(57)【要約】【課題】材質の均一な棒鋼を製造することのできる棒鋼製造設備を提供する。【解決手段】粗圧延機により断面方形状に圧延された中間圧延素材５を水冷装置６で冷却した後、断面円形状に仕上圧延して棒鋼を製造する設備において、中間圧延素材５の角部５ａ〜５ｄを冷却水Ｗから遮蔽する冷却水遮蔽機構１０を水冷装置６に設けた。【選択図】図２
2012030259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の断面形状に鋳造された鋼片を加熱する加熱炉と、該加熱炉で加熱された鋼片を断面方形状に粗圧延する粗圧延機と、該粗圧延機により断面方形状に圧延された鋼片の四面に冷却水を吹き付けて前記鋼片を冷却する水冷装置と、該水冷装置により冷却された鋼片を断面円形状に仕上圧延する仕上圧延機とを備えてなる棒鋼製造設備において、
前記粗圧延機により断面方形状に圧延された前記鋼片の角部を前記冷却水から遮蔽する冷却水遮蔽機構を、前記水冷装置に設けたことを特徴とする棒鋼製造設備。
【請求項２】
請求項１に記載の棒鋼製造設備において、前記鋼片の四面のうち上側の表面を前記冷却水から遮蔽する左右一対の上側遮蔽板と、前記鋼片の四面のうち下側の表面を前記冷却水から遮蔽する左右一対の下側遮蔽板と、前記鋼片の四面のうち左側の表面を前記冷却水から遮蔽する上下一対の左側遮蔽板と、前記鋼片の四面のうち右側の表面を前記冷却水から遮蔽する上下一対の右側遮蔽板と、前記左右一対の上側遮蔽板のうち左側の上側遮蔽板と前記上下一対の左側遮蔽板のうち上側の左側遮蔽板とを上下方向と左右方向に動かす第１の遮蔽板駆動機構部と、前記左右一対の上側遮蔽板のうち右側の上側遮蔽板と前記上下一対の右側遮蔽板のうち上側の右側遮蔽板とを上下方向と左右方向に動かす第２の遮蔽板駆動機構部と、前記左右一対の下側遮蔽板のうち左側の下側遮蔽板と前記上下一対の左側遮蔽板のうち下側の左側遮蔽板とを左右方向に動かす第３の遮蔽板駆動機構部と、前記左右一対の下側遮蔽板のうち右側の下側遮蔽板と前記上下一対の右側遮蔽板のうち下側の右側遮蔽板とを左右方向に動かす第４の遮蔽板駆動機構部とを、前記冷却水遮蔽機構が有することを特徴とする棒鋼製造設備。
【請求項３】
請求項２に記載の棒鋼製造設備において、前記左側の上側遮蔽板と前記上側の左側遮蔽板との角度を調整する第１の角度調整機構部と、前記右側の上側遮蔽板と前記上側の右側遮蔽板との角度を調整する第２の角度調整機構部と、前記左側の下側遮蔽板と前記下側の左側遮蔽板との角度を調整する第３の角度調整機構部と、前記右側の下側遮蔽板と前記下側の右側遮蔽板との角度を調整する第４の角度調整機構部とを、前記冷却水遮蔽機構が有することを特徴とする棒鋼製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車や建設機械の部品素材として用いられる棒鋼を熱間圧延にて製造する棒鋼製造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や建設機械の部品素材として用いられる棒鋼は、通常、連続鋳造機等で断面矩形状に鋳造された鋼片（ブルーム）を加熱炉で所定温度に加熱した後、粗圧延機により断面方形状に粗圧延し、さらに仕上圧延機により断面円形状に仕上圧延して製造される。この場合、靭性などの機械的特性に優れた棒鋼を得るために、粗圧延機で圧延された鋼片を所定温度に冷えるまで放置することで仕上圧延温度を低温化することが行われるが、放置時間が長く能率が悪い。そこで、水冷装置により所定温度まで冷却してから仕上圧延を行うことで高能率化が期待される。しかし、鋼片の表面全体に冷却水を上下方向と左右方向から噴射して鋼片を冷却する方式の水冷装置を用いると鋼片の角部が冷却水によって過度に冷却されてしまい、材質の均一な棒鋼を製造することが困難になるという問題が生じる。
