專利名稱：T型鋼熱軋生產線的冷卻裝置、t型鋼的制造設備以及制造方法

　　技術領域：

　　本發明涉及通過熱軋制造T型鋼(τ-bar)時的冷卻裝置、制造設備以及制造方法。

　　背景技術：

　　圖11表示T型鋼的截面形狀。T型鋼20為由腹板(web) 21和凸緣(flange) 22構成的截面T字狀的型鋼，廣泛應用于造船、橋梁等領域。T型鋼根據其用途、使用條件、使用部位等制造出各種尺寸的成品。通常使用的T型鋼20的尺寸為腹板高度200 IOOOmm左右、腹板厚度8 25mm左右、腹板內側尺寸190 980mm左右、凸緣寬度80 400mm左右、凸緣厚度12 40mm左右。并且，在用于造船的T型鋼20的情況下，多是腹板高度為凸緣寬度的2倍以上。一般地說，T型鋼20通過將腹板21和凸緣22焊接制造而成，但也公開有通過熱軋一體成形的技術。例如，公開了如下技術為了高效地通過熱軋制造出腹板厚度、凸緣厚度、腹板高度以及凸緣寬度為各種尺寸的T型鋼，因而在中間軋制工序和精軋工序分別配置1臺萬能軋機(universal mill)(例如，參照專利文獻1)。圖12表示熱軋設備的一例。該熱軋設備101包括粗造型軋機102，對從加熱爐(未圖示)輸出的原材鋼坯進行往復軋制而粗成型截面大致T字形；中間軋機組103，將通過該粗造型軋機102粗成型成大致T字形狀的T型鋼坯(參照圖14)成型為大致成品尺寸的T型鋼；萬能精軋機106，將成型為大致成品尺寸的T型鋼成型為成品尺寸的T型鋼。中間軋機組103包括萬能粗軋機 104和設置在萬能粗軋機104的下游的軋邊機(edger mill) 105。由粗造型軋機102進行的軋制工序為粗造型軋制工序，圖13 (A)示意性地表示粗造型軋機102的結構。粗造型軋機102包括形成3組孔型的上輥10 以及下輥102b。并且，粗造型軋機102在所述孔型順次軋制原材鋼坯，得到圖14所示的由腹板21以及凸緣22 構成的被軋制材料(T型鋼坯)H。并且，由構成中間軋機組103的萬能粗軋機104以及軋邊機105進行的軋制工序為中間軋制工序，圖13(B)示意性地表示萬能粗軋機104的結構，圖13(C)示意性地表示軋邊機105的結構。如圖13(B)所示，萬能粗軋機104包括一對水平輥(horizontal roll) 141a、141b、一對立輥(vertical roll) 142a、142b。如圖 13(C)所示，軋邊機 105 包括分別具有大徑輥部153和小徑輥部154的一對軋輥151a、151b。對于在粗造型軋制工序中得到的被軋制材料(T型鋼坯)H，通過構成設置在粗造型軋機102的下游側的中間軋機組103的萬能粗軋機104以及軋邊機105使腹板21和凸緣22的厚度減少，并且成為凸緣 22的凸緣寬度被調整的被軋制材料(大致成品尺寸的T型鋼)H。此時，即使不通過對水平輥141a、141b的輥開度(roll gap)進行調整來更換輥，也能夠調整為各種腹板厚度，另外， 能夠通過調整立輥14 的輥開度來調整為各種凸緣厚度。并且，能夠通過調整一對軋邊輥 151a、151b的小徑部154間的間隔來對凸緣寬度進行調整。

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　　并且，由萬能精軋機106進行的軋制工序為精軋工序，圖13⑶示意性地表示萬能精軋機的結構。如圖13(D)所示，萬能精軋機106包括一對水平輥161a、161b和一對立輥 162aU62b0并且，對于在中間軋制工序得到的被軋制材料H，利用萬能精軋機106使凸緣 22垂直立起，從而成為成品截面形狀。但是，在熱軋的T型鋼20中，如圖15所示，在其冷卻過程中，存在凸緣22的一側產生如凹狀的彎曲(camber)的問題。針對這種問題，專利文獻1也有所提出(第2頁左欄倒數第五行 倒數第四行)，在專利文獻1記載的T型鋼的制造方法中，作為其對策公開了如下方案在T型鋼的軋制中或精軋后的高溫時，例如向凸緣外表面(沒有腹板的一側)注水而對凸緣進行冷卻，盡量保持極小的軸桿(腹板)與凸緣的溫差的同時對T型鋼進行冷卻(第2頁右欄倒數第五行 第3頁左欄第一行)。并且，在專利文獻2中，公開了如下技術將結束熱軋的T型鋼以腹板朝向大致水平方向的姿勢向長度方向進行輸送，并對該T型鋼的凸緣的外表面或凸緣的內表面(有腹板的一側)以及外表面進行水冷。專利文獻1 日本特公昭43-19671號公報專利文獻2 日本特開2008-U6259號公報但是，可知在所述專利文獻1以及2記載的以往的T型鋼的制造方法中，存在如下問題。S卩，在專利文獻1所述的T型鋼的制造方法中，作為解決在冷卻T型鋼的過程中發生向凸緣側的彎曲的對策，在T型鋼的軋制中或精軋后的高溫時，例如向凸緣外表面注水而對凸緣進行冷卻，但沒有記載具體在制造T型鋼的制造設備的何處對凸緣進行冷卻才能有效地防止冷卻引起的T型鋼的彎曲。并且，在專利文獻2中，公開了通過水冷對結束了熱軋的T型鋼的凸緣進行冷卻 (進行水冷卻)的技術，但根據本發明者的研究，在該專利文獻2所述的這種方法中存在如下問題。即，通過水冷對結束熱軋之后的T型鋼的凸緣進行冷卻時，由于T型鋼的凸緣因水冷收縮，因而冷卻中以及剛冷卻后的T型鋼發生向凸緣側的彎曲(凸緣側呈凹狀的彎曲)。 凸緣與腹板的溫差在結束熱軋時達到100°c左右或更高，若要通過凸緣冷卻以消除在熱軋后的溫差而防止成品的彎曲，則需要進行強力的冷卻。其結果，向凸緣側的彎曲變得過大而有可能導致T型鋼脫離軋制生產線的問題。并且，在T型鋼的情況下，由于即使通過水冷對凸緣進行冷卻，也因凸緣的收縮而發生向凸緣側的彎曲，因而與對如同H型鋼那樣在腹板的左右兩側具有凸緣的型鋼進行熱軋后對凸緣進行水冷的情況相比，存在熱變形緩解效果小、凸緣冷卻引起的彎曲矯正效果本身小的問題。對H型鋼的凸緣進行水冷的情況下，只要左右凸緣的熱收縮均勻，就不會在 H型鋼發生彎曲，通過壓縮應力作用于腹板、拉伸應力作用于凸緣，利用處于熱間或溫間區域引起的應力緩解效果緩和這些應力，獲得減輕冷卻至室溫之后在型鋼產生的殘余應力的效果。但是，如同T型鋼那樣凸緣只存在于腹板的單側的型鋼中，因為即使對凸緣進行水冷收縮，也會發生向凸緣側的彎曲，因而在腹板、凸緣所產生的應力與凸緣存在于腹板的兩側的型鋼相比，成為微小的水平，不能充分得到應力緩解效果。其結果，冷卻至室溫之后的T 型鋼的彎曲量相比未進行水冷的情況幾乎未得到改善。接著，在專利文獻2中，需要以T型鋼的腹板朝向大致水平方向的姿勢向長度方向輸送T型鋼，但由于若要保持腹板朝向大致水平方向的姿勢的同時對凸緣只存在于單側的 T型鋼進行冷卻，就需要設置支承腹板前端的機構，因而存在設備費用提高的問題。為了進行充分的冷卻就需要延長冷卻設備，腹板支承機構的費用也隨著冷卻設備變長而變高。并且，專利文獻1以及2所述的技術中還存在如下問題。S卩，以熱軋方式制造的T型鋼的材質不僅是一般的軟鋼，還需要例如在用于造船的船體構造用T型鋼中屈服應力達到325MPa以上的高張力鋼、即所謂的高強度鋼材料(high tensile strength steel)。作為制造這種高強度鋼的T型鋼的方法，多適用使被軋制材料的溫度處于未再結晶區域(non-recrystallization temperature)、二相區域(austenite and ferrite two-phase region)而進行車L制的控制車L制(controlled rolling)，與一般性軟鋼相比需要低溫下的軋制。為了進行低溫軋制，例如存在在中間軋制之前使被軋制材料待機而進行空冷直至凸緣的溫度成為規定溫度以下的方法，但存在在空冷中用于冷卻至規定溫度的時間較長，使軋制時間增加而降低生產性的問題。并且，由于一般地說軋制中的T型鋼的腹板厚度比凸緣厚度薄，因而腹板的冷卻速度比凸緣快，在待機中凸緣與腹板的溫差擴大，因而導致產生與防止冷卻彎曲相反的效果，并存在即使能夠確保材質也導致彎曲大得難以在冷卻后進行矯正。

