JPH0985327A - H形鋼の冷却方法およびその装置 - Google Patents

H形鋼の冷却方法およびその装置

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JPH0985327A
JPH0985327A JP24820195A JP24820195A JPH0985327A JP H0985327 A JPH0985327 A JP H0985327A JP 24820195 A JP24820195 A JP 24820195A JP 24820195 A JP24820195 A JP 24820195A JP H0985327 A JPH0985327 A JP H0985327A
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JP
Japan
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flange
cooling
refrigerant
section steel
fillet portion
Prior art date
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Pending
Application number
JP24820195A
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English (en)
Inventor
Shinichi Toyoshima
慎一 豊島
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】フランジ2およびフィレット部4の内面を適度
に冷却してフランジ2およびフィレット部4の厚み方向
の温度勾配を低減して、残留応力あるいはそれによる形
状不良、また品質の不均一を抑制するH形鋼の冷却方法
およびその装置を提供する。 【解決手段】フランジ内面に冷媒噴射し、冷媒の噴射
域および搬送方向への未蒸発冷媒の流れ域においてフラ
ンジ内面2Bとフィレット部4を冷却する。 その後、未蒸発冷媒を圧縮空気等のガス噴射によって
フィレット部4に保持してフィレット部4を更に冷却す
る。 フィレット部4に保持された未蒸発冷媒がほぼ蒸発し
た後、次の冷媒を噴射する。 以後この手順を冷却ゾーンにわたって繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はH形鋼を熱間圧延時
もしくは熱間圧延後に搬送ローラテーブル上で冷却する
冷却方法およびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は、H形鋼の斜視図である。図2に
示すように、断面形状がH形をした鋼材をH形鋼という
が、ウェブ3の厚さ(tw )に対してフランジ2の厚さ
(tf)が大きいH形鋼は熱間圧延中において、フラン
ジ2とウェブ3の熱容量が異なることから冷却速度に差
が生じて熱応力によりウェブ波が発生する。
【0003】この問題を解決するために、通常、熱間圧
延時もしくは圧延後にフランジ2を冷却してウェブ3と
フランジ2の温度差をウェブ波が発生する臨界値以下に
抑えるという方法が取られている。その多くは、搬送ロ
ーラの両側から冷却水を噴射してフランジ外面2Aを水
冷するというものである。
【0004】このH形鋼のフランジ冷却法としては、従
来スプレーノズル等でフランジ外面に冷却水を噴射する
手法が多く取られてきた。その際にフランジ面を垂直に
立てた状態で冷却を行なうために、流下水の影響でフラ
ンジの上下方向に温度が不均一になり易く、H形鋼の変
形を引き起こすので、この方向の冷却不均一性について
はこれまで多くの解決法が提示されてきた。しかし、フ
ランジを外表面から冷却する以上、フランジ厚み方向に
温度勾配が付くことはさけられない。
【0005】図3は、H形鋼のフランジ厚み方向に温度
勾配がついた場合の、有限要素法を用いた熱変形計算結
果である。図3に示す通り、板厚方向に温度勾配が付い
た状態から常温まで放冷するとフランジ内側に折れ曲が
る変形が起きる。
【0006】一方、H形鋼のフィレット部はその形状か
ら最も放冷されにくい部分で温度も高くなり、冷却する
際に特に強冷すべき個所である。このフィレット部を強
冷してフランジ上下方向の温度分布を均一化する冷却手
法として、特開平1−116033号公報には、フラン
