JP2020175435A - 形鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｈ形鋼を製造する場合に、加熱炉のスキッド部でのスケール堆積に起因して発生する凹み（圧痕）を、最終製品において残存させることなくＨ形鋼製品を製造する。【解決手段】加熱炉から抽出されたスラブを素材とし、当該素材を被圧延材として圧延造形を行いＨ形鋼を製造する製造方法であって、前記圧延造形には、被圧延材を所定の略ドッグボーン形状に圧延造形するエッジング圧延と、エッジング圧延工程完了後の被圧延材を９０°あるいは２７０°回転させてウェブ部の圧延を行う平造形圧延が含まれ、前記エッジング圧延前に前記素材の幅全面域又は一部領域に対し所定の圧下量の圧下を施す。【選択図】図５

Description

本発明は、例えば矩形断面であるスラブ等を素材としてＨ形鋼等の形鋼を製造する製造方法に関する。

Ｈ形鋼に代表される形鋼を製造する場合には、加熱炉から抽出されたスラブやブルーム等の素材を粗圧延機（ＢＤ）によって粗形材（所謂ドッグボーン形状の被圧延材）に造形し、中間ユニバーサル圧延機によって上記粗形材のウェブやフランジの厚さを圧下し、併せて前記中間ユニバーサル圧延機に近接したエッジャー圧延機によって被圧延材のフランジに対し幅圧下や端面の鍛錬と整形が施される。そして、仕上ユニバーサル圧延機によって形鋼製品が造形される。

近年、建築構造物の大型化や海洋構造物への利用に伴い、従来に比べ大型のＨ形鋼製品の製造が求められており、特に、フランジ幅やフランジ厚を増した製品が望まれている。スラブ等の矩形断面素材を用いた製造工程において、フランジ幅及びフランジ厚を増やす技術としては、被圧延材の上下端面（スラブ端面）に割り込みを形成させた後に、スラブ端面をエッジングしながら割り込み形状を変更する技術（所謂ウェッジ法）が知られている。

このうち、フランジ厚を増厚する技術については、例えば特許文献１に、被圧延材の上下端部（スラブ端面）を拘束せずに割り込みを形成させた後に、孔型側壁に接触しない状態でスラブ端面をエッジングしながら割り込み形状を変更する技術が開示されている。この技術によれば、エッジング圧延の圧下率に応じてフランジの増厚を図ることが可能である。

また、加熱炉からスラブやブルーム等の素材を抽出する際に行われる工程として、例えば特許文献２に記載の、スラブ表面性状を調整し、幅出し圧延等を行う調整圧延といったものが知られている。特許文献２では厚板圧延を対象としているが、このような調整圧延は、種々の形鋼製造の際の素材にも適用することができると考えられる。

特開平１１−３４７６０１号公報 特開昭５８−６７０７号公報

しかしながら、上記特許文献１等に代表される、スラブ等の素材に対しいわゆるエッジング圧延を行いドッグボーン形状の粗形材を圧延造形する場合に、フランジに相当する部位の内面（以下、単にフランジ内面とも記載）に疵が発生する場合がある。フランジ内面の疵が発生した状態のまま圧延造形を進めていくと、最終的なＨ形鋼製品のフランジ内面に疵が残存し、表面性状不良として所望の品質の製品が得られない恐れがある。特に、フランジ幅やフランジ厚を増した大型のＨ形鋼製品の製造時には、圧延造形時にフランジの厚み圧下が充分に取れないために、粗形材において発生した疵を消去することが困難となり、製品における疵の残存率（疵発生率）が高いことが分かっている。また、上記特許文献２には、スラブ等の素材に対し表面性状の調整を行う旨が記載されているが、スラブ等の素材表面の疵の発生や残存に対する具体的な対策については何ら言及されておらず、当然、フランジ内面に発生した疵に対する対応策についても何ら開示されていない。

本発明者らが、粗形材のフランジ内面に発生した疵の原因について鋭意検討したところ、圧延造形前の矩形断面素材（以下、単にスラブとも記載）の段階で被圧延材の表面に凹み（圧痕）が発生していることが明らかとなり、その原因はスラブを高温で保持して加熱する加熱炉のスキッド部にあることを見出した。具体的には、加熱炉内部においてスラブを保持するためのスキッド部に経年使用によるスケール等が堆積し、スラブ下面（スキッド接触面）に自重による局部的な圧痕が付与されていることが、疵発生の原因であることが分かった。特にスラブからＨ形鋼を造形する場合には、１３００℃程度の高温環境下にあり、スキッド部に経年使用によるスケール堆積等があったとしても容易に除去できるものではないため、加熱炉の修繕等を行うことなく、上記のような疵を製品に残存させないような技術が求められている。

