JP4858411B2 - Steel cooling method - Google Patents
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Description
本発明は、とりわけ、ウエブの座屈を防止するために、フランジを外面から冷却する、フランジ厚さに比べてウエブ厚さの薄い薄肉ウエブＨ形鋼や、強度ならびに靭性を確保するために、フランジ及びウエブを冷却する、極厚Ｈ形鋼などの形鋼の冷却に有効な冷却方法に関するものである。 In particular, the present invention cools the flange from the outer surface in order to prevent the buckling of the web. the flange and web to cool, but about the effective cooling how to cool the shaped steel such as extremely thick H-section steel.
軽量でかつ断面性能を高くするため、ウエブ厚さを薄くし、フランジ厚さを厚くした薄肉ウエブＨ形鋼では、近年、フランジとウエブの板厚比が３．０程度のものがある。このような薄肉ウエブＨ形鋼の場合、熱間圧延と自然冷却による通常の製造では、前記厚さの違いによるフランジとウエブの冷却速度の相違により温度差が生じて内部応力が発生し、ウエブの座屈が発生する。 In recent years, thin web H-section steels with a thin web thickness and a thick flange thickness to reduce the weight and increase the cross-sectional performance include a flange-web thickness ratio of about 3.0. In the case of such a thin-walled H-shaped steel, in normal production by hot rolling and natural cooling, a temperature difference is generated due to a difference in cooling speed between the flange and the web due to the difference in thickness, and an internal stress is generated. Buckling occurs.
この内部応力の発生を防止するためには、フランジとウエブの冷却時の温度差を小さくする必要があり、そのための手段として、1) フランジを水冷する、2) ウエブを加熱する、3) 前記1) と2) を併用する、の３つが考えられる。 In order to prevent the occurrence of this internal stress, it is necessary to reduce the temperature difference during cooling of the flange and the web. As means for that, 1) water-cool the flange, 2) heat the web, 3) the above-mentioned There are three possible combinations: 1) and 2).
しかしながら、設備費やランニングコスト、あるいは温度制御技術の容易さや製造コストなどの点より、一般にはＨ形状での圧延中にフランジ外面のみを水冷する方式が採用されている。 However, from the viewpoints of equipment cost, running cost, ease of temperature control technology, manufacturing cost, etc., generally a method of cooling only the outer surface of the flange during rolling in the H shape is adopted.
このようなＨ形鋼の冷却手段としては、たとえばフランジ外面に、進行方向に向かって斜めに冷却水を噴射するもの（特許文献１）、上下、左右、前後移動が可能な複数の冷却水ノズルを、Ｈ形鋼の形状、寸法変化に応じたガイド移動調整可能にしたもの（特許文献２）、フランジ外面を、幅方向に均一な実効水量密度分布が得られるように強制的に冷却するもの（特許文献３）など、多く提案されている。
一方、近年、建築用部材に対する耐震性の要望が強まり、柱材や梁材用に強度や靭性に優れた極厚Ｈ形鋼が求められ、その製造に際し、高強度・高靭性の鋼材の一般的な制御方法である制御圧延や制御冷却が適用されている。 On the other hand, in recent years, there has been a growing demand for earthquake resistance for building materials, and ultra-thick H-shaped steels with excellent strength and toughness are required for column and beam materials. Controlled rolling and controlled cooling, which are typical control methods, are applied.
このうち制御圧延は、１０００℃以上に加熱したスラブやＣＣＢＢ（continuous casting beam blank）素材を、一旦、中程度の厚みまで粗圧延し、その後、鋼板の温度が未再結晶温度域、あるいはその近傍の温度域のときに最終の仕上げ圧延を行うものである。一方、制御冷却は、圧延後加速冷却によってＡｒ３温度以上から５００℃程度まで冷却し、強度を確保するものである。 Of these, controlled rolling is roughly rolling a slab or CCBB (continuous casting beam blank) material heated to 1000 ° C. or more to a medium thickness, and then the temperature of the steel sheet is at or near the non-recrystallization temperature range. The final finish rolling is performed in the temperature range. On the other hand, controlled cooling is performed by cooling from the Ar3 temperature to about 500 ° C. by accelerated cooling after rolling to ensure strength.
