JP3669233B2 - 強度と靭性に優れた極厚ｈ形鋼の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラブから熱間圧延によって強度と靭性に優れた極厚Ｈ形鋼を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
極厚Ｈ形鋼は連続鋳造によって鋳造されたスラブから圧延によって断面がＨの形をしたＨ形鋼を圧延して製造することが製造効率の点から一般的である。近年、建築用の柱材や梁材には耐震性に優れた極厚のＨ形鋼が求められいる。この様な強度と靭性に優れたＨ形鋼を製造する方法としては前記の圧延プロセスによって極厚Ｈ形鋼を製造する方法において、圧延と冷却の条件を特定の条件下で組み合わせるいわゆる制御圧延・制御冷却法が応用されている。
【０００３】
厚鋼板においては、高強度・高靭性の厚鋼板を製造する一般的な方法としては、１０００℃以上に加熱したスラブを一旦中程度の厚みまで粗圧延し、その後、鋼板の温度が未再結晶温度域やあるいはその温度域に近い温度域で最終の仕上げ圧延を行う制御圧延が主流である。
【０００４】
この制御圧延は、たとえば、２００〜３００ｍｍのスラブを１１００〜１２００℃程度まで加熱後、圧延機で厚み４０〜１２０ｍｍ程度まで粗圧延し、その後、温度が未再結晶域である９００℃以下になったら再び圧延を開始し最終板厚まで圧延する方法である。さらに圧延後は加速冷却によってＡｒ₃ 温度以上から５００℃程度まで冷却する焼き入れ処理によって強度を付与する、いわゆる制御冷却が一般に行われている。
【０００５】
しかしながらこのような熱履歴の制御圧延と制御冷却をＨ形鋼の圧延、特にフランジ厚みが１５ｍｍ、特に２５ｍｍを越えるような極厚のＨ形鋼に応用するには問題があった。 図６には典型的な極厚Ｈ形鋼の圧延工程を示す。まず、カリバー形状を有するロール１を組み込んだブレークダウン圧延機（分塊圧延機）によって立てた状態のスラブ２に切り込みを加えＨ形鋼の素材となるビームブランク（粗形鋼片）３を製造する。
【０００６】
次に、通常複数の粗ユニバーサル圧延機とエッジャ圧延機とで構成される粗圧延機群でフランジ、ウエブを圧延し最終形状であるＨの形に中間圧延や仕上げ圧延を行う。この時、鋼板の圧延とは異なって圧延中のＨ形鋼の断面が複雑形状を呈することから、スラブからブレークダウン圧延機によってビームブランクを製造する過程とビームブランクから最終製品形状まで圧延する過程でフランジの足先とフランジウエブの付け根であるフィレット部との間に大きな温度差が生じる。
【０００７】
厚みによってこの温度差は最大１５０Ｋにまで達する。この様な状態でＨ形鋼の制御圧延を行うことは次の大きな２つの問題があった。
（１）フランジの幅方向に渡って大きな温度プロフィルが生じるために中間圧延、仕上圧延において前記制御圧延の条件を満足した圧延、すなわち中程度の厚みまで粗圧延を加えたフランジの全断面を一様に一般の鋼において未再結晶域である９００℃以下になった状態で最終フランジ厚まで圧延することができない。
【０００８】
（２）フランジ足先の温度が下がるので中間圧延や仕上圧延でフランジ幅を調整するエッジャ圧延を行う際、その圧延荷重が過大となる、あるいは、荷重が大きくてエッジングがきかないためフランジ幅の寸法不良や形状不良が発生する。
この様なＨ形鋼の製造法としては特開平６−１２２９２２号公報（以下先行技術１とする）では、１２００〜１３００℃に加熱してＨ形鋼の粗形鋼片まで粗圧延を行い、５〜１０分以上放冷したうえで中間圧延、仕上げ圧延する方法が、特開平８−１９７１０３号公報（以下先行技術２とする）では１２００〜１３５０℃に加熱した鋼片をフランジ板厚４０ｍｍ以上のＨ形鋼に熱間圧延し、９００℃以下の温度で３％／パス以下の軽圧下を加え、累積圧下率で２０％以上の熱間加工を与えた後、室温まで空冷することが開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したいずれの技術においても前記Ｈ形鋼を制御圧延する場合の問題を解決するには至らなかった。
