JP3327223B2 - Ｕ形鋼矢板の冷却方法および冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は例えば熱間圧延ラ
インにおけるＵ形鋼矢板の冷却方法および冷却装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９はＵ形鋼矢板の一般的な形状を示す
端面図である。図において、１はウエブ部、２はフラン
ジ部、３はフィレット部、４は爪部であり、これらの各
要素からＵ形鋼矢板５が構成されている。前記Ｕ形鋼矢
板５は一般に、素材を加熱し、粗圧延機、一台以上の中
間圧延機、仕上げ圧延機の各孔形圧延によって製造され
る。このようなＵ形鋼矢板は５は、一般にウエブ部１の
肉厚がフランジ部２の肉厚よりも厚いため、圧延終了直
後の各部の平均温度はウエブ部１の方がフランジ部２よ
り５０〜１５０℃あるいはそれ以上に温度が高い。

【０００３】そのため、図１０の（ａ）（ｂ）に示すよ
うに変態点Ａｒ₃ 以上の変態開始前の温度あるいはフラ
ンジ部とウエブ部の温度差がある状態で圧延が終了し、
冷却床で放冷させると、圧延後の真直な状態から、放冷
されるにつれて熱収縮差により、温度が高いウエブ部１
がフランジ部２に比べて相対的に短くなって全長曲がり
が生じ、最終的にウエブ部１を内側に、爪部を外側にし
て、図１１に示すような上下方向の大きな反り（上反
り）が発生し、搬送上のトラブルや、冷間矯正が難しく
なる等の不具合が多々発生する。なお、図１１のｈは反
り量である。

【０００４】このような上反りの解消、あるいは低減さ
せる手法として、従来以下のようなものが提案されてい
る。例えば特開昭５７−１４９００３号公報（第１従来
例）には、最終仕上げ圧延直前にＵ形鋼矢板のフランジ
部を変態点Ａｒ₃ と変態点Ａｒ₁ との間の温度に冷却処
理を行ってから最終仕上げ圧延することで、上反り発生
を抑えるようにしたものが示されている。

【０００５】また、例えば特開昭５８−２１５２０３号
公報（第２従来例）には、図１２および図１３に示すよ
うにフランジ部２とウエブ部１の温度調整を、逆Ｕ字姿
勢に置かれたＵ形鋼矢板５の上下に配置したフルコーン
スプレーノズル６よりそれぞれの部位に水を噴射するこ
とで行うとともに、その際、仕上げ圧延前のウエブ部１
の温度をフェライト変態開始温度の変態点Ａｒ₃ 以下と
し、かつフランジ部２とウエブ部１の平均温度差を５０
℃以内に抑えるようにして、上反り発生を抑えるように
したものが示されている。

【０００６】また、例えば特開昭５９−７４１９号公報
（第３従来例）には、最終仕上げ圧延前から仕上げ圧延
後に至るまでウエブ部の水冷を行うとともに、その際、
最終仕上げ圧延時点から圧延後におけるフェライト変態
終了時点までのウエブ部の平均温度Ｔｗとフランジ部の
平均温度Ｔｆとの平均温度差（Ｔｗ−Ｔｆ）を５０℃以
下に保持させ、かつ圧延前の冷却姿勢は逆Ｕ字姿勢、圧
延後の冷却姿勢はＵ字姿勢として、何れも下方に配置し
たノズルよりウエブ部位に水を噴射することで行い、こ
れによって上反り発生を抑えるようにしたものが示され
ている。

【０００７】また、例えば特開昭６３−２２０９１７号
公報（第４従来例）には、圧延終了後、強制的にＵ形鋼
矢板を拘束して、水冷などの強制冷却による手段を用い
て冷却し、変態点を下回る温度あるいは必要な部分を冷
却して、冷却後拘束を解くことで、上反り発生を抑える
ようにしたものが示されている。

【０００８】また、例えば特公平６−１０２２０２号公
報（第５従来例）には、仕上げ圧延の最終パスを通すに
先立ち、Ｕ形鋼矢板を拘束して冷却し、その後、最終パ
スを通す再圧延を行うことで、上反り発生を抑えるよう
にしたものが示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最終仕
上げ圧延直前にＵ形鋼矢板のフランジ部を変態点Ａｒ₃
と変態点Ａｒ₁ との間の温度に冷却処理を行ってから最
終仕上げ圧延する第１従来例にあっては、ウエブ部の温
度が既述したようにフランジ部より５０〜１５０℃以上
高く、変態点Ａｒ₃ 以上の温度となっている。したがっ
て、フランジ部の温度のみに着目し、ウエブ部の温度調
整についての考慮がないこの第１従来例では、例えフラ
ンジ部の温度を変態点Ａｒ₃ とＡｒ₁ の間に調整したと
しても、その温度から常温までのフランジ部の収縮率
と、その間のウエブ部の収縮率が異なるため、放冷後の
常温時の上反り発生の抑制に限界がある。

