JP2013027904A - Ｈ形鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フランジ部の足先からウェブ部までのフランジ脚長が１９０ｍｍを超える大形のＨ形鋼をビームブランクから製造することのできるＨ形鋼の製造方法を提供する。
【解決手段】ビームブランクを粗造形圧延する粗圧延機として、ビームブランクをドックボーン形状に造形するドックボーン造形用孔型８と、ビームブランクのフランジ部を圧下する箱形のフランジ圧下用孔型９と、ビームブランクのウェブ部を圧下するウェブ圧下用孔型１０とを上側孔型ロール６と下側孔型ロール７との間に有するものを用い、ドックボーン形状に造形されたビームブランクのフランジ部をフランジ圧下用孔型９により圧下した後、ビームブランク１のフランジ内面と干渉しない幅で且つフランジ圧下用孔型を通過したビームブランクのフランジ脚長より大きい高さでウェブ圧下用孔型１０の中央部に形成された上下一対の圧下用凸部１１によりビームブランクのウェブ部を圧下する。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ｈ形鋼を熱間圧延により製造する方法に関し、特に、ビームブランクからＨ形鋼を製造する方法に関する。

Ｈ形鋼を熱間圧延により製造する際に用いられるＨ形鋼素材としては、スラブとビームブランクの２種類が挙げられる。このうち扁平形状のスラブからＨ形鋼を製造する方法としては、粗圧延機の上側孔型ロールと下側孔型ロールとの間に形成された割り形成用孔型によりスラブの両サイド端面にＶ字形の割りを形成し、この割りの深さを上側孔型ロールと下側孔型ロールとの間に形成された割り深さ増大用孔型により大きくした後、上側孔型ロールと下側孔型ロールとの間に形成されたドックボーン造形用孔型によりスラブをドックボーン形状に造形してＨ形鋼を製造する方法が特許文献１〜３に記載されている。

しかし、特許文献１〜３に記載された方法では、ドックボーン形状に造形されたスラブの幅出し圧延を行う際に粗圧延機による圧延パス回数が少なくとも２０回を超え、場合によっては３０回以上になるため、圧延能率の低下につながるという問題がある。また、粗圧延パス回数が多くなることによってスラブの温度低下が発生し、中間圧延工程においても圧延荷重の増加等による圧延パス回数の増加および品質制御も行いにくくなるという問題もある。

一方、断面が図４に示す形状（アルファベットのＨに似た形状）のビームブランク１からＨ形鋼を製造する方法としては、ビームブランク１を粗造形圧延する粗圧延機として、図５に示す形状の孔型１３を上側孔型ロール６と下側孔型ロール７との間に有するものを用い、ビームブランク１のウェブ部１ａを孔型１３により圧下してＨ形鋼を製造する方法が知られている。

特開平０１−９９７０１号公報（２頁左上欄第２〜７行、第３図） 特開平０１−１８６２０１号公報（１頁右欄第１４〜１９行、第３図） 特開２００４−３２２１０５号公報（００１８、図２）

しかしながら、上述した方法では、上側孔型ロール６と下側孔型ロール７との間に形成された孔型１３によりビームブランク１のウェブ部１ａを圧下した際に、ウェブ部１ａの両側に形成されたフランジ部１ｂが孔型１３によって擦り下げられる。このため、ビームブランク１のフランジ幅が減少し、フランジ幅４００ｍｍ、ウェブ高さ５６０ｍｍ、ウェブ厚１４０ｍｍのビームブランク１からフランジ幅５００ｍｍ、ウェブ高さ５００ｍｍ、ウェブ厚２５ｍｍといった大形のＨ形鋼を製造することができないという問題があった。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、フランジ部の足先からウェブ部までのフランジ脚長が１９０ｍｍを超える大形のＨ形鋼をビームブランクから製造することのできるＨ形鋼の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ビームブランクを粗圧延機により粗造形圧延し、次いで前記ビームブランクを中間圧延機により圧延した後、仕上圧延機により仕上圧延を施して製造されるＨ形鋼の製造方法であって、前記粗圧延機として、前記ビームブランクをドックボーン形状に造形するドックボーン造形用孔型と、該ドックボーン造形用孔型によりドックボーン形状に造形された前記ビームブランクのフランジ部を圧下する箱形のフランジ圧下用孔型と、前記ビームブランクのウェブ部を圧下するウェブ圧下用孔型とを上側孔型ロールと下側孔型ロールとの間に有するものを用い、前記ドックボーン造形用孔型によりドックボーン形状に造形されたビームブランクのフランジ部をフランジ幅が所定のフランジ幅になるまで前記フランジ圧下用孔型により圧下した後、前記ビームブランクのウェブ部のみをウェブ厚が所定のウェブ厚になるまで前記ウェブ圧下用孔型により圧下することを特徴とする。

請求項２の発明は、前記ビームブランクのフランジ外面中央部に深さに対する幅の比率が２．８以上の凹部が形成されるように、前記ビームブランクを前記ドックボーン造形用孔型によりドックボーン形状に造形することを特徴とする。

