JP2001191107A - Ｈ形鋼のフランジ冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェブの過冷却を引き起こすことなしに、フ
ランジを冷却して高強度・高靱性のＨ形鋼を得る。 【解決手段】 仕上げ圧延した後のＨ形鋼１０のフラン
ジ１０ａの外面に、サイドガイド１に垂直方向に沿って
設けた複数の噴射孔２から冷却水３を噴射して、該フラ
ンジ１０ａ外面を冷却するＨ形鋼のフランジ冷却装置で
あって、前記サイドガイド１とＨ形鋼１０のフランジ１
０ａ上端部間の距離が、サイドガイド１下端部とフラン
ジ１０ａ下端部間の距離よりも長くなるように、サイド
ガイド１のフランジ１０ａ外面と対向する面１ａが傾斜
面、湾曲面または段差面で構成されているＨ形鋼のフラ
ンジ冷却装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱間圧延によっ
て製造されたＨ形鋼の強度および靱性を高めるために、
仕上げ圧延後のＨ形鋼のフランジを加速冷却するために
使用するＨ形鋼のフランジ冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、建築用として使用される鋼材に対
して、耐震性を高めるようにとの要求が強くなってきて
いる。特に、建築物の柱材や梁材として用いられるＨ形
鋼においては、強度や靭性の優れたＨ形鋼が求められて
おり、そのようなＨ形鋼の製造方法として、圧延と冷却
とを組み合わせた制御圧延・制御冷却が盛んに行なわれ
ている。

【０００３】高強度・高靭性のＨ形鋼を製造する一般的
な方法としては、１０００℃以上に加熱した圧延素材で
あるスラブや連続鋳造されたビ−ムブランクを、一旦中
程度の厚みまで粗圧延し、その後、被圧延材の組織が再
結晶しない温度域やその温度域に近い温度域で、最終の
仕上げ圧延を行う、いわゆる制御圧延と、圧延後に加速
冷却によって、Ａｒ₃温度以上から５００℃程度まで急
冷（焼き入れ）することによって強度を出す、いわゆる
制御冷却が行われている。

【０００４】Ｈ形鋼のフランジを、仕上げ圧延機の後方
に設けた加速冷却装置により、制御冷却する従来の方法
としては、特公平５−７３８０６号公報に開示された、
フランジ内外面から同時に冷却する方法（従来技術
１）、特開平５−３１７９４８号公報に開示された、多
段にスプレーノズルを配置し、これをサイドガイドの後
方からサイドガイドに設けたスリットを通して、Ｈ形鋼
のフランジ外面を冷却する方法（従来技術２）、実開平
５−９３６１１号公報に開示された、冷却ノズルの高さ
が変更できるガイドレールに冷却ノズルを取り付け、冷
却ノズルの高さを変更する方法（従来技術３）がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術には、次のような問題点がある。図６にＨ
形鋼の断面図を示すが、Ｈ形鋼３１は、フランジ３１ａ
とウェブ３１ｂとから構成され、使用する目的によっ
て、フランジ３１ａの幅（Ｂ）や厚み（ｔ₂）、ウエブ
３１ｂの高さ（Ｈ）や厚み（ｔ₁）が変わり、寸法が多
種にわたるため、このような多品種のＨ形鋼を能率よく
製造する必要がある。

【０００６】従来技術１は、フランジ内面の冷却装置の
幅、位置、高さ等を容易に変更可能とするか、位置調整
自在とする必要があり、冷却装置の構造が複雑になる。

【０００７】また、内面に冷却装置を設けると、Ｈ形鋼
の通過に際して、Ｈ形鋼が冷却装置に衝突する危険性が
あり、安定操業が困難である。従来技術２は、フランジ
幅（Ｈ）の変更に対しては、冷却ノズルの段を選択する
ことによって変更可能であるが、加速冷却に必要な強冷
却を行うためには、冷却ノズルを長手方向に密に配置す
る必要がある。通常Ｈ形鋼を搬送するときには、サイド
ガイドによってＨ形鋼が搬送方向に搬送されるようにし
ているが、冷却ノズルを密に配置するためには、サイド
ガイドに多くの開口部を設ける必要がある。そのため、
サイドガイドがガイドの役割を果たせなくなり、サイド
ガイドの開口部に材料が突っ込み、搬送不能となった
り、材料の衝突よるガイドの破損が生じたりする。

【０００８】従って、冷却ノズルを長手方向に密に配置
するには限度があり、例えばＨ形鋼のフランジ全面を、
５００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ²という高水量密度で均一に冷却
することは難しい。

