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発明の名称 H形鋼の冷却装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−76308
公開日 平成10年(1998)3月24日
出願番号 特願平8−233248
出願日 平成8年(1996)9月3日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】潮谷 奈津夫
発明者 中世古 誠 / 藤林 晃夫
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 H形鋼等の製造ラインに設置されるH形鋼の冷却装置において、H形鋼の搬送用ローラの上面とほぼ同じ高さを支点として上下に回動可能な、複数のノズルを有する導管と、前記導管を回動させるための駆動機構と、前記導管の2箇所以上から冷却水を供給可能な冷却水供給機構とからなり、前記導管は前記H形鋼のフランジの高さに対応して回動可能であり、前記導管の2箇所以上から冷却水を供給することにより前記H形鋼に対する冷却水供給量の上下の配分が可能であることを特徴とするH形鋼の冷却装置。
【請求項2】 前記導管の中心に、前記H形鋼のフィレット部を冷却するためのノズルが設けられており、前記H形鋼のフランジ高さが変わっても、常に前記ノズルによって前記フィレット部を冷却可能である請求項1記載の装置。
【請求項3】 前記導管に配設された複数のノズルの各部位によって冷却水噴射量に差を設けた請求項1または2記載の装置。
【請求項4】 H形鋼等の製造ラインに設置されるH形鋼の冷却装置において、H形鋼の高さ方向に配設されたロッドと、前記ロッドに水平に配列して取り付けられた、複数のノズルを有する、複数の導管と、前記ロッドを上下に移動させるための駆動機構と、前記導管の各々に冷却水を供給可能な冷却水供給機構とからなり、前記導管は前記ロッドを介して前記フランジの高さに対応して上下に移動可能であることを特徴とするH形鋼の冷却装置。
【請求項5】 複数の前記導管のうちの上部側の1本または複数本と、下部側の1本または複数本とに冷却水供給量の配分が可能である請求項4記載の装置。
【請求項6】 前記ロッドの中央部に前記H形鋼のフィレット部冷却用の前記導管が設けられており、前記H形鋼のフランジ高さが変わっても、常に前記フィレット部を冷却可能である請求項4または5記載の装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、H形鋼の製造ラインに設けられる、H形鋼を冷却するための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】H形鋼は、そのフランジの上下で温度差がつきやすく、そのため、H形鋼の全長方向の上下曲がりが発生しやすかった。また、H形鋼のフランジとウェブとの継ぎ目であるフィレット部は圧延後も熱がたまりやすく、冷却床上でフランジの中央部が縮まることによる図10に示すような傘折れ変形の原因ともなっていた。
【0003】また、図7に示すようなH形鋼の上下曲がりの原因としては、H形鋼のウェブよりも下の部分の囲まれた部位に熱がたまることによって、H形鋼のフランジ下部の温度が高くなりやすいことから、冷却床で下曲がりが発生する。従来、上下曲がりの対策として、フランジ面の内面や外面を冷却する方法としては、特開昭52−10447号公報、特開昭52−104451号公報、特開昭56−30376号公報、特開昭61−2727号公報等が開示されている(以下、「先行技術1」という)。これらの先行技術1はいずれも、フランジ下部の冷却をねらったものである。
【0004】しかしながら、フランジ下部の冷却を行なっても完全にフランジ上部と下部との温度を同じにすることは難しく、結局は上下曲がりの発生を誘発していた。そして、近年H形鋼のウェブの薄肉化によって多発しているウェブ波の発生を防止するために、フランジ全体の冷却が必須となっているが、この場合はフランジ外面全体の冷却に加えて、全長曲がりを防ぐためのフランジ上下の冷却水の水量制御が必要となってきている。特にフランジ全体を冷却する場合は、流下水によりフランジ下部が過冷却されやすい。その技術としては、特開平5−16909号公報、特公平5−30523号公報が開示されている(以下、「先行技術2」という)。これらの先行技術2はいずれも、フランジ上部と下部との温度差を考慮して、固定配設されたノズルの流量を高さ方向で変えることによって、上下の冷却能を制御し、H形鋼のフランジ温度を均一にしようとするものである。
【0005】しかしながら、H形鋼のフランジサイズが異なると、下記■〜■の点が問題となる。
■ 全フランジサイズに合わせたノズルのON、OFF機構が必要で、設備が複雑になる。
