(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、被圧延材を造形する複数の孔型が刻設され、
当該複数の孔型は、
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た１又は複数の割り込み孔型と、
前記割り込みに当接し、前記割り込み孔型において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た複数の折り曲げ孔型と、を含み、
前記割り込み孔型のうち最終の割り込み孔型に形成された突起部は、所定の先端角度を有するテーパー形状の先端部と、当該先端部の根本に位置し当該先端部のウェッジ角度に比べ大きいウェッジ角度のテーパー形状を有する根本部と、から構成されることを特徴とする、Ｈ形鋼の製造方法。
【請求項２】
前記根本部のテーパー角度は、６０°以上であり、且つ、前記折り曲げ孔型のうち最前段の孔型に形成された突起部の先端角度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。
【請求項３】
前記折り曲げ孔型のうち最前段の孔型において造形される被圧延材のフランジ厚は１６０ｍｍ超であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＨ形鋼の製造方法。
【請求項４】
前記折り曲げ孔型のうち最前段の孔型において造形される被圧延材のフランジ厚が１８０ｍｍ以上である場合に、
前記割り込み孔型のうち最終の割り込み孔型におけるフランジ接触幅Ｂに対する前記根本部の幅Ｌの比率である接触幅比率Ｌ／Ｂが０．２０以上となるように、前記先端部及び前記根本部が構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法。
【請求項５】
前記割り込み孔型及び前記折り曲げ孔型での造形時には、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ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法。
【請求項６】
前記割り込み孔型には、被圧延材の左右側面に当接し、当該被圧延材を左右から拘束する孔型側面が設けられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＨ形鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１７年７月１２日に日本国に出願された特願２０１７−１３６５５１号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。【０００２】
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に関する。
【背景技術】
【０００３】
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（ＢＤ）によって粗形材（所謂ドッグボーン形状の被圧延材）に造形する。続いて、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する。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。【０００４】
近年、建築構造物の大型化や海洋構造物への利用に伴い、従来に比べ大型のＨ形鋼製品の製造が求められている。特に、フランジ幅やフランジ厚を増した製品が望まれている。スラブ等の矩形断面素材を用いた製造工程において、フランジ幅及びフランジ厚を増やす技術としては、被圧延材の上下端面（スラブ端面）に割り込みを形成させて当該割り込みを押し広げる技術（所謂ウェッジ法）が知られている。【０００５】
このうち、フランジ厚を増厚する技術については、例えば特許文献１に、被圧延材の上下端部（スラブ端面）を拘束せずに割り込みを形成させ、エッジング圧延を行うことで当該割り込みを押し広げる技術が開示されている。この技術によれば、エッジング圧延の圧下率に応じてフランジの増厚を図ることが可能である。【０００６】
また、例えば特許文献２には、被圧延材の上下端部（スラブ端面）の両側を拘束した状態で圧下を加えて割り込みを押し広げるエッジング圧延を行う技術が開示されている。この技術によれば、被圧延材の上下端部両側を拘束して圧下を行っているため、フランジ先端部に肉溜まりを生じさせ厚肉化を図ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３４７６０１号公報
【特許文献２】特開平７−８８５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、例えば上記特許文献１に開示されているように、被圧延材の上下端部（スラブ端面）を拘束せず、自由拡がりとして圧延を行った場合、フランジ幅は大きくなるものの、厚みはフランジ先端部が先細りとなるような形状となり、フランジ先端部の厚みが不足する。その結果、後段のプロセスで十分な成形ができず、大きな増厚が図られないことが懸念される。また、本発明者らの検討によれば、従来に比べ被圧延材の上下端部（スラブ端面）の左右の拘束を低くした場合であっても、同様にフランジ先端部が先細りとなり厚みが不足してしまうといった知見が得られている。【０００９】
また、例えば上記特許文献２に開示されているように、被圧延材の上下端部（スラブ端面）の両側を拘束してエッジング圧延を行った場合、孔型において左右フランジ部の拡がりを完全に拘束した状態でエッジング圧延が行われる。そのため、被圧延材の長手方向への延伸が支配的となり、フランジ部の増厚の効率が低く、フランジの増厚に限界がある。例えば、孔型条件を適正にして実施した場合でも、フランジ先端部から付け根までの厚みの平均値が素材スラブ厚の１／２以上となるような圧延は本技術では実施できない。
即ち、ウェッジ法に代表される従来の製造技術では、いずれの場合もフランジの厚みが不足し、従来に比べ大型のＨ形鋼製品が実現されない恐れがある。【００１０】
