20と下孔型ロール21のロール隙において被圧延材Aが圧下・造形される。また、上孔型ロール20の周面(即ち、第1孔型K1の上面)には、孔型内部に向かって突出する突起部25が形成されている。更に、下孔型ロール21の周面(即ち、第1孔型K1の底面)には、孔型内部に向かって突出する突起部26が形成されている。これら突起部25、26はテーパー形状を有しており、その突出長さ等の寸法は、突起部25と突起部26とでそれぞれ等しく構成されている。突起部25、26の高さ(突出長さ)をh1とし、先端部角度をθ1aとする。
この第1孔型K1においては、突起部25、26が被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に押し当てられ、割り込み28、29が形成される。ここで、突起部25、26の先端部角度(ウェッジ角度とも呼称される)θ1aは例えば25°以上40°以下であることが望ましい。
ここで、第1孔型K1の孔型幅は、被圧延材Aの厚み(即ち、スラブ厚)とほぼ等しいことが好ましい。具体的には、第1孔型K1に形成された突起部25、26の先端部における孔型の幅と、スラブ厚を同一にすることで、被圧延材Aの左右センタリング性が好適に確保される。また、このような孔型寸法の構成とすることで、図2に示すように、第1孔型K1での造形時において、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)においては、上記突起部25、26及び孔型側面(側壁)の一部が被圧延材Aと接していて、割り込み28、29により4つの要素(部位)に分割されたスラブ上下端部に対して、第1孔型K1の上面及び底面にて積極的な圧下が行われない方が好ましい。孔型の上面及び底面による圧下は、被圧延材Aの長手方向への伸びを生じさせてしまい、フランジ(後述するフランジ部80)の生成効率を低下させてしまうからである。即ち、第1孔型K1においては、突起部25、26が被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に押し当てられ、割り込み28、29が形成される際の突起部25、26における圧下量(ウェッジ先端圧下量)は、スラブ上下端部における圧下量(スラブ端面圧下量)よりも十分に大きなものとされ、これにより割り込み28、29が形成される。
図3は第2孔型K2の概略説明図である。第2孔型K2は、一対の水平ロールである上孔型ロール30と下孔型ロール31に刻設される。上孔型ロール30の周面(即ち、第2孔型K2の上面)には、孔型内部に向かって突出する突起部35が形成されている。更に、下孔型ロール31の周面(即ち、第2孔型K2の底面)には、孔型内部に向かって突出する突起部36が形成されている。これら突起部35、36はテーパー形状を有しており、その突出長さ等の寸法は、突起部35と突起部36とでそれぞれ等しく構成されている。これら突起部35、36の先端部角度は25°以上40°以下のウェッジ角度θ1bであることが望ましい。
なお、上記第1孔型K1のウェッジ角度θ1aは、フランジ相当部の先端部厚みを確保し、誘導性を高め、圧延の安定性を担保するためには、後段の第2孔型K2のウェッジ角度θ1bと同じ角度であることが好ましい。
突起部35、36の高さ(突出長さ)h2は、上記第1孔型K1の突起部25、26の高さh1より高く構成されており、h2>h1となっている。また、突起部35、36の先端部角度は上記第1孔型K1の突起部25、26の先端部角度と同じであることが圧延寸法精度上、好ましい。これら上孔型ロール30と下孔型ロール31のロール隙において、上記第1孔型K1通材後の被圧延材Aが更に造形される。
ここで、第1孔型K1に形成される突起部25、26の高さh1より、第2孔型K2に形成される突起部35、36の高さh2の方が高く、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)への侵入長さも同様に第2孔型K2の方が長くなる。第2孔型K2での突起部35、36の被圧延材Aへの侵入深さは、突起部35、36の高さh2と同じである。即ち、第1孔型K1での突起部25、26の被圧延材Aへの侵入深さh1’と、第2孔型K2での突起部35、36の被圧延材Aへの侵入深さh2はh1’<h2との関係になっている。
また、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に対向する孔型上面30a、30b及び孔型底面31a、31bと、突起部35、36の傾斜面とのなす角度θfは、図3に示す4箇所ともに約90°(略直角)に構成されている。
図3に示すように、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)へ押し当てられた時の突起部の侵入長さが長いことから、第2孔型K2においては、第1孔型K1において形成された割り込み28、29が更に深くなるように造形が行われ、割り込み38、39が形成される。なお、ここで形成される割り込み38、39の寸法に基づき粗圧延工程でのフランジ造形工程終了時のフランジ片幅が決定される。
