JP4109443B2 - フランジを有する形鋼の圧延方法 - Google Patents
フランジを有する形鋼の圧延方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4109443B2 JP4109443B2 JP2001342318A JP2001342318A JP4109443B2 JP 4109443 B2 JP4109443 B2 JP 4109443B2 JP 2001342318 A JP2001342318 A JP 2001342318A JP 2001342318 A JP2001342318 A JP 2001342318A JP 4109443 B2 JP4109443 B2 JP 4109443B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flange
- thickness
- rolling
- web
- rough
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、溝形鋼等のフランジを有する形鋼の圧延において、先後端の寸法形状の不良部を少なくし、寸法精度の良好な製品を製造する圧延方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｈ形鋼を熱間圧延により製造する場合において、Ｈ形鋼の製造工程は、例えば、図７に示すように、圧延素材を粗圧延する二重式粗圧延機１（以下、「粗圧延機」と称する）、一対の上下水平ロール２ａと一対の左右竪ロール２ｂとで構成された粗ユニバーサル圧延機２と、この粗ユニバーサル圧延機２に近接して配設されたエッジャー圧延機３３および仕上げユニバーサル圧延機４からなる圧延装置列により圧延成形されるのが一般的である。
【０００３】
Ｈ形鋼の素材としては、一般に連続鋳造で製造されるスラブやブルーム、ビームブランクなどが用いられる。スラブを素材とした場合、粗圧延機１において，図８のようにロールに複数配置された孔型のうち、まず孔型の中央部に突起を有する孔型１１〜１３により順次、スラブの短辺部を上下から複数パスで圧下してフランジを生成させてドッグボーン状の中間鋼片５１を成形する。ウェブ面からフランジ先端まで中間位置でのフランジ厚をｔf’とすると、スラブをウェブ高さ方向に圧下した後に生成されるフランジ厚ｔf’は、通常、スラブ厚みの半分よりやや大きい程度であるので、この中間鋼片５１ではウェブ厚に対するフランジ厚みの比はｔf’／ｔw’＜＜１である。
【０００４】
次に、この中間鋼片５１を９０°ないしは２７０°転回し、成形孔型１５により複数パスでウェブ厚みを圧下するとともにフランジを整形し、ウェブ厚みｔw’に対するフランジ厚みｔf’の比ｔf’／ｔw’およびウェブ面からフランジ先端までの長さ（以下、「フランジ脚長」と称する）Ｌ’が製品の厚み比ｔf／ｔwおよびフランジ脚長Ｌとほぼ同等か近い粗形鋼片５３にまで圧延を行う。すなわち、製品のウェブ厚みに対するフランジ厚みの比の範囲は通常ｔf／ｔw＞１であることから、粗形鋼片５３の厚み比はｔf’／ｔw’＞１である。
【０００５】
ここで、圧延出側の厚みｔ2に対する圧延入側の厚みｔ1の比ｔ1／ｔ2を厚み延伸と定義すると、こうして得られた粗形鋼片５３は粗ユニバーサル圧延機２でウェブ厚み延伸ηwとフランジ厚み延伸ηfをほぼ等しくした状態で、製品の厚みにほぼ等しくなるまで複数パスで圧延される。その際、粗ユニバーサル圧延機２に近接して配置したエッジャー圧延機３３には製品のフランジ脚長Ｌよりもわずかに孔型深さＤの小さい孔型ロール３ｃを使用し、これによりフランジ幅を圧下することで図９に示すようなフランジ６２の幅中心ｄからのウェブ６１の中心ｃのずれ（以下、「ウェブ中心偏り」と称する）が一定量以上に大きくならないようにしている。ここで、ウェブ中心偏り量ｅは上下のフランジ脚長ａ，ｂの関係からｅ＝（ａ−ｂ）／２と表される。こうしてほぼ製品寸法にまで整形された被圧延材に対し、仕上げユニバーサル圧延機４でフランジをウェブに対して直角にし、厚みを最終寸法に仕上げる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
通常、粗圧延機１の成形孔型ではウェブ厚のみが圧下され、フランジはフランジ幅が多少圧下されるだけで厚みは圧下されない。そのため、粗圧延あるいは粗ユニバーサル圧延の途中パスでは、図１０（ａ）のようなフランジに対してウェブが先行したタング状のクロップが大きく形成される。タングが大きく成長するとユニバーサル圧延中にミスロールを発生させる可能性があるため、粗圧延後あるいは粗ユニバーサル圧延の途中で中間クロップカットソーでクロップを切断しており、歩留を低下させている。
【０００７】
図１１のようなウェブ外法一定Ｈ形鋼では、従来よりも製品のウェブ厚みに対するフランジ厚みの比が大きいサイズが多くなっており、タング状のクロップ長さはますます増加する傾向にある。また、ウェブ外法一定Ｈ形鋼では、図１１のようにウェブ厚みｔwによらずフランジ幅Ｂが一定、すなわちフランジ脚長Ｌがウェブ厚みによって異なっている。そのため、孔型深さ一定のエッジャー圧延機３３では、ウェブ厚みによってはロールとウェブ面との間隔が大きくなり、ウェブ中心偏りが悪化しやすいという問題もある。
【０００８】
また、中間クロップカットソーで切断後の被圧延材を粗ユニバーサル圧延機でウェブ厚み延伸ηwとフランジ厚み延伸ηfをほぼバランスさせて圧延した場合、圧延入側のウェブ厚ｔwとフランジ厚ｔf、水平ロール半径Ｒhと竪ロール半径Ｒvの関係から、竪ロールとフランジとの接触弧長Ｌｄｆと水平ロールとウェブとの接触弧長Ｌｄｗの比は、
ｌdf／ｌdw＝｛２Ｒv・ｔf・（1−1/ηf）｝1/2／｛Ｒh・ｔw・（1−1/ηw）｝1/2
＝｛２Ｒv/Ｒh・ｔf/ｔw・（1−1/ηf）/（1−1/ηw）｝1/2＞１
となり、通常フランジの方が接触弧長が長くなる。その結果、先後端ではウェブが水平ロールにより拘束されない状態で、竪ロールによってフランジが圧下され、ウェブにはウェブ高さ方向に圧縮力が作用して座屈しやすくなり、ウェブ位置が付け替えられる。また、噛み込み側で被圧延材とユニバーサル圧延機のパスラインが上下にずれると、先にフランジの上下位置が竪ロールによって拘束されるため、水平ロールによってウェブ位置が付け替えられる。これらの結果、ウェブ中心偏りが悪化し、製品の先後端部の寸法不良部が長くなり歩留が低下するという問題もある。実際には、ウェブ波を防止するために、ユニバーサル圧延の後半パスではフランジ厚み延伸をウェブ厚み延伸に対してやや大きくして圧延することが多く、その場合、図１０（ｂ）のようなフィッシュテール状のクロップが形成され、さらに座屈が生じやすくなっている。
【０００９】
先後端のクロップを低減させる方法としては、特開平01-143701号公報および特開平07-337315号公報に、プレス装置によりウェブ部を圧下することにより、続く圧延工程でウェブクロップの成長を抑制する方法が開示されている。しかしながら、プレス装置が新たなに必要となり設備コストが嵩む。本発明者らは、クロップの生成特性に着目した実験により、ウェブ厚の大きい段階からフランジ厚も圧下し、ウェブが大きく先行したクロップが生成するまでにできるだけウェブ厚を小さくすることによりクロップ長が低減すること、噛み込み端におけるクロップ生成にはフランジ厚み延伸の影響が小さいことを明らかにした。
【００１０】
本発明は、これらの知見により圧延機以外に特別な設備を必要とすることなく、上記課題を解決し、長手方向の寸法形状不良部の少ない寸法精度が良好な製品を効率的に製造するための圧延方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、粗圧延機と、粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ−圧延機からなる１組あるいは複数組の中間圧延機群を用いてフランジを有する形鋼を圧延する方法において、ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延の前半パスにおいて、粗圧延終了から製品までのウエブ厚みの総圧下量のうち１／５以上のウエブ厚み圧下を行うまで、ウエブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を平均で０．９３以上に設定してウエブ厚みとフランジ厚みを圧下するものである。
【００１２】