このような事情に鑑み、本発明の目的は、加熱炉のスキッド部でのスケール堆積に起因して素材に発生する凹み（圧痕）を、最終製品において残存させることなく形鋼製品を製造することが可能な技術を提供することにある。特に、大型のＨ形鋼製品を製造する場合に、フランジ内面に生じる恐れのある疵を抑制させ、フランジ表面性状の良好な製品を製造することが可能な技術を適用することを目的としている。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、加熱炉から抽出されたスラブを素材とし、当該素材を被圧延材として圧延造形を行い形鋼を製造する製造方法であって、前記圧延造形には、被圧延材を所定の略ドッグボーン形状に圧延造形するエッジング圧延と、エッジング圧延工程完了後の被圧延材を９０°あるいは２７０°回転させてウェブ部の圧延を行う平造形圧延が含まれ、前記エッジング圧延前に前記素材の幅全面域又は一部領域に対し所定の圧下量の圧下を施すことを特徴とする、形鋼の製造方法が提供される。

前記所定の圧下量は、前記素材に対し加熱炉内において付与された圧痕の凹み量の２倍に設定されても良い。

前記所定の圧下量の圧下は、上下フラットロール又は上下水平ロールによって行われ、当該上下フラットロール又は上下水平ロールにおいて、上下ロールの一方のロール径が他方のロール径よりも小径に構成されても良い。

前記所定の圧下量の圧下は、上下非対称形状の上下ロールによって行われ、当該上下ロールは、一方のロールがフラットロールであり、他方のロールは一部未圧下部を有するロールであっても良い。

前記形鋼は、Ｈ形鋼であっても良い。

前記所定の圧下量の圧下は、前記素材の一部領域に対して施され、当該一部領域は、Ｈ形鋼のウェブとなる部位の範囲を除く領域であっても良い。

前記所定の圧下量の圧下は、前記平造形圧延を行う孔型に形成されたカラー部を用いた複数パスのリバース圧延にて施されても良い。

前記複数パスのリバース圧延では、前記素材と前記カラー部とのロール軸方向での相対的な位置が異なる状態で各パスでの圧延が行われても良い。

前記素材の断面形状とＨ形鋼のフランジ板厚との関係に基づき、前記所定の圧下量を設定しても良い。

前記素材のスラブ厚が２４０ｍｍ〜２６０ｍｍであり、前記素材に付与された圧痕の凹み量が最大で１０ｍｍであり、前記Ｈ形鋼の寸法において最小フランジ厚が１９ｍｍである場合、前記所定の圧下量は７ｍｍ以上に設定されても良い。

前記素材のスラブ厚が２４０ｍｍ〜２６０ｍｍであり、前記素材に付与された圧痕の凹み量が最大で１０ｍｍであり、前記Ｈ形鋼の寸法において最大フランジ厚が４０ｍｍである場合、前記所定の圧下量は１４ｍｍ以上に設定されても良い。

前記素材のスラブ厚が２９０ｍｍ〜３１０ｍｍであり、前記素材に付与された圧痕の凹み量が最大で１０ｍｍであり、前記Ｈ形鋼の寸法において最小フランジ厚が１９ｍｍである場合、前記所定の圧下量は５ｍｍ以上に設定されても良い。

前記素材のスラブ厚が２９０ｍｍ〜３１０ｍｍであり、前記素材に付与された圧痕の凹み量が最大で１０ｍｍであり、前記Ｈ形鋼の寸法において最大フランジ厚が４０ｍｍである場合、前記所定の圧下量は１３ｍｍ以上に設定されても良い。

本発明によれば、加熱炉のスキッド部でのスケール堆積に起因して素材に発生する凹み（圧痕）を、最終製品において残存させることなく形鋼製品を製造することが可能となる。

Ｈ形鋼の製造ラインについての概略説明図である。 矩形断面素材であるスラブから粗形材を圧延造形する粗圧延工程に関する概略説明図である。 加熱炉内部の一部を示した概略平面図である。 エッジング圧延時のフランジ部の圧縮変形の状況を示す概略説明図である。 フランジ部における圧縮ひずみを解析に基づいたフランジ内面位置に沿って算出した圧縮ひずみ分布のグラフである。 上下フラットロールを用いてスラブの幅全面域を圧下する場合のロール構成を示す概略的な正面断面図である。 後のＨ形鋼製品のウェブとなる部位を除いた範囲を部分的に圧下する構成の上下水平ロールのロール構成を示す概略的な正面断面図である。 上下非対称なロール構成の一例を示す概略的な正面断面図である。 平造形圧延を行う孔型が設けられた孔型ロールを用い、スラブ裏面の幅全面域を対象として全面的な圧下を施す方法の概略説明図である。 カラー部によってスラブに対し複数パスのリバース圧延を行う際の一例を示す概略説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、ここでは、形鋼の一例としてＨ形鋼製品を製造する場合を例示して説明するが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではない。

