JP3707842B2 - Z断面シートパイルの圧延方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はZ断面のシートパイルを半完成のHビームから、とりわけ連続鋳造されたビーム素材乃至ブランクから熱間圧延する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
最近迄ビーム、シートパイルおよびアングル鋼のようなスチールセクション材乃至スチール断面材は最初の長方形断面部材から圧延されていたが、現在の傾向は連続鋳造によって得られるプリフォームを使用するので、完成されたスチールセクションに到達するのに必要とされる圧延段階が限定される。かくしてすでにH形状をした連続鋳造ビームからHビームを熱間圧延するこの方法が増々普通になってきている。加えるに、これらのビームブランクの連続鋳造に用いられる方法は完全に習得されている。
【0003】
シートパイルに関しては、特定のプリフォームを連続鋳造する方法はまだ存在していない。ビームのようにH形状の横断面が2つの対称面を有しているのと異なり、シートパイルの横断面はU断面シートパイルの場合には実際には1つの対称面を有しているだけであり、Z断面シートパイルの場合には何らの対称面も有していない。従って完成されたシートパイルの形状に近い形状を有するスチールセクションを連続鋳造することはビームに対して2つの対称面を有するビーム素材を連続鋳造する程技術的観点からして容易ではない。
【0004】
これに対してシートパイルがしばしばビームと同一のロール列上で圧延されることを考えると、シートパイル、特にZ断面シートパイルをH断面ビーム素材から製造して、一方において連続鋳造されるビーム素材セクションの数を制限するとともに、他方において同時にシートパイルのための特殊セクションを連続鋳造することに関連した問題点を解消することは魅力的であろう。
【0005】
ビーム素材からZ断面シートパイルを圧延する方法は特許出願JP−A−4/288903において記載されている。この圧延方法は圧延の第1段階において半完成のHビームをして、すでに爪のプリフォームを別にすればシートパイルの最終幾何形状を備えているZ断面シートパイルのプリフォームへと変換するものである。この圧延方法の第2の段階は主としてウェブおよびフランジを減厚して爪を圧延することに向けられている。Z断面の全体形状は更なる変更を殆んど示さない。この圧延方法は材料の据込みが複雑なものとなるので、例えばシートパイルのウェブおよびフランジ間の角度部内のラップ(折れ込み)のような欠陥が生ずる。
【0006】
本発明の目的はかくしてZ断面のシートパイルを半完成のHビームから熱間圧延するのにより適した圧延方法を提案することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この問題は特許請求の範囲の請求項1に係る方法を用いることによって解決される。
【0008】
半完成したHビームから、幾何学的にZ断面のシートパイルに類似したプリフォームを圧延する代りに、本方法は圧延面(圧延機ロールの回転軸線と平行をなす面)と実質的に平行をなす2つのフランジ/ウェブ遷移セクションを有するプリフォームを形成するパスを有している。これらの2つのフランジ/ウェブ遷移セクションはシートパイルのフランジに対する粗圧下された部分を前記圧延面と傾斜した中央セクションに接続している。このような工程を採用することにより半完成Hビームのフランジティップからの材料をしてフランジ/爪のための粗圧下部分内へと、または前記2つのフランジ/ウェブ遷移セクションへと配分することが極めて簡単に出来る。
【0009】
前記2つのフランジ/ウェブ遷移セクション並びに前記中央セクションは好適には前記シートパイルのウェブのカーブしたプリフォームを形成している。圧延工程を単純化するために、このカーブしたプリフォームは全圧下段階中を通して維持される。ウェブのカーブしたプリフォームが平坦化されてシートパイルの最終ウェブを形成するのは圧延プロセスの終端に向けてのみである。かくして、圧延の必要幅を減少させることが可能である。このことはまたあまり幅の広くない圧延機ロールを使って作業するか、または所定の圧延機においてより幅の広いシートパイルを圧延することを可能ならしめる。この点に関して、所定の弾性率においては、より幅の広いシートパイルを使用すればシートパイルの重量は毎平米当り約15%減少させることが可能となる。したがって、より広い断面のシートパイルを既存の圧延機において圧延可能となすことにより、本発明はまた顕著な経済的利点をも提供することになる。
【0010】
圧延の第1段階においては、主としてフランジティップA2およびA4の平坦化並びにフランジティップA1およびA3の更なる分離を計るのが好適である。注意すべきは、この場合半完成HビームのフランジティップはH断面のまわりを引続いてまわるようA1、A2、A3、A4の番号が付されているということである。
【0011】
