JPS6326314A - 形鋼の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、形鋼の冷却方法に係り、特に、鋼矢板、１」
形鋼、溝形鋼等の熱延形鋼を横移動させて冷却する冷却
床に採用して好適な、形鋼の冷却方法の改良に関する。

【従来の技術】

従来、各種形鋼を製造する形鋼製造設備は、形鋼を熱間
圧延づる熱間圧延設備と、この熱間圧延設備で圧延され
た形鋼を冷却する冷却設備と、冷却された形鋼の反り、
曲り等の形状不良を矯正する形状矯正段υｈとを備えて
いる。 前記冷却設備は、例えば冷却床で構成されている。この
冷却床は、例えば、スキッドレール上で形鋼を移動させ
るスリップ方式、無端チェーンの回動ににり形鋼を搬送
するチェーン方式、あるいは形鋼を順次横方向にずらし
て搬送するウオーキングビーム方式等により、熱延形鋼
を横方向に移動させて冷却するものである。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前記冷却床においては、例えばＵ型鋼矢
板等の断面形状が非対称な形鋼が冷却される場合には、
その形鋼の断面各部の厚み差に起因する断面内の温度差
によって、冷却後に、反り、曲り等の形状不良が生じる
ことが知られている。 前記反りは、鉛直面内において形鋼が上下方向において
湾曲することをいう。又、曲げは、水平面内において形
鋼が横方向に湾曲することをいう。 又、断面形状が左右対称である１］形鋼や溝形鋼にあっ
ても、冷却条件の差に起因して、第７図に示されるよう
に、Ｈ形鋼１のフランジ２の上端面２Ａ１下端面２Ｂの
部分に温度差Ｔ２−Ｔ＋が発生し、この温度差Ｔ２　　
Ｔｌにより冷却後に反りが生じることが多い。 以下、１」形鋼を例にとって、圧延後の渇瓜状態、及び
この温度状態に起因する変形状態を説明する。 第８図は、第７図における１」形鋼１のフランジ２の下
端面２Ａの温度Ｔ１と、フランジ２の下端面２Ａの温度
Ｔ２との時間変化を、横軸に時間、縦軸に温度をとって
表わした線図である。この第８図からも明らかなように
、仕上圧延後の１１形鋼１のフランジ下端面の温度Ｔ１
と下端面の温度Ｔ２との温度差は５０〜７０℃あること
が分る。又、この温度差は、両者の平均温度が３００℃
前後になるまで縮まらず平行状態であることが分る。 従って、圧延状態の水平姿勢でＨ形鋼１を冷部すると、
この調度差に起因して、冷却後に熱応力による歪みが発
生してＨ形鋼１が下反りの形状不良となる。例えば、第
８図に示されるような氾度腹歴のＩｌ形鋼であって、そ
の寸法が５００Ｘ２００ｘ１０ｘ１６（ｉｎ）の場合に
は、長さ２０Ｉ１１に９＝ｊ　して１３０關の下反りが
発生した。 このように、冷却床における冷却によって形鋼に形状不
良が発生Ｊる場合には、次工程の形状矯正設備において
その負荷が増大するという問題点がある。 更には、次工程の形状矯正設備、例えばローラー矯正機
において、反り矯正の為に強圧下を行う場合には、第７
図に示されるＨ形鋼１のウェブ３とフランジ２との接続
部４の８部４Ａに割れ等の形状不良が発生する。従って
、ウェブ３とフランジ２との接続部４の割れ等の形状不
良の発生を防止するべく強圧下による反り矯正を行うこ
とができないため、充分な矯正効果が得られないという
問題点がある。 又、Ｈ形鋼を単純に上下方向で拘束する場合には、Ｈ形
鋼の上下方向における湾曲である反りを防止することが
できる反面、反り方向とは垂直な方向の湾曲である曲り
を防止することができないという問題点がある。

【発明の目的】

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、温度差に起因する冷却後の形鋼の反りを最小限に押
え、次工程のレベラー矯正機等による矯正作業の負荷を
軽減することができ、且つ形鋼の反りを防止すると共に
その曲りも防止４ることのできる形鋼の冷却方法を提供
Ｊ“ることを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、熱間圧延後の形鋼を、形鋼横断面の２軸方向
から拘束しながら冷却することにより、上記目的を達成
するものである。