（製造ラインの概略）
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、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、その形状に関わらず総称して同一の符号を用い「被圧延材Ａ」と記載し、各図において適宜その形状を図示する場合がある。

図１に示すように、製造ラインＴでは、加熱炉２から抽出された矩形断面素材である例えばスラブ１１等の被圧延材Ａが、粗圧延機４において粗圧延される。次いで、中間ユニバーサル圧延機５において中間圧延される。この中間圧延時には、必要に応じてエッジャー圧延機９によって被圧延材の端部等（後述するフランジ部）に対して圧下が施される。通常の場合、粗圧延機４のロールには、複数の孔型が設けられており、これらを経由して複数パスのリバース圧延でＨ形粗形材１３が造形され、該Ｈ形粗形材１３を前記中間ユニバーサル圧延機５−エッジャー圧延機９の２つの圧延機からなる圧延機列を用いて、複数パスの圧下が加えられ、中間材１４が造形される。そして中間材１４は、仕上ユニバーサル圧延機８において製品形状に仕上圧延され、Ｈ形鋼製品１６が製造される。

（粗形材の圧延造形の概略）
次に、粗圧延機４でのＨ形粗形材１３（以下、単に粗形材１３とも記載）の圧延造形の概略について図面を参照して説明する。図２は、矩形断面素材であるスラブ１１から粗形材１３を圧延造形する粗圧延工程に関する概略説明図であり、（ａ）〜（ｅ）の順で被圧延材Ａが複数の各孔型において圧延造形される様子を示している。なお、（ｂ）〜（ｅ）に示す孔型圧延造形は、各孔型においてそれぞれ１パスあるいは複数パスのいずれのパス回数で行われても良い。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、矩形断面形状のスラブ１１に対し、当該スラブ１１の幅方向（図中上下方向）に圧下され、それと共に、幅方向端部に溝の付与（いわゆる溝付け圧延）が行われる。そして、図２（ｃ）に示すように、被圧延材Ａの幅方向に対し更なる圧下が行われると共に、幅方向端部の溝を拡げ、フランジ部２０を形成させるような圧延造形（いわゆる割り込み圧延）が行われる。なお、ここでのフランジ部２０とは、最終的にＨ形鋼製品においてフランジとなる部位を指す。このような圧延造形に鑑み、図２（ｂ）に示す孔型を「溝付け孔型」、図２（ｃ）に示す孔型を「割り込み孔型」と呼称する場合もある。

続いて、図２（ｄ）に示すように、フランジ部２０に付与され、拡げられた溝を消去しつつ、フランジ部２０の幅を拡大させるような圧下が、被圧延材Ａの幅方向に対し行われる。このような圧延造形に鑑み、図２（ｄ）に示す孔型を「溝消し孔型」と呼称する場合もある。これら図２（ａ）〜（ｄ）に示す、被圧延材Ａ（スラブ１１）を立てた状態で、その幅方向（図中上下方向）において圧下を行うような圧延造形は、いわゆる「エッジング圧延」と呼称される。

そして、図２（ｅ）に示すように、被圧延材Ａを立てた状態（図２（ａ）〜（ｄ）の状態）から９０°あるいは２７０°回転させ、ウェブ部３０の厚みを減厚させる圧延造形が行われ、粗形材１３となる。なお、ここでのウェブ部３０とは、最終的にＨ形鋼製品においてウェブとなる部位を指す。この、被圧延材Ａの厚み方向に対して圧下を行うような圧延造形は、「平造形圧延」や「平圧延」と呼称され、対応する孔型は「平孔型」と呼称される場合もある。

（裏面疵の発生）
図２を参照して上述したように圧延造形される粗形材１３に関し、本発明者らは、当該粗形材１３の一部に疵が発生しているのを発見し、当該疵の原因について鋭意検討を行った。検討の結果、粗形材１３の疵の原因は図２に示す圧延造形ではなく、その前段階である加熱炉２内部で発生していることを見出した。

図３は加熱炉２内部の一部を示した概略平面図である。図３に示すように、加熱炉２の内部には、スラブ１１搬送時に当該スラブ１１を支持する固定スキッド４０と、支持されたスラブ１１を搬送させるための可動スキッド４２が備えられる。図示の通り、加熱炉２の内部には、固定スキッド４０と可動スキッド４２は複数が交互に配置され、固定スキッド４０上でスラブ１１が支持されつつ、可動スキッド４２の駆動により当該スラブ１１が所定の方向（例えば図３中の上下方向）に搬送される構成となっている。