ジ外面全体を冷却するノズルとフィレット部を冷却する
ノズルを交互に配列することにより、また特開平4−3
51220号公報には、フランジ外面上部を冷却するノ
ズルと下部を冷却するノズルを交互に配列して、その2
種のノズルが共にフィレット部を含めて冷却することに
より、フィレット部を選択的に強冷する方法が提案され
ている。
【0007】更に、上述の問題を解決するためには、フ
ランジ外面の冷却に加えてフランジ内面およびフィレッ
ト部の内面を冷却することも有効である。しかし、フラ
ンジの内面上部に冷媒を吹付るとその未蒸発冷媒がウェ
ブに乗ってウェブの温度が過度に低下してしまう。
【0008】この対応策として、特開平5−13271
7号公報には、内側から冷媒が供給される多孔質を表層
に持ったローラをフランジ内面に接触させる方法が提案
されている。この提案では、多孔質にウェブへの水乗り
が起こらない程度の冷媒を供給してフランジ内面を冷却
することとしている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
1−116033号公報および特開平4−351220
号公報に提案のものでは、いずれもフランジ外面からフ
ィレット部を冷却するので、フィレット部を充分に抜熱
するとその周辺のフランジ部が過冷却されて変形あるい
は品質の不均一等の要因となる。
【0010】また、前記特開平5−132717号公報
に提案のものでは、ウェブへの水乗りが起こらない程度
の冷媒の供給量では充分な冷却能が得られにくいという
問題がある。
【0011】本発明は、係る従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、フランジおよびフィレット部の内
面を適度に冷却してフランジおよびフィレット部の厚み
方向の温度勾配を低減して、残留応力あるいはそれによ
る形状不良、また品質の不均一を抑制するH形鋼の冷却
方法およびその装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明方法は、フランジ
外面の冷却に加えて、フランジ内面に冷媒噴射し、冷媒
噴射域および搬送方向への未蒸発冷媒の流れ域において
フランジ内面およびフィレット部を冷却し、その未蒸発
冷媒がウェブに流れ出す前に圧縮空気等のガス噴射によ
りフィレット部に保持して、ウェブの過度の温度低下を
防ぐと同時にフィレット部を冷却することを骨子とす
る。
【0013】図1は、本発明方法を実施したH形鋼の内
面冷却装置の構成を示す斜視図である。
【0014】本発明方法による、フランジ内面2Bおよ
びフィレット部4内側の冷却はつぎに述べる手順で行わ
れる。
【0015】フランジ内面に冷媒噴射し、冷媒の噴射
域および搬送方向への未蒸発冷媒の流れ域においてフラ
ンジ内面2Bとフィレット部4を冷却する。
【0016】その後、未蒸発冷媒を圧縮空気等のガス
噴射によってフィレット部4に保持してフィレット部4
を更に冷却する。
【0017】フィレット部4に保持された未蒸発冷媒
がほぼ蒸発した後、次の冷媒を噴射する。
【0018】以後この手順を冷却ゾーンにわたって繰
り返す。
【0019】また、前記H形鋼の冷却方法を実施するH
形鋼の冷却装置であって、フランジ外面冷却ノズルに加
えて、フランジ内面に向けられた冷媒噴射ノズル8と、
その未蒸発冷媒の流れ域に向けられたガス噴射ノズル6
とを、H形鋼1の長手方向に配置することを特徴とす
る。
【0020】この冷却装置に入ったH形鋼はフランジ外
面2Aをスプレー等で冷却されるとともに本発明の冷却
方法によってフランジ内面2Bおよびフィレット部4の
内側が適度に冷却されて、フランジ板厚方向およびフィ
レット部の内外面の温度差による残留応力、変形あるい
は材質の不均一の小さいH形鋼を製造することが可能と
なる。
【0021】
【発明の実施の形態】図1は、本発明方法を実施するH
形鋼の冷却装置の主要部の構成例の斜視図である。この
装置例は、H形鋼のウェブ3を挟み上下対称に、それぞ
れ前後2組の冷媒噴射ノズル5に対して、その間にガス
(圧縮空気)噴射ノズル7を1組配置(すなわち、冷媒
噴射ノズルと、ガス(圧縮空気)噴射ノズルとを交互配
置)した構成である。ここで、符号6および8は、それ
ぞれ冷媒噴射ノズルおよびガス噴射ノズルへ冷媒および
ガスを供給するヘッダである。
【0022】図4および図5は、本発明方法を実施する
フランジ内面冷却用の冷媒噴射ノズルおよびガス(圧縮
空気)ノズルの設置例の断面図である。