【０００９】近年の制御冷却においては、徹底した合金
成分の合理化によって、低コスト化、溶接性の向上が求
められ、この様な鋼については冷却速度が５℃／ｓｅｃ
以上の強冷却が求められている。

【００１０】しかしながら、内面冷却を行わないでフラ
ンジ外面のみを冷却する方法では、２０ｍｍ以上のフラ
ンジ厚みのＨ形鋼において、冷却速度が５℃／ｓｅｃ以
上の強冷却を実現することは難しい。

【００１１】従来技術３は、冷却ノズルと冷却するＨ形
鋼のフランジとの距離が、フランジ幅に応じて変わるた
め、同じ噴射条件にした場合には、フランジ幅の大きい
Ｈ形鋼の冷却では水量密度が小さくなるため冷却が弱
く、従来技術２と同様に圧延後の加速冷却には不向きで
ある。

【００１２】また、冷却ノズルがフランジ面から離れる
と、冷却水のフランジ面への衝突力が弱くなり、冷却水
がフランジ面に沿って流下するときに、フランジ下部が
過冷却される恐れがあり、フランジ面の均一冷却が難し
い。

【００１３】また、従来技術の共通の問題として、フラ
ンジ外面を冷却した冷却水が、フランジ上端部を乗り越
えて、ウエブに流れ込みウエブの上面の過冷却を引き起
こすことである。このフランジ上端部を乗り越えた冷却
水は、ウエブ上面を必要以上に冷却するため、図７
（ａ）の断面図に示すように、Ｈ形鋼３１のフランジ３
１ａの上部が内側に倒れる傘折れ、図７（ｂ）の斜視図
に示すように、フランジ３１ａの長手方向に沿った上下
曲がり、図７（ｃ）の斜視図に示すように、ウエブ３１
ｂの肉厚が薄い場合にはフランジ３１ａ冷却中に、ウエ
ブ３１ｂが座屈してウエブ３１ｂに変形が生じるウエブ
波３２が発生する。

【００１４】従来技術１では、フランジを内外面から一
斉に冷却するので、ウエブ上面の過冷却は比較的問題と
なりにくいが、薄肉ウエブのＨ形鋼は、内外面同時冷却
ではウエブ波を生じるので製造が難しい。

【００１５】また、従来技術２および従来技術３の、冷
却スフ゜レーノズルから噴射した冷却水流で、フランジ外面
を冷却する方法では、冷却水がフランジ上端を乗り越え
てウエブに流れ込むのを防止する対策として、冷却ノズ
ルとフランジとの間にマスキングプレートを設けて、フ
ランジ上端部にかかる冷却水を遮蔽する方法があるが、
この方法では、通常冷却ノズルとフランジとの距離が１
００〜２００ｍｍ離れているので、サイドガイド内を通
過するＨ形鋼の位置が左右にずれると、冷却水の衝突位
置（高さ）が変わってしまうために、ウエブへの冷却水
の乗り越えが発生する。特に加速冷却では、強冷却を実
現するために、噴射量を増やし、高水量密度での冷却が
行われるが、この場合特に、冷却水の乗り越えが発生し
て問題である。

【００１６】また、通常Ｈ形鋼は、圧延時にキャンバと
呼ばれる長手方向に左または右に湾曲した曲がりが発生
することが多い。このようなキャンバが発生すると、サ
イドガイドとフランジとの距離が変わるために、フラン
ジがサイドガイドに近接したり接触したりする。この
時、サイドガイドが近接しすぎると、行き場を失った冷
却水はフランジを乗り越えて、フランジ内面やウエブ面
の過冷却を引き起こす恐れがある。

【００１７】本発明は、従来技術の上述したような問題
点を解消するためになされたものであり、高強度・高靭
性のＨ形鋼を、能率よく製造することが可能な、Ｈ形鋼
のフランジ冷却装置を提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＨ形鋼のフ
ランジ冷却装置は、仕上げ圧延した後のＨ形鋼のフラン
ジの外面に、サイドガイドに垂直方向に沿って設けた複
数の噴射孔から冷却水を噴射して、該フランジ外面を冷
却するＨ形鋼のフランジ冷却装置であって、前記サイド
ガイドとＨ形鋼のフランジ上端部間の距離が、サイドガ
イド下端部とフランジ下端部間の距離よりも長くなるよ
うに、サイドガイドのフランジ外面と対向する面が傾斜
面、湾曲面または段差面で構成されているものである。