【0006】■ フランジサイズが異なる度に使用ノズル本数が異なるので、冷却水送水量が大きく異なり、ひいては圧力変動が大きくなるので、冷却水量の制御性が悪い。
【0007】■ フランジ幅の小さいものには、冷却水量の一部のみしか使用されないので、水の使用効率が悪い。
■ ノズルの磨耗に偏りがあり、そのためのメンテナンス回数が多い。
【0008】一方、H形鋼のフランジの傘折れの防止を目的として、フィレット部を冷却する技術が公知である。その一例としては、例えばフランジ全幅冷却用のノズルとフィレット部冷却用のノズルとを組み合わせた特開昭62−174326号公報が開示されている(以下、「先行技術3」という)。
【0009】しかしながら、先行技術3の方法は、フランジサイズが異なると、それに合わせてノズルヘッダーの高さを移動させることが必要で、その移動機構に多大な設備投資が必要であった。
【0010】また、全幅ノズルを中心部分で重ね合わせることにより、フィレット部の冷却能力を高める冷却技術として特公平7−90252号公報が開示されている(以下、「先行技術4」という)。
【0011】しかしながら、先行技術4の方法もフランジサイズが変更するとノズルヘッダー自体を動かさなければならず、機構的には複雑であった。また、フランジサイズが異なると、使用ノズル本数が変わるので、使用する冷却水量の増減が激しく、それぞれに水量調整が複雑であった。
【0012】以上から、現在までにフランジサイズが頻繁に変更するH形鋼の製造ラインにおいて、フランジ上下の冷却能力の調整が容易に可能で、更に、簡易的な方法でフィレット部を選択的に冷却可能なフランジ冷却装置が求められているが、かかる装置は未だ開発されていない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従って、この発明の目的は、かかる問題を解決するためになされたもので、H形鋼のフランジサイズ変更時において、H形鋼のフランジ上下の冷却能力の調整が可能であり、また、どのフランジサイズにおいても常にフィレット部の冷却が可能であるH形鋼の冷却装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、H形鋼等の製造ラインに設置されるH形鋼の冷却装置において、H形鋼の搬送用ローラの上面とほぼ同じ高さを支点として上下に回動可能な、複数のノズルを有する導管と、前記導管を回動させるための駆動機構と、前記導管の2箇所以上から冷却水を供給可能な冷却水供給機構とからなり、前記導管は前記H形鋼のフランジの高さに対応して回動可能であり、前記導管の2箇所以上から冷却水を供給することにより前記H形鋼に対する冷却水供給量の上下の配分が可能であることに特徴を有するものである。
【0015】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記導管の中心に、前記H形鋼のフィレット部を冷却するためのノズルが設けられており、前記H形鋼のフランジ高さが変わっても、常に前記ノズルによって前記フィレット部を冷却可能であることに特徴を有するものである。
【0016】請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、前記導管に配設された複数のノズルの各部位によって冷却水噴射量に差を設けたことに特徴を有するものである。
【0017】請求項4記載の発明は、H形鋼等の製造ラインに設置されるH形鋼の冷却装置において、H形鋼の高さ方向に配設されたロッドと、前記ロッドに水平に配列して取り付けられた、複数のノズルを有する、複数の導管と、前記ロッドを上下に移動させるための駆動機構と、前記導管の各々に冷却水を供給可能な冷却水供給機構とからなり、前記導管は前記ロッドを介して前記フランジの高さに対応して上下に移動可能であることに特徴を有するものである。
【0018】請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、複数の前記導管のうちの上部側の1本または複数本と、下部側の1本または複数本とに冷却水供給量の配分が可能であることに特徴を有するものである。
【0019】請求項6記載の発明は、請求項4または5記載の発明において、前記ロッドの中央部に前記H形鋼のフィレット部冷却用の前記導管が設けられており、前記H形鋼のフランジ高さが変わっても、常に前記フィレット部を冷却可能であることに特徴を有するものである。
【0020】H形鋼のフランジ上部と下部との冷却能力を調整する手段としては、圧延材の搬送用ローラの上面とほぼ同じ高さを支点として、フランジ上端の高さに合わせて上下動可能な冷却装置であり、少なくても2箇所以上から冷却水配管である導管に冷却水を供給することによって、フランジ被冷却面に対して上下の冷却水量の配分を行うことにより、フランジ上下部の冷却能力を調節する。
