(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジ側の一方端部が上方を向くように傾斜させたＴ形鋼をガイドすべく、Ｔ形鋼の搬送経路途中に、パスラインを挟んで左右に、互いに接離移動可能に設けられた一対のサイドガイドと、
これらサイドガイドに、前記Ｔ形鋼のフランジ外面を冷却すべく、パスラインに沿って設けられた複数の冷却ノズルと、
これら複数の冷却ノズルを用いて冷却中の前記Ｔ形鋼のウエブ下面を支承するガイドと、
を備えたことを特徴とするＴ形鋼の冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＴ形鋼の冷却装置において、
前記サイドガイドに、前記Ｔ形鋼のフランジ上側内面を冷却すべく、パスラインに沿って設けられた複数の冷却ノズルと、
前記Ｔ形鋼のフランジ下側内面を冷却すべく、前記搬送経路のＴ形鋼のウエブより下方位置に、パスラインに沿って設けられた複数の冷却ノズルと、
をさらに設けたことを特徴とするＴ形鋼の冷却装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＴ形鋼の冷却装置において、
前記Ｔ形鋼のフランジの内外面を冷却する冷却ノズルの噴射角度を調整する噴射角度調整機構をさらに備えたことを特徴とするＴ形鋼の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延されたＴ形鋼を有効に冷却する冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｔ形鋼を製造する方法として、以下の２種類の方法が開示されている。
第１は、建築用鋼材として用いられてきた、例えばフランジ幅Ｂ×フランジ厚さＴ2が、１５０mm×９mm〜３００mm×３２mmというような小寸法のＴ形鋼を、２重式圧延機の圧延ロールに設けられる多数の孔型を用いる孔型圧延法によって、ブルームから直接に圧延して製造する方法である。
【０００３】
第２は、生産性の向上を図るために、ユニバーサルミルによってＨ形鋼またはＩ形鋼を仕上げ圧延すると同時に、そのＨ形鋼またはＩ形鋼のウエブを長手方向に切断することによって２条のＴ形鋼を得る方法である。
【０００４】
しかしながら、この第２の方法では、Ｔ形鋼のウエブ厚みがフランジ厚みに比べて非常に薄いので、ウエブ切断後の冷却の際に、ウエブが座屈して曲がりが発生したり、ウエブの面外変形からウエブ波と称する永久変形が発生していた。
【０００５】
これを防ぐ方法として、Ｈ形鋼、特にウエブ厚みの薄いＨ形鋼の製造時には、従来から、フランジの外面を水冷する方法が採られている（例えば特許文献１〜４）。
【特許文献１】特開平１０−２０２３０１号公報
【特許文献２】特開平１０−２１６８２５号公報
【特許文献３】特開平１０−２１６８２６号公報
【特許文献４】特開平１０−２３５４０７号公報
【０００６】
これら特許文献１〜４に記載された発明は、前記第２の方法で２条のＴ形鋼を得た後、各々のＴ形鋼のフランジ外面またはフランジ内外面を冷却することを特徴とするものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このうち、特許文献１〜３の方法では、仕上げ圧延ならびにウエブ切断工程では、ウエブを水平方向、フランジを鉛直方向に維持するのに対し、フランジ冷却工程では、フランジをウエブよりも下に位置させた状態で冷却を行うので、冷却工程に搬送する前にＴ形鋼を転回しておく必要がある。
【０００８】