スラブ１１からＨ形鋼製品を製造する場合に、加熱炉２の内部は例えば１３００℃程度の高温環境下にあり、上記固定スキッド４０や可動スキッド４２といったスキッド部には、経年使用によるスケール堆積等が見られる。図３に示すように、スキッド上にスラブ１１が支持された状態で当該スラブ１１の搬送が行われるため、スキッド部にスケールが堆積した場合には、スラブ１１の自重による局部的な凹み（圧痕）がスラブ下面側（裏面側：スキッド接触側）に付与される。そして、スラブ裏面に付与された凹み（圧痕）は、後段の圧延造形において圧縮されることで部分的な折れ込み状の凹みとなる場合があり、いわゆる折れ込み疵やすり下げ疵といった種々の疵が生じる恐れがある。
特に、フランジ幅やフランジ厚を増した大型のＨ形鋼製品の製造時には、圧延造形時にフランジの厚み圧下が充分に取れないために、上述したように粗形材において発生した疵を消去することが困難となり、製品における疵の残存率（疵発生率）が高くなる懸念がある。

（裏面疵が特に問題となる範囲）
また、折れ込み疵は上記凹み（以下、圧痕とも記載）が圧縮されて形成される疵であることに鑑み、スラブ裏面に圧痕が付与された後に、当該圧痕が圧縮され折れ込み疵が生じる場所は、エッジング圧延での圧縮変形において圧縮ひずみが局所的に大きくなる範囲であると考えられる。そこで、本発明者らは、エッジング圧延における被圧延材表面の圧縮変形状況について解析を行い、変形過程について考察し、折れ込み疵の発生が顕著となるような範囲について検討を行った。

図４はエッジング圧延時のフランジ部２０の圧縮変形の状況を示す概略説明図（解析図）であり、フランジ部２０における圧縮変形をＦＥＭ解析によって図示し、圧縮ひずみによる変形をメッシュにより図示したものである。図４には、簡略化のためフランジ部２０の一部断面（１／４断面）のみを拡大し、その変形の様子を（ａ）、（ｂ）の順で図示している。なお、図４に示した解析は、１８００ｍｍ×２５０ｍｍのスラブを素材とし、１０００ｍｍ×４００ｍｍのＨ形鋼を製造する際のエッジング圧延の様子（図２（ｃ）、（ｄ）参照）を示したものである。

図４に示すように、主にフランジ部２０の先端側面部において圧縮ひずみが発生していることが観察される（図４中の破線部参照）。図５は、フランジ部２０における圧縮ひずみを解析に基づいたフランジ内面位置に沿って算出した圧縮ひずみ分布のグラフである。図５に示す「フランジ内面位置」とは、図４に示した解析図でフランジ部２０の先端側面部に付した１０５〜２５５の数値（ＦＥＭ解析節点番号）で位置を示したものであり、「各カリバー累積圧縮歪」とは、フランジ内面の各位置での圧縮ひずみ値のエッジング初期パスからの累積値を示したものである。なお、図５中のＧ１〜Ｇ３で示すグラフは、エッジング圧延を段階的に行った際の各孔型での圧縮ひずみ累積分布を示しており、Ｇ１は図２（ｂ）に示した溝付け孔型、Ｇ２は図２（ｃ）に示した割り込み孔型、Ｇ３は図２（ｄ）に示した溝消し孔型、のそれぞれの孔型での最終パス終了後の圧縮ひずみ累積分布を表している。

図５に示すように、フランジ内面位置１８０〜２２５の範囲において割り込み圧延時及び溝消し圧延時に圧縮ひずみのピークが見られ、特にＧ３、即ち、溝消し孔型での圧延造形において最も圧縮ひずみのピーク値が高くなっている（図５中破線部参照）。図４及び図５に示す解析結果から、特に、フランジ内面位置（例えば図４中の１８０〜２２５の範囲）に圧痕が生じていた場合に当該圧痕が圧縮され折れ込み疵が顕著に発現することが分かる。

このようなフランジ内面位置に発現した折れ込み疵は、平圧延時（図２（ｅ）参照）においても消去されにくい。これは、平圧延の特性として、ウェブ部に対してフランジ部の延伸が小さく、また、フランジ厚の直接的な圧下が行われないといった特徴があることから、平圧延ではフランジ内面の成形はほとんど行われないことに起因する。

（裏面疵の消去技術）
以上のような事情に鑑み、本発明者らは、加熱炉２においてスラブ裏面に付与された圧痕を除去（あるいは軽減）するための技術について検討した。以下では、本検討について図面を参照して説明する。