【００１０】また、フランジ部とウエブ部の温度調整
を、逆Ｕ字姿勢に置かれたＵ形鋼矢板の上下に配置した
フルコーンスプレーノズルよりそれぞれの部位に水を噴
射することで行っている第２従来例にあっては、以下の
ような問題が存在している。 ａ）ウエブ部上面から冷却液をかけると、図１２に示す
ようにＵ形鋼矢板５表面の両フランジ部２，２から両爪
部４，４まで冷却液がかかり、フランジ部とウエブ部の
両方が冷却され、肉厚の薄い両フランジ部２，２の冷却
が進んでしまい、ウエブ部１と両フランジ部２，２の温
度差が広がってしまうばかりでなく、両フランジ部２，
２の先端が過冷却されてしまう。

【００１１】ｂ）また、ウエブ部下面からウエブ部分を
ねらって冷却液を噴射させると、図１３に示すようにＵ
形鋼矢板５のウエブ部１は当然冷却されるが、Ｕ形鋼矢
板５の形状とフルコーンスプレーノズルの噴射形態によ
り、ウエブ部１に当たった冷却液は両フランジ部２，２
へ流れて接触し、フランジ部とウエブ部の両方が水冷さ
れ、肉厚の薄い両フランジ部２，２の冷却が進んでしま
い、ウエブ部１と両フランジ部２，２の温度差が広がっ
てしまう。なお、ここでいうフランジ部への冷却液の接
触とは、ウエブ部の面を伝って流れてくるものはもちろ
んのこと、ウエブ部の面で跳ねてフランジ部へかかる跳
水も含むものである。

【００１２】そこで、この第２従来例では、仕上げ圧延
前のウエブ部１の温度をフェライト変態開始温度の変態
点Ａｒ₃ 以下とし、かつフランジ部２とウエブ部１の平
均温度差を５０℃以内に抑えるようにしているが、この
場合には以下のような問題が発生する。 ｃ）一般にＵ形鋼矢板は孔型圧延によって行われてお
り、フェライト変態開始温度まで温度を下げて圧延する
ことは、圧延機や圧延ローラに負荷がかかり過ぎ、仕上
げ圧延が厳しくなる。 ｄ）逆Ｕ字姿勢に置かれたＵ形鋼矢板５は、フィレット
部の温度が最も高く、さらにフランジ部２、ウエブ部１
のそれぞれの面内における温度分布も一様でなく、その
上、フランジ部２とウエブ部１の間で平均温度差が生じ
ているため、ウエブ部とフランジ部それぞれの温度を調
整することは容易でなく、平均温度差を縮めるのに限界
がある。

【００１３】また、この第２従来例では、Ｕ形鋼矢板を
Ｕ字姿勢にしてウエブ部とフランジ部を冷却することに
ついても開示されているが、この場合には以下のような
問題が発生する。 ｅ）Ｕ形鋼矢板の圧延ライン内での搬送は、一般に搬送
ロールにより行われており、Ｕ字姿勢にした場合、ウエ
ブ部の表面に疵が付くのを避けられない上、Ｕ形鋼矢板
をＵ字姿勢にするための反転装置が新たに必要となり、
製造上のコストアップとなる。 ｆ）冷却時に置いてもＵ形鋼矢板を搬送せねばならず、
Ｕ字姿勢では前記ｅ）と同様にウエブ表面に疵が発生す
るおそれがある。

【００１４】また、最終仕上げ圧延前から仕上げ圧延後
に至るまでウエブ部の水冷を行うとともに、その際、最
終仕上げ圧延時点から仕上げ圧延後におけるフェライト
変態終了時点までのウエブ部の平均温度Ｔｗとフランジ
部の平均温度Ｔｆとの平均温度差（Ｔｗ−Ｔｆ）を５０
℃以下に保持させ、かつ圧延前の冷却姿勢は逆Ｕ字姿
勢、圧延後の冷却姿勢はＵ字姿勢として、何れも下方に
配置したノズルよりウエブ部位に水を噴射することで行
い、これによって上反り発生を抑えるようにした第３従
来例にあっても、前述の第２従来例と同様に前記ｂ），
ｄ），ｅ），ｆ）のような問題が存在する。

【００１５】また、圧延終了後、強制的にＵ形鋼矢板を
拘束して、水冷などの強制冷却による手段を用いて冷却
し、変態点を下回る温度あるいは必要な部分を冷却し
て、冷却後拘束を解くことで、上反り発生を抑えるよう
にした第４従来例にあっては、大量生産されるＵ形鋼矢
板の製造ライン内に拘束装置が設置されることとなり、
生産性を著しく阻害するばかりでなく、拘束装置の設備
投資がかかるのは避けられない。

