JP2022030711A - 圧延材製造システム、および、圧延材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱間圧延される圧延材のフランジ直角度の寸法安定性を向上可能とした圧延材製造システム、および、圧延材の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】粗圧延された圧延材１０のスケールを高圧水によって除去するデスケーリング処理を行うデスケーリング装置２０と、デスケーリング処理された圧延材１０に対して仕上げ圧延処理を行う仕上げ圧延機６０と、圧延材１０を仕上げ圧延機６０に対して誘導する誘導装置４０と、デスケーリング装置２０と誘導装置４０との間に配置される第１冷却機構としての冷却装置３０と、誘導装置４０に設けられる第２冷却機構および第３冷却機構と、を備え、冷却装置３０および第２冷却機構は、圧延材１０の下部に位置するフィレットに向かって冷却液を噴射し、第３冷却機構は、圧延材１０の上部に位置するフィレットに向かって冷却液を噴射する。【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延により製造される圧延材の圧延材製造システム、および、圧延材の製造方法に関する。

構造物や建築物に用いられる鋼材として、断面視Ｈ字形状のＨ形鋼がある。Ｈ形鋼は、熱間圧延により製造される圧延材であり、一対のフランジと、一対のフランジを繋ぐウェブとを備える。圧延工程中の圧延材には、表面にスケールとよばれる酸化膜が生じる。圧延材の表面に生じたスケールは、圧延材における疵の発生原因となる。また、スケールの厚みの差によって圧延材に局所的な冷却ムラが生じることで、圧延材に熱変形が生じる原因ともなる。したがって、圧延工程では、仕上げ圧延を行う前に、圧延材の表面に生じたスケールを取り除く必要がある。例えば、特許文献１には、圧延工程中の圧延材の表面に高圧水を噴射することによって、スケールを除去するデスケーリング処理を行うデスケーリング装置が記載されている。

特開２０１７－８０７８６号公報

しかしながら、デスケーリング処理では、圧延材に高圧水が噴射されることにより、圧延材の温度が低下する。このとき、高圧水による冷却量が圧延材の上下で均一ではないため、圧延材の上下で温度差が生じてしまう。この上下の温度差によって圧延材が変形するために、フランジ直角度の不良が発生しやすくなってしまう。

本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、熱間圧延される圧延材のフランジ直角度の寸法安定性を向上可能とした圧延材製造システム、および、圧延材の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための圧延材製造システムは、一対のフランジと、前記一対のフランジを繋ぐウェブとを備える粗圧延処理された後の圧延材に対して仕上げ圧延処理を行う圧延材製造システムであって、前記粗圧延処理された前記圧延材のスケールを高圧水によって除去するデスケーリング処理を行うデスケーリング装置と、前記デスケーリング処理が施された前記圧延材に対して前記仕上げ圧延処理を行う仕上げ圧延機と、前記仕上げ圧延機に対して前記圧延材を誘導する誘導装置と、前記デスケーリング装置と前記誘導装置との間に配置される第１冷却機構と、前記誘導装置に設けられる第２冷却機構および第３冷却機構と、を備え、前記第１冷却機構および前記第２冷却機構は、前記圧延材の下部であって、前記ウェブと前記フランジとがなす下側角部に向かって冷却液を噴射し、前記第３冷却機構は、前記圧延材の上部であって、前記ウェブと前記フランジとがなす上側角部に向かって冷却液を噴射する。

上記構成によれば、冷却されやすい圧延材の上部に対して第３冷却機構を設け、冷却されにくい圧延材の下部に対して第１および第２冷却機構の２つの冷却機構を設けることで、仕上げ圧延処理の前に、圧延材のフランジ直角度の傾向に応じて適切な箇所に冷却液を噴射して、デスケーリング処理で生じた圧延材における上下の温度差を低減できる。したがって、圧延材におけるフランジ直角度の寸法安定性を向上できる。

上記圧延材製造システムにおいて、前記仕上げ圧延機は、前記圧延材の上方に位置するロールと、前記ロールを冷却する第４冷却機構とを備え、前記誘導装置は、前記圧延材と前記ロールとの間に位置する遮蔽部材を備えることが好ましい。上記構成によれば、遮蔽部材によって、第４冷却機構の冷却液が圧延材の上部に流れ込む量を低減することで、圧延材における上下の温度差をより低減でき、また、圧延材の先端側における上下の温度差と、終端側における上下の温度差との差を低減できる。これにより、圧延材におけるフランジ直角度の寸法安定性をより向上できる。

上記圧延材製造システムにおいて、前記遮蔽部材は、前記圧延材の搬送方向において、位置調整可能となるように設けられることが好ましい。上記構成によれば、圧延材の搬送方向において、遮蔽部材を好適な位置に変更できる。これにより、例えば、仕上げ圧延機におけるロールの径に応じて、遮蔽部材の位置を容易に変更できる。

上記圧延材製造システムにおいて、前記仕上げ処理が施された圧延材を切断する切断機をさらに備え、前記切断機は、回転することで前記圧延材を切断するブレードと、前記ブレードを覆うカバーと、前記ブレードを冷却する第５冷却機構とを備え、前記カバーは、前記ブレードの各面と対向する内側面に配置される水切り部を備えることが好ましい。第５冷却機構の冷却液が圧延材に対して流下して圧延材が過度に冷却された状態で切断されると、フランジが変形してフランジ直角度に悪影響を与える場合がある。このような場合に、カバーに設けられた水切り部によって、第５冷却機構の冷却液が圧延材に対して流下する量を低減することで、圧延材１０の切断箇所が過度に冷却されることを抑制できる。これにより、圧延材におけるフランジ直角度の寸法安定性をより向上できる。

