JP2023043425A

JP2023043425A - Cooling device, cooling method, and manufacturing method for round billet

Info

Publication number: JP2023043425A
Application number: JP2021151066A
Authority: JP
Inventors: 拓弥藤沢; Takuya Fujisawa; 秀明阿相; Hideaki Aso; 啓之福田; Hiroyuki Fukuda; 悟史上岡; Satoshi Kamioka
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2023-03-29

Abstract

To provide a cooling device, a cooling method, and a manufacturing method of a round billet, which can uniformly cool the circumferential direction of the billet and can cope with variations in cooling conditions.SOLUTION: A cooling device 1 for a round billet 2, which water-cools the cooled round billet 2 on a cooling floor after finish-rolling, includes nozzles 11 and 12 which are provided above and below the round billet 2 and inject cooling water, and a cooling control device 16 which determines the ratio of upper and lower volumes of the cooling water injected from the nozzles 11 and 12 on the basis of past manufacturing records and warpage amounts of the round billets 2, which are the round billets 2 manufactured in the past, and adjusts the injection flow rate of the cooling water so as to achieve the determined ratio of the upper and lower volumes. The cooling control device 16 uses at least the ratio of the upper and lower volumes of the past round billets 2 as the past manufacturing records of round billets, and determines the ratio of the upper and lower volumes so that the warpage amount of the subsequent round billet 2 to be water-cooled next falls within a target range.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、丸ビレットの冷却装置、冷却方法及び製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a round billet cooling apparatus, cooling method, and manufacturing method.

圧延素材である丸ビレットは、一般に連続鋳造法にて鋳造された鋳片に多段の孔型圧延が施され、この鋳片を成形、長尺化することで製造される。圧延が終了したφ１７０～φ３１０の丸ビレットは、温度が約７００℃～９００℃となっており、仕上圧延機出側に設けられた冷却床で空冷又は水冷されることで所定温度まで冷却される。このような冷却床としては、例えば、ロールコンベア（又はチェーンコンベア）方式のものや、ウォーキングビーム方式のものなど、丸ビレットを搬送させるものが存在する。 A round billet, which is a raw material for rolling, is generally manufactured by subjecting a slab cast by a continuous casting method to multistage caliber rolling, forming the slab, and lengthening the slab. A round billet of φ170 to φ310 that has been rolled has a temperature of about 700°C to 900°C, and is cooled to a predetermined temperature by being air-cooled or water-cooled on a cooling bed provided on the delivery side of the finishing mill. . Such cooling beds include, for example, roll conveyor (or chain conveyor) type cooling beds, walking beam type cooling beds, and the like, which convey round billets.

上述のいずれの方式の冷却床においても、圧延が終了し冷却床に到達した丸ビレットは、冷却床出側まで順次搬送された後、冷却床から置き場（以下、「ヤード」とも称する）まで運搬される。丸ビレットを運搬する際には、掴み爪を有するトングなどでは比較的小断面である丸ビレットを掴みにくいため、磁力を利用したリフティングマグネット（以下、「リフマグ」とも称する）を利用して運搬することが多い。 In any of the cooling bed systems described above, the round billet that has finished rolling and reached the cooling bed is sequentially transported to the exit side of the cooling bed, and then transported from the cooling bed to a storage place (hereinafter also referred to as a “yard”). be done. When transporting a round billet, it is difficult to grip the round billet, which has a relatively small cross section, with tongs that have gripping claws, so a lifting magnet that uses magnetic force (hereinafter also referred to as a "lift magnet") is used to transport the billet. There are many things.

リフマグを用いる運搬では、丸ビレットの温度が高温である場合、鋼材組織が非磁性体のオーステナイト組織となっているため、リフマグに丸ビレットが着磁せず、冷却床からの払い出しができない。そのため、冷却床では少なくともリフマグで着磁可能な温度まで丸ビレットを速やかに冷却する必要がある。特に、丸ビレットが高合金鋼である場合、焼き入れ性が高いために、放冷でもマルテンサイト変態が生じる。マルテンサイト組織は強磁性体であるため、リフマグでの着磁が可能であるが、マルテンサイト変態終了温度Ｍ_ｆ（以下、単に「Ｍ_ｆ」とも称する）は６０℃程度と低いため、放冷のみでは冷却に要する時間が１２ｈｒ以上と長い。 In transportation using a lift mag, when the temperature of the round billet is high, the structure of the steel material is a non-magnetic austenite structure. Therefore, it is necessary to quickly cool the round billet on the cooling bed at least to a temperature at which it can be magnetized by the lift magnet. In particular, when the round billet is made of high-alloy steel, martensitic transformation occurs even when the steel is left standing to cool due to its high hardenability. Since the martensite structure is a ferromagnetic material, it can be magnetized with a lift magnet, but the martensite transformation finish temperature M _f (hereinafter also simply referred to as “M _f ”) is as low as about 60 ° C. The time required for cooling is as long as 12 hours or more.

このような冷却床における鋼材の冷却時間短縮のため、特許文献１，２には、水や、水と空気との混合体といった冷媒を鋼材に対して噴射する手法が提案されている。しかし、冷却方式や条件によっては、丸ビレットの周方向で温度差が発生し、局所的な熱収縮又は変態膨張によって塑性歪が発生するため、冷却後に反りが発生する場合がある。冷却後に反りが残存していると、プレス等の追加工程が必要になり、製造コストが増加し生産性も低下するといった問題がある。 In order to shorten the cooling time of the steel material in such a cooling bed, Patent Documents 1 and 2 propose a method of injecting a coolant such as water or a mixture of water and air onto the steel material. However, depending on the cooling method and conditions, a temperature difference occurs in the circumferential direction of the round billet, and plastic strain occurs due to local thermal contraction or transformation expansion, so warping may occur after cooling. If the warp remains after cooling, an additional process such as pressing is required, which causes problems such as an increase in manufacturing cost and a decrease in productivity.

したがって、これまで機械的な方法で反りを抑制する手法や、ビレット周方向の均一な冷却で反りを抑制するといった手法がとられてきた。 Therefore, conventionally, a method of suppressing warpage by a mechanical method or a method of suppressing warpage by uniform cooling in the circumferential direction of the billet has been adopted.

以下に、これまで冷却後の反りを防止するために開示された技術を説明する。特許文献３には、冷却開始温度からマルテンサイト変態開始温度Ｍ_ｓ（以下、単に「Ｍ_ｓ」とも称する）直上までプレスにより機械的に拘束しながら急冷し、Ｍ_ｓ直上からは鋼材を長手方向に往復動させてプレス矯正荷重の圧下と開放とを繰り返しながら緩やかに冷却する方法が開示されている。 Techniques disclosed so far for preventing warpage after cooling will be described below. In Patent Document 3, from the cooling start temperature to just above the martensite transformation start temperature M _s (hereinafter also simply referred to as “M _s ”), quenching is performed while mechanically constrained by a press, and the steel material is moved in the longitudinal direction from just above M _s . A method is disclosed in which the material is gently cooled while reciprocating the material and repeating the reduction and release of the press straightening load.

特許文献４には、鋼材に対して上下非対称に配置されたノズルから冷却水を噴霧し、このとき冷却中及び冷却後の反り量に基づいて噴霧する上下のノズルの水量比を調整することが開示されている。 In Patent Document 4, cooling water is sprayed from nozzles arranged vertically asymmetrically with respect to the steel material, and at this time, the water amount ratio of the upper and lower nozzles to be sprayed can be adjusted based on the amount of warpage during and after cooling. disclosed.

特開２００６－５５８６５号公報JP 2006-55865 A 特開２００８－２２１３１６号公報JP 2008-221316 A 特開２００４－３３２０８９号公報JP-A-2004-332089 特開２００９－２５６７０７号広報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-256707

しかしながら、特許文献３に開示された技術は、鋼材を長手方向に往復動させてプレス矯正荷重の圧下と開放を繰り返しながら冷却する方法であるため、往復動機能とプレス矯正機が必要となり設備費が高額となる問題があった。 However, the technique disclosed in Patent Document 3 is a method of cooling the steel material by reciprocating the steel material in the longitudinal direction while repeatedly reducing and releasing the press straightening load. There was a problem that the cost was high.