より好適な方法として、本発明は、粗圧延機と、粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ−圧延機からなる１組あるいは複数組の中間圧延機群を用いてフランジを有する形鋼を圧延する方法において、ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延の前半パスにおいて、粗圧延終了から製品までのウエブ厚みの総圧下量のうち１／５以上のウエブ厚み圧下を行うまで、各パスともウエブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を０．９３以上に設定してウエブ厚みとフランジ厚みを圧下するものである。
【００１３】
また、本発明は、上記方法において、ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延機で圧延中に蹴出し端側でのフランジ厚み延伸を大きくするか、ウエブ厚み延伸を小さくするものである。
【００１５】
さらに、本発明は、粗圧延機と、粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ−圧延機からなる１組あるいは複数組の中間圧延機群を用いてフランジを有する形鋼を圧延する方法において、
１） 粗圧延機の成形孔型圧延での少なくとも１パスにおいて、噛み込み端が噛み込んだ後蹴出すまでの間にロール間隙を開放するか、あるいは噛み込み端に比べ蹴出し端の圧下量を小さくすること、
２） ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延の前半パスにおいて、粗圧延終了から製品までのウエブ厚みの総圧下量のうち１／５以上のウエブ厚み圧下を行うまで、ウエブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を平均あるいは各パスで０．９３以上に設定してウエブ厚みとフランジ厚みを圧下すること
３） ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延機で圧延中に蹴出し端側でのフランジ厚み延伸を大きくするか、ウエブ厚み延伸を小さくすること、
のいずれか２つ以上を組み合わせて圧延するものである。
【００１６】
さらには、前記粗圧延機において、複数の孔型により順次素材を製品に対するウェブ高さ方向にのみ圧下を行うものである。
【００１７】
前記エッジャー圧延機を孔型深さを自在に調整できるものとし、被圧延材のフランジ脚長の変化に応じてパスごとあるいはパス内で連続的に孔型深さを調整してフランジ幅を圧下するものである。より好適には、前記孔型深さを自在に調整できるエッジャー圧延機において、少なくとも被圧延材のウェブ端部からコーナーＲ部、フランジ内面の下方部にウェブ拘束ロールを接近させつつフランジ幅を圧下するものである。
【００１８】
前記粗ユニバーサル圧延機において、水平ロール側面部のコーナーＲ寄りの領域をロール軸寄りの領域よりも鉛直線に対する勾配が大きくなるように単数または複数の円弧あるいは直線で構成される形状とするか、または水平ロール円周部のロール軸方向の中央付近からコーナーＲにかけての領域をコーナーＲに近いほどロール径が減少するような単数または複数の円弧あるいは直線で構成される形状とするか、または前者と後者の両方で構成される形状とするものである。
【００１９】
また、本発明は、中間クロップ切断後の粗ユニバーサル圧延において、少なくとも１パス以上、ウェブ厚み延伸をフランジ厚み延伸に比べて大きくして圧延するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明についてスラブを素材としたＨ形鋼の製造方法を圧延機の構成がシンプルな図１と図２を例にして説明する。
【００２１】
まず、二重式の粗圧延機１の第１孔型１１でスラブの短辺を上下からウェブ高さ方向に圧下し誘導用の溝を付与する。次に第２孔型１２で第１孔型で付けた溝を案内にしつつ複数パスでウェブ高さ方向にスラブ幅を圧下してフランジを生成する。次に第３孔型１３で溝をなだらかしてドッグボーン状の中間鋼片５１を生成する。この中間鋼片５１では、前述のようにウェブ厚に対するフランジ厚みの比はｔf’／ｔw’＜＜１である。また、長手方向の端部はウェブよりもフランジの方が先行した、いわゆるフィッシュテール形状となっている。
【００２２】
次に、成形孔型１４によりウェブ厚の圧下を行うが、従来よりもウェブ圧下量を少なくし、ウェブ厚みｔw’に対するフランジ厚みｔf’の比ｔf’／ｔw’が製品の厚み比ｔf／ｔwに比べ小さい断面５２で圧延を終了する。本発明で言うところの粗圧延終了のウェブ厚みに対するフランジ厚みの比の範囲はおおよそｔf’／ｔw’＜１であり、製品の厚み比がｔf／ｔw＞１であることと比較して小さい。好ましくは、クロップがフィッシュテールからタング状になる以前に圧延を終了する。
【００２３】
この場合、粗ユニバーサル圧延以降の圧延における累積のウェブ厚み延伸がフランジ厚み延伸に比べ大きくなる。粗ユニバーサル圧延機２でウェブ厚とフランジ厚を圧延する際、その前半パスにおいてフランジ厚み延伸を相対的に高めることによってウェブ厚が大きい段階でのウェブクロップの成長が抑制でき、ウェブ厚がある程度小さくなった中間パスでウェブ厚み延伸を相対的に高めても、ウェブ厚みが比較的小さいためにクロップが発生してもその重量が小さく抑えられる。
【００２４】
図４にウェブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比（フランジ延伸／ウェブ延伸）が噛み込み端と蹴出し端のクロップ長さに及ぼす影響の一例を示す。図４ではフランジ幅の立ち上がりからウェブ先端までの距離をクロップ長さとし、プラスがタングである。この図から分かるように、ウェブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を０．９３以上に設定することにより、ウェブクロップの成長が抑制される。特に、粗圧延終了から製品までのウェブ厚みの総圧下量のうち１／５以上のウェブ厚み圧下を行うまでの間は、各パスともウェブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を０．９３以上に設定することにより、ウェブクロップの成長が抑制され、粗圧延途中で切断するクロップ重量を削減でき歩留向上の効果があることが実験より明らかとなった。また、それぞれの数値が大きいほどクロップ重量の削減効果が大きく、好ましくはウェブ厚みの総圧下量のうち１／３以上のウェブ厚み圧下を行うまでの間は、ウェブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を０．９５以上にする。粗圧延終了から製品までのウェブ厚みの総圧下量が１／５以下、また、ウェブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比が０．９３以下ではフランジ圧下によるクロップ短縮の効果がほとんど得られない。各パスとも０．９３以上にできなくても、平均で０．９３以上にできれば効果はある。ただし、製品のフランジ厚み／ウェブ厚み比が大きいサイズでは、前半パスでフランジ厚み延伸を高める過ぎるとフランジ肉量が不足するために、製品のフランジ厚み／ウェブ厚み比に応じて粗圧延終了のウェブ厚みに対するフランジ厚みの比や粗ユニバーサル圧延のパススケジュールを設定すればよい。
【００２５】
もう一つの方法として、図１のようにウェブ厚みに対するフランジ厚みの比が製品に比べ小さい断面５２で圧延を終了した後、粗ユニバーサル圧延機１でウェブ厚み延伸をフランジ厚み延伸よりも大きく設定して圧延する際、当該パスにおける噛み込みから蹴出す前までの間は設定どおりウェブ厚み延伸をフランジ厚み延伸よりも大きくして圧延し、蹴出し端を圧延する前に水平ロールギャップを広げるか、あるいは竪ロールギャップを小さくする変更をして、フランジ延伸／ウェブ延伸を高めて蹴出し端の圧延を行う。図４から分かるように、蹴出し端は、ウェブ厚み延伸が相対的に大きいほどクロップが大きく増加するのに対し、噛み込み端ではウェブ厚み延伸が相対的に増加してもタングは蹴出し端ほどは増加しない。圧延中にロールギャップを変更することは油圧圧下機構を導入すれば容易に行える。圧延中にロールギャップが変更できない場合には、噛み込み端を圧延後か蹴出し端を圧延する前に圧延機のロール回転を停止し、ロールを逆回転して材料を引き戻した後、フランジ延伸／ウェブ延伸が相対的に大きくなるようにロールギャップを修正して同一方向に再圧延するか、或いはロールを解放して空通しすればよい。
【００２６】
