JPS63140703A

JPS63140703A - 極薄ウエブｈ形鋼の製造方法

Info

Publication number: JPS63140703A
Application number: JP28845286A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Misawa; 三沢　隆信
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-12-03
Filing date: 1986-12-03
Publication date: 1988-06-13

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、フランジに対してウェブが極めて薄いＨ形
鋼製品を熱間圧延で得る製造方法に関するものである。

（従来技術とその問題点）圧延Ｈ形鋼の内、特にウェブとフランジの厚み比が２．
５以上の極薄ウェブＨ形鋼製品を製造する場合、圧延中
の冷却水及びウェブ厚みが薄いことにより仕上（ＵＦミ
ル）温度差は２００℃以上となる場合があり、これが冷
却される過程で、フランジには引張、ウェブには圧縮の
長手方向の内部応力（残留応力）が発生する。その結果
、ウェブの圧縮応力が材料の降伏点を越え、ウェブ波打
ちが発生する。

この対策のため、従来、仕上温度差を減少させる方法と
してフランジ強制冷却等があるが、設備費も高く、また
フランジ厚が厚いため効率的冷却ができず、温度差を減
少させることは困難であり実操業には適さない（例えば
、Ｈ６１６Ｘ１９８Ｘ９／２５では、１１０℃以下の温
度差が必要）。

また、水冷により仕上温度が低くなり（６００℃以下）
、以後の熱間鋸断時の低温切断が問題（ブレード摩耗及
び切断能力低下）となる。

さらに、残留応力によるウェブ波打ちを防止する手段と
して、次のようなものがあるが、それぞれ問題点を有し
ている。

（ｉ）特公昭５４−３９２３０号（ユニバーサル圧延機
における形鋼の圧延法）Ａ１　　変態点以下の低温圧延をＵＲミル、ＵＦミルに
て行々い、その際にフランジを大きく圧下する薄つェブ
Ｈ形鋼の製造方法であり、圧延に伴う残留応力改善方法
として、本出願人が先に出願したものである。

しかし、これは小規模実験での着想であり、現実設備に
おいては、圧延完了後に成品を所定長さに切断するため
の熱間鋸断機があり、このような圧延を行なうと、成品
温度は５００℃程となシ、実質的に切断不可能となる。

なお、仕上温度を上げると、残留応力改善効果が小さく
なり、５５０℃程度でウェブ小波となることより、現状
設備への適用は困難であった。

鋸切断には、フランジで６８０℃以上なければならない
。

（１ｉ）特開昭６１−１６２６５８号（薄肉ウェブＨ形
鋼とその接合構造）ウェブに突起を設け、ウェブの残留応力による降伏強度
を高めることを提案したが、ウェブ厚を薄くした分突起
となり、何ら重量軽減効果が期待できなくなった。

（ホ）特開昭５２−６３２７号（残留応力のすくないＨ
形鋼の製造方法）放冷時または冷却後に、ウェブを加熱し、残留応力軽減
する方法をＭ≠＊与社諭提案している。

これは、冷却時の応力アンバランス改善効果は大きいも
のの、加熱に要するエネルギーが膨大であり、加熱時に
熱的バランスがくずれると、製品の曲り等の発生となり
、さらに加熱装置も設備的に難しく、実用的でない。

（財）特開昭５９−４７００９号（ウェブ薄肉Ｈ形鋼の
製造方法）温間域のＨ形鋼のウェブを拘束しつつフランジを強冷却
する方法であるが、ウェブの変形は小規模な変形であわ
、これを拘束するには、極めて大きな力を要し、全長に
わたって拘束することを考えると、大規模な拘束用設備
となシ、実用的でない。

（ｖ）特公昭５７−５９００３号（Ｈ形鋼）残留応力軽
減方法）圧延中のＨ形鋼各部の温度を均一に制御することにより
、圧延時に起因する残留応力を軽減することを提案した
。これは、ウェブ厚がある値（例えば７ランジの１／２
厚み）までの通常のＨ形鋼では、効果は大きいが、ウェ
ブ厚が薄いと、冷却過程での温度差により、ウェブに小
波が発生してしまい、薄ウェブ化には限界があった。

（９）特公昭５９−１６８４４号（鋼製はり材の製造方
法）薄つェブＨ形鋼を圧延後、ウェブに発生する小波（歪）
を左右に張り出し成形し、一定模様化させたＨ形鋼であ
り、薄つェブＨ形鋼のウェブに発生する歪を逆に利用し
た形鋼である。

しかし、ウェブが波打つため用途は限られ、真直なウェ
ブを利用する用途には向かないことや、Ｈ形鋼の直角方
向接合時等にウェブの張り出し模様がじゃまになる等の
問題があり、用途的に制限がある。

この発明は、前述のような問題点を解消すべく提案され
たもので、その目的は、比較的簡単な設備を付加するだ
けで、熱間鋸断の問題もなく、ウェブ波打ちを防止でき
実用的な極薄ウェブＨ形鋼の製造方法を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段）この発明に係る極薄ウェブＨ形鋼の製造方法は通常の熱
間仕上、熱間鋸断後、フランジ温度が６５０〜２００℃
Ｉ好ましくは、６５０〜４５０℃の温度域で、フランジ
のみ、あるいはフラン・ヘウエプを圧下率３％以下、奸
才しくは２％以下で温間圧延するようにしたものである
。

