JP4126908B2

JP4126908B2 - Steel cooling method

Info

Publication number: JP4126908B2
Application number: JP2001398840A
Authority: JP
Inventors: 幸生藤井
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003193126A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形鋼や厚鋼板等の鋼材を冷却装置内でオシレーションする冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、建築等の鋼構造物に使用される鋼材に対して、高強度化や高靭性化が求められている。さらに建築物の柱材や梁材として用いられるＨ形鋼においては、耐震性を向上させるために、低ＹＲ化に対する要望も高まっている。これらの材質要求を満足させるため、Ｈ形鋼の製造方法として、圧延と冷却とを組み合わせた制御圧延・制御冷却が普及しつつある。このＨ形鋼の冷却において、低温まで冷却する場合やフランジの厚いＨ形鋼を加速冷却する場合等で長時間に亘り冷却するとき、Ｈ形鋼を冷却装置内でオシレーション（往復運動）させて冷却する方法が一般的である。
【０００３】
また、厚板の加速冷却においても、同様の目的で冷却装置内で鋼板を前後進させるオシレーション冷却方法が採用されている。
【０００４】
オシレーション冷却の他の目的は、厚板や形鋼の冷却装置では、特に下面の冷却においてテーブルロールの配置や下部構造強度等からノズルを配置できるピッチに限界があり、冷却が不均一になる部分が発生するため、この冷却むらをできるだけ小さくすることである。
【０００５】
形鋼や厚鋼板をオシレーションしながら冷却する場合、先進していた動きが止まり、逆方向に後進するまでの間の形鋼や厚鋼板の先端部と後端部が停止する位置が、間隔を置いて配置されたノズル列のどの部分にくるかによって冷却の均一度が一定にならないという問題が生じる。
【０００６】
被冷却材が一定ピッチＬで設けられた冷却ノズルの上をオシレーションしながら冷却されているとき、被冷却材の先端が一定距離移動し、一旦停止し、次に逆方向に動き出す。このある方向の動きから一旦停止し再び動き出すまでの間、ノズル直下で停止した部分は停止中冷却され続けて過冷却され、丁度ノズルとノズルの中間に停止した部分は冷却されないので冷却不足となる。このように先進から減速し、停止し、方向を変えて加速して後進するときにノズル列のどこに停止するかによって鋼材各部の冷却が不均一となる。
【０００７】
Ｈ形鋼や厚板等の鋼材のオシレーション冷却方法に関して、従来技術として、特開昭５９−１８２９２１号には、鋼板をオシレーション冷却する際、オシレーション折返し位置を前回以前の折返し位置と異なるように制御して、冷却ムラをなくして鋼板の長手方向を均一に冷却する方法が示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術の方法は、下面冷却について検討されたもので、ハースロールに接している鋼板の位置が常に一定にならないようにオシレーション折り返し位置を制御する技術であり、ノズル間での冷却の不均一性については何ら検討されていない。
【０００９】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、鋼材長さ方向を均一に冷却するための鋼材の冷却方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の鋼材の冷却方法は以下のような特徴を有する。
【００１１】
（イ）鋼材を水平方向にオシレーションさせて冷却するか、または冷却装置を水平方向にオシレーションさせて鋼材を冷却する際に、前記オシレーション移動量Ｌを下式（１）とするように制御することを特徴とする鋼材の冷却方法。
（Ｎ＋０．５）×Ｐ＜Ｌ＜（Ｎ＋０．９）×Ｐ＜Ｌ₀−Ｌ_k…（１）
ここで、Ｐ：冷却装置のノズルピッチ、Ｎ：０を含む３以下の正の整数、Ｌ₀：冷却装置長さ、Ｌ_k：鋼材長さ
（ロ）鋼材を水平方向にオシレーションさせて冷却するか、または冷却装置を水平方向にオシレーションさせて鋼材を冷却する際に、下式（１）を満足する最大の正の整数ＮをＮmaxとしたときに、前記オシレーションＬを下式（２）とするように制御することを特徴とする請求項１に記載の鋼材の冷却方法。
（Ｎ＋０．５）×Ｐ＜Ｌ＜（Ｎ＋０．９）×Ｐ＜Ｌ₀−Ｌ_k…（１）
