JP3241444B2 - 靱性・強度に富んだｈ形鋼の製造方法 - Google Patents
靱性・強度に富んだｈ形鋼の製造方法Info
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- JP3241444B2 JP3241444B2 JP21299292A JP21299292A JP3241444B2 JP 3241444 B2 JP3241444 B2 JP 3241444B2 JP 21299292 A JP21299292 A JP 21299292A JP 21299292 A JP21299292 A JP 21299292A JP 3241444 B2 JP3241444 B2 JP 3241444B2
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
- B21B45/0203—Cooling
- B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-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
- B21B1/08—Metal-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
- B21B1/088—H- or I-sections
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
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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、靱性・強度に富んだＨ
形鋼の製造方法に関し、特に、板厚が４０mmを越えるＨ
形鋼の製造方法に関する。
形鋼の製造方法に関し、特に、板厚が４０mmを越えるＨ
形鋼の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｈ形鋼のような複雑な断面形状を
有する高強度の形鋼の製造方法としては、例えば特開昭
６２−２５３７２１号公報や特開平２−２２４１４号公
報に示されたものがある。前者は、フランジ厚／ウエブ
厚の比が大きく且つウエブの厚みが小さい薄肉Ｈ形鋼を
圧延により製造する際に、ウエブに歪み（ウエブ波）が
発生するのを防止しつつ強度を高めることを目指したも
ので、厚さの厚いフランジ部の圧延仕上温度を鋼の変態
点以上、薄いウエブのそれを変態点以下とし、かつ圧延
後にフランジのみを所定の冷却速度で強制冷却すること
で、均質で靱性，強度の高いＨ形鋼を製造するものであ
る。
有する高強度の形鋼の製造方法としては、例えば特開昭
６２−２５３７２１号公報や特開平２−２２４１４号公
報に示されたものがある。前者は、フランジ厚／ウエブ
厚の比が大きく且つウエブの厚みが小さい薄肉Ｈ形鋼を
圧延により製造する際に、ウエブに歪み（ウエブ波）が
発生するのを防止しつつ強度を高めることを目指したも
ので、厚さの厚いフランジ部の圧延仕上温度を鋼の変態
点以上、薄いウエブのそれを変態点以下とし、かつ圧延
後にフランジのみを所定の冷却速度で強制冷却すること
で、均質で靱性，強度の高いＨ形鋼を製造するものであ
る。
【０００３】後者は、例えばウエブとフランジとの厚さ
が異なるＨ形鋼において、薄肉部位の板厚が１５ｍｍよ
り小さい場合は薄肉部位は低温圧延後空冷、厚肉部位は
最終仕上げ圧延後強制冷却することで、また、薄肉部位
の板厚が１５ｍｍ以上の場合は、薄肉部位，厚肉部位そ
れぞれ異なった条件で最終仕上げ圧延後強制冷却するこ
とで高強度の製品を製造するものである。
が異なるＨ形鋼において、薄肉部位の板厚が１５ｍｍよ
り小さい場合は薄肉部位は低温圧延後空冷、厚肉部位は
最終仕上げ圧延後強制冷却することで、また、薄肉部位
の板厚が１５ｍｍ以上の場合は、薄肉部位，厚肉部位そ
れぞれ異なった条件で最終仕上げ圧延後強制冷却するこ
とで高強度の製品を製造するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、建築物の高層化
等に伴いＨ形鋼も大型化する傾向が顕著で、それととも
に肉厚も増加し、例えばフランジ厚が４０mmを越える極
厚Ｈ形鋼の需要が増している。しかしながら、上記従来
例はいずれもフランジ厚が４０mm以下のものを対象とし
ており、高強度の製品を得るために圧延終了後の鋼材に
強制冷却を施す技術も、その冷却部位は左右のフランジ
の外側面とウエブの下面とに限定されている。このよう