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といった工程を行う際に、従来に比べフランジ厚の厚いＨ形鋼製品を製造することが可能なＨ形鋼の製造方法を提供することにある。【００１１】
加えて、フランジ厚の厚いＨ形鋼製品を製造する際に問題となる、フランジ外側面に生じる恐れのあるすり下げ疵を抑制させ、且つ、圧延造形時の噛み込み性を向上させることが可能なＨ形鋼の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するため、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、被圧延材を造形する複数の孔型が刻設され、当該複数の孔型は、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た１又は複数の割り込み孔型と、前記割り込みに当接し、前記割り込み孔型において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た複数の折り曲げ孔型と、を含み、前記割り込み孔型のうち最終の割り込み孔型に形成された突起部は、所定の先端角度を有するテーパー形状の先端部と、当該先端部の根本に位置し当該先端部のウェッジ角度に比べ大きいウェッジ角度のテーパー形状を有する根本部と、から構成されることを特徴とする、Ｈ形鋼の製造方法が提供される。
【００１３】
前記根本部のテーパー角度は、６０°以上であり、且つ、前記折り曲げ孔型のうち最前段の孔型に形成された突起部の先端角度以下であっても良い。【００１４】
前記折り曲げ孔型のうち最前段の孔型において造形される被圧延材のフランジ厚は１６０ｍｍ超であっても良い。【００１５】
前記折り曲げ孔型のうち最前段の孔型において造形される被圧延材のフランジ厚が１８０ｍｍ以上である場合に、前記割り込み孔型のうち最終の割り込み孔型におけるフランジ接触幅Ｂに対する前記根本部の幅Ｌの比率である接触幅比率Ｌ／Ｂが０．２０以上となるように、前記先端部及び前記根本部が構成されても良い。【００１６】
前記割り込み孔型及び前記折り曲げ孔型での造形時には、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ても良い。【００１７】
前記割り込み孔型には、被圧延材の左右側面に当接し、当該被圧延材を左右から拘束する孔型側面が設けられても良い。
【発明の効果】
【００１８】
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といった工程を行う際に、従来に比べフランジ厚の厚いＨ形鋼製品を製造することが可能となる。加えて、フランジ厚の厚いＨ形鋼製品を製造する際に問題となる、フランジ外側面に生じる恐れのあるすり下げ疵を抑制させ、且つ、圧延造形時の噛み込み性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】Ｈ形鋼の製造ラインについての概略説明図である。
【図２】第１孔型の概略説明図である。
【図３】第２−１孔型の概略説明図である。
【図４】第２−２孔型の概略説明図である。
【図５】第３孔型の概略説明図である。
【図６】第４孔型の概略説明図である。
【図７】第５孔型（平造形孔型）の概略説明図である。
【図８】第３孔型における折り曲げ造形の第１パスでの仕上がり形状を示す解析図である。
【図９】改良後の突起部形状に関する概略説明図である。
【図１０】ウェッジ角度θ１ｂを変えた場合のフランジ幅・フランジ厚の数値との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の変形例に係る第２−２孔型Ｋ２−２ｂの概略説明図である。
【図１２】ロールと被圧延材との間の上下方向すべり速度を示すグラフである。
【図１３】比較例、実施例１、実施例２の各条件でのＦＥＭ解析による変形シミュレーション結果を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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等の被圧延材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端部等（後述するフランジ部８０）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、合わせて４〜６個程度の孔型が刻設されており、これらを経由して複数パス程度のリバース圧延でＨ形粗形材１３が造形される。また、該Ｈ形粗形材１３に対し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。
【００２３】
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７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。
【００２４】
また、本実施の形態では刻設される孔型の基本的な構成が６孔型である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６孔型である必要はなく、６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７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。
【００２５】
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に刻設される。被圧延材Ａは、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。
【００２６】
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。第１孔型Ｋ１は、スラブ端面に溝（割り込み２８、２９）を付与する孔型であることから「溝付け孔型」とも呼称される。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。
【００２７】