【００１９】本発明に係るＨ形鋼のフランジ冷却装置に
おいては、サイドガイドと冷却するＨ形鋼のフランジ上
端部間の距離が、サイドガイド下端部とフランジ下端部
間の距離よりも長くなるように、サイドガイドのフラン
ジ外面と対向する面が傾斜面、湾曲面または段差面とな
っている。

【００２０】したがって、サイドガイドをＨ形鋼のフラ
ンジ下端部に接触するまで接近させても、サイドガイド
とフランジ上端部との間には隙間ができるので、冷却水
は下方へ流下し、冷却水がウエブに流れ込むことはな
い。

【００２１】また、思い切ってサイドガイドをフランジ
に接近させることができるので、冷却水の衝突力が高く
なり、強冷却が可能となる。

【００２２】また、サイドガイド自身に冷却水の噴射孔
が設けてあるので、被冷却材がサイドガイドに接触して
も、噴射孔（冷却ノズル）が破損されることはない。

【００２３】また、冷却水の噴射孔のピッチは任意に選
べるので、高水量密度、例えば１０００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ
²以上の冷却を容易に実現できる。

【００２４】また、冷却ノズルは、Ｈ形鋼の搬送ライン
に対して、直角に進退自在に取り付けられるので、常に
Ｈ形鋼のフランジと近接したある距離をおいて、ノズル
を配置することが可能で、Ｈ形鋼のウェブ高さ（Ｈ）が
変更されても、冷却ノズルとフランジ外面との距離を一
定に保つ位置調整が可能で、冷却が安定して行なえる。
従って、スプレーノズルに見られるような、流下水によ
るフランジ幅方向の冷却ムラもない。

【００２５】また、フランジ幅（Ｂ）が変る場合には、
噴射孔毎または数個の噴射孔毎に冷却水の供給停止が制
御できるようにして、冷却するＨ形鋼のフランジ幅
（Ｂ）よりも高い位置にある噴射孔からは、冷却水が噴
射できないようにすることができる。このため、冷却水
がフランジ上端部を越えてウェブに流入することはな
い。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して説明する。図１は本発明のＨ形鋼のフランジ冷却
装置の第一の実施例の正面図である。圧延後のＨ形鋼１
０を、Ｈ状の姿勢で搬送させるときに使用するサイドガ
イド１自体が、Ｈ形鋼１０のフランジ１０ａの外面を冷
却する冷却装置となっている。このサイドガイド１のフ
ランジ１０ａと対向する面は、フランジ１０ａの上端部
とサイドガイド１間の距離Ｌ₁が、フランジ１０ａの下
端部とサイドガイド１間の距離Ｌ₂よりも長くなるよう
な傾斜面１ａとなっている。

【００２７】そして、この傾斜面１ａの垂直方向に沿っ
て、複数の冷却水の噴射孔２が開口しており、図示して
いないが、サイドガイド１に設けた冷却水通路を通って
供給された冷却水３が、この噴射孔２からＨ形鋼１０の
フランジ１０ａの外面に噴射される。

【００２８】このサイドガイド１を使用した冷却装置に
おいては、サイドガイド１のフランジ１０ａと対向する
面が、前述したような傾斜面１ａとなっているので、フ
ランジ１０ａの下端部とサイドガイド１間の距離Ｌ₂が
０となるまで、サイドガイド１をフランジ１０ａに接近
させても、サイドガイド１とフランジ１０ａの間には隙
間ができる。

【００２９】したがって、隙間がないときに起きる、サ
イドガイド１とフランジ１０ａ間の冷却水充満によるウ
ェブ１０ｂへの冷却水流入がなくなり、ウェブが過冷却
されることはない。

【００３０】また、ウェブ１０ｂへの冷却水流入の心配
がないので、サイドガイド１をフランジ１０ａに思い切
って接近させることができる。したがって、冷却水３の
衝突力が高くなり、強冷却が可能となる。また、サイド
ガイド１自身に冷却水３の噴射孔２が設けてあるので、
被冷却材１０がサイドガイド１に接触しても、噴射孔
（冷却ノズル）１が破損されることはない。

【００３１】また、冷却水３の噴射孔２のピッチは任意
に選べるので、高水量密度、例えば１０００Ｌ／ｍｉｎ
・ｍ²以上の冷却を容易に実現できる。

【００３２】また、噴射孔２はＨ形鋼１０の搬送ライン
に対して、直角に進退自在に取り付けられるので、常に
Ｈ形鋼１０のフランジ１０ａに近接したある距離をおい
て、ノズルを配置することが可能で、Ｈ形鋼１０のウェ
ブ１０ｂ高さ（Ｈ）が変更されても、噴射孔２とフラン
ジ１０ａ外面との距離を一定に保つことが可能で、冷却
が安定して行なえる。したがって、従来のスプレーノズ
ルに見られるような、流下水によるフランジ１０ａ幅方
向の冷却ムラもない。

