JP2007083287A - 平鋼の冷却装置及び冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 平鋼を冷却する装置と方法を提供する。
【解決手段】 平鋼ＦＰの搬送方向に沿って、その幅方向両側に上部冷却装置１１を平行に配置する。搬送ローラの搬送面下方に、搬送方向に沿ってその幅方向に平行に下部冷却装置２１を配置する。上部冷却装置１１は、搬送方向と直交する断面の水平方向に移動可能な左右の材料誘導装置１２ａ，１２ｂ内に、５本の冷却水噴射用ノズル１４ａ，１４ｂ付きヘッダー管１３ａａ〜１３ａｅ，１３ｂａ〜１３ｂｅを高さ方向に設ける。下部冷却装置２１は、３本の冷却水噴射用ノズル２３ａ〜２３ｃ付きヘッダー管２２ａ〜２２ｃからなる。前記ヘッダー管１３ａａ〜１３ａｅ，１３ｂａ〜１３ｂｅは、冷却水の噴射角度を可変可能に構成する。前記ヘッダー管２２ａ〜２２ｃは、一体で上下移動が可能に構成する。
【効果】 Ｈ形鋼と同一の製造ラインで平鋼の均一冷却が行える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主に建築物に適用される平鋼を、Ｈ形鋼と同一の製造ラインで冷却が可能なように構成した冷却装置及びこの冷却装置を用いた冷却方法に関するものである。

近年、建築物に適用されるＨ形鋼や平鋼は、強度や靭性の優れたものが求められている。この強度や靱性の要求に適合したＨ形鋼や平鋼を安価に製造する手段としては、冷却による焼き入れ処理が有効であり、種々の冷却方法や冷却装置が提案されている。

その一例として、Ｈ形鋼の全断面を均一に冷却するための冷却方法および装置が、特許文献１で開示されている。
特開平９−１０８１９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、Ｈ形鋼の冷却しか想定していないので、同一の製造ラインでＨ形鋼と平鋼を製造する場合、Ｈ形鋼用の水冷装置と平鋼用の水冷装置を設置しなければならない。

本発明が解決しようとする問題点は、従来は、Ｈ形鋼と同一の製造ラインで平鋼を冷却することができなかったという点である。

本発明の平鋼の冷却装置は、
Ｈ形鋼と同一の製造ラインで平鋼を冷却できるようにするために、
平鋼の搬送方向に沿って、平鋼の幅方向両側に平行に配置され、前記搬送方向と直交する断面の水平方向に移動可能に設置された材料誘導装置の各々の内部に、冷却水噴射ノズルを取付けた複数本のヘッダー管を高さ方向に設けた上部冷却装置と、
前記平鋼を搬送する搬送ローラの搬送面下方に、前記搬送方向に沿って前記平鋼の幅方向に平行に設置された、冷却水噴射ノズルを取付けた複数本のヘッダー管からなる下部冷却装置を備え、
前記上部冷却装置の各ヘッダー管は、搬送される平鋼の表面に対する冷却水の噴射角度を可変可能に、ヘッダー管に対するノズルの回動機構、或いは、ヘッダー管の回動機構が設けられ、
また、前記下部冷却装置の各ヘッダー管は、一体で上下移動が可能なように、昇降機構が設けられていることを最も主要な特徴としている。

また、本発明の平鋼の冷却方法は、前記本発明の平鋼の冷却装置を用いて行うもので、
上部冷却装置は、冷却する平鋼の幅及び厚さに応じて、使用するヘッダー管と、冷却水の噴射角度を、
また、下部冷却装置は、冷却する平鋼の幅に応じて、平鋼の裏面との間隔を、
それぞれ最適に制御することを最も主要な特徴としている。

