CN110891701A - H型钢的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种H型钢的制造方法，其包括粗轧工序、中间轧制工序、精轧工序，其中，在进行所述粗轧工序的轧机刻设有用于造形被轧制件的多个孔型，该多个孔型包括：1个或多个切槽孔型，其形成有相对于被轧制件的宽度方向铅垂地形成切槽而在被轧制件端部形成分割部位的突起部；以及多个弯折孔型，其形成有抵接于所述切槽并依次弯折在所述切槽孔型处形成的分割部位的突起部，形成于所述切槽孔型中的最终的切槽孔型的突起部包括：顶端部，其呈具有预定的顶端角度的锥形状；以及根部，其位于该顶端部的根部，具有与该顶端部相比倾斜平缓的锥形状。

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7月12日向日本国提出申请的日本特愿2017-136551号主张优先权，将其内容引用于此。

本发明涉及一种例如以矩形截面的板坯等作为原材料制造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)将从加热炉抽出的板坯、钢锭等原材料造形为粗型材(所谓的狗骨头形状的被轧制件)。接着，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件的凸缘实施宽度压下、端面的锻造和整形。然后，利用万能精轧机造形出H型钢制品。

近年，随着建筑构造物的大型化、在海洋构造物中的利用，要求制造与以往相比大型的H型钢制品。特别是，期望凸缘宽度、凸缘厚度增加的制品。在使用板坯等矩形截面原材料的制造工序中，作为增加凸缘宽度和凸缘厚度的技术，已知在被轧制件的上下端面(板坯端面)形成切槽并扩开该切槽的技术(所谓的楔形法)。

其中，关于增加凸缘厚度的技术，例如在专利文献1中公开了如下技术：不约束被轧制件的上下端部(板坯端面)地形成切槽，进行轧边，从而扩开该切槽。利用该技术，能够根据轧边的压下率而谋求凸缘的增厚。

另外，例如在专利文献2中公开了如下技术：进行在约束被轧制件的上下端部(板坯端面)的两侧的状态下施加压下而扩开切槽的轧边。利用该技术，约束被轧制件的上下端部两侧而进行压下，因此能够在凸缘顶端部产生材料堆积而谋求厚壁化。

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

发明内容

发明要解决的问题

然而，例如上述专利文献1所公开的那样，在不约束被轧制件的上下端部(板坯端面)而设为自由扩开地进行轧制的情况下，凸缘宽度变大，但厚度成为凸缘顶端部变细这样的形状，凸缘顶端部的厚度不足。其结果，有可能在后续的工艺中无法充分地成形，无法实现较大的增厚。另外，根据本发明人的研究，得到如下见解：在与以往相比降低被轧制件的上下端部(板坯端面)的左右的约束程度的情况下也同样，凸缘顶端部变细，厚度不足。

另外，例如上述专利文献2所公开的那样，在约束被轧制件的上下端部(板坯端面)的两侧而进行轧边的情况下，以在孔型中完全约束左右凸缘部的扩开的状态进行轧边。因此，被轧制件主要沿着长度方向延伸，凸缘部的增厚的效率较低，凸缘的增厚存在极限。例如，即使在以适当的孔型条件实施的情况下，在本技术中也无法实施从凸缘顶端部到根部的厚度的平均值成为原材料板坯厚度的1/2以上这样的轧制。

即，在以楔形法为代表的以往的制造技术中，在任何情况下凸缘的厚度均不足，有可能无法实现与以往相比大型的H型钢制品。

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，在进行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深深地形成切槽并依次弯折由此形成的凸缘部这样的工序时，能够制造与以往相比凸缘厚度较厚的H型钢制品。

此外，提供一种H型钢的制造方法，其中，能够抑制在制造凸缘厚度较厚的H型钢制品时成为问题的有可能在凸缘外侧面产生的摩擦缺陷，并且，提高轧制造形时的咬入性。

用于解决问题的方案

为了达成所述的目的，提供一种H型钢的制造方法，其包括粗轧工序、中间轧制工序、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造形被轧制件的多个孔型，该多个孔型包括：1个或多个切槽孔型，其形成有相对于被轧制件的宽度方向铅垂地形成切槽而在被轧制件端部形成分割部位的突起部；以及多个弯折孔型，其形成有抵接于所述切槽并依次弯折在所述切槽孔型处形成的分割部位的突起部，形成于所述切槽孔型中的最终的切槽孔型的突起部包括：顶端部，其呈具有预定的顶端角度的锥形状；以及根部，其位于该顶端部的根部，具有与该顶端部相比倾斜平缓的锥形状。

也可以是，所述根部的锥形角度为60°以上且为形成于所述弯折孔型中的最前阶段的孔型的突起部的顶端角度以下。

也可以是，在所述弯折孔型中的最前阶段的孔型处进行造形的被轧制件的凸缘厚度超过160mm。

也可以是，当在所述弯折孔型中的最前阶段的孔型处进行造形的被轧制件的凸缘厚度为180mm以上的情况下，以所述切槽孔型中的最终的切槽孔型处的所述根部的宽度L相对于凸缘接触宽度B的比例即接触宽度比例L/B成为0.20以上的方式构成所述顶端部和所述根部。