本発明によれば、ビームブランクのフランジ幅を減少させることなくビームブランクのフランジ脚長を大きくすることが可能となるので、フランジ脚長が１９０ｍｍを超える大形のＨ形鋼をビームブランクから製造することができる。

本発明の一実施形態に係るＨ形鋼の製造方法に用いられる圧延設備の一例を示す図である。 図１に示される粗圧延機の孔型ロール間に形成される孔型を示す図である。 本発明の一実施形態に係るＨ形鋼の製造方法を説明するための図である。 Ｈ形鋼素材として用いられるビームブランクの断面図である。 従来のＨ形鋼の製造方法を示す図である。 本発明が解決しようとする課題を説明するための図である。

以下、図１〜図４を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明の一実施形態に係るＨ形鋼の製造方法は、図１に示される圧延設備、すなわちＨ形鋼素材としてのビームブランク１（図４参照）を加熱する加熱炉２、加熱炉２で加熱処理されたビームブランク１を粗造形圧延する粗圧延機３、粗圧延機３で粗造形圧延されたビームブランク１に中間圧延を施す中間圧延機４およびビームブランク１に仕上圧延を施す仕上圧延機５を備えた圧延設備を用いてＨ形鋼を製造する方法であり、粗圧延機３は、図２に示すように、上側孔型ロール６と下側孔型ロール７との間に、ドックボーン造形用孔型８、フランジ圧下用孔型９およびウェブ圧下用孔型１０を有している。

ドックボーン造形用孔型８はビームブランク１をドックボーン形状に造形するものであって、上下一対の円弧状圧下用凸部８１を有している。これらの円弧状圧下用凸部８１は、ドックボーン造形用孔型８の中央部に相対向して形成されている。
フランジ圧下用孔型９はドックボーン形状に造形されたビームブランク１のフランジ部１ｂを圧下するものであって、ビームブランク１のフランジ幅Ｗ_Ｆ（図４参照）より大きい幅で箱形に形成されている。

ウェブ圧下用孔型１０はビームブランク１のウェブ部１ａを圧下するものであって、ビームブランク１のウェブ高さＨ_Ｗ（図４参照）より大きい幅で上側孔型ロール６と下側孔型ロール７との間に形成されている。
また、ウェブ圧下用孔型１０はビームブランク１のウェブ部１ａを圧下する上下一対の圧下用凸部１１を有している。これらの圧下用凸部１１はビームブランク１のフランジ内面１ｃ（図４参照）と干渉しない幅でウェブ圧下用孔型１０の中央部に相対向して形成されていると共に、フランジ圧下用孔型９により圧下されたビームブランク１のフランジ脚長より大きい高さＨでウェブ圧下用孔型１０の中央部に相対向して形成されている。

このような粗圧延機３によりビームブランク１を粗造形する場合は、まず、図３（ａ）に示すように、ビームブランク１をドックボーン造形用孔型８にビームブランク１のフランジ部１ｂが水平となるように挿入する。次に、上側孔型ロール６と下側孔型ロール７とを互いに接近させ、図３（ｂ）に示すように、ビームブランク１をドックボーン造形用孔型８によりドックボーン形状に造形する。このとき、ビームブランク１のフランジ外面中央部には、ドックボーン造形用孔型８の円弧状圧下用凸部８１により、この円弧状圧下用凸部８１と同等形状の凹部２１が形成されるとともに、フランジ部１ｂが押し広げられ、フランジ幅が拡大する。

ビームブランク１をドックボーン形状に造形したならば、ビームブランク１をフランジ圧下用孔型９に挿入する。そして、上側孔型ロール６と下側孔型ロール７とを互いに接近させ、図３（ｃ）に示すように、ビームブランク１のフランジ部１ｂをフランジ圧下用孔型９により圧下し、フランジ幅Ｗ_Ｆをさらに拡大する。
ビームブランク１のフランジ部１ｂをフランジ圧下用孔型９により圧下したならば、次に、ビームブランク１のウェブ部１ａが水平となるようにビームブランク１を９０°転回させた後、図３（ｄ）に示すように、ビームブランク１をウェブ圧下用孔型１０に挿入する。そして、上側孔型ロール６と下側孔型ロール７とを互いに接近させ、図３（ｅ）に示すように、ビームブランク１のウェブ部１ａのみをウェブ圧下用孔型１０の中央部に形成された上下一対の圧下用凸部１１により圧下する。

このとき、圧下用凸部１１はビームブランク１のフランジ内面１ｃと干渉しない幅でウェブ圧下用孔型１０の中央部に相対向して形成されているため、ビームブランク１のフランジ部１ｂが圧下用凸部１１により擦り下げられてしまうことがない。また、圧下用凸部１１は、フランジ圧下用孔型９で圧下されたビームブランク１のフランジ脚長より大きい高さＨでウェブ圧下用孔型１０の中央部に相対向して形成されているため、フランジ部１ｂの先端がウェブ圧下用孔型１０に接触してビームブランク１のフランジ幅が減少してしまうこともない。

