JP2991021B2 - H形鋼の冷却装置 - Google Patents

H形鋼の冷却装置

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JP2991021B2 JP5334110A JP33411093A JP2991021B2 JP 2991021 B2 JP2991021 B2 JP 2991021B2 JP 5334110 A JP5334110 A JP 5334110A JP 33411093 A JP33411093 A JP 33411093A JP 2991021 B2 JP2991021 B2 JP 2991021B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はH形鋼製造におけるH
形鋼上部内面であるウェブ上面、及びフランジ内面を冷
却するH形鋼の冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】H形鋼製造時においてウェブ、フランジ
間やH形鋼長手方向に生じる温度差は熱応力によるH形
鋼の形状不良や性能不均一等の問題を引き起こす。H形
鋼の冷却は従来、図5に示すように、フランジ外面をス
プレイノズル等により水冷する方法が採用されている。
またこのようなスプレイノズルを複数組み合わせてH形
鋼内面冷却も合わせて行うことも従来実施されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法は、
ウェブ厚みがフランジ厚みに対して薄い場合、ウェブの
過冷が問題になる場合は有効であるが、この場合でもウ
ェブ、フランジ間の温度差を正確に制御することは困難
である。
【0004】また、フランジ外面冷却での冷却水がウェ
ブ上面に飛散し、ウェブ上面に不均一に滞留した冷却水
はウェブを不均一に過冷し、長手方向やフランジ、ウェ
ブ間の温度差を大きくするという問題もある。
【0005】さらに、この方法ではウェブやフランジ内
面は放冷とされるので正確な温度管理により均質な熱処
理を行って強度等の性能を高めることは困難である。さ
らにまた、スプレイノズルを組み合わせてH形鋼内面の
冷却を行う場合には、冷却水がウェブ上をH形鋼長手方
向に流動してしまうため、長手方向の温度を制御するこ
とは極めて困難であった。そして、このH形鋼内面の滞
留水、及び流動水によって、スプレイ冷却水がフランジ
面、ウェブ面に定常的に均一に到達することは困難とな
り、従って温度制御を正確に行うことができない。
【0006】この発明はかかる事情に鑑みてなれさたも
のであって、H形鋼のフランジ、ウェブを均一に冷却す
ることができ、もって均質な熱処理を行うことが可能な
H形鋼の冷却装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、H形鋼製造時の冷却過程において、H形
鋼をH型姿勢で水冷するH形鋼の冷却装置であって、H
形鋼上部内面であるフランジ内面およびウェブ上面に5
0mm未満に近接して、その長手方向に沿って配置され
る箱型の冷却装置本体と、前記本体に、フランジ内面に
対向するようにして設けられ、フランジ内面に対して冷
却水を噴射するための複数の噴射口を有するフランジ冷
却部材と、前記フランジ冷却部材に冷却水を供給し、そ
の冷却水を制御するための第1の冷却水供給・制御系
と、前記本体に、ウェブ上面に対向するようにして設け
られ、ウェブ上面に対して冷却水を噴射するための複数
の噴射口を有し、かつ、異なるウェブ幅のH形鋼に対応
して、ウェブに対向する面の面積の大きさが可変となる
ように入れ子状としたウェブ冷却部材と、前記ウェブ冷
却部材に冷却水を供給し、その冷却水を制御するための
第2の冷却水供給・制御系と、を具備し、前記フランジ
冷却部材と前記ウェブ冷却部材とが分離、独立してお
り、かつ前記第1の冷却水供給及び制御系と、前記第2
の冷却供給及び制御系とが分離、独立していることを特
徴とするH形鋼の冷却装置を提供する。
【0008】