また、第2孔型K2での造形は多パスにより行われるが、この多パス造形においては、図3に示すように、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)と孔型内部(第2孔型K2の上面及び底面)が接触している状態で少なくとも2パス以上の造形(圧下)が行われる。即ち、孔型上面30a、30b及び孔型底面31a、31bと被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)が接触した状態で2パス以上の圧下が行われる。これにより、被圧延材Aのフランジ相当部(後述するフランジ部80に相当する部位)の圧下が行われる。
図4は第3孔型K3の概略説明図である。第3孔型K3は、一対の水平ロールである上孔型ロール40と下孔型ロール41に刻設される。上孔型ロール40の周面(即ち、第3孔型K3の上面)には、孔型内部に向かって突出する突起部45が形成されている。更に、下孔型ロール41の周面(即ち、第3孔型K3の底面)には、孔型内部に向かって突出する突起部46が形成されている。これら突起部45、46はテーパー形状を有しており、その突出長さ等の寸法は、突起部45と突起部46とでそれぞれ等しく構成されている。
上記突起部45、46の先端部角度θ2は、上記角度θ1bに比べ広角に構成され、突起部45、46の被圧延材Aへの侵入深さh3は、上記突起部35、36の侵入深さh2よりも短くなっている(即ち、h3<h2)。
また、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に対向する孔型上面40a、40b及び孔型底面41a、41bと、突起部45、46の傾斜面とのなす角度θfは、図4に示す4箇所ともに約90°(略直角)に構成されている。
図4に示すように、第3孔型K3では、第2孔型K2通材後の被圧延材Aに対し、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)において第2孔型K2において形成された割り込み38、39が、突起部45、46が押し当てられることにより、割り込み48、49となる。即ち、第3孔型K3での造形における最終パスでは、割り込み48、49の最深部角度(以下、割り込み角度とも呼称する)がθ2となる。換言すると、第2孔型K2において割り込み38、39の形成と共に造形された分割部位(後述するフランジ部80に対応する部位)が外側に折り曲げられるような造形が行われる。
また、図4に示す第3孔型K3での造形は少なくとも1パス以上によって行われ、このうちの少なくとも1パス以上は、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)と孔型内部(第3孔型K3の上面及び底面)が接触した状態で行われる。この被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)と孔型内部が接触した状態においては、当該端部の軽圧下が行われることが好ましい。
図5は第4孔型K4の概略説明図である。第4孔型K4は、一対の水平ロールである上孔型ロール50と下孔型ロール51に刻設される。上孔型ロール50の周面(即ち、第4孔型K4の上面)には、孔型内部に向かって突出する突起部55が形成されている。更に、下孔型ロール51の周面(即ち、第4孔型K4の底面)には、孔型内部に向かって突出する突起部56が形成されている。これら突起部55、56はテーパー形状を有しており、その突出長さ等の寸法は、突起部55と突起部56とでそれぞれ等しく構成されている。
上記突起部55、56の先端部角度θ3は、上記角度θ2に比べ広角に構成され、突起部55、56の被圧延材Aへの侵入深さh4は、上記突起部45、46の侵入深さh3よりも短くなっている(即ち、h4<h3)。
また、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に対向する孔型上面50a、50b及び孔型底面51a、51bと、突起部55、56の傾斜面とのなす角度θfは、上記第3孔型K3と同様に、図5に示す4箇所ともに約90°(略直角)に構成されている。
第4孔型K4では、第3孔型K3通材後の被圧延材Aに対し、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)において第3孔型K3において形成された割り込み48、49が、突起部55、56が押し当てられることにより押し広げられ、割り込み58、59となる。即ち、第4孔型K4での造形における最終パスでは、割り込み58、59の最深部角度(以下、割り込み角度とも呼称する)がθ3となる。換言すると、第3孔型K3において割り込み48、49の形成と共に造形された分割部位(後述するフランジ部80に対応する部位)が更に外側に折り曲げられるような造形が行われる。このようにして造形された被圧延材Aの上下端部の部位は、後のH形鋼製品のフランジに相当する部位であり、ここではフランジ部80と呼称する。
図5に示す第4孔型K4での造形は少なくとも1パス以上によって行われ、このうちの少なくとも1パス以上は、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)と孔型内部(第4孔型K4の上面及び底面)が接触した状態で行われる。この被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)と孔型内部が接触した状態においては、当該端部の軽圧下が行われることが好ましい。