前記本発明の平鋼の冷却装置において、
前記下部冷却装置のヘッダー管のうち、平鋼の幅方向両側に配置されたヘッダー管に、ヘッダー管に対するノズルの回動機構、或いは、ヘッダー管の回動機構を設け、
この下部冷却装置は、平鋼の裏面との間隔の制御に加えて、平鋼の幅方向両側に配置されたヘッダー管に設けられたノズルの噴射角度も最適に制御するようにした場合には、冷却する平鋼の幅が変更された場合に、より均一な冷却が行えるようになる。

本発明は、上部冷却装置の各ヘッダー管は、それぞれが搬送される平鋼の表面に対する冷却水の噴射角度を可変可能に、また、下部冷却装置の各ヘッダー管は、一体で上下移動が可能なように構成したので、平鋼の幅や厚さが異なっても、平鋼を均一に冷却できる。したがって、断面内で強度、靭性の均一な、かつ、形状不良の少ない平鋼の製造が可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図３を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の平鋼の冷却装置の概略構造を一部断面して示す図、図２は平鋼の幅が狭い場合の冷却状態を説明する図、図３は平鋼の幅が広い場合の冷却状態を説明する図である。

１は本発明の平鋼の冷却装置であり、上部冷却装置１１と下部冷却装置２１とから構成されている。
このうち、上部冷却装置１１は、平鋼ＦＰの搬送方向（図１では紙面前後方向）に沿って、搬送される平鋼ＦＰの両側に平行に配置されている。そして、この搬送方向と直交する断面の水平方向（図１では紙面左右方向）の、前記平鋼ＦＰの幅方向両側に配置した材料誘導装置１２ａ，１２ｂの各々の内部に、たとえば５本のヘッダー管１３ａａ〜１３ａｅ，１３ｂａ〜１３ｂｅを高さ方向に設けている。

ところで、前記ヘッダー管１３ａａ〜１３ａｅ，１３ｂａ〜１３ｂｅには、搬送される平鋼ＦＰの表面に向けて、冷却水を噴射するためのノズル１４ａ，１４ｂが取付けられている。そして、前記ヘッダー管１３ａａ〜１３ａｅ，１３ｂａ〜１３ｂｅは、たとえば回動機構（図示省略）によりその軸方向に回転可能に構成され、搬送される平鋼ＦＰの表面に対する冷却水の噴射角度を制御できるようになされている。

また、前記材料誘導装置１２ａ，１２ｂは、平鋼ＦＰの幅の変化に対応できるように、前記水平方向に平鋼ＦＰに対して接離移動が可能なように構成されている。

一方、下部冷却装置２１は、平鋼ＦＰを搬送する搬送ローラ（図示省略）の搬送面下方に、搬送方向に沿って設置され、たとえば３本のヘッダー管２２ａ〜２２ｃが、平鋼ＦＰの幅方向に平行に設置された構成である。これらヘッダー管２２ａ〜２２ｃは、搬送方向に沿って平鋼ＦＰの幅方向に平行に配置されるものであれば、図１のように並列状でも、また図２や図３のように千鳥状に配置しても良い。

そして、これらヘッダー管２２ａ〜２２ｃにも、搬送される平鋼ＦＰの裏面に向けて冷却水を噴射するためのノズル２３ａ〜２３ｃが取付けられている。また、これらヘッダー管２２ａ〜２２ｃは、冷却する平鋼ＦＰの幅が変化した場合に、平鋼ＦＰの裏面幅方向全域に冷却水を噴射できるように、一体で上下移動が可能なように構成されている。この上下移動はどのような構成の昇降機構を採用しても良いが、図１では、モータ２４によりジャッキ２５を駆動することで上下移動させるものを示している。

なお、前記ノズル１４ａ，１４ｂ及び２３ａ〜２３ｃの個数は特に限定されるものではないが、たとえば１ｍ当たり５個程度設置すればよい。

このような構成の本発明の冷却装置を用いることにより、各ノズル１４ａ，１４ｂ及び２３ａ〜２３ｃから噴射した冷却水の相互干渉を防止しつつ、平鋼ＦＰの表裏面に冷却水を効率的に、かつ均一に噴射できるようになる。また、各ノズル１４ａ，１４ｂ及び２３ａ〜２３ｃの、平鋼ＦＰの搬送方向における設置間隔を小さくできるので、冷却装置のコンパクト化が図れる。

