WO2019088225A1 - Ｈ形鋼の製造方法 - Google Patents

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WO2019088225A1
WO2019088225A1 PCT/JP2018/040716 JP2018040716W WO2019088225A1 WO 2019088225 A1 WO2019088225 A1 WO 2019088225A1 JP 2018040716 W JP2018040716 W JP 2018040716W WO 2019088225 A1 WO2019088225 A1 WO 2019088225A1
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hole
hole type
rolling
rolled
flange
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PCT/JP2018/040716
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩 山下
Original Assignee
日本製鉄株式会社
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Priority to CN201880051669.XA priority patent/CN111050934A/zh
Priority to EP18872514.7A priority patent/EP3610959A1/en
Priority to JP2019506736A priority patent/JP6515365B1/ja
Publication of WO2019088225A1 publication Critical patent/WO2019088225A1/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/08—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
    • B21B1/088—H- or I-sections

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing an H-shaped steel, for example, using a slab having a rectangular cross section as a raw material.
  • H-shaped steel materials such as slabs and blooms extracted from the heating furnace are formed into rough shapes (so-called dog bone-shaped material to be rolled) by a rough rolling mill (BD), and intermediate universal rolling
  • BD rough rolling mill
  • intermediate universal rolling The thickness of the web and the flange of the above-mentioned rough shape is reduced by the machine, and at the same time the width reduction and the forging and shaping of the end face are applied to the flange of the material to be rolled by the edger rolling machine close to the intermediate universal rolling machine. .
  • the H-shaped steel product is shaped by the finishing universal rolling mill.
  • Patent Document 1 after forming an interruption without constraining the upper and lower end portions (slab end face) of the material to be rolled, A technique is disclosed that changes the interrupt shape while edging the slab end face. According to this technique, it is possible to increase the thickness of the flange in accordance with the rolling reduction of the edging rolling.
  • Patent Document 2 discloses a technique for changing the interrupting shape while edging the slab end face in a state in which both sides of the upper and lower end portions (slab end face) of the material to be rolled are restrained. According to this technique, since pressure reduction is performed by restraining both the upper and lower end portions of the material to be rolled, it is possible to create a buildup of thickness at the tip end of the flange and achieve thickening.
  • Patent Document 3 discloses a technique for suppressing the shape defect such as the non-uniformity of the thickness of the flange and improving the size and shape when manufacturing an H-shaped steel product having a large flange width. According to this technique, it is possible to stably carry out rolling shaping which makes compatible the widening of the flange width and the improvement of the product dimensional accuracy.
  • the configuration is not such that the flange portion is positively pressed down, but the technology is such that sufficient thickening of the flange portion is realized. Absent.
  • An object of the present invention is to deeply interrupt the end face of a material such as a slab with an acute-tipped protrusion in the rough rolling process using a hole type for producing H-shaped steel.
  • An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an H-shaped steel capable of manufacturing an H-shaped steel product having a larger flange thickness than that in the prior art when performing a process of sequentially bending the flange portion formed thereby.
  • a method of manufacturing an H-shaped steel including a rough rolling process, an intermediate rolling process, and a finish rolling process, the rolling mill performing the rough rolling process being a workpiece
  • a plurality of hole molds for rolling and shaping a rolled material are engraved, and the plurality of hole molds are a grooved hole type for grooving vertically to the width direction end of the material to be rolled, and the grooved steel plate to be rolled
  • One or more interrupting hole types having projections formed at the end of the rolled material to interrupt vertically into the width direction end portion of the material and abut against the interrupt, and the interrupting hole type
  • a plurality of bending hole types in which protrusions are formed to sequentially bend divided portions formed in the first and second cutting holes, and at least the last one of the one or more interrupting hole types has left and right of the material to be rolled.
  • Hole type that contacts the side surface and restrains the material to be rolled from the left and right In the case of an interrupting hole type provided with a surface and provided with the hole side surface, the rolling shaping is performed under the condition that the hole type restraint ratio B shown by the following equation (1) is 0.7 or more and less than 1.0.
  • the rolling shaping may be performed under the condition that the cumulative rolling reduction before completion of rolling shaping in the interrupting hole die provided with the hole side surface is 0.20 or more and 0.25 or less.
  • the tip angle of the projection formed in the one or more interruption hole types may be 25 ° or more and 40 ° or less.
  • light reduction is performed in a state in which the end surface of the material to be rolled and the hole surface facing the end surface are in contact in forming at least one pass or more. Also good.
  • the plurality of hole types include a flat shaping hole type for performing flat shaping rolling on the material to be rolled which has passed through the plurality of interrupting hole types and the plurality of bending hole types, and the rolling and shaping with the flat shaping hole type is
  • the flange part of the to-be-rolled material corresponded to the said division
  • the width of the flange piece of the material to be rolled prior to rolling and shaping in the above-mentioned flat modeling hole type may be 200 mm or more using a rectangular cross-section material having a thickness of 280 mm or more and 320 mm or less.
  • the end face of the material such as slab is deeply interrupted by the projection having an acute tip shape, and is thereby formed.
  • the process of sequentially bending the flange portion it becomes possible to manufacture an H-shaped steel product having a larger flange thickness than in the prior art.
  • FIG. 1 is an explanatory view of a production line T of H-shaped steel including the rolling equipment 1 according to the present embodiment.
  • a heating furnace 2 a sizing mill 3, a rough rolling mill 4, an intermediate universal rolling mill 5, and a finishing universal rolling mill 8 are arranged in order from the upstream side in a production line T.
  • an edger rolling mill 9 is provided in proximity to the intermediate universal rolling mill 5.
  • steel materials in the production line T may be collectively referred to as “rolled material A” for the sake of description, and the shapes thereof may be illustrated using broken lines, oblique lines, and the like as appropriate in each drawing.
  • a material to be rolled A such as a slab 11 extracted from the heating furnace 2 is roughly rolled in the sizing mill 3 and the rough rolling mill 4.
  • intermediate rolling is performed in the intermediate universal rolling mill 5.
  • an edger rolling machine 9 applies a pressure to an end portion or the like of a material to be rolled (a flange portion 80 described later) as needed.
  • approximately 4 to 6 hole types are engraved on the rolls of the sizing mill 3 and the rough rolling mill 4, and the rough H shape is formed by reverse rolling through several passes via these.
  • the material 13 is formed, and a plurality of passes of reduction are applied to the H-shaped rough material 13 by using a rolling mill train comprising two rolling mills of the intermediate universal rolling mill 5-edger rolling mill 9, and the intermediate material 14 is produced. Is shaped. Then, the intermediate material 14 is finish-rolled into a product shape in a finish universal rolling mill 8 to produce an H-shaped steel product 16.
  • FIGS. 2 to 7 are schematic explanatory views of a sizing mill 3 for performing a rough rolling process and a hole type provided on the rough rolling mill 4.
  • the first through fourth hole molds to be described may be, for example, all cut in the sizing mill 3, and the sizing mill 3 and the rough rolling mill 4 may have five first through fifth hole molds.
  • the hole type may be divided and engraved. That is, the first through fourth hole types may be provided across both the sizing mill 3 and the roughing mill 4 or may be provided in either one of the rolling mills. In the rough rolling process in the production of a normal H-section steel, shaping is performed in one or more passes in each of these hole types.
  • the basic configuration of the hole type to be engraved is described by exemplifying a six-hole type, but the number of the hole types is not necessarily the six-hole type, A plurality of six or more hole types may be used. That is, any hole-type configuration suitable for forming the H-shaped rough member 13 may be used.
  • FIGS. 2 to 7 a schematic final pass shape of the material to be rolled A at the time of formation in each hole type is illustrated by a broken line.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory view of the first hole type K1.
  • the first hole type K1 is engraved on the upper hole type roll 20 and the lower hole type roll 21 which are a pair of horizontal rolls, and the material to be rolled A is the gap between the upper hole type roll 20 and the lower hole type roll 21. It is pressed and shaped. Further, on the circumferential surface of the upper hole type roll 20 (that is, the upper surface of the first hole type K1), a protrusion 25 which protrudes toward the inside of the hole type is formed. Further, on the circumferential surface of the lower hole type roll 21 (that is, the bottom surface of the first hole type K1), a projection 26 projecting toward the inside of the hole type is formed.
  • the protrusions 25 and 26 have a tapered shape, and the dimensions such as the projection length thereof are equal to each other by the protrusions 25 and the protrusions 26.
  • the height (protruding length) of the protrusions 25 and 26 is h1 and the tip angle is ⁇ 1a.
  • the protrusions 25 and 26 are pressed against the upper and lower end portions (slab end faces) of the material to be rolled A, and the interruptions 28 and 29 are formed (grooved shaping).
  • the first hole type K1 is also referred to as a "grooved hole type" because it is a hole type in which a groove (an interruption 28, 29) is provided on the end face of the slab.
  • a tip end angle (also referred to as a wedge angle) ⁇ 1a of the protrusions 25 and 26 be, for example, 25 ° or more and 40 ° or less.
