JP4089543B2 - Universal rolling method for narrow flange width H-section steel - Google Patents

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Description

本発明は、フランジ幅がウェブ高さに対して1/4より小さい寸法である狭フランジ幅H形鋼のユニバーサル圧延方法に関し、特に、そのユニバーサル圧延の圧下設定方法に関する。   The present invention relates to a universal rolling method for narrow flange width H-section steel whose flange width is smaller than 1/4 of the web height, and more particularly to a rolling setting method for the universal rolling.

H形鋼等のフランジを有する形鋼は、一般にブレークダウン圧延機、ユニバーサル圧延機、エッジャ圧延機を有する圧延ラインで製造される。加熱炉から出た素材鋼片は、まず2重式の圧延機であるブレークダウン圧延機BDによって、目的とする製品寸法に適する形状に圧延される。続いて粗ユニバーサル圧延機Uとエッジャ圧延機Eからなる粗ユニバーサル圧延機群において厚みを減じられるとともにフランジ端部の成形が行われる。さらに、仕上ユニバーサル圧延機Fによってフランジが直角に成形され、H形の製品となる。   A shape steel having a flange such as an H-shape steel is generally manufactured in a rolling line having a breakdown rolling mill, a universal rolling mill, and an edger rolling mill. The material steel slab that has come out of the heating furnace is first rolled into a shape suitable for the intended product dimensions by a breakdown rolling mill BD that is a double rolling mill. Subsequently, in the rough universal rolling mill group including the rough universal rolling mill U and the edger rolling mill E, the thickness is reduced and the flange end is formed. Furthermore, a flange is shape | molded at right angle by the finishing universal rolling mill F, and becomes an H-shaped product.

従来のH形鋼はフランジ幅がウェブ高さの1/3以上という寸法比率が一般的であり、特にウェブ高さが500mm以上の大断面H形鋼では、ウェブ高さの1/4よりも小さいフランジ幅を有するH形鋼は製品例が極めて少ない。近年、2枚の条材を溶接してT形鋼とし、大型船の船体の補強材として使用する例が増えている。このような造船用途のT形鋼は、補強材として必要な断面性能を得るため、フランジ幅に対してウェブ高さが2倍〜5倍程度の細長い断面形状が適している。2枚の条材を溶接する方法では、それぞれの条材の板幅を任意に選ぶことにより、ウェブ高さとフランジ幅の比率は幅広く変更することが可能である。   The conventional H-section steel generally has a dimensional ratio that the flange width is 1/3 or more of the web height. Particularly, in the case of a large-section H-section steel having a web height of 500 mm or more, it is more than 1/4 of the web height. There are very few product examples of H-section steel having a small flange width. In recent years, an increasing number of cases where two strips are welded to form a T-shaped steel and used as a reinforcing material for a hull of a large ship. In order to obtain the cross-sectional performance required as a reinforcing material for such a T-shaped steel for shipbuilding applications, an elongated cross-sectional shape having a web height of about 2 to 5 times the flange width is suitable. In the method of welding two strips, the ratio between the web height and the flange width can be widely changed by arbitrarily selecting the plate width of each strip.

ところが、溶接により製造したT形鋼では、溶接部分に接合不良が生じる場合があり、補強材として使用する場合の信頼性が劣っていた。また、溶接部の表面に凹凸があり、滑らかな表面となっていないため、応力集中の恐れがあった。さらに、溶接で鋼材に加わる熱が材質に悪影響を及ぼすことから、材質の劣化が懸念される場合があった。   However, in the T-shaped steel manufactured by welding, joint failure may occur in the welded portion, and the reliability when used as a reinforcing material is inferior. Moreover, since the surface of the weld has irregularities and is not a smooth surface, there is a risk of stress concentration. Furthermore, since the heat applied to the steel material by welding adversely affects the material, there is a possibility that the material is deteriorated.

一方、圧延で製造されるH形鋼をウェブ中央で切断してT形鋼を製造する場合には、H形鋼のフランジ幅に対するウェブ高さが通常は3倍以下であることから、一般的なH形鋼では船体補強材として望ましいT形鋼を得ることができなかった。これに対して、例えば特開2002−301501号公報(特許文献1)には、(ウェブ高さ/フランジ幅)≧4.0(T形鋼のウェブ高さ/フランジ幅が2.0〜3.5)のI形鋼を製造し、このI形鋼を長手方向に2分割してT形鋼を得る技術が開示されている。   On the other hand, when manufacturing a T-shaped steel by cutting an H-shaped steel manufactured by rolling at the center of the web, the web height with respect to the flange width of the H-shaped steel is usually three times or less. With such an H-shaped steel, a T-shaped steel desirable as a hull reinforcing material could not be obtained. On the other hand, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-301501 (Patent Document 1) discloses that (web height / flange width) ≧ 4.0 (T-shaped steel web height / flange width is 2.0 to 3). 5) is produced, and the I-shaped steel is divided into two in the longitudinal direction to obtain a T-shaped steel.

