JP2743821B2 - 厚肉フランジｈ形鋼用粗形鋼片の圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、“厚肉フランジを有
したＨ形鋼を製造するための粗形鋼片”の圧延方法に関
するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】従来のＨ形鋼製造プロセスで
は、Ｈ形鋼の素材として、ウェブ高さとフランジ幅の和
が４５０mm以下のサイズに対しては角鋼片が用いられて
いたが、前記サイズを超えるＨ形鋼に対しては図２のよ
うな断面形状を有した粗形鋼片が用いられている。た
だ、この粗形鋼片の断面寸法は製品寸法によって決定さ
れるため、各サイズ専用の粗形鋼片を用いる必要があっ
た。

【０００３】そのため、大型Ｈ形鋼の製造では、図３に
示すように、鋼塊を分塊圧延機により粗形鋼片に圧延
し、これを素材としてブレ−クダウン圧延及びユニバ−
サル圧延によってＨ形鋼に仕上げるという工程が採られ
ていた。しかしながら、近年、この工程に対し、分塊圧
延時のクロップロスや表面欠陥の発生、あるいは２ヒ−
ト圧延であるためのエネルギ−ロス等の問題が指摘され
るようになった。

【０００４】そこで、工程省略，省エネルギ−，歩留及
び品質の安定化といった観点より、従来の“造塊・分塊
プロセス”から“連続鋳造プロセス”への転換が進めら
れている。ところが、この場合、小型Ｈ形鋼については
一般に普及している連続鋳造角鋼片を用いることにより
連鋳化が可能であるが、大型Ｈ形鋼の場合には専用の粗
形鋼片連続鋳造機を必要とし、設備投資が高額となるた
め連鋳化が困難であるとの問題があった。

【０００５】もっとも、この問題を解決するため、従来
は鋼板の素材とされていた連続鋳造スラブから大型Ｈ形
鋼を圧延しようとする新しい圧延法が幾つか提案された
が、現在の技術にて連続鋳造スラブから製造することが
可能なＨ形鋼はフランジ厚が３０mm以上７５mm未満のサ
イズまでであり、フランジ厚が７５mmを超える厚肉フラ
ンジＨ形鋼については連続鋳造スラブからの圧延技術が
未だ確立されていないのが現状であった。

【０００６】以下、これまでに提案された「連続鋳造ス
ラブからＨ形鋼用粗形鋼片を製造する造形手段」の代表
的な例について説明する。第１の方法として分類される
のは、例えば特公昭５８−５４８８４号公報に開示され
た“フラット法”と呼ばれるものである。

【０００７】この方法では、図４で示したようにロ−ル
の孔型底がフラットなボックス孔型が使用される。この
ボックス孔型は、孔型底幅が漸次大きくなる複数の孔型
G1₁〜G3₁ 及び仕上げ孔型G4₁ が形成された圧延ロ−ル
対から構成されている。図５はその造形工程の概略であ
り、素材であるスラブ（一点鎖線で示す）はまず孔型G1
₁ 〜G3₁ によってその幅方向に順次圧下されてドッグボ
−ン形状（二点鎖線で示す）に変化せしめられ、次いで
仕上げ孔型G4₁ により所要の粗形鋼片に造形される様子
を示している。しかし、この方法ではフランジ幅出し効
果が悪く、フランジ相当部の所要厚みが確保できないと
いう難点があった。

【０００８】第２の方法は、例えば特公昭６４−１２０
１号公報，特公昭５９−１８１２４号公報あるいは特公
昭５９−１９７６６号公報に開示された“スプリット
法”と呼ばれるものである。この方法では、図６で示し
たような、孔型低部中央に三角形状山形部を設けた複数
のボックス孔型G1₂ 〜G3₂ と、これに続く平底のボック
ス孔型G4₂ と仕上げ孔型G5₂ によってスラブは順次圧延
される。即ち、図６及び図７に示した如く、ボックス孔
型の孔型底部中央に三角形状山形部を設けると共に、山
形部の高さを順次大きくした複数の割孔型G1₂ 〜G3₂ 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
底のボックス孔型G4₂ によりスラブ両側縁のスリットを
押し拡げ、仕上げ孔型G5₂ により所要の粗形鋼片に造形
する方法である。しかし、この方法も、造形上のメカニ
ズムから、粗形鋼片のフランジ相当部厚を素材スラブ厚
の ¹/₂を超える厚さにまで造形することは不可能であっ
た。

