JPH1076308A - Ｈ形鋼の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｈ形鋼のフランジの上下の冷却能力の調整、
および、どのようなフランジサイズのＨ形鋼においても
常にフィレット部の冷却を可能とする。 【解決手段】 搬送用ローラ６の上面とほぼ同じ高さの
基部を支点とし、Ｈ形鋼１のフランジ２の高さに合わせ
て上下に回動可能な、複数のノズル１４を有する導管１
３を設ける。導管１３の両端側の２箇所からバッファ２
０ａ、２０ｂ、ホース１９、１９を通して冷却水を供給
することによって、Ｈ形鋼１に対する冷却水供給量の上
下の配分が可能であり、導管１３の中央部からバッファ
２０ｃ、ホース１９を通して冷却水を供給することによ
って、常にＨ形鋼１のフィレット部の冷却が可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｈ形鋼の製造ラ
インに設けられる、Ｈ形鋼を冷却するための装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｈ形鋼は、そのフランジの上下で温度差
がつきやすく、そのため、Ｈ形鋼の全長方向の上下曲が
りが発生しやすかった。また、Ｈ形鋼のフランジとウェ
ブとの継ぎ目であるフィレット部は圧延後も熱がたまり
やすく、冷却床上でフランジの中央部が縮まることによ
る図１０に示すような傘折れ変形の原因ともなってい
た。

【０００３】また、図７に示すようなＨ形鋼の上下曲が
りの原因としては、Ｈ形鋼のウェブよりも下の部分の囲
まれた部位に熱がたまることによって、Ｈ形鋼のフラン
ジ下部の温度が高くなりやすいことから、冷却床で下曲
がりが発生する。従来、上下曲がりの対策として、フラ
ンジ面の内面や外面を冷却する方法としては、特開昭５
２−１０４４７号公報、特開昭５２−１０４４５１号公
報、特開昭５６−３０３７６号公報、特開昭６１−２７
２７号公報等が開示されている（以下、「先行技術１」
という）。これらの先行技術１はいずれも、フランジ下
部の冷却をねらったものである。

【０００４】しかしながら、フランジ下部の冷却を行な
っても完全にフランジ上部と下部との温度を同じにする
ことは難しく、結局は上下曲がりの発生を誘発してい
た。そして、近年Ｈ形鋼のウェブの薄肉化によって多発
しているウェブ波の発生を防止するために、フランジ全
体の冷却が必須となっているが、この場合はフランジ外
面全体の冷却に加えて、全長曲がりを防ぐためのフラン
ジ上下の冷却水の水量制御が必要となってきている。特
にフランジ全体を冷却する場合は、流下水によりフラン
ジ下部が過冷却されやすい。その技術としては、特開平
５−１６９０９号公報、特公平５−３０５２３号公報が
開示されている（以下、「先行技術２」という）。これ
らの先行技術２はいずれも、フランジ上部と下部との温
度差を考慮して、固定配設されたノズルの流量を高さ方
向で変えることによって、上下の冷却能を制御し、Ｈ形
鋼のフランジ温度を均一にしようとするものである。

【０００５】しかしながら、Ｈ形鋼のフランジサイズが
異なると、下記〜の点が問題となる。 全フランジサイズに合わせたノズルのＯＮ、ＯＦＦ
機構が必要で、設備が複雑になる。

【０００６】 フランジサイズが異なる度に使用ノズ
ル本数が異なるので、冷却水送水量が大きく異なり、ひ
いては圧力変動が大きくなるので、冷却水量の制御性が
悪い。

【０００７】 フランジ幅の小さいものには、冷却水
量の一部のみしか使用されないので、水の使用効率が悪
い。 ノズルの磨耗に偏りがあり、そのためのメンテナン
ス回数が多い。

【０００８】一方、Ｈ形鋼のフランジの傘折れの防止を
目的として、フィレット部を冷却する技術が公知であ
る。その一例としては、例えばフランジ全幅冷却用のノ
ズルとフィレット部冷却用のノズルとを組み合わせた特
開昭６２−１７４３２６号公報が開示されている（以
下、「先行技術３」という）。

【０００９】しかしながら、先行技術３の方法は、フラ
ンジサイズが異なると、それに合わせてノズルヘッダー
の高さを移動させることが必要で、その移動機構に多大
な設備投資が必要であった。

【００１０】また、全幅ノズルを中心部分で重ね合わせ
ることにより、フィレット部の冷却能力を高める冷却技
術として特公平７−９０２５２号公報が開示されている
（以下、「先行技術４」という）。

【００１１】しかしながら、先行技術４の方法もフラン
ジサイズが変更するとノズルヘッダー自体を動かさなけ
ればならず、機構的には複雑であった。また、フランジ
サイズが異なると、使用ノズル本数が変わるので、使用
する冷却水量の増減が激しく、それぞれに水量調整が複
雑であった。

【００１２】以上から、現在までにフランジサイズが頻
繁に変更するＨ形鋼の製造ラインにおいて、フランジ上
下の冷却能力の調整が容易に可能で、更に、簡易的な方
法でフィレット部を選択的に冷却可能なフランジ冷却装
置が求められているが、かかる装置は未だ開発されてい
ない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従って、この発明の目
的は、かかる問題を解決するためになされたもので、Ｈ
形鋼のフランジサイズ変更時において、Ｈ形鋼のフラン
ジ上下の冷却能力の調整が可能であり、また、どのフラ
ンジサイズにおいても常にフィレット部の冷却が可能で
あるＨ形鋼の冷却装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
Ｈ形鋼等の製造ラインに設置されるＨ形鋼の冷却装置に
おいて、Ｈ形鋼の搬送用ローラの上面とほぼ同じ高さを
支点として上下に回動可能な、複数のノズルを有する導
管と、前記導管を回動させるための駆動機構と、前記導
管の２箇所以上から冷却水を供給可能な冷却水供給機構
とからなり、前記導管は前記Ｈ形鋼のフランジの高さに
対応して回動可能であり、前記導管の２箇所以上から冷
却水を供給することにより前記Ｈ形鋼に対する冷却水供
給量の上下の配分が可能であることに特徴を有するもの
である。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記導管の中心に、前記Ｈ形鋼のフィレッ
ト部を冷却するためのノズルが設けられており、前記Ｈ
形鋼のフランジ高さが変わっても、常に前記ノズルによ
って前記フィレット部を冷却可能であることに特徴を有
するものである。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、前記導管に配設された複数のノズ
ルの各部位によって冷却水噴射量に差を設けたことに特
徴を有するものである。

