JPH07155823A - H形鋼のフランジ冷却装置 - Google Patents

H形鋼のフランジ冷却装置

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JPH07155823A
JPH07155823A JP30287593A JP30287593A JPH07155823A JP H07155823 A JPH07155823 A JP H07155823A JP 30287593 A JP30287593 A JP 30287593A JP 30287593 A JP30287593 A JP 30287593A JP H07155823 A JPH07155823 A JP H07155823A
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JP
Japan
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flange
water
cooling
web
nozzle
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JP30287593A
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Masaki Imamura
巨城 今村
Tsuneo Seto
恒雄 瀬戸
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】仕上ユニバーサルミルでの圧延前にH形鋼断面
内の温度差を低減して、ウエブ波やフランジ反りを解消
するH形鋼のフランジ冷却装置を提供することを目的と
する。 【構成】フランジ外側面に向け冷却水を噴射する多段ノ
ズルと、フランジ上半分の内側面に空気・水混合体を噴
霧するノズルと、フランジとウエブの境界部に冷却水を
噴射するノズルと、さらにウェブ上面に滞留する冷却水
を回収する水吸収手段とを備えたH形鋼のフランジ冷却
装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、H形鋼のフランジを熱
間圧延時或は圧延後の搬送用ローラテーブル上にて水冷
する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、熱間圧延で製造されるH形鋼
は、図3に示すように、ブレークダウンミル1にて粗造
形され、粗ユニバーサルミル2、エッジャーミル3にて
圧延され、仕上ユニバーサルミル4で所定サイズに成形
されて製品となる。その際、このH形鋼5(図4参照)
は、そのフランジfとウェブwに温度差があるので、冷
却の過程でフランジfに引張、ウェブwに圧縮応力が働
き、断面形状不良、長さ方向の曲がり、ウェブ座屈等を
生じ、場合によってはウェブ波(別名、3日月波)が発
生することもある。その理由は、フランジとウェブには
厚み差があり、薄肉のウエブが先行して冷却した後、厚
肉のフランジが冷却、収縮するので、上記した種々の欠
陥が生じるからある。
【0003】ところで、近年、建築物の高層化に供な
い、新しいニーズとして資材の高断面性能化が不可欠と
なり、そのためウェブ薄肉化、あるいはフランジとウェ
ブの厚み比の増大傾向が著しい。この厚み比増大は、当
然に、上記欠陥を生じ易くさせ、生産者にとっては解決
すべき重要な技術課題となった。そこで、フランジとウ
ェブの温度差を小さくするために、H形鋼断面内の温度
制御が必要となり、フランジの水冷、ウェブ加熱、両者
の併用等が考えられたが、設備費、ランニングコスト、
制御性等を考慮して、一般には、フランジの水冷が採用
されている。このフランジ水冷技術に関しては、特開昭
64−75628号や特開昭52−104451号公報
に開示されたものがある。
【0004】前記特開昭64−75628号公報に記載
の水冷装置は、図3に示した最終工程の仕上ユニバーサ
ルミル後流側の圧延ライン両側に左右1対のフレームを
設け、揺動装置を介して、H形鋼フランジ面に直交する
水平面内で回転自在に支えられたノズル支持部を、前記