また、特許文献４の方法では、冷却工程に搬送する前に２条のＴ形鋼のウエブ同士を上下に重ね合わせておく必要があるので、そのための転回装置や重ね合わせ装置を設置する必要がある。加えて、冷却装置についてもＴ形鋼専用のものが新たに必要になるなど、Ｔ形鋼製造のための設備費用が膨大になる。
【０００９】
さらに特許文献１〜４の方法には以下のような問題点がある。
フランジに垂直な方向の曲がり（特許文献１〜３では上下反り、特許文献４では左右曲がり）に対してはフランジ外面冷却水量の調整により対応が可能である。
【００１０】
しかしながら、フランジ幅方向の曲がり（特許文献１〜３では左右曲がり、特許文献４では上下反り）には対応することができない。また、Ｔ形鋼の寸法、特にフランジ幅が変化した際に、水冷条件を適切にするための調整（スプレーノズルの方向や位置の変更等）ができない。
【００１１】
さらに特許文献４の方法では、冷却中にＴ形鋼を側面から支えるガイドが無いので、Ｔ形鋼の左右曲がりの状況によっては、Ｔ形鋼が自重で転倒したり、搬送ラインから飛び出したりする危険性がある。
【００１２】
ところで、出願人は、Ｈ形鋼や平行フランジ溝形鋼などの形鋼を、中間圧延あるいは仕上げ圧延などの熱間圧延後に冷却する際に、ウエブ内幅の小さい形鋼であってもそのフランジおよびフィレットの内面を効果的に冷却でき、また冷却水の噴射により落下したスケールがノズルなどに堆積するのを防止できる形鋼の冷却装置及び冷却方法を、特許文献５で提案した。
【特許文献５】特開２００３−１９５１０号公報
【００１３】
さらには、極厚Ｈ形鋼や、フランジ厚さに比べてウエブ厚さが相対的に厚いＨ形鋼において、ウエブ高さが大きくなっても均一冷却を可能とする冷却方法及び装置を、特許文献６で提案した。
【特許文献６】特開２００５−２３８２５２号公報
【００１４】
これら特許文献５，６で提案した冷却方法および冷却装置によれば、搬送されてくる形鋼（Ｈ形鋼、溝形鋼）のウエブ高さやフランジ幅が変更された場合にも、被冷却材の均一冷却を実現することが可能である。
【００１５】
本発明が解決しようとする問題点は、特にＨ形鋼のウエブを切断して２条のＴ形鋼とした後に行う従来のフランジ冷却では、左右曲がりや上下反りを防止することが難しいという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
発明者らは、出願人が特許文献５，６で提案した形鋼の水冷装置を、そのまま若しくは少しの改造を加えれば、Ｈ形鋼や溝形鋼と同様に、熱間圧延Ｔ形鋼の均一冷却（曲がり、反り、捩れ等を生じさせない冷却）が可能なことを見出し、以下の本発明を完成させた。
【００１８】
本発明のＴ形鋼のフランジ外面を冷却する装置は、
フランジ側の一方端部が上方を向くように傾斜させたＴ形鋼をガイドすべく、Ｔ形鋼の搬送経路途中に、パスラインを挟んで左右に、互いに接離移動可能に設けられた一対のサイドガイドと、
これらサイドガイドに、前記Ｔ形鋼のフランジ外面を冷却すべく、パスラインに沿って設けられた複数の冷却ノズルと、
これら複数の冷却ノズルを用いて冷却中の前記Ｔ形鋼のウエブ下面を支承するガイドと、
を備えたことを最も主要な特徴としている。
【００１９】
また、Ｔ形鋼のフランジ内外面を冷却する場合は、
前記本発明のＴ形鋼の冷却装置において、
前記サイドガイドに、前記Ｔ形鋼のフランジ上側内面を冷却すべく、パスラインに沿って設けられた複数の冷却ノズルと、
前記Ｔ形鋼のフランジ下側内面を冷却すべく、前記搬送経路のＴ形鋼のウエブより下方位置に、パスラインに沿って設けられた複数の冷却ノズルと、
をさらに設けた冷却装置を使用すれば良い。
【００２０】
