以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図1は、本実施の形態にかかる圧延設備1を含むH形鋼の製造ラインTについての説明図である。図1に示すように、製造ラインTには上流側から順に、加熱炉2、サイジングミル3、粗圧延機4、中間ユニバーサル圧延機5、仕上ユニバーサル圧延機8が配置されている。また、中間ユニバーサル圧延機5に近接してエッジャー圧延機9が設けられている。なお、以下では、説明のために製造ラインTにおける鋼材を、総称して「被圧延材A」と記載し、各図において適宜その形状を破線・斜線等を用いて図示する場合がある。
図1に示すように、製造ラインTでは、加熱炉2から抽出された例えばスラブ11等の被圧延材Aがサイジングミル3ならびに粗圧延機4において粗圧延される。次いで、中間ユニバーサル圧延機5において中間圧延される。この中間圧延時には、必要に応じてエッジャー圧延機9によって被圧延材の端部等(フランジ対応部12)に対して圧下が施される。通常の場合、サイジングミル3及び粗圧延機4のロールには、エッジング孔型及びウェブ部分を減厚し、フランジ部分の形状を成形するいわゆる平造形孔型が刻設されており、これらを経由して複数パスのリバース圧延でH形粗形材13が造形され、該H形粗形材13を前記中間ユニバーサル圧延機5−エッジャー圧延機9の2つの圧延機からなる圧延機列を用いて、複数パスの圧下が加えられ、中間材14が造形される。そして中間材14は、仕上ユニバーサル圧延機8において製品形状に仕上圧延され、H形鋼製品16が製造される。
次に、以下では図1に示したサイジングミル3及び粗圧延機4に刻設される孔型構成や孔型形状について図面を参照して説明する。なお、通常、粗圧延機4には、以下に説明する第1孔型〜第5孔型に加え、それら孔型にて造形された被圧延材Aをいわゆるドッグボーン形状のH形粗形材13とする孔型が更に設けられているが、この孔型は従来より既知のものであるため本明細書での図示・説明は省略する。また、製造ラインTにおける加熱炉2や中間ユニバーサル圧延機5、仕上ユニバーサル圧延機8、エッジャー圧延機9等は、従来よりH形鋼の製造に用いられている一般的な装置であり、その装置構成等は既知であるため本明細書では説明を省略する。
図2〜図6は粗圧延工程を行うサイジングミル3及び粗圧延機4に刻設される孔型についての概略説明図である。ここで、説明する第1孔型〜第5孔型は、例えばサイジングミル3に全て刻設されても良く、サイジングミル3及び粗圧延機4に第1孔型〜第5孔型が分けて刻設されても良い。即ち、第1孔型〜第5孔型はサイジングミル3及び粗圧延機4の両方に亘って刻設されても良く、どちらか一方の圧延機に刻設されても良い。通常のH形鋼の製造における粗圧延工程では、これら各孔型において1又は複数パスでの造形が行われる。なお、図2〜図6では、各孔型における造形時の被圧延材Aの概略最終パス形状を破線にて図示している。
図2は第1孔型K1の概略説明図である。第1孔型K1は、底面が平面であり、所定の深さを有しており、当該第1孔型K1は、上下一対の孔型ロール20、21(上孔型ロール20、下孔型ロール21)に刻設されている。被圧延材Aは、これら上孔型ロール20及び下孔型ロール21に刻設された第1孔型K1において圧下・造形される。図2に示すように、第1孔型K1は所定の深さを有するいわゆるボックス孔型である。即ち、上孔型ロール20には、孔型底面20a及びその両端の孔型側面20bが形成されており、同様に、下孔型ロール21には、孔型底面21a及びその両端の孔型側面21bが形成されている。これら孔型側面20b、21bは所定の傾斜角度を有しており、孔型底幅は、素材端部方向に向かうにつれて狭まるような構成となっている。
第1孔型K1での圧下・造形時には、被圧延材Aの上下端部が孔型底面20a、21aに接触した状態、且つ、被圧延材Aの側面が孔型側面20b、21bに拘束された状態とされる。なお、孔型側面20b、21bとロール周面との接続部24は、所定の曲率を有する曲線形状を有しており、第1孔型K1から孔型外部への被圧延材Aの噛み出しを防止することが可能な構成となっている。接続部24の曲率は、例えば小さめの単一R(例えばR30)または、単一Rに加え、それに接する形で接続された大きめのR(例えばR400)で構成された複合Rであっても良い。
