JPH0910820A - 形鋼の冷却方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェブを有する形鋼の冷却時の傘折れ変形を
防止することのできる形鋼の冷却方法およびその装置を
提供すること。 【構成】 搬送ライン２上を搬送されるウェブ１ｆを有
する高温の形鋼１のフランジ外面１ｂに対向する位置に
配置されたフランジ冷却ノズル６と、形鋼１のフランジ
内面１ｃおよびウェブ両面１ｇ，１ｈに対向する位置に
配置された複数の内面冷却ノズルとから、それぞれ冷媒
を噴射し、所定温度まで冷却する際に、形鋼１のフラン
ジ外面１ｂのフィレット部１ｉを他の部位よりも緩冷却
させるようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＨ形鋼のように
ウェブを有する形鋼の製造時の冷却方法およびその装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ウェブを有する構造材、例え
ば建築用の柱材として使用される極厚Ｈ形鋼は、フラン
ジのみならずウェブも厚いため、この極厚Ｈ形鋼の製造
時の冷却に際しては、搬送ライン上にてフランジの内面
および外面のみならずウェブを上面および下面からも冷
却を行っている（特開平6-297028号公報）。

【０００３】図４はこのような従来の形鋼の冷却装置を
示す断面図、図５は形鋼の例として以後使用するＨ形鋼
の各部位の名称の説明図である。

【０００４】まず、Ｈ形鋼１の各部位の名称を説明する
と、１ａはフランジ、１ｂはフランジ外面、１ｃはフラ
ンジ内面、１ｄはフランジ上部、１ｅはフランジ下部、
１ｆはウェブ、１ｇはウェブ上面、１ｈはウェブ下面、
１ｉはフランジとウェブの接合部であるフィレット部で
ある。冷却装置は、Ｈ形鋼１を搬送する搬送ラインすな
わちローラテーブル２の上に設置された複数の冷却ノズ
ルからなり、ローラテーブル２上の左右両側に対向配置
されてそれぞれＨ形鋼１の左右のフランジ外面１ｂ，１
ｂを冷却する多孔板方式のフランジ冷却ノズル３ａ，３
ｂと、ローラテーブル２上の中央部にてＨ形鋼１のウェ
ブ１ｆを挟み上下に分割配置されてそれぞれＨ形鋼１の
左右のフランジ内面１ｃ，１ｃおよびウェブ上下面１
ｇ，１ｈを冷却する同じく多孔板方式の内面冷却ノズル
４ａ，４ｂとから構成され、一般には各冷却ノズル３
ａ，３ｂ，４ａ，４ｂは、多孔板の単位面積当たりの穴
の数と、穴の径、および冷却水５の噴射量がいずれも同
一条件となるように設定されている。

【０００５】このようなものにおいて、Ｈ形鋼１の冷却
は以下のように行われる。まず、ローラテーブル２上を
高温のＨ形鋼１が搬送されてくると、冷却装置は、Ｈ形
鋼１に対し各冷却ノズル３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂの穴よ
り同量の冷却水５を噴射し、Ｈ形鋼１の温度が所定温度
に下がるまで（例えば８５０℃から約５００℃に下がる
まで）Ｈ形鋼１を冷却する。その後、復熱したＨ形鋼１
を図示しない冷却床で常温まで冷却する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｈ形鋼
１の各部を各冷却ノズル３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂによっ
て同一条件の下でそれぞれ冷却するようにした従来の冷
却方法では、フィレット部１ｉがそのフランジ外面側で
は冷却されているものの、そのフランジ内面側ではウェ
ブ１ｆがあるために熱容量が大きく、このフィレット部
１ｉのフランジ内側部分が冷却後に遅れて熱収縮し、そ
の際、図６に示すように各フランジ１ａ，１ａのそれぞ
れのフランジ上下部１ｄ，１ｅをフィレット部１ｉを基
部として内方へ引っ張り屈曲させるいわゆる”傘折れ”
という変形が生じる。この傘折れは、後のプレス矯正で
はその変形を取り除くことが難しく、傘折れが生じたＨ
形鋼はスクラップとして処理され、製品歩留りが悪くな
るという問題があった。このような冷却時に発生する傘
折れ現象は、フランジ１ａとウェブ１ｆの肉厚が厚くな
る程顕在化し、ウェブを有する形鋼であれば、Ｈ形鋼の
みならずＴ形鋼やみぞ形鋼にもみられるが、特に極厚Ｈ
形鋼の場合に顕著に現れる。

【０００７】本発明は、以上の点に鑑み、ウェブを有す
る形鋼の冷却時の傘折れ変形を防止することのできる形
鋼の冷却方法およびその装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る形鋼の冷却
方法は、高温の形鋼の各部位に冷媒を噴射して所定温度
まで冷却させる際に、形鋼のフランジ外面のフィレット
部を他の部位よりも緩冷却させることを特徴としてい
る。

【０００９】また、本発明に係る形鋼の冷却方法は、冷
媒として水を用い、形鋼のフランジ外面のフィレット部
に噴射する冷却水の単位時間当たりの噴射量を、他の部
位に噴射する冷却水の噴射量よりも少なく設定したこと
を特徴としている。