圧下工程中における前記半完成Hビーム材の据込みプロセスは次のように特徴付けられる。
フランジティップA2およびA4の主要部分は遷移セクション内へと通って行く。
フランジティップA1およびA3からの材料は2つの横方向フランジのプリフォーム内へと、かつまた爪のプリフォーム内へと通過して行く。
前記中央セクションは殆んど完全に半完成されたHビームのウェブにおいて派生した材料から形成されている。
【0012】
好ましくは、前記2つのフランジ/ウェブ遷移セクションを接続する中央セクションの圧延は、前記圧延面と角度αをなすように行なわれるのが良い。ここで角度αは最大値α(max)>α0 へと漸増するように選ばれており、α0 は最終ウェブが圧延面となす角度である。圧延プロセスの終端に向けてこの角度α(max)は最終値α0 へと減少させられる。このような圧下プロセスの方法により圧延の幅に関する限り最大のスペースを確保することが可能となる。
【0013】
理解されるように、本発明はまたシートパイルのフランジおよび爪の圧延を最適化することを可能ならしめる方法を記述している。好ましくは、フランジのための2つの粗圧下部分の各々に対して爪のプリフォーム、実質的に圧延面と平行をなす爪/フランジ遷移セクションおよび爪/フランジセクションとフランジ/ウェブ遷移セクションの間の接続セクションが圧延される。実質的に圧延面と平行をなす爪/フランジ遷移セクションはフランジ/爪プリフォームの領域における据込みを著しく単純化するとともに、爪の圧延をも容易ならしめる。後者すなわち爪の圧延は圧延面と垂直をなす方向において爪のプリフォーム内に溝を圧延することによって開始される。圧延プロセスの終端に向けて、前記爪/フランジ遷移セクション並びに爪/フランジ遷移セクションとフランジ/ウェブ遷移セクション間の接続セクションは次に平坦化され、圧延面と角度β0 をなす平面フランジを形成するよう配向される。
【0014】
【発明の実施の形態】
図2は本発明の例示的一実施例として、図1に示した連続鋳造により作成したH型断面ビーム素材乃至ブランク10より(商標登録)LARSSENタイプの噛合い爪を有する「AZ36」シートを圧延する際の圧延製品の工程図を示している。最初のビームブランク10は2つの対称面を有しており、5つの部分に分割することが出来る。すなわち、その1つはウェブ12であり、これは圧延された時に圧延面8(図示せぬ圧延機の回転軸線と平行な面)と平行に配向される。残りが4つのフランジティップ片であり、これらはビームブランクをぐるっとまわって順次A1、A2、A3、A4と符号がつけられる。フランジティップA1、A2、A3、A4は丸味の付けられた部分14によってウェブ12に接続されている。H字の2つの分枝の外側横断面16は平面であり、ウェブと垂直をなしている。注目すべきは4つの前記フランジティップの集積横断面積はウェブの横断面積よりもわずかに大きいということである。
【0015】
第1の圧延パス中において、ビームブランクのウェブ12の中央部分はわずかに薄肉にされており、圧延面8に関して傾斜した配向を受けている。フランジティップA2およびA4は圧延面に対して平行になるよう平坦化されている。フランジティップA1およびA3は丸味を付けられている。ビームブランク10の横断面の中心においてはわずかなバルジ(ふくれ)が発生している。
【0016】
圧延パス2において、フランジティップA2およびA4は更に平坦化されており、圧延面と平行をなす平面表面18が得られている。フランジティップA1およびA3は外側に向けて更に横方向に離れるよう移動している。横断面部における全ての凹状接続部は大きな曲率半径を有するカーブを用いて作成されている。
【0017】
パス3の後においては斜め中央セクション20、2つのフランジ/ウェブ遷移セクション22′、22″および最終のシートパイルに予定されるフランジおよび爪に対応する粗圧下された部分24′、24″を識別することが可能である。2つのフランジ/ウェブ遷移セクション22′、22″はフランジティップA2およびA4によって占められる位置に配置されており、圧延面と実質的に平行をなしている。注目すべきは、凸側において前記フランジ/ウェブ遷移セクション22′、22″は実質的に平面表面23′、23″を有しており、反対側上には大きな曲率半径を有する凹状接続部26′、26″のための十分なスペースが存在しているということである。これらの凹状接続部26′、26″は傾斜した中央セクション20をして最終シートパイルに予定されたフランジおよび爪のための粗圧延部分24′、24″へと接続せしめている。注目すべきは角度αがパス3においては増大しており、フランジティップA2およびA4が完全に消失しているということである。それらティップ内の材料は主としてフランジ/ウェブ遷移セクション22′、22″へと入り込んでいるが、フランジのための粗圧延部分24′、24″内へも入り込んでいる。フランジティップA2およびA4を圧延面と平行になるよう漸進的に平坦化することで、フランジ/ウェブ遷移セクション22′、22″および大きな曲率半径を有する凹状接続部26′、26″が作成されるが、その際ラップのような表面欠陥が形成されるリスクが顕著に解消される。