また、特許文献４に開示された技術は、冷却中及び冷却後の反り量に基づいて噴霧する上下のノズルの水量比を調整する方法であるため、その都度適正な冷却な条件を設定しなければならない。しかし、その設定方法については具体的に述べられていない。さらには、直近において設備の劣化があった場合や、水温又は気温の変動があった場合には、反りを目標値にするための冷却条件が変動してしまうため、断続的に反りを防止するのが困難であった。 In addition, the technique disclosed in Patent Document 4 is a method of adjusting the water amount ratio of the upper and lower nozzles for spraying based on the amount of warp during and after cooling, so appropriate cooling conditions must be set each time. must. However, the setting method is not specifically described. Furthermore, if there is a recent deterioration of the equipment or if there is a change in water temperature or air temperature, the cooling conditions for achieving the target value of warpage will change, so warp is intermittently prevented. was difficult.

そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、丸ビレットの周方向を均一冷却することができ、冷却条件の変動にも対応することができる、丸ビレットの冷却装置、冷却方法及び製造方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made by focusing on the above problems, and is a round billet cooling apparatus that can uniformly cool the round billet in the circumferential direction and can cope with fluctuations in cooling conditions. The object is to provide a cooling method and a manufacturing method.

本発明の一態様によれば、仕上圧延後に冷却床上で放冷された丸ビレットを水冷する、丸ビレットの冷却装置であって、上記丸ビレットの上方及び下方に設けられ、冷却水を噴射するノズルと、過去に製造された丸ビレットである過去の丸ビレットの製造実績と反り量とに基づいて、上記ノズルから噴射される冷却水の上下水量比を決定し、決定された上下水量比となるように上記冷却水の噴射流量を調整する冷却制御装置と、を備え、上記冷却制御装置は、上記過去の丸ビレットの製造実績として少なくとも上記過去の丸ビレットの上下水量比を用い、次に水冷する丸ビレットである次回水冷する丸ビレットの反り量が目標範囲内となるように、上記上下水量比を決定する、丸ビレットの冷却装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a round billet cooling apparatus for water-cooling a round billet that has been allowed to cool on a cooling bed after finish rolling, which is provided above and below the round billet and sprays cooling water. Based on the nozzle and the past manufacturing performance and warpage amount of the round billet, which is a round billet manufactured in the past, the water volume ratio of the cooling water injected from the nozzle is determined, and the determined water volume ratio is determined. and a cooling control device that adjusts the injection flow rate of the cooling water so that There is provided a round billet cooling apparatus that determines the above-mentioned upper and lower water volume ratio so that the amount of warpage of the round billet to be water-cooled next time, which is the round billet to be water-cooled, is within a target range.

本発明の一態様によれば、仕上圧延後に冷却床上で放冷された丸ビレットを水冷する、丸ビレットの冷却方法であって、上記丸ビレットの上方及び下方に設けられ、冷却水を噴射するノズルと、過去に製造された丸ビレットである過去の丸ビレットの製造実績と反り量とに基づいて、上記丸ビレットの上方及び下方に設けられるノズルから噴射される冷却水の上下水量比を決定する決定工程と、上記決定工程で決定された上記上下水量比となるように上記冷却水の噴射流量を調整する水量調整工程と、上記水量調整工程で調整された水量で上記ノズルから上記丸ビレットに上記冷却水を噴射する水冷工程と、を備え、上記決定工程では、上記過去の丸ビレットの製造実績として少なくとも上記過去の丸ビレットの上下水量比を用い、次に水冷する丸ビレットである次回水冷する丸ビレットの反り量が目標範囲内となるように、上記上下水量比を決定する、丸ビレットの冷却方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a round billet cooling method for water-cooling a round billet that has been allowed to cool on a cooling bed after finish rolling. Based on the nozzles and past manufacturing results and warpage amounts of round billets, which are round billets manufactured in the past, the ratio of the top and bottom water amounts of cooling water jetted from the nozzles provided above and below the round billet is determined. a water volume adjustment step of adjusting the injection flow rate of the cooling water so that the water volume ratio determined in the determination step is achieved; and the water volume adjusted in the water volume adjustment step is discharged from the nozzle to the round billet. and a water cooling step of injecting the cooling water into the water cooling step, wherein the determining step uses at least the water volume ratio of the past round billet as the past round billet production performance, and the next round billet to be water cooled. There is provided a round billet cooling method for determining the above-mentioned upper and lower water volume ratio so that the amount of warpage of the round billet to be water-cooled is within a target range.

本発明の一態様によれば、仕上圧延が施された丸ビレットを冷却床上で放冷した後、上記丸ビレットを水冷する、丸ビレットの製造方法であって、上記丸ビレットを水冷する際に、上記の冷却方法を用いる、丸ビレットの製造方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a round billet, comprising allowing a finish-rolled round billet to stand to cool on a cooling bed and then water-cooling the round billet, wherein the round billet is water-cooled. , a method for producing a round billet using the cooling method described above is provided.

本発明の一態様によれば、丸ビレットの周方向を均一冷却することができ、冷却条件の変動にも対応することができる、丸ビレットの冷却装置、冷却方法及び製造方法。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, there is provided a round billet cooling apparatus, a cooling method, and a manufacturing method, which can uniformly cool a round billet in the circumferential direction and can cope with fluctuations in cooling conditions.

本発明の一実施形態に係る冷却装置と冷却床を示す平面図である。1 is a plan view showing a cooling device and a cooling bed according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る冷却装置を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a cooling device according to an embodiment of the present invention; FIG. 冷却水の噴射領域を示す平面図であり、（Ａ）はノズルにフルコーンノズルを使用した場合を示し、（Ｂ）ノズルに角吹きノズルを使用した場合を示す。It is a top view which shows the injection area|region of a cooling water, (A) shows the case where a full cone nozzle is used for a nozzle, (B) shows the case where a square blow nozzle is used for a nozzle. 丸ビレットの反り量の定義と、レーザ変位計による反り量の測定方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the definition of the warp amount of a round billet, and the measuring method of the warp amount by a laser displacement meter. 反り量と上下水量比との関係の示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amount of curvature, and water-to-water ratio. 丸ビレットの製造本数と反り量との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the number of round billets manufactured and the amount of warpage.

以下の詳細な説明では、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる場合が含まれる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。 The following detailed description describes embodiments of the invention with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. Each drawing is schematic and may differ from the actual one. In addition, the embodiments shown below are examples of apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is based on the material, structure, arrangement, etc. of component parts. It is not specific to the following. Various modifications can be made to the technical idea of the present invention within the technical scope defined by the claims.

＜丸ビレットの冷却装置＞
以下、本発明の一実施形態に係る丸ビレットの冷却装置について説明する。図１に示すように、冷却装置１は、丸ビレット２が冷却される冷却床３の出側に設けられ、冷却床３上を搬送される丸ビレット２を冷却水で冷却（水冷）する装置である。図２は、本実施形態に係る丸ビレット２の冷却装置１を示す構成図である。冷却装置１は、ノズル１１，１２と、形状計１３と、演算器１４と、温度計１５と、冷却制御装置１６とを備える。 <Cooling device for round billet>
A round billet cooling apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, the cooling device 1 is provided on the outlet side of a cooling bed 3 where the round billets 2 are cooled, and is a device that cools (water-cools) the round billets 2 conveyed on the cooling bed 3 with cooling water. is. FIG. 2 is a configuration diagram showing the cooling device 1 for the round billet 2 according to this embodiment. The cooling device 1 includes nozzles 11 and 12 , a shape meter 13 , a calculator 14 , a thermometer 15 and a cooling control device 16 .

