(57)【要約】【課題】簡便な装置で効率良く、しかも反りや曲りを発生させずに棒鋼を冷却することが可能な冷却方法を提供し、さらに、その冷却方法に好適な冷却ミストの吹き付け装置、ならびに、その冷却方法を適用した棒鋼の製造方法を提供する。【解決手段】棒鋼３を結束して棒鋼束４とし、棒鋼束４を２束以上互いに間隔を設けかつほぼ平行に平積みして第１段を形成し、次いで第２段として２束以上の棒鋼束４を互いに間隔を設けかつ第１段の棒鋼束４に対してほぼ直角に平積みすることによって井桁状に積み上げて、引き続き必要に応じて第３段以降の棒鋼束４を井桁状に積み上げることによって２段以上の段積み体２を形成して冷却する冷却方法において、段積み体２の側面または角に平均粒子径が300μｍ以下の水滴からなる冷却ミストを吹き付けて棒鋼３を冷却する。【選択図】図１
2020164983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延が終了して冷却床へ送給され、さらに該冷却床から排出された後に所定の長さに切断された棒鋼を結束して棒鋼束とし、該棒鋼束を２束以上互いに間隔を設けかつほぼ平行に平積みして第１段を形成し、次いで第２段として２束以上の前記棒鋼束を互いに間隔を設けかつ前記第１段の前記棒鋼束に対してほぼ直角に平積みすることによって井桁状に積み上げて、引き続き必要に応じて第３段以降の前記棒鋼束を井桁状に積み上げることによって２段以上の段積み体を形成して冷却する冷却方法において、
前記段積み体の側面または角に平均粒子径が300μｍ以下の水滴からなる冷却ミストを吹き付けて前記棒鋼を冷却する棒鋼の冷却方法。
【請求項２】
熱間圧延が終了して冷却床へ送給され、さらに該冷却床から排出された後に所定の長さに切断された棒鋼を一定の本数ずつ結束して棒鋼束とし、該棒鋼束を２束以上互いに間隔を設けかつほぼ平行に平積みして第１段を形成し、次いで第２段として２束以上の前記棒鋼束を互いに間隔を設けかつ前記第１段の前記棒鋼束に対してほぼ直角に平積みすることによって井桁状に積み上げて、引き続き必要に応じて第３段以降の前記棒鋼束を井桁状に積み上げることによって２段以上の段積み体を形成して冷却する冷却方法において、
前記段積み体の側面または角に平均粒子径が300μｍ以下の水滴からなる冷却ミストを吹き付けて前記棒鋼を冷却する棒鋼の冷却方法。
【請求項３】
前記段積み体の側面に前記冷却ミストを水平方向に吹き付ける請求項１または２に記載の棒鋼の冷却方法。
【請求項４】
前記冷却ミストの水滴の平均粒子径が20〜150μｍの範囲内である請求項１〜３のいずれか一項に記載の棒鋼の冷却方法。
【請求項５】
前記冷却ミストの水滴の平均粒子径が20〜120μｍの範囲内である請求項４に記載の棒鋼の冷却方法。
【請求項６】
熱間圧延が終了して冷却床へ送給され、さらに該冷却床から排出された後に所定の長さに切断された棒鋼を結束して棒鋼束とし、該棒鋼束を２束以上互いに間隔を設けかつほぼ平行に平積みして第１段を形成し、次いで第２段として２束以上の前記棒鋼束を互いに間隔を設けかつ前記第１段の前記棒鋼束に対してほぼ直角に平積みすることによって井桁状に積み上げて、引き続き必要に応じて第３段以降の前記棒鋼束を井桁状に積み上げて形成した２段以上の段積み体に冷却ミストを吹き付ける吹き付け装置であって、
前記冷却ミストを発生させるミストノズルと、
前記冷却ミストを前記ミストノズルから前記段積み体の側面または角へ吹き付けるための気流を発生させる送風機と、
前記段積み体に吹き付ける前記冷却ミストの水滴の平均粒子径を300μｍ以下に制御する制御部と、
を有する冷却ミストの吹き付け装置。
【請求項７】
熱間圧延が終了して冷却床へ送給され、さらに該冷却床から排出された後に所定の長さに切断された棒鋼を一定の本数ずつ結束して棒鋼束とし、該棒鋼束を２束以上互いに間隔を設けかつほぼ平行に平積みして第１段を形成し、次いで第２段として２束以上の前記棒鋼束を互いに間隔を設けかつ前記第１段の前記棒鋼束に対してほぼ直角に平積みすることによって井桁状に積み上げて、引き続き必要に応じて第３段以降の前記棒鋼束を井桁状に積み上げて形成した２段以上の段積み体に冷却ミストを吹き付ける吹き付け装置であって、
