JP2021109180A - Ｈ形鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】竪ロールがフラットロールであるユニバーサル圧延機を含むような製造ラインにおいてＨ形鋼を製造する場合に、フランジ部に発生する形状不良を抑制・防止させ、安定的に寸法形状の良好なＨ形鋼製品を製造する。【解決手段】少なくとも２台以上のユニバーサル圧延機を用いるＨ形鋼の製造方法であって、２台以上の前記ユニバーサル圧延機の竪ロールはフラットロールであり、２台以上の前記ユニバーサル圧延機では、各ユニバーサル圧延機の水平ロール側面のフランジ勾配を変えることで、被圧延材のフランジ部のフランジ勾配を変えるユニバーサル圧延が行われ、当該フランジ勾配を変えるユニバーサル圧延は、被圧延材のフランジ平均圧下率ｒｆｍが以下の式（９）を満たす圧延条件で実施される。０．０１＋０．５ＬＦ｛（１−０．０１）γ０−γ１｝／ｔ０ｍ≦ｒｆｍ＜ｒｗ＋０．０８ ・・・（９）【選択図】図５

Description

本発明は、Ｈ形鋼をユニバーサル圧延によって製造する製造方法に関する。

例えばＨ形鋼や軌条といった各種形鋼の製造は、一般的に孔型圧延法（カリバー法）やユニバーサル圧延法によって行われることが知られている。特に近年では、均質な変形が期待でき、材質の向上や寸法精度の高精度化が図れるといった観点から、中間ユニバーサル圧延機、エッジャー圧延機、仕上圧延機を備えた圧延機列によってユニバーサル圧延法が行われている。

ユニバーサル圧延法を用いたＨ形鋼の製造技術として、例えば特許文献１には、極厚Ｈ形鋼の圧延方法が開示されている。この特許文献１によれば、フランジ厚が１００ｍｍを超えるような広幅フランジの極厚Ｈ形鋼の製造において、フランジ肉量の不足や表面性状の問題を生じることなく効率的な製造が可能となる。

特許第４２７６５８１号

上述したように、特許文献１には、フランジ厚が極めて厚く、広幅フランジであるようなＨ形鋼製品を製造する際に適用される技術が開示されている。一方で、一般的な寸法のＨ形鋼製品やフランジ厚の薄いようなＨ形鋼製品を製造する場合に、フランジに生じる形状不良等を防止するような技術については十分な開示があるとはいえず、最適な製造条件については更なる検討の余地がある。

また、Ｈ形鋼を、ユニバーサル圧延機を含む連続圧延ラインで製造する場合に、ユニバーサル圧延機の竪ロールをフラットロールとするような構成を採用する場合がある。これは、竪ロールのパスライン調整を不要としてユニバーサル圧延機の構造を簡易化することができるといった利点からである。しかしながら、ユニバーサル圧延機の竪ロールをフラットロールとした場合、圧延条件によってはフランジ先端の未圧下等の形状不良が生じる恐れがある。ここで、竪ロールをフラットロールとする構成とは、竪ロールのロール周面と被圧延材進行方向とのなす角度が直角であるような構成をいう。

上記事情に鑑み、本発明の目的は、竪ロールがフラットロールであるユニバーサル圧延機を含むような製造ラインにおいてＨ形鋼を製造する場合に、フランジ部に発生する形状不良を抑制・防止させ、安定的に寸法形状の良好なＨ形鋼製品を製造することができる技術を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、少なくとも２台以上のユニバーサル圧延機を用いるＨ形鋼の製造方法であって、２台以上の前記ユニバーサル圧延機の竪ロールはフラットロールであり、２台以上の前記ユニバーサル圧延機では、各ユニバーサル圧延機の水平ロール側面のフランジ勾配を変えることで、被圧延材のフランジ部のフランジ勾配を変えるユニバーサル圧延が行われ、当該フランジ勾配を変えるユニバーサル圧延は、被圧延材のフランジ平均圧下率ｒｆｍが以下の式（９）を満たす圧延条件で実施されることを特徴とする、Ｈ形鋼の製造方法が提供される。
０．０１＋０．５ＬＦ｛（１−０．０１）γ０−γ１｝／ｔ０ｍ≦ｒｆｍ＜ｒｗ＋０．０８ ・・・（９）
但し、ＬＦ：フランジ片幅、γ０：前記ユニバーサル圧延前のフランジ部のフランジ勾配、γ１：前記ユニバーサル圧延を行うユニバーサル圧延機の水平ロール側面のフランジ勾配、ｔ０ｍ：前記ユニバーサル圧延前のフランジ平均厚み、ｒｗ：前記ユニバーサル圧延のウェブ圧下率、であり、フランジ勾配とは鉛直方向に対するフランジ傾斜角をφとした場合にｔａｎφで表される値である。

