JP3225721B2 - H形鋼内面の冷却水制御装置 - Google Patents

H形鋼内面の冷却水制御装置

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JP3225721B2 JP33411193A JP33411193A JP3225721B2 JP 3225721 B2 JP3225721 B2 JP 3225721B2 JP 33411193 A JP33411193 A JP 33411193A JP 33411193 A JP33411193 A JP 33411193A JP 3225721 B2 JP3225721 B2 JP 3225721B2
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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形鋼製造における冷
却水制御装置に関し、より詳しくは、H形鋼をH型姿勢
で水冷する際に、H形鋼上部内面であるフランジ内面及
びウェブ上面に供給される冷却水を制御するH形鋼内面
の冷却水制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】H形鋼製造時にH形鋼上部内面に冷却水
が滞留するが、この冷却水はウェブ上面を流動し、ウェ
ブを不均一に冷却し、H形鋼長手方向の温度差やフラン
ジ、ウェブ間の温度差を生じさせ、熱応力による形状不
良や冷却むらによる性能不均一等の問題を引き起こす。
【0003】特公平5−73806号公報には図4に示
すような装置でH形鋼上部内面の冷却水を制御する方法
が示されている。すなわち、H形鋼上部内面に多数の孔
90を有する部材30を配置し、孔90から空気を吹き
出すことによりH形鋼上部内面の冷却水を堰止めること
が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図4に示
される装置では、ウェブ部とフランジ部の空気吹き出し
機構は独立しておらず、孔90からの空気吹き出しを独
立に供給、制御していないので、H形鋼上部内面の冷却
水を完全に堰止めるには、個々のノズルに空気を供給
し、制御している場合と比較して、大きな圧力、流量で
吹かざるを得ず。空気量等に無駄が多くなる。
【0005】また特公平5−73806号公報には言及
されていないが、図4に示されるような構造の冷却水制
御装置では、孔90から一様に空気を吹き出すことは事
実上困難であり、空気吹き出しが弱い部分からの冷却水
の漏れ出しを防止するためには更に大きな圧力、流量が
吹かざるを得ず、ますます空気量等に無駄が多くなる。
【0006】この発明はかかる事情に鑑みてなされたも
のであって、無駄の少ない最適な流体量でH形鋼上部内
面の冷却水制御を行うことが可能であるH形鋼内面の冷
却水制御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型姿勢で水冷する場合におけるH形鋼内面の冷却
水制御装置であって、H形鋼ウェブ上に、ウェブ及びフ
ランジに近接して配置され、箱型形状を有する本体と、
前記本体に設けられ、前記フランジ内面に対してウェブ
上面からフランジ上面以上の高さまで冷却水制御用流体
を噴射するための第1のノズル部と、前記本体に前記第
1のノズル部とは分離独立して設けられ、前記ウェブ上
面に対してウェブ全幅にわたって冷却水制御用流体を噴
射する第2のノズル部と、前記各ノズル部に供給される
べき冷却水制御用流体を独立に供給及び制御する流体供
給・制御手段と、を備え、夫々H形鋼の長手方向に沿っ
て設けられた一対の冷却水制御部を具備することを特徴
とするH形鋼内面の冷却水制御装置を提供する。この場
合に、冷却水制御用流体は、水又は空気であることが望
ましい。
【0008】
【作用】本発明の冷却水制御装置は、本体に冷却水制御
用流体を噴射するためのノズル部をフランジ側、及びウ
ェブ側にそれぞれ独立して設け、各ノズルの流量、圧力
を独立して制御できるようにすることで、各部の状況に
適合した条件で、流体を噴射することができる。また本
体の形状を箱型とし、H形鋼ウェブ、フランジに近接し
て配置することで、冷却水制御装置自体で冷却水の流れ
を堰止めることができ、かつ冷却水の漏れ出ようとする
流路を狭めて冷却水制御を容易にし、冷却水制御用流体
によって冷却水制御装置から漏れ出る冷却水を完全にな
くすことが可能となる。従って、この冷却水制御装置の
一対の冷却水制御部で区切られた領域内に冷却水を完全
に堰止めることでき、H形鋼上部内面の冷却水制御を完
全に行うことができる。
【0009】この冷却水制御装置の一対の冷却水制御部
の間の領域内でのH形鋼上部内面の冷却はいわば浸漬状
態で長手方向やウェブ、フランジが同時に冷却されるの
で、冷却むらがなく、均一冷却が可能である。これによ
り均質な熱処理を実現し、高強度等の高い性能を実現す
ることが可能である。なお、冷却水制御装置で堰止めら
れた冷却水は、フランジ上部からあふれ出ることにより
除去される。
