JPH10272509A

JPH10272509A - Ｈ形鋼の冷却方法および冷却装置

Info

Publication number: JPH10272509A
Application number: JP7925597A
Authority: JP
Inventors: Akira Onishi; 晶大西; Michiharu Hannoki; 道春播木
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｈ形鋼の内部をＨ型姿勢で冷却する時に冷却帯
位外への冷却水の流出を防止し、ウエブ部およびフラン
ジ部を均一に冷却する冷却方法及びその装置を提供す
る。【解決手段】ウエブ上面を流出する冷却水を堰止めるた
めの流体噴射ノズルと滞留水を排水するポンプ７とを備
えた冷却水堰止め排水装置１を冷却帯の入り側および／
または出側に備えて冷却水の流出を防止すると共にウエ
ブ２１の上面に滞留する冷却水を排出しつつ冷却する。
側面に冷却水スプレーノズルを有し下面に気体を噴射す
るノズルを有するノズル集合体を冷却帯に備え、ノズル
集合体の側面からの冷却水スプレーでフランジ内面を冷
却し、下面からウエブ上面に噴出される気体で生じる上
方への気流によって滞留水を排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はウエブが水平な姿勢
のＨ形鋼の内面を均一に冷却する方法およびその装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、Ｈ形鋼は熱間圧延された後所定の
長さに切断されて冷却床で大気中で放冷されて製造され
る。しかし、近年、高強度高靭性のＨ形鋼が求められる
ようになり、Ｈ形鋼の製造においても制御圧延や、制御
冷却等が適用され始めた。このため、圧延機の後方には
強制冷却帯が設けられ、圧延直後のＨ形鋼に急速冷却を
施すようになった。Ｈ形鋼の強制冷却は通常８００℃以
上から５００℃程度の温度範囲で行われる。Ｈ形鋼は通
常、ウエブが水平な状態（以下、単に「Ｈ型姿勢」と記
す）で冷却される。これは、ウエブが水平な状態で圧延
されるので、そのままのＨ型姿勢で冷却するのが簡便だ
からである。冷却は、通常、水スプレーで行われる。Ｈ
型姿勢で冷却される時には、ウエブ上面と、フランジの
上部内壁で形成される部分（以下、単に「ウエブ上部」
と称し、その内面を「上部内面」と記す）に冷却水が滞
留する（以下、この冷却水を単に「滞留水」と記す）。
滞留水は、ウエブ上部を樋の中を水が流れるように冷却
帯の上流側（圧延機の方向）や下流側に流出する。この
ため、冷却帯に到達していないＨ形鋼の内面が不必要に
冷却されたり、所定の冷却が終了したＨ形鋼の先端部分
がさらに冷却されたりする。冷却が不均一になると、強
度や靭性が変動したり形状不良（ウェブの波うち、フラ
ンジの反り、曲がり、ねじれ）が発生したりするので、
歩留が低下して製造コストが高くなる。材料特性の変動
や形状不良を防止するには、Ｈ形鋼を均一に冷却するこ
とが重要である。

【０００３】特開昭５９−３０４１５号公報には、熱鋼
板の上面に滞留する冷却水を容器に吸引して集め、ポン
プでライン外に排出する方法が開示されている。しか
し、この方法では冷却水量が増すと冷却水の吸引能力や
排水能力が不足し、滞留水の流出を十分に防止するのは
困難である。

【０００４】特開平７−１８５６３７号公報には、Ｈ形
鋼の内面に近接して箱状装置を設置し、その側面と下面
に設けたノズルから空気または水を噴射して滞留水の流
出を堰き止める方法が開示されている。この方法では、
堰き止められた滞留水はフランジ上端部からオーバーフ
ローし、フランジの外側表面上を流れて排出される。特
開平７−１８５６３８号公報には、滞留水が発生しない
ように、圧延後Ｈ形鋼を回転機により９０度回転させて
ウェブを直立させた状態にして冷却する方法が提案され
ている。しかしこの方法ではＨ形鋼を回転させるための
空間と装置とを必要とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】冷却水で鋼材を冷却す
る場合には、鋼材の温度が高い程冷え難く、低くなるに
つれて冷え易い。その理由は、高温領域では膜沸騰現象
が生じるので熱伝達率が小さく、低温領域では核沸騰領
域に移行するので熱伝達率が大きくなるためである。し
たがって、鋼材を均一に冷却するためには、冷却前の鋼
材の温度分布が均一であることが重要である。