この本発明のＴ形鋼の冷却装置において、Ｔ形鋼のフランジの内外面を冷却する前記冷却ノズルの噴射角度を調整する噴射角度調整機構をさらに備えさせた場合には、冷却するＴ形鋼のサイズが変った場合でも、効果的な冷却が行える。
【００２１】
本発明のＴ形鋼の冷却装置においては、前記冷却中のＴ形鋼のウエブ下面を支承するガイドを備えるので、前記サイドガイドに起因して発生する疵を防止することが出来る。
【００２２】
本発明において、「上方」とは、Ｔ形鋼の搬送経路における搬送面に対して鉛直線上の上方を言う。また、「下方」とは、同じくＴ形鋼の搬送経路における搬送面に対して鉛直線上の下方を言う。「左右」とは、Ｔ形鋼の搬送経路を搬送されるＴ形鋼の搬送方向と直交する断面における左右を言う。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、以下に列挙する効果が得られる。
(1) Ｔ形鋼の寸法が変化しても、同一設備を用いて、左右曲がりや上下反りを発生させること無くＴ形鋼を冷却できる。
【００２４】
(2) 新たな設備投資をせず、既存のＨ形鋼の水冷設備を改造するだけで、Ｔ形鋼を適切に冷却できる。
(3) 従来のＴ形鋼の冷却に必要であった、Ｔ形鋼の転回装置や２条Ｔ形鋼のウエブどうしの重ね合せ装置等の設備投資が不要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図４を用いて詳細に説明する。
図１及び図２は本発明のＴ形鋼の冷却装置を用いた本発明の冷却方法の一例を説明する図である。
【００２６】
Ｔ形鋼はＨ形鋼の片側のフランジが無いため、水平面（搬送テーブル面）に対してウエブが傾いた状態で冷却することになる。従って、Ｔ形鋼の冷却に、出願人が特許文献５，６で提案したＨ形鋼の冷却方法をそのまま当てはめると、Ｔ形鋼の断面内で上下対称な均一冷却が出来ない。
【００２７】
すなわちウエブが傾いているため、必然的にフランジが鉛直面に対して傾斜し（図１で言えば時計回り方向に傾斜し）、Ｈ形鋼の上フランジ内面冷却用ノズルから噴射した冷却水が上フランジ内面に対して適切に当たらないことになる。
【００２８】
そこで、本発明では、図１のように、Ｔ形鋼１の搬送経路の途中に、パスラインを挟んで左右に、一対のサイドガイド２ａ，２ｂを設けている。このサイドガイド２ａ，２ｂは、搬送テーブルＴ上に傾斜した状態で載置されたＴ形鋼１の幅（高さＡ）に数十mm程度加えた間隔になるように、左右各々のサイドガイド２ａ，２ｂの位置設定を行う。従って、サイドガイド２ａ，２ｂには、互いに接離移動できるように、移動機構３ａ，３ｂが設けられている。
【００２９】
そして、本発明では、Ｔ形鋼１のフランジ１ｆ外面を冷却するための複数の冷却ノズル４ａと、Ｔ形鋼１のフランジ１ｆ上側内面を冷却するための複数の冷却ノズル４ｂを、パスラインに沿って前記サイドガイド２ａ，２ｂに設けている。また、搬送経路のＴ形鋼１のウエブ１ｗより下方位置には、Ｔ形鋼１のフランジ１ｆ下側内面を冷却するための複数の冷却ノズル４ｃを、パスラインに沿って設けている。
【００３０】
このような一対のサイドガイド２ａ，２ｂによって、フランジ１ｆ側の一方端部が上方を向くように傾斜したＴ形鋼１をガイドした状態で、例えば冷却ノズル４ａ〜４ｃから冷却水を噴射して、Ｔ形鋼１のフランジ１ｆの外面と、上側内面及び下側内面の冷却を行う。これにより、Ｈ形鋼に比べて遜色のない均一冷却が可能となる。
【００３１】
上述した冷却ノズル４ａ〜４ｃには、各々適切な範囲の冷却が可能なように、図１のように、冷却ノズル４ａ〜４ｃの噴射角度を調整する噴射角度調整機構５ａ〜５ｃを設けておくことが望ましい。この際、図１の例では各冷却ノズル４ａ〜４ｃは鉛直方向に１段ずつ配置したものを示しているが、多段ノズルの場合には各々のノズルについて適正な角度に設定を行う。