【0023】また、図6および図7は、本発明方法を実
施するフランジ内面の冷媒噴射ノズル数:ガス(圧縮空
気)噴射ノズル数=1:2としたH形鋼の冷却装置の説
明図であり、それぞれフランジ上部冷却用の冷媒噴射ノ
ズルとガス噴射ノズルの配列および同下部冷却用の冷媒
噴射ノズルとガス噴射ノズルの配列ならびに冷媒の挙動
を示すものである。
【0024】なお、図6は、図4および図5を上方から
見た図であり、図7は同じく、搬送方向に直角に横から
見た図である。
【0025】本発明方法によると、冷却ゾーンに入った
H形鋼1は、図4に示すように冷媒噴射ノズルでフラン
ジ内面2Bを冷却された後、そのまま未蒸発冷媒が広が
って流れて行きウェブ3を過度に冷却することなく、図
5に示すようなガス(圧縮空気)噴射ノズルによって未
蒸発冷媒がフィレット部4内面に保持され、フィレット
部4の近傍のみをさらに冷却することが可能となる。
【0026】図1に基づき、以下に本発明の主要要件に
つき、更に詳細に説明する。
【0027】〔冷媒噴射に関する主要要件事項〕 冷却冷媒としては、H形鋼の冷却開始温度以下で蒸発
することにより冷却効果を高めることのできる水、油、
またはアルコール等の液体であれば何れでもよいが、コ
スト面および安全性を考えて一般的には冷却水を用い
る。なお、冷却効果を高めるため、この冷却水に界面活
性剤等の冷却促進剤を添加したものを用いてもよい。
【0028】冷媒噴射ノズルとしては、フラットタイ
プあるいはフルコーンタイプのスプレーノズル、ミスト
ノズル等が使用可能である。中でも、イニシャルコスト
およびランニングコスト、また冷却能を考慮するとフル
コーンタイプのスプレーノズルの使用が望ましい。
【0029】冷媒噴射ノズルの配置としては、H形鋼
の搬送方向に複数配置し、フランジ内面に衝突後の冷媒
がH形鋼の搬送向きに流れるように、フランジ内面に向
けて後退角度α(前記目的から約15゜〜45゜)をつ
ける。(図6参照) 異サイズのH形鋼への対応として、フランジ上部冷却
用ノズルは上下左右に、下部冷却用ノズルは左右に移動
可能とする。
【0030】〔ガス噴射に関する主要要件事項〕 噴射するガスとしては、未蒸発冷媒の閉じこめ機能面
ならびに安全性よりみて圧縮空気を用いる。
【0031】ガス(圧縮空気)噴射ノズルとしては、
フラットノズル、スリットノズル等を用いるが、設置ス
ペースを考慮するとフラットノズルの使用が望ましい。
【0032】ガス噴射ノズルの配置としては、H形鋼
の搬送方向に冷媒噴射スプレーと交互噴射になるよう複
数配置する。なお、その時前後段2つの冷媒噴射ノズル
の間に配置するガス噴射ノズルは、図6および図7のよ
うに複数の場合もある。
【0033】また、図5、図6および図7に示すよう
に、フランジ内面に衝突後の冷媒をフィレット部に保持
するためにフランジ内面に向けて後退角度β(前記目的
から約35゜〜60゜)をつけるとともに上部のガス噴
射ノズルはウェブ上面に向けて下向き角γ1 (同様に約
45゜)、下部のガス噴射ノズルは上向き角γ2 (同様
に約45゜)を付けて設置する。
【0034】更に、ガス噴射ノズルの取付けにねじり角
θ(約45゜)をつけることで、より効率的に未蒸発冷
媒をフィレット部に保持することが出来る。
【0035】異サイズのH形鋼の冷却に対応するた
め、ガス噴射ノズルは上下に移動可能とする。
【0036】
【実施例】図6および図7に示す冷却水噴射ノズル数:
圧縮空気噴射ノズル数=1:2としたH形鋼の冷却装置
において、冷却水噴射ノズル5にフルコーンタイプスプ
レーノズル、圧縮空気噴射ノズル7にフラットタイプノ
ズルを使用し、α=30゜、β=45゜、γ1 =γ2
45゜、θ1 =θ2 =45゜ならびに各噴射ノズル間距
離をそれぞれPWA=PAA=PAW=250mmとし、冷却
ゾーンの平均水量密度を45[l/(m2 ・min)]
として、圧延後のH形鋼の冷却を行った。
【0037】その結果、図6および図7に模式的に示す
ように、H形鋼のフランジ内面2Bに衝突後の冷却水は
フィレット部4に保持され、後段の冷却水噴射ノズルの
手前でほぼ蒸発することが確認された。
【0038】図8は、従来のフランジ2の外面冷却のみ
行った場合と、この実施例に示すフランジ内面冷却も合
わせて行った場合との冷却直後のフランジ厚み方向の温
度分布を示すグラフである。
【0039】図8に示すように、本発明方法によるフラ
ンジ内面冷却を行うことにより、フランジ厚み方向(特
に、フランジ内面近傍)での温度の偏りが低減され、か
