JP2690152B2 - 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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JP2690152B2 JP19102989A JP19102989A JP2690152B2 JP 2690152 B2 JP2690152 B2 JP 2690152B2 JP 19102989 A JP19102989 A JP 19102989A JP 19102989 A JP19102989 A JP 19102989A JP 2690152 B2 JP2690152 B2 JP 2690152B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/08Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
    • B21B1/088H- or I-sections

Description

【発明の詳細な説明】 [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(以下、CCスラ
ブと言う)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。
[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・
歩留および品質安定化の観点からCCスラブが多用される
ようになってきた。しかしながら、大断面のH形鋼につ
いてはCCスラブから造形することが非常に難しく、この
課題を解決するために種々の新圧延法が提案されてき
た。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未満のいわゆる極厚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
超える超極厚H形鋼についてはCCスラブからの造形は不
可能とされている。
以下、CCスラブからH形鋼用粗形鋼片を製造する従来
の代表的な造形手段を説明する。
第1の方法は第5図に示す例えば特公昭58-54884号公
報に示されたフラット法と称せられるもので、使用する
ロールの孔型は第5図(イ)の如く孔型底がフラットで
孔型底幅が漸次大きくなる複数のボックス孔型G1〜G3お
よび仕上孔型64が形成された圧延ロール対1a,1bから構
成されている。第5図(ロ)はその造形工程の概略を示
し、孔型G1〜G3によってスラブ2を幅方向に順次圧下し
てドッグボーン形状に変形させた後、仕上孔型G4により
所要の粗形鋼片に造形するものである。この方法では、
フランジ幅出し効果が悪く、フランジ相当部の厚みも確
保できないという難点がある。
第2の方法は第6図に示す例えば、特公昭58-37042号
公報、特公昭59-42563号公報等で周知のウエッジ法また
はベリー法と称される造形法である。この造形法はボッ
クス孔型G1〜G3の孔型底部中央に三角形状の山形部を設
け、孔型G1ではスラブの厚み方向中央部に凹状の溝を形
成し、次ぎの孔型G2では山形部で材料を倒れないよう保
持しつつ幅圧下を行い材料をドッグボーン形状にし、次
いでほぼ平らな孔型底のボックス孔型G3で最良の凹部を
消去し、仕上孔型G4により所要の粗形鋼片に造形するも
のである。この方法は、前記第1の方法よりもフランジ
幅出し効果はあるが、スラブの幅方向圧下によりスラブ
両側縁を厚み方向へ膨出させフランジ幅を最大限界まで
出そうという点では本質的には第1の方法と同じであ
る。即ち、第2の圧延法による孔型G3仕上がり断面は第
10図(イ)に示すように、素材スラブの幅を大きくして
幅圧下量を増すことによりそのフランジ片幅WSを大きく
することが可能であるが、フランジ厚Tsはある一定の値
以上には大きくならず、スラブ値圧下量を更に増大する
とフランジ厚Tsは全体延伸作用などにより減少傾向とな
る。このような孔型G3仕上がり材を次の仕上孔型G4に通
材した場合の状況を第10図(ロ)に示す。図において破
線で示す仕上孔型G4で孔型G3仕上がり材を成形・仕上げ
圧延すると、G4仕上がり材のフランジ先端部の内側と孔
型G4側面との間には空隙Qが生じ、孔型G4仕上がり材は
多大な肉不足を生じることが実鋼材による現場実験によ
り判明した。
第3の方法は第7図に示すスプリット法と称せられる
