JPH11342413A

JPH11342413A - 形鋼の冷却方法及びその装置

Info

Publication number: JPH11342413A
Application number: JP14908098A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nakaseko; 誠中世古; Teruo Fujibayashi; 晃夫藤林
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-12-14
Anticipated expiration: 2018-05-29
Also published as: JP3424157B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｈ形鋼などのフランジサイズの変更に対応
し、簡易な方法でＨ形鋼などのフランジの上下を均一冷
却すると共に、上下の曲りの発生を防止することのでき
る形鋼の冷却方法及びその装置を得ること。【解決手段】スプレーノズル１０の広がり下方角度と
等しい角度でスプレーノズル１０を斜め上下方向に移動
させることにより、形鋼１のフランジ２の上部非冷却部
の高さを下部非冷却部の高さとほぼ等しくなるようにフ
ランジ２の上下方向の冷却範囲を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、形鋼の冷却方法及
びその装置に係り、さらに詳しくは、Ｈ形鋼、山形鋼、
溝形鋼などのように、冷却面を立てて冷却する場合に有
効な形鋼の冷却方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｈ形鋼のウェブの薄肉化のため、
製造ラインにおいてウェブ波が発生しやすく、このよう
なウェブ波の発生を防止するために、フランジの冷却が
必須となっている。このようなウェブ波を防止するため
のフランジの冷却にあたっては、冷却後のＨ形鋼の全長
にわたる上下曲りの発生を防ぐために、一般に、フラン
ジの鉛直方向の均一冷却、あるいは上下の均一冷却を行
うことが必要であるが、フランジの全幅の冷却は、冷却
水がフランジ表面を上から下に向って流れる特性（以下
流下水という）によって、フランジ下部の温度が低くな
りやすい。

【０００３】このようなフランジの上下の冷却能力を調
整する方法として、特開平１−１１６０３３号公報に記
載された発明がある。この発明は、冷却水を噴出するノ
ズル自体を上下に移動させることにより、フランジの上
下の冷却能力を調整するようにしたものであるが、この
ためには、ノズルヘッダ自体を上下動させる機構が必要
であり、設備費及びメンテナンス費が嵩むという問題が
あった。

【０００４】このような問題を解決するための技術とし
て、特開平４−２８４９１４号公報、特公平５−３０５
２３号公報に記載された発明（以下従来技術１という）
がある。この発明は、Ｈ形鋼のフランジの鉛直方向に対
して多段にノズルを配置し、流下水を考慮した流下水影
響係数を設け、この流下水影響係数に基づいてフランジ
の鉛直方向の各段の冷却能力又は冷却水量を調整するよ
うにしたものである。

【０００５】また、特開平５−３３７５３５号公報に記
載された発明（以下従来技術２という）は、冷却前のフ
ランジの温度分布又は冷却中のフランジの温度分布を参
考にして、圧延ラインの下流側に設けた冷却装置によ
り、フランジの上下の冷却制御をノズルのＯＮ・ＯＦＦ
によって行うようにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術１の発明にお
いては、フランジの表面温度が降下することによる冷却
面上での沸騰状態が変化することを考慮していないた
め、冷却不足が生じたり過冷却になったりして、フラン
ジの上下の冷却能力の制御性が悪いという問題がある。
また、従来技術２においても、フランジの表面温度が降
下することによる冷却面上の沸騰状態を把握していない
ため、フランジの上下の温度差を制御することは困難で
ある。

【０００７】さらに、従来技術１，２の多段ノズル配置
は、（１）ノズル本数が多いので、設備が複雑になる。
（２）多くの流量調節弁及び制御機構が必要である。
（３）フランジサイズが異なるとノズルのＯＮ・ＯＦＦ
による流量変動が大きいので、冷却制御性が悪くなる。
等の問題があった。

【０００８】また、多段ノズル配置を使用せずに、様々
なフランジサイズに対して均一冷却を行う装置として、
実開平５−９３６１１号公報に記載された考案がある。
この考案は、フランジ外側面を垂直に立てたＨ形鋼に対
向させて、このＨ形鋼の長手方向に揃う冷却液の吹きつ
けノズル列を備え、ガイドレールをＨ形鋼のフランジ外
側面に対して斜めに配設して吹きつけノズル列をこのガ
イドレールに沿って移動可能に組み合わせたもので、フ
ランジサイズが異なるときは、吹きつけノズル列をガイ
ドレールに沿って昇降させて対応させ、また、ウェブよ
り下のフランジ部の温度が高いときは、吹きつけノズル
列の一部を下降させて高温部を冷却するようにしたもの
である。