  • the hole width of the first hole type K1 be substantially equal to the thickness of the material to be rolled A (that is, the slab thickness).
  • the left-right centering property of the material to be rolled A is suitably secured by making the width of the hole mold at the tip of the protrusions 25 and 26 formed in the first hole mold K1 equal to the slab thickness. Be done.
  • the above-described protrusions are formed at the upper and lower end portions (slab end faces) of the material to be rolled A, as shown in FIG.
  • the first hole is formed in the upper and lower ends of the upper and lower ends of the slab which are in contact with the material to be rolled A and which are divided into four elements (portions) by the interruptions 28, 29 It is preferable that no positive pressure reduction is performed on the top and bottom of the mold K1.
  • the reduction by the upper surface and the bottom surface of the hole mold causes the elongation of the material to be rolled A in the longitudinal direction, thereby reducing the generation efficiency of the flange (a flange portion 80 described later). That is, in the first hole type K1, the protrusions 25 and 26 are pressed against the upper and lower end portions (slab end surfaces) of the material to be rolled A, and the pressure reduction at the protrusions 25 and 26 when the interruptions 28 and 29 are formed.
  • the amount (wedge tip reduction amount) is made sufficiently larger than the reduction amount (slab end surface reduction amount) at the upper and lower ends of the slab, thereby forming the interruptions 28, 29 and determining the thickness t0 of the flange tip Ru
  • FIG. 3 is a schematic explanatory view of a 2-1 hole type K2-1.
  • the No. 2-1 hole type K 2-1 is engraved on the upper hole type roll 30 and the lower hole type roll 31 which are a pair of horizontal rolls.
  • On the peripheral surface of the upper hole type roll 30 that is, the upper surface of the 2-1st hole type K2-1
  • a protrusion 35 which protrudes toward the inside of the hole type is formed.
  • On the circumferential surface of the lower hole type roll 31 that is, the bottom surface of the 2-1st hole type K2-1
  • a projection 36 which protrudes toward the inside of the hole type is formed.
  • the protrusions 35 and 36 have a tapered shape, and the dimensions such as the projection length thereof are equal to each other by the protrusions 35 and 36. It is desirable that the tip end angles of the protrusions 35 and 36 be a wedge angle ⁇ 1 b of 25 ° or more and 40 ° or less.
  • the wedge angle .theta.1a of the first hole type K1 secures the thickness of the tip of the flange equivalent portion, enhances the inductive property, and secures the stability of the rolling, the second 2-1 hole type K2 of the latter stage It is preferable that the angle be the same as the wedge angle ⁇ 1 b of ⁇ 1.
  • the height (protruding length) h2a of the protrusions 35 and 36 is set to be higher than the height h1 of the protrusions 25 and 26 of the first hole type K1, and h2a> h1. Further, it is preferable in terms of rolling dimension accuracy that the tip end angle of the protrusions 35, 36 is the same as the tip angle of the protrusions 25, 26 of the first hole type K1.
  • the material to be rolled A after the first hole type K1 passing is further shaped in the roll gap between the upper hole type roll 30 and the lower hole type roll 31.
  • the height h2a of the protrusions 35 and 36 formed in the 2-1st hole type K2-1 is higher than the height h1 of the protrusions 25 and 26 formed in the first hole type K1
  • the penetration length into the upper and lower end portions (slab end faces) of the material to be rolled A is longer in the case of the second hole type K2-1.
  • the penetration depth of the protrusions 35 and 36 into the material to be rolled A in the second hole type K 2-1 is the same as the height h 2 a of the protrusions 35 and 36.
  • the penetration depth h2a of the is h1 ' ⁇ h2a.
  • an angle ⁇ f formed by the upper surface 30a, 30b and the lower surface 31a, 31b of the material to be rolled A facing the upper and lower end portions (slab end surface) of the material to be rolled A and the inclined surfaces of the protrusions 35, 36 is shown in FIG.
  • the four locations shown are each configured at about 90 ° (approximately right angle).
  • the shaping is performed so as to further deepen the interruptions 28 and 29 formed in the single-hole type K1, and the interruptions 38 and 39 are formed (interruption rolling and forming).
  • the 2-1 hole type K2-1 is also referred to as an "interrupt hole type”.
  • the formation in the 2nd-1 hole type K2-1 is performed by multiple passes, in the multi-pass formation, the upper and lower end portions (slab end faces) of the material to be rolled A and the opposite end in the final pass Modeling is performed such that the hole top surfaces 30a and 30b and the hole bottom surfaces 31a and 31b are in contact with each other.
  • This is a portion corresponding to the flange (a portion corresponding to the flange portion 80 described later), assuming that the upper and lower end portions of the material to be rolled A do not contact the inside of the hole type in all the passes in the 2-1st hole type K2-1. It is because there is a possibility that a shape defect may occur such as forming asymmetrically left and right), and there is a problem in terms of threadability.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory view of a 2-2 hole type K2-2.
  • the 2nd-2 hole type K2-2 is engraved on the upper hole type roll 40 and the lower hole type roll 41 which are a pair of horizontal rolls.
  • a projection 45 which protrudes toward the inside of the hole type is formed.
  • a projection 46 which protrudes toward the inside of the hole type is formed.
  • the projections 45 and 46 have a tapered shape, and the dimensions such as the projection length thereof are equal to each other by the projections 45 and the projections 46.
  • the tip angle of these projections 45 and 46 is a wedge angle ⁇ 1 b of 25 ° or more and 40 ° or less, and is preferably designed to be the same angle as the wedge angle of the above-mentioned 2-1 hole type K 2-1.
  • the height (protrusion length) h2b of the protrusions 45 and 46 is configured to be higher than the height h2a of the protrusions 35 and 36 of the above-described second through-hole type K2-1, and h2b> h2a. .
  • the rolled material A after passing through the above-described second through-hole type K2-1 is further shaped in the roll gap between the upper-hole type roll 40 and the lower-hole type roll 41.
  • the height h2b of the protrusions 45 and 46 formed in the 2nd-2nd hole type K2-2 The penetration length to the upper and lower end portion (slab end face) of the material to be rolled A is also longer in the second 2-2 hole type K2-2.
  • the penetration depth of the projections 45, 46 into the material to be rolled A in the second 2-2 hole type K2-2 is the same as the height h2b of the projections 45, 46.
  • the penetration depth h2b into the material A is in a relationship of h2a ⁇ h2b.
  • an angle ⁇ f formed by the upper surface 40a, 40b and the lower surface 41a, 41b of the material to be rolled A facing the upper and lower end portions (slab end surface) of the material to be rolled The four locations shown are each configured at about 90 ° (approximately right angle).
  • the 2-2nd hole type K2-2 As shown in FIG. 4, since the penetration length of the projection when pressed against the upper and lower end portions (slab end face) of the material to be rolled A is long, in the 2-2nd hole type K2-2, 2. Forming is performed so that the interruptions 38 and 39 formed in the 2-hole type K2-1 are deeper, and the interruptions 48 and 49 are formed (interruption rolling formation).
  • the second hole type K2-2 is also referred to as an "interruption hole type" similarly to the second hole type K2-1.
  • the flange piece width at the end of the flange shaping process in the rough rolling process is determined based on the dimensions of the interruptions 48 and 49 formed here.
  • molding in 2nd-2 hole type K2-2 is normally performed by multiple passes, in the said multi-pass shaping
  • the formation is performed such that the hole top surfaces 40a and 40b and the hole bottom surfaces 41a and 41b facing each other are in contact with each other.
  • FIG. 5 is a schematic explanatory view of the third hole type K3.
  • the third hole type K3 is engraved on the upper hole type roll 50 and the lower hole type roll 51 which are a pair of horizontal rolls.
  • a projection 55 which protrudes toward the inside of the hole type is formed.
  • a protrusion 56 that protrudes toward the inside of the hole type is formed.
  • the protrusions 55 and 56 have a tapered shape, and the dimensions such as the projection length thereof are equal to each other by the protrusions 55 and the protrusions 56.
  • the tip angle ⁇ 2 of the protrusions 55 and 56 is wider than the angle ⁇ 1 b, and the penetration depth h3 of the protrusions 55 and 56 into the material to be rolled A is the penetration depth of the protrusions 45 and 46. It is shorter than h2b (ie, h3 ⁇ h2b).
  • the angle ⁇ 2 is preferably, for example, 70 ° or more and 110 ° or less.
  • an angle ⁇ f formed by the upper surface 50a, 50b and the lower surface 51a, 51b of the material to be rolled A facing the upper and lower end portions (slab end surface) and the inclined surface of the protrusions 55, 56 is shown in FIG. The four locations shown are each configured at about 90 ° (approximately right angle).
  • the second to third hole type K2-2 passes through the material to be rolled A, and the second to the bottom end (slab end face) of the material to be rolled A
  • the interruptions 48 and 49 formed in the two-hole type K2-2 become interruptions 58 and 59 when the projections 55 and 56 are pressed. That is, in the final pass in the formation in the third hole type K3, the deepest portion angle (hereinafter also referred to as an interrupt angle) of the interrupts 58 and 59 is ⁇ 2.