この極厚Ｈ形鋼の制御冷却を行うための冷却装置として、フランジ内面に冷却ノズルを配設してフランジ内面を冷却するものが、特許文献４や特許文献５で開示されている。
しかしながら、これら特許文献４、５で開示された冷却装置は、フランジ内面を冷却するノズルが極厚Ｈ形鋼と接近して配置されるので、Ｈ形鋼の上下方向の反り、左右曲がりや、搬送中のＨ形鋼のズレによって、前記ノズルがＨ形鋼と衝突するおそれがある。 However, in the cooling devices disclosed in Patent Documents 4 and 5, since the nozzle for cooling the flange inner surface is arranged close to the extremely thick H-section steel, the vertical curvature of the H-section steel, the left and right bends, There is a possibility that the nozzle collides with the H-shaped steel due to the deviation of the H-shaped steel being conveyed.
そこで、出願人は、特許文献６において、ウエブ内幅の小さい形鋼であっても、冷却ノズル同士の干渉や、形鋼と冷却装置との衝突を回避しつつ、フランジおよびフィレットの内面を効果的に冷却でき、かつ冷却水の噴射により落下したスケールのノズルなどへの堆積を防止できる形鋼の冷却装置および冷却方法を開示した。
以上説明した従来の冷却装置を用いた冷却方法では、被冷却材である形鋼の寸法に応じて、冷却ノズルの噴射方向（噴射角度）や冷却ノズルを備えた冷却ヘッダー管の段数を調整することで非冷却材の冷却範囲を適正化し、一旦設定した冷却ノズルの噴射方向は、被冷却材の寸法が変更されない限り変更されないのが一般的である。 In the cooling method using the conventional cooling device described above, the injection direction (injection angle) of the cooling nozzle and the number of stages of the cooling header pipe provided with the cooling nozzle are adjusted according to the size of the shape steel as the material to be cooled. Thus, the cooling range of the non-cooling material is optimized, and the cooling nozzle injection direction once set is generally not changed unless the dimension of the material to be cooled is changed.
これに対し、出願人は、水冷後の形状不良を防止するため、Ｈ形鋼のフランジ表面のフランジ幅方向温度分布をフランジ冷却前に測定し、この測定分布に基づき冷却ノズルの高さ又は冷却水の噴射角度を予め調整して冷却する方法を、特許文献７で開示している。
しかしながら、以上の従来技術は、いずれも限られた冷却ノズルで、鋼材の搬送方向と直交する断面における鉛直方向（以下、鋼材の幅方向とも言う。）の冷却を行うので、個々の冷却ノズルの冷却域間の冷却能が低くなる。また、個々の冷却ノズルの冷却域内でも冷却能は均一ではなく強弱が存在するので、たとえ鋼材の冷却前の幅方向温度分布が均一であっても、冷却後の幅方向温度分布は均一ではなく、幾つかの起伏（凹凸）のある温度分布となるのが一般的である。 However, each of the above prior arts is a limited cooling nozzle and cools in the vertical direction (hereinafter also referred to as the width direction of the steel material) in a cross section orthogonal to the steel material conveyance direction. Cooling capacity between cooling zones is reduced. In addition, the cooling capacity is not uniform within the cooling zone of each cooling nozzle, and there is strength, so even if the temperature distribution in the width direction before cooling of the steel material is uniform, the temperature distribution in the width direction after cooling is not uniform. Generally, the temperature distribution has several undulations (unevenness).
一例として図９に、極厚Ｈ形鋼（Ｈ４９８mm×Ｂ４３２mm×ｔw４５mm×ｔf７０mm、引張強度は４９０MPa級）の仕上げ圧延後、フランジ内外面の水冷前後のフランジ外表面温度分布を実測した結果を実線で示す。 As an example, Fig. 9 shows the results of measurement of the outer surface temperature distribution of the flange outer surface before and after water cooling on the inner and outer surfaces of the flange after the finish rolling of an extremely thick H-section steel (H498mm x B432mm x tw45mm x tf70mm, tensile strength is 490MPa class). Show.
この場合、フランジ外面の冷却には、フラットスプレーノズルを鋼材の搬送方向に多数配置した冷却ヘッダー管を４段配置し、フランジ内面及びフィレット部の冷却には、同様の冷却ヘッダー管を２段配置した冷却装置を使用して行った。なお、同図に破線で示す温度分布と断面内の温度分布（マップ表示）は、シミュレーション結果を示したものである。 In this case, four stages of cooling header pipes with many flat spray nozzles arranged in the steel conveying direction are arranged for cooling the outer surface of the flange, and two stages of similar cooling header pipes are arranged for cooling the inner surface of the flange and the fillet. The cooling device was used. The temperature distribution indicated by the broken line and the temperature distribution in the cross section (map display) in the same figure show the simulation results.