【０００６】滞留水がウエブ上部を上流側（圧延機側）
へ流出すると、冷却帯に搬送される前にウエブ等が部分
的に冷却され、冷却帯での不均一冷却や冷却停止温度外
れの原因となる。このため、冷却帯の前後で冷却水の流
出を堰き止める必要がある。

【０００７】堰止められた冷却水がウエブ上部に滞留す
ると、冷却装置からのスプレーが滞留水に妨げられてウ
エブやフランジ内面に直接当たらなくなるので、滞留水
に覆われるウエブ上面やフランジ内面の冷却効率が悪く
なり、冷却むらが生じる。したがってウエブ上部の滞留
水を速やかに外部に排出することも重要である。

【０００８】フランジの外表面もスプレー水で冷却され
る。滞留水がフランジを越えてオーバーフローして排出
される場合には、これらの滞留水がフランジ外表面を流
下する水膜を形成するために、スプレー水が直接外表面
に当たらなくなる。このため、この部分の冷却効率が悪
くなり、緩冷却部分が生じる。逆にフランジ上端部は過
冷される。ウエブ内部の滞留水を排出する場合には、こ
のような冷却むらが生じないようにする必要がある。従
来の技術においては、これらの問題点を同時に解決でき
ていない。

【０００９】本発明が解決しようとする課題は、上述の
問題点を解決し、Ｈ形鋼の内部をＨ型姿勢で冷却する時
に冷却帯以外への冷却水の流出を防止し、ウエブ部およ
びフランジ部を均一に冷却する冷却方法及びその装置を
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、Ｈ形鋼製造時の冷却過程において、Ｈ形
鋼をＨ型姿勢で水冷却する場合のＨ形鋼内面の冷却制御
方法およびその装置を提供する。本発明の要旨は、以下
の（１）〜（３）に記載した冷却方法及び（４）、
（５）に記載した冷却装置にある。

【００１１】（１）熱間圧延後冷却帯を通過するＨ形鋼
の内面をＨ型姿勢で冷却する方法であって、冷却帯の入
り側および出側のうちの少なくとも一方に、ウエブ上面
の冷却帯内の冷却水を堰止めるための流体噴射ノズルと
ウエブ上面の冷却帯内に滞留する冷却水を排水するポン
プとを備えた冷却水堰止め排水装置を設け、この流体噴
射ノズルから流体を噴射して冷却帯前後のウエブ上面へ
の冷却水の流出を防止し、ウエブ上面の冷却帯内に滞留
する冷却水を該ポンプを用いて排出しつつ均一冷却する
Ｈ形鋼の冷却方法。

【００１２】（２）熱間圧延後冷却帯を通過するＨ形鋼
の内面をＨ型姿勢で冷却する方法であって、冷却帯の入
り側および出側のうちの少なくとも一方に、ウエブ上面
の冷却帯内の冷却水を堰止めるための流体噴射ノズルを
備えた冷却水堰止め装置を設け、この流体噴射ノズルか
ら流体を噴射して冷却帯前後のウエブ上面への冷却水の
流出を防止するとともに、冷却帯に設けたノズルから冷
却水をフランジ内面に噴射するとともに、気体用ノズル
からウエブ上面に気体を噴射し、この時に生じる上方へ
の気流により冷却水を排出するＨ形鋼の冷却方法。

【００１３】（３）熱間圧延後冷却帯を通過するＨ形鋼
の内面をＨ型姿勢で冷却する方法であって、冷却帯の入
り側および出側のうちの少なくとも一方に、ウエブ上面
の冷却帯内の冷却水を堰止めるための流体噴射ノズルと
ウエブ上面の冷却帯内に滞留する冷却水を排水するポン
プとを備えた冷却水堰止め排水装置を設け、この流体噴
射ノズルから流体を噴射して冷却帯前後のウエブ上面へ
の冷却水の流出を防止し、ウエブ上面の冷却帯内に滞留
する冷却水を該ポンプを用いて排出するとともに、冷却
帯に設けたノズルから冷却水をフランジ内面に噴射する
とともに、気体用ノズルからウエブ上面に気体を噴射
し、この時に生じる上方への気流により冷却水を排出す
るＨ形鋼の冷却方法。

