JP2001030001A - Ｈ形鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、圧延後、高強度、高靭性を付与す
るために加速冷却を行なうＨ形鋼の製造において、歪矯
正のための工程を必要としない製造方法を提供する。 【解決手段】ブレークダウンミルによりＨ形鋼形状の素
材に圧延し、粗圧延機により各部寸法を成形後、仕上げ
圧延機における竪ロールの形状を予め調整し、あるいは
竪ロールと水平ロールとのギャップを調整し、予め、冷
却工程後のフランジの開き角度が零となるように実験な
どにより求めておいた角度をフランジに開き角度として
付与する仕上圧延を行なうことを特徴とするＨ形鋼の製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱間圧延後、冷
却を行うＨ形鋼の製造方法に関し、特に冷却後、矯正機
あるいはプレスによる矯正作業なく能率よくＨ形鋼を製
造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、建築用の部材に対する耐震性の要
望が強まり、柱材や梁材用に強度や靭性に優れたＨ形鋼
が求められ、その製造方法として制御圧延や制御冷却が
適用されている。

【０００３】制御圧延や制御冷却は高強度・高靭性の鋼
材の一般的な方法であり、制御圧延は１０００℃以上に
加熱したスラブやＣＣＢＢ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃ
ａｓｔｉｎｇ ｂｅａｍ ｂｌａｎｋ）素材を一旦中程
度の厚みまで粗圧延し、その後、鋼板の温度が未再結晶
温度域やあるいはその近傍の温度域で最終の仕上げ圧延
を行うもので、制御冷却は圧延後加速冷却によってＡｒ
３温度以上から５００℃程度まで冷却し、強度を確保す
るものである。

【０００４】Ｈ形鋼のフランジに対して、仕上げ圧延機
後方の加速冷却装置により制御冷却を行う方法として、
フランジ内外面から同時に冷却する方法（特公平５−７
３８０６号公報、以下先行技術１）、多段にスプレーノ
ズルを配置しガイドの後方からガイドに設けたスリット
を通してＨ形鋼のフランジ外面を冷却する方法（特開平
５−３１７９４８号公報、以下先行技術２）がある。

【０００５】先行技術１の場合、Ｈ形鋼自体、図１に示
すようにフランジ１，フランジ幅（Ｈ），フランジ厚み
（ｔ２），ウエブ２、ウエブ高さ（Ｂ），ウエブ厚み
（ｔ１）の各寸法が多様であるため、多品種のＨ形鋼を
能率よく製造するためにはフランジ内面の冷却装置の
幅、位置、高さ等を容易に変更できる複雑な構造とする
か、あるいは冷却装置の位置調整を自在とする機構が必
要であり、更に内面に冷却装置を設けるため、Ｈ形鋼と
の衝突の危険性もあり、安定操業の点でも問題があっ
た。

【０００６】先行技術２の場合、スプレーノズルを多段
に配置し、フランジ外面を冷却する方法であり、フラン
ジが外面側からのみ冷却されるため加速冷却等の強冷却
の場合、冷却中にフランジ外面を凹にした反り（図２
（１））が発生する。冷却後、冷却床上で全体の温度が
下がるにつれ、フランジ外面を凸にした曲がり（図２
（２））が発生し、結局Ｈ形鋼が常温になった状態では
フランジ外面を凸にした曲がりが残留し、その後、矯正
機やプレスによる矯正作業が発生していた。特に、残留
曲がりがフランジ外面を凸にした曲がりは矯正作業が難
しく、コスト高となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、仕上
げ圧延機後方の加速冷却装置により制御冷却を行う方法
において、内外面から冷却する方法は装置が複雑とな
り、外面から冷却する方法は冷却後、矯正する工程が不
可欠であった。本発明は、複雑な装置を用いることな
く、外面からの冷却のみにより熱歪が少ないＨ型鋼の製
造方法を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明法は高温の鋼材を
冷却した場合に生じる収縮変形を利用し、熱歪なくＨ形
鋼を製造する方法で、その要旨は以下のとおりである。

【０００９】１． 仕上圧延工程と、この工程の後フラ
ンジ外面に冷却水を噴射して冷却を行う工程とを備えた
Ｈ形鋼の製造方法において、前記仕上圧延工程は、冷却
工程後にフランジの開き角度が零となるように、フラン
ジの開き角度を調整する工程を備えたことを特徴とする
Ｈ形鋼の製造方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明では、仕上げ圧延後におけ
るＨ形鋼の形状が、その後の冷却による変形によって、
所望の形状となるように圧延する。以下、図面を参照し
ながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図３は仕上げ圧延の状況を示すもので、仕上げ圧延にお
いてウエブ高さ，ウエブ厚みは最終製品寸法に圧延し、
フランジの角度３（図３中αで示す）を図３（１）に示
すように外側に角度α開いた形状のままで仕上げなけれ
ばならない。仕上げ圧延では図３（２）に示す仕上げ圧
延機の水平ロール４ａ，４ｂおよび竪ロール５ａ，５ｂ
によってフランジを所定の角度αになるように圧延す
る。尚、フランジの角度３は上部フランジが外側に開い
た場合、開き角度（図３中αで示す）が正、内側に閉じ
た場合に負とする。

