JPH07108316A

JPH07108316A - Ｈ形鋼の冷却方法および装置

Info

Publication number: JPH07108316A
Application number: JP25433693A
Authority: JP
Inventors: Masao Kurokawa; 黒川征男; Kazuhiro Teraura; 寺浦和弘; Takatoshi Hiroguchi; 廣口貴敏; Hiroatsu Kato; 加藤裕厚; Takefumi Suzuki; 鈴木孟文; Tadayuki Ito; 伊藤忠幸
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1995-04-25
Anticipated expiration: 2015-12-18
Also published as: JP3117590B2

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｈ形鋼の熱間圧延の強制冷却による材質制御
を簡易な装置により、圧延材の曲がり、反りを発生する
ことなく材質制御の精度を向上させる。【構成】Ｈ形鋼の上フランジ内面とウェブ上面で囲わ
れる上側凹部に乱流水ジェットを噴射して水プールを形
成し、下フランジ内面とウェブ下面で囲われる下側凹部
とフランジ外側面には乱流水ジェットを噴射する。ま
た、上側凹部と下側凹部およびＨ形鋼の断面部位の冷却
程度を変化させ、均一な冷却制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＨ形鋼の熱間圧延製造ラ
イン上で、Ｈ形鋼を冷却し材質を制御する方法およびそ
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延鋼材を圧延中もしくは圧延後のいず
れかで、強制冷却等の熱処理によっての機械的性質を制
御する技術が既に実用化されている。たとえば、特開昭
６２−１５８８２号公報の熱延鋼板に適用した例や、厚
板のＴＭＣＰ、さらには棒鋼、レールにおける強制冷却
など多数の手段が提案されている。

【０００３】形鋼分野においても、たとえば特開昭６０
−７７９２４号公報では、圧延形鋼材の垂直部分に層流
の水ジェットを付与し、水平部分には一部分層流の水ジ
ェットと一部分水の層とを付与する圧延材の冷却手段が
提案されている。また米国特許４，１２０，４５５号に
は気液混合体を噴射するノズルで構成される冷却装置に
よってＨ姿勢のＩ形鋼のフランジ内外面を冷却する手段
が示されている。また、Ｈ形鋼の強制冷却については、
機械的性質の制御目的以外に、不均一冷却が原因となっ
て発生する残留応力軽減のために、垂直面のフランジ外
側面のみを水冷する技術が特開昭６２−１７４３２６号
公報他、多くの例が公知である。これらの従来手段にお
ける水冷はスプレー冷却が多用されている。しかし、内
面冷却の内、下部の冷却については曲がりやウェブの反
り防止を目的として、スプレー冷却を行う例はあるが、
上部の冷却については前記層流の水ジェットと気液混合
の冷却方式が採用され、スプレー冷却を用いる方法は採
用されていない。上部のフランジ内面冷却やウェブの冷
却を行う場合、冷却水はウェブ上面に冷却水が溜まって
プール状となり、いわゆるプール冷却が混在することに
なる。以上のごとく、Ｈ形鋼のフランジの内外面の同時
冷却あるいはフランジ内外面とウェブ上下面の同時冷却
による機械的性質の制御手段として、冷却函体から層流
ジェットを供給する方法と、気液混合体を吹き付けるの
が、従来技術である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のごとく、冷却の
目的が機械的性質の制御あるいは残留応力制御のいずれ
の場合も、フランジ外面、内面の冷却上・下部の冷却に
ついては、層流ジェット、あるいは気液混合体が用いら
れる。スプレーが用いられる場合は、フランジ内面ある
いは／およびフランジとウェブの交点部（以下フィレッ
ト部）に冷却水を噴射し、ウェブに乗る水についてはウ
ェブに広がる前に吸引・除去する。ところで、層流ジェ
ットを用いる前記の特開昭６０−７７９２４号公報技術
では、冷却函体に多数の孔を穿孔し、この孔から冷却水
を層流状態すなわち底流速で被冷却面に噴射するが、冷
却函体と被冷却面の間隔は１０〜２０ｍｍと小さいな間
隔にする必要がある。このため圧延材が、フランジ外側
面冷却のために左右対称に構成された冷却函体およびフ
ランジ内面とウェブ冷却のためウェブ上下に配置された
冷却函体の間を冷却函体に衝突あるいは接触することな
く通過していくためには強固なガイドが必要となる。ち
なみに冷却函体と被冷却面の間隔を許容最大限の２０ｍ
ｍとしても、圧延材の走行中における縦・横方向の触れ
を考慮すると設計上は１０ｍｍにしなければならない。
圧延材は圧延姿勢での左右方向の反りだけでなく、上下
方向にも反りがあり、特に圧延材の先端部および後端部
の非定常部の曲がりは大きく、前記隙１０ｍｍでは圧延
材と冷却函体の衝突あるいは接触を免れることは困難で
ある。冷却函体と圧延材が接触すると函体に設けられた
オリフィスは変形あるいはつぶれて所望の冷却が得られ
なくなる問題があり、また函体が破壊されることもあ
る。また、気液混合体を用いる方法は、気体および液体
両方の供給設備や配管が必要で、かつヘッダーおよびノ
ズル構造も複雑で、設備費も高額となる。

