JP7622598B2

JP7622598B2 - Cooling device, cooling method and manufacturing method for round billets

Info

Publication number: JP7622598B2
Application number: JP2021151066A
Authority: JP
Inventors: 拓弥藤沢; 秀明阿相; 啓之福田; 悟史上岡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2025-01-28
Anticipated expiration: 2041-09-16
Also published as: JP2023043425A

Description

本発明は、丸ビレットの冷却装置、冷却方法及び製造方法に関する。 The present invention relates to a cooling device, a cooling method, and a manufacturing method for round billets.

圧延素材である丸ビレットは、一般に連続鋳造法にて鋳造された鋳片に多段の孔型圧延が施され、この鋳片を成形、長尺化することで製造される。圧延が終了したφ１７０～φ３１０の丸ビレットは、温度が約７００℃～９００℃となっており、仕上圧延機出側に設けられた冷却床で空冷又は水冷されることで所定温度まで冷却される。このような冷却床としては、例えば、ロールコンベア（又はチェーンコンベア）方式のものや、ウォーキングビーム方式のものなど、丸ビレットを搬送させるものが存在する。 Round billets, which are used as rolling materials, are generally produced by subjecting a slab cast by continuous casting to multi-stage caliber rolling, which then shapes and lengthens the slab. After rolling, the φ170 to φ310 round billet has a temperature of approximately 700°C to 900°C, and is cooled to a specified temperature by air or water cooling on a cooling bed installed on the exit side of the finishing rolling mill. Examples of such cooling beds include those that use a roll conveyor (or chain conveyor) or a walking beam to transport the round billet.

上述のいずれの方式の冷却床においても、圧延が終了し冷却床に到達した丸ビレットは、冷却床出側まで順次搬送された後、冷却床から置き場（以下、「ヤード」とも称する）まで運搬される。丸ビレットを運搬する際には、掴み爪を有するトングなどでは比較的小断面である丸ビレットを掴みにくいため、磁力を利用したリフティングマグネット（以下、「リフマグ」とも称する）を利用して運搬することが多い。 In any of the cooling bed methods described above, the round billets that have reached the cooling bed after rolling are transported sequentially to the outlet side of the cooling bed, and then transported from the cooling bed to a storage area (hereinafter also referred to as a "yard"). When transporting round billets, it is difficult to grip round billets, which have a relatively small cross section, using tongs with gripping claws, so they are often transported using lifting magnets (hereinafter also referred to as "lift magnets") that utilize magnetic force.

リフマグを用いる運搬では、丸ビレットの温度が高温である場合、鋼材組織が非磁性体のオーステナイト組織となっているため、リフマグに丸ビレットが着磁せず、冷却床からの払い出しができない。そのため、冷却床では少なくともリフマグで着磁可能な温度まで丸ビレットを速やかに冷却する必要がある。特に、丸ビレットが高合金鋼である場合、焼き入れ性が高いために、放冷でもマルテンサイト変態が生じる。マルテンサイト組織は強磁性体であるため、リフマグでの着磁が可能であるが、マルテンサイト変態終了温度Ｍ_ｆ（以下、単に「Ｍ_ｆ」とも称する）は６０℃程度と低いため、放冷のみでは冷却に要する時間が１２ｈｒ以上と長い。 In the case of transportation using a lift mag, if the temperature of the round billet is high, the steel structure is a non-magnetic austenite structure, so the round billet is not magnetized by the lift mag and cannot be discharged from the cooling bed. Therefore, it is necessary to quickly cool the round billet on the cooling bed at least to a temperature at which it can be magnetized by the lift mag. In particular, if the round billet is a high alloy steel, it has high hardenability, so martensitic transformation occurs even when it is allowed to cool naturally. Since the martensitic structure is a ferromagnetic material, it can be magnetized by the lift mag, but since the martensitic transformation end temperature _Mf (hereinafter also simply referred to as " _Mf ") is low at about 60°C, the time required for cooling by only allowing it to cool is long, at 12 hours or more.

