WO2017188179A1 - Ｈ形鋼の製造方法 - Google Patents

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WO2017188179A1
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mold
shaping
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浩 山下
量 橋本
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B1/12—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 in a continuous process, i.e. without reversing stands

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing method for manufacturing H-section steel using, for example, a slab having a rectangular cross section as a raw material, and H-section steel products.
  • raw materials such as slabs and blooms extracted from a heating furnace are formed into a rough shape material (a so-called dogbone-shaped material to be rolled) by a rough rolling mill, and the above-mentioned by an intermediate universal rolling mill.
  • the web of the rough material and the thickness of the flange are reduced, and the flange of the material to be rolled is subjected to width reduction and forging and shaping of the flange of the material to be rolled by an edger rolling mill close to the intermediate universal rolling mill.
  • an H-section steel product is modeled by a finishing universal rolling mill.
  • a crop portion is formed at the front and rear end portions in the longitudinal direction of the material to be rolled.
  • intermediate crop cutting is performed in the middle of a series of rolling processes, and the trouble that the crop portion is clogged in the rolling mill is avoided.
  • the weight per unit length of the material to be rolled is large and the product elongation during rolling is short, so the proportion of the crop portion in the total length is large, and the crop portion Growth tends to lead to a decrease in yield. Therefore, the fact is that it is required to reduce the growth of the crop portion as much as possible particularly in the production of large H-shaped steel products.
  • the purpose of the present invention is to deeply interrupt the protrusions having an acute tip shape on the end face of the material such as the slab in the rough rolling process using the hole mold when manufacturing the H-section steel, By successively bending the flange portion formed thereby, the occurrence of shape defects in the material to be rolled is suppressed, and the growth of the crop portion, which has been a significant yield loss in the manufacture of large H-section steels in the past, has been reduced.
  • An object of the present invention is to provide an H-section steel manufacturing technique capable of efficiently and stably manufacturing an H-section steel product having a larger flange width than conventional ones.
  • a method for producing an H-section steel comprising a rough rolling process, an intermediate rolling process, and a finish rolling process
  • a rolling mill that performs the rough rolling process includes: Five or more hole molds for rolling and shaping the rolled material are engraved, and one or more passes of the material to be rolled are formed in the plurality of hole molds.
  • the first hole mold and the first hole mold are formed.
  • a protrusion is formed that interrupts perpendicularly to the width direction of the material to be rolled to form a divided portion at the end of the material to be rolled.
  • the final hole type among the plurality of hole types is a flat modeling hole type, and the plurality of hole types Of the material to be rolled in the formation of at least one pass after the second hole mold except the final hole mold.
  • the rolling is performed in a state where the surface and the peripheral surface of the hole mold are in contact with each other, and the rolling roll gap with respect to a predetermined section at the rear end in the rolling longitudinal direction of the material to be rolled is at least one pass of rolling shaping in the plurality of hole molds
  • a method for producing an H-section steel in which rolling shaping is performed by expanding the shape of the steel sheet in comparison with the rolling roll gaps other than the predetermined section.
  • the tip angle of the protrusions formed in the first hole mold and the second hole mold may be 25 ° or more and 40 ° or less.
  • the rolling roll gap for the predetermined section at the rear end in the rolling longitudinal direction of the material to be rolled is wider than the rolling roll gap for other than the predetermined section. Roll forming may be performed.
  • the rolling roll gap with respect to a predetermined section at the rear end portion in the rolling longitudinal direction of the material to be rolled is other than the predetermined section.
  • Rolling shaping may be performed in a manner wider than the rolling roll gap.
  • Rolling shaping may be performed by expanding the rolling roll gap for a predetermined section at the rear end in the rolling longitudinal direction as compared with the rolling roll gap for other than the predetermined section.
  • the rolling roll gap for the predetermined section at the rear end in the rolling longitudinal direction of the material to be rolled is expanded as compared with the rolling roll gap for other than the predetermined section.
  • Roll forming may be performed.
  • Rolling shaping may be performed by expanding the rolling roll gap other than the predetermined section.
  • the intermediate crop cutting step may be performed only on the web portion of the material to be rolled after the rough rolling step and before the intermediate rolling step.
  • the crop-shaped portion formed at the end in the longitudinal direction of the material to be rolled may be removed for the first time.
  • the rolling mill that performs the rough rolling process may be provided with a reduction mechanism that changes the roll gap of the perforated roll of the rolling mill.
  • an H-section steel product manufactured by the above H-section steel manufacturing method wherein the web height is 1000 mm or more or the flange width is 400 mm or more. H-shaped steel products are provided.
  • the end face of the material such as the slab is deeply interrupted by the protrusion portion having an acute tip shape, and thereby formed.
  • the flange part sequentially, the occurrence of shape defects in the material to be rolled is suppressed, and the growth of the crop part, which has been a large yield loss in the production of large H-section steels in the past, has been reduced. It becomes possible to efficiently and stably manufacture a wide H-shaped steel product.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of an H-section steel production line T including a rolling facility 1 according to the present embodiment.
  • a heating furnace 2 a sizing mill 3, a roughing mill 4, an intermediate universal rolling mill 5, and a finishing universal rolling mill 8 are arranged in order from the upstream side on the production line T.
  • an edger rolling mill 9 is provided in the vicinity of the intermediate universal rolling mill 5.
  • the steel materials in the production line T will be collectively referred to as “rolled material A” for the sake of explanation, and the shape may be appropriately illustrated using broken lines, diagonal lines, etc. in each drawing.
  • a rectangular cross-section material for example, a slab 11 extracted from the heating furnace 2 is roughly rolled in a sizing mill 3 and a roughing mill 4.
  • intermediate rolling is performed in the intermediate universal rolling mill 5.
  • the edger rolling machine 9 reduces the flange tip portion (flange corresponding portion 12) of the material to be rolled as necessary.
  • the rolls of the sizing mill 3 and the roughing mill 4 are engraved with so-called flat shaping hole molds for reducing the thickness of the edging hole mold and the web part and forming the shape of the flange part.
  • the H-shaped rough profile 13 is formed by reverse rolling of a plurality of passes, and the H-shaped rough profile 13 is formed by using a rolling mill row composed of two rolling mills, the intermediate universal rolling mill 5-edger rolling mill 9. A plurality of passes of reduction are applied, and the intermediate material 14 is formed. Then, the intermediate material 14 is finish-rolled into a product shape in the finish universal rolling mill 8 to produce an H-section steel product 16.
  • the slab thickness T of the slab 11 extracted from the heating furnace 2 is in the range of 240 mm or more and 310 mm or less, for example. This is a slab size used when manufacturing a general H-shaped steel product.
  • FIG. 1 is schematic explanatory views of the sizing mill 3 for performing the rough rolling process and the hole mold formed in the rough rolling mill 4.
  • FIG. 1 the first to fourth hole molds to be described may be all engraved in, for example, the sizing mill 3, and the sizing mill 3 and the roughing mill 4 have five holes of the first to fifth hole molds.
  • the hole mold may be engraved separately. That is, the first hole type to the fourth hole type may be engraved over both the sizing mill 3 and the rough rolling mill 4, or may be engraved in either one of the rolling mills.
  • modeling is performed in one or a plurality of passes in each of these perforations.
  • the number of hole types is not necessarily a five-hole type, and a plurality of five or more hole types may be used. It may be. In other words, any hole configuration suitable for modeling the H-shaped rough member 13 may be used. 2 to 6, the approximate final path shape of the material A to be rolled at the time of shaping in each hole mold is illustrated by a broken line.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of the first hole mold K1.
  • the first hole mold K1 is engraved in the upper hole roll 20 and the lower hole roll 21 which are a pair of horizontal rolls, and the material A to be rolled is placed in the roll gap between the upper hole roll 20 and the lower hole roll 21. Reduced and shaped. Further, on the peripheral surface of the upper hole type roll 20 (that is, the upper surface of the first hole type K1), a protruding portion 25 that protrudes toward the inside of the hole type is formed. Further, a projection 26 is formed on the peripheral surface of the lower hole roll 21 (that is, the bottom surface of the first hole mold K1) protruding toward the inside of the hole mold.
  • projecting portions 25 and 26 have a tapered shape, and the projecting length and other dimensions are equal between the projecting portion 25 and the projecting portion 26.
  • the height (projection length) of the protrusions 25 and 26 is h1, and the tip angle is ⁇ 1a.
  • the protrusions 25 and 26 are pressed against the upper and lower ends (slab end surfaces) of the material A to be rolled, and interrupts 28 and 29 are formed.
  • the tip end angle (also referred to as wedge angle) ⁇ 1a of the protrusions 25 and 26 is preferably, for example, 25 ° or more and 40 ° or less.
  • the hole width of the first hole mold K1 is substantially equal to the thickness of the material A to be rolled (that is, the slab thickness). Specifically, by making the hole mold width and the slab thickness the same at the tips of the protrusions 25 and 26 formed in the first hole mold K1, the right and left centering property of the material to be rolled A is suitably secured. Is done. Moreover, by setting it as such a hole-type dimension, as shown in FIG.
  • the first holes are formed on the upper and lower ends of the slabs, which are partly in contact with the material A to be rolled, and divided into four elements (parts) by interruptions 28 and 29. It is preferable that no positive reduction is performed on the top and bottom surfaces of the mold K1. This is because the reduction by the top and bottom surfaces of the hole mold causes the material A to be elongated in the longitudinal direction, thereby reducing the generation efficiency of the flange (flange portion 80 described later).
  • the protrusions 25 and 26 are pressed against the upper and lower ends (slab end surfaces) of the material A to be rolled, and the reduction in the protrusions 25 and 26 when the interrupts 28 and 29 are formed.
  • the amount (wedge tip reduction amount) is sufficiently larger than the reduction amount (slab end surface reduction amount) at the upper and lower ends of the slab, whereby interrupts 28 and 29 are formed.
  • FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of the second hole type K2.
  • mold K2 is engraved by the upper hole type
  • a protruding portion 35 that protrudes toward the inside of the hole type is formed.
  • a projection 36 that protrudes toward the inside of the hole mold is formed on the peripheral surface of the lower hole roll 31 (that is, the bottom surface of the second hole mold K2).
  • These projecting portions 35 and 36 have a tapered shape, and the projecting length and other dimensions are configured to be equal between the projecting portion 35 and the projecting portion 36. It is desirable that the tip end angle of the projections 35 and 36 is a wedge angle ⁇ 1b of 25 ° or more and 40 ° or less.
  • the wedge angle ⁇ 1a of the first hole mold K1 is a wedge angle of the second hole mold K2 in the subsequent stage in order to secure the tip end thickness of the flange-corresponding portion, increase the inductivity, and ensure the stability of rolling.
  • the angle is preferably the same as ⁇ 1b.
  • the height (projection length) h2 of the protrusions 35 and 36 is configured to be higher than the height h1 of the protrusions 25 and 26 of the first hole type K1, and h2> h1.
  • the material A to be rolled after the first hole K1 passing material is further shaped.