前記冷却ミストを発生させるミストノズルと、
前記冷却ミストを前記ミストノズルから前記段積み体の側面または角へ吹き付けるための気流を発生させる送風機と、
前記段積み体に吹き付ける前記冷却ミストの水滴の平均粒子径を300μｍ以下に制御する制御部と、
を有する冷却ミストの吹き付け装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記ミストノズルに、前記段積み体の側面に前記冷却ミストを水平方向に吹き付けさせる請求項６または７に記載の冷却ミストの吹き付け装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記平均粒子径を20〜150μｍの範囲内に制御する請求項６〜８のいずれか一項に記載の冷却ミストの吹き付け装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記平均粒子径を20〜120μｍの範囲内に制御する請求項９に記載の冷却ミストの吹き付け装置。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法で冷却した棒鋼束を段積み体から回収し、さらに前記棒鋼束を解束する棒鋼の製造方法。
【請求項１２】
冷却した棒鋼束を段積み体から回収し、棒鋼束を解束して棒鋼を取り出した後、スケールを除去する請求項１１に記載の棒鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延が終了して冷却床へ送給され、さらに冷却床から排出された後に所定の長さに切断された棒鋼を、所定の本数ずつ結束して棒鋼の束（以下、棒鋼束という）とし、その棒鋼束を複数段の井桁状に積み上げた集積体（以下、段積み体という）に、霧状の冷却水（以下、冷却ミストという）を吹き付けて冷却する冷却方法および吹き付け装置、ならびに棒鋼の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に棒鋼は、連続鋳造で得た鋼片（たとえばビレット等）を加熱炉に送給して所定の温度まで加熱し、引き続き熱間圧延を行なって丸棒状の長尺素材とした後、冷却床にて空冷し、次いで所定の長さに切断するという工程を経て製造される。こうして得られた棒鋼は矯正や検査の工程に供されるので、それらの作業の精度向上、使用する機器の耐用性向上の観点から、棒鋼を50℃以下まで冷却する必要がある。
【０００３】
そこで、冷却床から排出されて所定の長さに切断された棒鋼を、さらに冷却する技術が検討されている。
【０００４】
たとえば、棒鋼を一定の本数ずつ結束した棒鋼束をクレーン等で運搬して井桁状の段積み体を形成し、そのまま空冷する技術が検討されている。この冷却技術は、大気中へ放熱することによって緩やかに冷却する技術であるから、棒鋼の反りや曲り等の変形は防止できる。しかし、冷却に要する所要時間が長くなるのは避けられず、棒鋼の寸法あるいは段積み体内の棒鋼の配列、段積み体周辺の温度や風量等に応じて変化するものの、50℃以下まで冷却するのに３〜５日程度の時間が必要となる。したがって、段積み体の置き場が不足する、あるいは、在庫管理に多大な労力を要する等の問題が生じる。
【０００５】
特許文献１には、棒鋼束を空冷してＭS点まで冷却し、その後、浸漬水冷する技術が開示されている。この技術は、棒鋼束を段積み体として積み上げる必要はなく、かつ短時間で冷却できるので、冷却工程の作業効率を高めることができる。しかし、浸漬水冷を繰り返し行なうことによって水槽内の冷却水の温度が上昇するので、冷却能力を安定して維持するためには冷却水を水槽と冷却塔の間で循環させる必要がある。
【０００６】
