JP2727943B2 - 粗形鋼片の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｈ形鋼および類似形鋼
の素材である粗形鋼片の製造方法、特に、二重式圧延機
の開孔型 (以下、オープンカリバーという) によって連
続鋳造スラブ(以下、ＣＣスラブという) 等の偏平鋼片
を素材としてＨ形鋼用粗形鋼片に粗圧延する粗形鋼片の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｈ形鋼は、鋼塊から分塊圧延され
た粗形鋼片 (ビームブランク) を加熱し、ユニバーサル
ミルによって圧延する分塊圧延法により製造されてい
た。近年、省エネルギーおよび歩留り向上の観点から、
ＣＣスラブを直接圧延して製造する方法が実施されるよ
うになってきた。

【０００３】一般に、ＣＣスラブは、鋼塊程厚みがない
ため、従来の孔型圧延法ではフランジ幅の大きな粗形鋼
片を形成することはできない。そこで、種々の新しい圧
延方法が提案されている。そのうちの代表例のいくつか
を以下に説明する。

【０００４】まず、第１の方法 (特開昭55−70402 号公
報参照) は、粗圧延機に於て、溝底幅が漸次大きくなる
多数のボックス孔型を用い、スラブの幅方向を上下方向
として順次孔型を変更しながら幅殺し圧延を行い、材料
をドッグボーン形状に変形させた後に、仕上げ孔型によ
り所定の粗形鋼片に圧延しようとするのものである。こ
の方法では、多数のボックス孔型が必要である。このた
め、通常、１台だけの粗圧延機では、大寸法のＨ形鋼用
粗形鋼片はロール胴長の制約から形成が難しい。

【０００５】第２の方法 (特開昭56−41002 号公報参
照) は、ボックス孔型の底部中央に凸状の突起 (以下、
ベリーという) を設け、これによりスラブの厚み方向中
央部に凹状の溝を形成し、次に孔型に於て同様のベリー
で材料を倒れないように保持しつつ幅殺し圧延を行い材
料をドッグボーン形状にし、ついで通常の平らな底部を
持つボックス孔型で材料の凹部を消し、仕上げ孔型によ
り所定の粗形鋼片を形成する方法である。

【０００６】これら従来技術は、スラブの幅方向の圧下
が非常に大きいため、粗形鋼片先後端部に非常に大きな
フィッシュテールが発生し、粗圧延後のクロップ切り捨
て量が大きく、圧延歩留りの低下を招いている。さら
に、幅方向の圧下にかなりのパス回数を必要とするた
め、圧延能率も大幅に低下する。偏平比の大きなスラブ
をその幅方向に垂直に立てて上下方向に圧下する場合、
圧延中にボックス孔型内にて材料の偏りが発生し易く、
孔型側壁により圧延疵を生じ、この疵が製品にまで残存
することが多い。

【０００７】第３の方法 (特公昭58−19361 号公報参
照) は、図５ (Ａ) に示すように、ボックス孔型底中央
に膨出部10を設け、膨出部10の頂部角度を異にする複数
の孔型を使用し、フランジ相当部を拡げるものである。
この方法では、材料が次の孔型に噛み込む際に、材料頂
角と孔型頂角とが異なるため、図５ (Ｂ) に示すよう
に、材料のフランジ相当部先端から噛み込み、左右均等
に押し開くのが難しく、材料に捻れが発生する。

【０００８】第４の方法 (特公昭59−18124 号公報参
照) は、図６に示すように、ブレークダウンミル等の２
重式孔型圧延機のロールに孔設した、底部中央に三角状
山形部11を設けた複数の割り孔型により、加熱した扁平
鋼片の両側縁に三角凹状スリットを入れ、前記山形部11
の頂角同一で順次高さを増した割り孔型により該スリッ
トを深くした後、前記ロールに孔設した平底ボックス孔
型による複数回の圧延により前記スリットを押し拡げて
平坦にし、続いて前記ロールに孔設した造形孔型により
所定断面形状に成形するものである。