（Ｎmax＋０．５）×Ｐ＜Ｌ＜（Ｎmax＋０．９）×Ｐ＜Ｌ₀−Ｌ_k…（２）
ここで、Ｐ：冷却装置のノズルピッチ、Ｎmax：上記（１）式を満足する最大の０を含む正の整数、Ｎ：０を含む３以下の正の整数、Ｌ₀：冷却装置長さ、Ｌ_k：鋼材長さ
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は、本発明の鋼材の冷却方法の一実施形態を示すものである。
【００１３】
図１は、冷却装置に鋼材の搬送方向にノズルが複数配列したときの冷却水噴射パターンの一例を示すグラフであり、鋼材上面の水量分布をモデル化したものである。図中の三角形は冷却装置のノズル位置を示す。図１では冷却装置のノズルピッチをＰとして、冷却装置長さＬ₀はＬ₀＝８Ｐ、鋼材長さＬ_kはＬ_k＝４Ｐである。横軸は冷却装置内の位置（ｘ）を示し、縦軸は冷却装置内位置（ｘ）における水量分布ｙ＝ｇ（ｘ）を示す。ここでｘは、冷却装置の長手方向の任意の位置である。
【００１４】
本冷却装置は、ノズル直下での水量分布を１００％としたとき、ノズル間で５０％の水量分布が得られるようなノズル配置のものを用いた。この冷却装置内で、鋼材を距離２Ｐだけオシレーションさせて冷却し、その場合の水量分布の変化を検討した。
【００１５】
図２は、鋼材がオシレーション移動量２Ｐだけ移動したときの、鋼材のある位置における水量分布を時系列的に示すもので、図２（ａ）は図１における位置（ａ）、図２（ｂ）は図１における位置（ｂ）の水量分布である。ここで、Ｔ１はオシレーション時の停止時間、Ｔ２はオシレーション移動時間である。図２（ａ）から、（ａ）の位置における水量分布の時間平均値は７６．３％である。一方、図２（ｂ）から、（ｂ）の位置における水量分布の時間平均値は９２．９％である。
【００１６】
図３は、当該冷却装置により鋼材をオシレーション冷却したときの鋼材の全ての位置における図２に示す水量分布曲線（冷却曲線）の時間平均値ｈ（ｚ）を示すグラフである。ここでｚは、鋼材の長手方向の任意の位置である。
【００１７】
具体的には、ｈ（ｚ）_z=aは図１の冷却水噴射パターンを例えば鋼材内の位置（ｚ）から（鋼材内の位置（ｚ）＋移動時間Ｔ２×移動速度Ｖ）位置まで積分したものを（移動時間Ｔ２＋停止時間Ｔ１）で時間平均したもので下式（３）で示すものである。
【００１８】
ｈ（ｚ）＝［２×∫_z ^z+T2*V ｇ（ｘ）ｄｘ＋Ｔ１×｛ｇ（ｚ）＋ｇ（ｚ＋Ｔ２×Ｖ）｝］／｛（Ｔ１＋Ｔ２）×２｝…（３）
図３は鋼材の水量分布曲線（冷却曲線）の時間平均値に最大値および最小値があることを示している。つまり、図１の鋼材内の位置（ａ）における水量分布曲線の時間平均値が最小の７６．３％となり、鋼材内の位置（ｂ）における水量分布曲線の時間平均値が最大の９２．９％となる。
【００１９】
図３はオシレーション移動量を２Ｐとしたときの水量分布の一例であるが、オシレーション移動量を０から４Ｐまで変化させた場合について、図３と同様の水量分布曲線を求め、そのときの水量分布の時間平均値の最大と最小を求めた。図４は、横軸にオシレーション移動量、縦軸に水量分布の時間平均値の最大と最小の差を時間平均値ｈ（ｚ）のバラツキとしてプロットしたものである。図４でオシレ−ション移動量が２Ｐのときは、図３より９２．９−７６．３＝１６．６％となる。
【００２０】
図４は右下がりの曲線となり、均一冷却を行うには水量分布曲線の時間平均値ｈ（ｚ）のバラツキ値を最小にすればよく、そのためにはオシレーション移動量Ｌは大きいほどよいことがわかる。また、オシレーション移動量Ｌがノズルピッチの０．８倍の位置でバラツキが最低となる部分が存在する。すなわち、オシレーション移動量Ｌ＝（Ｎ＋０．８）Ｐのとき、バラツキ値は最小となり鋼材長手方向で均一な冷却を行うことができる（ここでＮ：０を含む正の整数）。
【００２１】
さらに、設備制約の範囲内、すなわち（Ｌ₀−Ｌ_k）以下（ここでＬ₀：冷却装置長さ、Ｌ_k：鋼材長さ）でＮを最大とすることにより、水量分布曲線の時間平均値ｈ（ｚ）のバラツキ値を最小にすることができる。
【００２２】
図５および図６は、本発明の鋼材の冷却方法の他の実施形態を示すもので、図１に比べてノズルの形状が異なった場合の例である。図５は冷却装置に鋼材の搬送方向にノズルが複数配列したときの冷却水噴射パターンｇ（ｘ）の他の例を示すグラフ、図６は、オシレーション移動量を０から４Ｐまで変化させた場合について、横軸にオシレーション移動量、縦軸に水量分布の時間平均値の最大と最小の差を時間平均値ｈ（ｚ）のバラツキとしてプロットしたものである。
【００２３】
