(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連鋳製スラブの端部を幅出ししてドッグボーン形状とした後、粗圧延によってＨ形粗形断面にサイジングし、ユニバーサル圧延機によって所定のウエブ厚、フランジ厚および幅の広幅厚肉Ｈ形鋼に成形圧延する際の粗形圧延工程において、
まずフランジ内面傾斜θがドッグボーンの傾きと同程度に大きくした孔型圧延でフランジ脚長を出し、４箇所のフランジを整える第１の工程、
次にウエブ高さ方向を複数回圧下してフランジ内面傾斜を起こしつつ幅出しを行う第２の工程、
その材料を成形してフランジ広幅Ｈ形鋼用としての粗形断面形状に孔型圧延する第３の工程、
さらに前記第２の工程と同じくウエブ高さ方向の圧下による内面傾斜起こしと幅出しを行う第４の工程を経て、
その後、フランジ脚長減少圧延を行ってフランジ先端部厚が付け根厚に近づくよう増厚させる孔型成形圧延を行う第５の工程、
からなることを特徴とする広幅厚肉Ｈ形鋼の粗形鋼片圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、連鋳製スラブを素材としたフランジ幅が広くて肉厚の厚いＨ形鋼の粗形鋼片圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に大型Ｈ形鋼の圧延としては、造塊材をＨ形粗形断面に成形する造塊圧延法（たとえば、特開昭５３−５７１６７号公報参照）や、偏平スラブからＨ形粗形断面に成形するスラブ幅出し圧延法（たとえば、特開昭５５−７０４０２号公報、特開昭５６−９５４０２号公報、特開昭６０−２１１０１号公報参照）がある。
【０００３】
ところで、Ｈ形鋼のフランジ幅が広く、厚みの厚い断面は偏平スラブからの幅出し制約およびドッグボーンの厚み制約によって、たとえばＨ５００  ×５００  やＨ４００  ×４００  の厚肉サイズの場合は分塊圧延法が一般的な圧延法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したように従来法においては、広幅で厚肉のＨ形鋼は分塊圧延法によって造塊材を素材として製造されていることから、品質の安定あるいは歩留り向上などコスト低減の面から連鋳化が望まれていた。
しかし、従来から実施されている連鋳製の偏平スラブから大形Ｈ形鋼用粗形Ｈ断面を得ようとした場合、スラブ端部圧下により幅広がりで発生するドッグボーンの幅を制約する要因として、
（１）  圧延方向の延びを抑制して幅広がりとするため、広がりが増すにしたがって広がり効率が低下し目的の幅が出せない、
（２）  高さ方向の圧下で広がりを起こすが、高さ方向の圧下が進むと材料の倒れや形状の対称性が崩れてくる、
などが挙げられる。
【０００５】
また、フランジ厚みに関しては、ドッグボーン形状の先端に近い部分の厚みが薄く付け根部が厚いため、サイジング後Ｈ形鋼の先端近傍の厚みを確保するのが困難であった。
本発明は、上記したような従来技術の有する課題を解決した連鋳製スラブを用いて広幅かつ厚肉のＨ形鋼を圧延する際の粗形鋼片圧延方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、ウエブ高さ圧下による幅出しのとき、フランジ内面の傾斜角が起こされる現象を有効に活用し、幅出し効率を向上させることと脚長圧下によるフランジ先端部の増厚をはかり、フランジの厚み差が少ないＨ形粗形断面に仕上げることを組み合わせたものである。
【０００７】
すなわち、連鋳製スラブの端部を幅出ししてドッグボーン形状とした後、粗圧延によってＨ形粗形断面にサイジングし、ユニバーサル圧延機によって所定のウエブ厚、フランジ厚および幅の広幅厚肉Ｈ形鋼に成形圧延する際の粗形圧延工程において、まずフランジ内面傾斜θがドッグボーンの傾きと同程度に大きくした孔型圧延でフランジ脚長を出し、４箇所のフランジを整える第１の工程、次にウエブ高さ方向を複数回圧下してフランジ内面傾斜を起こしつつ幅出しを行う第２の工程、その材料を成形してフランジ広幅Ｈ形鋼用としての粗形断面形状に孔型圧延する第３の工程、さらに前記第２の工程と同じくウエブ高さ方向の圧下による内面傾斜起こしと幅出しを行う第４の工程を経て、その後、フランジ脚長減少圧延を行ってフランジ先端部厚が付け根厚に近づくよう増厚させる孔型成形圧延を行う第５の工程、からなることを特徴とする広幅厚肉Ｈ形鋼の粗形鋼片圧延方法である。