スラブ１１の裏面に付与された圧痕を除去（あるいは軽減）する技術として、加熱炉２から抽出されたスラブ１１に対し、当該スラブ１１の幅全面域を対象としたフラットロールを用いて全面的な圧下を施す方法が考えられる。図６は上下フラットロール５０を用いてスラブ１１の幅全面域を圧下する場合のロール構成を示す概略的な正面断面図である。図示の通り、上下フラットロール５０は上ロール５０ａ及び下ロール５０ｂからなり、これらロール５０ａ、５０ｂはスラブ１１の幅全面域を圧下する構成となっている。

図６に示すように、上下フラットロール５０を用い、加熱炉２から抽出されたスラブ１１に対し、事前に幅全面域での圧下を施すことで、裏面に付与されていた圧痕が消去され、その後にエッジング圧延に進むため、圧痕の残存や、折れ込み疵の発生が抑制され、最終的にフランジ内面の表面性状が良好なＨ形鋼製品を安定的に製造することが可能となる。

ここでの圧下量は所定値として適宜定めれば良い。例えばスラブ裏面に付与される圧痕の凹み量の２倍程度に設定すれば良く、一例として、凹み量が５ｍｍである場合には１０ｍｍに設定される。圧痕はスラブ裏面側（下面側）のみに生じ、この下面側のみを圧下するような設定とすることが、後段の圧延造形に及ぼす影響を最小にできるため望ましい。しかしながら、圧延は上下ロールでスラブを狭圧して行われるため、下面側の圧下と併せて上面側の圧下も避けられず、例えば、上下ロールが同一ロール径で同一回転数であれば、スラブ下面側への圧下量と同量の圧下がスラブ上面側にも作用することになる。従って、圧下量の上限値は、下面側と上面側を合わせて圧痕の凹み量の２倍に設定される。

また、スラブ１１に対するエッジング圧延前の圧下はフランジ肉量を減じることになることから、圧下量はなるべく低い値に抑えることが好ましい。そこで本発明者らは、圧痕を低減・除去するための圧下における圧下量の下限値について更なる検討を行った。
圧下量の下限値は、圧痕を完全に消去しない状態で後段の圧延を行った際に、どの程度、圧痕が製品に影響を与えるのかにより定まる。そこで、本発明者らは、まず、板厚２５０ｍｍのスラブと、板厚３００ｍｍのスラブを所定のフランジ板厚まで圧延造形した場合の凹み（圧痕）の残存状況（疵の深さ：凹み量）を試験圧延と計算により評価し、各条件の圧下率と凹み量の算出結果を以下の表１〜表８にまとめた。なお、各表の数値の単位は板厚についてはいずれも「ｍｍ」であり、圧下率は無次元の比率値（スラブ板厚／フランジ板厚）である。

一般的なＨ形鋼の疵に関し、ＪＩＳＧ３１９２によれば、圧痕系の疵は０．５ｍｍ超の疵が公差規格外として規定されている。従って、疵の深さ（凹み量）は０．５ｍｍを閾値とし、０．５ｍｍ以下に抑えることが望ましいと考えられる。例えば上記表１の条件では、最小フランジ板厚での凹み（疵の深さ：凹み量）が０．７６ｍｍであるため疵が充分に抑制されていないといえる。一方で、上記表５の条件では、最小フランジ板厚での凹みが０．５ｍｍであるため疵が充分に抑制されているといえる。即ち、表５から、スラブ板厚２５０ｍｍ、圧下率１３．２の場合、スラブ段階で凹み量は６．６ｍｍ以下まで低減しておくことが必要であるといえる。
同様に、表６〜表８に示す各条件下では、スラブ段階で凹み量は７．９ｍｍ以下、３．１ｍｍ以下、３．８ｍｍ以下まで低減しておくことが必要であるといえる。

上記表１、３、５、７を参照し、スラブ板厚が２５０ｍｍ（誤差を含め２４０ｍｍ〜２６０ｍｍ）であり、例えばスラブ段階での圧痕の凹み量が最大で１０ｍｍである場合には、当該凹み量を３．１ｍｍまで低減しておくことで、いずれの条件でも疵が公差内（０．５ｍｍ以下）に収まるといえる。即ち、圧痕を低減・除去するための圧下における圧下量の下限値としては、スラブ段階での最小圧下量として６．９ｍｍ（１０ｍｍ−３．１ｍｍ）の２倍である約１４ｍｍが設定される。
また、上記表２、４、６、８を参照し、スラブ板厚が３００ｍｍ（誤差を含め２９０ｍｍ〜３１０ｍｍ）の場合、同様にスラブ段階での最小圧下量は約１３ｍｍが設定される。
また、上記表５、６を参照し、製品最小フランジ厚が１９ｍｍであるようなＨ形鋼製品を製造する場合、スラブ段階で約７ｍｍ以上の圧下を行うことが好ましいといえる。特に、上記表６によれば、スラブ板厚３００ｍｍの場合にはスラブ段階で約５ｍｍ以上の圧下を行うことが好ましいといえる。
また、上記表７、８を参照し、製品最大フランジ厚が４０ｍｍであるようなＨ形鋼製品を製造する場合、スラブ段階で約１４ｍｍ以上の圧下を行うことが好ましいといえる。特に、上記表８によれば、スラブ板厚３００ｍｍの場合にはスラブ段階で約１３ｍｍ以上の圧下を行うことが好ましいといえる。