【００１０】また、本発明に係る形鋼の冷却方法は、冷
媒として水と空気あるいはミストを用い、形鋼のフラン
ジ外面のフィレット部は圧縮空気あるいはミストにより
空冷／またはミストにより冷却し、他の部位は冷却水に
より水冷することを特徴としている。

【００１１】また、本発明に係る形鋼の冷却方法は、冷
媒として水と空気あるいはミストを用い、形鋼のフラン
ジ外面のフィレット部は圧縮空気あるいはミストによる
空冷／またはミストによる冷却と、冷却水による水冷を
繰り返し、他の部位は冷却水により連続水冷することを
特徴としている。

【００１２】また、本発明に係る形鋼の冷却装置は、ウ
ェブを有する高温の形鋼を搬送する搬送ラインと、搬送
ライン上を搬送される形鋼のフランジ外面に対向する位
置に配置されたフランジ冷却ノズルと、搬送ライン上を
搬送される形鋼のフランジ内面およびウェブ両面に対向
する位置に配置された複数の内面冷却ノズルとを有する
ものにおいて、フランジ冷却ノズルを多孔板から形成す
るとともに、多孔板におけるフランジ外面のフィレット
部に対応する部位の単位面積当たりの穴の数を、他の部
位の穴の数よりも少なくなるように設定したものであ
る。

【００１３】また、本発明に係る形鋼の冷却装置は、ウ
ェブを有する高温の形鋼を搬送する搬送ラインと、搬送
ライン上を搬送される形鋼のフランジ外面に対向する位
置にて、フランジ外面のフィレット部とそれ以外のフラ
ンジ外面部とにそれぞれ独立して冷媒を噴射可能に分割
配置された複数のフランジ冷却ノズルと、搬送ライン上
を搬送される形鋼のフランジ内面およびウェブ両面に対
向する位置に配置された複数の内面冷却ノズルとから構
成したものである。

【００１４】また、本発明に係る形鋼の冷却装置は、各
冷却ノズルを多孔板から形成するとともに、フランジ外
面のフィレット部に対応する冷却ノズルの単位面積当た
りの穴の数を、他の冷却ノズルよりも少なくなるように
設定したものである。

【００１５】また、本発明に係る形鋼の冷却装置は、フ
ランジ外面側に配置されたフランジ冷却ノズルを、スプ
レーノズル群から構成したものである。

【００１６】また、本発明に係る形鋼の冷却装置は、冷
媒として水を用いたものである。

【００１７】また、本発明に係る形鋼の冷却装置は、フ
ランジ外面のフィレット部に対応するフランジ冷却ノズ
ルに用いる冷媒として空気あるいはミストを用い、それ
以外の冷却ノズルに用いる冷媒として水を用いたもので
ある。

【００１８】また、本発明に係る形鋼の冷却装置は、各
冷却ノズルを搬送ライン方向に複数設置し、このうちフ
ランジ外面のフィレット部に対応するフランジ冷却ノズ
ル列からは水と空気あるいはミストからなる異なる冷媒
が交互に噴射されるように設定するとともに、その他の
列の冷却ノズルからはいずれも水からなる冷媒が噴射さ
れるように構成したものである。

【００１９】

【作用】本発明においては、フランジ外面を冷却するフ
ランジ冷却ノズルを、多孔板から形成するとともに、多
孔板におけるフランジ外面のフィレット部に対応する部
位の単位面積当たりの穴の数を、他の部位の穴の数より
も少なくなるように設定しているので、冷媒として水を
用いてこれをフランジ外面に噴射させた場合、フランジ
外面のフィレット部に噴射する冷却水の単位時間当たり
の噴射量を、他の部位に噴射する冷却水の噴射量よりも
少なくすることができ、フランジ外面のフィレット部を
他の部位よりも緩冷却することができる。このため、冷
却後のフィレット部のフランジ外面の温度とフィレット
部のフランジ内面側であるウェブ・フランジ接合部の温
度との差が小さくなり、フィレット部のフランジ内外面
の熱収縮差を少なくすることができ、形鋼の傘折れ変形
を防止することができる。

【００２０】また、本発明においては、フランジ外面を
冷却するフランジ冷却ノズルを、フランジ外面のフィレ
ット部とそれ以外のフランジ外面部とにそれぞれ独立し
て冷媒を噴射できるように分割して設けているので、フ
ランジ外面のフィレット部に噴射する冷媒とそれ以外の
フランジ外面部とに噴射する冷媒とを異ならせることが
でき、フランジ外面のフィレット部を緩冷却するための
冷媒の選択度が拡大する。

【００２１】また、本発明においては、各冷却ノズルを
多孔板から形成するとともに、フランジ外面を冷却する
分割構成されたフランジ冷却ノズルのうち、フィレット
部に対応する冷却ノズルの単位面積当たりの穴の数を、
他の冷却ノズルよりも少なくなるように設定することに
より、冷媒に水のみを用いた場合でも、フランジ外面の
フィレット部を緩冷却することができる。

【００２２】また、本発明においては、フランジ外面側
に配置されたフランジ冷却ノズルを、スプレーノズル群
から構成することにより、フランジ冷却ノズルを冷却す
べき形鋼から離れた位置で噴射方向を調整可能に設置す
ることができる。このため、フランジ冷却ノズルを、そ
の設定位置を変えることなく、種々の形態・大きさの形
鋼に対応させることができる。