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、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。なぜなら、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。
【００２８】
図３は第２−１孔型Ｋ２−１の概略説明図である。第２−１孔型Ｋ２−１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２−１孔型Ｋ２−１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２−１孔型Ｋ２−１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。
【００２９】
ここで、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２−１孔型Ｋ２−１のウェッジ角度θ１ｂと同じ角度であることが好ましい。
【００３０】
突起部３５、３６の高さ（突出長さ）ｈ２ａ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、ｈ２ａ＞ｈ１となっている。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。
【００３１】
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２−１孔型Ｋ２−１に形成される突起部３５、３６の高さｈ２ａの方が高い。また、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２−１孔型Ｋ２−１の方が長くなる。第２−１孔型Ｋ２−１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ｈ２ａ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２−１孔型Ｋ２−１での突起部３５、３６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ２ａはｈ１’＜ｈ２ａ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。
【００３２】
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２−１孔型Ｋ２−１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。この第２−１孔型Ｋ２−１は、「割り込み孔型」とも呼称される。
【００３３】
また、第２−１孔型Ｋ２−１での造形は多パスにより行われる。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２−１孔型Ｋ２−１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。
【００３４】
図４は第２−２孔型Ｋ２−２の概略説明図である。第２−２孔型Ｋ２−２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２−２孔型Ｋ２−２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２−２孔型Ｋ２−２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。これら突起部４５、４６の先端部角度は２５°以上４０°以下のウェッジ角度θ１ｂであり、上記第２−１孔型Ｋ２−１のウェッジ角度と同じ角度に設計されることが望ましい。
【００３５】
突起部４５、４６の高さ（突出長さ）ｈ２ｂは、上記第２−１孔型Ｋ２−１の突起部３５、３６の高さｈ２ａより高く構成されており、ｈ２ｂ＞ｈ２ａとなっている。これら上孔型ロール４０と下孔型ロール４１のロール隙において、上記第２−１孔型Ｋ２−１通材後の被圧延材Ａが更に造形される。
【００３６】
ここで、第２−１孔型Ｋ２−１に形成される突起部３５、３６の高さｈ２ａより、第２−２孔型Ｋ２−２に形成される突起部４５、４６の高さｈ２ｂの方が高い。また、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２−２孔型Ｋ２−２の方が長くなる。第２−２孔型Ｋ２−２での突起部４５、４６の被圧延材Ａへの侵入深さは、突起部４５、４６の高さｈ２ｂと同じである。即ち、第２−１孔型Ｋ２−１での突起部３５、３６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ２ａと、第２−２孔型Ｋ２−２での突起部４５、４６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ２ｂはｈ２ａ＜ｈ２ｂ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。
【００３７】
図４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２−２孔型Ｋ２−２においては、第２−１孔型Ｋ２−１において形成された割り込み３８、３９が更に深くなるように造形が行われ、割り込み４８、４９が形成される。この第２−２孔型Ｋ２−２は、「割り込み孔型」とも呼称される。
なお、ここで形成される割り込み４８、４９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。
【００３８】
また、第２−２孔型Ｋ２−２での造形は多パスにより行われる。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４０ａ、４０ｂ及び孔型底面４１ａ、４１ｂとが接触するような造形が行われる。これは、第２−２孔型Ｋ２−２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）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。
【００３９】
