JPH0692009B2 - 形鋼の製造方法 - Google Patents
形鋼の製造方法Info
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- JPH0692009B2 JPH0692009B2 JP245287A JP245287A JPH0692009B2 JP H0692009 B2 JPH0692009 B2 JP H0692009B2 JP 245287 A JP245287 A JP 245287A JP 245287 A JP245287 A JP 245287A JP H0692009 B2 JPH0692009 B2 JP H0692009B2
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- cooling
- temperature
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
- B21B45/0203—Cooling
- B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
- B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は圧延形鋼の冷却制御により仕上げ圧延終了後、
冷却床を経ることなく直接に矯正を可能とする形鋼の製
造方法に関する。
冷却床を経ることなく直接に矯正を可能とする形鋼の製
造方法に関する。
（従来の技術） 熱間圧延による例えばＨ形鋼、鋼矢板等のフランジを有
する形鋼を製造する一般的な手段は第７図に示すように
加熱された鋼片１をブレークダウンミル２、ユニバーサ
ルミル3aとエッジャー3bからなる第１中間ユニバーサル
ミル３、ユニバーサルミル31aとエッジャー31bからなる
第２中間ユニバーサルミル31および仕上げユニバーサル
ミル４からなる圧延装置列で行われる。
する形鋼を製造する一般的な手段は第７図に示すように
加熱された鋼片１をブレークダウンミル２、ユニバーサ
ルミル3aとエッジャー3bからなる第１中間ユニバーサル
ミル３、ユニバーサルミル31aとエッジャー31bからなる
第２中間ユニバーサルミル31および仕上げユニバーサル
ミル４からなる圧延装置列で行われる。
仕上げユニバーサルミル４で仕上げ圧延された形鋼は一
旦、冷却床５で矯正可能な常温まで冷却された後、ロー
ラー矯正機6aまたはプレス矯正機6bで矯正される。
旦、冷却床５で矯正可能な常温まで冷却された後、ロー
ラー矯正機6aまたはプレス矯正機6bで矯正される。
ところで、前記冷却床５は形鋼の温度が矯正可能な温度
まで低下するまで貯留する機能とともに、圧延と矯正機
の間の工程能力の差を吸収する、いわゆるバッファーの
役割を有しているため、極めて広い面積の設備を必要と
する。また冷却床の操業には運転、保守管理のための作
業者が必要であり、複数の冷却床を持つ工場では形鋼製
品の工程管理が複雑になる等の問題があった。しかしな
がら従来の常識では圧延形鋼の製造工場では冷却床は必
須の設備と考えられ、冷却床を有しない形鋼圧延工場の
例は無い。強制的に低温まで冷却すれば簡易な冷却床で
対応できることは推察できるが、従来の認識では高温か
ら冷却すると材質と形状の問題が懸念されたため実用化
されたことはなかった。また、残留応力の軽減のため仕
上げ圧延終了後のＨ形鋼についてウエブ中央部とフラン
ジ外面中央部との温度差が所定の温度範囲になるよう冷
却する手段が特公昭51-5607号公報に示されている。し
かしながらこの技術は、引っ張り強度・伸び等の材質あ
るいは形状の矯正までは言及されておらず、本発明の目
的とは相違する。さらに、圧延後の水冷に関する材質の
制御という目的では、厚板について多くの周知技術があ
る。特開昭55-11104号公報あるいは特開昭55-11384号公
報がその例であるが、厚板と形鋼では断面形状での基本
的な相違により、厚板での制御技術をそのまま形鋼に適
用できない。すなわち、例えばＨ形鋼の場合、フランジ
とウエブとで板厚が異なるため圧延途中での温度降下の
程度は部位毎に異なり、同一断面は同時に圧延されるた
め板厚が厚いフランジ部は高温域での圧延、板厚の薄い
ウエブでは低温域圧延となる。この点で、断面内での温
度分布が連続している厚板の圧延後の冷却とは大きな差
異がある。
まで低下するまで貯留する機能とともに、圧延と矯正機
の間の工程能力の差を吸収する、いわゆるバッファーの
役割を有しているため、極めて広い面積の設備を必要と