【００１６】また、仕上げ圧延の最終パスを通すに先立
ち、Ｕ形鋼矢板を拘束して冷却し、その後、最終パスを
通す再圧延を行うことで、上反り発生を抑えるようにし
た第５従来例にあっても、前述の第４従来れと同様に製
造ライン内に拘束装置が設置される関係で、生産性が低
下し、かつ設備投資が必要となる。

【００１７】以上のように、いずれの従来例において
も、Ｕ形鋼矢板の厚いウエブ部を強制冷却する必要性に
触れいてはいるものの、逆Ｕ字姿勢での圧延中、圧延機
の間、圧延終了後、または拘束しながら、のいずれの時
点においても、フランジ部への冷却液の接触率を低減さ
せながらウエブ部のみを冷却することについての考察が
なく、フランジ部とウエブ部の平均温度差を縮めるのに
限界があり、平均温度差を４０〜５０℃くらいまでしか
縮められないのが実状であった。

【００１８】本願発明者等は、その原因を探求し、逆Ｕ
字姿勢におかれたＵ形鋼矢板のフランジ部への冷却液の
接触率を低減させてウエブ部の冷却効率を上げるには、 Ｕ形鋼矢板のフィレット部と冷却液の衝突点との間に
所定幅の非冷却部を形成すること、 フランジ部への冷却液の接触率を１５％以下に抑える
こと、 前記を実現するためには、フルコーンスプレーノ
ズルのように冷却液を拡散放出するノズルは不適であ
り、ウエブ部の下面にフラットスプレーノズルを対向さ
せて配置し、ウエブ部下面の両側から冷却液を衝突させ
て中央部から落下させる形態をとらせることが好ましい
こと、 前記非冷却幅とフラットスプレーノズルの噴射角度と
は密接に関係しており、その関係を明確にすることで、
初めてフランジ部への冷却液の接触率１５％以下の制御
が可能となること、を知見した。

【００１９】本発明は、叙情の問題点と、従来知られて
いなかった前記〜の知見に鑑み、逆Ｕ字姿勢におか
れたＵ形鋼矢板のフランジ部分への冷却液の接触率を大
きく低減でき、ウエブ部分のみの冷却を可能にし、フラ
ンジ部とウエブ部の平均温度差を従来の限界を超えて圧
縮できるようにすることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の発明
は、搬送ラインに沿って連続する冷却装置の一部または
全長に亘って少なくとも２列配置されたフラットスプレ
ーノズルから、中央に向き合うように水平方向と８０度
以下の角度で最外側に噴射される冷却液が、逆Ｕ字姿勢
で搬送されるＵ形鋼矢板のフランジ部とウェブ部の付け
根から２０ｍｍ以上離れたウェブ部下面に衝突するＵ形
鋼矢板の冷却方法である。

【００２１】また、第２の発明は、搬送ラインに沿って
連続する冷却装置の一部または全長に亘って少なくとも
２列配置されたノズル群で、中央に向き合うように水平
方向と８０度以下の角度で冷却液を噴射し、最外側のノ
ズルが逆Ｕ字姿勢で搬送されるＵ形鋼矢板のフランジ部
とウェブ部の付け根から２０ｍｍ以上離れたウエブ部下
面に衝突させるフラットスプレーノズルを設けたＵ形鋼
矢板の冷却装置である。

【００２２】また、第３の発明は、搬送ラインに沿って
連続する冷却装置の一部または全長に亘って少なくとも
２列配置されたフラットスプレーノズルから、中央に向
き合うように水平方向と８０度以下の角度で最外側に噴
射される冷却液が、逆Ｕ字姿勢で搬送されるＵ形鋼矢板
のフランジ部とウェブ部の付け根から２０ｍｍ以上離れ
たウェブ部下面に衝突するとともに、搬送ラインに沿っ
て連続する冷却装置の一部または全長に亘って少なくと
も１列配置されたフルコーンスプレーノズルから噴射さ
れる冷却液が、最外側に噴射されている２本のフラット
スプレーノズルの間のウエブ部下面に衝突するＵ形鋼矢
板の冷却方法である。