図５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５５が形成されている。更に、下孔型ロール５１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。
【００４０】
上記突起部５５、５６の先端部角度θ２は、上記角度θ１ｂに比べ広角に構成される。突起部５５、５６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ３は、上記突起部４５、４６の侵入深さｈ２ｂよりも短くなっている（即ち、ｈ３＜ｈ２ｂ）。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、図５に示す４箇所ともに約９０°（略直角）に構成されている。
【００４１】
図５に示すように、第３孔型Ｋ３では、第２−２孔型Ｋ２−２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２−２孔型Ｋ２−２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、割り込み５８、５９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５８、５９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２−２孔型Ｋ２−２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）が外側に折り曲げられるような造形が行われる。この第３孔型Ｋ３は「折り曲げ孔型」とも呼称される。
【００４２】
また、図５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る。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。
【００４３】
図６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６０と下孔型ロール６１に刻設される。上孔型ロール６０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６５が形成されている。更に、下孔型ロール６１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６６が形成されている。これら突起部６５、６６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６５と突起部６６とでそれぞれ等しく構成されている。
【００４４】
上記突起部６５、６６の先端部角度θ３は、上記角度θ２に比べ広角に構成される。突起部６５、６６の被圧延材Ａへの侵入深さｈ４は、上記突起部５５、５６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６０ａ、６０ｂ及び孔型底面６１ａ、６１ｂと、突起部６５、６６の傾斜面とのなす角度θｆは、上記第３孔型Ｋ３と同様に、図６に示す４箇所ともに約９０°（略直角）に構成されている。
【００４５】
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５８、５９が、突起部６５、６６が押し当てられることにより押し広げられ、割り込み６８、６９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６８、６９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５８、５９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。この第４孔型Ｋ４は「折り曲げ孔型」とも呼称される。
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、本明細書ではフランジ部８０と呼称する。
【００４６】
図６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る。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。
【００４７】
図７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７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。なお、この平造形孔型（第５孔型Ｋ５）における圧延造形は、１又は任意の複数パスで行われる。
【００４８】
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）。
【００４９】
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が行われる。これにより、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。
【００５０】
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といった特徴がある。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。
【００５１】
このような特徴を有する圧延造形技術に関し、例えば３００ｍｍ厚の素材スラブから高さ１２００ｍｍ×幅５００ｍｍといった大型で且つフランジ厚の厚いＨ形鋼製品を製造する場合に、製造過程でのフランジ部８０が従来に比べ厚い場合がある。本発明者らの試験によれば、そのような場合、第３孔型Ｋ３での折り曲げ造形時にフランジ部８０の外側面にすり下げ疵の発生が確認され、更に、噛み込み性の悪化も確認されている。すり下げ疵は、第３孔型Ｋ３での折り曲げ造形時に、フランジ部８０のメタルがロールの摩擦力によって圧下方向へ引き下げられることによって生じていると推定される。
【００５２】