このような冷却床における鋼材の冷却時間短縮のため、特許文献１，２には、水や、水と空気との混合体といった冷媒を鋼材に対して噴射する手法が提案されている。しかし、冷却方式や条件によっては、丸ビレットの周方向で温度差が発生し、局所的な熱収縮又は変態膨張によって塑性歪が発生するため、冷却後に反りが発生する場合がある。冷却後に反りが残存していると、プレス等の追加工程が必要になり、製造コストが増加し生産性も低下するといった問題がある。 In order to shorten the cooling time of the steel material on such a cooling bed, Patent Documents 1 and 2 propose a method of spraying a coolant, such as water or a mixture of water and air, onto the steel material. However, depending on the cooling method and conditions, a temperature difference may occur in the circumferential direction of the round billet, and plastic strain may occur due to localized thermal contraction or transformation expansion, which may result in warping after cooling. If warping remains after cooling, additional processes such as pressing may be required, which may increase manufacturing costs and reduce productivity.

したがって、これまで機械的な方法で反りを抑制する手法や、ビレット周方向の均一な冷却で反りを抑制するといった手法がとられてきた。 Therefore, methods that have been used up until now have been to suppress warping using mechanical methods or by uniform cooling around the periphery of the billet.

以下に、これまで冷却後の反りを防止するために開示された技術を説明する。特許文献３には、冷却開始温度からマルテンサイト変態開始温度Ｍ_ｓ（以下、単に「Ｍ_ｓ」とも称する）直上までプレスにより機械的に拘束しながら急冷し、Ｍ_ｓ直上からは鋼材を長手方向に往復動させてプレス矯正荷重の圧下と開放とを繰り返しながら緩やかに冷却する方法が開示されている。 The following describes the techniques that have been disclosed to prevent warpage after cooling. Patent Document 3 discloses a method in which a steel material is quenched while being mechanically restrained by a press from the cooling start temperature to just above the martensitic transformation start temperature _Ms (hereinafter also simply referred to as " _Ms "), and from just above _Ms , the steel material is slowly cooled by repeatedly compressing and releasing the press straightening load by reciprocating the steel material in the longitudinal direction.

特許文献４には、鋼材に対して上下非対称に配置されたノズルから冷却水を噴霧し、このとき冷却中及び冷却後の反り量に基づいて噴霧する上下のノズルの水量比を調整することが開示されている。 Patent document 4 discloses that cooling water is sprayed from nozzles arranged asymmetrically above and below the steel material, and the ratio of the amount of water sprayed from the upper and lower nozzles is adjusted based on the amount of warping during and after cooling.

特開２００６－５５８６５号公報JP 2006-55865 A 特開２００８－２２１３１６号公報JP 2008-221316 A 特開２００４－３３２０８９号公報JP 2004-332089 A 特開２００９－２５６７０７号広報JP2009-256707Publication

しかしながら、特許文献３に開示された技術は、鋼材を長手方向に往復動させてプレス矯正荷重の圧下と開放を繰り返しながら冷却する方法であるため、往復動機能とプレス矯正機が必要となり設備費が高額となる問題があった。 However, the technology disclosed in Patent Document 3 involves cooling the steel material by repeatedly lowering and releasing the press straightening load by moving it back and forth in the longitudinal direction, which poses the problem of requiring a reciprocating function and a press straightening machine, resulting in high equipment costs.

また、特許文献４に開示された技術は、冷却中及び冷却後の反り量に基づいて噴霧する上下のノズルの水量比を調整する方法であるため、その都度適正な冷却な条件を設定しなければならない。しかし、その設定方法については具体的に述べられていない。さらには、直近において設備の劣化があった場合や、水温又は気温の変動があった場合には、反りを目標値にするための冷却条件が変動してしまうため、断続的に反りを防止するのが困難であった。 The technology disclosed in Patent Document 4 involves adjusting the ratio of the amount of water sprayed from the upper and lower nozzles based on the amount of warping during and after cooling, so appropriate cooling conditions must be set each time. However, there is no specific description of how to set these conditions. Furthermore, if there has been recent deterioration of the equipment or if there has been a change in the water temperature or air temperature, the cooling conditions for bringing the warping to the target value will change, making it difficult to intermittently prevent warping.

そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、丸ビレットの周方向を均一冷却することができ、冷却条件の変動にも対応することができる、丸ビレットの冷却装置、冷却方法及び製造方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention was made with a focus on the above problems, and aims to provide a cooling device, cooling method, and manufacturing method for a round billet that can uniformly cool the circumferential direction of the round billet and can also accommodate variations in cooling conditions.

本発明の一態様によれば、仕上圧延後に冷却床上で放冷された丸ビレットを水冷する、丸ビレットの冷却装置であって、上記丸ビレットの上方及び下方に設けられ、冷却水を噴射するノズルと、過去に製造された丸ビレットである過去の丸ビレットの製造実績と反り量とに基づいて、上記ノズルから噴射される冷却水の上下水量比を決定し、決定された上下水量比となるように上記冷却水の噴射流量を調整する冷却制御装置と、を備え、上記冷却制御装置は、上記過去の丸ビレットの製造実績として少なくとも上記過去の丸ビレットの上下水量比を用い、次に水冷する丸ビレットである次回水冷する丸ビレットの反り量が目標範囲内となるように、上記上下水量比を決定する、丸ビレットの冷却装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a round billet cooling device is provided that water-cools a round billet that has been left to cool on a cooling bed after finish rolling, the cooling device comprising: nozzles disposed above and below the round billet for spraying cooling water; and a cooling control device that determines the ratio of the amount of cooling water to be sprayed from the nozzle based on the manufacturing record and warpage of past round billets, which are round billets manufactured in the past, and adjusts the spray flow rate of the cooling water to achieve the determined ratio of the amount of cooling water to be sprayed. The cooling control device uses at least the ratio of the amount of cooling water to be sprayed from the past round billet as the manufacturing record of the past round billet, and determines the ratio of the amount of cooling water to be sprayed from the past round billet so that the warpage of the next round billet to be water-cooled is within a target range.

本発明の一態様によれば、仕上圧延後に冷却床上で放冷された丸ビレットを水冷する、丸ビレットの冷却方法であって、上記丸ビレットの上方及び下方に設けられ、冷却水を噴射するノズルと、過去に製造された丸ビレットである過去の丸ビレットの製造実績と反り量とに基づいて、上記丸ビレットの上方及び下方に設けられるノズルから噴射される冷却水の上下水量比を決定する決定工程と、上記決定工程で決定された上記上下水量比となるように上記冷却水の噴射流量を調整する水量調整工程と、上記水量調整工程で調整された水量で上記ノズルから上記丸ビレットに上記冷却水を噴射する水冷工程と、を備え、上記決定工程では、上記過去の丸ビレットの製造実績として少なくとも上記過去の丸ビレットの上下水量比を用い、次に水冷する丸ビレットである次回水冷する丸ビレットの反り量が目標範囲内となるように、上記上下水量比を決定する、丸ビレットの冷却方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method for cooling a round billet, which cools the round billet that has been left to cool on a cooling bed after finish rolling, and which includes: a nozzle provided above and below the round billet for spraying cooling water; a determination step for determining the upper and lower water volume ratio of the cooling water sprayed from the nozzles provided above and below the round billet based on the manufacturing record and warpage of past round billets that are round billets manufactured in the past; a water volume adjustment step for adjusting the spray flow rate of the cooling water so as to achieve the upper and lower water volume ratio determined in the determination step; and a water cooling step for spraying the cooling water from the nozzle at the water volume adjusted in the water volume adjustment step onto the round billet. In the determination step, at least the upper and lower water volume ratio of the past round billet is used as the manufacturing record of the past round billet, and the upper and lower water volume ratio is determined so that the warpage of the next round billet to be water-cooled is within a target range.