図６は図４と同様に右下がりの曲線となり、均一冷却を行うにはオシレーション移動量Ｌは大きいほどよいことがわかる。また、オシレーション移動量Ｌがノズルピッチの０.８倍の位置でバラツキが最低となる部分が存在する。すなわち、オシレーション移動量Ｌ＝（Ｎ＋０．８）Ｐのとき、バラツキ値は最小となり鋼材長手方向で均一な冷却を行うことができる（ここでＮ：０を含む正の整数）。
【００２４】
図７および図８は、本発明の鋼材の冷却方法の他の実施形態を示すもので、図１、図５に比べてノズルの噴射角度が異なった場合の例である。図７は冷却装置に鋼材の搬送方向にノズルが複数配列したときの冷却水噴射パターンｇ（ｘ）の他の例を示すグラフ、図８は、オシレーション移動量を０から４Ｐまで変化させた場合について、横軸にオシレーション移動量、縦軸に水量分布の時間平均値の最大と最小の差を時間平均値ｈ（ｚ）のバラツキとしてプロットしたものである。
【００２５】
図８から、オシレーション移動量Ｌがノズルピッチの０.６倍の位置でバラツキが最低となる部分が存在する。すなわち、オシレーション移動量Ｌ＝（Ｎ＋０．６）Ｐのとき、バラツキ値は最小となり鋼材長手方向で均一な冷却を行うことができる（ここでＮ：０を含む正の整数）。
【００２６】
なお、上記はいずれも鋼材をオシレーションする場合についての検討結果であるが、冷却装置を同じ距離オシレーションさせても同様の結果を得ることができる。
【００２７】
鋼材の冷却において、図１、図５、図７に示す冷却水噴射パターンｇ（ｘ）はその代表的なものであるから、オシレーション移動量の最適値は、図８より得られたオシレーション移動量を下限値に、図４および図６より得られたオシレーション移動量を上限値とすればよい。即ち、鋼材を水平方向にオシレーションさせて冷却するか、または冷却装置を水平方向にオシレーションさせて鋼材を冷却する際に、このオシレーション移動量Ｌを下式（４）とするように制御すれば、鋼材長手方向で均一な冷却を行うことができる。
（Ｎ＋０．６）×Ｐ＜Ｌ＜（Ｎ＋０．８）×Ｐ＜Ｌ₀−Ｌ_k…（４）
ここで、最適なオシレーション移動量は、移動時間Ｔ２と停止時間Ｔ１の値により微小量変化する。停止時間Ｔ１を常識的な範囲（数秒）で計算すると１０％以内の誤差になることが確認された。よって、（４）式を以下の（１）式のように修正することで全ての冷却パターンに対応することができる。
（Ｎ＋（０．６−０．１））×Ｐ＜Ｌ＜（Ｎ＋（０．８＋０．１））×Ｐ＜Ｌ₀−Ｌ_k…（１）
即ち、（Ｎ＋０．５）×Ｐ＜Ｌ＜（Ｎ＋０．９）×Ｐ＜Ｌ₀−Ｌ_k…（１）
さらに好ましくは、上式（１）を満足する最大の０を含む正の整数ＮをＮmaxとしたときに、このオシレーション移動量Ｌを下式（２）とするように制御すればよい。
（Ｎmax＋０．５）×Ｐ＜Ｌ＜（Ｎmax＋０．９）×Ｐ＜Ｌ₀−Ｌ_k…（２）
【００２８】
【実施例】
仕上圧延機後面に設けられた冷却装置を用いて、形鋼を水平方向にオシレーションさせて冷却した。
【００２９】
冷却装置の長さは３６ｍで、下面の冷却は、ロールピッチ１．８ｍで、各ロール間に２列の冷却ノズルヘッダーが配列され、各列のノズルヘッダーには幅方向に２個のスプレーノズルが相対して配置されている。長手方向には合計４０列のヘッダーが並んでいる。一方、上面の冷却は、下面の冷却位置と対向位置にあって、長手方向には０．９ｍピッチで４０列の冷却ヘッダーが配置され、冷却ヘッダーの各列には幅方向に２個のノズルが設けられている。この冷却装置で仕上圧延後の長さ３２ｍのＨ５７２×５１０×６０×８０のＨ形鋼を冷却した。冷却条件は０．８ｍ／秒の搬送速度でオシレーションさせながら１２０秒間冷却した。
【００３０】
オシレーション移動量Ｌは（１）式より（Ｎ＋０．５）×Ｐ＜Ｌ＜（Ｎ＋０．９）×Ｐ＜４となる。すなわち、オシレーション移動量Ｌを０．５Ｐ＜Ｌ＜０．９Ｐ、１．５Ｐ＜Ｌ＜１．９Ｐ、２．５Ｐ＜Ｌ＜２．９Ｐ、３．５Ｐ＜Ｌ＜３．９Ｐのいずれかとするように制御すれば、最も冷却効率がよくなる。
【００３１】
また、（１）式を満足する最大の０を含む正の整数ＮをＮmaxとするとＮmax＝３となることより、オシレーション移動量は好ましくは３．５Ｐ＝３．１５ｍ＜Ｌ＜３．９Ｐ＝３．５１ｍとするように制御すれば、最も冷却効率がよくなる。
【００３２】
ここで、オシレーション移動量ＬをＮ＝１のときのＬ＝１．６ｍ（１．８Ｐ）とした場合と比較例としてオシレーション移動量ＬをＬ＝１．８ｍ（２Ｐ）とした場合とでオシレーション冷却後の形鋼の１ノズルピッチ分の長手方向温度分布を測定した。その結果を併せて図９に示す。
【００３３】