  • shaping is performed such that a divided portion (portion corresponding to the flange portion 80 described later) shaped with the formation of the interruptions 48 and 49 in the 2-2 hole type K 2-2 is bent outward (bending rolling molding).
  • the third hole type K3 is also referred to as a "bent hole type".
  • the third hole K3 shown in FIG. 5 is shaped by at least one pass or more, and at least one pass or more of these are formed by the upper and lower end portions (slab end face) of the material to be rolled A It is carried out in a state in which the top and bottom surfaces of the three-hole type K3 are in contact with each other. In the state where the upper and lower end portions (slab end faces) of the material to be rolled A and the inside of the hole mold are in contact with each other, light reduction of the end portions is preferably performed.
  • FIG. 6 is a schematic explanatory view of the fourth hole type K4.
  • the fourth hole type K4 is engraved on the upper hole type roll 60 and the lower hole type roll 61, which are a pair of horizontal rolls.
  • a projection 65 projecting toward the inside of the hole type is formed on the circumferential surface of the upper hole type roll 60 (that is, the upper surface of the fourth hole type K4).
  • a projection 66 projecting toward the inside of the hole type is formed on the circumferential surface of the lower hole type roll 61 (that is, the bottom surface of the fourth hole type K4).
  • the projections 65 and 66 have a tapered shape, and the dimensions such as the projection length thereof are equal to each other by the projections 65 and the projections 66.
  • the tip end portion angle ⁇ 3 of the projection 65, 66 is wider than the angle ⁇ 2, and the penetration depth h4 of the projection 65, 66 into the material to be rolled A is the penetration depth of the projection 55, 56 It is shorter than h3 (ie, h4 ⁇ h3).
  • the angle ⁇ 3 is preferably, for example, 130 ° or more and 170 ° or less.
  • the angle ⁇ f formed by the upper surfaces 60a and 60b and the lower surfaces 61a and 61b of the material to be rolled A and the inclined surfaces of the protrusions 65 and 66 is the third one. Similar to the hole type K3, all four places shown in FIG. 6 are configured at about 90 ° (approximately right angle).
  • the interruptions 58 and 59 formed in the third hole type K3 at the upper and lower end portions (slab end faces) of the material to be rolled A after passing the third hole type K3 are used.
  • the projections 65 and 66 are pushed and spread out to form interruptions 68 and 69, respectively. That is, in the final pass in the formation in the fourth hole type K4, the deepest part angle (hereinafter also referred to as an interrupt angle) of the interrupts 68 and 69 is ⁇ 3.
  • shaping is performed such that a divided portion (portion corresponding to the flange portion 80 described later) shaped with the formation of the interruptions 58 and 59 is further bent outward (folding and rolling formation).
  • the fourth hole type K4 is also referred to as a "bent hole type".
  • the portions of the upper and lower end portions of the material to be rolled A shaped in this manner are portions corresponding to the flange of the H-shaped steel product to be described later, and will be referred to as the flange portion 80 here.
  • the formation in the fourth hole type K4 shown in FIG. 6 is performed by at least one pass or more, and at least one pass or more of them are the upper and lower end portions (slab end face) of the material to be rolled A and the inside of the hole type (fourth hole) It takes place with the top and bottom surfaces of the mold K4 in contact.
  • light reduction of the end portions is preferably performed.
  • FIG. 7 is a schematic explanatory view of the fifth hole type K5.
  • the fifth hole type K5 is composed of an upper hole type roll 85 and a lower hole type roll 86 which are a pair of horizontal rolls.
  • the material to be rolled A shaped up to the fourth hole type K4 is rotated 90 ° or 270 °, and up to the fourth hole type K4, the material to be rolled is A
  • the flange portions 80 located at the upper and lower ends are arranged to be on the rolling pitch line.
  • the flange width is adjusted by reducing the pressure of the web portion 82 which is a connection portion connecting the two flange portions 80 and pressing the flange front end portion of the flange portion 80.
  • a so-called dog-bone shaped H-shaped rough section (H-shaped rough section 13 shown in FIG. 1) is formed.
  • the fifth hole type K5 is also referred to as a "web reduced thickness hole type” or a "flat shaped hole type” because the fifth hole type K5 presses the web portion 82 to reduce the thickness.
  • mold K5) is performed by 1 or arbitrary multiple passes.
  • a multi-pass reverse rolling is performed on the H-shaped rough section 13 shaped in this way, using a rolling mill row consisting of two rolling mills of an intermediate universal rolling mill 5-edger rolling mill 9 which is a known rolling mill. Is added, and the intermediate material 14 is shaped. Then, the intermediate material 14 is finish-rolled into a product shape in a finish universal rolling mill 8 to produce an H-shaped steel product 16 (see FIG. 1).
  • the upper and lower end portions (slab end faces) of the material to be rolled A are interrupted, and the interruptions are divided into left and right by these interruptions.
  • the flange 80 By forming the flange 80 by forming the flange portion 80 by bending the portion left and right, the width of the flange is made wider compared to the conventional rough rolling method in which the slab end face is always pressed down, and the H shape is formed It becomes possible to shape the material 13, and as a result, it is possible to produce a final product with a large flange width (H-shaped steel).
  • the shape of the flange portion 80 of the material to be rolled A shaped by the above-described first through fourth hole types K1 to K4 is the conventional manufacture. Compared with the shape of the flange part before the flat hole type shaping
  • H-shaped steels are efficiently produced by producing H-shaped steel products having a flange width of 400 mm or more width from a rectangular cross-section material slab of 1800 mm width and 280 mm to 320 mm thickness.
  • the thickness of the flange portion 80 may be further increased.
  • it is considered effective to apply edging rolling at the time of interrupt rolling forming, but the edging rolling is performed on the material to be rolled A having a wide flange width and a thin flange thickness.
  • the present inventors further study the shape of the interruption hole type, and due to the groove displacement or the like mentioned above, the thickness of the flange equivalent portion to be formed is uneven in the vertical and horizontal directions.
  • an interrupting hole type that can solve the problem of differences in the left and right flange thickness, and in addition, thickening efficiency in the case of attempting to thicken the flange in the improved shape interrupting hole type created.
  • index In order to make a quantitative evaluation of the index to maximize the index, we have come to create an efficient thickening condition.
  • the shape of the interruption hole type which has the newly devised structure is demonstrated with reference to drawings, and the conditions which can aim at flange thickness increase efficiently by the said interruption hole type are demonstrated.
  • FIG. 8 is a schematic explanatory view showing the configuration of the interrupting hole type according to the embodiment of the present invention, and shows a modified hole type K2-2a corresponding to the above-mentioned 2-2nd hole type K2-2.
  • the same components as those of the second through hole type K2-2 described above with reference to FIG. 4 are illustrated using the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the basic configuration of the second 2-2 hole type K2-2a after modification is substantially the same as the second 2-2 type hole K2-2 before modification, and the difference is that the holes are different. It may be configured to be in contact with the material to be rolled A so that the hole side surfaces 40 c and 41 c formed on the left and right of the mold restrain the material to be rolled A. That is, while the second 2-2 hole type K2-2 (see FIG. 4) before improvement has a configuration in which no side wall is provided, the second 2-2 hole type K2-2a after improvement is provided with a side wall width. Configuration (hole type design).
  • the formation in the 2nd-2 hole type K2-2a is performed by, for example, multiple passes, at least one pass or more of the multi-pass formation is performed above and below the material to be rolled A as shown in FIG. It is preferable that the end portion (slab end face) and the inside of the hole mold (the hole top surface 40a, 40b and the hole bottom 41a, 41b of the 2-2nd hole type K2-2a) are in contact with each other. This is an improvement in the dimensional accuracy of the flange portion 80 to be formed later by aligning the lengths of the flange equivalent portions at four locations (the later flange portion 80) in the rolling and forming with the 2-2 hole type K2-2a. In order to
  • the shape of the hole side surfaces 40c and 41c is preferably a vertical shape perpendicular to the hole roll axis from the viewpoint of efficiently constraining the material to be rolled A from the left and right.
  • a predetermined inclination angle with respect to the direction perpendicular to the hole type roll axis is to carry out the material to be rolled while suppressing generation of wrinkles. It is desirable to have a tapered shape having ⁇ s. A tapered shape is also desirable to facilitate roll repair as the roll wears.
  • the inclination angle ⁇ s it is preferable to set 3 ° or more, which is the minimum angle necessary for the surface to be subjected to roll repair, and 6 ° or less as an angle for suitably conducting the material to be rolled.
  • the present inventors carried out an interrupting rolling formation in the hole type (second 2-2 hole type K2-2a after improvement) of the shape which restrains the flange equivalent part (flange part 80) of the material to be rolled A as shown in FIG.