特開2002−301501号公報JP 2002-301501 A

上記の特開2002−301501号公報(特許文献1)においては、ユニバーサル圧延機を用いて(ウェブ高さ/フランジ幅)≧4.0のI形鋼を製造するものであるが、ユニバーサル圧延の条件としては、上下左右のガイドにより、反りと曲がりを防止することが記載されているものの、このようなウェブ高さがフランジ幅に対して大きな形鋼をユニバーサル圧延するためのウェブとフランジの圧下条件については何ら開示されていない。圧延においてパスごとの圧下条件を適切に選定することは極めて重要であるにもかかわらず、上記の従来技術(特許文献1)ではそのような方法が開示されていなかった。   In said Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-301501 (patent document 1), although I shape steel of (web height / flange width)> = 4.0 is manufactured using a universal rolling mill, Although it is described that the upper and lower, left and right guides prevent warping and bending, the web and flange reduction for universal rolling of a shape steel whose web height is larger than the flange width. No conditions are disclosed. Although it is extremely important to appropriately select the rolling conditions for each pass in rolling, such a method has not been disclosed in the above prior art (Patent Document 1).

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、狭フランジ幅H形鋼を安定して製造することを可能にした狭フランジ幅H形鋼の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and provides a method for producing a narrow flange width H-section steel that can stably produce a narrow flange width H-section steel. With the goal.

本発明者等は、フランジとウェブが一体で製造されたフランジ幅がウェブ高さの1/2よりも小さいT形鋼の素材となる、フランジ幅がウェブ高さの1/4より小さい狭フランジ幅H形鋼をユニバーサル圧延で効率よく製造する方法を開発するため、数値計算やモデル圧延機を用いた多数の圧延実験、さらには実機による圧延試験を行い種々の検討を重ねた結果、以下のような特徴を有する本発明の圧延方法を発明するに至った。   The inventors of the present invention have disclosed a narrow flange having a flange width smaller than ¼ of the web height, in which the flange and the web are integrally manufactured, and the flange width is a T-shaped steel material smaller than ½ of the web height. In order to develop a method for efficiently producing wide H-shaped steels by universal rolling, many numerical experiments and rolling experiments using model rolling mills, as well as rolling tests with actual machines, were conducted and various studies were repeated. It came to invent the rolling method of this invention which has such a characteristic.

本発明に係るユニバーサル圧延方法は、素材鋼片を略H形状に圧延して粗形鋼片とした後に、ユニバーサル圧延機によりウェブ厚及びフランジ厚を圧下し、エッジャ圧延機によりフランジ幅を圧下して、フランジ幅がウェブ高さに対して1/4より小さい寸法からなる狭フランジ幅H形鋼を圧延するに際し、ユニバーサル圧延開始時のフランジ脚長及びウェブとフランジの総圧下ひずみを以下の範囲とするものである。
0.4≦HEini/HEp≦1.0
1.0≦ln(twini/twp) /ln(tfini/tfp)≦1.1
ここで、HEini,tfini,twiniはそれぞれユニバーサル圧延の開始時における粗形鋼片の断面におけるフランジ脚長、フランジ厚、ウェブ厚、また、HEp,tfp,twpは、それぞれ狭フランジ幅H形鋼の製品断面におけるフランジ脚長、フランジ厚、ウェブ厚である。また、好ましくは、各ユニバーサル圧延パスの圧下バランス(λf−λw)の適正範囲を次式の範囲とする。
-0.02≦λf−λw≦0.02
In the universal rolling method according to the present invention, a raw steel slab is rolled into a substantially H shape to form a rough steel slab, and then the web thickness and the flange thickness are reduced by a universal rolling mill, and the flange width is reduced by an edger rolling mill. When rolling a narrow flange width H-section steel having a flange width smaller than 1/4 of the web height, the flange leg length at the start of universal rolling and the total web and flange reduction strain are as follows: To do.
0.4 ≦ HE ini / HE p ≦ 1.0
1.0 ≦ ln (tw ini / tw p ) / ln (tf ini / tf p ) ≦ 1.1
Here, HE ini , tf ini , and tw ini are the flange leg length, flange thickness, and web thickness in the cross section of the rough steel slab at the start of universal rolling, respectively, and HE p , tf p , and tw p are narrow flanges, respectively. It is the flange leg length, flange thickness, and web thickness in the product cross section of the width H-section steel. Preferably, the appropriate range of the rolling balance (λ f −λ w ) of each universal rolling pass is set as the range of the following equation.
-0.02 ≦ λ f −λ w ≦ 0.02

本発明においては、ユニバーサル圧延でのウェブとフランジの圧下量を上式の範囲としたことにより、フランジ幅がウェブ高さの1/4以下である狭フランジ幅H形鋼を安定して製造することが可能になっている。   In the present invention, by reducing the amount of web and flange reduction in universal rolling within the range of the above equation, a narrow flange width H-section steel having a flange width of ¼ or less of the web height is stably produced. It is possible.