フレームの長手方向に所定間隔で複数個設けるととも
に、前記各ノズル支持部に複数個の冷却ノズルを縦設し
たものである。
【0005】しかしながら、この装置は、水冷がフラン
ジ外面側からのみあり、以下に示すような問題点を抱え
ている。 (1)冷却時、フランジの厚み方向で温度差が大きく生
じるので、冷却後にフランジとウェブの直角度不良が発
生する。 (2)フランジとウェブ厚の比が大きい場合、均一な冷
却ができない。また、その場合にフランジを強水冷する
と、冷却面のみ硬度が上昇し、材質の不均一が生じる。 (3)フランジとウェブの境界部(以下、R部という)
の冷却が不十分で、前記直角度不良を促進したり、R部
の強度を低下させる。
【0006】また、特開昭52−104451号公報記
載の冷却装置は、H形鋼搬送ローラの下方において、図
15に示すように、H形鋼搬送方向の中心軸の両側対象
位置に、斜上方に向けて冷却液を噴射する冷却ノズルを
設けたものである。しかしながら、この冷却装置は、フ
ランジ内面やフランジとウエブの境界部の冷却を行なっ
ているが、フランジ下半分のみを冷却しており、フラン
ジ上下での冷却バランスがとれていないため、冷却後に
発生する反りを制御するには不十分である。また、ノズ
ル位置が固定され、ウエブ高さが変化した際のサイズ対
応が取られていないので、実用上不都合であるという問
題もあった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑み、仕上ユニバーサルミルでの圧延前にH形鋼断面
内の温度差を低減して、ウエブ波やフランジ反りを解消
するH形鋼のフランジ冷却装置を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、多数の実験、研究を重ね、本発明を完成さ
せた。すなわち、本発明は、フランジ外側面に向け冷却
水を噴射する多段ノズルと、フランジ上半分の内側面に
空気・水混合体を噴霧するノズルと、フランジとウエブ
の境界部に冷却水を噴射するノズルと、さらにウェブ上
面に滞留する冷却水を回収する水吸収手段とを備えたこ
とを特徴とするH形鋼のフランジ冷却装置である。ま
た、本発明は、フランジ下半分の内側面に空気・水混合
体を噴霧するノズルと、フランジとウエブの境界部に冷
却水を噴射するノズルとを設けたことを特徴とする請求
項1記載のH形鋼のフランジ冷却装置であり、さらに、
使用上の便宜を図って、上記ノズルの全部又は一部の設
置位置が、H形鋼のサイズと対応して幅方向に移動自在
としたことを特徴とする請求項1及び2のいずれか記載
のH形鋼のフランジ冷却装置である。
【0009】
【作用】本発明では、フランジとウエブからなるH形鋼
を熱間で製造する圧延ラインで搬送されるH形鋼のフラ
ンジを冷却する装置を、フランジ外側面に向け冷却水を
噴射する多段ノズルと、フランジ上半分の内側面に空気
・水混合体を噴霧するノズルと、フランジとウエブの境
界部に冷却水を噴射するノズルと、さらにウェブ上面に
滞留する冷却水を回収する水吸収手段とを備える構造に
したので、H形鋼が仕上ユニバーサル圧延機で圧延され
る前に、その断面内温度差が低減されるようになる。ま
た、本発明では、上記冷却装置に、フランジ下半分の内
側面に空気・水混合体を噴霧するノズルと、フランジと
ウエブの境界部に冷却水を噴射するノズルとを追加する
ようにしたので、前述したH形鋼の断面内温度差の低減
効果が促進される。さらに、本発明では、使用するノズ
ルの設置位置を、H形鋼の断面サイズに対応して変更で
きるようにしたので、製造するH形鋼のサイズが変更さ
れても同じ冷却装置を使用することが可能であり、作業
上での便宜が図られている。
【0010】
【実施例】以下、1実施例で、図5、6、1(a),1
(b),1(c),2,及び7に基づき、本発明の内容
を説明する。図5に示す圧延ラインのレイアウトにおい
て、粗ユニバーサルミル群6と仕上ユニバーサルミル4
との間、及び仕上ユニバーサルミル4の後流側に、3基
の本発明に係るH形鋼のフランジ冷却装置7a,7b,
7cを配置する。ここでは、3基の配置を示したが、必
ずしもその数に限定するものではなく、本発明は1基で