【0009】
【0010】本発明で用いられる冷却部材としては、冷
却水が一様に噴射できればどの様な形式であってもよい
が、例えば噴射口としての多数の孔が形成された多孔板
等を意味し、その詳細な形状等は求められる冷却能によ
って適宜選択される。
【0011】
【作用】本発明においては、フランジ冷却部材及びウェ
ブ冷却部材を備えた冷却装置本体を箱型とし、これをH
形鋼上部内面であるフランジ内面及びウェブ上面に近接
して配置することで、冷却水の流れる領域を冷却装置本
体とH形鋼内面の狭い領域に規定することができ、冷却
水は主としてフランジ上面からあふれ出ることで除去さ
れる。従って、このような冷却装置では、冷却水をH形
鋼に定常的に均一に到達させることができ、正確な温度
制御を行うことができる。また、このような限定された
領域の冷却水の流れ場を形成することによって冷却能の
ばらつきをなくすることができ、H形鋼内面を均一に冷
却することが可能である。しかもフランジに対向したフ
ランジ冷却部材及びウェブに対向した冷却部材を分離・
独立して設け、それらに対応する冷却水供給・制御系を
夫々分離・独立して設けたので、これらの冷却を独立し
て制御することができ、フランジ及びウェブの冷却能制
御を高精度で行うことができる。従って、H形鋼内面の
冷却の均一性が一層高いものとなる。さらに、冷却装置
本体をH形鋼長手方向に沿って設けるので、H形鋼を長
手方向に沿って同時に冷却することができ、長手方向に
温度分布も生じない。さらに、このように分離・独立し
てフランジ及びウェブの冷却を制御することができるの
で、熱処理の自由度が高い。
【0012】冷却装置とH形鋼内面との距離の最適値は
求められる冷却能や、ノズルの形状、圧力、流量などの
冷却条件によって変わるが、一般には5mm以上50m
m以下であり、20mm程度が望ましい場合が多い。
【0013】また、ウェブに対向する前記ウェブ冷却部
材が入れ子状に構成され、異なるウェブ幅のH形鋼に対
応してその前記ウェブに対向する面の面積の大きさを可
変としたので、異なるウェブ幅のH形鋼に対して冷却装
置を新たに設置することなく同一の冷却装置で対応する
ことが可能である。
【0014】さらに、前記冷却装置本体を、夫々フラン
ジ冷却部材及びウェブ冷却部材を備えウェブの幅方向に
沿って配置された少なくとも2つの箱型部材で構成し、
この少なくとも2つの箱型部材を前記ウェブの幅方向に
沿って移動可能にすることにより、異なるウェブ幅のH
形鋼の冷却に対応することができる。この場合、冷却水
はこれらの箱型部材の間にも流れを生じるが、そのうち
H形鋼長手方向の流れは冷却能をばらつかせるほど大き
くないので問題はない。即ちこの場合でも冷却水は主と
してフランジ上部からあふれ出ることによって除去され
る。
【0015】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。 (実施例1)図1はこの実施例の冷却装置を示す正面図
(H形鋼ウェブ幅方向)、図2はその側面図(H形鋼長
手方向)である。この実施例ではH形鋼製造時の圧延後
の水冷過程において本発明による冷却装置を使用した例
について説明する。
【0016】この冷却装置は、H形鋼10の上部内面で
あるフランジ1の内面及びウェブ2の上面に近接して配
置された冷却装置本体3と、フランジ1内面に冷却水を
噴射してフランジ1を冷却するためのフランジ冷却部材
7aと、フランジ冷却部材7aに冷却水を供給し、その
冷却水を制御するための第1の冷却水供給・制御系(図
示せず)と、ウェブ2上面に冷却水を噴射してウェブ2
を冷却するためのウェブ冷却部材7bと、ウェブ冷却部
材7bの冷却水を供給及び制御するための冷却水供給及
び制御系(図示せず)とから構成される。
【0017】フランジ冷却部材7aはフランジ内面に対
向するようにして設けられ、フランジ内面に対して冷却
水を噴射するための複数の噴射口を有している。また、
ウェブ冷却部材7bはウェブ上面に対向するようにして
設けられ、ウェブ上面に対して冷却水を噴射するための