【０００８】
【作  用】
本発明によれば、ウエブ高さ方向の圧下を３工程に分けて実施するようにしたので、倒れの制約を少なくし、スラブの幅／厚みの比を大きくし、製造可能最大フランジ幅を大きくすることができる。また、ウエブ高さ、フランジ幅を１まわり小さいシリーズに粗成形する際、フランジ厚の先端と付け根部の差を小さくするよう先端部分を増厚させることによって、次のユニバーサル圧延時先端角部が充足しやすくなり製造可能最大フランジ厚を厚くすることができる。
【０００９】
以下に各工程の作用について、図１を用いて詳しく説明する。
▲１▼粗成形の作用；スラブ端部のドッグボーンを全てフランジ断面に成形させる目的で、粗成形の孔型として図１（ａ）  に示すようにフランジ部をドッグボーン形状より１まわり大きい形とし、初回パスは無条件でドッグボーン形状が残るようにする（図１（ｂ）  ）。また、フランジ内面の傾きθは、ウエブを圧下すると圧下されない部分がフランジ付け根部として残存しやすくする。この時の傾きθはドッグボーンの形状に近い角度、すなわち２０〜３０°とする。
▲２▼ウエブ高さ圧下時の作用；図１（ｃ）  に示すように、ウエブによる圧下反力を受けるａの部分と反力の少ないｂの部分では、断面の移動量が異なりΔθなる角度変化とΔＢなる幅変化が発生する。
▲３▼図１（ｄ）  に示すように、内面の角度θが小さくなり、フランジ幅Ｄが増加したところで、その形に近いフランジ形状にサイジングすれば製造可能な最も広いフランジ幅が得られる。
▲４▼フランジ先端厚を増やすため、さらにウエブ高さ方向に圧下を加え、▲２▼のステップと同じ作用で角度と幅の変化を起こさせる。
▲５▼フランジ先端増厚作用；孔型の形状を図１（ｅ）  のごとく脚長を圧下し、ｃ部を押さえるとメタルフローで行き場の限られるｃ部は隙間のｄ部を埋めることになり増厚し、フランジ付け根部と厚み差がほとんど無くなる。
▲６▼粗ユニバーサル圧延機において図１（ｆ）  で示すように初パス目からフランジ先端部の厚み圧下が得られるので、図１（ｇ）  で示すようなロール角度と材料角度差による非接触部が圧延材の延びによってなかなか充足しないといった問題がなく、フランジ先端部の角が簡単に整形されるようになる。
【００１０】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について図面を参照して詳しく説明する。
図２は本発明法を適用する圧延機の配置を示す概要図である。図において、１は均熱炉、２は分塊圧延機、３は連続式加熱炉、４はブレークダウン圧延機、５はダウンカットソー、６は粗ユニバーサル圧延機、７はエッジャ圧延機、８は仕上ユニバーサル圧延機である。
【００１１】
まず、たとえば厚さ；  ３１０ｍｍ×幅；１８００ｍｍの連鋳製スラブ１０は、均熱炉１で１２５０℃〜１３００℃に加熱され、分塊圧延機２によって粗成形圧延まで実施される。この分塊圧延機２に使用される分塊ロール２ａは、図３（ａ）  に示すＮｏ．  １〜Ｎｏ．  ４の４個の孔型を有しており、図４の（ａ）  で示した連鋳製スラブ１０を、穴型Ｎｏ．  １によって（ｂ）  に示すようなベリー溝Ａを付け、穴型Ｎｏ．  ２を用いて（ｃ）  のようにベリー溝Ａをガイドに幅出ししてドッグボーンＢとし、さらに穴型Ｎｏ．  ３を用いて（ｄ）  のように幅出しを行うという工程を段階的に数回ずつのパスを経て、穴型Ｎｏ．  ４を用いて（ｅ）  に示す粗圧延材１１を成形する粗成形を行う。
【００１２】
穴型Ｎｏ．  ４による粗成形の工程においてウエブ厚を圧下してフランジ部の傾斜角θを大きくして充満度を高めるが、かみ出しを発生するとまた穴型Ｎｏ．  ３の工程に戻して端部整形エッジングを行うパスを実施し、所定のウエブ厚まで圧延する。この際の孔型Ｎｏ．  ４の幅：Ｈ４  は、後述する図３（ｂ）  のブレークダウンロール４ａの孔型Ｎｏ．  ５の幅：Ｈ５（＝８００ｍｍ）に対して次工程での高さ圧下分だけ広くするが、倒れやねじれの発生を考慮すると、
Ｈ４  ≒Ｈ５  ＋（孔型Ｎｏ．  ４のウエブ厚み）−  ９９０ｍｍ
とすると問題なく圧延ができる。
【００１３】
この段階で粗圧延材１１を一度冷却し、疵取りや先尾端の不良部を切断する等の鋼片手入れを実施した後、連続式加熱炉３で再び１２５０℃〜１３００℃に加熱し、ブレークダウン圧延機４において図３（ｂ）  に示すＮｏ．  ５〜Ｎｏ．  ７の３個の孔型を有するブレークダウンロール４ａを用いて、順次圧延を行う。