也可以是，在所述切槽孔型和所述弯折孔型处造形时，在至少1个道次以上的造形中，在被轧制件的端面与孔型周面接触的状态下进行压下。

也可以是，在所述切槽孔型设有抵接于被轧制件的左右侧面且从左右约束该被轧制件的孔型侧面。

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，在进行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深深地形成切槽，依次弯折由此形成的凸缘部这样的工序时，能够制造与以往相比凸缘厚度较厚的H型钢制品。此外，能够抑制在制造凸缘厚度较厚的H型钢制品时成为问题的有可能在凸缘外侧面产生的摩擦缺陷，并且，提高轧制造形时的咬入性。

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是表示第3孔型处的弯折造形的第1道次中的完成形状的分析图。

图9是关于改良后的突起部形状的概略说明图。

图10是表示改变楔形角度θ1b的情况的与凸缘宽度、凸缘厚度的数值的关系的图表。

图11是本发明的变形例的第2-2孔型K2-2b的概略说明图。

图12是表示辊与被轧制件之间的上下方向滑动速度的图表。

图13是表示比较例、实施例1、实施例2的各条件下的基于FEM分析的变形模拟结果的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。此外，在本说明书和附图中，对于实质上具有相同的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是关于本实施方式的包括轧制设备1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地设有轧边机9。此外，以下，为了进行说明，存在如下情况：将生产线T中的钢材统称而记载为“被轧制件A”，在各图中适当使用虚线、斜线等图示其形状。

如图1所示，在生产线T中，从加热炉2抽出的例如板坯11等被轧制件A在定径机3和粗轧机4中进行粗轧。接着，在万能中间轧机5中进行中间轧制。在该中间轧制时，根据需要而利用轧边机9对被轧制件的端部等(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的辊刻设有共计4～6个左右的孔型，经由这些孔型而利用多个道次程度的可逆式轧制造形出H型粗型材13。另外，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，将中间材14在万能精轧机8中精轧为制品形状，制造出H型钢制品16。

接着，以下，参照附图，说明刻设于图1所示的定径机3和粗轧机4的孔型结构、孔型形状。图2～图7是关于刻设于进行粗轧工序的定径机3和粗轧机4的孔型的概略说明图。在此，既可以是说明的第1孔型～第4孔型全部刻设于例如定径机3，也可以是第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，也可以刻设于定径机3和粗轧机4中的任一轧机。在通常的H型钢的制造中的粗轧工序中，在上述各孔型处进行1个道次或多个道次造形。

另外，在本实施方式中，例示并说明刻设的孔型的基本的结构是6个孔型的情况，但关于该孔型数量，不需要一定是6个孔型，也可以是6个以上的多个孔型数量。即，只要是为了造形H型粗型材13而适当的孔型结构即可。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件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。被轧制件A在上述上孔型辊20与下孔型辊21的辊隙中被压下、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。并且，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，其突出长度等尺寸构成为在突起部25和突起部26中分别相等。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压靠于被轧制件A的上下端部(板坯端面)，形成切槽28、29。第1孔型K1是在板坯端面形成槽(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例如是25°以上且40°以下。

在此，优选的是，第1孔型K1的孔型宽度与被轧制件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，适当地确保被轧制件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处造形时，在被轧制件A的上下端部(板坯端面)，上述突起部25、26和孔型侧面(侧壁)的局部与被轧制件A接触，不利用第1孔型K1的上表面和底面对被切槽28、29分割为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产生被轧制件A的沿着长度方向的伸长，会降低凸缘(后述的凸缘部80)的生成效率。即，在第1孔型K1处，在突起部25、26压靠于被轧制件A的上下端部(板坯端面)而形成切槽28、29时的突起部25、26的压下量(楔形顶端压下量)比板坯上下端部的压下量(板坯端面压下量)大得足够多，由此形成切槽28、29。

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。并且，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，其突出长度等尺寸构成为在突起部35和突起部36中分别相等。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。

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，优选的是，上述第1孔型K1的楔形角度θ1a是与后续的第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构成为比上述第1孔型K1的突起部25、26的高度h1高，h2a＞h1。在上述上孔型辊30与下孔型辊31的辊隙中，通过上述第1孔型K1后的被轧制件A被进一步造形。

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。另外，对于向被轧制件A的上下端部(板坯端面)进入的进入长度而言，也同样是第2-1孔型K2-1较长。第2-1孔型K2-1处的突起部35、36向被轧制件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向被轧制件A进入的进入深度h1’和第2-1孔型K2-1处的突起部35、36向被轧制件A进入的进入深度h2a成为h1’＜h2a这一关系。

另外，与被轧制件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个部位都构成为约90°(大致直角)。

如图3所示，向被轧制件A的上下端部(板坯端面)压靠时的突起部的进入长度较长，因此，在第2-1孔型K2-1处，以在第1孔型K1处形成的切槽28、29进一步变深的方式进行造形，形成切槽38、39。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。在该多个道次造形中，在最终道次中进行被轧制件A的上下端部(板坯端面)和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件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(与后述的凸缘部80相对应的部位)被造形为左右非对称这样的形状不良，在材料通行性的方面存在问题。