【０００９】しかしながら、このような冷却装置は、冷
却液を斜め方向に噴射する吹きつけノズルを用いている
ので、吹きつけノズル列を昇降させても常にフランジ下
部が冷却されてしまい、フランジ上部の温度が高い温度
分布のときにはこれに対応できない。また、常にフラン
ジ下部を冷却し続けているので、さらに流下水による影
響を誘発させてフランジ下部が過冷却されるなど、種々
問題があった。以上の説明から明らかなように、フラン
ジサイズの変更ができ、かつ、簡易な方法でフランジの
上下を均一冷却できるＨ形鋼の冷却方法及び冷却装置
は、現在までなかった。

【００１０】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、Ｈ形鋼などのフランジサイズの変更に対
応し、簡易な方法でＨ形鋼などのフランジの上下を均一
冷却すると共に、上下曲がりの発生を防止することので
きる形鋼の冷却方法及びその装置を得ることを目的とし
たものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（１）本発明に係る形鋼
の冷却方法は、スプレーノズルの広がり下方角度と等し
い角度で前記スプレーノズルを斜め上下方向に移動させ
ることにより形鋼のフランジの上部非冷却部の高さを下
部非冷却部の高さとほぼ等しくなるように、前記フラン
ジの上下方向の冷却範囲を変更するようにしたものであ
る。

【００１２】（２）上記（１）の形鋼の冷却方法におい
て、冷却当初はフランジの全幅を均一に冷却し、前記フ
ランジの一部の表面温度が５００℃〜６５０℃を下回っ
たときは、冷却工程が進むごとに前記フランジの鉛直方
向の冷却幅を狭めるようにしたものである。

【００１３】（３）上記（１）の形鋼の冷却方法におい
て、冷却当初はフランジの全幅を均一に冷却し、前記フ
ランジの一部の表面温度が５００℃〜６５０℃を下回っ
たときは、冷却工程が進むごとに前記フランジの鉛直方
向の上下の冷却能力を調整するるようにしたものであ
る。

【００１４】（４）また、本発明に係る形鋼の冷却装置
は、左右ずれ防止ガイドと一体に構成され、該左右ずれ
防止ガイド側にスプレーノズルの広がり下方角度と等し
い角度の傾斜面を有し、形鋼の搬送ラインと直交する方
向に移動可能な台車と、スプレーノズルを有し、前記台
車の傾斜面上に配設されたノズルヘッダと、該ノズルヘ
ッダを前記台車の傾斜面に沿って斜め上下方向に移動さ
せる駆動手段とを備えたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の発明者らは、流下水によ
る過冷却の発生メカニズムを次のように解明した。すな
わち、流下水による過冷却の発生は、被冷却材（ここで
はＨ形鋼のフランジ）の冷却水があたっている部分の表
面温度（ここではＨ形鋼のフランジの表面温度）におけ
る沸騰状態によって、影響されることがわかった。

【００１６】一般に、Ｈ形鋼のフランジの冷却を行う際
は、フランジを鉛直方向に立てた状態で冷却が行われる
ため、フランジ表面に噴射された冷却水は、図６に示す
ように、フランジ面の下方向に放射状に広がり、かつ、
フランジ面上を流れるように接触しながら落ちでいく。
したがって、フランジ面上の冷却水は、ノズルから噴射
された冷却水が冷却面に接触する直接接触部Ａ（図６の
領域Ａ）と、接触した冷却水が下方に放射状に広がって
フランジの表面を流れる間接接触部Ｂ（図６の領域Ｂ）
とに分かれる。間接接触部Ｂは、フランジ下部になるほ
ど接触領域が広くなる。

【００１７】また、フランジ下部の隣接する直接接触部
Ａの中間部には、放射状に広がって落下してきた冷却水
が、隣接するノズルによる間接接触部Ｂと衝突する干渉
領域部Ｃ（図６の領域Ｃ）が存在する。ここでは、この
干渉領域部Ｃも間接接触部Ｂとして考えるが、一般にＨ
形鋼のフランジ冷却装置はＨ形鋼の左右ずれ防止ガイド
と組み合わせて配置されており、この左右ずれ防止ガイ
ドが存在するためにフランジと左右ずれ防止ガイドの間
に冷却水が押し込まれるので、干渉領域部Ｃは表面流れ
による間接接触部Ｂの部分と同等又はそれ以上の冷却が
行われる可能性がある。ただし、直接接触部Ａほどは冷
却能力はない。