  • the height h2 of the protrusions 35 and 36 formed on the second hole mold K2 is higher than the height h1 of the protrusions 25 and 26 formed on the first hole mold K1, and the material A to be rolled A Similarly, the length of penetration into the upper and lower ends (slab end face) of the second hole mold K2 is longer.
  • the penetration depth of the projections 35 and 36 into the material to be rolled A in the second hole mold K2 is the same as the height h2 of the projections 35 and 36. That is, the penetration depth h1 ′ of the protrusions 25 and 26 into the rolled material A in the first hole mold K1, and the penetration depth of the protrusions 35 and 36 into the rolled material A in the second hole mold K2.
  • h2 has a relationship of h1 ′ ⁇ h2. Further, an angle ⁇ f formed by the hole top surfaces 30a and 30b and the hole bottom surfaces 31a and 31b facing the upper and lower ends (slab end surfaces) of the material A to be rolled and the inclined surfaces of the protrusions 35 and 36 is shown in FIG. The four locations shown are each configured at about 90 ° (substantially at right angles).
  • the intrusion length of the protrusion when pressed against the upper and lower ends (slab end face) of the material A is long, in the second hole type K2, the first hole type K1.
  • Modeling is performed so that the interrupts 28 and 29 formed in step 1 are further deepened, and interrupts 38 and 39 are formed.
  • the flange piece width at the end of the flange shaping process in the rough rolling process is determined based on the dimensions of the interrupts 38 and 39 formed here.
  • the second hole mold K2 is formed by multiple passes, but in the multipass formation, the upper and lower ends (slab end surfaces) of the material A to be rolled and the hole upper surface 30a facing it in the final pass. , 30b and the hole bottom surfaces 31a and 31b are shaped. This is because if the upper and lower ends of the material to be rolled A and the inside of the hole mold are not in contact with each other in the second hole mold K2, the flange equivalent part (the part corresponding to the flange part 80 described later) is asymmetrical. This is because there is a possibility that a shape defect such as being formed will occur, and there is a problem in terms of material permeability.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of the third hole type K3.
  • the third hole type K3 is engraved in the upper hole type roll 40 and the lower hole type roll 41 which are a pair of horizontal rolls.
  • a protrusion 45 that protrudes toward the inside of the hole type is formed.
  • a projection 46 is formed on the peripheral surface of the lower hole roll 41 (that is, the bottom surface of the third hole mold K3) protruding toward the inside of the hole mold.
  • the protrusions 45 and 46 have a tapered shape, and the protrusion 45 and the protrusion 46 have the same dimensions such as the protrusion length.
  • the tip end angle ⁇ 2 of the projections 45 and 46 is configured to be wider than the angle ⁇ 1b, and the penetration depth h3 of the projections 45 and 46 into the material to be rolled A is the penetration depth of the projections 35 and 36.
  • the length is shorter than h2 (that is, h3 ⁇ h2).
  • This angle ⁇ 2 is preferably 70 ° or more and 110 ° or less, for example.
  • an angle ⁇ f formed by the hole top surfaces 40a and 40b and the hole bottom surfaces 41a and 41b facing the upper and lower ends (slab end surfaces) of the material A to be rolled and the inclined surfaces of the protrusions 45 and 46 is shown in FIG.
  • the four locations shown are each configured at about 90 ° (substantially at right angles).
  • the shaping with the third hole mold K3 shown in FIG. 4 is performed by at least one pass, and at least one of these passes is the upper and lower ends (slab end surface) of the material A to be rolled and the inside of the hole mold (second This is performed in a state in which the top surface and the bottom surface of the three-hole mold K3 are in contact with each other. In a state where the upper and lower end portions (slab end surfaces) of the material A to be rolled are in contact with the inside of the hole mold, it is preferable that the end portions are lightly reduced.
  • FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of the fourth hole type K4.
  • mold K4 is engraved by the upper hole type
  • a protrusion 55 is formed that protrudes toward the inside of the hole mold.
  • a projection 56 that protrudes toward the inside of the hole mold is formed on the peripheral surface of the lower hole roll 51 (that is, the bottom surface of the fourth hole mold K4).
  • These projecting portions 55 and 56 have a tapered shape, and the projecting length and other dimensions are configured to be equal between the projecting portion 55 and the projecting portion 56.
  • the tip end angle ⁇ 3 of the projections 55 and 56 is configured to be wider than the angle ⁇ 2, and the penetration depth h4 of the projections 55 and 56 into the rolled material A is the penetration depth of the projections 45 and 46.
  • the length is shorter than h3 (that is, h4 ⁇ h3).
  • the angle ⁇ f formed by the hole top surfaces 50a and 50b and the hole bottom surfaces 51a and 51b facing the upper and lower ends (slab end surfaces) of the material A to be rolled and the inclined surfaces of the protrusions 55 and 56 is the third angle.
  • the four locations shown in FIG. 5 are each configured at about 90 ° (substantially perpendicular).
  • the projections 55 and 56 are pressed against each other, they are expanded and interrupts 58 and 59 are generated. That is, in the final pass in modeling with the fourth hole mold K4, the deepest part angle of the interrupts 58 and 59 (hereinafter also referred to as the interrupt angle) is ⁇ 3.
  • modeling is performed such that the divided part (part corresponding to the flange portion 80 described later) which is modeled with the formation of the interrupts 48 and 49 in the third hole mold K3 is further bent outward.
  • the portions of the upper and lower end portions of the material A to be rolled thus formed are portions corresponding to the flanges of the subsequent H-shaped steel product, and are referred to as flange portions 80 here.
  • the modeling with the fourth hole mold K4 shown in FIG. 5 is performed by at least one pass, and at least one of these passes is the upper and lower ends (slab end face) of the material A to be rolled and the inside of the hole mold (fourth hole). This is performed in a state where the upper surface and the bottom surface of the mold K4 are in contact with each other. In a state where the upper and lower end portions (slab end surfaces) of the material A to be rolled are in contact with the inside of the hole mold, it is preferable that the end portions are lightly reduced.
  • FIG. 6 is a schematic explanatory view of the fifth hole type K5.
  • the fifth hole type K5 includes an upper hole type roll 85 and a lower hole type roll 86 which are a pair of horizontal rolls.
  • the material A to be rolled formed up to the fourth hole mold K4 is rotated by 90 ° or 270 °, and until the fourth hole mold K4, the material A of the material to be rolled A is rotated.
  • the flange portions 80 located at the upper and lower ends are arranged so as to be on the rolling pitch line.
  • the dimension adjustment of the flange width is performed by reducing the web part 82 which is a connection part which connects the two flange parts 80, and the flange front-end
  • a so-called dogbone-shaped H-shaped rough shape (H-shaped rough shape 13 shown in FIG. 1) is formed.
  • mold K5 reduces the thickness by pressing down the web part 82, it is also called a web thickness reduction hole type
  • a multi-pass reverse rolling is performed on the H-shaped rough shaped material 13 formed in this way by using a rolling mill row consisting of two rolling mills, an intermediate universal rolling mill 5-edger rolling mill 9, which is a known rolling mill. Is added to form the intermediate material 14. And the intermediate material 14 is finish-rolled by the finishing universal rolling mill 8 to a product shape, and the H-section steel product 16 is manufactured (refer FIG. 1).
  • the upper and lower ends (slab end surfaces) of the material A to be rolled are interrupted using the first hole mold K1 to the fourth hole mold K4 according to the present embodiment, and the left and right parts are divided by the interrupts.
  • Forming the H-shaped rough shape 13 without substantially rolling down the upper and lower end surfaces of the material A (slab) to be rolled by forming the flange portion 80 by performing a process of bending the portion left and right. It can be carried out. That is, compared with the conventional rough rolling method in which the end face of the slab is always squeezed, the flange width can be widened to form the H-shaped rough shape 13, and as a result, a final product having a large flange width ( H-shaped steel) can be manufactured.
  • the shape of the flange portion 80 of the material A to be rolled formed by the first hole mold K1 to the fourth hole mold K4 described above is the conventional manufacturing. Compared to the shape of the flange part before flat hole shaping in the method, the shape is close to the shape of the product flange. This is based on the fact that it adopts a modeling technique that performs the process of bending the segmented part (flange portion 80) that is modeled with interruption without changing the end shape of the material (slab) having a rectangular cross section used as the material. to cause.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram comparing the shape of the flange portion after edging rolling in the conventional manufacturing method and the shape of the flange portion 80 formed by the first hole mold K1 to the fourth hole mold K4 described above. .
  • the shape of the flange portion formed by the method for manufacturing the H-section steel according to the present embodiment is a shape close to the shape of the product flange.
  • rolling modeling proceeds without actively rolling down the upper and lower ends (slab end surfaces) of the material A to be rolled in the first hole mold K1 to the fourth hole mold K4.
  • the elongation in the longitudinal direction of the material to be rolled A is extremely small.
  • the flange portion is actively reduced in the edging rolling stage (corresponding to the rolling shaping in the first hole mold K1 to the fourth hole mold K4 in the present embodiment).
  • the flange portion is stretched more than the web portion with respect to the longitudinal direction of the material A to be rolled, and a cut shape (so-called crop shape) is generated at the longitudinal direction end of the material to be rolled, which is called a fish tail.
  • a cut shape is generated at the longitudinal direction end of the material to be rolled, which is called a fish tail.
  • the web portion has a reduction ratio larger than that of the flange portion, so that a crop shape called a tongue is generated. It was known to end up.
  • FIG. 7 is a schematic explanatory diagram regarding the conventional H-shaped steel rolling technology
  • (a) is a schematic side view of the conventional edging rolling viewed from the side
  • (b) is a conventional flat hole rolling from above.
  • FIG. 7 shows the upstream side of rolling.
  • the crop-shaped portions 90 and 92 formed in this way have a problem that it is difficult to continue the intermediate rolling because there is a risk of causing a failure of biting into the rolling mill in the subsequent process (intermediate rolling process).
  • the cropped portions 90 and 92 shown in FIG. 7B cause the following problems.
  • the flange portion of the material A to be rolled is rolled between the horizontal roll side surface and the heel roll during universal rolling, And since a roll is normally a non-driving roll, it tends to bend the to-be-rolled material A on the exit side of the universal rolling mill, and tends to be rolled into the chock.
  • the crop-shaped portion 90 having a shape that precedes the flange portion can be connected to the web-flange by inserting the flange portion as it is and changing the web portion when the vertical shift occurs when biting in the rolling mill. This may lead to serious rolling troubles such as tearing the base portion, and dimensional deterioration.
  • the crop-shaped portion 92 having a shape leading to the web is a web-flange connecting portion in order to roll the flange portion at the same position when a left-right shift occurs when biting in the rolling mill. It may lead to serious rolling troubles such as tearing the root and dimensional deterioration.
  • the crop-shaped part 90 and the crop-shaped part 92 are provided.
  • An intermediate crop cutting step for cutting as a cut-off site is provided and supported.
  • the present inventors suppress the growth of the crop-shaped portion 90 and the crop-shaped portion 92 formed in the rough rolling process (edging rolling and flat hole rolling). The following findings were obtained.
  • a hole roll in which a hole mold is engraved has a configuration in which the roll gap can be freely changed. Further, the roll gap can be changed during the rolling modeling of the material A to be rolled, and the reduction amount can be changed.
