JP4752252B2 - H-shaped steel cooling method - Google Patents
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Description
本発明は、H形鋼の冷却方法、特に、冷却水を噴射して鋼材を冷却するH形鋼の冷却方法に関するものである。 The present invention relates to a cooling method for H-section steel, and more particularly to a cooling method for H-section steel in which cooling water is injected to cool a steel material .
鋼材の熱間粗圧延や熱間仕上圧延に際し、圧延中または圧延後に鋼材の水冷を行う場合、鋼材表面に棒状あるいは膜状の冷却水を流し込むラミナー冷却や、霧状の冷却水を噴射するスプレー冷却が一般的である。
厚板など平板形状の鋼材をスプレー冷却する場合、鋼材の冷却される表面(以下「冷却面」と称す)の上下にスプレーノズルを設け、冷却水を噴射する中心線(以下「噴射方向」と称す)が冷却面に対して垂直になるようなノズルレイアウトとするのが一般的である。
During hot rough rolling or hot finish rolling of steel, when water cooling of steel is performed during or after rolling, laminar cooling that pours rod-like or film-like cooling water on the steel surface, spray that sprays mist-like cooling water Cooling is common.
When flat plate steel such as thick plates is spray cooled, spray nozzles are provided above and below the surface to be cooled (hereinafter referred to as “cooling surface”), and a center line (hereinafter referred to as “injection direction”) for injecting cooling water is provided. The nozzle layout is generally perpendicular to the cooling surface.
これに対し、鋼管やH形鋼など立体形状をもつ鋼材をスプレー冷却する場合、必ずしも噴射方向が冷却面に対して垂直となるわけではない。このため、冷却ノズルに近い範囲と冷却ノズルから遠い範囲とでは冷却能に差(いわゆる「冷却ムラ」)が生じ、冷却後の鋼材品質が位置によって不均一になることがあった。特に、冷却ノズルから遠い範囲は、冷却不足によって強度が不足して品質が低下するという問題があった。
そして、かかる強度不足を補うために、Mn,Si、V、Nb等といった強化元素を添加しなければならず、コスト増を余儀なくされていた。
On the other hand, in the case of spray cooling a steel material having a three-dimensional shape such as a steel pipe or H-shaped steel, the injection direction is not necessarily perpendicular to the cooling surface. For this reason, a difference (so-called “cooling unevenness”) occurs in the cooling performance between the range close to the cooling nozzle and the range far from the cooling nozzle, and the steel material quality after cooling may become uneven depending on the position. In particular, in the range far from the cooling nozzle, there is a problem that the strength is insufficient due to insufficient cooling and the quality is deteriorated.
And in order to make up for such a lack of strength, a strengthening element such as Mn, Si, V, Nb or the like has to be added, which necessitates an increase in cost.
そこで、H形鋼のフランジ内面をスプレー冷却する場合に前記冷却ムラを低減すために、次の発明が開示されている。
(A)複数列のスプレー冷却ノズルを配置する発明(例えば、特許文献1参照)、
(B)冷却水の噴射角度を可変にする発明(例えば、特許文献2参照)。
Then, in order to reduce the said cooling nonuniformity when spray-cooling the flange inner surface of H-section steel, the following invention is disclosed.
(A) Invention in which a plurality of rows of spray cooling nozzles are arranged (see, for example, Patent Document 1),
(B) The invention which makes the injection angle of cooling water variable (for example, refer patent document 2).
しかしながら、特許文献1、2に開示された発明は、以下のような問題を抱えていた。
(a)スプレー冷却ノズルの数量および冷却ノズルヘッドの数量が増加するため、製造コストが高くなる。
(b−1)噴射角度を可変にする可変手段が必要になるため、製造コストが高くなる。
(b−2)また、飛散水に曝される可動部を保守点検する必要があるため、保全コストが高くなる。
However, the inventions disclosed in Patent Documents 1 and 2 have the following problems.
(A) Since the number of spray cooling nozzles and the number of cooling nozzle heads increase, the manufacturing cost increases.
(B-1) Since variable means for making the injection angle variable is required, the manufacturing cost increases.
(B-2) Moreover, since it is necessary to carry out maintenance inspection of the movable part exposed to splashed water, a maintenance cost becomes high.
本発明は上記問題を解決するためのものであり、スプレー冷却ノズルの数量を増すことなく、冷却ムラを低減することができるH形鋼の冷却方法を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for cooling an H-shaped steel that can reduce cooling unevenness without increasing the number of spray cooling nozzles.