以上表１〜表８の条件を例示して説明したように、スラブ断面形状（特にスラブ板厚）と製品のフランジ板厚との関係に基づき、スラブ段階での好適な圧下量を設定することができる。

なお、このような上下フラットロール５０を用いてスラブ１１の幅全面域圧下を行う場合に、圧痕が付与された裏面の圧下量を表面に比べ大きくするために、下ロール５０ｂのロール径を上ロール５０ａのロール径に比べ小径とすることもできる。これにより、裏面に付与された圧痕をより効率的に消去することができる。但し、加熱炉２から抽出されたスラブ１１が転回され、上面に圧痕が付与された状態となった場合には、上ロール５０ａのロール径を下ロール５０ｂのロール径に比べ小径としても良い。

また、図４、５を参照して上述したように、圧縮ひずみが大きく、圧痕の残存が折れ込み疵に繋がるような範囲として、フランジ内面の所定範囲が例示されるが、一方で、スラブ１１において後のＨ形鋼製品においてウェブとなるような部位（ウェブ部３０）については、平圧延造形等の後段圧延において十分な圧下が行われる。即ち、スラブ１１において後のＨ形鋼製品においてウェブとなるような部位に圧痕が残存したとしても、十分な圧下が行われるために消去される。このような観点から、スラブ１１の裏面に付与された圧痕を除去する場合には、必ずしも当該スラブ１１の幅全面域に圧下を施す必要はなく、後のＨ形鋼製品においてウェブとなるような部位については圧下を施さず、一部領域に対してのみ圧下を施しても良い。

図７は、スラブ１１において後のＨ形鋼製品のウェブとなる部位を除いた範囲を部分的に圧下する構成の上下水平ロール６０のロール構成を示す概略的な正面断面図である。図７に示すように、上下水平ロール６０は上ロール６０ａ及び下ロール６０ｂからなり、スラブ１１の全幅Ｗのうち幅中央部の範囲Ｕについては未圧下とするようなロール構成となっている。この範囲Ｕは後のＨ形鋼製品においてウェブとなる部位の範囲であり、例えば平圧延時のウェブ内法と同じ範囲とされる。即ち、図７に示すように、スラブ１１の全幅Ｗにおいて、幅中央部の範囲Ｕについては未圧下とし、その両側２箇所に位置する範囲Ｘ（＝（Ｗ−Ｕ）／２）について圧下するような構成であれば、スラブ裏面に付与された圧痕を消去し、フランジ表面性状の良好な製品を製造することができる。

範囲Ｕを未圧下とする構成の上下水平ロール６０においては、例えば別の圧延造形工程を行うための孔型を当該範囲Ｕ内に設けることが可能となる。一例として、図２に示した「溝付け孔型」や「割り込み孔型」を当該範囲Ｕ内に設けることができる。これにより、孔型ロールの効率的な利用が実現され、設備コストの低減や圧延機におけるロール利用効率の向上が図られる。

また、スラブ１１に対するエッジング圧延前の圧下はフランジ肉量を減じることになるため、圧下量はなるべく低い値に抑えることが好ましいといった観点から、上ロールをフラットロールとし、下ロールは一部未圧下部を有するような構成とし、上下非対称なロール構成を用いても良い。図８は、上下非対称なロール構成の一例を示す概略的な正面断面図である。図８に示すように、上ロールは上フラットロール６５であり、下ロールは全幅Ｗのうち幅中央部の範囲Ｕを未圧下とするような下水平ロール６６である。なお、図８の構成は一例であり、スラブ１１が転回され、上面に圧痕が付与された状態となった場合には、下ロールをフラットロール、上ロールを一部未圧下部を有するような構成としても良い。