【００１４】（４）側面にＨ形鋼のフランジ内面に向け
て冷却水堰止め用の流体を噴射する第１ノズル部を有
し、底面にはＨ形鋼のウエブ上面に向けて冷却水堰止め
用の流体を噴射する第２ノズル部を有し、前面下部には
ウエブ上面に滞留した冷却水を吸引するための開口部を
有する箱型の本体と、冷却水堰止め用の流体の本体への
供給部と、冷却水を吸引しライン外に排出するポンプと
を備える、上記（１）または（３）に記載の冷却方法を
実施するためのＨ形鋼の冷却装置。

【００１５】（５）側面にフランジ内面に向けて冷却水
を噴射するノズルを有し、下面側にウェブ上面に向けて
気体を噴射するノズルを有し、これらのノズルに冷却水
と気体の供給部を備える、上記（２）または（３）に記
載の冷却方法を実施するためのＨ形鋼の冷却装置。

【００１６】（１）熱間圧延後冷却帯を通過するＨ形鋼
の内面をＨ型姿勢で冷却する方法であって、冷却帯の入
り側および出側のうちの少なくとも一方に、ウエブ上面
の冷却帯内の冷却水を堰止めるための流体噴射ノズルと
ウエブ上面の冷却帯内に滞留する冷却水を排水するポン
プとを備えた冷却水堰止め排水装置を設け、この流体噴
射ノズルから流体を噴射して冷却帯前後のウエブ上面へ
の冷却水の流出を防止し、ウエブ上面の冷却帯内に滞留
する冷却水を該ポンプを用いて排出しつつ均一冷却する
Ｈ形鋼の冷却方法。

【００１７】（２）熱間圧延後冷却帯を通過するＨ形鋼
の内面をＨ型姿勢で冷却する方法であって、冷却帯の入
り側および出側のうちの少なくとも一方に、ウエブ上面
の冷却帯内の冷却水を堰止めるための流体噴射ノズルを
備えた冷却水堰止め装置を設け、この流体噴射ノズルか
ら流体を噴射して冷却帯前後のウエブ上面への冷却水の
流出を防止するとともに、冷却帯中に設けたノズルから
ウエブ上面に気体を噴射し、この時に生じる上方への気
流により冷却水を排出しつつ均一冷却するＨ形鋼の冷却
方法。

【００１８】（３）熱間圧延後冷却帯を通過するＨ形鋼
の内面をＨ型姿勢で冷却する方法であって、冷却帯の入
り側および出側のうちの少なくとも一方に、ウエブ上面
の冷却帯内の冷却水を堰止めるための流体噴射ノズルと
ウエブ上面の冷却帯内に滞留する冷却水を排水するポン
プとを備えた冷却水堰止め排水装置を設け、この流体噴
射ノズルから流体を噴射して冷却帯前後のウエブ上面へ
の冷却水の流出を防止し、ウエブ上面の冷却帯内に滞留
する冷却水を該ポンプを用いて排出するとともに、冷却
帯中に設けたノズルからウエブ上面に気体を噴射し、こ
の時に生じる上方への気流により冷却水を排出しつつ均
一冷却するＨ形鋼の冷却方法。

【００１９】（４）Ｈ型姿勢で冷却されるＨ形鋼のウエ
ブ上面及び相対するフランジの内面に近接して設置さ
れ、側面にはフランジ内面に向けて冷却水堰止め用の流
体を噴射する第１ノズル部を有し、底面にはウエブ上面
に向けて冷却水堰止め用の流体を噴射する第２ノズル部
を有し、前面下部にはウエブ上面に滞留した冷却水を吸
引するための開口部を有する箱型の本体と、冷却水堰止
め用の流体を本体に供給するための配管とバルブと、冷
却水を吸引しライン外に排出するポンプと排水管とを備
える、冷却帯の入り側および／または出側に設けられ
る、冷却水を堰止め排水することができるＨ形鋼の冷却
装置。

【００２０】（５）Ｈ型姿勢で冷却されるＨ型鋼の上部
内面に設置され、側面にはフランジ内面に向けて冷却水
を噴射するノズルを有し、下面側にはウェブ上面に向け
て気体を噴射するノズルを有し、側面に設けられたノズ
ルに冷却水を供給するための配管とバルブと、下面側に
設けられたノズルに気体を供給するための配管とバルブ
とを備え、冷却帯に設けられるＨ型鋼の上部内面を冷却
するとともにウエブ上面に滞留する冷却水およびフラン
ジ内面を流下する冷却水を排出することができるＨ形鋼
の冷却装置。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。