  • a change in the roll gap is, for example, a rolling mill (sizing) having a reduction mechanism (hydraulic mechanism, not shown in FIGS. 2 to 6) for moving the perforated roll to change the roll gap. It is carried out by using a mill 3 and a rough rolling mill 4).
  • Double-pass rolling refers to the longitudinal direction of the material A to be rolled in all the passes that reciprocate the material A when a plurality of reverse rolls are performed on the material A to be rolled in one perforation, for example.
  • This is a technique in which the roll gap is expanded only when a section having a predetermined length at the rear end is rolled, and the reduction amount in the hole mold is reduced below the normal reduction amount, or the reduction amount is set to zero.
  • the hole mold for performing the double-piece pass rolling may be any one of the first hole mold K1 to the fifth hole mold K5, or may be a plurality of two or more hole molds.
  • the crop-shaped portions 90 and 92 called fishtails or tongues are formed and grown at both the rolling biting end and the rolling kicking end, particularly at the rolling kicking end. Although the growth is remarkable, the growth of the cropped portions 90 and 92 can be suppressed by applying the above-mentioned double-piece pass rolling to reduce or reduce the reduction amount in a predetermined section.
  • FIG. 8 is a schematic explanatory view when a double piece pass rolling is applied by rolling shaping with the first hole mold K1 in the method for manufacturing the H-section steel according to the present embodiment, and a schematic side view seen from the side. It is.
  • the material A to be rolled before rolling shaping in a certain pass left side in the figure
  • immediately before completion of rolling shaping in the pass center in the figure
  • rolling shaping in the pass After completion right side in the figure
  • the rolling modeling is performed with a necessary roll gap (interval between the upper hole roll 20 and the lower hole roll 21).
  • the rolling modeling is performed in a state where the roll gap is widened (see the broken line portion in FIG. 8).
  • the roll gap may be expanded stepwise so as to gradually reduce the amount of reduction immediately before the end of rolling shaping, or the roll gap may be greatly expanded so that the reduction amount is zero.
  • the rolling shaping is performed on the material A to be rolled in a state where the amount of reduction is small (or no amount of reduction) for the predetermined section L compared to other sections. Not so much reduction in the longitudinal direction of the rolled material A is performed. Accordingly, in the edging rolling stage described above with reference to FIG. 7A, the elongation of the flange portion exceeds the elongation of the web portion, and a so-called fish tail is hardly formed. That is, since the reduction amount in the predetermined section L is reduced or becomes zero at the rolling kick end, the growth of the cropped portion 90 as described above is suppressed. For this reason, it becomes possible to omit or simplify the intermediate crop cutting step as described above, and to improve the yield and the efficiency of rolling.
  • an edging-rolling shaped hole mold after the first hole mold K1 and / or the third hole mold K3 (the third hole mold in the present embodiment), which may form a defective portion called a so-called fishtail.
  • K3 and the fourth hole type K4 it is particularly preferable to apply double-piece pass rolling.
  • the double piece pass rolling is necessarily applied to the second hole type K2 which is shaped to further deepen the interruption formed in the first hole type K1. You don't have to.
  • the growth of the cropped portion is larger in the pass that is squeezed while the end face of the material to be rolled is in contact with the peripheral face of the hole mold than in the other passes. Accordingly, even in the rolling shaping with the second hole mold K2, in a pass that is squeezed while the end face of the material to be rolled and the peripheral face of the hole mold are in contact with each other, a predetermined section at the rear end in the rolling longitudinal direction of the material to be rolled It is preferable that the rolling roll gap with respect to is expanded compared with the rolling roll gap with respect to other than the predetermined section, and the rolling shaping is performed.
  • the end surface of the material to be rolled and the hole peripheral surface may not be in contact with each other.
  • the end surface of the material to be rolled and the perforated peripheral surface are in one pass, there is a possibility that an uncompressed lower portion may remain at the rear end in the longitudinal direction of the material to be rolled. It may be necessary to increase the number of passes to adjust the shape. In such a case, double piece pass rolling may be performed in all passes in the second hole mold K2.
  • FIG. 9 is a schematic explanatory diagram in the case of applying the double piece pass rolling in the rolling shaping with the fifth hole mold K5 (flat shaped hole mold) in the method for manufacturing the H-section steel according to the present embodiment. It is the schematic plan view seen from the upper part.
  • FIG. 9 shows a material A to be rolled before rolling shaping in a certain pass (left side in the figure) and after rolling shaping in the pass (right side in the figure).
  • the rolling shaping shown in FIG. 6 is performed from the start of rolling shaping until just before the end of rolling shaping, as in the edging rolling stage. For this reason, rolling shaping is performed with a roll gap necessary for the purpose.
  • the rolling modeling for the predetermined section L from the end of rolling modeling in the pass to the end of rolling modeling is performed with the roll gap widened.
  • the roll gap may be expanded stepwise so as to gradually reduce the amount of reduction immediately before the end of rolling shaping, or the roll gap may be greatly expanded so that the reduction amount is zero.
  • the rolling shaping is performed on the material A to be rolled in a state where the amount of reduction is small (or no amount of reduction) for the predetermined section L compared to other sections.
  • the flange part and the web part are not reduced so much. Therefore, even when the reduction ratio of the web portion is relatively large compared to the flange portion in the flat hole type rolling stage, the elongation of the web portion is elongated in the longitudinal direction of the material A to be rolled because the reduction rate itself is extremely small. Even if it exceeds the elongation of the flange portion, the so-called tongue-shaped defective portion (see FIG. 7B) is not formed remarkably as shown in FIG.
  • rolling modeling is performed in a direction opposite to the direction shown in FIG. 9 in the next pass of the pass described in FIG. That is, the predetermined section L becomes a biting end in the next pass.
  • the rolling modeling is applied to the predetermined section L as a biting end in this pass. That is, sufficient rolling modeling is performed for the predetermined section L as well.
  • the reduction amount for the predetermined section L in the next path of the path described in FIG. 9 needs to be added at the same time as the reduction amount in the next path, It is important to sufficiently examine the amount of reduction for the predetermined section L.
  • the double piece pass rolling is applied in the edging rolling stage (FIG. 8) and the case where the double piece pass rolling is applied in the flat hole rolling stage (FIG. 9), respectively.
  • the double piece pass rolling is applied only to the edging rolling stage (that is, the rolling shaping corresponding to the first hole type K1 to the fourth hole type K4).
  • it may be applied only to the flat hole rolling stage (that is, the rolling shaping corresponding to the fifth hole mold K5), and may be applied to both the edging rolling stage and the flat hole rolling stage. .
  • the intermediate crop cutting step can be omitted or simplified, and the yield can be improved and the rolling efficiency can be improved.
  • double-piece pass rolling may be applied in a predetermined arbitrary pass, or may be applied in all passes. From the viewpoint that it is desirable to suppress the growth of the cropped portion without forming the defective shape portion, it is desirable to apply double-piece pass rolling in all passes.
  • the predetermined section L required to perform the rolling shaping with the roll gap widened can be arbitrarily set.
  • the predetermined section L is preferably set.
  • the predetermined section L When determining the predetermined section L, it is necessary to clarify the boundary between the unsteady part and the steady part in rolling of the material A to be rolled, and to include at least the unsteady part in the predetermined section L.
  • the steady portion When the steady portion is included in the predetermined section L, the roll gap is widened in a partial range of the steady portion, and there is a possibility that a rolling reduction remains in the steady portion.
  • the predetermined section L be in a range that includes the entire range of the unsteady portion and can be expanded to a part of the steady portion.
  • each pass is performed by performing a laboratory experiment or an actual machine test. Each time the unsteady part length is measured, a suitable length is determined.
  • the upper and lower ends (slab end surfaces) of the material A to be rolled are interrupted, and the respective parts divided into left and right by the interruption are bent left and right.
  • the flange part 80 By forming the flange part 80 by performing the processing, the H-shaped rough shaped member 13 can be formed without substantially lowering the upper and lower end surfaces of the material to be rolled A (slab) in the vertical direction. That is, compared with the conventional rough rolling method in which the end face of the slab is always squeezed, the flange width can be widened to form the H-shaped rough shape 13, and as a result, a final product having a large flange width ( H-shaped steel) can be manufactured.
  • an edging rolling stage that is, rolling modeling corresponding to the first hole mold K1 to the fourth hole mold K4
  • the flat hole rolling stage that is, rolling modeling corresponding to the fifth hole mold K5
  • the roll gap is widened at the time of rolling modeling with respect to the predetermined section L of the material A to be rolled (the tail end at the time of rolling modeling).
  • the intermediate crop cutting process can be omitted or simplified, and the yield can be improved and the rolling efficiency can be improved. That is, most ideally, the rough rolling process, the intermediate rolling process, and the finish rolling process can all be performed without interposing the intermediate crop cutting process, and the crop cutting is performed in all processes (rough rolling process, intermediate rolling process, The removal of the crop portion generated in the longitudinal direction of the material to be rolled can be completed only by carrying out after the finish rolling step). In addition, if necessary, an intermediate crop cutting process is performed only on the web portion of the material to be rolled after the rough rolling process and before or during the intermediate rolling process (between rolling passes in the intermediate rolling process). Also good.
  • the weight per unit length of the material A to be rolled is large and the product elongation during rolling is short.
  • the proportion of the crop portion in the total length is large, and the growth of the crop portion tends to lead to a decrease in yield. Therefore, the technique for suppressing the growth of the crop portion according to the present embodiment is particularly useful in the manufacture of large H-section steel products.
  • the number of hole molds for performing the rough rolling process is not limited to this, and the rolling shaping process shown in the first hole mold K1 to the fourth hole mold K4 is performed using more hole molds. May be. That is, the hole shape configuration shown in the above embodiment is an example, and the number of hole shapes engraved in the sizing mill 3 and the rough rolling mill 4 can be arbitrarily changed, and the rough rolling process is preferably performed. It is suitably changed to such an extent that it can be performed.
  • the slab has been described as an example of the material for manufacturing the H-section steel, the present invention is naturally applicable to other materials having similar shapes. That is, for example, the present invention can also be applied to the case where an H-shaped steel is manufactured by shaping a beam blank material.
  • Example 1 As Reference Example 1, edging rolling was performed using a conventional H-shaped steel manufacturing technique based on the wedge method, and the crop length (crop length) at that time was measured. On the other hand, as Reference Example 2, edging rolling was performed by the split method using the first hole mold K1 to the third hole mold K3 shown in FIGS. 2 to 4, and the crop portion length at that time was measured.
  • the material slab cross section is 1800 mm ⁇ 300 mm
  • the wedge angle in the edging rolling in the embodiment is 30 ° in the first hole mold K1 and the second hole mold K2, and in the third hole mold K3. The angle was 90 °.
  • the edging amount was the amount of reduction at the protrusion tip position (wedge tip position) in each hole mold.
  • FIG. 10 is a graph showing verification results of Reference Example 1 (the wedge method in the figure) and Reference Example 2 (the split method in the figure), and the edging amount (the amount of reduction by edging rolling) and the crop length in each case. It is a graph which shows the relationship.
