JP2738280B2 - 外法一定平行フランジ溝形鋼の製造方法 - Google Patents

外法一定平行フランジ溝形鋼の製造方法

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JP2738280B2 JP31975393A JP31975393A JP2738280B2 JP 2738280 B2 JP2738280 B2 JP 2738280B2 JP 31975393 A JP31975393 A JP 31975393A JP 31975393 A JP31975393 A JP 31975393A JP 2738280 B2 JP2738280 B2 JP 2738280B2
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、中、高層ビルの柱材と
して使用される厚肉角形鋼管の製造に用いられる大型平
行フランジ溝形鋼の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の角形鋼管の製造では、厚板を所定
の幅に切断した後、冷間で幅方向の片方をそれぞれ90度
プレス曲げしてチャンネル形状とし、これを2本向かい
合わせにし、2箇所溶接する方法が用いられて来た。
【0003】図8は、この工程を説明する外観図であ
る。図示するように、プレス成形で一枚の厚板の両側に
フランジを形成してチャンネル形状とし、これを2本組
み合わせて溶接し、角形鋼管を製造する方法である。
【0004】このような方法で製造された中、高層ビル
用の厚肉角形鋼管においては、冷間加工が施された曲げ
コーナー部の性能の劣化、すなわち、伸び率とYRの低
下とがともに問題視されるようになっている。このため
最近では、設計者側から、熱間圧延によってフランジを
形成して製造される外法一定平行フランジ溝形鋼(以
下、PFCという)を溶接した厚肉角形鋼管の要求が強
くなってきている。
【0005】一般に、厚板を加熱し、熱間曲げ成形で溝
形鋼を製造することは容易に考えられ、この方法でPF
Cももちろん製造できる。しかし、外法一定にするに
は、素材厚板の幅を製品の各サイズ毎に変更して切断す
る必要があり、製造コストの高騰を招くという問題があ
る。
【0006】圧延によって目的のPFCが製造できる所
定幅の素材厚板を得ようとする場合には、より厚い鋼板
や連続鋳造スラブなどの鋼片から熱間圧延でその幅に縮
小変更する必要がある。しかし、現状の幅縮小圧下方
法、例えば幅方向にのみ圧下を加える横型サイジングプ
レスミルや竪ロールエッジャーミルなどでは、圧延材料
の厚さが薄すぎるため、幅方向の座屈が発生し、所定の
幅変更を施すことが極めて困難である。このため、熱間
スラブなどから連続的に効率よく製造することができな
い。
【0007】図9は、現在用いられている横型サイジン
グプレスミルにおいて、板幅方向に発生する座屈の例を
示すプレス金型の正面図と圧延材料の縦断面図である。
図示するように、プレス金型で幅方向に圧下すると座屈
が発生し、幅変更を施すことはほとんどできない。
【0008】図10は、竪ロールエッジャーミルを用いて
幅縮小を行い、その後別の水平圧延ミルにより平坦化圧
延を行う場合の例を示すロールの正面図と圧延材料の縦
断面図である。図10(a) に示すように、竪ロール1によ
る圧下で幅を縮小し座屈が発生した鋼片3を、図10(b)
に示すような水平ロール2を有する後続の水平圧延ミル
で平坦に圧延しても、図示するとおり圧延材4の幅は元
に戻るだけであり、大幅な幅変更は困難である。このよ
うに従来の幅縮小圧下法では、鋼片の幅縮小圧延時にお
いて座屈の発生を防止しない限り、その目的が達成され
ないのである。
【0009】特開平4−231101号公報には、多サイズの
外法一定溝形鋼を連続的に製造する際の熱間圧延におい
て、2重粗圧延機とユニバーサルミルを用いて鋼片の幅
変更を行い、成形圧延において、ロール交換が不要な成
形方法とその装置が示されている。この鋼片の幅変更方
法は、ユニバーサルミルの竪ロールを用い、かつ、水平
ロールで圧下して幅方向の座屈の発生を防止しながら行
うものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するためになされたものであり、本発明の目的