このことは、粗圧延機１の成形孔型１４による圧延でも同じことであり、蹴出し端のウェブ厚み延伸を小さくする同様の制御を行うことによりクロップ発生量は大きく低減できる。また、粗圧延機および粗ユニバーサル圧延機で以上の圧延方法を２つ以上組み合わせればさらに効果的である。
【００２７】
粗圧延終了のウェブ厚みに対するフランジ厚みの比がもっとも小さくなる形態としては、粗圧延機１の成形孔型１４を省略し、粗圧延機１でスラブをその幅方向に圧延してドッグボーン状の中間鋼片５１を成形した後、すぐに粗ユニバーサル圧延機２でフランジ厚の圧下を開始することである。その場合、粗圧延機１には例えば図３のようにロール胴長内にウェブ高さ方向に圧下する孔底幅の異なる孔型１２ａと１２ｂ、１３ａと１３ｂを多数配置できるので、製品のフランジ幅や、ウェブ高さ、厚みに依存する粗ユニバーサル圧延以降でのフランジ成形特性に応じて使用する粗圧延機の孔型を選択することにより、ウェブ高さの異なるシリーズにわたって粗圧延機のロールを共用することも可能となる。
【００２８】
また、エッジャー圧延機３には、フランジ圧下ロール３ａとウェブ拘束ロール３ｂを備え、孔型深さ（フランジ圧下ロール３ａとウェブ拘束ロール３ｂの外周面の相対距離）を自在に変更できる機構を有するもの（以下、「孔型深さ可変式エッジャー圧延機」と称する）を適用すれば、寸法精度はさらに高められる。例えば、図１でＤ１、Ｄ２のように各パスごとに被圧延材フランジ脚長に応じて孔型深さを調整してウェブ中心偏りを常に一定量以下に抑制するように圧延する。ウェブ中心偏りが大きい場合にはウェブ拘束ロール３ｂによりウェブを圧下することになる。このエッジャー圧延機３としては、例えば特許１８２８７９２号公報に開示されているような、左右２分割式のフランジ幅圧下ロールと、フランジ幅圧下ロールとは回転自在に勘合した偏心リングの外周面に回転自在に装着されたウェブ拘束リングロールからなるエッジャー圧延機などを採用すればよい。
【００２９】
孔型深さ可変式エッジャー圧延機を使用すれば、フランジ幅の異なる製品やフランジ幅が一定でウェブ厚みに応じてフランジ脚長が異なる製品をロールの組み替えを行うことなく製造できるので、生産性が高まり、ロール費用も削減できる。
【００３０】
加えて、孔型深さ可変式エッジャー圧延機３で圧延する際、各パス毎に、ウェブの高さ方向両端部はもちろんのこと、被圧延材のコーナーＲ部からフランジ内面の下方部に該ウェブ拘束ロールを接近させて圧延することにより、ウェブ中心偏りを効率的に修正できるだけでなく、フランジ幅を大圧下した際にフランジ内側へ大きくバルジングが生じるのを抑え、粗ユニバーサル圧延でフランジ内面をスリ下げて折れ込み疵（スリ下げ疵）を発生させるのを防止することができる。フランジ内面のスリ下げ疵の防止には、フランジ内面のできるだけフランジ先端側までウェブ拘束ロールが接近するようにロール形状を設定することが好ましい。
【００３１】
しかし、フランジ内面のフランジ先端側までウェブ拘束ロールを接近させることが構造上困難な場合にフランジ幅を大きく圧下する必要が生じる場合には、粗ユニバーサル圧延機２の水平ロール形状を、例えば、図５（ａ）に示すようにコーナーＲｒ２とは別に、フランジ内面の下方部に対応する水平ロール側面のコーナーＲｒ２寄りの領域を円弧ｒ１で形成し、この部分の鉛直線に対する勾配が、フランジ内面のフランジ先端側に対応するロール軸寄りの領域の勾配に比べ大きくなるようにする。円弧ｒ１の代わりに勾配の大きな直線で構成してもよい。
【００３２】
すなわち、フランジ先端付近でフランジ内側へ大きなバルジングが生じた場合、通常の側面の勾配が一定の水平ロールでは、フランジ先端側のバルジング部に水平ロールのコーナーＲ部が接触し始め、ロールの回転とともにバルジングをフランジ下方に徐々にスリ下げていき、ウェブとフランジの境界部付近に折れ込みを生じさせるが、水平ロール側面のコーナーＲ寄りの領域の勾配が大きいとコーナーＲ部の胴幅が小さくなるためにバルジング部をスリ下げない。また、粗ユニバーサル圧延機の水平ロール側面が一定勾配の形状の場合、ウェブ厚み延伸をフランジ厚み延伸よりも大きく設定して多パス圧延を行うとフランジ内面が水平ロール側面から離れ、圧下が進むにつれてフランジ内側が凹んだ状態になるが、図５（ａ）のような形状にすれば凹みの発生を抑制できフランジ内面の形状をなめらかにできるとともに、ウェブ圧下に伴うフランジ肉量の減少量を低減させる効果もある。
【００３３】
さらには図５（ｂ）のように、特開平７−２８４８０１号公報と同様に、水平ロール円周部のロール軸方向の中央付近からコーナーＲにかけての領域に、コーナーＲに近いほどロール径が減少するような単数または複数の円弧あるいは直線で構成される傾斜部を付与することにより、粗ユニバーサル圧延でフランジ厚み延伸に対してウェブ厚み延伸を相対的に大きくして圧延した際に、ウェブからフランジへのメタルフローが増大しフランジ断面積の減少率が低減する。そのため、フランジ肉量が確保し易くなるだけでなく、本発明の特徴である被圧延材のウェブ厚みに対するフランジ厚みの比が製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延の初期パスからフランジ厚みを圧下することにより従来の圧延法に比べてウェブクロップの成長が著しく抑制できるという大きな効果も得られる。
【００３４】
もちろん、図５（ｃ）に示すように水平ロールの円周部のロール軸方向中央付近からコーナーＲ、さらには側面部にかけての領域を複数の円弧または直線で構成することにより、フランジ先端のバルジングのスリ下げによる折れ込み疵発生を抑制しつつ、フランジ断面積の十分な確保ができクロップ削減効果も増大する。
【００３５】
粗圧延機でウェブ高さ方向の圧下を行った後の粗形鋼片から、前述のウェブ外法一定Ｈ形鋼のようにウェブ厚みとフランジ厚みの比ｔf／ｔwが広範囲なサイズや広範囲なフランジ幅シリーズの製品を容易に製造するためには、図６に示すようにサイズやシリーズに応じて粗圧延機１でウェブ高さ方向の圧下終了時の粗形鋼片５のウェブ高さを調整することも効果がある。つまり、粗圧延終了時では、ウェブ厚みが大きいため製品のフランジに相当する部位の大部分はウェブ部と連続した領域５ａに位置しており、粗ユニバーサル圧延でウェブを圧下することによりフランジとして形成される。
【００３６】
したがって、ｔf／ｔwが大きいサイズでは、粗圧延終了のウェブ高さを標準より大きくし、それに対応して粗ユニバーサル圧延の初期パスの竪ロール２ｂの開度を標準より大きく設定した状態で水平ロール２ａによりウェブ厚みの圧下を行い、ｔf／ｔwが小さいサイズでは、粗圧延終了のウェブ高さを標準より小さくし、それに対応して粗ユニバーサル圧延の初期パスの竪ロール開度を標準より小さく設定して水平ロールによりウェブ厚みの圧下を行う。これにより、フランジ厚みのベースとなる粗ユニバーサル圧延の初期のフランジ厚みｔf0を調整できるとともに、ウェブ外法に対するウェブ内法の比を小さくすれば、ユニバーサル圧延でのウェブ圧下に伴うフランジ断面積の減少率が低下し、反対にウェブ外法に対するウェブ内法の比を大きくすれば、ユニバーサル圧延でのウェブ圧下に伴うフランジ断面積の減少率が増大して、フランジ肉量の制御量が拡大できサイズの造り分けが容易になる。加えて、粗圧延終了のウェブ高さに応じてスラブ幅を変更すればさらに効果的である。
【００３７】
ところで、本発明の圧延方法は図１に示した圧延装置列に限定されるものではなく、二重式の粗圧延機、第１粗ユニバーサル圧延機とこれに隣接した第１エッジャー圧延機からなる第１中間圧延機群、第２粗ユニバーサル圧延機と第２エッジャー圧延機からなる第２中間圧延機群、および仕上げユニバーサル圧延機から構成される圧延装置列も当然含まれる。この場合、第１エッジャー圧延機あるいは第２エッジャー圧延機を孔型深さ可変式としてもよい。また、中間圧延機群が第１粗ユニバーサル圧延機、孔型深さ可変式エッジャー圧延機３および第２粗ユニバーサル圧延機をタンデムに配置した場合も考えられる。
【００３８】
中間クロップ切断後の粗ユニバーサル圧延において、前述のように竪ロールとフランジとの接触弧長が水平ロールとウェブとの接触弧長よりも大きい場合に、ウェブ高さ方向の圧縮応力よる座屈やパスラインずれによってウェブが付け替わり、ウェブ中心偏りが悪化するのを防止するために、中間クロップ切断後の最初の少なくとも１パスにおいて、ウェブ厚み延伸をフランジ厚み延伸よりも大きくして、両端にタング状のクロップを生成する。これにより、噛み込み時にパスラインがずれてもウェブが先に誘導されるためにウェブ付け替えが生じにくくなるとともに、蹴出し時に圧縮応力が生じても、後続部にウェブ部があるために座屈が生じにくくなり、ウェブ中心偏りの悪化が防止でき、最終製品の寸法不良部が短くできる。