図８に示すロール構成によれば、上面においては、スラブ１１の幅全面域圧下が行われ、且つ、裏面においては、スラブ１１の全幅Ｗにおいて、幅中央部の範囲Ｕについては未圧下とし、その両側２箇所に位置する範囲Ｘ（＝（Ｗ−Ｕ）／２）について圧下するといった部分圧下が行われる。このような構成では、上フラットロール６５による圧延幅が下水平ロール６６による圧延幅に対して大きくなる。ロール反力はロールと被圧延材との接触断面積によって決まるため、上下の圧延反力が釣り合うためには、上フラットロール６５の圧下量が下水平ロール６６の圧下量よりも小さくなる必要がある。従って、本構成では、スラブ１１の上面の圧下量が小さく抑えられ、圧痕が存在しない上面における無用な圧下を低減させることができる。

以上、図６〜図８を参照して説明したように、加熱炉２から抽出されたスラブ１１に対し、エッジング圧延前に裏面に付与されていた圧痕を消去する圧延を行うことで、圧痕の残存や、折れ込み疵の発生が抑制され、最終的にフランジ内面の表面性状が良好なＨ形鋼製品を安定的に製造することができる。
特に、大型のＨ形鋼製品を製造する場合には、圧延造形時にフランジの厚み圧下が充分に取れないために、製品における疵の残存率（疵発生率）が高くなると考えられるが、圧痕を消去する圧延を行うことで疵の残存率を大幅に低減させることができる。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

（本発明の他の実施の形態）
上記実施の形態においては、加熱炉２から抽出されたスラブ１１に対し、エッジング圧延前に裏面に付与されていた圧痕を消去する圧延を行うのに、上下ロール（図６〜図８参照）を個別に用意して用いるとの説明を行ったが、本発明技術を実施するためには、必ずしもこのような上下ロールを用意する必要はなく、他の圧延工程を実施するために既に圧延機のロールに設けられているロールを用いてスラブ裏面の圧痕を消去するといった方法も考えられる。ここでは、本発明の他の実施の形態として、平造形圧延を行うために設けられた孔型を用いてスラブ裏面の圧痕を消去する技術について説明する。

図９は、平造形圧延を行う孔型７０が設けられた孔型ロール８０を用い、スラブ裏面の幅全面域（全幅Ｗ）を対象として全面的な圧下を施す方法の概略説明図である。図９に示すように、孔型ロール８０は上ロール８０ａ及び下ロール８０ｂからなる。また、孔型ロール８０には複数の孔型が設けられるのが一般的であり、孔型７０の両端部にはいわゆる「カラー部」と呼ばれる孔型同士の間に位置する中間領域が形成されている。図示の構成では、カラー部８８は、スラブ幅方向（孔型ロール軸方向）において幅Ｂを有する先端平面部８８ａを有している。

本発明者らは、孔型ロール８０に平造形圧延用に既に設けられている孔型７０の両端部に位置するカラー部８８を用い、エッジング圧延前にスラブ裏面に付与されていた圧痕を消去する方法を創案した。図９に示す、幅Ｂの先端平面部８８ａを用いてスラブ１１の裏面幅全面域（全幅Ｗ）の領域を圧下するためには、カラー部８８を含む孔型７０において、スラブ１１に対し複数パスのリバース圧延を行う必要がある。

なお、図７を参照して前述したように、スラブ１１の全幅Ｗにおいて、幅中央部の範囲Ｕについては未圧下とし、その両側２箇所に位置する範囲Ｘ（＝（Ｗ−Ｕ）／２）について圧下するような構成としても、スラブ裏面に付与された圧痕を消去し、フランジ表面性状の良好な製品を製造することができる事から、カラー部８８によって圧下する領域は、幅全面域ではなく、当該範囲Ｘ（＝（Ｗ−Ｕ）／２）のみとしても良い。

図１０は、カラー部８８によってスラブ１１に対し複数パスのリバース圧延を行う際の一例を示す概略説明図であり、（ａ）は第１パス、（ｂ）は途中の第Ｎパス、（ｃ）は最終パス、をそれぞれ示している。図１０に示すように、複数パスのリバース圧延において、スラブ１１とカラー部８８との相対的な位置関係をずらしつつ、スラブ１１の裏面の幅全面域（全幅Ｗ）あるいは所定の範囲の領域（範囲Ｘ）を圧下することで、スラブ裏面における圧痕の残存や、折れ込み疵の発生が抑制され、最終的にフランジ内面の表面性状が良好なＨ形鋼製品を安定的に製造することができる。例えば、範囲Ｘの圧下を先端の幅Ｂであるカラー部８８を用いて実施する場合には、Ｘ／Ｂ以上のパス回数でもってリバース圧延を行えば良い。

加えて、本他の実施の形態では、上記実施の形態で説明したような個別の上下フラットロール５０や上下水平ロール６０といったロールを用意する必要がなく、他の圧延工程（ここでは平造形圧延）を実施するために既に圧延機のロールに設けられている孔型ロール８０のカラー部８８を用いている。そのため、設備コストの低減や圧延機におけるロール利用効率の向上が図られる。