  • FIG. 9 shows the case where the design of the hole type to be subjected to rolling formation is unconstrained (ie, the above basic) in final interrupting rolling formation (rolling formation with a 2-2 hole type) for the material A having the same dimensions.
  • Fig. 80 is an FEM analysis view for comparing the shapes of Fig. 80). Note that FIG. 9 also illustrates, as a reference drawing, a case where the reduction amount of the edging rolling is not taken at all at the time of the interrupt rolling forming.
  • FIG. 10 is an FEM analysis view showing a flange portion shape after bending and rolling formation in the case of performing final interrupting rolling formation with respect to a material to be rolled A having the same dimensions with different hole conditions of restraint conditions (roll contact situations). Note that FIG. 10 also shows, as a reference drawing, the flange portion shapes in the case where no hole type restraint is performed at the time of interrupt rolling forming and in the case where the amount of reduction of edging rolling is not taken at the time of interrupt rolling forming.
  • the thickness increase of the flange equivalent portion is determined, for example, as a representative point of the flange thickness at the central portion of one width of the flange equivalent portion, and is determined by the thickness at the representative point.
  • the above-mentioned "reduction infiltration” refers to a state in which the influence of rolling on the material to be rolled affects the deformation of the material to be rolled in the reduction direction.
  • hole type restraint ratio B is the thickness t0 of the flange tip equivalent portion of the material to be rolled defined by the hole type bottom width equivalent to the tip thickness of the flange equivalent portion in the grooved hole type (FIG.
  • FIG. 11 is a manufacturing method of H-shaped steel according to the present embodiment, in the case where the final interruption rolling shaping is performed in the state of the hole type restraint, the slab when the hole type restraint ratio B is set to a plurality of various values. It is a graph which shows the relationship between the rolling-reduction
  • the rolling reduction at the tip end of the slab indicates the rolling reduction at the accumulation of the tip of the slab in the interrupt rolling formation.
  • the rolling reduction at the front end of the slab is the ratio of the cumulative edging amount at the distance between the upper and lower wedges before the start of the interrupt rolling shaping and after the final interrupt rolling shaping is completed (that is, the rolling reduction of the interrupt rolling shaping in accumulation) It is.
  • the flange thickness increase rate refers to the case where interruptive rolling formation and bending rolling formation are carried out with a holey type restraint with respect to the maximum thickness of the flange when the interruption rolling forming and bending rolling forming are carried out without carrying out the hole type restraint. Is the ratio of the thickness increase of the flange maximum thickness.
  • These flange thicknesses refer to the flange thickness at the central portion of the flange piece width shown in the reference view in FIG. 10 (see the broken line enclosure in FIG. 10).
  • the flange thickness uses the value measured in the direction perpendicular to the flange outer surface.
  • the flange thickness increase rate tends to increase as the rolling reduction at the front end of the slab increases.
  • the hole-type restraint ratio B is larger, the flange thickness increase ratio tends to be a lower value.
  • the hole-type restraint ratio B is 0.90, the flange increases even if the rolling reduction at the tip of the slab increases. The thickness ratio remains close to 1.00. If the value of the hole shape restraint ratio B is too large, rolling formation proceeds in a state in which the material to be rolled A is excessively restrained at the final interrupting rolling formation, elongation in the longitudinal direction becomes remarkable and flange thickening is not sufficiently realized.
  • the hole type restraint ratio B is preferably 0.90 or less.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-121655
  • a configuration is disclosed in which the hole side faces abut against the left and right of the material to be rolled A and restrained. It is understood that conditions such as .0 are disclosed.
  • Patent Document 1 does not describe the effect of reducing the pressure at the tip of the slab in a state in which the hole type is restrained, and does not mention at all the relationship between the reduction of the tip of the slab and the flange thickness ratio.
  • the hole-type restraint ratio B is 0. 0 so that the flange thickness increase rate becomes a high value (a flange thickness increase effect is sufficiently obtained). It can be defined as 70 or more.
  • the hole type restraint ratio B is preferably 0.70 or more, because when the hole type restraint ratio B is 0.65, the flange thickness tends to be reduced if the rolling reduction at the tip of the slab is too large. It is.
  • the hole type restraint ratio B is In the case of implementing rolling shaping in the above-mentioned range, it is sufficient to specify the hole shape restraint ratio B to be 0.70 or more, since the reduction phenomenon of the flange thickness is remarkably observed in the case of 0.65. It can be seen that the thickening rate can be secured.
  • deformation modes are mainly divided into a form called single bulging and a form called double bulging.
  • the conditions under which the double bulging shape described above is expressed by rolling molding in the fifth hole type K5 are cases where I exceeds 1.30, and such In this case, the vicinity of the half flange piece width portion is formed thinner than the tip.
  • Table 1 shows the values of I when the thickness of the material (generally known slab thickness) is 250 mm and 300 mm, and the flange width of manufactured H-shaped steel is 300 mm, 400 mm, 500 mm and 600 mm It is.
  • the rolling process according to the present embodiment since a shape close to the product flange shape is obtained as the shape of the flange portion 80 after the slab edging process, a large reduction in the flange width direction is not performed.
  • the flange piece width after rough rolling and the flange piece width of H-shaped steel product are approximately equal, and the piece width of flange portion 80 after rough rolling is 150 mm, which is about half of the flange width of H-section steel manufactured , 200 mm, 250 mm, and 300 mm.
  • the hole type design (to which the side wall according to the present embodiment is provided) has been used under the condition that the so-called double bulging shape is conventionally obtained in flat shaping rolling in the fifth hole type K5. It is sufficient to apply the hole shape design to use rolling material restraint hole type) at the time of final interrupt rolling forming, and further, set the hole shape restriction ratio to a value within a predetermined suitable numerical range in the hole shape design. It is possible to realize flange thickening efficiently.
  • the hole-type final hole-type hole design for performing interrupt rolling modeling is provided with side walls
  • the flange thickness increase rate can be made a high value, and thickness increase of the flange portion 80 (particularly, flange root portion) can be efficiently realized.
  • the rolling shaping is performed under the condition that the ratio I of the flange piece width to the flange thickness at the flange portion 80 is 1.30 or more. It has been found to be particularly effective if done.
  • rolling and shaping of the material to be rolled A is performed using the group of holes shown and described as the first through fourth holes K1 to K4, and then the flat forming is performed using the fifth hole K5.
  • the number of hole types for carrying out the rough rolling process is not limited to this, and more holes may be used. That is, the hole type configuration shown in the above embodiment is an example, and the number of hole types engraved in the sizing mill 3 and the rough rolling mill 4 can be arbitrarily changed, and the rough rolling process is preferably performed. It is suitably changed to the extent that it can do.
  • the interruption hole type two hole types K2-1 and K2-2 which are two hole types having different wedge heights are engraved.
  • the case is illustrated and described, and it is described that it is preferable to improve the second hole type K2-2 which is the final hole type of the interruption hole type and have a side wall (that is, K2-2a).
  • the interruption hole type may be a single-hole type, or may be composed of a plurality of three or more hole types.
  • the interrupting hole type is a multi-hole type having three or more holes, the hole type to which the above-mentioned side wall is provided and the hole type design to restrain the material to be rolled A is It is desirable to use the final hole type of
  • the slab was illustrated and demonstrated as a raw material at the time of manufacturing H-section steel, this invention is naturally applicable also to the other raw material of a similar shape.
  • the present invention can be applied to a manufacturing method for manufacturing an H-shaped steel, for example, using a slab having a rectangular cross section as a raw material.
  • Upper hole type roll (2nd 2 hole type) 41 Lower hole type roll (No. 2-2 hole type) 45, 46 ... Protrusions (2nd-2 hole type) 48, 49 ... Interruption (2nd-2 hole type) 50 ... Upper hole type roll (3rd hole type) 51 ⁇ Lower hole type roll (3rd hole type) 55, 56 ... Protrusions (third hole type) 58, 59 ... Interruption (3rd hole type) 60 ... Upper hole type roll (4th hole type) 61 ⁇ Lower hole type roll (4th hole type) 65, 66 ... projection (fourth hole type) 68, 69 ... Interruption (4th hole type) 80 ... flange portion 82 ... web portion 85 ...