  • the description of G1 to G3 in FIG. 10 corresponds to the edging rolling in the first hole mold K1 to the third hole mold K3 according to the above embodiment.
  • the plot of FIG. 10 takes the average value of the crop length at both ends in the longitudinal direction of the material to be rolled.
  • the crop length grew almost in proportion to the edging amount. For example, when the edging amount was 600 mm, the crop length grew to about 250 mm.
  • Example 2 As a comparative example, edging rolling was performed without applying double piece pass rolling by a split method using the first hole mold K1 to the fourth hole mold K4 shown in FIGS. 2 to 5, and both ends of the material to be rolled at that time The crop part length (crop length) was measured.
  • FIG. 12 is a graph showing the measurement results of the comparative example, and two plots in the graph show the crop lengths at both ends in the longitudinal direction of the material to be rolled.
  • the first hole type K1, the third hole type K3, the fourth hole type K4 Double piece pass rolling was performed in all passes of rolling shaping in G1, G3, and G4 in the drawing, and the lengths of the cropped portions (crop lengths) at both ends of the material to be rolled at that time were measured.
  • FIG. 13 is a graph showing measurement results of Examples, and two plots in the graph indicate crop lengths at both ends in the longitudinal direction of the material to be rolled.
  • the roll gap was expanded from about 400 mm at the end of the material to be rolled in each rolling pass, and the roll was opened at the final end.
  • the material slab used in the comparative examples and examples is a slab having a cross section of 2300 mm ⁇ 300 mm and a length of 4000 mm.
  • the rolling pass schedule in each hole type is as shown in Table 1 below.
  • the “roll gap” in Table 1 indicates the interval (distance) between the tip portions of the wedges (projections) of the hole-type upper and lower rolls, and is synonymous with the “edging amount” in Experimental Example 1 above. .
  • the amount of crop growth in each hole type is suppressed in the case of applying double-piece pass rolling (FIG. 13) compared to the case of non-application (FIG. 12).
  • the amount of crop growth in G1, G3, and G4 is greatly suppressed.
  • the final crop length is about 40 mm or less when double-piece pass rolling is applied, and about 90 mm or less when non-application is applied. became.
  • the present invention can be applied to a manufacturing technique for manufacturing H-section steel using, for example, a slab having a rectangular cross section as a raw material.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

【課題】スラブ等の素材の端面に鋭角の先端形状をした突起部で深く割り込みを入れ、それによって形成されたフランジ部を順次折り曲げることによって、被圧延材における形状不良の発生を抑制させ、クロップ部の成長を低減させ、従来に比べフランジ幅の大きなＨ形鋼製品を効率的且つ安定的に製造する。 【解決手段】複数の孔型のうち第１孔型及び第２孔型には、被圧延材の幅方向に対し鉛直に割り込みを入れて被圧延材端部に分割部位を形成させる突起部が形成され、複数の孔型のうち最終孔型を除く第３孔型以降には、割り込みに当接し、形成された分割部位を順次折り曲げる突起部が形成され、複数の孔型における圧延造形の少なくとも１パス以上で、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行う。

Description

Ｈ形鋼の製造方法
（関連出願の相互参照）
　本願は、２０１６年４月２８日に日本国に出願された特願２０１６－０９０１６５号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　本発明は、例えば矩形断面であるスラブ等を素材としてＨ形鋼を製造する製造方法及びＨ形鋼製品に関する。
　Ｈ形鋼を製造する場合には、加熱炉から抽出されたスラブやブルーム等の素材を粗圧延機によって粗形材（所謂ドッグボーン形状の被圧延材）に造形し、中間ユニバーサル圧延機によって上記粗形材のウェブやフランジの厚さを圧下し、併せて前記中間ユニバーサル圧延機に近接したエッジャー圧延機によって被圧延材のフランジに対し幅圧下や端面の鍛錬と整形が施される。そして、仕上ユニバーサル圧延機によってＨ形鋼製品が造形される。
　このようなＨ形鋼の製造方法において、矩形断面であるスラブ素材から所謂ドッグボーン形状の粗形材を造形する際には、粗圧延工程の第１の孔型においてスラブ端面に割り込みを入れた後、第２以降の孔型において当該割り込みを割広げる、又は、割り込み深さを深くさせエッジング圧延を行い、それ以降の孔型にてスラブ端面の割り込みを消去する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開平７－８８５０１号公報
　　近年、構造物等の大型化に伴い大型のＨ形鋼製品の製造が望まれている。特にＨ形鋼の強度・剛性に大きく寄与するフランジを従来に比べて広幅化した製品が望まれている。フランジが広幅化されたＨ形鋼製品を製造するためには、粗圧延工程における造形から従来に比べフランジ幅の大きな被圧延材を造形する必要がある。
　しかしながら、例えば上記特許文献１に開示されている技術では、スラブ等の素材の端面（スラブ端面）に割り込みを入れ、当該端面をエッジングし、その幅拡がりを利用して粗圧延を行う方法において、フランジの広幅化に限界がある。即ち、従来の粗圧延方法においてフランジの広幅化を図るためにはウェッジ設計（割り込み角度の設計）、圧下調整、潤滑調整といった技術により幅拡がりの向上が図られるが、いずれの方法もフランジ幅に大幅に寄与するものではないため、エッジング量に対するフランジ幅の拡がり量の比率を示す幅拡がり率は、エッジングの初期段階の効率が最も高い条件でも０．８程度であり、同一孔型でエッジングを繰り返す条件では、フランジ幅の拡がり量が大きくなるにつれて低下し、最終的には０．５程度になることが知られている。また、スラブ等の素材自体を大型化し、エッジング量を大きくすることも考えられるが、粗圧延機の設備規模や圧下量等には装置限界があるため十分な製品フランジの広幅化が実現されないといった事情がある。
　また、一般的に、Ｈ形鋼の製造においては、被圧延材の長手方向先後端部において、クロップ部と呼ばれる不要部分ができてしまうことが知られている。このようなクロップ部に対しては、一連の圧延工程の途中において、中間クロップ切断が実施され、クロップ部が圧延機に詰まってしまうといったトラブルを回避している。
　特に、大型のＨ形鋼製品の製造では、被圧延材の単位長さあたりの重量が大きく、圧延時の製品伸び長さが短いために、全長に占めるクロップ部の割合が大きく、当該クロップ部の成長は歩留まりの低下につながり易い。従って、特に大型のＨ形鋼製品の製造において、クロップ部の成長をできるだけ低減させることが求められているのが実情である。
　上記事情に鑑み、本発明の目的は、Ｈ形鋼を製造する際の孔型を用いた粗圧延工程において、スラブ等の素材の端面に鋭角の先端形状をした突起部で深く割り込みを入れ、それによって形成されたフランジ部を順次折り曲げることによって、被圧延材における形状不良の発生を抑制させ、従来、特に大型Ｈ形鋼の製造において多大な歩留まりロスとなっていたクロップ部の成長を低減させ、従来に比べフランジ幅の大きなＨ形鋼製品を効率的且つ安定的に製造することが可能なＨ形鋼の製造技術を提供することにある。
　前記の目的を達成するため、本発明によれば、粗圧延工程、中間圧延工程、仕上圧延工程を備えたＨ形鋼の製造方法であって、前記粗圧延工程を行う圧延機には、被圧延材を圧延造形する５以上の複数の孔型が刻設され、当該複数の孔型では被圧延材の１又は複数パス造形が行われ、前記複数の孔型のうち第１孔型及び第２孔型には、被圧延材の幅方向に対し鉛直に割り込みを入れて被圧延材端部に分割部位を形成させる突起部が形成され、前記複数の孔型のうち最終孔型を除く第３孔型以降には、前記割り込みに当接し、形成された分割部位を順次折り曲げる突起部が形成され、前記複数の孔型のうち最終孔型は平造形孔型であり、前記複数の孔型のうち最終孔型を除く第２孔型以降では少なくとも１パス以上の造形において被圧延材の端面と孔型周面とが接触した状態で圧下が行われ、前記複数の孔型における圧延造形の少なくとも１パス以上で、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行うことを特徴とする、Ｈ形鋼の製造方法が提供される。
　前記第１孔型及び第２孔型に形成された突起部の先端部角度は２５°以上４０°以下であっても良い。
　前記複数の孔型のうち第１孔型での圧延造形の全パスにおいて、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行っても良い。
　前記複数の孔型のうち少なくとも第３孔型及び第４孔型での圧延造形の全パスにおいて、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行っても良い。