【００３３】また、フランジ１０ａ幅（Ｂ）が変る場合
には、噴射孔２毎または数個の噴射孔２毎に冷却水３の
供給停止が制御できるようにして、冷却するＨ形鋼１０
のフランジ１０ａ幅（Ｂ）よりも高い位置にある噴射孔
２からは、冷却水３が噴射できないようにすることがで
きる。このため、冷却水３がフランジ１０ａ上端部を越
えて、ウェブ１０ｂに流入することはない。

【００３４】このサイドガイド１を使用した冷却装置
を、図２（ａ）に示すような、長手方向に沿って左右方
向にキャンバを持ったＨ形鋼１０｛図２（ａ）では左に
凸状のキャンバ−｝が通過する際の、キャンバ−の最凸
部分｛図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面｝でのＨ形鋼１０
とサイドガイド１との相対位置関係を図２（ｂ）に示
す。本発明の冷却装置であるサイドガイド１のフランジ
１０ａと対向する面は、傾斜面１ａとなっているので、
図２（ｂ）に示すように、Ｈ形鋼１０が両側のサイドガ
イド１間の左側に片寄った状態となっている。この場合
も、フランジ１０ａ外面の下端部のみがサイドガイド１
の下端に接触するので、これ以上はフランジ１０ａがサ
イドガイド１に近寄らない。

【００３５】したがって、フランジ１０ａ上部とサイド
ガイド１の間には隙間が生じ、冷却水３の通路が確保さ
れ、サイドガイド１から噴射された冷却水３がフランジ
１０ａに衝突後、サイドガイド１とフランジ１０ａとの
隙間を流下する。このとき、フランジ１０ａが接触する
のは、サイドガイド１の傾斜面１ａの下端部のみである
ので、疵の発生が少ない。

【００３６】図３は本発明のＨ形鋼のフランジ冷却装置
の第二の実施例および第三の実施例の断面図であり、
（ａ）は第二の実施例のサイドガイド１に湾曲面１ｂを
設けた場合、（ｂ）は第三の実施例のサイドガイド１に
段差面１ｃおよび１ｄを設けた場合である。いずれの場
合も、サイドガイド１に傾斜面１ａを設けたものと同等
の効果がある。

【００３７】なお、サイドガイド１とフランジ１０ａ間
の冷却水充満によるウェブ１０ｂへの冷却水流入を防止
するためだけであれば、サイドガイド１とフランジ１０
ａの上端外面間との距離が、サイドガイド１とフランジ
１０ａの下端外面間との距離よりも小さくなるように、
逆テ−パを付けてもよいが、フランジ１０ａの上端外面
隅角部がサイドガイド１に接触するので、サイドガイド
１に傷が発生しやすく、本発明のようにした方が総合的
に見て得策である。

【００３８】

【実施例】本発明のＨ形鋼のフランジ冷却装置を使用し
て、Ｈ形鋼のフランジを冷却して、高強度・高靱性のＨ
形鋼を製造した。本実施例は板厚２５０ｍｍのスラブ
を、加熱炉で１２５０℃まで加熱し、その後、ブレーク
ダウンミルによってフランジ形状の素材を、さらにユニ
バーサル方式の粗圧延機でリバース圧延することによっ
て、フランジの各部形状、寸法を整えて、仕上げる製造
工程によりＨ形鋼を製造するＨ形鋼の製造ラインにおい
て、圧延後のフランジを加速冷却することによって、強
度および靱性を上げる制御冷却を行った例である。加速
冷却の条件は、約８００℃から５００℃まで加速冷却を
施す、いわゆる制御冷却である。

【００３９】加熱炉から抽出された厚み２５０ｍｍの第
１のスラブは、搬送テーブルを通ってブレークダウンミ
ルに送られ、Ｈ形鋼形状の素材に圧延された後、第一の
粗圧延機群及び第二の粗圧延機群におけるリバース圧延
によって、Ｈ形鋼の各部寸法を圧延成形すると共に、圧
延温度を特定の温度領域で特定の圧下率で圧延を施す、
制御圧延が行われている。粗圧延後のＨ形鋼は、直ちに
仕上圧延機に送られて、フランジを垂直に立てる、すな
わち被圧延材をＨ状にした圧延が施され、約９００℃で
仕上圧延が完了する。

