(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延終了後、あるいは圧延中、Ｈ姿勢で送られてくるＨ形鋼のウェブとフランジとで構成される上部溝内面を冷却する冷却水噴射ノズルを備えた冷却ヘッダと、この冷却ヘッダのＨ形鋼進行方向端部に配設される止水装置からなるＨ形鋼の冷却装置において、前記止水装置が、前記上部溝の幅方向に分割され、中央対峙部に先端先細りの傾斜嵌合溝を有し、かつ前記Ｈ形鋼のウェブに対峙する下面およびフランジ内面に対峙する側面に開口する任意数のシール気体噴出孔が前記傾斜嵌合溝に開口するシール気体噴射孔に貫通するように穿設されたシール部材と、前記シール部材を幅方向に移動可能にかつ設定圧で挟持する保持部材と、前記傾斜嵌合溝に嵌挿され、シール気体導入孔と該導入孔と前記シール部材のシール気体噴射孔を導通せしめる導通孔、並びに前記Ｈ形鋼のウェブに対峙する下面に開口し、かつ前記導入孔に貫通するシール気体噴出孔を有し、前記傾斜嵌合溝内を前記進行方向に移動可能な間隔調整部材と、前記間隔調整部材をＨ形鋼進行方向に前後せしめる駆動機構とから構成されたことを特徴とするＨ形鋼の冷却装置。
【請求項２】
冷却ヘッダをＨ形鋼幅方向に２分割し、この分割された各冷却ヘッダのＨ形鋼進行方向端部を前記止水装置のシール部材端部に連結一体化したことを特徴とする請求項１記載のＨ形鋼の冷却装置。
【請求項３】
シール部材が進行方向に分割され、この分割された接合部にシール気体噴射孔およびシール気体噴出孔が穿設されたことを特徴とする請求項１あるいは２記載のＨ形鋼の冷却装置。
【請求項４】
間隔調整部材が進行方向に分割され、この分割された接合部に導通孔およびシール気体噴出孔が穿設されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＨ形鋼の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＨ形鋼の熱間圧延製造ライン上において、Ｈ形鋼を冷却して材質を制御するための冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延鋼材を圧延中あるいは圧延後に強制冷却等の熱処理によって、機械的性質を制御する技術が実用化されていることは周知の通りである。
Ｈ形鋼の熱間圧延製造ラインにおいても前記技術を適用する試みが積極的になされており、そのための冷却装置として例えば特公平５−７３８０６号公報や特開平７−１０８３１６号公報等の技術手段が提案されている。
【０００３】
前者はＨ形鋼の垂直部分に層流の水ジェットを付与し、水平部分には一部分層流の水ジェットと一部分水の層とを付与する冷却手段が、後者はＨ形鋼の上側溝部には乱流水ジェットを噴射して水プールを形成せしめ、下部凹部およびフランジ外側面には乱流ジェットを噴射して冷却する技術手段が開示されている。これらの冷却は何れもＨ姿勢で送られてくるＨ形鋼のフランジとウェブとで構成される上側溝部に冷却水のプールを形成し、複雑な構造をしたＨ形鋼に対しても前述した冷却制御の適用を可能としようとするものであり、その代表的な構成を図９に示す。
【０００４】
図９において１０４はＨ形鋼ｈのウェブｈw とフランジｈf とで形成される上部溝ｈo に挿入固定される冷却ヘッダであり、前記上部溝ｈo の内面に冷却水を噴射する冷却水噴射ノズル１０４ａ，１０４ｂを備えている。１０７は前記冷却ヘッダ１０４を支持するフレームであり、図示はしていないが昇降装置に連接され、必要に応じて冷却ヘッダ１０４を前記上部溝ｈo 内へ降下させ、所定の位置で固定する機能を有する。冷却ヘッダ１０４の先後端には止水装置１０５が取り付けられている。この止水装置１０５は、冷却ヘッダ１０４から噴射された冷却水を冷却ヘッダ１０４と上部溝内面とで形成される空間に滞留させるための堰としての機能を発揮するもので、本例ではフレーム１０８で支持され、前記冷却ヘッダ１０４と同調して昇降する機構となっている。止水装置１０５にはシール気体噴出孔（あるいはスリット）１０６が形成されており、上部溝ｈo の内面に圧縮気体を噴射することにより冷却水が流出することを防止する構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
