(57)【要約】【課題】本発明は、周方向に対して均一冷却が可能な角コラムの冷却方法及び冷却装置を提供することを目的としている。【解決手段】水平姿勢で搬送中の角コラムの表面に、その４面を囲み、進行方向に沿い多段に配設した水噴射ノズルのヘッダ列を介して水を吹き付け、該角コラムを冷却するに際して、前記角コラムの水が吹き付けられる領域を、その冷却ゾーンの長手方向で８００〜１０００リットル／ｍ２・ｍｉｎ以上の水量で水が吹き付けられる前段領域とそれより水量の少ない水が吹き付けられる後段領域とに分け、該前段領域では、角コラムの下面へ吹き付ける水量密度を上面よりも５〜３０％だけ増やすようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平姿勢で搬送中の角コラムの表面に、その４面を囲み、進行方向に沿い多段に配設した水噴射ノズルのヘッダ列を介して水を吹き付け、該角コラムを冷却するに際して、
前記角コラムの水が吹き付けられる領域を、その冷却ゾーンの長手方向で８００〜１０００リットル／ｍ２・ｍｉｎ以上の水量で水が吹き付けられる前段領域とそれより水量の少ない水が吹き付けられる後段領域とに分け、前段領域では、角コラムの下面へ吹き付ける水量密度を上面よりも５〜３０％だけ増やすことを特徴とする角コラムの冷却方法。
【請求項２】
前記前段領域では、各面に千鳥配列状で水を衝突させることを特徴とする請求項１記載の角コラムの冷却方法。
【請求項３】
水平姿勢で角コラムを搬送する搬送手段と、該角コラムの４面を囲んで進行方向に沿い多段に配設され、各面に水を吹き付ける水噴射ノズルのヘッダ列とを備えると共に、該水噴射ノズルのヘッダ列には、上面、下面及び側面に対してノズル先端―各面間の距離を一定に調整する各水噴射ノズルのヘッダ列の移動手段と、各水噴射ノズルからの吹き付け水量を変更自在にする水量調整手段とを設けたことを特徴とする角コラムの冷却装置。
【請求項４】
前記水噴射ノズルのヘッダ列のうち、前記角コラムの前段領域に配設されるものは、各面に対して水噴射ノズルの位置が千鳥配列になるようにその位置をずらして開口してなることを特徴とする請求項３記載の角コラムの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角コラムの冷却方法及び冷却装置に係わり、詳しくは、断面が角形の鋼管である所謂「角コラム」を熱処理するに当たり、その長手方向での曲りを防止しつつ冷却する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
断面が円形の所謂「丸鋼管」は、品質向上のため、その製造に際して焼き入れ、焼き戻し、焼鈍等の熱処理が施されている。そして、加熱後の水冷においては、スキュー・ローラ又はターニング・ローラを用いての搬送中に、これらローラ上で軸を中心に回転させながら、水噴射ノズルを介して表面に水を吹き付けて冷却が行われている。現在は、整精工程のラインにバイパス・ラインを設け、そこで所定長さに切断された丸鋼管を冷却している。これにより、周方向に対して均一な冷却が比較的容易に行われ、不均一冷却に起因した長手方向での曲がりが起きることは少ない。
【０００３】
一方、土木・建築用材料として注目されている角コラムは、断面が角形であるため、上記丸鋼管のように軸を中心に回転させながら移動することが難しい。そのため、熱処理は、インダクション・ヒータを、冷却は多数の水噴射ノズルで囲み、一定姿勢を保持したままで冷却することになる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、その冷却においては、下面や側面とは異なり、上面に水が残留して、上下面及び側面上下で冷却程度が違って周方向で不均一に冷却される恐れが大である。この不均一冷却が起きると、温度差に起因して角コラムが曲がることになる。したがって、角コラムに熱処理を施すにあたり、角コラムに曲りを出さない冷却技術の出現が望まれる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２３７３４号公報（３頁、段落［００１２］、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、周方向に対して均一冷却が可能な角コラムの冷却方法及び冷却装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００８】