【００１８】以上のように、連続した冷却装置内でフラ
ンジ下部に流下水の間接接触部Ｂと干渉領域部Ｃが存在
することを明らかにしたが、フランジ表面温度が５００
〜６５０℃以上の高温の場合、被冷却面に接触している
冷却水は、被冷却面の熱により直ちに蒸気になり、か
つ、連続的に蒸気が発生するため蒸気膜を形成し、冷却
水が被冷却面に直接接触しなくなる（この状態を膜沸騰
と呼ぶ）。

【００１９】したがって、直接接触部Ａは、フランジに
対して垂直方向に衝突する運動量を有するため、膜沸騰
状態を破壊してフランジを冷却することができるが、間
接接触部Ｂ（干渉領域部Ｃを含む）においては、フラン
ジに対して垂直方向に衝突する運動量がないために完全
な膜沸騰状態となり、直接接触部Ａに比べて冷却能力が
かなり低い。この状態での各部の冷却能力は、領域Ａが
最も大きく、領域Ｂと領域Ｃはほぼ等しい。

【００２０】しかし、連続した冷却装置内においては、
冷却工程が進むにつれて、フランジの表面温度は低下
し、５００〜６００℃を下回る温度になると、蒸気膜の
形成が弱まって冷却水がフランジの表面に直接接触する
ようになるため冷却能力が向上し（この状態を遷移沸騰
と呼ぶ）、間接接触部Ｂが多いフランジ下部で冷却が進
む。特に、干渉領域部Ｃは冷却水が押し込まれているた
め、冷却能力は間接接触部Ｂよりさらに大きくなる。こ
の状態での各部の冷却能力は（領域Ａ）＞（領域Ｃ）＞
（領域Ｂ）であり、これが流下水による過冷却発生のメ
カニズムであることが明らかになった。

【００２１】一般に、Ｈ形鋼の冷却は圧延中又は圧延後
に行われるが、冷却開始時のフランジ表面温度は６５０
℃以上であることが多く、したがって、冷却開始の時は
間接接触部（領域Ｂ，Ｃ）は冷却能力が低い膜沸騰であ
るが、冷却工程が進むにつれてフランジ表面温度が低下
すると、間接接触部（領域Ｂ，Ｃ）は冷却能力が高くな
る遷移沸騰になる。このため、ある長さの冷却装置内の
すべてにフランジ全幅冷却を行っているとフランジ下部
が過冷却され、逆に流下水を見込んでフランジ下部の冷
却を行わないと、表面温度が高いために間接接触部（領
域Ｂ，Ｃ）は遷移沸騰とならないために、フランジ下部
の温度は高くなる。

【００２２】このようなことから、ある長さの冷却装置
を通過させてＨ形鋼のフランジの冷却を行うにあたり、
フランジの上下の均一冷却を行うためには、（１）フラ
ンジの冷却当初は全幅冷却を行い、続いて（２）フラン
ジの一部の表面温度が５００〜６５０℃を下回ったとき
は、フランジ下部の冷却を弱め又は中止し、あるいは
（３）フランジの一部の表面温度が５００〜６５０℃を
下回ったときは、フランジ上部の冷却を強めることによ
り、フランジ下部の冷却を間接接触部（領域Ｂ，Ｃ）の
冷却により補う。また、間接接触部（領域Ｂ，Ｃ）の冷
却は、冷却工程が進むにつれて広がるので、上記（２）
の場合は、フランジ下部の冷却をさらに弱め又は中止
し、上記（３）の場合は、フランジ上部の冷却をさにら
強める。

【００２３】以上の説明から明らかなように、本発明に
おいては、Ｈ形鋼のフランジの冷却を、冷却当初は全幅
冷却を行い、冷却中のフランジの一部の表面温度が５０
０〜６５０℃に下がったときは、フランジ下部の冷却を
弱め若しくは中止し、又はフランジ上部の冷却を強める
ことにより、フランジの上下部の均一冷却を可能にし、
また、Ｈ形鋼の上下曲がりなどの形状不良の発生を防止
するようにしたものである。