【００２３】また、第４の発明は、搬送ラインに沿って
連続する冷却装置の一部または全長に亘って少なくとも
２列配置された冷却ノズル群で、中央に向き合うように
水平方向と８０度以下の角度で冷却液を噴射し、最外側
のノズルで逆Ｕ字姿勢で搬送されるＵ形鋼矢板のフラン
ジ部とウェブ部の付け根から２０ｍｍ以上離れたウエブ
部下面に衝突させるフラットスプレーノズルと、搬送ラ
インに沿って連続する冷却装置の一部または全長に亘っ
て少なくとも１列配置され、逆Ｕ字姿勢で搬送されるＵ
形鋼矢板のウエブ部下面に最外側に噴射されている２本
のフラットスプレーノズルの間に噴射できるフルコーン
スプレーノズルとを設けたＵ形鋼矢板の冷却装置であ
る。

【００２４】また、第５の発明は、第１、２、３または
４の発明で使用する冷却装置において、搬送ラインに沿
って連続する冷却装置の一部または全長に亘って２列以
上配置され水平方向と８０度以下の角度で逆Ｕ字姿勢で
搬送されるＵ形鋼矢板のフランジ部とウェブ部の付け根
から２０ｍｍ以上離れたウエブ部下面に冷却液を噴射す
るフラットスプレーノズルの少なくとも１列またはおよ
び搬送ラインに沿って連続する冷却装置の一部または全
長に亘って少なくとも１列配置され逆Ｕ字姿勢で搬送さ
れるＵ形鋼矢板のウェブ部下面に冷却液を噴射するフル
コーンスプレーノズルが、Ｕ形鋼矢板の側方を拘束する
位置決めガイドで搬送ラインを横断する方向へ移動可能
に設置されているＵ形鋼矢板の冷却装置である。

【００２５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１を示す説明図であり、（ａ）は斜視透視図、
（ｂ）は横断面形状図である。図において、１はウエブ
部、２はフランジ部、３はフィレット部、４は爪部で、
Ｕ形鋼矢板５の各部を構成し、図示する逆Ｕ字姿勢で熱
間圧延ラインのローラーテーブル上を搬送される。７は
搬送方向（Ｕ形鋼矢板５の長手方向）へ扇状に広がるよ
うに冷却液を噴射するフラットスプレーノズルで、搬送
ラインに沿って、その一部または全長に亘って連続して
設置され、逆Ｕ字姿勢でのＵ形鋼矢板５の下方からウェ
ブ部１の下面に向かって、冷却液を噴射するように設け
られている。

【００２６】通常、フルコーンスプレーノズルを利用し
て冷却すると図１２および図１３に示すように、ウェブ
部１に冷却液が衝突後、フランジ部２へ冷却液が跳水と
なって接触する。このフランジ部２への跳水を防ぐため
に、Ｕ形鋼矢板５の下方から、冷却液が扇状に広がるフ
ラットスプレーノズル７によって、フランジ部２へ冷却
液が飛ばないように外側から中側へと噴射角度をつけて
冷却液を両側から噴射し、冷却液をＵ形鋼矢板５のウエ
ブ部１中央部へとウエブ部１下面を冷却しながら流し、
中央部で両方の冷却液同士が接触して下に落ちるように
している。

【００２７】図２はフラットスプレーノズルによる跳水
率と噴射角度との関係を示すグラフ図である。ここで跳
水率Ｐは凡例に示すように、ウエブ部１に衝突した冷却
液の目的とする主流に向かわず、フランジ部方向に流れ
るものをいう。このグラフから噴射角度θを３０度以下
にすると跳水Ｐはなくなることが明らかである。ただ
し、噴射角度を３０度とすることはＵ形鋼矢板５の形状
から不可能である。通常、Ｕ形鋼矢板５のフランジ部２
の傾きから考えると、この噴射角度を６０度以下にする
ことは難しく、その場合、最低でも１０％以上の冷却液
が跳ね返ってフランジ部２方向に流れる。

【００２８】そこでＵ形鋼矢板５の下面にフラットスプ
レーノズル７により冷却液を噴射し、その噴射角度θ
と、非冷却部Ｄｆ、すなわち冷却液を衝突させる衝突点
とフィレット部（ウエブ部中心線とフランジ部中心線と
の交点）からの距離とによって、Ｕ形鋼矢板５のフラン
ジ部２に接触する冷却液の割合である接触率Ｒがどう変
化するのかを検討した。その結果は図３に示すように、
冷却液を衝突させるフィレット部からの非冷却部Ｄｆの
距離を大きくすると、フランジ部２への冷却液の接触率
Ｒは減るが、ウェブ部１の下面を流れる冷却面積が減る
ため、ウェブ部１の冷却効果が減少することがわかる。

【００２９】一方、圧延材を搬送する際は、圧延材が左
右に２０ｍｍ程度は振れるため、非冷却部Ｄｆの距離は
２０ｍｍ程度離す必要がある。また、フランジ部２への
冷却液の接触率Ｒが１５％を超えると、ウェブ部１の冷
却に対してフランジ部２の過大な冷却が問題となってく
る。従ってフランジ部２への冷却液の接触率Ｒを１５％
以下にするためには、噴射角度θがそれぞれ９０度、８
０度、７０度のとき、冷却液のフィレット部から衝突点
までの非冷却部Ｄｆの距離は５０，３３，２０ｍｍ離さ
なければならない。