【００１１】仕上げ圧延後の開き角度αは、通過型のフ
ランジ外面冷却用加速冷却装置により、外側から水によ
って強冷却されることにより、両フランジがさらに外側
に開き（開き角度が正）、その後、熱間切断機で切断
後、冷却床で自然放冷中に徐徐に内側に倒れ、常温にお
いて鉛直（開き角度が零）となるような角度とする。

【００１２】開き角度αはフランジの厚み、加速冷却の
開始温度、冷却終了温度、変態温度等によって影響を受
けるため、あらかじめ実験によって求める。図４は、一
例として開き角度αに及ぼすフランジ厚みと冷却開始温
度の影響を示すもので、フランジ厚みが薄いほど、冷却
開始温度が高いほど歪の発生が大きく、開き角度αは大
きい。

【００１３】

【実施例】本発明の効果を実施例により説明する。本実
施例では加熱されたスラブをブレークダウンミルによっ
て該フランジ形状としたのち、ユニバーサル方式の粗圧
延機によりリバース圧延し、仕上げ圧延を行い、更に圧
延後にフランジを加速冷却する。スラブは板厚２５０ｍ
ｍで加熱温度１２５０℃とし、加速冷却は７７０℃〜５
００℃を５〜１０℃／ｓｅｃとした。以下に図５に示す
設備配置列を用いた実施例について、詳細に説明する。

【００１４】本実施例では、スラブを加熱炉６により加
熱後、ブレークダウンミル７によりＨ形鋼形状の素材に
圧延し、第１の粗圧延機群８及び第２の粗圧延機群９で
のリバース圧延により、各部寸法を圧延成形する。リバ
ース圧延は制御圧延とした。粗圧延後、仕上げ圧延機１
０の竪ロール５ａ、５ｂの形状を予め調整し、あるいは
竪ロール５ａ、５ｂと水平ロール４ａ，４ｂとのギャッ
プを調整し、圧延後のフランジが外側に開いた状態に仕
上げた後、冷却装置１１によりフランジ外面を加速冷却
する。

【００１５】冷却装置１１の構造の一例を図６に示す。
冷却装置はサイドガイド１２を兼ねており、高さ５５０
ｍｍで、冷却水の噴射孔として直径３ｍｍの孔１３が２
０ｍｍピッチで千鳥状に開けられた板厚１５ｍｍの鋼板
よりなっている。噴射孔は複数のブロックに分割され、
各ブロックは流量調整弁１４やオンオフ弁１５を有し、
冷却水を独立に流量制御かつオンオフ制御する。

【００１６】水流形態はラミナフローが望ましく、飛び
散った液滴がフランジを乗り越え、ウエブを過冷するよ
うな流れは好ましくない。また、他の構造として、スプ
レーノズルを細密に配置し、水量密度１０００ｌ／ｍｉ
ｎ・ｍ2以上で冷却することも可能である。このような
強冷却条件で制御冷却を行った場合、フランジの全板厚
方向で、同等の加速冷却効果が得られる。

【００１７】本発明の実施例として、仕上げ圧延終了時
点のウエブ高さＨが５７２ｍｍ，フランジ幅Ｂが５１０
ｍｍ，ウエブ厚みが６０ｍｍ，フランジ厚み８０ｍｍ，
長さ１３ｍのＨ形鋼において、フランジの開き角度αを
鉛直線に対し０．４６度外側に開いた仕上げ圧延を行っ
た。仕上り時のフランジ温度は８５０℃であった。尚、
本実施例の仕上げ圧延ではフランジを立てる圧延時に行
うウエブ高さＢの縮幅圧延は行わなかった。

【００１８】仕上げ圧延後の冷却は、冷却装置１１に挿
入し、後端が冷却装置内に入ったと同時に全段の噴出口
から冷却水を噴射し、オッシレーションさせながら１２
０秒冷却した。水量密度は１５００ｌ／ｍｉｎ．ｍ2
で、冷却中、冷却水がフランジ上端を乗り越えることは
なく、冷却後、復熱後のフランジ温度は、幅、長手方向
ともに均一で５００℃であった。冷却後、熱間圧延機で
採寸、切断し、冷却床にて自然放冷をおこなった。その
結果、フランジの開き角度αは零で、フランジは鉛直と
なり、矯正の必要は生じなかった。

【００１９】更に本発明の実施例として、仕上げ圧延終
了時点のウエブ高さＨが８００ｍｍ，フランジ幅Ｂが３
００ｍｍ，ウエブ厚みが１９ｍｍ，フランジ厚み３７ｍ
ｍ，長さ３３ｍのＨ形鋼において、フランジの開き角度
αを鉛直線に対し０．８度外側に開いた仕上げ圧延を行
った。仕上り時のフランジ温度は９２０℃であった。仕
上げ圧延後、冷却装置１１を搬送速度１．６ｍ／Ｓで通
過させた。