に強制冷却をＨ形鋼の片面にのみ施す理由は次の通りで
ある。すなわち、Ｈ形鋼の特性からフランジ厚がウエブ
厚より大でその板厚比が1.5 以上のものが多くなり、冷
却速度に差が生じて本来ウエブの方がフランジより冷え
易いことに加えて、断面Ｈ形であるから圧延し搬送する
際にウエブ上面が「樋」になり水乗りし易い。したがっ
て、フランジ内面やウエブ上面を強制水冷すると、冷却
水がウエブに乗り、ウエブ温度がさらに下がる結果を招
く。
等に伴いＨ形鋼も大型化する傾向が顕著で、それととも
に肉厚も増加し、例えばフランジ厚が４０mmを越える極
厚Ｈ形鋼の需要が増している。しかしながら、上記従来
例はいずれもフランジ厚が４０mm以下のものを対象とし
ており、高強度の製品を得るために圧延終了後の鋼材に
強制冷却を施す技術も、その冷却部位は左右のフランジ
の外側面とウエブの下面とに限定されている。このよう
に強制冷却をＨ形鋼の片面にのみ施す理由は次の通りで
ある。すなわち、Ｈ形鋼の特性からフランジ厚がウエブ
厚より大でその板厚比が1.5 以上のものが多くなり、冷
却速度に差が生じて本来ウエブの方がフランジより冷え
易いことに加えて、断面Ｈ形であるから圧延し搬送する
際にウエブ上面が「樋」になり水乗りし易い。したがっ
て、フランジ内面やウエブ上面を強制水冷すると、冷却
水がウエブに乗り、ウエブ温度がさらに下がる結果を招
く。
【０００５】このような理由から、従来は片面冷却を行
わざるを得ず、そのためＨ形鋼のフランジ内外面での温
度差が大きくなり、それによる熱応力発生でフランジ反
りや直角度不良等の形状不良が生じる傾向があるが、既
に述べたようなフランジ厚が４０mmを越えるような極厚
Ｈ形鋼になると、フランジ内外面での材質特性の変化が
一層顕著になり、全断面について均一性を保証すること
ができないという問題点があった。
わざるを得ず、そのためＨ形鋼のフランジ内外面での温
度差が大きくなり、それによる熱応力発生でフランジ反
りや直角度不良等の形状不良が生じる傾向があるが、既
に述べたようなフランジ厚が４０mmを越えるような極厚
Ｈ形鋼になると、フランジ内外面での材質特性の変化が
一層顕著になり、全断面について均一性を保証すること
ができないという問題点があった。
【０００６】ちなみに、建築方面で柱又は梁として使用
されるＨ形鋼の場合、フランジ部に溶接が施されるため
厚み方向に応力が加わることが一般的であるが、加えて
近年の大型化に伴いフランジ厚が増加し、耐震性等の見
地から厚み方向の衝撃特性（靱性）や強度の均一化が不
可欠になってきている。そこで本発明は、上記従来の問
題点に着目してなされたものであり、圧延前の冷却及び
圧延後の冷却と復熱を繰り返し、かつその冷却をＨ形鋼
のフランジに対しては内外両面、ウエブに対しては上下
両面に施すことにより、フランジ部板厚が大きいもので
も均一な特性を備えた靱性・強度に富んだＨ形鋼を提供
することを目的とする。
されるＨ形鋼の場合、フランジ部に溶接が施されるため
厚み方向に応力が加わることが一般的であるが、加えて
近年の大型化に伴いフランジ厚が増加し、耐震性等の見
地から厚み方向の衝撃特性（靱性）や強度の均一化が不
可欠になってきている。そこで本発明は、上記従来の問
題点に着目してなされたものであり、圧延前の冷却及び
圧延後の冷却と復熱を繰り返し、かつその冷却をＨ形鋼
のフランジに対しては内外両面、ウエブに対しては上下
両面に施すことにより、フランジ部板厚が大きいもので
も均一な特性を備えた靱性・強度に富んだＨ形鋼を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、板厚が４０ｍｍを越えるＨ形鋼のフランジ内外
面及びウエブ上下面の冷却が可能な冷却装置を粗ミルと
仕上ミルの前後面及び両ミル間にそれぞれ設置し、被圧
延材の表層部を前記粗ミルの前後面に設置した冷却装置
によりＭｓ点直上まで冷却して直ちに粗圧延する工程を
2 回以上繰り返し、その後被圧延材を仕上ミルへ搬送す
る途中で前記両ミル間に設置した冷却装置により被圧延
材の表層部をＭｓ点直上まで冷却して復熱するパターン
の冷却復熱工程を1 回以上実施し、被圧延材の表層温度
を７５０℃以上とした後に仕上圧延を施し、その仕上圧
延後に更にＭｓ点直上までの冷却復熱工程を１回以上繰
り返すことを特徴とするものである。
発明は、板厚が４０ｍｍを越えるＨ形鋼のフランジ内外
面及びウエブ上下面の冷却が可能な冷却装置を粗ミルと
仕上ミルの前後面及び両ミル間にそれぞれ設置し、被圧
延材の表層部を前記粗ミルの前後面に設置した冷却装置
によりＭｓ点直上まで冷却して直ちに粗圧延する工程を
2 回以上繰り返し、その後被圧延材を仕上ミルへ搬送す