【００２２】〔Ａ〕最初に、前記（４）の装置と、これ
を用いる前記（１）の方法について説明する。

【００２３】図１は、前記（４）の冷却装置である冷却
水堰止め排水装置１を冷却帯側から見た正面図である。
本装置は、冷却帯の入り側および出側の内の少なくとも
一方にウェブ上面に近接して設置される。本装置は、箱
型形状を有する本体２の両側面と底面に設けられる滞留
水堰止め用ノズルから流体を噴出させて、冷却帯から流
出しようとする滞留水を堰止める。さらに本装置は、ウ
ェブ２１の上部に滞留する冷却水をポンプ７で吸引し、
ラインの外に排出する機能を有する。本体２は相対する
フランジ２２の内面及びウェブ２１の上面に、それぞれ
距離ｈ_f 、ｈ_uの間隔をもって設置される。この間隔ｈ_f
あるいはｈ_u が狭いほど滞留水を堰止める効果は大き
い。しかし、Ｈ形鋼が蛇行する場合があるので間隔を狭
くし過ぎると本体２がＨ形鋼２０の内面に接触するおそ
れがある。このため、これらの間隔はいずれも５０ｍｍ
以上とするのが好ましい。間隔が広過ぎると滞留水を堰
止める効果が減少するので、これらの間隔は１００ｍｍ
以下にするのがよい。

【００２４】図２は、図１に示した冷却水堰止め排水装
置１のＡ−Ａ断面図である。本体２には、相対するフラ
ンジ内面に向けて流体を噴射する滞留水堰止め用の第１
ノズル部３と、ウェブ上面に向けて流体を噴射する第２
ノズル部４とを備えている。これらのノズル部からＨ形
鋼内面と本体との間の隙間に流体をカーテン状に冷却帯
の方向に向けて噴射して滞留水を堰止める。

【００２５】ノズル３、４の形状は多数のノズルを一列
に並べた多孔ノズルやスリットノズル等従来用いられて
いる各種のノズルが適用できるが、中でも、スリットノ
ズルを用いるのが好適である。第１ノズル部あるいは第
２ノズル部から噴射される流体は、水や圧力空気でも構
わないが、水と圧力空気を気水比１０以上で混合したミ
スト流または蒸気を用いるのが好適である。上述のミス
ト流あるいは蒸気を用いれば、同じ吐出圧の圧力空気の
みの場合と比較して衝突圧が１０〜２０％上昇する。こ
のため、滞留水の堰止め効果が向上する。これらの流体
の圧力は１ｋｇ／ｃｍ² 以上の吐出圧が必要である。こ
の流体の吐出圧は冷却水堰止め排水装置とフランジやウ
エブとの間の間隙ｈ_f 、ｈ_u が広くなるにつれて高くす
るのが好ましく、例えば、間隙が３０ｍｍの場合には吐
出圧を０．５ｋｇｆ／ｃｍ² 以上、５０ｍｍの場合には
１．０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上、７０ｍｍの場合には１．５
ｋｇｆ／ｃｍ² 以上とするのがよい。

【００２６】これらの流体は滞留水堰止め用ノズルから
冷却帯の方向に向けて噴射する。その際、第１ノズル部
の噴射角度は、本体２の側壁を基準にしてフランジ内面
の方向に３０〜９０度の範囲内とするのが好ましい。第
２ノズルの噴射角度θ₁ は、本体２の底面を基準にして
ウエブ上面に向けて（下方に向けて）３０〜９０度の範
囲内とするのが好ましい。

【００２７】本体２の正面下部には滞留水の流入口とな
る開口部５が設けられている。堰止められて生じる滞留
水は、この開口部５から本体内部に流入する。本体内部
に流入した滞留水は、吸引管６を経てポンプ７により排
水管８を経てライン外に排出される。

【００２８】本体には滞留水堰止め用の第１ノズル部３
と第２ノズル部４に流体を供給するための配管１６、１
７と流量や圧力を調整するためのバルブ類（図示せず）
を備えている。

【００２９】冷却水堰止め排水装置は可動式にし、不使
用時には通常はライン外に待避させておき、冷却時に
は、Ｈ形鋼が冷却帯に侵入する前に冷却帯入口に移動さ
せるのが好ましい。