(1)本発明のH形鋼の冷却方法は、鋼材であるH形鋼を形成する熱間圧延ラインの冷却ゾーンに、前記H形鋼を搬送する搬送ローラの頂点より低い位置および搬送される前記H形鋼のフランジ高さよりも高い位置の両方において、先端面に形成された吐出孔と、該吐出孔に冷却水を注ぐ第一の流路と、該第一の流路の流量よりも少ない流量で前記吐出孔に冷却水を注ぐ第二の流路とを具備する冷却ノズルを、前記第一の流路側が前記第二の流路側よりも前記H形鋼のフランジ内面に近接するように傾斜して、該フランジ内面に向けて配置する工程と、
前記冷却ノズルから前記H形鋼のフランジ内面に向かって冷却水を噴射する工程と、
複数の隔壁によって仕切られた複数の貯水室と、該貯水室の一方の壁面に穿設された多数の冷却水流出孔とを具備するフランジ外面冷却部を、前記壁面が前記H形鋼の搬送用のガイドとして機能するように配置する工程と、
前記冷却水流出孔から所定の流量のラミナーフローを形成する工程と、
を有し、
前記冷却ゾーンを通過して復熱した際、前記H形鋼のフランジの外面の表面温度が全面で580〜660℃の範囲内におさまるようにしたことを特徴とする。
(1) cooling method H-shaped steel of the present invention, the cooling zone of the hot rolling line to form a H-shaped steel is steel, is low position and conveying the apex of the conveying roller for conveying the H-beams At both positions higher than the flange height of the H-shaped steel, a discharge hole formed in the tip surface, a first flow path for pouring cooling water into the discharge hole, and a flow rate of the first flow path A cooling nozzle having a second flow path for pouring cooling water into the discharge hole with a small flow rate so that the first flow path side is closer to the flange inner surface of the H-shaped steel than the second flow path side Inclining to the inner surface of the flange,
Injecting cooling water from the cooling nozzle toward the flange inner surface of the H-shaped steel ;
A flange outer surface cooling section comprising a plurality of water storage chambers partitioned by a plurality of partition walls and a number of cooling water outflow holes drilled in one wall surface of the water storage chamber, the wall surface transporting the H-shaped steel Arranging to function as a guide for
Forming a laminar flow with a predetermined flow rate from the cooling water outflow hole;
Have
The surface temperature of the outer surface of the flange of the H-shaped steel is within the range of 580 to 660 ° C. when reheated after passing through the cooling zone.
(2)前記(1)において、前記冷却ノズルの第一の流路の流路断面積が、前記冷却ノズルの第二の流路の流路断面積の2〜4倍の大きさであることを特徴とする。(2) In (1), the flow passage cross-sectional area of the first flow path of the cooling nozzle is 2 to 4 times the flow passage cross-sectional area of the second flow path of the cooling nozzle. It is characterized by.
(3)前記(1)または(2)において、前記冷却ノズルの先端断面の中心軸線が前記H形鋼のフランジ内面の表面に対して、30〜75°傾斜することを特徴とする。 (3) In the above (1) or (2), the central axis of the tip section of the cooling nozzle is inclined by 30 to 75 ° with respect to the surface of the flange inner surface of the H-shaped steel.
(4)前記(1)乃至(3)の何れかにおいて、前記フランジ外面冷却部および前記冷却ノズルを、前記熱間圧延ラインの幅方向に進退自在な移動台車に設置し、該移動台車を、前記H形鋼のウェブ幅の大きさに応じて進退して、前記H形鋼のフランジ外面およびフランジ内面の冷却をそれぞれ実行することを特徴とする。(4) In any one of the above (1) to (3), the flange outer surface cooling section and the cooling nozzle are installed in a movable carriage that can advance and retreat in the width direction of the hot rolling line, and the movable carriage is Depending on the web width of the H-section steel, the flange outer surface and the flange inner surface of the H-section steel are cooled respectively.
本発明によれば、吐出孔から噴射される冷却水が、第二の流路側により多くなるため、冷却不足が懸念される範囲に向かって、より多量の冷却水を供給することが可能なるから、冷却ムラが低減する。
このとき、冷却ノズルは固定されてままであって、数量を増す必要がないから、装置が簡素であって、製造コストや保全コストが高くなることがない。
According to the present invention, since the cooling water ejected from the discharge hole is increased on the second flow path side, it is possible to supply a larger amount of cooling water toward a range where there is a concern about insufficient cooling. , Cooling unevenness is reduced.
At this time, the cooling nozzle remains fixed, and it is not necessary to increase the quantity. Therefore, the apparatus is simple, and the manufacturing cost and maintenance cost are not increased.
(冷却ノズル)
図1は本発明の実施形態に係るH形鋼の冷却方法に使用する冷却ノズルを模式的に示すものであって、(a)は背面図、(b)は側面視の断面図、(c)は正面図である。
図1において、冷却ノズル10は、棒状の本体6の先端面5に形成された吐出孔4と、吐出孔4に注ぐ第一の流路1と、第一の流路1の流路断面積よりも小さな流路断面積で吐出孔4に注ぐ第二の流路2とを具備する。このとき、第一の流路1と第二の流路2とは、吐出孔4の後面側(本体側に同じ)の合流部3において合流している。
また、本体6の後端面7には、第一の流路1および第二の流路2の流入孔が開口している。
なお、本体6の中心を含む仮想面9(図中、位置「イ」、位置「ロ」、位置「ハ」、位置「ニ」を含む面に同じ)を「噴射中心面9」と称し、図中、二点鎖線で示している。したがって、吐出孔4はスリット状(溝状)であって、噴射中心面9の一部を含むように形成されている(所定の厚さをもって噴射中心面9内に位置しているに相当する)。
(Cooling nozzle)
FIG. 1 schematically shows a cooling nozzle used in a method for cooling an H-section steel according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a rear view, (b) is a sectional view in side view, ) Is a front view.
In FIG. 1, the
The rear end surface 7 of the main body 6 has inflow holes for the first flow path 1 and the second flow path 2.
