JP6825463B2 - H形鋼の製造方法 - Google Patents
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Description
W=B1/T ・・・(2)
但し、B1:先端部の最大幅長さ、T:矩形断面素材の厚み、である。
なお、上記第1孔型K1のウェッジ角度θ1aは、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2孔型K2のウェッジ角度θ1bと同じ角度であることが好ましい。
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。
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、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。
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3孔型K3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。
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。
加えて、第3孔型K3、第4孔型K4でも被圧延材Aの側面を孔型によって拘束するといった構成は採られないために、当該溝ずれ等のセンタリング不良は解消せず、製品形状不良につながってしまう恐れがある。
なお、溝ずれとは、第2−1孔型K2−1や第2−2孔型K2−2での圧延造形において、突起部によって割り込みを形成させる際に、形成された割り込みの中心部が、被圧延材Aの幅方向中心部に対してずれてしまう現象である(図8参照)。
図9に示すように、改良後の突起部45’、46’は、孔型内部に向かって突出するテーパー形状の先端部45a(46a)と、テーパー形状を有さず厚みがほぼ一定であるような形状の根元部45b(46b)からなり、図示の通り、根元部45b(46b)の側方には被圧延材Aと孔型内面とが非接触であるような逃がし部90が形成されることになる。即ち、改良後の突起部45’、46’においては、突起部高さ方向において、被圧延材Aと接触する先端部45a(45b)の区間(高さh)と、非接触である根元部45b(46b)の区間(高さh’)とに分けられ、高さh’の区間において根元部45b(46b)の側方に逃がし部90が形成されることになる。なお、先端部45a(46a)の先端部角度(ウェッジ角度)は従前と同じくθ1bとされる。
W=B/T ・・・(1)
B:ウェッジ投影幅、T:スラブ厚
なお、図10はウェッジ投影幅Bの説明図であり、ある所定のパスにおける割り込み孔型の突起部近傍を拡大した図である。
溝ずれ挙動が許容範囲内である場合(表1、図11における溝ずれ挙動0)とは、具体的には、圧延造形時に溝ずれは発生するものの、当該溝ずれ量が30mm以下であり、後段の孔型(例えば第3孔型K3、第4孔型K4)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での圧延工程により、寸法矯正が可能な程度である場合を示している。
表1及び図11において、ウェッジ角度θ1bは30〜50°、ウェッジ先端曲率Rは10〜30mm、スラブ厚Tは250〜300mmとした。
一方、ウェッジ投影幅比Wが68%〜82%の範囲内に設定される条件下では、溝ずれ挙動が許容範囲内である場合と変動大である場合が混在しており、溝ずれ等のセンタリング不良や通材不良が十分に抑制されず、圧延の安定化が図られない。
更には、ウェッジ投影幅比Wが82%超の範囲に設定される条件下では、溝ずれ挙動が変動大となり、圧延の安定化が図られない。
W=B1/T ・・・(2)
ウェッジ角度θ1b、ウェッジ先端曲率R、スラブ厚Tが定まっている条件下において、先端部45a(46a)の好適な最大幅長さB1が決まることで、先端部45a(46a)の好適な高さも定まることになる。即ち、図9に示す先端部45a(46a)の高さhが定まり、突起部45(46)の全体の高さh2bも決まっていることから、根元部45b(46b)の高さh’も定まることになる。逃がし部90の高さは根元部45b(46b)の高さh’と同じ値であるため、溝ずれ挙動が良好に保たれる(即ち、ウェッジ投影幅比W(=B1/T)が68%以下となる)ような逃がし部90の高さh’の値が定まることになる。
上記実施の形態では、割り込み孔型としてウェッジ高さの異なる第2−1孔型K2−1及び第2−2孔型K2−2が刻設されている場合を図示し説明したが、これらの孔型では、被圧延材Aの側面を孔型によって拘束するといった構成を採っていないために、被圧延材Aの左右方向に関する溝ずれ等のセンタリング不良が懸念され、これにより、造形されるフランジ相当部の厚みが上下左右方向において不均一になり、特にフランジ左右厚みに差異が生じ易いといった事が問題となる場合がある。特に、例えば、フランジ幅を500mm以上に造形するために第2−1孔型K2−1の突起部高さと第2−2孔型K2−2の突起部高さとの差が大きい場合や、スラブ厚260mm未満の素材から製品フランジ幅400mm以上の大型H形鋼製品を製造する場合には、このような問題が顕著に起こり易い。
