(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が扁平形状のＨ形鋼素材を粗圧延機により粗造形圧延し、次いで前記Ｈ形鋼素材を中間圧延機により中間圧延した後、仕上圧延機により仕上圧延を施して製造されるＨ形鋼の製造方法であって、
前記粗圧延機として、前記Ｈ形鋼素材の両側端面にＶ字形の割りを形成する割り形成用孔型と、該割り形成用孔型により形成された割りの深さを大きくする割り深さ増大用孔型と、該割り深さ増大用孔型を通過したＨ形鋼素材をドッグボーン形状に造形するドックボーン造形用孔型と、該ドックボーン造形用孔型によりドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材のウェブ部を圧下するウェブ圧下用孔型とを上下一対の孔型ロールの間に有すると共に、前記ウェブ圧下用孔型の内側面と前記孔型ロールの周面部との間に噛み出し抑制部を有するものを用い、前記噛み出し抑制部は、前記ウェブ圧下用孔型の内側面と前記孔型ロールの周面部との角部を、前記ウェブ圧下用孔型の幅方向に沿う幅Ｅ、前記ウェブ圧下用孔型の高さ方向に沿う高さｈにわたって凸曲面形状としたものであり、
前記ウェブ部を前記ウェブ圧下用孔型により圧下したときのウェブの圧下量をＸ、前記ウェブ部の両側に形成されたフランジ部の幅をＨとしたとき、前記ウェブ圧下用孔型の幅方向に沿う前記噛み出し抑制部の幅ＥをＥ＝０．１０Ｘ／２〜０．２０Ｘ／２に設定するとともに、前記ウェブ圧下用孔型の高さ方向に沿う前記噛み出し抑制部の高さをｈ≦０．３５Ｈに設定して前記Ｈ形鋼素材を粗造形圧延することを特徴とするＨ形鋼の製造方法。
【請求項２】
前記噛み出し抑制部として、前記ウェブ圧下用孔型の内側面に対して円弧状に湾曲する湾曲面を有するものを用いて前記Ｈ形鋼素材を粗造形圧延す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。
【請求項３】
前記湾曲面の曲率半径を２００ｍｍ〜４００ｍｍに設定して前記Ｈ形鋼素材を粗造形圧延することを特徴とする請求項２に記載のＨ形鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｈ形鋼を熱間圧延により製造する方法に関するものであり、特に、断面が扁平形状のＨ形鋼素材からＨ形鋼を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｈ形鋼は省エネルギー、歩留り向上等の観点から、断面が扁平形状のＨ形鋼素材（例えば、スラブ等）から製造されることが多くなってきている。このようなＨ形鋼素材からＨ形鋼を熱間圧延により製造する際には、Ｈ形鋼素材を粗造形圧延する粗圧延機として、Ｈ形鋼素材の両側端面にＶ字形の割りを形成する割り形成用孔型と、この割り形成用孔型により形成された割りの深さを大きくする割り深さ増大用孔型と、この割り深さ増大用孔型を通過したＨ形鋼素材をドックボーン形状に造形するドックボーン造形用孔型と、このドックボーン造形用孔型によりドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材のウェブ部を圧下するウェブ圧下用孔型とを上側孔型ロールと下側孔型ロールとの間に有するものが使用される（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
しかし、このような粗圧延機を用いてＨ形鋼素材を粗造形圧延すると、ドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材のウェブ部をウェブ圧下用孔型により圧下した際にＨ形鋼素材のウェブ部がフランジ部外面側の上側孔型ロールと下側孔型ロールとの間に噛み出る噛み出し現象が発生することがある。そして、このような噛み出し現象が発生すると、フランジ部外面側の上側孔型ロールと下側孔型ロールとの間に噛み出たウェブ部がＨ形鋼素材の中間圧延工程や仕上圧延工程で押し潰されることによって、図９に示すような折れ込み状の噛み出し疵１７などがＨ形鋼１６のフランジ外面に発生し、Ｈ形鋼１６の品質低下を招くという問題がある。