は、一種類の寸法の鋼片を圧延して溝形鋼の素材を製造
する際に、最大約200mm の範囲でその幅を自由に縮小変
更できる圧延方法を組み合わせて、多サイズの外法一定
平行フランジ溝形鋼を熱間で連続的に製造する方法を提
供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来、幅縮小
圧延を限界づける好ましくない現象とされていた座屈を
積極的に活用すれば、薄スラブであっても大きな幅縮小
圧延が可能になるという新しい知見に基づいてなされた
ものである。
【0012】本発明の要旨は次のPFCの製造方法にあ
る。
【0013】熱間で、2重式ロール孔型ミルを用いて一
種類の一定寸法の鋼片を圧延する際に鋼片の幅方向にU
字またはW字状に曲げ圧延しながら幅を縮小した後、4
ロールで構成されたユニバーサルミルを用いて竪ロール
による曲げ圧延で幅方向に座屈させて、幅を所定幅にさ
らに縮小し、この所定幅を維持しながら水平ロールによ
る圧下圧延を施し、次いで、水平ロールと竪ロールとが
タンデムに配置された2重式ロールミルを用いてその水
平ロールで厚さの平坦化を行うとともに、その竪ロール
で幅の調整を行った素材鋼を、引き続き熱間で、成形ミ
ルを用いて溝形鋼に成形することを特徴とする、厚さが
異なる多サイズのPFCの製造方法。
【0014】本発明でいう「鋼片」とは、連続鋳造で製
造された薄スラブ、圧延された偏平スラブおよび厚板な
どを指し、溝形鋼素材の製造が可能なものであればどの
ような形状の鋼片でもよい。
【0015】
【作用】本発明の製造方法を上記のように定めた理由に
ついて、以下詳細に説明する。
【0016】本発明の方法では、鋼片の幅縮小変更を2
段階で行う。まず、この幅縮小変更圧延方法を説明す
る。
【0017】図1は、2重式ロール(以下、2Hi と記
す)孔型ミルを用いて曲げ圧延を施し、第1段階の幅縮
小を行う方法を示す、孔型ロールの正面図と鋼片の縦断
面図である。図示するように、鋼片3の中央部の幅方向
に断面がU字またはW字状の波型が成形されるような孔
型を有する上側孔型ロール5と下側孔型ロール6の組み
合わせで、曲げを発生させて幅を縮小する。この第1段
階では、上記形状の波型を形成し、同時に幅を数10mm縮
小しておく。このような2Hi 孔型ミルでは、ロールの
制約から数10mmを超える大幅な幅縮小は困難である。
【0018】続いて、上記の2Hi 孔型ミルの後に配置
された4ロールで構成されたユニバーサルミルを用い
て、第2段階の幅縮小を行う。
【0019】図2は、上記の状態を示す水平、竪の各1
対のロールの正面図および鋼片の縦断面図である。図2
に示すように、2Hi 孔型ミルで幅方向に曲げ縮小圧延
された鋼片3を、竪ロール1で幅方向にさらに座屈が著
しくなるように圧下し、幅を百数10mm程度縮小する。こ
のように大きな幅縮小が可能であるのは、2Hi 孔型ミ
ルにおいて鋼片3が幅方向に座屈しやすいように波型断
面形状になっているため、竪ロール1による圧下で容易
に座屈し、幅縮小が行いやすいからである。この場合の
縮小幅は百数10mm程度とし、第1および第2段階の合計
縮小幅で、最大200mm 程度にするのが望ましい。
【0020】このとき、鋼片3の両端を竪ロール1のボ
ックス孔型7で拘束して幅と両端部の厚さ方向との拡が
りを抑えながら、水平ロール2で座屈の山部8を圧下
し、鋼片3を圧下する。ただし、この圧下を元の鋼片3
の厚さと同じに平坦化するまで行うと、水平ロール2と
竪ロール1との境界から鋼片3が噛み出して疵となるた
め、敢えて完全に平坦化するまで圧下しない。しかし、
幅の所定の変更はこの段階で略々終了し、幅を製品溝型
型鋼の(ウェブ高さ+フランジ幅×2)と概略同じにす
る。
【0021】このような方法で、ある幅に縮小された、
厚さがやや不均一の中間圧延材とする。
【0022】上記の図1および図2に示す方法では、鋼
片が連続的に2Hi 孔型ミル、次いで4ロールで構成さ
れたユニバーサルミルに供給された場合でも、1パスで
幅縮小が可能であること、したがって、幅一定で、か
つ、ある長さ毎に厚さの異なる連続する中間圧延材を得
ることができること、をモデル実験により確認した。
【0023】このように、2段階で幅縮小を行うと、2