先行技術１はミクロ組織の粗粒化を防止するために粗圧延後のＨ形鋼の粗形鋼片を５〜１０分放冷させるものであるが、しかしながらこの方法では前述のようにフランジの足先とフィレットの温度差が放冷中に拡大し、フランジの幅方向に渡って大きな温度プロフィルが生じ、水平及び垂直ロールとエッジングロールとで構成される粗ユニバーサル圧延機群において前記制御圧延の条件を満足した圧延ができなかった。
【００１０】
また放冷によってＨ形鋼全体の温度が下がり中間圧延、仕上げ圧延での圧延荷重が増加し、圧延が難しくなり、特にフランジ足先の温度が下がるのでエッジングロールにおいてフランジ幅を調整する際、エッジングのための圧延荷重が過大となる、あるいは、荷重が大きくてエッジングがきかないためフランジ幅の寸法不良やフランジ足先の角部の肉欠けが発生する問題があった。
【００１１】
先行技術２は９００℃以下の低温でも３％／パス以下の軽圧下を繰り返すことで２０％以上の累積圧下が可能であることから発案されたものであるが、実際には粗圧延中、中間圧延中にフランジの足先とフィレットの温度差が生じ、フランジの幅方向に渡って大きな温度プロフィルが存在し、フランジ全断面が９００℃以下になることはなく前記制御圧延の条件すなわち９００℃以下の低温で３％／パス以下の軽圧下を繰り返す条件をフランジ全断面に満足させながら圧延ができなかった。
【００１２】
また、３％／パス以下の軽圧下を累積圧下率で２０％以上加えることはパス数が少なくとも７パス以上必要であるために、その間にフランジの温度が降下し、特にフランジの足先の温度が下がることによって、時間の経過と共にフランジの足先とフィレットの温度差が拡大し、フランジ足先の温度が下がるので中間圧延や仕上圧延でフランジ幅を調整するエッジングを行う際、エッジングのための圧延荷重が過大となる、あるいは、荷重が大きくてエッジングがきかないためフランジ幅の寸法不良や形状不良が発生する問題があった。
【００１３】
以上の様に従来技術ではＨ形鋼の制御圧延を行う際の問題を解決できなかった。 本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、スラブに能率良く制御圧延・制御冷却を施すことにより、強度・靭性に優れたフランジ厚１５ｍｍ，特に２５ｍｍ以上の極厚Ｈ形鋼を製造する方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明は以下に示す手段を用いている。
（１）本発明の製造方法は、スラブに分塊圧延機（ブレークダウン圧延機）で造形圧延を施し、得られた粗形鋼片（ビームブランク）を水平及び垂直ロール及びエッジングロールを備えた粗ユニバーサル圧延機群と、水平及び垂直ロール及びエッジングロールを備えた中間ユニバーサル圧延機群とを用いたリバース圧延によって、粗圧延及び中間圧延を行った後、水平及び垂直ロールで構成される仕上ユニバーサル圧延機で仕上圧延を行い、極厚のＨ形鋼を製造する方法において、 前記粗ユニバーサル圧延機群で、前記粗形鋼片のフィレット部をフランジ外面から選択的に水冷した後あるいは選択的に水冷しながら粗圧延を行う工程と、
粗圧延されたＨ形鋼片のフランジ平均温度が未再結晶温度域となった段階で、前記中間ユニバーサル圧延機で中間圧延を行う工程と、
中間圧延されたＨ形鋼片を仕上ユニバーサル圧延機において圧延し、最終のフランジ厚とウエブ厚まで仕上げ圧延する工程と、
を備えたことを特徴とする、強度と靭性に優れた極厚Ｈ形鋼の製造方法である。
【００１５】
