JPH057916A - Ｈ形鋼の温度均一化加熱処理法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｈ形鋼の熱間圧延製造時における温度分布不
均一を的確かつ低コストで是正し、熱歪に起因する製品
歩留の悪化を極力防止し得る手段を確立する。 【構成】 圧延成形直後のＨ形鋼の温度分布均一化のた
めに被加熱材の両端に接触させた電極からの通電でジュ
−ル加熱する“直接通電加熱法”を適用し、直接通電加
熱処理に際しては、非導電体製の支持台(14)上にて圧延
成形直後のＨ形鋼(11)の両端に各々対向配置した複数の
電極(16)を両端ウェブ部の複数位置に接触させると共
に、通電時間の初期と後期とで電源装置(22)により通電
する電極の数を変化させてウェブのみを部分加熱するこ
とことによって温度分布の均一化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロ−ル圧延直後のＨ
形鋼の温度分布を直接通電加熱によって均一化する方法
及びそのための装置に関する。

【０００２】

【従来技術とその課題】熱間圧延によってＨ形鋼を製造
する際、該Ｈ形鋼のウェブ厚みとフランジ厚みに差があ
る場合には圧延後の冷却時に温度差が生じて製品歩留の
悪化を招く傾向があった。

【０００３】即ち、Ｈ形鋼のフランジ厚みとウェブ厚み
が異なるとフランジ部とウェブ部の熱容量が相違し、そ
のため放散熱によってフランジ部とウェブ部に温度差が
生じる。通常、Ｈ形鋼ではウェブ厚みがフランジ厚みよ
りも薄いのが一般的であるため、圧延直後におけるフラ
ンジ部の温度が８５０℃程度であるとウェブ部ではそれ
よりも１５０〜２００℃程度低い温度となる。このた
め、ウェブ部には引張応力が生じ、それによる塑性変形
のために波状の歪が発生する訳である。しかるに、最近
特に建築用Ｈ形鋼として大形状の薄ウェブＨ形鋼の需要
が増えており、上記ウェブの熱歪は益々大きな問題とな
りつつある。

【０００４】従来、上述のような問題への対処策として
は、図４に示すような、スプレ−ノズル(1) によって高
温状態にあるＨ形鋼(2) のフランジ(3) 部外側から冷却
水を噴射し、これによりフランジ(3) 部の温度を下げて
ウェブ(4) 部と同一の温度にする“水スプレ−による温
度分布均一化法”が実施されていた。なお、図中の符号
５はテ−ブルロ−ラを示している。

【０００５】しかし、このような“水スプレ−による温
度分布均一化法”には次のような問題があった。 a) 冷却水がフランジの上部を超えてウェブ部まで飛散
し、逆にウェブ部の温度低下を助長することがある， b) 上記冷却水の飛散はＨ形鋼のサイズが変化する場合
に特に目立つため、その対策として高さ方向に複数のス
プレ−ノズルを配置し、フランジ高さに応じて噴射させ
るスプレ−ノズルを切り替える方法も採られているが、
この場合にはフランジ上部付近に冷却水がかからないこ
ととなりがちで温度不均一がフランジ部に残り、フラン
ジ部の形状不良を招く恐れがある， c) しかも、Ｈ形鋼の製品サイズは百種類以上もあるた
め同一ライン内の水スプレ−装置では個々の形状変動に
追従することが難しく、従って水スプレ−法は完全な温
度均一化対策となり得ない。

【０００６】そこで、最近、Ｈ形鋼の粗圧延工程等にお
いてウェブ加熱を行いウェブ部が過度に冷却するのを補
償しようとの提案もなされた（特開昭６１−２０９７０
２号等）。しかしながら、上記“ウェブ加熱”はバ−ナ
加熱又は誘導加熱によって行われるが、バ−ナ加熱の場
合は昇温に時間がかかり過ぎる上、不必要な部分（特に
フランジの内側）まで加熱がなされるので実用的である
とは言えなかった。一方、誘導加熱の場合には、ウェブ
を挟んで両側に誘導コイルを近接配置する必要があるに
もかかわらずウェブと誘導コイルとの隙間制御が難し
く、しかも加熱効率が比較的悪いためにエネルギ−ロス
も大きくなり、従って設備費や処理費が高価となるなど
やはり実用上問題があった。

【０００７】このようなことから、本発明が目的とした
のは、Ｈ形鋼の熱間圧延製造時における温度分布不均一
を的確かつ低コストで是正し、熱歪に起因する製品歩留
の悪化を極力防止し得る手段を確立することであった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく様々な観点に立って研究を進めて行く過程
で、被加熱材へ直接的に通電して発熱させ加熱する所謂
“直接通電加熱法”に強く注意を引かれることとなっ
た。この“直接通電加熱法”とは、例えば特開昭６２−
８６１１７号公報や実開昭６２−７０１６０号公報等に
も示されているように、被加熱材の両端に電極を押圧・
接触させ、この電極を通じ被加熱材に電流を流してジュ
−ル加熱する方法であり、比較的簡易な設備によってエ
ネルギ−効率良く材料の加熱が行える手段として注目さ
れているものである。