ここで、第1孔型K1の孔型底面20a、21aの孔型底幅W1は、当該第1孔型K1における1パス圧延終了後において増厚されたスラブ厚Wとほぼ等しい構成が望ましい。即ち、以下に説明するような、被圧延材Aが第1孔型K1内において安定するような条件とすることが望ましい。
被圧延材Aが第1孔型K1内で安定しない条件としては、圧延・造形パスのロール出側において、スラブ厚Wが孔型底幅W1よりも小さい条件となった場合が挙げられる。つまり、このような条件では、ロールバイト内のいずれの位置でも被圧延材Aの左右方向における拘束が無い状態となるため、左右方向にずれが発生した場合に修正する力が作用しない。被圧延材Aの変形の形態としては、変形が容易となる対角変形(例えば上フランジ相当部が左ずれの場合、下フランジ相当部は右ずれに変形する)が生じることが多い。このような変形が一旦発生した場合、被圧延材Aの対角線上の4箇所(上下フランジ相当部の端部)における肉量バランスが不均一となり、最終製品寸法精度に大きな影響(形状不良)が出てしまう。
上記のような変形を防止するためには、ロールバイト内における被圧延材Aの拘束が必要であり、圧延・造形パスのロール出側において、フランジ相当部の幅拡がりによる左右の拘束状態を造り出すことが必要となる。具体的には、ロール出側において孔型底幅W1の値よりもフランジ相当部の幅が大きく広がるような幅拡がり条件を満たすように、孔型底幅W1を決定するか、あるいは、第1孔型K1での圧下量を当該条件を満たすような圧下量まで増大させることが必要となる。
一方、第1孔型K1における過充満による噛み出しの発生を抑制するためには、上記条件を満たした上で、フランジ相当部の幅拡がりによって噛み出しが生じないように、孔型底幅W1を可能な限り大きく設定すると共に、孔型側面20b、21bの傾斜角度θを小さくする(傾斜を寝かせる)ことで、フランジ相当部の幅拡がりに対する尤度を確保する。即ち、孔型側面20b、21bの傾斜を大きくとると被圧延材Aのセンターリング作用が低下するため、当該傾斜角度は噛み出しが出ない範囲においてできるだけ小さい方が好ましい。なお、これら説明した孔型設計に係る各条件(孔型底幅W1、圧下量、側面傾斜角度等)は、実機圧延設備やラボ設備実験等により好適な条件を明確にした上で定めることが望ましい。
また、上述した孔型側面20b、21bの傾斜角度ならびに孔型側面20b、21bとロール周面との接続部24における曲線形状(曲率)は、圧下・造形時に噛み出しが発生しないような適切な傾斜角度ならびに曲率に設計されることが好ましい。これら傾斜角度ならびに曲率の値は、スラブ幅の集約量(即ち、エッジング量)や素材のスラブ幅及びスラブ厚により最適値が異なる。従って、素材のスラブ幅及びスラブ厚やエッジング量に応じて好適に設定される。
なお、第1孔型K1での圧延では、素材のスラブ幅が大きい程、幅拡がり効率が上がり、エッジング量が大きい程、幅拡がり量が大きくなるため、上記接続部24におけるメタルの逃がし量(メタルフロー)を大きくする必要があり、上記傾斜角度ならびに曲率を大きく付与した構成とすることが望ましい。
図3は第2孔型K2の概略説明図である。第2孔型K2は、一対の水平ロールである上孔型ロール30と下孔型ロール31に刻設され、これら上孔型ロール30と下孔型ロール31のロール隙において被圧延材Aが圧下・造形される。また、上孔型ロール30の周面(即ち、第2孔型K2の上面)には、孔型内部に向かって突出する突起部35が形成されている。更に、下孔型ロール31の周面(即ち、第2孔型K2の底面)には、孔型内部に向かって突出する突起部36が形成されている。これら突起部35、36はテーパー形状を有しており、その突出長さ等の寸法は、突起部35と突起部36とでそれぞれ等しく構成されている。突起部35、36の高さ(突出長さ)をh1とし、先端部角度をθ1aとする。
この第2孔型K2においては、突起部35、36が被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に押し当てられ、割り込み38、39が形成される。ここで、突起部35、36の先端部角度(ウェッジ角度とも呼称される)θ1aは例えば25°以上40°以下であることが望ましい。
