JP4682894B2 - U-shaped steel sheet pile cooling equipment and cooling method - Google Patents
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Description
本発明は、熱間仕上圧延後にU形鋼矢板を冷却するためのU形鋼矢板の冷却設備および冷却方法に関するものである。 The present invention relates to a U-shaped steel sheet pile cooling facility and a cooling method for cooling a U-shaped steel sheet pile after hot finish rolling.
図6は、U形鋼矢板の一般的な形状を示す断面図である。図6に示すように、U形鋼矢板1は、ウェブ部2、フランジ部3及び爪部4によって構成されている。このU形鋼矢板1は、一般に素材を加熱し、粗圧延機、一台以上の中間圧延機、仕上圧延機によって圧延され、例えば分割機(鋸断機ともいう)によって所定の製品長に分割されて、冷却床にてほぼ常温にまで冷却される。一般に、ウェブ部2の肉厚がフランジ部3の肉厚より厚いため、圧延終了直後は、ウェブ部2の方がフランジ部3より温度が高く、ときにはその温度差が100℃以上となる。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a general shape of a U-shaped steel sheet pile. As shown in FIG. 6, the U-shaped
図7は、仕上圧延後のウェブ部2とフランジ部3の温度履歴を示す線図である。ウェブ部2及びフランジ部3はともに変態点以上の温度で仕上圧延を終了するのが一般的であるが、仕上圧延後の図7の(イ)においては、肉厚の薄いフランジ部3が先に変態し、その変態膨張によって、図8に示すように、ウェブ部2を内側にし、フランジ部3の爪部4を外側とする上反りが発生する。
その後、図7の(ロ)においては、フランジ部3は変態が終了してますます温度が低下するのに対し、肉厚の厚いウェブ部2は、変態が開始され、その変態発熱によって温度低下が鈍化し、ときには温度上昇に転ずることもある。フランジ部3はウェブ部2よりも温度降下が大きく熱収縮も大きいため、図9に示すように、ウェブ部2を外側にしフランジ部3の爪部4を内側とする下反りが発生する。
図7の(ハ)では、ウェブ部2の変態が終了し、U形鋼矢板1の断面内での熱拡散や周囲への放熱が進んで、ウェブ部2とフランジ部3の温度差がある程度小さくなると下反りは低減し、最終的には上反りへと変化する。
FIG. 7 is a diagram showing the temperature history of the
Thereafter, in (b) of FIG. 7, the temperature of the
In FIG. 7C, the transformation of the
このような反りが発生すると、搬送の際に反った部分がエプロン11やテーブルロール10にぶつかって変形し、この部分が製品とならず、歩留まりを低下させるばかりか、設備を破損させるなどの問題も発生する。また、搬送能力が低下し、生産性を著しく低下させる。特に下反りが発生した場合は、図9に示すように、U形鋼矢板1の先端と尾端が搬送テーブルのエプロン11に乗り上げ、テーブルロール10と接触しなくなるため、搬送が不能となる。その結果、前述のように、ウェブ部2とフランジ部3の温度差が小さくなって下反りが小さくなるまで、その場で放冷し、待機しなければならない。
When such warping occurs, the warped part is deformed by colliding with the
この下反りを解消あるいは低減させる手法として、従来、以下の技術が提案されている。
最終仕上圧延前にウェブ部2の温度をフェライト変態温度Ar3 以下に設定し、かつウェブ部2とフランジ部3の温度差を50℃以内に設定して、図6に示す逆U字姿勢で仕上圧延を行い、その後、U形鋼矢板1を反転させてU字姿勢で冷却を行う方法がある(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, the following techniques have been proposed as a method for eliminating or reducing the downward warping.
Before the final finish rolling, the temperature of the
また、仕上圧延終了後、直ちにU形鋼矢板1を反転してU字姿勢の状態で先端部分と後端部分を拘束し、ウェブ部2とフランジ部3の温度差を80℃以下になるまで強制冷却を行う方法もある(例えば、特許文献2参照)。
Moreover, immediately after finishing rolling, the U-shaped
しかしながら、従来の方法(特許文献1)では、下反りを防止するために、U形鋼矢板をU字姿勢にするための反転装置が新たに必要となり、膨大な設備コストがかかるという問題があった。また、U字姿勢で搬送すると、テーブルロールと接触するため、ウエブ表面に疵が発生する恐れがあった。 However, in the conventional method (Patent Document 1), in order to prevent downward warping, a reversing device for making the U-shaped steel sheet pile into a U-shape is newly required, and there is a problem that enormous equipment costs are required. It was. Further, when the sheet is conveyed in a U-shaped posture, it comes into contact with the table roll, so that wrinkles may occur on the web surface.