（２）本発明の製造方法は、前記粗圧延を行う工程における粗形鋼片のフィレット部の冷却は、フランジ全断面の平均温度が未再結晶温度域となるように、前記粗形鋼片のフランジ外面の高さ方向の冷却能力を調整しながら冷却を行うことを特徴とする、上記（１）に記載の強度と靭性に優れた極厚Ｈ形鋼の製造方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、上述した観点から、効率のよい高強度・高靭性の極厚Ｈ形鋼の製造方法を開発すベく研究を重ねた結果、スラブを造塊圧延機（ブレークダウン圧延機）で造形圧延を施し、得られた粗形鋼片（ビームブランク）を粗ユニバーサル圧延機群と中間ユニバーサル圧延機群を用いたリバース圧延によって、粗圧延及び中間圧延を行った後、仕上ユニバーサル圧延機で仕上圧延を行い、極厚のＨ形鋼を製造する方法において、前記粗ユニバーサル圧延機群で、前記粗形鋼片のフィレット部をフランジ外面から選択的に水冷した後あるいは選択的に水冷しながら粗圧延を行うことが有効であるという知見を得た。
【００１７】
この知見に基づき、本発明者らは、粗圧延中に粗形鋼片のフィレット部をフランジ外面から選択的に水冷し、フランジ全断面の平均温度を未再結晶温度域としてから、最終のフランジ厚とウエブ厚まで中間圧延・仕上圧延するようにして、スラブに能率良く制御圧延・制御冷却を施すことにより、強度・靭性に優れた極厚Ｈ形鋼を製造する方法を見出し、本発明を完成させた。
【００１８】
尚、フランジ全断面の平均温度を未再結晶温度域としたが、制御圧延の効果は例え、全断面が未再結晶温度域になくてもそれに近い温度域であれば少なからず結晶粒を細かくする制御圧延効果が得られる。例えばフランジの厚みが１５ｍｍ以上の場合、平均温度としては未再結晶域でも表層と中央部との温度差により、中央部は再結晶温度域であるが中間圧延や仕上げ圧延による制御圧延の効果が確認されている。
【００１９】
未再結晶温度域は、一般の鋼では９００℃以下であるが、加熱条件や鋼中の微量添加元素の調整により、その温度域を変動させることが可能である。また、フランジ平均温度は、圧延中あるいは搬送中のＨ形鋼のフランジ表面温度を時系列的に計測し、復熱，冷却等の表面温度の境界条件を考慮した計算による予測、あるいは、フランジ厚みとフランジ外面の表面温度からの推定が可能である。
【００２０】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
本発明の極厚Ｈ形鋼の製造方法は、図１に示すように、鋼スラブに分塊圧延機（ブレークダウン圧延機）５で造形圧延を施し、得られた粗形鋼片（ビームブランク）３を水平及び垂直ロール６及びエッジングロール７を備えた粗ユニバーサル圧延機群８と、水平及び垂直ロール９及びエッジングロール１０を備えた中間ユニバーサル圧延機群１１を用いたリバース圧延（複数回の繰り返し圧延）によって、粗圧延及び中間圧延を行った後、水平及び垂直ロールからなる仕上ユニバーサル圧延機１２で仕上圧延を行い、極厚のＨ形鋼を製造する方法において、前記粗ユニバーサル圧延機群８で、前記粗形鋼片３のフィレット３ｃ部をフランジ３ａ外面から選択的に水冷した後あるいは選択的に水冷しながら粗圧延を行う工程と、粗圧延されたＨ形鋼片２０のフランジ平均温度が未再結晶温度域となった段階で、前記中間ユニバーサル圧延機群１１で中間圧延を行う工程と、中間圧延されたＨ形鋼片を仕上ユニバーサル圧延機１２において圧延し、最終のフランジ厚とウエブ厚まで仕上げ圧延する工程とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
前記粗圧延において前記粗形鋼片３のフィレット３ｃ部を選択的に冷却する理由は、フランジ３ａ断面の中で特に温度の高いフィレット３ｃ部分を選択的に冷却することにより、フランジ３ａの足先からフィレット３ｃまでの温度差を小さくするためである。即ち、この選択冷却により、未再結晶温度域にフランジ３ａのほぼ全断面が到達するようにして、制御圧延・制御冷却の効果（強度・靭性の向上）が得られる。
【００２２】