  • upper hole type roll (fifth hole type) 86 Lower hole type roll (fifth hole type) K1 ... 1st hole type K2-1 ... 2nd 1st hole type K2-2 ... 2nd 2nd hole type K 2-2a ... (after improvement) 2nd 2nd hole type K 3 ... 3rd hole type K 4 ... 5th 4 hole type K5 ... 5th hole type (flat shaped hole type) T: Production line A: Rolled material

Landscapes

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Abstract

粗圧延工程を行う複数の孔型は、被圧延材の幅方向端部に対し鉛直に溝付けを行う溝付け孔型と、溝付けされた被圧延材の幅方向端部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、割り込みに当接し、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、１又は複数の割り込み孔型のうち少なくとも最後段の割り込み孔型には、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、当該孔型側面が設けられた割り込み孔型では、孔型拘束率Ｂが０．７以上１．０未満となる条件で圧延造形を行う。

Description

Ｈ形鋼の製造方法
（関連出願の相互参照）
　本願は、２０１７年１１月２日に日本国に出願された特願２０１７－２１２９１４号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　本発明は、例えば矩形断面であるスラブ等を素材としてＨ形鋼を製造する製造方法に関する。
　Ｈ形鋼を製造する場合には、加熱炉から抽出されたスラブやブルーム等の素材を粗圧延機（ＢＤ）によって粗形材（所謂ドッグボーン形状の被圧延材）に造形し、中間ユニバーサル圧延機によって上記粗形材のウェブやフランジの厚さを圧下し、併せて前記中間ユニバーサル圧延機に近接したエッジャー圧延機によって被圧延材のフランジに対し幅圧下や端面の鍛錬と整形が施される。そして、仕上ユニバーサル圧延機によってＨ形鋼製品が造形される。
　近年、建築構造物の大型化や海洋構造物への利用に伴い、従来に比べ大型のＨ形鋼製品の製造が求められており、特に、フランジ幅やフランジ厚を増した製品が望まれている。スラブ等の矩形断面素材を用いた製造工程において、フランジ幅及びフランジ厚を増やす技術としては、被圧延材の上下端面（スラブ端面）に割り込みを形成させた後に、スラブ端面をエッジングしながら割り込み形状を変更する技術（所謂ウェッジ法）が知られている。
　このうち、フランジ厚を増厚する技術については、例えば特許文献１に、被圧延材の上下端部（スラブ端面）を拘束せずに割り込みを形成させた後に、孔型側壁に接触しない状態でスラブ端面をエッジングしながら割り込み形状を変更する技術が開示されている。この技術によれば、エッジング圧延の圧下率に応じてフランジの増厚を図ることが可能である。
　また、例えば特許文献２には、被圧延材の上下端部（スラブ端面）の両側を拘束した状態でスラブ端面をエッジングしながら割り込み形状を変更する技術が開示されている。この技術によれば、被圧延材の上下端部両側を拘束して圧下を行っているため、フランジ先端部に肉溜まりを生じさせ厚肉化を図ることが可能である。
　また、例えば特許文献３には、フランジ幅の大きなＨ形鋼製品を製造するに際し、フランジ部厚みの不均一性といった形状不良を抑制させ寸法形状の向上を図る技術が開示されている。この技術によれば、フランジ幅の広幅化と、製品寸法精度の向上を両立させるような圧延造形を安定的に実施することが可能である。
特開平１１－３４７６０１号公報 特開平７－８８５０１号公報 特開２０１７－１２１６５５号公報
　しかしながら、例えば上記特許文献１に開示されているように、被圧延材の上下端部（スラブ端面）を拘束せず、自由拡がりとして圧延を行った場合、フランジ幅は大きくなるものの、厚みはフランジ先端部が先細りとなるような形状となり、フランジ先端部の厚みが不足し、後段のプロセスで十分な成形ができず、大きな増厚が図られないことが懸念される。また、本発明者らの検討によれば、従来に比べ被圧延材の上下端部（スラブ端面）の左右の拘束を低くした場合であっても、同様にフランジ先端部が先細りとなり厚みが不足してしまうといった知見が得られている。
　また、例えば上記特許文献２に開示されているように、被圧延材の上下端部（スラブ端面）の両側を拘束してエッジング圧延を行った場合、孔型において左右フランジ部の拡がりを完全に拘束した状態でエッジング圧延を行うため、被圧延材の長手方向への延伸が支配的となり、フランジ部の増厚の効率が低く、フランジの増厚に限界がある。例えば、孔型条件を適正にして実施した場合でも、フランジ先端部から付け根までの厚みの平均値が素材スラブ厚の１／２以上となるような圧延は本技術では実施できない。
　また、例えば上記特許文献３に開示された技術では、フランジ部に対し積極的な圧下を行う構成とはなっておらず、フランジ部の十分な増厚が実現されるような技術とはなっていない。
　上記事情に鑑み、本発明の目的は、Ｈ形鋼を製造する際の孔型を用いた粗圧延工程において、スラブ等の素材の端面に鋭角の先端形状をした突起部で深く割り込みを入れ、それによって形成されたフランジ部を順次折り曲げるといった工程を行う際に、従来に比べフランジ厚の大きなＨ形鋼製品を製造することが可能なＨ形鋼の製造方法を提供することにある。
　前記の目的を達成するため、本発明によれば、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、前記粗圧延工程を行う圧延機には、被圧延材を圧延造形する複数の孔型が刻設され、当該複数の孔型は、被圧延材の幅方向端部に対し鉛直に溝付けを行う溝付け孔型と、溝付けされた被圧延材の幅方向端部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１又は複数の割り込み孔型のうち少なくとも最後段の割り込み孔型には、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、当該孔型側面が設けられた割り込み孔型では、以下の式（１）で示す孔型拘束率Ｂが０．７以上１．０未満となる条件で圧延造形を行うことを特徴とする、Ｈ形鋼の製造方法が提供される。
Ｂ＝ｔ／ｔ０　・・・（１）
但し、ｔ：孔型拘束をして割り込み圧延造形及び折り曲げ圧延造形を実施した場合のフランジ先端厚、ｔ０：溝付け孔型にて形成されるフランジ先端厚に相当するスラブ端面の厚み、である。
　前記孔型側面が設けられた割り込み孔型における圧延造形完了までの累積圧下率が０．２０以上０．２５以下である条件で圧延造形を行っても良い。
　前記１又は複数の割り込み孔型に形成される突起部の先端角度は２５°以上４０°以下であっても良い。
　前記１又は複数の割り込み孔型及び前記複数の折り曲げ孔型では、少なくとも１パス以上の造形において被圧延材の端面と当該端面に対向する孔型面とが接触した状態で軽圧下が行われても良い。
　前記複数の孔型は、前記複数の割り込み孔型及び前記複数の折り曲げ孔型を経た被圧延材に対し平造形圧延を行う平造形孔型を含み、当該平造形孔型での圧延造形は、前記分割部位に相当する被圧延材のフランジ部において、フランジ片幅とフランジ厚との比Ｉが１．３０以上となる条件で実施されても良い。
　厚みが２８０ｍｍ以上３２０ｍｍ以下の矩形断面素材を用い、前記平造形孔型における圧延造形前の被圧延材のフランジ部のフランジ片幅を２００ｍｍ以上としても良い。
　本発明によれば、Ｈ形鋼を製造する際の孔型を用いた粗圧延工程において、スラブ等の素材の端面に鋭角の先端形状をした突起部で深く割り込みを入れ、それによって形成されたフランジ部を順次折り曲げるといった工程を行う際に、従来に比べフランジ厚の大きなＨ形鋼製品を製造することが可能となる。
Ｈ形鋼の製造ラインについての概略説明図である。 第１孔型の概略説明図である。 第２－１孔型の概略説明図である。 第２－２孔型の概略説明図である。 第３孔型の概略説明図である。 第４孔型の概略説明図である。 第５孔型（平造形孔型）の概略説明図である。 本発明の実施の形態に係る割り込み孔型の構成を示す概略説明図である。 割り込み圧延造形後のフランジ相当部の形状を比較するＦＥＭ解析図である。 拘束状況の異なる孔型によって最終割り込み圧延造形を行った場合の折り曲げ圧延造形後のフランジ部形状を示すＦＥＭ解析図である。 孔型拘束率を複数の各種値にしたときのスラブ先端部の圧下率とフランジ増厚率との関係を示すグラフである。
　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（後述するフランジ部８０）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、合わせて４～６個程度の孔型が刻設されており、これらを経由して複数パス程度のリバース圧延で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。
　（基本的な孔型の構成）
　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、その基本的な構成を図面を参照して説明する。図２～図７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４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孔型の５つの孔型が分けて刻設されても良い。即ち、第１孔型～第４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。
　また、本実施の形態では刻設される孔型の基本的な構成が６孔型である場合を例示して説明するが、その孔型数についても、必ずしも６孔型である必要はなく、６以上の複数の孔型数であっても良い。即ち、Ｈ形粗形材１３を造形するために好適な孔型構成であれば良い。なお、図２～図７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、一対の水平ロールである上孔型ロール２０と下孔型ロール２１に刻設され、これら上孔型ロール２０と下孔型ロール２１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２０の周面（即ち、第１孔型Ｋ１の上面）には、孔型内部に向かって突出する突起部２５が形成されている。更に、下孔型ロール２１の周面（即ち、第１孔型Ｋ１の底面）には、孔型内部に向かって突出する突起部２６が形成されている。これら突起部２５、２６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２５と突起部２６とでそれぞれ等しく構成されている。突起部２５、２６の高さ（突出長さ）をｈ１とし、先端部角度をθ１ａとする。