【０００５】本発明は、液体だけの簡易な冷却方法で、
かつ、圧延材が冷却設備に衝突あるいは接触することを
防止する、特に機械的性質を制御するための冷却方法と
装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明法はフランジ内外
面およびウェブ上下面を乱流ジェットを用いて冷却する
方法および装置であってその要旨は、以下のとおりであ
る。

【０００７】（１）熱間圧延中および圧延終了後、もし
くは熱間圧延中か圧延終了後のいずれかのＨ形鋼をＨ姿
勢で載置のまま又は水平方向の移送中に冷却する方法に
おいて、前記Ｈ形鋼の上側凹部には乱流水ジェットを噴
射して水プールを形成せしめ、下側凹部およびフランジ
外側面には乱流水ジェットを噴射して冷却するＨ形鋼の
冷却方法。

【０００８】（２）乱流水ジェットの噴射量および冷却
時間、もしくは噴射量と冷却時間のいずれかを、Ｈ形鋼
の上側凹部よりも下側凹部を大ならしめて冷却する前記
（１）項記載のＨ形鋼の冷却方法。

【０００９】（３）Ｈ形鋼を水平方向に往復移動させつ
つ冷却する前記（１）項または（２）項記載のＨ形鋼の
冷却方法。

【００１０】（４）Ｈ形鋼の上側凹部の乱流スプレーの
冷却水量をＨ形鋼の断面部位の温度分布に応じて変化せ
しめる前記（１）項、または（２）項または（３）項記
載のＨ形鋼の冷却方法。

【００１１】（５）Ｈ形鋼の上側凹部の内側にＨ形鋼の
ウェブ高さ方向に移動自在に２分割された冷却ヘッダー
にスプレーノズルを有する上部冷却装置と、左右のサイ
ドガイドにスプレーノズルを設けたフランジ外面冷却装
置と、搬送ローラーの搬送面の下方に設けたＨ形鋼の下
側凹部を冷却する下部スプレー冷却装置と、前記冷却ヘ
ッダーの前後面に、冷却水の流動を阻止する止水機構と
を設けたＨ形鋼の冷却装置。

【００１２】（６）下部スプレーノズルがＨ形鋼のウェ
ブ高さ方向に移動自在に２分割した前記（５）項記載の
Ｈ形鋼の冷却装置。

【００１３】（７）Ｈ形鋼の上側凹部の内側に設けた冷
却ヘッダーの冷却ゾーン長よりも下側凹部を冷却するス
プレーノズルゾーン長を長く設けた前記（５）項または
（６）項記載のＨ形鋼の冷却装置。