も有効である。このH形鋼のフランジ冷却装置7a,7
b,7cの構造は後で詳細に述べるが、一応図1(a)
〜1(c)及び図2に示しておく。また、図5で明らか
なように、各水冷装置7a,7b,7cの間には、フラ
ンジ冷却面の急冷防止のため、復熱区間8a,8bが設
けられている。さらに、圧延ラインに沿って、多数の温
度計9a〜9fが設置され、フランジおよびウェブの少
なくとも各1点以上の温度を検出し、各ノズルで使用す
る水量を決定する情報の1つとする。図6は、温度計9
aを用いて測定した、粗ユニバーサルミル2で成形され
たH形鋼の温度分布の一例であり、本発明に係るH形鋼
のフランジ冷却装置7a,7b,7cは,この温度分布
に基づき冷却を行なうのである。
【0011】次に、本発明に係るH形鋼のフランジ冷却
装置7a,7b,7cを、図1(a)の正面図(但し
(b)のA断面を左側、B断面を右側)、1(b)の平
面図、1(c)の側面図((b)のC断面)で説明す
る。まず、H形鋼5がローラテーブル(図示せず)上を
搬送される際に、それを左右のサイドガイド10にて案
内し、そのフランジ外面を冷却水噴射ノズル11からの
冷却水にて冷却する。それと同時に、H形鋼の上部より
内面冷却装置12を図示していない駆動装置で下降さ
せ、ウェブ支持ローラ13をウェブ面接触させる。そし
て、連結リンク14を図示していない駆動装置でライン
方向に動かし、フランジ内面支持ローラ15をフランジ
内面に接触させると同時に、内面冷却の空気・水混合体
噴霧ノズル16とR部冷却水ノズル17を所定の位置に
合わせ、それぞれのノズルから冷却水あるいは空気・水
混合体を噴射してフランジ内面を冷却する。
【0012】さらに、このフランジ内側の冷却では、冷
却後に冷却水がウェブ上面に滞留するので、その滞留水
による余分な冷却を防ぐため、水吸収手段18によりウ
ェブ面の滞留水を吸い込む。ウェブ滞留水の吸込フード
は図7に示してある。このフードにて吸込まれた水は、
図示されていない吸水ポンプへとゴムホース20を介し
て吸込まれる。
【0013】また、フランジ下側内面に関しては、上記
滞留水がないので、空気・水混合体噴霧ノズル16とR
部冷却水ノズル17が装着されたサポート19がライン
直角方向に移動し、また上昇し、位置決めされ冷却を行
なうようになっている。そして、このフランジ下側の冷
却は、必要のない時には、行われないこともある。さら
に、同一圧延ラインで製造されるH形鋼は、同一サイズ
とは限らない。H形鋼のサイズが変更される毎に、フラ
ンジ冷却装置を交換するのは作業効率が低い。そこで、
本発明では、ノズル位置を変更自在とした、例えばH形
鋼のウェブ高さが図1(b)より大きい場合には、図2
に示すように、連結リンク14の位置を広げて設定する
ことになる。
【0014】以下、上記の本発明に係るフランジ水冷装
置を用いて、ウエブ高さ700mm×フランジ幅300
mm×ウエブ厚9mm/フランジ厚19mmのH形鋼を
圧延し、そのフランジを冷却した実施成績を具体的に示
す。図8は、上記H形鋼のフランジを冷却した際の冷却
曲線である。なお、図8で曲線(1)はフランジ表面温
度、(2)は滞留水を除去した場合のウエブ平均温度、
(3)は滞留水のある場合のウエブ平均温度、(4)は
フランジの平均温度である。図8で明らかなように、本
発明に係るH形鋼のフランジ冷却装置を使用して冷却し
たことで、仕上圧延前で、すでにウェブ(曲線(2))
とフランジ平均温度((曲線4))はほぼ一致してい
る。
【0015】図9は、フランジ厚だけ12mmにして、
フランジ板厚方向温度分布を調べたものである。従来の
フランジ外面のみ冷却(×印)したものに比べ、本発明
に係るフランジの内外面冷却(〇印)では、内面の温度
が大幅に低下し、両者の温度差は小さくなっている。図
10は、フランジ反りへの効果(試験本数50本で、反
りの生じた本数を縦軸に取る)を調べたものであるが、
従来の外面冷却のみの場合に比べ、本発明に係る内外面
冷却の場合の方が、フランジ反り量は低減されている。
【0016】フランジ内面の冷却に使用する水噴射ノズ
ルと空気・水混合体噴霧ノズルとでは、それぞれ図1
1,12のように熱伝達率αに違いがあるので、実際の