また、図１では、３本のヘッダー管２２ａ〜２２ｃ（ノズル２３ａ〜２３ｃ）は固定されたものを示している。しかしながら、図２や図３に示したように、３本のヘッダー管２２ａ〜２２ｃのうちの、平鋼ＦＰの幅方向両側に配置されたヘッダー管２２ａ，２２ｃを、たとえば回動機構（図示省略）によりリンク２６ａ，２６ｃを介して回動可能に構成し、ノズル２３ａ，２３ｃの噴射方向を調整できるようにしても良い。

このように、ノズル２３ａ，２３ｃの噴射方向を調整できるものであれば、平鋼ＦＰの幅の変更に対して、冷却水の相互干渉をより効果的に防止しつつ、平鋼ＦＰの裏面に冷却水を効率的に、かつ均一に噴射できるようになる。

上記構成の本発明の平鋼の冷却装置１では、冷却する平鋼ＦＰの幅と厚さに応じて、図２或いは図３に示したように、上部冷却装置１１では、材料誘導装置１２ａ，１２ｂ間の間隔を調整した後、使用するヘッダー管、たとえば図２ではヘッダー管１３ａｃ，１３ｂｃ、図３ではヘッダー管１３ａｃ，１３ａｄ，１３ｂｃ，１３ｂｄを選択する。そして、その選択したヘッダー管、図２ではヘッダー管１３ａｃ，１３ｂｃ、図３ではヘッダー管１３ａｃ，１３ａｄ，１３ｂｃ，１３ｂｄのノズル１４ａ，１４ｂの噴射角度を調整する。なお、前記どのヘッダー管を選択するのかは、ヘッダー管の高さ方向の位置、ノズルの種類や噴射範囲などを考慮して、決定することは言うまでもない。

また、下部冷却装置２１は、冷却する平鋼ＦＰの幅に応じて、モータ２４を駆動して平鋼ＦＰの裏面との間隔（図２ではｄ１、図３ではｄ２）を最適に制御する。この際、両側に配置されたヘッダー管２２ａ，２２ｃに取付けたノズル２３ａ，２３ｃの噴射方向を調整可能な場合は、その調整も同時に行う。

以上の構成の本発明の平鋼の冷却装置１を使用した本発明の平鋼の冷却方法によれば、平鋼ＦＰの幅や厚さに関係なく、平鋼ＦＰの表裏面を任意の冷却速度及び冷却終了温度で冷却することができる。

なお、図１に想像線で示したＨ形鋼を冷却する場合は、前記下部冷却装置２１でフランジ下部内面とウェブ下面を、また、前記上部冷却装置１１でフランジ外面を冷却し、フランジ上部内面とウェブ上面の冷却は、上部冷却装置１１の上方にさらに配置された各２本のヘッダー管２ａ，２ｂに取付けたノズル３ａ，３ｂから噴射する冷却水によって行う。

幅が２５０mm、厚さが２２mmの平鋼ＦＰを、図１に示した構成の本発明の冷却装置１を用いて、以下の条件で冷却したところ、均一冷却が可能となった。

（冷却条件）
上部冷却装置１１：
下から２段目のヘッダー管１３ａｂ，１３ｂｂのみを使用し、ノズル１４ａ，１４ｂの噴射角度は水平方向から４５°下向きに設定。
ヘッダー管１本当たり５０トン／hrの冷却水を噴射。
下部冷却装置２１：
３本全てのヘッダー管２２ａ〜２２ｃを使用し、ノズル２３ａ〜２３ｃの先端と平鋼ＦＰとの間隔は９０mmに設定。
ヘッダー管１本当たり７５トン／hrの冷却水を噴射。