【作用】

本発明は、熱間圧延後の形鋼を、形鋼横断面の２軸方向
から拘束しながら冷却するようにしている。従って、こ
の拘束冷却により形鋼の反り、曲り等を軽減することが
できる。 又、形鋼の拘束を、断面■字形状の形鋼収納部を備えた
Ｖ字面スキッド及び断面■字形状の形鋼押圧部を備えた
拘束ブロックにより形鋼を押圧して行うことにより、各
スキッド及びブロックにより形鋼を一方向から押圧する
ことで、該形鋼を横断面において２軸方向から同時に拘
束することができる。従って、構成簡単なものとして形
鋼の反りのみならず、曲りも効率よく軽減することがで
きる。 次に、第２図及び第３図を参照して、Ｈ形鋼を例にとっ
て本発明の反り軽減原理について説明する。 前出第７図に示されるような２次曲線で近似できる温度
分布が発生しているＨ形鋼の場合、冷却後のＨ形鋼の反
り曲率には次式のように表わすことができる。 Ｋ＝２・α（Ｔ２−Ｔｔ＞／Ｂ・・・（１）ここでαは
線膨張係数、Ｔ１はフランジ上端面の温度、Ｔ２はフラ
ンジ下端面の温度、Ｂはフランジ幅をそれぞれ示す。こ
のときＨ形鋼１の反り形状を第２図（Ａ）に、断面にお
ける歪部分を第２図（Ｂ）にそれぞれ示す。 上記（１）式で表わされる反り曲率Ｋを備えた形鋼を平
坦に押えて拘束した場合（第３図（Ａ＞参照）、フラン
ジ幅方向における７ランジ中心から距［ｈ離間した任意
の位置における歪みεｈは次式のように表わすことがで
きる。 εｈ＝ｈ−Ｋ　　　　　　・・・・・・（２）又、ヤン
グ率をＥとずれば、前記任意の位置における平坦に押え
て拘束したとぎの応力σｈは次式で表わされる。 σｈ＝Ｅ・εｈ＝Ｅ−ｈ−Ｋ　　・・・（３）このとき
のＨ形鋼の断面における応力６１分布を第３図（Ｂ）に
示す。 このようにＨ形鋼を平坦に押えて拘束した場合に１」形
鋼のフランジの幅方向任意位置に発生する前出（３）式
で示される応力σｈが降伏応力σｙにり大ぎくなれば、
フランジ幅方向においてその端部から前記任意位置まで
の範囲が降伏することになる。 従って、拘束無の場合に曲率にで反るＨ形鋼をその反り
を解消する方向に拘束することにより、その降伏範囲に
応じて、熱応力に起因する歪みを解消する方向に永久歪
みを発生させることができる。これにより、Ｈ形鋼の温
度差により発生ずる反りを軽減することができる。即ち
、この時のｌ」形鋼の曲率に′を、拘束無の時の曲率に
より小ざい値とすることができる。 更に、冷却後の鋼材の反りを積極的に解消するべく、鋼
材の予想される反り方向とは逆方向に形鋼を押圧して拘
束することにより、冷却後の鋼材の反りを更に一層減少
することができる。

