JP3503387B2 - T形鋼の製造方法 - Google Patents

T形鋼の製造方法

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JP3503387B2 JP00984997A JP984997A JP3503387B2 JP 3503387 B2 JP3503387 B2 JP 3503387B2 JP 00984997 A JP00984997 A JP 00984997A JP 984997 A JP984997 A JP 984997A JP 3503387 B2 JP3503387 B2 JP 3503387B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ユニバーサルミル
により熱間圧延されたH形鋼またはI形鋼からそのウェ
ブを長手方向に切断することによってT形鋼を製造する
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】T形鋼を製造する方法としては、例え
ば、特開昭58−135704号公報や特開昭64−1
5203号公報に開示されたものがあり、これらの方法
は、ユニバーサルミルによってH形鋼またはI形鋼を仕
上げ圧延すると同時に、そのH形鋼またはI形鋼のウェ
ブを長手方向に切断することによって2条のT形鋼を得
るものであり、生産性の向上をはかることを目的として
いる。
【0003】しかしながら、この製造方法では熱間のT
形鋼を冷却する際に、T形鋼のウェブ厚みがフランジ厚
みに比べて非常に薄いため、ウェブ切断後の冷却の際
に、ウェブが座屈して曲がりとなったり、ウェブの面外
変形からウェブ波と称する永久変形が発生していた。こ
れを防ぐ方法としてH形鋼の製造時に、特にウェブ厚み
の薄いH形鋼の製造ではフランジの外面を水冷する方法
が従来よりとられている。しかしこの方法でも、ウェブ
が両端部のフランジによって拘束を受けながら冷却され
るため見掛け上変形がないが、圧延直後に熱間でH形鋼
を2条に切断すると、ウェブを拘束していたフランジの
拘束力が半減するので、フランジとウェブ間の微小な温
度差でもフランジ反りやウェブ座屈による変形が発生し
やすく、非常に製造安定性に欠けていた。また完全に冷
却が終わった段階でH形鋼を2条に切断する方法では、
H形鋼の造形時には変形がない状況でも切断すると残留
応力が解放されてねじれや曲がり等の変形が生じてい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解決するためになされたもので、曲がりや変
形が少なく製造安定性に優れたT形鋼の製造方法を提供
することを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るT形鋼の製
造方法は、ユニバーサルミルによってH形鋼またはI形
鋼を圧延する際にそのフランジを冷却しながら圧延し、
圧延終了時にはフランジとウェブの温度が同じになるよ
うにし、さらに造形したH形鋼またはI形鋼を圧延終了
すると同時にそのウェブを長手方向に切断し、2条のT
形鋼を得た後、直ちにそのフランジ面を調整冷却するこ
とを特徴とするものである。
【0006】また、T形鋼のフランジを冷却する際にそ
のフランジの曲がりを非接触式の距離計で計測し、曲が
りがなくなるようにフランジ冷却を制御する。
【0007】本発明においては、圧延中にフランジを冷
却することによって、圧延終了時にフランジとウェブの
温度差を極力小さくし、フランジとウェブに応力がない
状態でH形鋼またはI形鋼を圧延する。圧延終了後直ち
に、すなわち熱間でそのウェブを長手方向に切断し、2
条のT形鋼とした後、そのT形鋼のフランジとウェブ間
に熱応力が生じないようにフランジを調整冷却すること
で、フランジとウェブ間の温度差を小さくしつつ冷却を
施すことが可能となって、曲がりやウェブ波の発生が少
なくなる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は本発明のT形鋼の製造方法
を示す概要図である。図1において、1はH形鋼2また
はI形鋼を仕上げ圧延する仕上げユニバーサルミル群
で、ユニバーサルミル11およびエッジャーミル12か
ら構成されている。3はH形鋼またはI形鋼の仕上げ圧
延の際に、そのフランジ21の外面を冷却するスプレー
ノズルで、圧延機ガイドに所定のピッチで複数本取り付
