CN107427875B - 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深深地形成切槽，使所形成的凸缘部依次弯折，从而能够抑制被轧制材中的形状不良的产生，高效地且稳定地制造凸缘宽度比以往的凸缘宽度大的H型钢制品。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，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，在所述多个孔型中的第2孔型以后的孔型处，在至少1道次以上的造形中，以被轧制材的端面与孔型周面接触了的状态进行压下，在所述多个孔型中的第3孔型以后的孔型处，进行使利用所述切槽成形出的分割部位逐渐弯折的工序。

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2015-056638号主张优先权，将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型钢的制造方法和所制造的H型钢制品。

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展、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。(参照例如专利文献1)。

另外，在例如专利文献2公开有如下技术：在板坯端面形成切槽，使该切槽逐渐加深，之后在箱式孔型处被扩展，形成H型钢的凸缘相当部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-88501号公报

专利文献2：日本特开昭60-21101号公报

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所公开的技术中，对于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的方法，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，在利用同一孔型反复进行轧边的条件下，随着凸缘宽度的展宽量增大而该比率降低，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。

另外，在例如专利文献2所公开的技术中，对形成有切槽的板坯等原材料，特别是不经由切槽形状的变迁等，就立即利用底面呈平面形状的箱式孔型进行轧边，造形出凸缘相当部，在这样的方法中，易于随着使被轧制材的形状急剧变化而产生形状不良。尤其是，这样的造形中的被轧制材的形状变化根据被轧制材和辊之间的接触部的力与被轧制材的弯曲刚度之间的关系来确定，在制造凸缘宽度比以往的凸缘宽度大的H型钢的情况下，存在更易于产生形状不良这样的问题。

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型钢之际的使用了孔型的粗轧工序中，利用顶端形状呈锐角的突起部在板坯等原材料的端面深深地形成切槽，使由此形成的凸缘部逐渐弯折，从而能够抑制被轧制材中的形状不良的产生，高效且稳定地制造凸缘宽度比以往的凸缘宽度大的H型钢制品。

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，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，在所述多个孔型总的第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，在所述多个孔型中的第2孔型以后的孔型处，在至少1道次以上的造形中，以被轧制材的端面与孔型周面接触了的状态进行压下，在所述多个孔型中的第3孔型以后的两个以上的孔型处，进行使利用所述切槽成形出的分割部位逐渐弯折的工序，在第1孔型和第2孔型形成的所述突起部的顶端角度是40°以下。

也可以是，以被轧制材的端面与孔型周面接触了的状态进行压下的道次是所述多个孔型中的第2孔型以后的各孔型处的多个道次造形中的最终道次。

也可以是，在所述第2孔型处，所述突起部的倾斜面和与该倾斜面相邻且与被轧制材的端面相对的孔型周面所成的角度构成为大致直角。

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，在所述多个孔型中的、第3孔型以后的各孔型形成有通过压靠于所述分割部位而使该分割部位弯折的突起部，该突起部的倾斜面和与该倾斜面相邻且与被轧制材的端面相对的孔型周面所成的角度构成为大致直角。

也可以是，在所述多个孔型中的、第2孔型以后的各孔型形成的突起部的顶端角度构成为，越是后级的孔型，角度越大。

也可以是，所述多个孔型是用于对被轧制材进行造形的第1孔型～第4孔型这4个孔型，在所述多个孔型中的第3孔型和第4孔型处进行使利用所述切槽成形出的分割部位依次弯折的工序，在所述第3孔型形成的突起部的顶端角度是70°以上且110°以下，在所述第4孔型形成的突起部的顶端角度是130°以上且170°以下。

发明的效果

根据本发明，在制造H型钢之际的使用了孔型的粗轧工序中，利用顶端形状呈锐角的突起部在板坯等原材料的端面深深地形成切槽，使由此形成的凸缘部逐渐弯折，从而能够抑制被轧制材中的形状不良的产生，高效且稳定地制造凸缘宽度比以往的凸缘宽度大的H型钢制品。

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7是第1孔型的中途道次的概略剖视图。

图8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。

图9是表示第4孔型处的弯折角度(θ3-θ2)与凸缘厚度偏差(凸缘厚度波动)之间的关系的图表。

图10是表示使第3孔型的顶端部角度θ2变化了的情况下的凸缘相当部的顶端的厚度变化量(凸缘顶端压扁量)的图表。

图11是表示在本实施方式的方法中使第3孔型的突起部的顶端部角度θ2大于110°的情况下的、造形后的被轧制材的形状的概略图。

图12是表示使第4孔型的顶端部角度θ3变化了的情况下的、制品缺陷深度的变化的图表。

图13是关于腹板减厚孔型中的腹板减厚的概略说明图。

图14是表示θ2和θ3的优选的设计范围的图表。

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；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，经由这些孔型利用过大约十几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，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，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。