【0021】また、H形鋼のフィレット部を選択的に冷却するためには、圧延材の搬送用ローラの上面とほぼ同じ高さを支点として、前記冷却装置のフランジ上端の高さに合わせて冷却装置を上下させることにより、フィレット部の高さに対応した冷却装置の中央部に、フィレット部冷却用ノズルを1個あるいは複数取付け、どのフランジサイズのH形鋼についてもフィレット部冷却の実施を可能とする。
【0022】〔作用〕H形鋼のフランジサイズが変更された際でも、全水量をフランジの冷却へ作用させることが可能となるので、冷却水の効率がよく、様々なサイズのH形鋼のフンジ上下面の温度偏差を容易に解消することができ、更に、簡易的な方法でH形鋼の上下曲がりを抑制することができる。
【0023】また、前述の冷却装置にフィレット部用ノズルを取付けることにより、常に様々なサイズのH形鋼に対してフィレット部用ノズルをH形鋼のフィレット部の高さに対応させることができるので、フィレット部を選択的に強冷却が可能となり、H形鋼のフランジの傘折れを簡易的な方法で容易に抑制することが可能となる。
【0024】
【実施例】次に、この発明の実施例を図面を参照しながら説明する。図11は本発明冷却装置を設置するH形鋼の製造ラインの一例を示す平面図である。ここで、製造ラインに設置される主な機器は、上流側から、加熱炉a、粗圧延機b、第1中間圧延機c、第2中間圧延機d、仕上圧延機eからなる。本発明の冷却装置は、主に最終の中間圧延機dと仕上圧延機eとの間f、または、仕上圧延機eの下流gに設置されるものであるが、その他の場所に設置しても差し支えない。また、中間圧延機c、dで往復圧延を行う際のフランジ冷却装置として、その圧延機の前後(例:h)に本発明の冷却装置を設置してもよい。
【0025】〔実施例1〕図1はこの発明の実施例1の第1の実施態様を模式的に示す斜視図である。図1において、1は搬送ライン上のH形鋼で、多数の搬送用ローラ6からなる搬送ライン5を搬送される。10は本発明冷却装置で、同じ構成のものが第2圧延機dと仕上圧延機eの搬送ラインの間の両側に、60mにわたり設けられている。冷却装置10において、11は搬送ライン5の両側に設けられた、左右ズレ防止搬送用の板状のガイドで、その長手方向には搬送ライン5の一方側が狭く一方側が広い、導管13の冷却範囲に対応するために扇形に形成された、複数の開口部12が設けられている。13は各開口部12内または開口部12の外側(搬送ライン5)に設置された導管である。導管13の基部は搬送用ローラ6の上面とほぼ同じ高さ位置に設けた軸受15により回動可能に軸着されている。
【0026】冷却装置10の導管13は1m間隔に、片側60本配置し、両側で合計120本配置されている。17はガイド11に設けられたワイヤガイドで、駆動源16の出力軸受けに設けたプーリに巻かれたケーブル18は、ワイヤガイド17を介して各導管13の上端側とつながれている。これにより、駆動源16によるケーブル18の巻き取り、巻き戻しにより、導管13はフランジ3の上端の高さに合わせて軸受15を支点として上下に回動できるようになっている。尚、導管13の上下に高さを変える手段はこの限りでない。14は、導管13の搬送ライン5側に、先端を搬送ライン5側に向けて、等間隔に配設された複数の楕円吹きのスプレーノズルである。スプレーノズル14は、導管13の1本当たりにつき、中心(仕切板21が挿入されている)を境として上下に3本ずつ配設されている。なお、ノズルの配設方法およびノズルのタイプはこの限りでない。2系列ある冷却水バッファー20(20aおよび20b)と導管13の両端側とは、2本のフレキシブルホース19、19によって連通されており、各導管13の両端側から冷却水が供給される。フランジ3の上下の冷却能力の調整は、バッファー20の送水量を調整することにより行なわれる。尚、図6に示すように導管13の中心部側にフレキシブルホース19、19を連通し、この中心部側から送水しても差し支えない。
【0027】それぞれの導管13に送水される上下流量調整は、冷却前のフランジ上下温度差によって決める。以下はその調整方法の一例である。
ΔQ=ΔT×f(Fth、FB、Q、Vc)・・・(1)
ただし、ΔQ :求める水量調整量〔l/min〕
ΔT :フランジ上下の平均温度差〔℃〕
Fth:フランジ厚み〔mm〕
FB :フランジサイズ〔mm〕
Q :基準冷却水量〔l/min〕
Vc :冷却装置通過速度〔m/s〕
フランジ平均温度が高い方の冷却水量はQ+ΔQ〔l/min〕に調整する。
【0028】フランジ平均温度が低い方の冷却水量はQ−ΔQ〔l/min〕に調整する。尚、ここの関数f(Fth、FB、Q、Vc)は、別途実機測温実験によって予め求められている。