る途中で前記両ミル間に設置した冷却装置により被圧延
材の表層部をＭｓ点直上まで冷却して復熱するパターン
の冷却復熱工程を1 回以上実施し、被圧延材の表層温度
を７５０℃以上とした後に仕上圧延を施し、その仕上圧
延後に更にＭｓ点直上までの冷却復熱工程を１回以上繰
り返すことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】本発明者らは、本出願人による先の出願（特開
平３−２７１３２０及び特開平４−１７６２２号公報参
照）で示したように、ウエブ薄肉Ｈ形鋼を熱間圧延によ
り製造するに当たり、フランジ外側からの水冷と復熱を
２回以上繰り返し、その２回目以降の冷却停止温度（冷
却下限温度）がＭｓ点以上であれば復熱温度のいかんに
かかわらず製品の硬度を含めた良好な機械的性質が確保
できるとの知見を得た。その後、この知見に基づいて、
本発明者らはフランジ部厚さが４０mmを越える極厚Ｈ形
鋼における靱性と強度の保証の可能性につき研究を重ね
た結果、フランジ部及びウエブ部に対して両面からの強
制冷却と復熱を粗圧延及び仕上圧延の前後で繰り返すこ
とにより高靱性で高強度の製品が得られることを見出し
て、本発明を完成するに至った。
平３−２７１３２０及び特開平４−１７６２２号公報参
照）で示したように、ウエブ薄肉Ｈ形鋼を熱間圧延によ
り製造するに当たり、フランジ外側からの水冷と復熱を
２回以上繰り返し、その２回目以降の冷却停止温度（冷
却下限温度）がＭｓ点以上であれば復熱温度のいかんに
かかわらず製品の硬度を含めた良好な機械的性質が確保
できるとの知見を得た。その後、この知見に基づいて、
本発明者らはフランジ部厚さが４０mmを越える極厚Ｈ形
鋼における靱性と強度の保証の可能性につき研究を重ね
た結果、フランジ部及びウエブ部に対して両面からの強
制冷却と復熱を粗圧延及び仕上圧延の前後で繰り返すこ
とにより高靱性で高強度の製品が得られることを見出し
て、本発明を完成するに至った。
【０００９】本発明におけるＨ形鋼の強制冷却箇所は、
図１に示すようにＨ形鋼１の左右のフランジ２について
は、それぞれ外面２Ａと内面２Ｂとの両面であり、ウエ
ブ３については、その上面３Ａと下面３Ｂとの両面であ
る。フランジの内外面とウエブの上下面とは同時に冷却
してもよく、あるいはタイミングをずらして別々に冷却
してもよい。この冷却を実現するために、本発明にあっ
ては、粗ユニバーサルミルの前後面及び粗ユニバーサル
ミルから仕上ユニバーサルミルに到る搬送経路及び仕上
ユニバーサルミルの前後面に、それぞれＨ形鋼のフラン
ジ内外面とウエブ上下面とを包囲するように冷却水ノズ
ルを備えた両面冷却装置を配置する。
図１に示すようにＨ形鋼１の左右のフランジ２について
は、それぞれ外面２Ａと内面２Ｂとの両面であり、ウエ
ブ３については、その上面３Ａと下面３Ｂとの両面であ
る。フランジの内外面とウエブの上下面とは同時に冷却
してもよく、あるいはタイミングをずらして別々に冷却
してもよい。この冷却を実現するために、本発明にあっ
ては、粗ユニバーサルミルの前後面及び粗ユニバーサル
ミルから仕上ユニバーサルミルに到る搬送経路及び仕上
ユニバーサルミルの前後面に、それぞれＨ形鋼のフラン
ジ内外面とウエブ上下面とを包囲するように冷却水ノズ
ルを備えた両面冷却装置を配置する。
【００１０】これらのノズルを用いた本発明の冷却と圧
延は次のパターンで行われる。先ず粗ユニバーサルミル
圧延では、フランジとウエブのそれぞれ両面の表層部を
Ｍｓ点（マルテンサイト変態開始点）の直上の温度まで
前記両面冷却装置を用いて強制冷却して直ちに圧延を行
う工程を２回以上繰り返す。１回のみの冷却では表層部
の著しい硬化が生じて組織が不均一になるから、上記冷
却−圧延を２回以上繰り返すことが必要である。この複
数回の強制冷却のうちの１回は、Ｍｓ点の直下の温度ま
で冷却してから復熱してもよい。たとえ初めの冷却が強
すぎて冷却面にマルテンサイト等の低温変態組織が生成
し、その結果表面硬度が上がり過ぎて靱性が劣化すると
いうようなことが生じても、２回目以降の冷却停止温度
がＭｓ点を越える温度であれば、復熱温度いかんにかか
わらず硬度を含めた製品の材質特性が保証できるからで
ある。
延は次のパターンで行われる。先ず粗ユニバーサルミル
圧延では、フランジとウエブのそれぞれ両面の表層部を
Ｍｓ点（マルテンサイト変態開始点）の直上の温度まで
前記両面冷却装置を用いて強制冷却して直ちに圧延を行
う工程を２回以上繰り返す。１回のみの冷却では表層部
の著しい硬化が生じて組織が不均一になるから、上記冷
却−圧延を２回以上繰り返すことが必要である。この複
数回の強制冷却のうちの１回は、Ｍｓ点の直下の温度ま