ものであり、特公昭64-1201,特公昭59-18124,特公昭59-
19766各号公報で周知である。この手段はボックス孔型
の孔型底部中央に三角形状山形部を設け、山形部の高さ
を順次大きくした複数の割り孔型により、スラブ両側縁
のスリット深さを大きくしてから、平底の箱孔型G4によ
りスラブ両側縁のスリットを押し広げ、仕上孔型G5によ
り所要の粗形鋼片に造形するものである。しかしなが
ら、この手段では造形上のメカニズムから、素材スラブ
厚みの1/2を超える粗形鋼片のフランジ厚に造形するこ
とは不可能である。
第4の方法は第8図に示すユニバーサルブレークダウ
ン法である。(特公昭55-36401号公報、特公昭55-39401
号公報、特公昭55-40321号公報等)この手段は破線で示
すスラブ2を上下水平ロール3a,3bおよび左右竪ロール4
a,4bからなるユニバーサルミルで直接に圧延して、粗形
鋼片5を造形する方法である。ユニバーサルミルは、通
常、竪ロール4a,4bが無駆動のためスラブ幅圧下を大き
くできない。従って、所要フランジ幅の確保が充分に行
なわれず、過大なフランジ先端部の肉不足を生じること
には変わりない。
第9図は上記の従来法第1〜4を超極厚フランジを有
するH形鋼の製造に適用した結果を示す。(イ)は製品
のフランジ内側のほぼ中央部に肉不足K1を生じる例であ
り、前記第2の方法や第3の方法で発生し易い。(ロ)
は製品のフランジ内側の先端部から中央部にかけて大き
な肉不足K2を生じる例であり、前記第1、第4の方法で
発生し易い。即ちいずれの従来法もフランジ幅の大きな
H形鋼をCCスラブから造りこむための手段であり、本発
明の目的とする超極厚H形鋼のための粗形鋼片を提供す
ることはできなかった。
[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H形鋼用粗形鋼片を
造形する方法において、特に前述した従来の方法では不
可能な超極厚フランジの造り込みを可能にする圧延法を
提供することにある。
[課題を解決するための手段・作用] 第1図は本発明で使用するロール孔型の概略を示す。
第1図(イ)の圧延ロール対6a,6b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
向端部に膨らみを生じさせ、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なわしめ
るようにしている。上記圧延ロール対は既存の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
するか、もしくは後述するボックス孔型G2〜G5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
合は、このブレークダウンミルのロール対に一体に刻設
することもできる。第1図(ロ)はブレークダウンミル
のロール対7a,7bに複数のボックス孔型G2,G3,G4,G5を形
成した構成を示し、各孔型のうちG2,G3,G4の孔型底部中
央には三角形状山形部p2,p3およびp4が設けられてい
る。ボックス孔型G2,G3,G4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
山形部によって幅方向に割り込み拡幅・圧下する。ボッ
クス孔型G5は仕上孔型であり、孔型G4での造形後に所定
の粗形鋼片に仕上げる孔型である。第2図は本発明で使
用するロール孔型の他の態様を示すもので、第2図
(イ)はロール対8a,8bに前述第1図と同様な孔型G1〜G
4を一括して設け、孔型G4での造形後に第2図(ロ)の
上下一対の水平ロール9a,9bおよび左右一対の竪ロール1
0a,10bからなるユニバーサルミルを配置して仕上げ用と
して使用することも可能である。
本発明では上記孔型G1〜G4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G5で所定の粗形
鋼片に仕上げる工程を第2工程と言う。
本発明の特徴とするところは上記のような構成になる
第1工程において、一つもしくは複数の孔型の孔型底幅
Bを入側材料の端部厚みTに対しほぼ同一かもしくは該
端部厚みTに対し0〜30mm広く設定するとともに、前記
孔型底部の孔型底幅Bに対するロール堀込み深さHと孔
型開口部幅Wを下記[1]式および[2]式の関係とな
るよう形成した孔型によりスラブを幅方向に割り込み・