【００３０】また、非冷却部Ｄｆの距離を３５ｍｍ以上
離すとウェブ部１の冷却効果が小さくなるので、噴射角
度θは８０度以下にすることが必要である。尚、噴射角
度θはフランジ部２の倒れ角度とほぼ同じ角度で噴射す
ることが望ましい。また、便宜上このノズル配置を対向
ノズル配置と呼称する。

【００３１】冷却装置としては、ノズル配置をＵ形鋼矢
板の搬送方向（長手方向）に連続して配置する。また、
鋼矢板の製造時の幅変更に備えて、互いのノズル幅をス
ライド式の移動機構により変更することにより、３００
ｍｍ〜６００ｍｍの様々な幅のＵ形鋼矢板のウェブ部１
を冷却することが可能である。なお、上記対向ノズル配
置はＵ形鋼矢板の搬送方向（長手方向）に２列以上配置
して、その何れかの列からフィレット部から２０ｍｍ離
れた最外側に冷却液を吹き出してもよく、その最外側に
吹き出すフラットスプレーノズル７の噴射角度θは８０
度以下を満足する。

【００３２】上記実施の形態１によれば、ウェブ部１を
効率よく選択冷却することが可能となり、フランジ部２
への冷却液の跳水を防ぐことができる。また、上記実施
の形態１においては、圧延機入り側、出側、拘束装置の
下等、様々な場所に用いることができる。この結果、ウ
ェブ部１とフランジ部２の温度差が確実に解消でき圧延
終了後放冷させて常温になっても、熱歪みによるＵ形鋼
矢板５の変形を防ぐことができる。それにより、搬送に
おけるトラブルが軽減され、生産効率を上げることがで
きる。

【００３３】図４は本発明の実施の形態１の冷却装置を
示す断面説明図であり、Ｕ形鋼矢板５の横側を拘束する
位置決めガイド１０とアクチュエータ１１で横行移動す
るスライド装置１２によって動くスライド式の移動機構
を示している。Ｕ形鋼矢板５のセンターが確実に本発明
の冷却装置が設置されている場所を通るよう、位置決め
ガイド１０を設置することが望ましい。また、Ｕ形鋼矢
板の幅変更に対応できるよう、位置決めガイド１１とフ
ラットスプレーノズル７はスライド式の移動機構と連動
することが望ましい。なお、固定ガイド１０および両側
のフラットスプレーノズル７も移動して、例えば搬送ラ
インの中央に位置合わせするようにしてもよい。

【００３４】また、対向ノズル配置のフラットスプレー
ノズル７間に、図５に示すように１本以上のフルコーン
スプレノズル６または他の形態のノズルを垂直あるい
は、噴射角度を付けて１列または複数列配置してもよ
い。こうすることにより、更に冷却能力を増加させるこ
とができる。中央のノズルの冷却液のフランジ部２への
跳水は外側のフラットスプレーノズル７によって防ぐこ
とができる。

【００３５】

【実施例】実施例１．本発明の実施例１を図６に示す。
この実施例１では、加熱炉、粗圧延機、第一中間圧延機
（何れも図示せず）、第二中間圧延機１３、仕上げ圧延
機１４からなり、第二中間圧延機１３と仕上げ圧延機１
４の間に長さ１５ｍの図４に示した構成の冷却装置１６
を設置した。圧延材は矢印１５に向かって進行する。ノ
ズルは広がり角度が６０度の扇状のフラットスプレーノ
ズル７を用い、ノズル間隔は５００ｍｍ、長手方向に片
側３０本、両側で６０本、搬送ロールを避けて搬送ロー
ルより下側に設置した。

【００３６】また噴射角度θは７０度、２本のフラット
スプレーノズル７中心間の距離は３８４ｍｍで、お互い
対向させて配置しており、また、冷却水のフィレット部
３からの非冷却部Ｄｆの距離は３０ｍｍの位置とした。
フラットスプレーノズル７は搬送ロール面上より１５ｍ
ｍ下に取り付けられ、フラットスプレーノズル７から圧
延材のＵ形鋼矢板５のウエブ部下面まで距離は約２００
ｍｍである。尚、ノズル１本当たりの水量は３０ｌ／ｍ
ｉｎであった。