で冷却してから復熱してもよい。たとえ初めの冷却が強
すぎて冷却面にマルテンサイト等の低温変態組織が生成
し、その結果表面硬度が上がり過ぎて靱性が劣化すると
いうようなことが生じても、２回目以降の冷却停止温度
がＭｓ点を越える温度であれば、復熱温度いかんにかか
わらず硬度を含めた製品の材質特性が保証できるからで
ある。
【００１１】上記の粗圧延時の累積圧下率は２０〜３０
％として圧下がフランジ又はウエブの中央まで達するよ
うにするが、十分満足すべき製品強度を得るには３０％
とすることが好ましい。上記粗ユニバーサルミル圧延
後、仕上ユニバーサルミルに被圧延材を搬送するまでの
間に、搬送経路において前記両面冷却装置により被圧延
材のフランジの内外両面およびウエブの上下両面をそれ
ぞれＭｓ点の直上の温度まで強制冷却し、続いて復熱す
る冷却−復熱の処理を１回以上施す。このときの水冷
は、フランジの内外両面とウエブの上下両面とを各々単
独で冷却してもよく、又は同時に冷却してもよい。その
水冷後は７５０℃以上に復熱する。復熱の手段は、被圧
延材の内部からの伝熱でもよく、又は外部からの加熱手
段を利用してもよい。
％として圧下がフランジ又はウエブの中央まで達するよ
うにするが、十分満足すべき製品強度を得るには３０％
とすることが好ましい。上記粗ユニバーサルミル圧延
後、仕上ユニバーサルミルに被圧延材を搬送するまでの
間に、搬送経路において前記両面冷却装置により被圧延
材のフランジの内外両面およびウエブの上下両面をそれ
ぞれＭｓ点の直上の温度まで強制冷却し、続いて復熱す
る冷却−復熱の処理を１回以上施す。このときの水冷
は、フランジの内外両面とウエブの上下両面とを各々単
独で冷却してもよく、又は同時に冷却してもよい。その
水冷後は７５０℃以上に復熱する。復熱の手段は、被圧
延材の内部からの伝熱でもよく、又は外部からの加熱手
段を利用してもよい。
【００１２】上記復熱温度を７５０℃以上とすること
で、仕上ユニバーサルミル圧延温度を、強度向上効果が
大きい７５０±３０℃程度に制御することができる。仕
上ユニバーサルミルによる仕上圧延の圧下率は、通常行
われる１０％以下でよい。仕上圧延後、更に被圧延材の
フランジ内外両面及びウエブ上下両面をＭｓ点の直上の
温度まで前記両面冷却装置を用いて強制冷却し、続いて
復熱する冷却−復熱の処理を１回以上繰り返す。この最
後の冷却−復熱処理では、そのうち少なくとも１回の復
熱温度を、低温変態生成分の軟化及びフェライト析出を
させるために、６００℃以上にする必要がある。
で、仕上ユニバーサルミル圧延温度を、強度向上効果が
大きい７５０±３０℃程度に制御することができる。仕
上ユニバーサルミルによる仕上圧延の圧下率は、通常行
われる１０％以下でよい。仕上圧延後、更に被圧延材の
フランジ内外両面及びウエブ上下両面をＭｓ点の直上の
温度まで前記両面冷却装置を用いて強制冷却し、続いて
復熱する冷却−復熱の処理を１回以上繰り返す。この最
後の冷却−復熱処理では、そのうち少なくとも１回の復
熱温度を、低温変態生成分の軟化及びフェライト析出を
させるために、６００℃以上にする必要がある。
【００１３】かくして、本発明のＨ形鋼の製造方法にあ
っては、被圧延材のフランジの内外両面及びウエブの上
下両面を水冷するから、フランジ及びウエブの両面の温
度が均等化される。このため、従来の片面冷却のように
フランジ内外面やウエブ上下面での温度差が大きく、そ
れによる熱応力発生でフランジ反りや直角度不良等の形
状不良が生じるという現象は防止できる。フランジ厚が
４０mmを越えるような極厚Ｈ形鋼の場合は、両面冷却の
効果は一層顕著であり、フランジの厚み方向，ウエブの
厚み方向で材質特性が安定し、結局全断面について均一
性を保証することができ、靱性・強度に富んだＨ形鋼を
提供することが可能である。
っては、被圧延材のフランジの内外両面及びウエブの上
下両面を水冷するから、フランジ及びウエブの両面の温
度が均等化される。このため、従来の片面冷却のように
フランジ内外面やウエブ上下面での温度差が大きく、そ
れによる熱応力発生でフランジ反りや直角度不良等の形
状不良が生じるという現象は防止できる。フランジ厚が
４０mmを越えるような極厚Ｈ形鋼の場合は、両面冷却の
効果は一層顕著であり、フランジの厚み方向，ウエブの
厚み方向で材質特性が安定し、結局全断面について均一
性を保証することができ、靱性・強度に富んだＨ形鋼を
提供することが可能である。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図２は、
本発明のＨ形鋼の製造方法を適用した圧延ラインの配置