図８は、第３孔型Ｋ３における折り曲げ造形の第１パスでの仕上がり形状を示す解析図である。なお、図８では、説明のため分割部位（フランジ部８０）の一部を拡大して図示し、また、実線で折り曲げ造形前のフランジ部形状を図示し、メッシュにて折り曲げ造形後のフランジ部形状を図示し、併せてロール形状も図示している。図８に示すように、折り曲げ造形時の第１パスでは、ロールがフランジ部８０の外側面の一部のみに当接している。その結果、当接部分とそれ以外の部分との境界部（図８中の破線部）において上述したようにすり下げ疵が発生することが分かっている。
【００５３】
このような事情に鑑み、本発明者らは、本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法において、折り曲げ造形時のすり下げ疵の発生を抑制し、噛み込み性の悪化も抑えることができる条件について更なる検討を行った。以下、本検討について図面等を参照して説明する。なお、上記「噛み込み性」とは、被圧延材Ａが搬送系（例えばテーブルロール等）による搬送のみで各圧延機の入側から当該圧延機へ自立的に噛み込むかどうかを示す判断基準である。即ち、各圧延機の入側のテーブルロール駆動力のみで圧延が開始されるか否かの判断基準を示すものである。
【００５４】
図８を参照して上述したように、例えば３００ｍｍ厚の素材スラブから高さ１２００ｍｍ×幅５００ｍｍといった大型で且つフランジ厚の厚いＨ形鋼製品を製造する場合に、フランジ部外側面にすり下げ疵が発生することが確認されている。このままの条件では、最終製品においても疵が残存してしまう恐れがあるため、これを回避し、且つ、噛み込み性の悪化も抑えることが可能な圧延造形技術が求められる。
【００５５】
上述したように、折り曲げ造形時にフランジ部外側面のメタルがロールの摩擦力によって圧下方向へ引き下げられることによって、すり下げ疵が生じていると推定される。そこで本発明者らは、第３孔型Ｋ３で折り曲げ造形を行う直前段階において圧延造形を実施する第２−２孔型Ｋ２−２の孔型形状を好適な形状とすることで、すり下げ疵の発生を抑制し、更に寸法精度の悪化やフランジ厚の減少等が回避できるような技術を創案した。以下、本実施の形態に係る第２−２孔型Ｋ２−２の好適な孔型形状について説明する。
【００５６】
図９は、改良後の突起部形状に関する概略説明図である。この図９は、本実施の形態で上述した第２−２孔型Ｋ２−２において、突起部４５、４６の形状に改良を施し、突起部４５’、４６’とした場合の第２−２孔型Ｋ２−２ａの構成を示す説明図である。なお、図９には、上方の突起部４５’周辺を拡大した拡大図も併せて示している。図９に示す第２−２孔型Ｋ２−２ａに関し、図４を参照して上述した第２−２孔型Ｋ２−２（改良前）と同じ機能構成を有する構成要素については同一の符号を用いて図示し、その説明は省略する場合がある。
【００５７】
図９に示すように、改良後の突起部４５’、４６’は、先端部角度（ウェッジ角度）がθ１ｂである先端部４５ａ（４６ａ）と、テーパー形状を有しウェッジ角度がθ１ｂよりも大きい角度であるθ４である根本部４５ｂ（４６ｂ）からなる。即ち、突起部４５’、４６’において当該突起部４５’、４６’の先端部４５ａ（４６ａ）のウェッジ角度（＝θ１ｂ）と、根本部４５ｂ（４６ｂ）のウェッジ角度（＝θ４）を異なる角度とし、突起部の根本の傾斜が先端の傾斜に比べ緩傾斜となるような孔型形状となっている。
【００５８】
ここで、改良後の突起部４５’、４６’全体の高さは突起部４５、４６の高さと同じくｈ２ｂである。上記先端部４５ａ（４６ａ）の高さをｈ、上記根本部４５ｂ（４６ｂ）の高さをｈ’とした場合、これらの高さｈ、ｈ’はｈ２ｂの数値範囲内で以下に説明する接触幅比率Ｌ／Ｂが所定の値となるように設計可能である。また、角度θ１ｂは、図４を参照して説明した第２−２孔型Ｋ２−２と同じく２５°以上４０°以下であることが好ましい。また、θ４の値はこのθ１ｂより大きい値として任意に設計可能である。
また、第２−２孔型Ｋ２−２ａでの割り込み造形後に、第３孔型Ｋ３での折り曲げ造形を行うとの造形条件の関係上、θ４の値は、後段の折り曲げ孔型のウェッジ角度θ２以下の角度であることが必要であり、更には、θ２と同じ角度とすることが好ましい。θ４とθ２が同じ角度であることが好ましい理由は、第２の実施例において後述する。
【００５９】
ここで、本発明者らは、第２−２孔型Ｋ２−２ａの孔型形状に関し、当該第２−２孔型Ｋ２−２ａでの割り込み造形で孔型充満が完了した被圧延材Ａについて、充満時のフランジ接触幅Ｂ（折り曲げ造形前のフランジ片幅）に対する根本部幅Ｌ（根本部４５ｂの幅長さ）の比率Ｌ／Ｂを規定した（図９参照）。当該接触幅比率Ｌ／Ｂを所定範囲内の値とすることで、すり下げ疵の発生を抑制し、寸法精度の悪化やフランジ厚の減少等を好適に回避することが可能となる。本実施の形態では、接触幅比率Ｌ／Ｂは０．２０以上であることが好ましく、また、０．２０以上０．２４以下とすることが更に好ましい。この接触幅比率Ｌ／Ｂの数値範囲の根拠は後述する実施例において表１〜４等を参照して説明する。
【００６０】
以上、図９を参照して説明した改良後の突起部４５’、４６’に係る構成を有する割り込み孔型（第２−２孔型Ｋ２−２ａ）においては、突起部４５’、４６’をウェッジ角度の異なる先端部４５ａ（４６ａ）と根本部４５ｂ（４６ｂ）とで構成している。そのため、次工程の第３孔型Ｋ３での突起部５５、５６が被圧延材Ａに対して当接する際の過程（即ち、折り曲げ造形）において、ロールとフランジ部外側面との間のロール圧下方向の相対すべり速度が減少する。従って、フランジ部外側面のメタルがロールの摩擦力によって圧下方向へ引き下げられるといった現象が抑制され、すり下げ疵の発生が抑制される。
【００６１】
近年、建築構造物の大型化や海洋構造物への利用に伴い、従来に比べ大型のＨ形鋼製品の製造が求められている。即ち、フランジ幅が大きく、フランジ厚の厚いＨ形鋼製品が求められている。例えば３００ｍｍ厚の素材スラブから高さ１２００ｍｍ×幅５００ｍｍといった大型で且つフランジ厚の厚いＨ形鋼製品を製造する事が求められる。そのような場合、フランジ厚の減厚は好ましくない。
【００６２】
