JP2533263B2 - 厚肉フランジh形鋼用粗形鋼片の圧延方法 - Google Patents

厚肉フランジh形鋼用粗形鋼片の圧延方法

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JP2533263B2 JP4067495A JP6749592A JP2533263B2 JP 2533263 B2 JP2533263 B2 JP 2533263B2 JP 4067495 A JP4067495 A JP 4067495A JP 6749592 A JP6749592 A JP 6749592A JP 2533263 B2 JP2533263 B2 JP 2533263B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はH形鋼、特に超極厚のフ
ランジを有するH形鋼を連続鋳造によって鋳造されたス
ラブから製造する際の粗形鋼片の圧延方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、圧延H形鋼の素材は工程省略・省
エネルギー・歩留及び品質安定化の観点から連続鋳造に
よって鋳造されたスラブ(以下CCスラブと言う)が多
用されるようになってきた。しかしながら、CCスラブ
は、本来、板材の素材であり幅広な厚みの薄い偏平な矩
形形状であるため、大断面のH形鋼をCCスラブから造
形するには解決すべき課題が多く、従来から各種の圧延
法が提案されてきた。
【0003】現在の技術においてCCスラブから製造可
能なH形鋼は、フランジ厚30mm以上75mm以下のいわ
ゆる極厚H形鋼と称せられるサイズまでであって、フラ
ンジ厚が75mmを超えるH形鋼(本発明では以下これを
超極厚H形鋼と言う)についてはCCスラブからの造形
は不可能とされている。
【0004】従来のCCスラブからH形鋼用粗形鋼片を
製造する代表的な造形手段は、例えば特公昭58−37
042号公報、特公昭59−42563号公報等で提案
されたウェッジ法、またはベリー法と称される圧延法が
周知である。この造形法は図6に示す上下圧延ロール対
1a,1bに刻設したボックス孔型G1〜G3の孔型底
部中央に三角形状の山形部P1 〜P3 を設け、孔型G1
ではスラブの厚み方向中央部に凹み状の溝を形成し、次
の孔型G2では山形部で幅圧下を行いフランジ対応部を
割り拡げてドッグボーン形状とし、次いでほぼ平らな孔
型底のボックス孔型G3で材料の凹み部を消去し、その
後、仕上げ孔型G4にて圧延を行うことにより、所要の
粗形鋼片に造形するものである。
【0005】この圧延方法の難点は図7に示すように孔
型G3仕上がり材を孔型G4にて圧延した場合、孔型G
4のロール内側面と圧延材のフランジ内面側との間に空
隙qが生じ、孔型G4仕上がり材はフランジ内側部に過
大な凹み状の肉不足が生ずることが現場実験かにより判
明している。図7において、被圧延材のウェブ面に対応
する孔型面から被圧延材のフランジ先端部に対応する孔
型底までの孔型深さDの1/2の位置における空隙qの
肉不足幅Aは、孔型G4でのウェブ厚の圧下量ΔHと式
(2)の関係を有する。
【0006】
【数1】 A≒0.035・△H (2) また、この方法で仕上がった粗形鋼片形状はその後ユニ
バーサル圧延機により圧延を行うが、超極厚H形鋼の場
合、粗圧延から仕上ユニバーサル圧延までのフランジ部
の圧下量が通常のH形鋼よりも小さいため、前述のフラ
ンジ内側の肉不足が最終製品に残存することも判明して
いる。なお、現場試験の結果、粗形鋼片から最終製品ま
でのフランジ部の総圧下量ΔFと粗形鋼片のフランジ部
の肉不足幅Aについて式(3)を満たす範囲内であれば
肉不足は解消されることが判った。 A/ΔF≦0.05 (3)
【0007】さて、超極厚H形鋼の粗形鋼片を製造する
場合、粗形鋼片のフランジ部、ウェブ部の厚み寸法は各
々、最終H形鋼製品までの延伸比がほぼ等しくなるよう
に定める必要がある。なぜなら、ユニバーサル圧延工程
において1パス当たりのフランジ部の延伸比に対し、ウ
ェブ部の延伸比が大きくなるとフランジ部がウェブ部の
延伸により減面し、肉引け等の様々な製品不良が発生す
る危険が大きくなる。従って、素材であるスラブの厚み
が250〜280mmである場合、粗圧延の第1工程、第
2工程を通して得られる粗形鋼片のフランジ厚は高々1
65mm程度であり、このフランジ厚に対応する粗形鋼片
のウェブ厚は100〜120mm程度となるため、孔型G
4での圧下量は130mmから180mmとなり、前記の式
(2)より肉不足幅Aが4.5mm以上発生し、前記の式
(3)からこの肉不足Aを解消させるにはユニバーサル
圧延工程でのフランジの圧下量は少なくとも90mm以上