Hi 孔型ミルで数10mm、4ロール構成のユニバーサルミ
ルで百数10mm程度、のそれぞれ幅縮小が可能であるの
で、合計200mm 程度の大幅な幅縮小が実現できるという
効果を奏するのである。割れやすい鋼種などを対象にす
る場合には、製品品質の向上効果も得ることができる。
【0024】次に、前述のように噛み出しによる疵の発
生を防止するために、上記中間圧延材を水平ロールと竪
ロールとがタンデムに配置された2重式ロールミル(以
下、2Hi-HVHミルと記す。H:水平ロール、V:竪
ロール)を用いて、その水平ロールでさらに厚さの平坦
化を行うとともに、その竪ロールで幅の調整を行い、P
FCの素材鋼とする。このとき、素材鋼の厚さが略々元
の鋼片の厚さになるまで平坦化するのがよい。すなわ
ち、この段階で幅の微調整と厚さの調整を施し、幅を製
品溝形鋼の(ウェブ高さ+フランジ幅×2)と全く同じ
にした所望の溝形鋼用の素材鋼とする。
【0025】この素材鋼を熱間で成形ミルを用いて溝形
鋼に成形し、厚さが異なる多サイズのPFCを製造す
る。この素材鋼を、幅一定で、かつ、ある長さ毎に厚さ
の異なる連続するものとすれば、連続的に多サイズのP
FCを製造することも可能である。
【0026】次に、このPFCの成形方法について説明
する。
【0027】上記の方法で、目的のPFCサイズに対応
した幅や厚さとした素材鋼を、引き続き熱間で、4スタ
ンドからなるタンデム成形圧延ミルにより成形圧延し、
目的サイズのPFCとする。このとき、成形圧延ミルの
ロールも、外法一定にするためにサイズ毎にロール幅を
変更する。上または下のどちらか一方のロールは、オン
ラインでロール幅が可能であるように、幅方向に分割さ
れているものを組み込む。
【0028】図3は、上ロール9が幅可変となるように
2分割され、下ロール10がフランジを形成するための形
状に刻設された孔型を有する成形圧延ミルのロールの例
を示すロールの正面図と素材鋼11の縦断面図である。こ
のようなロールをタンデムに配置し、目的のサイズに対
応した上下の各ロール9、10の形状や上ロール9の幅を
選択して圧延し、ロール替えを全く行うことなく、順次
所定サイズのPFCに圧延し、あるサイズの所定量を製
造した後はオンラインでサイズを切り換える。
【0029】図4は、本発明の方法を用いて連続鋳造に
よる鋼片からPFCを連続的に製造する場合の、工程と
装置構成の例を示す概略の縦断面図である。一定寸法の
薄スラブ12を連続鋳造で製造し、保熱炉13で均熱した
後、2Hi 孔型ミル14とこの後に配置された4ロールユ
ニバーサルミル15に直送して幅を縮小圧延し、次いで、
2Hi-HVHミル16でさらに幅を微調整するとともに所
定の厚さに圧延して素材鋼11とし、引き続き4スタンド
からなるタンデム成形圧延ミル17により成形圧延し、目
的サイズのPFC18とする。
【0030】このような方法を用いることで、一種類の
一定寸法の鋼片から、厚さが異なる多サイズのPFCを
連続的に製造することができる。
【0031】
【実施例】図4に示す装置と方法により、連続鋳造で製
造した厚さ80mm、幅1500mmの薄スラブから、ウェブ高さ
600mm 、フランジ幅300mm 、厚さ20〜70mmの多サイズの
PFCを連続的に製造する試験を実施した。
【0032】上記スラブを保熱炉13で1200℃に均熱し、
図4に示す2Hi 孔型ミル14として図5に示すような孔
型ロール5、6を備えたものを用いて、鋼片3に山の高
さが30mmのふたつの波型を成形するとともに、スラブ幅
を1500mmから1480mmに縮小した後、さらに、4ロールユ
ニバーサルミル15で幅を1150〜1200mmの範囲に縮小圧延
した。この圧延後の素材鋼の中央部の厚さは、82〜85m
m、両端部の厚さは82〜80mmであった。
【0033】次いで、2Hi-HVHミル16として図6に
示すロール配置のミルを用いて、幅を微調整し、厚さを
20〜70mmに圧延して素材鋼11とした。
【0034】引き続き熱間で、この素材鋼11を4スタン
ドからなるタンデム成形圧延ミル17により成形圧延し、
目的サイズのPFC18とした。
【0035】図7は、幅1200mm、均一厚さ30mmの素材鋼
11を対象として、4スタンドからなるタンデム成形圧延
