(57)【要約】【課題】熱間圧延後に水冷工程を有する形鋼の製造プロセスにおいて、より容易かつ安定的に熱間鋸断を実施すること。【解決手段】本発明は、加熱された鋼を搬送ラインにより搬送しながら成形して、ウェブ及びウェブの幅方向の少なくとも一端側に設けられたフランジを備えた形鋼を製造するものであり、所定の温度まで加熱された鋼を圧延する圧延装置と、搬送された形鋼を６００℃未満の温度となるまで水冷する冷却装置と、形鋼におけるウェブのウェブ面が上下方向に向いた状態で冷却後の形鋼の一部を６００℃以上の温度となるまで加熱する加熱部材を有する加熱装置と、形鋼におけるウェブのウェブ面が上下方向に向いた状態で形鋼の所定の部位をウェブの幅方向に沿う方向に鋸断する鋸断機とを備え、加熱部材は鋸断機の鋸刃の初期位置側に対して反対側に配設されており、鋸断機は加熱部材により加熱されたフランジの加熱部位に対応する位置から鋸断開始可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された鋼を搬送ラインにより搬送しながら成形して、ウェブ及び前記ウェブの幅方向の少なくとも一端側に設けられたフランジを備えた形鋼を製造する形鋼の製造設備であって、
所定の温度まで加熱された前記鋼を前記形鋼の形状に圧延する圧延装置と、
前記圧延装置により圧延された前記形鋼を６００℃未満の温度に水冷する冷却装置と、
前記冷却装置により冷却された前記形鋼の一部を、前記形鋼における前記ウェブのウェブ面が上下方向に向いた状態で、６００℃以上の温度に加熱する加熱部材を有する加熱装置と、
前記搬送ラインに沿う位置に配設されており、前記搬送ラインを横切る方向に移動自在の鋸刃を有し、前記鋸刃を初期位置から移動させることにより、前記形鋼における前記ウェブのウェブ面が上下方向に向いた状態で前記形鋼の所定の部位を前記ウェブの幅方向に沿う方向に鋸断する鋸断機と、
を備え、
前記加熱装置は、前記加熱部材が、前記鋸断機の鋸刃の初期位置側に対して前記搬送ラインを挟んだ反対側に配設された構成を有しており、前記加熱部材は、前記搬送ライン上の前記形鋼の前記フランジにおける前記ウェブとは反対側の面と対向している場合に、対向した前記フランジの所定位置を加熱自在であり、
前記鋸断機は、前記加熱部材により加熱された前記フランジの加熱部位に対応する位置から鋸断開始可能である、形鋼の製造設備。
【請求項２】
前記加熱装置は、前記加熱部材が設けられている位置に対して前記搬送ラインを挟んだ反対側の位置、及び／又は、前記形鋼の前記ウェブにおける上方側に位置するウェブ面と対向する位置に、前記形鋼における前記加熱部材が加熱した部位と対応する位置を加熱する補助用加熱部材を備える、請求項１に記載の形鋼の製造設備。
【請求項３】
前記加熱装置は、前記加熱部材が、加熱対象のフランジの上方側に位置するウェブ側の角隅部を加熱可能である、請求項１又は２に記載の形鋼の製造設備。
【請求項４】
前記加熱装置の前記加熱部材は、前記形鋼に対して、前記形鋼の前記フランジにおける加熱対象の部位の肉厚に対応した搬送方向長さの加熱が可能である、請求項１〜３の何れか１項に記載の形鋼の製造設備。
【請求項５】
前記加熱装置の前記加熱部材は、前記形鋼の搬送方向に対して２０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内で前記形鋼における加熱対象の前記フランジの加熱が可能である、請求項１〜４の何れか１項に記載の形鋼の製造設備。
【請求項６】
前記加熱装置の前記加熱部材は、前記形鋼における加熱対象の前記フランジとの間の離隔距離が２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲である、請求項１〜５の何れか１項に記載の形鋼の製造設備。
【請求項７】
前記形鋼は、Ｈ形鋼又は鋼矢板である、請求項１〜６の何れか１項に記載の形鋼の製造設備。
【請求項８】
加熱された鋼を搬送ラインにより搬送しながら成形して、ウェブ及び前記ウェブの幅方向の少なくとも一端側に設けられたフランジを備えた形鋼を製造する形鋼の製造方法であって、
所定の温度まで加熱された前記鋼を前記形鋼の形状に圧延する圧延工程と、
前記圧延工程において圧延された前記形鋼を６００℃未満の温度に水冷する冷却工程と、
前記冷却工程において冷却された前記形鋼の一部を、前記形鋼における前記ウェブのウェブ面が上下方向に向いた状態で６００℃以上の温度となるまで加熱する加熱工程と、
前記搬送ラインに沿う位置に配設され、前記搬送ラインを横切る方向に移動自在の鋸刃を有した鋸断機を用い、前記鋸刃を初期位置から移動させることにより、前記形鋼における前記ウェブのウェブ面が上下方向に向いた状態で前記加熱工程において加熱された部位を含むように、前記形鋼を前記ウェブの幅方向に沿う方向に鋸断する鋸断工程と、
を含み、
前記加熱工程では、前記形鋼の前記ウェブにおける前記鋸断機の鋸刃の初期位置側とは反対側の端部に設けられた前記フランジの、前記ウェブとは反対側の面の所定位置を、前記形鋼の下方側から加熱することなく加熱し、
前記鋸断工程では、前記加熱工程により加熱した前記フランジの加熱部位に対応する位置から鋸断を開始する、形鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形鋼の製造設備及び形鋼の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｈ形鋼に代表される形鋼の熱間圧延による製造ラインでは、圧延ラインの末端等に、形鋼を幅方向に切断する熱間鋸断機が設置されており、圧延された形鋼を所定の位置で切断することが行われている。この形鋼の切断に際しては、搬送ライン方向と直交する方向に配置された円形鋸刃を回転させることで、形鋼を幅方向に切断する方法が採られている。
【０００３】
円形鋸刃を用いて形鋼を切断する際には、円形鋸刃の寿命低下や、円形鋸刃の交換等に伴う製造ラインの停止を防止するために、形鋼の切断部位の温度を所定の温度以上としておくことが好ましい。そのため、通常、熱間圧延後の形鋼は、高温に保った状態で熱間鋸断されるが、温度が低下した場合には、形鋼の切断部位を、誘導加熱コイルやトーチ等の加熱手段を利用して加熱することが提案されている。例えば、以下の特許文献１には、形鋼の形状プロフィールに適合する誘導加熱コイルを用いて形鋼の外周全体を加熱する技術が開示されており、以下の特許文献２には、複数個の誘導加熱コイルを用いて形鋼を加熱する技術が開示されている。
【０００４】
ところで、近年では、形鋼に対して求められる仕様、とりわけ機械的性質に関する仕様は、徐々に厳しくなってきており、性能向上を目的として、圧延中に水冷を行うことにより材料の組織を制御したＴＭＣＰ（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）材の割合が増えつつある。そのため、以下の特許文献３では、温度の低下によって強度が上昇したＴＭＣＰ材を切断する際に、加熱手段としてトーチを利用して切断部位を加熱しておく技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１３９６０９号公報