　　發明內容

　　由于上述原因，在基于以往的熱軋的T型鋼的制造方法中，不能解決因凸緣與腹板的溫差發生的冷卻彎曲的問題，并妨礙通過熱軋制造T型鋼。由此，本發明是為了解決上述問題而作出的，其目的在于提供一種基于能夠盡量減少因凸緣與腹板的溫差發生的冷卻彎曲的熱軋的T型鋼的制造設備以及制造方法。 為了實現上述目的采取如下結構。(1) 一種T型鋼熱軋生產線的冷卻裝置，其特征在于，在T型鋼的熱軋生產線上設置外表面水冷噴嘴和內表面水冷噴嘴中至少任意一個，所述外表面水冷噴嘴通過水冷對截面大致T字形的由腹板以及凸緣構成的被軋制材料的凸緣外表面進行冷卻，所述內表面水冷噴嘴通過水冷對上述被軋制材料的凸緣內表面進行冷卻，上述外表面水冷噴嘴以及上述內表面水冷噴嘴中至少任意一個設置在如下所述的位置以及朝向，即在上述被軋制材料的上述腹板從相對于輸送該被軋制材料的輥道的上表面大致水平的狀態傾斜到上述腹板的前端與上述凸緣下端為相同高度的狀態時，無論在上述腹板的哪一種傾斜狀態下，均可向上述凸緣的外表面以及內表面中至少任意一方注水。(2)根據上述(1)所述的T型鋼熱軋生產線的冷卻裝置，其特征在于，對上述被軋制材料的上述凸緣內表面進行冷卻的內表面水冷噴嘴包括上凸緣內表面水冷噴嘴，對上述腹板上側的上凸緣內表面進行冷卻；及下凸緣內表面水冷噴嘴，對上述腹板下側的下凸緣內表面進行冷卻，設上述上凸緣內表面水冷噴嘴的噴射角為相對于上述輥道的上表面向下的α角度，設上述下凸緣內表面水冷噴嘴的噴射角為相對于上述輥道的上表面向上的 β角度，將上述下凸緣內表面水冷噴嘴的噴射角β設定為大于上凸緣內表面水冷噴嘴的噴射角α (α < β)。(3) 一種T型鋼的制造設備，是熱軋T型鋼的制造設備，包括粗造型軋機，用于將從加熱爐輸送來的原材鋼坯粗軋成截面大致T字形的、由腹板以及凸緣構成的被軋制材料；中間軋機組，設置在粗造型軋機的后段，用于將由上述粗造型軋機粗軋成的截面大致T 字形的、由腹板以及凸緣構成的上述被軋制材料軋制成大致成品尺寸的、由腹板以及凸緣構成的被軋制材料；及精軋機，設置在該中間軋機組的后段，將由上述中間軋機組軋制成大致成品尺寸的上述被軋制材料精軋成成品尺寸的、由腹板以及凸緣構成的T型鋼，所述T 型鋼的制造設備的特征在于，在上述中間軋機組的前面以及后面中至少任意一方設置上述 (1)或(2)所述的T型鋼熱軋生產線的冷卻裝置。(4)根據上述(3)所述的T型鋼的制造設備，其特征在于，在上述中間軋機組的軋機主體的外側配置上述冷卻裝置。在這里，軋機主體在將冷卻裝置設置在中間軋機組的前面的情況下是指中間軋機組的最前面的軋機的主體，在將冷卻裝置設置在中間軋機組的后面的情況下是指中間軋機組的最后面的軋機的主體。軋機主體的外側是指收容用于支承相應軋機的軋輥的軋輥軸承座等的殼體、延伸設置到殼體內的導向件類的外側。(5)根據上述(3)或⑷所述的T型鋼的制造設備，其特征在于，在上述精軋機的前面設置上述(1)或(2)所述的T型鋼熱軋生產線的冷卻裝置。(6)根據上述(5)所述的T型鋼的制造設備，其特征在于，上述精軋機的軋機主體的外側配置上述冷卻裝置。在這里，軋機主體的外側是指收容用于支承軋機的軋輥的軋輥軸承座等的殼體、 延伸設置到殼體內的導向件類的外側。(7)根據上述(3) (6)中任一項所述的T型鋼的制造設備，其特征在于，上述中間軋機組包括第一萬能粗軋機、軋邊機及第二萬能粗軋機，所述第一萬能粗軋機具有輥外周面的寬度大于由上述粗造型軋機粗軋成的截面大致T字形的、由腹板以及凸緣構成的上述被軋制材料的腹板內側尺寸(inner height of web)的上下的水平輥，所述軋邊機軋制上述被軋制材料的凸緣的端面，所述第二萬能粗軋機具有輥外周面的寬度為上述被軋制材料的腹板內側尺寸以下的上下的水平輥、及一個輥在凸緣的板厚方向上軋制凸緣而另一個輥在腹板的高度方向上軋制腹板的端面的左右立輥。(8) 一種T型鋼的制造方法，基于包括如下工序的熱軋制造T型鋼粗造型軋制工序，利用粗造型軋機將從加熱爐輸送來的原材鋼坯粗軋成截面大致T字形的、由腹板以及凸緣構成的被軋制材料；中間軋制工序，利用中間軋機組將由該粗造型軋制工序粗軋成的截面大致T字形的、由腹板以及凸緣構成的上述被軋制材料軋制成大致成品尺寸的、由腹板以及凸緣構成的被軋制材料；及精軋工序，利用精軋機將由該中間軋制工序軋制成的大致成品尺寸的上述被軋制材料精軋成成品尺寸的、由腹板以及凸緣構成的T型鋼，所述T型鋼的制造方法的特征在于，在上述中間軋制工序中，在上述中間軋機組的前面以及后面中至少任意一方，在上述被軋制材料的上述腹板從相對于輸送該被軋制材料的輥道的上表面大致水平的狀態傾斜到上述腹板的前端與上述凸緣下端為相同高度的狀態時，無論在上述腹板的哪一種傾斜狀態下，均通過水冷對上述凸緣的外表面以及內表面中至少任意一方進行冷卻。(9)根據上述⑶所述的T型鋼的制造方法，其特征在于，在上述精軋工序中，在上述精軋機的前面，在上述被軋制材料的上述腹板從相對于輸送該被軋制材料的輥道的上表面大致水平的狀態傾斜到上述腹板的前端與上述凸緣下端為相同高度的狀態時，無論在上述腹板的哪一種傾斜狀態下，均通過水冷對上述凸緣的外表面以及內表面中至少任意一方進行冷卻。本發明的截面大致T字形的被軋制材料在各軋機的軋制是在腹板處于水平的姿勢下進行的。本發明中上述(1)的T型鋼熱軋生產線的冷卻裝置包括對作為被軋制材料的T型鋼的凸緣外表面進行水冷的外表面水冷噴嘴及/或對凸緣內表面進行水冷的內表面水冷噴嘴，外表面水冷噴嘴及/或內表面水冷噴嘴設置在如下位置及朝向，即在被軋制材料的腹板從相對于輸送被軋制材料的輥道的上表面大致水平的狀態傾斜到腹板的前端與凸緣下端為相同高度的狀態時，無論在腹板的哪一種傾斜狀態下，均可向上述凸緣的外表面以及內表面注水。由此，即使在沿被軋制材料的軋制方向(輸送方向)排列多個外表面水冷噴嘴、內表面水冷噴嘴作為冷卻裝置的情況下，可以不基于各噴嘴的設置位置的腹板的傾斜狀態的不同而變化，而使噴嘴的高度方向位置、冷卻水的噴射角度相同，也能夠實現簡化設備構造、降低設備費用的目的。并且，由于不需要以被軋制材料的腹板朝向大致水平方向的姿勢向長度方向進行輸送，因而不需要支承被軋制材料的腹板前端的機構，從而能夠降低設備費用。并且，本發明中上述⑵的T型鋼熱軋生產線的冷卻裝置中，作為對被軋制材料的T型鋼的凸緣內表面進行水冷的內表面水冷噴嘴，包括上凸緣內表面水冷噴嘴，對腹板上側的上凸緣內表面進行冷卻；及下凸緣內表面水冷噴嘴，對腹板下側的下凸緣內表面進行冷卻，上凸緣內表面水冷噴嘴的噴射角為相對于輥道的上表面向下的α的角度，下凸緣內表面水冷噴嘴的噴射角為相對于輥道的上表面向上的β的角度，設定成使下凸緣內表面水冷噴嘴的噴射角β大于上凸緣內表面水冷噴嘴的噴射角α (α < β)，由此無論在腹板的哪一種傾斜狀態下，向上下的凸緣內表面噴射的冷卻水均以更接近垂直的角度發生沖突，從而冷卻能力提高。并且，上下凸緣的冷卻狀態的差異變小，能夠減小上下凸緣的溫差。根據本發明中上述(3)的T型鋼的制造設備以及上述⑶的T型鋼的制造方法， 由于在中間軋機組的前面以及/或后面，在軋制途中通過水冷對被軋制材料的凸緣進行冷卻，因而能夠在水冷期間對被軋制材料進行軋制，從而能夠減少一次水冷中被軋制材料產生的彎曲量。并且，能夠通過下一軋制對每次由于對凸緣進行水冷而產生的彎曲進行塑性加工，即使對凸緣進行水冷從而減小凸緣與腹板的溫差，也能夠減小向被軋制材料凸緣側的彎曲。由此，能夠使凸緣水冷引起的軋制途中發生的彎曲減小、不會導致彎曲引起的被軋制材料飛出生產線外等問題的產生，對T型鋼進行軋制。并且，根據本發明中上述⑷的T型鋼的制造設備，由于冷卻裝置配置在中間軋機組的軋機主體的外側，因而與向沒有空間而難以向中間軋機組的軋機主體配置冷卻裝置的情況相比，能夠以小的設備費用獲得大的冷卻能力。并且，由于在軋機主體的外側腹板大致成傾斜的姿勢，因而向上凸緣內表面噴射的冷卻水不滯留在腹板上表面而排出，從而能夠抑制在腹板的上下面冷卻的不均一。并且，根據本發明中上述(5)的T型鋼的制造設備以及上述(9)的T型鋼的制造方法，由于在精軋機的前面通過水冷對被軋制材料的凸緣進行冷卻，因而能夠進一步減小因凸緣與腹板的溫差發生的冷卻彎曲。并且，根據本發明中上述(6)的T型鋼的制造設備， 由于冷卻裝置配置在精軋機的軋機主體的外側，因而與沒有空間難以向精軋機的軋機主體配置冷卻裝置的情況相比，能夠以小的設備費用獲得大的冷卻能力。并且，由于在軋機主體的外側腹板大致成傾斜的姿勢，因而向上凸緣內表面噴射的冷卻水不滯留在腹板上表面而被排出，從而能夠抑制在腹板的上下面冷卻的不均一。并且，根據本發明中上述(7)的T型鋼的制造設備，上述中間軋機組包括第一萬能粗軋機、軋邊機和第二萬能粗軋機，所述第一萬能粗軋機具有輥外周面的寬度大于由上述粗造型軋機粗軋成的截面大致T字形的、由腹板以及凸緣構成的上述被軋制材料的腹板內側尺寸的上下的水平輥，所述軋邊機軋制上述被軋制材料的凸緣的端面，所述第二萬能粗軋機具有輥外周面的寬度為上述被軋制材料的腹板內側尺寸以下的上下的水平輥、及一個輥在凸緣的板厚方向上軋制而另一個輥在腹板的高度方向上軋制腹板的端面的左右立輥。 由此，僅通過熱軋就能實現端部的形狀良好、腹板高度滿足目標值的腹板，并不需要在熱軋后切斷腹板前端部。由于不需要進行切斷工序，能夠縮短制造工序、降低制造成本。另外， 由于能夠通過用第一以及第二萬能粗軋機改變腹板與凸緣的軋制率平衡，以軋制方式對被軋制材料的出側的彎曲進行控制，因而能夠容易地進行水冷的彎曲控制。其中，腹板厚度小于凸緣厚度、腹板高度為凸緣寬度的2倍以上的造船用T型鋼中，由于在熱軋中容易導致凸緣與腹板的溫差變大，另外熱軋后難以矯正冷卻彎曲，因而適用本發明會得到理想效果。

　　圖1是本發明的T型鋼的制造設備的實施方式的簡要結構圖。圖2是表示將本發明的冷卻裝置配置在構成中間軋機組的第一萬能粗軋機的軋機主體的外側的狀態的圖。圖3(a)是用于說明本發明的冷卻裝置的結構和當被軋制材料處于軋制輥附近時由冷卻裝置進行冷卻的狀況的示意圖。圖3(b)、圖3(c)是用于說明被軋制材料從軋制輥分離而腹板傾斜并直到載置在輥道上的由冷卻裝置進行冷卻的狀況的示意圖。圖4是用于說明本發明的冷卻裝置的其它結構的示意圖。圖5是用于說明本發明的冷卻裝置的另外其它結構的示意圖。圖6是用于說明圖1所示的T型鋼的制造設備所使用的第一萬能粗軋機的示意圖。圖7是用于說明圖1所示的T型鋼的制造設備所使用的的軋邊機的示意圖。圖8是用于說明圖1所示的T型鋼的制造設備所使用的第二萬能粗軋機的示意圖。圖9是用于說明圖1所示的T型鋼的制造設備所使用的第二萬能粗軋機的變形例的示意圖。圖10是用于說明圖1所示的T型鋼的制造設備所使用的精軋機的示意圖。圖11是T型鋼的截面圖。圖12是表示以往的T型鋼的制造設備的簡要結構圖。圖13(A)是用于說明以往的T型鋼的制造設備所使用的粗造型軋機的示意圖；圖 13(B)是用于說明以往的T型鋼的制造設備所使用的萬能粗軋機的示意圖；圖13(C)是用于說明以往的T型鋼的制造設備所使用的軋邊機的示意圖；圖13(D)是用于說明以往的T 型鋼的制造設備所使用的萬能精軋機的示意圖。