ノズル１１，１２は、丸ビレット２に冷却水を噴射するスプレーノズルであり、搬送される丸ビレット２の上方及び下方にそれぞれ設けられる。ノズル１１は、搬送される丸ビレット２の上方に設けられ、上方ノズルともいう。ノズル１２は、搬送される丸ビレット２の下方に設けられ、下方ノズルともいう。ノズル１１，１２は、丸ビレット２の長手方向に所定間隔で並んで複数設けられることでノズル列をそれぞれ形成する。また、冷却装置１には、丸ビレット２の搬送方向に並んだ複数のノズル列が、丸ビレット２の上下方向にそれぞれ設けられる。なお、一つのノズル１１，１２で丸ビレット２の長手方向の全長を冷却できる場合には、長手方向にもうけるノズル１１，１２は一つであってもよい。通常、丸ビレット２は、長手方向の長さが数ｍ以上と大きいため、ノズル１１，１２を長手方向に複数設けることが好ましい。また、冷却時間短縮による生産性向上及びノズル数削減による設置コスト、メンテ性を考慮すると、丸ビレット２の上方と下方とに配置されたノズル１対で、４～８本の丸ビレット２を冷却することが好ましい。さらに、搬送方向に設けるノズル列は１列でもよいが、複数列とすることで、冷却装置１の領域が広がるため、冷却時間が短縮され、生産性を向上することができる。 The nozzles 11 and 12 are spray nozzles for spraying cooling water onto the round billet 2, and are provided above and below the round billet 2 being conveyed. The nozzle 11 is provided above the conveyed round billet 2 and is also called an upper nozzle. The nozzle 12 is provided below the conveyed round billet 2 and is also called a lower nozzle. A plurality of nozzles 11 and 12 are arranged side by side at predetermined intervals in the longitudinal direction of the round billet 2 to form nozzle rows. Further, the cooling device 1 is provided with a plurality of nozzle rows aligned in the conveying direction of the round billet 2 in the vertical direction of the round billet 2 . In the case where one nozzle 11, 12 can cool the entire length of the round billet 2 in the longitudinal direction, only one nozzle 11, 12 may be provided in the longitudinal direction. Since the round billet 2 usually has a length of several meters or more in the longitudinal direction, it is preferable to provide a plurality of nozzles 11 and 12 in the longitudinal direction. In addition, considering productivity improvement by shortening the cooling time and installation cost and maintainability by reducing the number of nozzles, 4 to 8 round billets 2 are cooled with one pair of nozzles arranged above and below the round billet 2. preferably. Furthermore, the number of nozzle rows provided in the transport direction may be one, but by providing a plurality of rows, the area of the cooling device 1 is expanded, so the cooling time can be shortened and the productivity can be improved.

また、ノズル１１，１２は、方形の噴射パターンをもつスプレーノズルであることが好ましい。図３に、冷却装置１で冷却される丸ビレット２を上方から視た模式図を示す。なお、冷却水の噴射パターンが円形であるフルコーンノズルをノズル１１に用いた場合を図３（Ａ）に示し、冷却水の噴射パターンが方形（正方形）である角吹きノズルをノズル１１に用いた場合を図３（Ｂ）に示す。また、図３において、ハッチングで示した領域は、冷却水の噴射領域となる。 Further, nozzles 11 and 12 are preferably spray nozzles having a square spray pattern. FIG. 3 shows a schematic view of the round billet 2 cooled by the cooling device 1 as viewed from above. FIG. 3A shows a case where a full cone nozzle with a circular cooling water injection pattern is used as the nozzle 11, and a square blow nozzle with a rectangular (square) cooling water injection pattern is used as the nozzle 11. FIG. 3(B) shows the case where In addition, in FIG. 3, the hatched area is the cooling water injection area.

図３（Ａ）に示すように、フルコーンノズルをノズル１１に用いた場合、丸ビレット２にノズル１１から噴射された冷却水が直接当たる領域である噴射領域に対して、局所的に冷却水が当たらない非冷却域が存在し、長手方向に温度ムラが発生する場合がある。温度ムラが発生した場合、すなわち磁性にムラがあると、丸ビレット２のリフマグでの着磁困難となる。一方、図３（Ｂ）に示すように、角吹きノズルをノズル１１に用いた場合、丸ビレット２にノズル１１から噴射された冷却水が直接当たらない非冷却域をなくすことができるため、均一に冷却することができる。なお、フルコーンノズルや噴射パターンが楕円形であるオーバルノズルを使用する場合において温度ムラを低減するためには、スプレーノズルを密に配置するか、噴射領域が十分大きいノズルを使用すればよいが、設置コストやメンテ性を考慮すると、角吹きノズルを使用する方が好ましい。 As shown in FIG. 3(A), when a full cone nozzle is used as the nozzle 11, the cooling water is locally applied to the injection area, which is the area where the cooling water injected from the nozzle 11 directly hits the round billet 2. There is a non-cooled area where there is no contact, and temperature unevenness may occur in the longitudinal direction. When temperature unevenness occurs, that is, when there is unevenness in magnetism, it becomes difficult to magnetize the round billet 2 with a lift magnet. On the other hand, as shown in FIG. 3B, when a square blowing nozzle is used as the nozzle 11, it is possible to eliminate a non-cooling area where the cooling water injected from the nozzle 11 does not directly hit the round billet 2, so that uniform can be cooled to When using a full cone nozzle or an oval nozzle with an elliptical spray pattern, in order to reduce temperature unevenness, the spray nozzles should be arranged densely or a nozzle with a sufficiently large spray area should be used. In consideration of installation cost and maintainability, it is preferable to use a square nozzle.

また、ノズル１１，１２からの水量密度が２０００Ｌ／ｍ^２ｍｉｎより大きくなると、冷却能力がほとんど変化しないため、経済性の観点からは水量密度は２０００Ｌ／ｍ^２ｍｉｎ以下とすることが好ましい。また、ノズル１１，１２からの水量密度が２０Ｌ／ｍ^２ｍｉｎ未満の場合、空冷とほぼ同等の冷却速度となることから生産性の向上効果が見込めない。このため、ノズル１１，１２からの水量密度は２０Ｌ／ｍ^２ｍｉｎ以上が好ましい。また、下方から噴射された冷却水は、丸ビレット２の下面に接触後、重力によって丸ビレット２の表面から落下するため、同一水量密度でも、下方からのスプレー冷却は上方からの冷却に対して、冷却能力が低い傾向にある。したがって、丸ビレット２の上下方向にノズル１１，１２を設置する場合において、通常の操業条件で均一な冷却が可能であれば、上方に設置されたノズル１１に対して下方に設置されたノズル１２の水量密度を１．０～１．５倍とすることが好ましい。ただし、水温や気温変動、又はノズル詰まり等の設備劣化によって同一水量比で常に丸ビレット２の上下部が均一に冷却できない場合には、この限りではない。 Also, when the water density from the nozzles 11 and 12 exceeds 2000 L/m ² min, the cooling capacity hardly changes, so from the viewpoint of economy, the water density is preferably 2000 L/m ² min or less. Further, when the water density from the nozzles 11 and 12 is less than 20 L/m ² min, the cooling rate is almost the same as that of air cooling, and thus the effect of improving productivity cannot be expected. Therefore, it is preferable that the water density from the nozzles 11 and 12 is 20 L/m ² min or more. In addition, since the cooling water sprayed from below contacts the lower surface of the round billet 2 and then falls from the surface of the round billet 2 due to gravity, spray cooling from below is different from cooling from above even if the water volume density is the same. , the cooling capacity tends to be low. Therefore, when the nozzles 11 and 12 are installed in the vertical direction of the round billet 2, if uniform cooling is possible under normal operating conditions, the nozzle 12 installed below the nozzle 11 installed above It is preferable to increase the water density of 1.0 to 1.5 times. However, this does not apply when the upper and lower portions of the round billet 2 cannot always be uniformly cooled at the same water volume ratio due to water temperature or air temperature fluctuations, or equipment deterioration such as nozzle clogging.

形状計１３は、水冷後の丸ビレット２の反りを測定する装置であり、測定手段は特に制限されない。形状計１３の測定手段としは、例えば、一点の距離を測定可能な一次元レーザ変位計を使用することができる。通常、冷却中の丸ビレット２は図４に示すような円弧状に反った状態となる。したがって、形状計１３の測定手段として、例えば、レーザ変位計１３１を長手方向に複数台並べ、測定された距離から、演算器１４で二次式又は円弧に近似する処理を行い、冷却後の反りを算出してもよい。このような測定手段の場合、少なくとも３台以上のレーザ変位計１３１を設置するのが好ましい。また、丸ビレット２の全長を測定可能な二次元レーザ変位計を用いてもよい。なお、丸ビレット２の反り量は図４に示すように、丸ビレット２の長手中央部近傍を基準とした端面の最大高さである。また、レーザ変位計１３１は、丸ビレット２の下方に設置するとスケール脱落等の影響で長期間安定的に測定するのが困難であるため、丸ビレット２の上方に設置するのが好ましい。 The shape meter 13 is a device for measuring the warp of the round billet 2 after water cooling, and the measuring means is not particularly limited. As the measuring means of the shape meter 13, for example, a one-dimensional laser displacement meter capable of measuring the distance of one point can be used. Normally, the round billet 2 during cooling is warped in an arc shape as shown in FIG. Therefore, as a measuring means of the shape meter 13, for example, a plurality of laser displacement meters 131 are arranged in the longitudinal direction, and from the measured distance, the arithmetic unit 14 performs processing to approximate a quadratic expression or an arc, and warp after cooling. may be calculated. In the case of such measuring means, it is preferable to install at least three laser displacement gauges 131 . A two-dimensional laser displacement meter capable of measuring the entire length of the round billet 2 may also be used. As shown in FIG. 4, the amount of warp of the round billet 2 is the maximum height of the end surface of the round billet 2 with reference to the vicinity of the central portion in the longitudinal direction. Moreover, if the laser displacement meter 131 is installed below the round billet 2, it is difficult to perform stable measurement for a long period of time due to the influence of scale drop-off and the like.