【００１７】請求項４記載の発明は、Ｈ形鋼等の製造ラ
インに設置されるＨ形鋼の冷却装置において、Ｈ形鋼の
高さ方向に配設されたロッドと、前記ロッドに水平に配
列して取り付けられた、複数のノズルを有する、複数の
導管と、前記ロッドを上下に移動させるための駆動機構
と、前記導管の各々に冷却水を供給可能な冷却水供給機
構とからなり、前記導管は前記ロッドを介して前記フラ
ンジの高さに対応して上下に移動可能であることに特徴
を有するものである。

【００１８】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、複数の前記導管のうちの上部側の１本また
は複数本と、下部側の１本または複数本とに冷却水供給
量の配分が可能であることに特徴を有するものである。

【００１９】請求項６記載の発明は、請求項４または５
記載の発明において、前記ロッドの中央部に前記Ｈ形鋼
のフィレット部冷却用の前記導管が設けられており、前
記Ｈ形鋼のフランジ高さが変わっても、常に前記フィレ
ット部を冷却可能であることに特徴を有するものであ
る。

【００２０】Ｈ形鋼のフランジ上部と下部との冷却能力
を調整する手段としては、圧延材の搬送用ローラの上面
とほぼ同じ高さを支点として、フランジ上端の高さに合
わせて上下動可能な冷却装置であり、少なくても２箇所
以上から冷却水配管である導管に冷却水を供給すること
によって、フランジ被冷却面に対して上下の冷却水量の
配分を行うことにより、フランジ上下部の冷却能力を調
節する。

【００２１】また、Ｈ形鋼のフィレット部を選択的に冷
却するためには、圧延材の搬送用ローラの上面とほぼ同
じ高さを支点として、前記冷却装置のフランジ上端の高
さに合わせて冷却装置を上下させることにより、フィレ
ット部の高さに対応した冷却装置の中央部に、フィレッ
ト部冷却用ノズルを１個あるいは複数取付け、どのフラ
ンジサイズのＨ形鋼についてもフィレット部冷却の実施
を可能とする。

【００２２】〔作用〕Ｈ形鋼のフランジサイズが変更さ
れた際でも、全水量をフランジの冷却へ作用させること
が可能となるので、冷却水の効率がよく、様々なサイズ
のＨ形鋼のフンジ上下面の温度偏差を容易に解消するこ
とができ、更に、簡易的な方法でＨ形鋼の上下曲がりを
抑制することができる。

【００２３】また、前述の冷却装置にフィレット部用ノ
ズルを取付けることにより、常に様々なサイズのＨ形鋼
に対してフィレット部用ノズルをＨ形鋼のフィレット部
の高さに対応させることができるので、フィレット部を
選択的に強冷却が可能となり、Ｈ形鋼のフランジの傘折
れを簡易的な方法で容易に抑制することが可能となる。

【００２４】

【実施例】次に、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１１は本発明冷却装置を設置するＨ形鋼
の製造ラインの一例を示す平面図である。ここで、製造
ラインに設置される主な機器は、上流側から、加熱炉
ａ、粗圧延機ｂ、第１中間圧延機ｃ、第２中間圧延機
ｄ、仕上圧延機ｅからなる。本発明の冷却装置は、主に
最終の中間圧延機ｄと仕上圧延機ｅとの間ｆ、または、
仕上圧延機ｅの下流ｇに設置されるものであるが、その
他の場所に設置しても差し支えない。また、中間圧延機
ｃ、ｄで往復圧延を行う際のフランジ冷却装置として、
その圧延機の前後（例：ｈ）に本発明の冷却装置を設置
してもよい。

【００２５】〔実施例１〕図１はこの発明の実施例１の
第１の実施態様を模式的に示す斜視図である。図１にお
いて、１は搬送ライン上のＨ形鋼で、多数の搬送用ロー
ラ６からなる搬送ライン５を搬送される。１０は本発明
冷却装置で、同じ構成のものが第２圧延機ｄと仕上圧延
機ｅの搬送ラインの間の両側に、６０ｍにわたり設けら
れている。冷却装置１０において、１１は搬送ライン５
の両側に設けられた、左右ズレ防止搬送用の板状のガイ
ドで、その長手方向には搬送ライン５の一方側が狭く一
方側が広い、導管１３の冷却範囲に対応するために扇形
に形成された、複数の開口部１２が設けられている。１
３は各開口部１２内または開口部１２の外側（搬送ライ
ン５）に設置された導管である。導管１３の基部は搬送
用ローラ６の上面とほぼ同じ高さ位置に設けた軸受１５
により回動可能に軸着されている。

