JPH04154917A

JPH04154917A - 形鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH04154917A
Application number: JP27526390A
Authority: JP
Inventors: Yoji Fujimoto; 洋二藤本
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-10-16
Filing date: 1990-10-16
Publication date: 1992-05-27
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: JPH0696746B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、熱間圧延によって、フランジ厚（ＴＦ）　／ウェブ厚（Ｔｗ　）か３以上、
ウェブ高さ（ＨＷ）　／ウェブ厚（Ｔｗ　＞か８０以上
、の薄肉Ｈ形鋼を始めとする形鋼を製造するにあたり、
その冷却過程において、フランジ部とウェブ部の温度差
を小さくすることによる残留応力の減少を計ること、過
冷却による（低温変態組織の生成による）靭性の劣化を
防止することなどの形鋼の製造方法に関するものである
。

Ｈ形鋼は、フランジ厚とウェブ厚が異なるため、熱間圧
延によって製造する際の冷却過程において、フランジ部
とウェブ部との間に温度差が生じ、このため室温に冷却
された状態では、フランジ部に引張り、ウェブ部に圧縮
の長手方向残留応力が発生し、とくに、フランジ厚とウ
ェブ厚が大きく異なる薄肉Ｈ形鋼においてはその値は大
きくなる。

この残留応力が存在すると、その大きさにより、耐荷重
の低下、形状不良（ウェブ波の発生）加工時の割れなど
の問題か発生する。

したがって、熱間圧延によるＨ形鋼の製造においては、
その冷却過程において、フランジ部とウェブ部の温度差
を小さくすることが必要になる。

この温度差を減少させる方法としては、ウェブ部を加熱
する方法や、フランジ外面を強冷却する方法があり、一
般にはフランジ部外面を強冷却する方法が多く用いられ
ている。

（従来の技術）残留応力を軽減する方法としては、特公昭５５−４３０
５３号公報、及び特公昭５６−３５７３４号公報等に、
仕上げ圧延の前後で、フランジ部を強冷却することによ
り、フランジ部とウェブ部の温度差を減少させる方法が
、また特公昭６０−３７８５７号公報、特開平ｌ−２０５
０２８号公報には、冷却完了時の温度目標、すなわち、
フランジ部とウェブ部の温度差、冷却時の断面円代表点
における目標温度を決定する方法が、それぞれ開示され
ている。

しかしながら、これらの方法では、ＴＦ／ＴＶ、　ＨＷ
／ＴＶが大きくなると、残留応力によるウェブ波が発生
しない様に、フランジ外面の冷却を強化し、フランジ部
分の熱容量を減少させる必要があるが、強冷却のためフ
ランジ冷却面の組織が悪化し、すなわち、急冷時に低温
変態組織（マルテンサイト、ベイナイト組織をいう）が
生成し、このため、フランジ表面の硬度が上昇し、靭性
が劣化して加工上の問題が生じる。

したがって、これらの方法を、ＴＰ／ＴＶ　、　Ｈｗ／
Ｔｗの大きい薄肉Ｈ形鋼に適用することは困難である。

（発明が解決しようとする課題）熱間圧延による形鋼の製造方法であって、その冷却過程
において、フランジ部に、冷却−復熱の熱サイクルを施
すことにより、靭性劣化がなく、残留応力の少ない、形
状の良好なＨ形鋼を安定して製造する方法である。

薄肉Ｈ形鋼においては、冷却過程で、フランジ部に冷却
−復熱の熱サイクルを施す場合、前にも述べたように、
冷却過程で強水冷を行う必要があるが、強冷却であるた
め、フランジ部の復熱温度が不十分となり、低温変態組
織が残存するなどの材質異常を生じ、靭性が劣化する。

また、逆に復熱温度が十分にとれるような水冷を行なう
と、残留応力の増加によりウェブ波が発生するなどの問
題がある。

すなわち、目標とする復熱温度を保証するためには、フ
ランジ部の保有する熱容量、復熱時間の確保が必要であ
るが、その対応策として、・復熱ゾーンの延長。又は、・緩冷却化。