【００４０】その後直ちに、図１に示した本発明の冷却
装置に送られ、フランジ外面を冷却して、加速冷却が施
される。この冷却装置は、長さが４０ｍの通過型の冷却
装置であるが、４０ｍ未満の長さのＨ形鋼は、冷却装置
内でオッシレーションさせることによって、長時間の冷
却が可能な冷却装置である。

【００４１】冷却装置であるサイドガイドは、高さ５５
０ｍｍでガイドの肉厚は１５ｍｍの鋼板で製作されてい
る。このサイドガイドに、直径３ｍｍの冷却水の噴射孔
が、上下方向に３０ｍｍピッチで千鳥状に開けられてい
る。そして、噴射孔から噴射した冷却水が、噴射孔孔出
口でアトマイズしないように、サイドガイドに開けた噴
射孔は、ストレートの直管で孔入り口と出口は面取りが
なされている。これは、冷却水が噴射孔出口近傍でアト
マイズすると、冷却水が上方へ飛び散り、液滴がフラン
ジを乗り越えることを避けるためである。また、水道の
蛇口から流下するような柱状の冷却水の流れを得るため
には、サイドガイドに設けた噴射孔の長さは、最低でも
５ｍｍ、望ましくは１０ｍｍ程度が必要である。ただし
長すぎると噴射の際の圧力損失が大きいので、本実施例
では１５ｍｍとした。

【００４２】このように、冷却水の流れを円柱状のラミ
ナーフローとするためには、噴射孔における冷却水の出
口流速を、１〜２０ｍ／ｓｅｃ、望ましくは２〜５ｍ／
ｓｅｃとする。これは、１ｍ／ｓｅｃ以下では、冷却水
の勢いが弱くフランジ外面に到達しにくく、２０ｍ／ｓ
ｅｃ以上では流れが乱れて、飛び散る恐れがあるためで
ある。

【００４３】本実施例では、このサイドガイドの傾斜面
の傾斜角度が、垂直に対して３．５°外側に傾いた平面
であり、冷却水の噴射孔は水平に開けられている。この
角度は次のように設定している。フランジ外面に噴射さ
れた冷却水が、冷却装置であるサイドガイドとフランジ
との間の隙間を流下するためには、フランジ上端部と冷
却装置であるサイドガイド面との距離が５ｍｍ以上、望
ましくは１０〜２０ｍｍ程度離れるように、サイドガイ
ドの傾斜面の傾斜角度を設定すればよく、本実施例では
傾斜角度を３．５°としたが、フランジ幅（Ｂ）が２０
０ｍｍのＨ形鋼については、傾斜角度を１．６°以上望
ましくは３〜６°にしたほうがよい。さらにこれよりサ
イズが大きいＨ形鋼（Ｂが２００ｍｍ以上）について
は、この傾斜角度を基本にサイドガイド面を平面とすれ
ば、さらにフランジとの隙間が広がる。またサイドガイ
ド面が滑らかに湾曲している場合は、湾曲の程度が、冷
却するフランジの幅（Ｂ）寸法に応じて、フランジ上端
とサイドガイド面との距離が、上記条件に合致するよう
に決定すればよい。

【００４４】この冷却装置の冷却水の噴射孔は、複数の
ブロックに分割されており、それぞれのブロックにおい
ては、独立して冷却水の流量調整やオンオフ制御ができ
るように、流量調整弁やオンオフ弁が設けられている。
このような冷却装置のブロックは上下方向に１０段あ
り、それぞれの段の幅は５０ｍｍになっているので、通
常製造するフランジ幅Ｂが１５０、２００、２５０、３
００、３５０、４００、５００ｍｍのそれぞれに応じ
て、冷却に使用するブロックの段数を選択することによ
り、冷却幅（高さ）を制御することが可能である。

【００４５】また、各段の噴射冷却水量を変更すること
により、フランジ幅方向の冷却能を変更することも可能
で、幅内の温度偏差を解消し、上下の曲がり防止や材質
のバラツキを、低減することが可能である。

