(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上げ圧延した後のＨ形鋼のフランジ外面に、サイドガイドに設けた複数の噴射孔から冷却水を噴射してフランジを冷却するＨ形鋼のフランジ冷却装置において、噴射孔の先端を、サイドガイド前面に設けたサイドガイドの長さ方向に沿った溝状の凹部に設けたことを特徴とするＨ形鋼のフランジ冷却装置。
【請求項２】
仕上げ圧延した後のＨ形鋼のフランジ外面に、サイドガイドに設けた複数の噴射孔から冷却水を噴射してフランジを冷却するＨ形鋼のフランジ冷却装置において、サイドガイドの前面下部に、前面からＨ形鋼のフランジに向かって下向きに傾斜して突出した傾斜突出部を形成し、この傾斜突出部の噴射孔の先端を、傾斜突出部に設けた凹部に設けたことを特徴とするＨ形鋼のフランジ冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延によってＨ形鋼を製造する装置において、制御圧延・制御冷却によって高強度・高靱性のＨ形鋼を製造するためのＨ形鋼のフランジ冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、建築に使用される鋼材に対して、耐震性を高めるようにとの要求が高まっており、建築物の柱材や梁材として用いられるＨ形鋼においても、高強度化や高靱性化が求められている。Ｈ形鋼の製造方法として、圧延と冷却を組み合わせた制御圧延・制御冷却があり、特に、仕上げ圧延機の下流において、Ｈ形鋼のフランジを加速冷却する装置が複数提案されている。
【０００３】
特開２０００−１９００１６号には、Ｈ形鋼の両側フランジをライン両側より挟んで、Ｈ形鋼を案内するサイドガイドに、孔軸が水平に対して先端側が下方向に傾斜する噴射孔を多数設けたＨ形鋼のフランジ冷却装置（従来装置１）が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、圧延時に、Ｈ形鋼にキャンバーと呼ばれる曲がりが発生することが多い。このキャンバーが発生すると、Ｈ形鋼は長手方向において湾曲した形状になる。このため、フランジの一部がサイドガイドに、近接したりまたは、接触したりする。従来装置１では、このような箇所で、行き場を失った冷却水がフランジの上端を乗り越えてフランジ内面やウエブ上面に懸かり、これらの部分が過冷却状態となる。また、フランジの接触により噴射孔が潰れる等の問題があった。
【０００５】
そこで、この問題を解消する装置を、出願人は特願平１１−３７２２７１号として出願している。これは、サイドガイドに形成した多数の噴射孔からＨ形鋼のフランジ外面に冷却水を噴射して、フランジを冷却するフランジ冷却装置において、サイドガイドとＨ形鋼のフランジ上端部間の距離が、サイドガイド下端部とフランジ下端部間距離よりも長くなるように、フランジ外面と対向する面が傾斜面、湾曲面または段差面となっているＨ形鋼のフランジ冷却装置である：従来装置２。
【０００６】
しかしながら、従来装置２にも、フランジがサイドガイドに接触したとき、サイドガイド下部の噴射孔先端とフランジ外面との距離が１０ｍｍ以下となる。このため、十分な冷却能力を発揮できず、部分的に加速冷却ができない箇所が生じるという問題がある。
【０００７】
本発明は、この問題を解消すべくなされたもので、Ｈ形鋼にキャンバーが発生して、フランジがサイドガイドに接触しても、フランジ全面に亘って安定して加速冷却ができる冷却装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を以下の装置によって達成する。
【０００９】