上記圧延材製造システムにおいて、前記誘導装置は、前記圧延材における前後方向の先端部が前記誘導装置に達したことを検知する検知部と、前記第２冷却機構および前記第３冷却機構を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記検知部が前記先端部を検知したときを基準にして、前記第２冷却機構および前記第３冷却機構のそれぞれを特定のタイミングで駆動することが好ましい。上記構成によれば、検知部によって検知される圧延材における先端部の位置と、製造ラインのラインスピードとに基づいて、第２冷却機構および第３冷却機構で圧延材の前後方向における特定の領域を冷却できる。これにより、圧延材におけるフランジ直角度の寸法安定性をより向上できる。

上記課題を解決するための圧延材の製造方法は、一対のフランジと、前記一対のフランジを繋ぐウェブとを備える粗圧延処理された後の圧延材に対して仕上げ圧延処理を行う圧延材の製造方法であって、前記粗圧延処理された前記圧延材のスケールをデスケーリング装置の高圧水によって除去するデスケーリング工程と、第１冷却機構によって、前記デスケーリング工程に伴う前記圧延材の温度差を調整するために前記圧延材を冷却する第１冷却工程と、前記圧延材を仕上げ圧延機に誘導する誘導装置が備える第２冷却機構および第３冷却機構によって、前記温度差を調整するために前記圧延材を冷却する第２冷却工程と、前記仕上げ圧延機によって、前記第１冷却工程および前記第２冷却工程で冷却された前記圧延材に対して仕上げ圧延処理を行う仕上げ圧延工程と、を含み、前記第１冷却工程において、前記第１冷却機構が前記圧延材の下部であって、前記ウェブと前記フランジとがなす下側角部に向かって冷却液を噴射し、前記第２冷却工程において、前記第２冷却機構が前記下側角部に向かって冷却液を噴射し、前記第３冷却機構が前記圧延材の上部であって、前記ウェブと前記フランジとがなす上側角部に向かって冷却液を噴射する。

本発明によれば、熱間圧延される圧延材のフランジ直角度の寸法安定性を向上できる。

圧延材製造システムの構成を示す模式図。 上方から見た圧延材の断面斜視図。 圧延材の断面方向から見たデスケーリング装置の構成を示す模式図。 圧延材の断面方向から見た冷却装置の構成を示す模式図。 上流側誘導装置の内部構成および仕上げ圧延機の構成を示す模式図。 圧延材の断面方向から見た上流側誘導装置における第２冷却機構および第３冷却機構の構成を示す模式図。 上流側誘導装置における下側冷却ユニットおよび上側冷却ユニットを制御する制御装置の構成を示すブロック図。 上流側誘導装置の上方に設けられる遮蔽部材であって、仕上げ圧延ロールを冷却するための冷却液が、圧延材の上部空間に流れ込まないようにするための遮蔽部材および仕上げ圧延機の構成を上方から見た模式図。 圧延材の断面方向から見た下流側誘導装置の構成を示す模式図。 圧延材の断面方向から見た切断機の構成を示す模式図。 圧延材の全体を上方から見た斜視図。 圧延材における直角度不良の一例を示す図であって、圧延材が逆八の字状に変形した状態の断面図。 圧延材における直角度不良の一例を示す図であって、圧延材が八の字状に変形した状態の断面図。 制御装置が第２冷却機構および第３冷却機構を駆動する処理の手順を示すフローチャート。

以下、本発明が適用された圧延材製造システムについて図１ないし図１４を参照して説明する。
［圧延材製造システム］
圧延材製造システム１は、熱間圧延によってＨ形鋼を製造するための製造システムであって、複数の装置で構成される製造装置列である。図１に示すように、圧延材製造システム１は、上流から順に、デスケーリング装置２０と、冷却装置３０と、上流側誘導装置４０および遮蔽部材５０と、仕上げ圧延機６０と、下流側誘導装置７０と、切断機８０とを備える。また、圧延材製造システム１の上流には、図示しない粗圧延機が設けられており、粗圧延機によって断面視Ｈ字状に形成された圧延材１０がデスケーリング装置２０に搬送される。圧延材製造システム１において、圧延材１０は、図示しない搬送ラインによって、上流から下流に向かって定速で搬送される。

デスケーリング装置２０は、上流で粗圧延された圧延材１０の表面に生じたスケールを高圧水で除去する。冷却装置３０は、デスケーリング装置２０と上流側誘導装置４０との間に位置しており、デスケーリング装置２０から搬送された圧延材１０に対して、下方から冷却液を噴射する。上流側誘導装置４０は、デスケーリング装置２０から搬送された圧延材１０を、上流側誘導装置４０の下流に位置する仕上げ圧延機６０に誘導する。仕上げ圧延機６０は、複数の圧延ロールで構成されるユニバーサル圧延機であり、圧延材１０に対して仕上げ圧延処理を行う。また、デスケーリング装置２０の下流には、エアブロー装置１００ａが設けられ、さらに、エアブロー装置１００ａよりも下流であって、上流側誘導装置４０の上流には、エアブロー装置１００ｂが設けられている。エアブロー装置１００ａ，１００ｂは、デスケーリング処理によって圧延材１０に残留した高圧水を、仕上げ圧延処理の前に除去する。下流側誘導装置７０は、矯正機が設けられており、仕上げ圧延処理された圧延材１０の形状を矯正する。切断機８０は、仕上げ圧延処理された圧延材１０を切断する。

［圧延材］
図２に示すように、圧延材１０は、搬送方向である前後方向に延在している。圧延材１０は、上下方向に延在する一対のフランジ１１と、一対のフランジ１１の中央部を繋ぐように設けられるウェブ１２と、一対のフランジ１１およびウェブ１２がなす角部に設けられるフィレット１３とを備える。圧延材１０は、さらに、一対のフランジ１１の上部およびウェブ１２の上面で囲まれる領域である上部空間１４と、一対のフランジ１１の下部およびウェブ１２の下面で囲まれる領域である下部空間１５とを備える。圧延材１０において、上部空間１４は、その上方が開放されているのに対して、下部空間１５は、ウェブ１２によって上方が閉塞された状態である。したがって、圧延材１０は、搬送時の空冷によって、上部側が下部側よりも温度が下がりやすい状態となっている。