【００３９】
ここでは、スラブを素材とした例で説明したが、ブルームやビームブランクを素材とした場合でも粗圧延機および粗ユニバーサル圧延機で同様に圧延すればよい。
【００４０】
また、説明はＨ形鋼の圧延について行ったが、Ｉ形鋼や溝形鋼などについても、図１に示す圧延装置列などにおいて、同様の圧延方法を行えばクロップ長さを短くできる。
【００４１】
【実施例】
ウェブ高さH600mm、フランジ幅250mm、ウェブ厚12mm、フランジ厚22mのＨ形鋼を、厚み250mmの連続鋳造スラブを素材として、粗圧延機、粗ユニバーサル圧延機とエッジャー圧延機からなる第１中間圧延機群と第２中間圧延機群、仕上げ圧延機を使用して製造した。第１中間圧延機群のエッジャー圧延機には孔型深さ可変式エッジャー圧延機を使用した。
【００４２】
粗圧延機では、いずれもウェブ厚170mmで圧延を終了した。第１粗ユニバーサル圧延機の前半パスを表１に示した延伸比で、表１に示したウェブ厚まで圧延し、その後は、フランジ厚／ウェブ厚が製品のフランジ厚／ウェブ厚にほぼ等しくなるまで、ウェブ厚み延伸とフランジ厚み延伸を調整した後、ウェブ厚み延伸とフランジ厚み延伸をほぼ等しくして製品まで圧延した。第１粗ユニバーサル圧延は合計１１パスで、先端側クロップは１１パス後、後端側クロップは１０パス後に切断し、その長さを測定した。
【００４３】
比較として従来の圧延方法で製造した場合も表１に示す。この場合、粗圧延終了のウェブ厚は70mmであり、粗ユニバーサル圧延ではフランジ延伸／ウェブ延伸は全パスともほぼ1.0である。表１にそれぞれの切断した中間クロップ長さを示すが、本発明の圧延方法により中間クロップ長さが低減し、歩留りが向上した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
なお、粗圧延機の成形孔型の第１〜４パスにおいて蹴出し端のウェブ厚圧下を行わなかった条件については、クロップ長さは従来法よりも先端、後端とも約250mmが短縮した。
【００４６】
また、中間クロップ切断後、３パスにわたりウェブ厚み延伸をフランジ厚み延伸に対して大きくして圧延を行ったところ、ウェブ厚み延伸とフランジ厚み延伸を等しくした場合に比べ、先端と後端のウェブ中心偏り公差はずれ部の長さが約１ｍ短縮した。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明の圧延方法により、クロップの成長を抑制でき歩留が向上するだけでなく、端部におけるウェブ中心偏りが小さく良好な寸法精度の製品が製造できる。また、フランジ幅の異なる製品についてもロール組み替えを行うことなく製造でき、ロール保有数を削減し、歩留や作業率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧延方法および圧延装置列の説明図である。
【図２】本発明の粗圧延方法の説明図である。
【図３】本発明におけるウェブ高さ方向の圧下のみを行う粗圧延方法の説明図である。
【図４】ユニバーサル圧延におけるクロップ生成特性に関する説明図である。
【図５】本発明による粗ユニバーサル圧延機の水平ロール形状の説明図である。
【図６】サイズ造り分けに関する圧延方法の説明図である。
【図７】従来の圧延方法の説明図である。
【図８】従来の粗圧延方法の説明図である。
【図９】Ｈ形鋼のウェブ中心偏りの説明図である。
【図１０】Ｈ形鋼の製造過程で生成するクロップ形状の説明図である。
【図１１】ウェブ外法一定Ｈ形鋼の説明図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、溝形鋼等のフランジを有する形鋼の圧延において、先後端の寸法形状の不良部を少なくし、寸法精度の良好な製品を製造する圧延方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｈ形鋼を熱間圧延により製造する場合において、Ｈ形鋼の製造工程は、例えば、図７に示すように、圧延素材を粗圧延する二重式粗圧延機１（以下、「粗圧延機」と称する）、一対の上下水平ロール２ａと一対の左右竪ロール２ｂとで構成された粗ユニバーサル圧延機２と、この粗ユニバーサル圧延機２に近接して配設されたエッジャー圧延機３３および仕上げユニバーサル圧延機４からなる圧延装置列により圧延成形されるのが一般的である。
【０００３】
Ｈ形鋼の素材としては、一般に連続鋳造で製造されるスラブやブルーム、ビームブランクなどが用いられる。スラブを素材とした場合、粗圧延機１において，図８のようにロールに複数配置された孔型のうち、まず孔型の中央部に突起を有する孔型１１〜１３により順次、スラブの短辺部を上下から複数パスで圧下してフランジを生成させてドッグボーン状の中間鋼片５１を成形する。ウェブ面からフランジ先端まで中間位置でのフランジ厚をｔf’とすると、スラブをウェブ高さ方向に圧下した後に生成されるフランジ厚ｔf’は、通常、スラブ厚みの半分よりやや大きい程度であるので、この中間鋼片５１ではウェブ厚に対するフランジ厚みの比はｔf’／ｔw’＜＜１である。
【０００４】
次に、この中間鋼片５１を９０°ないしは２７０°転回し、成形孔型１５により複数パスでウェブ厚みを圧下するとともにフランジを整形し、ウェブ厚みｔw’に対するフランジ厚みｔf’の比ｔf’／ｔw’およびウェブ面からフランジ先端までの長さ（以下、「フランジ脚長」と称する）Ｌ’が製品の厚み比ｔf／ｔwおよびフランジ脚長Ｌとほぼ同等か近い粗形鋼片５３にまで圧延を行う。すなわち、製品のウェブ厚みに対するフランジ厚みの比の範囲は通常ｔf／ｔw＞１であることから、粗形鋼片５３の厚み比はｔf’／ｔw’＞１である。
【０００５】
ここで、圧延出側の厚みｔ2に対する圧延入側の厚みｔ1の比ｔ1／ｔ2を厚み延伸と定義すると、こうして得られた粗形鋼片５３は粗ユニバーサル圧延機２でウェブ厚み延伸ηwとフランジ厚み延伸ηfをほぼ等しくした状態で、製品の厚みにほぼ等しくなるまで複数パスで圧延される。その際、粗ユニバーサル圧延機２に近接して配置したエッジャー圧延機３３には製品のフランジ脚長Ｌよりもわずかに孔型深さＤの小さい孔型ロール３ｃを使用し、これによりフランジ幅を圧下することで図９に示すようなフランジ６２の幅中心ｄからのウェブ６１の中心ｃのずれ（以下、「ウェブ中心偏り」と称する）が一定量以上に大きくならないようにしている。ここで、ウェブ中心偏り量ｅは上下のフランジ脚長ａ，ｂの関係からｅ＝（ａ−ｂ）／２と表される。こうしてほぼ製品寸法にまで整形された被圧延材に対し、仕上げユニバーサル圧延機４でフランジをウェブに対して直角にし、厚みを最終寸法に仕上げる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
通常、粗圧延機１の成形孔型ではウェブ厚のみが圧下され、フランジはフランジ幅が多少圧下されるだけで厚みは圧下されない。そのため、粗圧延あるいは粗ユニバーサル圧延の途中パスでは、図１０（ａ）のようなフランジに対してウェブが先行したタング状のクロップが大きく形成される。タングが大きく成長するとユニバーサル圧延中にミスロールを発生させる可能性があるため、粗圧延後あるいは粗ユニバーサル圧延の途中で中間クロップカットソーでクロップを切断しており、歩留を低下させている。
【０００７】
図１１のようなウェブ外法一定Ｈ形鋼では、従来よりも製品のウェブ厚みに対するフランジ厚みの比が大きいサイズが多くなっており、タング状のクロップ長さはますます増加する傾向にある。また、ウェブ外法一定Ｈ形鋼では、図１１のようにウェブ厚みｔwによらずフランジ幅Ｂが一定、すなわちフランジ脚長Ｌがウェブ厚みによって異なっている。そのため、孔型深さ一定のエッジャー圧延機３３では、ウェブ厚みによってはロールとウェブ面との間隔が大きくなり、ウェブ中心偏りが悪化しやすいという問題もある。
【０００８】
また、中間クロップカットソーで切断後の被圧延材を粗ユニバーサル圧延機でウェブ厚み延伸ηwとフランジ厚み延伸ηfをほぼバランスさせて圧延した場合、圧延入側のウェブ厚ｔwとフランジ厚ｔf、水平ロール半径Ｒhと竪ロール半径Ｒvの関係から、竪ロールとフランジとの接触弧長Ｌｄｆと水平ロールとウェブとの接触弧長Ｌｄｗの比は、
ｌdf／ｌdw＝｛２Ｒv・ｔf・（1−1/ηf）｝1/2／｛Ｒh・ｔw・（1−1/ηw）｝1/2
＝｛２Ｒv/Ｒh・ｔf/ｔw・（1−1/ηf）/（1−1/ηw）｝1/2＞１