【００２６】冷却装置１０の導管１３は１ｍ間隔に、片
側６０本配置し、両側で合計１２０本配置されている。
１７はガイド１１に設けられたワイヤガイドで、駆動源
１６の出力軸受けに設けたプーリに巻かれたケーブル１
８は、ワイヤガイド１７を介して各導管１３の上端側と
つながれている。これにより、駆動源１６によるケーブ
ル１８の巻き取り、巻き戻しにより、導管１３はフラン
ジ３の上端の高さに合わせて軸受１５を支点として上下
に回動できるようになっている。尚、導管１３の上下に
高さを変える手段はこの限りでない。１４は、導管１３
の搬送ライン５側に、先端を搬送ライン５側に向けて、
等間隔に配設された複数の楕円吹きのスプレーノズルで
ある。スプレーノズル１４は、導管１３の１本当たりに
つき、中心（仕切板２１が挿入されている）を境として
上下に３本ずつ配設されている。なお、ノズルの配設方
法およびノズルのタイプはこの限りでない。２系列ある
冷却水バッファー２０（２０ａおよび２０ｂ）と導管１
３の両端側とは、２本のフレキシブルホース１９、１９
によって連通されており、各導管１３の両端側から冷却
水が供給される。フランジ３の上下の冷却能力の調整
は、バッファー２０の送水量を調整することにより行な
われる。尚、図６に示すように導管１３の中心部側にフ
レキシブルホース１９、１９を連通し、この中心部側か
ら送水しても差し支えない。

【００２７】それぞれの導管１３に送水される上下流量
調整は、冷却前のフランジ上下温度差によって決める。
以下はその調整方法の一例である。 ΔＱ＝ΔＴ×ｆ（Ｆｔｈ、ＦＢ、Ｑ、Ｖｃ）・・・（１） ただし、 ΔＱ ：求める水量調整量〔ｌ／ｍｉｎ〕 ΔＴ ：フランジ上下の平均温度差〔℃〕 Ｆｔｈ：フランジ厚み〔ｍｍ〕 ＦＢ ：フランジサイズ〔ｍｍ〕 Ｑ ：基準冷却水量〔ｌ／ｍｉｎ〕 Ｖｃ ：冷却装置通過速度〔ｍ／ｓ〕 フランジ平均温度が高い方の冷却水量はＱ＋ΔＱ〔ｌ／
ｍｉｎ〕に調整する。

【００２８】フランジ平均温度が低い方の冷却水量はＱ
−ΔＱ〔ｌ／ｍｉｎ〕に調整する。尚、ここの関数ｆ
（Ｆｔｈ、ＦＢ、Ｑ、Ｖｃ）は、別途実機測温実験によ
って予め求められている。

【００２９】次に、本実施例冷却装置によって、Ｈ形鋼
の冷却を実施した。図１に示す冷却装置に、まず、ウェ
ブ高さ５００ｍｍ、フランジ幅１５０ｍｍ、ウェブ厚み
６ｍｍ、フランジ厚み１２ｍｍのＨ形鋼１を約２．０
〔ｍ／ｓ〕の速度で通過させた。冷却前のＨ形鋼１のフ
ランジ３の平均温度は上部が約８８４〔℃〕、下部が約
９０８〔℃〕で、フランジ下部の方が約２４〔℃〕高か
った。このときの基準冷却水量は上下とも１５０００
〔ｌ／ｍｉｎ〕であった。温度差およびフランジ厚み、
ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差
を解消するための冷却水調整量は前記式（１）より約１
５００〔ｌ／ｍｉｎ〕となったので、冷却水の流量は、
フランジ上部を１３５００〔ｌ／ｍｉｎ〕、フランジ下
部を１６５００〔ｌ／ｍｉｎ〕とした。この冷却条件で
冷却した結果、冷却復熱後のＨ形鋼１のフランジ上部の
平均温度は約６９４〔℃〕、フランジ下部の平均温度は
約６９２〔℃〕とほぼ上下部の温度が等しくなり、Ｈ形
鋼１の上下曲がりは全く発生しなかった。

【００３０】次に、本冷却装置にウェブ高さ７００ｍ
ｍ、フランジ幅３００ｍｍ、ウェブ圧み１４ｍｍ、フラ
ンジ厚み２２ｍｍのＨ形鋼１を約２．０〔ｍ／ｓ〕の速
度で通過させた。冷却前のＨ形鋼１のフランジの平均温
度は上部が約９４１〔℃〕、下部が約９２８〔℃〕で、
フランジ上部の方が約１３〔℃〕高かった。このときの
基準冷却水量は上下とも１８０００〔ｌ／ｍｉｎ〕であ
った。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷
却水量から、フランジ上下の温度差を解消するための冷
却水調整量は式（１）より約２０００〔ｌ／ｍｉｎ〕と
なったので、冷却水の流量は、フランジ上部を１６００
０〔ｌ／ｍｉｎ〕、フランジ下部を２００００〔ｌ／ｍ
ｉｎ〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱
後のＨ形鋼１のフランジ３の平均温度は上部が６９６
〔℃〕、下部が約６９４〔℃〕とほぼ等しくなり、常温
後のＨ形鋼１の上下曲がりは全く発生しなかった。

【００３１】また、フランジ幅１５０ｍｍから３００ｍ
ｍへの変更も円滑に行われた。尚、常に全ノズルを使用
するため、ノズルの磨耗に偏りがなく、点検間隔を６箇
月に１回にすることができ、平均的に２年に１回のノズ
ルの交換で対応することができた。

【００３２】〔実施例２〕図２はこの発明の実施例２の
実施態様を模式的に示す斜視図である。Ｈ形鋼製造ライ
ンの仕上圧延機の後方のラインに沿って、全長６０ｍに
わたり本冷却装置が設置されており、１ｍ間隔に該冷却
装置の導管１３が取り付けられている。導管１３は１ｍ
間隔に片側６０本配置し、両側で合計１２０本配置され
ている。Ｈ形鋼１の左右ズレ防止搬送用ガイド１１には
導管１３の冷却範囲に対応するために扇形の開口部１２
が設けられている。導管１３は２本（１３ａおよび１３
ｂ）からなり、第１の導管１３ａおよび第２の導管１３
ｂの各々には、３本づつ楕円吹きスプレーノズル１４が
配設されている。スプレーノズル１４は、導管１３の搬
送ライン５側に、先端を搬送ライン５側に向けて、等間
隔に配設されている。