【０００４】
上述した噛み出し現象を抑制する方法としては、例えば、Ｈ形鋼素材のウェブ部をウェブ圧下用孔型により圧下する際に、ウェブ部の両側に形成されたフランジ部の外面中央部に凹部を形成しておく方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７２７９４３号公報
【特許文献２】特許第３４５６４３８号公報
【特許文献３】特開２０１１−１６１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の方法では、フランジ部の外面に形成される凹部が小さい場合には、ウェブ部の厚さが薄いＨ形鋼用粗形鋼片を粗圧延機により粗造形圧延する際に噛み出し現象を完全に防止することができないため、１パスないし２パス程度の均し圧延を行う必要が生じ、圧延能率の低下を招くという問題があった。
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、断面が扁平形状のＨ形鋼素材から高品質のＨ形鋼を製造することのできるＨ形鋼の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、断面が扁平形状のＨ形鋼素材を粗圧延機により粗造形圧延し、次いで前記Ｈ形鋼素材を中間圧延機により中間圧延した後、仕上圧延機により仕上圧延を施して製造されるＨ形鋼の製造方法であって、前記粗圧延機として、前記Ｈ形鋼素材の両側端面にＶ字形の割りを形成する割り形成用孔型と、該割り形成用孔型により形成された割りの深さを大きくする割り深さ増大用孔型と、該割り深さ増大用孔型を通過したＨ形鋼素材をドッグボーン形状に造形するドックボーン造形用孔型と、該ドックボーン造形用孔型によりドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材のウェブ部を圧下するウェブ圧下用孔型とを上下一対の孔型ロールの間に有すると共に、前記ウェブ圧下用孔型の内側面と前記孔型ロールの周面部との間に噛み出し抑制部を有するものを用い、前記噛み出し抑制部は、前記ウェブ圧下用孔型の内側面と前記孔型ロールの周面部との角部を、前記ウェブ圧下用孔型の幅方向に沿う幅Ｅ、前記ウェブ圧下用孔型の高さ方向に沿う高さｈにわたって凸曲面形状としたものであり、前記ウェブ部を前記ウェブ圧下用孔型により圧下したときのウェブの圧下量をＸ、前記ウェブ部の両側に形成されたフランジ部の幅をＨとしたとき、前記ウェブ圧下用孔型の幅方向に沿う前記噛み出し抑制部の幅ＥをＥ＝０．１０Ｘ／２〜０．２０Ｘ／２に設定するとともに、前記ウェブ圧下用孔型の高さ方向に沿う前記噛み出し抑制部の高さをｈ≦０．３５Ｈに設定して前記Ｈ形鋼素材を粗造形圧延することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、前記噛み出し抑制部として、前記ウェブ圧下用孔型の内側面に対して円弧状に湾曲する湾曲面を有するものを用いて前記Ｈ形鋼素材を粗造形圧延することを特徴とする。
請求項３の発明は、前記湾曲面の曲率半径を２００ｍｍ〜４００ｍｍに設定して前記Ｈ形鋼素材を粗造形圧延することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、ドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材のウェブ部をウェブ圧下用孔型により圧下した際に噛み出し現象が発生することを抑制することが可能となり、これにより、Ｈ形鋼のフランジ外面に噛み出し疵等が発生しにくくなるので、断面が扁平形状のＨ形鋼素材から高品質のＨ形鋼を製造することができる。
請求項２，３の発明によれば、ウェブ圧下用孔型の内側面と噛み出し抑制部との境界部に線状の角部が発生しにくくなるので、Ｈ形鋼のフランジ外面に筋状の疵が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に用いられる圧延設備の一例を示す図である。
【図２】図１に示される粗圧延機の上側孔型ロールと下側孔型ロールとの間に形成される孔型を示す図である。