したがって特許文献１に開示された技術は、水槽や冷却塔のみならず、冷却水を流通させる配管が必須であり、設備が複雑になるので、そのメンテナンスに多大な労力を要するという問題がある。また、浸漬水冷による急速な冷却に起因して、棒鋼の反りや曲り等の変形が発生し易くなるという問題も発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2017-221968号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来の技術の問題点を解消し、簡便な装置で効率良く、しかも反りや曲りを発生させずに棒鋼を冷却することが可能な冷却方法を提供することを目的とし、さらに、その冷却方法に好適な冷却ミストの吹き付け装置、ならびに、その冷却方法を適用した棒鋼の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、簡便な装置で効率良く棒鋼を冷却する技術について検討した。そして、棒鋼束を複数段の井桁状に積み上げた段積み体は、水平方向の送風に対して優れた通気性を有することに着目した。つまり、送風によって棒鋼を効率良く冷却する技術を開発すれば、大規模な設備（たとえば水槽、冷却塔、配管等）を設置する必要はなく、簡便な設備（たとえば送風機等）で冷却できる。
【００１０】
こうして研究を進めた結果、棒鋼束の段積み体に水平な気流を供給すれば、その気流が段積み体の内部を容易に通り抜けるので、段積み体全体を効率良く冷却できることを見出した。
【００１１】
次に、冷却能力を更に高めるために、水平な気流と組み合わせて使用する冷却手段について研究した。その結果、冷却水を霧状の微細な水滴にして、水平な気流とともに吹き付けることによって、冷却能力の更なる向上を図ることが可能であり、しかも冷却速度が浸漬水冷よりも遅いので棒鋼の反りや曲りを防止できることが判明した。このような冷却ミストによる冷却においては、水槽や冷却塔は不要である。
【００１２】
冷却ミストを吹き付けることによって棒鋼の表面にスケール（たとえば付着物、錆等）が生じた場合は、冷却ミストの吹き付けを停止した後でスケールを除去すれば、その棒鋼を支障なく矯正や検査に供することができる。
【００１３】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、熱間圧延が終了して冷却床へ送給され、さらに冷却床から排出された後に所定の長さに切断された棒鋼を結束して棒鋼束とし、その棒鋼束を２束以上互いに間隔を設けかつほぼ平行に平積みして第１段を形成し、次いで第２段として２束以上の棒鋼束を互いに間隔を設けかつ第１段の棒鋼束に対してほぼ直角に平積みすることによって井桁状に積み上げて、引き続き必要に応じて第３段以降の棒鋼束を井桁状に積み上げることによって２段以上の段積み体を形成して冷却する冷却方法において、段積み体の側面または角に平均粒子径が300μｍ以下の水滴からなる冷却ミストを吹き付けて棒鋼を冷却する冷却方法である。
また、本発明は、熱間圧延が終了して冷却床へ送給され、さらに冷却床から排出された後に所定の長さに切断された棒鋼を一定の本数ずつ結束して棒鋼束とし、その棒鋼束を２束以上互いに間隔を設けかつほぼ平行に平積みして第１段を形成し、次いで第２段として２束以上の棒鋼束を互いに間隔を設けかつ第１段の棒鋼束に対してほぼ直角に平積みすることによって井桁状に積み上げて、引き続き必要に応じて第３段以降の棒鋼束を井桁状に積み上げることによって２段以上の段積み体を形成して冷却する冷却方法において、段積み体の側面または角に平均粒子径が300μｍ以下の水滴からなる冷却ミストを吹き付けて棒鋼を冷却する冷却方法である。
なお、本発明では、所望の平均粒子径の水滴を得るために、所定の水量や水圧等を前提条件として所定の粒子径の水滴ミストが得られるように設計および製作がなされたミストノズルを使用する。
すなわち、本発明で冷却ミストの水滴の平均粒子径（ザウター平均粒子径）が300μｍ以下であるとは、平均粒子径（ザウター平均粒子径）が300μｍ以下の水滴からなる冷却ミストが得られるように設計および製作がなされたミストノズルにより冷却ミストが噴射されていることを指す。
【００１４】
本発明の棒鋼の冷却方法においては、段積み体の側面に冷却ミストを水平方向に吹き付けることが好ましく、冷却ミストの水滴の平均粒子径は20〜150μｍの範囲内であることが好ましく、20〜120μｍの範囲内であることがより好ましい。
なお、本発明でいう水平方向は、水平方向を基準に垂直方向に±10度の範囲内の方向も含めるとする。好ましくは、±5度の範囲内である。
【００１５】