【００１４】

【作用】以下、図面にしたがって本発明を詳細に説明す
る。

【００１５】図２は本発明法を実施する工程の平面略図
であり、粗圧延工程以前は図示を省略している。図にお
いて、被冷却材１は中間ユニバーサル圧延機Ｕおよびエ
ッジャーＥによって圧延された後、仕上げ圧延機Ｆによ
り最終圧延され、矢印アの方向に移動している段階にフ
ランジ外面冷却装置４、上部フランジ内面およびウェブ
上面冷却装置５、下部フランジ内面およびウェブ下面冷
却装置６により行う。ただし、重度の強制冷却を行う場
合においては、仕上げ圧延時の一方向だけでなく、一旦
冷却装置を強制冷却しつつ通過させた後、仕上げ圧延機
Ｆのロールを解放し、所定の冷却が得られるまで繰り返
し往復させることができる。

【００１６】図１は本発明実施例装置を示す図で被冷却
材１が冷却装置４，５，６で冷却中の断面状態を示す。
フランジ外面冷却装置４には乱流ジェットを噴射するス
プレーノズル４ａが、多段に配置されており、被冷却材
１のフランジ幅に応じて使用する段数が設定可能であ
る。この冷却装置は被冷却材の案内用サイドガイド７に
組み込まれており、被圧延材１のサイズが異なる場合
も、サイドガイドの位置調節によりノズル４ａとフラン
ジ２の外面２ａの距離ｄ１が調整可能である。サイドガ
イド７とフランジ外面の距離ｄ２は被冷却材の曲がりな
どもあることから２０〜３０ｍｍに設定するのが一般的
で、特に精度良く両側のサイドガイドの中央を通過させ
るために、遊動コロを数ｍ毎にサイドガイド７に１０ｍ
ｍ〜２０ｍｍ突出させて取り付けることは有効である。
ノズル４ａから噴射する乱流ジェットによる強制冷却は
既存の技術が適用できる。左右フランジ２の上部内面２
ｂおよびウェブ３の上面３ａで形成される凹部を、本発
明では単に上側凹部と称し、この上側凹部の冷却は、上
側凹部内にその全体を没入あるいは一部没入するヘッダ
ー５１に取り付けたスプレーノズル５ａ，５ｂ，５ｃよ
り乱流ジェットを噴射することにより行う。ここでスプ
レーノズル５ａ，５ｂ，５ｃはそれぞれフランジ内面２
ｂ、フランジとウェブの交点部２ｃ、ウェブ上面３ａに
向けた例を示す。しかし、フランジ２の厚みに比較して
ウェブ３の厚みが小さく冷却が早く進行するようなサイ
ズの被冷却材に対してはウェブ上面への乱流ジェットの
噴射ノズル５ｃは必ずしも必要ではない。逆にフランジ
とウェブの交点部２ｃのように、強く冷却を行う必要の
ある部位に対しては、噴射水量の大きなノズルを用いる
か、ノズルを密に配置すればよい。従来技術における層
流ジェットによる冷却の場合、被冷却材１のフランジ内
面２ｂおよびウェブ上面３ａと上部内面冷却用ヘッダー
５１との間隔ｄ３，ｄ４は１０〜２０ｍｍにする必要が
あったが、乱流スプレーノズルによる場合、この間隔ｄ
１，ｄ２は５０ｍｍ以上にしても十分冷却能が得られ、
したがって被冷却材の搬送における被冷却材とヘッダー
の接触は防止できる。

【００１７】次に、左右フランジ２の下部内面２ｄおよ
びウェブ３の下面３ｂで形成される凹部を、本発明では
単に下側凹部と称するが、この下側凹部の冷却は下部冷
却用ヘッダー６１に取り付けたノズル６ａ，６ｂより乱
流ジェットを噴射して行う。ヘッダー６１およびノズル
６ａ，６ｂ搬送用ローラーテーブル上面８より下方に取
り付けることにより被冷却材との接触や衝突を防止する
ことが可能である。ノズル６ａ，６ｂの配置については
特に強く冷却したい部分たとえばウェブ３の板厚に比較
してフランジ板厚の大きいサイズに於けるフランジ内面
２ｄの冷却では、フランジ冷却用のノズル２ａの噴射水
量をウェブを冷却するノズル６ｂの噴射水量より大きく
するか、ノズルを密に配置すればよい。また、フランジ
２とウェブ３の交点部の表面２ｅを特に強令する必要が
ある場合、フランジ冷却用ノズル６ａの噴射する乱流ジ
ェットとウェブ冷却用ノズル６ｂの噴射する乱流ジェッ
トの噴射領域を部分的に重ね合わせることにより冷却が
強化できる。また下部冷却ノズルは水を噴射する領域の
広さや部分的な冷却の強弱に対してフランジ内面冷却用
ノズル、ウェブ冷却用ノズルの列数を設定すればよい。
なお、下側凹部の冷却用ヘッダーおよびノズルを被冷却
材搬送ローラーテーブル上面より下方に配置することに
より、被冷却材の下方への曲がりが発生してもヘッダー
およびノズルと被冷却材との接触や衝突を防止できる。