請求項１の装置は、仕上げ圧延した後のＨ形鋼のフランジ外面に、サイドガイドに設けた複数の噴射孔から冷却水を噴射してフランジを冷却するＨ形鋼のフランジ冷却装置において、噴射孔の先端を、サイドガイド前面に設けたサイドガイドの長さ方向に沿った溝状の凹部に設けたＨ形鋼のフランジ冷却装置である。
【００１０】
この装置によれば、キャンバーが生じて膨らんだＨ形鋼のフランジ外面が、サイドガイドの表面に接触した場合、接触部において噴射孔から噴射された冷却水が溝状の凹部を満たした後、冷却水が接触部の左右の凹部に逃げて行く。従って冷却水がフランジの上端を乗り越えてフランジ内面やウエブ上面を過冷却することが無い。また、凹部の深さを１０ｍｍ以上にすれば、Ｈ形鋼のフランジ外面がサイドガイドの表面に接触した場合でも、噴射孔の先端とフランジ外面との距離が１０ｍｍ以上となるので、フランジを加速冷却することができる。
【００１１】
請求項２の装置は、仕上げ圧延した後のＨ形鋼のフランジ外面に、サイドガイドに設けた複数の噴射孔から冷却水を噴射してフランジを冷却するＨ形鋼のフランジ冷却装置において、サイドガイドの前面下部に、前面からＨ形鋼のフランジに向かって下向きに傾斜して突出した傾斜突出部を形成し、この傾斜突出部の噴射孔の先端を、傾斜突出部に設けた凹部に設けたＨ形鋼のフランジ冷却装置である。
【００１２】
この装置によれば、キャンバーが生じて膨らんだＨ形鋼のフランジ外面が、傾斜突出部に接触した場合、傾斜突出部の噴射孔から噴射した冷却水が、接触部の傾斜面とフランジ外面の間の楔状隙間を満たした後、接触部の左右の隙間に逃げて行くので、冷却水がフランジ上端を乗り越えることが無い。また、サイドガイド前面から傾斜突出部の最大突出端との距離を１０ｍｍ以上とすれば、前記最大突出端にＨ形鋼のフランジ外面が接触した場合でも、噴射孔の先端とフランジ外面との距離が１０ｍｍ以上となるので、フランジを加速冷却することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、テーブルロール上のＨ形鋼を挟んで配設された本発明に係るフランジ冷却装置の第１実施形態を示す横断面図、図２は、図１のＡ部拡大図、図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。
【００１４】
フランジ冷却装置は、サイドガイド１０を構成するＨ形鋼１のフランジ２に対向する前面板１０ａに、前面板の高さ方向および長さ方向（搬送ライン方向）に所定の間隔で多数の噴射孔１２を開け、これらの噴射孔１２からフランジ２の外面に向けて冷却水を噴射してフランジ２を加速冷却するものである。このフランジ冷却装置は、高水量密度（例えば、１０００〜３０００ｌ／ｍｉｎ／ｍ２）ができるように噴射孔１２のピッチが設定されている。
【００１５】
前面板１０ａの後部は水室となっており、この水室は、仕切り板１０ｃにより高さ方向に複数のブロック１３に区分されている（この例では、１０ブロック）。各ブロック１３は前面板の高さ方向において複数段（この例では、２段）の噴射孔１２に冷却水を供給するようになっている。
【００１６】
冷却水が、サイドガイド１０を構成する後面板１０ｂを貫通して接続された給水管１５から各ブロック１３に給水される。各給水管１５には、オンオフ弁１４が設けられており、Ｈ形鋼１のフランジ幅に合わせて、オン・オフ弁１４のオン・オフを選択してフランジ幅の変更に対応できるようになっている。なお、４は、搬送ロールである。
【００１７】
また、サイドガイド１０は、図示しない装置により搬送ラインと直角に交わる方向において進退可能となっているので、Ｈ形鋼１のウエブ高さが変更したとき、噴射孔１２の先端とＨ形鋼１のフランジ外面間の距離を適正寸法に設定することができる。
【００１８】