【００３３】導管１３ａの一端側（ジョイント２２の反
対側）はワイヤー１８を介して駆動源１６とつなげられ
ており、導管１３ｂの一端側（ジョイント２２の反対
側）は搬送用ローラ６の上面とほぼ同じ高さ位置に設け
られており、フランジ３の高さに合わせて導管１３ａ、
１３ｂが上下できるようになっている。そのとき、導管
１３のジョイント２２のある折れ曲がり部の高さ位置
は、フランジ３の中心部（ウェブ２の位置）と同じ高さ
になるようになっている。尚、導管１３の高さを上下に
変える方法はこの限りでない。

【００３４】２つに分かれた導管１３ａと１３ｂとはジ
ョイント２２によって接続され、上下対称に折れ曲がる
ようになっており、２系列ある冷却水バッファー２０
（２０ａ、２０ｂ）と導管１３ａ、１３ｂとの間はフレ
キシブルホース１９、１９によって連通され、冷却水は
ジョイント２２の接続部から導管１３ａおよび１３ｂの
各々に送水されるようになっている。フランジ３の上下
の冷却能力の調整は、バッファー２０の送水量を調整す
ることにより行なわれる。

【００３５】尚、ノズルの個数、ノズルの配設方法およ
びノズルのタイプはこの限りでない。次に、本実施例冷
却装置によって、Ｈ形鋼の冷却を実施した。

【００３６】図２に示す冷却装置に、まず、ウェブ高さ
５００ｍｍ、フランジ幅１５０ｍｍ、ウェブ厚み６ｍ
ｍ、フランジ厚み１２ｍｍのＨ形鋼１を約２．０〔ｍ／
ｓ〕の速度で通過させた。冷却前のＨ形鋼１のフランジ
の平均温度は、上部が約８３４〔℃〕、下部が約８６３
〔℃〕で、フランジ下部のほうが約２９〔℃〕高かっ
た。このときの基準冷却水量は上下とも１５０００〔ｌ
／ｍｉｎ〕であった。温度差およびフランジ厚み、ウェ
ブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解
消するための冷却水調整量は式（１）より約２０００
〔ｌ／ｍｉｎ〕となったので、フランジ上部を１３００
０〔ｌ／ｍｉｎ〕、フランジ下部を１７０００〔ｌ／ｍ
ｉｎ〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱
後のＨ形鋼１のフランジの平均温度は上部が約６６３
〔℃〕、下部が約６６２〔℃〕とほぼ上下部の温度が等
しくなり、常温後のＨ形鋼１の上下曲がりは全く発生し
なかった。

【００３７】次に、本冷却装置にウェブ高さ４００ｍ
ｍ、フランジ幅４００ｍｍ、ウェブ厚み１５ｍｍ、フラ
ンジ厚み１５ｍｍのＨ形鋼１を約２．０〔ｍ／ｓ〕の速
度で通過させた。冷却前のＨ形鋼１のフランジ３の平均
温度は上部が約９３４〔℃〕、下部が約９２０〔℃〕
で、フランジ上部の方が約１４〔℃〕高かった。このと
きの基準冷却水量は上下とも２２０００〔ｌ／ｍｉｎ〕
であった。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基
準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するため
の冷却水調整量は、式（１）より約３０００〔ｌ／ｍｉ
ｎ〕となったので、フランジ上部を２５０００〔ｌ／ｍ
ｉｎ〕、フランジ下部を１９０００〔ｌ／ｍｉｎ〕とし
た。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のＨ形鋼
１のフランジの平均温度は上部が約８０３〔℃〕、下部
が約８００〔℃〕とほぼ等しくなり、常温後のＨ形鋼１
の上下曲がりは全く発生しなかった。

【００３８】また、フランジ幅１５０ｍｍから４００ｍ
ｍへの変更も円滑に行なわれた。 〔実施例３〕図３はこの発明の実施例３の実施態様を模
式的に示す斜視図である。Ｈ形鋼製造ラインの仕上圧延
機の後方のラインに沿って、全長６０ｍにわたり本冷却
装置が設置されており、１ｍ間隔に該冷却装置の導管１
３が取り付けられている。導管１３の基部は搬送用ロー
ラ６の上面とほぼ同じ高さ位置に設けた軸受１５により
回動可能に軸着されている。楕円吹きスプレーノズル１
４は、導管１３一本当たりにつき、中心部を境として上
下に３本ずつ配設され、更に、導管１３の中心部には、
フィレット部用ノズル２５が配設されている。導管１３
の上端側、導管１３の下端側（基部）および導管１３の
中心部には、それぞれ、バッファ２０ａ、２０ｂ、２０
ｃからのフレキシブルホース１９、１９、１９が連通さ
れている。そして、導管１３の中心部（フィレット部用
ノズル２５の取り付け部分）の両側には、ノズル１４用
の冷却水が流れ込まないように、２枚の仕切り板２１、
２１が挿入されている。冷却水は３系列ある冷却水バッ
ファー２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）から各フレキシ
ブルホース１９を通って導管１３の両端側、および、中
心部から供給され、フランジ３の上下の冷却能力の調整
およびフィレット部４の冷却能力の調整は、バッファー
２０の冷却水量を調整することにより行なわれる。尚、
ノズルの個数、ノズルの配設方法およびノズルのタイプ
はこの限りでない。