【特許文献２】特開昭５１−１５０１３４号公報
【特許文献３】特開２００９−２４８２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に開示されている技術は、所望の形状に成形された形鋼をオフラインで加熱することが前提となっている技術である。そのため、ＴＭＣＰによる形鋼の製造ラインに上記特許文献１及び特許文献２に開示されている技術を適用する場合には、搬送ロール等の搬送手段と誘導加熱コイルとの干渉が問題となって、そのまま適用することができない。
【０００７】
更に、上記特許文献１及び特許文献２では、切断部位における形鋼の周囲に誘導加熱コイルを配置するが、ＴＭＣＰによる形鋼の製造ラインでは、圧延された形鋼を水冷することが行われる。この際、形鋼の表面、特に、ウェブの鉛直方向上側に残存している冷却水が、切断工程の際に誘導加熱コイルや通電設備にかかってしまい、漏電等が発生する可能性がある。また、仮に形鋼の加熱に誘導加熱コイルを用いない場合であっても、冷却水が加熱設備にかかる可能性があり、加熱効率が低下したり、形鋼に加熱むらが発生したりする場合も考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、熱間圧延後に水冷工程を有する形鋼の製造プロセスにおいて、より容易かつ安定的に熱間鋸断を実施することが可能な、形鋼の製造設備及び形鋼の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、加熱された鋼を搬送ラインにより搬送しながら成形して、ウェブ及び前記ウェブの幅方向の少なくとも一端側に設けられたフランジを備えた形鋼を製造する形鋼の製造設備であって、所定の温度まで加熱された前記鋼を前記形鋼の形状に圧延する圧延装置と、前記圧延装置により圧延された前記形鋼を６００℃未満の温度に水冷する冷却装置と、前記冷却装置により冷却された前記形鋼の一部を、前記形鋼における前記ウェブのウェブ面が上下方向に向いた状態で、６００℃以上の温度に加熱する加熱部材を有する加熱装置と、前記搬送ラインに沿う位置に配設されており、前記搬送ラインを横切る方向に移動自在の鋸刃を有し、前記鋸刃を初期位置から移動させることにより、前記形鋼における前記ウェブのウェブ面が上下方向に向いた状態で前記形鋼の所定の部位を前記ウェブの幅方向に沿う方向に鋸断する鋸断機と、を備え、前記加熱装置は、前記加熱部材が、前記鋸断機の鋸刃の初期位置側に対して前記搬送ラインを挟んだ反対側に配設された構成を有しており、前記加熱部材は、前記搬送ライン上の前記形鋼の前記フランジにおける前記ウェブとは反対側の面と対向している場合に、対向した前記フランジの所定位置を加熱自在であり、前記鋸断機は、前記加熱部材により加熱された前記フランジの加熱部位に対応する位置から鋸断開始可能である、形鋼の製造設備が提供される。
【００１０】
なお、形鋼に関して、形鋼の長さ方向と直交し、且つ、ウェブ面に沿う方向の寸法等を説明する際に「ウェブの高さ」という用語が使用されることがあるが、本発明の説明においては、より分かりやすくするために、「ウェブの幅」という。
【００１１】
前記加熱装置は、前記加熱部材が設けられている位置に対して前記搬送ラインを挟んだ反対側の位置、及び／又は、前記形鋼の前記ウェブにおける上方側に位置するウェブ面と対向する位置に、前記形鋼における前記加熱部材が加熱した部位と対応する位置を加熱する補助用加熱部材を備えてもよい。
【００１２】
前記加熱装置は、前記加熱部材が、加熱対象のフランジの上方側に位置するウェブ側の角隅部を加熱可能であることが好ましい。
【００１３】
前記加熱装置の前記加熱部材は、前記形鋼に対して、前記形鋼の前記フランジにおける加熱対象の部位の肉厚に対応した搬送方向長さの加熱が可能であることが好ましい。
【００１４】
前記加熱装置の前記加熱部材は、前記形鋼の搬送方向に対して２０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内で前記形鋼における加熱対象の前記フランジの加熱が可能であることが好ましい。
【００１５】
前記加熱装置の前記加熱部材は、前記形鋼における加熱対象の前記フランジとの間の離隔距離が２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００１６】
前記形鋼は、Ｈ形鋼又は鋼矢板であってもよい。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、加熱された鋼を搬送ラインにより搬送しながら成形して、ウェブ及び前記ウェブの幅方向の少なくとも一端側に設けられたフランジを備えた形鋼を製造する形鋼の製造方法であって、所定の温度まで加熱された前記鋼を前記形鋼の形状に圧延する圧延工程と、前記圧延工程において圧延された前記形鋼を６００℃未満の温度に水冷する冷却工程と、前記冷却工程において冷却された前記形鋼の一部を、前記形鋼における前記ウェブのウェブ面が上下方向に向いた状態で６００℃以上の温度となるまで加熱する加熱工程と、前記搬送ラインに沿う位置に配設され、前記搬送ラインを横切る方向に移動自在の鋸刃を有した鋸断機を用い、前記鋸刃を初期位置から移動させることにより、前記形鋼における前記ウェブのウェブ面が上下方向に向いた状態で前記加熱工程において加熱された部位を含むように、前記形鋼を前記ウェブの幅方向に沿う方向に鋸断する鋸断工程と、を含み、前記加熱工程では、前記形鋼の前記ウェブにおける前記鋸断機の鋸刃の初期位置側とは反対側の端部に設けられた前記フランジの、前記ウェブとは反対側の面の所定位置を、前記形鋼の下方側から加熱することなく加熱し、前記鋸断工程では、前記加熱工程により加熱した前記フランジの加熱部位に対応する位置から鋸断を開始する、形鋼の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、熱間圧延後に水冷工程を有する形鋼の製造プロセスにおいて、容易かつ安定的に熱間鋸断を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る形鋼の製造設備の全体的な構成を模式的に示した説明図である。
【図２】鋸断機による形鋼の鋸断について説明するための説明図である。
【図３Ａ】同実施形態に係る形鋼の製造設備における加熱装置の一例について説明するための説明図である。
【図３Ｂ】同実施形態に係る形鋼の製造設備における加熱装置の一例について説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係る加熱装置における加熱方法の一例について説明するための説明図である。
【図５Ａ】鋸断機による形鋼の鋸断について説明するための説明図である。
【図５Ｂ】鋸断機による形鋼の鋸断について説明するための説明図である。
【図６Ａ】同実施形態に係る形鋼の製造設備における加熱装置の一例について説明するための説明図である。
【図６Ｂ】同実施形態に係る形鋼の製造設備における加熱装置の一例について説明するための説明図である。