【００２４】［実験例１］高さ３００mm、幅３００mm、
厚み２０mm、表面温度が８００℃の一般鋼材からなる試
験片を搬送台に立てて固定し、２００mm間隔で配置した
全幅（但し、上部非冷却部２５mm、下部非冷却部２５m
m）スプレーノズルの６列の前を、１４秒間隔で６往復
させて冷却した。なお、放射温度計により冷却面側中央
の上下方向の温度分布を測定した。また、スプレーノズ
ル１本の流量を６０［ｌ／min ］とした。

【００２５】図７はその結果を示すもので、冷却が進む
につれて、特に表面温度が６００℃を切る４往復目から
フランジ下部が間接接触部Ｂ，Ｃの下流水による冷却が
遷移沸騰状態になったため、フランジ下部が過冷却にな
っていることが判る。なお、図７において、１０はスプ
レーノズルである。

【００２６】［実験例２］実験例１と同様に、高さ３０
０mm、幅３００mm、厚み２０mmで、表面温度が８００℃
の一般鋼材からなる試験片を搬送台に立てて固定し、２
００mm間隔で配置した上部側（上部非冷却部２５mm、下
部非冷却部７５mm）スプレーノズルの６列の前を１４秒
間隔で６往復させて冷却した。なお、スプレーノズル１
本の冷却水量を６０［ｌ／min ］とした。

【００２７】図８は放射温度計により、冷却面側中央の
上下方向の温度分布を測定した結果を示すもので、下部
を全く冷却しなかったため、下流水があっても表面温度
が高く膜沸騰状態となり、その部分がほとんど冷却され
なかったことがわかる。

【００２８】［実験例３］実験例１，２と同様に、高さ
３００mm、幅３００mm、厚み２０mmで、表面温度が８０
０℃の一般鋼材からなる試験片を搬送台に立てて固定
し、２００mm間隔で配置したスプレーノズルの６列の前
を１４秒間隔で６往復させて試験片を冷却した。ノズル
一本の冷却水量は６０［ｌ／min ］とした。なお、スプ
レーノズルは実験例１，２を考慮して、初め３往復は、
実験例１と同様に全幅スプレーノズルで冷却し、４往復
目からはノズルを替えて残り３往復を実験例２と同じ下
部７５mmを冷却しない上部側スプレーノズルによって、
冷却をした。

【００２９】図９は放射温度計により冷却面側中央の上
下方向の温度部分を測定した結果を示すもので、全幅冷
却で６００℃付近まで冷却され、流下水の影響が出る６
００℃未満で、下部の非冷却部が大きい上部側スプレー
ノズルに切り替えた。このため、試験片の下部は過冷却
されることなく、上下がほぼ均等に冷却することが確認
できた。

【００３０】［実施形態１］図１は本発明の実施形態１
の概要を示す説明図、図２は冷却装置の配置例を示す説
明図である。両図において、１は被冷却材であるＨ形鋼
で、２はフランジ、３はウェブである。５は冷却装置
で、仕上げ圧延機４の後方（下流側）において、Ｈ形鋼
の搬送ライン１５の両側に沿って６０ｍにわたって設け
られている。そして、冷却装置５は長手方向に１５ｍ間
隔で第１ゾーン５ａ、第２ゾーン５ｂ、第３ゾーン５ｃ
および第４ゾーン５ｄの４ゾーンに分けられている。

【００３１】各ゾーン５ａ〜５ｄの冷却装置５は、左右
ずれ防止ガイド８と一体に構成され、搬送ライン１５側
に角度θ（実施例では６０°）の傾斜面７を有し、床面
１７上を搬送ライン１５と直交する方向（左右方向）に
移動可能な台車６を備え、台車６の傾斜面７上には、ス
プレーノズル１０を有し、台車６上に設けた駆動装置１
２に巻かれたワイヤ１３（両者により駆動手段を構成す
る）に連結されたノズルヘッダ９が配設されている。な
お、１６はＨ形鋼の搬送ローラである。

