JP6434461B2 - H形鋼の製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献3では、ウェブ相当部に未圧下部(非圧下部分)を設けた際の孔型圧延そのものでの圧延効果にのみ着眼しており、当該孔型での変形において、フランジ減肉が生じない条件を開示している。しかしながら、実際の操業では、選択的に圧下した部分以外の未圧下部については、後段のプロセスにて消去(圧下)を行う必要があり、フランジ減肉は、その後段のプロセスを経た後の最終的な断面形状にて評価する必要があると考えられる。
本発明者らは、このような点に鑑み、後段のプロセスでの未圧下部の消去を含む総合的なプロセス全体において評価を行っている。具体的には、後述する本発明の実施の形態で説明するように、例えば300厚スラブを素材とした場合に被圧延材のウェブ部内法の30%以上50%以下の幅に未圧下部の幅を設定することでフランジの生成効率を高めることを見出し、本発明に至っている。
また、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に対向する孔型上面30a、30b及び孔型底面31a、31bと、突起部35、36の傾斜面とのなす角度θfは、図3に示す4箇所ともに約90°(略直角)に構成されている。
また、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に対向する孔型上面40a、40b及び孔型底面41a、41bと、突起部45、46の傾斜面とのなす角度θfは、図4に示す4箇所ともに約90°(略直角)に構成されている。
また、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に対向する孔型上面50a、50b及び孔型底面51a、51bと、突起部55、56の傾斜面とのなす角度θfは、上記第3孔型K3と同様に、図5に示す4箇所ともに約90°(略直角)に構成されている。
なお、この第5孔型K5では、ウェブ部82を部分的に圧下し、隆起部82bを形成されるような圧延造形が実施されることから、当該孔型を「ウェブ部分圧延孔型」とも呼称する。また、形成後の隆起部82bの幅長さと同じ長さは上記窪み部85a、86aの幅長さL1と同じ長さ(後述する逃がし量L1)となる。ここで、図6の拡大図に示すように、本明細書における窪み部85a、86aの幅長さL1は、当該窪み部85a、86aの深さhmの1/2の深さでの幅長さとして規定し、後述する逃がし量L1も同様の規定によるものとする。
第6孔型K6による圧延造形により、隆起部82bの圧下に伴うウェブ高さ方向への拡がり及びフランジ部80へのメタルフローを促進させ、フランジ減面をなるべく生じさせずに圧延造形を実施することが可能となる。
この第6孔型K6は、ウェブ部82に形成された隆起部82bを消去することから、「隆起部消去孔型」とも呼称する。
本実施の形態に係る第5孔型K5(図6参照)においては、上述したように被圧延材Aのウェブ部82の中央に隆起部82bが形成される。そして、形成された隆起部82bは、後段の第6孔型K6において消去されるが、隆起部82bの形状によっては、隆起部のオーバーハング等により、隆起部消去後のウェブ部82に疵が発生してしまう恐れがある。本発明者らは、発生する疵の原因が、第5孔型K5での圧延造形によって形成される隆起部82bの側面傾斜角度にあると考え、当該側面傾斜角度を変化させた時の隆起部82b消去時の隆起部圧下量との関係について検証した。
図9に示すように、隆起部82bの側面傾斜角度αとは、圧延方向から見て、圧延ピッチラインに対して垂直な方向(鉛直方向)と、傾斜した形状の隆起部82bの側面とのなす角度である。
また、図10からは、側面傾斜角度αが15°、20°、25°の場合も同様に、隆起部圧下量が200mmに至るまでに折れ込み疵が生じることが分かる。
一方、側面傾斜角度αが30°の場合、隆起部圧下量が200mmとなった段階でも側面傾斜角度αは正の値を維持しており、折れ込み疵が発生しないことが分かる。
また、上述した通り、本実施の形態に係る第5孔型K5(図6参照)では、被圧延材Aのウェブ部82の中央に隆起部82bが形成され、形成された隆起部82bは、後段の第6孔型K6において消去される。そして、隆起部消去後に必要に応じてウェブ内法の拡幅圧延が行われ、H形粗形材が造形されるが、従来に比べフランジ幅の大きな大型H形鋼製品を製造するためには、H形粗形材のフランジ幅もできるだけ大きくすることが望まれる。
本発明者らは、第5孔型K5において形成する隆起部82bの幅長さL1(即ち、第5孔型K5での圧延造形におけるウェブ内法の逃がし量)を変えることで、最終的に得られるH形粗形材のフランジ幅に違いが出ることを見出した。これは、隆起部82bの幅長さを大きくする程フランジ肉量が確保しやすい反面、後の隆起部消去時において被圧延材Aの長手方向延伸作用によってフランジ幅が減少することに起因する。
そこで、本発明者らは、第5孔型K5での圧延造形におけるウェブ内法の逃がし量(以下、単に「逃がし量L1」とも記載)と、最終的に得られるH形粗形材のフランジ幅との関係について検証した。