【００２３】また、本発明においては、フランジ外面の
フィレット部に対応するフランジ冷却ノズルに用いる冷
媒として空気あるいはミストを用い、それ以外の冷却ノ
ズルに用いる冷媒として水を用いることにより、フラン
ジ外面のフィレット部の冷却を一層緩やかなものとする
ことができ、フィレット部のフランジ内外面の熱収縮差
をさらに少なくすることができる。

【００２４】また、本発明においては、各冷却ノズルを
搬送ライン方向に複数設置し、このうちフランジ外面の
フィレット部に対応するフランジ冷却ノズル列からは水
と空気あるいはミストからなる異なる冷媒が交互に噴射
されるように設定するとともに、その他の列の冷却ノズ
ルからはいずれも水からなる冷媒が噴射されるように構
成することにより、冷却能を制御することができる。

【００２５】

【実施例】 実施例１．以下、本発明の第１の実施例に係る形鋼の冷
却方法およびこの方法に用いられる装置を図１に基づい
て説明する。図１は本実施例に係る形鋼の冷却装置の要
部であるフランジ冷却ノズルの構成を示す正面図であ
り、このフランジ冷却ノズル部以外の各部の構成は前述
の従来例（図４）のものと同様であるので、図示を省略
する。なお、ここでは形鋼としてＨ形鋼を例に挙げ、さ
らに左右のフランジ冷却ノズルは同一構成を有している
ため、一方のフランジ冷却ノズルのみ示し説明する。ま
た、説明に当たっては前述の図４，５，６を参照する。

【００２６】本実施例に係る形鋼の冷却装置は、Ｈ形鋼
１のフランジ外面（一方のフランジ外面）１ｂを冷却す
るフランジ冷却ノズル６を、単一の多孔板から形成する
とともに、多孔板におけるＨ形鋼１のフランジ外面１ｂ
のフィレット部１ｉに対応する部位６ｂの単位面積当た
りの穴６ｅの数を、他の部位、つまりＨ形鋼１のフラン
ジ外面１ｂにおけるフランジ上部１ｄとフランジ下部１
ｅにそれぞれ対応する部位６ａ，６ｃの穴６ｄ，６ｆの
数よりも少なくなるように設定し、かつ冷媒として水を
用いたものである。

【００２７】次に、これを更に詳述しながら本実施例装
置を用いて形鋼を冷却する方法について図１に基づき前
述の図４，５，６を参照しながら説明する。本実施例に
おいて、フランジ冷却ノズル６は、多孔板におけるフィ
レット部１ｉに対応する部位６ｂの穴６ｅの数を０．０
４個／cm² 、フランジ上下部１ｄ，１ｅに対応する部位
６ａ，６ｃの穴６ｄ，６ｆの数をそれぞれ０．１６個／
cm² 、各穴６ｄ，６ｅ，６ｆの径を全て４mmφに設定し
た。また、フランジ冷却ノズル６の部位６ａ，６ｃから
はフランジ上部１ｄおよび下部１ｅに対して毎分１００
０Ｌ／ｍ² の水量の水を噴射した。従って、フランジ冷
却ノズル６の部位６ａ，６ｃと比較して穴の数が１／４
となっている部位６ｂからフィレット部１ｉに対しては
毎分２５０Ｌ／ｍ² の水量の水が噴射されることとな
り、フィレット部１ｉが他の部位に比べて緩やかに冷却
されるようになった。また、Ｈ形鋼１の内面側は、同じ
く多孔板方式の内面冷却ノズル４ａ，４ｂからフランジ
外面１ｂの上下部１ｄ，１ｅと同じ水量の水、すなわち
毎分１０００Ｌ／ｍ² の水を噴射して、フランジ内面１
ｃおよびウェブ上下面１ｇ，１ｈを冷却した。そして、
このように設定した冷却装置を圧延機列の後方に配置し
て、圧延後の幅５７８mm、高さ４６７mm、フランジ厚み
１１０mm、ウェブ厚み８０mmのＨ形鋼１を８５０℃から
約５００℃まで冷却を行った。その後、復熱したＨ形鋼
１を冷却床で常温まで冷却し、図６に示す上部フランジ
間距離Ｌｕと下部フランジ間距離Ｌｄを比較した結果、
フィレット部のフランジ間距離Ｌｃにほぼ等しく、その
差は０．５mmであった。

【００２８】このように、本実施例においては、Ｈ形鋼
１のフランジ外面１ｂを冷却するフランジ冷却ノズル６
を、多孔板から形成し、多孔板におけるフランジ外面１
ｂのフィレット部１ｉに対応する部位６ｂの単位面積当
たりの穴６ｅの数を、他の部位６ａ，６ｃの穴６ｄ，６
ｆの数よりも少なくなるように設定しているので、冷媒
として水を用いてこれをフランジ外面に噴射させた場
合、フランジ外面１ｂのフィレット部１ｉに噴射する冷
却水の単位時間当たりの噴射量を、他の部位に噴射する
冷却水の噴射量よりも少なくすることができ、フランジ
外面１ｂのフィレット１ｉ部を他の部位よりも緩冷却す
ることができる。このため、冷却後のフィレット部１ｉ
のフランジ外面側の温度とフランジ内面側の温度との差
が小さくなり、フィレット部１ｉのフランジ内外面の熱
収縮差を少なくすることができ、Ｈ形鋼１の傘折れ変形
を防止することができる。