［デスケーリング装置］
図３に示すように、デスケーリング装置２０は、外装ボックスを備えており、粗圧延された圧延材１０が外装ボックスの内部に搬送される。デスケーリング装置２０は、外装ボックスの内部において、搬送方向と直交する上下左右方向に、高圧水ユニット２１を備える。高圧水ユニット２１は、複数の噴射ノズル２２を備えており、圧延材１０の表面全体に高圧水を噴射する。粗圧延された圧延材１０は、その表面にスケールと呼ばれる酸化膜が形成されている。デスケーリング装置２０は、噴射ノズル２２によって、圧延材１０の上下左右から高圧水を噴射することで、圧延材１０の表面に形成されたスケールを除去するデスケーリング処理を行う。

デスケーリング装置２０において、噴射ノズル２２から噴射される高圧水によって、圧延材１０の温度が低下する。具体的に、圧延材１０の下方から噴射された高圧水は、圧延材１０の上方から噴射された高圧水よりも、重力によってその勢いが弱まった状態で圧延材１０に到達する。したがって、圧延材１０の下部側よりも上部側の方が高圧水による温度の低下が大きくなる。また、圧延材１０の下部に到達した高圧水は、下部空間１５を通じて下方に流れ落ちやすいのに対して、圧延材１０の上部に到達した高圧水は、上部空間１４に滞留しやすい。上部空間１４に滞留した高圧水は、エアブロー装置１００ａ，１００ｂ（図１参照）によって除去されるものの、上部空間１４に滞留した高圧水によっても圧延材１０の上部側における温度の低下が大きくなる。このような点からも、デスケーリング処理によって、圧延材１０の上部側が下部側よりも低い温度となり、圧延材１０の上下で温度差が生じてしまう。圧延材１０における上下の温度差が生じた状態で仕上げ圧延が行われると、圧延材１０の上下で変形の仕方が異なってしまい、フランジ直角度の不良が発生しやすくなってしまう。

［冷却装置］
図４に示すように、冷却装置３０は、デスケーリング装置２０の下流、かつ、上流側誘導装置４０の上流における搬送ライン上に位置しており、より具体的には、エアブロー装置１００ａ，１００ｂの間に設けられている。冷却装置３０は、デスケーリング処理によって生じた圧延材１０における上下の温度差を低減するための第１冷却機構である。冷却装置３０は、圧延材１０における下側のフィレット１３に対向する第１冷却ノズル３１ａ，３１ｂを備える。第１冷却ノズル３１ａ，３１ｂは、圧延材１０における下側のフィレット１３に対して冷却液を噴射し、圧延材１０の下部を冷却する。一例として、ここでの冷却液は、冷却水である。フィレット１３に対して冷却液を噴射することで、フランジ直角度の不良の原因となる圧延材１０における上下の温度差に伴う変形を効果的に抑制できる。また、圧延材１０の搬送方向となる前後方向の全域において、冷却装置３０によって圧延材１０の下部を冷却することで、デスケーリング処理によって生じた圧延材１０の上下の温度差が低減される。第１冷却ノズル３１ａ，３１ｂには、開閉弁が設けられており、圧延材１０に生じたフランジ直角度不良の傾向に応じて、何れか一方のみを開放することもでき、また、両方とも閉じた状態とすることもできる。

［上流側誘導装置］
図５に示すように、上流側誘導装置４０は、デスケーリング装置２０および冷却装置３０の下流に位置しており、ボックス形状を有する本体部４１と、本体部４１の上部側に設けられる第１ガイド部材４２と、本体部４１の下部側に設けられる第２ガイド部材４３とを備える。なお、図５では、便宜上、圧延材１０および本体部４１の断面構造を図示している。第１ガイド部材４２および第２ガイド部材４３は、本体部４１の内部において、圧延材１０の搬送方向と平行に延在しており、その両端が本体部４１の外側に位置している。第１ガイド部材４２は、上部空間１４内に位置しており、本体部４１の上部に設けられた図示しない支持部材によって支持されている。第２ガイド部材４３は、下部空間１５内に位置しており、本体部４１の下部に設けられた図示しない支持部材によって支持されている。

図６に示すように、第１ガイド部材４２は、一対のフランジ１１の間隔よりもわずかに狭い幅を有している。同様に、第２ガイド部材４３は、一対のフランジ１１の間隔よりもわずかに狭い幅を有している。第１ガイド部材４２が上部空間１４内に位置し、第２ガイド部材４３が下部空間１５内に位置することにより、水平方向のうち搬送方向と直交する方向において、圧延材１０が下流に位置する仕上げ圧延機６０の圧延ロールと対応する位置に誘導される。なお、図６では、便宜上、本体部４１を図示していない。

図５に示すように、上流側誘導装置４０は、上流側に設けられる光電管などのセンサ４４を備える。センサ４４は、例えば、本体部４１の内部における上流側に設けられる。なお、センサ４４は、本体部４１の外側に設けられてもよい。また、上流側誘導装置４０は、第２ガイド部材４３の上面に設けられ、センサ４４の下流に位置する下側冷却ユニット４５と、第１ガイド部材４２の下面に設けられ、下側冷却ユニット４５の下流、かつ、本体部４１の外側に位置する上側冷却ユニット４６とを備える。なお、下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６の位置は、搬送方向においてセンサ４４よりも下流に位置していればよく、例えば、下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６の両方が本体部４１内に設けられる構成であってもよい。

