JPH08174039A - 形鋼の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形鋼のフランジ部及びフィレット部を効率的
に冷却することにより、フランジ部とフィレット部の温
度差を小さくできる形鋼の冷却装置を得ること。 【目的】 形鋼１を搬送するローラテーブル６上の両
側端部近傍に配置されたサイドガイド７ａ，７ｂと直交
して所定のピッチで複数のスプレーノズル１０，１０を
設け、スプレーノズル１０，１０から噴射された冷却水
をサイドガイド７ａ，７ｂに設けたスリット状の貫通穴
８を通してローラテーブル６上の形鋼１のフランジ部２
ａ，２ｂに供給してフランジ部２ａ，２ｂを冷却するＨ
形鋼の冷却装置において、サイドガイド７ａ，７ｂに設
けた貫通穴８の形鋼１のフィレット部５に対応する位置
に水透過性を有する水分散板１１を設けると共に、水分
散板１１を上下に移動可能に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延時あるいは圧
延後の搬送用テーブル上において、形鋼を冷却する冷却
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、Ｈ形鋼は、フランジ部がウェブ
部より厚いためフランジ部よりウェブ部が冷え易く、こ
のため、冷却後にウェブ波などの形状不良が生じ易い。
そこで、Ｈ形鋼は通常フランジ部の外面を冷却し、フラ
ンジ部とウェブ部の温度差を解消するようにしている
（日本鉄鋼協会講演論文集 Ｖｏｌ．４（１９９１）Ｎ
ｏ．５，Ｐ．１４２６〜１４２９）。

【０００３】この冷却装置は、ローラテーブル上を搬送
されるＨ形鋼に対して、両側に配置されるサイドガイド
の後方でかつ上方に、複数のフラットスプレーノズル
（以下スプレーノズルという）が所定のピッチで複数設
けられたヘッダを設置し、スプレーノズルから噴射され
た冷却水をサイドガイドに設けたスリット状の貫通穴を
通して、ローラテーブル上を搬送されてくるＨ形鋼のフ
ランジ部の外面に衝突させ、冷却するようにしたもので
ある。しかしながら、このような冷却装置では、フラン
ジ部の上部に噴射された冷却水が流下する際にフランジ
部の下部を過冷却するため、フランジ部の上部と下部と
の間に温度差を生じ、これが原因で冷却後にフランジ部
の上下に曲り（反り）が発生し、製品の寸法精度の低下
を来している。

【０００４】このようなことから、フランジ部の上部と
下部の温度差によって生じる反りを防止する手段とし
て、特開平５−１１７７５４号公報に記載されているよ
うに冷却水噴射ノズルの高さを調節する方法、あるい
は、特開平４−２８４９１４号公報に開示されているよ
うにフランジ部の上部へ噴射した冷却水がフランジ部を
流下して下部を過度に冷却する効果を予測し、上下に多
段分割されたノズルの水量を各段ごとに設定するように
した方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平５−１１７７５
４号公報に開示された方法は、ノズル高さを上げた場合
に、フランジ部の上部にかかった冷却水がフランジ部を
乗り越えて、フランジ部の内部及びウェブ部を過冷却す
るという問題がある。また、設備的にみても、ノズル全
体を上下に移動するためにその機構が複雑であり、ヘッ
ダ、配管等も同時に移動または追従させる必要があるた
め、設備費が膨大になるという問題がある。

【０００６】また、特開平４−２８４９１４号公報に記
載された方法は、そのロジックが複雑であるばかりでな
く、温度のばらつきが大きいためにフランジ部の上部と
下部の温度差を一定の範囲に抑えることが困難である。
さらに、多段分割されたノズルを各段ごとに流量制御す
るため、各段ごとに流量調節弁、バルブ、配管等の複雑
な水量調節機構を設けなければならないので、設備費が
膨大になるという問題がある。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、フランジ部とウェブ部の温度差を少なく
すると共に、フランジ部の上下の温度差を解消すること
のできる簡便な装置を実現することにより、フランジ部
を均一に冷却することのできる形鋼の冷却装置を得るこ
とを目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明に係る形鋼の冷却装置は、形鋼を搬送する
ローラテーブル上の両側端部近傍に配置されたサイドガ
イドと直交して所定のピッチで複数のスプレーノズルを
設け、このスプレーノズルから噴射された冷却水をサイ
ドガイドに設けたスリット状の貫通穴を通してローラテ
ーブル上の形鋼のフランジ部に供給してフランジ部を冷
却するＨ形鋼の冷却装置において、サイドガイドに設け
た貫通穴の形鋼のフィレット部に対応する位置に水透過
性を有する水分散板を設けると共に、この水分散板を上
下に移動可能に構成したものである。