【図７Ａ】同実施形態に係る形鋼の製造設備における加熱装置の一例について説明するための説明図である。
【図７Ｂ】同実施形態に係る形鋼の製造設備における加熱装置の一例について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
（形鋼の製造設備の全体的な構成について）
まず、図１を参照しながら、本実施形態に係る形鋼の製造設備（以下、単に「製造設備」ともいう。）１０の全体的な構成について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る形鋼の製造設備の全体的な構成を模式的に示した説明図である。
【００２２】
本実施形態に係る製造設備１０は、図１に模式的に示したように、圧延装置１５と、冷却装置１７と、加熱装置１９と、鋸断機２１と、を主に備えている。これらの設備は、搬送ライン１３によって連結されている。また、本実施形態においては、圧延装置１５の入側（搬送方向の上流側）には、加熱炉１１が設けられ、鋸断機２１の出側（搬送方向の下流側）には、冷却床２３が設けられている。
【００２３】
図１に示したような、本実施形態に係る製造設備１０で製造される形鋼は、ウェブ及びこのウェブの幅方向の少なくとも一端側に設けられたフランジを有する形鋼であり、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、断面がコの字形を有する形鋼、及び、ハット形鋼矢板に代表されるような、ウェブの幅方向の両端にフランジが設けられた形鋼、Ｚ形鋼矢板に代表されるような、Ｚ形の形状を有する形鋼、更に、Ｔ形鋼、断面がＬ形の形状を有する形鋼等、ウェブの幅方向の一端のみにフランジが設けられた形鋼も含まれるものとする。
【００２４】
＜使用される鋼について＞
図１に示した本実施形態に係る製造設備１０の各設備について説明するに先立ち、まず、本実施形態に係る製造設備１０で使用される鋼について説明する。
本実施形態に係る製造設備１０で使用される鋼については、特に限定されるものではなく、製造する形鋼に求められる諸特性（例えば、機械的特性）を実現可能なものであれば、公知の任意の鋼を使用することが可能である。
【００２５】
かかる鋼としては、例えば、質量％で、Ｃ：０．０２％〜０．１８％、Ｍｎ：０．３％〜１．８％を含有し、更に、Ｓｉ：０．６０％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｃｕ：１．５％以下、Ｎｉ：３．５％以下、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｖ：０．２０％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．１０％以下、Ｂ：０．００３０％以下の１種又は２種以上を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎ：０．０１０％以下、Ｏ：０．００４％以下、Ｈ：０．００１％以下に制限され、残部は、Ｆｅ及び不純物からなる化学組成を有していてもよい。
【００２６】
また、かかる鋼として、更に好適には、例えば特許第３９６０３４１号に開示されているような化学組成を有する鋼を挙げることができる。この鋼は、質量％で、Ｃ：０．０４１％〜０．０６％、Ｓｉ：０．０３％〜０．６％、Ｍｎ：０．３％〜１．６％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｕ：０．１％〜０．５％、Ｎｉ：０．１％〜１．５％、Ｃｒ：０．１１％〜１．０％、Ｍｏ：０％〜０．２９％、Ｖ：０．００５％〜０．１０％、Ｎｂ：０．００５％〜０．０７％、Ｔｉ：０．００５％〜０．０３％、Ｂ：０％〜０．０００５％、Ａｌ：０．００３％〜０．０４９％、Ｎ：０．００８％以下、Ｏ：０．００４％以下、Ｈ：０．０００１％以下を含有し、残部は、Ｆｅ及び不純物からなる化学組成を有する鋼である。鋼がかかる化学組成を有することで、５９０ＭＰａ級の強度を有する形鋼を製造することが可能である。
【００２７】
ここで、５９０ＭＰａ級の強度とは、形鋼の母材についての機械的性質として、降伏点が４４０ＭＰａ〜５４０ＭＰａであり、引張強さが５９０ＭＰａ〜７４０ＭＰａであり、降伏比が８０％以下の引張強度を有するとともに、Ｖノッチ試験片を用いた０℃でのシャルピー吸収エネルギーが４７Ｊ以上の衝撃特性を有するものをいう。
【００２８】
＜加熱炉１１について＞
本実施形態に係る製造設備１０の最上流には、本実施形態に係る製造設備１０で使用される鋼を所定の温度まで加熱するための加熱炉１１が設けられる。このような加熱炉１１としては、所望の温度まで鋼を加熱することが可能なものであれば、特に限定されるものではなく、公知の加熱炉を利用することが可能である。
【００２９】
本実施形態に係る製造設備１０で使用される鋼（例えば、上記のような化学組成を有する鋼）は、加熱炉１１により、例えば、１０００℃〜１３５０℃の温度域まで加熱されることが好ましい。加熱温度を１０００℃以上とすることで、鋼の変形抵抗が低下するため、製造される形鋼の圧延が容易となる。また、鋼中に含まれるＮｂやＶ等といった元素が基地に固溶するため、製造される形鋼の冷却後の強度増大を図ることが可能となる。なお、加熱温度の下限は、更に好ましくは、１１００℃である。また、加熱温度を１３５０℃以下とすることで、結晶粒の粗大化を防止することが可能となるため、製造される形鋼において、良好な衝撃特性を実現することが可能となる。なお、加熱温度の上限は、更に好ましくは、１３００℃である。
【００３０】
加熱炉１１によって加熱された鋼は、搬送ライン１３を構成する搬送装置上に載置されて、圧延装置１５へと搬送される。なお、本実施形態に係る製造設備１０に設けられる搬送ライン１３で用いられる搬送装置については、特に限定されるものではなく、例えば搬送ローラ等を用いることができるが、上記のような温度となっている鋼、さらに所望の形状の形鋼を搬送可能なものであれば、任意のものを利用することが可能である。
【００３１】
＜圧延装置１５について＞
加熱炉１１の出側には、所定の温度まで加熱された鋼を所望の形状を有する形鋼となるまで圧延する圧延装置１５が設けられる。かかる圧延装置１５は、ブレークダウン圧延機、ユニバーサル圧延機及びエッジング圧延機等といった、複数の公知の圧延機により構成される。かかる圧延装置１５では、所定の温度まで加熱された鋼に対して、例えば、ブレークダウン圧延機を用いたブレークダウン圧延、粗ユニバーサル圧延機及びエッジング圧延機を用いた中間圧延、及び、仕上ユニバーサル圧延機を用いた仕上圧延が順次施されることで、鋼が所望の形状を有する形鋼（例えば、Ｈ形鋼又は鋼矢板等）へと変化する。かかる圧延装置１５の構成についても、特に限定されるものではなく、上記のような構成以外の圧延装置であってもよい。
【００３２】