本発明の一態様によれば、仕上圧延が施された丸ビレットを冷却床上で放冷した後、上記丸ビレットを水冷する、丸ビレットの製造方法であって、上記丸ビレットを水冷する際に、上記の冷却方法を用いる、丸ビレットの製造方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a round billet, in which a round billet that has been subjected to finish rolling is allowed to cool on a cooling bed, and then the round billet is water-cooled, and the above-mentioned cooling method is used when water-cooling the round billet.

本発明の一態様によれば、丸ビレットの周方向を均一冷却することができ、冷却条件の変動にも対応することができる、丸ビレットの冷却装置、冷却方法及び製造方法。 According to one aspect of the present invention, a cooling device, cooling method, and manufacturing method for a round billet can uniformly cool the circumferential direction of the round billet and can also accommodate variations in cooling conditions.

本発明の一実施形態に係る冷却装置と冷却床を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a cooling device and a cooling bed according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る冷却装置を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a cooling device according to an embodiment of the present invention; 冷却水の噴射領域を示す平面図であり、（Ａ）はノズルにフルコーンノズルを使用した場合を示し、（Ｂ）ノズルに角吹きノズルを使用した場合を示す。1A and 1B are plan views showing the cooling water injection area, in which (A) shows the case where a full cone nozzle is used as the nozzle, and (B) shows the case where a square nozzle is used as the nozzle. 丸ビレットの反り量の定義と、レーザ変位計による反り量の測定方法を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the definition of the amount of warpage of a round billet and a method for measuring the amount of warpage using a laser displacement meter. FIG. 反り量と上下水量比との関係の示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the amount of warping and the ratio of water and sewage flow rates. 丸ビレットの製造本数と反り量との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the number of round billets produced and the amount of warpage.

以下の詳細な説明では、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる場合が含まれる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。 In the following detailed description, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, identical or similar parts are given the same or similar reference numerals, and duplicate explanations will be omitted. The drawings are schematic and may differ from the actual product. In addition, the embodiments shown below are examples of devices and methods for embodying the technical concept of the present invention, and the technical concept of the present invention does not specify the materials, structure, arrangement, etc. of the components as described below. The technical concept of the present invention may be modified in various ways within the technical scope defined by the claims.

＜丸ビレットの冷却装置＞
以下、本発明の一実施形態に係る丸ビレットの冷却装置について説明する。図１に示すように、冷却装置１は、丸ビレット２が冷却される冷却床３の出側に設けられ、冷却床３上を搬送される丸ビレット２を冷却水で冷却（水冷）する装置である。図２は、本実施形態に係る丸ビレット２の冷却装置１を示す構成図である。冷却装置１は、ノズル１１，１２と、形状計１３と、演算器１４と、温度計１５と、冷却制御装置１６とを備える。 <Round billet cooling device>
Hereinafter, a cooling device for a round billet according to one embodiment of the present invention will be described. As shown in Fig. 1, the cooling device 1 is provided at the outlet side of a cooling bed 3 on which a round billet 2 is cooled, and is a device for cooling (water-cooling) the round billet 2 transported on the cooling bed 3 with cooling water. Fig. 2 is a configuration diagram showing the cooling device 1 for a round billet 2 according to this embodiment. The cooling device 1 includes nozzles 11 and 12, a shape meter 13, a calculator 14, a thermometer 15, and a cooling control device 16.