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。并且，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，其突出长度等尺寸构成为在突起部45和突起部46中分别相等。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构成为比上述第2-1孔型K2-1的突起部35、36的高度h2a高，h2b＞h2a。在上述上孔型辊40与下孔型辊41的辊隙中，通过上述第2-1孔型K2-1后的被轧制件A被进一步造形。

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。另外，对于向被轧制件A的上下端部(板坯端面)进入的进入长度而言，也同样是第2-2孔型K2-2较长。第2-2孔型K2-2处的突起部45、46向被轧制件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向被轧制件A进入的进入深度h2a和第2-2孔型K2-2处的突起部45、46向被轧制件A进入的进入深度h2b成为h2a＜h2b这一关系。

另外，与被轧制件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个部位都构成为约90°(大致直角)。

如图4所示，向被轧制件A的上下端部(板坯端面)压靠时的突起部的进入长度较长，因此，在第2-2孔型K2-2处，以在第2-1孔型K2-1处形成的切槽38、39进一步变深的方式进行造形，形成切槽48、49。该第2-2孔型K2-2也被称为“切槽孔型”。

另外，基于在此形成的切槽48、49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，第2-2孔型K2-2处的造形通过多个道次进行。在该多个道次造形中，在最终道次中进行被轧制件A的上下端部(板坯端面)和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件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(后述的凸缘部80)被造形为左右非对称这样的形状不良，在材料通行性的方面存在问题。

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。并且，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，其突出长度等尺寸构成为在突起部55和突起部56中分别相等。

上述突起部55、56的顶端部角度θ2构成为比上述角度θ1b大。突起部55、56向被轧制件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)。角度θ2例如优选为70°以上且110°以下。

另外，与被轧制件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个部位都构成为约90°(大致直角)。

如图5所示，在第3孔型K3处，对于通过第2-2孔型K2-2后的被轧制件A，突起部55、56压靠于被轧制件A的上下端部(板坯端面)中的在第2-2孔型K2-2处形成的切槽48、49，从而切槽48、49成为切槽58、59。即，在第3孔型K3处造形的最终道次中，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，进行在第2-2孔型K2-2处与切槽48、49的形成一起造形出的分割部位(与后述的凸缘部80相对应的部位)向外侧弯折这样的造形。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个道次以上进行。其中的至少1个道次以上在被轧制件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)接触的状态下进行。优选的是，在该被轧制件A的上下端部(板坯端面)与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。并且，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，其突出长度等尺寸构成为在突起部65和突起部66中分别相等。

上述突起部65、66的顶端部角度θ3构成为比上述角度θ2大。突起部65、66向被轧制件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)。

另外，与上述第3孔型K3同样，与被轧制件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在图6所示的4个部位都构成为约90°(大致直角)。

在第4孔型K4处，对于通过第3孔型K3后的被轧制件A，突起部65、66压靠于被轧制件A的上下端部(板坯端面)中的在第3孔型K3处形成的切槽58、59，从而切槽58、59扩开而成为切槽68、69。即，在第4孔型K4处造形的最终道次中，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，进行在第3孔型K3处与切槽58、59的形成一起造形出的分割部位(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。该第4孔型K4也被称为“弯折孔型”。

这样造形出的被轧制件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，在本说明书中称为凸缘部80。

图6所示的第4孔型K4处的造形通过至少1个道次以上进行。其中的至少1个道次以上在被轧制件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)接触的状态下进行。优选的是，在该被轧制件A的上下端部(板坯端面)与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构成。如图7所示，在第5孔型K5处，直至第4孔型K4为止造形出的被轧制件A旋转90°或270°，成为直至第4孔型K4为止位于被轧制件A的上下端的凸缘部80处于轧制节线上这样的配置。然后，在第5孔型K5处，通过对作为连接两处凸缘部80的连接部的腹板部82进行压下并对凸缘部80的凸缘顶端部进行压下，从而进行凸缘宽度的尺寸调整。这样造形出所谓的狗骨头形状的H型粗型材(图1所示的H型粗型材13)。另外，该第5孔型K5对腹板部82进行压下而减小其厚度，因此也被称为“腹板减厚孔型”或“平造形孔型”。另外，该平造形孔型(第5孔型K5)处的轧制造形在1个道次或任意的多个道次中进行。

对于这样造形出的H型粗型材13，使用由作为已知的轧机的万能中间轧机5-轧边机9这两个轧机构成的轧机列，施加多个道次的可逆式轧制，造形出中间材14。然后，将中间材14在万能精轧机8中精轧为制品形状，制造出H型钢制品16(参照图1)。