ここで、第2孔型K2の孔型幅は、被圧延材Aの厚み(即ち、スラブ厚)とほぼ等しいことが好ましい。具体的には、第2孔型K2に形成された突起部35、36の先端部における孔型の幅と、スラブ厚を同一にすることで、被圧延材Aの左右センタリング性が好適に確保される。また、このような孔型寸法の構成とすることで、図3に示すように、第2孔型K2での造形時において、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)においては、上記突起部35、36及び孔型側面(側壁)の一部が被圧延材Aと接していて、割り込み38、39により4つの要素(部位)に分割されたスラブ上下端部に対して、第2孔型K2の上面及び底面にて積極的な圧下が行われない方が好ましい。孔型の上面及び底面による圧下は、被圧延材Aの長手方向への伸びを生じさせてしまい、フランジ(後述するフランジ部80)の生成効率を低下させてしまうからである。即ち、第2孔型K2においては、突起部35、36が被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に押し当てられ、割り込み38、39が形成される際の突起部35、36における圧下量(ウェッジ先端圧下量)は、スラブ上下端部における圧下量(スラブ端面圧下量)よりも十分に大きなものとされ、これにより割り込み38、39が形成される。
図4は第3孔型K3の概略説明図である。第3孔型K3は、一対の水平ロールである上孔型ロール40と下孔型ロール41に刻設される。上孔型ロール40の周面(即ち、第3孔型K3の上面)には、孔型内部に向かって突出する突起部45が形成されている。更に、下孔型ロール41の周面(即ち、第3孔型K3の底面)には、孔型内部に向かって突出する突起部46が形成されている。これら突起部45、46はテーパー形状を有しており、その突出長さ等の寸法は、突起部45と突起部46とでそれぞれ等しく構成されている。これら突起部45、46の先端部角度は25°以上40°以下のウェッジ角度θ1bであることが望ましい。
なお、上記第2孔型K2のウェッジ角度θ1aは、フランジ相当部の先端部厚みを確保し、誘導性を高め、圧延の安定性を担保するためには、後段の第3孔型K3のウェッジ角度θ1bと同じ角度であることが好ましい。
突起部45、46の高さ(突出長さ)h2は、上記第2孔型K2の突起部35、36の高さh1より高く構成されており、h2>h1となっている。また、突起部45、46の先端部角度は上記第2孔型K2の突起部35、36の先端部角度と同じであることが圧延寸法精度上、好ましい。これら上孔型ロール40と下孔型ロール41のロール隙において、上記第2孔型K2通材後の被圧延材Aが更に造形される。
ここで、第2孔型K2に形成される突起部35、36の高さh1より、第3孔型K3に形成される突起部45、46の高さh2の方が高く、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)への侵入長さも同様に第3孔型K3の方が長くなる。第3孔型K3での突起部45、46の被圧延材Aへの侵入深さは、突起部45、46の高さh2と同じである。即ち、第2孔型K2での突起部35、36の被圧延材Aへの侵入深さh1’と、第3孔型K3での突起部45、46の被圧延材Aへの侵入深さh2はh1’<h2との関係になっている。
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。
図4に示すように、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)へ押し当てられた時の突起部の侵入長さが長いことから、第3孔型K3においては、第2孔型K2において形成された割り込み38、39が更に深くなるように造形が行われ、割り込み48、49が形成される。なお、ここで形成される割り込み48、49の寸法に基づき粗圧延工程でのフランジ造形工程終了時のフランジ片幅が決定される。