　前記複数の孔型のうち第２孔型での圧延造形において、被圧延材の端面と当該第２孔型の孔型周面とが接触した状態で圧下が行われるパスでは、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行っても良い。
　前記複数の孔型のうち最終孔型での圧延造形の全パスにおいて、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行っても良い。
　前記複数の孔型のうち第１孔型及び最終孔型を除く全ての孔型での圧延造形の全パスにおいて、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行っても良い。
　前記粗圧延工程後、且つ、前記中間圧延工程の前段階において、被圧延材のウェブ部のみに対して中間クロップ切断工程を行っても良い。
　前記粗圧延工程、中間圧延工程、仕上圧延工程の全てを完了した後に、被圧延材の長手方向端部に形成されたクロップ形状部を初めて除去しても良い。
　前記粗圧延工程を行う圧延機には、当該圧延機の孔型ロールのロール隙を変更する圧下機構が設けられても良い。
　また、別な観点からの本発明によれば、上記Ｈ形鋼の製造方法によって製造されるＨ形鋼製品であって、ウェブ高さ１０００ｍｍ以上、又は、フランジ幅が４００ｍｍ以上であることを特徴とする、Ｈ形鋼製品が提供される。
　本発明によれば、Ｈ形鋼を製造する際の孔型を用いた粗圧延工程において、スラブ等の素材の端面に鋭角の先端形状をした突起部で深く割り込みを入れ、それによって形成されたフランジ部を順次折り曲げることによって、被圧延材における形状不良の発生を抑制させ、従来、特に大型Ｈ形鋼の製造において多大な歩留まりロスとなっていたクロップ部の成長を低減させ、従来に比べフランジ幅の大きなＨ形鋼製品を効率的且つ安定的に製造することが可能となる。
Ｈ形鋼の製造ラインについての概略説明図である。 第１孔型の概略説明図である。 第２孔型の概略説明図である。 第３孔型の概略説明図である。 第４孔型の概略説明図である。 第５孔型（平造形孔型）の概略説明図である。 従来のＨ形鋼圧延技術に関する概略説明図である。 本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法において、第２孔型での圧延造形でダブル片パス圧延を適用した場合の概略説明図である。 本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法において、第５孔型での圧延造形でダブル片パス圧延を適用した場合の概略説明図である。 参考例１及び参考例２の検証結果を示すグラフである。 従来の製造方法におけるエッジング圧延後のフランジ部の形状と、本実施の形態に係る第１孔型～第４孔型によって造形されたフランジ部の形状とを比較する説明図である。 比較例の測定結果を示すグラフである。 実施例の測定結果を示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　図１は、本実施の形態にかかる圧延設備１を含むＨ形鋼の製造ラインＴについての説明図である。図１に示すように、製造ラインＴには上流側から順に、加熱炉２、サイジングミル３、粗圧延機４、中間ユニバーサル圧延機５、仕上ユニバーサル圧延機８が配置されている。また、中間ユニバーサル圧延機５に近接してエッジャー圧延機９が設けられている。なお、以下では、説明のために製造ラインＴにおける鋼材を、総称して「被圧延材Ａ」と記載し、各図において適宜その形状を破線・斜線等を用いて図示する場合がある。
　図１に示すように、製造ラインＴでは、加熱炉２から抽出された例えばスラブ１１である矩形断面素材（後の被圧延材Ａ）がサイジングミル３ならびに粗圧延機４において粗圧延される。次いで、中間ユニバーサル圧延機５において中間圧延される。この中間圧延時には、必要に応じてエッジャー圧延機９によって被圧延材のフランジ先端部（フランジ対応部１２）に対して圧下が施される。通常の場合、サイジングミル３及び粗圧延機４のロールには、エッジング孔型及びウェブ部分を減厚し、フランジ部分の形状を成形するいわゆる平造形孔型が刻設されており、これらを経由して複数パスのリバース圧延でＨ形粗形材１３が造形され、該Ｈ形粗形材１３を前記中間ユニバーサル圧延機５－エッジャー圧延機９の２つの圧延機からなる圧延機列を用いて、複数パスの圧下が加えられ、中間材１４が造形される。そして中間材１４は、仕上ユニバーサル圧延機８において製品形状に仕上圧延され、Ｈ形鋼製品１６が製造される。
　ここで、加熱炉２から抽出されるスラブ１１のスラブ厚Ｔは、例えば、２４０ｍｍ以上３１０ｍｍ以下の範囲内である。これは、一般的なＨ形鋼製品を製造する際に用いられるスラブ寸法である。
　次に、以下では図１に示したサイジングミル３及び粗圧延機４に刻設される孔型構成や孔型形状について図面を参照して説明する。図２～図６は粗圧延工程を行うサイジングミル３及び粗圧延機４に刻設される孔型についての概略説明図である。ここで、説明する第１孔型～第４孔型は、例えばサイジングミル３に全て刻設されても良く、サイジングミル３及び粗圧延機４に第１孔型～第５孔型の５つの孔型が分けて刻設されても良い。即ち、第１孔型～第４孔型はサイジングミル３及び粗圧延機４の両方に亘って刻設されても良く、どちらか一方の圧延機に刻設されても良い。通常のＨ形鋼の製造における粗圧延工程では、これら各孔型において１又は複数パスでの造形が行われる。
　また、本実施の形態では刻設される孔型が５つの場合を例示して説明するが、その孔型数についても、必ずしも５孔型である必要はなく、５以上の複数の孔型数であっても良い。即ち、Ｈ形粗形材１３を造形するために好適な孔型構成であれば良い。なお、図２～図６では、各孔型における造形時の被圧延材Ａの概略最終パス形状を破線にて図示している。
　図２は第１孔型Ｋ１の概略説明図である。第１孔型Ｋ１は、一対の水平ロールである上孔型ロール２０と下孔型ロール２１に刻設され、これら上孔型ロール２０と下孔型ロール２１のロール隙において被圧延材Ａが圧下・造形される。また、上孔型ロール２０の周面（即ち、第１孔型Ｋ１の上面）には、孔型内部に向かって突出する突起部２５が形成されている。更に、下孔型ロール２１の周面（即ち、第１孔型Ｋ１の底面）には、孔型内部に向かって突出する突起部２６が形成されている。これら突起部２５、２６はテーパー形状を有しており、その突出長さ等の寸法は、突起部２５と突起部２６とでそれぞれ等しく構成されている。突起部２５、２６の高さ（突出長さ）をｈ１とし、先端部角度をθ１ａとする。
　この第１孔型Ｋ１においては、突起部２５、２６が被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）に押し当てられ、割り込み２８、２９が形成される。ここで、突起部２５、２６の先端部角度（ウェッジ角度とも呼称される）θ１ａは例えば２５°以上４０°以下であることが望ましい。
　ここで、第１孔型Ｋ１の孔型幅は、被圧延材Ａの厚み（即ち、スラブ厚）とほぼ等しいことが好ましい。具体的には、第１孔型Ｋ１に形成された突起部２５、２６の先端部における孔型の幅と、スラブ厚を同一にすることで、被圧延材Ａの左右センタリング性が好適に確保される。また、このような孔型寸法の構成とすることで、図２に示すように、第１孔型Ｋ１での造形時において、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）においては、上記突起部２５、２６及び孔型側面（側壁）の一部が被圧延材Ａと接していて、割り込み２８、２９により４つの要素（部位）に分割されたスラブ上下端部に対して、第１孔型Ｋ１の上面及び底面にて積極的な圧下が行われない方が好ましい。孔型の上面及び底面による圧下は、被圧延材Ａの長手方向への伸びを生じさせてしまい、フランジ（後述するフランジ部８０）の生成効率を低下させてしまうからである。即ち、第１孔型Ｋ１においては、突起部２５、２６が被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）に押し当てられ、割り込み２８、２９が形成される際の突起部２５、２６における圧下量（ウェッジ先端圧下量）は、スラブ上下端部における圧下量（スラブ端面圧下量）よりも十分に大きなものとされ、これにより割り込み２８、２９が形成される。
　図３は第２孔型Ｋ２の概略説明図である。第２孔型Ｋ２は、一対の水平ロールである上孔型ロール３０と下孔型ロール３１に刻設される。上孔型ロール３０の周面（即ち、第２孔型Ｋ２の上面）には、孔型内部に向かって突出する突起部３５が形成されている。更に、下孔型ロール３１の周面（即ち、第２孔型Ｋ２の底面）には、孔型内部に向かって突出する突起部３６が形成されている。これら突起部３５、３６はテーパー形状を有しており、その突出長さ等の寸法は、突起部３５と突起部３６とでそれぞれ等しく構成されている。これら突起部３５、３６の先端部角度は２５°以上４０°以下のウェッジ角度θ１ｂであることが望ましい。
　なお、上記第１孔型Ｋ１のウェッジ角度θ１ａは、フランジ相当部の先端部厚みを確保し、誘導性を高め、圧延の安定性を担保するために、後段の第２孔型Ｋ２のウェッジ角度θ１ｂと同じ角度であることが好ましい。
　突起部３５、３６の高さ（突出長さ）ｈ２は、上記第１孔型Ｋ１の突起部２５、２６の高さｈ１より高く構成されており、ｈ２＞ｈ１となっている。また、突起部３５、３６の先端部角度は上記第１孔型Ｋ１の突起部２５、２６の先端部角度と同じであることが圧延寸法精度上、好ましい。これら上孔型ロール３０と下孔型ロール３１のロール隙において、上記第１孔型Ｋ１通材後の被圧延材Ａが更に造形される。
　ここで、第１孔型Ｋ１に形成される突起部２５、２６の高さｈ１より、第２孔型Ｋ２に形成される突起部３５、３６の高さｈ２の方が高く、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）への侵入長さも同様に第２孔型Ｋ２の方が長くなる。第２孔型Ｋ２での突起部３５、３６の被圧延材Ａへの侵入深さは、突起部３５、３６の高さｈ２と同じである。即ち、第１孔型Ｋ１での突起部２５、２６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ１’と、第２孔型Ｋ２での突起部３５、３６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ２はｈ１’＜ｈ２との関係になっている。
　また、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）に対向する孔型上面３０ａ、３０ｂ及び孔型底面３１ａ、３１ｂと、突起部３５、３６の傾斜面とのなす角度θｆは、図３に示す４箇所ともに約９０°（略直角）に構成されている。
　図３に示すように、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）へ押し当てられた時の突起部の侵入長さが長いことから、第２孔型Ｋ２においては、第１孔型Ｋ１において形成された割り込み２８、２９が更に深くなるように造形が行われ、割り込み３８、３９が形成される。なお、ここで形成される割り込み３８、３９の寸法に基づき粗圧延工程でのフランジ造形工程終了時のフランジ片幅が決定される。
　また、第２孔型Ｋ２での造形は多パスにより行われるが、当該多パス造形においては、最終パスにて被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）と、それに対向する孔型上面３０ａ、３０ｂ及び孔型底面３１ａ、３１ｂとが接触するような造形が行われる。これは、第２孔型Ｋ２での全てのパスにおいて被圧延材Ａの上下端部と孔型内部とを非接触とすると、フランジ相当部（後述するフランジ部８０に対応する部位）が左右非対称に造形されるといった形状不良が生じる恐れがあり、通材性の面で問題があるからである。
　図４は第３孔型Ｋ３の概略説明図である。第３孔型Ｋ３は、一対の水平ロールである上孔型ロール４０と下孔型ロール４１に刻設される。上孔型ロール４０の周面（即ち、第３孔型Ｋ３の上面）には、孔型内部に向かって突出する突起部４５が形成されている。更に、下孔型ロール４１の周面（即ち、第３孔型Ｋ３の底面）には、孔型内部に向かって突出する突起部４６が形成されている。これら突起部４５、４６はテーパー形状を有しており、その突出長さ等の寸法は、突起部４５と突起部４６とでそれぞれ等しく構成されている。