図９によれば、比較例ではオシレーション移動量ＬをＬ＝１．８ｍとした場合の形鋼の温度分布（点線で示す）は長手方向に±１０℃の範囲であるのに対して、本発明例ではオシレーション移動量ＬをＬ＝１．６ｍとした場合の形鋼の温度分布（実線で示す）は長手方向に±５℃の範囲であり、本発明法によりオシレーション冷却が効率よく安定的に行われていることが判る。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鋼材を長時間に亘り冷却するとき、冷却後に温度むらが少なく、安定して効率よく冷却できるので高品質な鋼材が安価に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋼材の冷却方法の一実施形態を示すもので、冷却装置に鋼材の搬送方向にノズルが複数配列したときの冷却水噴射パターンの一例を示すグラフ
【図２】本発明の鋼材の冷却方法の一実施形態を示すもので、鋼材がオシレーション移動量２Ｐだけ移動したときの、鋼材のある位置における水量分布を時系列的に示すもので、図２（ａ）は図１における位置（ａ）、図２（ｂ）は図１における位置（ｂ）の水量分布
【図３】本発明の鋼材の冷却方法の一実施形態を示すもので、当該冷却装置により鋼材をオシレーション冷却したときの鋼材の全ての位置における図２に示す水量分布曲線（冷却曲線）の時間平均値ｈ（ｚ）を示すグラフ
【図４】本発明の鋼材の冷却方法の一実施形態を示すもので、オシレーション移動量を０から４Ｐまで変化させた場合について、オシレーション移動量と水量分布の時間平均値の最大と最小の差（時間平均値ｈ（ｚ）のバラツキ）との関係を示すグラフ
【図５】本発明の鋼材の冷却方法の他の実施形態を示すもので、冷却装置に鋼材の搬送方向にノズルが複数配列したときの冷却水噴射パターンの他の例を示すグラフ
【図６】本発明の鋼材の冷却方法の他の実施形態を示すもので、オシレーション移動量を０から４Ｐまで変化させた場合について、オシレーション移動量と水量分布の時間平均値の最大と最小の差（時間平均値ｈ（ｚ）のバラツキ）との関係を示すグラフ
【図７】本発明の鋼材の冷却方法の他の実施形態を示すもので、冷却装置に鋼材の搬送方向にノズルが複数配列したときの冷却水噴射パターンの他の例を示すグラフ
【図８】本発明の鋼材の冷却方法の他の実施形態を示すもので、オシレーション移動量を０から４Ｐまで変化させた場合について、オシレーション移動量と水量分布の時間平均値の最大と最小の差（時間平均値ｈ（ｚ）のバラツキ）との関係を示すグラフ
【図９】オシレーション冷却後の本発明例と比較例の形鋼の１ノズルピッチ分の長手方向温度分布を示すグラフ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling method for oscillating a steel material such as a shape steel or a thick steel plate in a cooling device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, high strength and high toughness are required for steel materials used in steel structures such as buildings. Furthermore, in the H-section steel used as a building pillar or beam, there is an increasing demand for lower YR in order to improve earthquake resistance. In order to satisfy these material requirements, controlled rolling / controlled cooling combining rolling and cooling is becoming widespread as a method for producing H-section steel. When cooling this H-section steel to a low temperature or when cooling it for a long time, such as when accelerating cooling an H-section steel with a thick flange, the H-section steel is oscillated (reciprocating) in the cooling device. The method of cooling is generally used.