【００３７】被圧延材は仕上げ圧延後の有効幅５００ｍ
ｍ、仕上げ圧延後のウェブ厚みは約２４ｍｍで第二中間
圧延機仕上がり時は約２８ｍｍである。フランジ厚みは
仕上げ圧延後が平均１１ｍｍ、中間圧延機仕上がり時平
均１３ｍｍである。第二中間圧延機を終了後、ウェブ部
の平均温度は９８３℃、フランジ部の平均温度は９０４
℃で平均温度差が約７９℃あった。この被圧延材を冷却
装置上に０．７５ｍ／ｓで搬送させた。

【００３８】その結果、表１に示すように仕上げ圧延機
前の被圧延材のウェブ部の平均温度は８８０℃、フラン
ジ部の平均温度は８７３℃とほぼ同じ温度にすることが
できた。仕上げ圧延後常温まで放冷させた結果、２０ｍ
当たりの反り量は上側に約３０ｍｍであった。

【００３９】実施例２．本発明の実施例２を図７に示
す。実施例１と同じ圧延ライン構成で、第二中間圧延機
１３と仕上げ圧延機１４の間に長さ１０ｍの図５に示し
た冷却装置１６を設置した。各部のノズル間隔は５００
ｍｍで、各部のノズルは、対向ノズル配置用フラットス
プレーノズル７が各部に２本、その中央に長手方向に長
い楕円型のフルコーンスプレーノズル６が１本配置さ
れ、全部でフラットスプレーノズル７が４０本、フルコ
ーンスプレー６が２０本配置されている。

【００４０】対向ノズル配置用のフラットスプレーノズ
ル７は広がり角度６０度のものを用い、搬送ロール上面
より１５ｍｍ下側に設置した。また楕円型のフルコーン
スプレーノズル６は長手方向噴射角度が６０度、幅方向
噴射角度が１５度を用いた。２本のフラットスプレーノ
ズル中心間の距離は３８４ｍｍで、噴射角度７０度でお
互い対向させて配置しており、また冷却水のフィレット
部から衝突するまでの非冷却部Ｄｆの距離は３０ｍｍの
位置であった。ノズルから圧延材のＵ形鋼矢板のウエブ
部１下面までの距離は約２００ｍｍである。尚、フラッ
トスプレーノズル７からは１本あたり３０ｌ／ｍｉｎ、
フルコーンスプレーノズル６からは１本あたり４０ｌ／
ｍｉｎの冷却水を噴射した。

【００４１】被圧延材は仕上げ圧延後の有効幅５００ｍ
ｍ、仕上げ圧延後のウェブ厚みは約２４ｍｍで第二中間
圧延機仕上がり時は約２８ｍｍである。フランジ厚みは
仕上げ圧延後が平均１１ｍｍ、中間圧延機仕上がり時平
均１３ｍｍである。第二中間圧延機を終了後、ウェブ部
の平均温度は９８７℃、フランジ部の平均温度は９０６
℃で平均温度差が約８１℃あった。この被圧延材を冷却
装置上に１．０ｍ／ｓで搬送させた。

【００４２】その結果、表１に示すように仕上げ圧延機
前の被圧延材のウェブ部の平均温度は８７７℃、フラン
ジ部の平均温度は８７２℃とほぼ同じ温度にすることが
できた。仕上げ圧延後常温まで放冷させた結果、２０ｍ
当たりの反り量は上側に約２８ｍｍであった。

【００４３】実施例３．本実施例では上記実施例２と同
じ圧延ライン構成で、第２の実施例に引き続き有効幅６
００ｍｍのＵ形鋼矢板の冷却を試みた。なお、２本のフ
ラットスプレーノズル７の中心間の距離はスライド式の
移動装置により４４２ｍｍに調整し、噴射角度θは７０
度でお互い対向させて配置している。フルコーンスプレ
ーノズル６のスプレーは、フラットトスプレーノズル７
間のちょうど中央になるよう調整されている。冷却水を
用い、実施例２に同じくフラットスプレーノズル６から
は１本あたり３０ｌ／ｍｉｎ、フルコーンスプレーノズ
ルからは１本あたり４０ｌ／ｍｉｎ冷却水を噴射した。

【００４４】被圧延材は仕上げ圧延後の有効幅６００ｍ
ｍ、仕上げ圧延後のウェブ厚みは約１８ｍｍで第二中間
圧延機仕上がり時は約２２ｍｍである。フランジ厚みは
仕上げ圧延後が平均１２ｍｍ、中間圧延機仕上がり時平
均１５ｍｍである。第二中間圧延機を終了後、ウェブ部
の平均温度は９６５℃、フランジ部の平均温度は９１３
℃で平均温度差が約５２℃あった。これに、この被圧延
材を冷却装置上に１．５ｍ／ｓで搬送させた。