　上記突起部４５、４６の先端部角度θ２は、上記角度θ１ｂに比べ広角に構成され、突起部４５、４６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ３は、上記突起部３５、３６の侵入深さｈ２よりも短くなっている（即ち、ｈ３＜ｈ２）。この角度θ２は例えば７０°以上１１０°以下が好ましい。
　また、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）に対向する孔型上面４０ａ、４０ｂ及び孔型底面４１ａ、４１ｂと、突起部４５、４６の傾斜面とのなす角度θｆは、図４に示す４箇所ともに約９０°（略直角）に構成されている。
　図４に示すように、第３孔型Ｋ３では、第２孔型Ｋ２通材後の被圧延材Ａに対し、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）において第２孔型Ｋ２において形成された割り込み３８、３９が、突起部４５、４６が押し当てられることにより、割り込み４８、４９となる。即ち、第３孔型Ｋ３での造形における最終パスでは、割り込み４８、４９の最深部角度（以下、割り込み角度とも呼称する）がθ２となる。換言すると、第２孔型Ｋ２において割り込み３８、３９の形成と共に造形された分割部位（後述するフランジ部８０に対応する部位）が外側に折り曲げられるような造形が行われる。
　また、図４に示す第３孔型Ｋ３での造形は少なくとも１パス以上によって行われ、このうちの少なくとも１パス以上は、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）と孔型内部（第３孔型Ｋ３の上面及び底面）が接触した状態で行われる。この被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）と孔型内部が接触した状態においては、当該端部の軽圧下が行われることが好ましい。
　図５は第４孔型Ｋ４の概略説明図である。第４孔型Ｋ４は、一対の水平ロールである上孔型ロール５０と下孔型ロール５１に刻設される。上孔型ロール５０の周面（即ち、第４孔型Ｋ４の上面）には、孔型内部に向かって突出する突起部５５が形成されている。更に、下孔型ロール５１の周面（即ち、第４孔型Ｋ４の底面）には、孔型内部に向かって突出する突起部５６が形成されている。これら突起部５５、５６はテーパー形状を有しており、その突出長さ等の寸法は、突起部５５と突起部５６とでそれぞれ等しく構成されている。
　上記突起部５５、５６の先端部角度θ３は、上記角度θ２に比べ広角に構成され、突起部５５、５６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ４は、上記突起部４５、４６の侵入深さｈ３よりも短くなっている（即ち、ｈ４＜ｈ３）。
　また、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）に対向する孔型上面５０ａ、５０ｂ及び孔型底面５１ａ、５１ｂと、突起部５５、５６の傾斜面とのなす角度θｆは、上記第３孔型Ｋ３と同様に、図５に示す４箇所ともに約９０°（略直角）に構成されている。
　第４孔型Ｋ４では、第３孔型Ｋ３通材後の被圧延材Ａに対し、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）において第３孔型Ｋ３において形成された割り込み４８、４９が、突起部５５、５６が押し当てられることにより押し広げられ、割り込み５８、５９となる。即ち、第４孔型Ｋ４での造形における最終パスでは、割り込み５８、５９の最深部角度（以下、割り込み角度とも呼称する）がθ３となる。換言すると、第３孔型Ｋ３において割り込み４８、４９の形成と共に造形された分割部位（後述するフランジ部８０に対応する部位）が更に外側に折り曲げられるような造形が行われる。このようにして造形された被圧延材Ａの上下端部の部位は、後のＨ形鋼製品のフランジに相当する部位であり、ここではフランジ部８０と呼称する。
　図５に示す第４孔型Ｋ４での造形は少なくとも１パス以上によって行われ、このうちの少なくとも１パス以上は、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）と孔型内部（第４孔型Ｋ４の上面及び底面）が接触した状態で行われる。この被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）と孔型内部が接触した状態においては、当該端部の軽圧下が行われることが好ましい。
　図６は第５孔型Ｋ５の概略説明図である。第５孔型Ｋ５は、一対の水平ロールである上孔型ロール８５と下孔型ロール８６から構成される。図６に示すように、第５孔型Ｋ５では、第４孔型Ｋ４までに造形された被圧延材Ａが９０°あるいは２７０°回転させられ、第４孔型Ｋ４までは被圧延材Ａの上下端に位置していたフランジ部８０が、圧延ピッチライン上に来るような配置となる。そして、第５孔型Ｋ５では、２か所のフランジ部８０を繋ぐ接続部であるウェブ部８２の圧下及びフランジ部８０のフランジ先端部を圧下することでフランジ幅の寸法調整が行われる。このようにしていわゆるドッグボーン形状のＨ形粗形材（図１に示すＨ形粗形材１３）が造形される。なお、この第５孔型Ｋ５はウェブ部８２を圧下して減厚させることから、ウェブ減厚孔型あるいは平造形孔型とも呼称される。
　このように造形されたＨ形粗形材１３に対し、既知の圧延機である中間ユニバーサル圧延機５－エッジャー圧延機９の２つの圧延機からなる圧延機列を用いて、複数パスのリバース圧延が加えられ、中間材１４が造形される。そして中間材１４は、仕上ユニバーサル圧延機８において製品形状に仕上圧延され、Ｈ形鋼製品１６が製造される（図１参照）。
　上述したように、本実施の形態にかかる第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４を用いて被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）に割り込みを入れ、それら割り込みによって左右に分かれた各部分を左右に折り曲げる加工を行い、フランジ部８０を形成するといった造形をすることで、被圧延材Ａ（スラブ）の上下端面をほぼ上下方向に圧下することなくＨ形粗形材１３の造形を行うことができる。即ち、従来行われていたスラブ端面を常に圧下する粗圧延方法に比べ、フランジ幅を広幅化させてＨ形粗形材１３を造形することが可能となり、その結果、フランジ幅の大きな最終製品（Ｈ形鋼）を製造することができる。
　ここで、本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法においては、上述した第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４によって造形された被圧延材Ａのフランジ部８０の形状が、従来の製造方法における平孔型造形前のフランジ部の形状に比べ、製品フランジの形状に近い形状である。これは、素材として用いる矩形断面の素材（スラブ）の端部形状を変えることなく、割り込みを入れて造形した分割部位（フランジ部８０）を折り曲げる加工を行うといった造形技術を採用していることに起因する。なお、図１１は従来の製造方法におけるエッジング圧延後のフランジ部の形状と、上述した第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４によって造形されたフランジ部８０の形状とを比較する説明図である。図１１からも、本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法によって造形されたフランジ部の形状が、製品フランジの形状に近い形状であることが分かる。
　このような造形技術にあっては、第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４での造形において、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）を積極的に圧下することなく圧延造形が進められ、被圧延材Ａ（特に、フランジ部８０）の長手方向への伸びは極めて小さいものとなる。
　一方、従来のＨ形鋼製造技術においては、エッジング圧延段階（本実施の形態における第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４での圧延造形に相当）でフランジ部の圧下を積極的に実施する構成を採っており、被圧延材Ａの長手方向に関してフランジ部がウェブ部よりも延伸してしまい、いわゆるフィッシュテールと呼ばれる被圧延材長手方向端部における切り捨て形状（いわゆるクロップ形状）が発生してしまうことが知られていた。また、平孔型圧延段階（本実施の形態における第５孔型Ｋ５での圧延造形）では、フランジ部の圧下率よりウェブ部の圧下率が大きくなるために、いわゆるタングと呼ばれるクロップ形状が発生してしまうことが知られていた。以下、これらのクロップ形状について図７を参照して説明する。
　図７は、従来のＨ形鋼圧延技術に関する概略説明図であり、（ａ）は従来のエッジング圧延を側面から見た概略側面図であり、（ｂ）は従来の平孔型圧延を上方から見た概略平面図である。なお、図７における左側が圧延上流側を示している。
　図７（ａ）に示すように、従来のＨ形鋼製造技術では、エッジング圧延段階でフランジ部の圧下を積極的に行っているため、被圧延材Ａの長手方向においてフランジ部の伸びがウェブ部の伸びを上回り、いわゆるフィッシュテールと呼ばれるクロップ形状部９０が形成されてしまう（図７（ａ）中の破線部参照）。
　その後、図７（ｂ）に示すように、従来のＨ形鋼製造技術では、平孔型圧延段階でフランジ部に比べウェブ部の圧下率が相対的に大きいため、被圧延材Ａの長手方向においてウェブ部の伸びがフランジ部の伸びを上回り、いわゆるタングと呼ばれるクロップ形状部９２が形成されてしまう（図７（ｂ）中の破線部参照）。
　このようなフィッシュテールあるいはタングと呼ばれるクロップ形状部９０、９２は、圧延の噛み込み端と圧延蹴出し端の両方で形成・成長するが、特に、圧延蹴出し端における成長が著しいことが知られている。
　なお、このように形成されるクロップ形状部９０の長手方向長さをＬ１とし、クロップ形状部９２の長手方向長さをＬ２とする。
　このように形成されたクロップ形状部９０、９２は、その後の工程（中間圧延工程）において圧延機への噛み込み不良を生じさせる恐れがあり中間圧延の続行が困難になるといった問題がある。具体的には、図７（ｂ）に示した、クロップ形状部９０、９２は以下のような問題を生じさせる。
　即ち、フィッシュテールと呼ばれるクロップ形状部９０が形成された場合、後工程である中間圧延において、ユニバーサル圧延時に被圧延材Ａのフランジ部が水平ロール側面と竪ロールとの間で圧延されること、及び、竪ロールは通常無駆動ロールであることから、ユニバーサル圧延機の出側での被圧延材Ａの曲がりにつながり易く、チョック内に引き込まれる圧延になり易い。また、フランジ部が先行するような形状のクロップ形状部９０は、圧延機での噛み込み時の上下ずれが生じた場合、そのままフランジ部を噛み込み、ウェブ部を付け替えることで、ウェブ－フランジ接続部である付け根部を引き裂くといった重大な圧延トラブルや寸法悪化につながる恐れがある。
　また、ウェブが先行するような形状のクロップ形状部９２は、圧延機での噛み込み時の左右ずれが生じた場合、そのままの位置でフランジ部を圧延するために、ウェブ－フランジ接続部である付け根部を引き裂くといった重大な圧延トラブルや寸法悪化につながる恐れがある。
　このような種々の寸法悪化につながる問題が存在することに鑑み、従来のＨ形鋼製造技術では、例えば粗圧延工程と中間圧延工程との間において、上記クロップ形状部９０やクロップ形状部９２を切り捨て部位として切断する中間クロップ切断工程を設けて対応している。
　以上図７を参照して説明した事情に鑑み、本発明者らは粗圧延工程（エッジング圧延及び平孔型圧延）において形成される上記クロップ形状部９０及びクロップ形状部９２の成長を抑制させる技術について検討を行い、以下に説明する知見を得た。
　本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法では、図２～図６に圧延造形を行う第１孔型Ｋ１～第５孔型Ｋ５を用いる旨を説明したが、これらの孔型を用いた圧延では、孔型が刻設された孔型ロールは、そのロール隙を自在に変更可能な構成となっている。また、ロール隙の変更は、被圧延材Ａの圧延造形中に実施することも可能であり、圧下量の変更を行うこともできる。なお、このようなロール隙の変更は、例えば孔型ロールを移動させてロール隙を変更するための圧下機構（油圧機構、図２～６に図示せず）を設けた構成の圧延機（サイジングミル３、粗圧延機４）とすることで実施される。