【０００９】ただ、これまで直接通電加熱法を高温状態
のＨ形鋼における温度分布不均一の是正に適用されるこ
とはなかった。なぜなら、高温Ｈ形鋼の温度分布を均一
化するためには温度降下の顕著なウェブ部のみを局部的
に昇温する必要があるが、「本来“直接通電加熱法”は
被加熱材の断面全てに均一に通電して均一加熱するため
のものであり、 断面の一部のみを加熱しようとしても電
流路の拡散が起きるので不可能であろう」と考えられて
いたからである。

【００１０】なるほど、確かに「直接通電加熱法で断面
の一部のみを加熱することが不可能である」ことは、一
般材料の加熱では殆どの場合に当て嵌まる事実であると
言える。ところが、本発明者等の多くの実験を重ねた研
究の結果、「特に圧延製造時のように高温状態から冷却
する過程にあるＨ形鋼の場合には、 ウェブ部分はフラン
ジ部に比べて温度降下が著しいので両者間に大きな温度
差が生じ、 フランジ部に比べて少なからぬ低温度となる
ウェブ部は通電時の電気抵抗がフランジ部と一線を画し
て低くなるために、 或る程度温度が上がってフランジ部
との温度差が小さくなるまでの間は直接通電加熱法によ
っても比較的効率良くウェブ部のみを昇温することが可
能である」との事実が判明したのである。但し、この場
合でも被加熱材への通電位置が重要であり、良好な通電
加熱効率を確保するには通電位置に工夫を要することも
確認された。

【００１１】本発明は、上記知見事項等を基にして完成
されたものであり、「圧延成形直後のＨ形鋼の温度分布
均一化のために被加熱材の両端に接触させた電極からの
通電にてジュ−ル加熱する“直接通電加熱法”を適用
し、 直接通電加熱処理に際しては、 圧延成形直後のＨ形
鋼の両端に各々対向配置した複数の電極を両端ウェブ部
の複数位置に接触させると共に、 通電時間の初期と後期
とで通電する電極の数を変化させてウェブのみを部分加
熱することことによって、 良好な通電加熱効率でもって
簡易にかつ的確に温度分布の均一化を達成できるように
した点」に大きな特徴を有し、更には「前記直接通電加
熱の実施装置を、 非導電体で構成されたＨ形鋼の支持台
と、該支持台の両端部位に対向配置された支持台方向へ
移動可能な複数の電極と、 該電極への通電を行う電源装
置とを備えしめた構成とすることにより、 簡単かつ的確
に圧延成形直後のＨ形鋼の温度分布均一化を図れるよう
にした点」をも特徴とするものである。

【００１２】以下、図面に基づいて本発明をより詳細に
説明する。図１及び図２は、本発明に係わる“Ｈ形鋼の
温度分布均一化加熱処理手段”の１例を説明した概念図
である。

【００１３】図１において、例えば仕上ミルで圧延され
た直後のＨ形鋼(11)はテ−ブルロ−ラ(12)上を搬送され
て本発明に係わる直接通電加熱装置に至る。なお、搬送
されてくるＨ形鋼(11)の先端が材料検知器(13)で検知さ
れると加熱位置で停止するように、テ−ブルロ−ラ(12)
には自動回路が設けられている。

【００１４】Ｈ形鋼(11)が停止する位置の下部には該Ｈ
形鋼(11)を上部に持ち上げるための支持台(14)が配設さ
れており、また停止位置の上部には、架台(15)に沿って
ライン方向｛支持台(14)への離接方向｝を自在に移動可
能とされた電極装置(16)が配設されている。勿論、Ｈ形
鋼の支持台(14)は加熱用の電流が流れ込まないように非
導電体で構成されている。前記電極装置(16)は該支持台
(14)の両端部位に対で対向配置されており、要部平面図
たる図２で示した如く、電極移動装置(17)に電極支持管
(18)を介して複数の電極(19)を取付けてなる構成となっ
ている。

【００１５】さて、テ−ブルロ−ラ(12)上を搬送されて
きて加熱位置で停止した熱間圧延直後のＨ形鋼(11)は支
持台(14)で上方向に持ち上げられ、両端を電極装置(16)
に対向せしめられる。この状態で電極装置(16)をＨ形鋼
(11)の両端面に接近させ、対で向き合っている複数の電
極(19)をその端面ウェブ(20)部の複数位置に押し当てて
接触させた後、電源装置(22)より電線(23)を経て例えば
商用周波数たる５０Hzの交流電流を供給し、ウェブ(20)
をジュ−ル加熱により加熱する。