２台以上の前記ユニバーサル圧延機におけるユニバーサル圧延は、１方向での１圧延機１パス圧延で行われても良い。

本発明によれば、竪ロールがフラットロールであるユニバーサル圧延機を含むような製造ラインにおいてＨ形鋼を製造する場合に、フランジ部に発生する形状不良を抑制・防止させ、安定的に寸法形状の良好なＨ形鋼製品を製造することができる。

Ｈ形鋼の製造ラインについての概略説明図である。 中間圧延機列の構成の一例を示す概略説明図である。 中間ユニバーサル圧延機のロール構成についての概略説明図である。 エッジャー圧延機のロール構成についての概略説明図である。 任意のユニバーサル圧延機での被圧延材の圧延の様子を示す概略説明図である。 フランジ部の先端の未圧下（いわゆる角落ち）に関する概略説明図である。 ウェブ部の未圧下に関する概略説明図である。 表１及び表２の評価結果をまとめたグラフである。

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。なお、本明細書における「ユニバーサル圧延機」とは、形鋼圧延時に水平ロールと竪ロールを用いて大きな延伸を伴う圧延を行う圧延機を指し、「エッジャー圧延機」とはユニバーサル圧延機と併せて用いられ極めて軽圧下な圧延を行う圧延機を指すものとし、本明細書では、それら圧延機を「圧延スタンド」あるいは単に「スタンド」と呼称する場合もある。また、本実施の形態においては矩形断面素材から、粗圧延工程において左右対称である粗形材（後述する粗形材１３、いわゆるドッグボーン材）を造形し、当該粗形材を用いて、Ｈ形鋼を製造する場合を例示して説明する。但し、本発明に係る技術は、このような粗形材に限らず、任意の被圧延材に対して適用可能であり、例えば、予め所定の略Ｈ形状に造形されたいわゆるビームブランク材等に適用できる。

（製造ラインの概要）
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、粗圧延機列４、中間圧延機列５、仕上ユニバーサル圧延機８が配置されている。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、総称して「被圧延材Ａ」と記載し、各図において適宜その形状を破線・斜線等を用いて図示する場合がある。また、本明細書では、被圧延材Ａは圧延方向左右にフランジ部が位置するいわゆる「Ｈ姿勢」にて圧延造形されるものとして説明する。また、被圧延材Ａの各圧延段階において、最終Ｈ形鋼製品のフランジに相当する部位をフランジ部１２と呼称し、そのフランジ部１２の一方をフランジ部１２ａ、他方をフランジ部１２ｂと呼称する場合がある。また、ウェブに相当する部分をウェブ部２０と呼称する場合がある。

図１に示すように、製造ラインＴでは、加熱炉２から抽出された例えばスラブやブルームといった素材１１である被圧延材Ａが粗圧延機列４において粗圧延される。次いで、中間圧延機列５において中間ユニバーサル圧延される。通常の場合、粗圧延機列４には例えばブレイクダウンミルや粗圧延機等が複数スタンド配置され、それらスタンドのロールには、例えば合計で４〜６個程度の孔型が刻設されている。これら孔型を経由して数１０パス程度のリバース圧延を行うことでドッグボーン形状のＨ形粗形材１３が造形される。次いで、Ｈ形粗形材１３に対し中間圧延機列５において所定の圧延が行われ、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での１方向１パス圧延の仕上圧延により最終製品形状となり、Ｈ形鋼製品１６が製造される。

