(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗形鋼片を素材として上下水平ロール対と左右竪ロール対で構成される粗ユニバーサル圧延機を用いてフランジを有する形鋼の中間加工体を圧延加工する方法において、前記粗ユニバーサル圧延機により被圧延材に対して施す板厚圧下を、あらかじめ入側ウェブ厚に対する入側フランジ単独圧下領域の投影長さの比と、前記被圧延材の蹴出端が前記粗ユニバーサル圧延機を通過する時の入側でのウェブ挫屈の有無または前記ウェブ挫屈に起因する不良との相関関係を求め、この相関関係に基づき前記投影長さ比の適正範囲を設定しておき、前記板厚圧下時において前記適正範囲を満足するように、前記上下水平ロール対と前記左右竪ロール対で形成されるロールギャップを設定するか、または前記上下水平ロール対の軸を含む平面に対する前記左右竪ロール対の軸を含む平面の相対位置を設定するか、もしくは両者を同時に行うことにより、被圧延材の全長にわたって圧延加工し、前記被圧延材の蹴出端が該粗ユニバーサル圧延機を通過する際のウェブ挫屈による不良の発生を抑制することを特徴とするフランジを有する形鋼の粗ユニバーサル圧延法。
【請求項２】
粗形鋼片を素材として上下水平ロール対と左右竪ロール対で構成される粗ユニバーサル圧延機を用いてフランジを有する形鋼の中間加工体を圧延加工する方法において、前記粗ユニバーサル圧延機により被圧延材に対して施す板厚圧下を、あらかじめ入側ウェブ厚に対する入側フランジ単独圧下領域の投影長さの比と、前記被圧延材の蹴出端が前記粗ユニバーサル圧延機を通過する時の入側でのウェブ挫屈の有無または前記ウェブ挫屈に起因する不良との相関関係を求め、この相関関係に基づき前記投影長さの比の適正範囲を設定しておき、前記板厚圧下時において該適正範囲を逸脱する条件で圧延する際には、被圧延材の蹴出端が前記粗ユニバーサル圧延機に噛み込む直前に、前記適正範囲を満足するように前記上下水平ロール対と前記左右竪ロール対で形成されるロールギャップを変更して、または前記上下水平ロール対の軸を含む平面に対する前記左右竪ロール対の軸を含む平面の相対位置を変更して、もしくは両者を同時に行って、前記蹴出端を圧延加工し、前記被圧延材の蹴出端が該粗ユニバーサル圧延機を通過する際のウェブ挫屈による不良の発生を抑制することを特徴とするフランジを有する形鋼の粗ユニバーサル圧延法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｈ形鋼、溝形鋼などに代表されるフランジを有する形鋼の粗ユニバーサル圧延を高い圧下率で安定的におこなうための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フランジを有する形鋼の熱間圧延工程は、Ｈ形鋼のそれを例にあげると、図２（ａ）に示すように、加熱炉１により熱間圧延加工に必要な温度に昇熱した矩形断面スラブｍ０から２重式ブレークダウン圧延機（以下、ブレークダウン圧延機）２により粗形鋼片ｂを造形し、該粗形鋼片ｂを素材として粗ユニバーサル圧延機３およびエッジング圧延機４のタンデムリバース圧延により中間加工体ｍを造形し、該中間加工体ｍから仕上ユニバーサル圧延機５により最終製品ｆを造形する工程が一般的である。
【０００３】