[0003]
Moreover, also in the accelerated cooling of the thick plate, an oscillation cooling method is adopted in which the steel plate is moved back and forth in the cooling device for the same purpose.
[0004]
Another purpose of oscillation cooling is in the cooling equipment for thick plates and steel shapes, especially in the cooling of the lower surface, there is a limit to the pitch at which nozzles can be arranged due to the arrangement of table rolls and the strength of the lower structure, etc. Since a portion is generated, this cooling unevenness is to be made as small as possible.
[0005]
When cooling while oscillating a shape steel or thick steel plate, the advanced movement stops and the position where the front and rear ends of the shape steel or thick steel plate stop before moving backward in the reverse direction is the distance There arises a problem that the uniformity of the cooling is not constant depending on which part of the nozzle row arranged with the nozzles arranged.
[0006]
When the material to be cooled is cooled while oscillating over the cooling nozzles provided at a constant pitch L, the tip of the material to be cooled moves a certain distance, stops once, and then starts moving in the opposite direction. The part stopped just under the nozzle from this certain direction of movement until it starts moving again continues to be cooled while it is stopped and is supercooled, and the part stopped just between the nozzle and the nozzle is not cooled, so the cooling is insufficient. . Thus, the cooling of each part of the steel material becomes non-uniform depending on where the nozzle row stops when the vehicle decelerates from the advanced state, stops, accelerates in a different direction, and moves backward.
[0007]
Regarding the oscillation cooling method for steel materials such as H-shaped steel and thick plates, as a conventional technique, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-182922 discloses that when oscillation cooling a steel sheet, the oscillation folding position is different from the previous folding position. In this way, a method for uniformly cooling the longitudinal direction of the steel sheet without uneven cooling is shown.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described prior art method has been studied for lower surface cooling, and is a technique for controlling the oscillation folding position so that the position of the steel plate in contact with the hearth roll is not always constant. No consideration has been given to the non-uniformity of cooling.
[0009]
The object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a method for cooling a steel material for uniformly cooling the length direction of the steel material.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The steel material cooling method of the present invention for solving the above-described problems has the following characteristics.
[0011]
(B) When the steel material is oscillated in the horizontal direction for cooling, or the cooling device is oscillated in the horizontal direction to cool the steel material, the oscillation movement amount L is expressed by the following equation (1). A method for cooling a steel material, characterized by controlling.
(N + 0.5) × P <L <(N + 0.9) × P <L ₀ −L _k (1)
Here, P: nozzle pitch of the cooling device, N: positive integer of 3 or less including 0, L ₀ : cooling device length, L _k : steel material length (b) Cooling by oscillating the steel material in the horizontal direction Or when cooling the steel by horizontally oscillating the cooling device, when the maximum positive integer N satisfying the following equation (1) is Nmax, the oscillation L is expressed by the following equation ( 2. The method for cooling a steel material according to claim 1, wherein control is performed so as to satisfy 2).
(N + 0.5) × P <L <(N + 0.9) × P <L ₀ −L _k (1)
(Nmax + 0.5) × P <L <(Nmax + 0.9) × P <L ₀ −L _k (2)
Here, P: nozzle pitch of the cooling device, Nmax: a positive integer including the maximum 0 that satisfies the above formula (1), N: a positive integer of 3 or less including N: 0, L ₀ : the cooling device length, L _k : Steel length [0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 4 show an embodiment of a steel material cooling method of the present invention.