【００２９】なお、本実施例ではフィレット部１ｉに対
する水量を、フランジ上部１ｄと下部１ｅに対する水量
に比較して約１／４として緩冷却したが、この比率は製
造するＨ形鋼のフランジ厚みとウェブ厚みによって異な
ることは言うまでもなく、フランジ厚みｔ_f に対するウ
ェブ厚みｔ_w の比ｔ_w ／ｔ_f が大きい程、フィレット部
の冷却を他の部位よりも弱くすることが傘折れ防止に対
して有効である。

【００３０】実施例２．図２は本発明の第２の実施例に
係る形鋼の冷却装置の構成を示す断面図であり、図中、
前述の従来例（図４）および第１実施例（図１）に相当
する部分には同一符号を付してある。なお、ここでも形
鋼としてＨ形鋼を例に挙げて説明する。また、説明に当
たっては前述の図５，６を参照する。

【００３１】この実施例に係る形鋼の冷却装置は、Ｈ形
鋼１の左右のフランジ外面１ｂ，１ｂを冷却する各フラ
ンジ冷却ノズルを、それぞれフランジ外面のフィレット
部１ｉとそれ以外のフランジ外面の上部１ｄと下部１ｅ
とにそれぞれ独立して冷媒を噴射できるように分割して
設けた左側フランジ冷却ノズル６Ａ，６Ｂ，６Ｃと右側
フランジ冷却ノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃとから構成し、か
つ冷媒として水を用いたものである。

【００３２】次に、これを更に詳述しながらこの実施例
装置を用いて形鋼を冷却する方法について図２に基づき
前述の図５，６を参照しながら説明する。この実施例に
おいて、左右のフランジ冷却ノズルは、いずれも多孔板
から形成するとともに、フィレット部１ｉに対応するフ
ランジ冷却ノズル（以下、フィレット冷却ノズルとい
う）６Ｂ，７Ｂの穴の数を０．０４個／cm² 、左右フラ
ンジ外面の上下部１ｄ，１ｅに対応するフランジ冷却ノ
ズル（以下、フランジ上下冷却ノズルという）６Ａ，６
Ｃと７Ａ，７Ｃの穴の数をそれぞれ０．１６個／cm² 、
各穴の径を全て４mmφに設定した。また、左右のフラン
ジ上下冷却ノズル６Ａ，６Ｃ，７Ａ，７Ｃからはそれぞ
れフランジ上部１ｄおよび下部１ｅに対して毎分１００
０Ｌ／ｍ²の水量の水を噴射し、左右のフィレット冷却
ノズル６Ｂ，７Ｂからはそれぞれフィレット部１ｉに対
して毎分３００Ｌ／ｍ² の水量の水を噴射し、フィレッ
ト部１ｉが他の部位に比べて緩やかに冷却されるように
した。また、Ｈ形鋼１の内面側は、同じく多孔板方式の
内面冷却ノズル４ａ，４ｂからフランジ外面１ｂの上下
部１ｄ，１ｅと同じ水量の水、すなわち毎分１０００Ｌ
／ｍ² の水を噴射して、フランジ内面１ｃおよびウェブ
上下面１ｇ，１ｈを冷却した。そして、このように設定
した冷却装置を圧延機列の後方に配置して、圧延後の幅
５７８mm、高さ４６７mm、フランジ厚み１１０mm、ウェ
ブ厚み８０mmのＨ形鋼１を８５０℃から約５００℃まで
冷却を行った。その後、復熱したＨ形鋼１を冷却床で常
温まで冷却し、図６に示す上部フランジ間距離Ｌｕと下
部フランジ間距離Ｌｄを比較した結果、フィレット部の
フランジ間距離Ｌｃにほぼ等しく、その差は０．５mmで
あった。

【００３３】このように、この実施例においては、Ｈ形
鋼１の左右のフランジ外面１ｂ，１ｂを冷却する多孔板
からなる各フランジ冷却ノズルを、フィレット冷却ノズ
ル６Ｂ，７Ｂとフランジ上下冷却ノズル６Ａ，６Ｃ，７
Ａ，７Ｃとに分割し、フランジ外面のフィレット部１ｉ
とフランジ外面の上下部１ｄ，１ｅとにそれぞれ独立し
て冷媒（水）を噴射できるようにしているので、前述の
第１実施例と同様の効果に加え、これら冷却ノズルから
噴射する水量調整が、フィレット冷却ノズル６Ｂ，７Ｂ
とフランジ上下冷却ノズル６Ａ，６Ｃ，７Ａ，７Ｃ間の
穴の比率により固定されることがなく、これら冷却ノズ
ルから噴射する水量を水圧などを調整することによりさ
らに変化させることができるという利点がある。

【００３４】なお、この実施例ではフィレット部１ｉに
対する水量を、フランジ上部１ｄと下部１ｅに対する水
量に比較して水圧調整により約１／３として緩冷却した
が、この水圧調整による水量の比率は製造するＨ形鋼の
フランジ厚みとウェブ厚みによって異なることは言うま
でもなく、フランジ厚みｔ_f に対するウェブ厚みｔ_wの
比ｔ_w ／ｔ_f が大きい程、フィレット部の冷却を他の部
位よりも弱くすることが傘折れ防止に対して有効であ
る。