【００１８】以上のごとく上側凹部と下側凹部では冷却
方法が異なるため、上下で冷却特性に差は生じるもの
の、その冷却特性差を把握することにより、冷却の不均
一に関わる問題を防止することが可能である。図３は上
側と下側の凹部の冷却特性差を把握するために、上下フ
ランジ内面の表面より２ｍｍ深さおよびウェブの上下表
面より各２ｍｍ深さ位置に熱電対を取り付けて、温度変
化を測定して冷却速度を算出しグラフ化したものであ
る。被冷却材のサイズは、Ｈ５３８×４４７×６０×９
０（ウェブ高さ×フランジ幅×ウェブ厚×フランジ厚）
であり、図４に示すごとく、上部ヘッダー１１にフラン
ジ水冷ノズル１１ａ，フィレット部冷却ノズル１１ｂ、
ウェブ冷却ノズル１１ｃ、下部ヘッダー１２にフランジ
冷却用ノズル１２ａ，フィレット部冷却ノズル１２ｂお
よびウェブ冷却ノズル１２ｃを配置した。

【００１９】温度測定の代表点として、上部フランジに
ついては１３ａ，１４ａ、下部フランジについては１３
ｂ，１４ｂの各２点づつを選定した。この中で温度測定
点１３ａと１３ｂは、また温度測定点１４ａと１４ｂは
ウェブ板厚中心線１７に対して上下対称の位置である。
ウェブの温度測定の代表点として、上面については１５
ａ，１６ａ、下面については１５ｂ，１６ｂの各２点づ
つを選定した。この中で１５ａと１５ｂは、また１６ａ
と１６ｂはウェブ板厚中心線にたいして上下対称の位置
である。上部フランジ内面のふたつの温度測定点のうち
一点１４ａはフランジ内面冷却用ノズル１１ａから直接
乱流ジェットを噴射される部位、一点１３ａは直接に乱
流ジェットの噴射は受けないが、プール状の水が乱流ジ
ェットにより撹伴されて冷却が促進される部位である。
一方下部フランジ内面のふたつの温度測定点のうち一点
１４ｂはフランジ冷却用ノズル１２ａから直接に乱流ジ
ェットを受ける部分、残る一点１３ｂはフランジ冷却用
ノズル１２ａとウェブ冷却用ノズル１２ｂの両者からの
乱流ジェットの水が流下することによって冷却される部
分である。

【００２０】ウェブ上状面の温度測定点のうち一点１５
ａはフィレット部冷却用ノズル１１ｂから乱流ジェット
を直接噴射を受ける部位、もう一点１６ａはウェブ幅方
向中央部であり、２列のウェブ冷却用ノズル１１ｃから
噴射される乱流ジェットが若干重なり合う部位である。
ウェブ下面の温度測定点の一つ１５ｂはウェブ冷却用ノ
ズル１２ｂとフランジ冷却用ノズル１２ａから噴射され
る乱流ジェットの両方が交差する部位、残る一点はウェ
ブ幅方向中央部でウェブ冷却用ノズル１２ｂから乱流ジ
ェットを直接受ける部位である。ここで１５ａと１５
ｂ、１６ａと１６ｂはウェブ板厚中心線に対して上下対
称の位置関係にある。