けられている。4は仕上げユニバーサルミル群1の下流
側に設けられたホットソーで、H形鋼またはI形鋼の仕
上げ圧延が終了すると同時にそのウェブ22を長手方向
に切断するようになっている。この切断によって2条の
T形鋼5a、5bが得られる。
【0009】切断後直ちに、T形鋼5a、5bは、図2
に示すようにローラテーブル6上でウェブ22を上にフ
ランジ21を下にして搬送され、かつ、フランジ21の
下方に所定のピッチでライン方向に設けられた複数のス
プレーノズル7よりフランジ面に冷却水を噴射して冷却
する。この場合、各々のスプレーノズル7の流量を調整
し、また必要に応じてスプレーノズル7を間欠的に間引
くことによってフランジ冷却を制御する。また、スプレ
ーノズル7からなる冷却装置の入側と出側にはフランジ
21とウェブ22の温度を計測する放射型の温度計8、
9をそれぞれ設け、さらにフランジ21とローラテーブ
ル6のローラとの距離を連続的にモニターする少なくと
も3個の非接触式の距離計10を設けて冷却中に発生す
るT形鋼の曲がりを検出し、上記冷却装置を制御する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。まず、図
1に示した装置を使用し、仕上げユニバーサルミル群1
によってリバース圧延しながらH形鋼2を製造する際、
その途中のパスでH形鋼2のフランジ21外面をスプレ
ーノズル3で冷却した。圧延されたH形鋼2は圧延終了
時の各部寸法が、幅800mm、高さ200mm、フラ
ンジ厚み22mm、ウェブ厚み13mm、圧延長さ50
mで、本実施例では圧延終了時のフランジ21とウェブ
22の温度が同じになるように圧延最後の5パス時に、
圧延機ガイドにピッチ500mmで取り付けられた20
本のスプレーノズル3からそれぞれ100リットル/m
inの冷却水を噴射してフランジ21を冷却した。その
結果、圧延終了時のフランジ21とウェブ22の温度は
それぞれ760℃と765℃であった。このH形鋼2を
直ちにホットソー4によってウェブ22の中心部を長手
方向に切断した。
【0011】このようにして2条に切断されたT形鋼5
a、5bを、切断後直ちに、図2に示すようにローラテ
ーブル6上を直列に搬送させて、フランジ21の外面を
スプレーノズル7で冷却した。この冷却装置は市販のス
プレーノズルを連続的に並べた長さ60mの水冷装置
で、200mmピッチにスプレーノズル7が配置されて
おり、それぞれのノズルの流量を調節することおよびノ
ズルを間欠的に間引くことによって冷却を制御可能とし
ている。そして、本実施例では当初400mmピッチの
スプレーノズル7から30リットル/minの冷却水を
噴射して冷却した。このときの非接触式の距離計10の
読みからT形鋼のフランジの曲率半径を求め、上に凸な
らばフランジ冷却を強化し、下に凸ならばフランジ冷却
を弱める制御を行って搬送中のT形鋼の曲がりを防止す
るようにした。実際には、非接触式の距離計10の読み
から求めたフランジの曲率が上に凸であったので、フラ
ンジ冷却を強化し、400mmピッチのスプレーノズル
7から噴射する冷却水量を45リットル/minに増加
してフランジを冷却したところ、距離計10の読みから
求めたフランジの曲率半径が無限大となった。その結
果、冷間でこのT形鋼の曲がりはなく、この方法によっ
て曲がりをなくせることが判明した。
【0012】このように本発明では、冷却中のT形鋼の
曲がり量から冷却条件を変更して最適な冷却条件を見出
してフランジを冷却することが可能となるものであり、
冷却後も曲がりのないT形鋼の製造が可能となった。な
お、フランジの曲率半径を無限大にするための冷却調整
量はあらかじめ各フランジ厚みに対するフランジ厚みと
ウェブ厚みの比(フランジ厚み/ウェブ厚み)毎に求め
ている。
【0013】上記実施例の比較例として次の3つのケー
スについてT形鋼の試作を行って、発生した曲がり量を
比較した。その結果を表1にまとめて示す。
【0014】
【表1】
【0015】比較例1.第1の比較例の条件は、H形鋼
の圧延中にフランジを冷却することなく自然に放冷さ
せ、圧延直後にウェブ中央部を切断して2条のT形鋼と
し、直ちにそのフランジを水冷する方法である。使用し
た製造ラインは実施例と同じラインで(図1、図2参
照)、仕上げユニバーサルミル群1によってリバース圧
延しながらH形鋼2を造形した。但しこのときH形鋼は
フランジを水冷せず、自然放冷しながら圧延した。圧延
仕上がり時のフランジとウェブの温度はそれぞれ870