演算器１４は、形状計１３の測定結果から丸ビレット２の反り量を算出する装置である。演算器１４による算出結果は、冷却制御装置１６に送信される。 The calculator 14 is a device that calculates the amount of warpage of the round billet 2 from the measurement results of the shape meter 13 . A calculation result by the calculator 14 is transmitted to the cooling control device 16 .

温度計１５は、水冷後の丸ビレット２の表面温度を測定する装置であり、測定手段は特に制限されない。温度計１５としては、例えば、一点の温度を測定可能なスポット放射温度計を使用することができる。このとき、丸ビレット２の長手方向端部は端面からの放熱があるため中央部と比較して冷却速度が速い傾向にあるため、測温する丸ビレット２の長手方向位置は中央部が好ましい。また、スポット温度計の代わりに二次元放射温度計を温度計１５として用いて、丸ビレット２の長手全長を測温してもよい。 The thermometer 15 is a device for measuring the surface temperature of the round billet 2 after water cooling, and the measuring means is not particularly limited. As the thermometer 15, for example, a spot radiation thermometer capable of measuring the temperature of one point can be used. At this time, since heat is radiated from the end surfaces of the round billet 2 in the longitudinal direction, the cooling rate tends to be faster than in the central portion. Alternatively, a two-dimensional radiation thermometer may be used as the thermometer 15 instead of the spot thermometer to measure the temperature of the entire length of the round billet 2 .

冷却制御装置１６は、過去に製造された丸ビレット２（「過去の丸ビレット２」とも称する）の製造実績と、過去の丸ビレット２の水冷後の反り量とに基づいて、ノズル１１，１２から噴射される冷却水の水量及び上下水量比を決定し、冷却水の噴射流量を調整する装置であり、例えば、コンピュータのような計算機で構成される。冷却制御装置１６は、記録部１６１と、水量比決定部１６２と、水量調整部１６３とを備える。記録部１６１は、上位計算機１７から送信される各種データや、演算器１４から送信される反り量、温度計１５から送信される温度などのデータを記録する。水量比決定部１６２は、収集部１６４と、算出部１６５と、設定部１６６とを有し、記録部１６１に記録されたデータを基に後述する上下水量比を決定する。水量調整部１６３は、ノズル１１，１２から噴射される冷却水の水量を調整するバルブコントローラであり、水量比決定部１６２で決定された上下水量比となるように水量を調整する。 The cooling control device 16 adjusts the nozzles 11 and 12 based on the manufacturing performance of the round billets 2 manufactured in the past (also referred to as “past round billets 2”) and the amount of warpage of the past round billets 2 after water cooling. It is a device that determines the amount of cooling water injected from and the ratio of the amount of water between top and bottom, and adjusts the injection flow rate of the cooling water. The cooling control device 16 includes a recording section 161 , a water volume ratio determining section 162 and a water volume adjusting section 163 . The recording unit 161 records various data transmitted from the host computer 17 , data such as the amount of warp transmitted from the arithmetic unit 14 and the temperature transmitted from the thermometer 15 . The water volume ratio determination unit 162 has a collection unit 164, a calculation unit 165, and a setting unit 166, and determines a water volume ratio, which will be described later, based on data recorded in the recording unit 161. FIG. The water volume adjustment unit 163 is a valve controller that adjusts the volume of cooling water injected from the nozzles 11 and 12, and adjusts the water volume so as to achieve the upper and lower water volume ratio determined by the water volume ratio determination unit 162.

＜丸ビレットの製造方法及び冷却方法＞
本実施形態に係る丸ビレット２の製造方法及び冷却方法を説明する。本実施形態では、連続鋳造法により鋳造された鋳片を圧延し、所定の長さ及び断面形状の丸ビレット２が製造される。そして、仕上圧延が施された丸ビレット２を、冷却床３での冷却及び冷却装置１を用いた冷却方法で冷却（水冷）する。仕上圧延が施された丸ビレット２は、φ１７０～φ３１０の大きさであり、表面温度が約７００℃～９００℃となっている。 <Method for manufacturing round billet and cooling method>
A manufacturing method and a cooling method for the round billet 2 according to this embodiment will be described. In this embodiment, a slab cast by a continuous casting method is rolled to produce a round billet 2 having a predetermined length and cross-sectional shape. Then, the round billet 2 subjected to finish rolling is cooled (water-cooled) by a cooling method using the cooling bed 3 and the cooling device 1 . The round billet 2 subjected to finish rolling has a size of φ170 to φ310 and a surface temperature of about 700°C to 900°C.

丸ビレット２は、仕上圧延が施された後、冷却床３へと搬送され、冷却床３上で放冷される。なお、冷却床３へと搬送され、水冷される丸ビレット２を、「次回水冷する丸ビレット２」ともいう。次回水冷する丸ビレット２の冷却床３への搬入に合わせて、冷却制御装置１６は、上位計算機１７から、製造実績(丸ビレット２の成分、丸ビレット２のサイズ、気温、水温、上下水量比)を取得し、記録部１６１に記録する。また、記録部１６１には、過去に製造された丸ビレット２の操業条件及び水冷後の反りのデータが製造実績として記録されている。 After finishing rolling, the round billet 2 is conveyed to the cooling bed 3 and allowed to cool on the cooling bed 3 . The round billet 2 that is transported to the cooling bed 3 and water-cooled is also referred to as "the round billet 2 to be water-cooled next time". When the round billet 2 to be water-cooled next time is brought into the cooling floor 3, the cooling control device 16 receives from the host computer 17 the production results (components of the round billet 2, size of the round billet 2, air temperature, water temperature, water volume ratio ) is acquired and recorded in the recording unit 161 . In addition, in the recording unit 161, operation conditions of the round billets 2 manufactured in the past and warp data after water cooling are recorded as manufacturing results.

また、冷却制御装置１６は、製造実績のデータを取得した後、ノズル１１，１２から噴射される冷却水の上下水量比を決定する処理を行う（決定工程）。決定工程は、次回水冷する丸ビレット２の水冷が開始される前に行われる。 In addition, the cooling control device 16 performs a process of determining the upper and lower water volume ratio of the cooling water jetted from the nozzles 11 and 12 after acquiring the manufacturing performance data (determining step). The determination step is performed before water cooling of the round billet 2 to be water cooled next time is started.

決定工程では、まず、冷却制御装置１６は、取得した次回水冷する丸ビレット２の操業条件を基に、次回水冷する丸ビレット２と類似するパラメータ、例えば成分やサイズなどを有する過去の丸ビレット２について、上下水量比と水冷後の反り量との関係を記録部１６１から収集部１６４へ読み出す。ここで、過去の丸ビレット２が次回水冷する丸ビレット２のパラメータに類似するか否かは、操業条件を表す情報のベクトル間の距離に基づいて行えばよい。なお、上下水量比は、上方ノズルから噴射される冷却水の水量（「上方水量」とも称する）と、下方ノズルから噴射される冷却水の水量（「下方水量」とも称する）との比であり、本実施形態では、上方水量に対する下方水量の比として表される。 In the determination process, first, the cooling control device 16 determines the past round billets 2 having parameters similar to those of the round billets 2 to be water-cooled next time, such as components and sizes, based on the acquired operating conditions of the round billets 2 to be water-cooled next time. , the relationship between the water volume ratio and the amount of warpage after water cooling is read from the recording unit 161 to the collection unit 164 . Here, whether or not the past round billet 2 is similar to the parameters of the next water-cooled round billet 2 may be determined based on the distance between the vectors of the information representing the operating conditions. The upper/lower water amount ratio is the ratio between the amount of cooling water injected from the upper nozzle (also referred to as "upper water amount") and the amount of cooling water injected from the lower nozzle (also referred to as "lower water amount"). , in this embodiment, expressed as the ratio of the downward water volume to the upward water volume.