また、本発明は、熱間圧延が終了して冷却床へ送給され、さらに冷却床から排出された後に所定の長さに切断された棒鋼を結束して棒鋼束とし、その棒鋼束を２束以上互いに間隔を設けかつほぼ平行に平積みして第１段を形成し、次いで第２段として２束以上の棒鋼束を互いに間隔を設けかつ第１段の棒鋼束に対してほぼ直角に平積みすることによって井桁状に積み上げて、引き続き必要に応じて第３段以降の棒鋼束を井桁状に積み上げて形成した２段以上の段積み体に冷却ミストを吹き付ける吹き付け装置であって、冷却ミストを発生させるミストノズルと、冷却ミストをミストノズルから段積み体の側面または角へ吹き付けるための気流を発生させる送風機と、段積み体に吹き付ける冷却ミストの水滴の平均粒子径を300μｍ以下に制御する制御部と、を有する冷却ミストの吹き付け装置である。
また、本発明は、熱間圧延が終了して冷却床へ送給され、さらに冷却床から排出された後に所定の長さに切断された棒鋼を一定の本数ずつ結束して棒鋼束とし、その棒鋼束を２束以上互いに間隔を設けかつほぼ平行に平積みして第１段を形成し、次いで第２段として２束以上の棒鋼束を互いに間隔を設けかつ第１段の棒鋼束に対してほぼ直角に平積みすることによって井桁状に積み上げて、引き続き必要に応じて第３段以降の棒鋼束を井桁状に積み上げて形成した２段以上の段積み体に冷却ミストを吹き付ける吹き付け装置であって、冷却ミストを発生させるミストノズルと、冷却ミストをミストノズルから段積み体の側面または角へ吹き付けるための気流を発生させる送風機と、段積み体に吹き付ける冷却ミストの水滴の平均粒子径を300μｍ以下に制御する制御部と、を有する冷却ミストの吹き付け装置である。
【００１６】
本発明の冷却ミストの吹き付け装置においては、段積み体の側面に冷却ミストを水平方向に吹き付けることが好ましく、制御部が制御する冷却ミストの水滴の平均粒子径は20〜150μｍの範囲内であることが好ましく、20〜120μｍの範囲内であってもよい。
【００１７】
さらに本発明は、上記したいずれかの冷却方法で冷却した棒鋼束を段積み体から回収し、さらに棒鋼束を解束する棒鋼の製造方法である。
【００１８】
本発明の棒鋼の製造方法においては、冷却した棒鋼束を段積み体から回収し、さらに棒鋼束を解束して棒鋼を取り出した後、棒鋼のスケールを除去することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡便な装置で効率良く、しかも反りや曲りを発生させずに棒鋼を冷却することが可能となり、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】棒鋼束を井桁状に積み上げた段積み体の例を模式的に示す斜視図である。
【図２】冷却ミストの吹き付け装置の例を模式的に示す斜視図である。
【図３】図１に示す段積み体を図２に示す吹き付け装置で冷却する例を模式的に示す平面図である。
【図４】図１に示す段積み体を図２に示す吹き付け装置で冷却する例を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
棒鋼は、連続鋳造で得た鋼片（たとえばビレット等）を加熱炉に送給して所定の温度まで加熱し、引き続き熱間圧延を行なって丸棒状の長尺素材とした後、冷却床にて空冷し、次いで所定の長さ（すなわち、製品規格上要請される長さ。例えば、４〜13ｍ程度）に切断するという工程を経て製造される。こうして得られた棒鋼を更に冷却するために、棒鋼を所定の本数ずつ結束して棒鋼束とし、その棒鋼束を井桁状に積み上げて段積み体を形成する。図１は、段積み体の例を模式的に示す斜視図である。
【００２２】
ここで図１を参照して、段積み体２について説明する。
まず、棒鋼３を所定の本数ずつ結束して棒鋼束４とし、多数の棒鋼束４を井桁状に積み上げる。棒鋼束４を構成する棒鋼３の本数は、棒鋼束４ごとに異なっていてもかまわない。ただ、棒鋼３を結束して棒鋼束４を作製する工程の作業効率を高める観点から、および／または、多数の棒鋼束４を井桁状に積み上げたとき段積み体２の安定性を高める観点から、棒鋼束４を構成する棒鋼３の本数は一定であることが好ましい。たとえば、棒鋼３を一定の本数（図１の例では10本）ずつ結束して棒鋼束４とし、多数の棒鋼束４を井桁状に積み上げる。このとき、段積み体２をさらに安定させるために、各々の棒鋼束４における棒鋼３の配列を統一（図１の例では３本−４本−３本）して結束することがさらに好ましい。なお、図１では棒鋼３を結束するための結束帯は図示を省略する。