【０００９】この方法によれば、粗形鋼片の先後端部に
大きなフィッシュテールが発生しないので歩留りが向上
し、フランジ幅出し効率がよいので圧延パス回数減少に
よる圧延能率が向上し、大寸法のＨ形鋼を製造する場合
も一回の加熱だけで製造が可能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は種々のサイズのＨ形鋼に関して、上記第４の方法で
ブレークダウンミルのロール孔型設計を行い、連鋳スラ
ブから粗形鋼片を得るための粗圧延を行ってきた結果、
以下のような問題点を明らかにした。すなわち、 一般にＨ高さ (ウェブ高さ) が大きい大寸法のＨ形
鋼の粗形鋼片をブレークダウンミルで圧延する際、造形
孔型で材料のウェブ相当部の厚み圧下を行うに当たっ
て、ウェブ高さ方向 (スラブの幅方向) に材料の幅広が
りが生じる。このため、図７（Ａ）に示すように、上下
のロール12の間隙に圧延材料15のフランジ部外面13が噛
みだし、極端な場合には噛みだし部14が製品において疵
(フランジ外面の線状かぶさり疵) になることがある。
このため、造形孔型で適当なパス回数圧延を行った後は
必ず、図７（Ｂ）に示すように、圧延材料15を90度転回
してフランジ外面の噛みだし部14をボックス孔型16で平
坦化する (以下、慣らしエッジングという) 工程を挿入
する必要がある。

【００１１】この慣らしエッジング工程は、造形孔型圧
延を１〜２パス行う度に１パス行っているのが一般的で
あり、この慣らしエッジング工程がブレークダウン圧延
の能率向上の阻害要因となっているのが現状である。

【００１２】 製品のウェブ厚みが薄い (フランジ厚
みに対して) サイズに対しては、ブレークダウン圧延後
の粗形鋼片 (ビームブランク) についても、ウェブ厚み
はフランジ厚みに対して薄い形状に仕上げておく必要が
ある。しかるに、造形孔型にも依るがウェブ厚みの圧下
を繰り返すに従って、ウェブ部分の延伸がフランジ部分
の延伸に比べて大きくなるため、図８に示すように、圧
延材料15のフランジからウェブに向けてのメタルフロー
が活発化する。このため、フランジ相当部の孔型に対す
る充満性は次第に低下し、とくにフランジの内側部分17
の肉引けが顕著になるのが一般的である。

【００１３】ブレークダウンミルでの粗圧延終了時に、
上述の肉引けが極端に発生した状態で次のユニバーサル
ミルによる中間圧延を行うと、フランジの内側に線状の
かぶさり疵 (ラップ疵) を発生することにつながること
が判明している。

【００１４】本発明は、以上述べてきたような従来技術
の問題点・欠点、すなわち本出願人が提案した、フラン
ジ幅出し効率に優れ、高歩留りで薄スラブから大寸法の
Ｈ形鋼を製造可能とする前記粗形鋼片の製造方法 (特公
昭59−18124 号公報参照) の問題点を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、より高能率で圧延
疵の少ない粗形鋼片の製造を可能にするものである。

【００１５】具体的には、ウェブ高さが大きいＨ形鋼を
薄スラブから製造する場合に特に問題となる粗形鋼片圧
延時のブレークダウンミルの上下ロール間隙への材料の
噛みだし、さらにフランジ厚に対しウェブ厚の小さいサ
イズのＨ形鋼を製造する場合に特に問題となるフランジ
内面の肉引けを生じさせない粗形鋼片の圧延方法を提供
することが本発明の目的である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は種々検討を行った結果、以下に述べるよ
うにブレークダウンミルにおいて粗形鋼片の圧延を行う
ことにより、上記課題を解決することが出来ることを知
り、本発明を完成した。