【0010】冷却水制御装置から吹き出される流体の吹
き出し角度θは図2、図3に図示されるように、漏れ出
ようとする冷却水に対抗する運動量を与えるように、フ
ランジ、ウェブにおいて漏れ出ようとする冷却水の流れ
方向に関して90°以上で、150°以下程度であるこ
とが望ましい。但しこの設定の最適値は冷却水制御装置
から吹き出される流体の種類、圧力、流量等や冷却水制
御装置のノズル形状、そして冷却水制御装置とフラン
ジ、ウェブ間隔によって異なる。
【0011】ノズル部のノズル形状はスリット、多孔部
材等が適用できるが、スリット形状を選択することによ
って、最も効率よく、かつ完全に冷却水を制御できる場
合が多い。
【0012】この冷却水制御装置を使用したH形鋼のオ
ンライン冷却ではH形鋼を走行させ、冷却水制御装置は
特定箇所に固定しても良いし、逆にH形鋼は走行させず
に固定し、冷却水制御装置を移動させながらH形鋼の冷
却を行うことや、H形鋼及び冷却水制御装置対の双方を
同方向または逆方向に移動させながらH形鋼の冷却を行
うことでも同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
【0013】また、この冷却水制御装置で使用される流
体を、水、空気等に変更可能であることにすることによ
り、冷却水制御装置の位置設定や使用できるユーティリ
ティに応じて最適な組み合わせで冷却水制御を行うこと
が可能である。またこの冷却水制御装置での冷却能制御
も実現できる。すなわち、例えばフランジに対してウェ
ブの過冷が問題となる場合、フランジ側のノズル部から
噴射させる流体を水とし、ウェブ側のノズル部から噴射
させる流体を空気とすることにより、フランジ側の冷却
能を向上させ、温度管理をより厳密に行うことが可能で
ある。
【0014】なお本発明による冷却水制御装置によって
冷却水を制御することにより、従来問題となっていたH
形鋼上部内面の冷却を均一に行うことが可能となるた
め、本発明による冷却水制御装置を用いることにより、
H形鋼外側面やH形鋼下面の冷却に関しては、公知のス
プレイノズル等での冷却で十分に均一な冷却を行うこと
ができる。H形鋼外側面の冷却に関しては、公知のスプ
レイノズル等によるH形鋼外側面の冷却を本発明による
冷却水制御装置における一対の冷却水制御部の中間の場
所で行うことで、フランジ外面からのスプレイノズル等
からの冷却水の跳ね返りが問題となることはない。また
H形鋼下面の冷却に関しては冷却水はすべて下方に跳ね
落ちるので冷却が不均一になることはない。但し、もち
ろんH形鋼寸法等の条件に応じて、H形鋼外側面やH形
鋼下面の冷却に関して流量や噴射角度等の条件設定が必
要になることは言うまでもない。
【0015】この発明に係るH形鋼内面の冷却水制御装
置は、フランジ側、ウェブ側の各ノズルに独立に流体を
供給し、各ノズルの流量、圧力を独立に制御するので必
要最小限の流量、圧力で制御することが可能である。こ
れによりH形鋼上部内面の冷却水を特定の場所に完全に
限定し、H形鋼長手方向にわたって厳密な均一冷却が可
能で、均質で高性能なH形鋼の製造を実現できる。
【0016】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図1乃至3はこの発明に係る冷却装置を示すものであ
る。図1は、この冷却水制御装置の一方の冷却水制御部
5を示しており、この冷却水制御部5は、H形鋼10の
ウェブ1及びフランジ2に近接して配置された箱形の本
体5aと、本体5aに設けられフランジ内面に対してウ
ェブ1の上面からフランジ2の上面以上の高さまで冷却
水制御用流体を噴射するための第1のノズル部(スリッ
トノズル)8と、本体5aに設けられウェブ1の上面に
対してウェブ1の全幅にわたって冷却水制御用流体を噴
射する第2のノズル部9(スリットノズル)とを備えて
いる。そして第1のノズル部8と第2のノズル部9とは
分離板7により分離され、これらに供給されるべき冷却
水制御用流体は図示していない流体供給・制御系によっ
て独立に制御される。なお、参照符号6は各ノズル部に
流体を供給するための流体供給管である。
【0017】図2に示すように、このような冷却水制御
部5が対となって冷却水制御装置が構成されている。こ
の装置を用いてH形鋼製造時の圧延後の水冷過程におけ
るH形鋼上面冷却水を実際に制御した結果について示
す。
【0018】ここでは、ウェブ幅H=600mm、フラ
ンジ高さB=600mm、ウェブ厚みt1 =30mm、
フランジ厚みt2 =30mmとし、このH形鋼10を2
0m/分の速度で水冷ゾーンを移動させた。H形鋼の冷
却は複数の公知のスプレイノズルを使用し、H形鋼上方
からフランジ面に向けて行った。またフランジ外側面、
及び下方からも同時に同様のスプレイノズルで冷却を行
った。冷却水制御装置の一対の冷却水制御部5はフラン
ジ2内面、及びウェブ1上面との間隔を20mmとして
配置した。冷却水制御部5は前記フランジ2内面、及び
前記ウェブ1上面に向かって制御流体としての空気を噴
射するスリットノズル3、及びそれらの圧縮空気の供給