　この第１孔型Ｋ１においては、突起部２５、２６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２８、２９が形成される（溝付け造形）。第１孔型Ｋ１は、スラブ端面に溝（割り込み２８、２９）を付与する孔型であることから「溝付け孔型」とも呼称される。ここで、突起部２５、２６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１孔型Ｋ１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１孔型Ｋ１に形成された突起部２５、２６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２に示すように、第１孔型Ｋ１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２５、２６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２８、２９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１孔型Ｋ１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１孔型Ｋ１においては、突起部２５、２６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２８、２９が形成される際の突起部２５、２６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２８、２９が形成され、フランジ先端部の厚みｔ０が決定される。
　図３は第２－１孔型Ｋ２－１の概略説明図である。第２－１孔型Ｋ２－１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に刻設される。上孔型ロール３０の周面（即ち、第２－１孔型Ｋ２－１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２－１孔型Ｋ２－１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。これら突起部３５、３６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。
　ここで、上記第１孔型Ｋ１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、後段の第２－１孔型Ｋ２－１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３５、３６の高さ（突出長さ）ｈ２ａは、上記第１孔型Ｋ１の突起部２５、２６の高さｈ１より高く構成されており、ｈ２ａ＞ｈ１となっている。また、突起部３５、３６の先端部角度は上記第１孔型Ｋ１の突起部２５、２６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３０と下孔型ロール３１のロール隙において、上記第１孔型Ｋ１通材後の被圧延材Ａが更に造形される。
　ここで、第１孔型Ｋ１に形成される突起部２５、２６の高さｈ１より、第２－１孔型Ｋ２－１に形成される突起部３５、３６の高さｈ２ａ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２－１孔型Ｋ２－１の方が長くなる。第２－１孔型Ｋ２－１での突起部３５、３６の被圧延材Ａへの侵入深さは、突起部３５、３６の高さｈ２ａと同じである。即ち、第１孔型Ｋ１での突起部２５、２６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ１’と、第２－１孔型Ｋ２－１での突起部３５、３６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ２ａはｈ１’＜ｈ２ａ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。
　図３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２－１孔型Ｋ２－１においては、第１孔型Ｋ１において形成された割り込み２８、２９が更に深くなるように造形が行われ、割り込み３８、３９が形成される（割り込み圧延造形）。この第２－１孔型Ｋ２－１は、「割り込み孔型」とも呼称される。
　また、第２－１孔型Ｋ２－１での造形は多パスにより行われるが、当該多パス造形においては、最終パスにて被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）と、それに対向する孔型上面３０ａ、３０ｂ及び孔型底面３１ａ、３１ｂとが接触するような造形が行われる。これは、第２－１孔型Ｋ２－１での全てのパスにおいて被圧延材Ａの上下端部と孔型内部とを非接触とすると、フランジ相当部（後述するフランジ部８０に対応する部位）が左右非対称に造形されるといった形状不良が生じる恐れがあり、通材性の面で問題があるからである。
　図４は第２－２孔型Ｋ２－２の概略説明図である。第２－２孔型Ｋ２－２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２－２孔型Ｋ２－２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２－２孔型Ｋ２－２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であり、上記第２－１孔型Ｋ２－１のウェッジ角度と同じ角度に設計されることが望ましい。
　突起部４５、４６の高さ（突出長さ）ｈ２ｂは、上記第２－１孔型Ｋ２－１の突起部３５、３６の高さｈ２ａより高く構成されており、ｈ２ｂ＞ｈ２ａとなっている。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２－１孔型Ｋ２－１通材後の被圧延材Ａが更に造形される。
　ここで、第２－１孔型Ｋ２－１に形成される突起部３５、３６の高さｈ２ａより、第２－２孔型Ｋ２－２に形成される突起部４５、４６の高さｈ２ｂ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２－２孔型Ｋ２－２の方が長くなる。第２－２孔型Ｋ２－２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ｈ２ｂと同じである。即ち、第２－１孔型Ｋ２－１での突起部３５、３６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ２ａと、第２－２孔型Ｋ２－２での突起部４５、４６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ２ｂはｈ２ａ＜ｈ２ｂ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２－２孔型Ｋ２－２においては、第２－１孔型Ｋ２－１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（割り込み圧延造形）。この第２－２孔型Ｋ２－２も、第２－１孔型Ｋ２－１と同様に「割り込み孔型」とも呼称される。
　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２－２孔型Ｋ２－２での造形は、通常、多パスにより行われるが、当該多パス造形においては、最終パスにて被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）と、それに対向する孔型上面４０ａ、４０ｂ及び孔型底面４１ａ、４１ｂとが接触するような造形が行われる。これは、第２－２孔型Ｋ２－２での全てのパスにおいて被圧延材Ａの上下端部と孔型内部とを非接触とすると、フランジ相当部（後述するフランジ部８０に対応する部位）が左右非対称に造形されるといった形状不良が生じる恐れがあり、通材性の面で問題があるからである。
　図５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５５が形成されている。更に、下孔型ロール５１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ｈ２ｂよりも短くなっている（即ち、ｈ３＜ｈ２ｂ）。この角度θ２は例えば７０°以上１１０°以下が好ましい。
　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３孔型Ｋ３では、第２－２孔型Ｋ２－２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２－２孔型Ｋ２－２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３孔型Ｋ３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２－２孔型Ｋ２－２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（折り曲げ圧延造形）。この第３孔型Ｋ３は「折り曲げ孔型」とも呼称される。
　また、図５に示す第３孔型Ｋ３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３孔型Ｋ３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６５が形成されている。更に、下孔型ロール６１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）。この角度θ３は例えば１３０°以上１７０°以下が好ましい。
　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。
　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４孔型Ｋ４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３孔型Ｋ３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（折り曲げ圧延造形）。この第４孔型Ｋ４は「折り曲げ孔型」とも呼称される。
　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７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８５と下孔型ロール８６から構成される。図７に示すように、第５孔型Ｋ５では、第４孔型Ｋ４までに造形された被圧延材Ａが９０°あるいは２７０°回転させられ、第４孔型Ｋ４までは被圧延材Ａの上下端に位置していたフランジ部８０が、圧延ピッチライン上に来るような配置となる。そして、第５孔型Ｋ５では、２か所のフランジ部８０を繋ぐ接続部であるウェブ部８２の圧下及びフランジ部８０のフランジ先端部を圧下することでフランジ幅の寸法調整が行われる。このようにしていわゆるドッグボーン形状のＨ形粗形材（図１に示すＨ形粗形材１３）が造形される。なお、この第５孔型Ｋ５はウェブ部８２を圧下して減厚させることから、「ウェブ減厚孔型」あるいは「平造形孔型」とも呼称される。なお、この平造形孔型（第５孔型Ｋ５）における圧延造形は、１又は任意の複数パスで行われる。