【００１７】すなわち、ブレークダウンミルにおける造
形孔型圧延時にフランジ外面に、常時適切な形状の凹部
を設けた状態でウェブ厚みの圧下を行うことにより、上
記課題を解決することが可能であることが明らかになっ
たのである。そこで、本発明者はこの知見を利用してつ
ぎに述べる発明を完成するに至ったのである。

【００１８】第１の発明に係る粗形鋼片の製造方法は、
ボックス孔型底部中央に三角状山形部を設け、該山形部
の頂角を同じにし、かつ高さを順次大きくした複数の割
り孔型により、扁平鋼片の両側縁にスリットを入れ、順
次該スリットを押し拡げ、しかる後前記山形部の頂角よ
りも大きな頂角からなる三角状山形部とその先端に形成
された円弧状の突起とを有するボックス孔型により、前
記扁平鋼片の両側縁に凹部を有するドッグボーン状鋼片
に形成することを特徴とする。

【００１９】第２の発明に係る粗形鋼片の製造方法は、
さらに、上記圧延工程を経た後、前記ドッグボーン状鋼
片のうち製品ウェブ厚み相当部を造形孔型により圧下す
る複数パスの圧延を行うにあたり、途中パスに於て前記
円弧状の突起と三角状山形部とを有するボックス孔型に
より、前記ドッグボーン状鋼片の製品フランジ外面相当
部の凹部と前記ボックス孔型の突起部とが嵌め合うよう
に製品ウェブ高さ方向に該ドッグボーン状鋼片を圧下す
ることを特徴とする。

【００２０】

【作用】次に、本発明の作用を添付図面を参照してさら
に詳細に説明する。まず、連続鋳造等によって得られた
偏平鋼片（以下鋼片という。図２ (Ａ) 参照) 20を加熱
炉にて1200℃以上の温度に加熱する。ついで、鋼片20の
両側縁に三角凹状のスリット21を形成する [図２ (Ｂ)
および (Ｃ)]。

【００２１】このスリットは、図１に示すように、二重
式可逆粗圧延機 (ブレークダウンミル) のロール24に孔
設された割り孔型 I、II、III によって鋼片の幅方向を
上下として粗圧延を行うことにより形成される。各割り
孔型 I、II、III は所定の高さｈおよび頂角θの山形部
21を有している。各割り孔型 I、II、III の山形部21の
頂角θは一定であるが、高さｈは漸次増大するように設
定する。なお、これら各孔型 I、II、III の山形部の先
端は円弧状に面取りするのが望ましい。

【００２２】スリットを有する鋼片20は、次に、前記ロ
ール24に孔設された三角状山形部22とその先端に円弧状
の突起23とを有するボックス孔型IVにより、スリットが
押し拡げられるとともに、前記鋼片20の両側縁に凹部を
有するドッグボーン状に形成される [図２ (Ｄ)]。な
お、このボックス孔型IVを構成する三角状山形部22の頂
角θ' は前記割り孔型 I、II、III の山形部の頂角θよ
りも大きくしておく。なぜなら、θ' ≦θであればボッ
クス孔型 IV における鋼片圧下時に前記鋼片の両側縁凹
部と、孔型IVの三角状山形部22の先端に孔設された円弧
状の突起23の接触が先行するため、材料の倒れや捻れが
発生し易くなるほか、フランジ幅出し効率が悪化して所
定の製品フランジ幅が得られなくなるからである。

【００２３】それに対して、θ' ＞θであればボックス
孔型IVにおける鋼片圧下時に製品のフランジ相当部先端
からロールに噛み込むが、この場合、その直後に孔型IV
の三角状山形部22の先端に孔設された円弧状の突起23が
前記鋼片の両側縁凹部に接触を開始し、該突起23がセン
タリングをすることによって材料のフランジ相当部は左
右均等に押し開かれ、また材料の左右の捻れや振れは発
生しない。なお、上述の円弧状の突起23のＲ寸法として
は前記割り孔型III の山形部先端のＲ寸法に等しいか、
もしくはやや大きくとるのが望ましい。