℃、765℃であった。圧延終了時のH形鋼の各部寸法
は実施例と同じで、幅800mm、高さ200mm、フ
ランジ厚み22mm、ウェブ厚み13mm、圧延長さ5
0mであった。このH形鋼を直ちにホットソー4によっ
てウェブの中心部を長手方向に切断した。切断後のT形
鋼5a、5bは、実施例と同じ冷却装置を用い、ローラ
テーブル6上を搬送中に400mmピッチのスプレーノ
ズル7から30リットル/minの冷却水を噴射して冷
却した。
【0016】この方法では、H形鋼に仕上げた段階です
でにウェブに波状のウェブ波が発生していた。またフラ
ンジ冷却後のT形鋼では、フランジ外側を凸に10mあ
たり50mmの曲がりが生じた。このときの冷却装置出
側でのフランジとウェブの温度はそれぞれ540℃と3
60℃であった。そこで、この凸状の曲がりが少なくな
る冷却条件を検討したところ、冷却装置のスプレーノズ
ルの間隔を400mmから200mmに変更して、各ス
プレーノズルから30リットル/minの冷却水を噴射
して冷却すれば、フランジ外側を凸にした曲がりを解消
できることが判明した。しかしながら、上記ウェブ波は
いかに冷却を強くして冷却調節を行っても解消すること
はできなかった。すなわち、この比較例では、H形鋼の
圧延仕上がり時にフランジとウェブに大きな温度差があ
ったため、T形鋼に切断している途中で、ウェブがフラ
ンジ冷却で縮む過程で座屈し、ウェブ波が生じたものと
考えられる。このウェブ波は以降いくらフランジを強冷
却しても解消されることはない。
【0017】比較例2.第2の比較例は、H形鋼の圧延
中にフランジを水冷し、圧延直後にウェブ中央部を切断
して2条のT形鋼とし、その後T形鋼全体を自然放冷で
冷却する方法である。つまり、H形鋼の圧延および切断
までは実施例と同じで、切断後のT形鋼は自然放冷して
冷却したものである。すなわち、実施例と同じように仕
上げユニバーサルミル群によってリバース圧延しながら
H形鋼を造形し、圧延終了時にフランジとウェブの温度
が同じになるように圧延最後の5パス時に圧延機ガイド
にピッチ500mmで取り付けられた20本のスプレー
ノズルからそれぞれ100リットル/minの冷却水を
噴射してフランジを冷却した。その結果、圧延終了時の
フランジとウェブの温度はそれぞれ760℃と765℃
であった。また圧延終了時のH形鋼の各部寸法は実施例
と同じで、幅800mm、高さ200mm、フランジ厚
み22mm、ウェブ厚み13mm、圧延長さ50mであ
った。このH形鋼を直ちにホットソーによってウェブの
中心部を長手方向に切断した。そして、切断後のT形鋼
は自然放冷して冷却した。
【0018】この方法では、H形鋼に仕上げた段階では
特に大きな曲がりや歪みはなかったが、温度が下がるに
従ってはじめはウェブ側を内側にした曲がりが、後にウ
ェブを外側にした曲がりが発生し、最終的に10mあた
り20mmの大きな曲がりが残存した。すなわち、この
比較例では、H形鋼の圧延仕上がり時にフランジとウェ
ブに温度差がなかったもののT形鋼に切断した後、ウェ
ブがフランジに比べて薄いため速く温度が下がり、当初
はウェブ側が縮む。このときウェブに引張りの塑性歪み
が残る。ウェブが常温近くまで冷却し、縮まなくなった
のちにフランジが縮む。そして最終的にはウェブに発生
した塑性歪み分だけ曲がりが残存すると考えられる。
【0019】比較例3.第3の比較例は、H形鋼の圧延
中にフランジを水冷し、圧延終了後も引き続きフランジ
を水冷しながら冷却し、冷間でウェブ中央部を2条に切
断してT形鋼を製造する方法である。つまり、H形鋼を
圧延中も圧延後もフランジを水冷して完全に冷却してか
ら冷間でウェブ中央部を切断しT形鋼とするものであ
る。すなわち、実施例と同じように仕上げユニバーサル
ミル群によってリバース圧延しながらH形鋼を造形し、
圧延終了時にフランジとウェブの温度が同じになるよう
に圧延最後の5パス時に圧延機ガイドにピッチ500m
mで取り付けられた20本のスプレーノズルからそれぞ
れ100リットル/minの冷却水を噴射してフランジ
を冷却した。その結果、圧延終了時のフランジとウェブ
の温度はそれぞれ760℃と765℃であった。また圧
延終了時のH形鋼の各部寸法は実施例と同じで、幅80
0mm、高さ200mm、フランジ厚み22mm、ウェ
ブ厚み13mm、圧延長さ50mであった。次に、圧延
後のH形鋼をローラテーブル上を搬送させて、実施例と
同じ冷却装置を用い、当初は400mmピッチのスプレ