（中間圧延機列の構成の概要）
次に、図１に示した中間圧延機列５の構成の概要について説明する。図２は中間圧延機列５の構成の一例を示す概略説明図である。なお、図２に示す構成は一例であり、本発明における中間圧延機列５の構成はこれに限定されるものではない。

図２に示すように、中間圧延機列５は７基の中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７と、４基のエッジャー圧延機Ｅ１〜Ｅ４から構成されている。中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７は水平ロールでウェブ厚、竪ロールでフランジ厚を圧下し、最終的に略製品の厚みに圧延造形するユニバーサル圧延機である。また、エッジャー圧延機Ｅ１〜Ｅ４はユニバーサル圧延機で未圧下となるフランジ先端部を整形する補助的な役割を有する圧延機である。図示の構成では、上流から順にＵ１〜Ｕ７を配置した構成において、Ｕ１とＵ２の間にＥ１が配置され、Ｕ３とＵ４の間にＥ２が配置され、Ｕ５とＵ６の間にＥ３が配置され、Ｕ６とＵ７の間にＥ４が配置されている。このように構成される中間圧延機列５において被圧延材Ａに対し１方向での１圧延機１パス圧延を施すことで中間材１４は造形される。

（中間ユニバーサル圧延機の概略的な構成）
次に、図２に示した中間圧延機列５を構成する中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７について説明する。図３は中間ユニバーサル圧延機Ｕ１のロール構成についての概略説明図（正面断面図）であり、（ａ）がロール構成の概略、（ｂ）が圧延時の断面概略を示している。図３に示すように、中間ユニバーサル圧延機Ｕ１には、上下一対の水平ロール２１、２２と、左右一対の竪ロール３１、３２が設けられている。水平ロール２１、２２は、そのロール周面が被圧延材Ａのウェブ部２０に当接可能に構成され、そのロール側面の一部がフランジ部１２（１２ａ、１２ｂ）の内面に当接可能に構成されている。また、図３に示すように、断面視において水平ロール２１、２２の側面は鉛直面ではなく、鉛直方向に対し所定の傾斜が付与された形状となっている。これは、水平ロール２１、２２の側面の摩耗に対して少ない旋削量でロール形状を復元（いわゆるロールの幅出し）できるようにするためである。本明細書では、水平ロール２１、２２の側面に付与された傾斜の鉛直方向に対する傾斜角をφとした場合のｔａｎφで表される値を「フランジ勾配」と定義して説明する。

また、竪ロール３１、３２はフラットロールであり、そのロール周面は断面視において鉛直方向に沿った形状である（即ち、ロール周面と被圧延材の圧延方向とのなす角度が直角である）。この竪ロール３１、３２は、被圧延材Ａのフランジ部１２（１２ａ、１２ｂ）の外面に当接可能に構成されている。図示の構成では、一方の竪ロール３１の周面がフランジ部１２ａの外面に当接し、他方の竪ロール３２の周面がフランジ部１２ｂの外面に当接する構成となっている。なお、図３では、各ロールのロール軸や圧延機筐体等の構成は図示を省略している。

図３に示す中間ユニバーサル圧延機Ｕ１では、被圧延材Ａのウェブ部２０に対し、水平ロール２１、２２の周面が当接し、当該ウェブ部２０の厚み方向に対して圧下が加えられる。また、被圧延材Ａのフランジ部１２（１２ａ、１２ｂ）に対し、水平ロール２１、２２の側面の一部が当該フランジ部１２（１２ａ、１２ｂ）の内面に当接し、フランジ部１２の内側面を押し広げるような、いわゆる内法拡幅が行われる。加えて、被圧延材Ａのフランジ部１２（１２ａ、１２ｂ）に対し、水平ロール２１、２２の側面の一部が当該フランジ部１２（１２ａ、１２ｂ）の内面に当接し、竪ロール３１、３２の周面がフランジ部１２（１２ａ、１２ｂ）の外面に当接し、当該フランジ部１２（１２ａ、１２ｂ）の厚み方向に対して圧下が加えられる。このようにして、被圧延材Ａのフランジ部１２（１２ａ、１２ｂ）及びウェブ部２０が所定の厚みに圧下される。また、被圧延材Ａのフランジ部１２（１２ａ、１２ｂ）の内面には、水平ロール２１、２２及び竪ロール３１、３２で圧延されることにより、水平ロール側面と同様の傾斜（フランジ勾配）が付与されることになる。