如上所述，进行如下造形：使用本实施方式的第1孔型K1～第4孔型K4，在被轧制件A的上下端部(板坯端面)形成切槽，进行左右弯折被这些切槽左右分开的各部分的加工，形成凸缘部80。由此，与以往进行的始终对板坯端面进行压下的粗轧方法相比，能够扩宽凸缘宽度地造形出H型粗型材13，其结果，能够制造凸缘宽度较大的最终制品(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：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，利用上述的第1孔型K1～第4孔型K4造形出的被轧制件A的凸缘部80的形状较接近制品凸缘的形状。其原因在于，采用如下造形技术：进行在不改变作为原材料使用的矩形截面的原材料(板坯)的端部形状的前提下弯折形成切槽而造形出的分割部位(凸缘部80)的加工。

关于具有这样的特征的轧制造形技术，例如在由300mm厚的原材料板坯制造高度1200mm×宽度500mm这样的大型且凸缘厚度较厚的H型钢制品的情况下，存在与以往相比制造过程中的凸缘部80较厚的情况。根据本发明人的试验，在这样的情况下，确认在第3孔型K3处的弯折造形时在凸缘部80的外侧面产生摩擦缺陷，并且，也确认咬入性的恶化。推测摩擦缺陷因在第3孔型K3处的弯折造形时凸缘部80的金属被辊的摩擦力向压下方向拉下而产生。

图8是表示第3孔型K3处的弯折造形的第1道次中的完成形状的分析图。另外，在图8中，为了进行说明，放大地图示分割部位(凸缘部80)的局部，另外，用实线图示弯折造形前的凸缘部形状，用网格图示弯折造形后的凸缘部形状，也一并图示辊形状。如图8所示，在弯折造形时的第1道次中，辊仅抵接于凸缘部80的外侧面的局部。其结果，可知在抵接部分与除此以外的部分的分界部(图8中的虚线部)如上述那样产生摩擦缺陷。

鉴于这样的情况，本发明人对于在本实施方式的H型钢的制造方法中能够抑制弯折造形时的摩擦缺陷的产生且能够抑制咬入性的恶化的条件进行了进一步的研究。以下，参照附图等，说明本研究。另外，上述“咬入性”是指表示被轧制件A是否仅利用由输送系统(例如台辊(table roll)等)进行的输送从各轧机的入侧独立地咬入该轧机的判断基准。即，表示是否仅利用各轧机的入侧的台辊驱动力开始轧制的判断基准。

参照图8，如上所述，在例如由300mm厚的原材料板坯制造高度1200mm×宽度500mm这样的大型且凸缘厚度较厚的H型钢制品的情况下，确认在凸缘部外侧面产生摩擦缺陷。在这样的条件下，有可能在最终制品中也残留缺陷，因此，谋求能够避免该情况并且也能够抑制咬入性的恶化的轧制造形技术。

如上所述，推测摩擦缺陷因在弯折造形时凸缘部外侧面的金属被辊的摩擦力向压下方向拉下而产生。因此，本发明人发明如下技术：通过将在即将在第3孔型K3处进行弯折造形的阶段中实施轧制造形的第2-2孔型K2-2的孔型形状设为适当的形状，能够抑制摩擦缺陷的产生，并且能够避免尺寸精度的恶化、凸缘厚度的减少等。以下，说明本实施方式的第2-2孔型K2-2的适当的孔型形状。

图9是关于改良后的突起部形状的概略说明图。该图9是表示在本实施方式中在上述的第2-2孔型K2-2中对突起部45、46的形状实施改良而设为突起部45’、46’的情况的第2-2孔型K2-2a的结构的说明图。另外，在图9中也一并示出放大上方的突起部45’周边而得到的放大图。关于图9所示的第2-2孔型K2-2a，对于具有与参照图4而上述的第2-2孔型K2-2(改良前)相同的功能结构的构成要素，使用相同的附图标记而进行图示，有时省略其说明。

如图9所示，改良后的突起部45’、46’由顶端部角度(楔形角度)为θ1b的顶端部45a(46a)和具有锥形状且楔形角度为比θ1b大的角度即θ4的根部45b(46b)构成。即，在突起部45’、46’中将该突起部45’、46’的顶端部45a(46a)的楔形角度(＝θ1b)和根部45b(46b)的楔形角度(＝θ4)设为不同的角度，成为突起部的根部的倾斜比顶端的倾斜平缓这样的孔型形状。

在此，改良后的突起部45’、46’整体的高度与突起部45、46的高度相同，为h2b。在将上述顶端部45a(46a)的高度设为h，将上述根部45b(46b)的高度设为h’的情况下，这些高度h、h’能够设计为在h2b的数值范围内以下说明的接触宽度比例L/B成为预定的值。另外，优选的是，角度θ1b与参照图4而说明的第2-2孔型K2-2相同，为25°以上且40°以下。另外，θ4的值能够任意地设计为比该θ1b大的值。

另外，在第2-2孔型K2-2a处的切槽造形后，在与进行第3孔型K3处的弯折造形的造形条件的关系上，需要θ4的值需要为后续的弯折孔型的楔形角度θ2以下的角度，进而优选设为与θ2相同的角度。优选θ4与θ2为相同的角度的理由在之后的第2实施例中论述。