The
したがって、所定水圧の冷却水が、第一の流路1および第二の流路2にそれぞれ供給されると、それぞれの流路を直進した冷却水は、合流部3において略垂直に方向転換して合流し、撹拌状態になって吐出孔4から噴出される。このとき、流路断面積がより大きな第一の流路から吐出孔4に注がれる水量が、流路断面積がより小さな第二の流路から吐出孔4に注がれる水量よりも多いため、吐出孔4から噴射される冷却水は、噴射中心面9に対して非対称に分布、すなわち、第二の流路側により多量の冷却水が噴射されることになる。
Therefore, when cooling water having a predetermined water pressure is supplied to each of the first flow path 1 and the second flow path 2, the cooling water that has traveled straight through the respective flow paths changes direction substantially vertically at the junction 3. Then, they are agitated and ejected from the discharge holes 4. At this time, the amount of water poured into the discharge hole 4 from the first channel having a larger channel cross-sectional area is larger than the amount of water poured into the discharge hole 4 from the second channel having a smaller channel cross-sectional area. Therefore, the cooling water ejected from the discharge holes 4 is asymmetrically distributed with respect to the
図2は、図1に示す冷却ノズルから噴射される冷却水の様子を示す模式図である。
図2において、冷却ノズル10は前述のように冷却水を非対称に噴射するから、噴射中心面9に垂直な面20hでは、噴射中心面9に対して非対称な山形「O〜A1〜A2・・・A7」で模式的に示される流量分布をもっている。すなわち、第二の流路側(図中、右側)に明りょうなピークA5が表れている。また、かかる垂直な面20hを冷却ノズル10から遠ざければ、かかる非対称な流量分布を維持したまま、単位面積あたりの流量が単純に減少することになる。
一方、噴射中心面9に対して傾斜した面20sにおいては、前述のように冷却ノズル10から遠ざかるほど、単位面積あたりの流量が減少するものの、噴射中心面9に対して流量が多い側(図中、右側)が遠くなるようにすれば、かかる非対称な流量分布が緩和され、単位面積あたりの流量の不均一性が解消されることになる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state of cooling water ejected from the cooling nozzle shown in FIG.
2, since the
On the other hand, on the
すなわち、頂上が略平坦な略台形「O〜B1〜B2・・・B7」で模式的に示すように、ピークA5が消失し、広い範囲で単位面積あたりの流量が略均一になっている。
よって、鋼材の表面に対して噴射中心面9を傾斜せざるを得ない場合であっても、位置「B2〜B7」に相当する範囲、あるいは位置「B3〜B7」に相当する範囲内に被冷却面が位置するなどすれば、該被冷却面の最端部の位置「B7」を除けば略均一に冷却されることになる。
一方、鋼材の表面に対して噴射中心面9が垂直であるものの、例えば、障害物があって、鋼材の幅方向の中心を噴射中心面9に対して偏位(オフセット)せざるを得ない場合であっても、位置「A2〜A6」に相当する範囲、あるいは位置「A3〜A6」に相当する範囲内に被冷却面が位置するようにすれば、該被冷却面の全域は略均一に冷却されることになる。
That is, as schematically shown by a substantially trapezoidal shape “O to B1 to B2... B7” whose top is substantially flat, the peak A5 disappears and the flow rate per unit area is substantially uniform over a wide range.
Therefore, even if it is necessary to incline the
On the other hand, although the
図3は、従来の冷却ノズルから噴射される冷却水の様子を示す模式図であって、図2に示す本発明における冷却ノズルとの差違を説明するためのものである。
図3において、従来の冷却ノズル90は、冷却水を噴射中心面9に対して対称に噴射するから、噴射中心面9に垂直な面20hでは、噴射中心面9に対して対称な山形「O〜C1〜C2・・・C7」で模式的に示される流量分布をもっている。すなわち、噴射中心面9に明りょうなピークC3が表れている。また、かかる垂直な面20hを冷却ノズル90から遠ざければ、かかる対称な流量分布を維持したまま、単位面積あたりの流量が単純に減少することになる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the state of cooling water ejected from a conventional cooling nozzle, for explaining the difference from the cooling nozzle in the present invention shown in FIG.
In FIG. 3, the
一方、噴射中心面9に対して傾斜した面20sにおいては、前述のように冷却ノズル90から遠ざかる位置(図中、右側)ほど、単位面積あたりの流量が減少するから、流量分布は非対称になって、単位面積あたりの流量の不均一性が顕著になる。
すなわち、冷却ノズル90に近い側(図中、左側)には、より多量の冷却水が供給されてピークD2が形成され、冷却ノズル90から遠い側(図中、右側)には、供給される冷却水が少量になってなだらかな裾野が形成された非対称な山形「O〜D1〜D2・・・D7」で模式的に示される流量分布を呈する。つまり、広い範囲で単位面積あたりの流量が不均一になっている。
On the other hand, on the
That is, a larger amount of cooling water is supplied to the side closer to the cooling nozzle 90 (left side in the figure) to form the peak D2, and supplied to the side farther from the cooling nozzle 90 (right side in the figure). It exhibits a flow rate distribution schematically shown by asymmetrical mountain shapes “O to D1 to D2... D7” in which a gentle skirt is formed with a small amount of cooling water. That is, the flow rate per unit area is not uniform over a wide range.