【実施例】

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 本実施例のＨ形鋼の冷却床設備は、第１図に示されるよ
うに、Ｈ形鋼１０の長手方向複数箇所を支持Ｊ゛るスキ
ッド１２と、前記Ｈ形鋼１０の幅方向に設けられ、前記
スキッド１２が適宜間隔で取付けられる無端状のブロッ
クチェーン１４と、入側搬送テーブル１６から送られて
くるＨ形ｔＡ１０をＯｆｆ記入側のスキッド１２上に載
置する入側移載機１８と、前記スキッド１２で搬送冷却
されたＨ形ｔｉ４ｉ　ｏを出側搬送テーブル２０に移載
する出側移載機２２と、前記各スキッド１２上方に位置
し、各スキッド１２上に載置されるＨ形鋼１０を該スフ
− ４ニツト１２と共動して拘束づ゛る拘束ブロック２４と
、この拘束ブロック２４を前記スキッド１２の横方向移
動に伴い同期して移動させる拘束ブロック搬送装置２６
と、前記拘束ブロック２４を下方に押動して前記スキッ
ド１２及び拘束ブロック２４により１」形鋼１０を拘束
する拘束装置２８とを備えている。 前記スキッド１２は、第４図に示されるように、Ｈ形鋼
１０が載置される１」形鋼収納部としてのＶ字面３０を
備えている。この■字面３０は、その拡開角度が直角と
されている。このＶ字面３０の内、面積の大きい主要面
３０Ａと水平面とのなす傾斜角θは、次のように決定さ
れている。 ｊａｎ　−１μ＜θ＜ｊａｎ　−’　　（ＨＧ／Ｗ）　
・”　（４）ここで、μはＨ形鋼１０とスキツド１２０
Ｖ字面３０との摩擦係数、ＨＧはＨ形ｕＡ１０のフラン
ジ１１而から重心Ｇまでの高さ、Ｗは重心Ｇを通りウェ
ブＩＩＡと平行な直線ｎとフランジ１１の端面との距離
をそれぞれ示す。従って、前記主要面３〇への傾斜角θ
が摩擦係数μとの関係でｊａｎ一１μくθとされること
で、該Ｖ字面３０内にＨ形鋼１０が載置される際、該Ｈ
形鋼１０は該Ｖ字面３０内で下方にスライドすることが
でき、７字面３０内にＨ形０４１０を収納することがで
きる。 又、前記傾斜角θがθ＜　ｔａｎ−言（Ｈｏ　／　Ｗ　
）とされることにより、該Ｖ字面３０内にＨ形鋼１０が
載置される際、該］」形！４１０の重心は主要面３０Ａ
の上方に位置されることになる。従って、Ｈ形１１４１
０をＶ字面３０内に載置する際に、該１」形鋼１０が主
要面３０Ａと反対側に転倒するのを防止することができ
る。 前記入側移載機１８は、入側搬送テーブル１６と、この
入側搬送テーブル１６に最も接近する位置にあるスキッ
ド１２との間を平行移動するように構成されている。又
、この入側移載機１８は搬送するＨ形ｔＡ１０を上方に
持上げるリフトを備えている。 又、出側移載機２２は、前記入側移載機１８と同様に、
出側搬送テーブル２０とこの出側搬送テーブル２０に接
近した位置にあるスキッド１２との間を平行線１１１Ｔ
るように構成されている。又、出側移載機２２は、ｌＩ
ρ送するＨ形鋼１０を持上げるリフト装置を備えている
。 前記ブロックチェーン１７Ｉは、図示省略の駆動部によ
って１−１形鋼１０の温石分布が冷却床内で均一になる
ような送り速庶で駆動されるよう構成されている。 前記拘束ブロック２４は、前記スキッド１２のＶ字面と
同様の、Ｈ形鋼抑圧部としてのＶ字面２５を備えている
。 前記拘束ブロック搬送装置２６は、前記ブロックチェー
ン１４の進行方向と平行して、該ブロックチェーンの上
方に設置されるレール３２と、このレール３２上を移動
する台車３４とから構成されている。この台車３４は、
拘束解除後の拘束ブロック２４を元位置に復帰させる際
に該拘束ブロック２４を上方に持上げるリフト装置３６
を備えている。 前記拘束装置２８は、前記搬送装置２６のレール３２下
方に固定される固定カム３８から構成されている。この
固定カム３８は、スキッド１２の７字面３０内に１４形
鋼１０が載置された際、前記拘束ブロック２４を下方に
押動する押動面３８Ａと、この押動面３８Ａのスキッド
人側端部に接続され、拘束ブロック２４を徐々に下方に
押動する案内面３８Ｂとを備えている。 なお、冷却床内におけるＨ形鋼１０の冷却は、空冷、水
冷、若しくは空冷及び水冷をり（用したものによって冷
却される。 次に、本実施例の作用を説明する。 入側搬送テーブル１６によって搬送された１−１形鋼１
０は入側移載機１８にＪ：ってスキッド１２の７字面３
０内に載置される。載置されたＨ形鋼１０はスキッド１
２の横方向移動に伴い該スキッド１２上方に位置する拘
束ブロック２４が拘束ブロック搬送装置２６及び拘束装
置２８の作動によって下方に押動される。この下方に押
動された拘束ブロック２４と１１形鋼１０が載置された
スキッド１２によりＨ形鋼１０は拘束されることになる
。 このように拘束された状態で、Ｈ形鋼はブロックチェー
ン１４の回動によって横方向移動される。 この横方向移動に伴いＨ形ｒｌＡ１０は冷却されること
になる。冷却されたＨ形鋼１０は出側移載機２２により
出側搬送テーブル２０に搬送される。 従って、本実施例によれば、冷却床におけるＨ形１１０
の横方向移動中に該１」形ｕ４１０がスキッド１２及び