【００３２】
図３は、前記本発明の冷却装置を用いてＴ形鋼１の冷却を行う場合に、冷却中のウエブ１ｗの変形を防止する目的で設置したウエブ１ｗの下面を支承するガイドの構造を簡単に説明する図である。
【００３３】
図３の例は、ウエブ１ｗの下面を支承するガイド６として、円筒形のガイドローラを設け、Ｔ形鋼１のウエブ１ｗの下面ならびにフランジ１ｆの下側内面と接触させることによりサイドガイド２ａ，２ｂとの接触により発生する疵を防止するものを示している。
【００３４】
これらのガイド６は、例えば小型モータ、油圧若しくは空圧シリンダー等を用いて昇降や傾斜が可能なように構成し、Ｔ形鋼１の寸法に応じてガイド６の位置（図３におけるガイドローラのテーブルからの高さや傾斜角度）を調整可能な構造にすることが望ましい。
【００３５】
以上の本発明の冷却装置として、特許文献５，６で提案したＨ形鋼の冷却装置を改造して、Ｈ形鋼の冷却と兼用する場合は、Ｈ形鋼１を冷却する場合の突っ掛け防止のために、前記ガイド６を、搬送テーブルＴの下面に収納させるリトラクタブル構造としても良い。また、Ｔ形鋼１の冷却時にのみ搬送テーブルＴ上に仮置きし、Ｈ形鋼１の冷却時には撤去する構造としても良い。
【００３６】
なお、図３では、フランジ外面冷却ノズル４ａ、フランジ下側内面冷却ノズル４ｃ、紙面左側のサイドガイド２ａの表示を省略している。
【００３７】
以上の説明では、Ｔ形鋼１のフランジ１ｆの内外面を冷却する場合について説明したが、Ｔ形鋼１の寸法・形状に応じてフランジ１ｆの内面冷却を省略してもよい。すなわち、フランジ１ｆの厚み／ウエブ１ｗの厚みが比較的小さく、またフランジ１ｆの幅／ウエブ１ｗの高さが比較的小さいＴ形鋼１については、仕上げ圧延終了後のフランジ１ｆとウエブ１ｗの温度差に起因するＴ形鋼の放冷課程でのウエブ１ｗ高さ方向（フランジに垂直な方向）の上下反りが発生し難いので、フランジ１ｆ内面の水冷を省略し、フランジ１ｆ外面のみを冷却してもよい。
【００３８】
この場合、フランジ１ｆの外面冷却ではなくフランジ１ｆの内面冷却を省略するほうが望ましいのは、フランジ１ｆの内面を冷却する際に、ウエブ１ｗ上面あるいは下面に冷却水が多少流れるため、フランジ１ｆとウエブ１ｗの温度差を縮める点でそのほうが有利に働くからである。
【実施例】
【００３９】
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
図４に示す熱間圧延設備列の仕上げユニバーサルミルの下流側に本発明の冷却装置Ｒを設けた。
【００４０】
なお、冷却装置Ｒは、フランジ外面冷却ノズル４ａが設けられたヘッダーを上下方向に３段備える以外は、図１および図２に示す構造とした。また冷却ゾーン長は１０ｍとした。
【００４１】
この図４に示す熱間圧延設備列により、幅１０００mm、厚さ２５０mmの連続鋳造スラブを加熱炉で１２５０〜１３００℃に加熱し、ブレークダウンミルＢＤにより１０数パスの往復圧延を行って粗形鋼片とした。続いて粗ユニバーサルミルＵＲ、エッジャーミルＥにより７パスの往復圧延を行って中間材とし、その後、仕上げユニバーサルミルＵＦにより１パスの整形圧延を行い、ウエブ高さ５００mm、フランジ幅１５０mm、フランジ厚み２５mm、ウエブ厚み１５mmのＴ形鋼を製造した。
【００４２】
なお、図４における仕上げユニバーサルミルＵＦの水平ロールには、ロール幅が変更可能なロールが組込まれているが、幅固定の水平ロールを用いても良い。ロール幅変更可能なロールを使用することが望ましいのは、圧延する製品のフランジ厚みに応じてロール幅を変更して圧延することで、主に造船向けに用いられる、フランジ厚みにかかわらずウエブ高さが一定のＴ形鋼を製造し易くなるからである。