【００４６】この冷却装置に、２つのサイズの圧延直後
のＨ形鋼を通過させて、加速冷却を行った。第一の実施
例として、ウエブ高さＨが５７２ｍｍ、フランジ幅Ｂが
５１０ｍｍ、ウエブ厚みが６０ｍｍ、フランジ厚み８０
ｍｍ、長さが１３ｍで、仕上がり時のフランジの温度は
８３０℃のＨ形鋼を、本発明の冷却装置に挿入し、後端
が冷却装置内に入ったと同時に、全段の噴射孔から冷却
水を噴射開始し、オッシレーションさせながら１２０秒
冷却した。この時、フランジ上端を冷却水が乗り越える
ことはなかった。また、両方のサイドガイド面間の幅
は、サイドガイド面の下端とＨ形鋼のフランジとの距離
が片側２０ｍｍとなるよう、５７２＋２０×２＝６１２
ｍｍとした。すなわち、フランジ上端とサイドガイドと
の距離は片側４８ｍｍとした。

【００４７】冷却水の水量密度は、１５００Ｌ／ｍｉｎ
・ｍ²とした。冷却後、復熱した後のフランジ温度を計
測したところ、フランジ幅方向および長手方向ともに５
００℃の均一な温度分布であり、平均冷却速度は約２．
７５℃／ｓｅｃと、この鋼の加速冷却に必要な冷却速度
（約１．５℃/ｓｅｃ）が十分得られていた。また冷却
後、材質を調べたところ、十分な強度と靭性のバランス
が得られており、当初予定の加速冷却効果が確認でき
た。

【００４８】さらに、第二の実施例として、ウエブ高さ
Ｈが６００ｍｍ、フランジ幅Ｂが２００ｍｍ、ウエブ厚
みが９ｍｍ、フランジ厚み２２ｍｍ、長さが７０ｍのＨ
形鋼（仕上がり時のフランジ温度は８３０℃）を、あら
かじめ冷却水が噴射開始されている本発明の冷却装置を
通過させて冷却した。このＨ形鋼はフランジ幅が２００
ｍｍであるので、冷却水を噴射する噴射孔は下から２０
０ｍｍ高さまで、すなわち下から４段目までのブロック
のものを使用した。

【００４９】冷却水の水量密度は１５００Ｌ／ｍｉｎ・
ｍ²とした。サイドガイドである冷却装置の下端とＨ形
鋼のフランジ外面との間の距離は、片側４０ｍｍとし
た。すなわち、両側のサイドガイド下端面間の距離は、
６００＋４０×２＝６８０ｍｍであり、フランジ上端と
サイドガイドとの隙間は片側５１ｍｍであった。このＨ
形鋼は圧延方向に左右のキャンバが存在しており、部分
的にはフランジの下端とサイドガイドである冷却装置と
の距離が近接し、ほとんど隙間がないところもあった
が、フランジ上端と冷却装置との間には隙間があったの
で、フランジの上端を冷却水が乗り越えることはなく、
ウエブ波は発生しなかった。冷却装置通過後、復熱した
後のフランジ温度を計測したところ、フランジ幅方向お
よび長手方向ともに５００℃の均一な温度分布であり、
平均冷却速度は約２０℃／ｓｅｃと、この鋼の加速冷却
に必要な冷却速度（約１０℃／ｓｅｃ）が十分得られて
いた。また冷却後、材質を調べたところ、十分な強度と
靭性のバランスが得られており、当初予定の加速冷却効
果が確認された。

【００５０】以上の操業を続けることで、圧延機の稼働
率を高く維持しながら、様々なサイズのＨ形鋼を連続的
に処理可能で、その際、フランジ上端から冷却水がウエ
ブ上へ流れ込むことがなく、ウエブの過冷却がないの
で、それにともなうフランジの傘折れはなかった。ま
た、ウェブ厚みｔ₁が１２ｍｍ以下、あるいはフランジ
厚みｔ₂とウェブ厚みｔ₁との比ｔ₂／ｔ₁が２．０を越え
るような薄肉ウエブのＨ形鋼のフランジを加速冷却して
も、ウエブ波等の問題はなかった。

【００５１】本発明の効果をさらに確認するために、比
較例として従来から行われている冷却方法による試験を
行った。

【００５２】第１の比較例 図４の斜視図に示すように、搬送中のＨ形鋼１０の両フ
ランジ１０ａの外側に設けられ、２００ｍｍピッチに幅
（長さ方向）２０ｍｍ、高さ５００ｍｍの大きさの冷却
水１１を噴射するスリット状の開口部１２が開けられて
いるサイドガイド１３の外側から、市販の角吹きスプレ
ーノズル１４により、前記開口１２を通して、冷却水１
１を両フランジ１０ａ外面に噴射した。