【００４５】その結果、表１に示すように仕上げ圧延機
前の被圧延材のウェブ部の平均温度は９０２℃、フラン
ジ部の平均温度は９００℃とほぼ同じ温度にすることが
できた。仕上げ圧延後常温まで放冷させた結果、２０ｍ
当たりの反り量は上側に約１５ｍｍであった。

【００４６】比較例．上記実施例１〜３との比較例を図
８に示す。比較例では、第二中間圧延機１３と仕上げ圧
延機１４の間にフルコーンスプレーノズル６のみを用い
た長さ１０ｍの冷却装置を設置した。フルコーンスプレ
ーノズル６は搬送方向（圧延材長手方向）に長い楕円型
で長手方向に９０度、幅方向に６０度の噴射特性を持っ
ており、ウェブ部のみに冷却水を衝突させようとした。

【００４７】ノズル間隔は５００ｍｍ、長手方向全部で
２０本、搬送ロールより１５ｍｍ下側、幅方向中央に設
置した。また被圧延材であるＵ形鋼矢板５の下面のウェ
ブ幅は約３００ｍｍであるが、ノズル下面からウエブ部
下面までの距離が２００ｍｍなので、幅方向に噴射角６
０度の角吹きフルコーンスプレーノズルを用いると約２
３０ｍｍの有効冷却幅が得られ、フィレット部には直接
冷却水が衝突しない値である。尚、ノズル１本当たりの
冷却水量は９０ｌ／ｍｉｎであった。

【００４８】被圧延材は仕上がり圧延後の有効幅５００
ｍｍ、仕上げ圧延後のウェブ厚みは約２４ｍｍで第二中
間圧延機仕上がり時は約２８ｍｍである。フランジ厚み
は仕上げ圧延後が平均１１ｍｍ、中間圧延機仕上がり時
平均１３ｍｍである。第二中間圧延機を終了後、ウェブ
部の平均温度は９８１℃、フランジ部の平均温度は９０
３℃で平均温度差が約７７℃あった。この被圧延材を冷
却装置上に１．０ｍ／ｓで搬送させた。

【００４９】その結果、表１に示すように仕上げ圧延機
前の被圧延材のウェブ部１の平均温度は８７１℃、フラ
ンジ部２の平均温度は７８０℃と、当初約７７℃の平均
温度差が約９１℃と広がった。この原因を検討したとこ
ろ、ウェブ部１のみを狙って噴射しているはずの角吹き
フルコーンスプレーノズル６の冷却水はウェブ部１に衝
突後、ウェブ部１を沿ってながれ、かつ、そこから跳水
となって冷却水がフランジ部２を沿ってながれ、ウェブ
部１より薄いフランジ部２は温度が更に下がってしまう
ことが判った。尚、この圧延材は仕上げ圧延後常温まで
放冷させた結果、２０ｍ当たりの反り量は上側に約１８
００ｍｍであった。

【００５０】また、従来冷却しない有効幅５００ｍｍの
Ｕ形鋼矢板は圧延終了後常温になると、２０ｍ当たり約
１５００ｍｍの上反りが発生しており、搬送が困難とな
り、生産性を著しく阻害している。以上の実施例１〜３
と比較例、従来例の温度差と曲がり量の関係は、表１で
明らかなように、本発明によれば良好な結果が得られ優
れていることがわかる。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば次の効果を得ることがで
きる。 １）Ｕ形鋼矢板のウェブ部を確実にフランジ部と同じ温
度レベルまで冷却することができ、圧延終了後常温にな
ったときの反り量を大幅に削減することができる。 ２）ノズルを幅方向に移動することにより、一つの冷却
装置で様々な幅のＵ形鋼矢板を冷却することができる。 ３）反り量の大幅な削減により、矯正機等の咬み込みが
容易となり、矯正効果があがり、生産性が大幅に向上す
る。 ４）拘束装置等の大型設備が不要で、連続的に圧延が可
能なので、大幅なコスト低減が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示す説明図である。