ノズル１１，１２は、丸ビレット２に冷却水を噴射するスプレーノズルであり、搬送される丸ビレット２の上方及び下方にそれぞれ設けられる。ノズル１１は、搬送される丸ビレット２の上方に設けられ、上方ノズルともいう。ノズル１２は、搬送される丸ビレット２の下方に設けられ、下方ノズルともいう。ノズル１１，１２は、丸ビレット２の長手方向に所定間隔で並んで複数設けられることでノズル列をそれぞれ形成する。また、冷却装置１には、丸ビレット２の搬送方向に並んだ複数のノズル列が、丸ビレット２の上下方向にそれぞれ設けられる。なお、一つのノズル１１，１２で丸ビレット２の長手方向の全長を冷却できる場合には、長手方向にもうけるノズル１１，１２は一つであってもよい。通常、丸ビレット２は、長手方向の長さが数ｍ以上と大きいため、ノズル１１，１２を長手方向に複数設けることが好ましい。また、冷却時間短縮による生産性向上及びノズル数削減による設置コスト、メンテ性を考慮すると、丸ビレット２の上方と下方とに配置されたノズル１対で、４～８本の丸ビレット２を冷却することが好ましい。さらに、搬送方向に設けるノズル列は１列でもよいが、複数列とすることで、冷却装置１の領域が広がるため、冷却時間が短縮され、生産性を向上することができる。 The nozzles 11 and 12 are spray nozzles that spray cooling water onto the round billet 2, and are provided above and below the round billet 2 being transported. The nozzle 11 is provided above the round billet 2 being transported, and is also called an upper nozzle. The nozzle 12 is provided below the round billet 2 being transported, and is also called a lower nozzle. The nozzles 11 and 12 are provided in a row at a predetermined interval in the longitudinal direction of the round billet 2, forming a nozzle row. In addition, the cooling device 1 is provided with a plurality of nozzle rows arranged in the transport direction of the round billet 2, above and below the round billet 2. Note that, if one nozzle 11 or 12 can cool the entire longitudinal length of the round billet 2, the number of nozzles 11 and 12 provided in the longitudinal direction may be one. Normally, the round billet 2 has a longitudinal length of several meters or more, so it is preferable to provide a plurality of nozzles 11 and 12 in the longitudinal direction. In addition, considering the improvement in productivity due to the shortened cooling time, and the installation costs and maintainability due to the reduced number of nozzles, it is preferable to cool 4 to 8 round billets 2 with a pair of nozzles arranged above and below the round billet 2. Furthermore, while a single row of nozzles may be provided in the conveying direction, providing multiple rows expands the area of the cooling device 1, shortening the cooling time and improving productivity.

また、ノズル１１，１２は、方形の噴射パターンをもつスプレーノズルであることが好ましい。図３に、冷却装置１で冷却される丸ビレット２を上方から視た模式図を示す。なお、冷却水の噴射パターンが円形であるフルコーンノズルをノズル１１に用いた場合を図３（Ａ）に示し、冷却水の噴射パターンが方形（正方形）である角吹きノズルをノズル１１に用いた場合を図３（Ｂ）に示す。また、図３において、ハッチングで示した領域は、冷却水の噴射領域となる。 Moreover, it is preferable that the nozzles 11 and 12 are spray nozzles with a rectangular spray pattern. Figure 3 shows a schematic diagram of a round billet 2 being cooled by the cooling device 1, viewed from above. Note that Figure 3(A) shows the case where a full cone nozzle with a circular cooling water spray pattern is used as the nozzle 11, and Figure 3(B) shows the case where a square spray nozzle with a rectangular cooling water spray pattern is used as the nozzle 11. Also, the hatched area in Figure 3 is the cooling water spray area.