粗ユニバーサル圧延機３は、図３に示すように半径Ｒh の上下水平ロール対３−１，３−２と最大半径ＲV0の左右竪ロール対３−３，３−４で構成される。そして、上下水平ロール対３−１，３−２の円周部どうしの間隙で被圧延材ｍ′のウェブｍ’−１が、また上下水平ロール対３−１，３−２の側面部と左右竪ロール対３−３，３−４の円周部のなす間隙で被圧延材ｍ′のフランジｍ’−２が、板厚圧下される。このときの被圧延材ｍ’とロールとの接触状況を、ウェブｍ’−１については紙面に垂直な線分Ａ−Ａを含む平面で切断、またフランジｍ’−２については紙面に垂直なＢ−Ｂを含む平面で切断し、展開して示したものが図４である。被圧延材ｍ′のウェブｍ’−１の板厚は入側でｈw0、出側でｈw1であり、上下水平ロール対３−１，３−２の円周部とＱ面で接触を開始し、Ｏ面（上下水平ロール対３−１，３−２の軸Ｏh を含む平面）で開放される。一方、被圧延材ｍ′のフランジｍ’−２の板厚は入側でｈf0、出側でｈf1であり、上下水平ロール対３−１，３−２の側面部および左右竪ロール対３−３，３−４の円周部とＰ面で接触を開始し、Ｒ面（左右竪ロール対３−３，３−４の軸Ｏv を含む平面）で開放される。図４においては、Ｏ面とＲ面間の圧延方向に沿う距離はｄであり、通常のユニバーサル圧延ではｄ＝０である。ただし、特許第２１０９９４４号公報で述べられているようにｄ≠０の場合もユニバーサル圧延は成立し、Ｒ面をＯ面よりも出側に配置することにより圧延ウェブ波の防止効果がある。
【０００４】
よく知られているように、フランジを有する形鋼のユニバーサル圧延では、ウェブとロールとの間の投影接触弧長（以下、ウェブ投影接触弧長）ｌdw、およびフランジとロールとの間の投影接触弧長（以下、フランジ投影接触弧長）ｌdfの両者が等しくなるのは極めてまれであり、通常ｌdw＜ｌdfである。その結果、図４に示すようにフランジ単独圧下領域とウェブ・フランジ同時圧下領域が存在する。フランジ単独圧下領域の範囲の圧延方向に沿う長さは、幾何学的な関係から入側でΔｌd ＝ｌdf−ｌdw−ｄ、出側でｄであり、一方ウェブ・フランジ同時圧下領域のそれはｌdwである。
【０００５】
ここで、ｌdfおよびｌdwは、それぞれ式（１）、式（２）で与えられる。
ｌdf≒｛２Ｒv （ｈf0−ｈf1）｝1/2                           …（１）
ｌdw≒｛Ｒh （ｈw0−ｈw1）｝1/2                             …（２）
したがって、Δｌd は、
Δｌd ＝ｌdf−ｌdw−ｄ
＝｛２Ｒv （ｈf0−ｈf1）｝1/2 −｛Ｒh （ｈw0−ｈw1）｝1/2 −ｄ
＝（２Ｒv ｈf0ｒf ）1/2 −（Ｒh ｈw0ｒw ）1/2 −ｄ
＝｛２Ｒv ｈf1ｒf ／（１−ｒf ）｝1/2 −｛Ｒh ｈw1ｒw ／（１−ｒw ）｝1/2 −ｄ                                      …（３）
である。ただし、ｒf ＝（ｈf0−ｈf1）／ｈf0はフランジ圧下率、ｒw ＝（ｈw0−ｈw1）／ｈw0はウェブ圧下率である。また、ｄの符号は図４のようにＯv がＯh よりも圧延方向出側にある場合を正、逆の場合を負と定義する。従来から広くおこなわれているフランジを有する形鋼の粗ユニバーサル圧延はこのような形式の圧延方法である。
【０００６】
ところで、図２（ａ）のような製造工程において、製造コストの低減や製品内質の向上などの理由から、しばしば粗ユニバーサル圧延機３に対し圧下率（ｒf およびｒw ）を高くすることが要求される。たとえば歩留や能率の向上のために圧延伸び長さを延長する場合には、圧延時間の増加による圧延温度低下を防止するために、圧下率を高くしてパス回数を減らすことが必要な場合がある。また近年、製品の溶接性などの向上のため炭素等量を低くしてＴＭＣＰ（加工熱処理プロセス）により製品の強度・靱性を高めることが盛んにおこなわれているが、この場合には圧延温度制御とあわせて圧下率の高い圧延が有効である。