図1は本発明の実施形態に係る狭フランジ幅H型鋼のユニバーサル圧延方法が適用された形鋼圧延設備の一例を示す全体構成図である。加熱炉10から出た素材鋼片は、2重式のブレークダウン圧延機(BDミル)11によって、目的とする狭フランジ幅H形鋼の製品寸法に適する略H断面形状の粗形鋼片(図6参照)に圧延される。続いて粗ユニバーサル圧延機(U)12とエッジャ圧延機(E)13からなる粗ユニバーサル圧延機群(Rミル)14においてフランジに傾斜をつけた状態での圧延が行われ、厚みを減じられるとともにフランジ端部の成形が行われる。さらに、仕上ユニバーサル圧延機(Fミル)16によってフランジが直角に成形されてH形の断面形状となり、冷却床17に送り出される。   FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an example of a shape steel rolling facility to which a universal rolling method of a narrow flange width H-shaped steel according to an embodiment of the present invention is applied. The raw steel slab from the heating furnace 10 is subjected to a rough steel slab having a substantially H cross-sectional shape suitable for the product size of the target narrow flange width H-section steel by a double breakdown rolling mill (BD mill) 11 ( (See FIG. 6). Subsequently, rolling is performed in a state where the flange is inclined in a rough universal rolling mill group (R mill) 14 including a rough universal rolling mill (U) 12 and an edger rolling mill (E) 13, and the thickness is reduced. The flange end is formed. Further, a flange is formed at a right angle by a finishing universal rolling mill (F mill) 16 to form an H-shaped cross-sectional shape and sent to the cooling bed 17.

図4は本実施形態が対象としている狭フランジ幅H形鋼の断面形状の一例を示した図であり、図5は図4の狭フランジ幅H形鋼を切断して製造されるT形鋼の一例を示した図である。図4に示されるように、フランジ幅Bがウェブ高さHの1/4より小さいことから、非常に横長のH形鋼となっている。この狭フランジ幅H形鋼のウェブ中央を長手方向に切断することにより、図5に例示されるようなT形鋼を容易に製造することができる。   FIG. 4 is a view showing an example of a cross-sectional shape of a narrow flange width H-section steel targeted by the present embodiment, and FIG. 5 is a T-section steel manufactured by cutting the narrow flange width H-section steel of FIG. It is the figure which showed an example. As shown in FIG. 4, since the flange width B is smaller than ¼ of the web height H, it is a very horizontally long H-section steel. By cutting the web center of the narrow flange width H-section steel in the longitudinal direction, a T-section steel as illustrated in FIG. 5 can be easily manufactured.

発明者らは、上記の工程において粗形鋼片から製品形状を作りこむユニバーサル圧延の工程に着目し、狭フランジ幅H形鋼に適した圧延条件を調査・検討した。その結果、狭フランジ幅H形鋼のユニバーサル圧延においては、従来のH形鋼に比べて2倍程度の非常に大きなフランジ幅広がりが生じるという知見を得た。   The inventors have investigated and studied the rolling conditions suitable for the narrow flange width H-section steel, paying attention to the universal rolling process in which the product shape is made from the rough shaped steel slab in the above-described process. As a result, in the universal rolling of the narrow flange width H-section steel, it was found that a very large flange width expansion about twice that of the conventional H-section steel occurs.

図2は実験により得られたフランジ幅広がりの結果を示した特性図である。縦軸のフランジ幅広がりは以下の式で定義されるフランジ幅広がりひずみλBとしている。
λB=ln(B1/B0) …(式1)
ここで、B0:ユニバーサル圧延前のフランジ幅、
1:ユニバーサル圧延後のフランジ幅
である。横軸はフランジとウェブの板厚圧下条件の違いを示すパラメータである圧下バランスとした。圧下バランスλf−λwは以下の式で定義する。
λf−λw=ln(tf0/tf1)−ln(tw0/tw1) …(式2)
ここで、tf0:ユニバーサル圧延前のフランジ厚、
tf1:ユニバーサル圧延後のフランジ厚、
tw0:ユニバーサル圧延前のウェブ厚、
tw1:ユニバーサル圧延後のウェブ厚
である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the result of the flange width expansion obtained by experiment. The flange width spread on the vertical axis is the flange width spread strain λ B defined by the following equation.
λ B = ln (B 1 / B 0 ) (Formula 1)
Where B 0 : flange width before universal rolling,
B 1 : Flange width after universal rolling. The horizontal axis is the reduction balance, which is a parameter indicating the difference in sheet thickness reduction conditions between the flange and the web. The reduction balance λ f −λ w is defined by the following equation.
λ f −λ w = ln ( t f 0 / t f 1 ) −ln (tw 0 / tw 1 ) (Equation 2)
Where tf 0 : flange thickness before universal rolling,
tf 1 : Flange thickness after universal rolling,
tw 0 : web thickness before universal rolling,
tw 1 : Web thickness after universal rolling.

図2の特性図には従来のH形鋼として、H600mm(ウェブ高さ)×300mm(フランジ幅)、狭フランジ幅H形鋼としてH600mm(ウェブ高さ)×125mm(フランジ幅)についての結果がプロットされている。フランジ幅の狭いH600×125で、圧下バランスの変化に対してフランジ幅広がりひずみが大きく変化しており、両者の関係を直線近似した場合の傾きは約0.58と、H600×300の2倍程度になっている。また、圧下バランスが0のY軸に対する切片も狭フランジ幅H形鋼の方がやや大きい。以上のことから、同じ圧下バランスで圧延した場合、狭フランジ幅H形鋼は従来寸法のH形鋼に対し2倍以上のフランジ幅広がりが生じることがわかる。   The characteristic diagram of FIG. 2 shows the results for H600 mm (web height) × 300 mm (flange width) as a conventional H-section steel and H600 mm (web height) × 125 mm (flange width) as a narrow flange width H-section steel. It is plotted. With a narrow flange width of H600x125, the flange width spread distortion changes greatly with changes in the rolling balance, and when the relationship between the two is linearly approximated, the slope is about 0.58, twice that of H600x300. It is about. Also, the section with respect to the Y-axis where the rolling balance is 0 is slightly larger in the narrow flange width H-section steel. From the above, when rolling with the same reduction balance, it can be seen that the narrow flange width H-section steel has a flange width spread twice or more that of the conventional size H-section steel.