【０００９】なお、特開平３−５７５０１号公報には、
図６に示したような孔型低部中央に三角形状山形部を設
けた４つのボックス孔型を使用し、スラブを幅方向に割
り込んでＨ形鋼のフランジ対応部（最終的にフランジと
なる部分）を拡幅するに当って、使用する孔型を図８に
示す入側材料の端部厚みＴに対して孔型底部Ｂを０〜３
０mm広く設定すると共に、ロ−ル彫り込み深さＨと孔型
開口部幅Ｗを下記 (2)式及び (3)式のように形成したも
のとし、この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させよう
との提案も開示されている。 Ｈ ≧ 0.7Ｂ ……(2) Ｂ＋ 1.4Ｈ ≧ Ｗ ≧ Ｂ＋ 0.5Ｈ ……(3)

【００１０】しかしながら、この方法ではフランジ対応
部の増肉を割り込み工程で行っているため材料の圧延姿
勢がややもすると不安定になりがちであり、圧延姿勢の
安定化の必要性から十分な増肉量を取ることができなか
った。

【００１１】このようなことから、本発明が目的とした
のは、連続鋳造スラブのような矩形断面鋼片を素材とし
た場合でも十分なフランジ対応部の増肉がなされ、寸法
精度や品質の優れた極厚フランジＨ形鋼の円滑な製造を
可能にする厚肉フランジＨ形鋼用粗形鋼片の圧延方法を
確立することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成すべく鋭意行われた本発明者の研究結果等を基にして
完成されたものであり、「孔型低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−ルによ
り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Ｈ形鋼用粗形鋼片の圧延において、 スラブ短
辺への割り込みを行う前に、 入側材料の厚みＴに対する
孔型底幅Ｂを式 Ｔ ≦ Ｂ ≦ 1.5Ｔ ……(1) なる関係を満たすように形成した“底部が平坦なボック
ス孔型”によりスラブを幅方向に圧下してそのフランジ
対応部の厚みを増大させることによって、 寸法精度や品
質の優れた厚肉フランジＨ形鋼用粗形鋼片を円滑かつ安
定に製造できるようにした点」に大きな特徴を有してい
る。

【００１３】

【作用】図１は、本発明に係るＨ形鋼用粗形鋼片の圧延
法において使用するロ−ル孔型の概要説明図である。こ
の図１において、ボックス孔型G1は矩形断面のスラブ
（連続鋳造スラブ）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−ン状の中間粗造形材とする
ための孔型である。ボックス孔型G1に並んで刻設された
ボックス孔型G2，G3，G4は、その孔型底部中央に三角形
状山形部P1，P2，P3を有しており、前記ボックス孔型G1
で粗造形された中間粗造形形材のフランジ対応部をそれ
ら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は仕上げ孔型であり、孔型G4で
の造形後に所定の粗形鋼片に仕上げるためのものであ
る。

【００１４】ここで、前記孔型G1を使用してスラブをそ
の幅方向に圧下し粗形鋼片のフランジ対応部の厚みを増
大させる工程を第１工程、孔型G2〜G4を使用しスラブを
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２工程、そしてこの第２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３工程とする
と、前述した第２工程の前に第１工程を設け、その第１
工程において“孔型底幅Ｂを連続鋳造スラブ材の厚みＴ
に対し特に 「Ｔ≦Ｂ≦ 1.5Ｔ」 となるように形成した底
部が平坦な台形孔型”によりスラブを幅方向に圧下して
粗形鋼片のフランジ対応部の厚みを十分に増大させてか
ら割り込み・拡幅圧延することが、本発明の最も特徴と
する点であると言える。

【００１５】なお、図９乃至図11は、本発明法における
材料幅方向端部でのフランジ厚み生成の原理を示したも
のである。即ち、孔型G1において、孔型側壁の拘束がな
いものを使用した場合には材料は図９中の一点鎖線で示
すようなバチ形の変形をする。そして、この方法により
スラブ端部を増肉した場合には、図10で示すようにフラ
ンジ先端部の増肉が大きくフランジとウェブのコ−ナ部
への増肉が不十分となって、仕上げ孔型G5での圧延にお
いてコ−ナ部の欠肉及び折れ込み疵の発生原因となる。

