JP3582222B2 - 形鋼用粗形鋼片の圧延方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フランジ幅の異なる粗形鋼片を同一の孔型ロールを用いて造形する形鋼用粗形鋼片の圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｈ形鋼等の形鋼は一般にユニバーサル圧延法により製造されている。ユニバーサル圧延法によるＨ形鋼の製造ラインは、図４に示すような圧延機群により構成される。素材となるブルーム、スラブ、ビームブランク等の鋼片は加熱炉にて加熱後、孔型を有するロールを組み込んだブレイクダウン圧延機ＢＤでリバース圧延が行われ、図５のような粗形鋼片１に造形される。次に、ユニバーサル圧延機Ｕ２ とエッジャ圧延機Ｅ２ により構成される粗ユニバーサル圧延機群Ｒ２ によって被圧延材の板厚を減少させるとともに、フランジ幅の調整が行われ、最後に仕上げユニバーサル圧延機Ｆによってフランジの角度がほぼ直角に成形される。
【０００３】
上記のブレイクダウン圧延機ＢＤによる粗造形圧延工程においては、主に連続鋳造された鋼片を素材とするが、Ｈ形鋼の各種サイズに応じた多種類の鋼片を用いるのではモールドやその付帯設備をそれぞれ別々に用意する必要が生じる上、素材の管理が非常に煩雑なものとなる。このため、粗造形圧延工程では、素材を孔型により目標とするウェブ厚、フランジ厚まで圧下するとともに、粗形鋼片の外形寸法であるウェブ高さとフランジ幅の変更を行い、同一の素材鋼片から多種の製品に対応する粗形鋼片を造形することが望ましい。
さらに、ブレイクダウン圧延機ＢＤに使用する孔型ロールについては、多種類の製品寸法に対応したものをそれぞれ用意する必要があり、多数のロールを保有せざるを得なかった。それゆえ、同一の孔型ロールにより多種類の粗形鋼片を造形することができれば、ロール保有数を削減することが可能となる。
【０００４】
このような目的から粗形鋼片の外形寸法を変更する技術のうち、ウェブ高さの変更については、特公昭５５−３０９２１号公報等に開示されているように、素材ビームブランクのフランジ間隔よりも幅の広い溝間隔を有する孔型により、ウェブ高さを拡大させる方法が採用されている。
一方、フランジ幅の変更に関しては、特開平２−２０７９０１号公報に開示されている技術がある。これは、上記のウェブ高さ拡大技術により、目的とするウェブ高さの粗形鋼片を造形した後、図６のように造形孔型のウェブ部のフラットな部分２１を用いて、フランジ先端１１を圧下することによりフランジ幅を縮小するという技術である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記フランジ幅縮小技術は、ウェブ高さ拡大の効率化を主目的として開発されたものではあるが、粗形鋼片のフランジ幅を任意に縮小でき、同一のロールで多サイズの粗形鋼片を造形しうる。しかし、本発明者らの検討によれば、この技術には以下に述べるような問題があることが明らかになった。
フランジ先端を圧下すると、この部分の材料が幅方向へと広がることによってフランジ先端部にバルジングが生じ、先端部の厚さが増加する。図７に示すように、製品フランジ幅３００ｍｍ用の粗形鋼片１を製品フランジ幅２００ｍｍ相当まで圧下した場合、鋼片形状は符号２で示すようになり、フランジ内面の傾斜角度が急峻（θ２ ＜θ１ ）になると同時にフランジ内面同士の間隔が狭くなる（Ｗ２ ＜Ｗ１ ）。このような変形が生じた粗形鋼片を次工程でユニバーサル圧延すると、図８に示すようにユニバーサル圧延機の水平ロール３０とフランジ内面の間隔が非常に狭く、かつフランジ先端１１が先に水平ロール３０の側面に接触するため、フランジの内面が水平ロール３０により押し下げられ、フィレット部１２の近傍に折れ込みやラップが生じる。粗ユニバーサル圧延、仕上げ圧延工程により厚みが減じられ、製品寸法となった後も、これらは疵として残り、製品欠陥の原因となっていた。