また、第3孔型K3での造形は多パスにより行われるが、この多パス造形においては、図4に示すように、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)と孔型内部(第3孔型K3の上面及び底面)が接触している状態で少なくとも1パス以上の造形(圧下)が行われる。即ち、孔型上面40a、40b及び孔型底面41a、41bと被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)が接触した状態で1パス以上の圧下が行われる。これにより、被圧延材Aのフランジ相当部(後述するフランジ部80に相当する部位)の圧下が行われる。
図5は第4孔型K4の概略説明図である。第4孔型K4は、一対の水平ロールである上孔型ロール50と下孔型ロール51に刻設される。上孔型ロール50の周面(即ち、第4孔型K4の上面)には、孔型内部に向かって突出する突起部55が形成されている。更に、下孔型ロール51の周面(即ち、第4孔型K4の底面)には、孔型内部に向かって突出する突起部56が形成されている。これら突起部55、56はテーパー形状を有しており、その突出長さ等の寸法は、突起部55と突起部56とでそれぞれ等しく構成されている。
上記突起部55、56の先端部角度θ2は、上記角度θ1bに比べ広角に構成され、突起部55、56の被圧延材Aへの侵入深さh3は、上記突起部45、46の侵入深さh2よりも短くなっている(即ち、h3<h2)。
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、図5に示す4箇所ともに約90°(略直角)に構成されている。
図5に示すように、第4孔型K4では、第3孔型K3通材後の被圧延材Aに対し、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)において第3孔型K3において形成された割り込み48、49が、突起部55、56が押し当てられることにより、割り込み58、59となる。即ち、第4孔型K4での造形における最終パスでは、割り込み58、59の最深部角度(以下、割り込み角度とも呼称する)がθ2となる。換言すると、第3孔型K3において割り込み48、49の形成と共に造形された分割部位(後述するフランジ部80に対応する部位)が外側に折り曲げられるような造形が行われる。
また、図5に示す第4孔型K4での造形は少なくとも1パス以上によって行われ、このうちの少なくとも1パス以上は、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)と孔型内部(第4孔型K4の上面及び底面)が接触した状態で行われる。この被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)と孔型内部が接触した状態においては、当該端部の軽圧下が行われることが好ましい。
図6は第5孔型K5の概略説明図である。第5孔型K5は、一対の水平ロールである上孔型ロール60と下孔型ロール61に刻設される。上孔型ロール60の周面(即ち、第5孔型K5の上面)には、孔型内部に向かって突出する突起部65が形成されている。更に、下孔型ロール61の周面(即ち、第5孔型K5の底面)には、孔型内部に向かって突出する突起部66が形成されている。これら突起部65、66はテーパー形状を有しており、その突出長さ等の寸法は、突起部65と突起部66とでそれぞれ等しく構成されている。
上記突起部65、66の先端部角度θ3は、上記角度θ2に比べ広角に構成され、突起部65、66の被圧延材Aへの侵入深さh4は、上記突起部55、56の侵入深さh3よりも短くなっている(即ち、h4<h3)。
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60a、60b及び孔型底面61a、61bと、突起部65、66の傾斜面とのなす角度θfは、上記第4孔型K4と同様に、図6に示す4箇所ともに約90°(略直角)に構成されている。