[0013]
FIG. 1 is a graph showing an example of a cooling water injection pattern when a plurality of nozzles are arranged in the conveying direction of the steel material in the cooling device, and models the water amount distribution on the upper surface of the steel material. The triangle in the figure indicates the nozzle position of the cooling device. In FIG. 1, the nozzle pitch of the cooling device is P, the cooling device length L ₀ is L ₀ = 8P, and the steel material length L _k is L _k = 4P. The horizontal axis indicates the position (x) in the cooling device, and the vertical axis indicates the water amount distribution y = g (x) at the position (x) in the cooling device. Here, x is an arbitrary position in the longitudinal direction of the cooling device.
[0014]
As this cooling device, a nozzle arrangement having a water amount distribution of 50% between the nozzles when the water amount distribution immediately below the nozzles is 100% was used. In this cooling device, the steel material was cooled by oscillating the distance 2P, and the change in the water amount distribution in that case was examined.
[0015]
FIG. 2 shows the water amount distribution at a certain position of the steel material when the steel material is moved by the oscillation movement amount 2P in time series. FIG. 2 (a) shows the position (a) in FIG. b) is a water amount distribution at position (b) in FIG. Here, T1 is a stop time during oscillation, and T2 is an oscillation movement time. From FIG. 2 (a), the time average value of the water amount distribution at the position (a) is 76.3%. On the other hand, from FIG. 2 (b), the time average value of the water amount distribution at the position (b) is 92.9%.
[0016]
FIG. 3 is a graph showing the time average value h (z) of the water amount distribution curve (cooling curve) shown in FIG. 2 at all positions of the steel material when the steel material is oscillation-cooled by the cooling device. Here, z is an arbitrary position in the longitudinal direction of the steel material.
[0017]
Specifically, h (z) _{z = a} integrates the cooling water injection pattern of FIG. 1 from, for example, a position (z) in the steel material to a position (position (z) in steel material + movement time T2 × movement speed V). This is a time average of (movement time T2 + stop time T1) and is expressed by the following equation (3).
[0018]
h (z) = [2 × ∫z _z ^{+ T2 * V} g (x) dx + T1 × {g (z) + g (z + T2 × V)}] / {(T1 + T2) × 2} (3)
FIG. 3 shows that the time average value of the water amount distribution curve (cooling curve) of the steel material has a maximum value and a minimum value. That is, the time average value of the water amount distribution curve at the position (a) in the steel material of FIG. 1 is the minimum 76.3%, and the time average value of the water amount distribution curve at the position (b) in the steel material is 92.9, which is the maximum. %.
[0019]
FIG. 3 shows an example of the water amount distribution when the amount of oscillation movement is 2P. When the amount of movement of oscillation is changed from 0 to 4P, a water amount distribution curve similar to that of FIG. 3 is obtained. The maximum and minimum time average values of the water distribution were obtained. In FIG. 4, the horizontal axis represents the oscillation movement amount, and the vertical axis represents the difference between the maximum and minimum time average values of the water amount distribution as variations in the time average value h (z). In FIG. 4, when the amount of oscillation movement is 2P, 92.9-76.3 = 16.6% from FIG.
[0020]
FIG. 4 shows a downward-sloping curve, and in order to perform uniform cooling, the variation value of the time average value h (z) of the water amount distribution curve should be minimized. For this purpose, the larger the oscillation movement amount L, the better. Recognize. In addition, there is a portion where the variation is minimum when the oscillation movement amount L is 0.8 times the nozzle pitch. That is, when the oscillation movement amount L = (N + 0.8) P, the variation value is minimized and uniform cooling can be performed in the longitudinal direction of the steel material (here, N is a positive integer including 0).
[0021]
Furthermore, by maximizing N within the range of equipment constraints, that is, (L ₀ -L _k ) or less (where L ₀ : cooling device length, L _k : steel length), the time average of the water amount distribution curve The variation value of the value h (z) can be minimized.
[0022]
5 and 6 show another embodiment of the steel material cooling method of the present invention, which is an example in which the shape of the nozzle is different from that in FIG. FIG. 5 is a graph showing another example of the cooling water injection pattern g (x) when a plurality of nozzles are arranged in the cooling device in the conveying direction of the steel material, and FIG. 6 shows that the oscillation movement amount is changed from 0 to 4P. In the case, the horizontal axis represents the oscillation movement amount, and the vertical axis represents the difference between the maximum and minimum time average values of the water amount distribution as the variation of the time average value h (z).