【００３５】また、フィレット冷却ノズルをフィレット
部１ｉの長手方向（搬送ライン方向）に分割して、分割
したフィレット冷却ノズルから噴射する水量をそれぞれ
任意に調整することも可能となり、これにより冷却の調
整範囲を広げることができ、種々のフランジ寸法、フラ
ンジ厚みのＨ形鋼に対して傘折れを生じない適正冷却を
実現することができる。

【００３６】また、フランジ外面の各部に対応する冷却
ノズルが独立して構成されているので、フィレット部１
ｉに噴射する冷媒と上下部１ｄ，１ｅに噴射する冷媒と
を異ならせることができる。この場合の例を第３の実施
例として以下に示す。

【００３７】実施例３．本発明の第３の実施例に係る形
鋼の冷却装置は、フランジ外面のフィレット部に噴射す
る冷媒とフランジ外面の上下部に噴射する冷媒とを異な
らせた点に特徴を有しており、装置構成は前述の第２の
実施例（図２）のものと同様である。したがって、ここ
では前述の図２，５，６を参照しながらに説明する。な
お、ここでも形鋼としてＨ形鋼を例に挙げて説明する。

【００３８】この実施例に係る形鋼の冷却装置は、左右
のフィレット冷却ノズル６Ｂ，７Ｂから噴射する冷媒と
して空気を用い、それ以外の冷却ノズル、すなわち左右
のフランジ上下冷却ノズル６Ａ，６Ｃ，７Ａ，７Ｃおよ
び内面冷却ノズル４ａ，４ｂから噴射する冷媒として水
を用いたものである。

【００３９】次に、これを更に詳述しながらこの実施例
装置を用いて形鋼を冷却する方法について図２に基づき
前述の図５，６を参照しながら説明する。この実施例に
おいて、左右のフィレット冷却ノズル６Ｂ，７Ｂから噴
射する圧縮空気の噴射量は３００Ｎｍ³ ／hrm に設定し
た。また、左右のフランジ上下冷却ノズル６Ａ，６Ｃ，
７Ａ，７Ｃからはそれぞれフランジ上部１ｄおよび下部
１ｅに対して毎分６００Ｌ／ｍ² の水量の水を噴射し、
内面冷却ノズル４ａ，４ｂからはそれぞれＨ形鋼１の内
面側に対してフランジ外面１ｂの上下部１ｄ，１ｅと同
じ水量の水、すなわち毎分６００Ｌ／ｍ² の水を噴射し
た。そして、このように設定した冷却装置を圧延機列の
後方に配置して、圧延後の幅４７８mm、高さ４４８mm、
フランジ厚み６０mm、ウェブ厚み６０mmのＨ形鋼１を８
５０℃から約５００℃まで冷却を行った。その後、復熱
したＨ形鋼１を冷却床で常温まで冷却し、図６に示す上
部フランジ間距離Ｌｕと下部フランジ間距離Ｌｄを比較
した結果、フィレット部のフランジ間距離Ｌｃにほぼ等
しく、その差は０．８mmであった。

【００４０】このように、この実施例においては、左右
のフィレット冷却ノズル６Ｂ，７Ｂから噴射する冷媒と
して圧縮空気を用い、それ以外の冷却ノズル、すなわち
左右のフランジ上下冷却ノズル６Ａ，６Ｃ，７Ａ，７Ｃ
および内面冷却ノズル４ａ，４ｂから噴射する冷媒とし
て水を用いるようにしているので、フランジ外面１ｂの
フィレット部１ｉの冷却を一層緩やかなものとすること
ができ、フィレット部１ｉのフランジ内外面の熱収縮差
をさらに少なくすることができる。冷媒として空気を使
用することによりコストアップは避けられないものの、
傘折れが発生し易いサイズ、例えばフランジ厚みｔ_f に
対するウェブ厚みｔ_w の比ｔ_w ／ｔ_f がｔ_w ／ｔ_f ≧
１．０の冷却にはこの実施例の冷却手法が優れている。

【００４１】なお、この実施例では左右のフィレット冷
却ノズル６Ｂ，７Ｂから噴射する冷媒として空気を用い
たものを例に挙げて説明したが、この空気に代えてミス
トや蒸気あるいは熱水を用いてもよく、このような場合
でも前述の実施例と同様の作用、効果を奏する。

【００４２】また、フィレット冷却ノズルをフィレット
部１ｉの長手方向（搬送ライン方向）に分割して、分割
したフィレット冷却ノズルから水と空気（又はミストや
蒸気あるいは熱水）が交互に噴射されるように設定する
とともに、その他の列の冷却ノズルからはいずれも水か
らなる冷媒が噴射されるように構成することにより、冷
却能を制御することができる。

【００４３】実施例４．図３は本発明の第４の実施例に
係る形鋼の冷却装置の構成を示す断面図であり、図中、
前述の第２の実施例（図２）に相当する部分には同一符
号を付してある。なお、ここでも形鋼としてＨ形鋼を例
に挙げて説明する。また、説明に当たっては前述の図
５，６を参照する。