圧下して粗形鋼片のフランジ対応部の厚みを増大せしめ
て圧延する厚肉フランジH形鋼用粗形鋼片の圧延方法に
ある。
H≧0.7B ‥‥[1] B+1.4H≧W≧B+0.5H ‥‥[2] 即ち、本発明では前述の第1図(ロ)または第2図
(イ)における例えば孔型G2の孔型底幅B、ロール堀込
み深さHおよび孔型開口部幅Wを圧延材の寸法との関係
で特定することによって厚肉フランジH形鋼用粗形鋼片
を可能ならしめるものである。以下、本発明を更に詳細
に説明する。
第3図(イ)は本発明法において使用するボックス孔
型G2の構成を詳細に説明するもので、孔型底幅B2は入側
材料の端部厚みT1に対してほぼ同一かもしくは該端部厚
みT1に対し0〜30mm広く設定している。ここで入側材料
とは孔型G2に通材される前の材料即ち、孔型G1での仕上
がり材料を意味する。孔型底幅B2を入側材料の端部厚み
T1に対してほぼ同一かもしくは0〜30mm広く設定する理
由は、ほぼ同一とすることが最も孔型G2での圧延姿勢は
安定するが、当該孔型における第1パスにおける幅広が
り量に相当する30mm以内であれば、圧延姿勢にも支障を
来さず許容されることが確認されたためである。次にロ
ール堀込み深さH2と孔型底幅B2との関係は、ロール堀込
み深さH2を孔型底幅B2の0.7倍以上に設定しているが、
ロールの強度、パスラインとロール径の関係等の設備制
約の許容範囲内で、大きいほど好ましい。特に0.7倍未
満では孔型開口部で材料が噛み出して本発明の効果が減
殺されることから上記範囲を設定したものである。
次に、孔型開口部幅W2と前記孔型底幅B2およびロール
堀込み深さH2の関係は下記[2]′において限定し、且
つ係数γを1.4≧γ≧0.5の範囲としている。
W2=B2+γ・H2 ‥‥[2]′ 即ち、係数γは小さすぎると圧延材料の幅方向端部の
側面は孔型側壁で強く拘束され、フランジ増肉効果が期
待できない。一方、大きすぎると孔型側壁の拘束が無く
なりフランジ厚みとしての増肉効果が出せないことが分
かった。以上のような構成によるボックス孔型G2で端部
厚T1の入側材料に対して複数回のパスで割り込み・圧下
を行い、第3図に鎖線で示す仕上がり形状まで材料幅方
向の幅圧下(エッジング)を行うものである。
なお、本発明では上記エッジングに際して第1パスに
おける幅圧下量ΔE1を、幅圧下に伴うスラブの厚み方向
の膨出量が孔型底部に形成された山形部p2の頂点をとお
る水平線上X−Xにおける入側材料の側面と孔型側壁と
の隙間ΔS以上となるように設定することによって通材
性の安定を図っている。下記[3]式はその関係を表し
たものである。
ΔE1≧δ.ΔS ‥‥[3] ここでδは1.4〜2.5の範囲が望ましいことが実験の結
果確認されている。即ち、ボックス孔型G2での第1パス
におけるエッジング量が入側材料の側面と孔型側壁との
隙間ΔSより小さいと、材料の姿勢が孔型内で左右方向
で定まらず材料の倒れ、または捩じれを来すため設定し
た関係である。
なお、上記説明では第1工程におけるボックス孔型G2
の単一孔型についてのみ形状を特定したが、本発明では
これに限定することなく例えばボックス孔型G2の作用を
複数の孔型で分担すること、即ち係数γを徐々に大きく
するようにすれば更に効果的である。しかしながらこの
場合は、圧延ロール胴長に新たな孔型が刻設できる余裕
が必要である。
第3図(ロ)は本発明における材料幅方向端部におけ
るフランジ厚みの生成の原理を示したものであり、従来
の通常の孔型例えば第6図のG2孔型の場合では孔型側壁
の拘束が無いため、材料は破線の如くバチ形の変形をす
る。本発明法では孔型側壁の拘束を前記[1],[2]
式の関係を満足する範囲内で強化することにより、エッ
ジング圧延に伴う従来の幅方向へのメタルフローを矢印
方向へ転換するため、材料は鎖線で示すように充分なフ
ランジ部の肉厚増が得られ厚肉フランジH形鋼用の粗形
鋼片に適合する。
[実施例] 第4図は本発明造形法による第1図(ロ)におけるボ
ックス孔型G4の仕上がり形状Nと、従来のウエッジ法に
よる第6図におけるボックス孔型G3の仕上がり形状Cと
を比較したものである。従来法Cではフランジ幅が過大
で且つフランジ厚みが不足しているが、本発明法Nによ
ればフランジ幅、厚み共に適正な形状が得られている。
なお、前記ボックス孔型での仕上がり材料は粗形鋼片の
仕上孔型の入側材料となるものである。
第11図(イ),(ロ)は本発明を実施するH形鋼圧延