【００２４】上記ボックス孔型IVによるスリット押し拡
げ圧延は、前述のスリット形成と同様に、鋼片の幅方向
を上下として複数回の圧延を繰り返すことにより、材料
のフランジ相当部の外面形状がボックス孔型IVの三角山
形状および先端の円弧状突起形状にほぼ類似するまで行
われる。

【００２５】次に、ドッグボーン断面の圧延材のウェブ
部の減肉と全断面形状の整形のため、前記ロールに孔設
した造形孔型Ｖにより圧延する [図２ (Ｅ)]。このと
き、フランジ外面凹部の存在により、フランジ内側は孔
型に対してほぼ充満した状態に維持される。一方、フラ
ンジ外面についても、外面凹部の存在により上下ロール
造形孔型両端部の間隙への材料の噛みだしが抑制され
る。よって、フランジ外面の圧延疵は生じない。なお、
造形孔型Ｖによる材料のウェブ圧下を数パス行った後
に、ウェブ高さ方向の幅拡がりによりフランジ内面の造
形孔型からの肉引けが起こらないように、造形孔型圧延
の途中に材料を90度転回し、鋼片の幅方向を上下として
前記ボックス孔型IVによる圧延 (慣らしエッジング圧
延) を行うこともあるが、通常造形圧延全パスを通じて
１ないし２回程度の頻度である。

【００２６】以上の説明では、割り孔型が３個でボック
ス孔型が１個の場合に付いて述べたが、割り孔型を２
個、ボックス孔型を１個以上とすることも可能である。
また、造形孔型は必要により２個以上孔設してもよい。

【００２７】

【実施例】本発明の実施例として、Ｈ900 ×300 ×16／
32 (mm) のＨ形鋼の製造に本発明に係るブレークダウン
ミルによる粗圧延を適用した結果について以下に述べ
る。

【００２８】本発明方法の実施に用いたＨ形鋼の熱間圧
延ラインは、図４に示すものである。図において、圧延
ライン１の上流側には、加熱炉２が配置されている。加
熱炉２の下流側には、順にブレークダウンミル３、粗ユ
ニバーサルミル４、エッジャーミル５、仕上ユニバーサ
ルミル６が配置されている。また、ブレークダウンミル
３と粗ユニバーサルミル４との間には、クロップソー７
が配置されている。

【００２９】素材として用いたＣＣスラブ寸法は厚さ18
0 mm×幅1400mmであり、これを加熱炉２で1250℃に加熱
した。その後、ブレークダウンミル３で圧延されたビー
ムブランク (粗形鋼片) の寸法はウェブ厚＝65mm、フラ
ンジ幅＝350 mm、ウェブ高さ＝1200mmであった。これを
粗ユニバーサルミル４と隣接するエッジャーミル５とで
15パスの可逆連続圧延を行い、最後に、仕上げユニバー
サルミル６にて、フランジの角度おこしと同時に最終フ
ランジ厚＝32mm、ウェブ厚＝16mmのＨ形鋼に仕上げた。

【００３０】さて、上記ブレークダウンミル３のロール
の孔型として、図１に示すような３種の割り孔型 I、I
I、III 、ボックス孔型 IV 、造形孔型Ｖの５個とし、
割り孔型 I、II、III の底部幅Ｗをそれぞれ210 、310
、400 mm、山形部21の高さｈを100 、160 、160 mmと
し、頂角θを60度とした。また、割り孔型 I、II、III
の山形部21の先端は各々半径15mm、20mm、80mmの丸みを
持たせた。ボックス孔型IVの底部幅Ｗ' は520 mmとし、
三角状山形部22の頂角θ' は168 度、造形孔型Ｖの底部
幅Ｗ" は1180mmとした。

