JPS59229202A - Ｈ形鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、Ｈ形鋼の製造に係り、一定断面積素材からよ
り広幅な７ランジを有するＨ形鋼を圧延する方法に関す
る。

従来、素材（ブルーム）からＨ形鋼を製造するには、第
１図に示すように、まず、ブルーム１をブレークダウン
圧延工程（Ａ）〜（Ｅ）により造形角２を造形し、次い
で、２重又は３重圧延機による孔型圧延工程（Ｆ）〜（
Ｌ）によって粗形鋼片８となし、最後にユニバーサル圧
延工程（Ｍ）〜（０）により製品Ｈ形鋼４を製造してい
る。しかし、製造すべきＨ形鋼４の大きさは、素材１の
断面形状に・規制されていた。

即ち、素材ｌ及びＨ形鋼４の各寸法の関係について、累
材幅ＨＲはＨ形鋼４のウェブ高さＨよりも太きく（ＨＲ
≧Ｈ）１．また素拐高さＢＲもＨ形鋼４の７ラング幅Ｂ
より約１．５倍以上（、ＢＲ≧１，５ＸＢ　）必要であ
り、したがって、 二り中０．７　Ｘ　ＢＢ　Ｘ　ＨＢ≧ＢＸＨＢＲＸ　Ｈ
ＲＸ　１　、５ となり、Ｈ形鋼４の見掛は断面積（ＢＸＨ）が素材の断
面積（ＢＲｘＨＲ）の約７０％を超えることができない
という限界があった。

更に、従来のＨ形鋼の製造方法では、製造すべき製品Ｈ
形鋼の断面寸法の種類と同数に近い数の数種のプルーム
断面寸法を必要としていた。この点、プルームは鋳造し
たインゴットを分塊圧延機により製造していたので、プ
ルームの数が多いことは、多少の繁雑さがあるにしても
、大きな支障にはならなかった。しかし、近年、連続鋳
造法が発達し、Ｈ形鋼用のプルームの製造に適用される
ようになってきたことから、前述の事情は一変した。即
ち、連続鋳造法の利点である生産性の向上１とコストダ
ウンを維持するためには、できるだけ連続鋳造のモール
ドサイズチェンジを少なくすることが望ましい。しかし
、従来のＨ形鋼製造法によると、製造すべき製品Ｈ形鋼
の断面寸法の種類５と同数に近い数の種類のプルーム断
面寸法を必要とし、しかも、Ｈ形鋼の大きさがプルーム
の断面形状に規制されるという限界があるため、必然的
に連続鋳造のモールドサイズチェンジも多くなって、連
続鋳造法の生産性の向上とコストダウンの１（（利点を
活かしきれない欠点があった。

そこで、本発明者等は、以上のような、従来技術の問題
点を生じせしめる原因について分析°したところ、次の
ような点に起因することが判明した。

即ち、Ｈ形鋼製造工程は、造形角を粗形鋼片に１へする
孔形圧延過程と粗形鋼片から製品Ｈ形鋼を製造するユニ
バーサル圧延過程に大別され、各圧延過程における圧延
材の寸法変化を模式図的に表わすならば、第２図のよう
になる。同図中、縦軸は孔形圧延過程での７ラング幅を
示し、横軸は孔形圧延過程での圧延材断面積とユニノく
−サル圧延過程でのＨ形鋼の７ラング幅を各々示してい
る。

そこで、゛第２図を用いてこれまでの圧延法を分析する
と、断面積Ａｏ及び７ラング幅ＢＯの造形角０’Ｏを孔
形圧延する場合、従来ｉ〕くス目の圧延材Ｏｉの断面積
Ａｉと７ラング幅Ｂｉの関係式％式％（） における関数ｆが明確に把握されていなかったため、第
３図（イ）に示すような未充満の状態で孔形圧延するの
を避けるべく、同図（ロ）に示すような過充満気味な孔
形設計、即ちｆが小さくなる孔形設計により圧延してい
た。したがって、第２図に示すように、造形角Ｃｏから
得られる粗形鋼片Ｃ′Ｎは小さな断面積Ａ’Ｎ並びに７
ラング幅Ｂ’Ｎを有するものとなる。

加えて、過充満に孔形設計をすると、第３図（ロ）に示
す如く、Ｋ部のような′噛み出し”　が発生して製品流
につながる。

値上のようなことから、従来の圧延法では、孔を 形圧延により得られる粗形鋼片の断面積、並びに７ラン
グ幅が小さく、がっ、一定の造形角寸法から選択し得る
粗形鋼片の寸法の自由度も小さいため、必然的に限られ
た範囲内での小さな寸法の製品、就中、７．ランジ幅が
小さい寸法（Ｂ′）のｉ形鋼製品の製造を余儀さくされ
ていた。