【０００９】（２）上記（１）の形鋼の冷却装置におい
て、冷却装置の前面に設置された形鋼のフランジ部の上
下の平均温度差を求める走査形の温度計と、この平均温
度差に基いて水分散板の移動量を決定して水分散板の駆
動装置に移動信号を出力する制御器と備えたものであ
る。

【００１０】（３）上記（１）の水分散板を上下方向に
３分割し、少なくとも上部と下部の水分散板をそれぞれ
独立して上下方向に移動しうるように構成した。 （４）また、上記（１）の水分散板を形鋼の搬送方向に
複数に分割し、それぞれ独立して上下方向に移動しうる
ように構成した。

【００１１】

【作用】

（１）スプレーノズルから噴射されて水分散板の上下を
通過した冷却水は、そのまま貫通穴を通過し、形鋼のフ
ランジ部外面の上下部に到達する。一方、水分散板に噴
射された冷却水の一部はその目開きを通過して形鋼のフ
ィレット部に達し、一部は水分散板を構成する部材に衝
突して広角に飛散し、フランジ部に達する。これによ
り、冷却水のパターンは十字状になり、被水冷域を拡大
して冷却を促進する。そして、水分散板を上下方向に移
動させて被水冷域のパターンを変化させることにより、
フランジ部の上部と下部の冷却能を制御する。

【００１２】（２）走査形温度計によって検出したフラ
ンジ部の上下の平均温度差に基いて制御器が水分散板の
移動量を決定し、水分散板の駆動装置に指令して水分散
板を自動的に移動させ、フランジ部に形成される被水冷
域のパターンを制御する。

【００１３】（３）３分割した中央部の水分散板をフィ
レット部に対向させて一定に保持し、上部及び下部の水
分散板を上下に移動させてフランジ部とウェブ部及びフ
ランジ部の上下の温度差を解消する。

【００１４】（４）例えば、フランジ厚みの異なる形鋼
を連続して圧延するような場合、フランジ部が厚い形鋼
の場合は、すべて又は大部分の水分散板を形鋼のフィレ
ット部に対向させて冷却水を噴射し、フランジ部が薄い
形鋼の場合は、一部の水分散板を形鋼のフィレット部に
対向させて冷却水を噴射することにより、フランジ部の
上下の温度差を解消する。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 図１は本発明の第１の実施例を説明するための模式図、
図２はその作用説明図である。本実施例においては、ロ
ーラテーブル６上の両側端部近傍に、所定のピッチで上
下方向に長いスリット状の貫通穴８が設けられたサイド
ガイド７ａ，７ｂが設置されており、その後方にはサイ
ドガイド７ａ，７ｂの貫通穴８と同じピッチでスプレー
ノズル１０が設けられたヘッダ９ａ，９ｂが設置されて
いる。そして、サイドガイド７ａ，７ｂの貫通穴８の外
側には、その一部を覆うように水透過性の水分散板１１
が駆動装置１２，１２により上下に移動可能に設置され
ており、ローラテーブル６上にＨ形鋼１が搬送されてく
ると、そのフランジ部２，２の外面をスプレーノズル１
０，１０から噴射された冷却水により冷却する。なお、
図２は説明を容易にするためサイドガイド７ａ，７ｂを
省略してある。

【００１６】本実施例においては、スプレーノズル１０
は市販のスプレーノズル（流量５５Ｌ／ｍｉｎ、噴射角
度５５°）をピッチＬ＝２００ｍｍでヘッダ９ａ，９ｂ
に取付けたものを使用しており、その先端部がＨ形鋼１
のフランジ２，２から１５０ｍｍ隔てた位置になるよう
にヘッダ９ａ，９ｂを設置してある。また、水分散板１
１は図３に示すような幅５０ｍｍ、目開き８ｍｍ×５ｍ
ｍのエクスパンドメタルの金網を使用したが、これに限
定するものではなく、水透過性を有する部材であれば他
のものを用いてもよい。