【００３２】スプレーノズル１０の広がり角度は、図３
に示すように、水平に噴射した場合、逃げ角度θ₁が５
°、広がり角度θ₂が５５°、広がり下方角度θ₃が６
０°である。したがって、台車６の傾斜面７の角度θを
スプレーノズル１０の広がり下方角度θ₃と等しく構成
し、ノズルヘッダ９を台車６の傾斜面７に沿って斜め上
下方向に移動させることにより、常にフランジ２の下部
非冷却部Ｚ₁（この高さは、フランジ２の下端部から０
〜５０mmで一定である）及び上部非冷却部Ｚ₂を除き冷
却することができ、また、フランジ幅変更時には、ノズ
ルヘッダ９を斜め上下方向に移動させることにより、様
々なフランジサイズに対応させることができる。

【００３３】ノズルヘッダ９の移動にあたっては、本実
施形態においては、駆動装置１２に巻かれたワイヤ１３
を巻上げ又は巻き戻すことにより行われる。これによ
り、本実施形態では、１５０mmから５００mmまでのフラ
ンジサイズに対応させることができ。また、ウェブ３の
高さ変更の場合は、左右ずれ防止ガイド８と共に、台車
６を左右方向に移動させることにより対応することがで
きる。

【００３４】各ゾーン５ａ〜５ｄのスプレーノズル１０
は、前述の実験例１，２，３の結果を考慮して、フラン
ジ２の一部表面温度が５００〜６５０℃を下回ったとき
は、フランジ２の鉛直方向の冷却幅を調整しうるよう
に、図４に示すように配置した。すなわち、第１ゾーン
５ａには、フランジ２の全幅を冷却できる基本のスプレ
ーノズル１０ａ（逃げ角度θ₁：５°、広がり角度
θ₂：５５°、広がり下方角度θ₃：６０°）を取付け
た。第２ゾーン５ｂには、逃げ角度θ₁：５°、広がり
角度θ₂：５０°、広がり下方角度θ₃：５５°のスプ
レーノズル１０ｂを取付けた。

【００３５】第３ゾーン５ｃには、逃げ角度θ₁：５
°、広がり角度θ₂：４５°、広がり下方角度θ₃：５
０°のスプレーノズル１０ｃを取付けた。また、第４ゾ
ーン５ｄには、逃げ角度θ₁：５°、広がり角度θ₂：
４０°、広がり下方角度θ₃：４５°のスプレーノズル
１０ｄを取付けた。したがって、ゾーンが進むごとに冷
却幅をフランジ２の上部方向に縮めて、フランジ２の鉛
直方向の冷却幅を調整するようにしたノズル配置であ
る。

【００３６】次に、上記のように構成した本実施形態に
係るＨ形鋼１のフランジ２の冷却の実施例について説明
する。［実施例１］冷却するＨ形鋼１は、フランジ幅３００m
m、ウェブ高さ８００mm、フランジ厚み２６mm、ウェブ
厚み１４mm、長さ３０ｍで、搬送ライン１５上を約４．
０ｍ／ｓの搬送速度で通過させた。なお、冷却前のフラ
ンジ２の上部平均表面温度は８８２℃、下部平均表面温
度は８８５℃で、ほぼ上下の温度が等しかった。このと
き、第１ゾーン５ａのフランジ下部の非冷却部Ｚ₁は２
０mmなので、上部の非冷却部Ｚ₂も２０mmとなるよう
に、スプレーノズル１０の高さＨを下面から図３に示す
式（１）、すなわち、Ｈ＝Ｆ−Ｚ₂＋Ｚ₃tan θ₁／
（tan θ₃−tan θ₁）より、２９４mmの高さに設定
し、フランジ２の上下方向の冷却範囲を調整した。冷却
水量はノズル１本当たり６０［ｌ／min ］噴射し、全部
で２１６０［ｔ／ｈｒ］噴射した。なお、この条件はＨ
形鋼の各条件により適宜調整する。

【００３７】以上の条件でＨ形鋼１を冷却した結果、冷
却復熱後のフランジ２の上部平均表面温度は５７７℃、
下部平均表面温度は５７５℃、フランジ上下部の均一冷
却が行われた。また、常温になった際も曲がり等の形状
不良は発生しなかった。なお、冷却復熱後の温度は５７
０℃以上であるが、冷却中のフランジ表面温度は５００
℃未満になっており、前述の間接接触部（図６の領域
Ｂ，Ｃ）の沸騰状態は遷移沸騰となっていて、流下水の
影響が発生しているものと考えられる。