まず、粗圧延材１１のウエブ高さを孔型Ｎｏ．  ６を用いて、図５（ａ）  に示すように孔型Ｎｏ．  ５の幅：Ｈ５（＝８００ｍｍ）に入れられるようＨ５  よりも少し小さい幅たとえば  ７６０〜  ７７０ｍｍまで複数パス圧延する。この圧延において、前出図１（ｃ）  で示したように圧下反力の小さいフランジｂの内面形状の移相が異なり、フランジ内面角度がΔθだけ起きてくる。極端なケースではａ部はほとんど変化せず、ｂ部がΔｗに近い量位置を変えるので、フランジ内面は角度Δθだけ起きてくる。
【００１４】
つぎに、角度を起こし、フランジ幅出しを行った粗圧延材１１を脚長をできるだけ残すよう設計した孔型Ｎｏ．  ５で圧延し、フランジの形状を整形する。
これによって、前出図１（ｄ）  で示した脚長Ｌがたとえば２２５  ｍｍで、またフランジ厚Ｄがたとえば１１５  ｍｍとしてそれぞれ得られるから、これをユニバーサル圧延機群６〜８に送りユニバーサル圧延することによって、Ｈ５００  ×  ５００シリーズでフランジ厚９０ｍｍのＨ形鋼の圧延成形が可能となる。
【００１５】
また、孔型Ｎｏ．  ５で図５（ｂ）  に示すようにフランジ幅最大サイズにサイジングされた粗圧延材１１を、孔型Ｎｏ．  ６を用いて図５（ｃ）  に示すウエブ高さ方向の圧下によるフランジ内面角度起こしとフランジ幅出し圧延を実施した後、孔型Ｎｏ．  ７によって脚長を圧下し、図５（ｄ）  に示すようなフランジ先端部の厚みを増した粗形Ｈ断面材１２の圧延を実施する。このとき、前出図１（ｅ）  で示すように、先端圧下部のｃ部は圧下によるメタル変動で孔型の隙間ｄ部が埋まるような変形がなされる。
【００１６】
この方法で、圧延された粗形Ｈ断面材１２のフランジの厚みＤは先端部とウエブ付け根部で差が少なくできる。これは、ユニバーサル圧延の早い段階で前出図１（ｆ）  に示したように、平行フランジ形状が達成できる効果を持っており、前出図１（ｇ）  のようなフランジ先端部が他の部分の延びにつられてロールに接触するのが遅れるケースに比べると、粗形Ｈ断面材１２の厚みに対し製品にできるフランジ最大厚みの比を高くすることができる。これによって、本発明の実施例では、Ｈ４００  ×４００  シリーズでフランジ厚み  １５０ｍｍまで圧延成形できるようになる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、連鋳製スラブからＨ形鋼を圧延する際に、幅広がり効率を高めることとドッグボーンの厚みを厚くする技術を組み合わせるようにしたので、広幅かつ厚肉のＨ形鋼を製造することが可能である。
また、フランジ幅とウエブ高さの組み合わせを合理的に実施することによって、現状の国内で圧延されている広幅サイズのＨ５００  ×５００  シリーズとＨ４００  ×４００  （Ｈ１４″×１６″）  シリーズを同一素材で同一の分塊ロールおよびブレークダウンロールを適用した製造が可能になるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の作用を示す説明図である。
【図２】本発明法を適用する圧延機の配置を示す概要図である。
【図３】本発明法の実施に用いられる（ａ）  分塊ロール、（ｂ）  ブレークダウンロールを示す部分正面図である。
【図４】本発明法の分塊ロールでの圧延工程を示す説明図である。
【図５】本発明法のブレークダウンロールでの圧延工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１      均熱炉
２      分塊圧延機
２ａ    分塊ロール
３      連続式加熱炉
４      ブレークダウン圧延機
４ａ    ブレークダウンロール
５      ダウンカットソー
６      粗ユニバーサル圧延機
７      エッジャ圧延機
８      仕上ユニバーサル圧延機
１０        連鋳製スラブ
１１      粗圧延材
１２      粗形Ｈ断面材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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