在此，本发明人关于第2-2孔型K2-2a的孔型形状，对于利用该第2-2孔型K2-2a处的切槽造形完成孔型充满的被轧制件A，规定根部宽度L(根部45b的宽幅长度)相对于充满时的凸缘接触宽度B(弯折造形前的凸缘单侧宽度)的比例L/B(参照图9)。通过将该接触宽度比例L/B设为预定范围内的值，能够抑制摩擦缺陷的产生，适当地避免尺寸精度的恶化、凸缘厚度的减少等。在本实施方式中，接触宽度比例L/B优选为0.20以上，另外，更优选为0.20以上且0.24以下。该接触宽度比例L/B的数值范围的根据在后述的实施例中参照表1～表4等而说明。

以上，在具有参照图9而说明的改良后的突起部45’、46’的结构的切槽孔型(第2-2孔型K2-2a)中，由楔形角度不同的顶端部45a(46a)和根部45b(46b)构成突起部45’、46’。因此，在下一工序的第3孔型K3处的突起部55、56抵接于被轧制件A时的过程(即，弯折造形)中，辊与凸缘部外侧面之间的辊压下方向的相对滑动速度减小。因而，抑制凸缘部外侧面的金属被辊的摩擦力向压下方向拉下这样的现象，抑制摩擦缺陷的产生。

近年，随着建筑构造物的大型化、在海洋构造物中的利用，要求制造与以往相比大型的H型钢制品。即，要求凸缘宽度较大且凸缘厚度较厚的H型钢制品。要求例如由300mm厚的原材料板坯制造高度1200mm×宽度500mm的大型且凸缘厚度较厚的H型钢制品。在这样的情况下，不优选凸缘厚度的减小。

根据本发明人的验证可知，若在切槽轧制造形时改变切槽孔型的楔形角度θ1b，则弯折造形后的凸缘生成效率存在变化。图10是表示改变楔形角度θ1b的情况的与凸缘宽度、凸缘厚度的数值的关系的图表。该图10是表示利用FEM分析改变切槽孔型的楔形角度θ1b的情况的与后续的工序(弯折造形)的凸缘厚度、凸缘宽度的数值的关系而得到的结果的图表。如图10所示，可知随着楔形角度θ1b变大而凸缘宽度和凸缘厚度减少。因此，从确保凸缘生成效率的观点来看，推测上述改良后的突起部45’、46’的根部45b(46b)的楔形角度θ4存在上限值。

如参照图10而说明的那样，本实施方式的技术中的顶端部45a(46a)的高度h、根部45b(46b)的高度h’、该根部的楔形角度θ4存在适当的数值范围。在本发明技术中，确定该适当的数值范围也较为重要，关于具体的数值范围，在之后的实施例中论述。

如以上说明的那样，在本实施方式的H型钢的制造方法中，通过使用具有改良后的突起部45’、46’的结构的切槽孔型(第2-2孔型K2-2a)，即使在例如凸缘部80与以往相比较厚的情况下，也能够在不在凸缘部80的外侧面产生摩擦缺陷的前提下进行轧制造形。由此，能够在凸缘没有缺陷的状态下高效地制造与以往相比凸缘厚度较厚的H型钢制品。

以上，说明了本发明的实施方式的一个例子，但本发明不限定于图示的形态。显而易见的是，只要是本领域技术人员，就能够在权利要求书所记载的思想的范畴内想到各种变更例或修改例，关于这些也理解为自然属于本发明的保护范围。

在上述实施方式中，说明了如下技术：使用作为第1孔型K1～第4孔型K4而图示、说明的孔型组进行被轧制件A的造形，之后，使用第5孔型K5进行平造形轧制。然而，实施粗轧工序的孔型数量不限于此。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，适当变更为能够适当地实施粗轧工序的程度。特别是，说明了所谓的“切槽造形”在切槽长度不同的两种孔型即第2-1孔型K2-1和第2-2孔型K2-2中进行。然而，切槽孔型也可以是1个孔型，另外，也可以由切槽长度不同的3种以上的孔型构成。另外，在切槽孔型为多种的情况下，本发明的突起部形状的改良技术应用于最终的切槽孔型。

(本发明的变形例)

在上述实施方式中，在制造凸缘厚度较厚的H型钢制品时，在弯折造形前，对于凸缘部80的外侧面，将具有构成为与顶端部相比倾斜平缓的根部的突起部(上述突起部45’、46’)压靠于被轧制件而实施切槽造形。然而，在具有图9所示的改良后的突起部45’、46’的结构的切槽孔型(第2-2孔型K2-2a)中，不采用利用孔型约束被轧制件A的侧面这样的结构，因此，根据基于凸缘部80的形状的特性等，有可能产生凸缘顶端部的倒伏这样的形状不良。

鉴于这样的情况，本发明人关于具有突起部45’、46’的结构的切槽孔型的孔型形状进行进一步的研究，从而发明了能够消除与上述那样的形状不良相关的问题点的孔型形状。以下，作为本发明的变形例，参照附图，说明具有新发明出的结构的第2-2孔型K2-2b。