このようにして、粗圧延されたＨ形鋼片２０のフランジ平均温度が未再結晶温度域となった段階で中間ユニバーサル圧延機１１及び仕上圧延機１２において圧延することにより、特に大きな圧延荷重の増加がなく滞りなく圧延をすることが可能で、その結果、寸法不良や形状不良が発生しない。
【００２３】
また、前記粗圧延を行う工程における粗形鋼片３のフィレット３ｃ部の冷却は、フランジ３ａ全断面の平均温度が未再結晶温度域となるように、前記粗形鋼片３のフランジ３ａ外面の高さ方向の冷却能力を調整しながら冷却（水冷）を行うことが望ましい。この理由は、フランジ３ａ外面内の温度偏差を縮小させて、フランジ３ａの幅方向に均質な強度靭性に優れた製品（極厚Ｈ形鋼）を得るためである。
【００２４】
さらに粗形鋼片のフィレット部の高さは、最終製品の形鋼のサイズに応じて変わるので、フィレット部が常に強冷却されるように、多段ノズルとし各段毎の流量を変更する方法やノズル全体の高さが変えられるような設備が望ましい。
【００２５】
本発明によれば、粗ユニバーサル圧延機群８でフランジ３ａ断面の中で特に温度の高いフィレット３ｃ部分が選択的に冷却されてフランジ３ａの足先からフィレット３ｃまでの温度差が小さくなる結果、制御圧延の効果が得られる、未再結晶温度域にフランジ３ａの足先からフランジ３ａ中央部であるフィレット３ｃ部までがほぼ同時に至るため、その後の圧延においてフランジ３ａのほぼ全断面にわたって制御圧延の効果が得られる。また、中間ユニバーサル圧延機群１１以降でエッジング圧延を行う際に、特に大きな圧延荷重の増加がなく滞りなく圧延をすることが可能で、その結果、寸法不良や形状不良が発生しない。
【００２６】
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
【００２７】
【実施例】
（本発明例）
本発明例の極厚Ｈ形鋼片の製造設備を図１に示す。幅１２５０ｍｍ、厚み３００ｍｍ、長さ９０００ｍｍの鋼スラブを加熱炉４で１３５０℃まで加熱し、ブレークダウン圧延機（造塊圧延機）５で粗形鋼片３に圧延したのち１機の水平及び垂直ロール６と１機のエッジングロール７からなる粗ユニバーサル圧延機群８で複数回のリバース圧延（１３パス）によってフランジ厚みを１５０ｍｍのＨ形鋼片とした。
【００２８】
粗ユニバーサル圧延機群８の詳細図を図２に示す。水平及び垂直ロール６の入側とエッジングロール７の出側のサイドガイド１４にはフィレット中央部を狙った片側１２本のスプレーノズル１５から冷却水を噴射してフィレット中央部約８０〜１５０ｍｍの幅（フランジ高さ方向の一部に相当）を水冷した。このノズルはフランジ幅の異なるＨ形鋼についてもそのフランジ中央部をねらった冷却が可能となるようにその高さが変更可能である。
【００２９】
第一の粗圧延機群８による複数回のリバース圧延開始前のフランジ外面の高さ方向の温度プロファイルは図３（１）に示すようにフィレットを中心として中高の温度プロファイルを呈している。これはスラブからブレークダウン圧延によってＨ形鋼の形に徐々に造形され、フランジの足先となる部分から熱が放熱される結果、生じたものである。
【００３０】
この中高の温度プロファイルを第一の粗圧延機群による圧延中になるベくフラットな分布となるように、高さ調整可能な前記スプレーノズルは圧延の途中で冷却水の噴射高さを変更しながら冷却を行った。すなわち、粗圧延機群による圧延のうち、奇数パスではスプレーノズルの噴射高さは、フィレット中央部よりもやや上をねらって冷却水を噴射し、偶数パスではスプレーノズルの噴射高さは、フィレット中央部よりもやや下をねらって冷却水を噴射した。
【００３１】
具体的には奇数パスではフィレット中心から下４０ｍｍ〜上１５０ｍｍ、偶数パスではフィレット中心から下１５０ｍｍ〜上４０ｍｍの範囲に冷却水を噴射してフランジ外面を冷却した。この時フィレット部は常に冷却水が噴射されるように高さを調整している。この高さ調整代は、簡単な伝熱計算によって求めることができるが、基本的にはフィレット部の最も温度の高い部分、フィレット中心から上下４０ｍｍの範囲には常に冷却水がかかるような設定とすることが望ましい。