以上説明した第1孔型K1〜第4孔型K4によって造形された被圧延材Aに対し、従来のH形鋼の製造方法に倣えば、例えば特許文献2等において既知である平造形孔型(ウェブ減厚孔型)を用いていわゆるドッグボーン形状であるH形粗形材13が造形される。そして、図1に示す中間ユニバーサル圧延機5−エッジャー圧延機9の2つの圧延機からなる圧延機列を用いて、複数パスのリバース圧延により圧下され、中間材14が造形される。そして中間材14は、仕上ユニバーサル圧延機8において製品形状に仕上圧延され、H形鋼製品16が製造される。
ここで、上述した第1孔型K1〜第4孔型K4によって造形された被圧延材Aのフランジ部80の形状が、従来の製造方法における平孔型造形前のフランジ部の形状に比べ、製品フランジの形状に近い形状である。これは、素材として用いる矩形断面の素材(スラブ)の端部形状を変えることなく、割り込みを入れて造形した分割部位(フランジ部80)を折り曲げる加工を行うといった造形技術を採用していることに起因する。また、このような造形技術を採用するために、第2孔型K2〜第4孔型K4においては、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に対向する2箇所の孔型上面及び2箇所の孔型底面と、孔型に形成された突起部の傾斜面とのなす角度θfは約90°(略直角)に構成されており、また、被圧延材Aの上下端部が割り込みを形成することで2つに分割して造形され、フランジ部80の先端部の厚みが従来法に比べて厚い。
そこで本発明者らは、第1孔型K1〜第4孔型K4によって造形されたフランジ部80の形状が製品フランジの形状に近い点に着目し、粗圧延工程の効率化について鋭意検討を行った。以下、本検討について図面を参照して説明する。
先ず、本実施の形態に係る第1孔型K1〜第4孔型K4を用いた造形方法において、第4孔型K4での造形後、従来から既知の平造形孔型を用いた場合の問題点について説明する。
図6は、第4孔型K4での造形後の被圧延材Aに対し、従来より既知の構成・形状を有する平造形孔型90を用いてウェブ部82の厚み圧下を含む造形を実施した場合の説明図であり、(a)は造形前、(b)は造形後を示している。なお、図6においては、フランジ部80の形状変化の様子を示すためにフランジ部80を拡大するように被圧延材Aの一部を拡大して図示している。
図6(a)に示すように、本実施の形態に係る第1孔型K1〜第4孔型K4によって造形されたフランジ部80は、ウェブ部82が圧下されると、そのメタルフローが平造形孔型90外側(即ち、フランジ部80)に流れ、当該平造形孔型90の側壁に鋼材が押し付けられる。これにより、ウェブ部82を減厚する過程でフランジ部80のプルダウン(ウェブ減厚によるフランジ肉引け)が発生する。特に、大型H形鋼においては、ウェブ部82の幅が相対的にフランジ部80に対して大きくなるために、プルダウンが大きい。従って、ウェブ部82を減厚する過程でフランジ部の幅が短くなる現象が起きる。即ち、図6(b)に示すように、フランジ部80が平造形孔型90外側に押し付けられると同時に、フランジ部80の先端部がプルダウンによってロールから離れてしまい、フランジ先端部が内側に張り出し、図中破線部に示す箇所が疵などの原因となってしまう恐れがある。更には、ウェブ部82の厚み圧下量が大きくなると、フランジ部80へのメタルフローが大きくなり、フランジ部80の折れ曲がりといった形状不良も懸念される。
以上、図6を参照して説明した従来より既知の平造形孔型90を用いた造形法の問題点に鑑み、本発明者らは、この平造形孔型90を粗圧延機に刻設せずに、上記第1孔型K1〜第4孔型K4によって造形された被圧延材Aをそのまま中間ユニバーサル圧延機5に導入し、所定の圧延条件を満たすような複数パスのリバース圧延でもって中間材14の造形を行う技術を創案した。
しかしながら、上述したように、本実施の形態に係る第1孔型K1〜第4孔型K4によって造形されたフランジ部80は、先端部の厚みが従来に比べて厚く、製品フランジの形状に近い形状となっていることから、従来の中間ユニバーサル圧延機5におけるリバース圧延と同様の条件で中間材14の造形を進めた場合、フランジ形状に問題が生じることが懸念される。
また、平造形孔型90を粗圧延機に刻設しないために、粗圧延工程ではウェブ部82の厚み圧下が十分に行われない。従って、中間ユニバーサル圧延機5においてウェブ部82の厚み圧下が十分に行われ、フランジ部80とウェブ部82のメタルバランスが好適なものとなるような条件を設定する必要がある。
そこで、次に、本実施の形態に係る第1孔型K1〜第4孔型K4によって造形されたフランジ部80に対する、中間ユニバーサル圧延機5でのユニバーサル圧延(中間圧延工程)の影響について図7、8を参照して説明し、中間ユニバーサル圧延機5における好適な圧延条件について検討する。
図7は、中間ユニバーサル圧延機5における圧延の概略説明図であり、(a)は圧延前、(b)は圧延時を示している。図7に示すように、中間ユニバーサル圧延機5には、上下一対の水平ロール91、92と、左右一対の竪ロール101、102が設けられている。水平ロール91、92は、そのロール周面が被圧延材Aのウェブ部82に当接可能に構成され、そのロール側面の一部がフランジ部80の内面に当接可能に構成されている。また、竪ロール101、102は、そのロール周面がフランジ部80の外面に当接可能に構成されている。なお、図7において各ロールのロール軸や圧延機筐体等の構成は省略している。