ミル17で、ウェブ高さ600mm 、フランジ幅300mm 、厚さ
30mmのPFC18を製造する場合の成形圧延の状況を示す
ロール、素材鋼およびPFCの縦断面図である。
【0036】図示するように、上ロール9は2分割また
は3分割され、かつ、圧延過程に応じてロール幅が変更
可能であり、また上ロール9および下ロール10は、同じ
く素材鋼11から製品PFC18まで所定の圧延と形状変更
が可能であるような形状のロールまたは孔型が刻設され
たロールを用いた。
【0037】この結果、一種類の薄スラブから、各ミル
のロール替えを行うことなく、連続的に5種類のサイズ
のPFCを製造することができた。
【0038】
【発明の効果】本発明の方法によれば、同一シリーズの
PFCを製造する場合に、鋼片素材の幅と厚さおよび各
ミルのロール替えを行うことなく、一種類の寸法の鋼片
から、連続的に多サイズのPFCを製造することができ
るので、製造コストの低減が可能である。この方法によ
るPFCは、熱間で製造されているので曲げコーナー部
の性能の劣化がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】2Hi 孔型ミルにおける曲げを活用する幅圧下
縮小方法を示すロールの正面図と鋼片の縦断面図であ
る。
【図2】ユニバーサルミルにおける座屈を活用する幅圧
下縮小方法を示すロールの正面図と鋼片の縦断面図であ
る。
【図3】PFC成形圧延ミルのロールの例を示すロール
の正面図と素材鋼の縦断面図である。
【図4】本発明の方法を用いて、連続鋳造による鋼片か
らPFCを連続的に製造する場合の工程と装置構成の例
を示す概略の縦断面図である。
【図5】実施例における2Hi 孔型ミルでの曲げを活用
する幅圧下縮小方法を示すロールの正面図と鋼片の縦断
面図である。
【図6】実施例における2Hi-HVHミルで厚さを縮小
圧延した場合の、ロールの正面図と素材鋼の縦断面図で
ある。
【図7】実施例における素材鋼とPFCの形状および熱
間成形ミルのロール形状を示す縦断面図である。
【図8】従来の角形鋼管の製造方法を説明する外観図で
ある。
【図9】従来の横型サイジングプレスミルにおける幅圧
下法での、板幅方向に発生する座屈の例を示すプレス金
型の正面図と鋼片の縦断面図である。
【図10】従来の、竪ロールエッジャーミルにおける幅
圧下法での板幅方向に発生する座屈と、その後の水平圧
延ミルによる平坦化圧延での幅戻りの例を示すロールの
正面図と鋼片、圧延材の縦断面図である。
【符号の説明】
1:ユニバーサルミルの竪ロール、2:同水平ロール、
3:鋼片、4:圧延材、 5:
2Hi 孔型ミルの上側孔型ロール、6:同下側孔型ロー
ル、 7:ボックス孔型、 8:座屈の山
部、9:溝形鋼成形ミルの上側の幅可変2分割ロール、
10:同下側の孔型ロール、 11:素材鋼、
12:薄スラブ、13:保熱炉 14:2Hi 孔型ミル、
15:4ロールユニバーサルミル、16:2Hi-HVHミ
ル、 17:成形圧延ミル、18:PFC(外法一
定フランジ溝形鋼)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B21C 37/15 B21C 37/15 C B21D 5/08 B21D 5/08 D

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱間で、2重式ロール孔型ミルを用いて一
    種類の一定寸法の鋼片を圧延する際に鋼片の幅方向にU
    字またはW字状に曲げ圧延しながら幅を縮小した後、4
    ロールで構成されたユニバーサルミルを用いて竪ロール
    による曲げ圧延で幅方向に座屈させて、幅を所定幅にさ
    らに縮小し、この所定幅を維持しながら水平ロールによ
    る圧下圧延を施し、次いで、水平ロールと竪ロールとが
    タンデムに配置された2重式ロールミルを用いてその水
    平ロールで厚さの平坦化を行うとともに、その竪ロール
    で幅の調整を行った素材鋼を、引き続き熱間で、成形ミ
    ルを用いて溝形鋼に成形することを特徴とする、厚さが
    異なる多サイズの外法一定平行フランジ溝形鋼の製造方
    法。
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