よって、鋼材の表面に対して噴射中心面9が傾斜せざるを得ない場合、例えば、障害物があって、位置「D2〜D7」に相当する範囲、あるいは、例えば、障害物があって、鋼材の幅方向位置「D3〜D7」に相当する範囲内に被冷却面を位置させたのでは、該被冷却面は均一に冷却されないことになる。このことは、略均一に冷却される被冷却面が極めて狭くなることに同じであるから、所定の広がりの被冷却面を具備する鋼材を冷却しようとすると、複数の冷却ノズルを設置することが必要になったり、冷却ノズルの移動が必要になったりすることに結びついていた。
同様に、鋼材の表面に対して噴射中心面9が垂直であるものの、鋼材の幅方向の中心を噴射中心面9に対して偏位(オフセット)せざるを得ない場合、たとえば、位置「C2〜C6」に相当する範囲、あるいは位置「C3〜C6」に相当する範囲内に被冷却面が位置する場合、該被冷却面の冷却は不均一になっている。
Therefore, when the
Similarly, when the
このことから、本発明の冷却ノズル10によると、鋼材の表面が噴射中心面9に対して傾斜している場合(垂直でないに同じ)や、オフセットしている場合に、鋼材の広い範囲において均一な冷却が実行されることが分かる。
Therefore, according to the cooling
(H形鋼の冷却方法)
図4および図5は、本発明の実施形態に係るH形鋼の冷却方法に使用する設備を示すものであって、図4が熱間圧延ラインを概説する模式図、図5は冷却設備を概説する模式図である。
(H-shaped steel cooling method)
4 and 5 show equipment used for the cooling method of the H-section steel according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram outlining the hot rolling line, and FIG. 5 shows the cooling equipment. It is a schematic diagram outlined.
(熱間圧延ライン)
図4において、熱間圧延ライン100は、所定の温度に加熱または調整された熱間圧延素材(ブルーム)を粗形状にする粗圧延機110と、該粗形状に熱間圧延された被圧延材を所定の断面形状のH形鋼にする仕上圧延機130と、該仕上形状に熱間圧延されたH形鋼を所定の冷却速度でもって所定の冷却停止温度にまで冷却する冷却設備200と、該冷却によって所定の材料強度が保証されたH形鋼を所定長さに切断する図示しない鋸断機とを有している。このとき、被圧延材の表面温度は温度計120、140によって測定され、加工温度と加工量とがコントロールされた圧延が実施される。なお、これら各機器の間には複数の搬送ローラ150が配置され、一方の搬送ローラ150と他方の搬送ローラ150の間に配置された図示しないエプロンによって搬送テーブルが形成されている。
(Hot rolling line)
In FIG. 4, a
(H形鋼の冷却設備)
図5において、H形鋼の冷却設備200(以下「冷却設備200」と称す)は、H形鋼20のフランジ20fの外面23fを冷却するフランジ外面冷却部230と、H形鋼20のフランジ20fの下側内面21fを冷却するフランジ下側内面冷却部210と、H形鋼20のフランジ20fの上側内面22fを冷却するフランジ上側内面冷却部220とを有している。なお、図5において、冷却設備200およびH形鋼20は左右対称であるため、各部位についてその片側のみに符号を付している。
(H-shaped steel cooling equipment)
In FIG. 5, the H-section steel cooling facility 200 (hereinafter referred to as “cooling
(フランジ下側内面冷却部)
フランジ下側内面冷却部210は、搬送ローラ150の間で、搬送ローラ150の頂点を結ぶ面よりも低い位置に設置され、搬送されてくるH形鋼20のフランジ20fの下側内面21fに向かって、斜め上方に冷却水を噴射する冷却ノズル10を具備している。
冷却水は、図示しない冷却水圧送手段(圧送ポンプ、切り替えバルブ、バルブ制御装置等を具備している)から冷却水配管211を経由して冷却ノズル10に到達している。このとき、噴射中心面とフランジ20fの下側内面21fとは、たとえば、50°の角をなしている。ここで、噴射中心面とフランジ20fの下側内面21fのなす角とは、冷却ノズルの先端断面の中心線(図1の先端吐出孔4の断面の中心線)と前記鋼材のフランジ内面の表面とのなす角を言う。
また、冷却水配管211は、フランジ外面冷却部230に連結された連結用下架台212に設置されているから、冷却ノズル10はフランジ外面冷却部230と一体的に移動する。
冷却ノズル10が前述のように冷却水を非対称に噴射するから、フランジ20fの下側内面21fは、下端部からフィレット部(フランジ20fの下側内面21fとウェブ20wの下面との交差部に同じ)にわたる広い範囲が、略均一に冷却されることになる。
(Flange lower inner surface cooling section)
The lower flange inner
The cooling water reaches the cooling
Further, since the cooling
Since the cooling
(フランジ上側内面冷却部)
フランジ上側内面冷却部220は、搬送されるH形鋼20との衝突を避けるため搬送ローラ150から所定の距離だけ上方に設置され、搬送されてくるH形鋼20のフランジ20fの上側内面22fに向かって、斜め下方に冷却水を噴射する冷却ノズル10を具備している。
冷却水は、図示しない冷却水圧送手段(圧送ポンプ、切り替えバルブ、バルブ制御装置等を具備している)から冷却水配管221を経由して冷却ノズル10に到達している。このとき、噴射中心面とフランジ20fの上側内面22fとは、たとえば、50°の角をなしている。また、冷却水配管221は、フランジ外面冷却部230に連結された連結用上架台222に設置されているから、冷却ノズル10はフランジ外面冷却部230と一体的に移動する。
冷却ノズル10が前述のように冷却水を非対称に噴射するから、フランジ20fの上側内面22fは、上端部からフィレット部(フランジ20fの上側内面22fとウェブ20wの上面との交差部に同じ)にわたる広い範囲が、略均一に冷却されことになる。
(Flange upper inner surface cooling part)
The flange upper inner
The cooling water reaches the cooling
Since the cooling
(フランジ外面冷却部)
フランジ外面冷却部230は、複数の隔壁によって仕切られた複数の貯水室(図示しない)を具備し、貯水室の圧延ライン側の壁面はH形鋼20の搬送用のガイドとして機能すると共に、該壁面に穿設された多数の冷却水流出孔(図示しない)が冷却ノズルとして機能している(いわゆる「多孔板水冷ノズル」に同じ)。なお、冷却水流出孔のピッチ等は任意に選べるため、高水量密度たとえば1000〜3000リットル/分m2((litter/min/m2)での冷却が容易に実現されるものである。
また、各貯水室に供給される冷却水の流量と圧力は、図示しない制御手段によって制御されているから、前記冷却水流出孔からは所定の流量のラミナーフローが形成され、所望冷却が実行されることになる。
(Flange outer surface cooling section)
The flange outer
Further, since the flow rate and pressure of the cooling water supplied to each water storage chamber are controlled by control means (not shown), a laminar flow with a predetermined flow rate is formed from the cooling water outflow hole, and desired cooling is performed. Will be.