幅が６００mm、厚さが２２mmの平鋼ＦＰを、図１に示した構成の本発明の冷却装置１を用いて、以下の条件で冷却したところ、均一冷却が可能となった。

（冷却条件）
上部冷却装置１１：
下から２段目ヘッダー管１３ａｂ，１３ｂｂと４段目のヘッダー管１３ａｄ，１３ｂｄを使用し、ノズル１４ａ，１４ｂの噴射角度は、下から２段目ヘッダー管１３ａｂ，１３ｂｂでは水平方向から４５°下向きに、下から４段目のヘッダー管１３ａｄ，１３ｂｄでは水平方向から５０°下向きに設定。
ヘッダー管１本当たり５０トン／hrの冷却水を噴射。
下部冷却装置２１：
３本全てのヘッダー管２２ａ〜２２ｃを使用し、ノズル２３ａ〜２３ｃの先端と平鋼ＦＰとの間隔は１１０mmに設定。
ヘッダー管１本当たり１００トン／hrの冷却水を噴射。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

本発明は、平鋼の冷却だけでなく、Ｈ形鋼など他の形鋼の冷却にも適用できる。

本発明の平鋼の冷却装置の概略構造を一部断面して示す図である。 平鋼の幅が狭い場合の冷却状態を説明する図である。 平鋼の幅が広い場合の冷却状態を説明する図である。

符号の説明

１ 冷却装置
１１ 上部冷却装置
１２ａ，１２ｂ 材料誘導装置
１３ａａ〜１３ａｅ、１３ｂａ〜１３ｂｅ ヘッダー管
１４ａ，１４ｂ ノズル
２１ 下部冷却装置
２２ａ〜２２ｃ ヘッダー管
２３ａ〜２３ｃ ノズル
２４ モータ
２５ ジャッキ
ＦＰ 平鋼

Claims (4)

1. 平鋼の搬送方向に沿って、平鋼の幅方向両側に平行に配置され、前記搬送方向と直交する断面の水平方向に移動可能に設置された材料誘導装置の各々の内部に、冷却水噴射ノズルを取付けた複数本のヘッダー管を高さ方向に設けた上部冷却装置と、
   前記平鋼を搬送する搬送ローラの搬送面下方に、前記搬送方向に沿って前記平鋼の幅方向に平行に設置された、冷却水噴射ノズルを取付けた複数本のヘッダー管からなる下部冷却装置を備え、
   前記上部冷却装置の各ヘッダー管は、搬送される平鋼の表面に対する冷却水の噴射角度を可変可能に、ヘッダー管に対するノズルの回動機構、或いは、ヘッダー管の回動機構が設けられ、
   また、前記下部冷却装置の各ヘッダー管は、一体で上下移動が可能なように、昇降機構が設けられていることを特徴とする平鋼の冷却装置。
2. 前記下部冷却装置のヘッダー管のうち、平鋼の幅方向両側に配置されたヘッダー管には、ヘッダー管に対するノズルの回動機構、或いは、ヘッダー管の回動機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平鋼の冷却装置。
3. 請求項１に記載の平鋼の冷却装置を用いて平鋼を冷却する方法であって、
   上部冷却装置は、冷却する平鋼の幅及び厚さに応じて、使用するヘッダー管と、冷却水の噴射角度を、
   また、下部冷却装置は、冷却する平鋼の幅に応じて、平鋼の裏面との間隔を、
   それぞれ最適に制御することを特徴とする平鋼の冷却方法。
4. 請求項２に記載の平鋼の冷却装置を用いて平鋼を冷却する方法であって、
   上部冷却装置は、冷却する平鋼の幅及び厚さに応じて、使用するヘッダー管と、冷却水の噴射角度を、
   下部冷却装置は、冷却する平鋼の幅に応じて、平鋼の裏面との間隔と平鋼の幅方向両側に配置されたヘッダー管に設けられたノズルの噴射角度を、
   それぞれ最適に制御することを特徴とする平鋼の冷却方法。
   

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