【0029】次に、本実施例冷却装置によって、H形鋼の冷却を実施した。図1に示す冷却装置に、まず、ウェブ高さ500mm、フランジ幅150mm、ウェブ厚み6mm、フランジ厚み12mmのH形鋼1を約2.0〔m/s〕の速度で通過させた。冷却前のH形鋼1のフランジ3の平均温度は上部が約884〔℃〕、下部が約908〔℃〕で、フランジ下部の方が約24〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量は上下とも15000〔l/min〕であった。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調整量は前記式(1)より約1500〔l/min〕となったので、冷却水の流量は、フランジ上部を13500〔l/min〕、フランジ下部を16500〔l/min〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のH形鋼1のフランジ上部の平均温度は約694〔℃〕、フランジ下部の平均温度は約692〔℃〕とほぼ上下部の温度が等しくなり、H形鋼1の上下曲がりは全く発生しなかった。
【0030】次に、本冷却装置にウェブ高さ700mm、フランジ幅300mm、ウェブ圧み14mm、フランジ厚み22mmのH形鋼1を約2.0〔m/s〕の速度で通過させた。冷却前のH形鋼1のフランジの平均温度は上部が約941〔℃〕、下部が約928〔℃〕で、フランジ上部の方が約13〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量は上下とも18000〔l/min〕であった。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調整量は式(1)より約2000〔l/min〕となったので、冷却水の流量は、フランジ上部を16000〔l/min〕、フランジ下部を20000〔l/min〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のH形鋼1のフランジ3の平均温度は上部が696〔℃〕、下部が約694〔℃〕とほぼ等しくなり、常温後のH形鋼1の上下曲がりは全く発生しなかった。
【0031】また、フランジ幅150mmから300mmへの変更も円滑に行われた。尚、常に全ノズルを使用するため、ノズルの磨耗に偏りがなく、点検間隔を6箇月に1回にすることができ、平均的に2年に1回のノズルの交換で対応することができた。
【0032】〔実施例2〕図2はこの発明の実施例2の実施態様を模式的に示す斜視図である。H形鋼製造ラインの仕上圧延機の後方のラインに沿って、全長60mにわたり本冷却装置が設置されており、1m間隔に該冷却装置の導管13が取り付けられている。導管13は1m間隔に片側60本配置し、両側で合計120本配置されている。H形鋼1の左右ズレ防止搬送用ガイド11には導管13の冷却範囲に対応するために扇形の開口部12が設けられている。導管13は2本(13aおよび13b)からなり、第1の導管13aおよび第2の導管13bの各々には、3本づつ楕円吹きスプレーノズル14が配設されている。スプレーノズル14は、導管13の搬送ライン5側に、先端を搬送ライン5側に向けて、等間隔に配設されている。
【0033】導管13aの一端側(ジョイント22の反対側)はワイヤー18を介して駆動源16とつなげられており、導管13bの一端側(ジョイント22の反対側)は搬送用ローラ6の上面とほぼ同じ高さ位置に設けられており、フランジ3の高さに合わせて導管13a、13bが上下できるようになっている。そのとき、導管13のジョイント22のある折れ曲がり部の高さ位置は、フランジ3の中心部(ウェブ2の位置)と同じ高さになるようになっている。尚、導管13の高さを上下に変える方法はこの限りでない。
【0034】2つに分かれた導管13aと13bとはジョイント22によって接続され、上下対称に折れ曲がるようになっており、2系列ある冷却水バッファー20(20a、20b)と導管13a、13bとの間はフレキシブルホース19、19によって連通され、冷却水はジョイント22の接続部から導管13aおよび13bの各々に送水されるようになっている。フランジ3の上下の冷却能力の調整は、バッファー20の送水量を調整することにより行なわれる。
【0035】尚、ノズルの個数、ノズルの配設方法およびノズルのタイプはこの限りでない。次に、本実施例冷却装置によって、H形鋼の冷却を実施した。
【0036】図2に示す冷却装置に、まず、ウェブ高さ500mm、フランジ幅150mm、ウェブ厚み6mm、フランジ厚み12mmのH形鋼1を約2.0〔m/s〕の速度で通過させた。冷却前のH形鋼1のフランジの平均温度は、上部が約834〔℃〕、下部が約863〔℃〕で、フランジ下部のほうが約29〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量は上下とも15000〔l/min〕であった。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調整量は式(1)より約2000〔l/min〕となったので、フランジ上部を13000〔l/min〕、フランジ下部を17000〔l/min〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のH形鋼1のフランジの平均温度は上部が約663〔℃〕、下部が約662〔℃〕とほぼ上下部の温度が等しくなり、常温後のH形鋼1の上下曲がりは全く発生しなかった。