センサ４４は、上流から搬送される圧延材１０の先端が上流側誘導装置４０に搬送されたことを検知するための検知部である。下側冷却ユニット４５は、デスケーリング処理によって生じた圧延材１０における上下の温度差を低減するための第２冷却機構である。また、上側冷却ユニット４６は、デスケーリング処理によって生じた圧延材１０における上下の温度差を低減するための第３冷却機構である。下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６は、上流側誘導装置４０に設けられる制御装置９０によって制御される。

図６に示すように、下側冷却ユニット４５は、圧延材１０における下側のフィレット１３に対向する第２冷却ノズル４５ａ，４５ｂを備える。第２冷却ノズル４５ａ，４５ｂは、圧延材１０における下側のフィレット１３に対して冷却液を噴射し、圧延材１０における下部を冷却する。また、第２ガイド部材４３の下面には、図示しない冷却液用の配管が設けられており、第２冷却ノズル４５ａ，４５ｂに冷却液を供給する。

上側冷却ユニット４６は、圧延材１０における上側のフィレット１３に対向する第３冷却ノズル４６ａ，４６ｂを備える。第３冷却ノズル４６ａ，４６ｂは、圧延材１０における上側のフィレット１３に対して冷却液を噴射し、圧延材１０の上部を冷却する。また、第１ガイド部材４２の上面には、図示しない冷却液用の配管が設けられており、第３冷却ノズル４６ａ，４６ｂに冷却液を供給する。

第２冷却ノズル４５ａ，４５ｂおよび第３冷却ノズル４６ａ，４６ｂの流量および圧力は、圧延材１０のサイズなどを考慮したうえで、適宜選択される。また、一例として、ここでの冷却液は、冷却水である。圧延材１０が第１ガイド部材４２および第２ガイド部材４３によって仕上げ圧延機６０に対して誘導された状態、すなわち、位置決めされた状態で、下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６によって圧延材１０を冷却することで、フィレット１３に精度よく冷却液を噴射することができ、冷却効率を高めることができる。

圧延材１０は、上述のように、デスケーリング処理によって、圧延材１０の下部側よりも上部側の温度が下がりやすい傾向がある。また、搬送時の空冷によっても、圧延材１０における上下の温度差が助長される。そのため、冷却装置３０および下側冷却ユニット４５のうちの一方のみでは、圧延材１０における上下の温度差を十分に低減できない場合がある。このような場合に、冷却装置３０と下側冷却ユニット４５とを協働して圧延材１０の下部を冷却することで、圧延材１０における上下の温度差をより確実に低減できる。

［制御装置］
図７に示すように、上流側誘導装置４０は、下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６を制御する制御装置９０を備える。制御装置９０は、圧延材製造システム１を制御する制御システムが備えるコンピュータシステムである。制御システムでは、下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６だけでなく、上述の冷却装置３０に加え、後述する仕上げ圧延機６０が備えるロール冷却ユニット６２（図８参照）、切断機８０が備えるブレード冷却ユニット８３（図１０参照）、エアブロー装置１００ａ，１００ｂなどの制御も行う。制御装置９０は、下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６の駆動を制御する制御部９１と、製造条件等が保存される記憶部９２と、制御装置９０を操作するためのタッチパネル９３とを備える。制御部９１は、一例として、ＣＰＵであり、記憶部９２に格納された制御プログラムに従って下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６を制御する処理を実行する。記憶部９２は、一例として、メモリなどの記憶媒体であって、制御部９１が下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６を制御するためのソフトウェアがインストールされている。また、記憶部９２には、ラインスピードなどの圧延材製造システム１における各種製造条件が保存されている。タッチパネル９３は、作業者の操作に基づいて制御部９１に対して操作信号を出力するとともに、下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６の冷却条件など各種ステータスを表示する。

また、制御部９１は、センサ４４と接続されており、センサ４４から入力される検知信号によって、圧延材１０の先端が上流側誘導装置４０に搬送されたこと、および、圧延材１０の終端が上流側誘導装置４０に搬送されたことを認識する。制御部９１は、圧延材１０の先端が上流側誘導装置４０に搬送されたときを基準として、圧延材１０に生じたフランジ直角度不良の傾向に応じた特定のタイミングにおいて、第２冷却ノズル４５ａ，４５ｂおよび第３冷却ノズル４６ａ，４６ｂのうち任意のノズルから冷却液を噴射する処理を実行する。

［遮蔽部材］
図８に示すように、遮蔽部材５０は、本体部４１の上部に設けられるＴ字状の板状部材である。遮蔽部材５０は、本体部４１の下流側に延出する遮蔽部５１と、遮蔽部５１よりも幅狭であり、本体部４１の上流側に延出する固定部５２とを備える。遮蔽部５１は、圧延材１０の幅と同じ幅か、それよりも広い幅を有している。遮蔽部５１は、本体部４１の下流側であって、後述する仕上げ圧延機６０の上側ロール６１と本体部４１との間において、圧延材１０の上部空間１４を覆うように設けられている。また、固定部５２は、複数のガイド孔５３と、複数の固定部材５４とを備える。ガイド孔５３は、遮蔽部材５０の板厚方向に貫通する略長方形形状の貫通孔であり、圧延材１０の搬送方向が長手となる。固定部材５４は、ガイド孔５３を介して、本体部４１に取り付けられている。遮蔽部材５０は、固定部材５４によって、搬送方向にスライド可能となるように本体部４１に固定される。一例として、固定部材５４は、ボルトとナットであり、ボルトおよびナットを緩めることで、遮蔽部材５０を搬送方向に対して上流側または下流側に移動できる。したがって、遮蔽部材５０が搬送方向においてスライド可能になっているため、上側ロール６１の径に応じた好適な位置に移動させることが容易な構成となっている。