狭フランジ幅H形鋼では、フランジ幅広がりが大きい場合には、次に述べるような問題が生じる。ユニバーサル圧延ではフランジ幅が変化しなくても、圧延後にウェブ厚が減少していることから、フランジ先端とウェブ表面との距離であるフランジ脚長HEはウェブ厚減少量の半分だけ増加する。さらにユニバーサル圧延で大きな幅広がりが発生した場合には、(ウェブ厚減少量+幅広がり量)/2のフランジ脚長増加量となる。ユニバーサル圧延機に隣接して設置されているエッジャ圧延機13は、フランジ幅の圧下を行う役目を持っている。ユニバーサル圧延でのフランジ脚長増加量をエッジャ圧延で圧下しなければ、フランジ幅はパスごとに大きくなって目標寸法を達成することができないから、ユニバーサル圧延でフランジ幅広がりが大きい場合にはエッジャ圧延でのフランジ幅圧下量も大きくならざるを得ない。   The narrow flange width H-shaped steel has the following problems when the flange width spread is large. In the universal rolling, even if the flange width does not change, the web thickness is reduced after rolling. Therefore, the flange leg length HE, which is the distance between the flange tip and the web surface, is increased by half the web thickness reduction amount. Further, when a large width spread occurs in the universal rolling, the flange leg length increase amount is (web thickness reduction amount + width spread amount) / 2. The edger rolling mill 13 installed adjacent to the universal rolling mill serves to reduce the flange width. If the increase in the flange leg length in universal rolling is not reduced by edger rolling, the flange width becomes larger for each pass and the target dimension cannot be achieved. The amount of reduction in the flange width must be large.

図3(A)(B)はフランジ幅広がりが大きいときのエッジャ圧延とユニバーサル圧延の状況を示した図である。エッジャ圧延で圧下された部分の断面積は、図3(A)に示されるように、ほとんどがフランジ厚の増加となって現れる。すると、次のユニバーサル圧延では、、図3(B)に示されるように、目標とするフランジ厚を得るためにフランジ厚の圧下を大きくしなければならず、圧下バランスが大きくなってフランジが大きな幅広がりとなるという悪循環に陥る。このようにして、エッジャ圧延及びユニバーサル圧延ともにフランジの圧下が大きくなることから、圧延ロールの摩耗が大きくなるとともに、圧延材の表面疵の発生や圧延動力の増大を招き、製造コストの増加や品質の低下などの問題が生じる。   FIGS. 3A and 3B are views showing the situation of edger rolling and universal rolling when the flange width spread is large. As shown in FIG. 3A, most of the cross-sectional area of the portion reduced by the edger rolling appears as an increase in the flange thickness. Then, in the next universal rolling, as shown in FIG. 3 (B), in order to obtain a target flange thickness, the reduction of the flange thickness must be increased, and the reduction balance becomes large and the flange becomes large. It falls into a vicious circle of widening. In this way, both the edger rolling and the universal rolling increase the reduction of the flange, which increases the wear of the rolling roll, and causes the occurrence of surface flaws on the rolled material and an increase in rolling power, increasing the manufacturing cost and quality. Problems such as lowering of the level occur.

このような狭フランジ幅H形鋼特有のユニバーサル圧延での問題を解決するため、本発明者らはユニバーサル圧延のウェブとフランジの圧下条件を適正化することを目的とした検討を行い、ユニバーサル圧延開始時のフランジ脚長及びウェブとフランジの総圧下量を以下の範囲とすることにより、フランジ幅の過剰な広がりを抑制して寸法精度の良好な製品が圧延できることを見出した。
0.4≦HEini/HEp≦1.0 …(式3)
1.0≦ln(twini/twp) /ln(tfini/tfp)≦1.1 …(式4)
ここで、HEini,tfini,twiniはそれぞれ図6に示される粗造形圧延終了後でユニバーサル圧延の開始時における粗形鋼片の断面におけるフランジ脚長、フランジ厚、ウェブ厚である。また、HEp,tfp,twpは、それぞれ図4に示される狭フランジ幅H形鋼の断面におけるフランジ脚長、フランジ厚、ウェブ厚である。
In order to solve the problem in universal rolling peculiar to such a narrow flange width H-shaped steel, the present inventors have studied for the purpose of optimizing the rolling conditions of the web and flange of universal rolling, and universal rolling. It has been found that by setting the flange leg length at the start and the total web and flange reduction amount within the following ranges, a product with good dimensional accuracy can be rolled while suppressing an excessive expansion of the flange width.
0.4 ≦ HE ini / HE p ≦ 1.0 (Equation 3)
1.0 ≦ ln (tw ini / tw p ) / ln (tf ini / tf p ) ≦ 1.1 (Formula 4)
Here, HE ini , tf ini , and tw ini are the flange leg length, the flange thickness, and the web thickness in the cross section of the rough steel slab at the start of universal rolling after the rough shaping rolling shown in FIG. HE p , tf p , and tw p are the flange leg length, flange thickness, and web thickness in the cross section of the narrow flange width H-section steel shown in FIG.

