JPS641201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、Ｈ形鋼用粗形鋼片の製造方法に関す
るものである。 従来、Ｈ形鋼は鋼塊から分塊圧延された粗形鋼
片（ビーム・ブランク）を加熱し、ユニバーサ
ル・ミルによつて圧延して製造されていた。近
年、省エネルギーおよび歩留の観点より、連続鋳
造スラブ等の扁平鋼片（以下スラブという。）か
ら直接圧延する方法が実施されるようになつてき
た。 一般に、スラブは、鋼塊ほど厚みがないため、
従来の孔型圧延法ではフランジ幅の大きな粗形鋼
片を形成することはできない。そこで、種々の新
しい圧延方法が提案されている。そのうちの代表
例のいくつかを次に説明する。 まず、第１の方法は、粗圧延機において、溝底
幅が漸次大きくなる多数のボツクス孔型を用い、
スラブの幅方向を上下方向として順次孔型を変更
しながら幅殺し圧延を行い、材料をドツグ・ボー
ン形状に変形させた後に、仕上孔型により所定の
粗形鋼片に圧延しようとするものである。この方
法では、多数のボツクス孔型が必要である。通
常、１台だけの粗圧延機では、大寸法のＨ形鋼用
粗形鋼片はロール胴長の制約から形成が難しい。 第２の方法は、ボツクス孔型の底部中央に凸状
の突起を設け、これによりスラブの厚み方向中央
部に凹状の溝を形成し、次の孔型において同様の
凸状突起で材料を倒れないように保持しつつ幅殺
し圧延を行い、材料をドツグ・ボーン形状にし、
次いで通常の平らな底部をもつボツクス孔型で材
料の凹部を消去し、仕上孔型により所定の組形鋼
片を形成する方法である。 この方法においてスラブの厚み方向中央に形成
される凹状溝は圧延時の材料倒れを防止するとい
う作用をもつが、スラブの幅方向圧下によりスラ
ブ両側縁を厚み方向へ膨出させ、ドツグ・ボーン
形状に変形させるという点では本質的に第１の方
法と同じである。幅方向圧下によりスラブ両側縁
のみを膨らませて所要のドツグ・ボーン形状とす
るためには軽圧下の繰返しによらざるを得ず必然
的にパス回数が増加する。 第３の方法は、スラブを直接ユニバーサル・ミ
ルに噛ませ、所定の粗形鋼片を形成する方法であ
る。ユニバーサル・ミルは、通常、垂直ロールが
無駆動であるため、幅方向の圧下を大きく取れな
い。 第４の方法は、第１図に示すように、ボツクス
孔型底中央に膨出部Ｍを設け、膨出部の頂部角度
θを異にする複数の孔型を使用し、フランジ相当
部を広げるものである。この方法では、材料が次
の孔型に噛込むさいに、前工程で形成された材料
の凹状溝の頂角と孔型頂角とが異なるため、第２
図に示すように、材料１０のフランジ相当部先端
１０Ｆから噛込み、材料１０に捩れが発生し左右
均等に押し開くのが難しい。 上述したいずれの方法も、従来の鋼塊にくらべ
て薄いスラブを幅方向に大圧下し、圧下が中央部
まで浸透せず端部のみが脹らむドツグ・ボーン変
形を利用したものである。特に、広幅系Ｈ形鋼の
場合、500mm以上の幅圧下量を必要としている。 これら従来技術は、幅方向の圧下が非常に大き
いため、粗形鋼片先後端部に非常に大きなフイツ
シユ・テーブルが発生し、粗圧延後のクロツプ切
捨量が大きく、圧延歩留の低下を招いている。さ
らに、幅方向の圧下にかなりのパス回数を必要と
する。 そのため、粗形鋼片の圧延終了時には通常粗形
鋼片温度が950℃前後まで低下してしまい次工程
の成形圧延を行うためには、再加熱が必要とな
る。すなわち、成品Ｈ形鋼を得るまでに２回の加
熱が必要となり、熱エネルギの消費量が大きくま
た、圧延能率も大幅に低下する。さらに扁平比の
大きなスラブをその幅方向に垂直に立てて上下方
向から圧下する場合、圧延中にボツクス孔型内に
て材料の片寄りが発生しやすく、孔型側壁により
圧延疵を生じ、この疵が製品まで残存することが
多い。 本発明の目的は、スラブ（連続鋳造スラブ等の
扁平鋼片）を用いてＨ形鋼用粗形鋼片を製造する
方法であつて前述した従来の方法の欠点を排除