このような冷却による鋼材表面の温度ムラを抑制するために、例えば多くの小径の孔を板状ガイドに設けた冷却装置が、特許文献８に開示されている。
しかしながら、特許文献８で開示された冷却装置は、多額の設備投資を伴うほか、冷却水の噴射孔が小径ゆえに目詰りしやすく、しかも多数の噴射孔を備えるために設備のメンテナンスに経費がかかり、実用的でない。 However, the cooling device disclosed in Patent Document 8 requires a large amount of capital investment, and since the cooling water injection holes are small in diameter, the cooling device is easily clogged. In addition, since there are a large number of injection holes, the maintenance of the equipment is expensive. Not practical.
本発明が解決しようとする問題点は、特許文献８で開示された鋼材表面の温度ムラを抑制する冷却方法では、多額の設備投資を伴うほか、冷却水の噴射孔が目詰りしやすく、しかも設備のメンテナンスに経費がかかり、実用的でないという点である。 The problem to be solved by the present invention is that the cooling method for suppressing temperature unevenness on the surface of the steel material disclosed in Patent Document 8 involves a large amount of capital investment, and the cooling water injection holes are easily clogged. The equipment is expensive to maintain and is not practical.
発明者は、多数の冷却ノズルを備えた多段の冷却ヘッダー管を用いて鋼材を冷却する際に、個々の冷却ノズルによる冷却域を、冷却ヘッダー管又は冷却ノズルを、鋼材の幅方向に正逆回動又は往復移動することで従来技術における問題点を解決できるのではないかと考えた。 When the steel material is cooled using a multi-stage cooling header pipe provided with a large number of cooling nozzles, the inventor reverses the cooling area by the individual cooling nozzles, the cooling header pipe or the cooling nozzle in the width direction of the steel material. We thought that the problem in the prior art could be solved by rotating or reciprocating.
そして、多数の冷却ノズルを備えた多段の冷却ヘッダー管からなる冷却装置を用いて極厚Ｈ形鋼を水冷する際に、極厚Ｈ形鋼の搬送中に前記冷却ヘッダー管を所定量正逆回動させることで、図８に示す個々の冷却ノズルによる水冷域の冷却能力（水量密度）のムラを抑制できることを見出した。 Then, when the ultra-thick H-section steel is water-cooled using a cooling device comprising a multi-stage cooling header pipe provided with a large number of cooling nozzles, the cooling header pipe is moved forward and backward by a predetermined amount during the transport of the extra-thick H-section steel. It was found that by rotating, unevenness in the cooling capacity (water density) in the water-cooled region by the individual cooling nozzles shown in FIG. 8 can be suppressed.
本発明の鋼材の冷却方法は、上記知見に基づいてなされたものであり、
限られた個数のノズル、限られた段数の冷却ヘッダー管であっても、鋼材の幅方向の冷却ムラを抑制することを可能にするために、
少なくとも１本の冷却ヘッダー管に設けた、少なくとも１個の冷却ノズルから、搬送中の鋼材に向けて冷却媒体を噴射して冷却する方法において、
鋼材の搬送方向と直交する断面において、前記冷却ノズルから噴射する冷却媒体の、鋼材と平行な方向の到達位置が変化可能なように、
前記の冷却ヘッダー管又は冷却ノズルを、所定の角度だけ正逆回動又は鋼材と平行な方向に往復移動させつつ冷却することを最も主要な特徴としている。
The method for cooling a steel material of the present invention is based on the above knowledge,
In order to make it possible to suppress uneven cooling in the width direction of the steel material even with a limited number of nozzles and a limited number of cooling header pipes,
In a method of cooling by injecting a cooling medium from at least one cooling nozzle provided in at least one cooling header pipe toward a steel material being conveyed,
In a cross section orthogonal to the steel material conveyance direction, so that the arrival position of the cooling medium sprayed from the cooling nozzle in the direction parallel to the steel material can be changed,
The main feature is that the cooling header pipe or the cooling nozzle is cooled while being rotated forward and backward by a predetermined angle or reciprocating in a direction parallel to the steel material.