图11是本发明的变形例的第2-2孔型K2-2b的概略说明图。在该图11中，关于具有与在上述实施方式中说明的第2-2孔型K2-2a(参照图9)相同的功能结构的构成要素，标注相同的附图标记而进行图示，省略其说明。如图11所示，本变形例的第2-2孔型K2-2b的基本的孔型结构与第2-2孔型K2-2a大致同样。另一方面，作为不同点，形成于孔型的左右的孔型侧面40c和41c构成为抵接于该被轧制件A以约束被轧制件A。即，在上述实施方式中说明的第2-2孔型K2-2a是未设置侧壁的结构，相对于此，本变形例的第2-2孔型K2-2b是设有侧壁的结构(孔型设计)。

期望的是，被轧制件A的与孔型侧面40c、41c抵接的抵接部位设为在刚刚导入第2-2孔型K2-2b的被轧制件A的厚度中厚度最大的部位。该抵接部位通常是被轧制件A的凸缘相当部(凸缘部80)的外侧面的中央部附近。其原因在于，在第1孔型K1的楔形角度θ1a与第2-2孔型K2-2b的楔形角度θ1b为相同的角度的情况下，被轧制件A的外侧面形状成为接近垂直的形状。

另外，当在多个道次中进行的第2-2孔型K2-2b处的轧制造形时，在被轧制件A的上下端部(板坯端面)，除了突起部45’、46’以外，在中途道次中，孔型与被轧制件A不接触，在这些道次中，不进行被轧制件A的积极的压下。其原因在于，由于压下，产生被轧制件A的沿着长度方向的伸长，凸缘相当部(凸缘部80)的生成效率降低。

然而，从提高凸缘宽度和凸缘厚度的尺寸精度的观点来看，期望的是，设定为在最终道次或最终道次之前的多个道次中被轧制件A的上下端部整面地接触这样的造形道次规程。即，期望的是，在尽量抑制沿着被轧制件长度方向的伸长的条件下进行调整形状的造形。

另外，在图11所示的孔型结构中，从自左右高效地约束被轧制件A的观点来看，优选的是，孔型侧面40c、41c的形状是与孔型辊轴线垂直的铅垂形状，但为了容易修复伴有辊磨损的辊，期望的是，设为带有相对于铅垂方向倾斜例如5～10％左右的锥形角度的形状。

这样，通过使用图11所示的变形例的第2-2孔型K2-2b，在该孔型处的轧制造形时，抑制被轧制件A的凸缘顶端部的倒伏这样的形状不良，实现轧制造形时的咬入性的提高、制品尺寸精度的提高。

另外，作为制造H型钢时的原材料，例示并说明了板坯，但关于类似形状的其他原材料，当然也能够应用本发明。

实施例

(第1实施例)

作为本发明的第1实施例，关于使用具有在上述实施方式中说明的改良后的突起部45’、46’的结构的切槽孔型(第2-2孔型K2-2a，参照图9)的情况的弯折造形后的被轧制件有无产生摩擦缺陷，进行了验证。另外，作为比较例，关于使用改良前的孔型结构(第2-2孔型K2-2，参照图4)的情况的弯折造形后的被轧制件有无产生摩擦缺陷，也一并进行了验证。

表1是表示在以2000×250mm截面或2000×300mm截面的板坯作为原材料制造1000×500mm的H型钢制品的情况下在各孔型处进行凸缘增厚时的孔型基本设计的表。具体而言，表1是记载在第2-1孔型K2-1、第2-2孔型K2-2、第3孔型K3、第4孔型K4处分别对板坯上下端部进行轧边时的孔型设计的表。另外，表1的突起高度(楔形高度)是各孔型的孔型上下一侧的突起部高度。在本实施例中，对表1所记载的孔型基本设计中的第2-2孔型K2-2实施在上述实施方式中说明的突起部的改良并进行验证。

[表1]

在本实施例中，在表1所示的孔型设计中，将比较例(以往方法)设为使用改良前的孔型结构(第2-2孔型K2-2，参照图4)的情况。另一方面，在实施例1(条件1)中，在具有改良后的突起部45’、46’的结构的切槽孔型(第2-2孔型K2-2a，参照图9)中，将根部的楔形角度(＝θ4)设为60°。另外，在实施例2(条件2)中，在具有改良后的突起部45’、46’的结构的切槽孔型(第2-2孔型K2-2a，参照图9)中，将根部的楔形角度(＝θ4)设为90°。

以下的表2～表4表示关于比较例、实施例1、实施例2的被轧制件的凸缘厚度与缺陷产生的关系。比较例的接触宽度比例L/B为0.00，实施例1的接触宽度比例L/B为0.20，实施例2的接触宽度比例L/B为0.24。

[表2]

(比较例)

原材料厚度(mm)	250	250	250	300	300
						凸缘厚度(mm)	150	160	180	200	210
缺陷(有：×，无：○)	○	○	×	×	×

[表3]

(实施例1)

原材料厚度(mm)	250	250	250	300	300
						凸缘厚度(mm)	150	160	180	200	210
缺陷(有；×，无：○)	○	○	○	×	×