第5孔型K5では、第4孔型K4通材後の被圧延材Aに対し、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)において第4孔型K4において形成された割り込み58、59が、突起部65、66が押し当てられることにより押し広げられ、割り込み68、69となる。即ち、第5孔型K5での造形における最終パスでは、割り込み68、69の最深部角度(以下、割り込み角度とも呼称する)がθ3となる。換言すると、第4孔型K4において割り込み58、59の形成と共に造形された分割部位(後述するフランジ部80に対応する部位)が更に外側に折り曲げられるような造形が行われる。このようにして造形された被圧延材Aの上下端部の部位は、後のH形鋼製品のフランジに相当する部位であり、ここではフランジ部80と呼称する。
図6に示す第5孔型K5での造形は少なくとも1パス以上によって行われ、このうちの少なくとも1パス以上は、被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)と孔型内部(第5孔型K5の上面及び底面)が接触した状態で行われる。この被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)と孔型内部が接触した状態においては、当該端部の軽圧下が行われることが好ましい。
以上説明した第1孔型K1〜第5孔型K5によって造形された被圧延材Aに対し、従来のH形鋼の製造方法に倣えば、例えば特許文献1等において既知である平造形孔型(ウェブ減厚孔型)を用いていわゆるドッグボーン形状であるH形粗形材13が造形される。そして、図1に示す中間ユニバーサル圧延機5−エッジャー圧延機9の2つの圧延機からなる圧延機列を用いて、複数パスのリバース圧延により圧下され、中間材14が造形される。そして中間材14は、仕上ユニバーサル圧延機8において製品形状に仕上圧延され、H形鋼製品16が製造される。
ここで、上述した第1孔型K1〜第5孔型K5による被圧延材Aの造形において、第1孔型K1による圧下・造形のロール隙や圧下量の設定を変えることで、被圧延材Aの幅を任意の長さにすることが可能である。また、造形前の素材(スラブ11)の寸法に応じて、第1孔型K1であるボックス孔型の孔型ロールのみを組み替えて、その他の第2孔型K2〜第5孔型K5については組み替えを行うことなく粗圧延工程を実施することが可能である。
以下、図7、図8を参照して、ボックス孔型である第1孔型K1での圧下・造形について説明する。
図7は厚みが同じであり且つ異なる幅の素材を用いて第1孔型K1で圧下・造形を行う場合の概略説明図であり、(a)はスラブ幅の短いスラブ素材B1(スラブ幅L1の短幅素材B1)に関し、(b)は短幅素材B1に比べてスラブ幅の長いスラブ素材B2(スラブ幅L2の長幅素材B2)に関する。なお、短幅素材B1と長幅素材B2の厚み(スラブ厚)は同じである。
図7に示すように、スラブ素材の幅が異なる2種類の素材B1、B2の圧下・造形を第1孔型K1において行う場合に、第1孔型K1での被圧延材Aの造形後の幅をいずれの場合も幅Lとするような孔型設計とする。これにより、図7(a)、(b)に示すように、第1孔型K1では素材B1、B2から、同一の幅Lである被圧延材Aが造形される。そして、造形された幅Lの被圧延材Aに対し、上記説明した第2孔型K2〜第5孔型K5において更なる圧下・造形が行われ、既知である平造形孔型(ウェブ減厚孔型)を経ていわゆるドッグボーン形状であるH形粗形材13が造形される。このようにして、厚みが同じであり幅の異なる2種類の短幅素材B1と長幅素材B2から、同一の断面を有するH形粗形材13が造形される。
また、図8は同一の素材Bを用いて第1孔型K1の孔型設定を変えることで、異なる幅M1、M2の被圧延材Aの圧下・造形を行う場合の概略説明図であり、(a)は幅M1の被圧延材Aを造形する場合を示し、(b)は幅M2(>M1)の被圧延材Aを造形する場合を示している。
図8に示すように、同一のスラブ素材Bの圧下・造形を第1孔型K1において行う場合に、第1孔型K1での孔型設計を変えることで、被圧延材Aの造形後の幅を2種類の幅M1、M2(M1<M2)とすることができる。これにより、図8(a)、(b)に示すように、第1孔型K1では、同一の素材Bから、2種類の異なる幅M1、M2である被圧延材A1、A2が造形される。そして、造形された各被圧延材A1、A2それぞれに対し、上記説明した第2孔型K2〜第5孔型K5において更なる圧下・造形が行われ、既知である平造形孔型(ウェブ減厚孔型)を経ていわゆるドッグボーン形状であるH形粗形材13が造形される。ここで、被圧延材A1、A2のそれぞれからは、異なる断面形状のH形粗形材13が造形され、中間圧延ならびに仕上圧延では、断面形状を大きく変えるような圧下・造形は行われないことから、異なる断面形状のH形鋼製品が製造されることになる。