収集部１６４へ読み出される過去の丸ビレット２のデータは、複数の過去の丸ビレット２のデータであることが好ましい。さらに、読み出される過去の丸ビレット２のデータの数は、３個以上であることが好ましく、２０固程度であることがさらに好ましい。また使用する過去の丸ビレット２のデータは直近のものであることが好ましい。上述のように、最適な上下水量比は、水温や気温変動、又はノズル詰まり等の設備劣化によって変動するため、直近のデータを使用することで、これらの設備環境の変化に追従した最適な上下水量比を算出することが可能となる。 The data of the past round billets 2 read to the collecting unit 164 is preferably data of a plurality of past round billets 2 . Furthermore, the number of past round billet 2 data to be read is preferably 3 or more, more preferably about 20 pieces. Moreover, it is preferable that the data of the past round billet 2 to be used is the most recent one. As mentioned above, the optimal water supply/water volume ratio fluctuates due to changes in water temperature, air temperature, and equipment deterioration such as nozzle clogging. It becomes possible to calculate the water volume ratio.

決定工程では、次いで、算出部１６５は、収集部１６４に読み出された過去の丸ビレット２の上下水量比と水冷後の反り量との関係から、次回水冷する丸ビレット２の目標とする反り量となる上下水量比を算出する。図５には、一例として記録部１６１に保存されている、次回水冷する丸ビレット２と類似したパラメータを有する過去の丸ビレット２を冷却したときの上下水量比と反り量とのデータを示す。図５に示すように、上下水量比と反り量とは一次の相関関係があるため、算出部１６５では、図５のような近似直線を演算し、冷却後の反り量が目標値の範囲内に収まるような上下水量比(図中☆プロット)を決定すればよい。 In the determining step, the calculation unit 165 then calculates the target warpage of the round billet 2 to be water-cooled next time from the relationship between the upper and lower water volume ratio of the past round billet 2 read by the collection unit 164 and the amount of warpage after water cooling. Calculate the ratio of water supply and sewerage that will be the amount. FIG. 5 shows, as an example, data on the ratio of water levels between top and bottom water and the amount of warpage when a past round billet 2 having parameters similar to those of the round billet 2 to be water-cooled next time is stored in the recording unit 161. As shown in FIG. 5, since there is a first-order correlation between the water-to-water ratio and the amount of warpage, the calculator 165 calculates an approximate straight line as shown in FIG. It is sufficient to determine the water volume ratio (marked with ☆ in the figure) that fits within.

目標とする反り量は、は必ずしも０ｍｍである必要はない。通常の丸ビレット２の製造においては、反り量が全長で１５ｍｍ以上となると矯正のためのプレスが必要となることから、目標とする反り量は１５ｍｍ以下とすることが好ましい。 The target amount of warpage does not necessarily have to be 0 mm. In the production of a normal round billet 2, if the total length of the warp is 15 mm or more, a press is required for correction.

決定工程では、さらに、設定部１６６は、算出部１６５で算出された上下水量比となるように、ノズル１１，１２から噴射される冷却水の水量をそれぞれ設定する。なお、決定された上下水量比は、記録部１６１に記録される。水量の値は冷却時間短縮の観点から、設備制約の中でなるべく多い方が好ましい。したがって例えば下記の式（１）及び式（２）を満足するように、具体的な上下ノズルの水量の値を決定すればよい。ここで、αは決定工程で決定した上下水量比、Ｗ_ｕは上ノズルの水量（Ｌ／ｍｉｎ）、Ｗ_ｂは下ノズルの水量（Ｌ／ｍｉｎ）Ｘは設備制約上噴射可能な上限水量（Ｌ／ｍｉｎ）である。
Ｗ_ｕ≦Ｘ／（１＋α）・・・（１）
Ｗ_ｂ＝α×Ｗ_ｕ・・・（２） In the determining step, the setting unit 166 further sets the amounts of cooling water injected from the nozzles 11 and 12 so as to achieve the upper/lower water amount ratio calculated by the calculating unit 165 . Note that the determined water supply/water ratio is recorded in the recording unit 161 . From the viewpoint of shortening the cooling time, it is preferable that the amount of water is as large as possible within the limits of equipment. Therefore, for example, a specific value of the amount of water for the upper and lower nozzles may be determined so as to satisfy the following formulas (1) and (2). Here, α is the upper and lower water volume ratio determined in the determination process, W _u is the water volume of the upper nozzle (L / min), W _b is the water volume of the lower nozzle (L / min), X is the upper limit water volume that can be injected due to equipment restrictions ( L/min).
_Wu ≦X/(1+α) (1)
W _b =α×W _u (2)

決定工程の後、水量調整部１６３は、決定されたノズル１１，１２の冷却水の水量となるように、水量を調整する（水量調整工程）。つまり、水量調整工程では、決定された上下水量比となるように、冷却水の水量が調整される。なお、決定工程及び水量調整工程は、丸ビレット２が冷却床３に搬送されてから、冷却装置１に到着するまでの間に行われる。 After the determination step, the water volume adjustment unit 163 adjusts the water volume so as to achieve the determined cooling water volume for the nozzles 11 and 12 (water volume adjustment step). That is, in the water amount adjustment step, the amount of cooling water is adjusted so as to achieve the determined water amount ratio. Note that the determination step and the water amount adjustment step are performed after the round billet 2 is conveyed to the cooling bed 3 and before it reaches the cooling device 1 .

水量調整工程の後、丸ビレット２が冷却装置１に搬送されると、水量調整工程で調整された水量でノズル１１，１２から丸ビレット２に冷却水が噴射されることで、丸ビレット２が水冷される（水冷工程）。冷却装置１では、丸ビレット２は搬送方向に搬送されながら水冷されることで、丸ビレット２が所定の温度まで冷却される。 After the water amount adjustment process, when the round billet 2 is conveyed to the cooling device 1, cooling water is jetted from the nozzles 11 and 12 to the round billet 2 at the water amount adjusted in the water amount adjustment process. It is water-cooled (water-cooling process). In the cooling device 1, the round billet 2 is water-cooled while being conveyed in the conveying direction, thereby cooling the round billet 2 to a predetermined temperature.

冷却装置１による水冷が終了すると、形状計１３及び演算器１４は、水冷後の丸ビレット２の反り量を測定する。測定された反り量は、記録部１６１に記録される。また、反り量の測定と共に、温度計１５は、水冷後の丸ビレット２の温度を測定し、測定結果は記録部１６１に記録される。そして、温度計１５の測定結果から、水冷後の丸ビレット２がリフマグで着磁可能な温度となっている場合には、リフマグにて次工程へと搬送される。なお、水冷後の丸ビレット２の反り量が目標範囲内から外れた場合には、例えば、上下水量比を算出するために用いた直近のデータ数を増やす等して、上述と同様の操作を繰り返すことで水冷後の反り量の更なる低減を図ることができる。 When water cooling by the cooling device 1 is finished, the shape meter 13 and the calculator 14 measure the amount of warpage of the round billet 2 after water cooling. The measured warp amount is recorded in the recording unit 161 . In addition to measuring the amount of warpage, the thermometer 15 also measures the temperature of the round billet 2 after water cooling, and the measurement results are recorded in the recording unit 161 . When the temperature of the round billet 2 after water cooling is such that it can be magnetized by the lift mag from the measurement result of the thermometer 15, it is conveyed to the next process by the lift mag. If the warp amount of the round billet 2 after water cooling is out of the target range, for example, the number of most recent data used for calculating the water volume ratio is increased, and the same operation as described above is performed. By repeating this process, it is possible to further reduce the amount of warpage after water cooling.