なお、以上の実施の形態及び他の実施の形態において、スラブ１１を圧延造形して製造する形鋼製品としてＨ形鋼製品を例示して説明したが、本発明技術は加熱炉から抽出されたスラブの段階で裏面に圧痕が生じているのを解消するものであり、その適用範囲はスラブを用いて圧延造形されるＩ形鋼、溝形鋼といった種々の形鋼に適用可能であると思量される。

本発明は、例えば矩形断面であるスラブ等を素材としてＨ形鋼等の形鋼を製造する製造方法に適用できる。

１…圧延設備
２…加熱炉
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…フランジ部
４０…固定スキッド
４２…可動スキッド
５０…上下フラットロール
６０…上下水平ロール
７０…平造形圧延を行う孔型
８０…孔型ロール
８８…カラー部
Ａ…被圧延材
Ｔ…製造ライン

Claims (13)

1. 加熱炉から抽出されたスラブを素材とし、当該素材を被圧延材として圧延造形を行い形鋼を製造する製造方法であって、
   前記圧延造形には、被圧延材を所定の略ドッグボーン形状に圧延造形するエッジング圧延と、エッジング圧延工程完了後の被圧延材を９０°あるいは２７０°回転させてウェブ部の圧延を行う平造形圧延が含まれ、
   前記エッジング圧延前に前記素材の幅全面域又は一部領域に対し所定の圧下量の圧下を施すことを特徴とする、形鋼の製造方法。
2. 前記所定の圧下量は、前記素材に対し加熱炉内において付与された圧痕の凹み量の２倍に設定されることを特徴とする、請求項１に記載の形鋼の製造方法。
3. 前記所定の圧下量の圧下は、上下フラットロール又は上下水平ロールによって行われ、
   当該上下フラットロール又は上下水平ロールにおいて、上下ロールの一方のロール径が他方のロール径よりも小径に構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の形鋼の製造方法。
4. 前記所定の圧下量の圧下は、上下非対称形状の上下ロールによって行われ、
   当該上下ロールは、一方のロールがフラットロールであり、他方のロールは一部未圧下部を有するロールであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の形鋼の製造方法。
5. 前記形鋼は、Ｈ形鋼であ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形鋼の製造方法。
6. 前記所定の圧下量の圧下は、前記素材の一部領域に対して施され、
   当該一部領域は、Ｈ形鋼のウェブとなる部位の範囲を除く領域であることを特徴とする、請求項５に記載のＨ形鋼の製造方法。
7. 前記所定の圧下量の圧下は、前記平造形圧延を行う孔型に形成されたカラー部を用いた複数パスのリバース圧延にて施され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。
8. 前記複数パスのリバース圧延では、前記素材と前記カラー部とのロール軸方向での相対的な位置が異なる状態で各パスでの圧延が行われることを特徴とする、請求項７に記載のＨ形鋼の製造方法。
9. 前記素材の断面形状とＨ形鋼のフランジ板厚との関係に基づき、前記所定の圧下量を設定することを特徴とする、請求項５に記載の形鋼の製造方法。
10. 前記素材のスラブ厚が２４０ｍｍ〜２６０ｍｍであり、前記素材に付与された圧痕の凹み量が最大で１０ｍｍであり、前記Ｈ形鋼の寸法において最小フランジ厚が１９ｍｍである場合、前記所定の圧下量は７ｍｍ以上に設定されることを特徴とする、請求項５に記載の形鋼の製造方法。
11. 前記素材のスラブ厚が２４０ｍｍ〜２６０ｍｍであり、前記素材に付与された圧痕の凹み量が最大で１０ｍｍであり、前記Ｈ形鋼の寸法において最大フランジ厚が４０ｍｍである場合、前記所定の圧下量は１４ｍｍ以上に設定されることを特徴とする、請求項５に記載の形鋼の製造方法。
12. 前記素材のスラブ厚が２９０ｍｍ〜３１０ｍｍであり、前記素材に付与された圧痕の凹み量が最大で１０ｍｍであり、前記Ｈ形鋼の寸法において最小フランジ厚が１９ｍｍである場合、前記所定の圧下量は５ｍｍ以上に設定されることを特徴とする、請求項５に記載の形鋼の製造方法。
13. 前記素材のスラブ厚が２９０ｍｍ〜３１０ｍｍであり、前記素材に付与された圧痕の凹み量が最大で１０ｍｍであり、前記Ｈ形鋼の寸法において最大フランジ厚が４０ｍｍである場合、前記所定の圧下量は１３ｍｍ以上に設定されることを特徴とする、請求項５に記載の形鋼の製造方法。

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