【００４４】この実施例に係る形鋼の冷却装置は、Ｈ形
鋼１の左右のフランジ外面１ｂ，１ｂを冷却する各フラ
ンジ冷却ノズルを、それぞれフランジ外面のフィレット
部１ｉとそれ以外のフランジ外面の上部１ｄと下部１ｅ
とにそれぞれ独立して冷媒を噴射できるようにスプレー
ノズル群から構成したものであり、左側スプレーノズル
８Ａ，８Ｂ，８Ｃと右側スプレーノズル９Ａ，９Ｂ，９
Ｃとを有している。

【００４５】次に、これを更に詳述しながらこの実施例
装置を用いて形鋼を冷却する方法について図３に基づき
前述の図５，６を参照しながら説明する。この実施例に
おいて、左右のスプレーノズルは、フィレット部１ｉに
対応するスプレーノズル（以下、フィレットスプレーノ
ズルという）８Ｂ，９Ｂから噴射する冷媒として空気を
用い、左右フランジ外面の上下部１ｄ，１ｅに対応する
スプレーノズル（以下、フランジ上下スプレーノズルと
いう）８Ａ，８Ｃと９Ａ，９Ｃから噴射する冷媒として
水を用いた。また、左右のフィレットスプレーノズル８
Ｂ，９Ｂから噴射する圧縮空気の噴射量は３００Ｎｍ³
／hrm に設定し、左右のフランジ上下スプレーノズル８
Ａ，８Ｃ，９Ａ，９Ｃからはそれぞれフランジ上部１ｄ
および下部１ｅに対して毎分４００Ｌ／ｍ² の水量の水
を噴射した。また、内面冷却ノズル４ａ，４ｂからはそ
れぞれＨ形鋼１の内面側に対してフランジ外面１ｂの上
下部１ｄ，１ｅと同じ水量の水、すなわち毎分４００Ｌ
／ｍ² の水を噴射した。そして、このように設定した冷
却装置を圧延機列の後方に配置して、圧延後の幅４３８
mm、高さ４１７mm、フランジ厚み６０mm、ウェブ厚み６
０mmのＨ形鋼１を８５０℃から約５００℃まで冷却を行
った。その後、復熱したＨ形鋼１を冷却床で常温まで冷
却し、図６に示す上部フランジ間距離Ｌｕと下部フラン
ジ間距離Ｌｄを比較した結果、フィレット部のフランジ
間距離Ｌｃにほぼ等しく、その差は０．５mmであった。

【００４６】このように、この実施例においては、左右
のフィレットスプレーノズル８Ｂ，９Ｂから噴射する冷
媒として空気を用い、それ以外の冷却ノズル、すなわち
左右のフランジ上下スプレーノズル８Ａ，８Ｃ，９Ａ，
９Ｃおよび内面冷却ノズル４ａ，４ｂから噴射する冷媒
として水を用いるようにしているので、前述の第３の実
施例と同様、フランジ外面１ｂのフィレット部１ｉの冷
却を一層緩やかなものとすることができ、フィレット部
１ｉのフランジ内外面の熱収縮差をさらに少なくするこ
とができる。更に、スプレーノズルは、冷却すべき形鋼
から離れた位置で噴射方向を調整可能に設置することが
できるため、その設定位置を変えることなく、種々の形
態・大きさの形鋼に対応させることができる。

【００４７】なお、この実施例では左右のフィレットス
プレーノズル８Ｂ，９Ｂから噴射する冷媒として空気を
用いたものを例に挙げて説明したが、この空気に代えて
ミストや蒸気あるいは熱水を用いてもよく、このような
場合でも前述の実施例と同様の作用、効果を奏する。

【００４８】また、フィレットスプレーノズルをフィレ
ット部１ｉの長手方向（搬送ライン方向）に複数設置
し、これらフィレットスプレーノズルから水と空気（又
はミストや蒸気あるいは熱水）が交互に噴射されるよう
に設定するとともに、その他の列の冷却ノズルからはい
ずれも水からなる冷媒が噴射されるように構成すること
により、冷却能を制御することができる。

【００４９】ここで、従来の冷却手法により冷却したＨ
形鋼では、フィレット部１ｉのフランジ内外面の熱収縮
差がどの程度発生していたかを、３つの比較例により具
体的数値を挙げて説明する。冷却装置としては、冷却ノ
ズルが全て多孔板方式の冷却ノズルからなる前述の従来
装置（図４）を用い、多孔板の単位面積当たりの穴の数
は全て０．１６個／cm² 、各穴の径は全て４mmφに設定
した。そして、このように設定した冷却装置のフランジ
冷却ノズル３ａ，３ｂから以下に示す３つのサイズのＨ
形鋼のフランジ上下部１ｄ，１ｅおよびフィレット部１
ｉに対してそれぞれ毎分１０００、６００、４００Ｌ／
ｍ² の水量の水を噴射し、冷却を行った。また、各Ｈ形
鋼の内面側は、同じく多孔板方式の内面冷却ノズル４
ａ，４ｂから同様にそれぞれ毎分１０００、６００、４
００Ｌ／ｍ² の水量の水を噴射し、フランジ内面１ｃお
よびウェブ上下面１ｇ，１ｈを冷却した。そして、この
ように設定した冷却装置を圧延機列の後方に配置して、 （１）圧延後の幅５７８mm、高さ４６７mm、フランジ厚
み１１０mm、ウェブ厚み８０mm （２）圧延後の幅４７８mm、高さ４４７mm、フランジ厚
み５５mm、ウェブ厚み５５mm （３）圧延後の幅４３８mm、高さ４１７mm、フランジ厚
み６０mm、ウェブ厚み６０mm の３つのサイズのＨ形鋼を８５０℃から約５００℃まで
冷却を行った。その後、復熱したＨ形鋼を冷却床で常温
まで冷却し、図６に示す上部フランジ間距離Ｌｕと下部
フランジ間距離Ｌｄを比較した結果、上部フランジ間距
離Ｌｕと下部フランジ間距離Ｌｄは、フィレット部のフ
ランジ間距離Ｌｃに比べて、比較例（１）のＨ形鋼では
２〜３mm、比較例（２）のＨ形鋼では５〜８mm、比較例
（３）のＨ形鋼では３〜４mm、それぞれ少なく、傘折れ
が生じていた。また、これら比較例は（３）のものを除
いて矯正機では矯正不可能であった。