周知のようにＨ形鋼はフランジ厚とウェブ厚が異なるものが多くあり、フランジとウェブ、さらにはその接合部であるフィレット部における冷却速度には大きな差を生じることが普通である。この冷却速度差は種々の問題を喚起するが、前述した冷却手段はこのような冷却速度差を吸収し、複雑な断面構造のＨ形鋼に効果を発揮し、特にフランジ厚やウェブ厚が厚いサイズに対しては有効な手段である。
【０００６】
ところでＨ形鋼の熱間圧延製造ラインにおいては、種々のサイズのＨ形鋼が製造されている。このような製造ラインにおいて、前述した従来の冷却手段を適用した場合には、以下のような問題を抱えていた。
【０００７】
Ｈ形鋼の内面、即ちフランジ内側面とウェブ面の水冷とフランジ外側面の水冷を同時に行って、機械的性質を制御する方法を適用する場合、対象とするＨ形鋼の型（ウェブ高さ×フランジ幅）が変わる都度冷却装置もその型に合ったものに変更するか調整が必要である。フランジ外面の冷却装置は、従来から案内ガイドに取り付けられたノズルから噴射する方法が多用され、Ｈ形鋼の型が変わっても案内ガイドの位置設定やノズルのフランジ幅方向の位置設定、あるいは水を噴射するノズルの選択により、容易に調整可能である。また、下部内面の冷却もノズルを取り付けたヘッダの位置調節により調整容易である。
【０００８】
しかし、上部内面冷却に用いる冷却装置はＨ形鋼の型替えにおいて、少なくとも止水装置の交換が必要であった。即ち冷却ヘッダは分割型とし、分割されたヘッダの間隔を調整することにより比較的簡単に型替えへの対応が可能である。ところが止水装置については、止水装置とＨ形鋼の上部溝の間の隙間を冷却水の流出が防止できる所定値に設定されなければならないが、Ｈ形鋼の上部溝全周に向けて連続して開口するシール気体噴射孔を設けることを前提に、ひとつの止水装置をＨ形鋼の型に応じて、前記隙間を調整して兼用することができなくて、Ｈ形鋼の型に応じた専用のものに交換せざるを得なかった。
【０００９】
このような上部および下部内面冷却装置の型替えや調整と止水装置の交換を同時に行うには時間と労力を要し、また圧延ロール組み替えとのクレーンの取り合いもあって、生産性を低下させる問題があった。
【００１０】
本発明は圧延製造するＨ形鋼の型が変更になった際に、生産性低下をきたす止水装置の取り替えを必要とせず、変更されたＨ形鋼の型に容易に調整可能で、かつ止水性に優れたＨ形鋼の冷却装置の提供をその課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を効果的に解決する本発明の冷却装置は、圧延終了後、あるいは圧延中、Ｈ姿勢で送られてくるＨ形鋼のウェブとフランジとで構成される上部溝内面を冷却する冷却水噴射ノズルを備えた冷却ヘッダと、この冷却ヘッダのＨ形鋼進行方向端部に配設される止水装置からなるＨ形鋼の冷却装置において、前記止水装置が、前記上部溝の幅方向に分割され、中央対時部に先端先細りの傾斜嵌合溝を有し、かつ前記Ｈ形鋼のウェブに対峙する下面およびフランジ内面に対峙する側面に開口する任意数のシール気体噴出孔が前記傾斜嵌合溝に開口するシール気体噴射孔に貫通するように穿設されたシール部材と、前記シール部材を幅方向に移動可能にかつ設定圧で挟持する保持部材と、前記傾斜嵌合溝に嵌挿され、シール気体導入孔と、該導入孔と前記シール部材のシール気体噴射孔を導通せしめる導通孔、並びに前記Ｈ形鋼のウェブに対峙する下面に開口し、かつ前記導入孔に貫通するシール気体噴出孔を有し、前記傾斜嵌合溝内を前記進行方向に移動可能な間隔調整部材と、前記間隔調整部材をＨ形鋼進行方向に前後せしめる駆動機構とから構成されたことを特徴とするものである。
また前記冷却ヘッダをＨ形鋼幅方向に２分割し、この分割された各冷却ヘッダのＨ形鋼進行方向端部を前記止水装置のシール部材端部に連結一体化したことを他の特徴とするものである。