【図３】図２に示される割り形成用孔型を通過したＨ形鋼素材の断面形状を示す図である。
【図４】図２に示される割り深さ増大用孔型を通過したＨ形鋼素材の断面形状を示す図である。
【図５】図２に示されるドックボーン造形用孔型によりドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材の断面形状を示す図である。
【図６】図２に示されるウェブ圧下用孔型によりウェブ部が圧下されたＨ形鋼素材の断面形状を示す図である。
【図７】図２に示されるウェブ圧下用孔型の内側面と孔型ロールの周面部との間に形成された噛み出し抑制部を示す図である。
【図８】図７に示される噛み出し抑制部を拡大して示す図である。
【図９】Ｈ形鋼のフランジ外面に発生する折れ込み状の疵を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１〜図８を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明の一実施形態に係るＨ形鋼の製造方法は、図１に示される圧延設備、すなわち断面が扁平形状のＨ形鋼素材１を加熱する加熱炉２と、加熱炉２で加熱処理されたＨ形鋼素材１を粗造形圧延する粗圧延機３と、粗造形後のＨ形鋼素材１に中間圧延を施す中間圧延機４およびにＨ形鋼素材１に仕上圧延を施す仕上圧延機５を備えた圧延設備を用いてＨ形鋼を製造する方法であり、粗圧延機３は、図２に示すように、上側孔型ロール６と下側孔型ロール７との間に、割り形成用孔型８、割り深さ増大用孔型９、ドックボーン造形用孔型１０およびウェブ圧下用孔型１１を有している。
【００１２】
割り形成用孔型８はＨ形鋼素材１の両側端面にＶ字形の割りを形成する孔型であって、この割り形成用孔型８を通過したＨ形鋼素材１は、図３に示すような断面形状、すなわちＨ形鋼素材１の両側端面にＶ字形の割り１２が形成された断面形状となる。
割り深さ増大用孔型９はＨ形鋼素材１の両側端面に形成された割りの深さを大きくする孔型であって、この割り深さ増大用孔型９を通過したＨ形鋼素材１は、図４に示すような断面形状となる。
【００１３】
ドックボーン造形用孔型１０は割り深さ増大用孔型９を通過したＨ形鋼素材１をドックボーン形状に造形する孔型であって、このドックボーン造形用孔型１０によりドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材１は、図５に示すような断面形状、すなわちウェブ部１ａの両側にフランジ部１ｂが形成された断面形状となる。
ウェブ圧下用孔型１１はドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材１のウェブ部１ａを圧下する孔型であって、このウェブ圧下用孔型１１によりウェブ部１ａが圧下されたＨ形鋼素材１は、図６に示すような断面形状となる。
【００１４】
粗圧延機３は、また、噛み出し抑制部１３（図７参照）をウェブ圧下用孔型１１の内側面１１ａと孔型ロール６，７の周面部との間に有している。この噛み出し抑制部１３はウェブ圧下用孔型１１の内側面１１ａと孔型ロール６，７の周面部６ａ，７ａとの角部を幅方向にＥ、ロール径方向にｈにわたって凸曲面形状としたものであり、ドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材１のウェブ部１ａをウェブ圧下用孔型１１により圧下した際にウェブ部１ａが上側孔型ロール６の周面部６ａと下側孔型ロール７の周面部７ａとの間に噛み出るのを抑制するものである。ドックボーン形状に形成されたＨ形鋼素材１のウェブ部１ａをウェブ圧下用孔型１１により圧下したときのウェブの圧下量（ウェブ圧下前のウェブ厚−ウェブ圧下後のウェブ厚）をＸとすると、ウェブ圧下用孔型１１の幅方向（孔型ロール６，７の軸方向）に沿う噛み出し抑制部１３の幅Ｅ（図８参照）は、Ｅ＝０．１０Ｘ／２〜０．２０Ｘ／２に設定されている。
【００１５】