【0037】次に、本冷却装置にウェブ高さ400mm、フランジ幅400mm、ウェブ厚み15mm、フランジ厚み15mmのH形鋼1を約2.0〔m/s〕の速度で通過させた。冷却前のH形鋼1のフランジ3の平均温度は上部が約934〔℃〕、下部が約920〔℃〕で、フランジ上部の方が約14〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量は上下とも22000〔l/min〕であった。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調整量は、式(1)より約3000〔l/min〕となったので、フランジ上部を25000〔l/min〕、フランジ下部を19000〔l/min〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のH形鋼1のフランジの平均温度は上部が約803〔℃〕、下部が約800〔℃〕とほぼ等しくなり、常温後のH形鋼1の上下曲がりは全く発生しなかった。
【0038】また、フランジ幅150mmから400mmへの変更も円滑に行なわれた。
〔実施例3〕図3はこの発明の実施例3の実施態様を模式的に示す斜視図である。H形鋼製造ラインの仕上圧延機の後方のラインに沿って、全長60mにわたり本冷却装置が設置されており、1m間隔に該冷却装置の導管13が取り付けられている。導管13の基部は搬送用ローラ6の上面とほぼ同じ高さ位置に設けた軸受15により回動可能に軸着されている。楕円吹きスプレーノズル14は、導管13一本当たりにつき、中心部を境として上下に3本ずつ配設され、更に、導管13の中心部には、フィレット部用ノズル25が配設されている。導管13の上端側、導管13の下端側(基部)および導管13の中心部には、それぞれ、バッファ20a、20b、20cからのフレキシブルホース19、19、19が連通されている。そして、導管13の中心部(フィレット部用ノズル25の取り付け部分)の両側には、ノズル14用の冷却水が流れ込まないように、2枚の仕切り板21、21が挿入されている。冷却水は3系列ある冷却水バッファー20(20a、20b、20c)から各フレキシブルホース19を通って導管13の両端側、および、中心部から供給され、フランジ3の上下の冷却能力の調整およびフィレット部4の冷却能力の調整は、バッファー20の冷却水量を調整することにより行なわれる。尚、ノズルの個数、ノズルの配設方法およびノズルのタイプはこの限りでない。
【0039】次に、本実施例冷却装置によって、H形鋼の冷却を実施した。本冷却装置にまずウェブ高さ500mm、フランジ幅150mm、ウェブ厚み6mm、フランジ厚み12mmのH形鋼1を約2.0〔m/s〕の速度で通過させた。冷却前のH形鋼1のフランジ3の平均温度は、上部が約834〔℃〕、下部が平均温度が約859〔℃〕で、フランジ下部のほうが約25〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量は上下とも15000〔l/min〕で、フィレット部4は1500〔l/min〕であった。通常、このサイズのH形鋼1はフィレット部冷却を行わないと約4mmのフランジの傘折れが発生する。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調整量は、式(1)より約1500〔l/min〕となったので、フランジ上部を13500〔l/min〕、フランジ下部を16500〔l/min〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のH形鋼1のフランジ上部の平均温度は約659〔℃〕、フランジ下部の平均温度は約660〔℃〕とほぼ上下部の温度が等しくなり、常温後のH形鋼1の上下曲がりおよびフランジの傘折れは全く発生しなかった。
