JPH0829324B2 - フランジ厚に較べウエブ厚が薄いｈ形鋼の圧延による製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の目的〉 産業上の利用分野 本発明はフランジ厚に較べウェブ厚が薄いＨ形鋼の圧
延による製造方法に係り、詳しくは、フランジ厚／ウェ
ブ厚》１の薄肉Ｈ形鋼を、ブレークダウンミル、粗ユニ
バーサルミルならびに仕上ユニバーサルミルの圧延で製
造できる薄肉Ｈ形鋼の圧延による製造方法に係る。

従来の技術 Ｈ形鋼は鉄骨構造物に広く使用されている。

用途によっては、剛性は同程度でも極力軽量化をはか
りたい要求がある。

この要求に応じると、剛性に寄与することが小さいウ
ェブ厚を薄くすることになる。このフランジ厚に較べて
ウェブ厚の薄いサイズのＨ形鋼を一般に薄肉Ｈ形鋼と呼
んでいる。

従来、薄肉Ｈ形鋼において、ウェブ厚（以下、twとい
う。）とフランジ厚（以下、tfという。）の比がtf/t
w》１のサイズのＨ形鋼は圧延製造する事が難しく、溶
接で製造されている。

一方、圧延で製造されるＨ形鋼の方が溶接で製造され
るＨ形鋼よりもコスト面および品質面の両面で優れてい
る。

このため、tf/tw》１の薄肉Ｈ形鋼も圧延で製造され
ることが望まれているが、圧延では製造できないと云わ
れている。

すなわち、薄肉Ｈ形鋼は、tf》twのため、圧延後の冷
却中にウェブとフランジとの温度差が著しく大きくな
り、冷却後においてウェブとフランジの収縮量に大きな
差が生じ、これによって、ウェブ面に座屈現象にもとず
いて、所謂ウェブ波が発生するという問題ある。

このウェブ波の発生を防止する方法として、特公昭41
-20336号公報には、ユニバーサルミル圧延途中でフラン
ジを水冷し、これによって、仕上り時のウェブとフラン
ジとの間の温度差を小さくすることが提案されている。

しかし、薄肉Ｈ形鋼の圧延の場合には、ウェブ厚やフ
ランジ厚そのものが薄く、通常、圧延の仕上り温度自体
も低いため、これにさらに水冷等を行なうと、Ｈ形鋼の
温度は相当下り、低温圧延となる。

このため、伸び不足等が発生し、規格外れ製品となる
恐れが生じる。

発明が解決しようとする問題点 本発明は上記問題点の解決を目的とし、具体的には、
ブレークダウンミルで圧延終了後に粗形鋼片を再加熱し
て、フランジ厚の温度に較べて高い温度までウェブ温度
を昇温させ、ユニバーサルミルによる粗圧延ならびに仕
上圧延とその後の冷却とを経たのちにおいて残留応力を
最小に減少しかつウェブ波の発生を防止できる薄肉Ｈ形
鋼の圧延方法を提案する。

更に、この方法によると、ブレークダウン圧延終了後
に再加熱するときには、フランジ厚に較べてウェブ厚が
最も薄くなっているため、ウェブの昇温速度はフランジ
のそれよりもかなり大きい。このため、再加熱のために
加熱炉に装入するだけで、フランジとウェブと間の温度
差を接近させかつむしろ逆転できる。

〈発明の構成〉 問題点を解決するための手段ならびにその作用 すなわち、本発明方法は、ユニバーサル圧延機群で、
フランジ厚に較べウェブ厚が薄い薄肉Ｈ形鋼を圧延し
て、製造する際に、ブレークダウンミルによる圧延途中
または完了時であって、フランジ厚／ウェブ厚の比が１
以上でしかも40〜70％上昇したときに、加熱炉に装入し
て再加熱して、ウェブの温度をフランジの温度より上昇
させ、その後、ユニバーサル粗ミルならびにユニバーサ
ル仕上ミルを経て圧延し、この仕上圧延後所定の冷却を
することを特徴とする。

以下、図面によりこれら手段たる構成ならびに作用を
説明すると、次の通りである。

なお、第１図は、本発明方法においてブレークダウン
圧延終了後に再度加熱炉に逆送して加熱した場合のウェ
ブおよびフランジの温度履歴を示すグラフである。

第２図は、本発明方法によって途中で加熱炉により再
加熱して圧延した場合と、比較法によって圧延した場合
とを対比して、それぞれについてユニバーサル仕上ミル
による圧延後の冷却を経たのちの残留応力を示すグラフ
である。

第３図はＨ形鋼圧延時の各プロセスにおける温度履歴
を示すグラフである。

第４図はユニバーサル仕上ミルによる仕上圧延終了後
の冷却の間の温度履歴を示すグラフである。

まず、薄肉Ｈ形鋼を圧延によって製造させる場合に
は、加熱炉抽出→ブレークダウンミル→ユニバーサル粗
ミル→ユニバーサル仕上ミルのプロセスで圧延する。こ
のように圧延したときの各プロセスの温度履歴を求めた
ところ、第３図に示す通りであった。第３図から明らか
なように、ウェブとフランジの間で大きな温度差がつ
く。

すなわち、ブレークダウンミルによる圧延およびユニ
バーサル粗ミルによる圧延の間は、板厚差が相当大きく
なるのにもかかわらず、加工熱が発生するため、温度差
の発生はあまり大きくあらわれない。

むしろ、大きく温度差があらわれるのは、ブレークダ
ウン圧延終了からユニバーサル粗ミルのNo.1にかみ込み
までであって、この間の搬送の過程で粗形鋼片が空冷さ
れ、これによって温度差がつく。

また、ユニバーサル粗ミルでの粗圧延の間にこの温度
差は拡大され、ユニバーサル仕上ミルに達すると、約10
0℃に近い温度差になる。

ユニバーサル仕上ミルでの仕上げ圧延後の冷却におい
て、第４図に示すように、温度差は更に時間とともに拡
大する。

そこで、このところを前提として、冷却中にＨ形鋼に
おいて発生するウェブ波の発生機構をみると、ウェブな
らびにフランジにおいて変態点Ar₃〜Ar₁を通過するとき
に発生する熱膨張、このウェブならびにフランジにおけ
る変態点Ar₃〜Ar₁の通過時期がずれること、更に、高温
で低降伏点化するすることに基づいている。つまり、温
度差による塑性ひずみにより、ウェブには伸びひずみ、
フランジには圧縮ひずみが残存することになる。

したがって、第３図ならびに第４図で示すように、ユ
ニバーサル仕上ミル圧延後の冷却過程においては、上記
発生機構によってウェブ波が発生することになる。

本発明法は、第３図ならびに第４図に示すところを前
提として、成立し、とくに、このところから得たウェブ
波の発生機構を吟味して成立したものである。

そこで、本発明法は、ユニバーサル粗ミルでの圧延開
始直前に、ブレークダウンミルを経た粗形鋼片のウェブ
とフランジとの温度差を小さくするか、あるいは温度差
を逆転させる。このようにすると、ユニバーサル仕上ミ
ルにおける仕上げ圧延時の温度差も小さくでき、ウェブ
波の防止も可能となる。このところに着目して成立した
のが本発明法である。

そこで、更に具体的に示すと、次の通りである。

Ｈ形鋼の圧延プロセスは、加熱炉−ブレークダウンミ
ル−ユニバーサル粗ミル−ユニバーサル仕上ミルを経て
行なわれる。この圧延プロセスにおいて、ブレークダウ
ンミル圧延途中にウェブとフランジの板厚比が最大とな
る。

すなわち、製品板厚比（tf/tw）が１から２のもので
あっても、ブレークダウン完了付近において、この板厚
比は40〜70％更に上昇し、ウェブ厚（tw）はフランジ厚
（tf）に対し最も薄くなる。このように圧延されるとこ
ろが温度差を発生する要因である。

そのため、本発明法ではこのように板厚差が最も大き
くなるブレークダウンミル圧延完了付近に着目し、この
ところで、一旦、加熱炉に戻す。また、加熱炉に戻さな
いときには、ブレークダウンミル付近に加熱炉を設け、
この加熱炉によって粗形鋼片をわざわざ加熱し、この加
熱工程の挿入によって、ウェブとフランジとの温度差を
逆転（ウェブの温度をフランジの温度より高くする）す
る。

この状態でユニバーサル粗ミルおよび仕上ミルで圧延
すると、仕上り温度差を縮めるか、逆転させることがで
き、これによってウェブ波の発生を防止できる。

実施例 以下、実施例により更に説明する。

ウェブ高さ300mm、フランジ幅150mm、ウェブ厚3.2m
m、フランジ厚4.5mmの薄肉Ｈ形鋼を、本発明方法で製造
したところ、第１図に示す通りであった。

なお、比較のために、ユニバーサル圧延機群を利用し
て従来例のように圧延して製造した場合には、第３図に
示すように、ウェブとフランジとの間は、ユニバーサル
仕上ミルにおける圧延開始時ならびに仕上圧延完了時に
約100℃の温度差が生じた。

これに対し、本発明方法によって圧延する場合には、
ブレークダウンミル圧延完了時のときにフランジ厚／ウ
ェブ厚の比が40〜70％上昇していたため、粗Ｈ形鋼片を
再度加熱炉に逆送し加熱した（第１図で７′30″のとこ
ろ）。

加熱炉に装入したのみで、フランジ厚さに較べてウェ
ブ厚さが相当薄くなっているため、ウェブの昇温速度が
きわめて速く、加熱炉装入後３〜４分でウェブ中央とフ
ランジのB/2およびB/4幅との温度差が縮まり、更に、４
分以上の装入で70〜100℃の温度差の逆転が生じウェブ
の方が温度が高い状態となった（第１図参照）。この状
態で、ユニバーサル粗ミルに送って粗圧延し、その後、
ユニバーサル仕上ミルで仕上圧延した。この仕上圧延時
のウェブとフランジとの温度差はほぼゼロになり、所定
の冷却を経たのちの残留応力は第２図に示す通り減少
し、ウェブ波の発生は全くみられなかった。

第２図は縦軸にフランジ中央における残留応力をと
り、比較例の従来方式での圧延は図中●印で示す。この
ように、比較例は、ユニバーサル仕上ミルによる仕上圧
延終了後に所定の冷却したのちに残留応力は−15〜−25
kg/mm²の範囲内に分布し、一部にウェブ波の発生をみら
れる。

これに対し、本発明の場合、図中○印で示すように、
−10〜0kg/mm²に分布し、大幅に残留応力が減少してい
ることが分る。

〈発明の効果〉 以上詳しく説明したように、本発明方法は、薄肉Ｈ形
鋼と云われるウェブ厚がフランジ厚に較べて薄いＨ形鋼
をユニバーサル圧延機群の圧延により製造するものであ
る。

また、この圧延は、途中のブレークダウンミル圧延途
中または完了時に加熱炉に装入して再加熱してから、ユ
ニバーサルミルにより粗圧延、仕上圧延するため、冷却
後の残留応力は大巾に軽減でき、ウェブ波の発生を防止
できる。

また、ウェブ厚がフランジ厚に較べて最も薄くなった
ときに加熱炉に装入するため、ウェブはフランジより昇
温が早く、ウェブとフランジの温度差は加熱炉装入のま
まで縮められ、逆転できる。

したがって、本発明法によると、ウェブ波の発生のた
めに圧延で製造することが困難であるとされている薄肉
Ｈ形鋼を圧延で製造することができ、コスト面および品
質面で大きく寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法においてブレークダウン圧延終了
後に再度加熱炉に逆送して加熱した場合のウェブおよび
フランジの温度履歴を示すグラフ、第２図は、本発明方
法によって途中で加熱炉により再加熱して圧延した場合
と、比較法によって圧延した場合とを対比して、それぞ
れについてユニバーサル仕上ミルによる圧延後の冷却を
経たのちの残留応力を示すグラフ、第３図はＨ形鋼圧延
時の各プロセスにおける温度履歴を示すグラフ、第４図
はユニバーサル仕上ミルによる仕上圧延終了後の冷却の
間の温度履歴を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 隆文 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 永下山 晴美 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (56)参考文献 特公 昭53−48183（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭57−58192（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ユニバーサル圧延機群で、フランジ厚に較
   べウェブ厚が薄い薄肉Ｈ形鋼を圧延して、製造する際
   に、 ブレークダウンミルによる圧延途中または完了時であっ
   て、フランジ厚／ウェブ厚の比が１以上でしかも40〜70
   ％上昇したときに、加熱炉に装入して再加熱して、ウェ
   ブの温度をフランジの温度より上昇させ、その後、ユニ
   バーサル粗ミルならびにユニバーサル仕上ミルを経て圧
   延し、この仕上圧延後所定の冷却をすることを特徴とす
   るフランジ厚に較べウェブ厚が薄いＨ形鋼の圧延による
   製造方法。