【００３２】
また、本発明例ではノズルの高さを調整することによってフランジ高さ方向の冷却能分布を制御しているが、多段ノズルにおいてその噴射のオンオフによっても同様の高さ方向の温度差解消を図ることが可能であるのはいうまでもない。
【００３３】
このようにフランジ外面を冷却しながら圧延した当該Ｈ形鋼のフランジ厚みが１５０ｍｍになった第１３パス終了時のフランジ高さ方向の温度分布を放射温度計で計測したところ図３（２）に示すようにフランジ足先とフィレット中央部の温度差は約２５℃程度であった。
【００３４】
なお、ノズルの高さ調整を行わなかった場合のフランジ高さ方向の温度分布を図３（３）に示すが、フランジ足先とフィレット中央部の温度差は約５０℃程度に縮小しているがフィレット直上、直下部分の温度がフィレット中央部より逆に高くなっており、フランジ足先の温度とフィレット直上、直下部分の温度の差は７０℃であった。
【００３５】
このＨ形鋼をすみやかに１機の水平及び垂直ロール９と１機のエッジングロール１０からなる中間ユニバーサル圧延機群１１ヘ搬送して制御冷却の条件を満たすように未再結晶温度域すなわち本実施例の鋼では９００℃以下での圧延を開始し、最終フランジ厚みである６５ｍｍまで１５パスで仕上げた。
【００３６】
この時、中間ユニバーサル圧延機群１１においては水平及び垂直ロール９の直後にエッジングを行うエッジングロール１０が設けられており、フランジの圧下を行うと同時にこのエッジングロール１０においてフランジ幅を調整すべくフランジ足先を上下に圧下を加えている。最終の仕上がりフランジ幅は５００ｍｍ、フランジ高さは５７２ｍｍであった。
この時、フランジ足先とフィレット中央部の温度差は、材質均質化の点から５０℃以下が必要で望ましくは３０℃以下がよい。
【００３７】
なお、粗ユニバーサル圧延機群８では中間ユニバーサル圧延機群１１と仕上圧延機１２における中間圧延・仕上げ圧延の制御冷却条件である本鋼の未再結晶温度域９００℃以下での圧延が可能となるようにフランジ全体の温度を一様に降下させるようにフランジ全幅を冷却することも有効な温度調整手段である。さらに仕上げ圧延後は冷却装置１３で７７０℃から５００℃まで加速冷却を施し、いわゆる制御圧延・制御冷却を行った。
【００３８】
図４は、その時のフランジ各部の温度履歴を示す図で、加熱炉で加熱されたスラブがブレークダウン圧延機で粗Ｈ形鋼片に圧延された時刻をゼロとし、以降のフランジ各部の温度履歴を示した図である。同図では粗ユニバーサル圧延機群８と中間ユニバーサル圧延機群１１でフランジ厚みが１５０ｍｍの粗Ｈ形鋼片を最終的に６５ｍｍのフランジ厚みのＨ形鋼に仕上げる際、粗ユニバーサル圧延機群８ではフランジ厚を１０５ｍｍまで圧延した。
【００３９】
粗ユニバーサル圧延機群８で粗Ｈ形鋼片のフランジ厚１５０ｍｍから１０５ｍｍまで圧延する前では、フランジ高さ方向１／２（フィレット中心）フランジ外表面（ａ）、フランジ足先外表面部（ｂ）のそれぞれの温度は１１１０℃、１０２０℃とフランジ外表面で見ると足先からフィレット部までおよそ９０℃の温度差が存在したが、第一の粗圧延機群８で粗Ｈ形鋼片のフランジ厚１５０ｍｍから１０５ｍｍまで圧延する工程でフィレット部を中心に水冷しながら圧延した結果、粗ユニバーサル圧延機群８で粗Ｈ形鋼片のフランジ厚が１０５ｍｍとなった段階では、復熱後の表面温度でフランジ高さ方向１／２（フィレット中心）フランジ外表面（ａ）、フランジ足先外表面部（ｂ）のそれぞれの温度は９２０℃、８７０℃と足先からフィレット部までおよそ５０℃の温度差に縮まっている。Ｈ形鋼を次の第二の粗圧延機群１１で、約１分後にフランジ高さ方向１／２（フィレット中心）フランジ外表面（ａ）が９００℃を切った段階で中間ユニバーサル圧延機群１１と仕上圧延機１２による圧延を開始した。約１５パスで最終フランジ厚みである６５ｍｍまで圧延することが可能であった。