【0040】次にウェブ高さ900mm、フランジ幅300mm、ウェブ厚み16mm、フランジ厚み25mmのH形鋼1を約2.0〔m/s〕の速度で通過させた。冷却前のH形鋼1のフランジの平均温度は、上部が約883〔℃〕、下部が約892〔℃〕で、フランジ下部の方が約9〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量は上下とも18000〔l/min〕で、フィレット部4は2500〔l/min〕であった。通常、このサイズのH形鋼1はフィレット部冷却を行わないと約7mmのフランジ3の傘折れが発生する。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調整量は、式(1)より約1000〔l/min〕となったので、フランジ上部を17000〔l/min〕、フランジ下部を19000〔l/min〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のH形鋼1のフランジ上部の平均温度は約670〔℃〕、フランジ下部の平均温度は約671〔℃〕とほぼ上下部の温度が等しくなり、常温後のH形鋼1の上下曲がりおよびフランジの傘折れは全く発生しなかった。
【0041】また、フランジ幅150mmから300mmへの変更も円滑に行われた。
〔実施例4〕実施例4は図3に示す実施例3の冷却装置のフランジ3の冷却用のノズル14を変更したものである。一般にH形鋼1はフランジ2とウェブ2との接合部である中央部の温度が高く、フィレット部4以外も図8に示すようにフランジ3の端部より温度が高い。従って、本実施例では導管13に取り付けられているノズル14について、両端部から中心部に向かって水量が高くなるノズル配列を行った。本実施例では両端ノズル14を3〔kgf/cm2 G〕で40〔l/min〕噴射可能なノズル、次のノズルは3〔kgf/cm2 G〕で55〔l/min〕噴射可能なノズル、中央よりのノズルは3〔kgf/cm2 G〕で65〔l/min〕噴射可能なノズルをそれぞれ配設した。
【0042】次に、本実施例冷却装置によって、H形鋼の冷却を実施した。本冷却装置にまずウェブ高さ500mm、フランジ幅150mm、ウェブ厚み6mm、フランジ厚み12mmのH形鋼1を約2.0〔l/min〕の速度で通過させた。冷却前のH形鋼1のフランジ3の平均温度は上部が約836〔℃〕、下部が約860〔℃〕で、フランジ下部の方が約24〔℃〕高かった。また、フィレット部の温度は約902〔℃〕でフランジ平均温度よりも約54〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量はフランジ上下とも15000〔l/min〕で、フィレット部4は1500〔l/min〕であった。通常、このサイズのH形鋼1はフィレット部冷却を行わないと約4mmのフランジの傘折れが発生する。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調整量は、式(1)より約1500〔l/min〕となったので、フランジ上部を13500〔l/min〕、フランジ下部を16500〔l/min〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のH形鋼1のフランジ上部の平均温度は約651〔℃〕、フランジ下部の平均温度は約651〔℃〕とほぼ上下部の温度が等しく、フィレット部の温度は650〔℃〕で、放射温度径で測定したフランジ幅方向の温度分布は図4のようになり、フランジ全体で温度分布が一定となる冷却が行なえ、常温後のH形鋼1の上下曲がりおよびフランジの傘折れは全く発生しなかった。
【0043】次に、ウェブ高さ900mm、フランジ幅300mm、ウェブ厚み16mm、フランジ厚み25mmのH形鋼を約2.0〔m/s〕の速度で通過させた。冷却前のH形鋼1のフランジ3の平均温度は、上部が約884〔℃〕、下部が約894〔℃〕で、フランジ下部のほうが約10〔℃〕高かった。また、フィレット部の温度は約933〔℃〕でフランジ平均温度より約44〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量はフランジ上下とも18000〔l/min〕で、フィレット部4は2500〔l/min〕であった。通常、このサイズのH形鋼1はフィレット部冷却を行わないと約7mmのフランジの傘折れが発生する。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調整量は、式(1)より約1000〔l/min〕となったので、フランジ上部を17000〔l/min〕、フランジ下部を19000〔l/min〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のH形鋼1のフランジ上部の平均温度は約665〔℃〕、フランジ下部の平均温度は約667〔℃〕とほぼ上下部の温度が等しく、フィレット部の温度は669〔℃〕で、放射温度径で測定したフランジ幅方向の温度分布は図5のようになり、フランジ全体で温度分布が一定となる冷却が行なえ、常温後のH形鋼1の上下曲がりおよびフランジの傘折れは全く発生しなかった。
【0044】また、フランジ幅150mmから300mmへの変更も円滑に行われた。