また、ロール胴長制約等の理由により割り込み孔型が1孔型しか刻設できない場合も考えられる。そのような場合には、被圧延材の誘導性が不十分となり、溝ずれ等に起因し、造形されるフランジ相当部の厚みが上下左右方向において不均一になり、特にフランジ左右厚みに差異が生じるといった問題が懸念される。
また、図12に示す孔型構成において、孔型側面122、123の形状は、被圧延材Aを左右から効率的に拘束するという観点から、孔型ロール軸に対して垂直となる鉛直形状が好ましいが、ロール摩耗に伴うロールの修復を容易にするために、鉛直方向に対し例えば5〜10%程度のテーパー角度を付けた形状とすることが望ましい。
σ1=6PL/(bY12) ・・・(3)
そこで、ウェッジ高さXの値(位置)にかかわらず、応力σの値が一定となるような根元部45bの形状を考えると、変更できる寸法項目はウェッジ幅Yである。応力値σをσ1で一定とすると、以下の式(4)が成り立つ。
Y2=6PX/(bσ1) ・・・(4)
更に、上記式(3)より、以下の式(5)が成り立つ。
Y2=(X/L)Y12 ・・・(5)
即ち、ウェッジ幅Yはウェッジ高さX0.5に比例するように決定することが好ましい。
なお、このような考え方は、圧延方向にロール形状が同一である場合に成り立つものであり、正確にはロール形状は円柱状であることから発生する応力はウェッジ高さによらず、完全に一定にはならないが、従来形状に対し応力の変動が大きく改善されると言える。
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2−1孔型)
31…下孔型ロール(第2−1孔型)
35、36…突起部(第2−1孔型)
38、39…割り込み(第2−1孔型)
40…上孔型ロール(第2−2孔型)
41…下孔型ロール(第2−2孔型)
45、46…突起部(第2−2孔型)
45’、46’…(改良後の)突起部
45a、46a…先端部
45b、46b…根元部
48、49…割り込み(第2−2孔型)
50…上孔型ロール(第3孔型)
51…下孔型ロール(第3孔型)
55、56…突起部(第3孔型)
58、59…割り込み(第3孔型)
60…上孔型ロール(第4孔型)
61…下孔型ロール(第4孔型)
65、66…突起部(第4孔型)
68、69…割り込み(第4孔型)
80…フランジ部
82…ウェブ部
85…上孔型ロール(第5孔型)
86…下孔型ロール(第5孔型)
90…逃がし部
120…(袋孔型形状の)割り込み孔型
122、123…孔型側面
K1…第1孔型
K2−1…第2−1孔型
K2−2…第2−2孔型
K3…第3孔型
K4…第4孔型
K5…第5孔型(平造形孔型)
T…製造ライン
A…被圧延材
Claims (4)
- 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、
矩形断面素材に対し前記粗圧延工程を行う圧延機には、被圧延材を造形する複数の孔型が刻設され、
当該複数の孔型では被圧延材に対し1又は複数パス造形が行われ、
前記複数の孔型は、被圧延材の幅方向上下端部に割り込みを形成させる溝付け孔型と、
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た1又は複数の割り込み孔型と、
前記割り込みに当接し、前記割り込み孔型において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た複数の折り曲げ孔型と、を含み、
前記割り込み孔型に形成された突起部のうち、一部又は全部の突起部は所定高さの先端部及び根元部からなり、
前記先端部は前記分割部位を形成させる際に被圧延材に接触し、前記根元部は前記分割部位を形成させる際に被圧延材に非接触であるように構成されることを特徴とする、H形鋼の製造方法。 - 前記根元部の圧延断面内における形状は、鉛直方向に略一定の厚みを有する形状であ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。
- 前記先端部及び根元部からなる突起部を備えた割り込み孔型において、
前記先端部の先端角度が30°以上50°未満であり、当該先端部の先端曲率が10mm以上30mm以下であり、前記矩形断面素材の厚みが250mm以上300mm以下である場合に、以下の式(2)で定まるウェッジ投影幅比Wが68%以下となるように圧延造形を行うことを特徴とする、請求項1又は2に記載のH形鋼の製造方法。
W=B1/T ・・・(2)
但し、B1:先端部の最大幅長さ、T:矩形断面素材の厚み、である。 - 前記割り込み孔型の一部又は全部には、被圧延材の左右側面に当接し、当該被圧延材を左右から拘束する孔型側面が設けられ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。
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