JP7360026B2 - H形鋼の製造方法 - Google Patents
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Description
y<-0.381x 2 +16.829x-87.048 ・・・(2)’
但し、前記式(2)’において、x軸:ロール内面角度、y軸:拡幅量、である。
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。
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7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6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6孔型の6つの孔型が分けて刻設されても良い。即ち、第1孔型~第6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、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。
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。
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。
なお、この第5孔型K5では、ウェブ部82を部分的に圧延し、***部82bを形成させるような圧延が実施されることから、当該孔型を「***部形成孔型」あるいは「ウェブ部分圧延孔型」とも呼称する。また、形成後の***部82bの幅長さと同じ長さは上記窪み部85a、86aの幅長さL1と同じ長さ(後述する逃がし量L1)となる。ここで、図6の拡大図に示すように、本明細書における窪み部85a、86aの幅長さL1は、当該窪み部85a、86aの深さhmの1/2の深さでの幅長さとして規定し、後述する逃がし量L1も同様の規定によるものとする。
この第6孔型K6は、ウェブ部82に形成された***部82bを消去することから、「***部消去孔型」とも呼称する。
ここで、本発明の実施の形態における平圧延工程でのウェブ内法拡幅量(以下、単に拡幅量とも記載)の定義について説明する。図13は、拡幅量についての概略説明図である。本明細書においては、平圧延時のある任意のパスにおける「拡幅量」を、当該パスにおける被圧延材Aの左右のフランジ部80それぞれのフランジ内側での水平方向の拡げ量が最大となる位置での拡げ量wの合計と定義する。なお、平圧延工程は上下孔型ロールによって行われるため、「拡幅量」は上下孔型ロールのそれぞれにおいて定義される値である。
本発明者らは鋭意検討したところ、上記第1孔型K1~第4孔型K4に例示されるエッジング孔型において被圧延材Aのエッジング圧延を行う場合には、当該被圧延材Aの表面性状に種々の問題点が発現することが分かってきている。即ち、被圧延材Aのスラブ表面は、既に製鋼段階で発生した凹凸にスケールが付着した凹凸形状になっており、スラブ先端部のエッジング圧延によって当該先端部が圧縮されて凹凸形状が増幅されてしまう。
更には、上記第3孔型K3や第4孔型K4の説明で示したような分割部位(後のフランジ部80)を折り曲げ造形する場合、フランジ内面を内側とする折り曲げプロセスであるため、当該フランジ内面の表面が圧縮変形となり、表面の凹凸形状が更に増幅される。
即ち、被圧延材Aのフランジ内面の表面性状の悪化が最大となるタイミングは、エッジング圧延完了時であると考えられる。
図8は、平圧延工程におけるフランジ部80の圧延に関する概略説明図であり、(a)は従前から行われている構成、(b)は本発明に係る構成を示している。
図8(a)に示すように、第5孔型K5、第6孔型K6といった平圧延工程を行う孔型においては、通常はフランジ内面を効率的に圧延し、拡幅等を行うために、上下孔型ロールのフランジ対向面の傾斜角φ1を、フランジ内面傾斜角φ2よりも小さい角度とし、フランジ部80に対するロール投影幅を狭くすることが知られている。
一方、図8(b)に示すような、上下孔型ロールのフランジ対向面の傾斜角φ1を、フランジ内面傾斜角φ2よりも大きい角度とし、フランジ部80に対するロール投影幅を広くし、フランジ部80の内面の全面にわたってロール接触させることで、フランジ内面に発現した表面性状不良を抑制させることができる。換言すると、平圧延工程において、ウェブ部82が全面的に圧延される(圧延が終了する)前に、フランジ部80の内面全面がロール接触するような条件下においては、上記表面性状不良を抑制させることができる。
y=-0.381x2+16.829x-87.048 ・・・(2)