【００５０】なお、前述の各実施例ではいずれも本発明
をＨ形鋼の冷却に用いたものを例に挙げて説明したが、
それ以外のウェブを有する形鋼、例えばＴ形鋼やみぞ形
鋼にも本発明を適用できることは言うまでもない。

【００５１】また、前述の各実施例ではいずれもフィレ
ット部以外のフランジ内外面、ウェブ上面、下面を冷却
する冷媒に、経済性の点から水を使用したものを例に挙
げて説明したが、これらの部位を冷却する冷媒として水
以外の冷媒、例えばミスト、熱水、油、アルコール等の
液体、２相流体も考えられる。要するに、冷媒にいずれ
を使用するにせよ、フィレット部の冷却をそれ以外の部
位の冷却よりも相対的に弱い冷却、緩冷却となるように
設定することが重要であり、これにより所期の目的は達
成できる。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、フ
ランジ外面を冷却するフランジ冷却ノズルを、多孔板か
ら形成するとともに、多孔板におけるフランジ外面のフ
ィレット部に対応する部位の単位面積当たりの穴の数
を、他の部位の穴の数よりも少なくなるように設定した
ので、冷媒として水を用いてこれをフランジ外面に噴射
させた場合、フランジ外面のフィレット部に噴射する冷
却水の単位時間当たりの噴射量を、他の部位に噴射する
冷却水の噴射量よりも少なくすることができ、フランジ
外面のフィレット部を他の部位よりも緩冷却することが
できる。このため、冷却後のフィレット部のフランジ外
面の温度とフィレット部のフランジ内面側であるウェブ
・フランジ接合部の温度との差を小さくしてフィレット
部のフランジ内外面の熱収縮差を少なくすることがで
き、形鋼の傘折れ変形を防止することができる。

【００５３】また、本発明によれば、フランジ外面を冷
却するフランジ冷却ノズルを、フランジ外面のフィレッ
ト部とそれ以外のフランジ外面部とにそれぞれ独立して
冷媒を噴射できるように分割して設けたので、フランジ
外面のフィレット部に噴射する冷媒とそれ以外のフラン
ジ外面部とに噴射する冷媒とを異ならせることができ、
フランジ外面のフィレット部を緩冷却するための冷媒の
選択度が拡大する。

【００５４】また、本発明によれば、各冷却ノズルを多
孔板から形成するとともに、フランジ外面を冷却する分
割構成されたフランジ冷却ノズルのうち、フィレット部
に対応する冷却ノズルの単位面積当たりの穴の数を、他
の冷却ノズルよりも少なくなるように設定したので、冷
媒に水のみを用いた場合でも、フランジ外面のフィレッ
ト部を緩冷却することができる。

【００５５】また、本発明によれば、フランジ外面側に
配置されたフランジ冷却ノズルを、スプレーノズル群か
ら構成したので、フランジ冷却ノズルを冷却すべき形鋼
から離れた位置で噴射方向を調整可能に設置することが
できる。このため、フランジ冷却ノズルを、その設定位
置を変えることなく、種々の形態・大きさの形鋼に対応
させることができる。

【００５６】また、本発明によれば、フランジ外面のフ
ィレット部に対応するフランジ冷却ノズルに用いる冷媒
として空気あるいはミストを用い、それ以外の冷却ノズ
ルに用いる冷媒として水を用いることにより、フランジ
外面のフィレット部の冷却を一層緩やかなものとするこ
とができ、フィレット部のフランジ内外面の熱収縮差を
さらに少なくすることができる。

【００５７】また、本発明によれば、各冷却ノズルを搬
送ライン方向に複数設置し、このうちフランジ外面のフ
ィレット部に対応するフランジ冷却ノズル列からは水と
空気あるいはミストからなる異なる冷媒が交互に噴射さ
れるように設定するとともに、その他の列の冷却ノズル
からはいずれも水からなる冷媒が噴射されるように構成
したので、冷却能を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る形鋼の冷却方法に
用いられる装置の要部であるフランジ冷却ノズルの構成
を示す正面図である。