が必要となる。ところが肉不足Aを解消するための前述
の圧下量を確保させるとフランジ厚がせいぜい75mmま
での製品が製造可能範囲となり、それ以上のフランジ厚
を有する超極厚H形鋼の製造は不可能であった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はCCス
ラブを用いて超極厚形鋼用の粗形鋼片を造形する方法に
おいて、粗造形工程におけるロール孔型の形状を改善す
ることにより、前述した従来の方法における製品のフラ
ンジ内側の肉不足を解消する粗形鋼片の圧延法を提供す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段・作用】本発明の要旨は、
孔型底部中央に三角形状山形部を設けた複数のボックス
孔型を有する圧延ロールによってスラブを幅方向に割り
込んでH形鋼のフランジ対応部を順次拡幅する第1工程
に続き、2重ロール成形孔型により所定の粗形鋼片に仕
上げる第2工程とによってH形鋼用粗形鋼片を圧延する
方法において、前記第2工程の2重ロール成形孔型の被
圧延材ウェブおよびフランジ内面側と接触する部位の断
面形状を単数あるいは複数の曲率でなる略円弧状形状、
複数の角をもつ多角形形状、もしくは略円弧状形状と多
角形形状を複合した形状に形成すると共に、該成形孔型
の孔型深さ1/2における孔型断面の接線と鉛直線との
なす角θが下記(1)式の関係を有する形状に形成して
圧延する厚肉フランジH形鋼用粗形鋼片の圧延方法であ
り、 tanθ≧0.35 (1) さらに、前記第2工程2重ロール成形孔型による複数回
圧延の途中でH形鋼のフランジ外側相当部をウェブ高さ
を縮小する方向に圧延し、被圧延材のウェブ内法寸法を
前記第2工程2重ロール成形孔型のウェブ胴部の横幅寸
法Wよりも小さくした後、前記第2工程2重ロール成形
孔型で再び圧延を行う厚肉フランジH形鋼用粗形鋼片の
圧延方法にある。
【0010】以下、本発明を図面にもとづき更に詳細に
説明する。図1は本発明で使用するロール孔型の略図で
あり、上下圧延ロール対1a,1bに刻設されたボック
ス孔型G1は矩形断面のCCスラブを幅方向に圧下して
幅方向端部に脹らみを生じさせ、ドッグボーン状の中間
粗造形材とするための第1番目の孔型である。この孔型
G1の孔型底部中央には、なだらかな傾斜面でなる三角
形状山形部P1 を設けドッグボーンの造形を効率的に行
わしめるようにしている。この孔型G1を有する圧延ロ
ール対は後述するボックス孔型G2〜G40を共有する
ブレークダウンミルのロール対の胴幅に余裕がある場合
には一体に刻設するが、既存のCCスラブ用サイジング
ミルの幅エッジングロールをそのまま利用してもよいの
は勿論である。
【0011】ボックス孔型G2,G3では前記ボックス
孔型G1で粗造形された中間粗造形材のフランジ対応部
を各三角形状山形部P2 ,P3 によって幅方向に割り込
み拡幅・圧下する。ボックス孔型G4は仕上げ孔型であ
り、孔型G3での造型後に所定の粗形鋼片に仕上げる孔
型である。
【0012】本発明では上記孔型G1〜G3を使用して
スラブを幅方向に割り込んでH形鋼のフランジ対応部を
拡幅する工程を第1工程、第1工程に続いて仕上げ孔型
G40で所定の粗形鋼片に仕上げる工程を第2工程とい
う。本発明の特徴はこの第2工程における孔型G40の
被圧延材ウェブおよびフランジ内側面と接触する部位Q
の断面形状を特定し、この孔型により所定の粗形鋼片に
仕上げ圧延することにある。
【0013】図2は本発明法で用いる孔型G40の形状
例を示し、図2(a)は前記の被圧延材ウェブおよびフ
ランジ内側面と接触する部位Qが1つの曲率で形成され
た円弧形状の断面形状Q1 であり、図2(b)は複数の
曲率q1 〜q3 で形成された円弧形状の断面形状Q2
図2(c)は節点S1 〜Sn が直線で結ばれ、複数の角
を有する多角形形状とした断面形状Q3 、あるいは
(d)に示すように前記の曲率q1 の円弧形状と接点S
1 〜S3 を直線で結んだ多角形形状とを複合した形状Q
4 を用いる。
【0014】さて、上記のような孔型形状を形成した孔
型G40で被圧延材のウェブを圧下した場合、図3
(a)に示すウェブ圧下量Δhと矢印Xで示す方向のウ
ェブの拡りΔBは(4)式で表すことができる。 ΔB=C・Δh (4) ここでCは定数であり、0.35程度であることが知ら
れている。一方、図3(b)に示すように、ロール位置
が実線で示すR1 から一点鎖線で示すR2 まで圧下した
時、圧下によるロール表面の幅方向の位置変化ΔWは
(5)式で表すことができる。αは孔型形状によって定
まる値である。 ΔW=(tanθ・Δh/2)+α (5)
【0015】従って、ΔW≧ΔB/2、すなわち、ta