このような欠陥はフランジ幅縮小量が大きくなるほど顕著に発生するため、従来の方法では５０ｍｍ程度フランジ幅が異なると、同一の孔型ロールでフランジ幅の異なる複数の粗形鋼片を造形することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、同一の孔型ロールを用いて、フランジ幅の異なる形鋼製品に対応する複数シリーズの粗形鋼片を、製品疵の原因となる欠陥を発生させることなく造形することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の形鋼用粗形鋼片の圧延方法は、同一の孔型ロールを用いてフランジ幅の異なる粗形鋼片を造形する形鋼用粗形鋼片の圧延方法において、ウェブ高さを目的とする寸法となるまで拡大または縮小した後に、孔型ロールのウェブ部のフラットな部分を用いてフランジ幅を縮小するためのフランジ先端の圧下を行う際に、フランジ先端の圧下とウェブ高さの変更において最後に使用した造形孔型での再度の圧延をそれぞれ所要回数もしくは交互に行い、フランジ内面形状を修正するものである。
【０００８】
以下に、本発明の詳細をその作用と共に述べる。本発明においては、粗形鋼片の造形圧延に際し、目的とするウェブ高さになるまでウェブ高さを拡大または縮小した後に、図１に示すように、フランジ先端１１を孔型ウェブ部のフラットな部分２１ｂ、２１ｃによって圧下する。続いて図２に示すように、粗形鋼片１をウェブ高さ変更において最後に使用した造形孔型２０ｃにより再度圧延する。
フランジ先端圧下後に再び造形孔型２０ｃで圧延することにより、フランジ先端圧下時に生じたフランジ内面傾斜角の立ち上がりとフランジ内面同士の間隔減少は、ラップや折れ込みを生じることなく、目的とする傾斜角θおよびフランジ間隔Ｗに修正される。
【０００９】
ここで、造形孔型２０ｃでの圧延によってラップや折れ込みが生じない理由は、以下の通りである。
まず、フランジ先端を複数パス圧下した後に粗ユニバーサル圧延する場合には、造形圧延の最後に複数回のフランジ先端圧下を行うため、ユニバーサル圧延機で圧延する際にはフランジ先端のバルジングが大きくなっており、フランジ内面形状の悪化が著しい。これに対して、本発明では造形孔型２０ｃによってバルジングを修正する場合には、フランジ先端圧下と交互に圧延することができるため、バルジングは小さく、無理なくフランジ内面形状の修正ができる。
第２に、粗造形圧延用の孔型は通常フランジ内面の傾斜角度が１０°以上とユニバーサル圧延ロールよりも大きくなっており、表面だけでなくフランジ全体を下方に押し下げる変形となるため、表層のラップや折れ込みが生じにくい。
造形孔型での圧延後、さらに上記のフランジ先端圧下と造形孔型圧延を繰り返すことにより、目的とするフランジ幅をもつ粗形鋼片１を造形することができる。このようにして造形した粗形鋼片１は、図３に示すような形状となり、適正なフランジ内面傾斜角および内面間隔が保たれているので、次工程のユニバーサル圧延において、水平ロールによるフランジ内面の押し下げが発生せず、疵の発生を防止することができる。
【００１０】
なお、造形孔型はフランジ先端圧下に対して交互に実施し、ほぼ同じパス回数とすることは望ましいが、圧延能率向上のためパス回数を減らしたい場合などには必ずしも同数とする必要はなく、製品に疵が発生しない範囲で造形孔型圧延の回数を減らすことができる。
また、本発明の方法は、同様の粗造形圧延を行う形鋼に応用できることは明らかであり、Ｉ形鋼などの粗造形圧延用ロールの共用にも効果があることは言うまでもない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の方法において使用する造形孔型ロールの概要図である。
この造形孔型ロール２０は、孔型形状がそれぞれウェブ高さとフランジ幅が変化するように、例えば３種類の造形孔型２０ａ、２０ｂ、２０ｃを備えており、粗形鋼片１をロールの軸方向に移動させてそれぞれの孔型での圧延を行う。図１において左側の造形孔型２０ａが第１段階の粗造形圧延に使用される部分であり、右側の造形孔型２０ｃが目的とするウェブ高さ寸法に拡大するための最終段階の粗造形圧延に使用される部分である。
本発明において、フランジ先端１１の圧下を行う際には、図１のように中間部の造形孔型２０ｂのウェブ部のフラット部分２１ｂと最終圧延用造形孔型２０ｃのウェブ部のフラット部分２１ｃを使用してフランジ先端１１を圧下する。２つの孔型２０ｂ、２０ｃのウェブ部のギャップはほぼ同じにされているが、フランジ幅が左右で異なる異形Ｈ形鋼を造型するような場合は両方のギャップを異ならしめることもできる。
【００１２】