し、圧延歩留の向上、圧延能率の向上、品質の改
善を図る圧延方法、特に圧延工程の短縮（パス回
数の減少）により１回の加熱で製品までの圧延を
可能にする高能率の圧延方法を提供することにあ
る。 本発明のＨ形鋼用粗形鋼片の製造方法は、ボツ
クス孔型底部中央に三角形状山形部を設け、該山
形部の頂角を同一にし、さを順次大きくした複
数の割り孔型により、扁平鋼片の両側縁に鋼片長
手方向にそつてスリツトを入れる圧延において、
孔型底部に圧延材を接することなく、かつ、スリ
ツトを入れることにより生じる扁平鋼片端部の肉
厚方向への広がりを拘束しつつ、順次扁平鋼片を
圧延して、扁平鋼片両側縁のスリツト深さを大き
くした後、平底のボツクス孔型により扁平鋼片の
両側縁のスリツトを押し広げることを特徴として
いる。 スリツトの深さを順次大きくする工程は、粗圧
延機の１対の圧延ロールに複数のボツクス孔型を
設け、各孔型の底に同じ所定の頂角で順次高さが
増す三角形状山形部を設け、扁平鋼片を各孔型に
順次通すことによつて行われる。 スリツトの深さを順次大きくする工程におい
て、ボツクス孔型底部と鋼片に形成されたスリツ
トの先端部との間に間隙を設け、この間隙内に材
料が流れるように圧延を行う。 さらに、この工程においては、各孔型幅をほぼ
同一にし、少なくとも１パスにおいてはスリツト
入れ時の端部厚み方向幅広がりを拘束しつつ圧延
する。これは、扁平鋼片両縁部に成形されるＶ字
状のスリツトを目標深さにする場合、鋼片の幅減
少量を極力小さくするためである。つまり、必要
とされる鋼片幅を小さくすることである。幅圧下
量の鋼片幅減少量が小さいと、鋼片先後端に生じ
るフイシユテールの長さが短くなり、クロツプロ
スを大幅に減少させる。 以下、本発明の方法を図面を参照して具体的に
説明する。 第３図は本発明の方法が適用されるＨ形鋼の製
造ラインを示す。図において、２は加熱炉、３は
２重式可逆粗圧延機（以下、BDミルという。）、
４はユニバーサル粗圧延機（以下、URミルとい
う。）、５はエツジヤ・ミル、６はクロツプ・カツ
ト・ソー、７は仕上ユニバーサル・ミル（以下、
UFミルという。）である。 通常のＨ形鋼の圧延においては、まず連続鋳造
等によつて得られた扁平鋼片（以下、材料とい
う。）を加熱炉２において1200℃以上の温度に加
熱し、BDミル３によつて粗圧延を施し、クロツ
プ・カツト・ソー６によつてクロツプを除去し、
URミル４およびエツジヤ・ミル５によつて整形
し、UFミル７によつてＨ形鋼に仕上げる。 本発明の方法においては、BDミル３において
材料の両側面に長さ方向にスリツトを入れる工程
に特徴がある。 本発明のＨ形鋼用粗形鋼片の製造方法は、第４
図に示すように、BDミル２のブレークダウン・
ロール２０の通常のボツクス孔型底部中央に三角
形状山形部２２を設けた複数の割り孔型２１によ
り、加熱した材料３０（第５図Ａ）の両側面３１
に長手方向にそつて三角形状のスリツト３２を入
れる（第５図Ｂ）。 第４図に示すように、ロール２０のボツクス孔
型の底部中央に設けられる三角形状山形部２２
は、頂角θを一定とし、その高さｈを順次高くす
る。山形部２２の頂角θを一定にする理由は、前
工程でスリツトを設けられた材料が次の孔型で圧
延される際に材料の傾斜、ねじれを防止するもの
である。スリツト３２を形成するためには、２回
以上（フランジ幅の広いものでは３〜４回程度）
の圧延を行い順次深さを深くする。 この圧延は、材料３０の両側面３１を圧下して
厚み方向に膨出させるという従来の圧下とは全く
異なり、材料幅方向に深いスリツト３２を形成さ
せるためのものである。 したがつて、材料両側面３１を割り孔型２１の
孔型底部２４に当てて圧下する必要は全くない。
むしろ、第５図Ｂ、およびＣに示すように、材料
３０の側面３１は孔型底部２４に接触させずに、
自由に張り出しできるようにしておくのである。 材料３０のスリツト３２の深さを順次大きくす
る工程においては、スリツトの形成を助長させる