本発明者らの検証によれば、割り込み圧延造形時に割り込み孔型のウェッジ角度θ１ｂを変えると、折り曲げ造形後のフランジ生成効率に変化があることが分かっている。図１０はウェッジ角度θ１ｂを変えた場合のフランジ幅・フランジ厚の数値との関係を示すグラフである。この図１０は、割り込み孔型のウェッジ角度θ１ｂを変えた場合の後段の工程（折り曲げ造形）におけるフランジ厚・フランジ幅の数値との関係をＦＥＭによって解析した結果を示すグラフである。図１０に示すように、ウェッジ角度θ１ｂが大きくなるにつれてフランジ幅及びフランジ厚は減ずることが分かっている。そのため、フランジ生成効率を担保するとの観点から、上記改良後の突起部４５’、４６’における根本部４５ｂ（４６ｂ）のウェッジ角度θ４には上限値があると推定される。
【００６３】
図１０を参照して説明したように、本実施の形態に係る技術での先端部４５ａ（４６ａ）の高さｈ、根本部４５ｂ（４６ｂ）の高さｈ’、当該根本部のウェッジ角度θ４には好適な数値範囲が存在する。本発明技術では、その好適な数値範囲を特定することも重要であり、具体的な数値範囲については、実施例において後述する。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態に係るＨ形鋼の製造方法においては、改良後の突起部４５’、４６’に係る構成を有する割り込み孔型（第２−２孔型Ｋ２−２ａ）を用いることで、例えフランジ部８０が従来に比べ厚い場合であっても、フランジ部８０の外側面にすり下げ疵を発生させることなく圧延造形を行うことが可能となる。これにより、従来に比べフランジ厚の厚いＨ形鋼製品をフランジに疵の無い状態で効率的に製造する事が可能となる。
【００６５】
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。
【００６６】
上記実施の形態において、第１孔型Ｋ１〜第４孔型Ｋ４として図示・説明した孔型群を用いて被圧延材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。しかしながら、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。特に、いわゆる「割り込み造形」は、割り込み長さの異なる２種類の第２−１孔型Ｋ２−１及び第２−２孔型Ｋ２−２において行われるものとして説明した。しかしながら、割り込み孔型は１孔型でも良く、また、割り込み長さの異なる３種類以上の孔型によって構成されても良い。なお、割り込み孔型が複数種である場合には、本発明に係る突起部形状の改良技術は、最終の割り込み孔型に適用する。
【００６７】
（本発明の変形例）
上記実施の形態では、フランジ厚の厚いＨ形鋼製品を製造するに際し、折り曲げ造形前にフランジ部８０の外側面に対し、先端部に比べ緩傾斜に構成される根本部を有する突起部（上記突起部４５’、４６’）を被圧延材に押し当てて割り込み造形を実施するものとしている。しかしながら、図９に示す改良後の突起部４５’、４６’に係る構成を有する割り込み孔型（第２−２孔型Ｋ２−２ａ）では、被圧延材Ａの側面を孔型によって拘束するといった構成を採っていないために、フランジ部８０の形状による特性等から、フランジ先端部の倒れ込みといった形状不良が懸念される。
【００６８】
このような事情に鑑み、本発明者らは、突起部４５’、４６’に係る構成を有する割り込み孔型の孔型形状について更なる検討を行い、上述したような形状不良に関する問題点を解消することが可能な孔型形状を創案するに至った。以下では、本発明の変形例として、新たに創案された構成を有する第２−２孔型Ｋ２−２ｂについて図面を参照して説明する。
【００６９】
図１１は、本発明の変形例に係る第２−２孔型Ｋ２−２ｂの概略説明図である。この図１１において、上記実施の形態で説明した第２−２孔型Ｋ２−２ａ（図９参照）と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して図示し、その説明は省略する。図１１に示すように、本変形例に係る第２−２孔型Ｋ２−２ｂの基本的な孔型構成は、第２−２孔型Ｋ２−２ａとほぼ同様である。一方で、相違点として、孔型の左右に形成されている孔型側面４０ｃ及び４１ｃが被圧延材Ａを拘束するように、当該被圧延材Ａに当接して構成される。即ち、上記実施の形態で説明した第２−２孔型Ｋ２−２ａでは側壁を設けていない構成だったのに対し、本変形例に係る第２−２孔型Ｋ２−２ｂは側壁が設けられた構成（孔型設計）である。
【００７０】
被圧延材Ａにおける孔型側面４０ｃ、４１ｃとの当接箇所は、第２−２孔型Ｋ２−２ｂに導入された直後の被圧延材Ａの厚みにおいて最も厚みが大きい箇所とすることが望ましい。当該当接箇所は、通常、被圧延材Ａのフランジ相当部（フランジ部８０）の外側面の中央部近傍である。これは、第１孔型Ｋ１のウェッジ角度θ１ａと、第２−２孔型Ｋ２−２ｂのウェッジ角度θ１ｂが同じ角度である場合に、被圧延材Ａの外側面形状が垂直に近い形状となることに起因する。
【００７１】
また、複数パスで行われる第２−２孔型Ｋ２−２ｂでの圧延造形時には、被圧延材Ａの上下端部（スラブ端面）において、突起部４５’、４６’を除き、途中パスでは孔型と被圧延材Ａは接触しておらず、これらのパスにおいて被圧延材Ａの積極的な圧下は行われない。これは、圧下により被圧延材Ａの長手方向への伸びが生じ、フランジ相当部（フランジ部８０）の生成効率が低下してしまうからである。
しかしながら、フランジ幅及びフランジ厚みの寸法精度向上の観点からは、最終パスまたは最終パスの前の数パスにおいて被圧延材Ａの上下端部が全面的に接触するような造形パススケジュールに設定することが望ましい。即ち、被圧延材長手方向への伸びを極力抑えた条件下で形状を整える造形を行うことが望ましい。
また、図１１に示す孔型構成において、孔型側面４０ｃ、４１ｃの形状は、被圧延材Ａを左右から効率的に拘束するという観点からは、孔型ロール軸に対して垂直となる鉛直形状が好ましいが、ロール摩耗に伴うロールの修復を容易にするために、鉛直方向に対し例えば５〜１０％程度のテーパー角度を付けた形状とすることが望ましい。
【００７２】
このように、図１１に示す変形例に係る第２−２孔型Ｋ２−２ｂを用いることで、当該孔型における圧延造形時に、被圧延材Ａのフランジ先端部の倒れ込みといった形状不良が抑制され、圧延造形時の噛み込み性の向上や、製品寸法精度の向上が実現される。
【００７３】
なお、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。
【実施例】
【００７４】
（第１の実施例）