【００１６】ただ、Ｈ形鋼(11)のウェブ(20)に流す電流
は対をなす両端の電極間で最短距離となる経路を流れよ
うとするが、フランジ(21)に近い位置にある電極からは
フランジ(21)に迂回する経路も発生するので、通常はフ
ランジ(21)部もジュ−ル加熱されることを免れ得ない。
つまり、通電電極位置がフランジ(21)に近いと、やはり
通電加熱効率が低下する傾向にある。

【００１７】このため、通電初期はウェブ(20)の幅方向
中心付近の電極のみに通電し、通電時間が後半に至った
時に全電極に通電するように手立てする。これにより、
ウェブ(20)のみを適切に加熱する最適加熱が可能とな
る。

【００１８】通電時間については、放射温度計(24)によ
ってフランジ(21)及びウェブ(20)の両方を測温し、両者
の温度が均一になるまで通電する。通常、熱間圧延直後
のＨ形鋼ではフランジ温度が８５０℃程度でウェブ温度
は６５０℃程度であるが、ウェブを８５０℃まで通電加
熱するために要する時間は２分/サイクル 程度である。この
程度の時間であれば、圧延ピッチの間に吸収できるた
め、圧延能率を阻害させずに加熱を完了することができ
る。

【００１９】次いで、本発明の効果を実施例により更に
具体的に説明する。

【実施例】図３に示す断面寸法のＨ形鋼（長さ：２０
ｍ）を使用し、フランジ温度８５０℃，ウェブ温度６５
０℃の状態からウェブ温度を８５０℃に通電加熱するテ
ストを実施した。

【００２０】テストでは前記図１及び図２に示したよう
な通電加熱装置を用い、Ｈ形鋼のウェブ部両端に片方５
本ずつの電極を押し付け、５０Hzの交流電流を合計１５
ｋＡ流した。なお、この際、通電開始後６０秒の間は５
本の電極のうちウェブ幅方向中心の３本のみを通電し、
その後は１００秒まで全電極より通電した。

【００２１】この結果、ウェブ部のみが８５０℃±５℃
の温度域にまで昇温し、Ｈ形鋼の温度分布を均一化する
ことができた。上述のように、本発明に従った直接通電
加熱では、まずＨ形鋼のウェブ幅方向中心寄りに接触さ
せた電極により大半の加熱を行うのでウェブ中心寄りを
効率的に昇温でき、続く終段ではウェブ幅方向に列設し
た全電極による通電によりウェブ幅方向端部の温度をも
均一化できるので、温度分布の均一化が効率良く的確に
達成され、形状精度の良いＨ形鋼の製造を可能とする。

【００２２】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、熱間圧延にてＨ形鋼を製造する際の温度分布不均一
を大掛かりな設備を要することなく迅速・的確に是正
し、形状精度の良い製品を安定して製造することを可能
にできるなど、産業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる“Ｈ形鋼の温度分布均一化加熱
処理手段”の１例を説明した概念図である。

【図２】図１の電極部分に関する要部平面図である。

【図３】実施例で使用したＨ形鋼断面寸法の説明図であ
る。

【図４】従来の水スプレ−によるＨ形鋼の温度分布均一
化法に関する説明図である。

【符号の説明】

１ スプレ−ノズル ２ Ｈ形鋼 ３ フランジ ４ ウェブ ５ テ−ブルロ−ラ 11 Ｈ形鋼 12 テ−ブルロ−ラ 13 材料検知器 14 支持台 15 架台 16 電極装置 17 電極移動装置 18 電極支持管 19 電極 20 ウェブ 21 フランジ 22 電源装置 23 電線 24 放射温度計

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱材の両端に接触させた電極からの
   通電にてジュ−ル加熱する“直接通電加熱法”を適用し
   た“Ｈ形鋼の温度分布均一化加熱処理法”であって、圧
   延成形直後のＨ形鋼の両端に各々対向配置した複数の電
   極を両端ウェブ部の複数位置に接触させると共に、通電
   時間の初期と後期とで通電する電極の数を変化させてウ
   ェブのみを部分加熱することを特徴とする、Ｈ形鋼の温
   度分布均一化加熱処理方法。
2. 【請求項２】 非導電体で構成されたＨ形鋼の支持台
   と、該支持台の両端部位に対向配置された支持台方向へ
   移動可能な複数の電極と、該電極への通電を行う電源装
   置とを有して成ることを特徴とする、Ｈ形鋼の温度分布
   均一化通電加熱装置。