さらにまた前記シール部材および間隔調整部材が進行方向に分割され、この分割された接合部にシール気体噴出孔およびシール気体噴射孔あるいは導通孔が穿設されたことを他の特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に基づく冷却装置の一実施例を示す斜視図であり、図２は止水装置の平面構造図、図３は止水装置の側面外観図を示すものである。本実施例における冷却装置は、Ｈ姿勢で送られてくるＨ形鋼ｈの上部溝ｈo に装着された状況を示すもので、冷却装置１は、冷却ヘッダー２と、この冷却ヘッダー２のＨ形鋼進行方向（矢印ｙ）の先端および後端に配設された止水装置３とから構成されている。冷却ヘッダー２は上部溝ｈo の幅方向（矢印ｘ）に２分割されており、それぞれ左右の冷却ブロック２ａ，２ｂには上部溝ｈo の内面を冷却するための冷却水噴射ノズル４が取付けられている。
【００１３】
５は止水装置３を構成するシール部材であり、上部溝ｈo の幅方向（以下単に幅方向という）に分割されており、分割された中央の対峙部には先端先細りの傾斜嵌合溝６が形成されている。傾斜嵌合溝６には間隔調整部材７が嵌挿されており、さらにシール部材５は後述する保持部材９によって間隔調整部材７を挟持しつつ保持されている。
【００１４】
８は間隔調整部材７に連接された駆動装置であり、本実施例では前記シール部材５の先端部に固着された支持ピン８ａと、間隔調整部材７の先端部に固着された支持ピン８ｂとを油圧シリンダー、あるいはエアーシリンダー等を利用した駆動装置８で連接し、構成されている。而して駆動装置８を駆動することによって間隔調整部材７は傾斜嵌合溝６内をＨ形鋼ｈの進行方向（以下単に進行方向と言う）に対して前後進移動する。
【００１５】
保持部材９は、前述したように傾斜嵌合溝６内を間隔調整部材７が前後進する際には間隔調整部材７の動きに追従してシール部材５を幅方向にスムースに移動させ、間隔調整部材７が所定の位置に停止している状態では予め設定された圧力で間隔調整部材７を挟持するよう構成されている。本実施例における保持部材９は、幅方向に分割されたシール部材５ａ，５ｂの先後端面に固着された支持ピン９ａと９ｂ、９ｃと９ｄを油圧、エアー圧等のシリンダー装置９ｅ、あるいは図示はしないがバネを利用した緊張装置等で連結するとともに、シール部材５ａ，５ｂの上端面に誘導溝９ｆを穿設し、この誘導溝９ｆの片方のシール部材５ｂにボルト９ｇで固定された誘導体９ｈを嵌装して構成することにより前述した機能を効果的に発揮させた。
【００１６】
さて、図４は前記図３のＣ−Ｃ面における断面図であり、図５は図２のＡ−Ａ面における断面図、図６は図２のＢ−Ｂ面における断面図を示している。
間隔調整部材７には図４および図５に示すようにシール気体導入孔１０および導通孔１１が穿設されている。導通孔１１の下面にはウェブｈw の上面に向けて矢印ｂ2 で示すようにシール気体を噴射するシール気体噴出孔１２が開口されている。
【００１７】
一方、シール部材５にはフランジｈf 内面およびウェブｈw 上面に向けてシール気体を噴射するシール気体噴出孔１２を有し、傾斜嵌合溝６側の面で前記間隔調整部材７の導通孔１１に連結するシール気体噴射孔１３が適宜な間隔で任意数穿設されている。
図４はシール部材５の分割された部分５ａおよび５ｂそれぞれについて、添え字ａ1 ，ｂ1 およびａ2 ，ｂ2 を付した２組が穿設された例である。即ち、図４に示すように間隔調整部材７の移動量に対応し、その導通孔１１が分割されたシール部材５ａおよび５ｂのそれぞれの噴射孔１３ａ1 ，１３ｂ1 および１３ａ2 ，１３ｂ2 のいずれかの組と連結される。
【００１８】
即ち、図２（ａ）および図４（ａ）は間隔調整部材７が最も後端側に移動した状態を示すもので、シール部材５の幅は最大のｗ1 となり、間隔調整部材７の導通孔１１は分割されたシール部材５ａ，５ｂそれぞれのシール気体噴射孔１３ａ1 ，１３ｂ1 と導通する。この状態でシール部材５の外周面と上部溝ｈo との間隔は所定のｄに保持され、シール気体導入孔１０より供給された圧縮気体は間隔調整部材７の下面のシール気体噴出孔１２およびシール部材５の分割された部分５ａ，５ｂのそれぞれのシール気体噴出孔１２ａ1 ，１２ｂ1 から上部溝ｈo の内面に向かって噴射され、冷却水の流出を防止する堰としての機能を発揮する。
【００１９】