【００３９】次に、本実施例冷却装置によって、Ｈ形鋼
の冷却を実施した。本冷却装置にまずウェブ高さ５００
ｍｍ、フランジ幅１５０ｍｍ、ウェブ厚み６ｍｍ、フラ
ンジ厚み１２ｍｍのＨ形鋼１を約２．０〔ｍ／ｓ〕の速
度で通過させた。冷却前のＨ形鋼１のフランジ３の平均
温度は、上部が約８３４〔℃〕、下部が平均温度が約８
５９〔℃〕で、フランジ下部のほうが約２５〔℃〕高か
った。このときの基準冷却水量は上下とも１５０００
〔ｌ／ｍｉｎ〕で、フィレット部４は１５００〔ｌ／ｍ
ｉｎ〕であった。通常、このサイズのＨ形鋼１はフィレ
ット部冷却を行わないと約４ｍｍのフランジの傘折れが
発生する。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基
準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するため
の冷却水調整量は、式（１）より約１５００〔ｌ／ｍｉ
ｎ〕となったので、フランジ上部を１３５００〔ｌ／ｍ
ｉｎ〕、フランジ下部を１６５００〔ｌ／ｍｉｎ〕とし
た。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後のＨ形鋼
１のフランジ上部の平均温度は約６５９〔℃〕、フラン
ジ下部の平均温度は約６６０〔℃〕とほぼ上下部の温度
が等しくなり、常温後のＨ形鋼１の上下曲がりおよびフ
ランジの傘折れは全く発生しなかった。

【００４０】次にウェブ高さ９００ｍｍ、フランジ幅３
００ｍｍ、ウェブ厚み１６ｍｍ、フランジ厚み２５ｍｍ
のＨ形鋼１を約２．０〔ｍ／ｓ〕の速度で通過させた。
冷却前のＨ形鋼１のフランジの平均温度は、上部が約８
８３〔℃〕、下部が約８９２〔℃〕で、フランジ下部の
方が約９〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量は上
下とも１８０００〔ｌ／ｍｉｎ〕で、フィレット部４は
２５００〔ｌ／ｍｉｎ〕であった。通常、このサイズの
Ｈ形鋼１はフィレット部冷却を行わないと約７ｍｍのフ
ランジ３の傘折れが発生する。温度差およびフランジ厚
み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温
度差を解消するための冷却水調整量は、式（１）より約
１０００〔ｌ／ｍｉｎ〕となったので、フランジ上部を
１７０００〔ｌ／ｍｉｎ〕、フランジ下部を１９０００
〔ｌ／ｍｉｎ〕とした。この冷却条件で冷却した結果、
冷却復熱後のＨ形鋼１のフランジ上部の平均温度は約６
７０〔℃〕、フランジ下部の平均温度は約６７１〔℃〕
とほぼ上下部の温度が等しくなり、常温後のＨ形鋼１の
上下曲がりおよびフランジの傘折れは全く発生しなかっ
た。

【００４１】また、フランジ幅１５０ｍｍから３００ｍ
ｍへの変更も円滑に行われた。 〔実施例４〕実施例４は図３に示す実施例３の冷却装置
のフランジ３の冷却用のノズル１４を変更したものであ
る。一般にＨ形鋼１はフランジ２とウェブ２との接合部
である中央部の温度が高く、フィレット部４以外も図８
に示すようにフランジ３の端部より温度が高い。従っ
て、本実施例では導管１３に取り付けられているノズル
１４について、両端部から中心部に向かって水量が高く
なるノズル配列を行った。本実施例では両端ノズル１４
を３〔ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇ〕で４０〔ｌ／ｍｉｎ〕噴射可
能なノズル、次のノズルは３〔ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇ〕で５
５〔ｌ／ｍｉｎ〕噴射可能なノズル、中央よりのノズル
は３〔ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇ〕で６５〔ｌ／ｍｉｎ〕噴射可
能なノズルをそれぞれ配設した。

【００４２】次に、本実施例冷却装置によって、Ｈ形鋼
の冷却を実施した。本冷却装置にまずウェブ高さ５００
ｍｍ、フランジ幅１５０ｍｍ、ウェブ厚み６ｍｍ、フラ
ンジ厚み１２ｍｍのＨ形鋼１を約２．０〔ｌ／ｍｉｎ〕
の速度で通過させた。冷却前のＨ形鋼１のフランジ３の
平均温度は上部が約８３６〔℃〕、下部が約８６０
〔℃〕で、フランジ下部の方が約２４〔℃〕高かった。
また、フィレット部の温度は約９０２〔℃〕でフランジ
平均温度よりも約５４〔℃〕高かった。このときの基準
冷却水量はフランジ上下とも１５０００〔ｌ／ｍｉｎ〕
で、フィレット部４は１５００〔ｌ／ｍｉｎ〕であっ
た。通常、このサイズのＨ形鋼１はフィレット部冷却を
行わないと約４ｍｍのフランジの傘折れが発生する。温
度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量か
ら、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調整
量は、式（１）より約１５００〔ｌ／ｍｉｎ〕となった
ので、フランジ上部を１３５００〔ｌ／ｍｉｎ〕、フラ
ンジ下部を１６５００〔ｌ／ｍｉｎ〕とした。この冷却
条件で冷却した結果、冷却復熱後のＨ形鋼１のフランジ
上部の平均温度は約６５１〔℃〕、フランジ下部の平均
温度は約６５１〔℃〕とほぼ上下部の温度が等しく、フ
ィレット部の温度は６５０〔℃〕で、放射温度径で測定
したフランジ幅方向の温度分布は図４のようになり、フ
ランジ全体で温度分布が一定となる冷却が行なえ、常温
後のＨ形鋼１の上下曲がりおよびフランジの傘折れは全
く発生しなかった。