このような問題は熱延鋼板を熱間圧延工程で水冷する場合にも発生し、特許文献１には、スプレイヘッダーからの冷却水が熱延鋼板の上面中央部のみに散水されるように熱延鋼板の上面エッジ部をエッジマスクによりマスクして熱延鋼板エッジ部の過冷却を防止する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１３７８３２号公報（００１０−００１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、粗圧延機により断面方形状に粗圧延された鋼片を水冷装置により冷却する際に特許文献１に記載された技術を適用すると、図５に示すように、粗圧延後の鋼片である中間圧延素材５の上側角部５ａ，５ｂが冷却水Ｗによって過度に冷却されることを防止できるものの、中間圧延素材５の下側角部５ｃ，５ｄが冷却水Ｗによって過度に冷却されてしまうため、断面全体の材質が均一な棒鋼を製造することができないという問題があった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、材質の均一な棒鋼を製造することのできる棒鋼製造設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、所定の断面形状に鋳造された鋼片を加熱する加熱炉と、該加熱炉で加熱された鋼片を断面方形状に粗圧延する粗圧延機と、該粗圧延機により断面方形状に圧延された鋼片の四面に冷却水を吹き付けて前記鋼片を冷却する水冷装置と、該水冷装置により冷却された鋼片を断面円形状に仕上圧延する仕上圧延機とを備えてなる棒鋼製造設備において、前記粗圧延機により断面方形状に圧延された前記鋼片の角部を前記冷却水から遮蔽する冷却水遮蔽機構を、前記水冷装置に設けたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の棒鋼製造設備において、前記冷却水遮蔽機構は、前記鋼片の四面のうち上側の表面を前記冷却水から遮蔽する左右一対の上側遮蔽板と、前記鋼片の四面のうち下側の表面を前記冷却水から遮蔽する左右一対の下側遮蔽板と、前記鋼片の四面のうち左側の表面を前記冷却水から遮蔽する上下一対の左側遮蔽板と、前記鋼片の四面のうち右側の表面を前記冷却水から遮蔽する上下一対の右側遮蔽板と、前記左右一対の上側遮蔽板のうち左側の上側遮蔽板と前記上下一対の左側遮蔽板のうち上側の左側遮蔽板とを上下方向と左右方向に動かす第１の遮蔽板駆動機構部と、前記左右一対の上側遮蔽板のうち右側の上側遮蔽板と前記上下一対の右側遮蔽板のうち上側の右側遮蔽板とを上下方向と左右方向に動かす第２の遮蔽板駆動機構部と、前記左右一対の下側遮蔽板のうち左側の下側遮蔽板と前記上下一対の左側遮蔽板のうち下側の左側遮蔽板とを左右方向に動かす第３の遮蔽板駆動機構部と、前記左右一対の下側遮蔽板のうち右側の下側遮蔽板と前記上下一対の右側遮蔽板のうち下側の右側遮蔽板とを左右方向に動かす第４の遮蔽板駆動機構部とを、前記冷却水遮蔽機構が有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載の棒鋼製造設備において、前記左側の上側遮蔽板と前記上側の左側遮蔽板との角度を調整する第１の角度調整機構部と、前記右側の上側遮蔽板と前記上側の右側遮蔽板との角度を調整する第２の角度調整機構部と、前記左側の下側遮蔽板と前記下側の左側遮蔽板との角度を調整する第３の角度調整機構部と、前記右側の下側遮蔽板と前記下側の右側遮蔽板との角度を調整する第４の角度調整機構部とを、前記冷却水遮蔽機構が有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、粗圧延機により断面方形状に圧延された鋼片の角部が冷却水によって過度に冷却されることがないので、材質の均一な棒鋼を製造することができる。