【0018】
パス4は圧延の第1段階の終端を形成しており、H断面ビームブランクを折りたたみZの形状のシートパイルのプレフォームへと通過させることからなっている。かくして、圧延面8となす角度αを有する傾斜中央部分20と圧延面に平行なフランジ/ウェブ遷移セクション22′、22″とをはっきり識別することが可能である。最終のシートパイルの予定されたフランジおよび爪のための圧延部分24′、24″は更に薄肉化されている。圧延面8と垂直をなして溝34が爪のプリフォーム内に圧延成形されている。実質的に圧延面と平行をなす爪/フランジ遷移セクション30′、30″と爪/フランジ遷移セクション30′、30″をフランジ/ウェブ遷移セクション22′、22″に接続し、圧延面8と角度βをなしている接続セクション32′、32″との間は明瞭に識別可能な状態となってきている。
【0019】
注目すべきは、前記2つのフランジ/ウェブ遷移セクション22′、22″と、傾斜した中央セクション20は最終シートパイルのウェブのカーブしたプリフォームを構成している一方、1つの爪/フランジ遷移セクション30′、30″および1つの接続セクション32′、32″からなる各セクション対は最終シートパイルのフランジのカーブしたプリフォームを構成しているということである。
【0020】
(パス9迄の)以下のパス段階は主としてシートパイルのカーブしたか折れ曲ったプリフォームの漸進的圧下および爪の圧延を目的として行なわれている。Z断面のシートパイルにおける慣用圧延スケジュールの場合と異なり、圧下は完全にZ断面シートパイルのカーブしたプリフォーム上において行なわれる。かくして、とりわけシートパイルの凸状部分に関して接続部の半径の利点を利用することが可能である。フランジ予定部のカーブ形状はとりわけ爪の圧延を容易ならしめる。何故ならば、爪は殆んど圧延面8と平行をなしており、極めて接近性が良いからである。カーブしたウェブの減厚を行なう際には、角度αは殆んど一定に維持され、最終シートパイル上で測定した角度α0 (図3および図4を参照)よりも著しく大きい。
【0021】
パス9に至る迄に、爪のプリフォームは開口形状を有することになるので、その圧下作業は容易になる。パス9において、圧下が終了すると、爪はそれらにしっかりした形状を付与するために閉じられる。加えるに、パス9中において、種々の壁は実質的にそれらの最終厚味を得ている。最終の圧延パスはシートパイルを真直化するためだけに用いられる(図3および図4参照)。圧延面に平行をなす2つのフランジ/ウェブ遷移セクション22′、22″(これらの累計長さはシートパイルのウェブの最終長さの15%〜75%を占める)および中央セクション20はシートパイルの最終ウェブ40を形成する真直セクションを形成するべく真直化される。この変形にともない角度αがα0 へと減少する(この角度は最終パイルのウェブ40と圧延面の間に作られる角度である)。同様にして、爪/フランジ遷移セクション30′、30″および接続セクション32′、32″が真直化されて、最終シートパイルのフランジ42′、42″が形成される。なおこの際角度βはその最終値β0 へと増加している。
【0022】
種々異なるビームブランクを用いて本発明に係る圧延方法を使用することが可能であることに注目されたい。圧延されるシートパイルの幅に依存して、それぞれの圧延作業を実施する以前に、ビームブランクの高さを当該鋼セクションの幅に調節することを可能ならしめるアプセット(据込み)工程を実施する必要があるかもしれない。
【0023】
前述の記載においては、本発明はLARSSEN型式の爪44′、44″を備えたZ字セクションのシートパイルに対して適用されてきた。しかしながら、本発明はいかなる他の型式の爪を備えたZ断面シートパイルを圧延するのにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】初期ブランクの端面図。
【図2】本発明に係る圧延方法により圧延製品の横断面を漸進的に変化させて行く諸段階を示す図。
【図3】シートパイルの最終形状を形成する圧延段階の以前の本発明に係る、シートパイルのプリフォームの横断面図。
【図4】Z断面シートパイルの最終形状を示す図。
【符号の説明】
12 ウェブ
8 圧延面
40 平面ウェブ
42′、42″ 横方向フランジ
44′、44″ 爪
22′、22″ 2つのフランジ/ウェブ遷移セクション
24′、24″ シートパイル
20 中央セクション
40 最終平面ウェブ
23′、23″ 実質的な平面表面
26′、26″ カーブした凹状表面
30′、30″ 爪/フランジ遷移セクション
32′、32″ 接続セクション
34 溝
Claims (11)
- Z断面シートパイルを半完成のHビームから熱間圧延する方法であって、