【００４３】次に、ウェブ高さ９００ｍｍ、フランジ幅
３００ｍｍ、ウェブ厚み１６ｍｍ、フランジ厚み２５ｍ
ｍのＨ形鋼を約２．０〔ｍ／ｓ〕の速度で通過させた。
冷却前のＨ形鋼１のフランジ３の平均温度は、上部が約
８８４〔℃〕、下部が約８９４〔℃〕で、フランジ下部
のほうが約１０〔℃〕高かった。また、フィレット部の
温度は約９３３〔℃〕でフランジ平均温度より約４４
〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量はフランジ上
下とも１８０００〔ｌ／ｍｉｎ〕で、フィレット部４は
２５００〔ｌ／ｍｉｎ〕であった。通常、このサイズの
Ｈ形鋼１はフィレット部冷却を行わないと約７ｍｍのフ
ランジの傘折れが発生する。温度差およびフランジ厚
み、ウェブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温
度差を解消するための冷却水調整量は、式（１）より約
１０００〔ｌ／ｍｉｎ〕となったので、フランジ上部を
１７０００〔ｌ／ｍｉｎ〕、フランジ下部を１９０００
〔ｌ／ｍｉｎ〕とした。この冷却条件で冷却した結果、
冷却復熱後のＨ形鋼１のフランジ上部の平均温度は約６
６５〔℃〕、フランジ下部の平均温度は約６６７〔℃〕
とほぼ上下部の温度が等しく、フィレット部の温度は６
６９〔℃〕で、放射温度径で測定したフランジ幅方向の
温度分布は図５のようになり、フランジ全体で温度分布
が一定となる冷却が行なえ、常温後のＨ形鋼１の上下曲
がりおよびフランジの傘折れは全く発生しなかった。

【００４４】また、フランジ幅１５０ｍｍから３００ｍ
ｍへの変更も円滑に行われた。 〔実施例５〕図９は本発明の実施例５の実施態様を模式
的に示す斜視図である。Ｈ形鋼製造ラインの仕上圧延機
の後方のラインに沿って、全長６０ｍにわたり本実施例
冷却装置１０が設置されている。また、冷却装置１０は
２ｍ間隔に配設されている。導管１３は、上方から３本
設けられたフランジ上部用の第１の導管１３ａ、下方か
ら３本設けられたフランジ下部用の第２の導管１３ｂ、
そして、中央に１本設けられたフィレット部用の第３の
導管１３ｃからなっており、各導管１３は、鉛直方向に
設けられたロッド２４に互いに平行に配設されている。
そして、それぞれの導管１３の長さは１．２ｍの長さを
有している。ロッド２４はローラ６の上面の高さを支点
とし、ワイヤー１８を介して駆動源１６とつながってお
り、フランジ３の高さに合わせて駆動源１６の駆動によ
り上下方向に移動可能となっている。これにより、ロッ
ド２４に配設された各導管１３は、ロッド２４の移動に
よって高さ方向に移動できるようになっており、フラン
ジ３の高さに合わせてその高さを変えることができる。
尚、導管の長さおよび、導管の高さを変える方法はこの
限りでない。

【００４５】各冷却装置１０は２ｍ間隔に片側３０組配
置し両側で６０組配置されている。尚、Ｈ形鋼１の左右
ズレ防止搬送用ガイド１１には導管１３の冷却範囲に対
応するために任意の形状の開口部１２が設けられてい
る。第１、第２の導管１３ａ、１３ｂには、７本づつ円
形吹きスプレーノズル１４が配設され、第３の導管１３
ｃにはフィレット部用ノズル２５が７本配設されてい
る。尚、ノズルの個数、ノズルの配設方法およびノズル
のタイプはこの限りでない。冷却水は３系列ある冷却水
バッファー２０ａ、２０ｂ、２０ｃと導管１３ａ、１３
ｂ、１３ｃとの間をフレキシブルホース１９、１９、１
９によって連通され、各導管１３に冷却水が送水され、
上下の冷却能力の調整およびフィレット部４の冷却能力
の調整は、バッファー２０の送水量を調整することによ
り行なわれる。

【００４６】次に、本実施例冷却装置によって、Ｈ形鋼
の冷却を実施した。本冷却装置にまずウェブ高さ５００
ｍｍ、フランジ幅１５０ｍｍ、ウェブ厚み６ｍｍ、フラ
ンジ厚み１２ｍｍのＨ形鋼１を約２．０〔ｍ／ｓ〕の速
度で通過させた。冷却前のＨ形鋼１のフランジ３の平均
温度は、上部が約８３２〔℃〕、下部が平均温度が約８
６３〔℃〕で、フランジ下部のほうが約３１〔℃〕高か
った。また、フィレット部の温度は約８８９〔℃〕でフ
ランジ平均温度より約４２〔℃〕高かった。このときの
基準冷却水量はフランジ上下とも１５０００〔ｌ／ｍｉ
ｎ〕で、フィレット部４は１５００〔ｌ／ｍｉｎ〕であ
った。通常、このサイズのＨ形鋼１はフィレット部冷却
を行わないと約４ｍｍのフランジの傘折れが発生する。
温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基準冷却水量
から、フランジ上下の温度差を解消するための冷却水調
整量は、式（１）より約２０００〔ｌ／ｍｉｎ〕となっ
たので、フランジ上部を１３０００〔ｌ／ｍｉｎ〕、フ
ランジ下部を１７０００〔ｌ／ｍｉｎ〕とした。この冷
却条件で冷却した結果、冷却復熱後のＨ形鋼１のフラン
ジ上部の平均温度は約６５０〔℃〕、フランジ下部の平
均温度は約６５１〔℃〕とほぼ上下部の温度が等しくな
り、フィレット部の温度は６５３〔℃〕でほぼフランジ
平均温度とも等しくなり、常温後のＨ形鋼１の上下曲が
りおよびフランジの傘折れは全く発生しなかった。