図３には、中間ユニバーサル圧延機Ｕ１の概略的構成を例として図示したが、中間圧延機列５に配置される７基の中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７はいずれも同じようなロール構成を有している。これら中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７では原則として１方向での１圧延機１パス圧延が行われ、後段の圧延機（圧延スタンド）に被圧延材Ａは順次送られる。

（エッジャー圧延機の概略的な構成）
次に、エッジャー圧延機Ｅ１〜Ｅ４の概略的な構成について説明する。図４はエッジャー圧延機Ｅ１のロール構成についての概略説明図（正面断面図）である。図４に示すように、エッジャー圧延機Ｅ１には、上下一対の水平ロール４１、４２が設けられている。水平ロール４１、４２は、そのロール周面の一部が左右のフランジ部１２（１２ａ、１２ｂ）のフランジ幅方向先端部のみに当接可能に構成されている。

図４に示すエッジャー圧延機Ｅ１では、被圧延材Ａの左右フランジ部１２（１２ａ、１２ｂ）の幅方向先端部のみに対し上下水平ロール４１、４２の周面が当接し、中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７で未圧下となるフランジ部１２の先端部の整形が軽圧下によって行われる。図４には、エッジャー圧延機Ｅ１の概略的構成を例として図示したが、４基のエッジャー圧延機Ｅ１〜Ｅ４はいずれも同じようなロール構成を有している。このようなエッジャー圧延は、中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７からなる圧延機列の任意のスタンド間で１方向１パス圧延にて行われ、一例として、図２の構成ではＵ１とＵ２の間、Ｕ３とＵ４の間、Ｕ５とＵ６の間、Ｕ６とＵ７の間、でそれぞれ行われる。

（フランジ部先端の未圧下とその原因）
本発明者らは、上述したように構成されるユニバーサル圧延機（例えば中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７）を複数含むような製造ラインＴにおいて被圧延材Ａの圧延を行うプロセスについて分析を行った。中間圧延時に被圧延材Ａを製品形状に近づけるために複数のスタンドにて厚みを順次小さくしていく場合に、水平ロール側面のフランジ勾配を、スタンドが下流に向かうにつれて小さくなるように圧延条件を設計することが一般的である。本発明者らは、このような圧延条件を設計する場合に、フランジ勾配を変化させる圧延ではフランジ先端に近づくほど圧下量が小さくなるため、フランジ部の未圧下（いわゆる角落ち）が生じる場合があり、特にフランジ厚が薄いＨ形鋼製品を製造する際、例えば、フランジ幅／フランジ厚が２０以上となるような製品では、角落ちが顕著になることをつきとめ、その原因について鋭意検討を行った。以下、本検討について図面等を参照して説明する。

図５は本実施の形態に係る任意のユニバーサル圧延機（例えば中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７）での被圧延材Ａの圧延の様子を示す概略説明図であり、説明のために片方のフランジ部１２ｂの一部周辺を拡大して図示したものである。図５には、ある任意のユニバーサル圧延機における圧延前のフランジ部形状（破線）と、圧延後のフランジ部形状（実線）と、を示しており、図５において、上記図１〜４で説明した構成要素と同じものについては同一の符号を付す場合がある。また、被圧延材Ａのフランジ内面５０については、圧延前を５０ａ（５０）、圧延後を５０ｂ（５０）として図示している。