【００３１】さらに図３に拡大して示すようにボックス
孔型IVの三角状山形部22の先端には高さ40mmの円弧状突
起 (半径100 mm) 23を設けた。粗圧延は、先ず前記加熱
スラブを幅方向を上下とし、割り孔型 I×１パス、II×
２パス、III ×２パスの圧延により、合計350 mm圧下
し、引続きボックス孔型IVで２パスも圧延によりスリッ
ト部を押し広げ、ウェブ高さ1170mm、フランジ幅520 mm
のドッグボーン断面の圧延材に成形した。

【００３２】次に該圧延材を90度転回し、造形孔型Ｖで
９パスの圧延によりウェブ厚65mm、フランジ幅350 mm、
ウェブ高さ1200mmの粗形鋼片に成形した。なお、フラン
ジ内面肉引け防止のために、造形孔型Ｖによる圧延を３
パス行った時点で該圧延材を90度転回し、ボックス孔型
IVによる慣らしエッジング圧延を１パス行った。

【００３３】この慣らしエッジング圧延の際、被圧延材
のフランジ外面凹部はボックス孔型IVに孔設された突起
23によってセンタリングされるため、圧下に伴う材料の
倒れや捻じれ、あるいは左右へのふらつき等は一切生じ
なかった。以上述べた本発明の方法によるブレークダウ
ンミル圧延のパススケジュールを表１にまとめて示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】次にこの粗形鋼片は、引き続きクロップソ
ー７で先後端のクロップを切り下げられた後、粗ユニバ
ーサルミル４、エッジャーミル５、仕上げユニバーサル
ミル６により製品に仕上げられた。

【００３６】また、比較のために従来のブレークダウン
ミルのロール孔型を用いた同一サイズのＨ形鋼の粗形鋼
片を圧延した場合について以下に記す。素材として用い
た連続鋳造スラブ寸法は厚さ250 mm×幅1500mmである。

【００３７】上記ブレークダウンミルのロールの孔型と
しては、図９に示すような３種の割り孔型 I、II、III
、ボックス孔型IV、造形孔型Ｖの５個とし、割り孔型
I、II、III の底部幅Ｗをそれぞれ280 、380 、470 m
m、山形部の高さｈを100 、160、160 mmとし、頂角θを
60度とした。また、割り孔型 I、II、III の山形部の先
端は各々半径15mm、20mm、80mmの丸みを持たせた。ボッ
クス孔型IVの底部幅Ｗ'は450 mmとし、造形孔型Ｖの底
部幅Ｗ" は1180mmとした。

【００３８】粗圧延は、まず前記加熱スラブを幅方向を
上下とし、割り孔型 I×１パス、II×３パス、III ×２
パスの圧延により、合計400 mm圧下し、引き続きボック
ス孔型IVで３パスも圧延によりスリット部を押し広げ、
ウェブ高さ1170mm、フランジ幅450 mmのドッグボーン断
面の圧延材に成形した。

【００３９】次に該圧延材を90度転回し、造形孔型Ｖで
11パスの圧延によりウェブ厚65mm、フランジ幅 350mm、
ウェブ高さ1200mmの粗形鋼片に成形した。なお、フラン
ジ外面噛み出し防止のために、造形孔型Ｖによる圧延を
２パス行う度に該圧延材を90度転回し、ボックス孔型IV
による慣らしエッジング圧延を各１パス行った。

【００４０】以上述べた従来の方法によるブレークダウ
ンミル圧延のパススケジュールを表２にまとめて示す。

【００４１】表１と表２の比較から判るように、本発明
の粗形鋼片の圧延方法によれば、より薄いスラブ (従
来：250 mm→本発明：180 mm) を用いて少ないパス回数
(従来：25パス→本発明：17パス) で孔型充満度の優れ
たドッグホーン状の鋼片の製造が可能である。