　このような圧延機の構成に基づき、本発明者らは、第１孔型Ｋ１～第５孔型Ｋ５を用いて圧延造形を行う際に、１又は任意の複数の孔型での圧延造形をいわゆるダブル片パス圧延と呼ばれる方法で圧延造形を行うことを創案した。ダブル片パス圧延とは、例えば１つの孔型において被圧延材Ａに対して複数パスのリバース圧延を行う場合に、被圧延材Ａを往復させる各パス全てにおいて、当該被圧延材Ａの長手方向後端部の所定の長さの区間を圧延造形する時のみロール隙を拡げ、当該孔型における圧下量を通常の圧下量よりも低下させる、あるいは圧下量を０とする技術である。なお、上記ダブル片パス圧延を実施する孔型は、第１孔型Ｋ１～第５孔型Ｋ５のいずれか１孔型でも良く、２以上の複数の孔型でも良い。
　上述したように、従来の製造技術では、フィッシュテールあるいはタングと呼ばれるクロップ形状部９０、９２は、圧延の噛み込み端と圧延蹴出し端の両方で形成・成長し、特に、圧延蹴出し端における成長が顕著であるが、上記ダブル片パス圧延を適用して所定の区間での圧下量を低下あるいは０とすることで、クロップ形状部９０、９２の成長を抑制させることができる。
　図８は、本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法において、第１孔型Ｋ１での圧延造形でダブル片パス圧延を適用した場合の概略説明図であり、側面から見た概略側面図である。なお、図８には説明のため、あるパスでの圧延造形前の被圧延材Ａ（図中左側）と、当該パスでの圧延造形終了直前（図中中央）と、当該パスでの圧延造形終了後（図中右側）を図示している。
　図８に示すように、本実施の形態に係る第１孔型Ｋ１での圧延造形におけるあるパスでは、圧延造形開始時から圧延造形終了直前までは、図２に示す圧延造形を実施するために必要なロール隙（上孔型ロール２０と下孔型ロール２１との間隔）で圧延造形が実施される。一方、当該パスでの圧延造形終了直前から圧延造形終了までの所定区間Ｌに対する圧延造形では、ロール隙を拡げた状態（図８中破線部参照）で圧延造形が行われる。具体的には、圧延造形終了直前から徐々に圧下量を減らすようにロール隙を段階的に拡げても良く、あるいは、圧下量を０とするようにロール隙を大きく拡げても良い。
　このように実施される圧延造形では、被圧延材Ａに対して、所定区間Ｌについては他の区間と比べて圧下量が少ない状態（あるいは圧下量が無い状態）で圧延造形が実施され、被圧延材Ａの長手方向においてそれ程大きな圧下は実施されない。従って、図７（ａ）を参照して上述した、エッジング圧延段階において、フランジ部の伸びがウェブ部の伸びを上回り、いわゆるフィッシュテールと呼ばれる形状不良部が形成されることがほとんどない。即ち、圧延蹴出し端において所定区間Ｌでの圧下量が低下あるいは０となるために、上記説明したようなクロップ形状部９０の成長が抑制される。このため、上記説明したような、中間クロップ切断工程の省略化又は簡略化が可能となり、歩留まりの向上や圧延の効率化が実現される。
　なお、エッジング圧延段階でリバース圧延を採用した場合、図８に説明したパスの次パスでは、図８に示す方向と逆の方向で圧延造形が行われるため、上記所定区間Ｌは噛み込み端となる。この時には、所定の圧延造形が可能なロール隙とされるため、当該所定区間Ｌに対しては、このパスにおいて噛み込み端として圧延造形が施される。即ち、所定区間Ｌに関しても、十分な圧延造形が施される。
　ここで、図８には、第１孔型Ｋ１を例示して説明したが、同様の作用効果は、エッジング圧延段階に用いられる各孔型にいえるものであり、ダブル片パス圧延はエッジング圧延段階に用いる１又は複数の孔型に適用することも可能である。
　図２～図６を参照して上述した本実施の形態に係る粗圧延工程では、エッジング圧延段階のうちの、特に、スラブ端面に最初の割り込みを形成する第１孔型Ｋ１と、割り込みによって形成された分割部位を折り曲げる造形を行う第３孔型Ｋ３及び第４孔型Ｋ４においてクロップ成長が顕著である。これは、スラブ端面に最初に割り込みを形成する工程においては、孔型側壁による強い拘束状態でエッジングされるためであり、また、分割部位の折り曲げを行う工程においては、曲げ変形中にスラブ幅方向に所定量の圧下が負荷され、最終的にスラブ端面が孔型周面に接触した状態でエッジングされることによるものである。これは、後述する実施例において第１孔型Ｋ１～第３孔型Ｋ３でのエッジング圧延に相当するＧ１～Ｇ３において、主にＧ１及びＧ３においてクロップ長が成長していることからも明らかである（図１０参照）。
　即ち、いわゆるフィッシュテールと呼ばれる形状不良部が形成される恐れがある、第１孔型Ｋ１、及び／又は、第３孔型Ｋ３以降のエッジング圧延造形孔型（本実施の形態では第３孔型Ｋ３及び第４孔型Ｋ４）について、特にダブル片パス圧延を適用することが好ましい。
　なお、第１孔型Ｋ１において形成された割り込みを更に深くするような造形を行う第２孔型Ｋ２に関しては、形状不良部（クロップ部）の成長が小さいことから、必ずしもダブル片パス圧延を適用しなくても良い。
　但し、第２孔型Ｋ２においても、被圧延材の端面と孔型周面とが接触した状態で圧下されるパスでは、他のパスよりもクロップ部の成長が大きい。従って、第２孔型Ｋ２での圧延造形においても、被圧延材の端面と孔型周面とが接触した状態で圧下されるパスでは、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形することが好ましい。
　また、圧延ロール隙が拡げられて圧延造形される当該所定区間では、被圧延材の端面と孔型周面とが接触していなくても良い。但し、被圧延材の端面と孔型周面とが接触するパスが１パスである場合、被圧延材の長手方向後端部に未圧下部が残存する恐れがあるため、更に接触パスを１パス増やして形状を整えることが必要となる場合がある。そのような場合などには、第２孔型Ｋ２での全パスにおいて、ダブル片パス圧延を行っても良い。
　また、図９は、本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法において、第５孔型Ｋ５（平造形孔型）での圧延造形でダブル片パス圧延を適用した場合の概略説明図であり、上方から見た概略平面図である。なお、図９には説明のため、あるパスでの圧延造形前の被圧延材Ａ（図中左側）と、当該パスでの圧延造形終了後（図中右側）を図示している。
　図９に示すように、第５孔型Ｋ５での平孔型圧延においても、上記エッジング圧延段階と同様に、圧延造形開始時から圧延造形終了直前までは、図６に示す圧延造形を実施するために必要なロール隙で圧延造形が実施される。一方、当該パスでの圧延造形終了直前から圧延造形終了までの所定区間Ｌに対する圧延造形では、ロール隙を拡げた状態で圧延造形が行われる。具体的には、圧延造形終了直前から徐々に圧下量を減らすようにロール隙を段階的に拡げても良く、あるいは、圧下量を０とするようにロール隙を大きく拡げても良い。
　このように実施される圧延造形では、被圧延材Ａに対して、所定区間Ｌについては他の区間と比べて圧下量が少ない状態（あるいは圧下量が無い状態）で圧延造形が実施され、被圧延材Ａの長手方向においてフランジ部、ウェブ部ともにそれ程大きな圧下は実施されない。従って、平孔型圧延段階でフランジ部に比べウェブ部の圧下率が相対的に大きい場合であっても、圧下率自体が極めて小さいために、被圧延材Ａの長手方向においてウェブ部の伸びがフランジ部の伸びを上回ったとしても、いわゆるタングと呼ばれる形状不良部（図７（ｂ）参照）は、図９に示すように、顕著には形成されない。即ち、圧延蹴出し端において所定区間Ｌでの圧下量が低下あるいは０となるために、上記説明したようなクロップ形状部９２の成長が抑制される。このため、上記説明したような、中間クロップ切断工程の省略化又は簡略化が可能となり、歩留まりの向上や圧延の効率化が実現される。
　なお、平孔型圧延段階においても、リバース圧延を行うため、図９に説明したパスの次パスでは、図９に示す方向と逆の方向で圧延造形が行われる。即ち、上記所定区間Ｌは、次パスでは噛み込み端となる。この時には、所定の圧延造形が可能なロール隙とされるため、当該所定区間Ｌに対しては、このパスにおいて噛み込み端として圧延造形が施される。即ち、所定区間Ｌに関しても、十分な圧延造形が施される。但し、図９に説明したパスの次パスでの所定区間Ｌに関する圧下量は、前段パスの圧下量に加え、当該次パスでの圧下量も同時に加える必要があるため、パススケジュールの設計においては、上記所定区間Ｌに対する圧下量について十分に検討を行うことが重要である。
　以上、図８及び図９を参照して、エッジング圧延段階においてダブル片パス圧延を適用した場合（図８）と、平孔型圧延段階においてダブル片パス圧延を適用した場合（図９）についてそれぞれ説明した。本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法でダブル片パス圧延を適用させる場合、エッジング圧延段階（即ち、第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４に相当する圧延造形）のみに適用させても良く、平孔型圧延段階（即ち、第５孔型Ｋ５に相当する圧延造形）のみに適用させても良く、更には、エッジング圧延段階と平孔型圧延段階の両方に適用させても良い。いずれの場合であっても、中間クロップ切断工程の省略化又は簡略化が可能となり、歩留まりの向上や圧延の効率化を図ることが可能である。
　また、各圧延造形段階においてリバース圧延を採用する場合に、ダブル片パス圧延を所定の任意のパスで適用しても良く、全てのパスで適用しても良い。形状不良部を形成させずに、クロップ部の成長を抑制させることが望ましいといった観点からは、全てのパスでダブル片パス圧延を適用することが望ましい。
　なお、図８及び図９を参照して説明したダブル片パス圧延を適用する場合に関し、ロール隙を拡げた状態で圧延造形を行うことが求められる所定区間Ｌは任意に設定可能である。例えば、図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明した、従来のＨ形鋼製造技術において形状不良部９０、９２が形成されてしまう被圧延材Ａの長手方向の区間Ｌ１、Ｌ２を、上記所定区間Ｌとして設定することが好ましい。
　所定区間Ｌを定めるに際し、被圧延材Ａの圧延における非定常部と定常部との境界を明確にし、少なくとも非定常部については所定区間Ｌに含めることが必要である。定常部を所定区間Ｌに含めると、定常部の一部範囲においてロール隙が拡げられ、定常部に圧下残りが生じる恐れがある。しかしながら、定常部の圧下が後段パスにずれる影響は小さいため、所定区間Ｌは非定常部の範囲を全て含み、且つ定常部の一部まで広げられる程度の範囲とすることが好ましい。具体的に所定区間Ｌを定める際には、素材断面、被圧延材寸法、孔型形状、パススケジュール等の全ての要素に基いて定めることになるため、ラボ実験や実機試験を行って各パスごとに非定常部長さを計測し、好適な長さを定めることになる。
　以上説明した、本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法によれば、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）に割り込みを入れ、それら割り込みによって左右に分かれた各部分を左右に折り曲げる加工を行い、フランジ部８０を形成するといった造形をすることで、被圧延材Ａ（スラブ）の上下端面を上下方向にほぼ圧下することなくＨ形粗形材１３の造形を行うことができる。即ち、従来行われていたスラブ端面を常に圧下する粗圧延方法に比べ、フランジ幅を広幅化させてＨ形粗形材１３を造形することが可能となり、その結果、フランジ幅の大きな最終製品（Ｈ形鋼）を製造することができる。