スタンドが下流に向かうにつれて、ユニバーサル圧延機における水平ロール側面のフランジ勾配が小さくなるといった圧延条件においては、図５に示すように、被圧延材Ａの圧延前のフランジ部形状と圧延後のフランジ部形状とは、フランジ内面５０のフランジ勾配が異なっている。具体的には、圧延前のフランジ内面５０ａのフランジ勾配に比べ、圧延後のフランジ内面５０ｂのフランジ勾配の方が小さくなる。

ここで、本発明者らは、竪ロールによる圧下量δと、フランジ部１２の先端と水平ロール側面との距離に着目し、これら圧下量δとフランジ部１２の先端と水平ロール側面との距離との関係によっては、被圧延材Ａに形状不良が生じる場合があることを知見した。以下、本知見について数式等を用いて説明する。

図５に示すように、フランジ部１２の片幅をＬＦ、圧延前のフランジ部１２先端とウェブ端から引いた垂線との距離をｄ０、圧延後のフランジ部１２先端とウェブ端から引いた垂線との距離をｄ１とし、圧延前のフランジ勾配をγ０、圧延後のフランジ勾配をγ１とすると、以下の式（１）、（２）が成り立つ。ここで、フランジ部１２の片幅ＬＦは、フランジ全幅からウェブ厚を引いた値の１／２の値で定義される。
γ０＝ｄ０／ＬＦ ・・・（１）
γ１＝ｄ１／ＬＦ ・・・（２）
そして、フランジ外側面の圧下量δと、フランジ勾配γ０、γ１を用い、フランジ部１２の先端に角落ちが生じない（圧延後のフランジ内側面が水平ロール側面と同一形状となる）と仮定した場合の、フランジ部１２の先端の圧下量δｔｏｐ、フランジ部１２の平均圧下量δｍは以下の式（３）、（４）で表される。
δｔｏｐ＝δ−ＬＦ（γ０−γ１） ・・・（３）
δｍ＝δ−０．５ＬＦ（γ０−γ１） ・・・（４）

また、フランジ部１２の平均厚みｔｍと、先端厚みｔｔｏｐには、幾何学的に以下の式（５）の関係がある。
ｔｔｏｐ＝ｔｍ−０．５ＬＦγ ・・・（５）
なお、フランジ部１２の平均圧下量δｍや平均厚みｔｍは、フランジ部１２の断面を台形形状とし、当該台形形状での圧下量や厚みの平均を幾何学的に算出したものである。

以上の式（１）〜（５）を参照し、フランジ部１２の先端の圧下量δｔｏｐが負の値であるような圧延条件では、フランジ部１２の先端の未圧下により形状不良（いわゆる角落ち）が発生する恐れがあると推定される。一方で、フランジ部１２の圧下量が過大であり、ウェブ部２０の圧下率が小さいといった圧延条件では、フランジ部１２の圧下に伴う被圧延材Ａの長手方向延伸によりウェブ部２０の延伸も過大となり、それに伴うウェブ部２０の減厚によりウェブ部２０が未圧下になると推定される。

図６はフランジ部１２の先端の未圧下（いわゆる角落ち）に関する概略説明図であり、図７はウェブ部２０の未圧下に関する概略説明図である。図６に示すように、フランジ部１２の先端の圧下量δｔｏｐが負の値であるような圧延条件では、フランジ部１２の先端内面が上下水平ロールの側面に当接しない部位が存在し、フランジ先端未圧下部（いわゆる角落ち）６０が形成されると考えられる。一方、図７に示すように、フランジ部１２の圧下量が過大であり、ウェブ部２０の圧下率が小さいといった圧延条件では、フランジ部１２の延伸に伴うウェブ部２０の延伸過多によりウェブ未圧下部６２が形成されると考えられる。