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　　圖14是截面大致T字狀的T型鋼坯的截面圖。圖15是用于說明T型鋼的冷卻途中的向凸緣側的彎曲狀況的部分側視圖。

　　具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。圖1是本發明的T型鋼的制造設備的實施方式的簡要結構圖。圖1所示的T型鋼的制造設備1從上游側向下游側，即從前段側向后段側依次配置粗造型軋機2、中間軋機組3以及精軋機7而構成。粗造型軋機2對從加熱爐(未圖示)在輥道(未圖示)上輸送的被軋制材料(原材鋼坯、未圖示)進行往復軋制而粗軋成截面大致T字形的由腹板及凸緣構成的被軋制材料(T型鋼坯、參照圖14)H(粗造型軋制工序)。作為粗造型軋機2，能夠利用公知的設備， 例如，裝備有具有孔型的輥的二輥式軋機。中間軋機組3設置在粗造型軋機2的后段，將由粗造型軋機2粗軋成的截面大致呈T字形的由腹板21以及凸緣22構成的被軋制材料H軋制成大致成品尺寸的、由腹板21 以及凸緣22構成的被軋制材料H(中間軋制工序)。在本實施方式中，該中間軋機組3由圖 6所示的第一萬能粗軋機4、設置在該第一萬能粗軋機4的后段的圖7所示的軋邊機5、及設置在軋邊機5的后段的圖8所示的第二萬能粗軋機6構成。其中，該中間軋機組3由兩臺萬能粗軋機和一臺軋邊機構成，但這僅為其中的一例，中間軋機組3的軋機的臺數沒有限制， 例如也可以由一臺萬能粗軋機和一臺軋邊機構成。并且，也可以由三臺以上萬能粗軋機、及兩臺以上軋邊機構成。在這里，如圖6所示，第一萬能粗軋機4包括以水平軸為中心進行旋轉的上下一對水平輥41a、41b和以垂直軸為中心進行旋轉的左右一對立輥42a、42b。上下一對水平輥 41a、41b以及左右一對立輥42a、^b分別相對配置。水平輥41a、41b的外周面的寬度Wl設定成大于被軋制材料H的腹板21的內側尺寸L(從凸緣內表面到腹板前端的距離)。水平輥41a、41b的外周面的寬度Wl優選為腹板21的內側尺寸L的105 150%。在第一萬能粗軋機4中，通過水平輥41a、41b沿板厚方向對腹板21高度方向的整個面進行軋制，在立輥4 和水平輥41a、41b的側面對凸緣22沿其板厚方向進行軋制。腹板21的板厚調整通過調整水平輥41a、41b的開度而進行，凸緣22的板厚調整通過調整立輥4 與水平輥41a、41b的側面之間的開度而進行。并且，如圖7所示，軋邊機5包括沿水平軸方向具有大徑輥部53和小徑輥部52的軋邊輥51a、51b，大徑輥部53引導被軋制材料H的腹板21，小徑輥部52的輥表面5 對凸緣22的端面沿其寬度方向進行軋制。優選大徑輥部53的輥徑和小徑輥部52的輥徑調整為，在由小徑輥部52對凸緣22的端面進行軋制中，使大徑輥部53的輥表面在腹板21的板厚方向的上下面具有若干間隙。通過設置若干間隙，能夠消除大徑輥部53與腹板21接觸時產生的多余的軋制反力，并且大徑輥部53作為引導件發揮作用，產生使從上下的腹板面到上下的凸緣前端的長度一致的效果，并提高尺寸精確度。間隙優選為2mm以下。另外，如圖8所示，第二萬能粗軋機6包括以水平軸為中心進行旋轉的上下一對的水平輥61a、61b和以垂直軸為中心進行旋轉的左右一對的立輥62a、62b。上下一對水平輥 61a、61b以及左右一對立輥62a、6^分別相對配置。水平輥61a、61b的輥外周面的寬度W2 為被軋制材料H的腹板21的內側尺寸L(從凸緣內表面到腹板前端部的距離)以下。水平輥61a、61b的輥外周面的寬度W2優選為腹板21的內側尺寸L的70 100%左右。進而 Wl與W2的差優選為確保30mm以上。由于在將被軋制材料H的凸緣22壓緊到水平輥61a、 61b的側面的情況下腹板21的前端部相比水平輥61a、61b的輥表面向外側突出，因而能夠用立輥62b軋制腹板21。其中，使第二萬能粗軋機6的水平輥61a、61b的輥外周面的寬度W2與被軋制材料 H的腹板21的內側尺寸L相同的情況下，如圖9所示，優選的是使用將腹板21的前端部側的角部c加工成不軋制腹板面的形狀的輥。由于水平輥61a、61b的輥外周面的寬度W2與腹板21的內側尺寸L相同，能夠用立輥62b軋制腹板21的前端，并且由于加工成不軋制腹板面的形狀的角部c而能夠在腹板21的前端部附近與水平輥61a、61b之間產生空間，因而能夠吸收由于軋制腹板21的前端部引起的腹板厚度增加量。作為角部c的加工，例如，進行圓弧狀加工、倒角加工、臺階加工等即可。在第二萬能粗軋機6中，調整水平輥61a、61b的輥開度而調整腹板21的板厚，并通過調整立輥6 與水平輥61a、61b中一方的側面的開度來調整凸緣22的板厚，通過調整立輥62b與水平輥61a、61b中另一方的側面的開度來調整腹板21的高度和端部的形狀。在由上述的構成中間軋機組3的第一萬能粗軋機4、軋邊機5以及第二萬能粗軋機 6進行的中間軋制工序中，直到得到的形狀能夠進行精軋為止，往復進行軋制。在中間軋制工序中，在凸緣從垂直向外側傾斜的狀態下進行軋制。并且，精軋機7設置在中間軋機組3的后方，將由中間軋機組3軋制成大致成品尺寸的被軋制材料H精軋成成品尺寸的、由腹板21以及凸緣22構成的T型鋼20 (精軋工序)。精軋機7由萬能精軋機構成，如圖10所示，包括以水平軸為中心進行旋轉的上下一對水平輥71a、71b和以垂直軸為中心進行旋轉的左右一對立輥72a、72b。水平輥71a、71b的側面與輥表面正交。如果用立輥7 輕壓下軋制被軋制材料H的凸緣22，則凸緣22成形為相對腹板21垂直。通過將立輥72b壓緊到水平輥71a、71b的、不與凸緣22相對的一側的側面，能夠使水平輥71a、71b不沿軸方向進行移動。在萬能精軋機中，以幾乎未軋制或修整形狀/尺寸的程度輕軋制腹板21。特別是， 利用由第二萬能軋機6進行的軋制，在由水平輥61a、61b軋制的部分與未軋制的部分(腹板21的前端部附近)產生板厚差的情況下，進行輕軋制以消除所述板厚差。為了達到這種目的，使水平輥71a、71b的軋制面的寬度大于腹板內側尺寸。優選的是，為腹板21的內側尺寸L的105 150%左右。一般地說，萬能精軋機和萬能粗軋機的凸緣22側的立輥的形狀不同。即在萬能粗軋機中，如圖8所示，立輥62a的周面與凸緣的傾斜相一致地成山形形狀，但在萬能精軋機中，則如圖10所示，立輥72a的周面成直線形狀。并且，如圖1所示，在本實施方式的T型鋼的制造設備1中，在中間軋機組3的前面(面向粗造型軋機的一側)以及后面(面向萬能精軋機的一側)，即在第一萬能粗軋機4 的前面以及第二萬能粗軋機6的后面設置有冷卻裝置8、9。圖2是表示設置在第一萬能粗軋機4的前面的冷卻裝置8的圖。第一萬能粗軋機 4包括殼體11，用于收容支承上下一對水平輥41a、41b以及左右一對立輥42a、42b (未圖示)的軋輥軸承座等；腹板導向件1 12d，固定在殼體11上，將被軋制材料H引導至由水平輥41a、41b以及立輥42a、42b圍住的空間的道次生產線中心。并且，冷卻裝置8相對于

　　11包括殼體11和腹板導向件1 12d的軋機主體設置在前面的外側，構成為具有沿著軋制生產線排列的多個水冷噴嘴，并對被軋制材料H的凸緣22的外表面以及內表面進行冷卻。如圖3(a)所示，冷卻裝置8包括向被軋制材料H的凸緣22的外表面噴射冷卻水的外表面水冷噴嘴8a。在這里，在圖3(a)所示的狀態下，被軋制材料H在第一萬能粗軋機 4的水平輥41a、41b以及立輥42a、42b的附近保持軋制姿勢，腹板21相對于輥道13的上表面成大致平行的狀態。另一方面，如果被軋制材料H從第一萬能粗軋機4脫離，則被軋制材料H的腹板21從相對于輸送被軋制材料H的輥道13的上表面成大致水平的狀態，如圖 3(b)所示地腹板21的前端下降而腹板傾斜，如圖3(c)所示，在離開數m的部位傾斜到腹板21的前端接觸到輥道13且與凸緣22的下端的高度相同的狀態。此時的從圖3(a)的狀態到圖3(c)的狀態的距離根據被軋制材料H的尺寸、強度而不同。如圖3(a) 圖3(c)所示，冷卻裝置8的外表面水冷噴嘴8a設置在無論是腹板21的任何一種傾斜狀態均可向凸緣22的外表面注水的位置及朝向。并且，如圖3(a)所示，在冷卻裝置8中設有向被軋制材料H的凸緣22的內表面注水的上下一對內表面水冷噴嘴8b、8c(以下，稱之為上凸緣內表面水冷噴嘴8b以及下凸緣內表面水冷噴嘴8c)。如圖3(a) 圖3(c)所示，這些上凸緣內表面水冷噴嘴8b以及下凸緣內表面水冷噴嘴8c與外表面水冷噴嘴8a相同地，設置在如下位置和朝向在被軋制材料 H的腹板21從相對于輸送被軋制材料H的輥道13的上表面成大致水平的狀態傾斜到腹板 21的前端與凸緣22下端為相同高度的狀態時，無論在腹板21的哪一種傾斜狀態下，均可向凸緣22的內表面注水。由此，即使沿被軋制材料H的軋制方向(輸送方向)排列多個外表面水冷噴嘴8a、上凸緣內表面水冷噴嘴8b以及下凸緣內表面水冷噴嘴8c而作為冷卻裝置 8的情況下，不基于各噴嘴的設置位置的腹板的傾斜狀態的不同而變化，使噴嘴的高度方向位置及冷卻水的噴射角度相同即可，能夠實現簡化設備構造、降低設備費用的目的。并且， 由于即使是在被軋制材料H從第一萬能粗軋機4分離而腹板21產生傾斜的狀態下進行輸送的狀態，也能夠冷卻被軋制材料H的凸緣，因而不需要水平地保持腹板的腹板前端支承設備，從而能夠降低設備費用。并且，能夠直到從軋機分離的位置為止設置冷卻設備，通過增加冷卻長度來增加冷卻能力的自由度得以提高。其中，可以根據所需的冷卻能力，只設置外表面水冷噴嘴8a和上凸緣內表面水冷噴嘴8b以及下凸緣內表面水冷噴嘴8c中任意一方(只設置外表面水冷噴嘴8a、或只設置上凸緣內表面水冷噴嘴8b以及下凸緣內表面水冷噴嘴8c)，或根據所需的冷卻能力只使用