拘束ブロック２４によって拘束されることにより、Ｈ形
ｙ！１０の温度分布に起因して発生する反り、曲り等を
効率良く抑制することができる。具体的には、前出第８
図で示される温度履歴の１」形！４（寸法５００ｘ２０
０ｘｌ　ＯＸｌ　６ｍｍ）を本実施例によって拘束冷却
することにより、長さ２０１１１に対してその下反り聞
を２０龍に低減することができた。従って、前述した従
来結果（長さ２０ＩＩ＋に対して下反り昂が１３０１ｉ
ｍ）と比較して大幅に下反りを抑制することができたこ
とがわかる。 特に、本実施例においては、Ｈ形ＩＪ４１０を、■字面
３０．２５を備えたＶ字面スキッド１２及び拘束スキッ
ド２４により−Ｆ下方向から抑圧して拘束するようにし
ている。従って、Ｈ形鋼１０を上下方向から押圧すると
いう簡単な操作により、効率よりｉ−１形鋼１０を横断
面内において２軸方向から拘束することができる。これ
により、反りと曲りとを同時に軽減することができる。 従って、本発明を冷却床に適用する場合、その装置構成
を簡単なものとすることができる。又、スキッド１２に
よりＨ形鋼１０を送りながら拘束冷却するため、拘束冷
却設備を別途設ける必要がなくなり、構成を簡単なもの
にすることができる。 次に、本発明の第２実施例を説明する。第２実施例は、
冷却床におけるＨ形鋼１０の搬送に際し、前記第１実施
例のようにＨ形鋼１０を単に平坦に拘束するのではなく
、第５図に示されるように、冷却後のＨ形ｕ４１０（図
中２点鎖線で示される）の予想される反り方向とは反対
方向に若干湾曲するよう該Ｈ形鋼１０をスキッド１２．
５０及び拘束ブロック２４により拘束してＨ形鋼１０を
横移動冷却するものである。 Ｈ形鋼１０の長手方向略中央部を支持するスキラド５０
は、第６図に示されるにうに、その字面５２の各面５２
Ａ、５２Ｂをこれら各面５２Ａ１５２Ｂに対し直角方向
に移動するシフト装買５４．５６を備えている。 次に、この第２実施例の作用を説明する。第５図に示さ
れるように、冷」ｌ後の１」形鋼１０（図中２点鎖線で
示される）が上反りの形状不良となることが予想される
場合に、前記シフト装置５４．５６を備えたスキッド５
０を作動させて、スキッド１２．５０によって支持され
るＨ形鋼１０を上反り状態とは逆方向に若干湾曲された
下反り状態として拘束Ｊ−る。以下、この拘束状態を維
持したまま冷却床によりＨ形＃／４１０を冷却する。従
って、この第２実施例によれば、ｌ」形鋼１０の反りを
更に積極的に逆方向に押圧して拘束することにより、冷
却後のＨ形鋼１０の反りを更に減少することができる。 なお、前記実施例において、ｌ−１形鋼１０の拘束は、
■字面スキッド及び拘束スキッドにより１」形鋼１０を
押圧して行うようにされたが、本発明はこれに限定され
ることなく、形鋼をその横断面において２軸方向から拘
束するものであれば他の拘束［？を用いたものとしても
よい。 又、前記実施例において、Ｉ−１形＆１Ｉ１１０が載置
されるスキッド１２はブロックチェーン１４により横移
動されるように構成されたが、本発明はこれに限定され
ることなく、ｌｌ形鋼１０を連続して拘束することがで
きるものであれば、ブロックチェーン１４に変えて他の
搬送手段を採用したものとしてもよい。 【弁明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、熱間圧延された形
鋼の断面内温反差によって生じる反り、曲り等を形鋼冷
却中に軽減することができ、次工程における形状矯正設
備の矯正作業負荷を軽減することができるという優れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る形鋼の冷却方法を実施づる冷却
床設備の実施例を示す側面図、第２図は、本発明の反り
軽減原理を説明するためのｌｌ形鋼の反り及びこのとき
の断面における歪み分布を示す絵図、第３図は、同じく
、本発明の反り軽減原理を第１明り−るだめの１」形鋼
の拘束状態及びこの拘束状態時の断面における応力分布
を示す絵図、第４図は、同実施例におけるスキッドを示
す拡大側面図、第５図は、本発明の第２実施例にお１ノ
る］」形鋼の拘束状態を示す正面図、第６図は、同実施
例のスキッドを示す拡大側面図、第７図は、熱間圧延さ
れた１」形鋼の断面形状及びフランジ部の温度分布を示
ず断面図及び側面図、第８図は、Ｈ形鋼フランジの上端
面及び下端面の温度を時間変化に伴い示す線図である。 １０・・・Ｈ形鋼、 １２・・・スキッド、 １４・・・ブロックチェーン、 １６・・・入側搬送テーブル、 １８・・・入側移載機、 ２０・・・出側搬送テーブル、 ２２・・・出側移載機、 ２４・・・拘束ブロック、 ２６・・・拘束ブロック搬送装置、 ２８・・・拘束装置、 ２５．３０・・・■字面。 代理人　　　高　　矢　　　　論 松　　山　　圭　　佑 第４図 第６図 第７図 浸み廿 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱間圧延後の形鋼を、形鋼横断面の２軸方向から
   拘束しながら冷却することを特徴とする形鋼の冷却方法
   。