なお、フランジ外面冷却部230は、圧延ラインの幅方向に進退自在な移動台車(図示しない)に設置され、H形鋼20のウェブ幅(梁せいに同じ)の大きさに応じて進退するから、フランジ外面冷却部230はフランジ20fの外面23fから好適な位置において、外面23fの冷却を実行することができる。
また、冷却水配管211および冷却水配管221はフランジ外面冷却部230と同一の移動台車に設置されているから、フランジ下側内面冷却部210およびフランジ上側内面冷却部220の冷却ノズル10は、フランジ20fの下側内面21fおよび上側内面22fの冷却をそれぞれ実行することができる。
The flange outer
Further, since the cooling
(実施例)
以下、本発明の実施例を、熱間仕上圧延後のサイズがウェブ高さ800mm、ウェブ厚19mm、フランジ幅400mm、フランジ厚40mmであるH型鋼について説明する。
すなわち、図4に示すH形鋼の製造設備において、H形鋼は圧延機110および仕上圧延機130において粗圧延および仕上圧延をされた後に冷却設備200においてフランジ内外面に冷却水が供給される。冷却設備200の後方(図中、右側)では、放射温度計140で復熱後のフランジ20fの外面23fの表面温度分布を測定し、品質管理を行っている。
この製品は、引張強度490MPa以上を要求されており、そのためには復熱後のフランジ20fの外面23fの表面温度が全面で580〜660℃の範囲内におさまっているかを判定し、品質管理を行っている。
(Example)
In the following, examples of the present invention will be described with respect to an H-shaped steel having a web height of 800 mm, a web thickness of 19 mm, a flange width of 400 mm, and a flange thickness of 40 mm after hot finish rolling.
That is, in the H-section steel manufacturing facility shown in FIG. 4, the H-section steel is subjected to rough rolling and finish rolling in the rolling
This product is required to have a tensile strength of 490 MPa or more. To that end, it is determined whether the surface temperature of the
なお、比較のための比較例1は、単一流路の先端に正面視で楕円形状の吐出孔を具備する、従来の冷却ノズルを用いたもの、比較のための比較例2は、第一の流路と第二の流路とを具備する冷却ノズルであって、それぞれの流路の流路断面積が等しい(1:1)ものである。
また、本発明の実施例1および2、参考例は、それぞれ第一の流路と第二の流路とを具備する冷却ノズルであって、実施例1は、第一の流路の流路断面積が第二の流路の流路断面積の2倍である(2:1)もの、実施例2は、第一の流路の流路断面積が第二の流路の流路断面積の4倍である(4:1)もの、参考例は、第一の流路の流路断面積が第二の流路の流路断面積の6倍である(6:1)ものである。
そして、比較例1および2、実施例1および2、参考例の何れにおいても、冷却ノズル1個あたりの冷却水量は、80リットル/分(litter/min)である。
In addition, Comparative Example 1 for comparison uses a conventional cooling nozzle having an elliptical discharge hole at the front end of a single flow path, and Comparative Example 2 for comparison includes the first The cooling nozzle includes a flow path and a second flow path, and each flow path has an equal (1: 1) cross-sectional area.
In addition, Examples 1 and 2 of the present invention and Reference Example are cooling nozzles each having a first channel and a second channel, and Example 1 is a channel of the first channel. In the second embodiment, the cross-sectional area of the second flow path is twice (2: 1) the cross-sectional area of the second flow path. In the reference example , which is four times the area (4: 1), the cross-sectional area of the first channel is six times the cross-sectional area of the second channel (6: 1). is there.
And in any of the comparative examples 1 and 2, Examples 1 and 2, and the reference example , the amount of cooling water per cooling nozzle is 80 liters / minute (liter / min).