【００３０】〔Ｂ〕次に、前記（５）の装置と、これを
用いる前記（２）および（３）の方法について説明す
る。

【００３１】図３は、フランジ内面に向けて冷却水を噴
射するノズルとウエブ上面に向けて気体を噴出するノズ
ル（以下、単に「気体用ノズル」と記す）を備えたノズ
ル集合体からなる冷却装置（前記（５）の装置）の１例
を示す正面図である。箱型のノズル集合体１０の両側面
にフランジ内面用の冷却水スプレーノズル１２を備え、
底面側に圧力空気をウエブ２１の上面に噴射する気体用
ノズル１１を備える。また、これらのノズルに冷却水ま
たは気体を供給するための配管１８、１９や流量や圧力
を調整するためのバルブ類（図示せず）も備えている。
冷却効率を高めるためにノズル集合体１０の両側面には
複数個の冷却水スプレーノズルを設けるのが好適であ
り、ノズル同士の間隔が５０ｍｍ以下の千鳥型に配置さ
れた多孔ノズルを設けるとより好ましい。気体用ノズル
は、幅方向に複数個設けるのが好ましい。ノズルの個数
や間隔は冷却水の使用量や排水ポンプの能力などに応じ
て決定すればよい。

【００３２】図４は、ノズル集合体からの冷却水および
圧力空気の噴射状況を示す鳥瞰図である。ノズル集合体
１０の下面にはウエブ２１の上面に圧力空気を噴射する
ための気体用ノズル１１が幅方向に４個設けられてい
る。気体用ノズル１１から噴射された圧力空気はウエブ
２１の上面に衝突した後、上昇気流１３となってフラン
ジ外部に排出される。この時、ウエブ上部の滞留水の一
部とフランジ内面に衝突して流下する冷却水とがこの上
昇気流に乗って、フランジ上端を越えて液滴もしくは霧
状になってライン外に排出される。排出される冷却水は
フランジの上端からフランジ外面を伝わって流れること
がない。従って、フランジ外面には外面冷却用のスプレ
ーが直接当たるのでフランジ外面からの冷却が阻害され
ない。

【００３３】上昇気流１３は、水スプレーによるフラン
ジ内面の冷却を損なわないようにするために、フランジ
内面の隣合うスプレー水衝突領域１４の中間部分で生じ
させるのが望ましい。上昇気流が発生する位置は、気体
用ノズル１１から噴射される圧力空気の噴射角度と流量
を制御して調整される。圧力空気は、ウエブ中央からウ
エブ内部の幅の１／３〜１／４前後フランジ側に寄った
ウエブ上面もしくはフィレット部近傍（フランジとウエ
ブが結合している部分）をめがけて噴射するのがより効
果的である。

【００３４】圧力空気の圧力は１〜３ｋｇｆ／ｃｍ² の
範囲が好ましい。圧力が１ｋｇｆ／ｃｍ² に満たない場
合には排水効果が不十分であり、３ｋｇｆ／ｃｍ² を超
えるとフランジ内面を冷却するためのスプレー水が巻き
上げられてスプレーの衝突圧力が低下して内面の冷却が
不十分になる。

【００３５】気体用ノズルは、３０〜６０度の広がり角
度を持つフラットスプレーノズル（平面に垂直に噴射し
た場合の衝突領域が円形になるノズル）または楕円吹き
スプレーノズル（衝突領域が楕円になるノズル）か、ス
リットノズルを用いるのが望好ましい。これらのノズル
ではノズル内の圧損が少ないので大きい流速が得られ
る。

【００３６】冷却水量が増してポンプ７の排水能力を超
えると、冷却帯両端部の冷却水堰止め排水装置のみでは
滞留水が十分に排水できなくなる。また、冷却帯の両端
部のみで排水する方式では、冷却帯の中間部の滞留水が
効率的に除去出来ない場合がある。気体用ノズルを用い
ると、フランジ内面冷却用スプレーの衝突領域１４の間
から流下する水の５０％以上をライン外に排出すること
ができる。滞留水堰止め排水装置とノズル集合体を併用
すれば、冷却水量が増大したときでも滞留水を円滑に排
出することができる。

【００３７】気体用ノズルは、単独で独立したノズルと
して、冷却帯の冷却水スプレーノズルの間に設けてもよ
いが、冷却水スプレーノズルと組み合わせてノズル集合
体にすれば冷却帯がコンパクトになるので好適である。
圧力空気をウエブ上面に噴射すると、ウエブ上面の滞留
水が撹拌されるのでウエブ上面の冷却が促進される効果
もある。

【００３８】本発明の方法や装置を適用する場合のウエ
ブやフランジの冷却方法に特別な限定はなく、一般的に
用いられている方法が適用できる。冷却水スプレーノズ
ルの種類は、衝突域の広がりがノズルピッチの９０％前
後となる広がり角度を持つフラットスプレーノズルか楕
円吹きスプレーノズルを用いるのが望ましい。これは、
スプレー冷却水が直接鋼材表面に衝突する衝突域面積を
多くするほど冷却能が大きくて冷却水が効率的使用でき
るからである。