図7(b)に示すように、中間ユニバーサル圧延機5では、被圧延材Aのウェブ部82に対し、水平ロール91、92の周面が当接し、当該ウェブ部82の厚み方向に対して圧下が加えられる。また、被圧延材Aのフランジ部80に対し、水平ロール91、92の側面の一部がフランジ部80の内面に当接し、竪ロール101、102の周面がフランジ部80の外面に当接し、当該フランジ部80の厚み方向に対して圧下が加えられる。このようにして、被圧延材Aのフランジ部80及びウェブ部82が所望の厚みに圧下される。
ここで、図7(b)に示すように、被圧延材Aのフランジ部80の圧下は、外側への拡がりを竪ロール101、102によって拘束し、先端部80aは非拘束として行われる。この場合、中間ユニバーサル圧延機5の圧延においては、以下の式(1)で示されるフランジ部80の延伸λfとウェブ部82の延伸λwの比率(以下、延伸比rとも呼称する)は、中間圧延工程の条件(中間ユニバーサル圧延機5のロール設定)によって任意に設定することができる。
延伸比r=フランジ延伸λf/ウェブ延伸λw ・・・(1)
本発明者らは、フランジ部80の先端部の厚みが従来法に比べて厚く、製品フランジの形状に近い形状となっており、ウェブ部82の厚みがフランジ部80の厚みより厚い被圧延材Aに対して中間ユニバーサル圧延を実施する際に、好適な延伸比rについて更に検討を行った。
上述したように、本実施の形態に係る製造方法では、粗圧延工程において従来の平造形孔型を用いず、第1孔型K1〜第4孔型K4によって造形された被圧延材Aを、そのまま中間ユニバーサル圧延機5でもって圧延造形する。即ち、粗圧延工程でウェブ部82の厚み圧下が十分に行われないために、ウェブ部82の厚みがフランジ部80の厚みに対して厚い形状でもって中間ユニバーサル圧延機5に導入される。
このため、中間ユニバーサル圧延機5ならびにエッジャー圧延機9における圧延造形は複数パスでもって行われるが、その前段パスにおいては、後段パスに比べ延伸比rを小さい値とし、ウェブ部82の延伸をフランジ部80の延伸よりも促進させて圧延造形を行う必要がある。
一方で、中間ユニバーサル圧延の複数パス全てにおいてウェブ部82の延伸をフランジ部80の延伸よりも促進させ、延伸比rを所定値以下として圧延造形を行うと以下に図8を参照して説明するような問題があることも分かっている。
図8は、本実施の形態に係る中間ユニバーサル圧延における延伸比rの影響を示すFEM計算に基づく説明図であり、(a)は延伸比rが0.960の場合、(b)は延伸比rが0.985の場合を示している。なお、図8では、フランジ部80の形状変化の様子を示すためにフランジ部80を拡大するように被圧延材Aの一部を拡大して図示している。
図8(a)に示すように、中間ユニバーサル圧延における複数パスのうちの後段パスで延伸比rを0.960とすると、ウェブ部82とフランジ部80の接続部(いわゆるコーナー部)やフランジ部80の先端に肉引けが生じてしまい、フランジ部80の内面の充満性が十分に確保されない。
一方、図8(b)に示すように、中間ユニバーサル圧延における複数パスのうちの後段パスで延伸比rを0.960超(例えば0.985)に設定すると、上述したようなフランジ部80での肉引けは発生せず、フランジ部80の圧延造形が好適に行われる。
以上図8を参照して説明したように、本実施の形態に係る製造方法においては、中間ユニバーサル圧延における複数パスのうちの後段パスで延伸比rを0.960超として圧延造形を行う必要がある。一方で、中間ユニバーサル圧延における複数パスのうちの前段パスでの延伸比rは0.960以下として圧延造形を行う必要がある。
以下に示す表1は、スラブ厚250mmの矩形断面スラブを素材として本実施の形態に係る製造方法を適用した場合の中間ユニバーサル圧延のパススケジュールの一例であり、各パスにおけるウェブ厚、フランジ厚、ウェブ延伸λw、フランジ延伸λf、延伸比rを記載したものである。
表1に示すように、複数パス(計23パス)のうち、1〜14パスでは延伸比rを0.960以下として圧延造形を実施し、15パス〜23パスでは延伸比rを0.960超として圧延造形を実施している。このようなパススケジュールでもって中間ユニバーサル圧延を実施することで、図8を参照して上述したような、フランジ部80の肉引けといった形状不良を生じさせることなく、フランジ部80の圧延造形を好適に行うことができる。
なお、中間ユニバーサル圧延における複数パスのうちの後段パスとして定められる所定のパスは、具体的なパススケジュールにおいて、ウェブ部82の厚みW1が製品ウェブ厚Wの2倍以下となるパス以降のパスとすることが望ましい。
表1には、中間ユニバーサル圧延のパススケジュールの一例を示したが、実際の操業における中間圧延工程では、図1に示すように、中間ユニバーサル圧延機5に近接して設けられるエッジャー圧延機9とのリバース圧延が実施され、エッジャー圧延機9では、フランジ部80の先端部をエッジング圧延するパス(いわゆる造形パス)が実施される。具体的には、粗圧延工程で圧延造形された被圧延材Aのフランジ部80の先端部は略ドーム形状といった形状を有しており、その形状をH形鋼製品のフランジ形状に沿った矩形断面形状にするパスが、上記造形パスである。