などを行うと、フランジ部冷却不足によるウェブ波が発
生し、・復熱時間確保のための被冷却材（被圧延材）の走行速
度の低下。

を行うと、水冷ゾーンでの急冷時間も増加し、温度低下
による材質異常が発生する。

したがって、薄肉Ｈ形鋼の製造にあたっては、これらの
問題を解決することが必要になる。

（課題を解決するための手段）この発明は、マルテンサイトなどの低温変態組織の発生
による硬度の上昇、靭性の劣化を防止するために、強水
冷によって温度低下したフランジ部を冷却−復熱の熱サ
イクルの復熱中に、加熱することによって、目標とする
復熱温度、すなわちＡｃｔ点近傍の温度に到達させるも
のであり、その要旨は、形鋼の熱間圧延に際し、熱間仕上げ圧延機の入側及び／又は出側にて。

フランジ表面温度を、Ａｒ＋点温度に対してはるかに低
い温度に一たん冷却し、その後、フランジ表面温度を保
有熱量によって復熱昇温させる、冷却−復熱両過程より
なる熱サイクルを２回以上繰返す冷却パターンのもとで
、フランジ表面に、冷却過程では冷却水の噴射による冷却
を施し、復熱過程では、最終の冷却過程に続く復熱過程
を除き、Ａｃ＋点近傍の温度に達するまでの昇温を補足
するための加熱を施すことを特徴とする形鋼の製造方法
である。

この明細書において、Ａｃ＋点近傍の温度とは、Ａｃ＋
点温度より５０℃低い温度以上であることを意味し、低
温変態組織とはマルテンサイト、ベイナイト組織をいう
ものとする。

（作　用）まず、この発明において、フランジ部を加熱することに
ついて述べる。

フランジ部を加熱することは、本来、ウェブ波発生防止
の観点からは逆行するものである。

しかし、Ｔｐ／Ｔｗが３以上で熱容量の大きいフランジ
部を、材質異常の発生なしに冷却するには、冷却ゾーン
を長くとって、緩冷却するなどの必要性があるが、効率
よく、品質保証のできる製品を作り込むためには、フランジ部を冷却−復熱の熱サイクルで冷却し、ウェブ
波発生防止のため、冷却過程では強冷却を行う必要があ
る。そして、強冷却を行うため、復熱過程においては、
復熱に要する熱容量が不足することから、新らたにＡｃ
＋点近傍の復熱温度まで上昇させる手段、すなわち、フ
ランジ部を加熱することが必要になる。

なお、フランジ部の加熱は復熱過程で行うが、冷却−復
熱の熱サイクルを１回以上繰返した後の、最終の急冷後
の復熱過程で加熱することは、フランジ部とウェブ部の
温度差を太き（することになるので不適で、ある。

つぎに、この発明の実施態様について述べる。

走行する被圧延材が、水冷ゾーンを通過後、復熱ゾーン
（空冷ゾーン）を通過中に、フランジ外側面の両側に設
置したフランジ加熱装置により、フランジ面を加熱し、
フランジ部に残在する熱容量による復熱と合わされて、
目標とする復熱温度に到達せしめるものであり、かくす
ることにより材質異常のないＨ形鋼が製造できることに
なる。

以下さらに詳しく、第１図により説明する。

第１図には、紙面の左から順に、粗ユニバーサルミル３
、エツジングミル４、仕上げユニバーサルミル５を設置
した形鋼の圧延ラインに、エツジングミル４と仕上げユ
ニバーサルミル５の間に、水冷装置１−１と１−２を間
隔を置いて配し、さらに仕上げユニバーサルミル５の出
側（紙面の右側）に水冷装置１３を配置している。

水冷装置１−１と１−２の間、水冷装置１−２と仕上げ
ユニバーサルミルを挟んで水冷装置ｌ−３の間は水冷後
の復熱ゾーンとなる。

粗圧延を終えた被圧延材は、エツジングミルを通過し、
水冷−復熱一水冷一復熱（仕上げ圧延を挟む）−水冷−
復熱の熱サイクルの冷却パターンで冷却される。

復熱時の加熱装置は復熱ゾーンの後方に設置し、復熱工
程の後半で加熱するようになっている。

なお、復熱中の加熱を誘導加熱で行う場合、水冷直後に
これを設置すると、被圧延材のフランジ面に付着した水
滴が誘導コイルに付着し、絶縁不良に至らしめるので好
ましくない。

この加熱装置は、第２図に示すように、フランジ外側面
に設置され、被圧延材長手方向に複数個設置することも
よく、水冷による冷却幅と加熱装置の上流に設置した温
度計（走査形）での測温結果より、加熱すべき幅を決定
し、この幅に応じて加熱コイル幅を選定するとともに、
投入すべき電力量を設定し通電する。