ユニバーサル圧延開始時のフランジ脚長を製品のフランジ脚長以下とする理由は、フランジ幅広がりが大きいというユニバーサル圧延での特性を見込んで、予め圧延開始時のフランジ幅を小さくしておくことにより、エッジャ圧延でのフランジ幅圧下を小さくし、過剰なフランジ幅広がりを抑えるためである。ただし、ユニバーサル圧延開始時のフランジ幅は極端に小さくすることはできず、製品が寸法公差を満たす最低限のフランジ幅を得るためには、ユニバーサル圧延開始時のフランジ脚長を製品フランジ脚長の0.4倍以上とする必要がある。また、ユニバーサル圧延開始時にフランジ脚長が小さい場合には、フランジ部分が水平ロール間に噛み込みロールを破損する危険性が高まるため、望ましくはユニバーサル圧延開始時のフランジ脚長は製品脚長の0.7倍以上とすべきである。   The reason why the flange leg length at the start of universal rolling is less than or equal to the flange leg length of the product is that edger rolling is performed by reducing the flange width at the start of rolling in advance in consideration of the characteristics of universal rolling that the flange width spread is large. This is to reduce the flange width reduction at, thereby suppressing excessive flange width spread. However, the flange width at the start of universal rolling cannot be made extremely small. To obtain the minimum flange width that satisfies the dimensional tolerance of the product, the flange leg length at the start of universal rolling is 0.4 times the product flange leg length. It is necessary to do it above. Also, if the flange leg length is small at the start of universal rolling, there is a higher risk of the flange portion being caught between horizontal rolls and damaging the roll, so the flange leg length at the start of universal rolling is preferably 0.7 times the product leg length or more. Should.

ユニバーサル圧延開始時のウェブとフランジの総圧下量の関係を(式4)のように規定する理由は次の通りである。図2の特性図から、フランジ幅広がりを抑制するためには、圧下バランス(λf−λw)を小さくすればよいことが分かる。そこで、ユニバーサル圧延におけるウェブの総圧下ひずみであるln(twini/twp)をフランジの総圧下ひずみであるln(tfini/tfp)よりも大きくすることにより、ユニバーサル圧延工程における圧下バランス(λf−λw)を平均的に0以下とすることができる。圧下バランスが0以下であればフランジ幅はほとんど増加しないか、逆に減少することから、フランジ幅広がりを抑制しつつユニバーサル圧延を行い、目標とするフランジ厚、フランジ幅の製品を精度よく製造することができる。なお、ウェブの総圧下ひずみがフランジの総圧下ひずみに対して大きすぎる場合には、フランジ幅の不足などの寸法不良が発生することから、ln(twini/twp)はln(tfini/tfp)の1.1倍以下とすることが望ましい。 The reason for defining the relationship between the total reduction amount of the web and the flange at the start of universal rolling as shown in (Equation 4) is as follows. It can be seen from the characteristic diagram of FIG. 2 that the rolling balance (λ f −λ w ) should be reduced in order to suppress the flange width spread. Therefore, by making ln (tw ini / tw p ), which is the total rolling strain of the web in universal rolling, larger than ln (tf ini / tf p ), which is the total rolling strain of the flange, the rolling balance in the universal rolling process ( λ f −λ w ) can be set to 0 or less on average. If the rolling balance is 0 or less, the flange width will increase little or conversely, so universal rolling will be performed while suppressing the flange width expansion, and products with the target flange thickness and flange width will be manufactured accurately. be able to. If the total web strain is too large compared to the flange total strain, dimensional defects such as insufficient flange width will occur, so ln (tw ini / tw p ) will be ln (tf ini / tf p ) is preferably 1.1 times or less.

また、さらに詳細なユニバーサル圧延条件を決定するため、本発明者らは各パスにおけるユニバーサル圧延のフランジとウェブの圧下のバランスを適正化する方法を検討した。すなわちフランジ幅がウェブ高さの1/4より小さい狭フランジ幅H形鋼では、各ユニバーサル圧延パスの圧下バランス(λf−λw)の適正範囲は以下の式で表すことができることを種々の実験の結果から導き出した。
-0.02≦λf−λw≦0.02 …(式5)
In addition, in order to determine more detailed universal rolling conditions, the present inventors examined a method for optimizing the balance between the universal rolling flange and the web in each pass. In other words, in a narrow flange width H-section steel whose flange width is less than 1/4 of the web height, the appropriate range of the rolling balance (λ f −λ w ) of each universal rolling pass can be expressed by the following formulas. Derived from experimental results.
-0.02 ≦ λ f −λ w ≦ 0.02 (Formula 5)

圧下バランスが0.02より大きい範囲では、ユニバーサル圧延における幅広がりがプラスとなり、幅広がりが大きくなるので好ましくない。また、圧下バランスが−0.02よりも小さい場合には、逆にフランジ幅が小さくなりすぎてエッジャ圧延でフランジ幅の圧下ができなくなるという問題が生じる。   In the range where the rolling balance is larger than 0.02, the width spread in universal rolling becomes positive and the width spread becomes large, which is not preferable. On the other hand, when the reduction balance is less than -0.02, there is a problem that the flange width becomes too small and the flange width cannot be reduced by edger rolling.