噛み出し抑制部１３の幅Ｅをウェブの圧下量Ｘに対して上記のように設定しているのは、孔型ロール６，７によるウェブ圧下時にＨ形鋼素材１の幅広がり量（孔型ロール６，７軸方向に沿うＨ形鋼素材の延び量）に応じて噛み出し抑制部１３の幅Ｅを変化させようという考えに基づくものである。すなわち、ウェブ圧下時の幅広がり量が大きいほど、周面部６ａと周面部７ａとの間への噛み出し量は大きくなるので、噛み出しを防止するための噛み出し抑制部１３の幅Ｅはウェブ圧下時の幅広がり量が大きいほど大きくする必要がある。そして、ウェブ圧下時の幅広がり量は、ウェブの圧下量が大きいほど大きくなる。そこで、噛み出し抑制部１３の幅Ｅを、ウェブの圧下量Ｘに対して設定している。そして、噛み出し抑制部１３の幅Ｅが０．１０Ｘ／２未満では、ウェブ圧下時の周面部６ａと周面部７ａとの間への素材の噛み出しを抑制できない。一方、噛み出し抑制部１３の幅Ｅが０．２０Ｘ／２超となると、周面部６ａと周面部７ａとの間への噛み出しは抑制できるものの、孔型ロール６，７で圧下後のＨ形鋼素材１のフランジ外面の断面形状が大きな凸形状となり、後続する中間圧延機４、具体的にはユニバーサル圧延機へ正しく噛み込ませることができなくなり、形状不良が生じる。したがって、噛み出し抑制部１３の幅Ｅはウェブの圧下量Ｘに対して、Ｅ＝０．１０Ｘ／２〜０．２０Ｘ／２の範囲に設定している。
【００１６】
また、ドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材１のフランジ部１ｂの幅をＨとすると、ウェブ圧下用孔型１１の高さ方向（孔型ロール６，７の径方向）に沿う噛み出し抑制部１３の高さｈ（図８参照）は、ｈ≦０．３５Ｈに設定されている。これは、この高さｈが０．３５Ｈ超となると、孔型ロール６，７で圧下後のＨ形鋼素材１のフランジ外面の断面形状が大きな凸形状となり、後続する中間圧延機４、具体的にはユニバーサル圧延機へ正しく噛み込ませることができなくなるためである。なお、この高さｈが小さすぎると、噛み出し抑制効果が小さくなるので、０．１５Ｈ以上であることが好ましい。
【００１７】
噛み出し抑制部１３は、また、ウェブ圧下用孔型１１の内側面１１ａに対して円弧状に湾曲する凸形状の湾曲面１４（図８参照）を有し、この湾曲面１４の曲率半径は２００ｍｍ〜４００ｍｍとなっている。さらに、噛み出し抑制部１３は湾曲面１４と孔型ロール６，７の周面部とを繋ぐ繋ぎ面１５（図７参照）を有し、この繋ぎ面１５は湾曲面１４の曲率半径より小さい曲率半径で凸形状の円弧状に形成されている。
【００１８】
このような粗圧延機３を用いてＨ形鋼素材１を粗造形する場合は、Ｈ形鋼素材１を割り形成用孔型８に挿入し、Ｈ形鋼素材１の両側端面にＶ字形の割り１２を形成する。次に、Ｈ形鋼素材１を割り深さ増大用孔型９に挿入して割り１２の深さを大きくした後、ドックボーン造形用孔型１０によりＨ形鋼素材１をドックボーン形状に造形する。そして、ドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材１をウェブ圧下用孔型１１に挿入し、Ｈ形鋼素材１のウェブ部１ａを圧下する。
【００１９】
このとき、ウェブ圧下用孔型１１の内側面１１ａと孔型ロール６，７の周面部との間には噛み出し抑制部１３が形成されているため、Ｈ形鋼素材１のウェブ部１ａが上側孔型ロール６の周面部６ａと下側孔型ロール７の周面部７ａとの間に噛み出ることが噛み出し抑制部１３によって抑制される。
【実施例】
【００２０】
本発明者らは、噛み出し抑制部１３の幅ＥをＥ＝０．０８Ｘ／２、Ｅ＝０．１０Ｘ／２、Ｅ＝０．２０Ｘ／２、Ｅ＝０．２５Ｘ／２に設定すると共に、噛み出し抑制部１３の高さｈをｈ＝０．２０Ｈ、ｈ＝０．３０Ｈ、ｈ＝０．３５Ｈ、ｈ＝０．４０Ｈに設定して噛み出し現象の発生について調査した。その調査結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
0005724749.tif 000002
【００２２】
表１に示されるように、比較例１では、噛み出し抑制部の幅Ｅが０．０８Ｘ／２と小さすぎるため、ドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材１のウェブ部１ａをウェブ圧下用孔型１１により圧下した際に噛み出し現象が発生した。そして、比較例１では、仕上圧延後のＨ形鋼のフランジ外面に噛み出し疵１７（図９参照）が生じた。