【００４０】
また本発明による極厚Ｈ形鋼の製造では、空冷による温度調整のための待機時間が最小限であるので粗ユニバーサル圧延機群８と中間ユニバーサル圧延機群１１における圧延をほぼ同期させて行うことが可能であるので設備の稼働率、特に圧延機の稼働率が高く効率的である。すなわち、ブレークダウン圧延機（造塊圧延機）５からの搬送時間＋粗ユニバーサル圧延機群８による圧延時間と粗ユニバーサル圧延機群８から中間ユニバーサル圧延機群１１までの搬送時間＋中間ユニバーサル圧延機群１１による圧延時間がほぼ同じ（４００秒）であるので圧延ピッチは４００秒と効率的である。結果的にはブレークダウン圧延（造塊圧延）後約８００秒で仕上がっている。
【００４１】
（比較例）
比較例は本発明例と同じ幅１２５０ｍｍ、厚み３００ｍｍ、長さ９０００ｍｍのスラブを加熱炉４で１３５０℃まで加熱し、ブレークダウン圧延機（造塊圧延機）５で粗形鋼片（ビームブランク）３に圧延したのち１機の水平及び垂直ロール６と１機のエッジングロール７からなる粗ユニバーサル圧延機群８でフランジ厚みを１５０ｍｍのＨ形鋼片とした。
【００４２】
図５は、その時のフランジ各部の温度履歴を示す図で、加熱炉４で加熱されたスラブがブレークダウン圧延機５で粗形鋼片３に圧延された時刻をゼロとし、以降のフランジ各部の温度履歴を示した図である。同図では粗ユニバーサル圧延機群８と中間ユニバーサル圧延機群１１でフランジ厚みが１５０ｍｍの粗Ｈ形鋼片を最終的に６５ｍｍのフランジ厚みのＨ形鋼に仕上げる際、粗ユニバーサル圧延機群８ではフランジ厚を１０５ｍｍまで圧延した。
【００４３】
粗ユニバーサル圧延機群８で粗Ｈ形鋼片のフランジ厚１５０ｍｍから１０５ｍｍまで圧延する前では、フランジ高さ方向１／２（フィレット中心）フランジ外表面（ａ）、フランジ足先外表面部（ｂ）のそれぞれの温度は１１１０℃、１０２０℃とフランジ外表面で見ると足先からフィレット部までおよそ９０℃の温度差が存在し、粗ユニバーサル圧延機群８で粗形鋼片３のフランジ厚１５０ｍｍから１０５ｍｍまで圧延した後は、復熱後の表面温度でフランジ高さ方向１／２（フィレット中心）フランジ外表面（ａ）、フランジ足先外表面部（ｂ）のそれぞれの温度は１０２０℃、８７０℃と足先からフィレット部までおよそ１５０℃と温度差が拡大している。
【００４４】
この段階で、フランジ高さ方向１／２（フィレット中心）フランジ外表面（ａ）が９００℃以下となるまでここでは約２００秒空冷待機し、９００℃を切った段階で中間ユニバーサル圧延機群１１による圧延を開始した。すると、水平及び垂直ロール９の直後のフランジ足先のエッジングを行うエッジングロール１０において、フランジ足先が低温となったためにエッジングの圧延荷重がエッジングロールの耐荷重を越えたために正常の圧延が行えなかった。
【００４５】
その結果、フランジ幅が当初の予定の５７２ｍｍまで圧延することができず５８０ｍｍと寸法不良が発生した。またこの時フランジ足先にはフランジ肉材が十分にフランジ角部まで充填されず角部が欠けていた。この角部を正常の直角にするためにはさらに圧延パス数を増やす必要があるが、パス数を増やすとさらにフランジ足先部の温度が低下し、圧延荷重が増えるとの悪循環を引き起こし、フランジの正常な圧延が難しかった。
またこの方法では、ブレークダウン圧延機５から仕上がりまでの圧延時間が１０００秒と処理時間が本発明例に比べて約２００秒多く必要で、生産性が約２０％落ちてしまった。
【００４６】
さらにこのＨ形鋼についてその材質強度靭性を調べたところ、フィレット部分は、当初の制御圧延効果が十分に得られていたが、フランジ足先部は当初の温度領域での圧延が施されなかったために、足先部はＡｒ₃ 温度以下での圧延が施されその結果、強度上昇が発生した。したがって、この部位の制御圧延効果が十分には得られなかった。
【００４７】