本実施形態に係る丸ビレット２の冷却装置及び冷却方法によれば、ノズル１１，１２を用いて、丸ビレット２の上下方向から冷却水を噴射することで、丸ビレット２を周方向に均一に冷却する。この際、直近の製造実績から、上下水量比と反り量との関係を求め、この関係を用いて上下水量比を決定する。これにより、直近において設備の劣化があった場合や、水温又は気温の変動があった場合などのように、冷却条件に変動が生じた場合においても、この変動に応じて上下水量比を調整することで、周方向の冷却の不均一を低減することができ、断続的に反り量を目標範囲内にすることができる。 According to the cooling device and cooling method for the round billet 2 according to the present embodiment, the round billet 2 is evenly distributed in the circumferential direction by injecting cooling water from above and below the round billet 2 using the nozzles 11 and 12. Cooling. At this time, the relationship between the water supply/water ratio and the amount of warpage is obtained from the most recent production results, and this relationship is used to determine the water/supply ratio. As a result, even if there is a change in the cooling conditions, such as when the equipment has deteriorated in the recent past, or when the water temperature or air temperature has changed, the water supply and sewerage ratio can be adjusted according to this change. As a result, uneven cooling in the circumferential direction can be reduced, and the amount of warpage can be kept within the target range intermittently.

ここで、図１，２に示す冷却装置１を用いた冷却方法について、実際に行った結果を一例として手順と共に具体的に説明する。本例では、丸ビレット２の上下方向において、ノズル１１,１２として同型番のスプレーノズルが、ノズル列一列に付き１２個それぞれ設置されており、このノズル列が５列設けられている冷却装置１を用いた。また、ノズル列一列につき丸ビレット２は４本同時に冷却できるようになっており、ノズル１１とノズル１２との噴射距離は等しいものとした。さらに、冷却水の水温は１５℃、気温は２０℃であった。 Here, the cooling method using the cooling device 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described in detail together with the procedure, taking as an example the results of an actual experiment. In this example, 12 spray nozzles of the same model number as the nozzles 11 and 12 are installed in each nozzle row in the vertical direction of the round billet 2, and the cooling device 1 has five nozzle rows. was used. In addition, four round billets 2 can be cooled simultaneously for each row of nozzles, and the injection distances of the nozzles 11 and 12 are assumed to be equal. Furthermore, the temperature of the cooling water was 15°C, and the air temperature was 20°C.

本例では、直径２０７ｍｍ、長さ１２．５ｍでＦｅを主体としてＣｒを７．０ｗｔ％、Ｍｏを０．８ｗｔ％含む丸ビレットを、水冷開始温度が３００℃、水冷終了温度が５０℃となるように冷却した。 In this example, a round billet with a diameter of 207 mm and a length of 12.5 m, which is mainly composed of Fe and contains 7.0 wt% of Cr and 0.8 wt% of Mo, has a water-cooling start temperature of 300°C and a water-cooling end temperature of 50°C. cooled as

また、本例では、本実施形態と同じ手法で上下水量比を決定した。この際、製造実績が類似した３個の過去の製造実績を記録部１６１から収集部１６４へ読み出した。読み出したデータから算出部１６５では図５に示す通り過去の上下水量比と水冷終了後の反りとの関係についてのグラフを得た。そして、このグラフから水冷終了後の反りが０ｍｍになる上下水量比を１．２と判断した。なお、過去に直近で水冷した際の上下水量比は１．１であり、水冷開始温度は３１０℃、水冷終了後の反り量は８ｍｍであった。 In addition, in this example, the water and sewage volume ratio was determined by the same method as in the present embodiment. At this time, three past manufacturing results with similar manufacturing results are read from the recording unit 161 to the collecting unit 164 . Based on the read data, the calculation unit 165 obtained a graph showing the relationship between the past water-to-water ratio and the warpage after the end of water cooling, as shown in FIG. Then, from this graph, it was determined that the water volume ratio at which the warpage after water cooling was 0 mm was 1.2. In the past, when water cooling was most recent, the water volume ratio was 1.1, the water cooling start temperature was 310° C., and the amount of warpage after water cooling was 8 mm.

そして、製造実績に基づいて、算出された目標上下水量比１．２を実現すべく式（３）にしたがって、次回水冷する丸ビレット２の上下水量比（次回上下水量比）を以下のように決定した。式（３）において、ｒは次回上下水量比（－）、ｒ_０は反りが０ｍｍになると算出された上下水量比（目標水量比）（－）、ｒ_Ａは直前の冷却実績における上下水量比（前回上下水量比）（－）、Ｋ_ｐは比例ゲイン（－）をそれぞれ示す。なお、操作量が大きくなりすぎないように、比例ゲインＫ_ｐ＝０．６とした比例制御を行った。
ｒ＝（ｒ_０－ｒ_Ａ）×Ｋ_ｐ＋ｒ_Ａ・・・（３） Then, in order to achieve the calculated target water volume ratio of 1.2 based on the actual manufacturing results, the water volume ratio of the round billet 2 to be water-cooled next time (next time water volume ratio) is calculated as follows. Decided. In formula (3), r is the next water volume ratio (-), r ₀ is the water volume ratio (target water volume ratio) (-) calculated when the warp becomes 0 mm, r _A is the water volume ratio in the previous cooling performance (Previous water volume ratio) (-) and _Kp indicate proportional gain (-). Note that proportional control was performed with a proportional gain K _p =0.6 so that the manipulated variable did not become too large.
r=(r ₀ −r _A )×K _p +r _A (3)

次いで、式（２）に値を当てはめ、（１．２－１．１）×０．６＋１．１＝１．１６として、次回上下水量比を算出した。
さらに、設定部１６６では上下水量比１．１６と設定し、水量調整部１６３は設定に従い上下水量比を調整して丸ビレット２の水冷を行った。水冷終了後に形状計１３で測定された反りは４ｍｍとなり、前回反り量と比較して０ｍｍに近づくことを確認した。 Next, the value was applied to the formula (2) to calculate the next water/water volume ratio as (1.2-1.1)×0.6+1.1=1.16.
Further, the setting unit 166 sets the water volume ratio to 1.16, and the water volume adjustment unit 163 adjusts the water volume ratio according to the setting to perform water cooling of the round billet 2 . The warp measured by the shape meter 13 after water cooling was 4 mm, and it was confirmed that the warp was close to 0 mm compared with the previous warp amount.

このように製造された丸ビレット２の製造実績（丸ビレット２の成分、丸ビレット２のサイズ、気温、水温、上下水量比１．１６、水冷終了後の反り量４ｍｍ）を記録部１６１に記録し、上記の手順を繰り返して、上下水量比を調整したときの丸ビレット２の製造本数と反りとの関係を図６に示す。図６から明らかなように、製造実績を利用して、次回水冷する丸ビレットの上下水量比を調整することにより、上下水量比が目標値に漸近して、反りが徐々に且つ一層改善できることが分かった。特に製造本数が５本以上である場合に反りがほぼ０ｍｍとなり、極めて高度に水冷終了後の反りを抑制することができることが分かった。 The manufacturing performance of the round billet 2 manufactured in this way (the components of the round billet 2, the size of the round billet 2, the air temperature, the water temperature, the upper and lower water volume ratio of 1.16, and the amount of warpage after water cooling is 4 mm) are recorded in the recording unit 161. FIG. 6 shows the relationship between the number of manufactured round billets 2 and the warpage when the above-described procedure is repeated to adjust the water volume ratio. As is clear from FIG. 6, by adjusting the water volume ratio of the round billet to be water-cooled next time using the manufacturing results, the water volume ratio will asymptotically approach the target value, and the warpage can be gradually and further improved. Do you get it. In particular, when the number of products manufactured was 5 or more, the warp was almost 0 mm, and it was found that the warp after water cooling could be suppressed to a very high degree.

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。 <Modification>
Although the invention has been described with reference to particular embodiments, it is not intended that the invention be limited by these descriptions. Along with the disclosed embodiments, other embodiments of the invention, including various modifications, will be apparent to persons skilled in the relevant art(s) upon reference to the description of the invention. Therefore, the embodiments of the invention set forth in the claims should be construed to cover the embodiments that include these variations described herein singly or in combination.