【００３９】

【実施例】

（実施例１）図５は、Ｈ形鋼の冷却設備における冷却水
堰止め排水装置１（前記（４）の装置）の配置関係を示
す概念図である。この冷却設備には、公知の上部内面冷
却装置２３と、搬送ローラーの間に設けられた下部内面
冷却装置（図示せず）と、ラインの両側に設けられた上
下方向に３段のスプレーノズル群からなるフランジ外表
面冷却装置（図示せず）が設置されている。上部冷却帯
の入り側と出側には本発明の冷却水堰止め排水装置１が
１台ずつ、それぞれの開口部５を冷却帯の方向に向けて
向かい合わせに設置されている。

【００４０】図１は冷却帯の一方の端部に設置された、
一例の冷却水堰止め排水装置１（前記（４）の装置）を
冷却帯の方向から見た正面図である。この装置は、Ｈ型
姿勢のＨ形鋼２０のウエブ２１の上面およびフランジ２
２の内面に近接して配置された箱型の本体２と、本体２
に設けられたフランジ２２の内面の下部から上端まで冷
却水堰止め用の流体を噴射するための第１ノズル部３
と、本体２に設けられたウエブ２１の上面全幅にわたっ
て冷却水堰止め用の流体を噴射するための第２ノズル部
４と、第１ノズル部および第２ノズル部に冷却水堰止め
用の流体を供給するための配管１６、１７と、それぞれ
のノズルに供給される流体の流量と圧力を調整するため
のバルブ類（図示せず）と、本体２の正面下部に設けら
れた滞留水の流入口となる開口部５と、滞留水を吸引し
排出するための吸引管６、ポンプ７および排水管８とを
備えている。

【００４１】冷却水堰止め排水装置（前記（４）の装
置）を用いて、ウエブ上面の滞留水除去効果、冷却終了
後のウエブ上面の冷却状況およびＨ形鋼の形状変化状況
を調査した。

【００４２】冷却試験に供したＨ形鋼の寸法は、ウエブ
幅Ｈ：５００ｍｍ、フランジ高さＢ：５００ｍｍ、ウエ
ブ厚さｔ_u ：５０ｍｍ、フランジ厚さｔ_f ：６０ｍｍで
あった。このＨ形鋼を３ｍ／分の速度で冷却帯を通過さ
せた。Ｈ形鋼上部のフランジ内面は公知のスプレーノズ
ルで冷却した。下部内面はフランジとウェブの内表面を
公知のスプレーノズルで冷却し、フランジ外表面は従来
から使われている上下方向に３段のスプレーノズルが設
けられている冷却装置で冷却した。冷却水堰止め排水装
置１の本体２とフランジ内面およびウエブ上面との間隔
ｈ_f およびｈ_uはいずれも５０ｍｍとした。冷却水堰止
め用のノズルは、第１ノズル部３、第２ノズル部４いず
れも、スリット間隔ｈ：３ｍｍのスリットノズルを用い
た。堰止め用流体は、第１ノズル部３には水と圧力空気
を気水比１５として混合したミスト流を用い、その圧力
は２ｋｇ／ｃｍ² 、噴射角度は洩れ出ようとする冷却水
の流れに対して本体側壁から６０度フランジ側に傾けて
冷却帯の方向に噴射した。堰止め用の第２ノズル部４か
らの噴射流体には圧力空気を用い、その圧力は２ｋｇ／
ｃｍ² 、噴射角度は洩れ出ようとする冷却水の流れに対
して本体底面から６０度下向きにして冷却帯の方向に噴
射した。滞留水を導入する開口部５の寸法は幅２５０ｍ
ｍ、高さ５０ｍｍとし、排水ポンプの排水能力は１台当
たり２トン／分、吸引力は、２０００ｍｍａｑであっ
た。冷却帯を出て復熱した後のＨ形鋼のフランジ内表面
の温度を赤外線放射温度計で測定した。Ｈ形鋼の温度
は、冷却帯入り側では７５０℃であり、これを６００℃
まで冷却した。用いた上部内面用の冷却水の流量は約２
トン／分であった。