また、発明者は、前記冷却ノズルや冷却ヘッダー管の回動速度又は移動速度が遅すぎるとかえって冷却能力（水量密度）のムラが増すほか、回動速度又は移動速度を必要以上に速くしても冷却能力のムラ抑制の点では差が認められないこと、つまり鋼材の搬送速度との関係において適切な回動速度又は移動速度が存在することを見出し、本発明のさらに望ましい形態を成立させた。 Further, the inventor increases the rotation speed or movement speed more than necessary in addition to increasing the unevenness of the cooling capacity (water density) if the rotation speed or movement speed of the cooling nozzle or the cooling header pipe is too slow. However, it was found that there is no difference in terms of suppressing the unevenness of the cooling capacity, that is, there is an appropriate rotation speed or movement speed in relation to the conveyance speed of the steel material, and a further desirable form of the present invention was established. .
すなわち、前記本発明の鋼材の冷却方法において、
前記鋼材の搬送速度をＶL、冷却ノズルから噴射した冷却媒体による鋼材と平行な方向の冷却長さをＷ、冷却ノズル１個当たりの鋼材の搬送方向における冷却ゾーン長さをＳLとした場合、
前記冷却ノズルを、
ＶW≧（Ｗ／ＳL）・ＶL
で表される速度ＶWで正逆回動又は往復移動させるのである。
That is, in the method for cooling a steel material of the present invention,
If the conveying speed V L of the steel, cooling the length of the steel and parallel to the direction by the injected cooling medium from the cooling nozzles is W, the cooling zone length in the conveyance direction of the steel product per cooling nozzle was S L ,
The cooling nozzle,
V W ≧ (W / S L ) ・ V L
The forward / reverse rotation or reciprocation is performed at a speed V W represented by
本発明によれば、ＴＭＣＰ（熱加工制御）型極厚Ｈ形鋼などの形鋼に代表される鋼材を、冷却ノズルで冷却する際に、高額の設備投資を行わずに、鋼材の寸法が変化しても、冷却ムラを抑制して、性能の断面内ばらつきを抑制することができる。 According to the present invention, when a steel material represented by a shape steel such as a TMCP (thermal processing control) type ultra-thick H-section steel is cooled by a cooling nozzle, the size of the steel material can be reduced without making a large capital investment. Even if it changes, a cooling nonuniformity can be suppressed and the variation in the cross section of a performance can be suppressed.
また、冷却ノズルの噴射角度や高さを調整する機構を有する冷却設備の場合は、所定の速度が得られるように、冷却ノズルの角度や高さを駆動・制御する装置を改造することで実現可能であり、産業上の利用価値の高い発明である。 Also, in the case of cooling equipment with a mechanism that adjusts the injection angle and height of the cooling nozzle, it is realized by modifying the device that drives and controls the angle and height of the cooling nozzle so that a predetermined speed can be obtained This invention is possible and has high industrial utility value.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図５を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の鋼材の冷却方法を実施する鋼材の冷却装置の一例を示す正面図、図２は図１の側面図、図３は冷却ノズルの正逆回動装置を説明する図である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
Figure 1 is a front view showing an example of a cooling apparatus of steel material cooling how to implement the steel of the present invention, FIG 2 is a side view of FIG. 1, FIG. 3 illustrating the normal and reverse rotation device of the cooling nozzle It is.
図１〜図３において、１は例えばＨ形鋼２の搬送経路に沿って、パスラインを挟んで設けられた上面冷却装置を構成する冷却ヘッダー管で、上フランジ内面冷却用は２段、フランジ外面冷却用は５段の冷却ヘッダー管１が、前記Ｈ形鋼２のフランジ外面と平行なように、例えば鉛直方向に配置されている。 In FIG. 1 to FIG. 3, reference numeral 1 denotes a cooling header pipe constituting an upper surface cooling device provided across a pass line along a conveying path of H-section steel 2, for cooling the upper flange inner surface, two stages, flange For cooling the outer surface, the five-stage cooling header pipe 1 is arranged, for example, in the vertical direction so as to be parallel to the outer surface of the flange of the H-shaped steel 2.
３は前記それぞれの冷却ヘッダー管１に一端を接続されたリンク機構であり、これらリンク機構３の他端は、電動機４による回転運動を、ピニオンギアを介して鉛直方向の直線運動に変換されるねじ軸５に接続されている。 Reference numeral 3 denotes a link mechanism having one end connected to each of the cooling header pipes 1, and the other end of these link mechanisms 3 converts a rotational motion by the electric motor 4 into a vertical linear motion via a pinion gear. It is connected to the screw shaft 5.