する。また冷却床の操業には運転、保守管理のための作
業者が必要であり、複数の冷却床を持つ工場では形鋼製
品の工程管理が複雑になる等の問題があった。しかしな
がら従来の常識では圧延形鋼の製造工場では冷却床は必
須の設備と考えられ、冷却床を有しない形鋼圧延工場の
例は無い。強制的に低温まで冷却すれば簡易な冷却床で
対応できることは推察できるが、従来の認識では高温か
ら冷却すると材質と形状の問題が懸念されたため実用化
されたことはなかった。また、残留応力の軽減のため仕
上げ圧延終了後のＨ形鋼についてウエブ中央部とフラン
ジ外面中央部との温度差が所定の温度範囲になるよう冷
却する手段が特公昭51-5607号公報に示されている。し
かしながらこの技術は、引っ張り強度・伸び等の材質あ
るいは形状の矯正までは言及されておらず、本発明の目
的とは相違する。さらに、圧延後の水冷に関する材質の
制御という目的では、厚板について多くの周知技術があ
る。特開昭55-11104号公報あるいは特開昭55-11384号公
報がその例であるが、厚板と形鋼では断面形状での基本
的な相違により、厚板での制御技術をそのまま形鋼に適
用できない。すなわち、例えばＨ形鋼の場合、フランジ
とウエブとで板厚が異なるため圧延途中での温度降下の
程度は部位毎に異なり、同一断面は同時に圧延されるた
め板厚が厚いフランジ部は高温域での圧延、板厚の薄い
ウエブでは低温域圧延となる。この点で、断面内での温
度分布が連続している厚板の圧延後の冷却とは大きな差
異がある。
以上のように形鋼の冷却に関しては、各部位で異なる圧
延履歴、冷却開始条件を前提とし且つ、長さ方向に直交
する断面内全て、即ち全断面について非水冷材と同等の
材質を確保しなければならない問題があって、圧延後の
冷却によって直接矯正するという手段は従来、当業界で
実用化された例は無かった。
延履歴、冷却開始条件を前提とし且つ、長さ方向に直交
する断面内全て、即ち全断面について非水冷材と同等の
材質を確保しなければならない問題があって、圧延後の
冷却によって直接矯正するという手段は従来、当業界で
実用化された例は無かった。
（本発明が解決しようとする問題点） 本発明は熱間仕上げ圧延終了後のフランジを有する形鋼
を冷却制御することによって、仕上げ圧延終了後に冷却
床を経ずして直接に矯正を行い、材質および形状上の問
題を生ずることなく長尺製品の製造を可能とする形鋼の
製造方法である。
を冷却制御することによって、仕上げ圧延終了後に冷却
床を経ずして直接に矯正を行い、材質および形状上の問
題を生ずることなく長尺製品の製造を可能とする形鋼の
製造方法である。
（問題点を解決するための手段およびその作用） 本発明は上述の如き問題点を有利に解決したものであ
り、その要旨は熱間仕上げ圧延終了直後のフランジを有
する形鋼に対し、該形鋼の成分、長さ方向に直交する断
面内におけるフランジとウエブの板厚、圧延仕上げ温度
および冷却開始温度毎に所望の引っ張り強度と伸びを満
足する平均冷却速度を予め定めておき、該平均冷却速度
によりフランジとウエブを冷却制御し、前記断面内の平
均温度が150℃以下になるまで冷却した後、冷却床を経
ることなく直接に矯正を行うことを特徴とする形鋼の製
造方法である。
り、その要旨は熱間仕上げ圧延終了直後のフランジを有
する形鋼に対し、該形鋼の成分、長さ方向に直交する断
面内におけるフランジとウエブの板厚、圧延仕上げ温度
および冷却開始温度毎に所望の引っ張り強度と伸びを満
足する平均冷却速度を予め定めておき、該平均冷却速度
によりフランジとウエブを冷却制御し、前記断面内の平
均温度が150℃以下になるまで冷却した後、冷却床を経
ることなく直接に矯正を行うことを特徴とする形鋼の製
造方法である。
以下本発明を詳細に説明する。
第５図は一般に製造されている圧延Ｈ形鋼７の断面を示
す。同図において、フランジ7aの厚みtFはウエブ7bの厚
みtWよりも厚く形成されており、仕上げ圧延後の断面の
温度分布はフランジ7aの温度がウエブ7bより高い。また
圧延温度、圧下率、圧延中の冷却条件等の圧延履歴によ
っても断面内各部の性状は異なり、このようなＨ形鋼に
対して一律に強制冷却を行うことはできない。本発明者
等はどのような冷却を行えば、材質と形状悪化を生ずる
ことなく圧延後に直接矯正できるかを検討した。
す。同図において、フランジ7aの厚みtFはウエブ7bの厚
みtWよりも厚く形成されており、仕上げ圧延後の断面の
温度分布はフランジ7aの温度がウエブ7bより高い。また
圧延温度、圧下率、圧延中の冷却条件等の圧延履歴によ