以上の圧下バランスの範囲での圧延は、フランジが比較的厚いユニバーサル圧延工程の初期から中期にかけて、特に厳密に守る必要がある。一方、フランジの厚みが薄くなったユニバーサル圧延工程の後期では、フランジ幅の圧下によるフランジ厚増加の効果が小さくなるため、通常のH形鋼に準じる圧下バランスの範囲でも圧延が可能である。このような知見から、圧下バランスの範囲を限定する必要があるのは、ユニバーサル圧延工程の前半であることが分かった。但し、本実施形態では、ユニバーサル圧延開始時の圧延材のフランジ脚長HEは製品のフランジ脚長よりも小さくする場合があり、ユニバーサル圧延初期にエッジャ圧延でフランジ幅圧下が行われない場合がある。このような場合にはフランジ幅広がりを抑制する必要性が低いことから、圧下バランスの範囲を限定するパスはユニバーサル圧延工程のエッジャによるフランジ幅圧下開始パス以降から中間パスまでの間とすればよい。   Rolling in the range of the above rolling balance needs to be strictly strictly observed from the initial stage to the middle stage of the universal rolling process in which the flange is relatively thick. On the other hand, in the latter stage of the universal rolling process in which the thickness of the flange is reduced, the effect of increasing the flange thickness due to the reduction of the flange width is reduced. Therefore, rolling is possible even in the range of the reduction balance according to the normal H-section steel. From such knowledge, it was found that it was in the first half of the universal rolling process that it was necessary to limit the range of the rolling balance. However, in this embodiment, the flange leg length HE of the rolled material at the start of universal rolling may be smaller than the flange leg length of the product, and the flange width may not be reduced by edger rolling at the beginning of universal rolling. In such a case, since it is less necessary to suppress the flange width spread, the pass that limits the range of the reduction balance may be between the flange width reduction start pass and the intermediate pass by the edger in the universal rolling process. .

ところで、フランジ幅がウェブ高さの1/10より小さいH形鋼は、粗及びユニバーサル圧延で被圧延材がロールに対して左右にずれた状態で圧延する可能性が高く、被圧延材のねじれ、などの形状不良やフランジ部を水平ロール間で圧延してロール損傷が発生するおそれがあるため、現実的には量産が不可能である。このようなことから、本実施形態においては、フランジ幅がウェブ高さに対して1/4〜1/10の寸法の狭フランジH形鋼を対象としている。   By the way, the H-section steel whose flange width is smaller than 1/10 of the web height is likely to be rolled in a state where the material to be rolled is shifted to the left and right with respect to the rolls by rough and universal rolling. In reality, mass production is impossible because there is a risk of roll defects caused by rolling the flange portion between horizontal rolls. For this reason, in this embodiment, the narrow flange H-section steel whose flange width is 1/4 to 1/10 of the web height is targeted.

(実施例1)
本発明の実施例1として、図1に示される形鋼の製造設備を用いて狭フランジ幅H形鋼を製造した。ここで、目標とする製品の寸法はウェブ高さ600mm、フランジ幅125mm、フランジ脚長56.5mm、ウェブ厚は12mm、フランジ厚は18mmであった。フランジ幅はウェブ高さの1/4.8である。素材は長方形断面の連続鋳造スラブとし、その断面寸法は幅900mm、厚さ250mmとした。このスラブを複数の孔型で11パス圧延し、略H形状の粗形鋼片とした後、引き続き粗ユニバーサル圧延機とエッジャ圧延機により合計15パス圧延し、最後に仕上ユニバーサル圧延機で1パスの圧延を行った。このとき、粗形鋼片の状態でのフランジ脚長は表1の条件番号(1)に示す寸法であり51mm、フランジ厚120mm、ウェブ厚88mmであった。したがってユニバーサル圧延工程におけるフランジの総圧下ひずみは1.90、ウェブの総圧下ひずみは1.99であり、(式3)及び(式4)の条件を満足していた。以上のような条件で圧延を行った結果、目標とする厚みとフランジ幅及びウェブ高さの狭フランジ幅H形鋼を製造することができた。
Example 1
As Example 1 of the present invention, a narrow flange width H-section steel was manufactured using the section steel manufacturing facility shown in FIG. Here, the target product dimensions were a web height of 600 mm, a flange width of 125 mm, a flange leg length of 56.5 mm, a web thickness of 12 mm, and a flange thickness of 18 mm. The flange width is 1 / 4.8 of the web height. The material was a continuous cast slab having a rectangular cross section, and the cross sectional dimensions were 900 mm wide and 250 mm thick. This slab was rolled in 11 passes with a plurality of perforations to form a roughly H-shaped rough slab, followed by a total of 15 passes with a rough universal rolling mill and an edger rolling mill, and finally one pass with a finishing universal rolling mill. Was rolled. At this time, the flange leg length in the state of the rough steel slab was the dimension shown in the condition number (1) of Table 1, and was 51 mm, the flange thickness was 120 mm, and the web thickness was 88 mm. Therefore, the total rolling strain of the flange in the universal rolling process was 1.90, and the total rolling strain of the web was 1.99, which satisfied the conditions of (Equation 3) and (Equation 4). As a result of rolling under the above conditions, it was possible to produce a narrow flange width H-section steel having a target thickness, flange width, and web height.