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(也称呼为楔形角度)θ1a是例如25°以上且40°以下，进一步期望的是25°以上且35°以下。随后参照图6～图8论述其理由。

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的顶端部角度是25°以上且40°以下的楔形角度θ1b，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6，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6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6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6，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7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7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8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7、8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。

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。在此，如上所述，优选突起部35、36的顶端部角度(楔形角度θ1b)与上述第1孔型K1的突起部25、26的顶端部角度相同(即θ1a＝θ1b)。在这些上孔型辊30和下孔型辊31的辊隙中，通过上述第1孔型K1后的被轧制材A被进一步造形。

在此，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。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’。

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、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处都构成为约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个道次以上的造形中，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)。

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、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处都构成为约90°(大致直角)。

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(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个道次以上进行，在其中的至少1个道次以上的造形中，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。

此外，对于该第3孔型K3处的造形，对被轧制材A的上下端部的4处部位同时进行弯曲加工。因此，有可能由于4处部位未被均匀地弯曲加工这样的状况而导致材料通行变得不稳定，优选进行1个道次的造形。在该情况下，对于1个道次造形，以被轧制材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)接触了的状态进行造形。

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)。

另外，与上述第3孔型K3同样地，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、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处都构成为约90°(大致直角)。

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个道次以上进行，在该多个道次造形中的至少1个道次以上的造形中，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。

此外，对于该第4孔型K4处的造形，对被轧制材A的上下端部的4处部位同时进行弯曲加工。因此，有可能由于4处部位未被均匀地弯曲加工这样的状况而导致材料通行变得不稳定，优选进行1个道次造形。在该情况下，对于1个道次造形，以被轧制材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)接触了的状态进行造形。

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，通常施加7～十几道次的压下，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。

如上所述，使用本实施方式的第1孔型K1～第4孔型K4，进行在被轧制材A的上下端部(板坯端面)形成切槽、并使被切槽左右分开的各部分向左右弯折的加工，形成凸缘部80，通过进行这样的造形，从而不将被轧制材A(板坯)的上下端面沿着上下方向压下就能够进行H型粗型材13的造形。即，与以往所进行的始终将板坯端面压下的粗轧方法相比，能够使凸缘宽度变大而对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制品(H型钢)。另外，能够不受定径机3或者粗轧机4中的压下量、设备规模存在装置极限这样的情况影响地进行H型粗型材13的造形，因此，能够使原材料的板坯尺寸比以往的板坯尺寸小型化(板坯宽度的缩小)，能够高效地制造凸缘宽度较大的最终制品。

另外，特别是对于第2孔型K2处的造形，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)和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。由此，在形成切槽38、39之际，能够抑制由于左右的凸缘相当部(之后的凸缘部80)的截面积变得不均匀而产生的形状不良，高效地实现稳定的粗轧工序。

另外，特别是对于第3孔型K3、第4孔型K4处的造形，多道次造形中的至少1个道次以上的造形设为被轧制材A的上下端部(板坯端面)与孔型内部(孔型的上表面和底面)接触的结构。在此，无需在全部的道次中接触，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，设为板坯端面压下量ΔE成为正值(ΔE>0)的结构。由此，在使分割部位(之后的凸缘部80)弯折而进行造形之际，能够避免左右的分割部位的截面积变得不均匀、材料通行不稳定这样的问题。

另外，如上所述，对于各孔型(例如第2孔型K2～第4孔型K4)，以所需最小限度的道次数进行压下，在其他的道次中不进行积极的压下，因此，与以往相比，抑制了被轧制材A随着压下而产生长度方向的伸长，与以往的H型钢的轧制相比，抑制了料头(日文：クロップ)部的产生，实现了成品率的提高。

另外，在第2孔型K2～第4孔型K4中，与被轧制材A的上下端部(板坯端面)相对的两处孔型上表面和两处孔型底面与在孔型形成的突起部的倾斜面所形成的角度θf构成为约90°(大致直角)。

由此，能够使利用第2孔型K2～第4孔型K4进行的造形时的材料通行性提高。这是因为，在上述角度θf比约90°大的结构的情况下，凸缘相当部(之后的凸缘部80)有可能不沿着孔型辊弯折。具体而言，有可能导致在超过孔型辊形状的范围内弯折。其结果，4处凸缘相当部的尺寸形状变得不均匀，导致材料通行性变差，并且，还将导致制品尺寸的降低。

另外，通过在较早的造形阶段将凸缘相当部(之后的凸缘部80)的顶端部造形成大致直角，能期待造形后的制品形状的提高。尤其是，在制造大型且凸缘宽度较大的H型钢制品的情况下，通过在更早的阶段恰当地进行凸缘相当部的造形，能期待可制造的尺寸的放大化。