表1は、比較例1および2、実施例1および2、参考例におけるフランジ20fの外面温度の復熱後の測定結果(フランジ端部、クォータ部、フィレット部)と、引張試験結果と、合金成分添加のコスト比較とをまとめたものである。
何れの場合も、フランジ20fの外面23fの冷却は略均一に行うことができた。また、放射温度計140にて測定した復熱後のフランジ幅方向温度分布と製品の一部を切り出して行った引張試験結果は、フランジ内面に供給した冷却水の水量分布にほぼ対応している。
Table 1 shows the measurement results after recuperation of the outer surface temperature of the
In any case, the
(比較例1)
比較例1では、楕円状の吐出孔の従来の冷却ノズルを用いたので噴射角が狭く、フランジ幅の1/4部分(以後「クォータ部」と称す)に冷却水が集中した。クォータ部は十分に冷え、610℃となった。フランジ端部から30mmの位置(以下「フランジ端部」と称す)やフィレット部には冷却水がほとんど供給されず、それぞれ685℃、700℃までにしか冷えなかった。
引張試験では、要求された強度をクォータ部では確保できたが、それ以外の部分では確保できなかった。この結果、新たな合金成分の添加が必要となり、製造コストが上がった。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, since a conventional cooling nozzle having an elliptical discharge hole was used, the injection angle was narrow, and the cooling water was concentrated on a quarter portion of the flange width (hereinafter referred to as “quarter portion”). The quarter section was sufficiently cooled to 610 ° C. Cooling water was hardly supplied to the position 30 mm from the flange end (hereinafter referred to as “flange end”) and the fillet, and the water cooled only to 685 ° C. and 700 ° C., respectively.
In the tensile test, the required strength could be secured in the quarter part, but not in the other parts. As a result, it is necessary to add a new alloy component, which increases the manufacturing cost.
(比較例2)
比較例2では、2系統の流路をもつ冷却ノズルを用いて流路断面積比を1:1とした。それぞれ流路からの流れが吐出孔近くで合流し、撹拌されるため、比較例1において用いた従来の冷却ノズルよりは噴射角が大きく、フィレット近傍にも冷却水を供給することができた。ただし、冷却水の流量分布は図3に示すような噴射中心面に対して対称であるから、冷却水は冷却ノズルに近いクォータ部よりも手前、すなわちフランジ端部側に集中した。一番遠いフィレット部まで到達する冷却水量はわずかであった。この結果、フランジ端部、クォータ部、フィレット部の温度はそれぞれ625℃、650℃、670℃となった。
引張試験では、フランジ端部、クォータ部で要求された強度を確保できたが、フィレット部では確保できないケースも少しあった。強度がやや不足した分、新たに少々の合金成分添加を行ったので、製造コストはやや高かった。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, the flow passage cross-sectional area ratio was set to 1: 1 using a cooling nozzle having two flow passages. Since the flow from each flow path merges and stirs near the discharge hole, the injection angle is larger than that of the conventional cooling nozzle used in Comparative Example 1, and the cooling water can be supplied also to the vicinity of the fillet. However, since the flow rate distribution of the cooling water is symmetric with respect to the injection center plane as shown in FIG. 3, the cooling water is concentrated on the near side of the quarter portion close to the cooling nozzle, that is, on the flange end side. The amount of cooling water reaching the farthest fillet was small. As a result, the temperatures of the flange end portion, the quarter portion, and the fillet portion were 625 ° C., 650 ° C., and 670 ° C., respectively.
In the tensile test, the strength required at the flange end and the quarter portion could be secured, but there were some cases where the strength could not be secured at the fillet portion. The production cost was slightly high because a few alloy components were newly added due to the lack of strength.
(実施例1)
実施例1では、2系統の流路をもつ冷却ノズルを用いて流路断面積比を2:1とした。流路断面積の大きい方の主流が冷却ノズル噴射の噴射中心面よりも遠方に噴射されるため、フランジ内面に到達する冷却水の流量分布は、図2の傾斜した面20sに示すように比較的均一になって、冷却の均一性は飛躍的に向上した。フランジ端部、クォータ部、フィレット部の温度は表1に示すように全て品質管理の許容範囲内におさまっている。
引張試験では、全ての部分が要求された強度を確保できた。新たに合金成分の添加を行う必要がなかったので、製造コストを低く抑えることができた。
Example 1
In Example 1, the flow passage cross-sectional area ratio was set to 2: 1 using a cooling nozzle having two flow passages. Since the main flow with the larger channel cross-sectional area is injected farther from the injection center plane of the cooling nozzle injection, the flow rate distribution of the cooling water reaching the flange inner surface is compared as shown by the
In the tensile test, the required strength was ensured in all parts. Since it was not necessary to newly add an alloy component, the manufacturing cost could be kept low.
(実施例2)
実施例2は、2系統の流路をもつ冷却ノズルを用いて流路断面積比を4:1としたものであり、実施例1(流路断面積比を2:1としたもの)と同様の作用効果が得られた。
(Example 2)
Example 2 uses a cooling nozzle having two channels of flow paths and has a channel cross-sectional area ratio of 4: 1, and Example 1 (channel cross-sectional area ratio of 2: 1) and Similar effects were obtained.
(参考例)
参考例では、2系統の流路をもつ冷却ノズルを用いて流路断面積比を6:1とした。流路断面積の大きい方の主流が冷却ノズル噴射の中心線よりも遠方に噴射されるが、主流の流量が多すぎて、フィレット部付近が集中的に冷えた。逆に、フランジ端部に供給される冷却水が少なくなりすぎた。この結果、フランジ端部、クォータ部、フィレツト部の温度はそれぞれ670℃、640℃、625℃となった。
引張試験では、クォータ部、フィレット部で要求された強度を確保できたが、フランジ端部では確保できないケースも少しあった。強度がやや不足した分、新たに少々の合金成分添加を行ったので、製造コストはやや高かった。
(Reference example)
In the reference example , a cooling nozzle having two channels is used and the channel cross-sectional area ratio is 6: 1. The main flow with the larger flow path cross-sectional area was injected farther from the center line of the cooling nozzle injection, but the flow rate of the main flow was too high, and the vicinity of the fillet portion cooled intensively. Conversely, the amount of cooling water supplied to the flange end was too small. As a result, the temperatures of the flange end portion, the quarter portion, and the fillet portion were 670 ° C., 640 ° C., and 625 ° C., respectively.