（具体的な数値解析）
本発明者らは、図６、７を参照して説明したフランジ先端未圧下部６０やウェブ未圧下部６２が、圧延条件に応じて形成される場合があることを確認するため、具体的な条件を定めた数値解析による検討を行った。数値解析条件として、本実施の形態に係る所定のユニバーサル圧延機において、圧延後の狙い寸法が「ウェブ高４００ｍｍ、フランジ全幅２００ｍｍ、ウェブ厚８．２ｍｍ、平均フランジ厚１２ｍｍ」である圧延パスと、圧延後の狙い寸法が「ウェブ高３８４ｍｍ、フランジ全幅１５０ｍｍ、ウェブ厚４．５ｍｍ、平均フランジ厚５．１ｍｍ」である圧延パスにおいて、圧延条件を変更し、そのときの圧延条件が被圧延材形状に及ぼす影響について検討を行った。圧延条件の変更にあたっては、圧延前の平均フランジ厚及びウェブ厚を複数の条件に設定した。

なお、以下の解析条件において、表中や明細書において各値の総称を符号で示す場合、ウェブ厚を符号ｔｗ、圧延後の平均フランジ厚をｔｆｍ、フランジ先端厚をｔｔｏｐ、ウェブ圧下率をｒｗ、フランジ平均圧下率をｒｆｍ、圧延前のフランジ先端厚をｔ０ｔｏｐ、フランジ先端圧下量をδｔｏｐ、フランジ先端圧下率をδｔｏｐ／ｔ０ｔｏｐ、ウェブとフランジの圧下率差をｒｆｍ−ｒｗとする。なお、フランジ平均圧下率ｒｆｍは、圧延前のフランジ平均厚みｔ０ｍとフランジ平均圧下量δｍを用いて「ｒｆｍ＝δｍ／ｔ０ｍ」で算出される。

以下の表１は、圧延後の狙い寸法が「ウェブ高４００ｍｍ、フランジ幅２００ｍｍ、ウェブ厚８．２ｍｍ、平均フランジ厚１２ｍｍ」である圧延パスにおいて、圧延前のウェブ厚が８．８ｍｍ、９．０ｍｍのそれぞれの場合に、圧延前の平均フランジ厚を１２．７ｍｍ〜１４．１ｍｍとした場合の解析検討条件及び評価結果である。評価結果としては「〇：形状良好、×：フランジ先端未圧下、△：ウェブ未圧下」とした。

また、以下の表２は、圧延後の狙い寸法が「ウェブ高３８４ｍｍ、フランジ幅１５０ｍｍ、ウェブ厚４．５ｍｍ、平均フランジ厚５．１ｍｍ」である圧延パスにおいて、圧延前のウェブ厚が４．９ｍｍ、５．０ｍｍのそれぞれの場合に、圧延前の平均フランジ厚を５．６ｍｍ〜６．４ｍｍとした場合の解析検討条件及び評価結果である。評価結果としては「〇：形状良好、×：フランジ先端未圧下、△：ウェブ未圧下」とした。

図８は、上記表１及び表２の評価結果をまとめたグラフである。図８に示すグラフに基づき、フランジ先端未圧下とウェブ未圧下の両方が発生せず、本実施の形態に係る所定のユニバーサル圧延機において良好な形状での圧延が実現できる条件として、以下の式（６）、（７）が規定される。
δｔｏｐ／ｔ０ｔｏｐ≧０．０１ ・・・（６）
ｒｆｍ＜ｒｗ＋０．０８ ・・・（７）
そして、上記式（６）を上記式（１）〜（５）に基づき変形すると以下の式（８）が導出される。
ｒｆｍ≧０．０１＋０．５ＬＦ｛（１−０．０１）γ０−γ１｝／ｔ０ｍ ・・・（８）
なお、

上記式（７）と式（８）をまとめると以下の式（９）が導出される。
０．０１＋０．５ＬＦ｛（１−０．０１）γ０−γ１｝／ｔ０ｍ≦ｒｆｍ＜ｒｗ＋０．０８ ・・・（９）
以上のことから、フランジ平均圧下率ｒｆｍをこのように導出された式（９）を満たすような圧延条件でもってユニバーサル圧延を行うことで、フランジ先端未圧下とウェブ未圧下の両方を発生させることなく安定的に被圧延材Ａの寸法形状を良好とするような圧延パスが実現される。