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，对于这些，理解成也当然属于本发明的保护范围。

在上述实施方式中，说明了第3孔型K3的突起部45、46的顶端部角度θ2是比θ1b大的角度，第4孔型K4的突起部55、56的顶端部角度θ3是比θ2大的角度，但是，对于这些角度θ2、θ3，能够以具体的角度确定更优选的范围。即，优选将第3孔型K3的突起部45、46的顶端部角度θ2规定为70°以上且110°以下，将第4孔型K4的突起部55、56的顶端部角度θ3规定为130°以上且170°以下。通过如此规定，能够抑制被轧制材中的形状不良的产生，高效且稳定地制造凸缘宽度比以往的凸缘宽度大的H型钢制品。以下，对规定上述θ2和θ3的优选的角度的范围的根据进行说明。

首先，本发明人针对在第3孔型K3处完成了造形的被轧制材A对在第4孔型K4处要实施的弯折加工的加工极限(加工极限角度)进行了研究。图9是表示第4孔型K4处的弯折角度(即θ3-θ2)与凸缘厚度偏差(凸缘厚度波动)之间的关系的图表。在此，作为图9的图表的纵轴的凸缘厚度偏差表示相对于开口扩宽而造形出的4个凸缘相当部的平均凸缘厚度的波动3σ。

图9如所示，在第4孔型K4处，若弯折角度(即θ3-θ2)超过60°，则凸缘厚度偏差超过5％，因此，难以在作为粗轧工序的后续工序的中间轧制工序、精轧工序中使尺寸收敛，无法以优选的尺寸精度实施造形。

此外，优选左右的凸缘相当部的厚度偏差被抑制到5％以下的理由如下。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。

如图9所示，需要使第4孔型K4处的加工角度是60°以下。即，需要将第3孔型K3的突起部45、46的顶端部角度θ2与第4孔型K4的突起部55、56的顶端部角度θ3之差设为60°以下，需要设计成满足以下的式(1)的条件。

θ3-θ2≤60°···(1)

接着，本发明人对第3孔型K3的突起部45、46的顶端部角度θ2的上限值进行了研究。图10是表示使第3孔型K3的顶端部角度θ2变化了的情况与凸缘相当部的顶端的宽度变化量(凸缘顶端压扁量)的图表。

凸缘顶端压扁量由在第3孔型K3处弯折后的凸缘相当部的顶端宽度方向上被压扁的距离Δi(与i＝1～4：与4处顶端相对应)的平均值定义。此外，在以下说明的图11中图示该凸缘顶端压扁量Δ1～Δ4。

如图10所示，只要上述角度θ2是100°以下，凸缘相当部的顶端宽度变化量就止于5mm以下的较低的水平。然而，若角度θ2成为110°以上，则凸缘相当部的顶端宽度变化量也变大，4处凸缘相当部的截面积将产生不平衡(参照以下说明的图11)。

图11是表示在本实施方式的方法中将第3孔型K3的突起部45、46的顶端部角度θ2设为大于110°的角度的情况下的、造形后的被轧制材的形状的概略图。如图11所示，确认到了：若将角度θ2设定成大于110°的角度而实施第3孔型K3处的造形，则与由弯曲加工导致的变形相比，容易进行凸缘相当部的外侧面被压扁的变形，将成为凸缘相当部的外侧的金属被切削的变形模式。

根据以上参照图10、11说明的内容，第3孔型K3的突起部45、46的顶端部角度θ2需要设计成满足以下的式(2)的条件。

θ2≤110°···(2)

接下来，本发明人基于腹板减厚孔型处的造形对第4孔型K4的突起部55、56的顶端部角度θ3的上限值和下限值进行了研究。图12是表示使第4孔型K4的突起部55、56的顶端部角度θ3变化了的情况下的、随着在腹板减厚孔型处实施的后级的工序中的材料堆积的产生而产生的制品缺陷深度的图表。此外，利用腹板减厚孔型产生的材料堆积是在凸缘相当部的外表面产生的突起状的形状不良，随后参照图13论述其详细情况。

如图12所示，在上述角度θ3小于130°的情况下，会产生制品缺陷，角度θ3越小，则该制品缺陷深度越大。并且，在最终制品的凸缘外表面残留该制品缺陷。

图13是关于腹板减厚孔型处的腹板减厚的概略说明图，图13的(a)表示在上述角度θ3超过170°的情况下在凸缘部的外表面产生了形状不良的情况，图13的(b)表示在上述角度θ3小于130°的情况下在凸缘部的外表面产生了形状不良的情况，图13的(c)表示制品缺陷。