（作　用）ＵＦミルの仕上温度（フランジ）が８００℃程度であり
、熱間鋸断て低温切断の問題はなくなる。

フランジの温間圧延によりウェブ内部応力が減少し、降
伏応力に達せずウェブ波打ちが防止される。

（実　施　例）以下、この発明を図示する実施例に基づいて説明する。

第３図に示すように、Ｈ形鋼の圧延ラインは、加熱炉Ｆ
側から順にブレークダウンミルＢＤ、トングカットソー
ＴＣ３、ユニバーサル粗ミルＵＲ，，エツジヤ−ＥＩ、
ユニバーサル仕上ミルＵＦ、熱間鋸断機Ｈ８，冷却床Ｃ
Ｂが設けられている。

本発明では、第１図に示すように、ＨＯ２とＣＢとの間
に、冷却装置１および温間圧延機２を設置し、通常のＨ
形調圧延ラインで、ウェブ、フランジ厚み比が２．５以
上に仕上げられた製品を、熱間鋸断じ、次いで冷却装置
１により冷却し、温間圧延機２において、フランジ温度
が６５０〜２００℃（好ましくは６５０〜４５０℃）の
温度域で、フランジのみ、あるいはフランジとウェブを
圧下率３％以下（好ましくは２％以下）で温間圧延する
。また、第２図に示すように、冷却装置１をなくし、冷
却床をＣＢ、、ＣＢ２の２つに分割し、ＣＢ、とＣＢ２
の間に温間圧延機２を設置し、温度制御能が大きくなる
ようにしてもよい。

次に、以下のようなＨ形鋼を圧延した結果に基づいて説
明する。

サイズ：　Ｈ６１６Ｘ１９８Ｘ９／２５（ウェブ・フラ
ンジ厚比：２．７８）ＵＦミル仕上温度：８６０℃（フランジ）６７０℃（ウェブ）材質：５Ｓ４１このサイズのＨ形鋼を仕上ｎ後、自然空冷すると、第４
図に示すような曲線で温度降下し、仕上後３７分時点で
残留応力による波打ちが発生した。

第５図に示すのは、その時の内部応力の推移を示すグラ
フであり、このグラフによりウェブの応力が降伏応力ａ
ｙに達し、バックリングを発生させているのがわかる。

第６図は、鋸断後、６４０℃■、４８０℃■の時点で各
々７ランジを２％圧延した時の本発明におけるウェブ内
部応力の変化を示すグラフであり冷却後のウェブ内部応
力が低下し、降伏応力ａｙに達せず、ウェブ波打ちは発
生しなかった。

このグラフから、温間矯正は、Ａ、　　変態点以下であ
って、仕上圧延後、極力鋼材の温度が低い時点での圧下
がより効果的であるが、一方変形抵抗の増大により、圧
下荷重の増大をきたし、スタンドの剛性を大きくしなけ
ればならない。この両者を考慮し、温間矯正温度はフラ
ンジで６５０〜４５０℃程度で行なうのが適当である。

なお、強力な圧延装置を設ければ、２００℃まで可能で
ある。また、６５０℃より大きい温度では応力改善効果
が低い。

圧下率は、Ａ：断面積、ｔ：厚みで表わされ、本発明では、３％以下とする。

圧下率が３％より大きいと、スケール押し込み疵等の表
面欠陥が問題となり、また、フランジのフィレット部近
傍に圧延した所と圧延されない所との間に段が発生し問
題となる。２％以下では前述の問題は全くない。さらに
軽圧下の温間圧延を複数回施し、累積圧下率が前述圧下
量となるようにする事もできる。

なお、圧下率が大きいと、フランジの厚みが公差から外
れることもある。

才な、圧下率は、Ｈ形鋼の仕上げ温度より残留応力が推
定でき、それに応じて、７ランジ面積／全体面積の比よ
り、圧下による効果が変わるのでこの関係より必要ある
いは適正圧下率を求めればよい。

なお、この関係は多分に材質、圧延条件、形状冷却速度
の影響を受けるため、各種実験等により経験的に決めら
れる。

次に、温間圧延機２の１例を第７図に示す。これは、フ
ランジＦのみを圧延する装置であり、内ロール３と竪ロ
ール４によりフランジＦを両面から圧延する。内ロール
３は、チョック５がハウジング６の溝７をスライドする
ことにより位置調整され、竪ロール４の位置調整は、ハ
ウジング６に螺入されたねじ部材８により行なわれる。

（発明の効果）前述のとおり、この発明によれば極薄ウェブＨ形鋼を製
造するに際し、通常の熱間仕上、熱間鋸断後、フランジ
温度が６５０〜２００℃の温度域で、フランジを圧下率
３％以下で温間圧延するようにしたため、ウェブ残留応
力を低減することができ、比較的簡単な設備を付加する
だけで、ウェブ波打ちを防止でき、極めて実用的である
。

また、高い温度で熱間鋸断を行なうことができ低温切断
の問題を解消できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る製造方法を実施するための設
備を示す概略図、第２図は、その変形例を示す概略図、
第３図は、一般のＨ形調圧延ラインを示す概略図、第４
図、第５図は、ウェブ波打ちの生じるＨ形鋼の温度降下
、内部応力変化を示すグラフ、第６図は、本発明のウェ
ブ内部応力変化を示すグラフ、第７図は、温間圧延機の
１例を示す概略部分断面図である。１・・冷却装置、２・・温間圧延機３ＩＩｅ内ロール、４・拳竪ロール５・・チョック、６・・ハウジング７・・溝、８・・ねじ部材ＵＦ・・ユニバーサル仕上ミルＨ８・・熱間鋸断機

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フランジに対してウェブが極めて薄いＨ形鋼製品
を熱間圧延で得る製造方法であって、通常の熱間仕上、熱間鋸断後、フランジ温度が６５０〜
２００℃の温度域で、フランジを圧下率３％以下で温間
圧延することを特徴とする極薄ウェブＨ形鋼の製造方法
。