【０００７】
ところが、２０％以上の高い圧下率がとれる厚板の圧延とは異なり、フランジを有する形鋼のユニバーサル圧延では通常１０〜１５％程度の圧下率で板厚圧下され、それ以上の高い圧下率での圧延は困難であった。その理由は、図５（ａ）に示す被圧延材ｍ’のウェブｍ’−１とフランジｍ’−２の分離（以下、コーナー割れ）、および同図（ｂ）に示すようなウェブｍ’−１の板厚中心とフランジｍ’−２の幅中心のずれ（以下、ウェブ中心偏り）ｇR ，ｇL である。この問題はとくに、図６に示すように被圧延材ｍ’の長さ方向両端部のうち、当該パスにおいてユニバーサル圧延機３から最後に抜ける側の端部Ｔ（以下、蹴出端）で発生しやすい。該ユニバーサル圧延機３に最初に噛み込む側の端部Ｈ（以下、噛込端）や両端部以外の部分ではほとんど発生しない。なお、蹴出端Ｔおよび噛込端Ｈの範囲は、被圧延材の先端部からウェブ幅ｗの約３倍程度の範囲をさす。
【０００８】
ウェブとフランジが分離した状態で圧延を継続すると、ウェブｍ’−１から分離したフランジｍ’−２が竪ロール３−３（３−４）に巻き付いたり、被圧延材を誘導するガイドに干渉したりすることにより、圧延休止につながるようなトラブルを起こす危険がある。また、ウェブ中心偏りは切り捨てロスにつながり、圧延歩留の低下を招く。
【０００９】
一方、上記ウェブ中心偏りの防止策として軸心可変竪ロールのユニバーサル圧延機を使った圧延法が提案されている。例えば、特開平４−２２５０１号公報では、通常のユニバーサル圧延（ウェブ高さの拡大および縮小なし）において、竪ロール軸心位置を、ウェブ噛み込み位置がフランジ噛み込み位置より先行するという条件で圧延を実施し、これによりパスラインが多少ずれても、ウェブ付け替えを発生することなく、ウェブ中心偏りを防止する技術を開示している。特開平４−１００６０２号公報では、ウェブ高さ縮小圧延において、竪ロール軸心位置を、ウェブ噛み込み位置がフランジ噛み込み位置より先行するという条件で圧延を実施し、これによりウェブ高さ縮小圧延時に発生しやすい挫屈やねじれを防止する技術を開示している。特開平４−１７２１０２号公報では、仕上げミルでのウェブ高さ縮小圧延において、竪ロール軸心位置は、ウェブ高さ縮小領域とウェブ板厚圧下領域をラップさせるという条件で圧延を実施し、これにより、ウェブ高さ縮小圧延時に発生しやすい挫屈やねじれを防止する技術を開示している。特開平５−５７３０１号公報では、特開平４−２２５０１号公報と同様に、通常のユニバーサル圧延（ウェブ高さの拡大および縮小なし）において、竪ロール軸心位置はフランジとウェブが同時噛み込み〜フランジ厚み偏差が許容差の範囲という条件で圧延を実施する技術を開示している。
【００１０】
更に、特開平８−２１５７０２号公報では、仕上げユニバーサルミルで竪ロールを圧延出側方向に移動し、圧延入側でウェブ幅方向中央部をガイドで拘束してウェブ高さ縮小圧延する技術を開示している。
これらの公知技術は、いずれも本願発明技術が対象とする高圧下率のユニバーサル圧延における被圧延材蹴出端の上記問題に着目した技術ではなく、被圧延材フランジ幅中心とロールの上下対称軸のずれ（いわゆるパスライン不一致）による被圧延材全長にわたるウェブ付け替え、または本来軽圧下である仕上ユニバーサル圧延におけるウェブ高さ縮小をおこなう際のウェブ挫屈に着目したものである。したがって、高圧下率のユニバーサル圧延に対してこれら従来技術を適用しても上記問題を解決することは困難である。