〔実施例5〕図9は本発明の実施例5の実施態様を模式的に示す斜視図である。H形鋼製造ラインの仕上圧延機の後方のラインに沿って、全長60mにわたり本実施例冷却装置10が設置されている。また、冷却装置10は2m間隔に配設されている。導管13は、上方から3本設けられたフランジ上部用の第1の導管13a、下方から3本設けられたフランジ下部用の第2の導管13b、そして、中央に1本設けられたフィレット部用の第3の導管13cからなっており、各導管13は、鉛直方向に設けられたロッド24に互いに平行に配設されている。そして、それぞれの導管13の長さは1.2mの長さを有している。ロッド24はローラ6の上面の高さを支点とし、ワイヤー18を介して駆動源16とつながっており、フランジ3の高さに合わせて駆動源16の駆動により上下方向に移動可能となっている。これにより、ロッド24に配設された各導管13は、ロッド24の移動によって高さ方向に移動できるようになっており、フランジ3の高さに合わせてその高さを変えることができる。尚、導管の長さおよび、導管の高さを変える方法はこの限りでない。
【0045】各冷却装置10は2m間隔に片側30組配置し両側で60組配置されている。尚、H形鋼1の左右ズレ防止搬送用ガイド11には導管13の冷却範囲に対応するために任意の形状の開口部12が設けられている。第1、第2の導管13a、13bには、7本づつ円形吹きスプレーノズル14が配設され、第3の導管13cにはフィレット部用ノズル25が7本配設されている。尚、ノズルの個数、ノズルの配設方法およびノズルのタイプはこの限りでない。冷却水は3系列ある冷却水バッファー20a、20b、20cと導管13a、13b、13cとの間をフレキシブルホース19、19、19によって連通され、各導管13に冷却水が送水され、上下の冷却能力の調整およびフィレット部4の冷却能力の調整は、バッファー20の送水量を調整することにより行なわれる。
【0046】次に、本実施例冷却装置によって、H形鋼の冷却を実施した。本冷却装置にまずウェブ高さ500mm、フランジ幅150mm、ウェブ厚み6mm、フランジ厚み12mmのH形鋼1を約2.0〔m/s〕の速度で通過させた。冷却前のH形鋼1のフランジ3の平均温度は、上部が約832〔℃〕、下部が平均温度が約863〔℃〕で、フランジ下部のほうが約31〔℃〕高かった。また、フィレット部の温度は約889〔℃〕でフランジ平均温度より約42〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量はフランジ上下とも15000〔l/min〕で、フィレット部4は1500〔l/min〕であった。通常、このサイズのH形鋼1はフィレット部冷却を行わないと約4mmのフランジの傘折れが発生する。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調整量は、式(1)より約2000〔l/min〕となったので、フランジ上部を13000〔l/min〕、フランジ下部を17000〔l/min〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のH形鋼1のフランジ上部の平均温度は約650〔℃〕、フランジ下部の平均温度は約651〔℃〕とほぼ上下部の温度が等しくなり、フィレット部の温度は653〔℃〕でほぼフランジ平均温度とも等しくなり、常温後のH形鋼1の上下曲がりおよびフランジの傘折れは全く発生しなかった。
【0047】次にウェブ高さ900mm、フランジ幅300mm、ウェブ厚み16mm、フランジ厚み25mmのH形鋼1を約2.0〔m/s〕の速度で通過させた。冷却前のH形鋼1のフランジ3の平均温度は、上部が約882〔℃〕、下部が約892〔℃〕で、フランジ下部のほうが約10〔℃〕高かった。また、フィレット部の温度は約932〔℃〕でフランジ平均温度より約45〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量は上下とも18000〔l/min〕で、フィレット部4は2500〔l/min〕であった。通常、このサイズのH形鋼1はフィレット部冷却を行わないと約7mmのフランジ3の傘折れが発生する。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調整量は、式(1)より約1000〔l/min〕となったので、フランジ上部を17000〔l/min〕、フランジ下部を19000〔l/min〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のH形鋼1のフランジ上部の平均温度は約663〔℃〕、フランジ下部の平均温度は約664〔℃〕とほぼ上下部の温度が等しく、フィレット部の温度は約660〔℃〕でほぼフランジ平均温度とも等しくなり、常温後のH形鋼1の上下曲がりおよびフランジの傘折れは全く発生しなかった。
【0048】また、フランジ幅150mmから300mmへの変更も円滑に行われた。