本発明者等は、以上の分析結果に基づき、従来の問題点
を解決するため、特に孔形圧延時の孔形設計に焦点を絞
り、孔形圧延時の７ラング幅Ｂｉをできるだけ大きく確
保でき、がっ、未充満を避は得る孔形設計について鋭意
研究した結果、前述の関係式Ｂｉ　＝　ｆ　（Ａｉ）の
関数ｆとして、孔形圧延過程における未充満を確実に回
避でき、粗形鋼片の断面積寸法、したがって、７ラング
幅も最大限にと拝得る関数を見い出すに至り、ここに本
発明を完成したのである。

即ち、孔形圧延過程においＴ−Ｊ’充゛′満を避け、７
ラング幅Ｂ土をでｄるだけ大きくする圧延材Ｏｉの断面
積Ａｉと７ラング幅Ｂ１の関係は次式（１）のより うに定め得るので、 ここに、Ｂｉ　’　ｉパス目の圧延材フランジ幅に：ｉ
バス目までの累積フランジ幅 残り率（ｋ＝１．０〜１．１） ＢＯ：造形角（またはブルーム）７ラ ンジ方向高さ Ａｉ：ｉパス目の圧延材断面積 へｏ；造形角（またはブルーム）断面積この関係式を適
用してフランジ幅Ｂｉを調整しながら孔形圧延を行って
粗形鋼片を得、次いでユニバーサル圧延過程を経て、Ｈ
形鋼を製造する点を特徴とするものである。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

（実施例１） まず。第１図に示す各圧延工程において、素材高さＢＲ
が２１（ｌｌ？Ｗ％素材幅ＩＩＲが１６０闘である連鋳
ブルームｌから′、孔形圧延工程（Ｆ）〜（Ｌ）にて前
記（１）式を適用することによって粗形鋼片３を２・）
圧延した。この工程の間、粗形鋼片断面積ＡＮを大きく
シ、かつ、孔形圧延での減面率ＡＮ／Ａ０が小さくなら
ないようにして行い、フランジ幅ＢＮを保存した（第２
図参照）。

粗形鋼片８の断面積Ａｉを大きくするのは、ＡＭ　＝　
ＡＮＦ　＋　ＡＮＹ　　・・・・・・・・・・・・・・
・　（２）但し、ＡＩＩＩＦ　：粗形鋼片７ランジ断面
積ＡＮＹ　：粗形鋼片ウェブ断面積 この（２）式からも明らかなように、ＡＮＦを大きくと
って、次のユニバーサル圧延工程における７ランＨｌジ
圧下率を大きくするためである。

次いで、粗形鋼片８を通常のユニバーサル圧延機群（粗
ユニバーサル圧延機６、仕上げユニツク−サル圧延機７
）で圧延した。

ユニバーサル圧延後のＨ形鋼のフランジ幅広と粗形鋼片
８のフランジ幅ＢＮとの関係は次式（８）の関係にあり
、 Ｂｓ’＝（λ＋１）・ＢＮ　　・・・・・・・・・・・
・・・・（３）但し、λ；ユニバーサル圧延での累積７
ランジ幅広がり率 はル適正エツジング量をＥｃｌとすると、次式（４）の
関係にもある（第２図参照）。

ＢＳ　＝　Ｂ　＋　Ｅｄ　　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・（４）そして、ユニバーサル圧延工程にお
けるｉバス目のフランジ幅広がり率をＡｉとすると、前
記λは次式（５）のようになる。

なお、ここでＡｉは次の（６）式から求めることができ
る〔「鉄と鋼Ｊ　６５　（１９７９，Ｍａｒ、　）　Ｐ
、　２９５参照〕。

λｉ＝’αｘ　（ＲＦｉ−ＲＷｉ　）−β　・・・・・
・・・・（６）但肱α：形状係数（α＝　０．１４　Ｘ
旦−０，００５６）Ｈ：製品ウェブ高さ Ｂ；製品フランジ幅 β：形状係数〔β＝（０，０１８ＸＢ−０，８８）ＸＩ
Ｏ）ＲＦｉ：ユニバーサル圧ｆｔＡ　ｉパス目のフラン
ジ圧下率 ＲＷｉ：ユニバーサル圧延ｉパス目のウェブ圧下率 これらの各式より、ユニバーサル圧延工程では、７ラン
ジ圧下率Ｒｙｉとウェブ圧下率Ｒｗｉとの圧下率差を大
きくすれば、フランジ幅を広げることができる。しかし
、良好な製品Ｈ形鋼を得るためには、その圧下率、具体
的には次式（７）に示す圧下バランス係数Ｋｔｒに留意
しなければならず、このＫｔｒが過大になると７ランジ
波やウェブ肉引は等が生じ、逆に過少であるとウェブ波
が発生ずる。