なお、ここで説明した式（９）を満たすような圧延条件は、本実施の形態に係る任意のユニバーサル圧延機（例えば中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７）の連続する２台（２スタンド）以上で圧延を行う場合に適用可能である。また、式（９）を満たすような圧延条件は、当該２台以上のユニバーサル圧延機が、それぞれの水平ロール側面のフランジ勾配が異なるような構成となっている場合に適用可能である。即ち、被圧延材Ａのフランジ部１２のフランジ勾配を変えるような圧延を２台以上のユニバーサル圧延機でもって行うような場合（図５参照）に有効に適用できる技術である。

（作用効果）
以上説明したように、２台以上の連続するユニバーサル圧延機において、各ユニバーサル圧延機の水平ロール側面のフランジ勾配を変えることで、被圧延材Ａのフランジ部１２のフランジ勾配を変えるような圧延を実施する場合に、上記式（９）に示す圧延条件を満たすようにユニバーサル圧延を行うことで、フランジ先端未圧下とウェブ未圧下の両方を発生させることなく安定的な圧延が実現される。これにより、寸法形状の良好なＨ形鋼製品を製造することが可能となる。

特に、フランジ部の薄いＨ形鋼製品を製造する場合には、上述した、いわゆる角落ちと呼ばれるフランジ部先端の未圧下による形状不良が顕在化するため、上記式（９）に示す圧延条件を満たすようなユニバーサル圧延を適用することが非常に有効である。

また、フランジ部の厚みが薄いほど、いわゆる角落ちと呼ばれるフランジ部先端の未圧下による形状不良が顕在化するため、上記式（９）に示す圧延条件を満たすような圧延パスは、複数のユニバーサル圧延機の後段において実施することが好ましい。例えば、本実施の形態に係る中間圧延機列５においては、連続するスタンドＵ５、Ｕ６においてユニバーサル圧延を行う場合に適用することが好ましい。

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。

例えば、上記実施の形態では、本発明技術を中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７の任意の連続する２スタンドに適用する場合を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではない。即ち、本発明技術はユニバーサル圧延機に全般的に適用可能であり、中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７に限らず、連続する２台以上のユニバーサル圧延機であれば適用可能である。また、中間圧延機列５を構成する任意の２スタンドに適用しても良く、全てのスタンドに適用しても良い。また、素材としては矩形断面のスラブやブルームのほか、連続鋳造されたビームブランクといった素材を使用して非対称Ｈ形鋼を製造する場合にも適用できる。

また、上記実施の形態では、中間圧延機列５として７基の中間ユニバーサル圧延機Ｕ１〜Ｕ７と、４基のエッジャー圧延機Ｅ１〜Ｅ４から構成される場合について図示し説明したが、圧延機列の構成は任意であり図示の構成に限定されるものではない。また、上記実施の形態では、中間圧延機列５の下流に仕上ユニバーサル圧延機８が配置されるような製造ラインＴを図示し説明したが、必要に応じて仕上ユニバーサル圧延機８の無い製造ラインにてＨ形鋼製品を製造しても良い。

また、建築構造物や橋梁等の梁材に用いられるＨ形鋼製品として、左右フランジ厚みの異なる非対称Ｈ形鋼が知られている。このような非対称Ｈ形鋼を製造する場合には、上記実施の形態で説明したいわゆる角落ちといった形状不良は特に薄いフランジ部において顕著となる。本発明技術は、このような非対称Ｈ形鋼をユニバーサル圧延でもって製造する場合にも適用可能であり、特に薄側フランジ部の形状不良抑制に有効である。

