JPH0573806B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は金属圧延材、特に形鋼を圧延設備中で
オンラインで冷却する方法および装置に関するも
のである。

従来の技術 圧延中および／または圧延終了後に特殊な熱処
理を行なうことによつて圧延材に特定の機械的特
性を与えることは公知である。このような熱処理
方法は例えばベルギー特許第824100号に開示され
ている。この特許では圧延の最終パス後に移動中
の圧延材に表面焼入れを行ない、次いで自己焼戻
しさせる。この焼入れ／自己焼戻し方法はコンク
リート用鉄筋の圧延で採用されているが、この方
法を形鋼等の他の圧延材に適用する試みは未だ実
験段階にあり、これら圧延材の仕様を満足するに
は、処理すべき圧延材の幾何学形状および処理条
件を考慮した特殊な方法の開発が必要である。

その一つの方法は1983年３月31日に出願のベル
ギー特許出願第６／47803号に記載されている。
このベルギー特許に記載の方法では、圧延材と冷
却装置との間の距離を時間的に制御して、この距
離が所定値に等しくなるように、あるいは少なく
とも可能な限り近づくようにしている。このベル
ギー特許の方法の変形実施態様では距離を連続的
に制御している。この方法では、圧延材、例えば
形鋼の圧延最終スタンド出側で、移動中の圧延材
の外周面上に、圧延材の周囲に配置した所定数の
冷却函体から層流の水ジエツトを噴射して、攪拌
された水のフイルムを形成している。この冷却方
法を正確且つ有効に実施するためには、10〜20mm
の厚さの水フイルムが形成されるように冷却函体
の形状を形鋼表面の形状に合わせなければならな
い。そのためこのベルギー特許の方法を実施する
には極めて複雑な装置が必要になる。また、ベル
ギー特許の装置の場合には、断面形状が大きく異
なる圧延材の圧延設備では種々異なる処理をする
のは困難である。

発明の解決しようとする問題点 本発明の目的は従来方法の上記欠点の無く、同
一形式の圧延材には同一の焼入れ処理が行なえる
ような簡単且つ効果的な方法を提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段 本発明は、２枚の垂直部分とこれら垂直部分を
連結する水平部分とで形成される開放溝が上方を
向いた状態で縦方向に送られる形鋼を圧延設備で
オンランイで冷却する方法において、形鋼の垂直
部分には層流の水ジエツトを噴射し、水平部分に
は層流の水ジエツトを噴射すると同時に水平部分
の上に水の層を形成する点に特徴がある。

形鋼の断面形状は圧延中にしばしば変化する
が、本発明方法の冷却函体を用いることによつ
て、常に一定の厚さの水のフイルムを維持するこ
とができる。

本発明はさらに、形鋼の２枚の垂直部分の端部
を支持する複数の水平ガイドロールと、形鋼の各
垂直部分の外側を支持する複数の垂直ガイドロー
ルと、水の供給源に連結された断面が四角形の冷
却函体とを有する、２枚の垂直部分とこれら垂直
部分を連結する水平部分とで形成される開放溝が
上方を向いた状態で縦方向に送られる形鋼を圧延
設備でオンラインで冷却する装置において、各冷
却函体は形鋼と対向した表面上に等間隔のオリフ
イスを有し、形鋼の垂直部分の外側表面を冷却す
る冷却函体の高さは少なくとも水平部分の高さに
等しく、形鋼の垂直部分の内側表面と水平部分と
を冷却する冷却函体は実質的に垂直部分の全面を
覆い且つ水平部分の一部を覆つている点に特徴が
ある。

上側の冷却函体は形鋼の断面が万一変形した場
合でも冷却函体を損傷せずに通過できるような方
式で縣架するのが好ましい。

以下、本発明を添付図面を参照して説明する。

実施例 以下、本発明を添付の図面を参照して実施例に
より説明する。

第１，２図に示すように形鋼１は冷却函体３，
４および５によつて冷却されながら矢印Ｆの方向
にロール群２の上を送られる。形鋼１と対向した
冷却函体３，４および５の表面には略円筒形のオ
リフイスが等間隔に形成されている。これらのオ
リフイスは圧延された形鋼の全外周が規則的に冷
却されるように、圧延軸線に対してやや傾斜して
いる。外側の冷却函体５は形鋼の移動方向に対し
て直角な方向へ移動可能な出口ガイド６に取付け
られている。この外側冷却函体５の高さは形鋼１
の上縁部を越えている必要がある。水は上側冷却
函体４によつて冷却された垂直部分の内側の形鋼
１の上部溝の内へ溢出する。２つの上側冷却函体
４の間の間隔はナツト７で調整できる。また、形
鋼１の横断方向断面が変化した場合に上側冷却函
体４の間の間隔が変えられるようにするために、
冷却函体４にはバネ８によつて所定の弾性力が加
えられている。