【００４２】

【表２】

【００４３】また、ブレークダウンミル３で粗圧延され
たドックホーン状の鋼片をクロップ切断後、粗ユニバー
サルミル４、エッジャーミル５及び仕上ユニバーサルミ
ル６で同一圧延条件で圧延したところ、表３に示すよう
に、本発明方法で粗圧延して得られた製品は、圧延能率
が１９０Ton/Hrであったが、従来例では１５０Ton/Hrで
あった。また、歩留りが９５％に対して９２％であり、
フランジ内外面の圧延疵の発生率が０％に対して２０パ
ーセントであった。このことから本発明方法によれば、
圧延能率の向上、歩留りの向上及びフランジ内外面疵の
減少を図れることが判った。

【００４４】

【表３】

【００４５】

【発明の効果】本発明では、円弧状の突起により圧延材
がセンタリングされるので、圧延疵を発生することなく
厚みの薄いスラブから大寸法のＨ形鋼を少ない圧延パス
回数で製造することができる。すなわち、薄スラブを用
いて幅方向の圧下が少ないため、粗形鋼片の先後端部に
大きなフィッシュテールが発生しないので歩留が向上
し、フランジ幅出し効率がよいので圧延パス回数減少に
よる圧延能率の向上に寄与し、産業上極めて有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブレークダウンミルロール孔型を
示す配置図である。

【図２】図２(A) 〜図２(E) は、本発明に係るブレーク
ダウンミル圧延における圧延材断面形状を示す説明図で
ある。

【図３】本発明に係るブレークダウンミルロール孔型の
うちボックス孔型形状を示す説明図である。

【図４】本発明方法の実施に用いたＨ形鋼の熱間圧延ラ
インを示す説明図である。

【図５】図５(A) は、従来のブレークダウンミルロール
孔型を示す配置図、図５(B) は、従来のブレークダウン
ミルロール孔型を用いた場合の粗形鋼片圧延上の問題点
を示す説明図である。

【図６】従来のブレークダウンミル圧延における圧延材
断面形状を示す説明図である。

【図７】図７(A) 、(B) は、従来のブレークダウンミル
ロール孔型を用いた粗形鋼片の圧延を行った場合に生じ
るフランジ外面噛みだしおよび慣らしエッジングをそれ
ぞれ示す説明図である。

【図８】従来のブレークダウンミルロール孔型を用いた
粗形鋼片の圧延を行った場合に生じるフランジ内面肉引
けを示す説明図である。

【図９】比較例として粗形鋼片の圧延に用いた従来のブ
レークダウンミルロール孔型を示す配置図である。

【符号の説明】

２１，２２：山形部 ２３： 円弧状突起 ２４： ロ
ール

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏平鋼片から粗形鋼片を製造する粗形鋼
   片の製造方法において、ボックス孔型底部中央に三角状
   山形部を設け、該山形部の頂角を同じにし、かつ高さを
   順次、大きくした複数の割り孔型により、前記偏平鋼片
   の両側縁にスリットを入れ、順次該スリットを押し拡げ
   るスリット形成工程と、前記山形部の頂角よりも大きな
   頂角からなる三角状山形部とその先端に形成された円弧
   状の突起とを有するボックス孔型により、スリットが形
   成された前記偏平鋼片の両側縁に凹部を有するドッグボ
   ーン状鋼片に形成するドッグボーン状鋼片形成工程とを
   含むことを特徴とする粗形鋼片の製造方法。
2. 【請求項２】 前記ドッグボーン状鋼片形成工程で形成
   された前記ドッグボーン状鋼片の製品ウェブ厚み相当部
   を造形孔型により圧下する複数パスの圧延を行うにあた
   り、途中パスに於いて前記円弧状の突起と三角状山形部
   とを有するボックス孔型により、前記ドッグボーン状鋼
   片の製品フランジ外面相当部の凹部と前記ボックス孔型
   の突起部とが嵌め合うように製品ウェブ高さ方向に該ド
   ッグボーン状鋼片を圧下する工程をさらに含むことを特
   徴とする請求項１に記載の粗形鋼片の製造方法。