【００２１】以上のように温度測定点は上下対称である
が、各対称点の冷却は上下で全く異なる態様になってい
る。

【００２２】図３において横軸は冷却水量密度であり、
ノズルから噴射される乱流ジェットのフランジ幅方向お
よびウェブ幅方向の分布を冷却ゾーン全長に平均化して
表したものである。竪軸は温度測定データから算出した
８００〜５００℃間の平均冷却速度である。図３（ａ）
のフランジ冷却の特徴として、上部フランジにおいては
直接乱流ジェットの噴射を受ける１４ａも直接の噴射を
強く受けない位置１３ａも大きな差異を生じない。これ
はヘッダ１１とフランジ内面との距離が大きいためプー
ル状の水が広範囲に撹伴されるためである。したがっ
て、疎らなノズル配置にもかかわらず、冷却は噴射の強
さに影響を多少受けながら、ノズルから噴射する水量を
増加すれば全体的に冷却を早めることが可能である。下
部フランジについてはふたつの温度測定点１３ｂ，１４
ｂの比較ではより乱流ジェットを強く受ける点１４ｂの
熱伝達係数が大きく冷却が早いが、特に大きな差異を生
じるものではなく、強い冷却が必要な部位に多くの水を
噴射すればよい。

【００２３】上下フランジを比較すると、同一水量密度
に対して上部の平均冷却速度が大きくかつ、水量密度の
変化に対して、平均冷却速度も敏感に変化する。ただ
し、上下の熱伝達係数のレベルは大差ないので、実際の
冷却においては、上下で使用する冷却水量に差を設定す
ることによっても、容易に上下の冷却をバランスさせる
ことができる。

【００２４】図３（ｂ）はウェブについて示したもので
あるが、上部の平均冷却速度は下部に比べてかなり大き
い。上部の水量密度０のデータはフランジ冷却用ノズル
１１ａおよびフィレット部冷却用ノズル１１ｂから乱流
ジェットを噴射するが、ウェブ冷却用ノズル１５ａ，１
６ａを使用せずプール状の冷却水によって冷却する場合
のものである。すなわち、ウェブ上面は乱流ジェットを
噴射しなくても、大きな熱伝達係数を示す。このように
ウェブ上面と下面の冷却差異は冷却中および冷却後の形
状に影響するので、上下面の冷却をバランスさせるに
は、上下の冷却水量差だけでなく、下部冷却ゾーン長を
上部より長くすることが効果的である。同様にフランジ
内面の冷却の上下バランスは上下の冷却ゾーン長差を利
用することも効果的である。

【００２５】また、Ｈ形鋼はウェブ高やフランジ幅の異
なるサイズが多く、圧延サイズが変わるたびに、上部内
面冷却用ヘッダおよび下部内面冷却用ヘッダを交換する
と、人手と時間が必要となるのでサイズ変更に対応でき
る可変ヘッダ構造を用いるのが便利である。図５は上側
凹部冷却用ヘッダのウェブ幅方向の可変幅機構を示す。
上部ヘッダ２１ａ，２１ｂを分割し、被冷却材Ｈ形鋼１
のウェブ高ｕに応じてヘッダの幅Ｂを調節してフランジ
２の内面２ｂとヘッダ２１ａおよび２１ｂとの距離ｄ３
を、またフランジ幅Ｆに応じてウェブ３の上面３ａとヘ
ッダ２１ａおよび２１ｂの間隔ｄ４を調節する。フラン
ジ内面２ｂとヘッダ２１ａおよび２１ｂとの距離ｄ３の
調整は、ヘッダ２１ａ，２１ｂの懸架装置に取り付けら
れた金具２２に横移動を拘束した回転自在の２本のスク
リュー２３，２４をその端部に同軸上に歯車２４，２５
を噛み合わせて取付け、その一方例えば歯車２４を電動
モーター２８により回転する歯車２６により回転させる
ことにより、ヘッダー２１ａ，２１ｂを懸架する金具２
７ａ，２７ｂを互いに相反する方向に移動させることに
より行う。ヘッダ２１ａおよび２１ｂとウェブ上面３ａ
との間隔ｄ４は懸架装置の金具２２の上下位置可変機構
により調整する。