また、図11のグラフにおける横軸を1〜18パスとしているが、そのうち1〜13パスが第5孔型K5に対応し、14、15パスが第6孔型K6に対応し、16〜18パスが後段において必要に応じて行われる拡幅圧延の孔型に対応している。
逃がし率[%]=(逃がし量L1/ウェブ内法L2)×100 ・・・(1)
図12に示す結果から、従来に比べフランジ幅の大きな大型H形鋼製品を製造する場合には、H形粗形材のフランジ幅も大きくなるような圧延造形が所望されることに鑑み、逃がし率の数値範囲は30%〜50%とすることが望ましいことが分かる。また、圧延造形プロセスにおいて、圧延荷重の増大化を防いだり、生産効率を高めるといった観点から、逃がし率はできるだけ低い値とすることが好ましいことから、逃がし率は約30%に設定することが望ましい。
また、図14は、実施例2として、隆起部消去孔型(上記実施の形態における第6孔型K6相当)における被圧延材の圧延造形の様子を概略的に示したシミュレーション解析図である。図14には、比較例2として、従来の平造形圧延を経た後にウェブ部の圧下を同じ孔型において実施した場合の形状も併せて記載している。
なお、図13、14では、簡略化のため、被圧延材の1/4断面を拡大したものを図示している。
2…加熱炉
3…サイジングミル
4…粗圧延機
5…中間ユニバーサル圧延機
8…仕上ユニバーサル圧延機
9…エッジャー圧延機
11…スラブ
13…H形粗形材
14…中間材
16…H形鋼製品
20…上孔型ロール(第1孔型)
21…下孔型ロール(第1孔型)
25、26…突起部(第1孔型)
28、29…割り込み(第1孔型)
30…上孔型ロール(第2孔型)
31…下孔型ロール(第2孔型)
35、36…突起部(第2孔型)
38、39…割り込み(第2孔型)
40…上孔型ロール(第3孔型)
41…下孔型ロール(第3孔型)
45、46…突起部(第3孔型)
48、49…割り込み(第3孔型)
50…上孔型ロール(第4孔型)
51…下孔型ロール(第4孔型)
55、56…突起部(第4孔型)
58、59…割り込み(第4孔型)
80…フランジ部
82…ウェブ部
82a…圧下部分
82b…隆起部(未圧下部分)
85…上孔型ロール(第5孔型)
85a…窪み部
86…下孔型ロール(第5孔型)
86a…窪み部
95…上孔型ロール(第6孔型)
96…下孔型ロール(第6孔型)
K1…第1孔型
K2…第2孔型
K3…第3孔型
K4…第4孔型
K5…第5孔型(ウェブ部分圧延孔型)
K6…第6孔型(隆起部消去孔型)
T…製造ライン
A…被圧延材
Claims (5)
- 粗圧延工程、中間圧延工程、仕上圧延工程を備えたH形鋼の製造方法であって、
前記粗圧延工程は、被圧延材を所定の略ドッグボーン形状に圧延造形するエッジング圧延工程と、エッジング圧延工程完了後の被圧延材を90°あるいは270°回転させてウェブ部の圧延を行う平圧延工程を有し、
前記平圧延工程を行う孔型のうち、少なくとも1孔型の上下孔型ロールには、被圧延材のウェブ部中央に隆起部を形成させる窪み部が当該上下孔型ロールのロール胴長中央部に設けられ、
圧延方向から見て、圧延ピッチラインに対して垂直な方向と、傾斜した形状の前記隆起部の側面とのなす角度である側面傾斜角度αは30°以上に設定され、
前記平圧延工程において形成される隆起部の幅は被圧延材のウェブ部内法の30%以上50%以下に設定され、
前記平圧延工程を行う孔型には、前記隆起部が形成された被圧延材に対し、当該隆起部を圧下し、ウェブ部を略平坦に圧延造形する隆起部消去孔型が更に含まれ、
前記隆起部消去孔型での圧延造形は、前記隆起部を形成させる窪み部を有する孔型において当該隆起部が形成された被圧延材に対して行われることを特徴とする、H形鋼の製造方法。 - 前記平圧延工程を行う孔型には、ウェブ部が略平坦に圧延造形されるのと同時、又は、ウェブ部が略平坦に圧延造形された後に、当該ウェブ部の拡幅圧延を行う1又は複数の拡幅用孔型が更に含まれることを特徴とする、請求項1に記載のH形鋼の製造方法。
- 前記粗圧延工程を行う圧延機には、被圧延材を圧延造形する6以上の複数の孔型が刻設され、
当該複数の孔型では被圧延材の1又は複数パス造形が行われ、
前記複数の孔型のうち、第1孔型及び第2孔型には、被圧延材の幅方向に対し鉛直に割り込みを入れて被圧延材端部に分割部位を形成させる突起部が形成され、
前記複数の孔型のうち、後段に位置する前記平圧延工程を行う孔型を除く第3孔型以降の孔型には、前記割り込みに当接し、形成された分割部位を順次折り曲げる突起部が形成されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のH形鋼の製造方法。 - 厚み290mm以上310mm以下の矩形断面スラブを素材として用いることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のH形鋼の製造方法。
- 前記矩形断面スラブの幅は2000mmであることを特徴とする、請求項4に記載のH形鋼の製造方法。
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