【００４７】次にウェブ高さ９００ｍｍ、フランジ幅３
００ｍｍ、ウェブ厚み１６ｍｍ、フランジ厚み２５ｍｍ
のＨ形鋼１を約２．０〔ｍ／ｓ〕の速度で通過させた。
冷却前のＨ形鋼１のフランジ３の平均温度は、上部が約
８８２〔℃〕、下部が約８９２〔℃〕で、フランジ下部
のほうが約１０〔℃〕高かった。また、フィレット部の
温度は約９３２〔℃〕でフランジ平均温度より約４５
〔℃〕高かった。このときの基準冷却水量は上下とも１
８０００〔ｌ／ｍｉｎ〕で、フィレット部４は２５００
〔ｌ／ｍｉｎ〕であった。通常、このサイズのＨ形鋼１
はフィレット部冷却を行わないと約７ｍｍのフランジ３
の傘折れが発生する。温度差およびフランジ厚み、ウェ
ブ厚み、基準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解
消するための冷却水調整量は、式（１）より約１０００
〔ｌ／ｍｉｎ〕となったので、フランジ上部を１７００
０〔ｌ／ｍｉｎ〕、フランジ下部を１９０００〔ｌ／ｍ
ｉｎ〕とした。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱
後のＨ形鋼１のフランジ上部の平均温度は約６６３
〔℃〕、フランジ下部の平均温度は約６６４〔℃〕とほ
ぼ上下部の温度が等しく、フィレット部の温度は約６６
０〔℃〕でほぼフランジ平均温度とも等しくなり、常温
後のＨ形鋼１の上下曲がりおよびフランジの傘折れは全
く発生しなかった。

【００４８】また、フランジ幅１５０ｍｍから３００ｍ
ｍへの変更も円滑に行われた。 〔比較例〕従来の冷却装置は、１５０ｍｍ、２００ｍ
ｍ、２５０ｍｍ、３００ｍｍの各フランジサイズに対応
する様、フランジ高さ方向の５段になっており、フラン
ジサイズが異なる毎に各段のノズルをＯＮ、ＯＦＦす
る。５段のノズルを１組として、形鋼製造ラインに５０
０ｍｍ間隔に６０ｍの長さにわたって、片側１２０組、
両側で２４０組の冷却装置が配置されている。

【００４９】この冷却装置にウェブ高さ５００ｍｍ、フ
ランジ幅１５０ｍｍ、ウェブ厚み６ｍｍ、フランジ厚み
１２ｍｍのＨ形鋼１を約２．０〔ｍ／ｓ〕の速度で通過
させた。フランジ幅１５０ｍｍのときは下から１段目お
よび２段目のノズルを使用して冷却する。

【００５０】冷却前のＨ形鋼のフランジの平均温度は上
部が約８４４〔℃〕、下部が約８６８〔℃〕で、フラン
ジ下部の方が約２４〔℃〕高かった。このときの基準冷
却水量は、ノズル１段当たり１５０００〔ｌ／ｍｉｎ〕
であった。温度差およびフランジ厚み、ウェブ厚み、基
準冷却水量から、フランジ上下の温度差を解消するため
の冷却水調整量は、式（１）より約１５００〔ｌ／ｍｉ
ｎ〕となったので、フランジ上部を１３５００〔ｌ／ｍ
ｉｎ〕、フランジ下部を１６５００〔ｌ／ｍｉｎ〕とし
た。しかし、このときのノズルにかかる圧力が約５．２
〔ｋｇｆ／ｃｍ ² Ｇ〕になり、流量コントロールが安定
せず、冷却中に±約２３００〔ｌ／ｍｉｎ〕の冷却水量
が変動した。この冷却条件で冷却した結果、冷却復熱後
のＨ形鋼１のフランジ上部の平均温度は約６４０
〔℃〕、フランジ下部の平均温度は約６５８〔℃〕と温
度差が生じ、１０ｍ当たり約２３ｍｍの上下曲がりが発
生した。

【００５１】前述の様に、フランジサイズが異なると、
特にフランジサイズが小さい場合、使用ノズル本数が減
るので、圧力変動が大きく流量制御が行ないにくくな
る。そのため、各ノズル毎、あるいは、ある本数毎に流
量調整弁が必要であり、また、その流量調整弁およびそ
れを制御するプロセスコンピュータ等の設備が必要とな
り、それらの設備費がかなり消費された。

【００５２】また、従来の冷却装置のノズルは常時使用
するノズルと、フランジ幅によって、ＯＮ、ＯＦＦ制御
することにより常時使用しないノズルとに分かれるの
で、ノズルの磨耗に偏りがあった。特に常時使用するノ
ズルは磨耗が激しく、２箇月に１回の点検が必要で、約
８箇月に１回磨耗したノズルを取り替える必要があっ
た。

【００５３】この５段のノズルの冷却装置でフィレット
部を選択的に強冷却を行うには中央部のノズルの流量を
多くすることによって対応がとれるが、フランジサイズ
１５０ｍｍと２５０ｍｍについては、フィレット部に対
応する位置にノズルがないので強冷却を行うことができ
なかった。