【図２】本発明の第２及び第３の実施例に係る形鋼の冷
却方法に用いられる装置の構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第４の実施例に係る形鋼の冷却方法に
用いられる装置の構成を示す断面図である。

【図４】従来の形鋼の冷却方法に用いられる装置の構成
を示す断面図である。

【図５】Ｈ形鋼の各部位の名称の説明図である。

【図６】傘折れ変形が生じたＨ形鋼の説明図である。

【符号の説明】

１ Ｈ形鋼（形鋼） １ｂ フランジ外面 １ｃ フランジ内面 １ｆ ウェブ １ｇ ウェブ上面 １ｈ ウェブ下面 １ｉ フィレット部 ２ ローラテーブル（搬送ライン） ４ａ，４ｂ 内面冷却ノズル ６ フランジ冷却ノズル ６ｄ，６ｅ，６ｆ 多孔板の穴 ６Ａ，６Ｃ，７Ａ，７Ｃ フランジ上下冷却ノズル（フ
ランジ冷却ノズル） ６Ｂ，７Ｂ フィレット冷却ノズル（フランジ冷却ノズ
ル） ８Ａ，８Ｃ，９Ａ，９Ｃ フランジ上下スプレーノズル
（スプレーノズル） ８Ｂ，９Ｂ フィレットスプレーノズル（スプレーノズ
ル）

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送ライン上を搬送されるウェブを有す
   る高温の形鋼の各部位に冷媒を噴射し、所定温度まで冷
   却した後、冷却床で常温まで冷却する形鋼の冷却方法に
   おいて、 前記形鋼のフランジ外面のフィレット部を他の部位より
   も緩冷却させることを特徴とする形鋼の冷却方法。
2. 【請求項２】 冷媒として水を用い、形鋼のフランジ外
   面のフィレット部に噴射する冷却水の単位時間当たりの
   噴射量を、他の部位に噴射する冷却水の噴射量よりも少
   なく設定したことを特徴とする請求項１記載の形鋼の冷
   却方法。
3. 【請求項３】 冷媒として水と空気あるいはミストを用
   い、形鋼のフランジ外面のフィレット部は圧縮空気ある
   いはミストにより空冷／またはミストにより冷却し、他
   の部位は冷却水により水冷することを特徴とする請求項
   １記載の形鋼の冷却方法。
4. 【請求項４】 冷媒として水と空気あるいはミストを用
   い、形鋼のフランジ外面のフィレット部は圧縮空気ある
   いはミストによる空冷／またはミストによる冷却と、冷
   却水による水冷を繰り返し、他の部位は冷却水により連
   続水冷することを特徴とする請求項１記載の形鋼の冷却
   方法。
5. 【請求項５】 ウェブを有する高温の形鋼を搬送する搬
   送ラインと、 搬送ライン上を搬送される形鋼のフランジ外面に対向す
   る位置に配置されたフランジ冷却ノズルと、 搬送ライン上を搬送される形鋼のフランジ内面およびウ
   ェブ両面に対向する位置に配置された複数の内面冷却ノ
   ズルとを有する形鋼の冷却装置において、 前記フランジ冷却ノズルを多孔板から形成するととも
   に、該多孔板におけるフランジ外面のフィレット部に対
   応する部位の単位面積当たりの穴の数を、他の部位の穴
   の数よりも少なくなるように設定したことを特徴とする
   形鋼の冷却装置。
6. 【請求項６】 ウェブを有する高温の形鋼を搬送する搬
   送ラインと、 搬送ライン上を搬送される形鋼のフランジ外面に対向す
   る位置にて、フランジ外面のフィレット部とそれ以外の
   フランジ外面部とにそれぞれ独立して冷媒を噴射可能に
   分割配置された複数のフランジ冷却ノズルと、 搬送ライン上を搬送される形鋼のフランジ内面およびウ
   ェブ両面に対向する位置に配置された複数の内面冷却ノ
   ズルとからなることを特徴とする形鋼の冷却装置。
7. 【請求項７】 各冷却ノズルを多孔板から形成するとと
   もに、フランジ外面のフィレット部に対応する冷却ノズ
   ルの単位面積当たりの穴の数を、他の冷却ノズルよりも
   少なくなるように設定したことを特徴とする請求項６記
   載の形鋼の冷却装置。
8. 【請求項８】 フランジ外面側に配置されたフランジ冷
   却ノズルを、スプレーノズル群から構成したことを特徴
   とする請求項６記載の形鋼の冷却装置。
9. 【請求項９】 冷媒として水を用いたことを特徴とする
   請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の形鋼の冷却装
   置。
10. 【請求項１０】 フランジ外面のフィレット部に対応す
    るフランジ冷却ノズルに用いる冷媒は空気あるいはミス
    トであり、それ以外の冷却ノズルに用いる冷媒は水であ
    ることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに
    記載の形鋼の冷却装置。
11. 【請求項１１】 各冷却ノズルは搬送ライン方向に複数
    設置され、このうちフランジ外面のフィレット部に対応
    するフランジ冷却ノズル列からは水と空気あるいはミス
    トからなる異なる冷媒が交互に噴射されるように設定す
    るとともに、その他の列の冷却ノズルからはいずれも水
    からなる冷媒が噴射されるように構成したことを特徴と
    する請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の形鋼の冷
    却装置。