っても断面内各部の性状は異なり、このようなＨ形鋼に
対して一律に強制冷却を行うことはできない。本発明者
等はどのような冷却を行えば、材質と形状悪化を生ずる
ことなく圧延後に直接矯正できるかを検討した。
まず材質と冷却条件の関係について述べる。第１図は仕
上げ圧延後、50℃の放冷による温度降下を経た後、冷却
を開始した場合について各圧延仕上げ温度での平均冷却
速度と材質の代表指標である引っ張り強度（TS）と伸び
（El）の関係を示したもので、第１図（イ）、（ロ）、
（ハ）は板厚が34mm、18mm、12mmの場合について示して
いる。
上げ圧延後、50℃の放冷による温度降下を経た後、冷却
を開始した場合について各圧延仕上げ温度での平均冷却
速度と材質の代表指標である引っ張り強度（TS）と伸び
（El）の関係を示したもので、第１図（イ）、（ロ）、
（ハ）は板厚が34mm、18mm、12mmの場合について示して
いる。
平均冷却速度は水冷開始から300℃までの平均冷却速度
をさらに板厚方向に平均したものであり、150℃まで冷
却した。本発明において冷却終了温度を150℃以下まで
とした理由は、経験的に被矯正材の温度と矯正効果の関
係から知見されたもので、およそ150℃を境としてこれ
より高いと、常温まで冷却される間に断面各部の温度推
移の不均一から矯正後に再曲がりが発生することがある
ためである。第２図はその実験例であり、矯正開始温度
と矯正後の常温状態での曲がりの関係を示し、矯正開始
温度が150℃以下の場合には殆ど曲がりは生じていな
い。また、圧延仕上げ温度と水冷開始温度との関係は実
際の装置列に応じて決定すべきであるが、第１図は一般
的な形鋼圧延工場での例として、圧延仕上げ温度より50
℃低い温度からの水冷開始について示している。なお、
対象とした形鋼の成分はC;0.12、Si;0.20、Mn;1.08、P;
0.021、S;0.08、残部鉄及び不可避不純物、各重量％の
範囲に含まれる一般構造用圧延鋼材である。
をさらに板厚方向に平均したものであり、150℃まで冷
却した。本発明において冷却終了温度を150℃以下まで
とした理由は、経験的に被矯正材の温度と矯正効果の関
係から知見されたもので、およそ150℃を境としてこれ
より高いと、常温まで冷却される間に断面各部の温度推
移の不均一から矯正後に再曲がりが発生することがある
ためである。第２図はその実験例であり、矯正開始温度
と矯正後の常温状態での曲がりの関係を示し、矯正開始
温度が150℃以下の場合には殆ど曲がりは生じていな
い。また、圧延仕上げ温度と水冷開始温度との関係は実
際の装置列に応じて決定すべきであるが、第１図は一般
的な形鋼圧延工場での例として、圧延仕上げ温度より50
℃低い温度からの水冷開始について示している。なお、
対象とした形鋼の成分はC;0.12、Si;0.20、Mn;1.08、P;
0.021、S;0.08、残部鉄及び不可避不純物、各重量％の
範囲に含まれる一般構造用圧延鋼材である。
次ぎに、第１図の結果に基づきＨ形鋼の冷却後のTSが全
断面で均一となり、かつElも満足する冷却条件の設定方
法について述べる。例えば、フランジ部厚が34mm、ウエ
ブ厚が12mmのＨ形鋼について圧延仕上げ温度がフランジ
部で850℃、ウエブ部で750℃とすると、フランジについ
ては第１図（イ）より、約６℃／秒の平均冷却速度でEl
を21％以上満足したうえで55kg/mm2のTSが得られること
が分かる。同様にウエブについては第１図（ハ）に基づ
き、約10℃／秒の平均冷却速度で55kg/mm2のTSが得られ
る。つまり以上の手順で形鋼を部位毎に冷却制御すれば
Elを満足し、且つ全断面均一なTSを有する形鋼を得るこ
とが可能である。即ち、鋼材成分、形鋼板厚、圧延仕上
げ温度および冷却開始温度等の条件から予め第１図の関
係グラフを作成しておけば、材質上での問題がない冷却
速度を簡単に設定することができる。なお、前記成分以
外または他の合金成分を添加した場合は、成分条件別の
関係グラフを使用すれば良いことは勿論である。なお、
圧延仕上げ温度および冷却開始温度を測定するには、第
７図の仕上げユニバーサルミル４の後面に温度計を設け
ればよい。
断面で均一となり、かつElも満足する冷却条件の設定方
法について述べる。例えば、フランジ部厚が34mm、ウエ
ブ厚が12mmのＨ形鋼について圧延仕上げ温度がフランジ
部で850℃、ウエブ部で750℃とすると、フランジについ
ては第１図（イ）より、約６℃／秒の平均冷却速度でEl