【００５４】尚、別途フィレット部冷却装置を設置する
にあたってもフィレット部用ノズルをＨ形鋼のフィレッ
ト部の高さに合わせて、直接上下に駆動する装置が必要
であった。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の冷却装
置を用いれば以下に示すような工業上有用な効果がもた
らされる。 （１）本発明冷却装置を上下動することにより、さまざ
まなサイズのＨ形鋼の冷却が可能となり、サイズ変更時
も円滑に冷却幅を変更することが可能である。 （２）本発明冷却装置を使用して上下の冷却水量制御を
行うことにより、各Ｈ形鋼のフランジサイズに対してフ
ランジ均一冷却を容易に行うことが可能となり、ひいて
は常温後のＨ形鋼の上下曲がりが皆無となる。 （３）本発明冷却装置を用いることにより、Ｈ形鋼のフ
ィレット部冷却を常に最適な位置で容易に行うことが可
能であり、ひいてはフランジの傘折れが皆無となる。ま
た、フィレット部冷却の為に駆動する装置が不要となっ
た。 （４）本発明冷却装置を用いると配設した全てのノズル
を使用することができるので、ノズルの点検間隔を２箇
月に１回から６箇月に１回に延ばすことができ、且つ、
磨耗したノズルの取替え間隔が約８箇月から約２年に延
ばすことができ、ひいてはノズルの点検と交換にかかる
作業員および作業日数が減少する。 （５）従来、サイズ毎にあるいはある本数毎にノズルを
ＯＮ、ＯＦＦおよび流量制御弁による流量制御を行って
いたが、必要最低限のＯＮ、ＯＦＦおよび流量制御弁に
よって制御可能となるので、それらの機器が大幅に削減
でき、ひいては、そのための制御系が簡略化できること
により、設備費が大幅に削減できる。 （６）フランジの中心部に向かって、噴射量が多くなる
様にノズル選定およびノズル配設を行うことにより、フ
ランジサイズが変更しても冷却装置の中心部に位置する
フランジ高温部に対応して、選択冷却が可能となり、フ
ランジ全体を均一な温度に冷却することが可能であり、
形状不良が皆無となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の第１の実施態様を模式的
に示す斜視図である。

【図２】この発明の実施例２の実施態様を模式的に示す
斜視図である。

【図３】この発明の実施例３の実施態様を模式的に示す
斜視図である。

【図４】この発明の実施例４によりＨ形鋼（ウェブ高さ
５００ｍｍ、フランジ幅１５０ｍｍ）を冷却した場合の
放射温度計で測定したフランジ幅方向温度分布を示すグ
ラフである。

【図５】この発明の実施例４によりＨ形鋼（ウェブ高さ
９００ｍｍ、フランジ幅３００ｍｍ）を冷却した場合の
放射温度計で測定したフランジ幅方向温度分布を示すグ
ラフである。

【図６】この発明の実施例１のもう１つの実施態様を模
式的に示す斜視図である。

【図７】Ｈ形鋼の上下曲がりを説明する図である。

【図８】冷却前のＨ型鋼の一般的な温度分布を示すグラ
フである。

【図９】この発明の実施例５の実施態様を模式的に示す
斜視図である。

【図１０】Ｈ形鋼のフランジの傘折れを説明する正面図
である。

【図１１】Ｈ形鋼の製造ラインの一例を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１ Ｈ形鋼 ２ ウェブ ３ フランジ ４ フィレット部 ５ 搬送ライン ６ 搬送用ローラ ７ Ｈ形鋼の上下曲がり ８ フィレット部の傘折れ １０ 冷却装置 １１ ガイド １２ 開口部 １３ 導管 １３ａ 第１の導管 １３ｂ 第２の導管 １３ｃ 第３の導管 １４ ノズル １５ 軸受 １６ 駆動源 １７ ケーブル受け １８ ケーブル １９ フレキシブルホース ２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 冷却水バッファー ２１ 仕切板 ２２ ジョイント ２４ ロッド ２５ フィレット部用ノズル ａ 加熱炉 ｂ 粗圧延機 ｃ 第１中間圧延機 ｄ 第２中間圧延機 ｅ 仕上圧延機 ｆ 最終の中間圧延機と仕上圧延機との間の本発明冷却
装置設置位置 ｇ 仕上圧延機の下流の本発明冷却装置設置位置 ｈ 中間圧延機の前後の本発明冷却装置設置位置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｈ形鋼等の製造ラインに設置されるＨ形
   鋼の冷却装置において、Ｈ形鋼の搬送用ローラの上面と
   ほぼ同じ高さを支点として上下に回動可能な、複数のノ
   ズルを有する導管と、前記導管を回動させるための駆動
   機構と、前記導管の２箇所以上から冷却水を供給可能な
   冷却水供給機構とからなり、前記導管は前記Ｈ形鋼のフ
   ランジの高さに対応して回動可能であり、前記導管の２
   箇所以上から冷却水を供給することにより前記Ｈ形鋼に
   対する冷却水供給量の上下の配分が可能であることを特
   徴とするＨ形鋼の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記導管の中心に、前記Ｈ形鋼のフィレ
   ット部を冷却するためのノズルが設けられており、前記
   Ｈ形鋼のフランジ高さが変わっても、常に前記ノズルに
   よって前記フィレット部を冷却可能である請求項１記載
   の装置。
3. 【請求項３】 前記導管に配設された複数のノズルの各
   部位によって冷却水噴射量に差を設けた請求項１または
   ２記載の装置。
4. 【請求項４】 Ｈ形鋼等の製造ラインに設置されるＨ形
   鋼の冷却装置において、Ｈ形鋼の高さ方向に配設された
   ロッドと、前記ロッドに水平に配列して取り付けられ
   た、複数のノズルを有する、複数の導管と、前記ロッド
   を上下に移動させるための駆動機構と、前記導管の各々
   に冷却水を供給可能な冷却水供給機構とからなり、前記
   導管は前記ロッドを介して前記フランジの高さに対応し
   て上下に移動可能であることを特徴とするＨ形鋼の冷却
   装置。
5. 【請求項５】 複数の前記導管のうちの上部側の１本ま
   たは複数本と、下部側の１本または複数本とに冷却水供
   給量の配分が可能である請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】 前記ロッドの中央部に前記Ｈ形鋼のフィ
   レット部冷却用の前記導管が設けられており、前記Ｈ形
   鋼のフランジ高さが変わっても、常に前記フィレット部
   を冷却可能である請求項４または５記載の装置。