【００１１】
圧下率を高くしたときに発生しやすくなる上記の問題は、粗ユニバーサル圧延機３の出力や耐荷重を大きくすれば解決するような類のものではなく、その原因が解明されておらず、有効な対策が講じられていなかった。このような理由から、従来フランジを有する形鋼の粗ユニバーサル圧延においては低い圧下率を余儀なくされていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、圧下率の高い粗ユニバーサル圧延の際に起こる蹴出端Ｔでのコーナー割れやウェブ中心偏りを防止するための圧延方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
高圧下ユニバーサル圧延において避けることのできなかった蹴出端Ｔでのコーナー割れやウェブ中心偏りの問題を解決するための基本的考え方は、入側でのウェブ挫屈が発生しないような圧下条件で、あるいは発生してもコーナー割れやウェブ中心偏りの面から許容できる入側でのウェブ挫屈レベルになるような圧延条件で、ユニバーサル圧延をおこなうことである。後で詳しく述べるように、蹴出端Ｔにおいてウェブ挫屈が発生するか否かは、入側ウェブ厚ｈw0に対する入側フランジ単独圧下領域の投影長さ（すなわち、図４のＰ面およびＱ面間の距離）Δｌd の比Δｌd ／ｈw0によって決まる。
【００１４】
したがって、課題を解決するための手段は、あらかじめ前記比と、蹴出端Ｔが粗ユニバーサル圧延機を通過する時の入側でのウェブ挫屈の有無または該ウェブ挫屈に起因する不良との相関関係を求め、該相関関係に基づき前記比Δｌd ／ｈw0の適正範囲を設定しておき、該適正範囲を満足するようにユニバーサル圧延をおこなうことである。ここで、Δｌd は式（３）で与えられ、式（３）右辺の因子のうち、ロール径Ｒh ，Ｒv 、入側板厚ｈw0，ｈf0（または、出側板厚ｈw1，ｈf1）は通常与えられたものである。すなわち、課題を解決するための手段とは、圧下率ｒw ，ｒf 、竪ロール軸Ｏv の水平ロール軸Ｏh に対する位置（以下、竪ロール軸心位置）ｄを、Δｌd ／ｈw0の前記適正範囲を満足するように設定して圧延することである。具体的には、本発明は、
（１）Δｌd ／ｈw0の前記適正範囲を満足するように、
１）上下水平ロール対と左右竪ロール対で形成されるロールギャップを設定して、または
２）竪ロ−ル軸心位置ｄを設定して、あるいは１）および２）を同時におこなって、被圧延材の全長にわたって圧延加工すること、
（２）Δｌd ／ｈw0の前記適正範囲を逸脱して圧延する場合には、蹴出端Ｔが粗ユニバーサル圧延機に噛み込む直前にΔｌd ／ｈw0の前記適正範囲を満足するように、
３）上下水平ロール対と左右竪ロール対で形成されるロールギャップを変更して、または、
４）竪ロール軸心位置ｄを変更して、あるいは３）と４）を同時おこなって、被圧延材の蹴出端Ｔを圧延加工すること、である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面を以って詳細に説明する。
図１に本発明技術の基本的考え方を示す。すなわち、被圧延材の蹴出端Ｔを粗ユニバーサル圧延機３で圧下する際に、入側ウェブ厚さｈw0に対する入側フランジ単独圧下領域の投影長さΔｌd との比Δｌd ／ｈw0について、被圧延材の材料定数や拘束条件で決まる定数をＫとして、あらかじめ適正範囲Δｌd ／ｈw0＜Ｋを設定しておき、これを満足するような、前記粗ユニバーサル圧延機３の上下水平ロール対３−１，３−２および左右竪ロール対３−３，３−４で構成されるロール隙、あるいは竪ロール軸心位置ｄ、で圧延することである。被圧延材の蹴出端Ｔ以外の長さ方向部位については、上記の圧下条件と同じであっても（請求項１に対応）、異なっていても（請求項２に対応）構わない。