　　任意一方。在這里，被軋制材料H的凸緣22多是內表面的溫度高于外表面的溫度。這是因為凸緣內表面從高溫的腹板接受放射熱，與之相對，凸緣外表面的附近不存在高溫物體，因而溫度容易下降。并且，就凸緣內表面而言，由于水平輥側面的旋轉移動方向與被軋制材料的行進方向不同，輥和軋制材料表面的滑動較大，摩擦引起的發熱較大，但就凸緣外表面而言，由于輥表面的旋轉移動方向與被軋制材料的行進方向相同，因而摩擦發熱小。所以，在僅對任意一方進行冷卻的情況下，為了對溫度高的凸緣內表面進行冷卻，優選只設置或使用上凸緣內表面水冷噴嘴8b以及下凸緣內表面水冷噴嘴8c。另外，冷卻裝置8中，為了在腹板處于水平的狀態下有效地冷卻上凸緣內表面，優選的是使來自上凸緣內表面水冷噴嘴8b的冷卻水的噴射角度設置成從水平向下。如果使噴射角度向下，則在腹板處于水平的狀態下，對上凸緣內表面進行水冷的冷卻水難以碰撞到腹板。并且，能夠在將被軋制材料H引導至軋機的左右的側導向件(未圖示)上設置上凸緣內表面水冷噴嘴8b，具有能夠使噴嘴設置的設備費用廉價的優點。另一方面，從不妨礙左右的側導向件的動作而有效地進行冷卻的目的，下凸緣內表面水冷噴嘴8c優選以形成從水平向上的噴射角度的方式設置在比輥道的上表面靠下側的位置。在這里，如圖4如所示，優選的是冷卻裝置8設置為下凸緣內表面水冷噴嘴8c的從水平向上的噴射角β大于上凸緣內表面水冷噴嘴8b的從水平向下的噴射角α。這是因為被軋制材料H的姿勢只在水平輥41a、41b以及立輥42a、42b的附近形成如圖3 (a)所示的腹板21呈大致水平的姿勢，而在軋機主體的外側腹板21為傾斜的狀態。即，通過熱軋進行的T型鋼的制造中，一般是被軋制材料H的腹板21傾斜的狀態，適用于這種狀態的水冷設備是有效的。如果設置為使下凸緣內表面水冷噴嘴8c的從水平向上的噴射角β大于上凸緣內表面水冷噴嘴8b的從水平向下的噴射角α，則對被軋制材料H的凸緣22的下凸緣內表面進行水冷的冷卻水的方向與腹板之間所成角度變大而冷卻水難以碰撞到腹板，難以產生降低不需要進行冷卻的腹板的溫度的問題。并且，即使被軋制材料H的腹板21處于傾斜狀態，由于冷卻水與被軋制材料H的凸緣22的下凸緣內表面沖擊的角度接近垂直，因而具有提高冷卻能力的效果。其中，如圖4所示，也可以對冷卻被軋制材料H的凸緣22的凸緣外表面的外表面水冷噴嘴8a設置向下的傾斜角。其中，能夠根據被軋制材料、設備的規格適當地設定各水冷噴嘴的具體的角度，但優選擇的是α為5 50°左右、β為15 60°左右、外表面水冷噴嘴8a的向下的傾斜角為0 45°左右。并且優選的是β比α大10 40°左右。如圖4以及圖5所示，噴射角表示來自噴嘴的噴流的中心線(通常為噴嘴的朝向)與水平所成的角度。并且，在圖4中，上凸緣內表面水冷噴嘴8b和下凸緣內表面水冷噴嘴8c都位于被軋制材料H的腹板21的前端外側，形成被軋制材料H與上凸緣內表面水冷噴嘴8b以及下凸緣內表面水冷噴嘴8c難以沖突的位置關系。另外，如圖5所示，如果將下凸緣內表面水冷噴嘴8c設置在構成輥道13的相鄰的一對輥之間，就不會擔心被軋制材料H發生沖突，能夠使下凸緣內表面水冷噴嘴8c接近被軋制材料H的凸緣22的下凸緣內表面，作為接近化的效果，能夠用更小的水壓、更少的水量得到與上凸緣內表面相同的冷卻能力，因而能夠降低設備費用。其中，如圖3 5所示的冷卻裝置8的各水冷噴嘴，作為能夠調整噴射角的機構，優選能夠根據所制造的T型鋼的尺寸設定適當的噴射角的構造。并且，設置在第二萬能粗軋機6的后面的冷卻裝置9也相對于軋機主體設置在后面的外側，所述軋機主體包括構成第二萬能粗軋機6的殼體和腹板導向件(未圖示)，具有與如圖3 圖5所示的冷卻裝置8相同結構(外表面水冷噴嘴9a、上凸緣內表面水冷噴嘴 %、下凸緣內表面水冷噴嘴9c等)。在由中間軋機組3進行的中間軋制工序中，這些冷卻裝置8、9在中間軋機組3的前面以及后面，在軋制途中通過水冷對被軋制材料H的凸緣22進行冷卻。具體地說，通過冷卻裝置8、9在由中間軋機組3進行的往復軋制的道次間分成數次而進行凸緣22的水冷。 據此，能夠通過在水冷期間進行被軋制材料H的軋制，使因一次水冷在被軋制材料H產生的彎曲量減小。并且，能夠將每次因對凸緣22進行水冷發生的彎曲通過下一軋制進行塑性加工使之變直，即使對凸緣22進行水冷而減小凸緣22與腹板21的溫差，也能夠確保被軋制材料H的向凸緣22側的彎曲較小。由此，能夠避開在精軋機(萬能精軋機)7的后面進行熱軋后一并冷卻凸緣的現有技術所面臨的大冷卻彎曲導致的問題，順利制造出T型鋼。其中，如果在中間軋機組3的一部位對被軋制材料H的凸緣22進行強力冷卻，就會由于如同現有技術的的問題點的被軋制材料H向凸緣22側彎曲，因而阻礙軋制作業。由此，需要在軋制途中分數次對凸緣22進行冷卻，為此優選的是分別在中間軋機組3的前面以及后面設置冷卻裝置8、9。但是，在能夠得到所需的冷卻能力的情況下，可以在中間軋機組3的前面或后面中任意位置設置冷卻裝置8或9。并且，沒必要在整個往復軋制的道次間使用這些冷卻裝置8、9，只要根據被軋制材料H的溫度、冷卻裝置8、9的能力等適當選擇進行冷卻的道次，在任意的多個道次間進行冷卻即可。并且，在精軋機(萬能精軋機)7的前面也設有圖3 5所示的本發明的任意的冷卻裝置10。在精軋工序中，冷卻裝置10在精軋機7的前面通過水冷對被軋制材料H的凸緣22進行冷卻。由于也能夠通過設置該冷卻裝置10，在精軋工序中對被軋制材料H的凸緣 22進行冷卻，因而與只在中間軋機組3的前面以及后面設置冷卻裝置8、9的情況相比能夠有效地防止發生冷卻彎曲。其中，不需要必須設置該冷卻裝置10。并且，也可以在精軋機7 的后面設置通過水冷對軋制材料H的凸緣22進行冷卻的冷卻裝置(未圖示)。在這里，優選的是考慮到冷卻能力、生產性、設備成本等方面，對設置在中間軋機組3的前面以及后面的冷卻裝置8、9的軋制方向的長度進行設定。例如在冷卻裝置過短而導致冷卻能力不足的情況下，軋制速度遲緩，而為了彌補這一缺陷將導致軋制時間變長，生產性降低，因而優選的是確保冷卻能力充足的長度。另一方面，如果冷卻裝置過長，則由于通過冷卻裝置8、9內的時間變長，因而冷卻能力提高，但是導致如下問題將被軋制材料H 輸送到從冷卻裝置8、9穿過為止時，移動到距離中間軋機組3相當遠的位置，在往復軋制的被軋制材料H的移動時間長，因而生產性降低。并且，如果冷卻裝置8、9的軋制方向的長度過長，則使用的冷卻水的量變多而導致泵、配管等設備成本過高。能夠將冷卻裝置8、9的軋制方向的長度設為例如5m以上且20m以下，但不限于此，可以考慮上述情況而根據被軋制材料、設備的規格適當設定。另一方面，精軋機7的軋制通常為1道次，并且由于即使軋制速度緩慢也幾乎不影響生產性，因而對于設置在精軋機7的前面的冷卻裝置10的長度進行設定時，可以幾乎不考慮如設置在中間軋機組3的前面以及后面的冷卻裝置8、9的情況。因此從確保冷卻能力的觀點出發，優選的是設定成與冷卻裝置8、9的長度相同的長度，例如為5m以上，但小于5m 也不成太大問題。并且冷卻裝置10最大長度為中間軋機組3的后面與精軋機7的前面之間的距離即可。其中，在本實施方式中，將設置在中間軋機組3的前面以及后面的冷卻裝置8、9以及設置在精軋機7的前面的冷卻裝置10配置在軋機主體的外側。這是因為通常情況下在軋機主體沒有空間而難以設置有效的冷卻裝置。除此之外，如果在距離軋機最近處進行上凸緣內表面的冷卻，則由于腹板處于水平狀態，因而冷卻水滯留在腹板上表面而有可能導致在上下面進行的冷卻不均一。針對這種問題，由于只要在軋機主體的外側，就較容易設置冷卻裝置，并且，腹板呈大致傾斜的姿勢，因而向上凸緣內表面噴射的冷卻水不會滯留在腹板上表面而是被排出。因此，優選的是將冷卻裝置8、9、10配置在軋機主體的外側。另一方面，本發明的冷卻裝置8、9、10，由于即使在與被軋制材料H在各軋機上的軋制姿勢相同的腹板處于水平的姿勢下也能夠冷卻凸緣，因而能夠靠近軋機主體進行設置。例如，為了提高中間軋制工序中的往復軋制的軋制效率(縮短軋制時間)，軋機主體與冷卻裝置(最接近的水冷噴嘴)之間的距離越近越好，優選的是使軋機主體和冷卻裝置之間的距離D為IOm以下。進而優選的是將距離D設為5m以下。并且，作為本發明的特征，即在被軋制材料的腹板相對輸送被軋制材料的輥道的上表面從大致水平的狀態傾斜到腹板的前端與凸緣的下端為相同高度的狀態時，無論在腹板的哪一種傾斜狀態下，都對上述凸緣的外表面以及內表面進行冷卻，從該觀點出發，本發明的冷卻裝置和冷卻方法特別適用于作為造船等用途使用的、腹板高度為凸緣寬度的2倍以上的T型鋼的情況。對于腹板高度小于凸緣寬度的2倍的T型鋼，由于在輥道上的凸緣成為大幅傾斜的狀態，因而存在冷卻水與被軋制材料的凸緣表面的沖擊角度從垂直狀態大大偏離并且冷卻能力下降的情況。針對這種問題，只要是腹板高度為凸緣寬度的2倍以上的T型鋼，在排列多個外表面水冷噴嘴8a、上凸緣內表面水冷噴嘴8b以及下凸緣內表面水冷噴嘴8c而作為冷卻裝置8的情況下，即使在各噴嘴8a、8b、8c使噴嘴的高度方向位置、冷卻水的噴射角度保持一定，在腹板的任何一種傾斜狀態下也能夠將冷卻水與被軋制材料的凸緣表面的沖擊角度保持在適當范圍之內。其中，在本實施方式中，在排列多個外表面水冷噴嘴8a、上凸緣內表面水冷噴嘴 8b以及下凸緣內表面水冷噴嘴8c作為冷卻裝置8的情況下，在各噴嘴8a、8b、8c使噴嘴的高度方向位置、冷卻水的噴射角度保持一定，但本發明不限于此。為了使冷卻水與被軋制材料的凸緣表面的沖擊角度更恰當，例如，對于外表面水冷噴嘴8a，可以如下所述設置各噴嘴根據噴嘴的設置位置的凸緣的傾斜狀態，形成隨著遠離軋機主體而噴嘴高度方向位置變高、冷卻水的噴射角度增大等不同的高度方向位置以及噴射角度。并且，在圖2中，沿軋制方向相位相同地等間隔地設置有上凸緣內表面水冷噴嘴 8b以及下凸緣內表面水冷噴嘴8c，但不限定于這種配置方式。即可以分別單獨地以適當的間隔以及數量配置噴嘴8a、8b以及8c。例如噴嘴的軋制方向的配置間隔不必為等間隔，也沒有必要使軋制方向的位置與其它噴嘴一齊。另外除了噴嘴的朝向之外形狀、大小等也可以對于每個軋制方向的位置適當選定。但是，從冷卻控制能力的觀點出發優選的是如圖2 所示，在每個輥間設置噴嘴8a 8c，在后述的實施例中也采用這種配置。接著，對考慮冷卻用于制造高強度鋼規格的T型鋼的凸緣22的冷卻裝置8、9、10 的配置進行說明。一般地說，為了制造屈服應力高的所謂的高強度鋼材料(屈服應力為325MPa以上的高張力鋼)，適用使被軋制材料的溫度處于未再結晶區域、二相區域而進行軋制的控制軋制。在控制軋制中，在這些溫度區域進行軋制率(板厚減少率)為例如30%左右等某程度以上的軋制，并需要在材料蓄積形變。但是，在由精軋機7進行的精軋工序中，對凸緣22和腹板21的厚度進行了若干軋制，但該軋制率大至2 3%左右，不能滿足控制軋制所需的軋制率。所以，需要至少在由中間軋機組3進行的中間軋制工序的部分道次(優選擇的是在后半部到最后的數道次)進行控制軋制。即，需要在中間軋制工序的途中使被軋制材料H 的溫度下降到未再結晶區域或二相區域。在這里，如果通過空冷降低凸緣22的溫度，則存在因待機時間長而導致生產性降低的問題。與之相對如果通過水冷對凸緣22進行冷卻而