このように先端部が略ドーム形状のフランジ部80を中間ユニバーサル圧延機5及びエッジャー圧延機9のリバース圧延において矩形断面形状に造形するためには、フランジ部80の厚みを、造形後の厚み(即ち、略矩形断面形状における厚み)の2倍以上とし、その段階から上記造形パスを繰り返して圧延造形(整形)を行う必要がある。これは、造形後の厚みの2倍以上の厚みから造形パスを実施することで、フランジ部80の厚み方向全てに圧下が及び、当該フランジ部80が先端部を含め矩形断面形状に造形されるからである。
図8を参照して上述したパススケジュールでは、フランジ部80の内面における肉引け(図8(a)参照)を防止するために、14パスまでは延伸比rを小さい値(例えば0.960以下)とし、ウェブ部82の延伸をフランジ部80の延伸よりも促進させて圧延造形を行い、15パス以降では延伸比rを0.960超として圧延造形を行っている。この時、15パスにおけるフランジ部80の厚みは87.0mmとなっており、製品フランジ厚み44.0mmのほぼ2倍となっている。延伸比rが0.960超である圧延造形では、フランジ部80の厚み変化とウェブ部82の厚み変化の関係はほぼ一致している。即ち、図8のパススケジュールは、ウェブ部82の厚みW1が製品ウェブ厚Wの2倍以下となるようなパス以降のパスにおいて延伸比rを0.960超の圧延造形を行うことで、先端部が略ドーム形状のフランジ部80を好適に矩形断面形状に造形することができることを示している。
以上説明した本実施の形態に係るH形鋼の製造方法によれば、第1孔型K1〜第4孔型K4を用いて被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に割り込みを入れ、それら割り込みによって左右に分かれた各部分を左右に折り曲げる加工を行い、フランジ部80を形成するといった造形をすることで、被圧延材A(スラブ)の上下端面を上下方向にほぼ圧下することなくH形粗形材13の造形を行うことができる。即ち、従来行われていたスラブ端面を常に圧下する粗圧延方法に比べ、フランジ幅を広幅化させてH形粗形材13を造形することが可能となり、その結果、フランジ幅の大きな最終製品(H形鋼)を製造することができる。
また、本実施の形態に係るH形鋼の製造方法では、従来H形鋼の製造において一般的に用いられてきた平造形孔型を刻設することなく、被圧延材Aの圧延造形を実施する。そのため、粗圧延機に刻設すべき孔型の簡略化や、同一の圧延設備において刻設可能な孔型の大型化を図ることができるため、従来に比べ更にフランジ幅の広幅化されたH形鋼製品を製造することが可能となる。
なお、一般的な粗圧延機の全体ロール胴長は約3000mmであることが知られており、1基の粗圧延機において粗圧延工程を実施する場合、平造形孔型を刻設することなく、本実施の形態に係る第1孔型K1〜第4孔型K4のみを当該ロールに刻設すると、例えばウェブ高さ600mm超、フランジ幅400mm超のH形鋼製品を製造することができる。
更には、平造形孔型を用いることなく造形された粗形材に対し中間ユニバーサル圧延を実施する場合に、複数パスで行われる中間ユニバーサル圧延のパススケジュールを好適に設定することで、フランジ部80に肉引けといった形状不良を生じさせることなく、ウェブ部82とフランジ部80のメタルバランスの適正化が図られ、適正形状の中間材14の圧延造形を行うことが可能となる。具体的には、中間ユニバーサル圧延のパススケジュールにおいて、ウェブ部82の厚みW1が製品ウェブ厚Wの2倍以下となるような所定のパスにおいて、延伸比rを0.960超として圧延造形することで中間材14(特に、フランジ部80)の圧延造形を好適に行うことができる。
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施の形態において、第1孔型K1〜第4孔型K4の4つの孔型を刻設して被圧延材Aの造形を行うものとして説明したが、粗圧延工程を実施するための孔型数はこれに限られるものではない。即ち、サイジングミル3や粗圧延機4に刻設される孔型の数は任意に変更可能であり、好適に粗圧延工程を実施することができる程度に適宜変更される。
また、H形鋼を製造する際の素材(被圧延材A)としてはスラブを例示して説明したが、類似形状のその他素材についても本発明は当然適用可能である。即ち、例えばビームブランク素材を造形してH形鋼を製造する場合にも適用できる。
本発明は、例えば矩形断面であるスラブ等を素材としてH形鋼を製造する製造方法及びH形鋼製品に適用できる。
1…圧延設備
2…加熱炉
3…サイジングミル
4…粗圧延機
5…中間ユニバーサル圧延機
8…仕上ユニバーサル圧延機
9…エッジャー圧延機
11…スラブ
13…H形粗形材
14…中間材
16…H形鋼製品
20…上孔型ロール(第1孔型)
21…下孔型ロール(第1孔型)
25、26…突起部(第1孔型)
28、29…割り込み(第1孔型)
30…上孔型ロール(第2孔型)
31…下孔型ロール(第2孔型)
35、36…突起部(第2孔型)
38、39…割り込み(第2孔型)
40…上孔型ロール(第3孔型)
41…下孔型ロール(第3孔型)
45、46…突起部(第3孔型)
48、49…割り込み(第3孔型)
50…上孔型ロール(第4孔型)
51…下孔型ロール(第4孔型)
55、56…突起部(第4孔型)
58、59…割り込み(第4孔型)
80…フランジ部
82…ウェブ部
90…平造形孔型
91、92…水平ロール
101、102…竪ロール
K1…第1孔型
K2…第2孔型
K3…第3孔型
K4…第4孔型
T…製造ライン
A…被圧延材