本発明の実施例として、圧延後の狙い寸法が「ウェブ高３８４ｍｍ、フランジ幅１５０ｍｍ、ウェブ厚４．５ｍｍ、平均フランジ厚５．１ｍｍ」であるようなＨ形鋼製造ラインにおけるユニバーサル圧延の圧延条件を、前段圧延（前パス）での被圧延材形状を変えることで以下の４つの条件（実施例１、２及び比較例１、２）とし、当該ユニバーサル圧延後の被圧延材形状の評価を行った。以下の表３は４つの条件についてまとめたものである。なお、表３中において、フランジ先端未圧下とウェブ未圧下を「評価：×」とし、良好な形状である場合を「評価：〇」とした。

表３に示すように、実施例１では、圧延前のウェブ厚４．９ｍｍ、平均フランジ厚５．８ｍｍとし、実施例２では、圧延前のウェブ厚５．０ｍｍ、平均フランジ厚６．２ｍｍとした。このような圧延条件下においては、フランジ平均圧下率ｒｆｍは上記実施の形態で説明した式（９）を満たす値となっている。実施例１、２の圧延条件でユニバーサル圧延を実施したところ、表３の通り、フランジ先端評価及びウェブ評価のいずれも良好な形状が得られた。

一方、比較例１では、圧延前のウェブ厚４．９ｍｍ、平均フランジ厚５．６ｍｍとし、実施例２では、圧延前のウェブ厚４．９ｍｍ、平均フランジ厚６．２ｍｍとした。このような圧延条件下においては、フランジ平均圧下率ｒｆｍは上記実施の形態で説明した式（９）を満たさない値となっている。比較例１、２の圧延条件でユニバーサル圧延を実施したところ、表３の通り、比較例１ではフランジ先端未圧下が生じ、比較例２ではウェブ未圧下が生じ、安定的に寸法形状の良好なＨ形鋼製品が製造できなかった。

本発明は、Ｈ形鋼をユニバーサル圧延によって製造する製造方法に適用できる。

１…圧延設備
２…加熱炉
４…粗圧延機列
５…中間圧延機列
８…仕上ユニバーサル圧延機
１１…素材
１２（１２ａ、１２ｂ）…フランジ部
１３…Ｈ形粗形材
１４…中間材
１６…Ｈ形鋼製品
２０…ウェブ部
２１、２２…（中間ユニバーサル圧延機の）水平ロール
３１、３２…（中間ユニバーサル圧延機の）竪ロール
４１、４２…（エッジャー圧延機の）水平ロール
５０（５０ａ、５０ｂ）…フランジ内面
６０…フランジ先端未圧下部
６２…ウェブ未圧下部
Ａ…被圧延材
Ｔ…製造ライン

Claims (2)

1. 少なくとも２台以上のユニバーサル圧延機を用いるＨ形鋼の製造方法であって、
   ２台以上の前記ユニバーサル圧延機の竪ロールはフラットロールであり、
   ２台以上の前記ユニバーサル圧延機では、各ユニバーサル圧延機の水平ロール側面のフランジ勾配を変えることで、被圧延材のフランジ部のフランジ勾配を変えるユニバーサル圧延が行われ、
   当該フランジ勾配を変えるユニバーサル圧延は、被圧延材のフランジ平均圧下率ｒｆｍが以下の式（９）を満たす圧延条件で実施されることを特徴とする、Ｈ形鋼の製造方法。
   ０．０１＋０．５ＬＦ｛（１−０．０１）γ０−γ１｝／ｔ０ｍ≦ｒｆｍ＜ｒｗ＋０．０８ ・・・（９）
   但し、ＬＦ：フランジ片幅、γ０：前記ユニバーサル圧延前のフランジ部のフランジ勾配、γ１：前記ユニバーサル圧延を行うユニバーサル圧延機の水平ロール側面のフランジ勾配、ｔ０ｍ：前記ユニバーサル圧延前のフランジ平均厚み、ｒｗ：前記ユニバーサル圧延のウェブ圧下率、であり、フランジ勾配とは鉛直方向に対するフランジ傾斜角をφとした場合にｔａｎφで表される値である。
2. ２台以上の前記ユニバーサル圧延機におけるユニバーサル圧延は、１方向での１圧延機１パス圧延で行われ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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