　　15降低凸緣22的溫度，則待機時間變短從而生產性得以提高，并且能夠得到通過以相比對腹板21進行空冷的冷卻速度更快的速度對凸緣22進行冷卻而使腹板21與凸緣22的溫差變小的效果，也有利于防止軋制后的冷卻彎曲。如此一來，作為用于消除控制軋制的軋制溫度的等待時間的凸緣22的冷卻設備，優選的是分別在中間軋機組3的前面以及后面設置通過水冷進行冷卻的凸緣的冷卻裝置8、9。出于這種理由，在本實施方式中，在中間軋機組3的前面以及后面設置通過水冷進行冷卻的凸緣的冷卻裝置8、9，并且在精軋機7的前面設置通過水冷進行冷卻的凸緣的冷卻裝置10。在高強度鋼材料的制造不需要高生產性的情況或需要降低設備費用的情況下，即使不在所有位置設置冷卻裝置也能得到一定程度上防止T型鋼的冷卻彎曲的效果， 但為了得到充分防止T型鋼的冷卻彎曲的效果，需要至少在中間軋機組3的前面以及后面設置通過水冷進行冷卻的凸緣的冷卻裝置8、9。并且，為了得到最大的防止T型鋼的冷卻彎曲的效果，優選的是除設置冷卻裝置8、9之外還在精軋機7的前面設置通過水冷進行冷卻的凸緣的冷卻裝置10。其中，如上所述，在本實施方式中，中間軋機組3由兩臺萬能粗軋機和一臺軋邊機構成，但這只是其中的一例，中間軋機組3的軋機的臺數沒有限制，例如可以由一臺萬能粗軋機和一臺軋邊機構成。并且，也可以由三臺以上萬能粗軋機、兩臺以上軋邊機構成。但是， 在軋邊機5的前側配置第一萬能粗軋機4、在軋邊機5的后側配置第二萬能粗軋機6的中間軋機組(UEU)3中，由于能夠在第一以及第二萬能粗軋機4、6中使軋制彎曲既發生在凸緣22 側還發生在腹板21側，并調整彎曲而通過水冷對凸緣22進行冷卻，因而與由一臺萬能粗軋機和一臺軋邊機構成的中間軋機組(UE)相比，具有容易進行水冷的彎曲控制的優點。如圖6以及圖8所示，由于第1以及第二萬能粗軋機4、6分別用上下的水平輥41a、 41b、61a、61b軋制腹板厚度，用水平輥41a、41b、61a、61b的側面和立輥42a、6^i軋制凸緣厚度，因而能夠獨立調整腹板21和凸緣22的軋制率。一般地說，如果腹板21的軋制率<凸緣22的軋制率，則凸緣22的延伸大于腹板21，因而被軋制材料H向腹板21側產生彎曲， 反之如果凸緣22的軋制率<腹板21的軋制率，被軋制材料H就向凸緣22側產生彎曲。這樣，在第一以及第二萬能粗軋機4、6中，能夠通過改變腹板21和凸緣22的軋制率的平衡， 對被軋制材料H的出側的彎曲進行控制。另一方面，如圖7所示，由于軋邊機5只軋制凸緣22的端面，因而通過軋制經常發生向腹板21側的彎曲。并且，為了使凸緣寬度變為目標尺寸而需要將軋邊機5的凸緣寬度軋制量設為適當的量，并且為了控制彎曲而調整軋制量的余地較小。由于上述原因，在軋邊機5的前側配置第一萬能粗軋機4、在軋邊機5的后側配置第二萬能粗軋機6的中間軋機組 (UEU)相比由一臺萬能粗軋機和一臺軋邊機構成的中間軋機組(UE)更適合制造T型鋼。實施例作為第一實施例，利用圖1所示的T型鋼的制造設備1從具有厚度250mm、寬度 310mm的矩形截面的鋼錠軋制以腹板高度300mm、凸緣寬度100mm、腹板厚度9mm、凸緣厚度 16mm為目標尺寸的T型鋼。如圖1所示，在中間軋機組3的前后和精軋機(萬能精軋機)7的前面設置冷卻裝置8、9、10。這些冷卻裝置接近軋機主體的外側而設置，軋機主體與冷卻裝置之間的距離D 為:3m。凸緣外表面水冷噴嘴(8a、9a等)的噴射方向為相對于水平方向向下10°。并且構成為裝配在將被軋制材料H引導至軋機的凸緣22側的側導向件上并追隨側導向件而沿左右方向(腹板高度方向)移動，被軋制材料H的凸緣22的外表面和凸緣外表面水冷噴嘴的距離不與被軋制材料H的截面尺寸相關地保持一定。上凸緣內表面水冷噴嘴(8b、9b等) 的噴射方向為相對于水平方向向下10°，搭載在被軋制材料H的腹板21的前端側的側導向件上而沿左右方向進行移動。下凸緣內表面水冷噴嘴(8c、9c等)的噴射方向為相對于水平方向向上30°，追隨凸緣22側的側導向件沿左右方向進行移動。并且，各冷卻裝置形成沿軋制方向配置多個圖5的冷卻噴嘴的結構，整體的冷卻長度為10m。作為粗造型軋機2利用包括設有多個孔型的上下輥的二輥式軋機。作為構成中間軋機組的第一萬能粗軋機4，利用如圖6所示結構的軋機。作為水平輥41a、41b，利用從側面垂直的方向的角度(垂直方向線與水平輥41a、41b的側面所成的角度)為7°的輥。左右的立輥42a、42b相對配置，截面形狀以輥表面的寬度方向中心為頂點，并為具有從垂直傾斜7°角度的斜邊的上下對稱的山形形狀。并且，在左右的立輥42a、42b中，對押壓水平輥41a、41b的側面的立輥的押壓力進行了調整，以防水平輥41a、41b因凸緣22的軋制沿水平軸方向進行移動。作為軋邊機5利用如圖7所示結構的軋機。臺階部分的傾斜角為從垂直起7°的角度。作為第二萬能粗軋機6利用如圖8所示結構的軋機。水平輥61a、61b中使軋制凸緣 22側的側面從垂直狀態傾斜7°角度。并且，在左右的立輥62a、62b中，軋制凸緣22的一方的立輥62a的截面形狀為以輥表面的寬度方向中心作為頂點、具有從垂直狀態傾斜7° 角度的斜邊的上下對稱的山形形狀，沿高度方向軋制腹板21的前端部的另一方的立輥62b 為輥表面平坦的圓筒型。精軋機7利用如圖10所示結構的萬能精軋機。并且，設置在中間軋機組3的前面以及后面的冷卻裝置8、9的結構如下能夠通過沿軋制方向排列的多個噴嘴在長IOm上利用水冷對凸緣22的外表面和內表面雙方進行冷卻。并且，設置在精軋機7的前面的冷卻裝置10的結構如下能夠通過沿軋制方向排列的多個噴嘴在長IOm上通過水冷對凸緣22的外表面和內表面雙方進行冷卻。在T型鋼的制造中，用粗造型軋機2軋制最初在加熱爐升溫的鋼錠，制造如圖14 所示的截面大致呈τ字形的T型鋼坯。所得到的T型鋼坯的腹板厚度為40mm、凸緣厚度為 75mm、腹板高度為375mm、凸緣寬度為130mm。接著，在按照第一萬能粗軋機4、軋邊機5以及第二萬能粗軋機6的順序從上游側向下游側接近配置的中間軋機組3中進行5道次的往復軋制，并軋制腹板21和凸緣22。此時，由在中間軋機組3的前后面設置的冷卻裝置8以及9利用水冷對通過的被軋制材料H的凸緣22進行冷卻。其中，對凸緣22的外表面和內表面雙方進行冷卻。最后，在精軋機7進行1道次的軋制，輕軋制凸緣22而將傾斜成型修整為垂直。此時，利用設置在精軋機7的前面的冷卻裝置10通過水冷對被軋制材料H的凸緣外表面和內表面雙方進行水冷。輕軋制腹板部。在精軋機7的后面測定被軋制材料H的表面溫度得知凸緣22的表面溫度為 7200C，腹板21的表面溫度為725°C。將該被軋制材料H冷卻至室溫之后每IOm長的彎曲量為5mm以下，非常小。并且，作為第二實施例，不在精軋機7的前面設置冷卻裝置10，而只在中間軋機組 3的前面以及后面設置冷卻裝置8、9而進行T型鋼的軋制。以與第一實施例相同的工序軋制T型鋼，并在中間軋機組3的前后利用水冷對通過的被軋制材料H的凸緣22進行冷卻。