例えば上記のような圧延装置１５を用いた圧延工程において、圧延終了温度は、用いる鋼の化学組成や所望の機械的特性に応じて適宜決定すればよい。例えば上記のような化学組成を有する鋼を圧延する場合、圧延終了温度は、１０００℃から７００℃までの温度域であることが好ましい。製造される形鋼において、衝撃特性を確保するために、圧延終了温度は、１０００℃以下であることが好ましく、９５０℃以下であることがより好ましい。一方、圧延終了温度が７００℃よりも低い場合には、変形抵抗が高くなり、圧延装置への負荷が大きくなる。製造される形鋼において、引張強度特性を確保するために、後述の冷却開始温度が７５０℃以上であることがより好ましいため、圧延終了温度は、７５０℃以上であることがより好ましい。
【００３３】
圧延装置１５によって、Ｈ形鋼や鋼矢板等のような所望の形状へと成形された形鋼は、搬送ライン１３により、形鋼１の搬送方向の下流側に配設された冷却装置１７へと搬送される。
【００３４】
＜冷却装置１７について＞
本実施形態に係る形鋼の製造設備１０は、ベイナイトやマルテンサイトなどの硬質組織の生成、組織の微細化、転位密度の増加等によって形鋼の強度を高めるＴＭＣＰによる形鋼の製造ラインを対象としている。そのため、圧延装置１５における形鋼１の搬送方向の下流側には、搬送された形鋼を６００℃未満の温度となるまで水冷する冷却装置１７が設けられる。かかる冷却装置１７としては、例えば全断面水冷装置等といった、加速冷却を実施することが可能な公知の冷却装置を利用することが可能である。
【００３５】
本実施形態に係る製造設備１０では、圧延装置１５における圧延終了後、そのまま冷却装置１７によって形鋼を冷却する。従って、冷却開始温度は、圧延装置１５における圧延終了温度と同程度となる。冷却開始温度が、圧延装置１５における圧延終了温度よりも著しく低い場合には、生産性が低下したり、製造される形鋼において、所望の引張強度特性を確保することが困難となったりする可能性がある。すなわち、例えば上記のような化学組成を有する鋼板を加速冷却する場合、冷却開始温度は、１０００℃から７００℃までの温度域であることが好ましく、９５０℃から７５０℃までの温度域であることがより好ましい。
【００３６】
また、本実施形態に係る冷却装置１７において、冷却終了温度は、６００℃未満とする。冷却終了温度が６００℃以上である場合には、加熱することなくそのまま鋸断することも可能であり、本実施形態の対象外である。また、冷却終了温度が６００℃以上である場合、製造される形鋼において、所望の引張強度特性を確保することが困難となる場合があるため、好ましくない。冷却終了温度の下限値は、特に規定するものではないが、３００℃以上とすることが好ましい。冷却終了温度が３００℃よりも低い場合には、製造される形鋼において、所望の衝撃特性を確保することが困難となる可能性がある。
【００３７】
なお、上記のような化学組成を有する鋼から成形された形鋼を冷却する場合、冷却終了温度は、５５０℃以下３００℃以上とすることが更に好ましい。冷却終了温度を５５０℃以下３００℃以上とすることで、加速冷却による機械的特性の向上と、合金コストの削減と、を両立させることが可能となり、例えば、４４０ＭＰａ以上の降伏強度、５９０ＭＰａ以上の引張強さ、及び、８０％以下の降伏比という優れた引張強度特性、並びに、Ｖノッチ試験片を用いた０℃でのシャルピー吸収エネルギーが４７Ｊ以上という優れた衝撃特性が安定して確保される。また、本実施形態に係る冷却装置１７における冷却速度は、特に規定するものではないが、例えば、優れた引張特性と衝撃特性とを得るために、冷却開始温度から冷却終了温度までの平均冷却速度は、０．５℃／秒〜５０℃／秒とすることが好ましく、０．５℃／秒〜１５℃／秒とすることがより好ましい。
【００３８】
なお、本実施形態においては、冷却装置１７は、形鋼１の搬送方向の上流から下流に向けて直進させながらその形鋼１を冷却する構成としているが、冷却装置内において、冷却対象の形鋼を搬送方向の上流側と下流側との間で複数回行き来させて、最終的に加熱装置１９の方に搬送する構成であってもよい。また、冷却装置を圧延装置の上流側に配置して、圧延後の形鋼を搬送方向の上流側に戻すように搬送させて冷却するようにしてもよい。
【００３９】
＜加熱装置１９について＞
形鋼１の搬送方向における冷却装置１７の下流側には、加熱装置１９が設けられる。なお、形鋼の搬送方向における加熱装置１９の設けられる位置については、特に限定するものではないが、冷却終了直後の形鋼に対して、なるべく短い時間で加熱処理を開始することが可能な位置に設けられることが好ましい。かかる加熱装置１９は、搬送ラインを構成する搬送装置上の形鋼において、ウェブのウェブ面が上下方向（本実施形態においては、略鉛直方向）を向いた状態で、冷却後の形鋼の一部を、６００℃以上の温度となるまで加熱する加熱部材を備えた装置である。なお、加熱装置については、加熱対象である形鋼の下側に、加熱部材、更には後述する補助用加熱部材等を含めて、直接的に加熱する部材が配設されておらず、形鋼の下方側からは、ウェブの下方側のウェブ面を含めて、直接的には加熱しない構成となっている。
【００４０】
本実施形態においては、加熱装置１９として、誘導加熱コイルを加熱部材とした誘導加熱装置を用いており、かかる誘導加熱装置の詳細については、以下で改めて説明する。
【００４１】
＜鋸断機２１について＞
鋸断機２１は、搬送ライン１３に沿う位置に配設されており、搬送ライン１３を横切って形鋼のウェブの幅方向に沿う方向に移動自在の鋸刃を有している。鋸断機２１は、かかる鋸刃を初期位置から移動させることにより、形鋼の所定の部位を鋸断することが可能となっている。加熱装置１９によって一部が６００℃以上まで加熱された形鋼は、かかる鋸断機２１によって、所定の部位が鋸断され、所望の全長を有する形鋼となる。ここで、かかる鋸断機２１による形鋼１の鋸断は、形鋼１が加熱装置１９により加熱された時の状態、即ち、形鋼１におけるウェブのウェブ面が上下方向（本実施形態においては、略鉛直方向）を向いた状態で行われる。
【００４２】
鋸断機の構成については、特に限定されるものではなく、例えば図２に示すような、円形の鋸刃を回転させながら、かかる鋸刃を初期位置から搬送ラインを横切る方向に移動させることにより、切断対象物を幅方向に切断する熱間鋸断機等といった、公知の鋸断機を利用することが可能である。鋸断機２１によって切断され、所望の全長となった形鋼は、搬送ライン１３によって冷却床２３まで搬送され、十分に冷却されることとなる。
【００４３】
以上、図１を参照しながら、本実施形態に係る形鋼の製造設備１０の全体的な構成について、詳細に説明した。
【００４４】
（誘導加熱装置の詳細について）
続いて、図２〜図７Ｂを参照しながら、本実施形態に係る製造設備１０で用いられる加熱装置１９としての誘導加熱装置について、詳細に説明する。