【００２０】冷却は３００ｍｍのフランジが全面冷却さ
れるよう下から６段の冷却ブロックからのみ冷却水を噴
射させ、冷却水の水量密度は１５００ｌ／ｍｉｎ．ｍ2
とした。冷却後、復熱後のフランジ温度は、幅、長手方
向ともに均一で５４５℃であった。冷却後、熱間圧延機
で採寸、切断し、冷却床にて自然放冷をおこなった。そ
の結果、フランジの開き角度αは０で、フランジは鉛直
となり、矯正の必要は生じなかった。

【００２１】次に、比較例として、圧延後、フランジを
鉛直とする仕上げ圧延により、Ｈ形鋼を製造した。仕上
げ圧延終了時点のウエブ高さＨが５７２ｍｍ，フランジ
幅Ｂが５１０ｍｍ，ウエブ厚みが６０ｍｍ，フランジ厚
み８０ｍｍ，長さ１３ｍのＨ形鋼において、フランジを
鉛直とする仕上げ圧延を行った。仕上り時のフランジ温
度は８３０℃であった。

【００２２】仕上げ圧延後の冷却は、冷却装置１１に挿
入し、後端が冷却装置内に入ったと同時に全段の噴出口
から冷却水を噴射し、オッシレーションさせながら１２
０秒冷却した。水量密度は１５００ｌ／ｍｉｎ．ｍ2
で、冷却中、冷却水がフランジ上端を乗り越えることは
なく、冷却停止、復熱後のフランジ温度は、幅、長手方
向ともに均一で５００℃であった。

【００２３】冷却停止後、フランジの開き角度は０．２
〜０．５度で、外側に凹状を示したが、熱間圧延機で採
寸、切断し、冷却床にて自然放冷をおこなった後には、
フランジの開き角度は―０．７度で、外側に凸状を示し
た。フランジを鉛直とするため、矯正機によって繰り返
し曲げを行なったが、フランジ厚が８０ｍｍと厚く、困
難であった。

【００２４】更に比較例として、仕上げ圧延終了時点の
ウエブ高さＨが８００ｍｍ，フランジ幅Ｂが３００ｍ
ｍ，ウエブ厚みが１９ｍｍ，フランジ厚み３７ｍｍ，長
さ３３ｍのＨ形鋼において、フランジを鉛直とした仕上
げ圧延を行った。仕上り時のフランジ温度は９２０℃で
あった。仕上げ圧延後、冷却装置１１を搬送速度１．６
ｍ／Ｓで通過させた。冷却水の水量密度は１５００ｌ／
ｍｉｎ．ｍ2とした。

【００２５】冷却停止、復熱後のフランジ温度は、幅、
長手方向ともに均一で５４５℃であった。冷却停止後、
フランジの開き角度は０．２〜０．５度で、外側に凹状
を示したが、熱間圧延機で採寸、切断し、冷却床にて自
然放冷をおこなった後には、フランジの開き角度は―
０．４度で、外側に凸状を示した。フランジを鉛直とす
るため、矯正機による繰り返し曲げを行なう作業が必要
であった。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、強度と靭性に優れたＨ形鋼を加速冷却により製造す
る場合、冷却によるフランジの変形を生じないので、精
製工程における矯正作業が不要となり、低コストで高能
率な生産が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｈ形鋼の各部の名称を示す図。

【図２】仕上げ圧延後の冷却過程におけるＨ形鋼の形状
を示すもので、（１）は加速冷却後、（２）は冷却床上
で冷却後の変形状態を示す図。

【図３】仕上げ圧延の状況を示すもので、（１）は圧延
後の形状、（２）は圧延中の状況を示す図。

【図４】仕上げ圧延時に付与するフランジの開き角度に
及ぼす諸因子の影響を示す図。

【図５】Ｈ形鋼を製造する設備の配置を示す図。

【図６】Ｈ形鋼製造に用いる冷却装置の模式図。

【符号の説明】

１…フランジ、 ２…ウエブ、 ３…フランジ開き角度α、 ４ａ，４ｂ…水平ロール。 ５ａ，５ｂ…竪ロール。 ６…加熱炉 ７…ブレークダウン圧延機 ８…第一の粗圧延機群 ９…第二の粗圧延機群 １０…仕上げ圧延機 １１…冷却装置 １２…ガイド １３…冷却水噴射孔 １４…流量調整弁 １５…オンオフ弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仕上圧延工程と、この工程の後フランジ
   外面に冷却水を噴射して冷却を行う工程とを備えたＨ形
   鋼の製造方法において、前記仕上圧延工程は、冷却工程
   後にフランジの開き角度が零となるように、フランジの
   開き角度を調整する工程を備えたことを特徴とするＨ形
   鋼の製造方法。