例えば、製造実績に関しては上述の項目のみならず、冷却装置１の入側に温度計をさらに設け、水冷開始前の丸ビレット２の温度を記録部１６１に記録し、この測定結果を過去の丸ビレット２が次回水冷する丸ビレット２のパラメータに類似するか否かの判断に用いてもよい。ここで、変態開始温度未満からの水冷で、変態膨張起因の塑性歪による反りを低減できることが知られており、水冷開始温度は反りの影響因子となっている（例えば、特開２０２０－６９４９０号公報）。相変態時には変態塑性の影響も相まって反りに与える影響は大きいと推定されることから、この温度を考慮することでより反り量を低減することができる。 For example, in addition to the above-mentioned items, the temperature of the round billet 2 before the start of water cooling is recorded in the recording unit 161 by providing a thermometer on the inlet side of the cooling device 1, and this measurement result is recorded in the past round billet. It may be used to judge whether or not the billet 2 is similar to the parameters of the round billet 2 to be water-cooled next time. Here, it is known that water cooling from below the transformation start temperature can reduce warpage due to plastic strain caused by transformation expansion, and the water cooling start temperature is an influencing factor of warpage (for example, JP-A-2020-69490 Gazette). Since it is presumed that the effect of transformation plasticity during the phase transformation is also large, the warp amount can be further reduced by considering this temperature.

また、冷却装置１の入側に設けた温度計で丸ビレット２を測温し、目標温度となってから水冷を開始するようにしてもよい。一般鋼は、冷却速度によって変態する組織及び変態開始温度が変化するが、高合金鋼は焼入れ性が高く、冷却速度によらず変態開始温度は一定でマルテンサイト変態が生じるようになる。したがって、例えば高合金鋼に対しては、Ｍ_ｓ未満から水冷することで塑性歪の発生を抑制することで、より一層反りを低減するようにしてもよい。好ましくは、Ｍ_ｓ未満で相変態率が３０％程度進行した温度から水冷することが好ましい。ここでいう高合金鋼とはＦｅを主体としＣｒを７．０ｗｔ％、Ｍｏを０．８ｗｔ％以上含むような材料である。 Alternatively, the temperature of the round billet 2 may be measured by a thermometer provided on the inlet side of the cooling device 1, and the water cooling may be started after reaching the target temperature. In general steel, the structure and transformation start temperature change depending on the cooling rate, but high alloy steel has high hardenability, and the transformation start temperature is constant regardless of the cooling rate, and martensitic transformation occurs. Therefore, for example, high alloy steel may be water-cooled from less than M _s to suppress the occurrence of plastic strain, thereby further reducing warpage. It is preferable to water-cool from a temperature below M _s at which the phase transformation rate has progressed by about 30%. The high-alloy steel referred to here is a material that is mainly composed of Fe and contains 7.0 wt % of Cr and 0.8 wt % or more of Mo.

さらに、Ｍ_ｓは鋼材の化学組成に依存する値なので、予め推定することが可能である。例えば、下記式（４）からも少ない誤差で推定することができる。式（４）の元素記号にはその元素の成分量（ｗｔ％）を代入する。また、化学組成に含まれない元素にはゼロを代入すればよい。 Furthermore, since _Ms is a value that depends on the chemical composition of the steel material, it can be estimated in advance. For example, it can be estimated with a small error from the following equation (4). The component amount (wt%) of the element is substituted for the symbol of the element in the formula (4). Also, zero may be substituted for elements not included in the chemical composition.

さらに、Ｍ_ｓは、対象鋼種の温度と歪との関係から予め推定してもよい。温度と歪との関係は、富士電波工機製サーメックマスター（熱間加工再現試験装置）にて、試験片に溶着した熱電対を介して温度制御し、その過程で試験片の膨張・収縮を変位計で予め測定すればよい。このようにして得られた温度と歪との関係から、鋼種毎にＭ_ｓを推定しておけばよい。 Furthermore, M _s may be estimated in advance from the relationship between the temperature and strain of the target steel type. The relationship between temperature and strain is controlled by a thermocouple welded to the test piece using Fuji Denkoki's THERMEC MASTER (hot working simulation test device), and the expansion and contraction of the test piece is controlled during this process. It can be measured in advance with a displacement meter. From the relationship between temperature and strain thus obtained, _Ms may be estimated for each steel type.

また、冷却装置１の入側に温度計の代わりに公知の変態率センサ（例えば、特開平８－６２１８１号公報に記載の変態率測定装置）を設置し、目標とする相変態率となってから水冷を開始するようにしてもよい。この場合、上述の変形例と同様に、Ｍ_ｓ未満で相変態率が３０％程度進行してから水冷することが好ましい。 In addition, a known transformation rate sensor (for example, a transformation rate measuring device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-62181) is installed instead of a thermometer on the inlet side of the cooling device 1, and the target phase transformation rate is obtained. You may make it start water-cooling from . In this case, it is preferable to water-cool after the phase transformation rate has progressed by about 30% at less than M _s , as in the above modification.

本発明者らが行った実施例について説明する。なお、実施例はなんら本発明を限定するものではない。
表１は、鋼種Ａ（Ｆｅを主体として、Ｃｒ：７ｗｔ％，Ｍｏ：０．８ｗｔ％）及び鋼種Ｂ（Ｆｅを主体として、Ｃｒ：１７ｗｔ％，Ｍｏ：１．０ｗｔ％）で、直径２０７ｍｍ、長さ１２．５ｍの丸ビレット２を図１，２に示す設備で冷却したときの実験結果を示している。なお、放冷したときの冷却時間はそれぞれ１２ｈｒ及び２０ｈｒであった。また鋼種Ａ，Ｂともにリフティングマグネットにて着磁可能な温度は６０℃であった。装置の構成は上記実施形態と同様で、冷却水の水温は１５℃、気温は２０℃であった。 An example conducted by the present inventors will be described. In addition, an Example does not limit this invention at all.
Table 1 shows steel type A (mainly Fe, Cr: 7 wt%, Mo: 0.8 wt%) and steel type B (mainly Fe, Cr: 17 wt%, Mo: 1.0 wt%), diameter 207 mm, It shows the experimental results when a round billet 2 having a length of 12.5 m was cooled by the equipment shown in FIGS. In addition, the cooling time when standing to cool was 12 hours and 20 hours, respectively. The temperature at which both steel types A and B can be magnetized by a lifting magnet was 60°C. The configuration of the apparatus was the same as that of the above embodiment, the temperature of the cooling water was 15°C, and the air temperature was 20°C.

表１中の水冷開始温度は、水冷開始前にサーモビュアで測定した温度で、水冷開始時の変態率は予め求めておいた温度と変態率との関係から算出した値である。ここで、水量密度の欄には、上方ノズル及び下方ノズルの水量密度を記載しており、１行目に上方ノズルの水量密度、２行目に下方ノズルの水量密度をそれぞれ記載している。なお、上方ノズル及び下方ノズルは、同型番で噴射距離も等しい。上下水量比の欄には（下方ノズルの水量／上方ノズルの水量）を上下水量比として記載した。 The water-cooling start temperature in Table 1 is the temperature measured with a thermoviewer before water-cooling is started, and the transformation rate at the start of water-cooling is a value calculated from a previously obtained relationship between the temperature and the transformation rate. Here, the column of water volume density describes the water volume density of the upper nozzle and the lower nozzle, the water volume density of the upper nozzle is described in the first line, and the water volume density of the lower nozzle is described in the second line. The upper nozzle and the lower nozzle have the same model number and the same injection distance. In the column of water volume ratio, (water volume of the lower nozzle/water volume of the upper nozzle) is described as the water volume ratio.

また、表１において、冷却時間の欄には冷却床３入側に丸ビレット２が到達し、冷却床３から払い出されるまでに要した時間、すなわち冷却床３上での放冷及び冷却装置１による水冷でリフマグにて着磁可能な温度まで冷却するのに要した時間を記載した。 In Table 1, the cooling time column shows the time required for the round billet 2 to reach the inlet side of the cooling bed 3 and be discharged from the cooling bed 3, that is, the cooling time on the cooling bed 3 and the cooling device 1 The time required for cooling to a temperature at which magnetization is possible with a liftmag is described.

さらに、表１において、反り量の欄には、形状計６において測定された水冷終了後の反り量を記載した。上記実施形態に係る冷却方法を適用した実施例に関しては、図６に示すように製造本数を増やしていき最終的に漸減したときの反り量の値を記載した。なお、反りの正値は上反り（下に凸の形状）で負値は下反り（上に凸の形状）である。 Furthermore, in Table 1, the amount of warp measured by the shape meter 6 after water cooling is described in the column of warp amount. As for the example to which the cooling method according to the above-described embodiment is applied, the value of the amount of warpage when the number of products manufactured is increased and finally gradually decreased as shown in FIG. 6 is described. A positive value of warpage indicates upward warp (downwardly convex shape), and a negative value indicates downward warp (upwardly convex shape).