したがって、上述のように、ドックボーン造形用孔型８によりドックボーン形状に造形されたビームブランク１のフランジ部１ｂをフランジ圧下用孔型９により圧下した後、ビームブランク１のウェブ部１ａをウェブ圧下用孔型１０の中央部に形成された上下一対の圧下用凸部１１により圧下することで、ビームブランク１のフランジ幅を減少させることなくビームブランク１のフランジ脚長Ｌを当初のビームブランク１の寸法に対して大きくすることが可能となる。

なお、上述した本発明の一実施形態では、ビームブランク１をドックボーン造形用孔型８によりドックボーン形状に造形する際に、ビームブランク１のフランジ外面中央部に深さ５０ｍｍの凹部１２が形成されるようにビームブランク１をドックボーン形状に造形しているが、凹部１２の幅が凹部１２の深さに対し小さくなりすぎるとビームブランク１のフランジ外面に疵が発生しやすくなるため、深さに対する幅の比率を２．８以上とすることが好ましい。

図２に示した上側孔型ロール６、下側孔型ロール７を用いて、フランジ幅Ｗ_Ｆ＝４００ｍｍ、ウェブ高さＨ_Ｗ＝５６０ｍｍ、ウェブ厚Ｔ_Ｗ＝１４０ｍｍ、フランジ脚長Ｌ＝１３０ｍｍのビームブランク１を素材として、粗造形圧延を行った。
ここで、円弧状圧下用凸部８１の高さを５０ｍｍ、幅を１９０ｍｍとしたドックボーン造形用孔型８にて、ビームブランク１のフランジ外面中央部に深さ５０ｍｍ、幅１９０ｍｍの凹部１２を形成し、その後に、フランジ圧下用孔型９にて、フランジ幅を４４０ｍｍに拡大させ、さらに、圧下用凸部１１の高さが１９０ｍｍのウェブ圧下用孔型１０にてビームブランク１のウェブ厚が６０ｍｍとなるまで圧下した。

その結果、フランジ幅４４０ｍｍ、ウェブ高さ５１０ｍｍ、ウェブ厚６０ｍｍ、フランジ脚長１９０ｍｍに粗造形することができた。
この粗造形後のビームブランクに対し、中間圧延、仕上圧延を施すことにより、フランジ幅５００ｍｍ、ウェブ高さ５００ｍｍ、ウェブ厚２５ｍｍの大形のＨ形鋼を製造することができた。

なお、ドックボーン造形用孔型８にて形成させるフランジ外面中央部の凹部１２の深さを変化させて粗造形を試みたところ、凹部１２の深さが３０ｍｍ未満では、図３（ｂ）に示したフランジの押し広げの効果が少なく、フランジ幅の拡大はわずかであった。一方、凹部１２の深さが１００ｍｍを超えると、押し広げによるフランジ幅拡大量は大きかったが、ウェブ圧下用孔型１０で圧下した後のビームブランク１のフランジ側面に凹部が残存してしまい、この凹部が次の中間圧延、仕上圧延の後にも残ってしまい、好ましくない仕上形状となった。

１…ビームブランク
１ａ…ビームブランクのウェブ部
１ｂ…ビームブランクのフランジ部
１ｃ…ビームブランクのフランジ内面
２…加熱炉
３…粗圧延機
４…中間圧延機
５…仕上圧延機
６…上側孔型ロール
７…下側孔型ロール
８…ドックボーン造形用孔型
８１…ドックボーン造形用孔型の円弧状圧下用凸部
９…フランジ圧下用孔型
１０…ウェブ圧下用孔型
１１…圧下用凸部
１２…凹部
１３…孔型

Claims (2)

1. ビームブランクを粗圧延機により粗造形圧延し、次いで前記ビームブランクに中間圧延を施した後、仕上圧延を施して製造されるＨ形鋼の製造方法であって、
   前記粗圧延機として、前記ビームブランクをドックボーン形状に造形するドックボーン造形用孔型と、該ドックボーン造形用孔型によりドックボーン形状に造形された前記ビームブランクのフランジ部を圧下する箱形のフランジ圧下用孔型と、前記ビームブランクのウェブ部を圧下するウェブ圧下用孔型とを上側孔型ロールと下側孔型ロールとの間に有するものを用い、
   前記ドックボーン造形用孔型によりドックボーン形状に造形されたビームブランクのフランジ部をフランジ幅が所定のフランジ幅になるまで前記フランジ圧下用孔型により圧下した後、前記ビームブランクのウェブ部のみをウェブ厚が所定のウェブ厚になるまで前記ウェブ圧下用孔型により圧下することを特徴とするＨ形鋼の製造方法。
2. 前記ビームブランクのフランジ外面中央部に深さに対する幅の比率が２．８以上の凹部が形成されるように、前記ビームブランクを前記ドックボーン造形用孔型によりドックボーン形状に造形す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。

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