[表4]

(实施例2)

原材料厚度(mm)	250	250	250	300	300
						凸缘厚度(mm)	150	160	180	200	210
缺陷(有：×，无：○)	○	○	○	○	○

如表2所示，在使用改良前的孔型结构(第2-2孔型K2-2，参照图4)的情况下，在使用250厚板坯将凸缘厚度造形至160mm的情况下，未产生缺陷(摩擦缺陷)，但在将凸缘厚度造形至180mm以上的情况下，确认缺陷的产生。

如表3所示，在具有改良后的突起部45’、46’的结构的切槽孔型(第2-2孔型K2-2a，参照图9)中，在将根部的楔形角度(＝θ4)设为60°，将接触宽度比例L/B设为0.20的情况下，在将凸缘厚度造形至180mm的情况下，未产生缺陷，但在将凸缘厚度造形至200mm以上的情况下，确认到缺陷的产生。

如表4所示，在具有改良后的突起部45’、46’的结构的切槽孔型(第2-2孔型K2-2a，参照图9)中，在将根部的楔形角度(＝θ4)设为90°，将接触宽度比例L/B设为0.24的情况下，在将凸缘厚度造形至160mm～210mm中的任意厚度的情况下，均未确认到缺陷的产生。

参照表2～表4，在比较例(以往方法)中，在进行将凸缘厚度设为超过160mm这样的造形的情况下，产生缺陷。另一方面，在实施例1(条件1)中，即使是将凸缘厚度设为180mm这样的造形，也能够抑制缺陷的产生。并且，在实施例2(条件2)中，即使是将凸缘厚度设为200mm、210mm的造形，也能够抑制缺陷的产生。即，可知通过应用本发明技术的突起部形状的改良，能够在抑制缺陷的产生的同时制造凸缘厚度更厚的H型钢制品。

例如，在以所谓的300厚板坯(厚度290mm～310mm的板坯)作为原材料，利用在上述实施方式中说明的本发明的H型钢的制造方法轧制造形H型钢制品的情况下，凸缘厚度基本上成为板坯厚度的一半(约150mm左右)。并且，通过自凸缘厚度成为板坯厚度的一半的状态进行板坯顶端部的积极的轧边，谋求凸缘厚度的增厚，谋求例如制造凸缘厚度为约180mm以上的制品这样的工艺设计。在这样的工艺设计中，随着凸缘的增厚，弯折造形时的弯曲阻力增加，因此与辊接触的部分的被轧制件的压力上升。因此，在局部产生变形，容易随着上述那样的辊压下方向的相对滑动速度的减小而产生摩擦缺陷。因此，本发明人发明具有在上述实施方式中说明的根部的突起形状，增加辊与被轧制件的接触面积，从而降低压力，抑制摩擦缺陷的产生。

从这样的观点来看，认为为了抑制摩擦缺陷的产生，期望的是，增加辊与被轧制件的接触面积，期望的是，一定程度地确保上述接触宽度比例L/B的值。

例如，参照上述表2～表4而得知，在将凸缘厚度造形为180mm以上的情况下，期望的是，上述接触宽度比例L/B的值设为0.20以上。另外，如表4所示，在接触宽度比例L/B为0.24的情况下，能够在直到凸缘厚度超过200mm的范围内在不产生摩擦缺陷的前提下进行轧制造形，因此也可以将接触宽度比例L/B的适当的范围设为0.20～0.24。

另外，关于上述比较例、实施例1、实施例2，认为摩擦缺陷因由辊的摩擦力从上下方向(压下方向)拉下被轧制件的表面而产生。因此，本发明人关于比较例、实施例1、实施例2的各条件，整理辊缝内的辊与被轧制件之间的上下方向的滑动速度(辊缝内的最大速度)而制成图表。图12是表示各条件下的辊与被轧制件之间的上下方向滑动速度的图表。另外，上述“辊缝”是指被轧制件与辊接触的区域。此处的辊缝内的辊与被轧制件之间的上下方向的滑动速度表示，在轧制的稳定状态下的某一时刻，被轧制件与辊接触的区域的辊与被轧制件的速度之差成为最大的部位的速度差。

如图12所示，在实施例1(条件1)、实施例2(条件2)这两个条件下，与比较例(以往方法)相比，滑动速度减小。另外，与实施例1相比，实施例2的滑动速度减小。根据该结果可知，通过应用本发明技术，减缓被轧制件中的变形量局部变大的部分的随着弯折造形而发生的变形，实现摩擦缺陷的抑制。

图13是表示比较例、实施例1、实施例2的各条件下的基于FEM分析的变形模拟结果的概略图，图13的(a)表示比较例，图13的(b)表示实施例1，图13的(c)表示实施例2。另外，在图13中，用实线表示弯折造形前和弯折造形后，用网格图示弯折造形的第1道次完成形状。另外，在图13的(b)、图13的(c)中，作为比较，也一并图示以往方法的形状。在此，在图13的(a)～图13的(c)的各条件中，道次规程设计设为共通，并且，后续孔型(第3孔型K3)的辊形状设为相同。