〔比較例〕従来の冷却装置は、150mm、200mm、250mm、300mmの各フランジサイズに対応する様、フランジ高さ方向の5段になっており、フランジサイズが異なる毎に各段のノズルをON、OFFする。5段のノズルを1組として、形鋼製造ラインに500mm間隔に60mの長さにわたって、片側120組、両側で240組の冷却装置が配置されている。
【0049】この冷却装置にウェブ高さ500mm、フランジ幅150mm、ウェブ厚み6mm、フランジ厚み12mmのH形鋼1を約2.0〔m/s〕の速度で通過させた。フランジ幅150mmのときは下から1段目および2段目のノズルを使用して冷却する。
【0050】冷却前のH形鋼のフランジの平均温度は上部が約844〔℃〕、下部が約868〔℃〕で、フランジ下部の方が約24〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量は、ノズル1段当たり15000〔l/min〕であった。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調整量は、式(1)より約1500〔l/min〕となったので、フランジ上部を13500〔l/min〕、フランジ下部を16500〔l/min〕とした。しかし、このときのノズルにかかる圧力が約5.2〔kgf/cm2 G〕になり、流量コントロールが安定せず、冷却中に±約2300〔l/min〕の冷却水量が変動した。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のH形鋼1のフランジ上部の平均温度は約640〔℃〕、フランジ下部の平均温度は約658〔℃〕と温度差が生じ、10m当たり約23mmの上下曲がりが発生した。
【0051】前述の様に、フランジサイズが異なると、特にフランジサイズが小さい場合、使用ノズル本数が減るので、圧力変動が大きく流量制御が行ないにくくなる。そのため、各ノズル毎、あるいは、ある本数毎に流量調整弁が必要であり、また、その流量調整弁およびそれを制御するプロセスコンピュータ等の設備が必要となり、それらの設備費がかなり消費された。
【0052】また、従来の冷却装置のノズルは常時使用するノズルと、フランジ幅によって、ON、OFF制御することにより常時使用しないノズルとに分かれるので、ノズルの磨耗に偏りがあった。特に常時使用するノズルは磨耗が激しく、2箇月に1回の点検が必要で、約8箇月に1回磨耗したノズルを取り替える必要があった。
【0053】この5段のノズルの冷却装置でフィレット部を選択的に強冷却を行うには中央部のノズルの流量を多くすることによって対応がとれるが、フランジサイズ150mmと250mmについては、フィレット部に対応する位置にノズルがないので強冷却を行うことができなかった。
【0054】尚、別途フィレット部冷却装置を設置するにあたってもフィレット部用ノズルをH形鋼のフィレット部の高さに合わせて、直接上下に駆動する装置が必要であった。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の冷却装置を用いれば以下に示すような工業上有用な効果がもたらされる。
(1)本発明冷却装置を上下動することにより、さまざまなサイズのH形鋼の冷却が可能となり、サイズ変更時も円滑に冷却幅を変更することが可能である。
(2)本発明冷却装置を使用して上下の冷却水量制御を行うことにより、各H形鋼のフランジサイズに対してフランジ均一冷却を容易に行うことが可能となり、ひいては常温後のH形鋼の上下曲がりが皆無となる。
(3)本発明冷却装置を用いることにより、H形鋼のフィレット部冷却を常に最適な位置で容易に行うことが可能であり、ひいてはフランジの傘折れが皆無となる。また、フィレット部冷却の為に駆動する装置が不要となった。
(4)本発明冷却装置を用いると配設した全てのノズルを使用することができるので、ノズルの点検間隔を2箇月に1回から6箇月に1回に延ばすことができ、且つ、磨耗したノズルの取替え間隔が約8箇月から約2年に延ばすことができ、ひいてはノズルの点検と交換にかかる作業員および作業日数が減少する。
(5)従来、サイズ毎にあるいはある本数毎にノズルをON、OFFおよび流量制御弁による流量制御を行っていたが、必要最低限のON、OFFおよび流量制御弁によって制御可能となるので、それらの機器が大幅に削減でき、ひいては、そのための制御系が簡略化できることにより、設備費が大幅に削減できる。
(6)フランジの中心部に向かって、噴射量が多くなる様にノズル選定およびノズル配設を行うことにより、フランジサイズが変更しても冷却装置の中心部に位置するフランジ高温部に対応して、選択冷却が可能となり、フランジ全体を均一な温度に冷却することが可能であり、形状不良が皆無となる。




 

 


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