すなわち、本発明は、水平姿勢で搬送中の角コラムの表面に、その４面を囲み、進行方向に沿い多段に配設した水噴射ノズルのヘッダ列を介して水を吹き付け、該角コラムを冷却するに際して、前記角コラムの水が吹き付けられる領域を、その冷却ゾーンの長手方向で８００〜１０００リットル／ｍ２・ｍｉｎ以上の水量で水が吹き付けられる前段領域とそれより水量の少ない水が吹き付けられる後段領域とに分け、前記前段領域では、角コラムの下面へ吹き付ける水量密度を上面よりも５〜３０％だけ増やすことを特徴とする角コラムの冷却方法である。この場合、該前段領域では、各面に千鳥配列状で水を衝突させるのが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、水平姿勢で角コラムを搬送する搬送手段と、該角コラムの４面を囲んで進行方向に沿い多段に配設され、各面に水を吹き付ける水噴射ノズルのヘッダ列とを備えると共に、該水噴射ノズルのヘッダ列には、上面、下面及び側面に対してノズル先端―各面間の距離を一定に調整する各水噴射ノズルのヘッダ列の移動手段と、各水噴射ノズルからの吹き付け水量を変更自在にする水量調整手段とを設けたことを特徴とする角コラムの冷却装置である。この場合、前記水噴射ノズルのヘッダ列のうち、前記角コラムの前段領域に配設されるものは、各面に対して水噴射ノズルの位置が千鳥配列になるようにその位置をずらして開口してあることが好ましい。
【００１０】
本発明では、水平姿勢で搬送中の角コラムの表面に、その４面を囲み、進行方向に沿い多段に配設した水噴射ノズルのヘッダ列を介して水を吹き付け、該角コラムを冷却するに際して、前記角コラムの水が吹き付けられる領域を、その冷却ゾーンの長手方向で８００〜１０００リットル／ｍ２・ｍｉｎ以上の水量で水が吹き付けられる前段領域とそれより水量の少ない水が吹き付けられる後段領域とに分け、前段領域では、必要に応じて各面に千鳥配列状で水を衝突させると共に、角コラムの下面へ吹き付ける水量密度を上面よりも５〜３０％だけ増やようにしたので、断面が角形状の角コラムであっても、周方向に対して均一な冷却が可能になる。その結果、従来より懸案の角コラムの熱処理が実施できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
まず、発明者は、断面が角形状の角コラムを水平姿勢にした状態で、水噴射ノズルから各面に水を吹き付け、周方向で均一な冷却を行うことについて多くに実験を重ねた。
【００１３】
その結果、角コラムがまだ４００℃以上の高温状態にある段階、つまり核沸騰領域における冷却が重要であることを知見した。そこで、発明者は、水を吹き付ける時期を２つの期間に２分し、最初に強冷却をその後に弱冷却を行うことにした。つまり、搬送手段上を水平姿勢で移動中の角コラムの同一位置表面に、最初は大水量の水を、後にはそれよりも水量を減らして吹き付けるようにしたのである。このように前半に大水量をかけるのは、４００℃以上の核沸騰冷却が行われる領域を最初に均一に冷却すれば、その後は通常通りに水を吹き付けて冷却すれば、最終的に角コラムの均一冷却が達成できるからである。そして、発明者の検討によれば、その大水量としては、８００〜１０００リットル／ｍ２・ｍｉｎであることが判明した。８００リットル／ｍ２・ｍｉｎ未満では、冷却速度が遅すぎ角コラムの搬送速度を落とすことになり、生産性が低下するため、１０００リットル／ｍ２・ｍｉｎ超えでは、過剰冷却となり水が無駄になるからである。また、均一冷却のためには、この大水量を吹き付ける所謂「前段領域」で、各面に千鳥配列状で水を衝突させると共に、角コラムの下面へ吹き付ける水量密度を上面よりも５〜３０％だけ増やす必要があった。この千鳥配列状で水を衝突させるのは、各面の全体にできるだけ同じ条件で水を吹き付けるためである。角コラムの下面へ吹き付ける水量密度を上面よりも５〜３０％だけ増やすのは、水吹き付けでは、上面より下面の方が冷却が遅いので、それを解消する意味である。なお、下面側の水量密度が上面より、５％未満では、上面と同程度の冷却ができず、３０％超えでは上面より冷却が進行しバランスの良い冷却ができないからである。
【００１４】