このような構成により、各冷却ヘッダー管１の例えば複数位置に、その先端をパスラインの方向に向けて設けられた冷却ノズル６は、制御装置７からの指令によってＨ形鋼２のフランジ外面と平行な鉛直方向の首振り角度の制御が行われる。なお、前記冷却ノズル６のうち、上フランジ内面冷却用のものは、その先端をパスラインに対して他側にあるフランジの内面に向けて設けられている。 With such a configuration, the cooling nozzles 6 provided at, for example, a plurality of positions of the respective cooling header pipes 1 with their tips directed in the direction of the pass line are connected to the flange outer surface of the H-section steel 2 in accordance with a command from the control device 7. A parallel vertical swing angle is controlled. Of the cooling nozzles 6, the one for cooling the inner surface of the upper flange is provided with its tip directed toward the inner surface of the flange on the other side with respect to the pass line.
１１は下面冷却装置を構成する冷却ヘッダー管で、前記上面冷却装置と異なり、水平方向に３本固定配置され、各冷却ヘッダー管１１に備えられた冷却ノズル１２の噴出角度は固定されている。 Reference numeral 11 denotes a cooling header pipe constituting a lower surface cooling device. Unlike the upper surface cooling device, three are fixedly arranged in the horizontal direction, and the ejection angle of the cooling nozzle 12 provided in each cooling header tube 11 is fixed.
図４は、上記の冷却装置を用いた本発明の冷却方法における、冷却ヘッダー管１の正逆回動速度ＶWと、鋼材の搬送速度ＶLの関係を説明するための模式図である。 4, in the cooling method of the present invention using the cooling system of the above SL, is a schematic diagram for explaining the forward and reverse rotation velocity V W of the cooling header pipe 1, the relationship between the transport speed V L of the steel .
図４中、右上がりのハッチング部は、１個の冷却ノズル６から噴射する冷却水が、冷却ヘッダー管１の正逆回動により、鋼材の搬送方向と直角の鉛直方向にＷの距離を冷却した場合の被水冷領域（図４の１個の冷却ノズル６による、鋼材の搬送方向における冷却ゾーン長さＳLを重畳した領域）を示している。 In FIG. 4, the hatching portion that rises to the right cools the distance of W in the vertical direction perpendicular to the conveying direction of the steel by the cooling water sprayed from one cooling nozzle 6 by forward and reverse rotation of the cooling header pipe 1. shows the water-cooled region (by one cooling nozzle 6 in Figure 4, the area superimposed cooling zone length S L in the conveyance direction of the steel material) in the case of.
図４に示すように、ＶL、ＶWならびにＳLの関係によっては冷却水の未噴射域が生じる。
すなわち、ＶW＜（Ｗ／ＳL）・ＶLの関係になると、図４（ａ）に示すように、鉛直方向の冷却長さＷの両端部近傍に、冷却ノズル６による冷却ゾーンが通過しない領域（冷却水の未噴射域）が生じる。
As shown in FIG. 4, an uninjected region of cooling water is generated depending on the relationship between V L , V W and S L.
That is, when the relationship of V W <(W / S L ) · V L is satisfied, as shown in FIG. 4A, the cooling zone by the cooling nozzle 6 passes near both ends of the cooling length W in the vertical direction. An area where no cooling water is injected is generated.
また、冷却水の噴射領域においては冷却ノズル６の回動方向（前記冷却長さＷの方向）および鋼材の搬送方向に前記冷却ゾーンが重畳する個所と重畳しない個所が混在する不均一な水量密度分布となる。 Further, in the cooling water injection region, the non-uniform water density in which a portion where the cooling zone overlaps and a portion where the cooling zone does not overlap are mixed in the rotation direction of the cooling nozzle 6 (direction of the cooling length W) and the conveying direction of the steel material. Distribution.
一方、ＶW＞（Ｗ／ＳL）・ＶLの関係になると、図４（ｂ）に示すように、冷却ノズル６の回動方向（前記冷却長さＷの方向）および鋼材の搬送方向に前記冷却ゾーンが重畳する回数が２回〜４回と変動する水量密度分布となる。 On the other hand, when the relationship of V W > (W / S L ) · V L is established, as shown in FIG. 4B, the rotation direction of the cooling nozzle 6 (the direction of the cooling length W) and the conveying direction of the steel material The number of times the cooling zone is superimposed on the water volume density distribution varies from 2 to 4 times.