Claims (1)

  1. 粗圧延工程、中間圧延工程、仕上圧延工程を備えたH形鋼の製造方法であって、
    前記粗圧延工程を行う圧延機には、被圧延材を造形する4以上の複数の孔型が刻設され、
    当該複数の孔型では被圧延材の1又は複数パス造形が行われ、
    前記複数の孔型のうち第1孔型及び第2孔型には、被圧延材の幅方向に対し鉛直に割り込みを入れる突起部が形成され、
    前記複数の孔型のうち第2孔型以降では少なくとも1パス以上の造形において被圧延材の端面と孔型周面とが接触した状態で圧下が行われ、
    前記複数の孔型のうち第3孔型以降では前記割り込みによって成形された分割部位を順次折り曲げる工程が行われ、
    前記複数の孔型を通材後の被圧延材は、前記中間圧延工程を行う中間ユニバーサル圧延機に導入され
    前記中間ユニバーサル圧延機における中間圧延工程は複数パスのリバース圧延によって行われ、
    当該複数パスのリバース圧延のうち、所定パス以降のパスにおいては以下の式(1)で示される延伸比rが0.960超となるようにパススケジュールが設定されることを特徴とする、H形鋼の製造方法。
    延伸比r=フランジ延伸λf/ウェブ延伸λw ・・・(1)
JP2016002069A 2016-01-07 2016-01-07 H形鋼の製造方法及びh形鋼製品 Active JP6569535B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016002069A JP6569535B2 (ja) 2016-01-07 2016-01-07 H形鋼の製造方法及びh形鋼製品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016002069A JP6569535B2 (ja) 2016-01-07 2016-01-07 H形鋼の製造方法及びh形鋼製品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017121651A JP2017121651A (ja) 2017-07-13
JP6569535B2 true JP6569535B2 (ja) 2019-09-04