図２は、鋸断機による形鋼の鋸断について説明するための説明図である。図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態に係る形鋼の製造設備における加熱装置の一例について説明するための説明図である。図４は、本実施形態に係る加熱装置における加熱方法の一例について説明するための説明図である。図５Ａ及び図５Ｂは、鋸断機による形鋼の鋸断について説明するための説明図である。図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態に係る形鋼の製造設備における加熱装置の一例について説明するための説明図である。図７Ａ及び図７Ｂは、本実施形態に係る形鋼の製造設備における加熱装置の一例について説明するための説明図である。
【００４５】
本実施形態に係る誘導加熱装置の詳細について説明するに先立ち、図２を参照しながら、鋸断機２１による形鋼の鋸断について簡単に説明する。以下では、形鋼が図２に示したようなＨ形鋼である場合を例に挙げて、説明を行うものとする。
【００４６】
先だって説明したように、鋸断機２１の鋸刃２１０１は、搬送ライン１３を横切って形鋼のウェブの幅方向に沿う方向に移動自在となっており、かかる鋸刃２１０１を初期位置から移動させることにより、形鋼の所定の部位をウェブの幅方向に沿う方向（即ち、形鋼の幅方向（この場合、形鋼の搬送方向と直交する方向））に鋸断することが可能となっている。一方で、かかる鋸断機２１による形鋼の鋸断は、形鋼におけるウェブのウェブ面が上下方向（本実施形態においては、略鉛直方向）を向いた状態で行われる。
【００４７】
従って、図２に示すように、鋸断対象となる形鋼がＨ形鋼である場合には、一方のフランジ側を鋸刃２１０１の初期位置とし、その初期位置からもう一方のフランジ側へと鋸刃２１０１が略水平方向に進行することで、形鋼の所定の部位が鋸断される。なお、本実施形態に係る鋸断機２１では、円形の鋸刃２１０１を回転させることにより形鋼を切断する構成のものが用いられており、鋸断機２１の鋸刃２１０１は、鋸刃２１０１の回転軸ＡＲが形鋼の上部を通過できるように、回転軸ＡＲが形鋼のフランジの高さＨよりも高い位置となるように設置される。
【００４８】
いま、説明の便宜上、鋸断機２１における鋸刃２１０１の初期位置に近い側に位置するフランジを「第１フランジ５ａ」と称することとし、もう一方のフランジ（第１フランジ５ａに比べて、鋸断機２１の鋸刃２１０１の初期位置から遠い側に位置するフランジ）を「第２フランジ５ｂ」と称することとする。また、以下では、これら第１フランジ５ａ及び第２フランジ５ｂをまとめて、「フランジ５」と称することもある。
【００４９】
本実施形態に係る製造設備１０は、加速冷却を選択された温度で停止させることが可能なＴＭＣＰによる形鋼の製造設備であるため、冷却装置１７の出側における形鋼の温度は、加速冷却が施されたとはいえ３００℃以上となっており、加熱装置１９及び鋸断機２１は、同一の搬送ライン１３上に設けられていることから、冷却装置１７の出側からの形鋼の温度の低下度合いは、小さなものであると考えることができる。従って、常温まで冷却された形鋼を切断する場合と比較して、本実施形態に係る製造設備１０の鋸断機２１は、３００℃以上の温度を有している形鋼の第１フランジ５ａを、より容易に切断し始めることが可能となる。
【００５０】
ここで、鋸断機（鋸刃）による鋸断のしやすさは、形鋼を切断している鋸刃（切断時に形鋼に接触している鋸刃）２１０１の孤長、及び、鋸刃２１０１と形鋼との接触面積に依存するものであり、鋸刃２１０１の孤長及び接触面積が大きくなるほど、形鋼を切断する際の切断抵抗は大きなものとなる。
【００５１】
図２に示したようなＨ形鋼の場合、鋸断機２１に近い側の第１フランジ５ａの切断が開始される時点では、Ｈ形鋼を切断している鋸刃２１０１の孤長と、鋸刃２１０１とＨ形鋼との接触面積と、は共に小さい値である。また、Ｈ形鋼の温度自体が３００℃程度であったとしても、Ｈ形鋼の切断を開始した時点での切断抵抗は小さいと考えられる。
【００５２】
鋸断機２１の鋸刃２１０１が図２に示した進行方向に進行していくことで、Ｈ形鋼の切断は進んでいく。この際、鋸刃が第１フランジ５ａのみを切断している間は、Ｈ形鋼の切断抵抗は、比較的一定となる。更に切断が進んで、鋸刃２１０１がＨ形鋼のウェブ３に差し掛かった際には、切断している鋸刃２１０１の孤長がウェブ３の厚さの分だけ大きくなるため、切断抵抗は若干増すが、鋸刃２１０１とＨ形鋼の接触面積は比較的小さいため、全体としての切断抵抗はあまり大きくならない。また、切断が更に進むと、第１フランジ５ａの切断が完了してウェブ３のみの切断となるため、この場合は切断している鋸刃２１０１の孤長は一旦小さくなるものの、その一方で鋸刃２１０１とＨ形鋼の接触面積は次第に大きくなっていく。そのため、ウェブの幅にもよるが、Ｈ形鋼の切断抵抗は徐々に大きくなっていくと考えられる。
【００５３】
ここで、鋸断機２１によるＨ形鋼の切断が更に進行していき、鋸刃が第２フランジ５ｂにおけるウェブ３側の上端側の端点（図２中で黒丸で示した点）の切断を開始した際に、Ｈ形鋼の切断抵抗は、飛躍的に増加すると考えられる。また、図２から明らかなように、鋸刃が第２フランジ５ｂを切断する際には、Ｈ形鋼を切断している鋸刃２１０１の孤長と、鋸刃２１０１とＨ形鋼との接触面積とが共に増加していくため、第２フランジ５ｂを切断する際の切断抵抗も、急激に増加していく。
【００５４】
従って、ＴＭＣＰによる形鋼の製造設備において、鋸断機２１が形鋼を切断する際に、切断抵抗が大きくなって形鋼を切断しにくくなるのは、鋸断機２１の鋸刃２１０１が第２フランジ５ｂを切断している際であるといえる。また、Ｈ形鋼以外のＩ形鋼、断面がコの字形やＺ形の形状を有する形鋼、及び、ハット形鋼矢板等、ウェブの幅方向の両端にフランジが設けられた形鋼についても、鋸断機２１の鋸刃２１０１の初期位置から遠い位置側にあるフランジを切断する場合に、同様のことがいえる。
【００５５】
そのため、本発明者らは、第２フランジ５ｂの鋸刃による鋸断予定位置を加熱装置１９（本実施形態の場合は誘導加熱装置）により加熱することで、鋸断機２１は、ほぼ一定のトルクで、より容易に形鋼を切断可能であるとの知見を得るに至った。
【００５６】
なお、ウェブの幅方向の一端のみにフランジが設けられた形鋼であっても、鋸断機２１の鋸刃２１０１の初期位置とは搬送ラインを挟んだ反対側の方向にフランジが位置した状態（すなわち、形鋼のウェブが鋸断機２１の鋸刃２１０１の初期位置に近い側に位置し、フランジが鋸刃２１０１の初期位置から遠い側に位置した状態）で形鋼が搬送されている場合に、かかるフランジを切断する際には、形鋼を切断している鋸刃２１０１の孤長、及び、鋸刃２１０１と形鋼との接触面積が共に増加する。
【００５７】
従って、かかるフランジを切断する際の切断抵抗も、急激に増加していくため、やはり鋸断機２１によって形鋼の切断がしにくくなる。そのため、ウェブの幅方向の一端のみにフランジが設けられた形鋼であっても、かかるフランジの鋸刃２１０１による鋸断予定位置を加熱装置１９により加熱することで、鋸断機２１は、ほぼ一定のトルクで、より容易に形鋼を切断可能となる。
【００５８】
本発明者らが、かかる知見のもとで更なる検討を行った結果、図３Ａ〜図４に模式的に示したような、本実施形態に係る加熱装置１９の一例に想到した。
【００５９】