最終圧延用造形孔型２０ｃにより目的のウェブ高さになるまで粗形鋼片１を拡大した後においては、上記のフランジ先端１１の圧下を行い、それに続けて、図２に示すように再度最終圧延用造形孔型２０ｃにより粗形鋼片１の造形圧延を行うことは前述したとおりである。フランジ先端１１の圧下と造形孔型２０ｃによる粗形鋼片１の造形圧延とは交互に行ってもよいし、フランジ先端１１の圧下を先行的に必要回数行った後に、造形孔型２０ｃによる粗形鋼片１の造形圧延を必要回数行ってもよいわけである。けだし、圧延能率と粗形鋼片１の形状精度の問題だからである。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を従来技術と比較しながら説明する。
Ｈ６００×３００シリーズ用の粗形鋼片造形用ロールを用い、本発明のフランジ先端圧下と造形孔型圧延とを交互に行う方法と、従来のフランジ先端圧下のみを行う方法とによって、Ｈ６００×２００シリーズ用の粗形鋼片を造形した。
フランジ幅の圧下は、１パス当たり２５ｍｍとし、４パスでフランジ幅を１００ｍｍ縮小した。
本発明法では、フランジ幅圧下と交互に最終造形孔型による圧延を４パス行い、合計８パスで粗形鋼片の造形を行った。
従来法では、造形孔型での圧延は行わず、フランジ幅圧下４パスのみによって粗形鋼片を造形した。
【００１４】
これらの粗形鋼片を、図４に示すＨ形鋼製造ラインで製品まで圧延した結果、フランジ幅圧下のみを行う従来法で製造した製品では、その８０％以上にフィレット部近傍のラップ疵が発生した。これに対して、本発明法では、ラップ疵は全く発生せず、欠陥のない製品を製造することができた。
また、ウェブ高さが６００ｍｍの製品は、Ｈ６００×２００、Ｈ６００×２５０、Ｈ６００×３００の３シリーズがあり、これまではそれぞれに対応する３組のブレイクダウン圧延用孔型ロールを保有していたが、本発明を適用することによって、これらの製品に対応する粗型鋼片をすべてＨ６００×３００用のロールによって製造することができるようになり、ロール保有数を１／３に削減することが可能となった。これにより、ロール在庫削減が可能となったばかりでなく、さらにロール組み替え回数も削減することができるようになり、製造コストの低減に大きな効果があった。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、同一の孔型ロールを用いて、フランジ幅の異なる製品に対応する粗形鋼片を製品疵の原因となる欠陥を発生させることなく造形することができるため、ロール保有数の削減が可能となり、形鋼の製造コストを低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において使用する造形孔型ロールの概要図並びにフランジ幅圧下の説明図である。
【図２】同孔型ロールを用いた最終圧延用造形孔型による造形圧延の説明図である。
【図３】本発明の方法により得られる粗形鋼片の形状を示す断面図である。
【図４】従来のＨ形鋼製造ラインの構成図である。
【図５】目的とする粗形鋼片の形状図である。
【図６】従来の方法によるフランジ幅圧下の説明図である。
【図７】従来のフランジ幅圧下による形状の変化を示す説明図である。
【図８】従来の方法によるユニバーサル圧延時の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 粗形鋼片
１１ フランジ先端
２０ 造形孔型ロール
２０ｃ 最終圧延用造形孔型
２１ｂ、２１ｃ 造形孔型ウェブ部のフラット部分
ＢＤ ブレイクダウン圧延機

Claims (3)

1. 同一の孔型ロールを用いてフランジ幅の異なる粗形鋼片を造形する形鋼用粗形鋼片の圧延方法において、ウェブ高さを目的とする寸法となるまで拡大または縮小した後に、フランジ先端を孔型ウェブ部のフラットな部分によって圧下する圧延と、粗形鋼片をウェブ高さの変更において最後に使用した造形孔型により再度圧延する圧延とをそれぞれ所要回数行うことにより、フランジ内面形状を修正することを特徴とする形鋼用粗形鋼片の圧延方法。
2. 前記フランジ先端の圧下と前記造形孔型による圧延とを交互に行うことを特徴とする請求項１記載の形鋼用粗形鋼片の圧延方法。
3. 前記フランジ先端の圧下のパス回数と前記造形孔型による圧延のパス回数が異なることを特徴とする請求項１記載の形鋼用粗形鋼片の圧延方法。

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