【００１６】
図４に示すＰ断面、Ｐ〜Ｑ面間の断面、Ｑ断面、Ｏ断面およびＲ断面における、被圧延材ｍ′、上下水平ロール対３−１，３−２および左右竪ロール対３−３，３−４の断面形状をそれぞれ図７の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）および（ｅ）に示す。斜線ハッチングを入れたＨ形形状が被圧延材ｍ′の、実線でハッチングを入れていない形状がロール３−１，３−２，３−３，３−４の、各断面形状である。また、（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｅ）の図中に破線で示した形状は、各ロールのＯ断面形状を示す。
【００１７】
図７（ａ）で示すように、Ｐ面では被圧延材のフランジｍ’−２が左右竪ロール対３−３，３−４に接触を開始するが、このとき被圧延材のウェブｍ’−１は上下水平ロール対３−１，３−２にはまだ接触していない。このあと、図７（ｃ）で示すように被圧延材のウェブｍ’−１が上下水平ロール対３−１，３−２に接触を開始するまでの間においては、図７（ｂ）に示すように被圧延材のウェブｍ’−１が上下水平ロール対３−１，３−２によって上下方向に拘束されないまま、左右竪ロール対３−３，３−４によって左右から押圧されるために、ウェブがたとえば図のように挫屈する。ウェブの挫屈により、被圧延材ｍ’のウェブ板厚中心線ＭＬは湾曲し、ロールの上下対称軸ＰＬからずれる。その結果、被圧延材ｍ’のウェブｍ’−１とフランジｍ’−２の境界領域（以下、コーナー部）Ｃが上下方向に剪断される。図中に剪断力をＦで示しているが、この例では被圧延材ｍ′の向かって左側のコーナー部については上水平ロール３−１から下方に剪断を受け、被圧延材ｍ’の向かって右側のコーナー部については下水平ロール３−２から上方に剪断を受ける。その結果、ウェブｍ’−１は左側コーナー部では下方に、右側コーナー部では上方に付け替えられ、図７（ｃ）に示すように、Ｑ面ではウェブ中心偏り（ｆLU＞ｆLL，ｆRU＜ｆRL）が発生する。また、付け替え量が大きいと、同図に示すようにコーナー部にＣで示すように折れ込みが発生する。折れ込みはその後消え去ることはなく、圧下が終了するＲ断面でも残存している。付け替え量がさらに過度になると、フランジとウェブが切り離され、図５のコーナー割れにつながるのである。
【００１８】
このような考察をもとに、発明者らはＰ面−Ｑ面間における図７（ｂ）に示すようなウェブ挫屈と、コーナー割れやウェブ中心偏りの間に相関関係があるものと考えた。
ところで、Ｐ面−Ｑ面間において、ウェブは図４に示すように厚さｈw0、長さｗ、幅Δｌd の薄板と見なすことができ、長さ方向の両端から降伏応力にほぼ等しい応力Ｙを受けている。この薄板の挫屈応力σcrはＳ．Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏにより明らかにされており、ｋを定数として、式（４）で与えられる。
【００１９】
σcr＝ｋＥπ2 ／｛１２（１−ν2 ）｝・（ｈw0／Δｌd ）2     …（４）
ところで、ウェブは長さ方向に圧縮応力Ｙを受けているので、ウェブが挫屈しないための条件はσcr＞Ｙである。これと式（４）よりウェブが挫屈しないための条件は、式（５）または式（６）で与えられる。