複数の噴射口を有している。そして、これらフランジ冷
却部材7a及びウェブ冷却部材7bは仕切板8によって
分離されている。
【0018】また、第1及び第2の冷却水供給・制御系
は互いに分離・独立しており、各冷却水供給・制御系か
ら冷却水パイプ9を通って、冷却部材7a及びウェブ冷
却部材7bに流量が制御されつつ冷却水が供給される。
【0019】冷却ゾーンにおける上記冷却装置が配置さ
れた位置に、図1及び図2に示されるようにH形鋼をセ
ッティングし、H形鋼長手方向同時に冷却を開始し、H
形鋼を長手方向に±300mm揺動させながら、冷却を
行った。H形鋼下面側、及びフランジ外面の冷却に関し
ては従来のスプレイノズルを使用した。
【0020】H形鋼として、長さ=7m、H=600m
m、B=600mm、t1 =30mm、t2 =30mm
のものを用いた。冷却装置は固定配置されており、冷却
装置の全長8mで、冷却装置とH形鋼フランジ、ウェブ
間の距離は20mmに設定した。
【0021】各冷却部材7a,7bは、孔径4mm、孔
中心間距離10mmで千鳥配置された冷却水噴射口とし
ての複数の孔が形成された多孔板であり、これら冷却部
材から冷却水を噴出させた。冷却水は水量密度に換算し
てフランジ側1500 l/m2 ・min、ウェブ側1
200 l/m2 ・minとした。
【0022】この場合に、冷却水は主としてフランジ上
部からあふれ出ることによって除去された。このときの
H形鋼各部(ウェブ、フランジの表面下2mm)での温
度推移を熱電対を使用し実測したところ、同一時間で最
大12℃の温度差範囲内におさまった。
【0023】一方、同一の測定を従来技術を用いて冷却
した場合に対して行った。その結果、H形鋼フランジ外
面のみの冷却では、水量密度1000 l/m2 ・mi
nから2000 l/m2 ・minの複数のスプレイノ
ズルを種々の間隔で配置、調整したが、フランジ、ウェ
ブ間でおよそ60℃以上の温度差を生じた。
【0024】またスプレイノズルを組み合わせる方法を
採用し、各種組み合わせを工夫してもおよそ80℃以上
の温度差を生じた。特に後者の場合、ウェブ長手方向の
温度差を解消することはきわめて困難であった。
【0025】この結果から、本発明によってH形鋼のフ
ランジ、ウェブを従来よりも極めて均一に冷却すること
ができることが確認された。なおこの実施例において、
冷却装置は長手方向にいくつかに分割、配置されても良
いことは言うまでもない。 (実施例2)図3はこの実施例の冷却装置を示す正面図
である。この実施例においては、ウェブ冷却部材7bが
入れ子状に構成されており、外側部7b1 及び内側部7
2からなっている。そして、外側部7b1 を含む両側
部分を移動させることにより、2つの外側部7b1 の間
の内側部7b2 に対応する開口部Sの大きさを変化させ
ることができ、これによりウェブ冷却部材7bのウェブ
に対向する面の面積の大きさが変化する。このような構
造をとることによって異なるウェブ幅のH形鋼に対して
同一の冷却装置で対応することが可能となる。
【0026】この実施例ではH形鋼のウェブ幅H=50
0mm、及び600mmであり、各冷却部材から噴射さ
れる冷却水は独立に制され、入れ子になっている中央の
内側部7b2 は水量密度1100l/m2 ・min、ウ
ェブ幅方向端に対応する外側部7b1 は水量密度120
0l/m2 ・minとし、その他の条件は実施例1と同
様とした。
【0027】このときのH形鋼各部(ウェブ、フランジ
の表面下2mm)での温度推移を熱電対を使用し実測し
たところ、H=500mmのH形鋼で最大11℃の温度
差範囲内であった。またH=600mmのH形鋼で最大
18℃の温度差範囲内であった。 (実施例3)図3はこの実施例の冷却装置を示す正面図
である。この実施例は箱型の冷却装置本体3を、ウェブ
幅方向に沿って配置された2台の箱型部材3a,3bで
構成し、これら2つの箱型部材3a,3bをウェブの幅
方向に沿って移動可能としてH形鋼上面の冷却を行っ
た。このような構造をとることによって実施例2と同