【００１７】この水分散板１１は図にはサイドガイド７
ａ，７ｂの貫通穴８の中央部に設置されており、駆動装
置１２により上下方向にそれぞれ１００ｍｍ移動しうる
ようになっている。駆動装置１２は例えばプーリとワイ
ヤ、ピニオンとラック等簡単なものでよく、適宜選択す
ることができる。

【００１８】上記のように構成した本実施例において、
スプレーノズル１０から噴射されて水分散板１１の上下
を通過した冷却水は、水分散板１１に当ることなく貫通
穴８を通過し、被水冷域であるフランジ部２の外面の上
部及び下部へ到達する。一方、スプレーノズル１０から
噴射されてフランジ部２の中央部、すなわちフィレット
部５を冷却する冷却水は、その一部が水分散板１０の目
開きを通過してフィレット部に達し、一部は水分散板１
１を構成する部材に衝突して飛散方向を変えて通過し、
フランジ部２に到達する。

【００１９】この場合、通常、縦に長い楕円形あるいは
長方形の冷却水のパターンは、水分散板１１との衝突に
より冷却水が広角に広がるため、図２に示すように十字
状のパターン１３となり、フィレット部５の冷却能が向
上する。すなわち、水分散板１１は被水冷域を長手方向
に広げて拡大し、冷却を促進する役目を果す。この水分
散板１１を駆動装置１２によって上下方向に移動させる
と被水冷域のパターン１３が変化し、フランジ部２外面
の上部と下部の冷却能を制御することができる。

【００２０】上記の冷却効果を図４によりさらに詳細に
説明する。図４（ａ）は水分散板１１の中心を、スプレ
ーノズル１０と冷却するＨ形鋼１のフィレット部５の中
心を結ぶ延長線０−０上に設置した場合のフランジ部２
の被水冷域のパターン１３を示すものである。また、図
４（ｂ）は、水分散板１１の中心を上方へ３０ｍｍ移動
させた場合の被水冷域のパターン１３を、図４（ｃ）は
水分散板１１の中心を下方へ３０ｍｍ移動させた場合の
被水冷域のパターン１３を示す。

【００２１】このように、水分散板１１を上下に移動す
ることにより、被水冷域のパターン１３を変化させ、図
４（ｂ）の状態ではフランジ部２の外面上部の冷却を、
図４（ｃ）の状態ではフランジ部２の外面下部の冷却を
選択的に強化することができる。この場合、スプレーノ
ズル１０の選定、水分散板１１を移動する距離、水分散
板１１の幅、Ｈ形鋼１とスプレーノズル１０間の距離な
どは上記数値に限定されることなく、それぞれスプレー
ノズル１０、Ｈ形鋼１等の設定に応じて適宜選択しうる
ことは云う迄もない。

【００２２】本実施例では、水分散板１１の移動量と、
この水分散板１１の移動によって解消できるＨ形鋼１の
フランジ部２の上部と下部の温度差（制御量）を、図５
に示すようにあらかじめ求めておき、実測したフランジ
部２の上部と下部の温度差に応じて、この温度差を解消
するように水分散板１１の移動量を決定し、移動させ
る。これにより、従来、フランジ部２の上部と下部の温
度差が２０〜５０℃であったものを１０℃以内に抑える
ことができた。また、フランジ部２の上部と下部の材質
は、冷却が均一化されることによって安定化し、強度の
ばらつきが２０ＭＰａ以内になった。

【００２３】実施例２ 図６は本発明の第２の実施例を説明するための斜視図で
ある。本実施例は、第１の実施例で説明した水分散板１
１を設けた冷却装置において、冷却装置の前面に走査形
の温度計１４を設け、これによりＨ形鋼１のフランジ部
２の上部と下部の平均温度差を求める。そして、この平
均温度差に基いて制御器１５により図５から水分散板１
１の移動量を決定し、駆動装置１２に指令して水分散板
１１を移動させるようにしたオンライン温度制御システ
ムを備えたものである。本装置によれば、従来の冷却装
置によるフランジ部２の上部と下部の温度差が２０〜５
０℃であったのを±５℃以内に抑えることができた。