Family

ID=59305513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016002069A Active JP6569535B2 (ja) 2016-01-07 2016-01-07 H形鋼の製造方法及びh形鋼製品

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6569535B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017121651A (ja) 2017-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6515355B2 (ja) H形鋼の製造方法
JP6434461B2 (ja) H形鋼の製造方法
JP6447286B2 (ja) H形鋼の製造方法及びh形鋼製品
WO2016148028A1 (ja) H形鋼の製造方法及びh形鋼製品
JP6536415B2 (ja) H形鋼の製造方法
JP6569535B2 (ja) H形鋼の製造方法及びh形鋼製品
JP6593457B2 (ja) H形鋼の製造方法及び圧延装置
JP6668963B2 (ja) H形鋼の製造方法
JP6565691B2 (ja) H形鋼の製造方法及びh形鋼製品
JP6686809B2 (ja) H形鋼の製造方法
JP6593456B2 (ja) H形鋼の製造方法及びh形鋼製品
JP6597321B2 (ja) H形鋼の製造方法及びh形鋼製品
WO2019156078A1 (ja) H形鋼の製造方法
JP6446716B2 (ja) H形鋼の製造方法
JP6501047B1 (ja) H形鋼の製造方法
JP6614339B2 (ja) H形鋼の製造方法
JP6515365B1 (ja) H形鋼の製造方法
JP6575725B1 (ja) H形鋼の製造方法
JP6447285B2 (ja) H形鋼の製造方法
JP6531653B2 (ja) H形鋼の製造方法
JP2017205785A (ja) H形鋼の製造方法
JP6699415B2 (ja) H形鋼の製造方法
JP6855885B2 (ja) H形鋼の製造方法及びh形鋼製品
JP2019206010A (ja) H形鋼の製造方法
JP2019136741A (ja) H形鋼の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180905

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190423

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190417

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190605

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190620

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190709

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190722

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6569535

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151