［仕上げ圧延機］
仕上げ圧延機６０は、上流側誘導装置４０の下流に位置している。仕上げ圧延機６０は、圧延材１０の搬送方向と直交する上下左右方向のそれぞれにおいて、圧延材１０に仕上げ圧延処理を行うための圧延ロールを備えるユニバーサル圧延機である。なお、図５および図８において、便宜上、仕上げ圧延機６０を構成する複数の圧延ロールのうち、圧延材１０の上方に位置する上側ロール６１のみを図示している。上側ロール６１は、外周面に構成された圧延面と、相対する側面とを備える。仕上げ圧延機６０は、上側ロール６１の近傍に、上側ロール６１を冷却する第４冷却機構としてのロール冷却ユニット６２を備える。ロール冷却ユニット６２は、第４冷却ノズル６２ａ，６２ｂを備える。第４冷却ノズル６２ａ，６２ｂは、上側ロール６１の側面と対向する位置から上側ロール６１の圧延面および側面に対して冷却液を噴射する。ここでの冷却液は、一例として、冷却水である。

第４冷却ノズル６２ａ，６２ｂから噴射された冷却液は、上側ロール６１に到達した後に流下し、下方に位置する圧延材１０の上部空間１４に流れ込んで滞留する。そして、上部空間１４に滞留した冷却液によって圧延材１０における上部の冷却量が増加することで、圧延材１０の上下の温度差が増加してしまう。そこで、図５に示すように、本実施形態では、上側ロール６１の下方かつ上流側には、上述の遮蔽部材５０が上部空間１４を覆うように配置している。これにより、第４冷却ノズル６２ａから噴射された冷却液が上部空間１４に流れ込む量が低減され、圧延材１０の上部における冷却量が低減されるため、圧延材１０の上下における温度差を低減できる。また、遮蔽部材５０は、搬送方向においてスライド可能になっているため、上側ロール６１の径に応じた好適な位置に移動させることが容易な構成となっている。

また、圧延材１０の前後方向における終端側では、先端側で上部空間１４に滞留した冷却液が残留した状態で、さらに第４冷却ノズル６２ａ，６２ｂからの冷却液が流れ込むため、先端側よりも上部空間１４に滞留する冷却液の量が増加する。これにより、圧延材１０の先端側よりも終端側の温度が低くなり、上下の温度差も終端側の方が大きくなる。このため、圧延材１０の終端側では、フランジ直角度の不良が発生し易くなり、その変形の程度が先端側よりも大きなものとなる。本実施形態では、遮蔽部材５０によって、第４冷却ノズル６２ａから噴射された冷却液が上部空間１４に流れ込む量が低減されるため、圧延材１０における前後方向の全域で上下の温度差を低減するとともに、圧延材１０の先端側における上下の温度差と、終端側における上下の温度差との差を低減できる。

［下流側誘導装置］
図９に示すように、下流側誘導装置７０は、仕上げ圧延機６０の下流に位置しており、圧延材１０の搬送方向と直交する左右方向の両側に設けられる一対の矯正ローラ７１を備える。一対の矯正ローラ７１は、仕上げ圧延された圧延材１０の形状を矯正するための矯正機である。矯正ローラ７１は、上下方向において径差があるロールであり、本実施形態においては上部側が下部側よりも大きい径を有している。一対の矯正ローラ７１は、仕上げ圧延された圧延材１０を自身の下流に誘導するとともに、仕上げ圧延された圧延材１０におけるフランジ直角度を矯正する。また、矯正ローラ７１は、下部側が上部側よりも大径であってもよく、仕上げ圧延された圧延材１０のフランジ直角度の仕上がりによって適宜選択される。

ここで、圧延材１０における従来のフランジ直角度不良の例を示す。図１１に示すように、圧延材１０は、前後方向における両端部である先端部１０ａと終端部１０ｂとを備える。先端部１０ａおよび終端部１０ｂは、デスケーリング処理によって、その上部が下部よりも低い温度となっている。また、第４冷却ノズル６２ａ，６２ｂからの冷却液が上部空間１４に滞留することで、先端部１０ａにおける上下の温度差よりも終端部１０ｂにおける上下の温度差の方が大きくなっている。この状態で仕上げ圧延をした場合、上下の温度差に伴う変形によって、仕上げ圧延後のフランジ直角度Ｔが悪化する。具体的に、図１２に示すように、一対のフランジ１１の下部側が近づく逆八の字形状に変形してフランジ直角度Ｔが大きくなる。このとき、終端部１０ｂでは、先端部１０ａよりも上下の温度差に伴う変形が大きくなっている。

仮に、圧延材１０の前後方向でフランジ直角度Ｔの差が大きい場合、フランジ直角度Ｔが大きい終端部１０ｂを公差内に収めるために矯正ローラ７１で矯正しようとすると、終端部１０ｂではフランジ直角度Ｔが改善するものの、先端部１０ａでは、逆にフランジ直角度Ｔが悪化する場合がある。このような場合、図１３に示すように、先端部１０ａでは、一対のフランジ１１の上部側が近づく八の字形状に変形する。

このため、先端部１０ａにおける上下の温度差と終端部１０ｂにおける上下の温度差との差が大きい場合、矯正ローラ７１によって先端部１０ａおよび終端部１０ｂの両方のフランジ直角度Ｔを修正することが困難となる。本実施形態では、遮蔽部材５０によって上部空間１４に滞留する冷却液の量を低減して、圧延材１０の先端側における上下の温度差と、終端側における上下の温度差との差を低減することで、矯正ローラ７１によってフランジ直角度Ｔを矯正可能となる。