【００２６】図６は下部内面冷却用のヘッダを３つ用い
る場合のヘッダの位置調節方法である。ヘッダ３１ａ，
３１ｂはフランジ２の下部内面２ｄおよびフィレット部
２ｅ冷却用、ヘッダ３２はウェブ３の下面３ｂおよびフ
ィレット部２ｅ冷却用であり、各ヘッダー個別に図示し
ない横送り機構および上下位置可変機構を有する。ウェ
ブ幅ｕおよびフランジ片形幅Ｆｉを持つＨ形鋼１の冷却
から、ウェブ幅Ｕ’、フランジ片幅Ｆｉ’を持つＨ形鋼
１’にサイズが変更になった場合、フランジ内面冷却用
ヘッダ３１ａ，３１ｂの位置を横送り機能および上下位
置可変機構により変更し、ウェブ下面冷却用ヘッダ３２
の位置を上下位置可変機構により変更することにより乱
流ジェットが被冷却材に好適に衝突するように調節する
ことができる。

【００２７】次に冷却水噴射量の設定について述べる
と、下部内面冷却では図４や図６のように、噴射狙い位
置別にヘッダーを設ける場合、それぞれのヘッダに任意
に流量を設定することが可能である。上部内面冷却用の
場合、図７に示すようにヘッダー４１をその内部に仕切
板４２，４３，４４を取り付けることによりフランジ内
面２ｂ冷却用ヘッダ４５、フィレット２ｃ部冷却用ヘッ
ダ４６、ウェブ上面３ａ冷却用ヘッダ４７に分割し、分
割された各ヘッダに個別に流量を設定することにより、
被冷却材サイズに応じた冷却部位毎の冷却制御が可能と
なる。

【００２８】また、フランジ幅が変化した場合の、上部
のフランジ内面への乱流ジェット噴射位置制御について
は、図８のごとく上部内面２ｂ冷却用ヘッダーを上下方
向でフランジ内面冷却用５１ａ，およびフィレット部２
ｃ冷却用５２ｃに分割し、いずれか一方のヘッダー例え
ば５１ａを図５と同様に上下位置可変機能およびウェブ
幅方向位置可変機能を持たせ、この位置可変ヘッダーに
対して残る一方のヘッダー例えば５２ａに上下位置可変
機能を持たせればよい。この場合、ヘッダ５２ａを仕切
板５３で分割すると、噴射位置を異にするノズル５ａ，
５ｂ，５ｃに対して個別に冷却水の流量設定が可能であ
る。

【００２９】Ｈ形鋼にはフランジとウェブの板厚比が異
なるサイズが種々あり、両者の冷却をバランスさせるこ
とが重要で、その方法としてフランジ外面に対する冷却
の程度を制御する手段が効果的である。その手段の一つ
として冷却水量密度を被冷却材サイズに応じて変化させ
る方法とは別に、図９に示す方法が適用できる。図９は
冷却ゾーンの水平模式図であり、６１，６２および６３
はそれぞれ上部内面冷却装置、下部内面冷却装置および
フランジ外面冷却装置を示す。本例では前述した上部冷
却と下部冷却の特性差から上部冷却ゾーン長Ｌ１より下
部冷却ゾーン長Ｌ２を長くして上下の冷却バランスを調
整する例である。フランジ外面の冷却ゾーン長Ｌ３は、
ウェブ板厚よりフランジ板厚が大きいサイズが多数ある
ことから、上下冷却ゾーンより大きくし、かつゾーン全
長を長さ方向に、任意に選択使用できる短いゾーン６３
−１から６３−Ｎに分割し、ウェブに対してフランジを
強く冷却する必要のあるサイズに対しては分割された短
ゾーンの多くを使用して冷却し、ウェブに対してフラン
ジの冷却を弱くする必要のあるサイズは逆に短ゾーンの
使用を少なくすればよい。このような冷却ゾーンを有す
る冷却装置を被冷却材が矢印方向に通過していくと断面
内の部位により、冷却時間差が設定されて全体の冷却バ
ランスの調整が可能である。同様に内面上部冷却装置６
１、下部の冷却装置６２についても長さ方向に分割し、
フランジとウェブの冷却強度の要求に応じてその使用す
る数を決める方法も効果的である。しかし、前述の外面
冷却装置６３のみ分割することにより、フランジとウェ
ブの冷却強度差を設定できかつ、被冷却材の送り速度を
調整することにより、被冷却材全体の冷却強度も調整で
きるので、内面冷却装置の長さ方向の分割は実用的には
必要でない。