・制御系を備えている。但し圧縮空気の供給・制御系は
図示していない。
【0019】図2に示すようにこの冷却水制御装置にお
いて、一対の冷却水制御部5を4mの間隔で配置した。
この実施例ではスリット間隔2mmのスリットノズルか
ら空気を吹き出し(流量はそれぞれ3m3 /分、圧力は
フランジ側3kg/cm2 G、ウェブ側3.2kg/c
2 G、噴射角度θは漏れ出ようとする冷却水の流れ方
向に対してフランジ、ウェブからそれぞれ135°)、
冷却水をウェブ1上面の冷却水制御部5に挟まれた領域
に完全に堰止めた。堰止められた冷却水はフランジ2か
らあふれ出ることにより除去された。
【0020】このときの水冷ゾーン出側でのウェブ、フ
ランジの表面下2mmでの各部の温度推移を熱電対を使
用し実測したところ最大11℃の温度差範囲内におさま
った。また水冷ゾーン出側でのウェブ、フランジの表面
での各部の温度推移を放射温度計を使用し実測したとこ
ろ最大15℃の温度差範囲内におさまった。
【0021】これに対し、図4に示す従来の冷却水制御
装置を用いて同様の冷却を施し、同様の温度測定を行っ
たところ、ウェブ、フランジで115℃を越える温度差
を生じ、本発明による均一冷却の効果は非常に大きいこ
とが確認された。この場合、ウェブ、フランジ接合部か
らの水の漏れ出しを完全に止めることはできなかった。
【0022】なおこの実施例では各ノズルとも空気を吹
き出したが、例えばウェブの過冷が問題となるときは、
例えばウェブ側を空気とし、フランジ側を水とすること
で、冷却と冷却水制御を兼ねて行うことも可能である。
この様に冷却能を向上させたいときは各ノズルから水を
吹き出すことで対応できる場合がある。但し、水を噴射
する場合は、噴射した水が冷却水制御装置から漏れ出な
いようにノズルの噴射角度θを調整する必要がある。こ
の噴射角度θはノズル形状、圧力、流量、冷却水制御装
置と形鋼間の距離、堰止める領域の大きさ等の条件によ
って異なるが、多くの場合、漏れ出ようとする冷却水の
流れ方向に対して、フランジ面、ウェブ面から135°
以上程度から150°以下程度であることが望ましい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、H形鋼上部内面の冷却水制御をフランジ面、ウェブ
面に対してそれぞれ独立して制御するので、従来と比較
して無駄の少ない最適な流量でH形鋼上部内面の冷却水
を特定箇所に限定でき、H形鋼長手方向にわたって均一
冷却が可能である。従って、本発明を採用することによ
り高性能なH形鋼を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る冷却水制御装置の一
方の冷却水制御部の配置位置をを示す模式図。
【図2】この発明の一実施例に係る冷却水制御装置の配
置を模式的に示す縦断面図。
【図3】この発明の一実施例に係る冷却水制御装置に係
るの一方の冷却水制御部及びフランジ内面側の冷却水制
御用流体の噴射角度を示す模式図。
【図4】従来の冷却水制御装置をH形鋼内面に配置した
状態を示す図。
【符号の説明】
1…ウェブ、2…フランジ、3…スリットノズル、4…
スプレイノズル、5…冷却水制御部、6…流体供給管、
7…仕切板、8,9…ノズル部、10…H形鋼。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−285522(JP,A) 特公 平5−73806(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 45/02 320 C21D 9/00 102

Claims (3)

    (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型姿勢で水冷する場合におけるH形鋼内面の冷却
    水制御装置であって、 H形鋼ウェブ上に、ウェブ及びフランジに近接して配置
    され、箱型形状を有する本体と、 前記本体に設けられ、前記フランジ内面に対してウェブ
    上面からフランジ上面以上の高さまで冷却水制御用流体
    を噴射するための第1のノズル部と、 前記本体に前記第1のノズル部とは分離独立して設けら
    れ、前記ウェブ上面に対してウェブ全幅にわたって冷却
    水制御用流体を噴射する第2のノズル部と、 前記各ノズル部に供給されるべき冷却水制御用流体を独
    立に供給及び制御する流体供給・制御手段と、を備え、
    夫々H形鋼の長手方向に沿って設けられた一対の冷却水
    制御部を具備することを特徴とするH形鋼内面の冷却水
    制御装置。
  2. 【請求項2】 少なくとも1つのノズルから吹き出され
    る流体が空気であることを特徴とする請求項1に記載の
    H形鋼内面の冷却水制御装置。
  3. 【請求項3】 少なくとも1つのノズルから吹き出され
    る流体が水であることを特徴とする請求項1に記載のH
    形鋼内面の冷却水制御装置。
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