図２（ｂ）、図４（ｂ）は間隔調整部材７が最も先端側に移動した状態を示すもので、シール部材５の幅は最小のｗ2 となり、シール部材５の外周面と上部溝ｈo との間隔は所定のｄに保持され、間隔調整部材７の前記導通孔１１はシール部材５の分割された部分５ａ，５ｂそれぞれのシール気体噴射孔１３ａ2 ，１３ｂ2 と導通する。シール気体は間隔調整部材７のシール気体噴出孔１２およびシール部材５の分割された部分５ａ，５ｂそれぞれのシール気体噴出孔１２ａ2 ，１２ｂ2 から上部溝ｈo に向かって噴射される。
【００２０】
以上のように間隔調整部材７を進行方向に対して前後進移動させることによりシール部材５の幅調整が可能となり、かつ調整された幅に応じて確実なシールが可能となる。シール部材５に穿設されるシール気体噴射孔１３は、前述した実施例に示すような添え字ａ1 ，ｂ1 およびａ2 ，ｂ2 を付した２組に限定されるものでないことは当然であり、例えば図７に示すように３組、あるいは図示はしないが４組以上設けることも可能であり、造り分けされるＨ形鋼の型に応じて適宜設定すればよい。
【００２１】
ところで前述したように間隔調整部材７およびシール部材５はそれぞれ傾斜面を有しており、そのような状況の下で所定の噴射角での仕上げが要求されるシール気体噴出孔１２、シール気体噴射孔１３および導通孔１１等を穿設する必要がある。最近の加工技術により、上記要求に対しても間隔調整部材７およびシール部材５を一体構造物で構成することは勿論可能であり、図１に示すように一体構造物とすることでも何ら支障はない。
【００２２】
図２〜図６に示す実施例は、前述した気体を導通あるいは噴射させるための孔をより効率よく、かつ安価に穿設するために進行方向に対して間隔調整部材７は２分割、シール部材５は３分割構造としたものである。即ちシール部材５は進行方向に分割された小ブロック５ａ1，５ａ2，５ａ3および５ｂ1，５ｂ2，５ｂ3から構成され、図６に示すように小ブロック５ｂ1と５ｂ2の間および５ｂ2と５ｂ3の接合部には、それぞれ前記シール気体噴射孔１３ｂ1，１３ｂ2が設けられ、それぞれの下方およびフランジｈfに面する側方には、 冷却水プール１５側に傾斜したシール気体噴出孔１２ｂ1，１２ｂ2が設けられている。
各小ブロックは，たとえばパッキング材１６により上方への気密性を確保し、また、シール気体噴射口１２の隙間調整用のスペーサー１７を適宜配置した上で、たとえばボルト１８によって強固に一体化されている。シール部材５の小ブロック５ａ1，５ａ3および５ｂ1，５ｂ3には、それぞれ間隔調整部材７の移動停止位置を決めるストッパー５ａ4，５ ａ5および５ｂ4，５ｂ5が設けられており、図２（ａ）におけるシール部材５と間隔調整 部材７の位置関係では、シール部材５の小ブロック５ａ1，５ａ2の接合部５ａ6および５ ｂ1，５ｂ2の接合部５ｂ6と間隔調整部材７の小ブロック７ａ，７ｂの接合部７ｃと合致 し、図２の（ｂ）の位置関係ではシール部材５の小ブロック５ａ2，５ａ3の接合部５ａ7 および５ｂ2，５ｂ3の接合部５ｂ7と間隔調整部材７の小ブロック７ａ，７ｂの接合部７ ｃとが合致する。なお、前記図７に示すようにシール部材５に３カ所以上のシール気体噴出孔１２を設ける場合、間隔調整部材７とシール部材５のＨ形鋼ｈの進行方向の相互位置関係をより高精度に保つためにストッパー５ｂ5あるいは５ｂ4の間に所定厚みのスペーサー１９を挿入し固定することが効果的な手段である。
【００２３】
間隔調整部材７も同様に進行方向に分割された二つの小ブロック７ａ，７ｂから構成され、小ブロック７ａと７ｂの接合部はパッキング材１６により、上方に気密性を確保し、また、シール気体噴出孔１２の隙間調整用のスペーサー１７を適宜配置した上で、たとえばボルト１８により強固に一体化されている。
【００２４】
次に図８は本発明に基づく他の実施例を示すもので、幅方向に２分割された冷却ヘッダ２ａ，２ｂが止水装置３の前記シール部材５ａ，５ｂの端部に連結され、冷却ヘッダ２ａと前記シール部材５ａが、冷却ヘッダ２ｂと前記シール部材５ｂがそれぞれ一体化されている。
【００２５】
このような構成とすることにより図９に示す支持フレーム１０７，１０８を何れかの一つとすることが可能となり、それに連接される昇降装置等を節約することが可能となる。