ために、材料端部における厚み方向広がりを拘束
することが有効である。そのためには、割り孔型
，の孔型幅をほぼ同一とし中央の三角状の突
起２２の深さのみを変更すればよい。こうするこ
とにより、扁平鋼片両縁部のスリツトされた深さ
を大きくするとき、厚み方向の増大が拘束され、
圧下により排除された材料は、孔型底部の方へ流
れ、Ｖ字状のスリツト部深さを増大させる。 所定の深さまでスリツト３２を入れられた材料
３０は、ロール２０に設けられた平底のボツクス
孔型２５によつて押し広げられる（第５図Ｄ）。 第６図に示す寸法の割り孔型２１を用いて、厚
みｔ＝300mm、幅Ｈ＝1200mmの材料を幅方向に200
mm圧下した場合の最大ウエブ高さの変化を第７図
に示す。第６図に示す各寸法は次のとおりであ
る。 A1＝290mm、A2＝315mm、 B1＝125mm、B2＝145mm、 B3＝270mm、θ＝60゜ 第７図において、最大ウエブ高さHmaxとは、
第８図に示すスリツト形成後の材料３０の最大高
さHmaxをいい、また、中央ウエブ高さH₀とは
同図の材料３０のスリツト谷底間隔H₀をいう。 第６図からもわかるように、スリツト入れ時の
圧下に際して材料両端縁は孔型側壁２１１で拘束
されるので、材料は孔型底部３０の方向へ張り出
す。孔型側壁２１１の拘束のない圧延ならば、第
８図の点線１５で示すように材料両端縁は圧下に
伴つてプルダウンされその時の最大ウエブ高さ
Hcは当初のスラブ幅Ｈより小さくなる。 しかし、第６図の孔型のようにスラブの端部厚
み方向の幅広がりを拘束し、かつ孔型底部２４の
深い孔型を用いれば第８図に示す実線のように
HmaxはＨより大きくなる。言い換えれば、スリ
ツトの深さ（Hmax−Ho／２）は圧下量 （Ｈ−Ho／２）よりも大きくなる。 これは一定のフランジ幅を得るための割り孔型
による圧下が小さくてすむということであり、工
程短縮と同時に素材も小さくできるという極めて
重要な意味をもつ。 一方最終のスリツト深さは、製品のフランジ幅
およびフランジ幅とウエブ高さとの比率および次
の押広げ工程のミルの種類に応じて変えられる。 押拡げ工程をBDミル３の平底のボツクス孔型
で実施する場合（第５図Ｄ）、スリツトは左右に
押し広げられると同時に、上下方向に若干圧縮さ
れるため、URミル４による場合にくらべ押広げ
効率が悪い。したがつて、スリツトの深さは、製
品フランジ幅の40％以上とするのが望ましい。 一方押広げ工程をURミル４で実施する場合、
堅ロールによる押し広げと同時に、ウエブも水平
ロールにより圧下されるため、スリツトが圧縮さ
れる程度が少なく、スリツト深さは、製品フラン
ジ幅の40％より小さくてよい。 押広げ工程の広がり効率は、スリツトの頂角θ
にも依存し、頂角θが50゜〜90゜の範囲であればよ
いが、これより小さいと押広げよりも圧縮される
度合いが大きくなる。90゜より大きいと、スリツ
ト入れ時に上下の端部圧下が大きくなり、従来法
のように幅圧下して厚み方向に膨出させる比率が
大きくまたスリツト深さも大きくとれない。 本発明の方法の実施例をH400×400のＨ形鋼を
製造した場合について説明する。 第１図に示すＨ形鋼の製造ラインを利用した。
素材は、250mm厚×1200mm幅の扁平鋼片である。
これを加熱炉２において1250℃まで加熱し、第４
図に示す割り孔型No.、、および平底のボ
ツクス孔型No.、造形孔型No.をもつBDミル
３により粗圧延を行つた。割り孔型No.、、
の孔型幅ｌはそれぞれ305、305、310mmとし、
ほぼ同一にした。山形部２２の高さｈは、120、
180、220mmとし、頂角θは60゜とした。ボツクス
孔型No.の底部幅l₁を540mm、カラー部で580mm、
造形孔型No.の幅l₂を720mmとした。 BDミル３による粗圧延のパススケジユールを
第１表に示す。材料の幅方向を上下とし、割り孔
型No.、、で各孔型２、２、１パスの合計