本実施形態に係る加熱装置１９は、冷却後の形鋼の一部（具体的には、加熱装置１９の出側に位置する鋸断機２１により鋸断される部分）の温度を６００℃以上まで、好ましくは６５０℃以上まで加熱するために設けられる。
【００６０】
本実施形態に係る加熱装置１９として用いられる誘導加熱装置は、鋸断部位を加熱するために配設される加熱部材としての誘導加熱コイルと、かかる誘導加熱コイルに所定の電圧を印加するための通電設備（例えば、高周波電源及び電源ケーブル等）と、を少なくとも有している。
【００６１】
なお、加熱装置１９として、本実施形態では誘導加熱装置を用い、トーチ等の炎を用いた加熱手段ではなく、誘導加熱による加熱方法を採用しているのは、形鋼の表面に残存している圧延油等の油分の発火を防止して、より安全に操業を実施できるようにするためである。しかしながら、加熱装置１９は、必ずしも誘導加熱による加熱である必要はなく、油分等の影響が少ない場合にはトーチ等による炎を用いた加熱手段を用いてもよい。
【００６２】
ここで、本実施形態に係る誘導加熱装置は、加熱対象となる形鋼１が図３Ａに示したようなＨ形鋼である場合には、上記知見に基づき、フランジ幅方向（高さ方向（上下方向））に延びるバー状の誘導加熱コイル１０１を、鋸断機２１の鋸刃２１０１の初期位置側に対して搬送ラインを挟んだ反対側（すなわち、Ｈ形鋼の第２フランジ５ｂ側）の位置に、その第２フランジ５ｂにおけるウェブ３とは反対側の面（いわゆるフランジ（この場合第２フランジ５ｂ）の外方側の面）と対向するように配設している。一方で、本実施形態に係る誘導加熱装置は、Ｈ形鋼のウェブ３の下方側には、加熱部材である誘導加熱コイルは配設しない構成となっている。
【００６３】
なお、本実施形態の誘導加熱コイル１０１は、加熱対象の形鋼１であるＨ形鋼のフランジ幅より長い軸線方向長さを有しており、加熱する第２フランジ５ｂの所定の位置をフランジ全幅にわたって加熱することが可能となっている。
【００６４】
また、本実施形態に係る誘導加熱装置は、加熱対象となる形鋼１が図３Ｂに示したような鋼矢板（より詳細には、いわゆるハット型鋼矢板）である場合には、フランジ幅方向に延びるバー状の誘導加熱コイル１０１を、鋼矢板における鋸断機２１の鋸刃２１０１の初期位置とは反対側に位置する側の第２フランジ５ｂ（鋸断機２１の鋸刃２１０１の初期位置から遠い側のフランジ）の外面と対向する位置に配置し、かつ、鋼矢板のウェブ３の下方側には、誘導加熱コイルは配設しない構成となっている。
【００６５】
なお、加熱対象が、ハット型鋼矢板等、フランジが傾斜しているタイプの形鋼の場合、誘導加熱コイル１０１は、フランジにおけるウェブとは反対側の面に沿うように傾斜した状態で配設される。これにより、誘導加熱コイル１０１とフランジとの間の距離を一定に保って、フランジに加熱ムラができないようにしている。
【００６６】
図３Ａ及び図３Ｂに示したような位置に誘導加熱コイル１０１を設ける場合、鋸断機２１による形鋼の鋸断開始位置は、誘導加熱コイル１０１により加熱されたフランジ５ｂの加熱部位に対応する、鋸断機２１が設けられた側のフランジ５ａの部位となる。すなわち、図４に示すように、切断対象となる形鋼を平面視で見た場合に、形鋼に対する鋸断開始位置は、誘導加熱コイル１０１の位置と、形鋼の搬送方向と直交方向（形鋼の幅方向）においてほぼ一直線上にある。
【００６７】
ウェブ３の下方側には、搬送ロール等の搬送装置（図示せず。）が設けられているため、この側に誘導加熱コイルを配設してしまうと、誘導加熱コイル及び通電設備（図示せず。）と、搬送ロール等の搬送機構と、が互いに干渉してしまうこととなり、搬送と加熱とを両立させることが困難となる。また、加熱部材に誘導加熱コイル以外の構成のものを用いた場合であっても、その加熱部材のための周辺設備と搬送ロール等の搬送機構と、が互いに干渉してしまうこととなり、やはり搬送と加熱とを両立させることが困難となる。そこで、本実施形態に係る加熱装置１９では、ウェブ３の下方側には、誘導加熱コイルを配設しないようにすることで、搬送と加熱とを両立させて、図１に示したようなオンライン・プロセスにおいても、より容易に熱間鋸断を実施することを可能としたのである。
【００６８】
また、図１に示したようなＴＭＣＰによる形鋼の製造工程では、加熱装置１９の入側で水冷等による加速冷却が実施され、冷却材である水が、ウェブ３の鉛直方向上側の面上に残存していると考えられる。加速冷却後の形鋼が加熱装置１９の近傍に搬送された際に、ウェブ３の鉛直方向上側の面が雨樋のように機能して、ウェブの面上に残存している水が、下方に流れ落ちることが予想される。加熱装置１９として誘導加熱装置を用いた場合、ウェブ３の下方側に通電設備が配設されていると、流れ落ちた水が通電設備にかかってしまい、漏電等の発生が懸念されることとなる。かかる観点においても、本実施形態に係る加熱装置１９では、ウェブ３の下方側に誘導加熱コイルを配設しないようにすることで、より安全に熱間鋸断を実施することを可能としたのである。
【００６９】
また、加熱部材が誘導加熱コイルでない場合であっても、冷却水が加熱部材にかかると、加熱効率が低下したり、形鋼に加熱むらが発生したりする場合も考えられる。そのため、ウェブの下方側に加熱部材を配設しないようにすることで、安定的な形鋼の加熱を図ることができる。
【００７０】
ここで、誘導加熱コイル１０１等の加熱部材は、製造される形鋼のフランジの最大高さ（最大フランジ幅）に適合するような大きさを有していることが好ましい。このようにすることで、製造設備１０において製造される形鋼のサイズが変化する場合であっても、製造される形鋼にあわせて適切に加熱処理を実施することが可能となる。
【００７１】
また、形鋼の一部を加熱する際、誘導加熱コイル１０１等の加熱部材と形鋼との間の離隔距離（図３Ａ及び図３Ｂ中の符号ｄ）は、２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であることが好ましい。離隔距離が２ｍｍ未満である場合には、加熱部材と形鋼１とが接触してしまう可能性が高くなるため、好ましくない。一方で、離隔距離が２０ｍｍ超である場合には、加熱部材による形鋼１の加熱効率が低下するため、好ましくない。離隔距離を２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲とすることで、加熱部材と形鋼との接触を防止しつつ、効率良く形鋼を加熱することが可能となる。なお、加熱部材と形鋼とが接触してしまう可能性をより低減し、加熱部材による形鋼の加熱効率をより高めるため、離隔距離を５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲とすることがより好ましい。
【００７２】
図４は、形鋼１がＨ形鋼である場合を例に挙げて、形鋼１及び誘導加熱コイル１０１を上方から見た場合（平面視）の模式図である。本発明者は、図４に示したような、形鋼１における誘導加熱コイル１０１により加熱される部位の搬送方向長さＬについて着目し、公知の有限要素法を用いた熱伝導解析シミュレーションを実施した。具体的には、５５０℃の状態にある鋼板を片側から誘導加熱により加熱して、もう一方の側の温度が６５０℃となるまでの様子を、公知の解析アプリケーションを用いて解析した。得られた結果を、詳細に解析したところ、誘導加熱によって生じた熱は、フランジの肉厚（板厚）に近い広がりを持って円形に広がり、鋼板の裏側まで伝導していることが明らかとなった。