(実施例2)
次に、本発明の実施例2として、素材寸法のフランジ脚長を47mmとするよう、粗造形圧延のパススケジュールと孔型形状を変更し、その他の寸法は表1の条件番号(2)の粗形鋼片として(式3)及び(式4)を満たす条件でユニバーサル圧延を行った。このとき、ユニバーサル圧延の各パスでの圧下バランスλf−λwはほぼ0となるようにし、(式5)をも満たす条件で圧延を行った。以上の条件で目標とする断面寸法の製品が得られた。
(Example 2)
Next, as Example 2 of the present invention, the pass schedule and the hole shape of the rough shaping rolling were changed so that the flange leg length of the material dimensions was 47 mm, and other dimensions were rough conditions of condition number (2) in Table 1. Universal rolling was performed under the conditions satisfying (Formula 3) and (Formula 4) as a shape steel piece. At this time, the rolling balance λf−λw in each pass of the universal rolling was set to approximately 0, and the rolling was performed under the condition satisfying (Equation 5). A product having a target cross-sectional dimension was obtained under the above conditions.

また、条件番号(2)の圧延と同様の粗形鋼片寸法において、ユニバーサル圧延全16パスの前半途中の5パス目において圧下バランスを0.04として圧延を行った。その結果、続く5パス目のエッジャ圧延において入り側フランジ幅が大きかったために圧下量が過大となり、エッジャ圧延の荷重が増加するとともにフランジが外側に倒れる現象が生じ、圧延が不安定になった。このような場合には、製品のフランジ幅が圧延方向で変動し、寸法精度が悪化する可能性があることから、各ユニバーサル圧延パスにおいては(式5)の範囲となるよう圧下バランスを設定することが望ましいことがわかった。   Further, in the same rough steel slab size as the rolling of the condition number (2), rolling was performed with a reduction balance of 0.04 in the fifth halfway of the first half of all 16 universal rolling passes. As a result, in the subsequent fifth pass edger rolling, the width of the entry side flange was large, so that the amount of reduction was excessive, the load of edger rolling increased, and the phenomenon that the flange fell to the outside occurred and the rolling became unstable. In such a case, since the flange width of the product fluctuates in the rolling direction and the dimensional accuracy may deteriorate, the reduction balance is set so as to be in the range of (Equation 5) in each universal rolling pass. I found it desirable.

さらに、粗形鋼片の寸法を表1の(3)及び(4)に示す値とした本発明の別の条件でも圧延を行った。条件番号(3)はフランジ脚長を製品の0.43倍とし、また総圧下ひずみの比を1.01とした場合であり、圧延後の製品はフランジ幅が目標よりも1.9mm小さかったものの、±2.5mmの寸法公差内であった。条件番号(4)はフランジ脚長を製品の0.97倍、総圧下ひずみの比を1.09とした場合であり、圧延後の製品はフランジ幅が目標よりも1.8mm大きかったが、表1の(3)と同様に寸法公差内であった。   Furthermore, rolling was performed under other conditions of the present invention in which the dimensions of the rough steel slabs were the values shown in Table 1 (3) and (4). Condition number (3) is when the flange leg length is 0.43 times that of the product and the ratio of the total rolling strain is 1.01, and the rolled product has a flange width 1.9 mm smaller than the target. The tolerance was within ± 2.5 mm. Condition number (4) is when the flange leg length is 0.97 times that of the product and the ratio of the total rolling strain is 1.09. The product after rolling had a flange width of 1.8 mm larger than the target. As in (3) of 1, it was within the dimensional tolerance.

(比較例)
一方、比較例として、表1の(5)〜(8)に示すような圧延条件でユニバーサル圧延を実施した。条件番号(5)、(6)は、粗ユニバーサル圧延開始前のフランジ脚長が(式3)の条件を満たしておらず、また条件番号(7)、(8)は(式4)の条件を満たしていなかった。これらの条件で圧延を行ったところ、いずれも製品寸法が目標通りに圧延できないという結果が得られた。例えば、条件番号(5)及び(7)の場合には、粗ユニバーサル圧延を進めるにつれてフランジ脚長が増大するとともに、エッジャ圧延でのフランジ幅圧下量が大きくなり、エッジャ圧延後のフランジ厚も大きくなった。このため、次の粗ユニバーサル圧延パスでフランジの圧下率が実質的に大きくなり、圧延が不安定になった。また,狭フランジ幅H形鋼の仕上り寸法を測定したところ,目標よりもフランジ幅が3mm大きくなっており、製品の寸法公差を外れてしまっていることがわかった。これは、圧延でフランジ幅広がりが大きいことに加え、フランジが薄くなる圧延後期においてフランジが外側に倒れることによりフランジ脚長が増加したためと考えられる。
(Comparative example)
On the other hand, as a comparative example, universal rolling was carried out under the rolling conditions as shown in Table 1 (5) to (8). In condition numbers (5) and (6), the flange leg length before the start of rough universal rolling does not satisfy the condition of (Expression 3), and condition numbers (7) and (8) satisfy the condition of (Expression 4). Did not meet. When rolling was performed under these conditions, the result was that the product dimensions could not be rolled as intended. For example, in the case of condition numbers (5) and (7), the flange leg length increases as rough universal rolling proceeds, the flange width reduction amount in edger rolling increases, and the flange thickness after edger rolling also increases. It was. For this reason, the rolling reduction of the flange became substantially large in the next rough universal rolling pass, and the rolling became unstable. In addition, when the finished dimensions of the narrow flange width H-shaped steel were measured, it was found that the flange width was 3 mm larger than the target, which was outside the dimensional tolerance of the product. This is thought to be because the flange leg length increased due to the flange falling to the outside in the late rolling stage when the flange was thin, in addition to the large flange width spread during rolling.