本比較例ではフランジ高さ方向１／２（フィレット中心）フランジ外表面（ａ）が９００℃となってからの圧延を説明したが、フランジ足先外表面部（ｂ）の温度が９００℃から第二の圧延機群による圧延を開始すると、フランジ高さ方向１／２（フィレット中心）フランジ外表面（ａ）に当初の制御圧延効果が得られずに、この部位の靭性が劣ってしまう欠点を有している。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明の極厚Ｈ形鋼の製造方法では、中間圧延の際の粗形鋼片の冷却条件を特定することにより、次のメリットが得られる。
【００４９】
（１）フランジの幅方向に均質な強度靭性に優れた極厚のＨ形鋼の製造が可能である。
【００５０】
（２）温度調整のために放冷する時間が少なくてすむために効率の良い圧延が可能であり、能率が上がる。
【００５１】
（３）中間圧延・仕上げ圧延において足先の過冷却から生じるエッジング圧延の過負荷やエッジング不良から生じるフランジ足先の形状不良、肉欠け等が発生しない。
【００５２】
（４）フランジ外面高さ方向の冷却能を制御することで面内の温度偏差を縮小させることが可能で均質な製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る極厚Ｈ形鋼の製造設備構成を示す模式図。
【図２】本発明の実施例に係る粗ユニバーサル圧延機群におけるＨ形鋼の水冷を示す模式図。
【図３】本発明の実施例に係る粗ユニバーサル圧延機群における圧延前と圧延後のフランジ高さ方向の表面温度分布を示す図。
【図４】本発明の実施例に係る粗圧延及び中間圧延によるＨ形鋼各部の温度履歴を説明する図。
【図５】比較例における粗圧延及び中間圧延によるＨ形鋼各部の温度履歴を説明する図。
【図６】ブレークダウン圧延機においてスラブから粗形鋼片（ビームブランク）を造形するプロセスを示す模式図。
【符号の説明】
１…カリバー形状を有するロール
２…鋼スラブ
３…粗Ｈ形鋼片（ビームブランク）
３ａ…フランジ
３ｂ…ウエブ
３ｃ…フィレット
４……加熱炉
５……分塊圧延機（ブレークダウン圧延機）
６……粗ユニバーサル圧延機群の水平及び垂直ロール
７……粗ユニバーサル圧延機群のエッジングロール
８……粗ユニバーサル圧延機群
９……中間粗ユニバーサル圧延機群の水平及び垂直ロール
１０…中間ユニバーサル圧延機群のエッジングロール
１１…中間ユニバーサル圧延機群
１２…仕上げ圧延機
１３…冷却装置
１４…サイドガイド
１５…スプレーノズル
１６…冷却床
２０…Ｈ形鋼片

Claims (2)

1. スラブに分塊圧延機で造形圧延を施し、得られた粗形鋼片を水平及び垂直ロール及びエッジングロールを備えた粗ユニバーサル圧延機群と、水平及び垂直ロール及びエッジングロールを備えた中間ユニバーサル圧延機群とを用いたリバース圧延によって、粗圧延及び中間圧延を行った後、水平及び垂直ロールで構成される仕上ユニバーサル圧延機で仕上圧延を行い、極厚のＨ形鋼を製造する方法において、
   前記粗ユニバーサル圧延機群で、前記粗形鋼片のフィレット部をフランジ外面から選択的に水冷した後あるいは選択的に水冷しながら粗圧延を行う工程と、
   粗圧延されたＨ形鋼片のフランジ平均温度が未再結晶温度域となった段階で、前記中間ユニバーサル圧延機で中間圧延を行う工程と、
   中間圧延されたＨ形鋼片を仕上ユニバーサル圧延機において圧延し、最終のフランジ厚とウエブ厚まで仕上げ圧延する工程と、
   を備えたことを特徴とする、強度と靭性に優れた極厚Ｈ形鋼の製造方法。
2. 前記粗圧延を行う工程における粗形鋼片のフィレット部の冷却は、フランジ全断面の平均温度が未再結晶温度域となるように、前記粗形鋼片のフランジ外面の高さ方向の冷却能力を調整しながら冷却を行うことを特徴とする、請求項１に記載の強度と靭性に優れた極厚Ｈ形鋼の製造方法。

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