ＫＵ　＝　（ＡＩＩＰ／ＡＦ　）　／　（ＡＮＷ／ＡＷ
　）　　・−・−・−・（γ）但し、ｈｙ：製品フラン
ジ断面積 Ａｗ：製品ウェブ断面積 ＡＢｉｌｌ’＊ＡＮＷ’　（前記（２）式参照）なお、
本実施例では造形角（連鋳ブルーム）の寸法と製品Ｈ形
鋼の寸法とから粗形鋼片を設計し、フランジ幅Ｂの製品
を得るときの粗形鋼片のフランジ断面積ＡＮＦは、前記
（１）〜（４）各式より次式（８）で表わされる関係を
利用して求めた。

以上の圧延結果を第６図に示すＯ同図から明らかなよう
に、造形角（連鋳ブルーム）としてＢＲ＝２１Ｏ醪、Ｈ
Ｒ＝１６０酵の同一サイズの素材に。

対し、従来法（×印）でば−１図中（Ａ）の領域内での
小さな寸法のＨ形鋼しか製造できず、最大でも増大する
Ｈ形鋼を製造できた。即ち、同一サイズの素材から製造
可能な製品Ｈ形鋼の大きさは、７ランジ幅Ｂ及びウェブ
高さＨのいずれでも大きくとることができ、かつ、その
範囲内で任意の寸法にすることが可能であるから、寸法
選択の自由度は極めて大きい。

また、本発明者等は、以上説明したところの発明（第１
発明）を基にし、本発明の目的をより一層効果的に達成
するために、特に比較的小断面のブルームから第１発明
によるより広い（したがって、従来よりも一層広い）７
ランジ幅のＨ形鋼を製造し得る技術について更に鋭意研
究した結果、製品の７ランジとなるべき７ランジ縁辺を
長くするような７ランジ部を造り出すためには、圧下を
目的とせずに粗形鋼片８の７ランジ中央部に切込みを、
しかもＶ字状に与える切込み圧延の工程を設けることに
よって、製品Ｈ形鋼のフランジ幅を大幅に増加し得るこ
とを見い出したのである。

即ち、その発明（第２発明）の特徴とするところは、第
１発明の特徴点に加え、二二ノ々−サル圧延工程におい
て、凸形状竪ロールを用いて粗形鋼片の７ランジ中央部
に７字状の切込み圧延を行う点にある。

以下、第２発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

（実施例２） まず、素材高さＢＲ＝　２　Ｎｏ譚魚、素材幅ＨＲ＝　
１６０略の連続プルーム１から、孔形圧延工程（Ｆ）〜
（Ｌ）に第１発明を適用して粗形鋼片８を圧延した。

次に、第１発明による圧延工程では、二二ノ々−サル圧
延を行うのであるが、第２発明の本実施例・では、ユニ
バーサル圧延に先立って、粗形鋼片８に対しミその７ラ
ンジ中央部に７字状の切込みを与える切込み圧延を行っ
た。この点を図面を用いて説明する。

切込み圧延は、第４図に示すように、ユニバーサル圧延
機の竪ロール５を用いて粗形鋼片３の７ランジ中央部に
切込みＭを入れる工程であって、その後、通常のユニバ
ーサル圧延機群（粗ユニバーサル圧延機６、仕上げユニ
バーサル圧延機７）で圧延していく。なお、切込み圧延
工程と粗ユニバーサル圧延工程は、通常１回実施するが
、複数回繰り返し実施する′こともできる。

切込み形状は、第５図に示すように、切込み角θと切込
み深さｄで示される７字状であり、翌ロール５はかくる
切込みを可能とする凸形状を有するように構成する。本
実施例ではθ＝９０°、ｄ＝１５ｆｆ１ｍ、３９ｍｍの
条件で切込み圧延を行った。なお、切込み角θは９０°
よ刀小さい角度、例えば６０°とすることも可能であり
、まり９０°よりも大きな角度（例えば１２０°）とす
ることも可能であるが、あまり切込み角θが小さすぎる
と、幅広がり量が小さく、更に角度を小さくすると疵（
縦割れ）となる。逆に、切込み角θが大きすぎると、水
平ロール側面と平行になり、通常圧延と大差がなくなっ
て、 ■切込み効果が小さい、 ■７ランジだけの圧下となり、ウェブが割れる、などの
ために好ましくない。ちなみに、θ＝ｅｏ’：。