となり、通常フランジの方が接触弧長が長くなる。その結果、先後端ではウェブが水平ロールにより拘束されない状態で、竪ロールによってフランジが圧下され、ウェブにはウェブ高さ方向に圧縮力が作用して座屈しやすくなり、ウェブ位置が付け替えられる。また、噛み込み側で被圧延材とユニバーサル圧延機のパスラインが上下にずれると、先にフランジの上下位置が竪ロールによって拘束されるため、水平ロールによってウェブ位置が付け替えられる。これらの結果、ウェブ中心偏りが悪化し、製品の先後端部の寸法不良部が長くなり歩留が低下するという問題もある。実際には、ウェブ波を防止するために、ユニバーサル圧延の後半パスではフランジ厚み延伸をウェブ厚み延伸に対してやや大きくして圧延することが多く、その場合、図１０（ｂ）のようなフィッシュテール状のクロップが形成され、さらに座屈が生じやすくなっている。
【０００９】
先後端のクロップを低減させる方法としては、特開平01-143701号公報および特開平07-337315号公報に、プレス装置によりウェブ部を圧下することにより、続く圧延工程でウェブクロップの成長を抑制する方法が開示されている。しかしながら、プレス装置が新たなに必要となり設備コストが嵩む。本発明者らは、クロップの生成特性に着目した実験により、ウェブ厚の大きい段階からフランジ厚も圧下し、ウェブが大きく先行したクロップが生成するまでにできるだけウェブ厚を小さくすることによりクロップ長が低減すること、噛み込み端におけるクロップ生成にはフランジ厚み延伸の影響が小さいことを明らかにした。
【００１０】
本発明は、これらの知見により圧延機以外に特別な設備を必要とすることなく、上記課題を解決し、長手方向の寸法形状不良部の少ない寸法精度が良好な製品を効率的に製造するための圧延方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、粗圧延機と、粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ−圧延機からなる１組あるいは複数組の中間圧延機群を用いてフランジを有する形鋼を圧延する方法において、ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延の前半パスにおいて、粗圧延終了から製品までのウエブ厚みの総圧下量のうち１／５以上のウエブ厚み圧下を行うまで、ウエブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を平均で０．９３以上に設定してウエブ厚みとフランジ厚みを圧下するものである。
【００１２】
より好適な方法として、本発明は、粗圧延機と、粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ−圧延機からなる１組あるいは複数組の中間圧延機群を用いてフランジを有する形鋼を圧延する方法において、ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延の前半パスにおいて、粗圧延終了から製品までのウエブ厚みの総圧下量のうち１／５以上のウエブ厚み圧下を行うまで、各パスともウエブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を０．９３以上に設定してウエブ厚みとフランジ厚みを圧下するものである。
【００１３】
また、本発明は、上記方法において、ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延機で圧延中に蹴出し端側でのフランジ厚み延伸を大きくするか、ウエブ厚み延伸を小さくするものである。
【００１５】
さらに、本発明は、粗圧延機と、粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ−圧延機からなる１組あるいは複数組の中間圧延機群を用いてフランジを有する形鋼を圧延する方法において、
１） 粗圧延機の成形孔型圧延での少なくとも１パスにおいて、噛み込み端が噛み込んだ後蹴出すまでの間にロール間隙を開放するか、あるいは噛み込み端に比べ蹴出し端の圧下量を小さくすること、
２） ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延の前半パスにおいて、粗圧延終了から製品までのウエブ厚みの総圧下量のうち１／５以上のウエブ厚み圧下を行うまで、ウエブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を平均あるいは各パスで０．９３以上に設定してウエブ厚みとフランジ厚みを圧下すること
３） ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延機で圧延中に蹴出し端側でのフランジ厚み延伸を大きくするか、ウエブ厚み延伸を小さくすること、
のいずれか２つ以上を組み合わせて圧延するものである。
【００１６】
さらには、前記粗圧延機において、複数の孔型により順次素材を製品に対するウェブ高さ方向にのみ圧下を行うものである。
【００１７】
前記エッジャー圧延機を孔型深さを自在に調整できるものとし、被圧延材のフランジ脚長の変化に応じてパスごとあるいはパス内で連続的に孔型深さを調整してフランジ幅を圧下するものである。より好適には、前記孔型深さを自在に調整できるエッジャー圧延機において、少なくとも被圧延材のウェブ端部からコーナーＲ部、フランジ内面の下方部にウェブ拘束ロールを接近させつつフランジ幅を圧下するものである。
【００１８】
前記粗ユニバーサル圧延機において、水平ロール側面部のコーナーＲ寄りの領域をロール軸寄りの領域よりも鉛直線に対する勾配が大きくなるように単数または複数の円弧あるいは直線で構成される形状とするか、または水平ロール円周部のロール軸方向の中央付近からコーナーＲにかけての領域をコーナーＲに近いほどロール径が減少するような単数または複数の円弧あるいは直線で構成される形状とするか、または前者と後者の両方で構成される形状とするものである。
【００１９】
また、本発明は、中間クロップ切断後の粗ユニバーサル圧延において、少なくとも１パス以上、ウェブ厚み延伸をフランジ厚み延伸に比べて大きくして圧延するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明についてスラブを素材としたＨ形鋼の製造方法を圧延機の構成がシンプルな図１と図２を例にして説明する。
【００２１】
まず、二重式の粗圧延機１の第１孔型１１でスラブの短辺を上下からウェブ高さ方向に圧下し誘導用の溝を付与する。次に第２孔型１２で第１孔型で付けた溝を案内にしつつ複数パスでウェブ高さ方向にスラブ幅を圧下してフランジを生成する。次に第３孔型１３で溝をなだらかしてドッグボーン状の中間鋼片５１を生成する。この中間鋼片５１では、前述のようにウェブ厚に対するフランジ厚みの比はｔf’／ｔw’＜＜１である。また、長手方向の端部はウェブよりもフランジの方が先行した、いわゆるフィッシュテール形状となっている。
【００２２】
次に、成形孔型１４によりウェブ厚の圧下を行うが、従来よりもウェブ圧下量を少なくし、ウェブ厚みｔw’に対するフランジ厚みｔf’の比ｔf’／ｔw’が製品の厚み比ｔf／ｔwに比べ小さい断面５２で圧延を終了する。本発明で言うところの粗圧延終了のウェブ厚みに対するフランジ厚みの比の範囲はおおよそｔf’／ｔw’＜１であり、製品の厚み比がｔf／ｔw＞１であることと比較して小さい。好ましくは、クロップがフィッシュテールからタング状になる以前に圧延を終了する。
【００２３】
この場合、粗ユニバーサル圧延以降の圧延における累積のウェブ厚み延伸がフランジ厚み延伸に比べ大きくなる。粗ユニバーサル圧延機２でウェブ厚とフランジ厚を圧延する際、その前半パスにおいてフランジ厚み延伸を相対的に高めることによってウェブ厚が大きい段階でのウェブクロップの成長が抑制でき、ウェブ厚がある程度小さくなった中間パスでウェブ厚み延伸を相対的に高めても、ウェブ厚みが比較的小さいためにクロップが発生してもその重量が小さく抑えられる。
【００２４】