本発明の第１の実施例として、上記実施の形態で説明した改良後の突起部４５’、４６’に係る構成を有する割り込み孔型（第２−２孔型Ｋ２−２ａ、図９参照）を用いた場合の折り曲げ造形後の被圧延材におけるすり下げ疵の発生の有無について検証を行った。なお、比較例として、改良前の孔型構成（第２−２孔型Ｋ２−２、図４参照）を用いた場合の折り曲げ造形後の被圧延材におけるすり下げ疵の発生の有無についての検証も併せて行った。【００７５】
表１は、２０００×２５０ｍｍ断面または２０００×３００ｍｍ断面のスラブを素材として１０００×５００ｍｍのＨ形鋼製品を製造する場合に、各孔型でフランジ増厚を行う際の孔型基本設計を示す表である。具体的には、第２−１孔型Ｋ２−１、第２−２孔型Ｋ２−２、第３孔型Ｋ３、第４孔型Ｋ４のそれぞれでスラブ上下端部に対しエッジング圧延を行う際の孔型設計を記載したものである。なお、表１における突起高さ（ウェッジ高さ）は、各孔型における孔型上下一方における突起部高さである。本実施例では、表１に記載の孔型基本設計のうち、第２−２孔型Ｋ２−２に対して上記実施の形態で説明した突起部の改良を施して検証を行った。【００７６】
【表１】
0006501047.tif 000002
【００７７】
本実施例では、表１に示す孔型設計において、比較例（従来法）を改良前の孔型構成（第２−２孔型Ｋ２−２、図４参照）を用いた場合とした。一方、実施例１（条件１）では改良後の突起部４５’、４６’に係る構成を有する割り込み孔型（第２−２孔型Ｋ２−２ａ、図９参照）において根本部のウェッジ角度（＝θ４）を６０°とした。また、実施例２（条件２）では改良後の突起部４５’、４６’に係る構成を有する割り込み孔型（第２−２孔型Ｋ２−２ａ、図９参照）において根本部のウェッジ角度（＝θ４）を９０°とした。【００７８】
以下の表２〜表４は、比較例、実施例１、実施例２についての被圧延材のフランジ厚と疵発生の関係を示したものである。比較例における接触幅比率Ｌ／Ｂは０．００、実施例１における接触幅比率Ｌ／Ｂは０．２０、実施例２における接触幅比率Ｌ／Ｂは０．２４である。【００７９】
【表２】
0006501047.tif 000003
【表３】
0006501047.tif 000004
【表４】
0006501047.tif 000005
【００８０】
表２に示すように、改良前の孔型構成（第２−２孔型Ｋ２−２、図４参照）を用いた場合に、２５０厚スラブを用いてフランジ厚を１６０ｍｍまで造形した場合において疵（すり下げ疵）は発生しなかったが、フランジ厚を１８０ｍｍ以上まで造形した場合には疵の発生が確認された。【００８１】
表３に示すように、改良後の突起部４５’、４６’に係る構成を有する割り込み孔型（第２−２孔型Ｋ２−２ａ、図９参照）において根本部のウェッジ角度（＝θ４）を６０°とし、接触幅比率Ｌ／Ｂを０．２０とした場合には、フランジ厚を１８０ｍｍまで造形した場合において疵は発生しなかったが、フランジ厚を２００ｍｍ以上まで造形した場合には疵の発生が確認された。【００８２】
表４に示すように、改良後の突起部４５’、４６’に係る構成を有する割り込み孔型（第２−２孔型Ｋ２−２ａ、図９参照）において根本部のウェッジ角度（＝θ４）を９０°とし、接触幅比率Ｌ／Ｂを０．２４とした場合には、フランジ厚を１６０ｍｍ〜２１０ｍｍのいずれの厚みまで造形した場合であっても疵の発生は確認されなかった。【００８３】
表２〜表４を参照すると、比較例（従来法）ではフランジ厚を１６０ｍｍ超とするような造形を行った場合には疵が発生してしまう。一方、実施例１（条件１）ではフランジ厚を１８０ｍｍとするような造形でも疵の発生が抑えられた。更に、実施例２（条件２）ではフランジ厚を２００ｍｍ、２１０ｍｍとするような造形であっても疵の発生が抑えられた。即ち、本発明技術に係る突起部形状の改良を適用することで、よりフランジ厚の厚いＨ形鋼製品を疵の発生を抑えつつ製造する事が可能となることが分かる。【００８４】
例えば、いわゆる３００厚スラブ（厚み２９０ｍｍ〜３１０ｍｍのスラブ）を素材とし、上記実施の形態で説明した本発明に係るＨ形鋼の製造方法によってＨ形鋼製品を圧延造形する場合には、フランジ厚は基本的にスラブ厚の半分（約１５０ｍｍ程度）となる。そして、フランジ厚がスラブ厚の半分となった状態からスラブ先端部の積極的なエッジング圧延を行うことで、フランジ厚の増厚を図り、例えばフランジ厚が約１８０ｍｍ以上の製品を製造するといったプロセス設計が図られる。このようなプロセス設計においては、フランジの増厚に従い、折り曲げ造形時の曲げ抵抗が増すため、ロールに接触する部分の被圧延材の圧力が上昇する。このため、変形が局所的になり、上述したようなロール圧下方向の相対すべり速度の減少と相俟って、すり下げ疵が発生しやすくなる。そこで、本発明者らは、上記実施の形態で説明した根本部を有する突起形状を創案し、ロールと被圧延材との接触面積を増加させることで圧力を低下させ、すり下げ疵の発生を抑制している。【００８５】
このような観点から、すり下げ疵の発生を抑制させるためには、ロールと被圧延材との接触面積を増加させることが望ましく、上記接触幅比率Ｌ／Ｂの値をある程度確保することが望ましいと考えられる。
例えば上記表２〜表４を参照して分かるように、フランジ厚を１８０ｍｍ以上に造形する場合には、上記接触幅比率Ｌ／Ｂの値は０．２０以上とすることが望ましい。なお、表４に示すように、接触幅比率Ｌ／Ｂが０．２４の場合にフランジ厚が２００ｍｍを超える範囲まですり下げ疵を発生させることなく圧延造形ができていることから、接触幅比率Ｌ／Ｂの好適な範囲を０．２０〜０．２４としても良い。【００８６】
また、これら比較例、実施例１、実施例２に関し、すり下げ疵は被圧延材の表面をロールの摩擦力によって上下方向（圧下方向）から引き下げることによって生じると考えられる。そこで、本発明者らは、比較例、実施例１、実施例２の各条件についてロールバイト内でのロールと被圧延材との間の上下方向のすべり速度（ロールバイト内の最大速度）を整理しグラフ化した。図１２は、各条件でのロールと被圧延材との間の上下方向すべり速度を示すグラフである。なお、上記「ロールバイト」とは、被圧延材とロールが接触している領域を指す。ここでのロールバイト内でのロールと被圧延材との間の上下方向のすべり速度は、圧延の定常状態のある時点において、被圧延材とロールが接触している領域におけるロールと被圧延材との速度の差が最大となる部位の速度差を示している。【００８７】