上述のようなフランジ冷却装置において、第１実施形態では図１〜図３に示すように、各段の噴射孔１２の先端を、前面板外面１０asに設けた、噴射孔列の長さ方向に沿って形成され、前面板外面１０asからの深さが１０mm〜３０mmの溝状の凹部１１a（図３参照）に設けている。
【００１９】
このように、溝状の凹部１１ａを設けることにより、図４に示すように、キャンバーが生じて左側に膨らんだＨ形鋼１のフランジ２の外面が、サイドガイド１０（図４では左側のサイドガイド）の表面に接触した場合、接触部において噴射孔１２から噴射された冷却水が溝状の凹部１１ａを満たした後、冷却水が接触部の左右の凹部に逃げて行くので、冷却水がフランジ２の上端を乗り越えてフランジ２の内面やウエブ３の上面を過冷却することが無い。また、噴射孔１２の先端とフランジ２の外面との距離が、加速冷却可能な最低限距離の１０mm以上となるので、加速冷却することができる。なお、キャンバーによって、Ｈ形鋼のフランジが右側に膨らんで右側のサイドガイドにフランジ外面が接触する場合も、前記と同様の効果が得られる。
【００２０】
図５〜図８は、フランジ冷却装置の第２実施形態を示している。この形態においては、サイドガイドの前面板１０aの下部に、前面板の前面１０asからＨ形鋼１のフランジ２に向かって下向きに傾斜して突出した傾斜突出部２０を形成し、この傾斜突出部２０の噴射孔１２の先端を、傾斜突出部２０に設けた凹部１１に設けている。この凹部１１は、図７に示すように、噴射孔列の長さ方向に沿って形成された、傾斜面２０aから噴射孔１２の先端に至る深さの溝状の凹部１１aでもよいし、図８に示すように、各噴射孔１２毎に傾斜面２０aから噴射孔１２の先端に至る深さの円形穴１１bでもよい。ここに、傾斜突出部２０の寸法d（図６参照）は、１０mm〜３０mmである。
【００２１】
この形態においては、キャンバーが発生したＨ形鋼のフランジ外面がサイドガイド１０に接触する部位は傾斜突出部２０の最下部であるから、傾斜突出部２０より上部の噴射孔１２の先端には凹部を設けない。
【００２２】
なお、図１０に示すように、サイドガイド１０の前面板１０ａと後面板１０ｂの間の水室を仕切板１０ｃにより複数ブロック１３に区分し、各ブロックに給水管１５を接続している。そして、Ｈ形鋼のフランジ幅に合わせて、各給水管のオン・オフ弁１４のオン・オフを選択してフランジ幅の変更に対応できるようにしている。また、サイドガイド１０は、図示しない装置により搬送ラインと直角に交わる方向において進退可能となっているので、Ｈ形鋼のウエブ高さが変更したとき、噴射孔１２の先端とＨ形鋼のフランジ外面間の距離を適正寸法に設定することができる。
【００２３】
上述のように、サイドガイドの前面板１０ａの下部に、凹部１１を有する傾斜突出部２０を形成してあるので、図９に示すように、キャンバーが生じて左側に膨らんだＨ形鋼のフランジ２の外面が傾斜突出部２０に接触した場合、傾斜突出部２０の噴射孔１２から噴射された冷却水が、接触部の傾斜面２０ａとフランジ外面の間の楔状隙間を満たした後、接触部の左右の隙間に逃げて行く。例え、前記冷却水が楔状隙間から上に溢れたとしても、傾斜突出部２０からフランジ上端まではかなりの距離があるので、傾斜突出部２０の噴射孔１２から噴射された冷却水が、フランジ上端を乗り越えることは無い。また、傾斜突出部２０により、噴射孔１２の先端とフランジ外面との距離が１０ｍｍ以上となるので、フランジを加速冷却することができる。
【００２４】
【実施例】
Ｈ形鋼の仕上げ圧延機の下流に、第２実施形態の下記仕様のフランジ冷却装置を設けて、下記のキャンバー付きＨ形鋼のフランジ冷却を行った。
【００２５】
「フランジ冷却装置の設備仕様等」