ーノズルから30リットル/minの冷却水を噴射して
フランジを冷却した。冷却後のH形鋼では、特に大きな
曲がりは発生していなかった。ところが、このH形鋼を
冷間で切断したところ大きく曲がりが発生した。すなわ
ち、この比較例では、H形鋼の圧延仕上がり時にフラン
ジとウェブに温度差がなく、その後もフランジが冷却さ
れていたためにH形鋼の形状では曲がりが発生しなかっ
たが、冷間でT形鋼に切断した際、内部にたまっていた
残留応力が解放されて曲がりが発生した。
【0020】この製造方法では冷間でT形鋼に切断して
初めて圧延後の冷却時のフランジ冷却が適正でなかった
ことが判明するため、次のT形鋼以降しかフランジの冷
却条件を調整することができない。すなわち該H形鋼が
冷却装置で冷却されている途中ではその形状に大きな変
化が発生しないため、冷却中曲がり量をオンラインで監
視しても、曲がりが発生しにくいので曲がりに応じた冷
却強さの変更ができない。もちろんフランジとウェブの
温度を冷却中常時測定でき、常にフランジとウェブの温
度が同じになるように冷却条件を変更する方法も考えら
れるが、実際は冷却中のフランジ温度を正確に測定する
ことは難しい。というのは、冷却中のフランジ温度は冷
却されている部分では表面温度が200℃程度まで下が
っており、冷却中の過渡的な表面温度からフランジ全体
の平均温度を予測することは極めて難しいからである。
このように、温度を制御して間接的に曲がりを制御する
方法は実際のラインでは難しい。以上説明したようにH
形鋼の形状で冷却し、その曲がりがたとえなくても冷間
で切断を行うと内部の残留応力が解放されて曲がりや歪
み等形状不良が発生するおそれがある。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果を得ることができる。 (1)H形鋼またはI形鋼の圧延中にフランジを冷却
し、仕上げ圧延すると同時にそのH形鋼またはI形鋼の
ウェブを長手方向に切断してT形鋼とした後、直ちにそ
のフランジ面を冷却するものであるから、冷却後のウェ
ブ波や曲がりの発生がなく、しかも矯正等の精整工程を
要しないため、歩留まりがよく能率の高いT形鋼製造が
可能となる。 (2)非接触式の距離計でT形鋼の曲がりを計測するこ
とで、そのフランジ冷却の条件を最適化することが可能
となり、T形鋼の製造安定性がさらに向上する。(3)
現状のH形鋼の製造ラインをそのまま用いてT形鋼を能
率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるT形鋼の製造ラインを示す概要図
である。
【図2】T形鋼の搬送中にフランジを冷却する様子を示
す図である。
【符号の説明】
1 仕上げユニバーサルミル群 2 H形鋼 3 スプレーノズル 4 ホットソー 5a、5b T形鋼 6 ローラテーブル 7 スプレーノズル 8、9 温度計 10 距離計 11 ユニバーサルミル 12 エッジャーミル 21 フランジ 22 ウェブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−15203(JP,A) 特開 昭48−21650(JP,A) 特開 平8−215703(JP,A) 特開 平6−170431(JP,A) 特開 平5−57302(JP,A) 特開 昭58−179515(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 1/08 B21B 45/02 320

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ユニバーサルミルによってH形鋼または
    I形鋼を圧延する際にそのフランジを冷却しながら圧延
    し、圧延終了時にはフランジとウェブの温度が同じにな
    るようにし、さらに造形したH形鋼またはI形鋼を圧延
    終了すると同時にそのウェブを長手方向に切断し、2条
    のT形鋼を得た後、直ちにそのフランジ面を調整冷却す
    るT形鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】 T形鋼のフランジを冷却する際にそのフ
    ランジの曲がりを非接触式の距離計で計測し、曲がりが
    なくなるようにフランジ冷却を制御することを特徴とす
    る請求項1記載のT形鋼の製造方法。
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