【００２６】
間隔調整部材７の駆動装置８は駆動方向をＨ形鋼進行方向とほぼ一致させる取付け方法により一つでもよく、駆動方式としてスクリューを用いることもできる。また、保持部材９のシリンダー９ｅの代わりにバネを用いてもよい。
【００２７】
以上詳述したように本願発明の装置によれば、間隔調整部材を前後進させるのみで容易に止水装置の幅ｗを調整することが可能となり、ウェブ幅の異なるＨ形鋼に対しても、止水装置が共用できるようになった。
【００２８】
【実施例】
表１は本発明を、特に内面水冷が望まれる厚みの大きいサイズのＨ形鋼、具体的には梁用として使用されるフランジ幅が２５０mmおよび３００mmでウェブ高さが６５０mm，７００mm，７５０mm，８００mm，８５０mm，９００mm、および主に建築用柱材に使用されるＨ４００×４００およびＨ５００×５００に適用した例を示すものである。
【００２９】
ウェブ上面およびフランジ内面と止水装置のシール気体噴射孔の間隔は、Ｈ形鋼の通材の左右、上下のずれを許容でき、かつ充分に止水可能な値として２０〜２５mmに設定し、止水装置の幅調整範囲をＡ，Ｂ，Ｃの３つのグループに分けて構成した。ＡおよびＢのグループではフランジ幅３００mmに対してフランジ先端より５mm高くなるようにした。この場合フランジ幅２５０mmに対してはシール気体噴射孔の最高位置はフランジ先端より３０mm高くなるが、止水性には若干送風量を増加すれば問題はなかった。またＣのグループにおいては、フランジ幅５００mmのシリーズに対してシール気体噴射孔の最高位置をフランジ先端にほぼ等しくなるよう設定した。この場合、フランジ幅４００mmのシリーズに対してはフランジ先端より約３０mm高くなるが、やはり止水性には問題なかった。
【００３０】
本実施例から、ウェブ高さが大きく変化し、しかもフランジ厚みも種々変化するような製造条件下でも止水装置は最小限の装備で可能となることが確認された。
【００３１】
【表１】
0003559400.tif 000002
【００３２】
【発明の効果】
本発明の提供により、従来、圧延型替え時に圧延ロールの組み替えに併せて、クレーンや作業者を取り合い、生産性を低下させる原因となっていた冷却装置交換の回数を激減させることができ、生産性向上が図れた。また、止水装置の幅可変を行っても、ひとつの、連続したシール気体噴射孔から空気を噴射できるため優れた止水効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく冷却装置の一実施例を示す斜視図。
【図２】本発明に基づく止水装置の一実施例を示す平面構造図。
【図３】図２の止水装置の側面外観図。
【図４】図３のＣ−Ｃ面における断面図。
【図５】図２のＡ−Ａ面における断面図。
【図６】図２のＢ−Ｂ面における断面図。
【図７】本発明に基づく止水装置の他の実施例を示す平面構造図。
【図８】本発明に基づく冷却装置の他の実施例を示す斜視図。
【図９】従来の冷却装置を示す構造図。
【符号の説明】
１：冷却装置              ２：冷却ヘッダ
３：止水装置              ４：冷却水噴射ノズル
５：シール部材            ６：傾斜嵌合溝
７：間隔調整部材          ８：駆動装置
９：保持部材            １０：シール気体導入孔
１１：導通孔              １２：シール気体噴出孔
１３：シール気体噴射孔 １５：冷却水プール
１６：パッキング材 １７：隙間調整用スペーサー
１８：ボルト １９：スペーサー
ｈ  ：Ｈ形鋼 ｈf ：フランジ
ｈw ：ウェブ ｈo ：上部溝
【図１】
0003559400.tif 000003
【図２】
0003559400.tif 000004
【図３】
0003559400.tif 000005
【図４】
0003559400.tif 000006
【図５】
0003559400.tif 000007
【図６】
0003559400.tif 000008
【図７】
0003559400.tif 000009
【図８】
0003559400.tif 000010
【図９】
0003559400.tif 000011