【００３８】［実施例２］次に、フランジ幅１５０mm、
ウェブ高さ５００mm、フランジ厚み１２mm、ウェブ厚み
６mm、長さ５０ｍのＨ形鋼１を、搬送ライン１５上を約
６．０ｍ／ｓの搬送速度で通過させた。なお、冷却前の
フランジ２の上部平均表面温度は８２３℃、下部平均表
面温度は８２７℃で、ほぼ上下の温度が等しかった。こ
のとき、第１のゾーン５ａのフランジ下部の非冷却部Ｚ
₁は２０mmなので、上部の非冷却部Ｚ₂も２０mmとなる
ように、スプレーノズル１０の高さＨを下面から図３に
示す式（１）より、１３７mmの高さに設定した。冷却水
量はノズル１本当たり４０［ｌ／min ］噴射し、全部で
１４４０［ｔ／ｈｒ］噴射した。

【００３９】以上の条件でＨ形鋼１を冷却した結果、冷
却復熱後のフランジ２の上部平均表面温度は５４３℃、
下部平均表面温度は５４１℃と、フランジ上下部の均一
冷却が行われた。また、常温になった際も曲がり等の形
状不良は発生しなかった。なお、冷却復熱後の温度は５
４０℃以上であるが、冷却中のフランジ表面温度は５０
０℃未満になっており、前述の間接接触部（図６の領域
Ｂ，Ｃ）の沸騰状態は遷移沸騰となっていて、流下水の
影響が発生しているものと考えられる。また、フラン
ジ２の上下で不均一冷却が発生した場合でも、本実施形
態においては下流側のゾーンのスプレーノズル高さＨを
調整することにより、簡便に均一冷却を行うことができ
る。

【００４０】［実施形態２］本実施形態は、実施形態１
のスプレーノズル１０をゾーンが進むこどに冷却能力を
変更したものである。したがって、冷却装置５の構成、
各ゾーン５ａ〜５ｄの距離、スプレーノズルの間隔等は
実施形態１の場合と同様である。なお、説明を容易にす
るため、本実施形態においては、スプレーノズルを符号
１１で示した。

【００４１】本実施形態においては、フランジ２の一部
の表面温度が５００〜６５０℃を下回ったときは、フラ
ンジ２の鉛直方向の上下の冷却能力を調整しうるよう
に、スプレーノズルを図５に示すように配置したもので
ある。すなわち、第１ゾーン５ａには、フランジ２の全
幅を冷却できる上下に水量分布１４ａが均一な基本のス
プレーノズル１１ａ（逃げ角度θ₁：５°、広がり角度
θ₂：５５°、広がり下方角度θ₃：６０°）を取付け
た。第２ゾーン５ｂには、上部の水量分布を下部より
１．６倍に高めた水量分布１４ｂのスプレーノズル１１
ｂ（逃げ角度θ₁：５°、広がり角度θ₂：５５°、広
がり下方角度θ₃：６０°）を取付けた。

【００４２】第３ゾーン５ｃには、上部の水量分布を下
部より２．３倍に高めた水量分布１４ｃのスプレーノズ
ル１１ｃ（逃げ角度θ₁：５°、広がり角度θ₂：５５
°、広がり下方角度θ₃：６０°）を取付けた。また、
第４ゾーン５ｄには、上部の水量分布を下部より２．８
倍に高めた水量分布１４ｄのスプレーノズル１１ｄ（逃
げ角度θ₁：５°、広がり角度θ₂：５５°、広がり下
方角度θ₃：６０°）を取付けた。したがって、ゾーン
が進むごとに上部の冷却能力が高くなり、下部の冷却能
力が低くなるノズル配置である。

【００４３】次に、上記のように構成した本実施形態に
係るＨ形鋼のフランジ２の冷却の実施例について説明す
る。［実施例３］冷却するＨ形鋼１は、フランジ幅２００m
m、ウェブ高さ５５０mm、フランジ厚み２２mm、ウェブ
厚み９mm、長さ４０ｍで、搬送ライン１５上を約５．０
ｍ／ｓの搬送速度で通過させた。なお、冷却前のフラン
ジ２の上部平均表面温度は８６１℃、下部平均表面温度
は８６０℃でほぼ上下の温度が等しかった。このとき、
第１ゾーン５ａのフランジ下部の非冷却部Ｚ₁は２０mm
なので、上部の非冷却部Ｚ₂も２０mmとなるように、ス
プレーノズル１１の高さＨを下面から図３に示す式
（１）より、１８９mmの高さに設定した。冷却水量はノ
ズル１本当たり５０［ｌ／min ］噴射し、全部で１８０
０［ｔ／ｈｒ］噴射した。なお、この条件はＨ形鋼の各
条件により適宜調整する。