【００２３】
そして、段積み体２の第１段として２束以上の棒鋼束４（図１の例では６束）をほぼ平行に並べて、かつ棒鋼束４の間に間隔を設けて平積みする。その間隔は、後述する冷却ミストが段積み体２の内部を通り抜ける際の通路となるものであり、互いに隣り合う棒鋼束４の間に間隔を設ける。ただし間隔の広さは、必ずしも同一とする必要はない。
【００２４】
棒鋼束４をほぼ平行に並べるのは、隣り合う棒鋼束４の間を効率的に冷却ミストが通り抜けるようにするためである。棒鋼束４は厳密に平行に並んでいることが好ましいが、必ずしも平行でなくても、冷却ミストが通り抜けることが可能であれば支障はない。よって、棒鋼束４の方向の平均値に対して±10°以内のずれは許容される。棒鋼束４の方向のずれは±５°以内が更に好ましい。ほぼ平行とは、棒鋼束４の方向の平均値に対して、ずれがこの範囲内であることを指す。
【００２５】
また、棒鋼束４内の棒鋼３が置き場の床面と接触して疵が発生するのを防止するために、床面に架台１を設置し、その架台１上に棒鋼束４を載置することが好ましい。
【００２６】
次いで、段積み体２の第２段として、２束以上の棒鋼束４（図１の例では６束）を第１段の棒鋼束４に対してほぼ直角に並べて、かつ棒鋼束４の間に間隔を設けて平積みすることによって井桁状に積み上げる。
【００２７】
段積み体２の第２段として２束以上の棒鋼束４をクレーン等によって並べる際に、棒鋼束４の方向を、段積み体２の第１段の棒鋼束４に対してほぼ直角にするのは、第２段の棒鋼束４を持ち上げている吊り具（たとえば爪等）を挿入し易くするためである。第２段の棒鋼束４は、第１段の棒鋼束４に対して厳密に直角に並んでいることが好ましいが、必ずしも直角でなくても、吊り具を容易に挿入することが可能であれば支障はない。よって、棒鋼束４の方向の平均値に対して±10°以内のずれは許容される。棒鋼束４の方向のずれは±５°以内が更に好ましい。ほぼ直角とは、棒鋼束４の方向の平均値に対して、ずれがこの範囲内であることを指す。
【００２８】
段積み体２を３段以上に積み上げる場合は、引き続き、第３段以降の棒鋼束４を第２段の棒鋼束４と同様に井桁状に順次積み上げて、図１に示すような段積み体２を形成する。
【００２９】
こうして得られた段積み体２の側面または角に冷却ミストを吹き付けて、棒鋼束４を冷却する。本発明の冷却ミストの吹き付け装置の一例を図２に斜視図として示す。
なお、側面とは、段積み体２を略四角柱形状（直方体形状）とみなした場合の側面部における角部以外の平面部のことを指す。
【００３０】
図２に示す吹き付け装置７は、軸流型の送風機５の周囲または正面に複数個のミストノズル６を配置したものであり、送風機５によって発生した気流が冷却ミストをミストノズル６から段積み体２に吹き付ける。なお図２では、ミストノズル６に冷却水を供給するホースは図示を省略する。
【００３１】
また、図示を省略するが、送風機５として高圧エアノズルを使用して、ミストノズル６から冷却ミストを段積み体２に吹き付ける構成にしても良い。あるいは、エアと水の二流体ノズルを使用することも可能である。
【００３２】
また、図示を省略するが、吹き付け装置７は、段積み体２に吹き付ける冷却ミストの水滴の平均粒子径を所定の範囲に制御する制御部を有する。制御部は、ミストノズル６に、段積み体２の側面に冷却ミストを水平方向に吹き付けさせるよう制御することもできる。また、制御部は吹き付け装置７のその他の機能を制御することもできる。制御部としては、特に限定されないが、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を有するコンピュータ等の情報処理装置とすることができる。
【００３３】
吹き付け装置７は段積み体２の側面、とりわけ棒鋼束４同士の間隔に対向して配置することが好ましい（図３参照）。つまり、水平な気流とともに冷却ミストを段積み体２の側面に吹き付けることによって、棒鋼束４同士の間隔から冷却ミストが段積み体２に進入し、さらに段積み体２の内部を円滑に通り抜けるので、段積み体２全体を効率良く冷却することが可能となる。