如图13的(a)所示，在腹板减厚孔型处进行了腹板减厚的情况下，随着腹板部81的减厚，金属向凸缘部80的外侧(图中的左右方向)的扩展量变大。腹板部81的截面相对于整个截面的比例越大，该扩展量越大。由此，形成图中的虚线部所示的突起状的鼓起部60。该鼓起部60是形状不良的主要原因，因此，作为应对之策，想到如下方法：在预估扩展的前提下在凸缘部80的外表面事先设置凹坑。为了对该凹坑量进行调整，恰当地确定第4孔型K4的突起部55、56的顶端部角度θ3是有效的。根据实验可知：在角度θ3设为大于170°的角度的情况下，会产生图13的(a)所示那样的形状不良，角度θ3的上限值成为170°。

另外，根据上述式(1)和式(2)，角度θ2的上限值是110°，角度θ3与角度θ2之差最大是60°，根据这一点，也要将角度θ3的上限值确定为170°。

另外，如图13的(b)所示，在腹板减厚孔型处，与腹板部81的减厚同时地还进行凸缘部80的宽度压下，通过凸缘部80的宽度压下，在该凸缘部80的中央部施加来自上下方向的压下形变，但若角度θ3小于130°，则在凸缘部80的外侧面中央部(图中由虚线围着的部分)形成的槽61不会消失，残存为缺陷，产生与此相伴的制品缺陷，将在作为最终制品的H型钢中残存该制品缺陷。根据实验，可知：在将角度θ3设为小于130°的角度的情况下，图13的(b)所示的槽61成为缺陷的起点而残存，将产生图13的(c)那样的制品缺陷63。

根据以上参照图12、13说明的内容，期望的是将第4孔型K4的突起部55、56的顶端部角度θ3的上限值设为170°，期望的是将下限值设为130°。

尤其是，基于图12，角度θ3需要设计成满足以下的式(3)的条件。

θ3≥130°···(3)

在构成同时满足以上说明的式(1)～(3)那样的设计条件的情况下，θ2的下限值成为70°(＝130°-60°)，θ3的上限值成为170°(＝110°+60°)。图14是汇总上述式(1)～(3)所示的设计条件的图表，表示θ2和θ3的优选的设计范围。图14中的表示各条件的由线(图中虚线)所围成的范围成为优选的设计范围。即，角度θ2需要设计成满足以下的式(4)的条件，角度θ3需要设计成满足以下的式(5)的条件，且需要满足上述式(1)。

70°≤θ2≤110°···(4)

130°≤θ3≤170°···(5)

利用满足上述式(1)、(4)、(5)那样的设计条件来确定第3孔型K3的突起部45、46的顶端部角度θ2和第4孔型K4的突起部55、56的顶端部角度θ3。由此，能够在不产生左右的凸缘部80的变形不平衡的状态下实施造形，而且，在不产生凸缘相当部的外侧面被压扁的变形这样的形状不良(参照图11)、在腹板减厚孔型处凸缘部80的外侧面中央部成为材料堆积形状而产生制品缺陷这样的形状不良(参照图13)的状态下实施各造形工序。

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。

另外，作为制造H型钢之际的原材料(被轧制材A)，例示板坯进行了说明，但对于类似形状的其他原材料，也当然能够适用本发明。即，也能够适用于对例如异型坯进行造形来制造H型钢的情况。

产业上的可利用性

本发明能够适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。

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，

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该被轧制材形成切槽的突起部，

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

在所述多个孔型中的第3孔型以后的两个以上的孔型处，进行使利用所述切槽成形出的分割部位逐渐弯折的工序，

在第1孔型和第2孔型形成的所述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，

以被轧制材的端面与孔型周面接触了的状态进行压下的道次是所述多个孔型中的第2孔型以后的各孔型处的多个道次造形中的最终道次。

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，

在所述第2孔型处，所述突起部的倾斜面和与该倾斜面相邻且与被轧制材的端面相对的孔型周面所成的角度构成为大致直角。

4.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，

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或2所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

在所述多个孔型中的、第3孔型以后的各孔型形成有通过压靠于所述分割部位而使该分割部位弯折的突起部，

该突起部的倾斜面和与该倾斜面相邻且与被轧制材的端面相对的孔型周面所成的角度构成为大致直角。

6.根据权利要求5所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

在所述多个孔型中的、第2孔型以后的各孔型形成的突起部的顶端角度构成为，越是后级的孔型，角度越大。

7.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，

所述多个孔型是用于对被轧制材进行造形的第1孔型～第4孔型这4个孔型，

在所述多个孔型中的第3孔型和第4孔型处，进行使利用所述切槽成形出的分割部位逐渐弯折的工序，

在所述第3孔型形成的突起部的顶端角度是70°以上且110°以下，

在所述第4孔型形成的突起部的顶端角度是130°以上且170°以下。