[0023]
FIG. 6 shows a downward-sloping curve like FIG. 4, and it can be seen that the larger the oscillation movement amount L, the better for uniform cooling. In addition, there is a portion where the variation is minimum when the oscillation movement amount L is 0.8 times the nozzle pitch. That is, when the oscillation movement amount L = (N + 0.8) P, the variation value is minimized and uniform cooling can be performed in the longitudinal direction of the steel material (here, N is a positive integer including 0).
[0024]
FIG. 7 and FIG. 8 show another embodiment of the steel material cooling method of the present invention, which is an example in which the nozzle injection angle is different from that in FIG. 1 and FIG. FIG. 7 is a graph showing another example of the cooling water injection pattern g (x) when a plurality of nozzles are arranged in the cooling device in the conveying direction of the steel material, and FIG. 8 shows that the oscillation movement amount is changed from 0 to 4P. In the case, the horizontal axis represents the oscillation movement amount, and the vertical axis represents the difference between the maximum and minimum time average values of the water amount distribution as the variation of the time average value h (z).
[0025]
As shown in FIG. 8, there is a portion where the variation is minimum when the oscillation movement amount L is 0.6 times the nozzle pitch. That is, when the oscillation movement amount L = (N + 0.6) P, the variation value is minimized and uniform cooling can be performed in the longitudinal direction of the steel material (here, N is a positive integer including 0).
[0026]
In addition, although all the above are the examination results about the case of oscillating steel materials, the same result can be obtained even if the cooling device is oscillated by the same distance.
[0027]
In cooling the steel material, the cooling water injection pattern g (x) shown in FIGS. 1, 5, and 7 is a typical one. Therefore, the optimum value of the oscillation movement amount is the oscillation obtained from FIG. The movement amount may be a lower limit value, and the oscillation movement amount obtained from FIGS. 4 and 6 may be an upper limit value. That is, when the steel material is horizontally oscillated and cooled, or when the cooling device is oscillated horizontally and the steel material is cooled, the oscillation movement amount L is controlled to be expressed by the following equation (4). Then, uniform cooling can be performed in the steel material longitudinal direction.
(N + 0.6) × P <L <(N + 0.8) × P <L ₀ −L _k (4)
Here, the optimal amount of oscillation movement varies by a small amount depending on the values of the movement time T2 and the stop time T1. It was confirmed that when the stop time T1 was calculated within a common sense range (several seconds), an error within 10% was obtained. Therefore, all the cooling patterns can be dealt with by correcting the equation (4) as the following equation (1).
(N + (0.6−0.1)) × P <L <(N + (0.8 + 0.1)) × P <L ₀ −L _k (1)
That is, (N + 0.5) × P <L <(N + 0.9) × P <L ₀ −L _k (1)
More preferably, when the positive integer N including the maximum 0 that satisfies the above equation (1) is Nmax, the oscillation movement amount L may be controlled to be the following equation (2).
(Nmax + 0.5) × P <L <(Nmax + 0.9) × P <L ₀ −L _k (2)
[0028]
【Example】
The shape steel was oscillated in the horizontal direction and cooled using a cooling device provided on the rear surface of the finish rolling mill.
[0029]
The length of the cooling device is 36 m, the cooling of the lower surface is a roll pitch of 1.8 m, two rows of cooling nozzle headers are arranged between each roll, and two spray nozzles in the width direction are arranged in the nozzle headers of each row Are arranged relative to each other. A total of 40 headers are arranged in the longitudinal direction. On the other hand, the cooling of the upper surface is in a position opposite to the cooling position of the lower surface, and 40 rows of cooling headers are arranged at a pitch of 0.9 m in the longitudinal direction, and two nozzles are arranged in the width direction in each row of the cooling header. Is provided. The H-shaped steel of H572 × 510 × 60 × 80 having a length of 32 m after finish rolling was cooled by this cooling device. Cooling conditions were cooling for 120 seconds while oscillating at a conveyance speed of 0.8 m / sec.
[0030]
The oscillation movement amount L is (N + 0.5) × P <L <(N + 0.9) × P <4 from the equation (1). That is, the oscillation movement amount L is any of 0.5P <L <0.9P, 1.5P <L <1.9P, 2.5P <L <2.9P, 3.5P <L <3.9P. If the control is performed, the cooling efficiency becomes the highest.