を示す平面図で、左から順に、粗ユニバーサルミルの前
面ＲＵ1 、第１段粗ユニバーサルミル本体Ｕ1 、エッジ
ングミルＥ1 、第２段粗ユニバーサルミル（これは省略
してもよい）Ｕ2 、粗ユニバーサルミルの後面ＲＵ2 、
冷却ゾーン１、冷却ゾーン３、仕上ユニバーサルミルＵ
F 、冷却ゾーン４が配置されている。各冷却ゾーン１，
３，４はそれぞれ更に小さな複数のバンクに区画され、
冷却ゾーン１が３バンク、冷却ゾーン３と冷却ゾーン４
がそれぞれ４バンクに設定されるとともに、搬送経路を
挟んで両側に設置されている。それらの各バンクごとに
及び前記粗ユニバーサルミルの前面ＲＵ1 と粗ユニバー
サルミルの後面ＲＵ2 とに、次に述べる水冷装置が配設
されている。
本発明のＨ形鋼の製造方法を適用した圧延ラインの配置
を示す平面図で、左から順に、粗ユニバーサルミルの前
面ＲＵ1 、第１段粗ユニバーサルミル本体Ｕ1 、エッジ
ングミルＥ1 、第２段粗ユニバーサルミル（これは省略
してもよい）Ｕ2 、粗ユニバーサルミルの後面ＲＵ2 、
冷却ゾーン１、冷却ゾーン３、仕上ユニバーサルミルＵ
F 、冷却ゾーン４が配置されている。各冷却ゾーン１，
３，４はそれぞれ更に小さな複数のバンクに区画され、
冷却ゾーン１が３バンク、冷却ゾーン３と冷却ゾーン４
がそれぞれ４バンクに設定されるとともに、搬送経路を
挟んで両側に設置されている。それらの各バンクごとに
及び前記粗ユニバーサルミルの前面ＲＵ1 と粗ユニバー
サルミルの後面ＲＵ2 とに、次に述べる水冷装置が配設
されている。
【００１５】図３にその水冷装置１０の概要図を示す。
なお、この図は圧延ラインを挟んで両側に配置されたも
のの片側のみを示している。１１は被圧延材であるＨ形
鋼で、圧延ラインの図示しないテーブルローラ上に載置
されている。そのＨ形鋼１１の側方に置かれたノズルガ
イド車１２には、フランジ１１Ｆの外面に対向するフラ
ンジ外面冷却ノズル１３が複数個配設され、外面冷却ノ
ズル用ヘッダ１４から分給される冷却水をフランジ１１
Ｆの外面に噴射して水冷する。Ｈ形鋼１１のサイズによ
り変わるフランジ幅に応じて、フランジ外面冷却ノズル
１３をノズル取付サポート１５の昇降用モータ１６で昇
降させてノズル位置を調整する。このノズルガイド車１
２に、フランジ内外面ノズルガイド間隔調整用モータ１
８の出力ねじ軸１８ａが螺合する連絡ブロック１９を搭
載したフランジ内面上部冷却ノズル用台車２０Ａが連結
されている。この台車２０Ａには、フランジ内面下部冷
却ノズル兼ウエブ下面冷却ノズル用台車２０Ｂが台車連
結ねじ軸２２を介して連結されている。両台車２０Ａ，
２０Ｂはノズル昇降用ビーム２３上に走行自在に搭載さ
れており、そのノズル昇降用ビーム２３はビーム昇降モ
ータ２４で駆動されるリフトレバー２５により昇降自在
に支持されている。前記台車２０Ｂには、フランジ内面
下部冷却ノズル２６Ａとその給水用ヘッダ２７が搭載さ
れると共に、更にウエブ下面冷却ノズル２８とその給水
用ヘッダ２９が搭載されている。
なお、この図は圧延ラインを挟んで両側に配置されたも
のの片側のみを示している。１１は被圧延材であるＨ形
鋼で、圧延ラインの図示しないテーブルローラ上に載置
されている。そのＨ形鋼１１の側方に置かれたノズルガ
イド車１２には、フランジ１１Ｆの外面に対向するフラ
ンジ外面冷却ノズル１３が複数個配設され、外面冷却ノ
ズル用ヘッダ１４から分給される冷却水をフランジ１１
Ｆの外面に噴射して水冷する。Ｈ形鋼１１のサイズによ
り変わるフランジ幅に応じて、フランジ外面冷却ノズル
１３をノズル取付サポート１５の昇降用モータ１６で昇
降させてノズル位置を調整する。このノズルガイド車１
２に、フランジ内外面ノズルガイド間隔調整用モータ１
８の出力ねじ軸１８ａが螺合する連絡ブロック１９を搭
載したフランジ内面上部冷却ノズル用台車２０Ａが連結
されている。この台車２０Ａには、フランジ内面下部冷
却ノズル兼ウエブ下面冷却ノズル用台車２０Ｂが台車連
結ねじ軸２２を介して連結されている。両台車２０Ａ，
２０Ｂはノズル昇降用ビーム２３上に走行自在に搭載さ
れており、そのノズル昇降用ビーム２３はビーム昇降モ
ータ２４で駆動されるリフトレバー２５により昇降自在
に支持されている。前記台車２０Ｂには、フランジ内面
下部冷却ノズル２６Ａとその給水用ヘッダ２７が搭載さ
れると共に、更にウエブ下面冷却ノズル２８とその給水
用ヘッダ２９が搭載されている。
【００１６】また、フランジ内面上部冷却ノズル用台車
２０Ａには、更にサポート３０を介して、フランジ内面
上部冷却ノズル２６Ｂとその給水用ヘッダ３１並びにそ
れらの昇降モータ３２等が搭載されている。上記水冷装