【００２４】実施例３ 図７は本発明の第３の実施例を説明するための斜視図で
ある。本実施例は第１の実施例で説明した冷却装置にお
いて、水分散板１１を、上、中、下に３分割し（１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ）、Ｈ形鋼１のフランジ部２の上部
と下部に対応した水分散板１１ａと１１ｃをそれぞれ独
立して上下に移動しうるようにしたものである。本実施
例では、Ｈ形鋼１のフィレット部５には常に中央部の水
分散板１１ｂが対応しているので、フィレット部５の水
冷能を変化させることなく、フランジ部２の上部及び下
部の温度差を、水分散板１１ａ又は１１ｃを移動させる
ことにより解消することができる。なお、Ｈ形鋼１の寸
法形状に応じて中央の水分散板１１ｂも適宜上下に移動
させ、その位置を調整しうるようにしてもよい。

【００２５】実施例４ 図８は本発明の第４の実施例を説明するための斜視図で
ある。本実施例は、水分散板１１を形鋼の搬送方向に複
数（図には３分割１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの場合を示
す）に分割し、例えば、１分割でそれぞれ１０個のスプ
レーノズルをカバーするように構成し、各水分散板１１
ａ，１１ｂ，１１ｃをそれぞれ独立して上下に移動しう
るようにしたものである。本実施例は、フランジ厚みの
異なるＨ形鋼１が連続的に圧延され、かつ、フランジ部
２の上部と下部にほぼ同じ温度差が生じているような場
合に実施して有効である。

【００２６】すなわち、例えば、フランジ部２の厚みが
厚い場合は、３分割した水分散板１１ｄ，１１ｅ，１１
ｆをすべて同方に移動させて冷却し、フランジ部２の厚
みが薄い場合は、３分割した水分散板１１ｄ，１１ｅ，
１１ｆのうち２つの水分割板（例えば１１ｄ，１１
ｅ）、又は１つの水分割板（例えば１１ｄ）を移動させ
て冷却する。具体的には、フランジ部２の厚みが２２ｍ
ｍで上部と下部の温度差が４０℃（上部が高い）のＨ形
鋼１を、３分割した水分散板１１ｄ，１１ｅ，１１ｆを
すべて３０ｍｍ上方へ移動させて冷却することにより上
記の温度差を解消することができた。また、フランジ部
２の厚みが１４ｍｍのＨ形鋼（同じく上部の温度が下部
の温度より約４０℃高い）を、３分割した水分散板１１
ｄ，１１ｅ，１１ｆのうちの２つの水分散板１１ｄ，１
１ｅを３０ｍｍ上方へ移動させて冷却することにより、
上記の温度差を解消することができた。

【００２７】比較例 図９及び図１０は本発明と比較するための従来のＨ形鋼
の冷却装置を示す模式図及びその要部の斜視図である。
この冷却装置はスプレーノズル１０が設けられたヘッダ
９ａ，９ｂ及びヘッダ９ａ，９ｂに接続された配管（図
示せず）は、駆動装置１６ａ，１６ｂにより斜め方向に
移動しうるように構成されている。なお、サイドガイド
７ａ，７ｂの前面には本発明のような水分散板が設けら
れていない。その他の部分は図１、図２の場合と同じな
のでこれと同じ符号を付し、説明を省略する。

【００２８】Ｈ形鋼１の冷却に際しては、冷却装置の前
面に温度計を設けてフランジ部２の上部と下部の温度差
を検出し、その結果に応じて駆動装置１６ａ，１６ｂに
よりスプレーノズル１０の高さを制御した。その結果、
フランジ部の上部と下部の温度差は２０〜５０℃であっ
た。この装置は、スプレーノズル１０の高さを制御する
駆動装置１６ａ，１６ｂが大きく追従性が劣るため、温
度計によりフランジ部の上部と下部の温度差を認識して
も、それに対応してフランジ部２の冷却をリアルタイム
に制御することが困難なため上記のような結果になった
ものである。この場合、冷却後のＨ形鋼１のフランジ部
２の上下の反りは５ｍあたり１０ｍｍであった。また、
この冷却後にフランジ部２の上部と下部の材料強度を調
べたところ、約１００ＭＰａの差があった。