図１２に示すように、実施例１（条件１）、実施例２（条件２）の両条件では、比較例（従来法）に比べすべり速度が減少している。また、実施例１に比べ実施例２の方がすべり速度が減少している。この結果から、本発明技術を適用することで被圧延材において局所的に変形量が大きくなる部分の折り曲げ造形に伴う変形を緩やかにし、すり下げ疵の抑制が実現されることが分かる。【００８８】
図１３は、比較例、実施例１、実施例２の各条件でのＦＥＭ解析による変形シミュレーション結果を示す概略図であり、（ａ）は比較例、（ｂ）は実施例１、（ｃ）は実施例２を示している。なお、図１３においては、実線で折り曲げ造形前及び折り曲げ造形後を示し、メッシュで折り曲げ造形の１パス目仕上がり形状を図示している。また、（ｂ）、（ｃ）には比較として従来法の形状も併せて図示している。ここで、（ａ）〜（ｃ）の各条件においてパススケジュール設計は共通とし、且つ、後段孔型（第３孔型Ｋ３）のロール形状は同一としている。【００８９】
図１３に示すように、比較例に対し、実施例１、２では、同じパススケジュール、同じ後段孔型での折り曲げ造形であっても、当該折り曲げ造形時に孔型と被圧延材との接触幅が拡大していることが分かる。そのため、実施例１、２では変形変化の勾配が小さくなり、疵の発生が抑制される。【００９０】
以上の第１の実施例で説明したように、本発明技術によれば、折り曲げ造形の前段階である割り込み孔型において、突起部形状を、根本部を有する形状（上記実施の形態に係る第２−２孔型Ｋ２−２ａ参照）としている。これにより、被圧延材のフランジ部が従来に比べ厚い場合であっても、フランジ部の外側面にすり下げ疵を発生させることなく圧延造形を行うことが可能であることが検証された。【００９１】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施例として、上記実施の形態で説明した改良後の突起部４５’、４６’に係る構成を有する割り込み孔型（第２−２孔型Ｋ２−２ａ、図９参照）を用いた場合の造形において、最前段の折り曲げ孔型（第３孔型Ｋ３、図５参照）のウェッジ角度θ２と、根本部のウェッジ角度θ４を等しい角度とし、その角度範囲を６０°〜１１０°で変化させた場合の、折り曲げ造形後の被圧延材におけるすり下げ疵の発生の有無について検証を行った。【００９２】
以下の表５は、割り込み孔型のウェッジ角度θ１ｂと上記角度θ２、θ４を各条件にした場合の、被圧延材のフランジ厚と疵発生の関係を示したものである。表５に示すように、改良後の突起部４５’、４６’に係る構成を有する割り込み孔型（第２−２孔型Ｋ２−２ａ、図９参照）において根本部のウェッジ角度（＝θ４）を最前段の折り曲げ孔型（第３孔型Ｋ３、図５参照）のウェッジ角度θ２と等しい角度とした場合には、フランジ厚を１５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲で造形した場合において疵（すり下げ疵）は発生しなかった。一方で、フランジ厚を２１０ｍｍとして造形した場合には一部の条件において疵の発生が確認された。【００９３】
【表５】
0006501047.tif 000006
【００９４】
表５に示す第２の実施例の結果から、折り曲げ造形後のフランジ厚が１５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲となるような造形条件においては、最前段の折り曲げ孔型のウェッジ角度θ２と、根本部のウェッジ角度θ４を等しい角度とすることで、割り込み孔型のウェッジ角度θ１ｂの値によらずフランジ部の外側面にすり下げ疵を発生させることなく圧延造形を行うことが可能であることが検証された。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
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に適用できる。
【符号の説明】
【００９６】
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２−１孔型）
３１…下孔型ロール（第２−１孔型）
３５、３６…突起部（第２−１孔型）
３８、３９…割り込み（第２−１孔型）
４０…上孔型ロール（第２−２孔型）
４１…下孔型ロール（第２−２孔型）
４５、４６…突起部（第２−２孔型）
４５ａ、４６ａ…先端部
４５ｂ、４６ｂ…根本部
４８、４９…割り込み（第２−２孔型）
５０…上孔型ロール（第３孔型）
５１…下孔型ロール（第３孔型）
５５、５６…突起部（第３孔型）
５８、５９…割り込み（第３孔型）
６０…上孔型ロール（第４孔型）
６１…下孔型ロール（第４孔型）
６５、６６…突起部（第４孔型）
６８、６９…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）
Ｋ１…第１孔型
Ｋ２−１…第２−１孔型
Ｋ２−２…第２−２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
【要約】
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、被圧延材を造形する複数の孔型が刻設され、当該複数の孔型は、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た１又は複数の割り込み孔型と、前記割り込みに当接し、前記割り込み孔型において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た複数の折り曲げ孔型と、を含み、前記割り込み孔型のうち最終の割り込み孔型に形成された突起部は、所定の先端角度を有するテーパー形状の先端部と、当該先端部の根本に位置し当該先端部に比べ緩傾斜のテーパー形状を有する根本部と、から構成される。【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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