図9及び図10から、上記式(2)を限界線とし、ロール内面角度と拡幅量との関係を好適な条件とすることで、平圧延工程後のフランジ内面の表面性状の悪化を抑えることが可能となる。即ち、x軸:ロール内面角度、y軸:拡幅量、とした場合に、ロール内面角度と拡幅量との関係が以下の式(2)’を満たす条件とすることが望ましい。
y<-0.381x2+16.829x-87.048 ・・・(2)’
この必ずしもロール接触させる必要が無い領域は、中間圧延(ユニバーサル圧延及びエッジャー圧延)においてフランジ部80がバルジング変形する領域であり、バルジング影響範囲とも呼称する。
即ち、フランジ内面に発現した表面性状不良を抑制させる際には、平圧延工程においてフランジ部80の内面線長のうち、少なくともバルジング影響範囲W2を除く領域W1に対しロール接触させれば十分である。
また、上述した通り、本実施の形態に係る第5孔型K5(図6参照)では、被圧延材Aのウェブ部82の中央に***部82bが形成され、形成された***部82bは、後段の圧延において消去される。そして、***部消去時や消去後に必要に応じてウェブ内法の拡幅圧延が行われ、中間材が造形されるが、従来に比べフランジ幅の大きな大型H形鋼製品を製造するためには、H形粗形材のフランジ幅もできるだけ大きくすることが望まれる。
逃がし率[%]=(逃がし量L1/ウェブ内法L2)×100 ・・・(1)
図12に示す結果から、従来に比べフランジ幅の大きな大型H形鋼製品を製造する場合には、H形粗形材のフランジ幅も大きくなるような圧延が所望されることに鑑み、逃がし率の数値範囲は25%~50%とすることが望ましいことが分かる。また、圧延プロセスにおいて、圧延荷重の増大化を防いだり、生産効率を高めるといった観点から、逃がし率はできるだけ低い値とすることが好ましいことから、逃がし率は約25%に設定することが望ましい。
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
82a…圧下部分
82b…***部(未圧下部分)
85…上孔型ロール(第5孔型)
85a…窪み部
86…下孔型ロール(第5孔型)
86a…窪み部
95…上孔型ロール(第6孔型)
96…下孔型ロール(第6孔型)
K1…第1孔型
K2…第2孔型
K3…第3孔型
K4…第4孔型
K5…第5孔型
K6…第6孔型
T…製造ライン
A…被圧延材
Claims (5)
- 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、
前記粗圧延工程は、被圧延材を略ドッグボーン形状に圧延するエッジング圧延工程と、
前記エッジング圧延工程完了後の被圧延材を90°あるいは270°回転させて所定形状のH形粗形材に圧延する平圧延工程と、を有し、
前記平圧延工程を行う孔型のうち少なくとも1つの孔型における、当該孔型の少なくとも1パスの圧延において、被圧延材のウェブ内法拡幅量と、上下孔型ロールのフランジ対向面の傾斜角φ1と、の関係に基づく疵発生の無い条件を満たす圧延条件で圧延し、
被圧延材のウェブ内法拡幅量と、上下孔型ロールのフランジ対向面の傾斜角φ1と、の関係に基づく疵発生の無い条件は、以下の式(2)’に基づき定めることを特徴とする、H形鋼の製造方法。
y<-0.381x 2 +16.829x-87.048 ・・・(2)’
但し、前記式(2)’において、x軸:ロール内面角度、y軸:拡幅量、である。 - 前記疵発生の無い条件を満たす圧延条件で圧延するパスにおいて、
前記被圧延材のフランジ部の内面に対しロールを接触させて圧延し、当該圧延時に前記被圧延材の前記ロールとの接触部は、少なくとも後段の中間圧延工程で圧延されバルジング変形するバルジング影響範囲W2を除く所定の領域W1の全面であることを特徴とする、請求項1に記載のH形鋼の製造方法。 - 前記平圧延工程の開始時において、被圧延材のフランジ部内面の鉛直方向に対する傾斜角φ2は25°未満であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のH形鋼の製造方法。
- 前記エッジング圧延工程では、被圧延材の幅方向に対し鉛直に割り込みを入れて被圧延材端部に分割部位を形成させ、形成された分割部位を順次折り曲げて所定の略ドッグボーン形状とする圧延を行うことを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載のH形鋼の製造方法。
- 前記平圧延工程を行う孔型のうち、少なくとも1孔型の上下孔型ロールには、被圧延材のウェブ部中央に***部を形成させる窪み部が当該上下孔型ロールのロール胴長中央部に設けられ、
前記***部の幅を被圧延材のウェブ部内法の25%以上50%以下に設定することを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載のH形鋼の製造方法。
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