前記半完成Hビームは1つのウェブ(12)と4つのフランジティップを有し、これらのフランジティップはH断面のまわりをまわってA1、A2、A3、A4と番号が付けられており、
前記圧延方法は、前記半完成のHビームのウェブ(12)と実質的に平行な圧延面(8)を画成している圧延手段を使用するものであり、
前記Z断面シートパイルは、前記処理行程の終わりにおいて、前記圧延面(8)と角度α0をなす平面ウェブ(40)と、前記圧延面(8)と角度β0をなす2つの側方フランジ(42′、42″)と、前記2つの側方フランジの各々の終端をなす爪部(44′、44″)とを有している圧延方法において、
該圧延方法は、前記圧延面(8)と実質的に平行な2つのフランジ/ウェブ遷移セクション(22′、22″)を有するシートパイルのプリフォームを形成する段階を含み、これらの2つのフランジ/ウェブ遷移セクションは、シートパイル(24′、24″)のフランジのための粗圧延された部分を、前記圧延面(8)に対して傾斜した中央セクション(20)に接続していることを特徴とするZ断面シートパイル圧延方法。 - 前記2つのフランジ/ウェブ遷移セクション(22′、22″)および前記中央セクション(20)が、前記シートパイルのウェブのプリフォームであって、カーブしたプリフォームを形成していることを特徴とする請求項1に記載のZ断面シートパイル圧延方法。
- 圧延処理行程の終わり近くにおいて、前記カーブしたウェブのプリフォームは、シートパイルの最終平面ウェブ(40)を形成するために平坦化されることを特徴とする請求項2に記載のZ断面シートパイル圧延方法。
- 各フランジ/ウェブ遷移セクション(22′、22″)がその一方の側を実質的に平面状の表面(23′、23″)から画成され、その他方の側をカーブした凹状表面(26′、26″)によって画成されているシートパイルのプリフォームを形成する段階を含むことを特徴とする請求項1から請求項 3までのいずれか1項に記載のZ断面シートパイル圧延方法。
- 半完成Hビームの前記粗圧延段階において、
フランジティップA2およびA4の材料の大部分が前記フランジ/ウェブ遷移セクション(22′、22″)に変化し、
フランジティップA1およびA3の材料が2つの側方フランジのプリフォームおよび爪部のプリフォームに変化し、
前記中央セクション(20)は、ほぼ全体的に、半完成Hビームのウェブ(12)の部分の材料から形成されることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のZ断面シートパイル圧延方法。 - 前記2つのフランジ/ウェブ遷移セクション(22′、22″)を接続する前記中央セクション(20)は、前記圧延面(8)と角度αをなし、該角度αはその最大値α max (>α 0 )まで漸増し、
圧延処理行程の終わり近くにおいて、この角度α max が最終値α0 まで減少することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のZ断面シートパイル圧延方法。 - 圧延の第1の段階において、得られる主要効果はフランジティップA2およびA4の平坦化並びにフランジティップA1およびA3の更なる横方向への分離であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のZ断面シートパイル圧延方法。
- フランジ用に粗圧延される2つの部分の各々のために、爪部のプリフォーム、圧延面(8)と実質的に平行な爪/フランジ遷移セクション(30′、30″)、および爪/フランジ遷移セクション(30′、30″)とフランジ/ウェブ遷移セクション(22′、22″)との間の接続セクション(32′、32″)が圧延されることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のZ断面シートパイル圧延方法。
- 圧延処理行程の終わり近くにおいて、前記爪/フランジ遷移セクション(30′、30″)、および同セクション(30′、30″)とフランジ/ウェブ遷移セクション(22′、22″)との間の前記接続セクション(32′、32″)が、前記圧延面(8)と前記角度β0をなす平面フランジ(42′、42″)を形成するように平坦化されることを特徴とする請求項8に記載のZ断面シートパイル圧延方法。
- 実質的に圧延面(8)と平行をなす爪/フランジ遷移セクション(30′、30″)を圧延した後に、前記爪部のプリフォーム内には前記圧延面と垂直をなす方向に溝(34)が圧延されることを特徴とする請求項8または請求項9に記載のZ断面シートパイル圧延方法。
- 前記圧延面(8)と実質的に平行をなすフランジ/ウェブ遷移セクション(22′、22″)の幅はウェブ(40)の最終幅の少なくとも15%を超えていることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載のZ断面シートパイル圧延方法。
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