様、異なるウェブ幅のH形鋼に容易に対応することがで
きる。
【0028】この実施例ではH形鋼のウェブ幅H=50
0mm、及び600mmHとした。このときの2台の冷
却装置の間隔はそれぞれのウェブ幅に対応して20m
m、及び120mmとした。また冷却水は水量密度に換
算してフランジ側1500 l/m2 ・min、ウェブ
側1400 l/m2 ・minとした。
【0029】その他の条件は実施例2と同様とした。但
し、この実施例での冷却装置の形状は、冷却水の流動を
考慮し、分割された領域からの冷却水の排出を円滑にす
るため、分割された領域でやや曲率を持たせた。
【0030】このときのH形鋼各部(ウェブ、フランジ
の表面下2mm)での温度推移を熱電対を使用し実測し
たところ、H=500mmのH形鋼で最大14℃の温度
差範囲内であった。またH=600mmのH形鋼で最大
18℃の温度差範囲内であった。実施例1、2と比較す
るとウェブ長手方向に流動する冷却水が多いためウェブ
長手方向の温度差が実施例1、2と比較してやや大きく
なったが、2台の冷却装置の間隔が200mm程度まで
は特に大きな温度差は生じないので実用上差し支えな
い。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、箱型の冷却装置本体をフランジ内面及びウェブ上面
に近接して設けるようにし、夫々、フランジ冷却部材及
びウェブ冷却部材を分離・独立して設け、これらに対す
る冷却水の供給・制御を分離独立して行うようにしたの
で、H形鋼の各部位を同一の温度履歴をたどって冷却す
ることができ、均一冷却が可能となる。従って、不均一
冷却にともなう形状不良の問題が解消される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係るH形鋼の冷却装置を
示す正面図。
【図2】図1に示す冷却装置の側面図。
【図3】この発明の他の実施例に係るH形鋼の冷却装置
を示す正面図。
【図4】この発明のさらに他の実施例に係るH形鋼の冷
却装置を示す正面図。
【図5】従来のスプレイノズルを用いたH形鋼フランジ
外面の冷却している状態を示す模式図。
【符号の説明】
1…フランジ、2…ウェブ、3…冷却装置、6a…スプ
レイノズル、7…フランジ冷却ノズル、7b…ウェブ冷
却ノズル、8…仕切板、9…冷却水パイプ、10…H形
鋼。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21D 9/00 102 B21B 45/02 320

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 H形鋼製造時の冷却過程において、H形
    鋼をH型姿勢で水冷するH形鋼の冷却装置であって、 H形鋼上部内面であるフランジ内面およびウェブ上面に
    50mm未満に近接して、その長手方向に沿って配置さ
    れる箱型の冷却装置本体と、 前記本体に、フランジ内面に対向するようにして設けら
    れ、フランジ内面に対して冷却水を噴射するための複数
    の噴射口を有するフランジ冷却部材と、 前記フランジ冷却部材に冷却水を供給し、その冷却水を
    制御するための第1の冷却水供給・制御系と、 前記本体に、ウェブ上面に対向するようにして設けら
    れ、ウェブ上面に対して冷却水を噴射するための複数の
    噴射口を有し、かつ、異なるウェブ幅のH形鋼に対応し
    て、ウェブに対向する面の面積の大きさが可変となるよ
    うに入れ子状としたウェブ冷却部材と、 前記ウェブ冷却部材に冷却水を供給し、その冷却水を制
    御するための第2の冷却水供給・制御系と、を具備し、 前記フランジ冷却部材と前記ウェブ冷却部材とが分離、
    独立しており、かつ前記第1の冷却水供給及び制御系
    と、前記第2の冷却供給及び制御系とが分離、独立して
    いることを特徴とするH形鋼の冷却装置。
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