　　17在精軋機7的前面不進行水冷而實施精軋。在精軋機7的后面測定被軋制材料H的表面溫度得知凸緣22的表面溫度為741°C，腹板21的表面溫度為7^°C。在冷卻后的被軋制材料 H中，每IOm長度發生了 9mm左右的彎曲。一般地說，型鋼的彎曲量為每Im長度為Imm以下，通過對超出部分進行若干修正加工將彎曲控制到公差內而制造出成品。另一方面，作為比較例，不進行在中間軋機組3的前后和精軋機7之前的凸緣22 的水冷冷卻，而在精軋機7的后面進行水冷，并以相同的熱軋工序軋制T型鋼。測定精軋機7緊后的被軋制材料H的表面溫度得知，凸緣22的表面為833°C，腹板21的表面溫度為 735 °C。在精軋機7的后面對該被軋制材料H的凸緣22進行水冷時，在冷卻裝置內發生向凸緣22側的彎曲，被軋制材料H接觸到冷卻裝置，因而不能輸送被軋制材料H，并妨礙作業。 將被軋制材料H冷卻至室溫時，冷卻后的被軋制材料H每IOm長度對應的彎曲量為85mm左右。由于彎曲量過大，因而需要利用沖壓進行彎曲矯正，導致制造成本增加，沖壓工序耗費時間從而阻礙生產性。特別是由于對向腹板21側發生的彎曲進行矯正，因而在沖壓過程中多發生腹板21受到壓縮而壓屈的形狀不良的情況，沖壓矯正非常困難。不能用沖壓矯正改善形狀不良的T型鋼成為廢鋼，成品率降低而制造成本大幅增加。如上所述，如果使用本發明的T型鋼的制造設備以及制造方法，能夠防止阻礙生產性的由冷卻引起的彎曲而通過熱軋以低成本大量生產T型鋼。

　　0108]標號說明0109]1T型鋼的制造設備0110]2粗造型軋機0111]3中間軋機組0112]4第一萬能粗軋機0113]5軋邊機0114]6第二萬能粗軋機0115]7精軋機(萬能精軋機)0116]8、9、10冷卻裝置0117]8a、9a外表面水冷噴嘴0118]8b,9b上凸緣內表面水冷噴嘴0119]8c,9c下凸緣內表面水冷噴嘴0120]11殼體0121]12a、12b、12c、12d腹板導向件0122]13輥道0123]20 T型鋼0124]21腹板0125]22凸緣0126]41a、41b水平輥0127]42a,42b 立輥0128]51a,51b軋邊輥0129]52小徑輥部

　　53大徑輥部6la、6Ib 水平輥62a、62b 立輥7la、7Ib 水平輥72a、72b 立輥101 T型鋼的制造設備(熱軋設備)102粗造型軋機102a 上輥102b 下輥103中間軋機組104萬能粗軋機141a、141b 水平輥142a、142b 立輥105軋邊機151a、151b 軋邊輥153大徑輥部154小徑輥部106萬能精軋機161a、161b 水平輥162a、162b 立輥Wl第一萬能粗軋機的水平輥的外周面的寬度W2第二萬能粗軋機的水平輥的外周面的寬度L腹板內側尺寸H被軋制材料D軋機主體與冷卻裝置之間的距離c輥的角部(加工部)

　　19

　　權利要求

　　1.一種T型鋼熱軋生產線的冷卻裝置，其特征在于，在T型鋼的熱軋生產線上設置外表面水冷噴嘴和內表面水冷噴嘴中至少任意一個，所述外表面水冷噴嘴通過水冷對截面大致T字形的由腹板以及凸緣構成的被軋制材料的凸緣外表面進行冷卻，所述內表面水冷噴嘴通過水冷對上述被軋制材料的凸緣內表面進行冷卻，上述外表面水冷噴嘴以及上述內表面水冷噴嘴中至少任意一個設置在如下所述的位置以及朝向，即在上述被軋制材料的上述腹板從相對于輸送該被軋制材料的輥道的上表面大致水平的狀態傾斜到上述腹板的前端與上述凸緣下端為相同高度的狀態時，無論在上述腹板的哪一種傾斜狀態下，均可向上述凸緣的外表面以及內表面中至少任意一方注水。

　　2.根據權利要求1所述的T型鋼熱軋生產線的冷卻裝置，其特征在于，對上述被軋制材料的上述凸緣內表面進行冷卻的內表面水冷噴嘴包括上凸緣內表面水冷噴嘴，對上述腹板上側的上凸緣內表面進行冷卻；及下凸緣內表面水冷噴嘴，對上述腹板下側的下凸緣內表面進行冷卻，設上述上凸緣內表面水冷噴嘴的噴射角為相對于上述輥道的上表面向下的α角度， 設上述下凸緣內表面水冷噴嘴的噴射角為相對于上述輥道的上表面向上的β角度，將上述下凸緣內表面水冷噴嘴的噴射角β設定為大于上凸緣內表面水冷噴嘴的噴射角 α ( α < β )。

　　3.—種T型鋼的制造設備，是熱軋T型鋼的制造設備，包括粗造型軋機，用于將從加熱爐輸送來的原材鋼坯粗軋成截面大致T字形的、由腹板以及凸緣構成的被軋制材料；中間軋機組，設置在粗造型軋機的后段，用于將由上述粗造型軋機粗軋成的截面大致T字形的、由腹板以及凸緣構成的上述被軋制材料軋制成大致成品尺寸的、由腹板以及凸緣構成的被軋制材料；及精軋機，設置在該中間軋機組的后段，將由上述中間軋機組軋制成大致成品尺寸的上述被軋制材料精軋成成品尺寸的、由腹板以及凸緣構成的T型鋼，所述T型鋼的制造設備的特征在于，在上述中間軋機組的前面以及后面中至少任意一方設置權利要求1或2所述的T型鋼熱軋生產線的冷卻裝置。

　　4.根據權利要求3所述的T型鋼的制造設備，其特征在于， 在上述中間軋機組的軋機主體的外側配置上述冷卻裝置。

　　5.根據權利要求3所述的T型鋼的制造設備，其特征在于， 在上述精軋機的前面設置上述冷卻裝置。

　　6.根據權利要求4所述的T型鋼的制造設備，其特征在于， 在上述精軋機的前面設置上述冷卻裝置。

　　7.根據權利要求5所述的T型鋼的制造設備，其特征在于， 在上述精軋機的軋機主體的外側配置上述冷卻裝置。

　　8.根據權利要求6所述的T型鋼的制造設備，其特征在于， 在上述精軋機的軋機主體的外側配置上述冷卻裝置。

　　9.根據權利要求3至8中任一項所述的T型鋼的制造設備，其特征在于，上述中間軋機組包括第一萬能粗軋機、軋邊機及第二萬能粗軋機，所述第一萬能粗軋機具有輥外周面的寬度大于由上述粗造型軋機粗軋成的截面大致T字形的、由腹板以及凸緣構成的上述被軋制材料的腹板內側尺寸的上下的水平輥，所述軋邊機軋制上述被軋制材料的凸緣的端面，所述第二萬能粗軋機具有輥外周面的寬度為上述被軋制材料的腹板內側尺寸以下的上下的水平輥、及一個輥在凸緣的板厚方向上軋制凸緣而另一個輥在腹板的高度方向上軋制腹板的端面的左右立輥。

　　10.一種T型鋼的制造方法，基于包括如下工序的熱軋制造T型鋼粗造型軋制工序， 利用粗造型軋機將從加熱爐輸送來的原材鋼坯粗軋成截面大致T字形的、由腹板以及凸緣構成的被軋制材料；中間軋制工序，利用中間軋機組將由該粗造型軋制工序粗軋成的截面大致T字形的、由腹板以及凸緣構成的上述被軋制材料軋制成大致成品尺寸的、由腹板以及凸緣構成的被軋制材料；及精軋工序，利用精軋機將由該中間軋制工序軋制成的大致成品尺寸的上述被軋制材料精軋成成品尺寸的、由腹板以及凸緣構成的T型鋼，所述T型鋼的制造方法的特征在于，在上述中間軋制工序中，在上述中間軋機組的前面以及后面中至少任意一方，在上述被軋制材料的上述腹板從相對于輸送該被軋制材料的輥道的上表面大致水平的狀態傾斜到上述腹板的前端與上述凸緣下端為相同高度的狀態時，無論在上述腹板的哪一種傾斜狀態下，均通過水冷對上述凸緣的外表面以及內表面中至少任意一方進行冷卻。

　　11.根據權利要求10所述的T型鋼的制造方法，其特征在于，在上述精軋工序中，在上述精軋機的前面，在上述被軋制材料的上述腹板從相對于輸送該被軋制材料的輥道的上表面大致水平的狀態傾斜到上述腹板的前端與上述凸緣下端為相同高度的狀態時，無論在上述腹板的哪一種傾斜狀態下，均通過水冷對上述凸緣的外表面以及內表面中至少任意一方進行冷卻。

　　全文摘要

　　一種能夠盡量減少由于凸緣與腹板的溫度差而發生的冷卻彎曲的T型鋼熱軋生產線的冷卻裝置(8)，包括通過水冷對截面大致T字形的由腹板(21)以及凸緣(22)構成的被軋制材料H的凸緣外表面進行冷卻的外表面水冷噴嘴(8a)；和/或通過水冷對被軋制材料的凸緣內表面進行冷卻的內表面水冷噴嘴。外表面水冷噴嘴和/或上述內表面水冷噴嘴設置在如下位置和朝向，即在被軋制材料的腹板從相對于輸送被軋制材料的輥道(13)大致水平的狀態傾斜到腹板的前端與凸緣下端為相同高度的狀態時，無論在腹板的哪一種傾斜狀態下，均可向凸緣的外表面和/或內表面注水。

　　文檔編號B21B45/02GK102159335SQ20098013681

　　公開日2011年8月17日 申請日期2009年11月24日 優先權日2008年11月28日

　　發明者中田直樹, 山口陽一郎, 高島由紀雄, 高橋英樹 申請人:杰富意鋼鐵株式會社

　　專利名稱：壓制體的制作方法

　　技術領域：

　　本發明涉及一種例如用于便攜式電子設備的殼體的壓制品，尤其涉及一種具有銳利角部的壓制品。

　　背景技術：

　　將諸如鋁或其合金的金屬作為用于諸如蜂窩電話和筆記本式個人計算機的便攜式電子設備等的殼體的材料。一般地，與樹脂相比，金屬具有更高的強度并且更耐沖擊。作為上述用于殼體的材料，已使用通過向鎂添加各種元素而形成的鎂合金。盡管鎂合金具有優異的比強度和比剛度，但因為它具有六邊形晶體結構(六邊形密集結構)，所以它在常溫下具有差的塑性加工性。由此，這種殼體等主要是通過使用由模鑄過程或熔鑄過程制造的鑄造品而形成。近年來，工程師正在研究對鎂合金進行壓制加工(專利文獻1 和2)。