【００３０】上側凹部冷却における冷却水の長さ方向へ
の流動防止３について一例を図１０に示す。被冷却材Ｈ
形鋼１の上部にフランジ内面冷却用ノズル５ａ，フィレ
ット部冷却用ノズル５ｂ、図示しないウェブ冷却用ノズ
ルを組み込んだ上部水冷ヘッダ５の前後に、水冷中の被
冷却材の通材を阻害しない被冷却材と非接触の堰６１お
よび６２を配置する。非接触での水の流出阻止は、堰６
１，６２に冷却水プール側に傾斜したスリット６３を設
け、このスリットより空気のごとき気体を噴出させれば
可能であり、図１１は堰６２の詳細を示す縦断面図であ
る。

【００３１】堰６２はＨ形鋼１のウェブ３の上面３ａお
よびフランジ２とで囲まれる空間に空気送出ブロック６
４と空気通路形成ブロック６５を対設してなり、空気送
出ブロック６４には冷却水のプール側（以下、前面）と
は反対側（以下、後面）から空気を供給する空気送給管
６６が接続され、ブロック前面の左右および下方には空
気の流れを前面に向ける空気通路６７が、空気通路形成
ブロックとの隙間（スリット）として形成されている。
空気送出ブロック６４の前面には凹状の窪みの空気だま
りが形成されている。空気送出ブロック６４と空気通路
形成ブロック６５とはボルト６８で連結され、このボル
ト６８に外嵌したスぺーサー６９は前記スリット６７の
間隙を調整するために設けている。空気送出ブロック６
４と空気通路形成ブロック６５との対設面の上方には空
気が飛散しないようにガスケット材７０を介装してい
る。本堰は上部冷却用ヘッダに連結するかしないかは任
意である。

【００３２】以上、本発明による冷却法および装置は仕
上げ圧延機出側だけでなく、図２の中間圧延機の前後の
位置７，８に設置し、圧延中の冷却に供することも、ま
た仕上げ圧延機の前の位置９に設置し、仕上げ圧延後冷
却の予備的な冷却に供することは任意である。また、Ｈ
形鋼サイズに応じてフランジ外面冷却装置と内面冷却装
置を個別に使い分けることも任意である。

【００３３】

【実施例】サイズＨ９１８×３０３×１９×３７（ウェ
ブ高さ×フランジ幅×ウェブ厚×フランジ厚）、鋼種Ｓ
Ｓ４００のＨ形鋼を仕上げ圧延後に内外面水冷を行っ
た。水冷設備および水冷条件は表１のごとくである。

【００３４】フランジ厚がウェブ厚より大きいことか
ら、フランジの冷却をウェブの冷却より強化する設備お
よび冷却水量密度に設定している。内面冷却については
上部より下部の冷却設備長を長くし、上下冷却の均一化
を図っている。またウェブ上下面の冷却にたいしては上
面は水の噴射をせずに、したがって弱い撹伴のプール冷
却にたいして、下部は乱流ジェットを吹き付けて冷却す
ることにより、バランスを取っている。内面の冷却水量
密度はフランジ、フィレットとも下部より上部の方が大
きいが、設備長の関係から、上下の冷却強度はおおむね
等しくなっている。