５パスで400mm圧下した。この場合、第５図Ｂ，
Ｃに示すように、スリツト先端部３１は孔型底２
４には接していない。

【表】 引き続いて、ボツクス孔型No.で３パスの圧
延によりスリツトを押し広げ、ウエブ高さ（Ho
＝Hmax）700mm、フランジ幅（Bmax）×560mm
のドツグ・ボーン断面形状（第５図Ｄ）の粗形鋼
片に成形した。 第１表からもわかるように、割り孔型No.の
パスにおいて、孔型幅を孔型No.の型幅に関し
て広げず、材料の厚み方向幅拡がりを拘束したた
め、ウエブ中央高さHoを80mm圧下したにもかか
わらず、最大ウエブ高さHmaxは増加した。ま
た、扁平材料からその厚みの２倍以上のフランジ
幅を有するドツグ・ボーンを成形するのにわずか
８パスしか必要とせず、他の従来方法にくらべ著
しくパス回数が少ない。 次に、圧延材料を90゜転回し（第１表中の記号
）、造形孔型No.でウエブ厚70mm、フランジ
幅450mm、ウエブ高さ720mmの粗形鋼片に成形し
た。 この粗形鋼片は、引き続きクロツプカツトソー
６で先後端のクロツプを切断し、URミル４、エ
ツジヤーミル５、UF９により製品に仕上げられ
た。 従来の方法では粗形鋼片を一旦冷却し、クロツ
プのガス切断と疵手入れを行つた後、再加熱して
URミル以下の工程にかけ製品としていたが、本
発明の方法によれば、１回の加熱だけで、圧延疵
の少ない製品まで圧延可能となる。しかも、粗形
鋼片の先後端部に大きなフイツシユ・テールが発
生しないので、歩留が向上し、フランジ部幅出し
効率がよいので圧延パス回数の減少によつて圧延
能率が向上し、厚みの薄い扁平鋼片から大寸法の
製品Ｈ形鋼を製造することができた。 本発明によれば、例えば従来の方法のように多
数のボツクス孔型を用い所定の粗形鋼片を製造し
たり、ボツクス孔型の底部中央に凸状の突起を設
け、この突起で材料を倒れないように保持しつつ
幅殺し圧延を行う方法に比較して圧延歩留は約６
％も向上する。 本発明の方法はフランジ幅出しの効果が大きい
ので一定の製品サイズに対して従来方法によるよ
りも幅および厚みの小さいスラブを用いることが
可能となる。したがつて、スラブ加熱温度を従来
より低くすることができ、上記再加熱が不要とい
うことと合せて、省エネルギの効果もきわめて大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法に用いられるBDミルのロール
孔型の正面図。第２図は第１図に示す孔型により
圧延される材料の状態を示す横断面図。第３図は
本発明の方法が適用されるＨ形鋼の製造ラインの
平面図。第４図は本発明の方法に用いられるBD
ミルのロール孔型の正面図。第５図は本発明の方
法を示す概略工程図。第６図は本発明の方法を実
施する割り孔型の部分拡大正面図。第７図は本発
明の方法にもとづく実験結果を示すグラフ。第８
図は各圧延工程における材料の変形の状態を示す
説明図。 ２：加熱炉、３：BDミル、４：URミル、
５：エツジヤ・ミル、６：クロツプ・カツト・ソ
ー、７：UFミル、２０：ブレークダウン・ロー
ル、２１：割り孔型、２２：三角形状山形部、２
４：孔型底部、２５：平底ボツクス孔型、３０：
材料、３１：側面、３２：スリツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボツクス孔型底部中央に三角形状山形部を設
   け、該山形部の頂角を同一にし、さを順次大き
   くした複数の割り孔型により、扁平鋼片の両側縁
   に鋼片長手方向にそつてスリツトを入れる圧延に
   おいて、孔型底部に圧延材を接することなく、か
   つ、スリツトを入れることにより生じる扁平鋼片
   端部の肉厚方向への広がりを拘束しつつ、順次扁
   平鋼片を圧延して、扁平鋼片両側縁のスリツト深
   さを大きくした後、平底のボツクス孔型により扁
   平鋼片の両側縁のスリツトを押し広げることを特
   徴とする、Ｈ型鋼粗形鋼片の製造方法。