装置列の例である。第11図(イ)では連続鋳造装置11に
直結してCCスラブを幅圧下するサイジングミル12が配置
され、スラブはH形鋼圧延工場の加熱炉13、ブレークダ
ウンミル14、粗ユニバーサルミル15、エッジャーミル1
6、および仕上げユニバーサルミル17に通材されて製品
となる。この装置列において本発明の前記第1図(イ)
の孔型はサイジング12に、また本発明の前記第1図
(ロ)の孔型列はブレークダウンミル14に配置される。
第11図(ロ)の装置列は本発明の第2図の孔型配列に
対応し、サイジングミルを有しない場合の例であり、ブ
レークダウンミル14とは仕上げユニバーサルミル17間に
第1粗ユニバーサルミル18、第1粗エッジャーミル19、
第2粗ユニバーサルミル20、第2粗エッジャーミル21が
配置されている。本発明の第2図(イ)の孔型はブレー
クダウンミル14に、また第2図(ロ)の孔型は第1粗ユ
ニバーサルミル18に配置される。なお、この装置列では
第1粗ユニバーサルミル18もしくは第1粗エッジャーミ
ル19を2重ロールとし、第1図(ロ)の仕上孔型G5を配
置してもよい。
[発明の効果] 本発明によれば、従来では大断面の材料が必要なため
鋼塊法での製造を強いられていた超極厚H形鋼をCCスラ
ブから造形できるため、造塊工程と分塊工程が省略で
き、大幅なコストダウンと省エネルギーを図ることがで
きる。また、製品の品質も高位に安定し、能率のよい圧
延が可能となる等、工業的な効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ),(ロ)および第2図(イ),(ロ)は本
発明で使用する圧延ロールの孔型を示す略図、第3図
(イ),(ロ)は本発明の造形手段を説明する略図、第
4図は本発明法により製造した粗形鋼片の説明略図、第
5図(イ),(ロ)、第6図、第7図(イ),(ロ)及
び第8図は従来の造形手段で用いる孔型例の略図、第9
図(イ),(ロ)は従来手段による形状不良の説明略
図、第10図(イ),(ロ)は従来の造形手段の説明図、
第11図(イ),(ロ)は本発明を実施する圧延装置列の
略図である。 G1〜G5……ボックス孔型 p1〜p4……三角形状山形部 W……孔型開口部幅 H……ロール堀込み深さ B……孔型底幅 6a,6b……圧延ロール対 7a,7b……圧延ロール対 8a,8b……圧延ロール対 9a,9b……水平ロール対 10a,10b……竪ロール対 11……連続鋳造装置 12……サイジングミル 13……加熱炉 14……ブレークダウンミル 15……粗ユニバーサルミル 16……エッジャーミル 17……仕上げユニバーサルミル 18……第1粗ユニバーサルミル 19……第1粗エッジャーミル 20……第2粗ユニバーサルミル 21……第2粗エッジャーミル

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拡幅する
    第1工程に続いて2重ロール成形孔型あるいはユニバー
    サルロールにより所定の粗形鋼片に仕上げる第2工程に
    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1工程における一つもしくは複数の孔型の孔型底幅B
    を入側材料の端部厚みTに対しほぼ同一かもしくは該端
    部厚みTに対し0〜30mm広く設定するとともに、前記孔
    型底部の孔型底幅Bに対するロール堀込み深さHと孔型
    開口部幅Wを下記[1]式および[2]式の関係となる
    よう形成した孔型によりスラブを幅方向に割り込み・圧
    下して粗形鋼片のフランジ対応部の厚みを増大せしめる
    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 H≧0.7B ‥‥[1] B+1.4H≧W≧B+0.5H ‥‥[2]
  2. 【請求項2】請求項1記載の第1工程の各ボックス孔型
    によりスラブを幅方向に割り込み・圧下する各第1パス
    における幅圧下量を、幅圧下に伴うスラブの厚み方向の
    膨出量が孔型底部山形頂点をとおる水平線上における入
    側材料の側面と孔型側壁との隙間ΔS以上となるように
    設定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。
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