置１０のフランジ外面冷却ノズル１３、フランジ内面下
部冷却ノズル２６Ａ、フランジ内面上部冷却ノズル２６
Ｂ、ウエブ下面冷却ノズル２８の各ノズルは、いずれも
昇降並びに圧延ラインに対して直角方向に水平移動可能
であるから、Ｈ形鋼１１のサイズすなわちウエブ高さ、
フランジ幅、フランジ厚の変化に応じて適宜に位置を設
定し、冷却水の噴射領域を最適に保つ。また、各ノズル
のオン・オフを独立に制御して冷却水の噴射のタイミン
グを任意に調整する機能を有する。なお、図示の水冷装
置１０に対してＨ形鋼１１を挟んだ反対側に配置する水
冷装置は、同じくＨ形鋼１１の他方のフランジ１１Ｆの
内外両面を冷却するべくフランジ外面冷却ノズル１３、
フランジ内面下部冷却ノズル２６Ａ、フランジ内面上部
冷却ノズル２６Ｂを有するが、ウエブ冷却に関しては、
ウエブ下面冷却ノズル２８の代わりに図示しないウエブ
上面冷却ノズルを備えたものとする。
２０Ａには、更にサポート３０を介して、フランジ内面
上部冷却ノズル２６Ｂとその給水用ヘッダ３１並びにそ
れらの昇降モータ３２等が搭載されている。上記水冷装
置１０のフランジ外面冷却ノズル１３、フランジ内面下
部冷却ノズル２６Ａ、フランジ内面上部冷却ノズル２６
Ｂ、ウエブ下面冷却ノズル２８の各ノズルは、いずれも
昇降並びに圧延ラインに対して直角方向に水平移動可能
であるから、Ｈ形鋼１１のサイズすなわちウエブ高さ、
フランジ幅、フランジ厚の変化に応じて適宜に位置を設
定し、冷却水の噴射領域を最適に保つ。また、各ノズル
のオン・オフを独立に制御して冷却水の噴射のタイミン
グを任意に調整する機能を有する。なお、図示の水冷装
置１０に対してＨ形鋼１１を挟んだ反対側に配置する水
冷装置は、同じくＨ形鋼１１の他方のフランジ１１Ｆの
内外両面を冷却するべくフランジ外面冷却ノズル１３、
フランジ内面下部冷却ノズル２６Ａ、フランジ内面上部
冷却ノズル２６Ｂを有するが、ウエブ冷却に関しては、
ウエブ下面冷却ノズル２８の代わりに図示しないウエブ
上面冷却ノズルを備えたものとする。
【００１７】ここで、図２のラインにおいて第２段粗ユ
ニバーサルミルＵ2 は省略し、上記水冷装置１０を用い
て行った本発明の方法によるＨ形鋼の製造実験について
説明する。先ず、被熱間圧延材を粗ユニバーサルミルの
前面ＲＵ1 に設置した水冷装置１０と粗ユニバーサルミ
ル本体Ｕ1 及びエッジングミルＥ1 と粗ユニバーサルミ
ルの後面ＲＵ2 に設置した水冷装置１０とにより、リバ
ース粗圧延とその各圧延工程直前におけるフランジ１１
Ｆの内外両面及びウエブ１１Ｗの上下両面をＭｓ点直上
の温度まで冷却する工程とを交互に３回繰り返して行っ
た。次いで、冷却ゾーン１の１−１バンクでは水冷を中
断することで復熱、１−２バンクで上記同様の強制冷
却、１−３バンクで水冷を中断することで復熱、続く冷
却ゾーン３の３−１バンクで同じく強制冷却、３−２バ
ンクでは水冷を中断して復熱、３−３バンクで同じく強
制冷却、３−４バンクで水冷を中断して復熱と、搬送経
路における冷却−復熱パターンを複数回実施した後、仕
上ユニバーサルミルＵF による仕上圧延を行った。その
仕上圧延直前における被圧延材の表面温度は７５０℃以
上（表２参照）にした。仕上圧延後は被圧延材を更に冷
却ゾーン４に送って、４−１バンクで上記同様の強制冷
却、４−２バンクで水冷を中断することで復熱、４−３
バンクで同じく強制冷却し、４−４バンクでは水冷を中
断して復熱する工程を経て冷却−復熱を２回繰り返し
た。４−３バンクで水冷した直後の被圧延材の表面温度
（水冷停止温度）は、６００℃以上である（表２参
照）。
ニバーサルミルＵ2 は省略し、上記水冷装置１０を用い
て行った本発明の方法によるＨ形鋼の製造実験について
説明する。先ず、被熱間圧延材を粗ユニバーサルミルの
前面ＲＵ1 に設置した水冷装置１０と粗ユニバーサルミ
ル本体Ｕ1 及びエッジングミルＥ1 と粗ユニバーサルミ
ルの後面ＲＵ2 に設置した水冷装置１０とにより、リバ
ース粗圧延とその各圧延工程直前におけるフランジ１１
Ｆの内外両面及びウエブ１１Ｗの上下両面をＭｓ点直上
の温度まで冷却する工程とを交互に３回繰り返して行っ
た。次いで、冷却ゾーン１の１−１バンクでは水冷を中
断することで復熱、１−２バンクで上記同様の強制冷
却、１−３バンクで水冷を中断することで復熱、続く冷
却ゾーン３の３−１バンクで同じく強制冷却、３−２バ
ンクでは水冷を中断して復熱、３−３バンクで同じく強
制冷却、３−４バンクで水冷を中断して復熱と、搬送経
路における冷却−復熱パターンを複数回実施した後、仕
上ユニバーサルミルＵF による仕上圧延を行った。その
仕上圧延直前における被圧延材の表面温度は７５０℃以