【００５３】それぞれのスプレ−ノズル１４は、Ｈ形鋼
１０のフランジ１０ａ面で、幅３０ｍｍ、高さ５００ｍ
ｍの面積を冷却するように、その噴射角度が選定されて
いる。なお、この時の各スプレ−ノズル１４からの噴射
水量は、１５０Ｌ／分であり、フランジ１０ａ面での水
量密度は、冷却水が当たっている部分は約１００００Ｌ
／ｍ²・分である。しかしながら、長手方向にはスプレ
−ノズル１４のピッチが２００ｍｍであるので、冷却能
力としてはフランジ厚みが８０ｍｍで冷却速度が１．０
℃／ｓｅｃであった。加速冷却としては１．７５℃／ｓ
ｅｃ必要であるが、この冷却装置では冷却が不足してい
た。ノズル配管施工上、スプレ−ノズル１４のピッチ
は、２００ｍｍよりも短くすることは不可能であるの
で、この装置では加速冷却装置としては能力が不十分で
ある。

【００５４】また、スプレ−ノズル１４のピッチを２０
０ｍｍよりも短くすると、サイドガイド１３の強度が冷
却水１１の噴射孔１２によって不足し、Ｈ形鋼１０が衝
突したときにサイドガイド１３が容易に変形したり、Ｈ
形鋼１０のスムースな搬送が難しいという問題がある。

【００５５】加速冷却として必要な冷却能力を得るため
にはフランジ１０ａ外面のみならず、内面からの冷却が
必要である。フランジ１０ａ内面に冷却装置を設けるこ
とを想定すると、Ｈ形鋼１０のサイズ変更に対し、その
内法を変更したり高さを変更したりする等の駆動機構が
必要で、かつＨ形鋼１０との衝突を防止するためのガイ
ド設置等、設備費が膨大となる。

【００５６】サイドガイド１３の外側には、高さを変更
することが可能な遮蔽板を設けて、Ｈ形鋼１０のフラン
ジ１０ａ上端部へ衝突する冷却水１１を遮蔽した。さら
に遮蔽板の下には、遮蔽板に衝突した冷却水が再度飛ば
ないように樋を設けている。しかしながら、この加速冷
却装置では、フランジ１０ａの幅が２００ｍｍから５０
０ｍｍまでのＨ形鋼を製造しているために、遮蔽板の位
置調整幅は、高さ約１７０ｍｍから４７０ｍｍまでと３
００ｍｍの調整幅が必要であり、そのための機構が複雑
になる。また、その遮蔽効果は、遮蔽板に一旦衝突した
冷却水が、遮蔽板の下端から再度吹き飛ばされてフラン
ジ上端部を乗り越え、一部がウエブ１０ｂに到達するの
で、完全な水切りは難しい。

【００５７】第２の比較例 図５の正面図に示すように、Ｈ形鋼１０のフランジ１０
ａ外面に対向する面が垂直面２３ａであるサイドガイド
２３に、垂直方向に沿って複数の噴射孔２２を設けた冷
却装置により、キャンバを持ったＨ形鋼１０を冷却し
た。

【００５８】実施例と同様に板厚２５０ｍｍのスラブを
加熱炉で１２５０℃まで加熱し、その後、ブレークダウ
ンミルによって、フランジ形状の素材を圧延し、さらに
ユニバーサル方式の粗圧延機でリバース圧延することに
よってフランジの各部形状、寸法を整え、粗圧延後のＨ
形鋼を直ちに仕上圧延機に送って、フランジを垂直にた
てる圧延を施し、約９００℃で仕上圧延が完了した。そ
の後直ちに、図５に示す冷却装置に送り、フランジ１０
ａ外面をサイドガイド２３に設けた噴射孔２２から冷却
水２１を噴射して、加速冷却を行った。

【００５９】この冷却装置として使用したサイドガイド
２３は、長さが４０ｍの通過型の冷却装置であり、高さ
は５５０ｍｍでガイドの肉厚は１５ｍｍの鋼板でできて
いる。このサイドガイドに直径３ｍｍの冷却水２１の噴
射孔２２が、上下方向に３０ｍｍヒ゜ッチで千鳥状に開けら
れている。

【００６０】あらかじめ冷却水が噴射開始されているこ
の冷却装置に、ウエブ１０ｂの高さＨが６００ｍｍ、フ
ランジ１０ａの幅Ｂが２００ｍｍ、ウエブ１０ｂの厚み
が９ｍｍ、フランジ１０ａの厚みが２２ｍｍ、長さが７
０ｍのＨ形鋼（仕上がり時のフランジ１０ａの温度は８
３０℃）を通過させて冷却した。この時、フランジ幅が
２００ｍｍであるので、冷却水２１を噴射する噴射孔２
２は、下から２００ｍｍの高さまでのものを使用した。