上側冷却函体４の高さはそれを吊り下げている
アーム１０によつて調節できる。すなわち、アー
ム１０と一体な止め具１４にモータ１２によつて
駆動される調整ネジ１１が当接してアーム１０の
位置が正確に調整される。縣架アーム１０は形鋼
１の移動方向に回動可能で、この構成によつて長
手方向に柔軟性が与えられ、形鋼の水平部分（ウ
エブ）および垂直部分（フランジ）の欠陥、例え
ば形鋼の「蛇行」や「膨れ」によつて上側冷却函
体４が損傷するのを防止される。なお、ピストン
９を作動することによつて上側冷却函体４を完全
な退避位置へ移動させることもできる。

下側冷却函体３はライン外で予め組み立てられ
る。２つの下側冷却函体３の間の間隔は圧延すべ
き形鋼の高さに応じて選択されるスペーサー１３
によつて埋められる。この下側冷却函体３はガイ
ドとしての形状および機能を有するので、圧延材
との衝突によるシヨツクに耐え得る堅牢さと強度
とを有している。下側冷却函体３の設置は、圧延
材の断面形状が変つて、ロール替えを行う時に行
なう。

ローラテーブル上での形鋼の位置決めは冷却ラ
インの入口、中央、出口に配置された３つの位置
決めロールによつて行われる。これらの３つの位
置決めロールの間で圧延材が横方向に移動するの
を防止するために１台の冷却ラインの長さは８ｍ
以下に制限するのが好ましい。大断面の圧延材に
対しては所望の冷却効果を達成するためにより長
い冷却ラインが必要になるが、その場合には、第
１，２図に示す構成を複数設けて一つの冷却ライ
ンを形成してもよい。小断面の圧延材の場合には
移動速度を大きくすればよい。冷却区域の長さが
６ｍの冷却装置の場合、水平部分の長さが200〜
1000mmである米国形鋼の標準寸法範囲内にあるＨ
形鋼の移動速度は0.5〜４ｍ／秒にすることがで
きる。

上側冷却函体４は形鋼１の垂直部分および水平
部分から10〜20mm離して配置される。本発明装置
の運転時には、形鋼の２枚の垂直部分と水平部分
とで区画される上部溝の中には形鋼１の垂直部分
の略半分の高さまで冷却水が満される。この上部
溝の中に水が蓄積しないようにするためには上側
冷却函体４の全長にわたつて２つの上側冷却函体
４の間の空間を上記スペーサー１３と同様なスペ
ーサーで埋めることもできるが、本発明者の実験
の結果から、上側冷函体４の間にスペーサーを使
用しなくても、形鋼１の上部溝内に貯つた水によ
つて冷却の均一性は影響されないということが分
かつている。

また、下側冷却函体３の間の間隔に挿入される
スペーサー１３全体の厚さが形鋼１の水平部分の
長さの30％以下である限り、下側冷却函体３と上
側冷却函体４との間の形鋼１の水平部分の上面お
よび下面に層流の水ジエツトが存在しなくても熱
処理によつて得られる機械的特性に影響がないと
いうことも確認されている。

水平部分の長さが異なる形鋼１の広い範囲に同
じ２枚の下側冷却函体３を用いることができるよ
うにするためには、下側冷却函体３の互いに対向
する側を第４図に示すように凹凸（入れ子式）に
して、水平部分の長さが短い形鋼１の場合には２
つの下側冷却函体３の凹凸を互いに嵌合させ、水
平部分の長さが長い形鋼１の場合には２つの下側
冷却函体３を互いに離す。後者の場合には形鋼１
の水平部分の中央部でのスプレー密度は低下する
が、依然として十分なものである。

形鋼１が上記の冷却装置から出て自己焼戻し工
程に入る際に、形鋼１の上部溝の中に入つていた
水が形鋼１と一緒に出ていかないようにするため
に、ダム要素が設けられている。すなわち、形鋼
１の上部溝の中に水が溜まつたままにしておく
と、自己焼戻し工程が始まるべき位置を過ぎても
形鋼１の上側半分が冷却状態に維持されて、正確
な熱処理ができなくなる。