また、仕上圧延終了後拘束し、強制冷却を行う従来の方法(特許文献2)では、U形鋼矢板の製造ライン内に拘束装置が設置されることになり、設備コストがかかるという問題があった。また、反転や拘束をするためには時間がかかり、生産性を著しく阻害するという問題があった。 Further, in the conventional method (Patent Document 2) in which restraint is performed after finish rolling and forced cooling is performed, a restraint device is installed in the production line of the U-shaped steel sheet pile, and there is a problem that equipment costs are increased. It was. In addition, there is a problem that it takes time to invert and restrain, and the productivity is remarkably hindered.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、U形鋼矢板を逆U字姿勢で圧延し、冷却を行うことによって、反りを防止することができるU形鋼矢板の冷却設備および冷却方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and a U-shaped steel sheet pile cooling facility capable of preventing warpage by rolling a U-shaped steel sheet pile in an inverted U-shaped posture and performing cooling. An object is to provide a cooling method.
本発明にかかるU形鋼矢板の冷却設備は、U形鋼矢板の仕上圧延機からその搬送方向の下流側に位置するエアーノズルであって、流速10m/s以上の空気をU形鋼矢板のウェブの上面もしくは下面または両面に供給するエアーノズルを、搬送方向に、U形鋼矢板のウェブ幅の2倍以内の間隔で連続的に配するものである。 The cooling equipment for the U-shaped steel sheet pile according to the present invention is an air nozzle located on the downstream side in the conveying direction from the finishing mill of the U-shaped steel sheet pile, and air having a flow rate of 10 m / s or more is supplied to the U-shaped steel sheet pile. The air nozzles to be supplied to the upper surface, the lower surface or both surfaces of the web are continuously arranged in the conveying direction at intervals within twice the web width of the U-shaped steel sheet pile.
また、U形鋼矢板の冷却設備は、ウェブ上面に空気を供給するエアーノズルを、搬送テーブル上から側方に退避させておき、U形鋼矢板の先端が進入した後にU形鋼矢板の上方にエアーノズルを移動させて、送風冷却を開始するものである。 Also, the cooling equipment for the U-shaped steel sheet pile has the air nozzle that supplies air to the upper surface of the web retracted from the conveyance table to the side, and after the tip of the U-shaped steel sheet pile has entered, The air nozzle is moved to start air cooling.
本発明にかかるU形鋼矢板の冷却方法は、U形鋼矢板の仕上圧延機から搬送方向下流側において、エアーノズルにより流速10m/s以上の空気を、厚さが12mm以上であるU形鋼矢板のウェブの上面もしくは下面または両面に供給することにより、自然放冷を超える冷却速度から焼入速度未満でウェブを冷却するものである。 The cooling method of the U-shaped steel sheet pile according to the present invention is a U-shaped steel having a thickness of 12 mm or more by air at a flow rate of 10 m / s or more by an air nozzle on the downstream side in the conveying direction from the finishing mill of the U-shaped steel sheet pile. By feeding the sheet pile on the upper surface, lower surface or both surfaces of the web, the web is cooled from a cooling rate exceeding natural cooling to a quenching rate.
また、U形鋼矢板の冷却方法は、仕上圧延後の分割作業中または分割待機中に、U形鋼矢板のウェブを冷却するものである。 Moreover, the cooling method of a U-shaped steel sheet pile cools the web of a U-shaped steel sheet pile during the division | segmentation operation | work after finishing rolling, or the division | segmentation standby.
また、U形鋼矢板の冷却方法は、ウェブの上面に空気を供給するエアーノズルを、搬送テーブル上から側方に退避させておき、U形鋼矢板の先端が進入した後にU形鋼矢板の上方にエアーノズルを移動させて、送風冷却を開始するものである。 Moreover, the cooling method of the U-shaped steel sheet pile is such that the air nozzle that supplies air to the upper surface of the web is retracted from the conveyance table to the side, and after the tip of the U-shaped steel sheet pile enters, The air nozzle is moved upward to start air cooling.
本発明によれば、U形鋼矢板の仕上圧延後に発生する下反りを防止することができ、生産性の大幅な向上を図ることができる。また、仕上圧延前の冷却装置、仕上圧延後の反転装置や拘束装置が不要であり、設備コストを低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the downward curvature which generate | occur | produces after the finish rolling of a U-shaped steel sheet pile can be prevented, and productivity can be improved significantly. Moreover, the cooling device before finish rolling, the reversing device after finishing rolling, and the restraint device are unnecessary, and the equipment cost can be reduced.