しかしながら、冷却ノズル回動方向の流下水の影響や、冷却ノズル６の回動によりノズルから噴射された冷却水にノズル回動方向への慣性力が付与されることにより、図４（ａ）の場合に比べてかなり均一な水量密度分布となる。 However, due to the influence of the flowing water in the cooling nozzle rotation direction and the inertial force in the nozzle rotation direction applied to the cooling water jetted from the nozzle by the rotation of the cooling nozzle 6, as shown in FIG. Compared to the case, the water density distribution is fairly uniform.
以上のことから、
本発明方法を実施する際には、冷却ヘッダー管１の正逆回動速度又は往復移動速度ＶWは、鋼材の搬送速度ＶL、鉛直方向の冷却長さＷおよび冷却ノズル６の鋼材の搬送方向における冷却ゾーン長さＳLの間に、以下の関係を満足させることが望ましい。
ＶW＞（Ｗ／ＳL）・ＶL
From the above,
When carrying out the method of the present invention, the forward / reverse rotation speed or reciprocating speed V W of the cooling header pipe 1 is the steel material transport speed V L , the vertical cooling length W and the steel material transport of the cooling nozzle 6. during the cooling zone length S L in the direction, it is desirable to satisfy the following relationship.
V W > (W / S L ) ・ V L
さらには、冷却ヘッダー管１の正逆回動速度又は往復移動速度ＶWは、鋼材の搬送速度ＶL、鉛直方向の冷却長さＷおよび冷却ノズル６の鋼材の搬送方向における冷却ゾーン長さＳLの間に、以下の関係を満足させることが望ましい。
ＶW＝（Ｗ／ＳL）・ＶL
Further, the forward / reverse rotation speed or the reciprocating speed V W of the cooling header pipe 1 is the steel material transport speed V L , the vertical cooling length W, and the cooling zone length S in the steel material transport direction of the cooling nozzle 6. It is desirable to satisfy the following relationship between L.
V W = (W / S L ) · V L
次に、鋼材の冷却装置をＨ形鋼の熱間圧延ラインに配置し、本発明の冷却方法を実施して冷却能力の確認を行った結果について説明する。 Next, place the cooling apparatus of steel material in hot rolling line of the H-shaped steel, described cooling method results of confirmation of implementation to the cooling capacity of the present invention.
図５は、Ｈ形鋼の熱間圧延ラインと、この熱間圧延ラインへの本発明の冷却装置の設置位置を示した図で、２１はサイズがＨ４９８mm×Ｂ４３２mm×ｔw４５mm×ｔf７０mm、引張強度が４９０MPa級のＴＭＣＰ型極厚Ｈ形鋼を製造することを目的として製造された、幅１５００mm、厚さ２５０mmの連続鋳造スラブである。 FIG. 5 is a diagram showing a hot rolling line of H-section steel and the installation position of the cooling device of the present invention in this hot rolling line. 21 is a size of H498 mm × B432 mm × tw 45 mm × tf 70 mm, and the tensile strength is It is a continuous cast slab having a width of 1500 mm and a thickness of 250 mm, which is manufactured for the purpose of manufacturing a 490 MPa class TMCP type ultra-thick H-section steel.
この連続鋳造スラブ２１を、加熱炉で１２５０〜１３００℃に加熱した後、ブレークダウンミル２２で１０数パスのリバース圧延を行い、粗形鋼片とした。続いて、この粗形鋼片に、粗ユニバーサルミル２３とエッジャーミル２４とで１０数パスの圧延（熱加工制御圧延）を施し、最後に仕上げユニバーサルミル２５で１パスの整形圧延（ウエブ・フランジの厚み調整とフランジの角度起こしを目的とした軽圧下圧延）を行った。 The continuous cast slab 21 was heated to 1250 to 1300 ° C. in a heating furnace, and then reverse rolled with 10 or more passes by a breakdown mill 22 to obtain a rough steel slab. Subsequently, this rough shaped steel slab is subjected to rolling of ten or more passes (heat-processed control rolling) by the rough universal mill 23 and the edger mill 24, and finally, the finishing universal mill 25 performs one-pass shaping rolling (for web and flange). Light rolling for the purpose of adjusting the thickness and raising the angle of the flange).