次に、以上の冷却を具体的に実施する装置としては、図１に断面で示すように、水平姿勢で角コラム１を搬送する搬送手段２と、該角コラム１の４面を囲んで進行方向に沿い多段に配設され、各面に水５を吹き付ける水噴射ノズル３のヘッダ４列が備えてあれば良い。ここで、図１の例では、一列のヘッダ４列は、角コラム１の４面のそれぞれに対応するように４つに分割してあるが、１本に連なったもの、２本になっているもの等、その形状は問わない。また、多段のうちの各段は、必ずしも１列のヘッダ４列とは限らず、通常は複数のヘッダ列で構成する。
【００１５】
さらに、角コラム１の進行方向（矢印６で示す）におけるヘッダ４列の配置は、図３に示すように、各段間を一定距離だけ離隔してあり、その間に角コラム１を搬送するローラ２を配設する。ローラ２としては、通常の円筒ローラが利用できるが、本発明では、水平方向で角度を変更可能な所謂「スキュー・ローラ」や「ターニング・ローラ」を利用しても良い。そのようにすると、本発明に係る角コラム１の冷却装置を丸鋼管の冷却にも兼用できるからである。
【００１６】
加えて、本発明では、各水噴射ノズル３からの水量を変更する必要があるので、各水噴射ノズル３からの噴射水量を変更自在にする水量調整手段も備えてある必要がある。この水噴射ノズル３のヘッダ４としては、特別な構造のものは必要なく、周知の管状体であれば良い。また、各水噴射ノズル３に設ける水量調整手段も通常の開閉弁（図示せず）が利用できる。
【００１７】
さらに、該水噴射ノズル３のヘッダ４列には、上面、下面及び側面に対してノズル先端―各面間の距離を一定に調整する各ヘッダ列の移動手段も設けた。これは、各面の冷却程度を変更できるようにするためで、移動手段（図示せず）としては、エア・シリンダやスクリュー等を利用したもので十分である。
【００１８】
加えて、本発明では、前記ヘッダ４列のうち、前記角コラム１の前段領域に配設されるものは、図２に示すように、各面に対する水噴射ノズル３の位置が千鳥配列になるようにしてあることが好ましい。前記したように、各面の全体にできるだけ同じ条件で水５を吹き付けるためである。
【００１９】
【実施例】
炭素鋼からなり、断面が円形の電縫鋼管を角形状に成形した角コラム１を、本発明を適用し、７００℃の状態から常温まで冷却した。使用した角コラム１のサイズ及び搬送速度は、表１の通りである。冷却装置は、搬送ラインに図３に示すように、水噴射ノズル３のヘッダ列４を６段に設けたものであり、その装置の仕様を表２に一括して示す。なお、６段のうち、角コラム１の進行方向の最上流側に設けた１段目が前記「前段領域」の冷却に使用され、その下流の５段は、前記「後段領域」の冷却を行うことにした。また、各段は、６列のヘッダ列で構成し、１ヘッダ列には１２個の水噴射ノズル３を取り付けたので、１段あたりの水噴射ノズル３数は、７２個である。
【００２０】
【表１】
2004156110.tif 000003
【００２１】
【表２】
2004156110.tif 000004
【００２２】
この実施によれば、全サイズの角コラム１で、従来１〜３ｍｍ／ｍの曲がりが発生していたが、全生産本数の曲りを０．５ｍｍ／ｍ以下に抑えることができ、この冷却方法及び冷却装置は十分に熱処理に利用できると判断された。
【００２３】
なお、この実施例では、角コラム１として、電縫鋼管を角に成形したものを採用したが、４枚の鋼板を溶接して角状にしたもの、断面が丸い継目無鋼管を角に成形したものにも本発明が適用できることは説明するまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、断面が角形状の角コラムであっても、周方向に対して均一な冷却が安定して可能になる。その結果、曲がりの発生が従来より少ない懸案の角コラムの製造が実施できるようになるものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷却装置の縦断面を示す模式図である。
【図２】角コラムに衝突する吹き付け水の位置を説明する図である。
【図３】角コラムの長手方向に水噴射ノズルのヘッダを配置した状態を示す図である。
【符号の説明】
１    角コラム
２    搬送手段（ローラ等）
３    水噴射ノズル
４    ヘッダ列
５    水
６    角コラムの進行方向を示す矢印
【図１】
2004156110.tif 000005
【図２】
2004156110.tif 000006
【図３】
2004156110.tif 000007