Δｌd ＜［ｋＥπ2 ／｛１２（１−ν2 ）Ｙ｝］1/2 ｈw0＝Ｋｈw0…（５）
Δｌd ／ｈw0＜Ｋ                                            …（６）
ただし、Ｋ＝［ｋＥπ2 ／｛１２（１−ν2 ）Ｙ｝］1/2 である。ここで、ｋは定数、Ｅは被圧延材のヤング率、νは被圧延材のポアッソン比、Ｙは被圧延材の降伏応力、πは円周率、である。厳密にいえば、ｋはウェブ幅ｗとフランジ−ウェブ投影接触弧長差Δｌd の比ｗ／Δｌd によって変化するが、通常ｗ≫Δｌd であるから、挫屈理論からｋは被圧延材のサイズが変化してもほぼ一定とみなせる。
【００２０】
むしろｋはウェブの拘束条件によって大きく変化する。蹴出端ＴはＱ面で上下水平ロール対３−１，３−２によって拘束されているが、Ｐ面は拘束されず自由な端部である。一方、被圧延材ｍ’の蹴出端Ｔ以外の長さ方向部位（噛込端Ｈや定常部）については、Ｑ面で上下水平ロール対３−１，３−２によって拘束されている点は蹴出端Ｔと変わりないが、Ｐ面でも当該被圧延材ｍ′の後続部位によって拘束されている。薄板の挫屈理論によると、この境界条件の差による座屈応力σcrは蹴出端Ｔでは、それ以外の部位にくらべて約１／７の応力で挫屈することになり、したがってこのような挫屈は蹴出端Ｔだけで起こるものと考えてさしつかえない。また、ウェブを誘導するガイドの有無やそれによる拘束条件によっても座屈応力σcrは変化する。
【００２１】
そこで、本発明の実施は以下のような形態でおこなうことになる。
まず、現場における実操業に先立ち、比Δｌd ／ｈw0と蹴出端Ｔが噛み込むときのウェブ挫屈の有無、または比Δｌd ／ｈw0とウェブ挫屈に起因する不良、たとえばウェブ中心偏り量との相関関係をもとめ、該相関関係に基づき前記比Δｌd ／ｈw0の適正範囲（Δｌd ／ｈw0＜Ｋ）を設定、すなわち式（６）の定数Ｋを決定しておく。この評価はモデル実験でおこない、Ｋに含まれる材料固有の物性値（Ｅ，νおよびＹ）で実機換算してもよい。
【００２２】
つぎに、実操業においては２つのケースが考えられる。
第一のケースは、上記の比Δｌd ／ｈw0の適正範囲を満足する程度に、圧下率を比較的低く抑えても操業に支障をきたさない場合である。たとえば、粗ユニバーサル圧延機３による圧延が能率のボトルネックにならない場合がこれに相当する。この場合には、式（３）で求まるΔｌd ／ｈw0が上記適正範囲になるように、上下水平ロール対３−１，３−２と左右竪ロール対３−３，３−４で形成されるロールギャップ調整による圧下率ｒw ，ｒf の設定、または竪ロール軸心位置ｄの設定、もしくはその両者を同時におこなって被圧延材の全長にわたって圧延加工する。
【００２３】
第二のケースは、たとえば上記の比Δｌd ／ｈw0の適正範囲を越える程度に高い圧下率が要求される場合である。粗ユニバーサル圧延機３の圧延がボトルネックで、これを解消するためにパス回数を減らす場合などがこれに相当する。この場合、要求される高圧下条件で噛込端Ｈから蹴出端Ｔの直前までを圧下し、蹴出端Ｔが噛み込む直前に前記適正範囲を満足するように、上下水平ロール対３−１，３−２と左右竪ロール対３−３，３−４で形成されるロールギャップ調整による圧下率ｒw ，ｒf の設定、または竪ロール軸心位置ｄの設定、もしくはその両者を同時におこなって蹴出端Ｔを圧延加工する。
【００２４】