　このように造形されたＨ形粗形材１３に対し、既知の圧延機である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（図１参照）。
　上述したように、本実施の形態にかかる第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４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、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。
　ここで、本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法においては、上述した第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４によって造形された被圧延材Ａのフランジ部８０の形状が、従来の製造方法における平孔型造形前のフランジ部の形状に比べ、製品フランジの形状に近い形状であるといった特徴がある。これは、素材として用いる矩形断面の素材（スラブ）の端部形状を変えることなく、割り込みを入れて造形した分割部位（フランジ部８０）を折り曲げる加工を行うといった造形技術を採用していることに起因する。
　このような特徴を有する圧延造形技術では、例えば１８００ｍｍ幅、２８０ｍｍ～３２０ｍｍ厚の矩形断面素材スラブから４００ｍｍ幅以上のフランジ幅を有するＨ形鋼製品を製造するといったように、大型Ｈ形鋼を効率的に製造するために、更にフランジ部８０の増厚を図る場合がある。フランジ部８０の増厚を図る際には、例えば割り込み圧延造形時にエッジング圧延を施すことが有効であると考えられるが、フランジ幅が広く、フランジ厚が薄い形状の被圧延材Ａに対しエッジング圧延を行った場合、フランジ先端部のみが増厚してしまうといった非効率的なフランジ造形となってしまう恐れがある。また、エッジング圧延の圧下量が大きい場合、上下左右のフランジ部８０の肉量バランスが不均一となり、寸法精度が悪化してしまう恐れがある。
　即ち、本発明者らは、上記のような割り込み孔型での圧延造形において、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、フランジ先端部のみに変形が集中し、先端部のみが増厚すると同時に、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知見を見出した。なお、溝ずれとは、割り込み孔型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の厚み方向中心部に対してずれてしまう現象である。
　このような事情に鑑み、本発明者らは、割り込み孔型の形状について更なる検討を行い、上述した溝ずれ等に起因し、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点を解消することが可能な割り込み孔型を創案し、加えて、創案された改良形状の割り込み孔型においてフランジ増厚を図る場合に増厚効率を最大化させるための指標を定量的に検証し、効率的な増厚条件を創案するに至った。以下では、新たに創案された構成を有する割り込み孔型の形状について図面を参照して説明し、当該割り込み孔型で効率的にフランジ増厚を図ることが可能な条件について説明する。
　（本発明の実施の形態に係る割り込み孔型の構成）
　図８は本発明の実施の形態に係る割り込み孔型の構成を示す概略説明図であり、上記第２－２孔型Ｋ２－２に相当する改良後の孔型Ｋ２－２ａを示している。なお、図８に示す孔型の構成に関し、図４を参照して上述した第２－２孔型Ｋ２－２と同じ構成要素については同じ符号を用いて図示し、その説明は省略する。
　図８に示すように、改良後の第２－２孔型Ｋ２－２ａの基本的な孔型構成は改良前の第２－２孔型Ｋ２－２とほぼ同様であり、相違点として、孔型の左右に形成されている孔型側面４０ｃ及び４１ｃが被圧延材Ａを拘束するように、当該被圧延材Ａに当接して構成されることが挙げられる。即ち、改良前の第２－２孔型Ｋ２－２（図４参照）では側壁を設けていない構成だったのに対し、改良後の第２－２孔型Ｋ２－２ａは側壁幅が設けられた構成（孔型設計）となる。
　ここで、第２－２孔型Ｋ２－２ａでの造形は例えば多パスにより行われるが、この多パス造形のうちの少なくとも１パス以上は、図８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２－２孔型Ｋ２－２ａの孔型上面４０ａ、４０ｂ及び孔型底面４１ａ、４１ｂ）が接触していることが好ましい。これは、第２－２孔型Ｋ２－２ａでの圧延造形において４箇所のフランジ相当部（後のフランジ部８０）の長さを揃えることで、後に造形されるフランジ部８０の寸法精度の向上を図るためである。
　図８に示す孔型構成において、孔型側面４０ｃ、４１ｃ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は、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、被圧延材Ａの形状が完全な左右対称形状ではない場合等に関し、疵の発生を抑えつつ被圧延材誘導を実施するために、孔型ロール軸と垂直の方向に対し所定の傾斜角度θｓを有するテーパー形状としておくことが望ましい。また、ロール摩耗に伴うロールの修復を容易にするためにもテーパー形状が望ましい。具体的な傾斜角度θｓの値としては、ロール修復を行う面で必要な最小角度である３°以上、被圧延材誘導を好適に行うための角度として６°以下、とすることが好ましい。
　本発明者らは、図８に示すような被圧延材Ａのフランジ相当部（フランジ部８０）を拘束する形状の孔型（改良後の第２－２孔型Ｋ２－２ａ）において割り込み圧延造形を実施する際に、当該孔型Ｋ２－２ａの設計・寸法等を変えることで造形後のフランジ厚に差が出ると推定し、ＦＥＭによる解析を実施し、好適な孔型設計・寸法について検証を行った。
　図９は、同一寸法の被圧延材Ａに対する最終割り込み圧延造形（第２－２孔型での圧延造形）において、圧延造形を行う孔型の設計を拘束無しとした場合（即ち、上記基本的な孔型構成の孔型Ｋ２－２、図４参照）と、拘束有りとした場合（即ち、改良後の孔型Ｋ２－２ａ、図８参照）の割り込み圧延造形後のフランジ相当部（フランジ部８０）の形状を比較するＦＥＭ解析図である。なお、図９には、参考図として割り込み圧延造形時に全くエッジング圧延の圧下量をとらない場合も図示している。
　図９に示すように、最終割り込み圧延造形において、孔型に側壁を設け被圧延材Ａを拘束した場合には、孔型に側壁を設けず被圧延材Ａを拘束しない場合に比べ、フランジ相当部（フランジ部８０）の先端部が拘束されているために、拘束されている部位以外の箇所（即ち、フランジ付根部等）の増厚が図られていることが分かる。なお、フランジ付根部等の増厚の状況は、被圧延材Ａの孔型拘束時のロールとの接触状況等に依存すると考えられ、図９に図示した解析図は一例であり、フランジ片幅の先端約１／２の範囲をロールに接触させて最終割り込み圧延造形を行った場合の解析図である。
　また、図９ではフランジ片幅の先端約１／２の範囲をロールに接触させて最終割り込み圧延造形を行った場合を図示したが、本発明者らは、当該ロール接触範囲を変更した場合についても解析を行った。図１０は、同一寸法の被圧延材Ａに対する最終割り込み圧延造形を拘束状況（ロール接触状況）の異なる孔型によって行った場合の折り曲げ圧延造形後のフランジ部形状を示すＦＥＭ解析図である。なお、図１０には、参考図として割り込み圧延造形時に孔型拘束を行わない場合と、割り込み圧延造形時にエッジング圧延の圧下量をとらない場合のフランジ部形状も図示している。
　図１０に示すように、孔型拘束率が低い場合に比べ、孔型拘束率が高い場合には、拘束されている部位以外の箇所（即ち、フランジ付根部等）の増厚が図られていることが分かる。これは、被圧延材とロールの接触範囲が拡大するようにフランジ先端部の拘束範囲を増やし、拘束度を高くすることで、エッジング圧延による圧下浸透が進み、フランジ片幅中央部や付根部等の厚みが増厚されたためであると考えられる。即ち、孔型の拘束の程度が増すにつれて最終割り込み圧延造形時のエッジング圧延が及ぼす影響範囲がフランジ相当部の中央部方向に拡大、影響し、増厚が促進されたと考えられる。なお、フランジ相当部の増厚に関しては、例えばフランジ相当部の片幅中央部にフランジ厚の代表点として定め、当該代表点での厚みにより判断される。また、上記「圧下浸透」とは、被圧延材に対する圧延の影響が、圧下方向において被圧延材のより内部まで変形が及ぶ状態、を指す。
　このような図９、図１０に示した解析結果から、本発明者らは最終割り込み圧延造形における孔型拘束度を定量化するために、「孔型拘束率Ｂ」とのパラメータを導入することを創案し、当該孔型拘束率Ｂとフランジ増厚率との関係に基づき、好適な孔型拘束率Ｂの範囲を特定すべく更なる検証を行った。以下、図１１を参照して本検証について説明する。
　ここで、「孔型拘束率Ｂ」とは、溝付け孔型でのフランジ相当部の先端厚みに相当する孔型底幅で規定される被圧延材のフランジ先端相当部の厚みｔ０（図２参照）に対する、孔型拘束をして割り込み圧延造形及び折り曲げ圧延造形を実施した場合のフランジ先端厚ｔの比率（＝ｔ／ｔ０）である（図１０参照）。以下の式（１）は孔型拘束率Ｂの定義である。
　Ｂ＝ｔ／ｔ０　・・・（１）
　図１１は、本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法で、孔型拘束をした状態で最終割り込み圧延造形を実施した場合において、孔型拘束率Ｂを複数の各種値にしたときのスラブ先端部の圧下率とフランジ増厚率との関係を示すグラフである。ここで、スラブ先端部の圧下率とは、割り込み圧延造形におけるスラブ先端部の累積での圧下率を示す。即ち、スラブ先端部の圧下率とは、割り込み圧延造形開始前と、最終割り込み圧延造形完了後での上下ウェッジ間距離での累積エッジング量の比率（即ち、累積での割り込み圧延造形の圧下率）である。また、フランジ増厚率とは、孔型拘束をせずに割り込み圧延造形及び折り曲げ圧延造形を実施した場合のフランジ最大厚みに対する、孔型拘束をして割り込み圧延造形及び折り曲げ圧延造形を実施した場合のフランジ最大厚みの増厚の比率である。これらのフランジ厚は、図１０中の参考図に示すフランジ片幅中央部のフランジ厚を指す（図１０中の破線囲い部参照）。なお、フランジ厚みはフランジ外面に対して垂直方向で測定した値を用いる。