［切断機］
図１０に示すように、切断機８０は、下流側誘導装置７０の下流に位置しており、回転機構を備えるブレード８１と、ブレードを覆うカバー８２とを備える。ブレード８１は、円形形状を有しており、その外周が鋸刃状で構成される。切断機８０は、圧延材１０の搬送方向と直交する方向に駆動され、回転するブレード８１によって圧延材１０を切断する。カバー８２は、ブレード８１の下方が露出するようにブレード８１を覆っており、その内側面において、ブレード８１を冷却する第５冷却機構としてのブレード冷却ユニット８３と、ブレード８１の両面と対向するように配置される複数の水切り部８４とを備える。ブレード冷却ユニット８３は、第５冷却ノズル８３ａ，８３ｂを備える。第５冷却ノズル８３ａは、ブレード８１の両面と対向する位置にそれぞれ設けられており、ブレード８１の両面に冷却液を噴射する。第５冷却ノズル８３ｂは、ブレード８１の上方に設けられており、ブレード８１の上方から冷却液を噴射する。ここでの冷却液は、一例として、冷却水である。水切り部８４は、カバー８２の内側面に設けられる板状部材である。

圧延材１０を切断する際に、第５冷却ノズル８３ａ，８３ｂから噴射される冷却液が圧延材１０に流下することで、圧延材１０におけるブレード８１によって切断される箇所が過度に冷却されることがある。この状態で当該箇所が切断されると、フランジ１１が変形してフランジ直角度Ｔに悪影響を与える場合がある。本実施形態では、水切り部８４によって、第５冷却ノズル８３ａ，８３ｂからの冷却液が圧延材１０に対して流下する量を低減しており、圧延材１０の切断箇所が過度に冷却されることが抑制されるため、フランジ直角度Ｔの悪化を抑制できる。

［制御装置による冷却ユニットの駆動処理手順］
次に、図１４を参照して、制御装置９０が下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６を駆動して圧延材１０を冷却する処理手順の一例を説明する。

図１４に示すように、ステップＳ１において、センサ４４は、圧延材１０の先端部１０ａが上流側誘導装置４０に搬送されたことを検知し、第１検知信号を制御部９１に出力する。制御部９１は、センサ４４から第１検知信号が入力されたときを基準として、冷却処理における経過時間のタイマによる計時を開始する。

ステップＳ２において、制御部９１は、基準時から第１所定時間が経過したときに、上側冷却ユニット４６を駆動する処理を実行する。これにより、圧延材１０の先端部１０ａにおいて、上側のフィレット１３に対して第３冷却ノズル４６ａ，４６ｂから冷却液を噴射する。このとき、下側冷却ユニット４５は、駆動されない。ここでの第１所定時間とは、センサ４４から第１検知信号が入力されたときを基準として、記憶部９２に保管される圧延材製造システム１のラインスピードや圧延材１０の製品サイズから算出される時間であって、圧延材１０の先端部１０ａが上側冷却ユニット４６の下方に到達する時間である。

次いで、ステップＳ３において、制御部９１は、基準時から第２所定時間が経過したときに、下側冷却ユニット４５を駆動する処理を実行する。これにより、圧延材１０の終端部１０ｂにおいて、下側のフィレット１３に対して第２冷却ノズル４５ａ，４５ｂから冷却液を噴射する。このとき、上側冷却ユニット４６は、駆動されない。ここでの第２所定時間とは、センサ４４から第１検知信号が入力されたときを基準として、記憶部９２に保管される圧延材製造システム１のラインスピードや、圧延材１０の製品サイズから算出される時間であって、圧延材１０の終端部１０ｂが下側冷却ユニット４５の上方に到達する時間である。

また、ステップＳ４において、センサ４４は、圧延材１０の終端部１０ｂが上流側誘導装置４０に搬送されたことを検知し、第２検知信号を制御部９１に出力する。制御部９１は、センサ４４から第２検知信号が入力されたことに基づき、終端部１０ｂが上流側誘導装置４０を通過したタイミングで冷却処理を終了する。

このようにして、制御部９１は、下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６を特定のタイミングで駆動して、圧延材１０の前後方向における特定の領域を冷却することで、圧延材１０の前後方向における各部を好適に冷却できる。上記の例では、先端部１０ａにおいて、上側冷却ユニット４６で上側のフィレット１３を冷却し、終端部１０ｂにおいて下側冷却ユニット４５で下側のフィレット１３を冷却することで、先端部１０ａにおける上下の温度差と、終端部１０ｂにおける上下の温度差との差を低減できる。

上記実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）冷却されやすい圧延材１０の上部に対して上側冷却ユニット４６を設け、冷却されにくい圧延材１０の下部に対して冷却装置３０および下側冷却ユニット４５の２つ冷却機構を設けている。これにより、仕上げ圧延処理の前に、圧延材１０のフランジ直角度Ｔの傾向に応じて適切な箇所に冷却液を噴射して、デスケーリング処理で生じた圧延材１０における上下の温度差を低減できる。したがって、圧延材１０におけるフランジ直角度Ｔの寸法安定性を向上できる。

（２）下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６を上流側誘導装置４０に設けることで、上流側誘導装置４０で位置決めされた状態の圧延材１０に対して、適切な箇所に精度よく冷却液を噴射することができ、冷却効率を高めることができる。これにより、圧延材１０のフランジ直角度Ｔの寸法安定性をさらに向上できる。

（３）冷却装置３０、下側冷却ユニット４５、および、上側冷却ユニット４６がフィレット１３に対して冷却液を噴射することで、フランジ直角度Ｔが悪化する原因となる圧延材１０における上下の温度差に伴う変形を好適に抑制できる。したがって、圧延材１０のフランジ直角度Ｔの寸法安定性をさらに向上できる。