上（表２参照）にした。仕上圧延後は被圧延材を更に冷
却ゾーン４に送って、４−１バンクで上記同様の強制冷
却、４−２バンクで水冷を中断することで復熱、４−３
バンクで同じく強制冷却し、４−４バンクでは水冷を中
断して復熱する工程を経て冷却−復熱を２回繰り返し
た。４−３バンクで水冷した直後の被圧延材の表面温度
（水冷停止温度）は、６００℃以上である（表２参
照）。
【００１８】上記の実験に使用した被圧延材の成分組成
は表１に示す通りであった。また、表１欄外に示したよ
うに、被圧延材の寸法は、ウエブ高さ４９８ｍｍ，フラ
ンジ幅４３２ｍｍ，フランジ厚さ４５ｍｍであった。
は表１に示す通りであった。また、表１欄外に示したよ
うに、被圧延材の寸法は、ウエブ高さ４９８ｍｍ，フラ
ンジ幅４３２ｍｍ，フランジ厚さ４５ｍｍであった。
【００１９】
【表１】
【００２０】本発明品の処理温度の条件と上記製造実験
後に行った材料試験の結果を、水冷なしで製造した従来
品の場合と比較して表２に示す。材料試験の測定項目
は、降伏強さ（ＹＰ）、引張り強さ（ＴＳ）、伸び（Ｅ
ｌ）、降伏比（ＹＲ）、並びに硬さ（Ｈｖ）とした。
後に行った材料試験の結果を、水冷なしで製造した従来
品の場合と比較して表２に示す。材料試験の測定項目
は、降伏強さ（ＹＰ）、引張り強さ（ＴＳ）、伸び（Ｅ
ｌ）、降伏比（ＹＲ）、並びに硬さ（Ｈｖ）とした。
【００２１】
【表２】
【００２２】また、図４に、上記製造実験で得た本発明
品に対して行ったシャルピー衝撃試験の結果を、水冷し
ない製造法で得られた従来品の結果と比較して示してい
る。その衝撃試験における試験片の採取位置，長手軸
（Ｌ）方向は図５に示す通りである。以上の試験結果か
ら、次のことが明らかになった。
品に対して行ったシャルピー衝撃試験の結果を、水冷し
ない製造法で得られた従来品の結果と比較して示してい
る。その衝撃試験における試験片の採取位置，長手軸
（Ｌ）方向は図５に示す通りである。以上の試験結果か
ら、次のことが明らかになった。
【００２３】従来品の硬度はフランジ１１Ｆとウエブ１
１Ｗとで１０Ｈｖの差があり（厚さが薄いため速く冷却
されるウエブの方が硬い）不均一である。これに対し
て、両面水冷を行った本発明品は、厚さの大きいフラン
ジ１１Ｆで従来品より１０Ｈｖ程の上昇、ウエブ１１Ｗ
では従来品との差異はなく、しかもフランジもウエブも
同一硬度を示して均一化されており、更に、ＹＰ，Ｔ
Ｓ，Ｅｌ等の機械的特性も各測定箇所において従来品よ
り改善され、ＹＲの上昇は認められず、特にフランジ部
の靱性が著しく向上し、製品の全断面保証が可能なレベ
ルに達している。
１Ｗとで１０Ｈｖの差があり（厚さが薄いため速く冷却
されるウエブの方が硬い）不均一である。これに対し
て、両面水冷を行った本発明品は、厚さの大きいフラン
ジ１１Ｆで従来品より１０Ｈｖ程の上昇、ウエブ１１Ｗ
では従来品との差異はなく、しかもフランジもウエブも
同一硬度を示して均一化されており、更に、ＹＰ，Ｔ
Ｓ，Ｅｌ等の機械的特性も各測定箇所において従来品よ
り改善され、ＹＲの上昇は認められず、特にフランジ部
の靱性が著しく向上し、製品の全断面保証が可能なレベ
ルに達している。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
板厚が４０ｍｍを越えるＨ形鋼のフランジ内外両面及び
ウエブ上下両面の水冷と復熱を繰り返しながら圧延する
ものとした。本来、Ｈ形鋼はフランジ部とウエブ部との
板厚が異なり且つＲ部の熱容量が大きいため、断面形状
が異なる他の形鋼に比べて衝撃性（靱性）が低いが、本
発明の製造方法によれば、板厚が４０ｍｍを越える大型
のＨ形鋼についても制御圧延等の複雑な圧延方法に頼ら
ずに高強度化、高靱性化が可能になり、溶接性も改善で
きるから、コストダウン，リードタイム短縮化が実現
し、実用上多大の効果が得られる。
板厚が４０ｍｍを越えるＨ形鋼のフランジ内外両面及び
ウエブ上下両面の水冷と復熱を繰り返しながら圧延する
ものとした。本来、Ｈ形鋼はフランジ部とウエブ部との
板厚が異なり且つＲ部の熱容量が大きいため、断面形状
が異なる他の形鋼に比べて衝撃性（靱性）が低いが、本
発明の製造方法によれば、板厚が４０ｍｍを越える大型
のＨ形鋼についても制御圧延等の複雑な圧延方法に頼ら
ずに高強度化、高靱性化が可能になり、溶接性も改善で
きるから、コストダウン，リードタイム短縮化が実現
し、実用上多大の効果が得られる。
【図１】本発明の製造工程におけるＨ形鋼の水冷実施箇
所の説明図である。
所の説明図である。
【図２】本発明の製造工程の一例を示す平面配置図であ
る。
る。
【図３】本発明の冷却装置の断面図である。