請求項２に係る発明によれば、遮蔽板を鋼片の高さ方向や幅方向に遮蔽板を動かすことができるため、鋼片の断面寸法に左右されることなく冷却水による過冷却が鋼片の角部に生じることを防止することができる。
請求項３に係る発明によれば、遮蔽板による角部の遮蔽面積を任意に変更できるため、鋼片の断面寸法に左右されることなく鋼片の角部を常に一定の遮蔽率で冷却水から遮蔽することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る棒鋼製造設備を示す図である。
【図２】水冷装置に設けた冷却水遮蔽機構の一例を示す図である。
【図３】冷却水遮蔽機構の第１の角度調整機構部と第２の角度調整機構部の一例を示す図である。
【図４】冷却水遮蔽機構に設けた角度調整機構部の作用を説明するための図である。
【図５】粗圧延機により断面方形状に圧延された鋼片を水冷装置で冷却する場合の従来例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図１〜図４を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図中符号１は本発明の一実施形態に係る棒鋼製造設備であって、この棒鋼製造設備１は加熱炉２、粗圧延機４、水冷装置６および仕上圧延機８を備えている。
加熱炉２は連続鋳造機等で断面矩形状に鋳造された鋼片（ブルーム）３を加熱するものであって、この加熱炉２で所定温度に加熱された鋼片３は図示しない搬送ローラテーブルにより粗圧延機４に搬送されるようになっている。
【００１１】
粗圧延機４は加熱炉２で加熱された鋼片３を断面正方形状に圧延するものであって、この粗圧延機４で断面正方形状に圧延された鋼片３は断面寸法が例えば２００ｍｍ×２００ｍｍの中間圧延素材５となって水冷装置６に供給されるようになっている。
水冷装置６は中間圧延素材５の四面に冷却水Ｗを複数の冷却水噴射ノズル７（図２参照）から吹き付けて中間圧延素材５を冷却するものであって、この水冷装置６で所定温度に冷却された中間圧延素材５は仕上圧延機８に供給され、ここで断面円形状に仕上圧延されて棒鋼９が得られるようになっている。
【００１２】
水冷装置６には、冷却水遮蔽機構１０が設けられている。この冷却水遮蔽機構１０は粗圧延機４により断面正方形状に圧延された鋼片（中間圧延素材５）の角部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを冷却水Ｗから遮蔽するものであって、図２に示すように、上側遮蔽板１１ａ，１１ｂ、下側遮蔽板１２ａ，１２ｂ、左側遮蔽板１３ａ，１３ｂ、右側遮蔽板１４ａ，１４ｂ、第１の遮蔽板駆動機構部１５、第２の遮蔽板駆動機構部１６、第３の遮蔽板駆動機構部１７、第４の遮蔽板駆動機構部１８、第１の角度調整機構部１９、第２の角度調整機構部２０、第３の角度調整機構部２１および第４の角度調整機構部２２を有している。
【００１３】
上側遮蔽板１１ａ，１１ｂは中間圧延素材５の四面のうち上側の表面を冷却水Ｗから遮蔽するものであって、例えば中間圧延素材５の幅寸法をＬとすると０．２０Ｌ〜０．３５Ｌの幅寸法Ｌ１で矩形状に形成されている。
下側遮蔽板１２ａ，１２ｂは中間圧延素材５の四面のうち下側の表面を冷却水Ｗから遮蔽するものであって、上側遮蔽板１１ａ，１１ｂと同寸法で矩形状に形成されている。
【００１４】
左側遮蔽板１３ａ，１３ｂは中間圧延素材５の四面のうち左側の表面を冷却水Ｗから遮蔽するものであって、例えば中間圧延素材５の幅寸法をＬとすると０．２０Ｌ〜０．３５Ｌの幅寸法Ｌ１で矩形状に形成されている。