　　發明內容

　　技術問題殼體的通常形狀是設有矩形頂板和從頂板的邊緣形成的四個側壁的箱型。對于箱型成形體，市場期望獲得這樣一種殼體即，在將頂板和側壁相連的角部處和將兩個側壁相連的角部處都具有一定銳度。可能的是，當使用樹脂注射成型或鑄造時，能夠形成具有銳利角部的殼體。然而，樹脂品和鑄造品通常具有比金屬壓制品低的強度。當箱型成形體跌落并撞到地面等時，碰撞時的沖擊在很多情形中都作用在上述角部。由此，在具有低強度的樹脂品和鑄造品中，角部發生變形(破裂)或以其它方式損壞， 從而該角部難以保持銳利的狀態。問題的解決方案鑒于上述情形作出了本發明，并且本發明提供一種具有銳利角部并具有高強度的成形體。更具體地，本發明提供一種通過對金屬板壓制成形而制造的壓制品。該壓制品具有外周表面，該外周表面具有將外周表面中的兩個表面相連的角部。該角部具有外側角半徑R，該外側角半徑小于等于金屬板的厚度t。根據上述結構，通過對金屬板進行壓制成形，角部的硬度通過由于塑性加工產生的加工硬化而增加。由此，即使當沖擊作用于角部等時，變形也不太容易發生，從而銳利角部能夠長時間地得到保持。此外，因為本發明的壓制品通過金屬板的壓制成形而形成，所以除了材料本身的強度之外，還能通過塑性加工來增加強度，使得整個壓制品具有高強度。此外，因為本發明的壓制品具有前述銳利角部，所以它能憑借精制的設計而給人以時尚的印象。由此，期望該壓制品作為商品具有優異的外觀，并因此具有提高的商業價值。例如，本發明的上述具有銳利角部的壓制品能通過對由金屬制成的板坯執行下述多階段壓制加工來制造。更具體地，該制造方法要通過對金屬板執行壓制加工來制造具有角部的壓制品，并且該制造方法具有下列步驟

　　制備板坯的步驟此步驟制備由金屬制成的板坯。第一壓制步驟在大于等于200°C但小于等于300°C的溫度下加熱該板坯的狀態中，此步驟產生如下壓制材料，該壓制材料具有將外周表面中的兩個表面相連的至少一個角部。特別地，執行第一壓制加工，使得通過使用具有肩部(其角半徑Rp實際為Omm)的沖壓機，能使至少一個角部具有實際為Omm的內側角半徑r。第二壓制步驟通過在大于等于200°C但小于等于300°C的溫度下加熱前述壓制材料的情形下執行第二壓制加工，此步驟產生具有至少一個角部的壓制品，該角部具有小于等于金屬板的厚度t的外側角半徑R。特別地，執行第二壓制加工，使得通過使用階形沖壓機來壓制所述壓制材料的端面以及已在第一壓制步驟中在內表面上形成并具有實際為 Omm的內側角半徑r的角部，上述具有實際為Omm的內側角半徑r的角部能具有小于等于前述厚度t的外側角半徑R。當待壓制的板坯具有可能的最薄厚度時，能容易地形成具有小于等于金屬板的厚度t的外側角半徑R的銳利角部。然而，當板坯本身過薄時，壓制品的強度降低，從而它不能滿足便攜式電子設備的殼體所需的強度和剛度。另一方面，為了通過加工硬化來增加壓制品的在跌落時容易遭受沖擊的角部的硬度，可以設想以高加工比率來形成角部。然而，當以高加工比率執行彎曲或深沖壓時，板坯中的角部成形部位被局部延長，從而減小了其厚度。 此厚度減小導致強度的降低。考慮到前述現象，上述制造方法通過將該過程分成如上所述的多個階段，而不是通過一個階段的過程來以高加工比率執行壓制成形。由此，防止角部變得太薄，從而能抑制由于厚度減小導致的強度降低。由此，上述制造方法不僅能制造具有銳利角部的壓制品，而且能長時間地保持所述銳利角部。此外，上述制造方法在加熱狀態下執行壓制加工。由此，即使是具有差的塑性加工性并因此在冷加工中產生回彈、破裂等的金屬(例如在常溫下至多具有大約20%伸長率的鎂合金)，在壓制時也能將待加工對象(板坯和壓制材料)的伸長率增加到100%或以上。 此外，因為待加工對象具有足夠的伸長率，所以能以高精度制造具有帶極小外側角半徑R 的角部的壓制品。本發明的有利效果本發明的壓制品具有銳利角部和高強度。根據上述制造方法，在外周表面上形成的角部(即形成外觀的角部)是銳利的。此外，在內表面上形成的角部也是銳利的。由此，壓制品具有寬闊的內部空間。由此，當通過前述制造方法獲得的壓制品用于殼體時，各種部件能夠充分地容納在該殼體中。

　　圖1是用于說明在制造具有銳利角部的壓制品的過程中、壓制加工的程序的示意性橫剖視圖。圖1的(A)部分顯示了板坯置于模具中的狀態。圖1的(B)部分顯示了通過第一壓制加工來形成壓制材料的狀態。圖1的(C)部分顯示了在第二壓制加工中沖壓機執行壓制的狀態。圖1的(C’ )部分是(C)部分中顯示的角部的局部放大視圖。圖1的(D) 部分顯示了通過第二壓制加工來形成具有銳利角部的壓制品的狀態。圖1的(E)部分顯示了所獲得的壓制品。

　　具體實施例方式

　　下文將對本發明的實施例進行說明。在附圖的說明中，相同的部件標有相同的標記以避免重復說明。附圖中的尺寸的比例不必與說明的一致。壓制品組成可通過使用在大于等于200°C但小于等于300°C的溫度范圍內具有優異的壓制成形性的各種金屬來形成本發明的壓制品。特別地，因為鎂及其合金是輕質的、具有高強度和優異的耐沖擊性，所以期望使用鎂或其合金來作為用于形成例如需要具有輕重量的便攜式電子設備的殼體材料。能夠使用通過向Mg中添加各種元素(其余部分Mg和雜質)而形成的具有各種成分的鎂合金。鎂合金的類型包括Mg-Al基合金、Mg-Si基合金、Mg-RE (稀土元素)基合金以及添加有Y的合金。特別地，含有Al的Mg-Al基合金具有高的耐腐蝕性。如在美國材料試驗學會(ASTM)的標準中指定的，Mg-Al基合金的類型包括AZ族合金(Mg-Al-Si基合金，Si 質量百分比為0. 2%到1. 5% )、AM族合金(Mg-Al-Mn基合金，Mn 質量百分比為 0. 15%到0.5% )、AS族合金(Mg-Al-Si基合金，Si 質量百分比為0.6%到1.4% )、以及 Mg-Al-RE(稀土元素)基合金。期望的是，按質量百分比計，Al的含量為1. 0%至最多11%。 特別地，與諸如AZ31合金等的其它Mg-Al基合金相比，由AZ91合金表示的Mg-Al基合金具有優異的耐腐蝕性和機械性能(例如強度和耐塑性變形性)，按質量百分比計，其含有 8. 3%至9. 5%的Al以及0.5%至1.5%的Si。如在ASTM標準中指定的，含有Si的Mg-Zn 基合金的類型包括I族合金(Mg-Si-a 基合金，按質量百分比計，Zn 3. 5%至6. 2%, Zn 0. 45% 以上)。形狀本發明的壓制品通過對金屬板執行諸如彎曲和深沖壓的壓制加工而形成。在壓制品中，外周表面具有將該外周表面中的兩個表面相連的至少一個角部。典型形狀的壓制品具有頂板部(底面部)和從頂板部的邊緣形成的側壁部。更具體地，該形狀的類型包括具有矩形板形狀的頂板部和僅一對相對側壁部的箱形體、具有兩對相對側壁部的箱形體、以及具有圓板形狀的頂板部和中空圓柱形側壁部的有蓋中空圓柱體。頂板部和側壁部各具有實際上彼此平行的外表面和內表面。在本發明的壓制品中，將兩個外表面相連的角部是銳利的。通常上述頂板部和側壁部均形成為平坦表面；它們的形狀和尺寸不受特別限制。 它們可具有一體成形或結合的凸起部等。它們可具有從外表面貫穿到內表面的通孔或沿厚度方向凹進的凹槽。它們可具有階梯形狀。它們可具有局部厚度不同的部分，該部分通過塑性加工或切削而形成。除了上述具有凸起部、凹部和厚度不同部分之外，角部以外的部分具有幾乎均勻的厚度。因此，將形成壓制品的金屬板的厚度t定義為除了前述凸起部等和角部以外的整個部分的平均厚度。更具體地，從除了諸如凸起部等的上述部分以外的部分中選擇五個或更多個測量點來獲取平均值。當頂板部由平坦表面形成時，前述厚度t可以是整個頂板部的平均厚度。厚度t主要取決于板坯的厚度。在板不經受壓制加工的情形中， 厚度t實際上與板坯的厚度相同。

　　當上述金屬板具有大于等于0. 4mm但小于等于2. Omm的厚度t時，獲得了具有優異強度的壓制品。當厚度小于0.4mm時，因為板坯較薄，所以容易形成具有較小外側角半徑 R的壓制品。由此，獲得了具有非常優異的外觀(例如時尚感)的壓制品。當金屬板具有 2. Omm以下、特別是1. 5mm以下、更特別是0. 6mm以下的厚度t時，期望本發明的壓制品能適合用于例如便攜式電子設備的殼體。本發明的壓制品的最顯著的特征在于，在外周表面中，將外周表面中的兩個表面相連的至少一個角部具有小于等于t的外側角半徑R。由金屬板制成的傳統壓制品具有比金屬板的厚度更大的外側角半徑；傳統上，尚無壓制品滿足如下條件R小于等于t。相比之下，本發明的壓制品的至少一個角部滿足該條件R小于等于t。當本發明的壓制品中存在的所有角部都滿足該條件即R小于等于t時，預期能進一步增強時尚性。特別地，當外側角半徑R滿足條件“R彡(2/3) Xt"時，角部能容易地比除了該角部以外的諸如頂板部的部分具有更高的硬度，使得角部能具有提高的耐沖擊性。當滿足條件“R彡(1/2) Xt”時，能進一步改進角部的耐沖擊性和時尚性。更具體地，期望的是外側角半徑R為0. 1至0.3mm。當外側角半徑R為0. Imm或以上時，能降低被銳利角部切削或破壞的可能性。當R為0. 3mm或以下時，角部能具有優異的耐沖擊性，同時獲得良好的外觀。 例如通過增加第二壓制步驟中的壓制壓力能實現外側角半徑R的減小。在通過上述制造方法獲得的壓制品中，在滿足條件“R小于等于t”的角部處，內側角半徑r實際變為0mm。換句話說，在內表面中，位于上述角部內側的兩個表面實際上彼此垂直。與具有大于零的內側角半徑r的壓制品相比，這樣的壓制品具有更寬闊的內部空間， 因此能適合用于容納各種部件的殼體。制造方法板坯的制備當使用鎂合金來形成板坯時，期望使用通過多次軋制鑄造板而制造的軋制板，所述鑄造板通過諸如雙軋制過程的連續鑄造過程，特別是在WCV2006/003899中闡述的鑄造過程而制造。因為連續鑄造過程能夠實現快速凝固，所以能減少氧化物和偏析的產生，從而獲得具有優異軋制加工性的鑄造板。當鑄造板經受熱處理，例如固溶處理(加熱溫度 380°C到420°C，加熱時間60到600分鐘)或老化處理時，能使成分均質化。特別地，在Al 含量高的鎂合金的情形中，期望長時間地執行固溶處理。鑄造板的尺寸不受特別限制。然而，如果板過厚，往往會產生偏析。因此，期望該厚度為IOmm或以下、特別是5mm或以下。當對上述鑄造板執行多次軋制操作時，能獲得期望的板厚度并且能降低平均晶粒尺寸。此外，對于Al含量高的鎂合金(例如AZ91合金)來說，能夠消除缺陷，例如晶體中的粗雜質和粗沉淀雜質，從而能提高壓制加工性。軋制操作可通過與公知條件(例如，在鎂合金的情形中，專利文獻2中公開的受控軋制)相結合來執行。當在軋制操作的過程中進行中間熱處理(加熱溫度250°C到350°C，加熱時間20到60分鐘)來除去或減少在中間熱處理之前由于加工而引入到待加工對象中的應變、殘余應力、集合組織等時，能夠通過防止意外破裂、應變和變形來更平穩地執行后續的軋制操作。所獲得的軋制板可經歷300°C 或以上的熱處理，以除去由于軋制操作導致的加工應變并實現完全的重結晶。可替代地，所獲得的軋制板可在加熱狀態下通過使用輥式壓平機等來獲得應變，以在壓制加工期間重結