【００１６】しかるに、本発明法では、孔型G1における
孔型側壁の拘束を前記 (1)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幅方向への
メタルフロ−は図９中の矢印方向へ転換してフランジと
ウェブのコ−ナ部を増肉することとなるため、二点鎖線
で示すように十分なフランジ部の肉厚増が得られる。従
って、図11で示すように、仕上げ孔型G5においてコ−ナ
部の増肉部を圧下しフランジ部へメタルフロ−を生じさ
せることにより、欠肉及び折れ込み疵を生じることなく
フランジ対応部の厚みを増加させることが可能となる。

【００１７】以下、本発明に係る孔型G1について更に詳
細に説明する。図12は、本発明において使用するボック
ス孔型G1の構成に係る詳細説明図であるが、孔型底幅Ｂ
はスラブ材の厚み（端部厚み）Ｔに対し０〜５０％だけ
広く設定されている。このように孔型底幅Ｂをスラブ材
の厚みＴに対して０〜５０％広く設定する理由は、孔型
G1による圧延の作業性と圧延姿勢を安定化させることに
ある。なお、圧延姿勢の安定化には孔型底幅Ｂをスラブ
材の厚みＴと同一とすることが最も好ましいが、本発明
者等の試験により、孔型底幅Ｂが孔型G1における最終パ
スでの幅拡がり量に相当するスラブ材の厚みの５０％以
内であれば圧延姿勢にも支障をきたさないことが確認さ
れている。

【００１８】また、ロ−ル彫り込み深さＨについては、
孔型開口部で材料が噛み出すと本発明の効果が低下する
ことから、下記 (4)式の関係を満たすように設定するの
が良い。そして、ロ−ル彫り込み深さＨは、ロ−ル強
度，パスラインとロ−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と言える。 Ｈ ≧ 0.7・Ｔ ・ (Ｔ／Ｂ） ……(4) ここで、「Ｔ／Ｂ」は孔型底幅に対するスラブ厚の比で
あり、孔型底幅に対してスラブ厚が小さければ材料の噛
み出しを防ぐのに必要な彫り込み深さが小さくなること
を示している。

【００１９】ところで、孔型開口部幅Ｗと孔型底幅Ｂ及
びロ−ル彫り込み深さＨの関係を下記 (5)式にて限定
し、かつ係数γを「1.3 ≧γ≧ 0.3」の範囲とすること
によって、粗形鋼片のフランジ対応部の増肉効果を大き
くすることができる。 Ｗ ＝ Ｂ＋γ・Ｈ ……(5) なお、係数γは、小さ過ぎると圧延材料の幅方向端部の
側面が孔型側壁で強く拘束されスラブ端部の増肉効果が
出せなくなり、大き過ぎるとフランジとウェブのコ−ナ
部への増肉効果が出にくくなると共に圧延姿勢の安定性
も低下する。

【００２０】本発明では、上記構成になるボックス型G1
にて端部厚Ｔのスラブに対し複数回のパスで圧下を行
い、図12に鎖線で示す仕上がり形状まで材料幅方向の幅
圧下がなされる。

【００２１】続いて、本発明を実施例により説明する。

【実施例】

〔実施例１〕圧延素材として幅１５００×厚さ３００の
連続鋳造スラブを用いた。粗形鋼片のフランジ対応部を
増肉する第１工程において、表１に示す２種類の台形孔
型ロ−ルによりエッジング圧延を行った。

【００２２】

【００２３】圧下は各パス６０mmとし、１８０mmまで圧
下を加えたところ、図13に示したように孔型２では圧延
材の倒れが生じたが、孔型１では素材が孔型に充満して
孔型側面で拘束されることにより倒れを生じずに圧延す
ることができた。そこで、孔型１による圧延を終了した
素材を図１に示すボックス孔型G2〜G5にて順次圧延した
ところ、十分に厚いフランジ対応部厚を有した良品質の
Ｈ形鋼用粗形鋼片が得られた。

【００２４】〔実施例２〕図14は、実施例１で使用した
のと同じ寸法の連続鋳造スラブに対し粗形鋼片のフラン
ジ対応部の増肉を「本発明に係る図12に示す孔型」で行
った場合の、次工程における割り込み・拡幅圧延時の圧
延姿勢と、前記図６及び図７に示した従来法による割り
込み・拡幅圧延（スラブをそのまま三角形状山形部を設
けた孔型で圧下する圧延）時の圧延姿勢とを調査して比
較したものである。