【００３５】

【表１】

【００３６】表２は代表的部位の引っ張り試験値を示
す。延性の低下を招くことなく引張り強さ、降伏点を上
昇させることができた。本例では、４００Ｎ／ｍｍ² 級
の鋼種を用いて４９０Ｎ／ｍｍ² 級の鋼種の製造が可能
である。すなわち、同一規格の鋼種に対して低炭素等量
化が図れ、溶接性、靭性に優れたＨ形鋼製品の製造が可
能になる。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【発明の効果】従来用いられてきたフランジ外面冷却手
段に、フランジ内面およびウェブ上下面を、上下異なる
方式の乱流ジェットを用いる冷却手段を加えることによ
って、内外面からの温度制御が可能となった。本発明に
より、圧延時に曲がりが発生する場合も冷却装置と被冷
却材の衝突を防止でき、特にフランジ外面からだけの冷
却での板厚方向の材質特性差の問題が解消でき、ウェブ
の材質制御も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の正面断面略図

【図２】本発明を実施するＨ形鋼圧延工程の平面略図

【図３】冷却速度と冷却平均水量密度との関係を示すグ
ラフ

【図４】本発明装置の実施態様を示す正面断面略図

【図５】本発明装置の冷却ヘッダの幅可変機構を示す断
面略図

【図６】本発明の下側凹部冷却の実施態様を示す正面略
図

【図７】本発明の冷却ヘッダの実施態様を示す部分略図

【図８】本発明の冷却ヘッダの実施態様を示す部分略図

【図９】本発明の冷却ゾーン長の制御を行う装置の平面
略図

【図１０】Ｈ形鋼の上側凹部の冷却水の流出阻止機構を
示す部分断面側面略図

【図１１】図１０の堰の部分断面略図

【符号の説明】

１…被冷却材（Ｈ形鋼）４…フランジ外
面冷却装置５…ウェブ上面冷却装置６…ウェブ下面
冷却装置７…サイドガイド５１…ウェブ上面冷却装置のヘッダー６１…ウェブ下面冷却装置のヘッダー５ａ，５ｂ，５ｃ…スプレーノズル６ａ，６ｂ，６ｃ…スプレーノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤裕厚富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者鈴木孟文富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者伊藤忠幸富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間圧延中および圧延終了後、もしくは
熱間圧延中か圧延終了後のいずれかのＨ形鋼をＨ姿勢で
載置のまま又は水平方向の移送中に冷却する方法におい
て、前記Ｈ形鋼の上側凹部には乱流水ジェットを噴射し
て水プールを形成せしめ、下側凹部およびフランジ外側
面には乱流水ジェットを噴射して冷却することを特徴と
するＨ形鋼の冷却方法。
【請求項２】乱流水ジェットの噴射量および冷却時
間、もしくは噴射量と冷却時間のいずれかを、Ｈ形鋼の
上側凹部よりも下側凹部を大ならしめて冷却することを
特徴とする請求項１記載のＨ形鋼の冷却方法。
【請求項３】Ｈ形鋼を水平方向に往復移動させつつ冷
却することを特徴とする請求項１または請求項２記載の
Ｈ形鋼の冷却方法。
【請求項４】Ｈ形鋼の上側凹部の乱流スプレーの冷却
水量をＨ形鋼の断面部位の温度分布に応じて変化せしめ
ることを特徴とする請求項１または２または３記載のＨ
形鋼の冷却方法。
【請求項５】Ｈ形鋼の上側凹部の内側にＨ形鋼のウェ
ブ高さ方向に移動自在に２分割された冷却ヘッダーにス
プレーノズルを有する上部冷却装置と、左右のサイドガ
イドにスプレーノズルを設けたフランジ外面冷却装置
と、搬送ローラーの搬送面の下方に設けたＨ形鋼の下側
凹部を冷却する下部スプレー冷却装置と、前記冷却ヘッ
ダーの前後面に、冷却水の流動を阻止する止水機構とを
設けたことを特徴とするＨ形鋼の冷却装置。
【請求項６】下部スプレーノズルがＨ形鋼のウェブ高
さ方向に移動自在に２分割したことを特徴とする請求項
５記載のＨ形鋼の冷却装置。
【請求項７】Ｈ形鋼の上側凹部の内側に設けた冷却ヘ
ッダーの冷却ゾーン長よりも下側凹部を冷却するスプレ
ーノズルゾーン長を長く設けたことを特徴とする請求項
５または請求項６記載のＨ形鋼の冷却装置。