冷却に際しては、各ノズルからの噴射をON,OFF制
御、または流量調節で行ない、フィレット部表面とフラ
ンジ内面の温度が等しくなるように調整しつつ冷却し
た。各ノズルからの噴射のON,OFF制御した場合の
フランジ温度分布を図13に、水量調節による例を図1
4に示す。いずれの場合も、仕上圧延前でフランジ内外
面温度差が30℃以内と小さくなった。
【0017】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来のフランジ外面のみ冷却する装置を用いて冷却した場
合に比べ、仕上圧延前に断面内温度差が低減され、ウェ
ブ波やフランジ反りのない、かつ材質均一なH形鋼の製
造ができた。また、フランジ外面冷却ノズルを多段とし
たので、それによる反り抑制効果も発揮された。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るH形鋼のフランジ冷却装置の図で
あり、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面
図である。
【図2】図1の装置で、ノズル位置の幅を拡大した図で
ある。
【図3】一般のH形鋼圧延ラインを示す図である。
【図4】H形鋼の縦断面図である。
【図5】本発明に係るフランジ冷却装置の配置図であ
る。
【図6】H形鋼の温度分布例である。
【図7】本発明に係るウエブ上滞留水の吸込みフードの
説明図である。
【図8】本発明を実施した際のフランジ冷却曲線を示す
図である。
【図9】フランジ板厚方向の温度分布を示す図である。
【図10】本発明の実施によるH形鋼の反り結果を示す
図である。
【図11】水噴射による試験鋼板の表面温度と熱伝達係
数αの関係を示す図である。
【図12】空気・水混合体噴霧による試験鋼板の表面温
度と熱伝達係数αの関係を示す図である。
【図13】フランジ内面冷却水の吹きだしをON,OF
F制御した場合のフランジの温度分布例である。
【図14】フランジ内面冷却水の流量を調節した場合の
フランジ温度分布例である。
【図15】従来のフランジ下半分内側の冷却装置を示す
図である。
【符号の説明】
1 ブレークダウンミル 2 粗ユニバーサ
ルミル 3 エッジャーミル 4 仕上ユニバー
サルミル 5 H形鋼 6 粗ユニバーサ
ルミル群 7 水冷装置 8 復熱区間 9 温度計 10 サイドガイ
ド 11 フランジ外面冷却ノズル 12 内面冷却装
置 13 ウェブ支持ローラ 14 連結リンク 15 フランジ内面支持ローラ 16 フランジ内
面冷却ミストノズル 17 R部冷却ノズル 18 冷却水吸込
フード 19 フランジ内面冷却ノズルサポート 20 フードと吸水ポンプ間の接続ホース 21 搬送ローラ 22 滞留水 f フランジ w ウェブ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フランジ外側面に向け冷却水を噴射する
    多段ノズルと、フランジ上半分の内側面に空気・水混合
    体を噴霧するノズルと、フランジとウエブの境界部に冷
    却水を噴射するノズルと、さらにウェブ上面に滞留する
    冷却水を回収する水吸収手段とを備えたことを特徴とす
    るH形鋼のフランジ冷却装置。
  2. 【請求項2】 フランジ下半分の内側面に空気・水混合
    体を噴霧するノズルと、フランジとウエブの境界部に冷
    却水を噴射するノズルとを設けたことを特徴とする請求
    項1記載のH形鋼のフランジ冷却装置。
  3. 【請求項3】 上記ノズルの全部又は一部の設置位置
    が、H形鋼のサイズと対応して幅方向に移動自在とした
    ことを特徴とする請求項1及び2のいずれか記載のH形
    鋼のフランジ冷却装置。
JP30287593A 1993-12-02 1993-12-02 H形鋼のフランジ冷却装置 Withdrawn JPH07155823A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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