なお、式（３）からわかるように、蹴出端でのロールギャップの調整は、それを拡大する方向でおこなうことになるので、被圧延材の蹴出端ではそれ以外の長さ方向部位の板厚よりも大きくなる。リバース圧延では、該蹴出端は次パスでは噛込端となり、該噛込端では板厚が他の部位よりも大きい分だけ圧下率が高くなり比Δｌd ／ｈw0が大きくなる。しかし、噛込端ゆえ式（５）のｋまたは式（６）のＫも大きく、ウェブ挫屈が起こらない。
【００２５】
一方、図２（ｂ）のように１ウェイ圧延においては、一連のユニバーサル圧延において蹴出端は常に蹴出端であるので、この場合については蹴出端でのロールギャップの調整は、蹴出端とそれ以外の長さ方向部位間の板厚偏差につながるので適用できず、Δｌd ／ｈw0値の適正化は竪ロール軸心位置ｄの設定によりおこなうべきである。
【００２６】
【実施例】
まずＨ形鋼の実操業の現場において、竪ロール軸心位置ｄ＝０mmとして、Ｈ７００×３００相当の被圧延材で様々な圧下条件で蹴出端Ｔがユニバーサル圧延機３に噛み込むときのウェブ挫屈の有無を調べた。このときのユニバーサル圧延機の仕様を表１に示す。
【００２７】
【表１】
0004355094.tif 000002
【００２８】
式（３）で求めたΔｌd を縦軸に、入側ウェブ厚ｈw0を横軸にとって、蹴出端Ｔでのウェブ挫屈の有無を整理した結果を図８に示す。この図から、蹴出端Ｔでウェブ挫屈を発生させないための条件は、Δｌd ／ｈw0＜１．４である。式（３）によるΔｌd の計算において、Ｒv は図３の最大径Ｒv0の値を用いた。
上記とあわせて、Δｌd ／ｈw0の値をパラメータにして、蹴出端Ｔでの挫屈に起因するウェブ中心偏りの被圧延材長さ方向分布を調べた。その結果を図９に示す。ただし、ウェブ中心偏りの符号は、下脚が上脚よりも長い場合を正とする。この図からわかるように、この例の場合においてはΔｌd ／ｈw0が１．４を越えると、蹴出端Ｔでのウェブ挫屈により、図７に示したメカニズムにより±２mmを越えるような大きなウェブ中心偏りが発生していることがわかる。
【００２９】
上記の調査により、Δｌd ／ｈw0の適正範囲をΔｌd ／ｈw0＜１．４と設定し、これにもとづき図２（ａ）に示す製造工程で、ユニバーサル圧延機３による圧延をおこなった。該ユニバーサル圧延機３は、竪ロール軸を圧延方向にｄ＝±２０mm移動できるタイプのものであり、ロール寸法は水平ロール半径Ｒh ＝６５５mm、竪ロール半径Ｒv ＝５００mmである。表２〜表５にパススケジュールを示す。目的とする製品サイズはＨ７００×３００×１３／２０である。
【００３０】
ここでパスNo. は粗ユニバーサル圧延機３のリバース圧延のパス番号、ただしＢＢは粗形鋼片ｂをさす。ｈw およびｈf は当該パス仕上がりのウェブ厚およびフランジ厚、ｒw およびｒf は当該パスのウェブ圧下率およびフランジ圧下率、Δｈw およびΔｈf は当該パスのウェブ圧下量およびフランジ圧下量、ｌdwおよびｌdfは当該パスのウェブ投影接触弧長およびフランジ投影接触弧長、Δｌd はフランジ−ウェブ投影接触弧長差ｌdf−ｌdw、Δｌd ／ｈw0は入側ウェブ厚に対するフランジ−ウェブ投影接触弧長差の比、である。
【００３１】