図５に示すように、仕上げユニバーサルミル２５の下流側に、図１に記載の冷却装置を設置し、下記表１に記載の冷却条件で３パス水冷の各パス毎に鋼材のフランジ内外面、フィレット部及びウエブ上下面の冷却を行った。 As shown in FIG. 5, the cooling device shown in FIG. 1 is installed on the downstream side of the finishing universal mill 25, and the inner and outer surfaces of the flange of the steel material for each of the three-pass water cooling under the cooling conditions shown in Table 1 below. The fillet part and the upper and lower surfaces of the web were cooled.
しかる後、冷却完了後のＨ形鋼を圧延方向中央部で切断し、切断面の温度分布を走査型温度計にて測定した。その結果を図６に示す。また、比較のために、下記表１に示す冷却条件で、フランジ外面を冷却する冷却ノズルの回動を停止した状態で冷却した場合の断面内温度分布を図７に示す。 Thereafter, the H-shaped steel after completion of cooling was cut at the center in the rolling direction, and the temperature distribution of the cut surface was measured with a scanning thermometer. The result is shown in FIG. For comparison, FIG. 7 shows the temperature distribution in the cross section when cooling is performed in a state where the rotation of the cooling nozzle for cooling the outer surface of the flange is stopped under the cooling conditions shown in Table 1 below.
図６に示すように、本発明の冷却方法を適用すれば、水冷完了後のＨ形鋼のフランジ外面温度ばらつきを、約１００℃から約５０℃（両端部５０mm除く）にまで５０％低下させることができた。これによってフランジ幅方向の機械的性質のばらつきを抑制することが可能となった。 As shown in FIG. 6, when the cooling method of the present invention is applied, the flange outer surface temperature variation of the H-shaped steel after completion of water cooling is reduced by 50% from about 100 ° C. to about 50 ° C. (excluding 50 mm at both ends). I was able to. This makes it possible to suppress variations in mechanical properties in the flange width direction.
この本発明の実施例の場合、０．５m／秒の搬送速度ＶLで搬送される、フランジ幅Ｂが４３２mmのＨ形鋼を４段の冷却ノズルで冷却するから、各冷却ノズルの回動による冷却長さＷは１００mm＝０．１m、Ｈ形鋼の搬送方向における冷却ノズル１個当たりの冷却ゾーン長さＳLは０．０５mであることから、冷却ノズルの正逆回動速度ＶWは、（０．１／０．０５）×０．５＝１．０m／秒として冷却した。 In this embodiment of the present invention, the H-section steel having a flange width B of 432 mm, which is transported at a transport speed V L of 0.5 m / sec, is cooled by four stages of cooling nozzles. cooling length by W is 100 mm = 0.1 m, a cooling zone length per cooling nozzle in the transport direction of the H-beam S L from it is 0.05 m, the normal and reverse rotation velocity V W of the cooling nozzles Was cooled as (0.1 / 0.05) × 0.5 = 1.0 m / sec.
一方、比較例の場合、図７に示すように、水冷完了後のＨ形鋼のフランジ外面温度のばらつきは１００℃と大きく、結果的にフランジ幅方向の機械的性質のばらつきも本発明を適用した場合（図６）に比べて大きかった。 On the other hand, in the case of the comparative example, as shown in FIG. 7, the variation of the flange outer surface temperature of the H-shaped steel after completion of water cooling is as large as 100 ° C. As a result, the present invention is also applied to the variation of the mechanical properties in the flange width direction. As compared with the case (FIG. 6).
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above example, and it goes without saying that the embodiment may be appropriately changed within the scope of the technical idea described in each claim.
例えば、以上の例では、個々の冷却ノズルがほぼ同一角度回動するような設定を行ったが、各段の冷却ノズルの水量調整と合わせて、各段の冷却ノズル・冷却ヘッダー管を独立して回動するように設定しても良い。 For example, in the above example, the setting was made so that the individual cooling nozzles rotate at substantially the same angle, but the cooling nozzles / cooling header pipes at each stage are made independent of the adjustment of the water amount of the cooling nozzles at each stage. May be set to rotate.
また、鋼材の長さ方向の温度変化に合わせて、各段の冷却ノズル、冷却ヘッダー管の正逆回動速度を冷却中に時間とともに変化するように制御しても良い。 Further, the forward / reverse rotation speeds of the cooling nozzles and the cooling header pipes in each stage may be controlled so as to change with time during cooling in accordance with the temperature change in the length direction of the steel material.