（４）上側ロール６１の下方に遮蔽部材５０を設けることで、ロール冷却ユニット６２から上側ロール６１に噴射された冷却液が上部空間１４に流れ落込む量を低減できるため、上部空間１４に滞留する冷却液の量を低減できる。これにより、圧延材１０における上下の温度差をさらに低減でき、また、先端部１０ａにおける上下の温度差と、終端部１０ｂにおける上下の温度差との差も低減できる。したがって、圧延材１０のフランジ直角度Ｔの寸法安定性をさらに向上できる。

（５）遮蔽部材５０が搬送方向においてスライド可能な構成とすることで、遮蔽部材５０を上側ロール６１の径に応じた好適な位置に移動させることが容易となる。
（６）カバー８２に水切り部８４を設けることで、第５冷却ノズル８３ａ，８３ｂから噴射される冷却液が圧延材１０に流下することによって、圧延材１０におけるブレード８１で切断される箇所が過度に冷却されることが抑制されるため、圧延材１０における切断に伴う変形を低減できる。

（７）センサ４４が圧延材１０の先端部１０ａを検知したときを基準として、制御部９１が下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６のそれぞれを特定のタイミングで駆動することで、圧延材１０の前後方向における特定の領域を冷却できる。これにより、圧延材１０の前後方向で上下の温度差の傾向が異なる場合であっても、前後方向の各部における上下の温度差を効果的に低減できる。したがって、圧延材１０におけるフランジ直角度Ｔの寸法安定性をさらに向上できる。

（８）先端部１０ａにおいて、上側冷却ユニット４６で上側のフィレット１３を冷却し、終端部１０ｂにおいて下側冷却ユニット４５で下側のフィレット１３を冷却することで、先端部１０ａにおける上下の温度差と、終端部１０ｂにおける上下の温度差との差を低減できる。

（９）仕上げ圧延機６０の上流にエアブロー装置１００ａ，１００ｂを設けることで、デスケーリング処理によって上部空間１４に滞留した高圧水を除去できる。これにより、圧延材１０における上下の温度差をより低減でき、また、先端部１０ａにおける上下の温度差と、終端部１０ｂにおける上下の温度差との差も低減できる。したがって、圧延材１０のフランジ直角度Ｔの寸法安定性をさらに向上できる。

なお、上記実施形態は以下のように適宜変更して実施することもできる。
・制御部９１によって、上側冷却ユニット４６で先端部１０ａにおける上側のフィレット１３を冷却し、下側冷却ユニット４５で終端部１０ｂにおける下側のフィレット１３を冷却する構成を例示した。しかし、これに限定されず、圧延材１０のフランジ直角度Ｔの傾向に応じて冷却箇所を適宜選択すればよい。また、制御部９１が、先端部１０ａと終端部１０ｂとの間に位置する中央部においても、下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６の駆動状態を切り替える構成でもよい。

・制御部９１が下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６のそれぞれを特定のタイミングで駆動する構成を例示した。しかし、これに限定されず、例えば、圧延材１０の前後方向におけるフランジ直角度Ｔの差が小さい場合は、タイミングによる制御ではなく、第２冷却ノズル４５ａ，４５ｂおよび第３冷却ノズル４６ａ，４６ｂのうち、フランジ直角度Ｔの傾向に応じた何れかのノズルを常に駆動する構成でもよい。

・制御部９１が下側冷却ユニット４５および上側冷却ユニット４６に加えて冷却装置３０を統括制御する構成であってもよい。この場合、例えば、デスケーリング装置２０などにセンサ４４に相当する検知機を設け、当該検知機と制御部９１とを接続する。これにより、制御部９１は、当該検知機よりも下流に位置する冷却装置３０、下側冷却ユニット４５、および、上側冷却ユニット４６のそれぞれを特定のタイミングで駆動し、圧延材１０の前後方向における任意の箇所に対して冷却液を噴射するように制御できる。

・上流側誘導装置４０は、センサ４４を備える構成に限定されず、例えば、上流側誘導装置４０よりも上流に位置する何れかの装置が圧延材１０の先端部を検知する検知機を備え、当該検知機を備える装置よりも下流に位置する装置が連動する構成であってもよい。この場合でも、制御部９１が、第２冷却ノズル４５ａ，４５ｂおよび第３冷却ノズル４６ａ，４６ｂを駆動して、圧延材１０の上下方向および前後方向における特定の領域を冷却できる。

・上流側誘導装置４０が制御装置９０を備え、制御部９１が、センサ４４が圧延材１０の先端部を検知したときを基準として、下側冷却ユニット４５と上側冷却ユニット４６とを所定のタイミングで駆動する構成を例示した。しかし、上流側誘導装置４０が制御装置９０を備える構成に限定されず、例えば、圧延材製造システム１全体を制御する制御システムによって、下側冷却ユニット４５と上側冷却ユニット４６とを所定のタイミングで駆動する構成でもよい。

・切断機８０は、水切り部８４を備える構成に限定されず、例えば、水切り部８４を設けずに、高圧エアを噴射するエアブロー機構を設け、第５冷却ノズル８３ａ，８３ｂから噴射される冷却液が圧延材１０に対して流下しないようにする構成でもよい。この場合でも、上部空間１４に滞留する冷却液の量を低減でき、また、圧延材１０におけるブレード８１によって切断される箇所が過度に冷却されることが抑制されるため、圧延材１０における切断に伴う変形を低減できる。

・遮蔽部材５０が搬送方向においてスライド可能な構成に限定されず、例えば、上側ロール６１の径に応じて、固定部材５４を取り外して移動させることで位置調整可能な構成でもよい。この場合でも、ロール冷却ユニット６２からの冷却液が上部空間１４に流れ込む量を低減できる。

・上流側誘導装置４０の上部に遮蔽部材５０を設ける構成を例示した。しかし、これに限定されず、例えば、冷却装置３０、下側冷却ユニット４５、および、上側冷却ユニット４６によって、先端部１０ａにおける上下の温度差と、終端部１０ｂにおける上下の温度差との差を十分低減できるのであれば、遮蔽部材５０を設けなくてもよい。