以上、図7、8を参照して説明したように、本実施の形態に係る第1孔型K1での圧下・造形では、厚みが同じであり且つ幅の異なるスラブ素材から、同一の断面を有するH形粗形材13を造形することが可能であり、また、同一のスラブ素材から、複数種の異なる断面形状であるH形粗形材13を造形することが可能となる。即ち、第1孔型K1〜第5孔型K5として説明した共通の孔型構成でもって、異なるスラブ素材から同一のH形粗形材13を造形することが可能となり、粗圧延工程の効率化が図られる。また、同じ孔型構成でもって、複数種の異なるH形粗形材13を造形することも可能であるため、効率的なH形鋼製品の造り分けを図ることもできる。
本発明の実施の形態に係るH形鋼の製造方法によれば、第2孔型K2〜第5孔型K5を用いて被圧延材Aの上下端部(スラブ端面)に割り込みを入れ、それら割り込みによって左右に分かれた各部分を左右に折り曲げる加工を行い、フランジ部80を形成するといった造形をすることで、被圧延材A(スラブ)の上下端面を上下方向にほぼ圧下することなくH形粗形材13の造形を行うことができる。即ち、従来行われていたスラブ端面を常に圧下する粗圧延方法に比べ、フランジ幅を広幅化させてH形粗形材13を造形することが可能となり、その結果、フランジ幅の大きな最終製品(H形鋼)を製造することができる。
また、上述したように、ボックス孔型としての第1孔型K1を刻設して粗圧延工程で用いることで、異なるスラブ素材から同一のH形粗形材13を造形することや、同一のスラブ素材から異なるH形粗形材13を造形することができるため、粗圧延工程の大幅な効率化が図られる。従来、複数種の異なるH形粗形材13を造形し、複数種のH形鋼製品を製造するためには、製品造り分けのために、素材断面やロールの保有種類を増やす必要があり、ロール在庫、素材在庫やコストの面で問題があった。これに対し、本実施の形態に係る製造方法によれば、異なるスラブ素材から同一のH形粗形材13が造形され、その結果、同一のH形鋼製品が製造されるため、従来に比べ、在庫やコスト面が改善され、製造の効率化が実現される。
また、例えば特許文献1、2に記載されているようなエッジング孔型では、平造形孔型を除く全ての孔型において、孔型形状を、側壁を設けた形状としており、被圧延材を当該側壁によって拘束してエッジング圧延を実施している。これにより、被圧延材のウェブ座屈や噛み出しといった形状不良は抑制されるものの、被圧延材長手方向において、いわゆるフィッシュテールと呼称される形状不良部(クロップ部)が成長し、歩留まりの悪化が懸念されていた。
これに対し、本実施の形態に係るH形鋼の製造方法においては、図2に示すように、ボックス孔型としての第1孔型K1と第2孔型K2のみ被圧延材Aの側面が孔型に当接するような形状とし、図4〜図6に示すように、第3孔型K3〜第5孔型K5の孔型形状は、被圧延材Aの側面が当接しないような形状としている。このような孔型の構成により、第3孔型K3〜第5孔型K5では、被圧延材Aが拘束されることなく造形され、被圧延材のウェブ座屈や噛み出しといった形状不良を抑制し、且つ、クロップ部の成長も抑制することが出来、歩留まりの向上が実現される。なお、このクロップ部の成長抑制に係る作用効果については、後述する実施例においてグラフを参照して詳述する。
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施の形態においては、ボックス孔型としての第1孔型K1に加え、フランジ部80の造形を行う孔型として第2孔型K2〜第5孔型K5の4つの孔型を刻設して被圧延材Aの造形を行うものとして説明したが、粗圧延工程を実施するための孔型数はこれに限られるものではない。即ち、サイジングミル3や粗圧延機4に刻設される孔型の数は、所定の孔型形状を有した孔型が刻設されていれば、その他の孔型数等は任意に変更可能であり、好適に粗圧延工程を実施することができる程度に適宜変更自在である。