図３（Ａ）に示すように、フルコーンノズルをノズル１１に用いた場合、丸ビレット２にノズル１１から噴射された冷却水が直接当たる領域である噴射領域に対して、局所的に冷却水が当たらない非冷却域が存在し、長手方向に温度ムラが発生する場合がある。温度ムラが発生した場合、すなわち磁性にムラがあると、丸ビレット２のリフマグでの着磁困難となる。一方、図３（Ｂ）に示すように、角吹きノズルをノズル１１に用いた場合、丸ビレット２にノズル１１から噴射された冷却水が直接当たらない非冷却域をなくすことができるため、均一に冷却することができる。なお、フルコーンノズルや噴射パターンが楕円形であるオーバルノズルを使用する場合において温度ムラを低減するためには、スプレーノズルを密に配置するか、噴射領域が十分大きいノズルを使用すればよいが、設置コストやメンテ性を考慮すると、角吹きノズルを使用する方が好ましい。 As shown in FIG. 3(A), when a full cone nozzle is used for the nozzle 11, there may be a localized non-cooled area where the cooling water does not hit the round billet 2 in the injection area, which is the area where the cooling water sprayed from the nozzle 11 hits directly, and temperature unevenness may occur in the longitudinal direction. If temperature unevenness occurs, that is, if there is unevenness in magnetism, it becomes difficult to magnetize the round billet 2 with the lift magnet. On the other hand, as shown in FIG. 3(B), when a square nozzle is used for the nozzle 11, it is possible to eliminate the non-cooled area where the cooling water sprayed from the nozzle 11 does not hit the round billet 2 directly, so that it can be cooled uniformly. In addition, in order to reduce temperature unevenness when using a full cone nozzle or an oval nozzle with an elliptical injection pattern, it is sufficient to arrange the spray nozzles closely or use a nozzle with a sufficiently large injection area, but it is preferable to use a square nozzle when considering installation costs and maintainability.

また、ノズル１１，１２からの水量密度が２０００Ｌ／ｍ^２ｍｉｎより大きくなると、冷却能力がほとんど変化しないため、経済性の観点からは水量密度は２０００Ｌ／ｍ^２ｍｉｎ以下とすることが好ましい。また、ノズル１１，１２からの水量密度が２０Ｌ／ｍ^２ｍｉｎ未満の場合、空冷とほぼ同等の冷却速度となることから生産性の向上効果が見込めない。このため、ノズル１１，１２からの水量密度は２０Ｌ／ｍ^２ｍｉｎ以上が好ましい。また、下方から噴射された冷却水は、丸ビレット２の下面に接触後、重力によって丸ビレット２の表面から落下するため、同一水量密度でも、下方からのスプレー冷却は上方からの冷却に対して、冷却能力が低い傾向にある。したがって、丸ビレット２の上下方向にノズル１１，１２を設置する場合において、通常の操業条件で均一な冷却が可能であれば、上方に設置されたノズル１１に対して下方に設置されたノズル１２の水量密度を１．０～１．５倍とすることが好ましい。ただし、水温や気温変動、又はノズル詰まり等の設備劣化によって同一水量比で常に丸ビレット２の上下部が均一に冷却できない場合には、この限りではない。 Moreover, when the water flow rate from the nozzles 11 and 12 is greater than 2000 L/m ² min, the cooling capacity hardly changes, so from the viewpoint of economy, the water flow rate is preferably 2000 L/m ² min or less. Moreover, when the water flow rate from the nozzles 11 and 12 is less than 20 L/m ² min, the cooling speed is almost the same as that of air cooling, so the effect of improving productivity cannot be expected. For this reason, the water flow rate from the nozzles 11 and 12 is preferably 20 L/m ² min or more. Moreover, since the cooling water sprayed from below contacts the lower surface of the round billet 2 and then falls from the surface of the round billet 2 due to gravity, even with the same water flow rate, spray cooling from below tends to have a lower cooling capacity than cooling from above. Therefore, when the nozzles 11 and 12 are installed above and below the round billet 2, if uniform cooling is possible under normal operating conditions, it is preferable that the water flow rate of the nozzle 12 installed below is 1.0 to 1.5 times that of the nozzle 11 installed above. However, this does not apply if the upper and lower parts of the round billet 2 cannot always be uniformly cooled with the same water volume ratio due to fluctuations in water temperature or air temperature, or deterioration of equipment such as nozzle clogging.