を21％以上満足したうえで55kg/mm2のTSが得られること
が分かる。同様にウエブについては第１図（ハ）に基づ
き、約10℃／秒の平均冷却速度で55kg/mm2のTSが得られ
る。つまり以上の手順で形鋼を部位毎に冷却制御すれば
Elを満足し、且つ全断面均一なTSを有する形鋼を得るこ
とが可能である。即ち、鋼材成分、形鋼板厚、圧延仕上
げ温度および冷却開始温度等の条件から予め第１図の関
係グラフを作成しておけば、材質上での問題がない冷却
速度を簡単に設定することができる。なお、前記成分以
外または他の合金成分を添加した場合は、成分条件別の
関係グラフを使用すれば良いことは勿論である。なお、
圧延仕上げ温度および冷却開始温度を測定するには、第
７図の仕上げユニバーサルミル４の後面に温度計を設け
ればよい。
続いて、水冷による形状変形を可能な限り少なくするた
め、本発明では以下のような冷却を行った。第３図は形
鋼のフランジを想定して冷却水量密度を片面300/m2mi
n、他方の面を0.100、200および300/m2minとして水冷
した場合に発生する変形量（350mm当たりの曲がり量）
を有限要素法によって計算したものである。板厚の薄い
9mmの場合は片面からのみの冷却では大きな変形が発生
するので、曲がり量を無くすためには、他方の面に対し
て200/m2min以上の下面水量密度で冷却することが必
要であることを示している。
め、本発明では以下のような冷却を行った。第３図は形
鋼のフランジを想定して冷却水量密度を片面300/m2mi
n、他方の面を0.100、200および300/m2minとして水冷
した場合に発生する変形量（350mm当たりの曲がり量）
を有限要素法によって計算したものである。板厚の薄い
9mmの場合は片面からのみの冷却では大きな変形が発生
するので、曲がり量を無くすためには、他方の面に対し
て200/m2min以上の下面水量密度で冷却することが必
要であることを示している。
また、第４図（イ）、（ロ）はＨ形鋼の冷却部位の冷却
量とキャンバーの関係を示す。第４図（イ）の縦軸は第
６図に示す冷却終了後のＨ形鋼７を水平な載置面Ｇに置
いた時に長さ方向端部71が載置面Ｇに対し上反りした量
Ｓ（キャンバー）を示し、横軸はキャンバーが無い部分
から端部71までの長さを示す。第４図（ロ）は第４図
（イ）と左右に対応して横軸にＨ形鋼７のフランジ冷却
速度差を表したものである。冷却速度差（ΔCR）は第４
図（ハ）に示すＨ形鋼７の片側フランジについてフラン
ジ幅の1/4部位における点Ａと点Ｂの冷却速度差であ
る。これらの図面から明らかなように、冷却速度差が小
さい程キャンバーの発生は少ない。従って冷却にあたっ
ては以上の形状変形を考慮すると共に前記の材質制御を
組み合わせて実操業での水冷条件を設定する。
量とキャンバーの関係を示す。第４図（イ）の縦軸は第
６図に示す冷却終了後のＨ形鋼７を水平な載置面Ｇに置
いた時に長さ方向端部71が載置面Ｇに対し上反りした量
Ｓ（キャンバー）を示し、横軸はキャンバーが無い部分
から端部71までの長さを示す。第４図（ロ）は第４図
（イ）と左右に対応して横軸にＨ形鋼７のフランジ冷却
速度差を表したものである。冷却速度差（ΔCR）は第４
図（ハ）に示すＨ形鋼７の片側フランジについてフラン
ジ幅の1/4部位における点Ａと点Ｂの冷却速度差であ
る。これらの図面から明らかなように、冷却速度差が小
さい程キャンバーの発生は少ない。従って冷却にあたっ
ては以上の形状変形を考慮すると共に前記の材質制御を
組み合わせて実操業での水冷条件を設定する。
（発明の効果） 前記した構成に基づき圧延後の冷却を経た後、直接に矯
正機を通しても常温時での曲がりは生ぜず、また材質的
な問題も無く良好な製品を得ることができた。また、本
発明によると冷却床が不要となるので、省工程、省エネ
および作業者の削減となり、工業上の効果は極めて大き
い。
正機を通しても常温時での曲がりは生ぜず、また材質的
な問題も無く良好な製品を得ることができた。また、本
発明によると冷却床が不要となるので、省工程、省エネ
および作業者の削減となり、工業上の効果は極めて大き
い。
第１図（イ）、（ロ）、（ハ）は本発明の構成を説明す
る仕上げ温度・水冷開始温度に対する冷却速度の関係を
示すグラフ、第２図は矯正温度と曲がり量の関係を示す
グラフ、第３図は水量密度と曲がりの関係を示すグラ
フ、第４図（イ）は形鋼の端部位置とキャンバーの関係
を示すグラフ、第４図（ロ）は冷却部位の温度差に対す
るキャンバーの関係を示すグラフ、第４図（ハ）は冷却
部位の水冷条件を示す説明図、第５図はＨ形鋼の断面を
示す説明図、第６図はキャンバーを説明する略図、第７
図は従来の形鋼圧延装置列を示す略図である。 １……鋼片、２……ブレークダウンミル ３……第１中間ユニバーサルミル 31……第２中間ユニバーサルミル ４……仕上げユニバーサルミル ５……冷却床、6a……ローラー矯正機 6b……プレス矯正機、７……Ｈ形鋼
る仕上げ温度・水冷開始温度に対する冷却速度の関係を
示すグラフ、第２図は矯正温度と曲がり量の関係を示す
グラフ、第３図は水量密度と曲がりの関係を示すグラ
フ、第４図（イ）は形鋼の端部位置とキャンバーの関係
を示すグラフ、第４図（ロ）は冷却部位の温度差に対す
るキャンバーの関係を示すグラフ、第４図（ハ）は冷却
部位の水冷条件を示す説明図、第５図はＨ形鋼の断面を
示す説明図、第６図はキャンバーを説明する略図、第７
図は従来の形鋼圧延装置列を示す略図である。 １……鋼片、２……ブレークダウンミル ３……第１中間ユニバーサルミル 31……第２中間ユニバーサルミル ４……仕上げユニバーサルミル ５……冷却床、6a……ローラー矯正機 6b……プレス矯正機、７……Ｈ形鋼
Claims (1)
- 【請求項１】熱間仕上げ圧延終了直後のフランジを有す
る形鋼に対し、該形鋼の成分、長さ方向に直交する断面
内におけるフランジとウエブの板厚、圧延仕上げ温度お
よび冷却開始温度毎に所望の引っ張り強度と伸びを満足
する平均冷却速度を予め定めておき、該平均冷却速度に
よりフランジとウエブを冷却制御し、前記断面内の平均
温度が150℃以下になるまで冷却した後、冷却床を経る
ことなく直接に矯正を行うことを特徴とする形鋼の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP245287A JPH0692009B2 (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | 形鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP245287A JPH0692009B2 (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | 形鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63171216A JPS63171216A (ja) | 1988-07-15 |
| JPH0692009B2 true JPH0692009B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=11529675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP245287A Expired - Lifetime JPH0692009B2 (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | 形鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0692009B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102605243A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-07-25 | 莱芜钢铁集团有限公司 | 风电用h型钢及其生产方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4492496B2 (ja) * | 2005-08-31 | 2010-06-30 | 住友金属工業株式会社 | 鋼板の製造方法 |
-
1987
- 1987-01-08 JP JP245287A patent/JPH0692009B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102605243A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-07-25 | 莱芜钢铁集团有限公司 | 风电用h型钢及其生产方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63171216A (ja) | 1988-07-15 |
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