如图13所示，可知，相对于比较例，在实施例1、2中，即使是相同的道次规程、相同的后续孔型处的弯折造形，在该弯折造形时孔型与被轧制件的接触宽度也扩大。因此，在实施例1、2中，变形变化的梯度变小，抑制缺陷的产生。

如在以上的第1实施例中说明的那样，根据本发明技术，在作为弯折造形的前阶段的切槽孔型中，将突起部形状设为具有根部的形状(参照上述实施方式的第2-2孔型K2-2a)。由此验证，即使在被轧制件的凸缘部与以往相比较厚的情况下，也能够在不在凸缘部的外侧面产生摩擦缺陷的前提下进行轧制造形。

(第2实施例)

作为本发明的第2实施例，在使用具有在上述实施方式中说明的改良后的突起部45’、46’的结构的切槽孔型(第2-2孔型K2-2a，参照图9)的情况的造形中，将最前阶段的弯折孔型(第3孔型K3，参照图5)的楔形角度θ2与根部的楔形角度θ4设为相等的角度，关于使其角度范围在60°～110°变化的情况的弯折造形后的被轧制件有无产生摩擦缺陷，进行了验证。

以下的表5表示在将切槽孔型的楔形角度θ1b与上述角度θ2、θ4设为各条件的情况的被轧制件的凸缘厚度与缺陷产生的关系。如表5所示，在具有改良后的突起部45’、46’的结构的切槽孔型(第2-2孔型K2-2a，参照图9)中，在将根部的楔形角度(＝θ4)设为与最前阶段的弯折孔型(第3孔型K3，参照图5)的楔形角度θ2相等的角度的情况下，当在150mm～200mm的范围内造形凸缘厚度的情况下，未产生缺陷(摩擦缺陷)。另一方面，在将凸缘厚度造形为210mm的情况下，在一部分条件下，确认到缺陷的产生。

[表5]

凸缘厚度[mm]	150	160	180	200	210
						θ1b＝30°，θ2＝θ4＝60°	○	○	○	○	○
θ1b＝30°，θ2＝θ4＝70°	○	○	○	○	○
						θ1b＝30°，θ2＝θ4＝80°	○	○	○	○	○
θ1b＝30°，θ2＝θ4＝90°	○	○	○	○	○
						θ1b＝30°，θ2＝θ4＝100°	○	○	○	○	×
θ1b＝30°，θ2＝θ4＝110°	○	○	○	○	×
						θ1b＝40°，θ2＝θ4＝100°	○	○	○	○	○
θ1b＝40°，θ2＝θ4＝110°	○	○	○	○	×
						θ1b＝50°，θ2＝θ4＝110°	○	○	○	○	○

缺陷(有：×，无：○)

根据表5所示的第2实施例的结果，验证如下内容：在弯折造形后的凸缘厚度成为150mm～200mm的范围这样的造形条件下，通过将最前阶段的弯折孔型的楔形角度θ2与根部的楔形角度θ4设为相等的角度，无论切槽孔型的楔形角度θ1b的值如何，都能够在不在凸缘部的外侧面产生摩擦缺陷的前提下进行轧制造形。

产业上的可利用性

本发明能够应用于例如以矩形截面的板坯等作为原材料制造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；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2-1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)；45a、46a、顶端部；45b、46b、根部；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；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、被轧制件。

Claims (6)

1.一种H型钢的制造方法，其包括粗轧工序、中间轧制工序、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造形被轧制件的多个孔型，

该多个孔型包括：

1个或多个切槽孔型，其形成有相对于被轧制件的宽度方向铅垂地形成切槽而在被轧制件端部形成分割部位的突起部；以及

多个弯折孔型，其形成有抵接于所述切槽并依次弯折在所述切槽孔型处形成的分割部位的突起部，

形成于所述切槽孔型中的最终的切槽孔型的突起部包括：顶端部，其呈具有预定的顶端角度的锥形状；以及根部，其位于该顶端部的根部，具有与该顶端部相比倾斜平缓的锥形状。

2.根据权利要求1所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

所述根部的锥形角度为60°以上且为形成于所述弯折孔型中的最前阶段的孔型的突起部的顶端角度以下。

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，

在所述弯折孔型中的最前阶段的孔型处进行造形的被轧制件的凸缘厚度超过160mm。

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，

当在所述弯折孔型中的最前阶段的孔型处进行造形的被轧制件的凸缘厚度为180mm以上的情况下，

以所述切槽孔型中的最终的切槽孔型处的所述根部的宽度L相对于凸缘接触宽度B的比例即接触宽度比例L/B成为0.20以上的方式构成所述顶端部和所述根部。

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，

在所述切槽孔型和所述弯折孔型处造形时，在至少1个道次以上的造形中，在被轧制件的端面与孔型周面接触的状态下进行压下。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的H型钢的制造方法，其特征在于，

在所述切槽孔型设有抵接于被轧制件的左右侧面且从左右约束该被轧制件的孔型侧面。

Images