形状計１３は、水冷後の丸ビレット２の反りを測定する装置であり、測定手段は特に制限されない。形状計１３の測定手段としは、例えば、一点の距離を測定可能な一次元レーザ変位計を使用することができる。通常、冷却中の丸ビレット２は図４に示すような円弧状に反った状態となる。したがって、形状計１３の測定手段として、例えば、レーザ変位計１３１を長手方向に複数台並べ、測定された距離から、演算器１４で二次式又は円弧に近似する処理を行い、冷却後の反りを算出してもよい。このような測定手段の場合、少なくとも３台以上のレーザ変位計１３１を設置するのが好ましい。また、丸ビレット２の全長を測定可能な二次元レーザ変位計を用いてもよい。なお、丸ビレット２の反り量は図４に示すように、丸ビレット２の長手中央部近傍を基準とした端面の最大高さである。また、レーザ変位計１３１は、丸ビレット２の下方に設置するとスケール脱落等の影響で長期間安定的に測定するのが困難であるため、丸ビレット２の上方に設置するのが好ましい。 The shape meter 13 is a device for measuring the warpage of the round billet 2 after water cooling, and the measuring means is not particularly limited. For example, a one-dimensional laser displacement meter capable of measuring the distance of one point can be used as the measuring means of the shape meter 13. Normally, the round billet 2 during cooling is warped in an arc shape as shown in FIG. 4. Therefore, for example, as the measuring means of the shape meter 13, multiple laser displacement meter 131 may be arranged in the longitudinal direction, and the measured distance may be used to perform a quadratic equation or an approximation to an arc in the calculator 14 to calculate the warpage after cooling. In the case of such a measuring means, it is preferable to install at least three or more laser displacement meter 131. Also, a two-dimensional laser displacement meter capable of measuring the entire length of the round billet 2 may be used. Note that the amount of warpage of the round billet 2 is the maximum height of the end face based on the vicinity of the longitudinal center of the round billet 2, as shown in FIG. 4. Also, since it is difficult to stably measure for a long period of time due to the influence of scale falling off, etc., if the laser displacement meter 131 is installed below the round billet 2, it is preferable to install it above the round billet 2.

演算器１４は、形状計１３の測定結果から丸ビレット２の反り量を算出する装置である。演算器１４による算出結果は、冷却制御装置１６に送信される。 The calculator 14 is a device that calculates the amount of warping of the round billet 2 from the measurement results of the shape meter 13. The calculation results by the calculator 14 are sent to the cooling control device 16.

温度計１５は、水冷後の丸ビレット２の表面温度を測定する装置であり、測定手段は特に制限されない。温度計１５としては、例えば、一点の温度を測定可能なスポット放射温度計を使用することができる。このとき、丸ビレット２の長手方向端部は端面からの放熱があるため中央部と比較して冷却速度が速い傾向にあるため、測温する丸ビレット２の長手方向位置は中央部が好ましい。また、スポット温度計の代わりに二次元放射温度計を温度計１５として用いて、丸ビレット２の長手全長を測温してもよい。 The thermometer 15 is a device for measuring the surface temperature of the round billet 2 after water cooling, and the measuring means is not particularly limited. For example, a spot radiation thermometer capable of measuring the temperature at one point can be used as the thermometer 15. In this case, since the cooling rate at the longitudinal ends of the round billet 2 tends to be faster than at the center due to heat radiation from the end faces, it is preferable that the longitudinal position of the round billet 2 for measuring the temperature is the center. Also, instead of a spot thermometer, a two-dimensional radiation thermometer may be used as the thermometer 15 to measure the temperature of the entire longitudinal length of the round billet 2.