右側遮蔽板１４ａ，１４ｂは中間圧延素材５の四面のうち右側の表面を冷却水Ｗから遮蔽するものであって、左側遮蔽板１３ａ，１３ｂと同寸法で矩形状に形成されている。
【００１５】
第１の遮蔽板駆動機構部１５は上側遮蔽板１１ａと左側遮蔽板１３ａを上下方向と左右方向に動かすものであって、例えば中間圧延素材５の長さ方向に沿って中間圧延素材５の左側に設けられた軸１５１を中心に遮蔽板支持アーム１５２を回動させて遮蔽板１１ａ，１３ａを上下方向と左右方向に動かすように構成されている。
第２の遮蔽板駆動機構部１６は上側遮蔽板１１ｂと右側遮蔽板１４ａを上下方向と左右方向に動かすものであって、例えば中間圧延素材５の長さ方向に沿って中間圧延素材５の右側に設けられた軸１６１を中心に遮蔽板支持アーム１６２を回動させて遮蔽板１１ｂ，１４ａを上下方向と左右方向に動かすように構成されている。
【００１６】
第３の遮蔽板駆動機構部１７は下側遮蔽板１２ａと左側遮蔽板１３ｂを左右方向に動かすものであって、例えば中間圧延素材５の左側から右方向に遮蔽板１２ａ，１３ｂを流体圧シリンダ等により進退駆動して遮蔽板１２ａ，１３ｂを左右方向に動かすように構成されている。
第４の遮蔽板駆動機構部１８は下側遮蔽板１２ｂと右側遮蔽板１４ｂを左右方向に動かすものであって、例えば中間圧延素材５の右側から左方向に遮蔽板１２ｂ，１４ｂを流体圧シリンダ等により進退駆動して遮蔽板１２ｂ，１４ｂを左右方向に動かすように構成されている。
【００１７】
第１の角度調整機構部１９は上側遮蔽板１１ａと左側遮蔽板１３ａとの角度を調整するものであって、例えば図３（ａ）に示すように、上側遮蔽板１１ａの一端部を遮蔽板支持アーム１５２の先端部に回動自在に支持する遮蔽板支持軸１９１と、この遮蔽板支持軸１９１とギヤ１９２，１９３を介して係合すると共に左側遮蔽板１３ａの一端部を遮蔽板支持アーム１５２の先端部に回動自在に支持する遮蔽板支持軸１９４と、これらの遮蔽板支持軸１９１，１９４を中心として遮蔽板１１ａ，１３ａを開閉駆動する遮蔽板開閉駆動用シリンダ１９５とから構成されている。
【００１８】
第２の角度調整機構部２０は上側遮蔽板１１ｂと右側遮蔽板１４ａとの角度を調整するものであって、例えば図３（ｂ）に示すように、上側遮蔽板１１ｂの一端部を遮蔽板支持アーム１６２の先端部に回動自在に支持する遮蔽板支持軸２０１と、この遮蔽板支持軸２０１とギヤ２０２，２０３を介して係合すると共に右側遮蔽板１４ａの一端部を遮蔽板支持アーム１６２の先端部に回動自在に支持する遮蔽板支持軸２０４と、これらの遮蔽板支持軸２０１，２０４を中心として遮蔽板１１ｂ，１４ａを開閉駆動する遮蔽板開閉駆動用シリンダ２０５とから構成されている。
【００１９】
第３の角度調整機構部２１は下側遮蔽板１２ａと左側遮蔽板１３ｂとの角度を調整するものであって、下側遮蔽板１２ａに対して左側遮蔽板１３ｂを流体圧シリンダ等により開閉駆動して下側遮蔽板１２ａと左側遮蔽板１３ｂとの角度を調整するように構成されている。
第４の角度調整機構部２２は下側遮蔽板１２ｂと右側遮蔽板１４ｂとの角度を調整するものであって、下側遮蔽板１２ｂに対して右側遮蔽板１４ｂを流体圧シリンダ等により開閉駆動して下側遮蔽板１２ｂと右側遮蔽板１４ｂとの角度を調整するように構成されている。
【００２０】
このような棒鋼製造設備１によると、粗圧延機４から水冷装置６に供給された中間圧延素材５は複数の冷却水噴射ノズル７から噴出する冷却水Ｗによって冷却される。このとき、中間圧延素材５の角部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、水冷装置６に設けた冷却水遮蔽機構１０によって冷却水Ｗから遮蔽される。
従って、上述した本発明の一実施形態のように、中間圧延素材５の角部５ａ〜５ｄを冷却水Ｗから遮蔽する冷却水遮蔽機構１０を水冷装置６に設けることで、中間圧延素材５の角部５ａ〜５ｄが冷却水Ｗによって過度に冷却されることがないので、材質の均一な棒鋼９を製造することができる。