表２および表３は本発明技術の請求項１を適用したパススケジュールである。被圧延材の全長にわたってΔｌd ／ｈw0＜１．４となるように、（ａ）は圧下率を初期のパスほど高く、後期のパスほど低くし、（ｂ）は各パスの圧下率を一定にして第６パスおよび第７パスで竪ロール軸心位置ｄを圧延出側に２０mm移動している。表４は本発明技術の請求項２を適用したパススケジュールである。第５パスおよび第６パス以外のパスでは被圧延材の全長にわたって同一圧下率の圧延をおこなったが、第５パスおよび第６パスで同様の圧延法を採用すると、Δｌd ／ｈw0＞１．４となるので蹴出端Ｔでウェブ挫屈が発生する。そのために、蹴出端ＴだけをΔｌd ／ｈw0＜１．４となるように圧下率を落として圧延したものである。ただし、第５パスおよび第６パスにおいて、上段は蹴出端以外の圧延条件、下段は蹴出端Ｔの圧延条件である。ここでは、もちろん蹴出端Ｔの圧下の際にΔｌd ／ｈw0＜１．４となるように竪ロール軸心位置の移動を組み合わせてもよい。
【００３２】
比較として示した従来技術にもとづく表５のパススケジュールでは、第６パスおよび第７パスでΔｌd ／ｈw0＞１．４となっており、これらのパスで蹴出端Ｔがウェブ挫屈するので、ウェブ中心偏りやコーナー割れが発生する。
【００３３】
【表２】
0004355094.tif 000003
【００３４】
【表３】
0004355094.tif 000004
【００３５】
【表４】
0004355094.tif 000005
【００３６】
【表５】
0004355094.tif 000006
【００３７】
【発明の効果】
本発明技術の適用により、すなわち高圧下圧延でもΔｌd ／ｈw0の適正範囲で圧延することにより、蹴出端Ｔでのコーナー割れやウェブ中心偏りを発生させることなく安定的な粗ユニバーサル圧延が可能となり、製品品質だけでなく、生産能率の向上にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明技術の基本的考え方を示す説明図。
【図２】フランジを有する形鋼の熱間圧延工程を示す説明図。（ａ）は粗ユニバーサル圧延がリバース圧延、（ｂ）は粗ユニバーサル圧延が１ウェイ圧延の各工程を示す図。
【図３】Ｈ形鋼のユニバーサル圧延におけるロールと被圧延材の関係を接触弧出口断面で示した説明図。
【図４】Ｈ形鋼のユニバーサル圧延におけるロールと被圧延材の接触弧内での幾何学的関係を示した説明図。
【図５】従来の高圧下粗ユニバーサル圧延でＨ形鋼の蹴出端Ｔに発生する不良を示す図で、（ａ）はコーナー割れ、（ｂ）はウェブ中心偏りを示す図。
【図６】粗ユニバーサル圧延で蹴出端Ｔと噛込端Ｈを定義する説明図。
【図７】Ｈ形鋼の粗ユニバーサル圧延において、被圧延材がロールに接触する時点から、ロールから解放される時点までに至る各段階での、被圧延材とロールの間の幾何学的関係を示す説明図。
【図８】Ｈ形鋼の粗ユニバーサル圧延において、フランジ−ウェブ投影接触弧長差Δｌd を縦軸に、入側ウェブ厚ｈw0を横軸にとって、蹴出端Ｔでのウェブ挫屈の有無を整理した特性図の例を示す図。
【図９】Ｈ形鋼の粗ユニバーサル圧延において、入側ウェブ厚に対するフランジ−ウェブ投影接触弧長差の比Δｌd ／ｈw0の値と、蹴出端Ｔでの挫屈に起因するウェブ中心偏りの被圧延材長さ方向分布の関係、を示す説明図。
【符号の説明】
１…加熱炉
２…ブレークダウン圧延機
３…粗ユニバーサル圧延機
４…エッジング圧延機
５…仕上ユニバーサル圧延機
ｍ０…矩形断面スラブ
ｂ…粗形鋼片
ｍ′…粗ユニバーサル圧延機３で圧延中の被圧延材
ｍ…中間加工体
ｆ…最終製品
３−１，３−２…粗ユニバーサル圧延機３の上下水平ロール対
３−３，３−４…粗ユニバーサル圧延機３の左右竪ロール対
ｍ′−１…被圧延材ｍ′のウェブ
ｍ′−２…被圧延材ｍ′のフランジ
【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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