図４にウェブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比（フランジ延伸／ウェブ延伸）が噛み込み端と蹴出し端のクロップ長さに及ぼす影響の一例を示す。図４ではフランジ幅の立ち上がりからウェブ先端までの距離をクロップ長さとし、プラスがタングである。この図から分かるように、ウェブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を０．９３以上に設定することにより、ウェブクロップの成長が抑制される。特に、粗圧延終了から製品までのウェブ厚みの総圧下量のうち１／５以上のウェブ厚み圧下を行うまでの間は、各パスともウェブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を０．９３以上に設定することにより、ウェブクロップの成長が抑制され、粗圧延途中で切断するクロップ重量を削減でき歩留向上の効果があることが実験より明らかとなった。また、それぞれの数値が大きいほどクロップ重量の削減効果が大きく、好ましくはウェブ厚みの総圧下量のうち１／３以上のウェブ厚み圧下を行うまでの間は、ウェブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を０．９５以上にする。粗圧延終了から製品までのウェブ厚みの総圧下量が１／５以下、また、ウェブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比が０．９３以下ではフランジ圧下によるクロップ短縮の効果がほとんど得られない。各パスとも０．９３以上にできなくても、平均で０．９３以上にできれば効果はある。ただし、製品のフランジ厚み／ウェブ厚み比が大きいサイズでは、前半パスでフランジ厚み延伸を高める過ぎるとフランジ肉量が不足するために、製品のフランジ厚み／ウェブ厚み比に応じて粗圧延終了のウェブ厚みに対するフランジ厚みの比や粗ユニバーサル圧延のパススケジュールを設定すればよい。
【００２５】
もう一つの方法として、図１のようにウェブ厚みに対するフランジ厚みの比が製品に比べ小さい断面５２で圧延を終了した後、粗ユニバーサル圧延機１でウェブ厚み延伸をフランジ厚み延伸よりも大きく設定して圧延する際、当該パスにおける噛み込みから蹴出す前までの間は設定どおりウェブ厚み延伸をフランジ厚み延伸よりも大きくして圧延し、蹴出し端を圧延する前に水平ロールギャップを広げるか、あるいは竪ロールギャップを小さくする変更をして、フランジ延伸／ウェブ延伸を高めて蹴出し端の圧延を行う。図４から分かるように、蹴出し端は、ウェブ厚み延伸が相対的に大きいほどクロップが大きく増加するのに対し、噛み込み端ではウェブ厚み延伸が相対的に増加してもタングは蹴出し端ほどは増加しない。圧延中にロールギャップを変更することは油圧圧下機構を導入すれば容易に行える。圧延中にロールギャップが変更できない場合には、噛み込み端を圧延後か蹴出し端を圧延する前に圧延機のロール回転を停止し、ロールを逆回転して材料を引き戻した後、フランジ延伸／ウェブ延伸が相対的に大きくなるようにロールギャップを修正して同一方向に再圧延するか、或いはロールを解放して空通しすればよい。
【００２６】
このことは、粗圧延機１の成形孔型１４による圧延でも同じことであり、蹴出し端のウェブ厚み延伸を小さくする同様の制御を行うことによりクロップ発生量は大きく低減できる。また、粗圧延機および粗ユニバーサル圧延機で以上の圧延方法を２つ以上組み合わせればさらに効果的である。
【００２７】
粗圧延終了のウェブ厚みに対するフランジ厚みの比がもっとも小さくなる形態としては、粗圧延機１の成形孔型１４を省略し、粗圧延機１でスラブをその幅方向に圧延してドッグボーン状の中間鋼片５１を成形した後、すぐに粗ユニバーサル圧延機２でフランジ厚の圧下を開始することである。その場合、粗圧延機１には例えば図３のようにロール胴長内にウェブ高さ方向に圧下する孔底幅の異なる孔型１２ａと１２ｂ、１３ａと１３ｂを多数配置できるので、製品のフランジ幅や、ウェブ高さ、厚みに依存する粗ユニバーサル圧延以降でのフランジ成形特性に応じて使用する粗圧延機の孔型を選択することにより、ウェブ高さの異なるシリーズにわたって粗圧延機のロールを共用することも可能となる。
【００２８】
また、エッジャー圧延機３には、フランジ圧下ロール３ａとウェブ拘束ロール３ｂを備え、孔型深さ（フランジ圧下ロール３ａとウェブ拘束ロール３ｂの外周面の相対距離）を自在に変更できる機構を有するもの（以下、「孔型深さ可変式エッジャー圧延機」と称する）を適用すれば、寸法精度はさらに高められる。例えば、図１でＤ１、Ｄ２のように各パスごとに被圧延材フランジ脚長に応じて孔型深さを調整してウェブ中心偏りを常に一定量以下に抑制するように圧延する。ウェブ中心偏りが大きい場合にはウェブ拘束ロール３ｂによりウェブを圧下することになる。このエッジャー圧延機３としては、例えば特許１８２８７９２号公報に開示されているような、左右２分割式のフランジ幅圧下ロールと、フランジ幅圧下ロールとは回転自在に勘合した偏心リングの外周面に回転自在に装着されたウェブ拘束リングロールからなるエッジャー圧延機などを採用すればよい。
【００２９】
孔型深さ可変式エッジャー圧延機を使用すれば、フランジ幅の異なる製品やフランジ幅が一定でウェブ厚みに応じてフランジ脚長が異なる製品をロールの組み替えを行うことなく製造できるので、生産性が高まり、ロール費用も削減できる。
【００３０】
加えて、孔型深さ可変式エッジャー圧延機３で圧延する際、各パス毎に、ウェブの高さ方向両端部はもちろんのこと、被圧延材のコーナーＲ部からフランジ内面の下方部に該ウェブ拘束ロールを接近させて圧延することにより、ウェブ中心偏りを効率的に修正できるだけでなく、フランジ幅を大圧下した際にフランジ内側へ大きくバルジングが生じるのを抑え、粗ユニバーサル圧延でフランジ内面をスリ下げて折れ込み疵（スリ下げ疵）を発生させるのを防止することができる。フランジ内面のスリ下げ疵の防止には、フランジ内面のできるだけフランジ先端側までウェブ拘束ロールが接近するようにロール形状を設定することが好ましい。
【００３１】
しかし、フランジ内面のフランジ先端側までウェブ拘束ロールを接近させることが構造上困難な場合にフランジ幅を大きく圧下する必要が生じる場合には、粗ユニバーサル圧延機２の水平ロール形状を、例えば、図５（ａ）に示すようにコーナーＲｒ２とは別に、フランジ内面の下方部に対応する水平ロール側面のコーナーＲｒ２寄りの領域を円弧ｒ１で形成し、この部分の鉛直線に対する勾配が、フランジ内面のフランジ先端側に対応するロール軸寄りの領域の勾配に比べ大きくなるようにする。円弧ｒ１の代わりに勾配の大きな直線で構成してもよい。
【００３２】
すなわち、フランジ先端付近でフランジ内側へ大きなバルジングが生じた場合、通常の側面の勾配が一定の水平ロールでは、フランジ先端側のバルジング部に水平ロールのコーナーＲ部が接触し始め、ロールの回転とともにバルジングをフランジ下方に徐々にスリ下げていき、ウェブとフランジの境界部付近に折れ込みを生じさせるが、水平ロール側面のコーナーＲ寄りの領域の勾配が大きいとコーナーＲ部の胴幅が小さくなるためにバルジング部をスリ下げない。また、粗ユニバーサル圧延機の水平ロール側面が一定勾配の形状の場合、ウェブ厚み延伸をフランジ厚み延伸よりも大きく設定して多パス圧延を行うとフランジ内面が水平ロール側面から離れ、圧下が進むにつれてフランジ内側が凹んだ状態になるが、図５（ａ）のような形状にすれば凹みの発生を抑制できフランジ内面の形状をなめらかにできるとともに、ウェブ圧下に伴うフランジ肉量の減少量を低減させる効果もある。
【００３３】
さらには図５（ｂ）のように、特開平７−２８４８０１号公報と同様に、水平ロール円周部のロール軸方向の中央付近からコーナーＲにかけての領域に、コーナーＲに近いほどロール径が減少するような単数または複数の円弧あるいは直線で構成される傾斜部を付与することにより、粗ユニバーサル圧延でフランジ厚み延伸に対してウェブ厚み延伸を相対的に大きくして圧延した際に、ウェブからフランジへのメタルフローが増大しフランジ断面積の減少率が低減する。そのため、フランジ肉量が確保し易くなるだけでなく、本発明の特徴である被圧延材のウェブ厚みに対するフランジ厚みの比が製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延の初期パスからフランジ厚みを圧下することにより従来の圧延法に比べてウェブクロップの成長が著しく抑制できるという大きな効果も得られる。
【００３４】
もちろん、図５（ｃ）に示すように水平ロールの円周部のロール軸方向中央付近からコーナーＲ、さらには側面部にかけての領域を複数の円弧または直線で構成することにより、フランジ先端のバルジングのスリ下げによる折れ込み疵発生を抑制しつつ、フランジ断面積の十分な確保ができクロップ削減効果も増大する。
【００３５】
粗圧延機でウェブ高さ方向の圧下を行った後の粗形鋼片から、前述のウェブ外法一定Ｈ形鋼のようにウェブ厚みとフランジ厚みの比ｔf／ｔwが広範囲なサイズや広範囲なフランジ幅シリーズの製品を容易に製造するためには、図６に示すようにサイズやシリーズに応じて粗圧延機１でウェブ高さ方向の圧下終了時の粗形鋼片５のウェブ高さを調整することも効果がある。つまり、粗圧延終了時では、ウェブ厚みが大きいため製品のフランジに相当する部位の大部分はウェブ部と連続した領域５ａに位置しており、粗ユニバーサル圧延でウェブを圧下することによりフランジとして形成される。