【００２９】上記の説明では、本発明をＨ形鋼のフラン
ジ部の冷却装置に実施した場合を示したが、本発明は、
不等辺山形鋼の短辺（長辺より厚い）の冷却装置として
も実施することができる。また、本発明の第３、第４の
実施例においては、第２の実施例で説明したオンライン
制御システムを実施することができる。さらに、上記の
各実施例では、水分散板１１をサイドガイド７ａ，７ｂ
の外面側に設けた場合を示したが、内面側に設けてもよ
い。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果を得ることができる。 （１）形鋼を搬送するローラテーブル上の両側端部近傍
に配置されたサイドガイドと直交して所定のピッチで複
数のスプレーノズルを設け、このスプレーノズルから噴
射された冷却水をサイドガイドに設けたスリット状の貫
通穴を通してローラテーブル上の形鋼のフランジ部に供
給してフランジ部を冷却するＨ形鋼の冷却装置におい
て、サイドガイドに設けた貫通穴の形鋼のフィレット部
に対応する位置に水透過性を有する水分散板を設けると
共に、この水分散板を上下に移動可能に構成したので、
形鋼のフランジ部の外面の温度を上下対称に冷却するこ
とができ、各部の温度を小さくすることができる。これ
により、上下の反りによる歩留りの低下を防止し、また
フランジ部上下の材質の不均一を低減することができ
る。さらに、本発明の冷却装置を設置するにあたって
は、スプレーノズル、ヘッダ、配管などは既設の設備を
そのまま使用できるので、比較的簡便な設備改造で実現
できるため設備投資が少なくてすむ等の効果が得られ
る。

【００３１】（２）冷却装置の前面に設置され形鋼のの
フランジ部前面の上下の平均温度差を求める走査形の温
度計と、前記平均温度差に基いて水分散板の移動量を決
定して水分散板の駆動装置に移動信号を出力する制御器
とを備えたので、フランジ部前面の平均温度差に基いて
水分散板を自動的に移動させ、被水冷域のパターンを正
確にかつ効率的に制御することができる。

【００３２】（３）水分散板を上下方向に３分割し、少
なくとも上部と下部の水分散板をそれぞれ独立して上下
方向に移動しうるように構成したので、フランジ部前面
の上下の温度差を効果的に小さくすることができる。

【００３３】（４）水分散板を形鋼の搬送方向に複数に
分割し、それぞれ独立して上下方向に移動しうるように
構成したので、フランジ部の厚みの異なる形鋼を連続的
に冷却する場合においても、複数の水分散板を選択的に
上下に移動させることにより、フランジ部前面の温度差
を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の説明図である

【図２】図１の要部を示す斜視図である。

【図３】本発明の要部をなす水分散板の実施例の平面図
である。

【図４】本発明の第１の実施例の作用説明図である。

【図５】水分散板の移動量とフランジ部上下の温度差と
の関係を示す線図である。

【図６】本発明の第２の実施例の説明図である。

【図７】本発明の第３の実施例の説明図である。

【図８】本発明の第４の実施例の説明図である。

【図９】本発明と比較するための従来の形鋼の冷却装置
の説明図である。

【図１０】図１の要部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ Ｈ形鋼 ２ フランジ部 ５ フィレット部 ６ ローラテーブル ７ａ，７ｂ サイドガイド ８ 貫通穴 ９ａ，９ｂ ヘッダ １０ スプレーノズル １１ 水分散板 １２ 駆動装置 １３ 被水冷域のパターン １４ 走査形温度計 １５ 制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 形鋼を搬送するローラテーブル上の両側
   端部近傍に配置されたサイドガイドと直交して所定のピ
   ッチで複数のスプレーノズルを設け、該スプレーノズル
   から噴射された冷却水を前記サイドガイドに設けたスリ
   ット状の貫通穴を通してローラテーブル上の形鋼のフラ
   ンジ部に供給して該フランジ部を冷却するＨ形鋼の冷却
   装置において、 前記サイドガイドに設けた貫通穴の形鋼のフィレット部
   に対応する位置に水透過性を有する水分散板を設けると
   共に、該水分散板を上下に移動可能に構成したことを特
   徴とする形鋼の冷却装置。
2. 【請求項２】 冷却装置の前面に設置され形鋼のフラン
   ジ部の上下の平均温度差を求める走査形の温度計と、前
   記平均温度差に基いて水分散板の移動量を決定して該水
   分散板の駆動装置に移動信号を出力する制御器と備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の形鋼の冷却装置。
3. 【請求項３】 水分散板を上下方向に３分割し、少なく
   とも上部と下部の水分散板をそれぞれ独立して上下方向
   に移動しうるように構成したことを特徴とする請求項１
   記載の形鋼の冷却装置。
4. 【請求項４】 水分散板を形鋼の搬送方向に複数に分割
   し、それぞれ独立して上下方向に移動しうるように構成
   したことを特徴とする請求項１記載の形鋼の冷却装置。