【００６１】冷却水の水量密度は１５００Ｌ／ｍｉｎ・
ｍ²とし、サイドガイド２３とＨ形鋼１０のフランジ１
０ａ外面との間の距離は４０ｍｍとした。Ｈ形鋼１０に
は、圧延方向に左右のキャンバが存在しており、部分的
にはフランジ１０ａとサイドガイド２３との距離が近接
し、ほとんど隙間がないところが存在し、この部分では
冷却水２１の多くが、フランジ１０ａ上端を乗り越えて
ウエブ１０ｂ上に流入した。この冷却水２１は、ウエブ
１０ｂ上を樋の中を水が流れるように流れ、冷却装置に
未だ装入していないウエブ１０ｂおよび既に冷却装置か
ら搬出されたウエブ１０ｂを冷却したため、全体にウエ
ブ１０ｂが過冷却された。その結果、冷却床でフランジ
１０ａ、ウエブ１０ｂが常温に至った時点で、ウエブ波
が全長にわたって発生した。

【００６２】

【発明の効果】本発明により、サイドガイドをＨ形鋼の
フランジ下端部に接触するまで接近させても、サイドガ
イドとフランジ上端部との間に隙間ができるので、冷却
水は下方へ流下し、冷却水がウエブに流れ込むことはな
く、ウェブの過冷却が発生しない。

【００６３】また、思い切ってサイドガイドをフランジ
に接近させることができるので、冷却水の衝突力が高く
なり、強冷却が可能となる。

【００６４】また、サイドガイド自身に冷却水の噴射孔
が設けてあるので、被冷却材がサイドガイドに接触して
も、噴射孔（冷却ノズル）が破損されることはない。

【００６５】また、冷却水の噴射孔のピッチは任意に選
べるので、高水量密度の冷却を容易に実現できる。

【００６６】また、冷却ノズルは、Ｈ形鋼の搬送ライン
に対して、直角に進退自在に取り付けられるので、常に
Ｈ形鋼のフランジと近接したある距離をおいて、ノズル
を配置することが可能で、Ｈ形鋼のウェブ高さが変更さ
れても、冷却ノズルとフランジ外面との距離を一定に保
つ位置調整が可能で、冷却が安定して行なえる。従っ
て、スプレーノズルに見られるような、流下水によるフ
ランジ幅方向の冷却ムラもない。

【００６７】また、フランジ幅に対応して、使用する噴
射孔を選定することができるので、冷却水がフランジ上
端部を越えてウェブに流入することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＨ形鋼のフランジ冷却装置の第一の実
施例の正面図である。

【図２】本発明のＨ形鋼のフランジ冷却装置の第一の実
施例において、キャンバ−を持ったＨ形鋼が冷却装置を
通過するときの状況を示す説明図であり、（ａ）はキャ
ンバ−を持ったＨ形鋼が冷却装置を通過する際の斜視
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】本発明のＨ形鋼のフランジ冷却装置の第二の実
施例および第三の実施例の断面図であり、（ａ）は第二
の実施例のサイドガイドに湾曲面を設けた場合、（ｂ）
は第三の実施例のサイドガイドに段差面を設けた場合で
ある。

【図４】第一の比較例の冷却装置の斜視図である。

【図５】第二の比較例の冷却装置の正面図である。

【図６】Ｈ形鋼の断面図である。

【図７】冷却不良により発生するＨ形鋼の欠陥の説明図
であり、（ａ）は傘折れが発生したＨ形鋼の断面図、
（ｂ）は上下曲がりが発生したＨ形鋼の斜視図、（ｃ）
はウエブ波が発生したＨ形鋼の斜視図である。

【符号の説明】

１ サイドガイド １ａ 傾斜面 １ｂ 湾曲面 １ｃ 段差面 １ｄ 段差面 ２ 冷却水の噴射孔 ３ 冷却水 １０ Ｈ形鋼 １０ａ フランジ １０ｂ ウェブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仕上げ圧延した後のＨ形鋼のフランジの
   外面に、サイドガイドに垂直方向に沿って設けた複数の
   噴射孔から冷却水を噴射して、該フランジ外面を冷却す
   るＨ形鋼のフランジ冷却装置であって、前記サイドガイ
   ドとＨ形鋼のフランジ上端部間の距離が、サイドガイド
   下端部とフランジ下端部間の距離よりも長くなるよう
   に、サイドガイドのフランジ外面と対向する面が傾斜
   面、湾曲面または段差面で構成されていることを特徴と
   するＨ形鋼のフランジ冷却装置。