【００３６】
したがって、ｔf／ｔwが大きいサイズでは、粗圧延終了のウェブ高さを標準より大きくし、それに対応して粗ユニバーサル圧延の初期パスの竪ロール２ｂの開度を標準より大きく設定した状態で水平ロール２ａによりウェブ厚みの圧下を行い、ｔf／ｔwが小さいサイズでは、粗圧延終了のウェブ高さを標準より小さくし、それに対応して粗ユニバーサル圧延の初期パスの竪ロール開度を標準より小さく設定して水平ロールによりウェブ厚みの圧下を行う。これにより、フランジ厚みのベースとなる粗ユニバーサル圧延の初期のフランジ厚みｔf0を調整できるとともに、ウェブ外法に対するウェブ内法の比を小さくすれば、ユニバーサル圧延でのウェブ圧下に伴うフランジ断面積の減少率が低下し、反対にウェブ外法に対するウェブ内法の比を大きくすれば、ユニバーサル圧延でのウェブ圧下に伴うフランジ断面積の減少率が増大して、フランジ肉量の制御量が拡大できサイズの造り分けが容易になる。加えて、粗圧延終了のウェブ高さに応じてスラブ幅を変更すればさらに効果的である。
【００３７】
ところで、本発明の圧延方法は図１に示した圧延装置列に限定されるものではなく、二重式の粗圧延機、第１粗ユニバーサル圧延機とこれに隣接した第１エッジャー圧延機からなる第１中間圧延機群、第２粗ユニバーサル圧延機と第２エッジャー圧延機からなる第２中間圧延機群、および仕上げユニバーサル圧延機から構成される圧延装置列も当然含まれる。この場合、第１エッジャー圧延機あるいは第２エッジャー圧延機を孔型深さ可変式としてもよい。また、中間圧延機群が第１粗ユニバーサル圧延機、孔型深さ可変式エッジャー圧延機３および第２粗ユニバーサル圧延機をタンデムに配置した場合も考えられる。
【００３８】
中間クロップ切断後の粗ユニバーサル圧延において、前述のように竪ロールとフランジとの接触弧長が水平ロールとウェブとの接触弧長よりも大きい場合に、ウェブ高さ方向の圧縮応力よる座屈やパスラインずれによってウェブが付け替わり、ウェブ中心偏りが悪化するのを防止するために、中間クロップ切断後の最初の少なくとも１パスにおいて、ウェブ厚み延伸をフランジ厚み延伸よりも大きくして、両端にタング状のクロップを生成する。これにより、噛み込み時にパスラインがずれてもウェブが先に誘導されるためにウェブ付け替えが生じにくくなるとともに、蹴出し時に圧縮応力が生じても、後続部にウェブ部があるために座屈が生じにくくなり、ウェブ中心偏りの悪化が防止でき、最終製品の寸法不良部が短くできる。
【００３９】
ここでは、スラブを素材とした例で説明したが、ブルームやビームブランクを素材とした場合でも粗圧延機および粗ユニバーサル圧延機で同様に圧延すればよい。
【００４０】
また、説明はＨ形鋼の圧延について行ったが、Ｉ形鋼や溝形鋼などについても、図１に示す圧延装置列などにおいて、同様の圧延方法を行えばクロップ長さを短くできる。
【００４１】
【実施例】
ウェブ高さH600mm、フランジ幅250mm、ウェブ厚12mm、フランジ厚22mのＨ形鋼を、厚み250mmの連続鋳造スラブを素材として、粗圧延機、粗ユニバーサル圧延機とエッジャー圧延機からなる第１中間圧延機群と第２中間圧延機群、仕上げ圧延機を使用して製造した。第１中間圧延機群のエッジャー圧延機には孔型深さ可変式エッジャー圧延機を使用した。
【００４２】
粗圧延機では、いずれもウェブ厚170mmで圧延を終了した。第１粗ユニバーサル圧延機の前半パスを表１に示した延伸比で、表１に示したウェブ厚まで圧延し、その後は、フランジ厚／ウェブ厚が製品のフランジ厚／ウェブ厚にほぼ等しくなるまで、ウェブ厚み延伸とフランジ厚み延伸を調整した後、ウェブ厚み延伸とフランジ厚み延伸をほぼ等しくして製品まで圧延した。第１粗ユニバーサル圧延は合計１１パスで、先端側クロップは１１パス後、後端側クロップは１０パス後に切断し、その長さを測定した。
【００４３】
比較として従来の圧延方法で製造した場合も表１に示す。この場合、粗圧延終了のウェブ厚は70mmであり、粗ユニバーサル圧延ではフランジ延伸／ウェブ延伸は全パスともほぼ1.0である。表１にそれぞれの切断した中間クロップ長さを示すが、本発明の圧延方法により中間クロップ長さが低減し、歩留りが向上した。
【００４４】
【表１】
なお、粗圧延機の成形孔型の第１〜４パスにおいて蹴出し端のウェブ厚圧下を行わなかった条件については、クロップ長さは従来法よりも先端、後端とも約250mmが短縮した。
【００４６】
また、中間クロップ切断後、３パスにわたりウェブ厚み延伸をフランジ厚み延伸に対して大きくして圧延を行ったところ、ウェブ厚み延伸とフランジ厚み延伸を等しくした場合に比べ、先端と後端のウェブ中心偏り公差はずれ部の長さが約１ｍ短縮した。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明の圧延方法により、クロップの成長を抑制でき歩留が向上するだけでなく、端部におけるウェブ中心偏りが小さく良好な寸法精度の製品が製造できる。また、フランジ幅の異なる製品についてもロール組み替えを行うことなく製造でき、ロール保有数を削減し、歩留や作業率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧延方法および圧延装置列の説明図である。
【図２】本発明の粗圧延方法の説明図である。
【図３】本発明におけるウェブ高さ方向の圧下のみを行う粗圧延方法の説明図である。
【図４】ユニバーサル圧延におけるクロップ生成特性に関する説明図である。
【図５】本発明による粗ユニバーサル圧延機の水平ロール形状の説明図である。
【図６】サイズ造り分けに関する圧延方法の説明図である。
【図７】従来の圧延方法の説明図である。
【図８】従来の粗圧延方法の説明図である。
【図９】Ｈ形鋼のウェブ中心偏りの説明図である。
【図１０】Ｈ形鋼の製造過程で生成するクロップ形状の説明図である。
【図１１】ウェブ外法一定Ｈ形鋼の説明図である。
Claims (9)
- 粗圧延機と、粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ−圧延機からなる１組あるいは複数組の中間圧延機群を用いてフランジを有する形鋼を圧延する方法において、ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延の前半パスにおいて、粗圧延終了から製品までのウエブ厚みの総圧下量のうち１／５以上のウエブ厚み圧下を行うまで、ウエブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を平均で０．９３以上に設定してウエブ厚みとフランジ厚みを圧下することを特徴とするフランジを有する形鋼の圧延方法。
- 粗圧延機と、粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ−圧延機からなる１組あるいは複数組の中間圧延機群を用いてフランジを有する形鋼を圧延する方法において、ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延の前半パスにおいて、粗圧延終了から製品までのウエブ厚みの総圧下量のうち１／５以上のウエブ厚み圧下を行うまで、各パスともウエブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を０．９３以上に設定してウエブ厚みとフランジ厚みを圧下することを特徴とするフランジを有する形鋼の圧延方法。
- 粗圧延機と、粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ−圧延機からなる１組あるいは複数組の中間圧延機群を用いてフランジを有する形鋼を圧延する方法において、ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延機で圧延中に蹴出し端側でのフランジ厚み延伸を大きくするか、ウエブ厚み延伸を小さくすることを特徴とするフランジを有する形鋼の圧延方法。
- 粗圧延機と、粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ−圧延機からなる１組あるいは複数組の中間圧延機群を用いてフランジを有する形鋼を圧延する方法において、
１） 粗圧延機の成形孔型圧延での少なくとも１パスにおいて、噛み込み端が噛み込んだ後蹴出すまでの間にロール間隙を開放するか、あるいは噛み込み端に比べ蹴出し端の圧下量を小さくすること、
２） ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延の前半パスにおいて、粗圧延終了から製品までのウエブ厚みの総圧下量のうち１／５以上のウエブ厚み圧下を行うまで、ウエブ厚み延伸に対するフランジ厚み延伸の比を平均あるいは各パスで０．９３以上に設定してウエブ厚みとフランジ厚みを圧下すること
３） ウエブ厚みに対してフランジ厚みが大きい製品に対して、被圧延材のウエブ厚みに対するフランジ厚みの比が１より小さく、かつ製品のそれよりも小さい断面で粗圧延を終了し、粗ユニバーサル圧延機で圧延中に蹴出し端側でのフランジ厚み延伸を大きくするか、ウエブ厚み延伸を小さくすること、
のいずれか２つ以上を組み合わせて圧延することを特徴とするフランジを有する形鋼を圧延する方法。 - 粗圧延機において、複数の孔型により順次素材を製品に対するウエブ高さ方向にのみ圧下を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフランジを有する形鋼を圧延する方法。
- エッジャー圧延機を孔型深さに自在に調整できるものとし、被圧延材のフランジ脚長の変化に応じてパスごとあるいはパス内で連続的に孔型深さを調整してフランジ幅を圧下することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のフランジを有する形鋼を圧延する方法。
- エッジャー圧延機において、少なくとも被圧延材のウエブ端部からコーナーＲ部、フランジ内面の下方部にウエブ拘束ロールを接近させつつフランジ幅を圧下することを特徴とする請求項６に記載のフランジを有する形鋼を圧延する方法。
- 粗ユニバーサル圧延機において、水平ロール側面部のコーナーＲ寄りの領域をロール軸寄りの領域よりも鉛直線に対する勾配が大きくなるように単数または複数の円弧あるいは直線で構成される形状と刷るか、又は水平ロール円周部のロール軸方向の中央付近からコーナーＲにかけての領域をコーナーＲに近いほどロール径が減少するような単数または複数の円弧あるいは直線で構成される形状とするか、または前者と後者の両方で構成される形状とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のフランジを有する形鋼を圧延する方法。
- 中間クロップ切断後の粗ユニバーサル圧延において、少なくとも１パス以上、ウエブ厚み延伸をフランジ厚み延伸に比べて大きくして圧延することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のフランジを有する形鋼の圧延方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001342318A JP4109443B2 (ja) | 2001-11-07 | 2001-11-07 | フランジを有する形鋼の圧延方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001342318A JP4109443B2 (ja) | 2001-11-07 | 2001-11-07 | フランジを有する形鋼の圧延方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003136101A JP2003136101A (ja) | 2003-05-14 |
| JP4109443B2 true JP4109443B2 (ja) | 2008-07-02 |
Family
ID=19156199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001342318A Expired - Fee Related JP4109443B2 (ja) | 2001-11-07 | 2001-11-07 | フランジを有する形鋼の圧延方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4109443B2 (ja) |
-
2001
- 2001-11-07 JP JP2001342318A patent/JP4109443B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003136101A (ja) | 2003-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS5953121B2 (ja) | 粗形鋼片用大型素材の幅出し圧延方法とその圧延用ロ−ル | |
| JP3457362B2 (ja) | Ｈ形鋼用中間粗形鋼片の製造方法 | |
| JPS58188501A (ja) | Ｈ形鋼用粗形鋼片の製造方法 | |
| GB2105626A (en) | Method for producing beam blank for universal beam | |
| JP4109443B2 (ja) | フランジを有する形鋼の圧延方法 | |
| JP2003010902A (ja) | Ｈ形鋼の粗圧延方法 | |
| JP3065877B2 (ja) | Ｈ形鋼用粗形鋼片の粗圧延法 | |
| JP2727943B2 (ja) | 粗形鋼片の製造方法 | |
| JP4767434B2 (ja) | フランジを有する形鋼の圧延方法および圧延装置列 | |
| JP3848462B2 (ja) | Ｈ形鋼の圧延方法 | |
| JP3802744B2 (ja) | フランジを有する形鋼の圧延方法 | |
| JP3339466B2 (ja) | Ｈ形鋼とその圧延方法 | |
| JP3958959B2 (ja) | 粗ｈ形材の製造方法 | |
| JP4167572B2 (ja) | Ｈ形鋼の粗圧延方法 | |
| JP2004322105A (ja) | Ｈ形鋼の製造方法及び孔型ロール | |
| JP5375381B2 (ja) | Ｈ形鋼用粗形鋼片の製造方法 | |
| JP3582253B2 (ja) | 形鋼用粗形鋼片の圧延方法および圧延ロール | |
| JP2023113155A (ja) | ハット形鋼矢板の製造方法 | |
| JPS5937121B2 (ja) | 鋼片の熱間圧延方法 | |
| JPH07148504A (ja) | Ｈ形鋼ウエブ内幅の拡幅方法 | |
| JPH0116201B2 (ja) | ||
| JP2023113156A (ja) | ハット形鋼矢板の製造方法 | |
| CN113396021A (zh) | 钢锭轧制方法 | |
| JPH0141402B2 (ja) | ||
| JP2503132B2 (ja) | フランジを有する形材の高精度圧延方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041006 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060403 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080108 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080227 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080325 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080404 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110411 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110411 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120411 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411 Year of fee payment: 5 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411 Year of fee payment: 5 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140411 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |