JPS5833300B2 - 不等辺不等厚山形鋼及び類似形鋼の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、不等辺不等厚山形鋼及び類似形鋼製造方法の
改良に係り、特に仕上圧延後の冷却曲りを小さくするこ
とによって、プレス矯正材発生の大巾な軽減を図ったも
のである。

一般に不等辺不等厚山形鋼等にあっては、その形状が非
対称なため、仕上圧延後の冷却過程で、いわゆる大曲り
や長辺波が発生し易いことは知られたところである。

このような大曲りや長辺波が大きい場合、通常のローラ
ー矯正機では所定の形状が得難く、更にプレス矯正をも
必要とするのが通例とされる。

これは次工程の精整を繁雑化するだけでなく、流れ工程
の遅延をもたらす以外の細物でもなかった。

従ってそれぞれの現場において、種々対策がとられてき
たものであるが、いまだにこれといった有効適切な提案
の発表されないままに推移しているのが現状ということ
ができる。

本発明はこのために開発されたものであって、その特徴
は、従来の如く仕上圧延後ではなく、仕上圧延前の段階
において大曲りや長辺波の発生する要因を排除すること
にある。

具体的には形鋼の薄肉長辺側及び厚肉短辺側の厚さに応
じてそれぞれ冷却し、これによって仕上圧延前の段階で
長辺側の変態点通過による膨張を完了させておくことで
ある。

かくするならば、仕上圧延後の冷却曲りも軽微ですみ、
プレス矯正材の発生をほとんど回避することができる○ 本発明が効果的に適用し得る形鋼は不等辺不等厚山形鋼
及びその類似形鋼（例えばバルブ、プレート等）がそれ
である。

その他形鋼を破戒する各辺が不等辺及び／又は不等厚で
あるなんば、同様にその有用性を示し得ることは言うま
でもない。

然しなからこれら形鋼の中、その代表的なものとして第
１図で例示した不等辺不等厚山形鋼を選び、それに対す
る本発明法を詳述する。

他の形鋼に対しても同様の態様で容易に対処し得るもの
であり、かつ所期の効果も十分に発揮せしめ得るからで
ある０ さて本発明の基本原理とすることは、炭素鋼がその連続
冷却過程において、Ａｒ３→Ａｒ１間で膨張する領域が
存在するという知見に基づく、これが第２図である。

加うるに、不等辺不等厚山形鋼では長−短辺の厚さの相
違により、上記連続冷却過程における温度降下にかなり
の差をもたらす。

これを模式的に示せば、第３図の如きものとなろう。

これらの要因によって仕上圧延後の冷却曲りその他が発
生していたものである。

このような冷却曲り過程の連続変化パターンが第４図及
び第６図で示される。

これについて詳述するならば、まず以下の記載における
数値は、 ５００Ｘ １５０Ｘ １１．５Ｘ １８（ｉｍ）サイズ
のイ指田シロ割勇七形鋼の例で示したものである。

上記第３図、４図及び６図において、（ｔは仕上圧延後
の経過時間秒を示す）。

ａ：ｔ＝Ｏ仕上げ圧延直後 ｂ ： ｔ＝１８０長辺側が変態点に達し膨張→（ト）
曲りになる。

ｃ ： ｔ＝３６０短辺側が変態点に達し膨張→（田曲
りが（１曲りになる。

ここで短辺側の変態終了時、長辺温度は５００ ℃前後の為その後は長辺に比べ短 辺の冷却速度が相対的に速くなり、 再び（ｍ個へ曲る。

ｄ二ｔ＝５０００完全冷却 ここで第６図に基づいて、この連続変化パターンを説明
すれば、仕上圧延後のａから温度の低い長辺がＡｒ３点
に至るｂｅまで長辺と短辺ともに収縮するだけであるか
ら、この間はとんど曲りは生じない。

長辺がＡｒ３点、即ちｂｅに達すると第２図に示すよう
に膨張を開始するが、この時はＡｒ３点以上の温度であ
るから収縮を続ける。

そのため時間の経過と共に（田曲りが大きくなり、ｂで
極大に達する。

このｂは長辺がＡｒ１点の時点に一致する。

長辺はＡ、ｒＩ点以降は再び収縮するから（ト）曲りは
減少を開始し、次いで更に冷却が進行すると今度は短辺
がＡｒ３点に至り膨張を始め（１）曲りは更に減少し、
ついには（１曲りに転換する。

この（＠曲りは短辺がｋｒｌに達する時その極大値を示
す（０点）。

以後、長辺、短辺とも収縮するが両辺の温度差により常
温まで冷却される間に短辺が大きく収縮するから再び（
１曲りに変化し、最終的に曲りｈを生ずる。

このような連続変化パターンは上記サイズによるものの
１例であるが、他のサイズにあっても同様の傾向を示す
ことは言うまでもなく、いずれにしても不等辺不等厚形
状のものにあっては、不等辺不等厚の故に、例えば薄肉
長辺側と厚肉短辺側とでは、それぞれ連続冷却過程での
変態点を通過する時点が異なることは明らかである。

そこで本発明では、上記冷却曲り発生パターンを踏まえ
、仕上圧延前、上記各辺にそれぞれ別個に冷却して、薄
肉長辺側温度をＡｒ１変態点直下及び厚肉短辺側温度を
Ａｒ３変態点直上に調節した上で、仕上圧延することと
したものである。

換言するならば、上記温度降下の差を利用して仕上圧延
前に、薄肉長辺側のＡｒ３〜Ａｒ１変態域通過による膨
張を完了せしめておくことである。

かくするならば上記の如く膨張した長辺側を含めて仕上
カリバーを通すならば、長短辺の長さが等しくなる如く
圧延されることになる。

従って圧延後の冷却曲りは、前記第６図す点から始まる
。

それが第５図にも示したａ点である。

この結果最終曲りはｈより小さいｈ′となる。

このような本発明による冷却曲りパターンは上記第５図
及び第６図で示した如く、 ａ’：ｔ＝０ 仕上げ圧延直後 ｂ’：ｔ＝１ｓｏ短辺側温度変態点に達し膨張−＠１曲
り ｃ’： ｔ＝５０００ 完全冷却 となる。

即ち圧延後の冷却曲りは、厚肉短辺側がＡｒ３〜Ａｒ１
変態域を通過する際の膨張に基因するもののみとなろう
。

これならば通常見られたプレス矯正を必要とする程の大
曲りや長辺波が発生する余地はほとんどない。

事実通常のロール矯正で間に合う程度の曲りにとどまっ
た。

これが前記第４図、第５図及び第６図において１つのパ
ターンとして示した如く、従来の曲り量りがｈ′にまで
減少した理由に外ならない。

次に本発明方法の場合、第８図に示すように長辺は１１
点に、短辺はｔ２点にある時に仕上圧延を行うことにな
るから、両者の温度差Ｔ。

があってもその長さの差（Ｊｔ＞は１３点とｔ４点で仕
上圧延を行う場合の長さの差（Ａｌｃ ）に比べて極め
て小さくなり、０とすることも可能となる。

これが本発明方法により曲り量が減少する第２の理由で
ある。

このような本発明の細部については、以下の具体的な実
施例に基づいて更に述べる。

本例における供試鋼の化学成分は、第１表に完全冷却後
の製品状況及びプレス矯正付発生率は第２表に示された
通りである。

注：上記製品サンプルの実験室に於ける変態点測定結果
は Ａｒ３７６０ ’Ｃ Ａｒｔ ７００°Ｃ 但し冷却速度二６０℃／ｍｉｎ 測定範囲： ９００℃〜４００’Ｃ 試験装置：交周波加熱式全自動変態記 録装置 まず、本例において使用された形鋼圧延ラインのレイア
ウトは第７図のものである。

即ち１は鋼片加熱炉、２−ＢＤ 、 ３−Ｒ１，４−Ｒ
２及び５Ｆはそれぞれ圧延機、６は本発明に基づく冷却
装置、Ｉは熱間鋸断機、８は冷却床、９はローラー矯正
機を示す。

上記構成において、仕上圧延機５−Ｆ前に配設された冷
却装置６以外は従来のものと変りはない。

さて、４−Ｒ２を出た中間材は、冷却装置６によってそ
れぞれの長辺及び短辺は、その厚さによって適当に調節
されて次の如く冷却される。

即ち長辺側温度（Ｔｗ）≦Ａｒ１ 短辺側温度（ＴＦ）≧Ａ ｒ ３、同時にＴＦ−’ｒｗ
≦１５００Ｇ である。

ここでＴＦ−Ｔｗ≦１５０℃としたのは、ＴＦ≧Ａｒ３
及びＴｗ≦Ａｒ１に調節したとしても上記ＴＦとＴｗの
温度差が１５０℃を越えた場合、これによる収縮量の差
が大きくなって、最終曲り量が従来圧延によるものとは
ほとんど変らない程度のものとなるからである。

これはこのような冷却的りは最終的に長−短辺それぞれ
の熱容量差で決まり、その温度差が大きい程、又絶対値
の大きい程その増大をもたらすからに外ならない。

上述した如き長辺側及び短辺側それぞれの上記冷却は冷
却又は水冷いずれでも可能である。

具体的には本例の如く水冷の方がより実用的と考えられ
る。

いずれにしても長−短辺側それぞれに対する噴射水量、
噴射幕及び噴射時間の調節は格別の努力をする必要もな
く容易に可能である。

このように長−短辺側それぞれが上記のように、その温
度を調節された中間材は、ついで仕上圧延機に入るが、
この場合、冷却中に生ずる歪（例えば長辺側の波など）
が消える程度の軽圧下が望ましい。

もし通常の仕上圧延の如き比較的強い圧下率で仕上げる
ならば、比較的低温でなされる圧下と歪の作用により、
ロール肌を傷め、いわゆるロール疵の原因となり易いか
らである。

従って上述した如く、冷却によって生じた歪の消える程
度、具体的には厚さその他によって異なるが、熱間連続
圧延による製品に対するホットスキンパスの如き作用が
本発明の狙いであり、またそれでよい。

このようにして得られた冷却後の最終製品の形状及びプ
レス矯正発生率が前記第２表である。

これによるならば、従来プレス矯正が必要とされるもの
は１００％、即ち全量であったが、本発明によったもの
はわずか２〜５％程度に激減したことが分る。

もって本発明の有用性が理解できよう。

更に、前記第２表中、５００ Ｘ １５０Ｘ １１．５
Ｘ １８サイズの不等辺不等厚山形鋼に対する冷却法、
冷却温度及び冷却時間との関係を詳細に調査した結苦蕾
来が第３表であり、これに基づく仕上圧延温度と冷却曲
りとの関係が第４表である。

上記各表によれば、まず空冷によっても本発明レベル内
の温度調節は可能であるが、そのための所要時間の長い
ことが分る。

これによって水冷が実用的とされる所以である。

次に水冷の場合でも、パターンＢのものは、本発明レベ
ルを充足せしめることは不可能である。

これによる冷却曲り（Ａ３）は第４表に示された通り従
来法である（／１６４）のパターンによるものとほとん
ど変りないことが理解されよう。

これに反し、上記本発明レベルにあるパターンＡによる
（Ａｌ ）及び（涜２）はそれぞれ＋２０ｍｍ１２５
ｍ 、 −）−４０ｍｍ／ ２５ ｍ程度の冷却曲りに
とどまることが分る。

このように、上記本発明による温度レベル及び相互の関
係が厳密に守られねばならない。

本発明による不等辺不等厚山形鋼等において、特に不等
厚の度合に特に制限はない。

然しながら厚肉辺の厚さｔ２が、薄肉辺の厚さｔｌの１
．２倍以上の形鋼に適用してもつとも効果的であった。

このような本発明によるときは、従来はとんど全量がプ
レス矯正によらざるを得なかった不等辺不等厚山形鋼等
の製造において、そのプレス矯正付発生率を激減せしめ
得ることは容易に可能であって、工程の簡素化はもとよ
り、省力化への貢献も大きく、真に有益な発明と言うべ
きである。

【図面の簡単な説明】

第１図は不等辺不等厚山形鋼の形状の１例、第２図は炭
素鋼の連続冷却過程において発生する変態点と長さの関
係を模式的に示したグラフ、第３図は第１図の不等辺不
等厚山形鋼に対する通常圧延後の長短辺それぞれの温度
降下パターン、第４図は同じく通常圧延法における圧延
終了後の冷却過程において発生する冷却曲りの発生パタ
ーン、第５図は同じく本発明法による同上の発生パター
ン、第６図は不等辺不等厚山形鋼の冷却曲りの変化態様
を示すパターン、第７図は本発明法に基づく形鋼圧延設
備レイアウトの説明図、第８図は温度と長さの関係を示
すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 薄肉辺（長辺）の厚さｔｌ及び厚内辺（短辺）の厚
   さｔ２がｔ２／１１≧１．２の関係にある不等辺不等厚
   山形鋼及び類似形鋼の製造方法において、その仕上圧延
   前、上記形鋼の各辺をその厚さに応じ、その薄肉辺の温
   度をｋｒ１以下、その厚内辺の温度をＡｒ３以上、同時
   に上記両辺の温度差を１５０℃以下にそれぞれに冷却し
   て後仕上圧延することを特徴とする不等辺不等厚山形鋼
   及び類似形鋼の製造方法。