【００４３】上述の条件で冷却水堰止め排水装置１の滞
留水堰止め用の流体をノズル３およびノズル４から噴出
させたところ、ウエブ上面での滞留水は完全に堰止めら
れた。また、開口部５から冷却水を吸引しポンプ７で排
水したところ、ウエブ上面の滞留水は十分に排水され
た。Ｈ形鋼全体での温度変動は±２０℃の範囲内であ
り、冷却後のＨ形鋼の形状は良好であった。他方、ポン
プ７を作動させなかった場合には、滞留水がフランジ上
部からオーバーフローした。このため、所定の冷却速度
が得られず冷却不足となって、強度や靭性が不足した。
また、冷却終了後のＨ形鋼全体での温度変動は±４０℃
と大きく、形状不良が発生した。

【００４４】（実施例２）冷却水堰止め排水装置（前記
（４）の装置）と、上部内面冷却装置２３として冷却水
を噴射するノズルと気体用ノズルとを備えたノズル集合
体（前記（５）の装置）とを用いて、圧力空気によるウ
エブ上部の冷却水の排水効果、冷却終了後のウエブ上面
の冷却状況およびＨ形鋼の形状変化状況を調査した。

【００４５】冷却試験に供したＨ形鋼は実施例１に記載
したのと同一寸法のものを用い、これを３ｍ／分の速度
で冷却帯を通過させた。Ｈ形鋼の上部内面冷却装置２３
には、それぞれの側面にフランジ冷却用の冷却水スプレ
ーノズルを４個備え、底面には圧力空気を噴射するため
の気体用ノズルを４個備えたノズル集合体（前記（５）
の装置）を用いた。ノズル集合体の冷却水スプレーノズ
ルには口径約６ｍｍの楕円吹きスプレーノズルを用い、
その圧力は３ｋｇｆ／ｃｍ² とした。気体用ノズルには
楕円吹きスプレーノズルを用い、圧力空気の噴射角度は
水平方向から下方に４５度とし、噴射圧力は２ｋｇｆ／
ｃｍ² とした。このようなノズル集合体を、長さ３０ｍ
の上部内面冷却帯に合計６０個使用した。フランジとウ
ェブの下部内面を公知のスプレーノズルで冷却し、フラ
ンジ外表面は従来から使われている上下方向に３段のス
プレーノズルが設けられている冷却装置で冷却した。

【００４６】この冷却帯の前後には、実施例１に記載し
たのと同一の条件で冷却水堰止め排水装置（前記（４）
の装置）を設置した。上記のＨ形鋼を７５０℃から５０
０℃に冷却する実験を行った。冷却帯全体での冷却水量
は１３トン／分であり、その内の５トン／分は上部内面
冷却に用いられた。

【００４７】ノズル集合体から圧力空気を噴射せず、冷
却水堰止め排水装置のみで滞留水を排出しようとしたし
たときには排水能力が不足し、滞留水がフランジ上部か
らオーバーフローした。このため、上部内面の冷却速度
が部分的に低下し、冷却速度不足による強度、靭性など
が不足するとともに、不均一冷却による形状不良が発生
し、冷却終了後形状修正工程が必要であった。

【００４８】上述の条件でノズル集合体から圧力空気を
噴射すると、滞留水およびフランジ内面を流下する冷却
水が上昇気流に載せられてフランジ外部に飛散し、使用
された上部内面冷却水の内の約５０％が圧力空気で排出
された。これにより、所定の冷却速度がＨ形鋼全般にお
いて得られ、その温度変動はフランジ外表面を赤外線放
射温度計で測定して±２０℃以内であった。得られたＨ
形鋼の形状はいずれも良好であった。本発明の方法で冷
却した場合には、機械的特性（強度、靭性）のバラツキ
が減少して規格外れ率が１０％減少し、冷却後の形状不
良（ウェブの波打ち、フランジねじれ等）も１０％程度
減少した。その結果、冷却後に再作業をしないで合格品
が得られる比率である製品直行率が改善され、製造コス
トが大幅に減少した。

【００４９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、Ｈ形鋼をＨ型姿
勢で冷却するときのＨ形鋼上部内面の冷却水が冷却帯以
外の部分に流出することが無い。また、Ｈ形鋼上部内面
の滞留水が容易に排出できるので滞留水がない状態でＨ
形鋼の上部内面を冷却することができる。また、Ｈ形鋼
上部内面の滞留水はフランジ部をオーバーフローするこ
となく排出できる。これらの効果により、Ｈ形鋼の冷却
後の変形が防止でき製品の機械特性のバラツキが低減で
きる。