また、冷却ヘッダー管を正逆回動するものに代えて、冷却ノズルを正逆回動するもの、冷却ヘッダー管又は冷却ノズルを鉛直方向に往復移動するものでも良い。 Further, instead of rotating the cooling header pipe forward and backward, a cooling nozzle rotating forward and backward, or a cooling header pipe or cooling nozzle reciprocating in the vertical direction may be used.
さらに、冷却前および／または冷却後に測定した鋼材の被冷却面の温度ならびに該鋼材の搬送速度に基づき、鋼材の搬送方向と垂直な方向に前記冷却ノズルを回動する速度ならびに前記冷却ノズルから噴射する流体の流量を制御するものでも良い。 Furthermore, based on the temperature of the surface to be cooled of the steel material measured before and / or after cooling and the conveying speed of the steel material, the cooling nozzle is rotated in the direction perpendicular to the conveying direction of the steel material and the cooling nozzle is injected. The flow rate of the fluid to be controlled may be controlled.
本発明は形鋼の冷却のみならず、鋼板の冷却、例えば出願人が特開２００７−８３２８７号公報において開示したような平鋼の冷却、すなわち冷却水噴射ノズルを取付けた複数本のヘッダー管を高さ方向に設けた上部冷却装置と、平鋼を搬送する搬送ローラの搬送面下方に、前記搬送方向に沿って前記平鋼の幅方向に平行に設置された、冷却水噴射ノズルを取付けた複数本のヘッダー管からなる下部冷却装置においても適用可能である。具体的には、上部冷却装置のヘッダー管および下部冷却装置のヘッダー管を平鋼の搬送中に移動させる構造にすればよい。 In the present invention, not only cooling of the shape steel but also cooling of a steel plate, for example, flat steel cooling as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-83287, that is, a plurality of header pipes to which cooling water injection nozzles are attached. An upper cooling device provided in the height direction and a cooling water jet nozzle installed in parallel with the width direction of the flat bar along the transport direction are attached below the transport surface of the transport roller for transporting the flat bar. The present invention can also be applied to a lower cooling device including a plurality of header tubes. Specifically, a structure may be adopted in which the header pipe of the upper cooling device and the header pipe of the lower cooling device are moved during the transport of the flat steel.
１ 冷却ヘッダー管
２ Ｈ形鋼
３ リンク機構
４ 電動機
５ ねじ軸
６ 冷却ノズル
７ 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cooling header pipe 2 H-section steel 3 Link mechanism 4 Electric motor 5 Screw shaft 6 Cooling nozzle 7 Control device
Claims (1)
鋼材の搬送方向と直交する断面において、前記冷却ノズルから噴射する冷却媒体の、鋼材と平行な方向の到達位置が変化可能なように、
前記の冷却ヘッダー管又は冷却ノズルを、所定の角度だけ正逆回動又は鋼材と平行な方向に往復移動させつつ冷却する鋼材の冷却方法において、
前記鋼材の搬送速度をＶ L 、冷却ノズルから噴射した冷却媒体による鋼材と平行な方向の冷却長さをＷ、冷却ノズル１個当たりの鋼材の搬送方向における冷却ゾーン長さをＳ L とした場合、
前記冷却ノズルを、
Ｖ W ≧（Ｗ／Ｓ L ）・Ｖ L
で表される速度Ｖ W で正逆回動又は往復移動させることを特徴とする鋼材の冷却方法。 When cooling by injecting a cooling medium from at least one cooling nozzle provided in at least one cooling header pipe toward the steel material being conveyed,
In a cross section orthogonal to the steel material conveyance direction, so that the arrival position of the cooling medium sprayed from the cooling nozzle in the direction parallel to the steel material can be changed,
In the cooling method of the steel material, the cooling header pipe or the cooling nozzle is cooled while being reciprocally moved in a direction parallel to the steel material in a forward / reverse direction by a predetermined angle ,
If the conveying speed V L of the steel, cooling the length of the steel and parallel to the direction by the injected cooling medium from the cooling nozzles is W, the cooling zone length in the conveyance direction of the steel product per cooling nozzle was S L ,
The cooling nozzle,
V W ≧ (W / S L ) ・ V L
A method for cooling a steel material, wherein the steel material is rotated forward and backward or reciprocated at a speed V W represented by :
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