また、水平な気流が段積み体２の中央部まで到達する速度で吹き付けを行うことが好ましい。このようにすることで、冷却ミストが段積み体２に進入し、さらに段積み体２の内部を円滑に通り抜けるので、段積み体２全体を効率良く冷却することが可能となる。さらに、段積み体２を0.5ｍ／sec以上、5ｍ／sec以下で通りぬける気流を吹き付けることが、より好ましい。0.5ｍ／secより小さいと、段積み体２全体を効率よく冷却することができなくなり、冷却に時間を要してしまう場合がある。また、5ｍ／secより大きいと、冷却ミストが蒸発する前に段積み体２を通りぬけてしまい、冷却効率が低下してしまうだけでなく、他の場所へ冷却ミストが飛散し、周囲が水で濡れてしまう惧れが発生する。なお、吹き付け装置７は、棒鋼束を段積みする際に邪魔にならないようであれば、棒鋼束の近くに設置する方が好ましい。これは、段積み体２に到達するまでに周囲の大気によって冷却ミストが減衰してしまうので、所望の風速を得るためにより大きな風速で吹き付けることが必要となるからである。上記の気流の風速は、公知の風速計により測定することができる。
【００３４】
段積み体２に吹き付けられた冷却ミストの水滴は、棒鋼束４（すなわち棒鋼３）との熱交換によって蒸発する。したがって、水滴を回収するための設備（たとえば水槽塔）、および、冷却水として循環使用するための設備（たとえば冷却塔、配管等）を設置する必要はない。冷却ミストを吹き付けることによって棒鋼３の表面にスケール（たとえば錆等）が生じた場合は、段積み体２から棒鋼束４を回収し、さらに結束を解放（以下、解束という）して棒鋼３を取り出した後、スケールを除去して後工程（たとえば加工、検査等）に送給する。棒鋼束４を解束する手段ならびにスケールを除去する手段は特に限定せず、従来から知られている技術を使用する。
【００３５】
冷却ミストの水滴は、平均粒子径が小さいほど、蒸発に必要な熱量が少ないので、蒸発し易くなる。しかし平均粒子径が20μｍ未満では、冷却ミストの水滴が気流とともに段積み体２の内部に進入した後、中央部に到達する前に蒸発してしまうので、段積み体２全体を冷却するのが困難になる場合がある。
一方で、平均粒子径が大きいほど、蒸発に必要な熱量が増加して、冷却に要する所要時間を短縮できる。しかし平均粒子径が300μｍを超えると、段積み体２全体が冷却された後も水滴が残留するので、水滴を回収するための設備および冷却水として循環使用するための設備を設置しなければならず、複雑な設備のメンテナンスに多大な労力を要する。また、水滴が大きいため、気流に乗りにくく、段積み体２全体を冷却するのが困難になる。したがって、冷却ミストの水滴の平均粒子径は300μｍ以下とする。300μｍ以下であれば、冷却された後の水滴の残留がほとんどなくなり、水滴を回収するための設備が不要となる。より好ましくは20〜150μｍの範囲内であり、この範囲内であれば、前述した気流に乗って棒鋼内部へ冷却ミストが到達しやすく、冷却効率も高まり、また、冷却後の棒鋼３の置き場の床面が極度に濡れることはなく、作業性が良くなる。水滴の平均粒子径が大きいほうが、冷却能力が大きくなるため、所望の温度にまで棒鋼を冷却するのに要する時間を短縮できるが、冷却後の棒鋼３の置き場の床面の濡れが残りやすい。これに対して、水滴の平均粒子径が小さいほうが、冷却後の棒鋼３の置き場の床面は乾きやすいものの、冷却能力が小さくなるので、所望の温度にまで棒鋼を冷却するのに要する時間は長くなる。このため、本発明を実施する場合には、冷却に要する時間と、冷却後の置場の床面の濡れ具合の許容度とのバランスを考慮して、水滴の平均粒子径を20〜150μｍの範囲内で選択すればよい。さらに好ましくは、水滴の平均粒子径は20〜120μｍである。
なお、冷却ミストの水滴の粒子径を制御する方法は、特に限定されるものではなく、公知の手法を用いて、所望の粒子径の冷却ミストを生成するように設計されたミストノズルを使用すれば良い。また、前述したように、制御部（図示せず）が、段積み体２に所定の平均粒子径を有する水滴からなる冷却ミストをミストノズル６に吹き付けさせるよう制御する。
本発明では、所望の平均粒子径の水滴を得るために、所定の水量や水圧等を前提条件として所定の粒子径の水滴ミストが得られるように設計および製作がなされたミストノズルを使用する。