つフランジ2全体の温度降下量も大きくなることがわか
る。
【0040】また、W=200mm,H=400〜55
0mmの外法一定H形鋼で、本発明方法による内面冷却
の有無について、フランジ折れ発生率を調査した。その
結果、フランジ折れ発生率において、従来方法(内面冷
却無し)の10.6%に対し、本発明方法(内面冷却有
り)の6.3%と大幅な低減効果を確認した。
【0041】
【発明の効果】本発明方法およびその装置によれば、次
に挙げる効果が得られる。
【0042】フランジを内面からも冷却するためにフ
ランジ厚み方向の温度勾配が緩和され、フランジの折れ
現象等の形状不良や残留応力が低減できる。
【0043】ウェブを過度に冷却することなく、フィ
レット部を効率的に冷却できるため、H形鋼の全体的な
温度均一化が得られ、より均質な性能をもつH形鋼の製
造が可能となる。
【0044】冷却効率が上がり、冷却設備の全長を短
縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するH形鋼の冷却装置の主要
部の構成例の斜視図である。
【図2】H形鋼の一部分の斜視図である。
【図3】H形鋼のフランジ厚み方向に温度勾配がついた
場合の、有限要素法を用いた熱変形計算結果である。
【図4】本発明方法を実施するフランジ内部冷却用の冷
媒噴射ノズルの配置を示す断面図である。
【図5】本発明方法を実施するフランジ内部冷却用のガ
ス(圧縮空気)噴射ノズルの配置を示す断面図である。
【図6】本発明方法を実施するフランジ内面上部冷却用
の冷媒噴射ノズルとガス(圧縮空気)噴射ノズルの配列
例および冷媒の挙動の模式図である。
【図7】本発明方法を実施するフランジ内面下部冷却用
の冷媒噴射ノズルとガス(圧縮空気)噴射ノズルの配列
例および冷媒挙動の模式図である。
【図8】従来のフランジの外面冷却のみ行った場合と、
本発明方法によるフランジ内面冷却も合わせて行った場
合との冷却直後のフランジ厚み方向の温度分布を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
1 H形鋼 2 フランジ 2A フランジ外面 2B フランジ内面 3 ウェブ 4 フィレット部 5 冷媒噴射ノズル 6 冷媒ヘッダ 7 ガス(圧縮空気)噴射ノズル 8 ガス(空気)ヘッダ H ウェブ高さ W フランジ幅 tw ウェブ厚み tf フランジ厚み PWA 冷媒(冷却水)噴射ノズルとガス(圧縮空気)
噴射ノズルのピッチ PAA ガス(圧縮空気)噴射ノズルどうしのピッチ PAW ガス(圧縮空気)噴射ノズルと冷媒(冷却水)
噴射ノズルのピッチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】H形鋼の熱間圧延時あるいは圧延後に搬送
    ローラテーブル上で、冷媒噴射ノズルによって冷却する
    H形鋼の冷却方法において、フランジ外面の冷却に加え
    て、フランジ内面に冷媒噴射し、冷媒噴射域および搬送
    方向への未蒸発冷媒の流れ域においてフランジ内面およ
    びフィレット部を冷却し、その未蒸発冷媒をガス噴射で
    フィレット部に保持することで、更にフィレット部を冷
    却することを特徴とするH形鋼の冷却方法。
  2. 【請求項2】H形鋼の熱間圧延時あるいは圧延後に搬送
    ローラテーブル上で、冷媒噴射ノズルによって冷却する
    H形鋼の冷却装置において、フランジ内面に向けられた
    冷媒噴射ノズルと、その未蒸発冷媒の流れ域に向けられ
    たガス噴射ノズルとを、H形鋼の長手方向に配置するこ
    とを特徴とするH形鋼の冷却装置。
JP24820195A 1995-09-27 1995-09-27 H形鋼の冷却方法およびその装置 Pending JPH0985327A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009541061A (ja) * 2006-06-23 2009-11-26 ポスコ 溶融モールドフラックスを用いた連続鋳造装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009541061A (ja) * 2006-06-23 2009-11-26 ポスコ 溶融モールドフラックスを用いた連続鋳造装置
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