【００４３】
仕上げユニバーサルミルＵＦでの整形圧延終了後、図１の冷却装置Ｒによりフランジ外面およびフランジ内面側に位置する２個所のフィレット（上下フィレット）を、以下の条件で冷却し（１パス通材）、その後常温になるまで空冷を行った。
【００４４】
（冷却条件）
フランジ外面冷却の冷却範囲（フランジ幅方向）：１５０mm
フランジ１個所当たりの外面冷却の冷却水量：３００リットル／m2／分
フィレット冷却の冷却範囲（フランジ幅方向の冷却幅）：１００mm
フィレット１個所当たりの冷却水量：１３０リットル／m2／分
冷却時の材料搬送速度：３m／秒
【００４５】
また、冷却に伴うＴ形鋼の断面内変形（ウエブの弓なり、フランジ倒れ）を防止するため、図３に示すウエブ下面を支承するガイドを設置し、Ｔ形鋼のウエブならびにフランジを下側から支承した状態で冷却した。
【００４６】
比較のため、仕上げユニバーサルミルによる整形圧延後、本発明の冷却装置を用いた本発明の冷却を行わずにそのまま通過させ、その後空冷する方法（比較例）により、同一寸法のＴ形鋼を製造した。
【００４７】
その結果、本発明の冷却装置を用いた本発明方法で冷却したＴ形鋼は常温まで冷却された状態で左右曲がり、上下反りが見られなかったのに対し、比較例の方法により製造されたＴ形鋼は、常温まで冷却された状態で特に左右曲がりが大きい製品となり、その後の矯正に、より多くの工数を必要とした。
【００４８】
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００４９】
例えば上記の実施例では本発明の冷却装置Ｒを仕上げユニバーサルミルＵＦの下流側に設置したが、本発明の冷却装置Ｒを中間圧延工程、すなわち図４の粗ユニバーサルミルＵＲの上流側および／またはエッジャーミルＥの下流側に設置し、本発明の冷却方法を適用することも可能である。
【００５０】
また、Ｔ形鋼の製造プロセスとして、図４に示すようなＴ形鋼の状態で熱間圧延するプロセス以外に、熱間圧延したＨ形鋼のウエブを切断して２条のＴ形鋼を製造するプロセスにおいて、得られたＴ形鋼に本発明の水冷方法を適用することも可能である。
【００５１】
さらに、図１および図２に示した冷却ノズルの噴射角度調整機構に代えて、特許文献６で提案した、スクリュージャッキを用いた下フランジ内面冷却ノズルの噴射角度調整機構を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のＴ形鋼の冷却装置を用いた本発明の冷却方法の一例を説明する正面図である。
【図２】本発明のＴ形鋼の冷却装置を用いた本発明の冷却方法の一例を説明する平面図である。
【図３】本発明のＴ形鋼の冷却装置に設置するウエブ下面支承ガイドを説明する正面図で、（ａ）はフランジ幅の大きいサイズに適用した例、（ｂ）はフランジ幅の小さいサイズに適用した例である。
【図４】本発明のＴ形鋼の冷却装置を備えた形鋼の熱間圧延設備列の一例を示す配置図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ｒ    冷却装置
１    Ｔ形鋼
１ｆ    フランジ
１ｗ    ウエブ
２ａ，２ｂ    サイドガイド
３ａ，３ｂ    移動機構
４ａ〜４ｃ    冷却ノズル
５ａ〜５ｃ    噴射角度調整機構
６    ガイド
【図１】
0005200638.tif 000002
【図２】
0005200638.tif 000003
【図３】
0005200638.tif 000004
【図４】
0005200638.tif 000005