　　壓制加工期望在每個階段中、在大于等于200°C但小于等于300°C的溫度范圍內執行多個階段中的壓制加工，以提高待加工對象(板坯和壓制材料)的塑性加工性。在第一壓制加工中，使用具有角半徑Rp幾乎等于零(理想情況下，該角半徑Rp為 0. 3mm或以下)的肩部的沖壓機在內側處形成具有銳利角部(實際為直角)的壓制材料，即具有內表面的壓制材料，在該壓制材料中，角部由兩個彼此垂直的表面形成。在第二壓制加工中，利用階形沖壓機來壓制所述壓制材料的端面和前述內側角部。因而，板坯的構成材料被迫聚集在模具的角部處，并且該被迫聚集的構成材料以如下方式變形即在壓制材料的外側形成銳利角部。在壓制加工時，使用了合適的模具，例如可移動模具或凹狀模具。在壓制成形之后，可進行熱處理，以便除去由壓制加工導入的應變和殘余應力并提高機械性能。熱處理條件的示例如下加熱溫度100°C到450°C ；加熱時間5分鐘到40 小時左右。當通過壓制加工獲得的壓制品設置有目的在于防腐、保護和裝飾的覆蓋層時，能進一步提高耐腐蝕性和商業價值等。試驗例1制造多個分別由鎂合金制成并具有角部的壓制品來檢查角部的外側角半徑R和壓制品的硬度。制備多個鑄造板(厚度4mm)，所述鑄造板由具有與AZ91合金的成分相當的成分 (Mg，質量百分比為9.0%的Al，和質量百分比為1.0%的Si)的鎂合金制成，并通過雙軋制連續鑄造過程而制造。在如下軋制條件下“軋制溫度150°C到250°C ；板溫度200°C到 4000C ；每次的軋壓減量10%到50%”，使所獲得的鑄造板經受多次軋制操作，直至厚度減小到0. 6mm。所獲得的板材經受沖裁以制備用于壓制成形的板坯。所制備的板坯經歷兩個階段的壓制加工。圖1是用于說明壓制加工的程序的示意性橫剖視圖。圖1通過強調板坯顯示了該板坯。第一壓制加工產生壓制材料P (具有45 X 95 X 6mm的外部尺寸的箱形體)，該壓制材料P具有如圖ι的(B)和(C)部分所示的平坦頂板部10和從頂板部10形成的兩對平坦側壁部11。更具體地，如圖1的(A)部分所示，將具有0.6mm的厚度t的板坯B置于板51 和模具板52上，并將沖壓機53和固定板M置于板坯B上。然后，在板坯B夾在板51與沖壓機53之間的情況下，沖壓機53在圖1中向下移動以形成壓制材料。沖壓機53具有角半徑Rp實際為Omm的肩部，而且形成肩部的兩個表面彼此垂直。在通過此壓制加工而產生的壓制材料P中，將頂板部10的外表面IOo和側壁部11的外表面Ilo相連的角部12具有比頂板部10的厚度tQ大的外側角半徑R。。此外，頂板部10的內表面IOi和側壁部11的內表面Ili彼此垂直。換句話說，角部12的內側角半徑實際為0mm。在上文的描述中，板 51、模具板52、沖壓機53、固定板M和下文描述的階式沖壓機55和模具56都能利用未示出的加熱裝置被加熱。在第一壓制加工中，加熱溫度為200°C或以上。例如，如圖1的(C)和(D)部分所示，第二壓制加工使用突出型階式沖壓機55和具有凹狀部的模具56來壓制壓制材料P的側壁部11的端面lie。此壓制操作產生了壓制品F，該壓制品F具有銳利角部，該銳利角部的外側角半徑R小于等于金屬板1的厚度t。階式沖壓機55具有端部壓制面55p和肩部55s，該肩部5 在壓制材料P的內表面處與幾乎呈直角的內側角部12i形成接觸，以壓制內側角部12i。在模具56的凹狀部中，底面56b和側面56s彼此垂直，從而該角部是直角的。如圖1的(C)和(C’ )部分所示，在將壓制材料P置于具有與箱形壓制材料P的外輪廓匹配的凹狀部的模具56中的情況下，利用階式沖壓機55壓制所述壓制材料P的內部。此時，階式沖壓機55的端部壓制面55p首先壓制側壁部11的端面lie。然后，當階式沖壓機55繼續向下壓制時，階式沖壓機55的主壓制面55m與頂板部10的內表面IOi形成接觸以壓制該內表面10i。當利用階式沖壓機55的肩部5 壓制所述壓制材料P的內側角部12i時，側壁部11的一部分和頂板部10的一部分中的構成材料都被迫聚集在模具56的凹狀部的角部處。由此，按照凹狀部的角部，在壓制材料P中形成銳利角部。在上文的描述中，為了促進對側壁部11的端面lie的均勻壓制，通過側切削對由第一壓制加工獲得的壓制材料的側壁部的一部分進行加工，使得壓制材料具有5. 5mm均勻高度的側壁部。在此情形下，執行第二壓制加工。在第二壓制加工中，通過改變壓制時的壓力來改變外側角半徑R 的大小。通過上述過程，如圖1的(E)部分所示，能獲得壓制品F，在該壓制品F中，將頂板部20的外表面20ο和側壁部21的外表面21ο相連的角部22具有小于等于頂板部20的厚度t的外側角半徑R。當使用點測頭千分尺來測量頂板部20和側壁部21的厚度時，該厚度為0. 6mm，幾乎等于板坯B的厚度。對所獲得的壓制品進行外側角半徑R、角部的硬度和頂板部的硬度的測量。結果在表I中顯示。通過如下方法測量外側角半徑R (mm)。首先，在垂直于頂板部的外表面與側壁部的外表面之間的脊線的方向上對壓制品進行切削。對切削面進行研磨拋光(使用金剛石磨粒 No. 200)，然后在光學顯微鏡GOO倍)下觀察。使用所觀察到的圖象來測量半徑。類似地， 測量角部的內側角半徑r (mm)。結果表明，該半徑實際為Omm，并且頂板部的內表面和側壁部的內表面實際上彼此垂直。通過如下方法來測量角部的硬度Ην。首先，在垂直于頂板部的外表面與側壁部的外表面之間的脊線的方向上對壓制品進行切削。使用所獲得的切削片來制造嵌入式樣品。 對切削面進行鏡面拋光。在壓制品的切削面中，從板的沿厚度方向的中心部中選擇三個測量點。使用顯微維氏硬度計來測量各個測量點的硬度。三個測量值的平均值在表I中顯示。通過如下方法來測量頂板部的硬度Ην。首先，將頂板部的一部分從壓制品切下。 使用所獲得的切削片來制造嵌入式樣品。對切削面進行鏡面拋光。在壓制品的切削面中， 從板的沿厚度方向的中心部中選擇三個測量點。使用顯微維氏硬度計測量各個測量點的硬度。三個測量值的平均值在表I中顯示。可替代地，硬度Hv也可通過制造既包括角部又包括頂板部的嵌入式樣品來測量。[表 I]

　　8

　　權利要求

　　1.一種壓制品，所述壓制品是通過對金屬板壓制成形而制成的；所述壓制品具有外周表面，所述外周表面具有將所述外周表面中的兩個表面相連的角部；所述角部具有外側角半徑(R)，所述外側角半徑(R)小于等于所述金屬板的厚度(t)。

　　2.如權利要求1所述的壓制品，其中，所述外側角半徑(R)滿足如下條件所述外側角半徑(R)彡(2/3) X所述厚度⑴。

　　3.如權利要求2所述的壓制品，其中，所述外側角半徑(R)滿足如下條件所述外側角半徑(R)彡(1/2) X所述厚度⑴。

　　4.如權利要求1至3中的任一項所述的壓制品，其中，所述角部的硬度比所述角部以外的部分的硬度高。

　　5.如權利要求1至4中的任一項所述的壓制品，其中，所述角部具有實際為Omm的內側角半徑ω。

　　6.如權利要求1至5中的任一項所述的壓制品，其中，所述壓制品由鎂合金制成。

　　7.如權利要求1至5中的任一項所述的壓制品，其中，所述壓制品由鎂合金制成，所述鎂合金含有Al或Si或者同時含有Al和Si。

　　8.如權利要求7所述的壓制品，其中，按質量百分比計，所述鎂合金包括大于等于 8. 3%但小于等于9. 5%的Al、大于等于0. 5%但小于等于1. 5%的Si、以及作為其余部分的 Mg和雜質。

　　9.如權利要求1至8中的任一項所述的壓制品，其中(a)所述外側角半徑(R)大于等于0.Imm但小于等于0. 3mm ；并且(b)所述厚度(t)大于等于0.4mm。

　　全文摘要

　　提供了一種通過對金屬板(1)壓制成形而形成的壓制體(F)。該壓制體(F)具有角部(12)，該角部(12)將構成所述壓制體(F)的外周表面中的兩個表面相連，并且該角部(12)是銳利的，其外側彎曲半徑(R)等于或小于所述金屬板(1)的厚度(t)。

　　文檔編號B21D51/18GK102159339SQ20098013681

　　公開日2011年8月17日 申請日期2009年7月16日 優先權日2008年9月18日

　　發明者井上龍一, 北村貴彥, 大石幸廣, 奧田伸之, 森信之, 森宏治, 河部望, 沼野正禎 申請人:住友電氣工業株式會社