又、フランジ外側面の上下方向に別個の加熱装置を配置
することにより、フランジ外側面の上下を各々別個の加
熱コイルで加熱する、すなわち、異なる投入電力量にて
加熱することができ、水冷後、フランジの上部と下部と
で温度か異なる場合にも好適に対応することができる。

さらに、加熱深さは、周波数により変更することができ
るので、シミュレーターの結果より事前に設定すること
で、被圧延材の形状寸法、冷却条件などの変化に対応す
ることができる。

（実施例）転炉で溶製し、連続鋳造で鋳造したビームブランクを用
いて、ウェブ高さ　：　７５０　ｍｍフランジ幅　：　２００　ｍｍウェブ厚さ　：９ｍｍフランジ厚さ：２８ｍｍの薄肉Ｈ形鋼に熱間圧延した。

この熱間圧延は、第１図に示す圧延ラインで、その冷却
過程においては、水冷（１）−復熱（１）−水冷（２）
−復熱（２）−水冷（３）−復熱（３）の冷却パターン
で、この発明の適合例として復熱（１）及び（２）の過
程で加熱した場合と、比較例として復熱過程で加熱しな
い場合の冷却条件で冷却した。これらの条件を表１に示
す。

なお、表１に示す水冷はウェブ波の発生しない強水冷条
件とした。

この冷却条件下でのフランジ外側面表面温度の変化を第
３図に示すが、比較例は復熱過程における最高到達温度
がＡｃ＋点以下であり、組織調査によるとフランジ表面
にマルテンサイト、及びベイナイト組織が認められた。

これに対し、適合例は当然のことなから復熱過程におけ
る最高到達温度がＡｃ＋点以上であり、低温変態組織は
認められなかった。

また、Ｈ形鋼断面のフランジ外側表面より内に向けての
硬さ変化を第４図に示すが、比較例は内側の硬さ（安定
した硬さを示す領域の値）にくらべ表面の硬さは４０Ｈ
ｖ　（ビッカース硬さ）程度高くなっており、このため
、製品の切断、及び曲げなどの加工性に問題が生じた。

これに対し、適合例は、硬さの差は２０Ｈｖ程度と比較
例の半分であり、加工性も良好であった。

したがって、この発明方法は薄肉Ｈ形鋼の製造方法とし
て非常に有効な方法といえる。

＝１１− （発明の効果）この発明は、熱間圧延により、薄肉Ｈ形鋼などを製造す
るにあたり、その冷却過程において、フランジ外側面を
、冷却と加熱を加えた復熱の熱サイクルによる冷却を施
すことにより、ウェブ波の発生がなく、かつ、材質異常
のない形鋼を効率的に製造できるようにしたものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、粗ユニバーサルミル、エツジングミル、及び
仕上げユニバーサルミル、さらに冷却装置、及び加熱装
置の配置を示す平面図、第２図は、フランジ部加熱装置
の斜視図、第３図は、この発明の適合例と比較例の、冷
却過程におけるフランジ外側面表面温度の変化を示すグ
ラフ、及び、第４図は、この発明の適合例と比較例のフランジ外側面
の表面より内に向けての硬さ変化を示すグラフである。１−１．１−２．１−３・・・フランジ水冷装置２・・
・フランジ加熱装置本体２−１・・・フランジ加熱用鉄心２−２・・・フランジ加熱用誘導コイル３・・・粗ユニ
バーサルミル４・・・エツジングミル５・・・仕上げユニバーサルミル６・・・Ｈ形鋼６−１・・・フランジ６−２・・・ウエブ

Claims

【特許請求の範囲】１、形鋼の熱間圧延に際し、熱間仕上げ圧延機の入側及び／又は出側にて、フランジ
表面温度を、Ａｒ＿１点温度に対してはるかに低い温度
に一たん冷却し、その後、フランジ表面温度を保有熱量
によって復熱昇温させる、冷却−復熱両過程よりなる熱
サイクルを２回以上繰返す冷却パターンのもとで、フラ
ンジ表面に、冷却過程では冷却水の噴射による冷却を施
し、復熱過程では、最終の冷却過程に続く復熱過程を除
き、Ａｃ＿１点近傍の温度に達するまでの昇温を補足す
るための加熱を施すことを特徴とする形鋼の製造方法。