１２０°のときは、殆んど効果が認められなかった。

また、切込み深さｄは、ユニバーサル圧延により切込み
がなくなったときに、丁度製品Ｈ形鋼の７ランジ厚さに
等しくなるような深さとするのが効果的である。本実施
例で切込み深さｄが１５關、８０闘であるときには、製
品フランジ幅Ｂは各々１７７關、１８２ｍのものが得ら
れ、ウェブ高さＨはいずれも２００　ｍｍであった。

以上の圧延結果を第６図に示す。同図中、◎印が本実施
例の場合である。これより明らかなように、Ｂ／ＢＲは
各々０．８４　、０．８７を示し、これは従来法の場合
（×印）の限界値（０，７）に比べて約２０〜２４％も
の７ラング幅増加がＮＩ［された。

また、製品Ｈ形鋼と素材との断面積比も−Ｌ謬孔五ｌ曳
旦Ｘ　１００　＝　１０８％となり、従来法の限界１６
０Ｘ２１０ である約７０％以上は勿論、１００％も優に超える寸法
のＨ形鋼を製造可能であることも明らかとなった。

前述のように１．７ラング幅を顕著に増加させることが
できる理由としては次の点が考えられる。

■孔形圧延過程で粗形°鋼片の７ラング幅ＢＮを可及的
に大きく保存するよう調整できるので、絖くユニバーサ
ル圧延過程で７ラング幅Ｂが更に増加する。

■粗形鋼片は７ランジ厚さが大きいので、切込み量を大
きくすることができ、しかも、７ラング中央部の切込み
であるので、その左右が拘束されず、切込みが容易であ
る。

■切込みは粗形鋼片の７ラング中央部に入れるので、ユ
ニバーサル圧延により材料が左右に均等に流れる。

■切込みはＶ字状であるので、ユニバーサル圧延により
材料が外側へスムースに流れ、７ラング端部が均一な厚
さに圧延される。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、一定
断面積素材、特に小断面積素材から従来よりも広幅な７
ラング部を有するＨ形鋼を圧延することができ、また、
従来製品ＨＪ［の見掛は断面積が素材の約７０％が限界
であったものが、１００％を超えるものも製造可能であ
るから、製品の多様化にも拘らず、素材寸法の種類を減
少でき、ひいては素材を連続鋳造で製造する際のモール
ドサイズチェンジを減少し得るので、その生産性向上と
コストダウンに大きな効果をもたらすことができる等々
、顕著な作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、素材（ブルーム）からＨ形鋼を製造する各圧
延工程を示す概略説明図、 第２図は、孔形圧延過程及びユニバーサル圧延過程にお
ける断面積と７ラング幅の関係を示す図、第８図は、孔
形圧延における圧延材の充満状況を示す説明図、 第４図は、第１図に示す圧延工程のうちの一部１に本発
明（第２発明）による切込み圧延工程を採用した場合の
概略説゛明図、 第５図は、第４図に示す切込み圧延工程において、ユニ
バーサル圧延機の竪ロールにより粗形鋼５片の７ラング
中央部に７字状め切込みを入れる状況を示す説明図、 第６図は、素材から製品Ｈ形鋼を製造する可能範囲につ
いて、従来法による場合と本発明の場合を対比して示す
図であって、同図中（Ａ）は従来渋川による可能限界を
示す。 １・・・素材（ブルーム）　　２・・・造形角３・・・
粗形鋼片　　　　　４・・・製品Ｈ形鋼５・・・ユニバ
ーサル圧延機竪ロール ５′・・・ユニバーサル圧延機水平ロール６・・・粗ユ
ニバーサル圧延機 ？・・・仕上げユニバーサル圧延機 第４図 第５図 第６図 鴇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　ブルームまたは造形角を孔形圧延にて粗形ｆａ片ト
   し、その後ユニバーサル圧延にてＨ形鋼を製造するに際
   し、前記孔形圧延におけるｉパス目の圧延材７ランジ幅
   Ｂｉを下記（１）式により調整しながら孔形圧延を行う
   ことを特徴とするＨ形鋼の製造方法。 区　ブルームまたは造形角を孔形圧延にて粗形ＩＬ・鋼
   片とし、□その後ユニバーサル圧延にてＨ形鋼を製造す
   るに際し、前記孔形圧延におけるｉパス目の圧延材７ラ
   ンジ幅Ｂｉを下記（１）式により調整しながら孔形圧延
   した後、ユニバーサル圧延工材において、凸形状竪ロー
   ルを用いて該粗形鋼片の７ランジ中央部に７字状の切込
   み圧延を行うことを特徴とするＨ形鋼の製造方法。 但し、ｋ：ｉパス目までの累積７ランジ幅残り率（ｋ＝
   １．０〜１．１） ＢＯ：造形角（またはブルーム）７ランジ方向高さ Ａｉ：ｉパス目の圧延材断面積 Ａｏ：造形角（またはブルーム）断面積