【００７３】
かかるシミュレーション結果から、図４に示したような加熱される部位の長さＬを、加熱する部位の肉厚に対応する長さ程度とすることで、第２フランジ５ｂの裏側まで十分に加熱可能であることがわかった。従って、図４に示したような加熱される部位の長さＬは、加熱する部位の肉厚に対応する長さとすることが好ましい。
【００７４】
より具体的には、図４に示したような加熱する部位の長さＬは、加熱する部位の肉厚が１０ｍｍ〜１２５ｍｍであると想定すれば、２０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲とすることが好ましい。加熱する部位の長さＬが２０ｍｍ未満である場合には、加熱部分の長さＬが狭くなり過ぎ、出側の鋸断機２１による鋸断工程において、鋸断機２１の位置決めの精度が不足して熱間鋸断性が低下する（すなわち、十分に加熱されていない部位を鋸断してしまう）可能性があるため、好ましくない。一方、加熱する部位の長さＬが１５０ｍｍ超となる場合には、加熱部分の長さＬが広くなり過ぎ、加熱に多くの時間を要してしまう可能性があり、好ましくない。加熱する部位の長さＬを２０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲とすることで、熱間鋸断性を維持しつつ、多くの加熱時間を要することなく加熱を行うことが可能となる。
【００７５】
ここで、図２において説明し、また、図５Ａ及び図５Ｂに模式的に示したように、Ｈ形鋼や鋼矢板等の形鋼１を鋸断機２１により切断する際に、切断抵抗が飛躍的に増大するのは、鋸刃２１０１がフランジ５ｂの鋸断機２１に近い側の端点（図２、図５Ａ、図５Ｂ中で黒丸で示した点）の切断を開始した際であると考えられる。そのため、かかる端点の近傍を各種の加熱装置により更に加熱してやれば、切断抵抗の増大を抑制して、より容易に形鋼を切断することができる。
【００７６】
そこで、図６ＡにＨ形鋼を例に挙げて模式的に示したように、加熱装置は、加熱部材が、加熱対象のフランジの上方側に位置するウェブ側（いわゆるフランジの内方側）の角隅部を加熱可能としてもよい。図６Ａに示すものの場合、搬送ライン１３のうち誘導加熱装置が設けられた領域に対して、誘導加熱コイル１０１が配設される側のフランジ５ｂの上方側のウェブ３側の角隅部（すなわち、フランジ５ｂの鋸断機２１に近い側の端点の近傍）を加熱する角隅部加熱装置１０３が、誘導加熱コイル１０１と分離した状態で更に設けられている。かかる角隅部加熱装置１０３の種別は特に限定されるものではなく、誘導加熱コイル１０１と同様の誘導加熱現象を利用した加熱装置であってもよいし、各種のバーナーやトーチ等といった炎を利用した加熱装置であってもよい。角隅部加熱装置１０３として炎を利用した加熱装置を用いる場合であっても、加熱する箇所が局所的であるため、形鋼の表面に油分が残存していた場合であっても、発火による安全性の低下は、考慮しなくともよいと考えられる。
【００７７】
また、加熱対象のフランジの上方側に位置するウェブ側の角隅部を更に加熱するために、図６Ｂに示したような、形鋼１の第２フランジ５ｂにおけるウェブ３とは反対側の面、及び、加熱対象の第２フランジ５ｂの上方側に位置するウェブ側の角隅部の両方を、同時かつ一体的に加熱可能な断面形状を有する誘導加熱コイル１０１を設けてもよい。かかる誘導加熱コイル１０１を設けることで、第２フランジ５ｂにおけるウェブ３とは反対側の面と、第２フランジ５ｂの上方側に位置するウェブ側の角隅部とを、より効率よく加熱することができ、鋸断機２１の鋸刃による第２フランジ５ｂを切断する際の切断抵抗を確実に軽減することが可能となる。
【００７８】
以上、本実施形態に係る製造設備１０で用いられる加熱装置１９として、加熱部材が誘導加熱コイル１０１である誘導加熱装置を用いた場合について、詳細に説明した。
【００７９】
ところで、加熱装置は、図７Ａ及び図７Ｂに模式的に示したように、形鋼のウェブにおける上方側に位置するウェブ面と対向する位置に、形鋼における加熱部材（本実施形態の場合は誘導加熱コイル１０１）が加熱した部位と対応する位置を加熱する、補助用加熱部材を更に配置してもよい。これにより、形鋼のウェブについても加熱することが可能となり、後段の鋸断機において、より容易に形鋼を切断することが可能となる。図７Ａ及び図７Ｂに示すものの場合、ウェブ３の幅方向に沿う方向に延びる一定幅のバー状の誘導加熱コイル１０５を補助用加熱部材として用いており、鋸断機２１の鋸刃２１０１が鋸断する予定のウェブ上の位置を略直線状に加熱することが可能となっている。
【００８０】
更に、加熱装置は、加熱部材（本実施形態の場合は誘導加熱コイル１０１）が設けられている位置に対して、搬送ラインを挟んだ反対側の位置（すなわち、鋸断機２１の鋸刃２１０１の初期位置側の位置）に、フランジにおけるウェブとは反対側の面を加熱する、誘導加熱コイルやトーチ等の各種加熱方式を備えた補助用加熱部材を設けてもよい（図示せず。）。この補助用加熱部材は、例えば図７Ａ及び図７Ｂに示すような形鋼１のように、鋸断機２１の鋸刃２１０１の初期位置側にフランジ（図７Ａ及び図７Ｂ中の第１フランジ５ａ）が存在する場合に、そのフランジにおけるウェブとは反対側の面を加熱して、鋸断機２１の鋸刃２１０１による形鋼の切断をより容易に切断することを可能としている。
【００８１】
なお、ウェブの上方側のウェブ面と対向するように補助用加熱部材を配置する場合についても、補助用加熱部材と形鋼との間の離隔距離（図７Ａ及び図７Ｂ中の符号ｄ）は、２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲とすることが好ましく、５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲とすることがより好ましい。一方、加熱部材が設けられている位置に対して、搬送ラインを挟んだ反対側の位置に補助用加熱部材を配置する場合についても、補助用加熱部材とフランジとの間の距離は、２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲とすることが好ましく、５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲とすることがより好ましい。
【００８２】
また、加熱装置については、加熱部材が設けられている位置に対して搬送ラインを挟んだ反対側の位置に設けた補助用加熱部材と、形鋼のウェブにおける上方側に位置するウェブ面と対向する位置に設けた補助用加熱部材とを、どちらか一方あるいは両方備えた構成であってよく、更には補助用加熱部材を全く備えていない構成であってもよい。特に、加熱部材が設けられている位置に対して搬送ラインを挟んだ反対側の位置に設けた補助用加熱部材については、形鋼の切断を開始した時点での切断抵抗は比較的小さいと考えられるため、補助用加熱部材に係る設備（例えば、補助用加熱部材が誘導加熱コイルである場合は通電設備等）と、鋸断機とが干渉してしまう可能性がある場合には必ずしも設ける必要はなく、逆に、省略することで製造設備の設計上の自由度を確保できるという利点がある。