ダム要素は第３図に示すように金属製の密閉函
体３４と、この密閉函体３４に取付けられ多数の
孔３３を有する平らな函体３２とからなり、孔３
３からは高圧空気が形鋼１の移動とは反対の方向
へ傾斜して形鋼１上に噴射される。なお、第３図
では密平函体３４の懸架装置と函体３２への空気
導管は図示していない。ダム要素は気体シールの
役目をし、冷却水が形鋼１に随伴するのを防止す
る。このダム要素は形鋼１の形式が変わる毎に交
換しなければならないことは明らかである。な
お、空気の代わりに他の安価な流体を用いること
もできる。さらに、孔付きの函体３２の代わりに
各種形状のジエツトを噴射する多数の噴射ノズル
を用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷却装置の側面図。第２図は
第１図の装置の線−による断面図。第３図は
本発明のダム要素の斜視図。第４図は本発明の１
変形例の冷却函体の平面図。 （主な参照番号）、１……形鋼、２……ガイド
ロール、３……下側冷却函体、４……上側冷却函
体、５……外側冷却函体、６……圧延機の出側ガ
イド、１３……スペーサー、３２〜３４……ダム
要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２枚の垂直部分とこれら垂直部分を連結する
   水平部分とで区画される上部溝が上方に開放され
   た状態で縦方向に送られる形鋼を圧延設備でオン
   ラインで冷却する方法において、 形鋼１の垂直部分には層流の水ジエツトを噴射
   し、水平部分には層流の水ジエツトを噴射し且つ
   水の層を維持することを特徴とする方法。 ２ 形鋼１の水平部分の少なくとも70％に層流の
   水ジエツトを噴射する特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。 ３ 水平部分の上に形成される水の層の水の深さ
   を10〜20mmに維持する特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の方法。 ４ 形鋼１の水平部分の上側表面に水が随伴する
   のを防止するために気体のジエツトを形鋼の進行
   方向と逆方向に形鋼１の内側表面に対して傾めに
   噴射する特許請求の範囲第１〜３のいずれか一項
   に記載の方法。 ５ 形鋼１の２枚の垂直部分の端部を案内する複
   数の水平ガイドロール２と、形鋼１の各垂直部分
   の外側部分を案内する複数の垂直ガイドロール
   と、水の供給源に連結された断面が四角形の冷却
   函体３，４，５とを有する、２枚の垂直部分とこ
   れら垂直部分を連結する水平部分とで区画される
   上部溝が上方に開放された状態で縦方向に送られ
   る形鋼１を圧延設備でオンラインで冷却する装置
   において、 各冷却函体３，４，５が形鋼１と対向した表面
   上に等間隔の形成されたオリフイスを有し、形鋼
   １の垂直部分の外側表面を冷却する冷却函体５の
   高さが少なくとも形鋼１の水平部分の高さに等し
   く、形鋼１の垂直部分の内側表面と水平部分とを
   冷却する冷却函体３，４が実質的に垂直部分の全
   面を覆い且つ水平部分の一部を覆つていることを
   特徴とする装置。 ６ 形鋼１の垂直部分の内側表面と水平部分とを
   冷却する冷却函体３，４の水平側面が形鋼１の水
   平部分の表面の少なくとも70％を覆つている特許
   請求の範囲第５項に記載の装置。 ７ 形鋼１の垂直部分の内側表面と水平部分とを
   冷却する冷却函体３，４が互いに入れ子式に配置
   された一対の冷却函体で構成され、これらの冷却
   函体の水平側面にはオリフイスが等間隔に形成さ
   れている特許請求の範囲第５項または第６項に記
   載の装置。 ８ 形鋼１の垂直部分の外側表面を冷却する外側
   冷却函体５が、圧延機の出側ガイド６に取付けら
   れており、これら外側冷却函体５の高さが形鋼１
   の上端縁部よりも高い特許請求の範囲第５〜７の
   いずれか一項に記載の装置。 ９ 形鋼１の垂直部分の内側表面と水平部分の上
   方表面を冷却する上側冷却函体４が形鋼１の移動
   方向に回動可能なアーム１０に取付けられている
   特許請求の範囲第５〜８のいずれか一項に記載の
   装置。 １０ アーム１０がジヤツキ９によつて回動され
   る特許請求の範囲第９項に記載の装置。 １１ アーム１０の傾きがアーム１０と一体な止
   め具１４と、それに当接するネジ１１とによつて
   調節される特許請求の範囲第５〜１０項のいずれ
   か一項に記載の装置。 １２ 形鋼１の水平部分の内側表面を冷却する一
   対の上側冷却函体４の間の間隔がナツト８および
   バネ８によつて調整される特許請求の範囲第５〜
   １１のいずれか一項に記載の装置。 １３ 形鋼１の垂直部分の内側表面を冷却する下
   側冷却函体３の間にスペーサー１３が挿入されて
   いる特許請求の範囲第５〜１２のいずれか一項に
   記載の装置。 １４ 圧力ガス源と連結し且つ形鋼１の移動方向
   と逆方向に形鋼１の表面に向つて傾斜した孔を有
   する少なくとも１つの金属製函体３２からなるダ
   ム要素が冷却区域の出側に配置され、このダム要
   素は形鋼１の２つの垂直部分の間の上部溝の中に
   収容可能な横断面積を有する範囲第５〜１３のい
   ずれか一項に記載の装置。