すなわち、本発明で冷却ミストの水滴の平均粒子径（ザウター平均粒子径）が300μｍ以下であるとは、平均粒子径（ザウター平均粒子径）が300μｍ以下の水滴からなる冷却ミストが得られるように設計および製作がなされたミストノズルにより噴射されていることを指す。
【００３６】
冷却ミストを段積み体２に吹き付けて冷却することによって、棒鋼３の冶金学的な変態が発生した場合は、棒鋼３が変形（たとえば反り、曲り等）する、あるいは棒鋼３の機械的性質が変化する等の問題が生じて、後工程の進捗に支障をきたす場合がある。したがって、棒鋼３の冶金学的な変態が終了した後で冷却ミストを吹き付けることが好ましい。
【実施例】
【００３７】
棒鋼として丸棒鋼を用いて冷却実験を行なうために、棒鋼束を井桁状に積み上げて段積み体を形成した。段積み体は、丸棒鋼を17本ずつ結束した棒鋼束を９束ずつ互いに間隔を設け、かつ平行に並べて第１段とし、第２段以降も９束ずつ直下の段の棒鋼束に対して直角に並べ、井桁状に積み上げて全10段の段積み体とした。したがって、図１に示す例よりも大きい段積み体である。こうして９体の段積み体を形成した。
【００３８】
そして、吹き付け装置（図２参照）から段積み体に冷却ミストを吹き付けた。冷却ミストの吹き付け条件は表１に示す通りである。
【００３９】
吹き付け装置は、工場用の大型扇風機（直径450ｍｍ）を送風機として使用し、その前方にミストノズルを４個配設したものである。冷却ミストとして吹き付ける冷却水の流量は合計４Ｌ／min、水温は30℃であった。大型扇風機の風速は７ｍ／secであり、段積み体から300ｍｍ離れた位置に設置し、棒鋼束の反対側に通過してきた気流の風速は1.5ｍ／secであった。
【００４０】
丸棒鋼はCを0.42〜0.48質量％含有する機械構造用の炭素鋼であり、直径は55ｍｍ、長さは７ｍである。段積みが完了した時の丸棒鋼の温度は350℃であり、この状態から冷却しても冶金学的な変態が発生しない温度であった。
【００４１】
この段積み体を冷却しながら、丸棒鋼の最高温度が50℃まで低下するのに要する所要時間を測定した。丸棒鋼の最高温度は２次元放射温度計を用いて上方から測定し、測定範囲内の最高温度を検出することにより測定した。その結果を冷却時間として表１に示す。なお、段積み体の置き場の大気温度は平均34℃であった。
【００４２】
【表１】
2020164983.tif 000003
【００４３】
表１中の発明例１は、吹き付け装置を用いて段積み体の角（すなわち棒鋼束の交差部）に冷却ミスト（平均粒子径150μｍ）を水平かつ対角線の方向に吹き付けた例（図４参照）である。この発明例１では、丸棒鋼の最高温度が50℃まで低下した時に、丸棒鋼の表面と置き場の床面が部分的に濡れていたが、水滴を回収する必要はなく、しかも丸棒鋼の変形（たとえば反り、曲り等）は認められなかった。また、50℃まで低下するのに要する所要時間は45時間であった。
【００４４】
発明例２は、吹き付け装置を用いて段積み体の側面に冷却ミスト（平均粒子径150μｍ）を水平方向に吹き付けた例（図３参照）である。この発明例２では、丸棒鋼の最高温度が50℃まで低下した時に、丸棒鋼の表面と置き場の床面が部分的に濡れていたが、水滴を回収する必要はなく、しかも丸棒鋼の変形（たとえば反り、曲り等）は認められなかった。また、50℃まで低下するのに要する所要時間は発明例１よりも短縮されて31時間であった。これは、冷却ミストを段積み体の側面に吹き付けることによって、冷却ミストが段積み体の内部に進入し、さらに円滑に通り抜けるので、冷却能力が向上したからである。
【００４５】
発明例３は、吹き付け装置を用いて段積み体の側面に冷却ミスト（平均粒子径80μｍ）を水平方向に吹き付けた例（図３参照）である。この発明例３では、丸棒鋼の最高温度が50℃まで低下した時に、丸棒鋼の表面が濡れていたが、置き場の床面は濡れておらず、水滴を回収する必要はなく、しかも丸棒鋼の変形（たとえば反り、曲り等）は認められなかった。また、50℃まで低下するのに要する所要時間は32時間であり、発明例１よりも短縮された。これは、冷却ミストを段積み体の側面に吹き付けることによって、冷却ミストが段積み体の内部に進入し、さらに円滑に通り抜けるので、冷却能力が向上したからである。