【００２５】上記調査により、前記従来法に従い割り入
れ工程でフランジ対応部の増肉を行うと、孔型底幅を入
側材料厚より大きく設定しているためロ−ル入側におい
て素材の拘束が不十分で図14に示されるように素材が倒
れやすく、割り入れのセンタリング性が低下することが
確認された。これに対して、本発明法に従うと、割り入
れ工程の前にフランジ対応部の増肉を行っているため図
14に示されるように孔型側面で素材を拘束しながらセン
タリング圧延を行うことができ、適正な圧延姿勢で圧延
を行うことができて製品品質の安定性を向上させ得るこ
とが分かった。

【００２６】〔実施例３〕図15は、実施例１で使用した
のと同じ寸法の連続鋳造スラブに対し本発明法に従って
圧延を施した場合の、前記図１でのボックス孔型G4の仕
上がり形状と、前記図６及び図７に示した従来法による
ボックス型G4₂ の仕上がり形状とを比較したものであ
る。なお、このボックス孔型での仕上がり材料は粗形鋼
片の仕上げ孔型の入側材料となることは言うまでもな
い。

【００２７】図15からも明らかなように、従来法による
とフランジ幅が過大でかつフランジ厚みが不足している
が、本発明法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。また、本発明法によると、フランジと
ウェブのコ−ナ部が増肉されているため仕上げ孔型G5に
より圧延する際の折れ込み疵が発生しないことも分か
る。

【００２８】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
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“厚肉フランジを有するＨ形鋼”を連
続鋳造スラブから造形できるようになるため、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
−を図ることができる。また、台形孔型を用いて粗形鋼
片のフランジ対応部を増肉していることから、圧延姿勢
が安定し、従来の圧延法よりもフランジ厚の厚いＨ形鋼
を得ることができ、製品の品質及び歩留の向上、圧延の
高能率化が可能となるなど、産業上有用な効果がもたら
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＨ形鋼用粗形鋼片の圧延法におい
て使用するロ−ル孔型の概要説明図である。

【図２】大型Ｈ形鋼の素材として従来用いられていた粗
形鋼の断面形状に関する説明図である。

【図３】鋼塊法によるＨ形鋼製造プロセスの説明図であ
る。

【図４】従来の粗形鋼片造形工程で用いる孔型例の説明
図である。

【図５】図４に示す孔型を用いた造形工程の概略説明図
である。

【図６】従来の粗形鋼片造形工程（スプリット法）で用
いる孔型例の説明図である。

【図７】図６に示す孔型を用いた造形工程の概略説明図
である。

【図８】従来提案された孔型寸法の規制例を説明するた
めの概念図である。

【図９】本発明法における材料幅方向端部でのフランジ
厚み生成の原理を示す図であって、圧下により得られる
形状と材料の流れに関する説明図である。

【図１０】本発明法における材料幅方向端部でのフラン
ジ厚み生成の原理を説明するための図の１つで、比較条
件の場合の生成形状例を示している。

【図１１】本発明法における材料幅方向端部でのフラン
ジ厚み生成の原理を説明するための図の１つで、本発明
条件の場合の生成形状例を示している。

【図１２】本発明において使用するボックス孔型G1の構
成に係る詳細説明図である。

【図１３】実施例により確認された孔型底幅の影響を示
す概念図である。

【図１４】実施例により確認された割り入れ工程のセン
タリング圧延時の圧延姿勢を示す概念図である。

【図１５】実施例により得られた粗形鋼片の形状説明図
である。

【符号の説明】

Ｇ ボックス孔型 Ｐ 三角形状山形部 Ｗ 孔型開口部 Ｈ ロ−ル彫り込み深さ Ｂ 孔型底幅

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 孔型低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−ルによりスラブを
   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
   Ｈ形鋼用粗形鋼片の圧延において、スラブ短辺への割り
   込みを行う前に、入側材料の厚みＴに対する孔型底幅Ｂ
   を下記式の関係を満たす“底部が平坦なボックス孔型”
   によりスラブを幅方向に圧下してそのフランジ対応部の
   厚みを増大させ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。 Ｔ ≦ Ｂ ≦ 1.5Ｔ