【００５０】本発明の方法は、本発明の装置を用いれば
容易に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係わる冷却水堰止め排水装
置の配置例を示す正面図。

【図２】本発明の１実施例に係わる冷却水堰止め排水装
置の断面図。

【図３】本発明の１実施例に係わるノズル集合体の配置
例を示す正面図。

【図４】本発明に係わるノズル集合体からの冷却水およ
び圧力空気の噴射状況を示す鳥瞰図。

【図５】Ｈ形鋼の冷却水堰止め排水装置の配置関係を示
す概念図。

【符号の説明】

１・・・冷却水堰止め排水装置、２・・・本体、３、４
・・・滞留水堰止め用流体噴射ノズル、５・・・開口
部、６・・・吸水管、７・・・ポンプ、８・・・排水
管、１０・・・ノズル集合体、１１・・・気体用ノズ
ル、１２・・・冷却水スプレーノズル、１３・・・上昇
気流の一つの方向を示す矢印、１４・・・冷却用スプレ
ー水の衝突領域、１６・・・第１ノズル部への流体供給
管、１７・・・第２ノズル部への流体供給管、１８・・
・冷却水給水管、１９・・・気体供給管、２０・・・Ｈ
形鋼、２１・・・ウエブ、２２・・・フランジ、２３・
・・上部内面冷却装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間圧延後冷却帯を通過するＨ形鋼の内面
をＨ型姿勢で冷却する方法であって、冷却帯の入り側お
よび出側のうちの少なくとも一方に、ウエブ上面の冷却
帯内の冷却水を堰止めるための流体噴射ノズルとウエブ
上面の冷却帯内に滞留する冷却水を排水するポンプとを
備えた冷却水堰止め排水装置を設け、この流体噴射ノズ
ルから流体を噴射して冷却帯前後のウエブ上面への冷却
水の流出を防止し、ウエブ上面の冷却帯内に滞留する冷
却水を該ポンプを用いて排出しつつ均一冷却するＨ形鋼
の冷却方法。
【請求項２】熱間圧延後冷却帯を通過するＨ形鋼の内面
をＨ型姿勢で冷却する方法であって、冷却帯の入り側お
よび出側のうちの少なくとも一方に、ウエブ上面の冷却
帯内の冷却水を堰止めるための流体噴射ノズルを備えた
冷却水堰止め装置を設け、この流体噴射ノズルから流体
を噴射して冷却帯前後のウエブ上面への冷却水の流出を
防止するとともに、冷却帯に設けたノズルから冷却水を
フランジ内面に噴射するとともに、気体用ノズルからウ
エブ上面に気体を噴射し、この時に生じる上方への気流
により冷却水を排出するＨ形鋼の冷却方法。
【請求項３】熱間圧延後冷却帯を通過するＨ形鋼の内面
をＨ型姿勢で冷却する方法であって、冷却帯の入り側お
よび出側のうちの少なくとも一方に、ウエブ上面の冷却
帯内の冷却水を堰止めるための流体噴射ノズルとウエブ
上面の冷却帯内に滞留する冷却水を排水するポンプとを
備えた冷却水堰止め排水装置を設け、この流体噴射ノズ
ルから流体を噴射して冷却帯前後のウエブ上面への冷却
水の流出を防止し、ウエブ上面の冷却帯内に滞留する冷
却水を該ポンプを用いて排出するとともに、冷却帯に設
けたノズルから冷却水をフランジ内面に噴射するととも
に、気体用ノズルからウエブ上面に気体を噴射し、この
時に生じる上方への気流により冷却水を排出するＨ形鋼
の冷却方法。
【請求項４】側面にＨ形鋼のフランジ内面に向けて冷却
水堰止め用の流体を噴射する第１ノズル部を有し、底面
にはＨ形鋼のウエブ上面に向けて冷却水堰止め用の流体
を噴射する第２ノズル部を有し、前面下部にはウエブ上
面に滞留した冷却水を吸引するための開口部を有する箱
型の本体と、冷却水堰止め用の流体の本体への供給部
と、冷却水を吸引しライン外に排出するポンプとを備え
る、請求項１または３に記載の冷却方法を実施するため
のＨ形鋼の冷却装置。
【請求項５】側面にフランジ内面に向けて冷却水を噴射
するノズルを有し、下面側にウェブ上面に向けて気体を
噴射するノズルを有し、これらのノズルに冷却水と気体
の供給部を備える、請求項２または３に記載の冷却方法
を実施するためのＨ形鋼の冷却装置。