In the tensile test, the required strength at the quarter part and fillet part could be secured, but there were some cases where it could not be secured at the flange end. The production cost was slightly high because a few alloy components were newly added due to the lack of strength.
なお、本発明は、冷却水の噴射方向と冷却面とのなす角が30〜75°のとき、顕著な作用効果を奏する。
すなわち、かかる角度が75〜90°という垂直に近い角度では、従来の冷却ノズル(比較例1または比較例2参照)における冷却であっても流量分布が大きく偏位(バラツクに相当する)しないため、あえて、本発明の冷却ノズル(噴出する冷却水の非対称分布を特徴とする)を使用することはない。しかしながら、かかる角度が30〜75°という斜め向きの角度において、より均一な冷却が要求される場合に、本発明の冷却ノズルが有効であることは明らかである。
一方、前記角度が30°未満の場合は、本発明の冷却ノズル使用したとしても傾きが大きすぎるので、所定の冷却面に冷却水をコントロールして供給することが難しくなる。しかしながら、かかる場合をとらざるをえない場合、従来の冷却ノズルよりも本発明の冷却ノズルの方が優れていることは明らかである。
In addition, this invention has a remarkable effect when the angle which the injection direction of a cooling water and the cooling surface make is 30-75 degrees.
That is, when the angle is close to the vertical of 75 to 90 °, the flow rate distribution is not greatly deviated (corresponding to variation) even with cooling in the conventional cooling nozzle (see Comparative Example 1 or Comparative Example 2). The cooling nozzle of the present invention (characterized by the asymmetric distribution of the jetted cooling water) is not used. However, it is clear that the cooling nozzle of the present invention is effective when more uniform cooling is required at an oblique angle of 30 to 75 °.
On the other hand, when the angle is less than 30 °, even if the cooling nozzle of the present invention is used, the inclination is too large, and it becomes difficult to control and supply cooling water to a predetermined cooling surface. However, when such a case is unavoidable, it is clear that the cooling nozzle of the present invention is superior to the conventional cooling nozzle.
実施例1および2では、流路の断面積比率を2:1〜4:1として示したが、これは本発明の技術を用いるのに最も好適な条件であって、他の面積比率であってもある程度の効果は発揮される。たとえば、比較例2や参考例では、フランジの温度は最高でも670℃におさまっており、従来の技術を用いた比較例1と比べると合金成分のコストをいくらか下げることができる。 In Examples 1 and 2, the cross-sectional area ratio of the flow path is shown as 2: 1 to 4: 1, but this is the most suitable condition for using the technology of the present invention, and other area ratios. However, some effect is exhibited. For example, in the comparative example 2 and the reference example , the temperature of the flange is at most 670 ° C., and the cost of the alloy component can be somewhat reduced as compared with the comparative example 1 using the conventional technique.
本発明は、熱間圧延後のH形鋼の搬送時の冷却、すなわち、冷却ノズルをパスラインより下方に設置してフランジの下部内面を冷却する場合に好適である。すなわち、搬送されるH形鋼が冷却ノズルに衝突することがなく、冷却水の噴射が冷却面に対して斜めになるのに対応して、本発明の冷却ノズルは冷却水を非対称に噴射することができるからである。
一方、フランジの下部内面を冷却する場合に、冷却ノズルをパスラインより上方に設置すると、H形鋼がねじれたりして搬送され冷却ノズルに衝突した場合に冷却ノズルが破損するので好ましくない。また、スプレー噴射と冷却面がなす角が垂直に近くなるので、本発明の効果を十分に発揮できない。
The present invention is suitable for cooling the H-shaped steel after hot rolling, that is, when cooling the lower inner surface of the flange by installing a cooling nozzle below the pass line. That is, the H-shaped steel to be conveyed does not collide with the cooling nozzle, and the cooling nozzle of the present invention injects the cooling water asymmetrically in response to the cooling water being inclined with respect to the cooling surface. Because it can.
On the other hand, when cooling the lower inner surface of the flange, installing the cooling nozzle above the pass line is not preferable because the cooling nozzle is damaged when the H-shaped steel is twisted and conveyed and collides with the cooling nozzle. In addition, since the angle formed by the spray spray and the cooling surface is nearly vertical, the effect of the present invention cannot be fully exhibited.
また、熱間圧延後のH形鋼の搬送時に、冷却ノズルをH形鋼の高さよりも上方に設置してフランジ上部の内面を冷却する場合も、冷却水の噴射が冷却面に対して斜めになるので、好適である。
一方、冷却ノズルをH形鋼の高さよりも上方に設置しない場合、すなわちH形鋼左右の上部フランジ間に冷却ノズルを設置する場合は、H形鋼が冷却ノズルに衝突し冷却ノズルが破損する可能性があるので好ましくない。また、スプレー噴射と冷却面がなす角が垂直に近くなるので本発明の技術の効果を十分に発揮できない。
In addition, when the H-shaped steel after hot rolling is transported, the cooling nozzle is disposed above the height of the H-shaped steel to cool the inner surface of the upper part of the flange. Therefore, it is preferable.
On the other hand, when the cooling nozzle is not installed above the height of the H-shaped steel, that is, when the cooling nozzle is installed between the upper and lower flanges of the H-shaped steel, the H-shaped steel collides with the cooling nozzle and the cooling nozzle is damaged. This is not preferable because there is a possibility. In addition, since the angle formed by the spray spray and the cooling surface is nearly vertical, the effect of the technique of the present invention cannot be sufficiently exhibited.