また、比較例２、比較例３では、噛み出し抑制部の幅Ｅが大きすぎる、あるいは噛み出し抑制部の高さｈが大きすぎるため、噛み出し現象が発生しなかったものの、ドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材１のウェブ部１ａをウェブ圧下用孔型１１により圧下した際にフランジ部１ｂの形状が不適となり、これらを仕上圧延まで行ったＨ形鋼では、形状不良が発生した。
【００２３】
これに対し、実施例１、実施例２、実施例３及び実施例４では、ドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材１のウェブ部１ａをウェブ圧下用孔型１１により圧下した際に噛み出し現象や形状不良が発生しなかった。
したがって、上述のように、断面が扁平形状のＨ形鋼素材１を粗造形圧延する粗圧延機として、Ｈ形鋼素材１の両側端面にＶ字形の割り１２を形成する割り形成用孔型８と、割り形成用孔型８により形成された割り１２の深さを大きくする割り深さ増大用孔型９と、割り深さ増大用孔型９を通過したＨ形鋼素材１をドックボーン形状に造形するドックボーン造形用孔型１０と、ドックボーン造形用孔型１０によりドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材１のウェブ部１ａを圧下するウェブ圧下用孔型１１とを孔型ロール６，７の間に有すると共に、ウェブ圧下用孔型１１の内側面１１ａと孔型ロール６，７の周面部との間に噛み出し抑制部１３を有するものを用い、ドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材１のウェブ部１ａをウェブ圧下用孔型１１により圧下したときのウェブの圧下量をＸ、ウェブ部１ａの両側に形成されたフランジ部１ｂの幅をＨとしたとき、ウェブ圧下用孔型１１の幅方向に沿う噛み出し抑制部１３の幅ＥをＥ＝０．１０Ｘ／２〜０．２０Ｘ／２に設定するとともに、ウェブ圧下用孔型１１の高さ方向に沿う噛み出し抑制部１３の高さｈをｈ≦０．３５Ｈに設定することで、ドックボーン形状に造形されたＨ形鋼素材１のウェブ部１ａをウェブ圧下用孔型１１により圧下した際に噛み出し現象が発生することを抑制することが可能となる。これにより、Ｈ形鋼のフランジ外面に噛み出し疵等が発生しにくくなるので、断面が扁平形状のＨ形鋼素材から高品質のＨ形鋼を製造することができる。
【００２４】
また、上述した本発明の一実施形態のように、噛み出し抑制部１３として、ウェブ圧下用孔型１１の内側面１１ａに対して円弧状に湾曲する湾曲面１４を有するものを用いてＨ形鋼素材１を粗造形圧延することで、ウェブ圧下用孔型１１の内側面１１ａと噛み出し抑制部１３との境界部に線状の角部が発生しにくくなるので、Ｈ形鋼のフランジ外面に筋状の疵が発生することを防止することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１…Ｈ形鋼素材
１ａ…ウェブ部
１ｂ…フランジ部
２…加熱炉
３…粗圧延機
４…中間圧延機
５…仕上圧延機
６…上側孔型ロール
７…下側孔型ロール
８…割り形成用孔型
９…割り深さ増大用孔型
１０…ドックボーン造形用孔型
１１…ウェブ圧下用孔型
１１ａ…ウェブ圧下用孔型の内側面
１２…割り
１３…噛み出し抑制部
１４…湾曲面
１５…繋ぎ面
１６…Ｈ形鋼
１７…噛み出し疵
【図１】
0005724749.tif 000003
【図２】
0005724749.tif 000004
【図３】
0005724749.tif 000005
【図４】
0005724749.tif 000006
【図５】
0005724749.tif 000007
【図６】
0005724749.tif 000008
【図７】
0005724749.tif 000009
【図８】
0005724749.tif 000010
【図９】
0005724749.tif 000011