・エアブロー装置１００ａ，１００ｂによって、上部空間１４に滞留する冷却液を取り除く構成を例示した。しかし、これに限定されず、例えば、冷却装置３０、下側冷却ユニット４５、および、上側冷却ユニット４６によって、先端部１０ａにおける上下の温度差と、終端部１０ｂにおける上下の温度差との差を十分低減できるのであれば、エアブロー装置１００ａ，１００ｂを設けなくてもよい。また、エアブロー装置１００ａ，１００ｂのうち一方のみを設ける構成でもよい。

・遮蔽部材５０の形状は、Ｔ字状に限定されず、上部空間１４を覆うことができる形状であればよく、例えば、長方形であってもよい。この場合でも、上部空間１４に滞留する冷却液の量を低減できる。

・冷却装置３０、下側冷却ユニット４５、上側冷却ユニット４６、ロール冷却ユニット６２、および、ブレード冷却ユニット８３のそれぞれにおいて、冷却ノズルの数は限定されず、例えば、冷却を必要とする箇所、必要とする冷却量、および、一つの冷却ノズルあたりの冷却量などに基づいて、適宜必要数量設けられればよい。

・冷却装置３０、下側冷却ユニット４５、上側冷却ユニット４６、ロール冷却ユニット６２、および、ブレード冷却ユニット８３のそれぞれにおいて、冷却液は、冷却水に限定されず、例えば、熱間圧延用の油であってもよい。

１…圧延材製造システム
１０…圧延材
１１…フランジ
１２…ウェブ
１３…フィレット
２０…デスケーリング装置
３０…冷却装置
４０…上流側誘導装置
４４…センサ
４５…下側冷却ユニット
４６…上側冷却ユニット
５０…遮蔽部材
６０…仕上げ圧延機
６１…上側ロール
６２…ロール冷却ユニット
７０…下流側誘導装置
８０…切断機
８１…ブレード
８２…カバー
８３…ブレード冷却ユニット
８４…水切り部
９０…制御装置

Claims (6)

1. 一対のフランジと、前記一対のフランジを繋ぐウェブとを備える粗圧延処理された後の圧延材に対して仕上げ圧延処理を行う圧延材製造システムであって、
   前記粗圧延処理された前記圧延材のスケールを高圧水によって除去するデスケーリング処理を行うデスケーリング装置と、
   前記デスケーリング処理が施された前記圧延材に対して前記仕上げ圧延処理を行う仕上げ圧延機と、
   前記仕上げ圧延機に対して前記圧延材を誘導する誘導装置と、
   前記デスケーリング装置と前記誘導装置との間に配置される第１冷却機構と、
   前記誘導装置に設けられる第２冷却機構および第３冷却機構と、を備え、
   前記第１冷却機構および前記第２冷却機構は、前記圧延材の下部であって、前記ウェブと前記フランジとがなす下側角部に向かって冷却液を噴射し、
   前記第３冷却機構は、前記圧延材の上部であって、前記ウェブと前記フランジとがなす上側角部に向かって冷却液を噴射する
   圧延材製造システム。
2. 前記仕上げ圧延機は、前記圧延材の上方に位置するロールと、前記ロールを冷却する第４冷却機構とを備え、
   前記誘導装置は、前記圧延材と前記ロールとの間に位置する遮蔽部材を備える
   請求項１に記載の圧延材製造システム。
3. 前記遮蔽部材は、前記圧延材の搬送方向において位置調整可能となるように設けられる
   請求項２に記載の圧延材製造システム。
4. 前記仕上げ圧延処理が施された前記圧延材を切断する切断機をさらに備え、
   前記切断機は、回転することで前記圧延材を切断するブレードと、前記ブレードを覆うカバーと、前記ブレードを冷却する第５冷却機構とを備え、
   前記カバーは、前記ブレードの各面と対向する内側面に配置される水切り部を備える
   請求項１ないし３のうち何れか１項に記載の圧延材製造システム。
5. 前記誘導装置は、前記圧延材における前後方向の先端部が前記誘導装置に達したことを検知する検知部と、前記第２冷却機構および前記第３冷却機構を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記検知部が前記先端部を検知したときを基準として、前記第２冷却機構および前記第３冷却機構のそれぞれを特定のタイミングで駆動する
   請求項１ないし４のうち何れか１項に記載の圧延材製造システム。
6. 一対のフランジと、前記一対のフランジを繋ぐウェブとを備える粗圧延処理された後の圧延材に対して仕上げ圧延処理を行う圧延材の製造方法であって、
   前記粗圧延処理された前記圧延材のスケールをデスケーリング装置の高圧水によって除去するデスケーリング工程と、
   第１冷却機構によって、前記デスケーリング工程に伴う前記圧延材の温度差を調整するために前記圧延材を冷却する第１冷却工程と、
   前記圧延材を仕上げ圧延機に誘導する誘導装置が備える第２冷却機構および第３冷却機構によって、前記温度差を調整するために前記圧延材を冷却する第２冷却工程と、
   前記仕上げ圧延機によって、前記第１冷却工程および前記第２冷却工程で冷却された前記圧延材に対して仕上げ圧延処理を行う仕上げ圧延工程と、を含み、
   前記第１冷却工程において、前記第１冷却機構が前記圧延材の下部であって、前記ウェブと前記フランジとがなす下側角部に向かって冷却液を噴射し、
   前記第２冷却工程において、前記第２冷却機構が前記下側角部に向かって冷却液を噴射し、前記第３冷却機構が前記圧延材の上部であって、前記ウェブと前記フランジとがなす上側角部に向かって冷却液を噴射する
   圧延材の製造方法。

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