【００４６】
発明例４は、吹き付け装置を用いて段積み体の側面に冷却ミスト（平均粒子径40μｍ）を水平方向に吹き付けた例（図３参照）である。この発明例４では、丸棒鋼の最高温度が50℃まで低下した時に、丸棒鋼の表面が部分的に濡れていたが、置き場の床面は濡れておらず、水滴を回収する必要はなかった。しかも、丸棒鋼の変形（たとえば反り、曲り等）は認められなかった。また、50℃まで低下するのに要する所要時間は33時間であり、発明例１よりも短縮された。これは、冷却ミストを段積み体の側面に吹き付けることによって、冷却ミストが段積み体の内部に進入し、さらに円滑に通り抜けるので、冷却能力が向上したからである。
【００４７】
発明例５は、吹き付け装置を用いて段積み体の側面に冷却ミスト（平均粒子径20μｍ）を水平方向に吹き付けた例（図３参照）である。この発明例５では、丸棒鋼の最高温度が50℃まで低下した時に、丸棒鋼の表面と置き場の床面が濡れることがなく、水滴を回収する必要はなく、しかも丸棒鋼の変形（たとえば反り、曲り等）は認められなかった。また、50℃まで低下するのに要する所要時間は34時間であり、発明例１よりも短縮された。これは、冷却ミストを段積み体の側面に吹き付けることによって、冷却ミストが段積み体の内部に進入し、さらに円滑に通り抜けるので、冷却能力が向上したからである。
【００４８】
発明例６は、吹き付け装置を用いて段積み体の側面に冷却ミスト（平均粒子径15μｍ）を水平方向に吹き付けた例（図３参照）である。この発明例６では、丸棒鋼の最高温度が50℃まで低下した時に、丸棒鋼の表面と置き場の床面が濡れることがなく、水滴を回収する必要はなく、しかも丸棒鋼の変形（たとえば反り、曲り等）は認められなかった。また、50℃まで低下するのに要する所要時間42時間であり、発明例５よりも長くなった。段積み体の中央部に到達するまでに冷却ミストが蒸発する量が多くなり、冷却能力が低下したためである。
【００４９】
なお発明例１〜６では、冷却ミストの吹き付けを停止した後、一部の丸棒鋼にスケールが発生していたが、ショットブラストによって容易にスケールを除去できた。
【００５０】
一方で比較例１は、冷却ミストの吹き付けを行なわず、大気中へ放熱することによって段積み体を緩やかに冷却した例である。したがって、丸棒鋼の最高温度が50℃まで低下するまでに91時間を要し、発明例１〜３に比べて大幅に増加した。
【００５１】
比較例２は、吹き付け装置を使用したものの、送風機を停止して、ミストノズルから冷却ミスト（平均粒子径40μｍ）を発生させて、置き場の自然風で漂流させた例である。そのため、段積み体にミストを吹き付けていないことから、冷却ミストが広範囲に飛散して、段積み体のみならず、置き場の床面、吹き付け装置、熱画像カメラにも多量に付着したので、段積み体の冷却実験を中止した。
【００５２】
比較例３は、吹き付け装置を用いて段積み体の側面に冷却水（平均粒子径400μｍ）を水平方向に吹き付けた例（図３参照）である。粒子径が大きく、気流に乗りにくく、段積み体２の送風機側のみが冷却されることとなり、置き場の床面が多量に濡れたため、段積み体の冷却実験を中止した。
【００５３】
以上に説明した冷却実験が終了した後、発明例１〜６ならびに比較例１〜３の段積み体から夫々任意の棒鋼束を回収し、さらに解束して丸棒鋼を１本取り出して、組織を顕微鏡観察したところ、いずれもフェライト−パーライト組織であり、異常な組織は認められなかった。
【００５４】
なお、ここでは丸棒鋼（すなわち断面が円形の棒鋼）を冷却する例を示したが、本発明の対象は丸棒鋼に限定されるものではなく、角棒鋼（すなわち断面が矩形などの多角形の棒鋼）の冷却にも適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５５】
１  架台
２  段積み体
３  棒鋼
４  棒鋼束
５  送風機
６  ミストノズル
７  吹き付け装置
【図１】
2020164983.tif 000004
【図２】
2020164983.tif 000005
【図３】
2020164983.tif 000006
【図４】
2020164983.tif 000007