【００８３】
更に、図７Ａ及び図７Ｂに示すもののように、加熱装置１９が、ウェブ３における上方側に位置するウェブ面と対向する位置に補助用加熱部材を備えている場合、製造設備１０で製造される形鋼のウェブ３の幅にあわせて複数種類準備しておき、製造される形鋼のウェブ３に応じて適宜選択されることが好ましい。これにより、製造設備１０において製造される形鋼のサイズが変化する場合であっても、製造される形鋼にあわせて適切に加熱処理を実施することが可能となる。
【００８４】
また、加熱部材が設けられている位置に対して、搬送ラインを挟んだ反対側の位置に補助用加熱部材を配置する場合については、製造される形鋼のサイズの変化に対応し易くするため、製造される形鋼のフランジの最大高さ（最大フランジ幅）に適合するような大きさを有していることが好ましい。
【００８５】
以下では、上記構成を有する製造設備１０を用いて形鋼１を製造する方法について説明する。
本実施形態における形鋼１の製造方法は、鋼を形鋼１の形状に圧延する圧延工程と、圧延された形鋼１を水冷する冷却工程と、形鋼１の一部を加熱装置１９により加熱する加熱工程と、加熱工程において加熱した部位を鋸断機２１により鋸断する鋸断工程とを含んでいる。
【００８６】
具体的に、圧延工程では、加熱炉１１によって所定の温度まで加熱された鋼を、圧延装置１５により、ウェブ及びウェブの幅方向の少なくとも一端側に設けられたフランジを備えた形鋼に圧延する。本実施形態においては、Ｈ形鋼や鋼矢板等、ウェブ３の両端に第１及び第２フランジ５ａ，５ｂが設けられた形鋼１に圧延している。
【００８７】
圧延工程の後、冷却装置１７により、圧延された形鋼１を６００℃未満の温度となるまで水冷する冷却工程を実施し、形鋼に所定の性能を付与するために組織等の作り込みを行う。
【００８８】
冷却工程の後、形鋼１におけるウェブ３のウェブ面が上下方向に向いた状態で、加熱装置１９（本実施形態の場合誘導加熱装置）により、冷却した形鋼１の一部を、６００℃以上の温度となるまで加熱する。
【００８９】
このとき、かかる加熱工程では、誘導加熱装置の加熱部材である誘導加熱コイル１０１が、搬送ライン１３上の形鋼１のフランジ５におけるウェブ３とは反対側の面と対向している場合（すなわち、本実施形態の場合は、形鋼１の第２フランジ５ｂにおけるウェブ３とは反対側の面と対向している場合）にのみ、誘導加熱コイル１０１が、対向したフランジ（第２フランジ５ｂ）の所定位置を加熱する。従って、形鋼１のウェブ３における鋸断機２１の鋸刃２１０１の初期位置側とは反対側の端部に設けられた第２フランジ５ｂの、ウェブ３とは反対側の面の所定位置を、形鋼１の下方側から加熱することなく、加熱することとなる。
【００９０】
なお、形鋼１のウェブ３の下方側には加熱部材が存在しないため、ウェブ３の下方側のウェブ面は加熱しない。また、搬送ライン上の形鋼のフランジと加熱部材としての誘導加熱コイル１０１が対向しない場合（すなわち、形鋼がウェブの一端側にのみフランジを備えた構成であって、形鋼１のウェブ３における鋸断機２１の鋸刃２１０１の初期位置側とは反対側の端部にフランジが存在しない場合）には、加熱部材としての誘導加熱コイル１０１では加熱は行わない。
【００９１】
また、加熱装置１９が補助用加熱部材（例えば、図７Ａ及び図７Ｂ中の誘導加熱コイル１０５）を備えている場合には、これらの補助用加熱部材により、形鋼の所定位置を加熱する。
【００９２】
加熱工程の後、鋸断機２１により鋸断工程を実施する。この鋸断工程は、加熱工程により加熱されたフランジの加熱部位に対応する位置から鋸断を開始する。ここで、鋸断機２１による鋸断は、形鋼１におけるウェブ３のウェブ面が上下方向に向いた状態で、鋸断機２１の鋸刃２１０１を、この鋸刃２１０１の初期位置から搬送ライン１３を横切る方向に移動することにより行い、これにより、形鋼１をウェブの幅方向に沿う方向（すなわち形鋼１の幅方向）に鋸断する。より具体的には、鋸断機２１の鋸刃２１０１を初期位置から移動させることにより、形鋼１の第１フランジ５ａ側から第２フランジ５ｂ方向に向けて鋸断する。
【００９３】
このとき、形鋼１の第２フランジ５ｂを加熱工程において６００℃以上に加熱しているため、従来最も切断抵抗が大きくなっていた第２フランジ５ｂの切断時において、鋸断機２１による鋸断を容易かつ安定的に行うことができる。
【００９４】
（まとめ）
以上説明したように、本実施形態に係る形鋼の製造設備及び形鋼の製造方法によれば、熱間圧延後に水冷工程を有する形鋼の製造プロセスにおいて、加熱装置の加熱部材を、鋸断装置の鋸刃の初期位置側に対して前記搬送ラインを挟んだ反対側に配設して、加熱部材は、搬送ライン上の形鋼のフランジにおけるウェブとは反対側の面と対向している場合に、対向したフランジの所定位置を加熱する。
【００９５】
これにより、鋸断機は、形鋼の中で最も切断抵抗が大きい、鋸刃の初期位置から遠い位置にあるフランジをきわめて鋸断し易くなるため、形鋼全体を容易かつ安定的に熱間鋸断することが可能となる。
【００９６】
また、本実施形態に係る形鋼の製造設備のように、加熱装置の加熱部材として誘導加熱コイルを用いて形鋼の一部分を加熱した場合には、形鋼のサイズの変更にも対応可能であり、操業性の向上を図ることができる上、形鋼の表面に付着した圧延油等の油分による発火を抑えることができるため安全性も向上する。
【００９７】
更に、加熱装置は、加熱部材を形鋼のウェブの下方側には配設されない構成であるため、形鋼の冷却時に用いた冷却水が加熱部材に接触することに起因する加熱ムラや、加熱部材として誘導加熱コイルを用いた場合における冷却水に起因する漏電が防がれるため、操業の安定性や安全性がより向上する。
【００９８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００９９】
１    形鋼
１０    形鋼の製造設備
１１    加熱炉
１３    搬送ライン
１５    圧延装置
１７    冷却装置
１９    加熱装置
２１    鋸断機
２３    冷却床
１０１，１０５    誘導加熱コイル
１０３    角隅部加熱装置
【図１】
2018108598.tif 000003
【図２】
2018108598.tif 000004
【図３Ａ】
2018108598.tif 000005
【図３Ｂ】
2018108598.tif 000006
【図４】
2018108598.tif 000007
【図５Ａ】
2018108598.tif 000008
【図５Ｂ】
2018108598.tif 000009
【図６Ａ】
2018108598.tif 000010
【図６Ｂ】
2018108598.tif 000011
【図７Ａ】
2018108598.tif 000012
【図７Ｂ】
2018108598.tif 000013