【００４４】以上の条件でＨ形鋼１を冷却した結果、冷
却復熱後のフランジ２の上部平均表面温度は５４４℃、
下部平均表面温度は５４５℃と、フランジ上下部の均一
冷却が行われた。また、常温になった際も曲がり等の形
状不良は発生しなかった。なお、冷却復熱後の温度は５
４０℃以上であるが、冷却中のフランジ表面温度は５０
０℃未満になっており、前述の間接接触部（図６の領域
Ｂ，Ｃ）の沸騰状態は遷移沸騰となっていて、下流水の
影響が発生しているものと考えられる。

【００４５】［実施例４］次に、フランジ幅４００mm、
ウェブ高さ４００mm、フランジ厚み２１mm、ウェブ厚み
１３mm、長さ４５ｍのＨ形鋼１を、搬送ライン１５上を
約４．０ｍ／ｓの搬送速度で通過させた。なお、冷却前
のフランジ２の上部平均表面温度は８５８℃、下部平均
表面温度は８５７℃で、ほぼ上下の温度が等しかった。
このとき、第１ゾーン５ａのフランジ下部の非冷却部Ｚ
₁は２０mmなので、上部の非冷却部Ｚ₂も２０mmとなる
ようにスプレーノズル１１の高さＨを下面から図３に示
す式（１）より、３９９mmの高さに設定した。冷却水量
はノズル１本当たり６０［ｌ／min ］噴射し、前部で２
１６０［ｔ／ｈｒ］噴射した。

【００４６】以上の条件でＨ形鋼１を冷却した結果、冷
却復熱後のフランジ２の上部平均表面温度は５１０℃、
下部平均表面温度５１１℃と、フランジ上下部の均一冷
却が行われた。また、常温になった際も曲がり等の形状
不良は発生しなかった。なお、冷却復熱の温度は５１０
℃以上であるが、冷却中のフランジ表面温度は５００℃
未満になっており、前述の間接接触部（図６の領域Ｂ，
Ｃ）の沸騰状態は遷移沸騰となっていて、流下水の影響
が発生しているものと考えられる。

【００４７】［比較例］実施形態１の冷却装置５に全幅
スプレーノズル１０ａのみを取り付けた冷却装置５を比
較例として試験を行った。各条件は実施形態１と同じ
く、冷却装置５が仕上げ圧延機４の後方、Ｈ形鋼搬送ラ
イン１５の両側に６０ｍに渡って、取り付けられてい
る。また、冷却装置５は長手方向に１５ｍ間隔で４ゾー
ンに分けられており、各ゾーンは２００mm間隔でスプレ
ーノズル１０ａを配置し、１ゾーン当り片側７５個、両
側で１５０個、第１〜第４ゾーン全部で６００個、全幅
スプレーノズル１０ａを取り付けた。冷却水量はノズル
１本当たり６０［ｌ／min ］噴射し、全部で２１００
［ｔ／ｈｒ］噴射した。

【００４８】この冷却装置５に、フランジ幅３００mm、
ウェブ高さ８００mm、フランジ厚み２６mm、ウェブ厚み
１４mm、長さ約３０ｍのＨ形鋼１を搬送速度約４．０ｍ
／ｓの速さで通過させた。冷却前のフランジ２の上部平
均表面温度は８７３℃、下部平均表面温度は８７５℃
で、ほぼ上下の温度が等しかった。冷却復熱後のフラン
ジ２の上部平均表面温度５８３℃、下部平均表面温度は
５２３℃と、フランジ下部が下流水の影響を受けた。ま
た、Ｈ形鋼１が常温になった際上曲がりが発生し、１０
ｍあたり２９０mmの曲がりを生じた。以上のことから、
前述のように実施形態１では全く曲がりが生じなかった
ので、本発明の冷却方法は、Ｈ形鋼のフランジ均一冷却
に有効であることが確認された。

【００４９】以上の説明では、本発明によりＨ形鋼を冷
却する場合について説明したが、本発明はこれに限定す
るものではなく、山形鋼、溝形鋼などのように被冷却面
を立てて冷却する形鋼にも本発明を実施することができ
る。