図1及び図2は、本発明の一実施の形態に係るU形鋼矢板の冷却設備の説明図及びその要部の斜視図である。図に示すように、U形鋼矢板1は、ウェブ部2、フランジ部3及び爪部4から構成されており、U形鋼矢板1の有効幅はx、有効高さはyである。そして、U形鋼矢板1は逆U字姿勢で搬送ライン上に載置されており、テーブルロール10に接触してエプロン11上を搬送されるようになっている。エプロン11には幅方向のほぼ中央に貫通孔12が設けられており、貫通孔12内にはウェブ部2の下方より空気を噴射する下部エアーノズル13が取り付けられ、下部エアー配管14を介して下方より上方に送風してウェブ部2の下面を冷却するようになっている。
FIG.1 and FIG.2 is explanatory drawing of the cooling equipment of the U-shaped steel sheet pile which concerns on one embodiment of this invention, and the perspective view of the principal part. As shown in the figure, the U-shaped
また、ウエブ部2の上方には下部エアーノズル13と対向して、空気を噴射する上部エアーノズル20が取り付けられ、上部エアー配管21を介して上方より下方に送風してウェブ部2の上面を冷却するようになっている。なお、この上部エアーノズル20は、通常は搬送ライン上方からずれて、図3に示す位置(側方)に退避している。U形鋼矢板1の生産ラインでは、H形鋼など他の種類の形鋼を生産する場合があるうえ、U形鋼矢板1の先端が上に反って進入してくる場合には、退避していると、上部エアーノズル20などが破損しないですむ。なお、搬送ライン上には分割機30(図5参照)が設けられている。
Further, an
U形鋼矢板1の冷却は以下のようにして行われる。図1、図2及び図5に示すように、U形鋼矢板1を逆U字姿勢にして、仕上圧延機40を出て搬送ライン上を搬送されるU形鋼矢板1のウェブ部2の上面と下面を、上下のエアーノズル20,13からの空気を噴射して送風冷却する。このとき、送風冷却する部分は、長手方向に分割する前のU形鋼矢板1の長さの50%以上の長さとすればよい。50%より長ければ、送風中は下反りが発生しにくくなり、図4に示すように、生産能率が急激に上昇する。逆に、50%より短いと、U形鋼矢板1の部分的な下反りを許容することとなり、生産能率の向上効果はほとんど期待できなくなる。ただし、この50%という基準は、設備で許容できる下反り量によって変化する場合がある。
The U-shaped
上下のエアーノズル20,13が、搬送方向にU形鋼矢板1のウエブ幅の2倍以内の間隔で設置されれば、空気がウェブ部2に当たる面積率を十分に確保することができる。これは、空気噴射では水などの液体噴射の場合と違って、上下のエアーノズル20,13から広角に噴射することができず、広くても噴射角が50°程度であり、また噴射範囲22が円形になるという特徴を持つためである。搬送方向が長軸となる楕円状の噴射ができないので、搬送方向にU形鋼矢板1のウエブ幅の2倍以上の間隔で上下のエアーノズル20,13を設置することは好ましくない。
If the upper and
上下のエアーノズル20,13から噴出する空気の流速を10m/s以上とすれば、放冷の場合と比べて冷却速度が1.3〜3倍程度になるので、その分、搬送に要する時間が短くなって、生産性が向上する。流速が10m/s以下であると、噴射圧力が低いため、冷却能力が著しく低下するうえ、上下のエアーノズル20,13間の噴射量のばらつきも大きくなるので、好ましくない。
If the flow velocity of the air ejected from the upper and
本発明によれば、ウェブ部2の冷却速度を自然放冷を超え、かつ、焼入速度未満で送風冷却するので、従来の放冷を行っていた場合と冷却履歴がほとんど変わらず、良好な品質が得られる。焼入速度は、鋼の成分によって異なるため、フォーマスタ試験などによってあらかじめ冷却速度の上限を把握し、それより小さい冷却速度で冷却すればよい。焼入速度以上であれば、伸びなどの機械的性質が満足されなくなることがあるので、好ましくない。なお、上記の説明では、上下のエアーノズル20,13から空気を噴射してU形鋼矢板1のウエブ部2を冷却する場合を示したが、状況によりいずれか一方のエアノズル(20又は13)からのみ空気を噴射してウエブ部2を冷却してもよい。
According to the present invention, since the cooling rate of the
本発明の技術を、ウェブ部2の厚みが18mm、ウェブ部2の幅が360mm、フランジ部3の厚みが11mm、有効幅xが600mm、有効高さyが210mmのU形鋼矢板1を製造する場合に適用した実施例を、従来の技術と比較して説明する。なお、フォーマスタ試験で調査したこの鋼の焼入速度は4℃/sであった。すべての条件で、図5に示すように、圧延ラインの仕上圧延機40と分割機30の間で、かつ、U形鋼矢板1の上下に、U形鋼矢板1の左右対称軸上の搬送方向に沿って、一列に400mmピッチで、上下に各90ずつエアーノズル20,13を設置した。50°の噴射角を持つエアーノズル20,13からは、空気を、流量0.57Nm3 /minで円錐状に噴射した。ウェブ部2の上部に噴射された空気は、すぐに周囲へ拡散したので、フランジ部3を冷却させることがなかった。また、ウェブ部2の下部に噴射された空気は、U形鋼矢板1の先尾端から、エプロン11との間を開口部として流出するほか、フランジ部3の内面に沿って流れ、U形鋼矢板1の爪部4の下端とエプロン11の隙間から流出した。
The technology of the present invention is used to manufacture a U-shaped
表1に、実施例において必要な設備、送風冷却による温度降下、冷却速度および実施結果としての生産能率を、従来の技術と比較して示す。 Table 1 shows the equipment required in the examples, the temperature drop due to air cooling, the cooling rate, and the production efficiency as a result of the implementation in comparison with the conventional technology.