【図２】フラットスプレーノズルによる跳水率と噴射角
度との関係を示すグラフ図である。

【図３】フラットスプレーノズルによるフィレット部か
らの距離と接触率の関係を示すグラフ図である。

【図４】本発明の実施の形態１の冷却装置を示す断面説
明図である。

【図５】本発明の実施の形態１の他の形態を示す説明図
である。

【図６】本発明の実施例１の圧延ラインの概略構成を示
す説明図である。

【図７】本発明の実施例２の圧延ラインの概略構成を示
す説明図である。

【図８】本発明の比較例の圧延ラインの概略構成を示す
説明図である。

【図９】Ｕ形鋼矢板の一般的な形状を示す説明図であ
る。

【図１０】Ｕ形鋼矢板の温度履歴と曲がりとの関係を示
すグラフ図である。

【図１１】Ｕ形鋼矢板の反り状態を示す説明図である。

【図１２】従来のＵ形鋼矢板のウエブ部上面からの冷却
を示す断面状態図である。

【図１３】従来のＵ形鋼矢板のウエブ部下面からの冷却
を示す断面状態図である。

【符号の説明】

１ ウェブ部 ２ フランジ部 ３ フィレット部 ４ 爪部 ５ Ｕ形鋼矢板 ６ フルコーンスプレーノズル ７ フラットスプレーノズル ８ 搬送ローラ ９ 固定ガイド １０ 位置決めガイド １１ アクチュエータ １２ スライド装置 １３ 第二中間圧延機 １４ 仕上げ圧延機 １５ 搬送ライン方向 １６ 冷却装置 １７ 有効幅 θ ノズルの噴射角度 Ｄｆ 非冷却部 θｗ フラットスプレーノズル広がり角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 悦男 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−35148（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−108209（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 45/02 320 C21D 1/00 123 C21D 9/00 102

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送ラインに沿って連続する冷却装置の
   一部または全長に亘って少なくとも２列配置されたフラ
   ットスプレーノズルから、中央に向き合うように水平方
   向と８０度以下の角度で最外側に噴射される冷却液が、
   逆Ｕ字姿勢で搬送されるＵ形鋼矢板のフランジ部とウェ
   ブ部の付け根から２０ｍｍ以上離れたウェブ部下面に衝
   突することを特徴とするＵ形鋼矢板の冷却方法。
2. 【請求項２】 搬送ラインに沿って連続する冷却装置の
   一部または全長に亘って少なくとも２列配置された冷却
   ノズル群で、中央に向き合うように水平方向と８０度以
   下の角度で冷却液を噴射し、最外側のノズルが逆Ｕ字姿
   勢で搬送されるＵ形鋼矢板のフランジ部とウェブ部の付
   け根から２０ｍｍ以上離れたウエブ部下面に衝突させる
   フラットスプレーノズルを設けたことを特徴とするＵ形
   鋼矢板の冷却装置。
3. 【請求項３】 搬送ラインに沿って連続する冷却装置の
   一部または全長に亘って少なくとも２列配置されたフラ
   ットスプレーノズルから、中央に向き合うように水平方
   向と８０度以下の角度で最外側に噴射される冷却液が、
   逆Ｕ字姿勢で搬送されるＵ形鋼矢板のフランジ部とウェ
   ブ部の付け根から２０ｍｍ以上離れたウェブ部下面に衝
   突するとともに、搬送ラインに沿って連続する冷却装置
   の一部または全長に亘って少なくとも１列配置されたフ
   ルコーンスプレーノズルから噴射される冷却液が、最外
   側に噴射されている２本のフラットスプレーノズルの間
   のウエブ部下面に衝突することを特徴とするＵ形鋼矢板
   の冷却方法。
4. 【請求項４】 搬送ラインに沿って連続する冷却装置の
   一部または全長に亘って少なくとも２列配置された冷却
   ノズル群で、中央に向き合うように水平方向と８０度以
   下の角度で冷却液を噴射し、最外側のノズルが逆Ｕ字姿
   勢で搬送されるＵ形鋼矢板のフランジ部とウェブ部の付
   け根から２０ｍｍ以上離れたウエブ部下面に衝突させる
   フラットスプレーノズルと、搬送ラインに沿って連続す
   る冷却装置の一部または全長に亘って少なくとも１列配
   置され、逆Ｕ字姿勢で搬送されるＵ形鋼矢板のウエブ部
   下面に最外側に噴射されている２本のフラットスプレー
   ノズルの間に噴射できるフルコーンスプレーノズルとを
   設けたことを特徴とするＵ形鋼矢板の冷却装置。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３または４で使用する冷
   却装置において、搬送ラインに沿って連続する冷却装置
   の一部または全長に亘って２列以上配置され水平方向と
   ８０度以下の角度で逆Ｕ字姿勢で搬送されるＵ形鋼矢板
   のフランジ部とウェブ部の付け根から２０ｍｍ以上離れ
   たウエブ部下面に冷却液を噴射するフラットスプレーノ
   ズルの少なくとも１列およびまたは搬送ラインに沿って
   連続する冷却装置の一部または全長に亘って少なくとも
   １列配置され逆Ｕ字姿勢で搬送されるＵ形鋼矢板のウェ
   ブ部下面に冷却液を噴射するフルコーンスプレーノズル
   が、Ｕ形鋼矢板の側方を拘束する位置決めガイドで搬送
   ラインを横断する方向へ移動可能に設置されていること
   を特徴とするＵ形鋼矢板の冷却装置。