【００２１】
また、遮蔽板１１ａ，１３ａを上下方向と左右方向に動かす第１の遮蔽板駆動機構部１５と、遮蔽板１１ｂ，１４ａを上下方向と左右方向に動かす第２の遮蔽板駆動機構部１６と、遮蔽板１２ａ，１３ｂを左右方向に動かす第３の遮蔽板駆動機構部１７と、遮蔽板１２ｂ，１４ｂを左右方向に動かす第４の遮蔽板駆動機構部１８とを冷却水遮蔽機構１０に設けたことで、遮蔽板１１ａ〜１４ｂを中間圧延素材５の高さ方向や幅方向に動かすことができるため、中間圧延素材５の断面寸法に左右されることなく冷却水Ｗによる過冷却が中間圧延素材５の角部５ａ〜５ｄに生じることを防止することができる。
【００２２】
さらに、遮蔽板１１ａと遮蔽板１３ａとの角度を調整する第１の角度調整機構部１９と、遮蔽板１１ｂと遮蔽板１４ａとの角度を調整する第２の角度調整機構部２０と、遮蔽板１２ａと遮蔽板１３ｂとの角度を調整する第３の角度調整機構部２１と、遮蔽板１２ｂと遮蔽板１４ｂとの角度を調整する第４の角度調整機構部２２とを冷却水遮蔽機構１０に設けたことで、図４に示すように、遮蔽板１１ａ〜１４ｂによる角部５ａ〜５ｄの遮蔽面積を任意に変更できるため、中間圧延素材５の断面寸法に左右されることなく中間圧延素材５の角部５ａ〜５ｄを常に一定の遮蔽率で冷却水Ｗから遮蔽することができる。
本発明の実施例１〜４と比較例を表１に示す。
【００２３】
【表１】
2012030259.tif 000003
【００２４】
表１の実施例１〜４は、断面寸法が２００ｍｍ×２００ｍｍの中間圧延素材（長さ６ｍ）の角部を冷却水遮蔽機構１０により遮蔽して冷却し、冷却された中間圧延素材の仕上圧延後の角部と表面中央部の温度を測定した結果を示している。また、表１の比較例は、断面寸法が２００ｍｍ×２００ｍｍの中間圧延素材（長さ６ｍ）の角部を図５に示す方法で遮蔽して冷却し、冷却された中間圧延素材の仕上圧延後の角部と表面中央部の温度を測定した結果を示している。
【００２５】
なお、表１の遮蔽率は中間圧延素材の一辺の寸法をＬ、冷却水遮蔽機構１０の各遮蔽板の幅寸法をＬ１としたとき、２Ｌ１／Ｌから算出した値である。
表１の比較例と実施例１〜４とを比較すると、比較例では仕上圧延後の角部温度が６５５℃以上であるのに対し、実施例１〜４では仕上圧延後の角部温度が７５６℃〜８６６℃であった。このことからも明らかなように、粗圧延機により断面方形状に圧延された鋼片の角部を冷却水から遮蔽する冷却水遮蔽機構１０を水冷装置６に設けることで、鋼片の角部が冷却水によって過度に冷却されることがないので、材質の均一な棒鋼を製造することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１…棒鋼製造設備
２…加熱炉
３…鋼片
４…粗圧延機
５…中間圧延素材
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…中間圧延素材の角部
６…水冷装置
７……冷却水噴射ノズル
８…仕上圧延機
９…棒鋼
１０…冷却水遮蔽機構
１１ａ，１１ｂ…上側遮蔽板
１２ａ，１２ｂ…下側遮蔽板
１３ａ，１３ｂ…左側遮蔽板
１４ａ，１４ｂ…右側遮蔽板
１５…第１の遮蔽板駆動機構部
１６…第２の遮蔽板駆動機構部
１７…第３の遮蔽板駆動機構部
１８…第４の遮蔽板駆動機構部
１９…第１の角度調整機構部
２０…第２の角度調整機構部
２１…第３の角度調整機構部
２２…第４の角度調整機構部
【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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