比較例1は、仕上圧延前に冷却を行い、仕上圧延後にU字姿勢に反転した後、拘束し、冷却を行う従来技術である。仕上圧延前の冷却で、ウェブ部2の温度をフェライト変態温度Ar3 以下まで下げるために、最も長い時間を要し、生産能率が70ton/hrであった。
Comparative Example 1 is a conventional technique in which cooling is performed before finish rolling, and the U-shaped posture is reversed after finishing rolling, and then restrained and cooled. It took the longest time to lower the temperature of the
比較例2は、仕上圧延前に冷却を行わず、仕上圧延後にU字姿勢に反転した後、拘束し、冷却を行う従来技術である。仕上圧延が終了するのを待って、製品を反転させ、拘束して冷却するなどのハンドリングに、長い時間を要したために、生産能率は80ton/hrであった。 Comparative Example 2 is a conventional technique in which cooling is not performed before finish rolling, but is constrained and cooled after being reversed to a U-shaped posture after finish rolling. The production efficiency was 80 ton / hr because a long time was required for handling such as inverting, restraining and cooling the product after finishing rolling was finished.
実施例1は、本発明の技術であり、仕上圧延前の冷却は行わず、仕上圧延後、逆U字姿勢を変えずに分割機30まで搬送し、停止させて分割作業を行っている間に、分割前の製品長さ60mに対し、60%の長さすなわち36mの送風冷却設備を設置し、ウェブ部2を、冷却速度2℃/sで冷却させたものである。
また、U形鋼矢板1が分割機30に進入すると同時に、ウェブ部2の上下部への空気の噴出を開始した。上下のエアーノズル20,13から噴出する空気の流速を30m/sとした。冷却速度を2℃/sとする弱冷却を行ったため、冷却中に焼きが入ることはなく、従来製造しているU形鋼矢板1の材質と同じものが得られた。
Example 1 is a technique of the present invention, in which cooling before finish rolling is not performed, and after finish rolling, the workpiece is transported to the dividing
Moreover, at the same time when the U-shaped
従来技術(比較例1,2)と比べると、仕上圧延前の冷却装置、仕上圧延後の反転装置および拘束装置が不要となったので、設備コストを大幅に低減することができた。また、製品長さの中心付近60%の長さでウェブ部2を冷却したので、仕上圧延後の下反りが一部低減され、下反りによる搬送不能となる時間が短くなった。いずれの従来技術も生産能率が低かったのに対し、仕上圧延前の冷却、反転、拘束の時間がなくなり、仕上圧延後の分割作業中の停止している状態で冷却を行ったために、時間を有効に利用することができたので、生産能率は105ton/hrに向上した。
Compared with the prior art (Comparative Examples 1 and 2), the cooling device before finish rolling, the reversing device after finish rolling, and the restraint device are no longer necessary, and thus the equipment cost can be greatly reduced. In addition, since the
1 U形鋼矢板、2 ウェブ部、3 フランジ部、4 爪部、10 テーブルロール、11 エプロン、13 下部エアーノズル、14 下部エアー配管、20 上部エアーノズル、21 上部エアー配管、22 エアーの噴射範囲、30 分割機、40 仕上圧延機、x 有効幅、y 有効高さ。
1 U-shaped steel sheet pile, 2 web part, 3 flange part, 4 claw part, 10 table roll, 11 apron, 13 lower air nozzle, 14 lower air pipe, 20 upper air nozzle, 21 upper air pipe, 22
Claims (5)
The air nozzle for supplying air to the upper surface of the web is retracted to the side from the transfer table, and the air nozzle is moved above the U-shaped steel sheet pile after the tip of the U-shaped steel sheet pile has entered. The cooling method for the U-shaped steel sheet pile according to claim 3, wherein the cooling of the blow is started.
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