サイドガイドの大きさ：高さ５００ｍｍ×長さ４０ｍ、噴射孔：直径３ｍｍで８００個／ｍ２、下部傾斜突出部のｄ（図６参照）：２０ｍｍ、水室のブロック数：１０、傾斜突出部の先端とキャンバーの無いＨ形鋼フランジ外面の距離（図６のＧ）：２０ｍｍ、冷却水の噴射量：１５００Ｌ／ｍｉｎ／ｍ２。
【００２６】
「Ｈ形鋼の寸法等」
長さ：２０ｍ、ウエブ高さ：５７２ｍｍ、フランジ幅：５１０ｍｍ、ウエブ厚：６０ｍｍ、フランジ厚：８０ｍｍ、キャンバー：２０ｍｍ
仕上げ圧延機後のＨ形鋼の温度が８３０℃のＨ形鋼をフランジ冷却装置内でオシレーションさせ、１２０秒間冷却した。冷却中、Ｈ形鋼のフランジ外面と下部傾斜突出部との接触が観察されたが、冷却水がフランジ上端を乗り越えることは無かった。
【００２７】
冷却後、復熱したフランジの温度を計測したところ５００℃であり、フランジ幅方向および長手方向ともに均一な温度であった。冷却後、材質を調べたところ、当初予定の加速冷却効果が確認された。また、上記よりフランジ厚の薄いものについて、搬送速度をコントロールし、冷却時間を制御して冷却を行ったところ、所定の加速冷却効果が得られた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２９】
請求項１の装置は、噴射孔の先端を、サイドガイド前面に設けたサイドガイドの長さ方向に沿った溝状の凹部に設けているので、冷却水がフランジの上端を乗り越えてフランジ内面やウエブ上面を過冷却することが無い。また、凹部の深さを１０mm以上にすれば、Ｈ形鋼のフランジ外面がサイドガイドの表面に接触した場合でも、噴射孔の先端とフランジ外面との距離が１０mm以上となるので、フランジを加速冷却することができる。
【００３０】
請求項２の装置は、サイドガイドの前面下部に傾斜突出部を形成し、この傾斜突出部の噴射孔の先端を、傾斜突出部に設けた凹部に設けてあるので、冷却水がフランジの上端を乗り越えてフランジ内面やウエブ上面を過冷却することが無い。また、サイドガイド前面から傾斜突出部の最大突出端との距離を１０mm以上とすれば、前記最大突出端にＨ形鋼のフランジ外面が接触した場合でも、噴射孔の先端とフランジ外面との距離が１０mm以上となるので、フランジを加速冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフランジ冷却装置の第１実施形態を示す横断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】キャンバーの生じたＨ形鋼のフランジ外面が第１実施形態に係るサイドガイドに接触した状態を示す横断面図である。
【図５】本発明に係るフランジ冷却装置の第２実施形態を示す横断面図である。
【図６】図５のＡ部拡大図である。
【図７】図６のＡ−Ａ矢視図（凹部が溝状である場合）である。
【図８】図６のＡ−Ａ矢視図（凹部が円形穴である場合）である。
【図９】キャンバーの生じたＨ形鋼のフランジ外面が第２実施形態に係るサイドガイドの傾斜突出部に接触した状態を示す横断面図である。
【図１０】本発明に係る第２実施形態のサイドガイドの横断面図である。
【符号の説明】
１  Ｈ形鋼
２  フランジ
３  ウエブ
４  搬送ロール
１０  サイドガイド
１０ａ    前面板
１０ｂ    後面板
１０ｃ    仕切り板
１０ａｓ  前面板外面
１１  凹部
１１ａ    溝状の凹部
１１ｂ    円形穴
１２  噴射孔
１３  ブロック
１４  オン・オフ弁
１５  給水管
２０  傾斜突出部
２０ａ    傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003627657.tif 000010
【図１０】
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