また、条件番号(6)及び(8)では、圧延した狭フランジ幅H形鋼の製品形状を調べたところ、フランジ先端の角部に約3mmの幅の肉落ちがあり、断面形状不良となっていた。フランジの総圧下率をウェブに対して小さくしすぎたために、フランジ幅広がりが過小となり、エッジャでのフランジ先端圧下が不足したものと考えられる。   Further, in the condition numbers (6) and (8), when the product shape of the rolled narrow flange width H-section steel was examined, there was a thickness drop of about 3 mm at the corner of the flange tip, resulting in a defective cross-sectional shape. It was. It is considered that since the total reduction ratio of the flange was made too small relative to the web, the flange width spread was too small, and the flange tip reduction at the edger was insufficient.

Figure 0004089543
Figure 0004089543

以上のことから、本発明のユニバーサル圧延方法によれば、製品寸法を目標とする値に精度よく仕上げることが可能であることがわかった。   From the above, it has been found that according to the universal rolling method of the present invention, it is possible to accurately finish product dimensions to a target value.

本発明の実施に供する形鋼熱間圧延設備の一例を示す全体構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a whole block diagram which shows an example of the shape steel hot rolling equipment with which implementation of this invention is provided. 圧下バランスとフランジ幅広がりの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a rolling balance and flange width expansion. フランジ幅広がりが大きいときのエッジャ圧延とユニバーサル圧延の状況を示す図である。It is a figure which shows the condition of edger rolling and universal rolling when a flange width extension is large. 本発明の狭フランジ幅H形鋼の断面形状の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the cross-sectional shape of the narrow flange width H-section steel of this invention. 本発明の狭フランジ幅H形鋼を切断して製造されるT形鋼の断面形状の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the cross-sectional shape of the T-section steel manufactured by cut | disconnecting the narrow flange width H-section steel of this invention. 本発明のユニバーサル圧延法に用いられるユニバーサル圧延の開始時における粗形鋼片の断面形状の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the cross-sectional shape of the rough steel slab at the time of the start of the universal rolling used for the universal rolling method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10:加熱炉、12:粗ユニバーサル圧延機、13:エッジャ圧延機、14:粗ユニバーサル圧延機群、16:仕上ユニバーサル圧延機、17:冷却床。


10: heating furnace, 12: rough universal rolling mill, 13: edger rolling mill, 14: rough universal rolling mill group, 16: finishing universal rolling mill, 17: cooling bed.


Claims (1)

素材鋼片を略H形状に圧延して粗形鋼片とした後に、ユニバーサル圧延機によりウェブ厚及びフランジ厚を圧下し、エッジャ圧延機によりフランジ幅を圧下して、フランジ幅がウェブ高さに対して1/4より小さい寸法からなる狭フランジ幅H形鋼を圧延するに際し、ユニバーサル圧延開始時のフランジ脚長及びウェブとフランジの総圧下ひずみを以下の範囲とすることを特徴とするユニバーサル圧延方法。
0.4≦HEini/HEp≦1.0
1.0≦ln(twini/twp) /ln(tfini/tfp)≦1.1
ここで、HEini,tfini,twiniはそれぞれユニバーサル圧延の開始時における粗形鋼片の断面におけるフランジ脚長、フランジ厚、ウェブ厚、また、HEp,tfp,twpは、それぞれ狭フランジ幅H形鋼の製品断面におけるフランジ脚長、フランジ厚、ウェブ厚である。
After rolling the raw steel slab into a roughly H-shaped slab, the web thickness and the flange thickness are reduced by a universal rolling mill , the flange width is reduced by an edger rolling mill , and the flange width becomes the web height. On the other hand , when rolling a narrow flange width H-shaped steel having a dimension smaller than 1/4, the flange leg length at the start of universal rolling and the total rolling strain of the web and flange are within the following ranges. .
0.4 ≦ HE ini / HE p ≦ 1.0
1.0 ≦ ln (tw ini / tw p ) / ln (tf ini / tf p ) ≦ 1.1
Here, HE ini , tf ini , and tw ini are the flange leg length, flange thickness, and web thickness in the cross section of the rough steel slab at the start of universal rolling, respectively, and HE p , tf p , and tw p are narrow flanges, respectively. It is the flange leg length, flange thickness, and web thickness in the product cross section of the width H-section steel.
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