(その他の実施形態)
以上、本発明の実施形態として、H形鋼のフランジ内面を冷却する場合を例にして説明しているが、本発明はこれに限るものではなく、たとえば厚鋼板に対して冷却水を斜め方向に噴射する場合に適用してもいいし、鋼管の周りに冷却ノズルを配してスプレー冷却を行う場合などに用いてもよい。
また、本発明は、文字通り鋼材に限定するものではなく、非鉄金属や非金属材料の冷却にも適用できるものである。
(Other embodiments)
As mentioned above, although the case where the flange inner surface of H-section steel is cooled is explained as an example as an embodiment of the present invention, the present invention is not limited to this. It may be applied to the case of spraying on a steel pipe, or may be used when spray cooling is performed by arranging a cooling nozzle around a steel pipe.
Further, the present invention is not limited to a steel material literally, and can be applied to cooling of non-ferrous metals and non-metallic materials.
さらに、冷却水を非対称に噴射する冷却ノズルとして、流路断面積が相違する一対の流路を具備するものについて説明しているが、本発明はこれに限定するものではなく、たとえば、流路断面積が同一または相違する一対の流路を具備するものについて、それぞれの流路に供給する冷却水の圧力を相違させたり、吐出孔の位置を一方の流路に近づけて設けたりしてもよい。
なお、噴射される冷却水の量が見掛け上対称であっても、噴射される冷却水の冷却能が非対称であるものは、本発明の範囲内にあるものである。
また、一対の流路を形成する要領は限定するものではなく、それぞれ別個に形成してもよいし、共通の流路を形成して、これを仕切り板によって一対の流路に分割してもよい。
Further, as the cooling nozzle for injecting the cooling water asymmetrically, the one having a pair of flow paths having different flow path cross-sectional areas has been described, but the present invention is not limited to this. For those having a pair of flow paths having the same or different cross-sectional areas, the pressure of cooling water supplied to each flow path may be different, or the position of the discharge hole may be provided close to one flow path Good.
In addition, even if the quantity of the cooling water injected is apparently symmetric, it is within the scope of the present invention that the cooling capacity of the injected cooling water is asymmetric.
Further, the procedure for forming the pair of flow paths is not limited, and may be formed separately, or a common flow path may be formed and divided into a pair of flow paths by a partition plate. Good.
以上のように本発明のH形鋼の冷却方法は、被冷却面の法線と冷却ノズルの噴射中心面とが平行でない場合における各種材料の冷却方法として広く利用することができる。 As described above, the cooling method for the H-shaped steel of the present invention can be widely used as a cooling method for various materials in the case where the normal line of the surface to be cooled and the injection center plane of the cooling nozzle are not parallel.
1 第一の流路
2 第二の流路
3 合流部
4 吐出孔
5 先端面
6 本体
7 後端面
8 ネジ
9 噴射中心面
10 冷却ノズル
20 形鋼
20f フランジ
20h 面
20s 面
20w ウェブ
21f 下側内面
21w 下面
22f 上側内面
23f 外面
100 熱間圧延ライン
110 粗圧延機
120 温度計
130 仕上圧延機
140 放射温度計
150 搬送ローラ
200 冷却設備
210 フランジ下側内面冷却部
211 冷却水配管
220 フランジ上側内面冷却部
221 冷却水配管
230 フランジ外面冷却部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st flow path 2 2nd flow path 3 Merge part 4 Discharge hole 5 Front end surface 6 Main body 7 Rear end surface 8
Claims (4)
前記冷却ノズルから前記H形鋼のフランジ内面に向かって冷却水を噴射する工程と、
複数の隔壁によって仕切られた複数の貯水室と、該貯水室の一方の壁面に穿設された多数の冷却水流出孔とを具備するフランジ外面冷却部を、前記壁面が前記H形鋼の搬送用のガイドとして機能するように配置する工程と、
前記冷却水流出孔から所定の流量のラミナーフローを形成する工程と、
を有し、
前記冷却ゾーンを通過して復熱した際、前記H形鋼のフランジの外面の表面温度が全面で580〜660℃の範囲内におさまるようにしたことを特徴とするH形鋼の冷却方法。 In the cooling zone of the hot rolling line forming the H-section steel, which is a steel material, both at a position lower than the apex of the transport roller for transporting the H-section steel and at a position higher than the flange height of the transported H-section steel A discharge hole formed in the tip surface, a first flow path for pouring cooling water into the discharge hole, and a second flow for pouring cooling water into the discharge hole at a flow rate smaller than the flow rate of the first flow path A step of disposing a cooling nozzle having a flow path toward the flange inner surface so that the first flow path side is closer to the flange inner surface of the H-shaped steel than the second flow path side. When,
Injecting cooling water from the cooling nozzle toward the flange inner surface of the H-shaped steel ;
A flange outer surface cooling section comprising a plurality of water storage chambers partitioned by a plurality of partition walls and a number of cooling water outflow holes drilled in one wall surface of the water storage chamber, the wall surface transporting the H-shaped steel Arranging to function as a guide for
Forming a laminar flow with a predetermined flow rate from the cooling water outflow hole;
Have
The method of cooling an H-section steel, wherein the surface temperature of the outer surface of the flange of the H-section steel is within the range of 580 to 660 ° C when reheated after passing through the cooling zone.
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