比較例１は水冷開始４００℃、水冷開始時の変態率０％で、上下水量比０．８で、本発明を適用せずに丸ビレット２を水冷した結果である。冷却時間は７ｈｒで水冷終了後の反り量は３５ｍｍであった。上下水量比が０．８と好適範囲（１．０～１．３）から逸脱しており、反り量は目標範囲１５ｍｍに収まらなかった。 Comparative Example 1 is the result of water cooling the round billet 2 without applying the present invention at a temperature of 400° C. at the start of water cooling, a transformation ratio at the start of water cooling of 0%, and a water volume ratio of 0.8. The cooling time was 7 hours, and the amount of warpage after water cooling was 35 mm. The water-to-water ratio was 0.8, which was out of the preferred range (1.0 to 1.3), and the amount of warpage did not fall within the target range of 15 mm.

実施例１は、比較例１と同じ水冷開始温度、水冷開始時の変態率であった丸ビレット２に対して本発明を適用して、製造本数を増やしながら水冷した結果である。製造本数が増えるに従い、次第に反りの値は漸減していき、最終的に反りの値は約１０ｍｍとなった。このとき、上下水量比は１．２３で冷却時間は６ｈｒであった。実施例１では、本発明を適用することで、製造本数が増えるに従い、上下水量比は好適な範囲内（１．０～１．３）に収まり、反り量は１０ｍｍと比較例１に対して改善して目標範囲１５ｍｍに収まった。 Example 1 is the result of applying the present invention to round billets 2 having the same water cooling start temperature and transformation rate at the start of water cooling as in Comparative Example 1, and water cooling while increasing the number of manufactured billets. As the number of products manufactured increased, the value of warpage gradually decreased, and finally the value of warpage was about 10 mm. At this time, the water/water ratio was 1.23 and the cooling time was 6 hours. In Example 1, by applying the present invention, as the number of products manufactured increases, the water/water ratio falls within a suitable range (1.0 to 1.3), and the amount of warpage is 10 mm, which is lower than that of Comparative Example 1. It improved and fell within the target range of 15 mm.

比較例２は水冷開始２５０℃、水冷開始時の変態率３５％で、上下水量比０．８で、本発明を適用せずに丸ビレット２を水冷した結果である。冷却時間は５ｈｒで水冷終了後の反り量は２０ｍｍであった。水冷開始時の変態率が３５％であるため、変態膨張による塑性歪を抑制できたと推定され、反り量は２０ｍｍと比較例１に対しては改善したが、上下水量比が０．８と好適範囲（１．０～１．３）から逸脱しているため、目標範囲１５ｍｍに収まらなかった。 Comparative Example 2 is the result of water cooling the round billet 2 without applying the present invention at a temperature of 250° C. at the start of water cooling, a transformation ratio at the start of water cooling of 35%, and a water volume ratio of 0.8. The cooling time was 5 hours, and the amount of warpage after water cooling was 20 mm. Since the transformation rate at the start of water cooling is 35%, it is presumed that plastic strain due to transformation expansion could be suppressed, and the amount of warpage was 20 mm, which was improved compared to Comparative Example 1, but the water and sewage ratio was 0.8, which was preferable. It did not fall within the target range of 15 mm because it deviated from the range (1.0 to 1.3).

実施例２は、比較例２と同じ水冷開始温度、水冷開始時の変態率であった丸ビレット２に対して本発明を適用して、製造本数を増やしながら水冷した結果である。製造本数が増えるに従い、次第に反りの値は漸減していき最終的に反り量は約－３ｍｍとなった。このとき、上下水量比は１．２１で冷却時間は４ｈｒであった。本発明を適用したので、製造本数が増えるに従い、上下水量比は好適範囲内（１．０～１．３）に収まり、反りは－３ｍｍと比較例１に対して改善した。また水冷開始時の変態率が３５％と好適範囲（３０％以上）であったため、実施例１よりも反り量が改善して目標範囲１５ｍｍに収まった。 Example 2 is the result of applying the present invention to round billets 2 having the same water cooling start temperature and transformation rate at the start of water cooling as in Comparative Example 2, and water cooling while increasing the number of manufactured billets. As the number of products manufactured increased, the value of warpage gradually decreased, and finally the amount of warpage was about -3 mm. At this time, the water/water ratio was 1.21 and the cooling time was 4 hours. Since the present invention was applied, as the number of production increased, the water/water ratio fell within the preferred range (1.0 to 1.3), and the warpage was -3 mm, which was an improvement compared to Comparative Example 1. In addition, since the transformation rate at the start of water cooling was 35%, which was within the preferred range (30% or more), the amount of warpage was improved over that of Example 1 and fell within the target range of 15 mm.

比較例３，４及び実施例３，４の結果は鋼種Ｂについて得られた結果であるが、比較例１，２及び実施例１，２と同様の結果であったので詳細は省略する。 The results of Comparative Examples 3 and 4 and Examples 3 and 4 were obtained for steel type B, but since the results were similar to those of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2, the details are omitted.

１冷却装置
１１，１２ノズル
１３形状計
１３１レーザ変位計
１４演算器
１５温度計
１６冷却制御装置
１６１記録部
１６２水量比決定部
１６３水量調整部
１６４収集部
１６５算出部
１６６設定部
１７上位計算機
２丸ビレット
３冷却床 1 Cooling Device 11, 12 Nozzle 13 Shape Meter 131 Laser Displacement Meter 14 Calculator 15 Thermometer 16 Cooling Control Device 161 Recording Part 162 Water Volume Ratio Determining Part 163 Water Volume Adjusting Part 164 Collecting Part 165 Calculating Part 166 Setting Part 17 Host Calculator 2 Round Billet 3 Cooling bed

Claims

A round billet cooling device for water-cooling a round billet that has been allowed to cool on a cooling bed after finish rolling,
nozzles provided above and below the round billet for injecting cooling water;
Based on the past production results and the amount of warpage of the round billet, which is the round billet manufactured in the past, the water volume ratio of the cooling water injected from the nozzle is determined, and the water volume ratio is adjusted to the determined water volume ratio. a cooling control device that adjusts the injection flow rate of the cooling water to
with
The cooling control device uses at least the upper and lower water volume ratio of the past round billet as the production record of the past round billet, and determines that the warpage amount of the round billet to be water-cooled next, which is the round billet to be water-cooled next, is within a target range. A round billet cooling device that determines the above-mentioned water volume ratio so that it becomes.

2. A round billet according to claim 1, wherein the cooling control device uses, as the past production performance of round billets, a plurality of past production performance of round billets having parameters similar to those of the round billets to be water-cooled next time. Cooling system.

The cooling control device obtains the relationship between the water ratio and the amount of warpage from the past production results and the amount of warp of a plurality of round billets, and calculates the relationship between the obtained water amount ratio and the amount of warp. 3. The round billet cooling apparatus according to claim 2, wherein said vertical water volume ratio is determined so that the amount of warpage of said round billet to be water-cooled next time is within a target range.

Further comprising a shape meter for measuring the amount of warpage of the cooled round billet,
The round billet cooling apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the cooling control device uses the warpage amount measured by the shape meter as the past warpage amount of the round billet.

A round billet cooling method for water cooling a round billet that has been allowed to cool on a cooling bed after finish rolling,
nozzles provided above and below the round billet for injecting cooling water;
Determination to determine the ratio of the upper and lower water volumes of cooling water jetted from nozzles provided above and below the round billet based on the past production results and the amount of warpage of the round billet, which is the round billet produced in the past. process and
a water volume adjustment step of adjusting the injection flow rate of the cooling water so as to achieve the water volume ratio determined in the determination step;
a water cooling step of injecting the cooling water from the nozzle to the round billet with the water amount adjusted in the water amount adjusting step;
with
In the determination step, at least the water volume ratio of the past round billet is used as the production record of the past round billet, and the warp amount of the round billet to be water-cooled next, which is the round billet to be water-cooled next, is within the target range. A cooling method for a round billet, which determines the above-mentioned water volume ratio.

A method for producing a round billet, comprising allowing a round billet subjected to finish rolling to cool on a cooling bed and then water-cooling the round billet,
A method for producing a round billet, wherein the cooling method according to claim 5 is used when water-cooling the round billet.