nθ≧C−2α/Δhであるならば、孔型の側面でフラ
ンジ内側面は整形可能である。すなわち、この第2工程
で孔型G40の被圧延材のウェブおよびフランジ内側面
と接触する部位について図4に示すようにウェブ押圧面
から孔型底までの距離をDとし、1/2Dの位置での孔
型面と鉛直線とのなす角をθとして(6)式の関係とな
ればフランジ内側面は整形可能となる。 tanθ≧0.35 (6) tanθの値が0.35未満の場合はウェブ高方向への
拡がり量が大きくなりフランジ内側面の成形が困難にな
る。即ち、第2工程の孔型G40のtanθを規定する
ことによりロールと被圧延材との間に発生する空隙の発
生を抑制することができる。
【0016】さらに確実に肉不足のない粗形鋼片を製造
するためにはこの空隙の発生を少量に抑制する必要があ
る。それには孔型G40で複数回圧延の途中で図1の孔
型G3にてエッジング圧延を行い、図5に示す孔型G4
0の2つの孔底間の距離をW、被圧延材の左右フランジ
内側先端間の距離をSとすると(7)式の関係となるよ
うに被圧延材のウェブ高さ、およびウェブ内法を縮小さ
せ、その後再び孔型G40で仕上げ圧延を行うことによ
り被圧延材のウェブ、およびフランジ内側相当部をロー
ル孔型に沿った形状に仕上げることができる。 W≧S (7)
【0017】
【発明の効果】本発明によれば従来の孔型G4を使用し
た場合に比較して、ウェブ相当部のウェブ高方向へのメ
タルフローが抑制されフランジの肉量を充分に確保する
ことが可能となった。さらに第2工程中でのエッジング
圧延においても従来はフランジ外側のはみ出し部の整形
圧延(いわゆる耳取り圧延)ができるまでの圧下のみ可
能であったのに対し、大圧下エッジング圧延を実施して
もその後に孔型G40でフランジ内側を拡幅しつつウェ
ブの圧延が可能となった。このとき被圧延材はフランジ
外側のみならず、フランジ内側の整形が可能となり、フ
ランジ内側はロール孔型に沿った形状が確保され、フラ
ンジ内側に肉不足の無い粗形鋼片の供給が可能となり、
フランジ厚が75mmを超える厚肉フランジH形鋼をCC
スラブから容易に製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する圧延ロール孔型の断面図であ
る。
【図2】(a)〜(d)は図1における孔型G4の実施
例を示すロール孔型の断面略図である。
【図3】(a)は本発明を説明する孔型断面図、(b)
は(a)のS部の部分拡大図である。
【図4】孔型G4の詳細説明図である。
【図5】本発明における孔型G3と孔型G4での圧延状
況を示す説明図である。
【図6】従来の圧延ロール孔型の断面略図である。
【図7】孔型G4で発生するフランジ部内側の肉不足を
示す略図である。
【符号の説明】
1a,1b 上下圧延ロール G1〜G4 孔型 G40 本発明に係わる仕上げ孔型 P1 〜P3 山形部 q 空隙 A 肉不足幅
フロントページの続き (72)発明者 中辻 治市 大阪府堺市築港八幡町1番地 新日本製 鐵株式会社 堺製鐵所内 (56)参考文献 特開 平3−57501(JP,A) 特開 昭60−162503(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 孔型底部中央に三角形状山形部を設けた
    複数のボックス孔型を有する圧延ロールによってスラブ
    を幅方向に割り込んでH形鋼のフランジ対応部を順次拡
    幅する第1工程に続き、2重ロール成形孔型により所定
    の粗形鋼片に仕上げる第2工程とによってH形鋼用粗形
    鋼片を圧延する方法において、前記第2工程の2重ロー
    ル成形孔型の被圧延材ウェブおよびフランジ内面側と接
    触する部位の断面形状を単数あるいは複数の曲率でなる
    略円弧状形状、複数の角をもつ多角形形状、もしくは略
    円弧状形状と多角形形状を複合した形状に形成すると共
    に、該成形孔型の孔型深さ1/2における孔型断面の接
    線と鉛直線とのなす角θが下記(1)式の関係を有する
    形状に形成して圧延することを特徴とする厚肉フランジ
    H形鋼用粗形鋼片の圧延方法。 tanθ≧0.35 (1)
  2. 【請求項2】 第2工程2重ロール成形孔型による複数
    回圧延の途中でH形鋼のフランジ外側相当部をウェブ高
    さを縮小する方向に圧延し、被圧延材のウェブ内法寸法
    を前記第2工程2重ロール成形孔型のウェブ胴部の横幅
    寸法Wよりも小さくした後、前記第2工程2重ロール成
    形孔型で再び圧延を行うことを特徴とする請求項1記載
    の厚肉フランジH形鋼用粗形鋼片の圧延方法。
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