　更に、上記作用効果に加え、本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法によれば、エッジング圧延段階（即ち、第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４に相当する圧延造形）、及び／又は、平孔型圧延段階（即ち、第５孔型Ｋ５に相当する圧延造形）で、被圧延材Ａの所定区間Ｌ（圧延造形時の後尾端）に対する圧延造形時に、ロール隙を拡げ、いわゆるダブル片パス圧延を実施することで、従来のＨ形鋼製造技術において形成されていた被圧延材長手方向端部での形状不良部の成長を抑制させることができる。これにより、中間クロップ切断工程の省略化又は簡略化が可能となり、歩留まりの向上や圧延の効率化が実現される。即ち、最も理想的には、粗圧延工程、中間圧延工程、仕上圧延工程の全てを中間クロップ切断工程を挟むことなく実施することができ、クロップ切断を全工程（粗圧延工程、中間圧延工程、仕上圧延工程）の後に実施するのみで被圧延材長手方向に生じるクロップ部の除去を完了させることができる。なお、必要に応じ、粗圧延工程後、且つ中間圧延工程の前段階又は途中段階（中間圧延工程における圧延パスの間）で、被圧延材のウェブ部のみに対して中間クロップ切断工程を行っても良い。
　特に、ウェブ高さ１０００ｍｍ以上、又は、フランジ幅４００ｍｍ以上の大型のＨ形鋼製品の製造では、被圧延材Ａの単位長さあたりの重量が大きく、圧延時の製品伸び長さが短いために、全長に占めるクロップ部の割合が大きく、クロップ部の成長は歩留まりの低下につながり易い。従って、本実施の形態に係るクロップ部の成長を抑制させる技術は、大型のＨ形鋼製品の製造において特に有用である。
　以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　上記実施の形態において、第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４の４つの孔型を用いて被圧延材Ａの造形を行い、その後、第５孔型Ｋ５を用いて平造形圧延を行う技術を説明したが、粗圧延工程を実施する孔型数はこれに限られるものではなく、第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４に示す圧延造形工程を更に多くの孔型を用いて実施しても良い。即ち、上記実施の形態に示した孔型構成は一例であり、サイジングミル３や粗圧延機４に刻設される孔型の数は任意に変更可能であり、好適に粗圧延工程を実施することができる程度に適宜変更される。
　また、Ｈ形鋼を製造する際の素材としてはスラブを例示して説明したが、類似形状のその他素材についても本発明は当然適用可能である。即ち、例えばビームブランク素材を造形してＨ形鋼を製造する場合にも適用できる。
　本発明の効果を、実施例を用いて検証する。
　以下では、先ず、特許文献１等に例示される、従来のＨ形鋼製造技術に係る製造方法（以下、ウェッジ法とも呼称する）と、本願発明技術に係る製造方法（以下、スプリット法とも呼称する）とを比較する実験を行った結果を実験例１として示す。そして、スプリット法において、上記実施の形態で説明した、いわゆる「ダブル片パス圧延」の適用有無を比較する実験を行った結果を実験例２として示す。
　（実験例１）
　参考例１として、従来法であるウェッジ法によるＨ形鋼製造技術を用いてエッジング圧延を行い、その時のクロップ部長さ（クロップ長）を測定した。一方、参考例２として、図２～図４に示した第１孔型Ｋ１～第３孔型Ｋ３を用いてスプリット法によるエッジング圧延を行い、その時のクロップ部長さを測定した。なお、本検証の条件として、素材スラブ断面を１８００ｍｍ×３００ｍｍとし、実施例におけるエッジング圧延でのウェッジ角度は、第１孔型Ｋ１及び第２孔型Ｋ２で３０°とし、第３孔型Ｋ３で９０°とした。また、エッジング量は各孔型での突起部先端位置（ウェッジ先端位置）での圧下量とした。
　図１０は、参考例１（図中、ウェッジ法）及び参考例２（図中、スプリット法）の検証結果を示すグラフであり、それぞれの場合のエッジング量（エッジング圧延による圧下量）とクロップ長の関係を示すグラフである。なお、図１０中のＧ１～Ｇ３との記載は、上記実施の形態に係る第１孔型Ｋ１～第３孔型Ｋ３におけるエッジング圧延に相当する。また、図１０のプロットは、被圧延材の長手方向両端のクロップ長の平均値を採ったものである。
　図１０に示すように、参考例１では、クロップ長がエッジング量にほぼ比例して成長しており、例えばエッジング量が６００ｍｍの時、クロップ長は約２５０ｍｍまで成長した。
　一方、参考例２では、クロップ長に多少の成長は見られるものの、特に第２孔型Ｋ２（図中のＧ２）でのクロップ部の成長は見られず、クロップ長の成長が比較例と比べて抑制されていることが分かる。例えばエッジング量が９００ｍｍの時、クロップ長は約８０ｍｍに留まっている。
　（実験例２）
　比較例として、図２～図５に示した第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４を用いたスプリット法により、ダブル片パス圧延を適用せずにエッジング圧延を行い、その時の被圧延材両端のクロップ部長さ（クロップ長）を測定した。図１２は、比較例の測定結果を示すグラフであり、グラフ中の２つのプロットは、被圧延材の長手方向両端のクロップ長を示すものである。
　また、実施例として、図２～図５に示した第１孔型Ｋ１～第４孔型Ｋ４を用いたスプリット法において、第１孔型Ｋ１、第３孔型Ｋ３、第４孔型Ｋ４（それぞれ図中のＧ１、Ｇ３、Ｇ４に対応）での圧延造形の全パスでダブル片パス圧延を行い、その時の被圧延材両端のクロップ部長さ（クロップ長）を測定した。図１３は、実施例の測定結果を示すグラフであり、グラフ中の２つのプロットは、被圧延材の長手方向両端のクロップ長を示すものである。
　実施例においてダブル片パス圧延を行う場合には、各圧延パスにおいて被圧延材の終端部の約４００ｍｍからロール隙を拡げ、最終端部ではロール開放を行った。
　なお、比較例及び実施例で用いた素材スラブは、断面が２３００ｍｍ×３００ｍｍ、長さ４０００ｍｍのスラブである。また、各孔型での圧延パススケジュールは、以下の表１の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 但し、表１中の「ロール隙」は、孔型の上下ロールのウェッジ（突起部）先端部分同士の間隔（距離）を示すものであり、上記実験例１の「エッジング量」と同義である。
　図１２、図１３の比較から分かるように、ダブル片パス圧延を適用した場合（図１３）では、非適用の場合（図１２）に比べ各孔型でのクロップ成長量が抑制されている。特に、Ｇ１、Ｇ３、Ｇ４（第１孔型Ｋ１、第３孔型Ｋ３、第４孔型Ｋ４に相当）でのクロップ成長量が大きく抑制されている。最終的なクロップ長は、ダブル片パス圧延を適用した場合は約４０ｍｍ弱であり、非適用の場合は約９０ｍｍ弱であり、ダブル片パス圧延を適用することによりクロップ長が１／２以下となった。
　以上の実験例２の結果によれば、本発明に係るダブル片パス圧延を適用したＨ形鋼の製造技術では、エッジング圧延段階においてクロップ長の成長が大きく抑制されることが分かる。これにより、従来のＨ形鋼製造技術において恒常的に行われていた中間クロップ切断工程を行うことなく圧延造形を実施することができる。即ち、歩留まりの向上や圧延の効率化が実現される。
　本発明は、例えば矩形断面であるスラブ等を素材としてＨ形鋼を製造する製造技術に適用できる。
　　１…圧延設備
　　２…加熱炉
　　３…サイジングミル
　　４…粗圧延機
　　５…中間ユニバーサル圧延機
　　８…仕上ユニバーサル圧延機
　　９…エッジャー圧延機
　　１１…スラブ
　　１３…Ｈ形粗形材
　　１４…中間材
　　１６…Ｈ形鋼製品
　　２０…上孔型ロール（第１孔型）
　　２１…下孔型ロール（第１孔型）
　　２５、２６…突起部（第１孔型）
　　２８、２９…割り込み（第１孔型）
　　３０…上孔型ロール（第２孔型）
　　３１…下孔型ロール（第２孔型）
　　３５、３６…突起部（第２孔型）
　　３８、３９…割り込み（第２孔型）
　　４０…上孔型ロール（第３孔型）
　　４１…下孔型ロール（第３孔型）
　　４５、４６…突起部（第３孔型）
　　４８、４９…割り込み（第３孔型）
　　５０…上孔型ロール（第４孔型）
　　５１…下孔型ロール（第４孔型）
　　５５、５６…突起部（第４孔型）
　　５８、５９…割り込み（第４孔型）
　　８０…フランジ部
　　８２…ウェブ部
　　８５…上孔型ロール（第５孔型）
　　８６…下孔型ロール（第５孔型）
　　９０、９２…クロップ形状部
　　Ｋ１…第１孔型
　　Ｋ２…第２孔型
　　Ｋ３…第３孔型
　　Ｋ４…第４孔型
　　Ｋ５…第５孔型（平造形孔型）
　　Ｔ…製造ライン
　　Ａ…被圧延材

Claims (11)

  1. 粗圧延工程、中間圧延工程、仕上圧延工程を備えたＨ形鋼の製造方法であって、
    前記粗圧延工程を行う圧延機には、被圧延材を圧延造形する５以上の複数の孔型が刻設され、
    当該複数の孔型では被圧延材の１又は複数パス造形が行われ、
    前記複数の孔型のうち第１孔型及び第２孔型には、被圧延材の幅方向に対し鉛直に割り込みを入れて被圧延材端部に分割部位を形成させる突起部が形成され、
    前記複数の孔型のうち最終孔型を除く第３孔型以降には、前記割り込みに当接し、形成された分割部位を順次折り曲げる突起部が形成され、
    前記複数の孔型のうち最終孔型は平造形孔型であり、
    前記複数の孔型のうち最終孔型を除く第２孔型以降では少なくとも１パス以上の造形において被圧延材の端面と孔型周面とが接触した状態で圧下が行われ、
    前記複数の孔型における圧延造形の少なくとも１パス以上で、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行うことを特徴とする、Ｈ形鋼の製造方法。
  2. 前記第１孔型及び第２孔型に形成された突起部の先端部角度は２５°以上４０°以下であることを特徴とする、請求項１に記載のＨ形鋼の製造方法。
  3. 前記複数の孔型のうち第１孔型での圧延造形の全パスにおいて、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載のＨ形鋼の製造方法。
  4. 前記複数の孔型のうち少なくとも第３孔型及び第４孔型での圧延造形の全パスにおいて、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行うことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法。
  5. 前記複数の孔型のうち第２孔型での圧延造形において、被圧延材の端面と当該第２孔型の孔型周面とが接触した状態で圧下が行われるパスでは、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行うことを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法。
  6. 前記複数の孔型のうち最終孔型での圧延造形の全パスにおいて、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行うことを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法。
  7. 前記複数の孔型のうち第１孔型及び最終孔型を除く全ての孔型での圧延造形の全パスにおいて、被圧延材の圧延長手方向後端部の所定区間に対する圧延ロール隙を当該所定区間以外に対する圧延ロール隙に比べ拡げて圧延造形を行うことを特徴とする、請求項１～６に記載のＨ形鋼の製造方法。
  8. 前記粗圧延工程後、且つ、前記中間圧延工程の前段階において、被圧延材のウェブ部のみに対して中間クロップ切断工程を行うことを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法。
  9. 前記粗圧延工程、中間圧延工程、仕上圧延工程の全てを完了した後に、被圧延材の長手方向端部に形成されたクロップ形状部を初めて除去することを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法。
  10. 前記粗圧延工程を行う圧延機には、当該圧延機の孔型ロールのロール隙を変更する圧下機構が設けられていることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法。
  11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法によって製造されるＨ形鋼製品であって、
    ウェブ高さ１０００ｍｍ以上、又は、フランジ幅が４００ｍｍ以上であることを特徴とする、Ｈ形鋼製品。
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