[0031]
Further, if a positive integer N including the maximum 0 satisfying the expression (1) is Nmax, Nmax = 3. Therefore, the oscillation movement amount is preferably 3.5P = 3.15 m <L <3.9P. If it is controlled to be set to 3.51 m, the cooling efficiency is most improved.
[0032]
Here, when the oscillation movement distance L is set to L = 1.6 m (1.8P) when N = 1, and as a comparative example, the oscillation movement distance L is set to L = 1.8 m (2P). The longitudinal temperature distribution for one nozzle pitch of the shape steel after oscillation cooling was measured. The results are also shown in FIG.
[0033]
According to FIG. 9, in the comparative example, the temperature distribution (indicated by a dotted line) of the shape steel when the oscillation movement amount L is L = 1.8 m is in the range of ± 10 ° C. in the longitudinal direction. In the example of the present invention, the temperature distribution (shown by a solid line) of the shape steel when the oscillation movement amount L is L = 1.6 m is in the range of ± 5 ° C. in the longitudinal direction. It turns out that it is performed well and stably.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the steel material is cooled for a long time, there is little temperature unevenness after the cooling, and the steel material can be stably and efficiently cooled, so that a high-quality steel material can be obtained at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of a steel material cooling method of the present invention, and is a graph showing an example of a cooling water injection pattern when a plurality of nozzles are arranged in the steel material transport direction in the cooling device. FIG. 2 (a) shows an embodiment of a method for cooling a steel material, showing the water amount distribution at a certain position of the steel material in time series when the steel material is moved by the oscillation movement amount 2P. 2 is a water amount distribution at position (b) in FIG. 1. FIG. 3 shows an embodiment of the steel material cooling method of the present invention. 2 is a graph showing the time average value h (z) of the water amount distribution curve (cooling curve) shown in FIG. 2 at all positions of the steel material when the cooling is performed. FIG. 4 shows an embodiment of the steel material cooling method of the present invention. The oscillation movement amount from 0 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the maximum and minimum difference in time average value of oscillation movement amount and water amount distribution (variation in time average value h (z)) when changing to P. FIG. FIG. 6 is a graph showing another embodiment of the cooling method of the present invention, and is a graph showing another example of a cooling water injection pattern when a plurality of nozzles are arranged in the cooling device in the conveying direction of the steel material. Another embodiment is shown, and the difference between the maximum and minimum time average values of the oscillation movement amount and the water amount distribution (time average value h (z) when the oscillation movement amount is changed from 0 to 4P. FIG. 7 shows another embodiment of the steel material cooling method of the present invention, and shows a cooling water jetting pattern when a plurality of nozzles are arranged in the cooling device in the steel material conveyance direction. Graph showing another example FIG. 8 shows another embodiment of the steel material cooling method according to the present invention. When the oscillation movement amount is changed from 0 to 4P, the maximum and minimum time average values of the oscillation movement amount and the water amount distribution are shown. FIG. 9 is a graph showing the temperature distribution in the longitudinal direction for one nozzle pitch of the example steel of the present invention after the oscillation cooling and the comparative example after oscillation cooling.

Claims

When the steel material is horizontally oscillated and cooled, or when the cooling device is oscillated horizontally and the steel material is cooled, the oscillation movement amount L is controlled to be expressed by the following equation (1). A method for cooling a steel material.
(N + 0.5) × P <L <(N + 0.9) × P <L ₀ −L _k (1)
Here, P: nozzle pitch of cooling device, N: positive integer of 3 or less including ₀ , L ₀ : cooling device length, L _k : steel material length

When the maximum positive integer N satisfying the following equation (1) is set to Nmax when cooling the steel by horizontally oscillating the steel or cooling the steel by oscillating the cooling device horizontally Further, the method of cooling a steel material according to claim 1, wherein the oscillation L is controlled to be expressed by the following expression (2).
(N + 0.5) × P <L <(N + 0.9) × P <L ₀ −L _k (1)
(Nmax + 0.5) × P <L <(Nmax + 0.9) × P <L ₀ −L _k (2)
Here, P: nozzle pitch of the cooling device, Nmax: a positive integer including the maximum 0 that satisfies the above formula (1), N: a positive integer of 3 or less including N: 0, L ₀ : the cooling device length, L _k : steel material length