【図４】本発明品と従来品との衝撃試験結果を示すグラ
フである。
フである。
【図５】衝撃試験片の採取位置を示す斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−271320（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−274225（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21D 8/00 - 8/10 C21D 9/00 102
Claims (1)
- 【請求項１】 板厚が４０ｍｍを越えるＨ形鋼のフラン
ジ内外面及びウエブ上下面の冷却が可能な冷却装置を粗
ミルと仕上ミルの前後面及び両ミル間にそれぞれ設置
し、被圧延材の表層部を前記粗ミルの前後面に設置した
冷却装置によりＭｓ点直上まで冷却して直ちに粗圧延す
る工程を2 回以上繰り返し、その後被圧延材を仕上ミル
へ搬送する途中で前記両ミル間に設置した冷却装置によ
り被圧延材の表層部をＭｓ点直上まで冷却して復熱する
パターンの冷却復熱工程を1 回以上実施し、被圧延材の
表層温度を７５０℃以上とした後に仕上圧延を施し、そ
の仕上圧延後に更にＭｓ点直上までの冷却復熱工程を１
回以上繰り返すことを特徴とする靭性・強度に富んだ板
厚が４０ｍｍを越えるＨ形鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21299292A JP3241444B2 (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 靱性・強度に富んだｈ形鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21299292A JP3241444B2 (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 靱性・強度に富んだｈ形鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0657327A JPH0657327A (ja) | 1994-03-01 |
| JP3241444B2 true JP3241444B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=16631678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21299292A Expired - Fee Related JP3241444B2 (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 靱性・強度に富んだｈ形鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3241444B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4438822A1 (de) * | 1994-10-19 | 1996-04-25 | Mannesmann Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Vermeiden der Unparallelität von Trägerprofilen |
| DE19757485A1 (de) * | 1997-12-23 | 1999-06-24 | Schloemann Siemag Ag | Vorrichtung zum kontrollierten Abkühlen von warmgewalzten Profilen, insbesondere Trägern, direkt aus der Walzhitze |
| JP6468408B2 (ja) * | 2016-12-21 | 2019-02-13 | 新日鐵住金株式会社 | Ｈ形鋼及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-08-10 JP JP21299292A patent/JP3241444B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0657327A (ja) | 1994-03-01 |
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Legal Events
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