また、上記実施の形態においては、厚み(スラブ厚)が同一である素材を圧下・造形する場合について説明した(図7、8参照)が、これら第1孔型K1及び第2孔型K2を、素材の厚み毎に複数孔型刻設する構成としても良い。具体的には、粗圧延工程に用いられる孔型構成において、複数孔型が並列的に刻設された第1孔型群K1’及び第2孔型群K2’を刻設し、これら並列的に刻設された孔型群を素材の厚みごとに設計し、それぞれの素材の厚みに応じて孔型群から適切な孔型を選択して用いることもできる。なお、孔型群として並列的に刻設される孔型の数は任意であり、用意されるスラブ等の素材の厚みの種類に応じて適宜設定すれば良い。
上記実施の形態で図4〜図6を参照して説明したように、第3孔型K3〜第5孔型K5は被圧延材Aの側面が当接しない孔型形状となっているために、厚みの異なる被圧延材Aが第1孔型群K1’及び第2孔型群K2’で造形されたとしても、第3孔型K3〜第5孔型K5は厚みの異なる被圧延材Aに対して共通して用いることが出来るため、少ない孔型数でもって断面形状の異なるH形粗形材13を造形することが可能となる。
また、本発明に係るH形鋼の製造方法では、H形鋼を製造する際の素材(後の被圧延材A)としてスラブを例示して図示・説明したが、類似形状のその他素材についても本発明は当然適用可能である。即ち、例えばビームブランク素材を造形してH形鋼を製造する場合にも適用できる。
本発明の実施例として、ボックス孔型(上記実施の形態における第1孔型K1)において、スラブ素材を幅1500mm×厚250mmの被圧延材Aとして造形する際に生じるクロップ部の長さについて検証し、従来技術との比較を行った。図9は、ボックス孔型においてスラブ素材をエッジング圧延した際のエッジング量[mm]とエッジング圧延後のクロップ長[mm]との関係を示すグラフである。なお、図9では、スラブ素材の幅が1680mm、1800mm、1900mmの場合それぞれについて記載し、更に特許文献1、2等に記載の従来の造形方法(いわゆるウェッジ法)を用いて幅2400mmの素材をエッジング圧延した場合についても記載している。また、図9のクロップ長とは、各造形孔型での当該パスにおいて造形された粗形材においてウェブ中心部からのフランジ部の圧延方向の距離の差で定義したものである。
図9に示すように、従来の造形方法においては、エッジング量が大きくなるにつれてクロップ長も長くなっており、エッジング量がクロップ長に影響を及ぼしていることは明らかである。具体的なクロップ長としては、例えばエッジング量が約900mmではクロップ長は約335mmとなっている。
一方、本発明に係る製造方法においては、ボックス孔型(第1孔型K1)においてエッジング圧延した後、以降の孔型(特に、第3孔型K3以降)では被圧延材をほとんど拘束することなく造形されるため、ボックス孔型でのクロップ部の発生はあるものの、それ以降でのクロップ長の成長はほぼ見られない。具体的には、素材幅1900mmの場合、ボックス孔型等の被圧延材を拘束した状態でのエッジング圧延において約200mm程度のクロップ部が生じ、以降はクロップ部の成長はほぼ見られず、従来法に比べクロップ長の短縮化が実現された。同様に、素材幅1800mmの場合、ボックス孔型等の被圧延材を拘束した状態でのエッジング圧延において約160mm程度のクロップ部が生じ、以降はクロップ部の成長はほぼ見られず、従来法に比べクロップ長の短縮化が実現された。更に同様に、素材幅1680mmの場合、ボックス孔型等の被圧延材を拘束した状態でのエッジング圧延において約120mm程度のクロップ部が生じ、以降はクロップ部の成長はほぼ見られず、従来法に比べクロップ長の短縮化が実現された。
以上説明した本実施例によれば、本発明に係る造形方法で生じるクロップ部の長さは、従来技術におけるクロップ長に比べ短くなっており、歩留まりの向上が実現されることが分かる。また、ボックス孔型より後段の孔型では、クロップ部の成長がほとんど無いため、従来に比べ飛躍的にクロップ長を短くすることができる。
更に、上記実施の形態で説明したように、本発明に係る造形方法では、異なるスラブ素材から同一のH形粗形材が造形され、その結果、同一のH形鋼製品が製造されることから、在庫やコスト面等の製造の効率化も併せて実現される。