　図１１に示すように、基本的にはスラブ先端部の圧下率が増加するに伴いフランジ増厚率は高くなる傾向がある。また、孔型拘束率Ｂが大きい程、フランジ増厚率が低い値となる傾向があり、例えば孔型拘束率Ｂが０．９０の場合、スラブ先端部の圧下率が大きくなってもフランジ増厚率は１．００に近い値のままである。孔型拘束率Ｂの値が大きすぎると、最終割り込み圧延造形時に被圧延材Ａが拘束され過ぎた状態で圧延造形が進むため、長手方向への伸びが顕著となりフランジ増厚が十分実現されない。即ち、フランジ増厚をある程度実現させるためには、例えば孔型拘束率Ｂは０．９０以下であることが好ましい。
　なお、上記特許文献１（特開２０１７－１２１６５５号公報）に係る技術では、被圧延材Ａの左右に孔型側面が当接し拘束する構成が開示されており、例えば孔型拘束率Ｂが１．０であるような条件が開示されていると解される。但し、特許文献１には、孔型拘束をした状態でスラブ先端部の圧下を行う旨の記載は無く、スラブ先端部の圧下率とフランジ増厚率の関係についても何ら言及していない。
　図１１で得られたデータから、先ず、スラブ先端部の圧下率に関わらず、フランジ増厚率が高い値となる（フランジ増厚効果が十分得られる）ような孔型拘束率Ｂは０．７０以上であると規定することができる。孔型拘束率Ｂは０．７０以上が好ましいのは、孔型拘束率Ｂが０．６５の場合には、スラブ先端部の圧下率が大きすぎるとフランジ厚が減厚する傾向がみられるためである。
　なお、孔型拘束率Ｂ＝１．０との条件は、スラブ先端部の積極的な圧下を行わず、フランジ増厚が図られない条件であるため、孔型拘束率Ｂは１．０未満とすることが好ましく、更に、図１１のデータに基づけば、０．９以下とすることが好ましい。
　また、図１１で得られたデータから、スラブ先端部の圧下率（累積圧下率）が０．２０以上０．２５以下の範囲において圧延造形を実施する場合には、特に孔型拘束率Ｂが０．６５の場合にフランジ厚の減厚現象が顕著に見られることから、上記範囲において圧延造形を実施する場合には、孔型拘束率Ｂを０．７０以上に規定することで十分なフランジ増厚率を担保することができることが分かる。
　ここで、例えば非特許文献「昭和５３年塑性加工春季講演会（１９７８．５．１７～１９広島）、２０９～２１０頁」に記載されているように、矩形断面の被圧延材に係る圧延による変形形態（変形モード）は主にシングルバルジングと呼ばれる形態と、ダブルバルジングと呼ばれる形態に大別される。これらの知見に基づいて、フランジ部８０の圧延造形に着目し、上記非特許文献に記載のロール径、圧下率、板幅、板厚をそれぞれＨ形鋼の通常の製造条件に適用した場合、これらシングルバルジングとダブルバルジングとの境界は、矩形断面材のフランジ片幅とフランジ厚との比Ｉ（以下、単にＩとも記載）の値が約１．３０である場合となることが知られており、Ｉが１．３０を超えると圧延による変形が被圧延材の端部に集中してダブルバルジング形状となり、Ｉが１．３０以下であると圧延による変形が被圧延材の中央に集中してシングルバルジング形状となることが分かっている。
　上述した基本的な孔型構成によって圧延造形を行う場合、第５孔型Ｋ５での圧延造形によって上述したダブルバルジング形状が発現する条件は、Ｉが１．３０を超える場合であり、そのような場合には１／２フランジ片幅部付近が先端に比べ薄く造形されてしまう。表１は、素材の厚み（一般的に知られるスラブ厚）が２５０ｍｍ、３００ｍｍであり、製造されるＨ形鋼のフランジ幅が３００ｍｍ、４００ｍｍ、５００ｍｍ、６００ｍｍである場合のＩの値を示すものである。なお、本実施の形態に係る圧延造形では、スラブエッジング造形後にフランジ部８０の形状として製品フランジ形状に近い形状が得られることから、フランジ幅方向への大きな圧下は行われない。このため、粗圧延後のフランジ片幅とＨ形鋼製品のフランジ片幅はほぼ等しく、粗圧延後のフランジ部８０の片幅は、製造されるＨ形鋼のフランジ幅の約半分の値１５０ｍｍ、２００ｍｍ、２５０ｍｍ、３００ｍｍと考えればよい。
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　表１に示すように、スラブ厚に割り込みを入れて、分割部位を折り曲げる造形法を採用すると、スラブ厚のおよそ１／２がそのままエッジング圧延仕上がり後の仕上がりフランジ厚となるため、２５０ｍｍ厚の素材から製品フランジ幅４００ｍｍ、５００ｍｍ、６００ｍｍのＨ形鋼製品を製造する場合には、Ｉが１．３０を超えた値となっている。また、３００ｍｍ厚の素材から製品フランジ幅４００ｍｍ、５００ｍｍ、６００ｍｍのＨ形鋼製品を製造する場合にも、Ｉが１．３０を超えた値となっている。
　表１を参照して説明したように、特にフランジ幅が４００ｍｍ以上のＨ形鋼製品を製造する場合に、上述した基本的な孔型構成によって圧延造形を行うと、第５孔型Ｋ５における平造形圧延において、１／２フランジ片幅部付近が先端に比べ薄く造形され、いわゆるダブルバルジング形状となってしまう。そこで、これを回避するようなフランジ増厚方法が求められ、特に１／２フランジ片幅部付近の増厚を図ることが求められる。
　このような事情に関し、従前は第５孔型Ｋ５における平造形圧延においていわゆるダブルバルジング形状となってしまうような条件下であっても、本実施の形態に係る側壁を設けた孔型設計（被圧延材拘束孔型）を最終割り込み圧延造形時に用いるとの孔型設計を適用し、更には、当該孔型設計において孔型拘束率を所定の好適な数値範囲内の値とすることで十分なフランジ増厚を効率的に実現させることが可能である。
　以上説明したように、本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法においては、基本的な孔型構成に加え、割り込み圧延造形を行う孔型の最終孔型の孔型設計を、側壁を設けた構成とし、被圧延材Ａを拘束するような孔型とすることで、フランジ増厚率を高い値とし、フランジ部８０（特にフランジ付根部）の増厚を効率的に実現させることができる。この場合、特に孔型拘束率Ｂを０．７０以上に規定することで十分なフランジ増厚率を担保することができる。
　なお、このような高いフランジ増厚率を実現させるような孔型設計は、フランジ部８０においてフランジ片幅とフランジ厚との比Ｉの値が１．３０以上となるような条件で圧延造形が行われる場合に特に有効であることが分かっている。
　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。
　上記実施の形態において、第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４として図示・説明した孔型群を用いて被圧延材Ａの圧延造形を行い、その後、第５孔型Ｋ５を用いて平造形圧延を行う技術を説明したが、粗圧延工程を実施する孔型数はこれに限られるものではなく、更に多くの孔型を用いて実施しても良い。即ち、上記実施の形態に示した孔型構成は一例であり、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される。
　また、上記実施の形態では、割り込み孔型の構成としてウェッジ高さの異なる２つの孔型である第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、割り込み孔型の最終孔型である第２－２孔型Ｋ２－２に改良を施し、側壁を有する構成（即ちＫ２－２ａ）とすることが好ましい旨の説明を行ったが、割り込み孔型は１孔型でも良く、また、３以上の複数の孔型から構成されても良い。但し、割り込み孔型が３以上の複数孔型である場合には、上述した側壁を設け被圧延材Ａを拘束するような孔型設計を適用する孔型は、割り込み圧延造形を行う孔型群の最終孔型とすることが望ましい。
　また、Ｈ形鋼を製造する際の素材としてはスラブを例示して説明したが、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。
　本発明は、例えば矩形断面であるスラブ等を素材としてＨ形鋼を製造する製造方法に適用できる。
　１…圧延設備
　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）
　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）
　Ｋ１…第１孔型
　Ｋ２－１…第２－１孔型
　Ｋ２－２…第２－２孔型
　Ｋ２－２ａ…（改良後の）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 (6)

  1. 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、
    前記粗圧延工程を行う圧延機には、被圧延材を圧延造形する複数の孔型が刻設され、
    当該複数の孔型は、
    被圧延材の幅方向端部に対し鉛直に溝付けを行う溝付け孔型と、
    溝付けされた被圧延材の幅方向端部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１又は複数の割り込み孔型のうち少なくとも最後段の割り込み孔型には、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、
    当該孔型側面が設けられた割り込み孔型では、以下の式（１）で示す孔型拘束率Ｂが０．７以上１．０未満となる条件で圧延造形を行うことを特徴とする、Ｈ形鋼の製造方法。
    Ｂ＝ｔ／ｔ０　・・・（１）
    但し、ｔ：孔型拘束をして割り込み圧延造形及び折り曲げ圧延造形を実施した場合のフランジ先端厚、ｔ０：溝付け孔型にて形成されるフランジ先端厚に相当するスラブ端面の厚み、である。
  2. 前記孔型側面が設けられた割り込み孔型における圧延造形完了までの累積圧下率が０．２０以上０．２５以下である条件で圧延造形を行うことを特徴とする、請求項１に記載のＨ形鋼の製造方法。
  3. 前記１又は複数の割り込み孔型に形成される突起部の先端角度は２５°以上４０°以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＨ形鋼の製造方法。
  4. 前記１又は複数の割り込み孔型及び前記複数の折り曲げ孔型では、少なくとも１パス以上の造形において被圧延材の端面と当該端面に対向する孔型面とが接触した状態で軽圧下が行わ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。
  5. 前記複数の孔型は、前記複数の割り込み孔型及び前記複数の折り曲げ孔型を経た被圧延材に対し平造形圧延を行う平造形孔型を含み、
    当該平造形孔型での圧延造形は、前記分割部位に相当する被圧延材のフランジ部において、フランジ片幅とフランジ厚との比Ｉが１．３０以上となる条件で実施されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法。
  6. 厚みが２８０ｍｍ以上３２０ｍｍ以下の矩形断面素材を用い、前記平造形孔型における圧延造形前の被圧延材のフランジ部のフランジ片幅を２００ｍｍ以上とすることを特徴とする、請求項５に記載のＨ形鋼の製造方法。
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