【００５０】

【発明の効果】（１）本発明に係る形鋼の冷却方法は、
スプレーノズルの広がり下方角度と等しい角度でスプレ
ーノズルを斜め上下方向に移動させることにより、形鋼
のフランジの上部非冷却部の高さを下部非冷却部の高さ
とほぼ等しくなるように、フランジの上下方向の冷却範
囲を変更するように構成し、また、冷却当初はフランジ
の全幅を均一に冷却し、フランジの一部の表面温度が５
００℃〜６５０℃を下回ったときは、冷却工程が進むご
とにフランジの鉛直方向の冷却範囲を狭め、又はフラン
ジの鉛直方向の上下の冷却能力を調整するようにしたの
で、次のような効果を得ることができる。

【００５１】形鋼の各種のフランジサイズに対してもフ
ランジの均一冷却を行うことができ、また、形鋼の上下
の曲りの発生を防止することができる。また、既存の冷
却装置をそのまま利用し、スプレーノズルの変更や簡単
なスプレーノズルの高さ調節を行うことで形鋼のフラン
ジの均一冷却を実現できるので、最低限の投資で大きな
効果を得ることができる。

【００５２】（２）また、本発明に係る形鋼の冷却装置
は、左右ずれ防止ガイドと一体に構成され、この左右ず
れ防止ガイド側にスプレーノズルの広がり下方角度と等
しい角度の傾斜面を有し、形鋼の搬送ラインと直交する
方向に移動可能な台車と、スプレーノズルを有し、台車
の傾斜面上に配設されたノズルヘッダと、このノズルヘ
ッダを台車の傾斜面に沿って斜め上下方向に移動させる
駆動手段とを備えたので、上記（１）の形鋼の冷却方法
を確実に実施することができ、また、上記（１）と同様
の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る冷却装置の概要を示
す説明図である。

【図２】形鋼の製造ラインにおける冷却装置の配置例を
示す説明図である。

【図３】Ｈ形鋼とスプレーノズルの配置例を示す説明図
である。

【図４】実施形態１におけるスプレーノズルの配置例を
示す説明図である。

【図５】実施形態２におけるスプレーノズルの配置例を
示す説明図である。

【図６】フランジ面における冷却水の噴射及び流下状態
を示す説明図である。

【図７】実験例１の説明図である。

【図８】実験例２の説明図である。

【図９】実験例３の説明図である。

【符号の説明】

１Ｈ形鋼２フランジ５冷却装置６台車７傾斜面８左右ずれ防止ガイド９ノズルヘッダ１０，１１スプレーノズル１２駆動装置１３ワイヤ１５搬送ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】形鋼の製造ラインに設置され、多数のス
プレーノズルにより形鋼のフランジを冷却する方法であ
って、前記スプレーノズルの広がり下方角度と等しい角度で前
記スプレーノズルを斜め上下方向に移動させることによ
り、前記形鋼のフランジの上部非冷却部の高さを下部非
冷却部の高さとほぼ等しくなるように、前記フランジの
上下方向の冷却範囲を変更することを特徴とする形鋼の
冷却方法。
【請求項２】冷却当初はフランジの全幅を均一に冷却
し、前記フランジの一部の表面温度が５００℃〜６５０
℃を下回ったときは、冷却工程が進むごとに前記フラン
ジの鉛直方向の冷却幅を狭めることを特徴とする請求項
１記載の形鋼の冷却方法。
【請求項３】冷却当初はフランジの全幅を均一に冷却
し、前記フランジの一部の表面温度が５００℃〜６５０
℃を下回ったときは、冷却工程が進むごとに前記フラン
ジの鉛直方向の上下の冷却能力を調整することを特徴と
する請求項１記載の形鋼の冷却方法。
【請求項４】形鋼の製造ラインに設置され、多数のス
プレーノズルにより形鋼のフランジを冷却する装置であ
って、左右ずれ防止ガイドと一体に構成され、該左右ずれ防止
ガイド側に前記スプレーノズルの広がり下方角度と等し
い角度の傾斜面を有し、前記形鋼の搬送ラインと直交す
る方向に移動可能な台車と、スプレーノズルを有し、前記台車の傾斜面上に配設され
たノズルヘッダと、該ノズルヘッダを前記台車の傾斜面に沿って斜め上下方
向に移動させる駆動手段とを備えたことを特徴とする形
鋼の冷却装置。