冷却制御装置１６は、過去に製造された丸ビレット２（「過去の丸ビレット２」とも称する）の製造実績と、過去の丸ビレット２の水冷後の反り量とに基づいて、ノズル１１，１２から噴射される冷却水の水量及び上下水量比を決定し、冷却水の噴射流量を調整する装置であり、例えば、コンピュータのような計算機で構成される。冷却制御装置１６は、記録部１６１と、水量比決定部１６２と、水量調整部１６３とを備える。記録部１６１は、上位計算機１７から送信される各種データや、演算器１４から送信される反り量、温度計１５から送信される温度などのデータを記録する。水量比決定部１６２は、収集部１６４と、算出部１６５と、設定部１６６とを有し、記録部１６１に記録されたデータを基に後述する上下水量比を決定する。水量調整部１６３は、ノズル１１，１２から噴射される冷却水の水量を調整するバルブコントローラであり、水量比決定部１６２で決定された上下水量比となるように水量を調整する。 The cooling control device 16 is a device that determines the amount of cooling water sprayed from the nozzles 11 and 12 and the ratio of water to water based on the manufacturing record of the round billet 2 manufactured in the past (also referred to as the "past round billet 2") and the amount of warping of the past round billet 2 after water cooling, and adjusts the spray flow rate of the cooling water, and is composed of a calculator such as a computer. The cooling control device 16 includes a recording unit 161, a water amount ratio determination unit 162, and a water amount adjustment unit 163. The recording unit 161 records various data transmitted from the upper computer 17, the amount of warping transmitted from the calculator 14, and data such as the temperature transmitted from the thermometer 15. The water amount ratio determination unit 162 has a collection unit 164, a calculation unit 165, and a setting unit 166, and determines the water amount ratio (to be described later) based on the data recorded in the recording unit 161. The water volume adjustment unit 163 is a valve controller that adjusts the volume of cooling water sprayed from the nozzles 11 and 12, and adjusts the volume of water so that the top-bottom water volume ratio is determined by the water volume ratio determination unit 162.

＜丸ビレットの製造方法及び冷却方法＞
本実施形態に係る丸ビレット２の製造方法及び冷却方法を説明する。本実施形態では、連続鋳造法により鋳造された鋳片を圧延し、所定の長さ及び断面形状の丸ビレット２が製造される。そして、仕上圧延が施された丸ビレット２を、冷却床３での冷却及び冷却装置１を用いた冷却方法で冷却（水冷）する。仕上圧延が施された丸ビレット２は、φ１７０～φ３１０の大きさであり、表面温度が約７００℃～９００℃となっている。 <Manufacturing method and cooling method for round billet>
A method for manufacturing and cooling the round billet 2 according to this embodiment will be described. In this embodiment, a slab cast by a continuous casting method is rolled to manufacture a round billet 2 having a predetermined length and cross-sectional shape. The round billet 2 that has been subjected to finish rolling is then cooled (water-cooled) by a cooling method using a cooling bed 3 and a cooling device 1. The round billet 2 that has been subjected to finish rolling has a size of φ170 to φ310, and a surface temperature of approximately 700°C to 900°C.

丸ビレット２は、仕上圧延が施された後、冷却床３へと搬送され、冷却床３上で放冷される。なお、冷却床３へと搬送され、水冷される丸ビレット２を、「次回水冷する丸ビレット２」ともいう。次回水冷する丸ビレット２の冷却床３への搬入に合わせて、冷却制御装置１６は、上位計算機１７から、製造実績(丸ビレット２の成分、丸ビレット２のサイズ、気温、水温、上下水量比)を取得し、記録部１６１に記録する。また、記録部１６１には、過去に製造された丸ビレット２の操業条件及び水冷後の反りのデータが製造実績として記録されている。 After the round billet 2 is subjected to finish rolling, it is transported to the cooling bed 3 and allowed to cool on the cooling bed 3. The round billet 2 transported to the cooling bed 3 and water-cooled is also referred to as the "round billet 2 to be water-cooled next time." When the round billet 2 to be water-cooled next time is brought into the cooling bed 3, the cooling control device 16 acquires the manufacturing results (composition of the round billet 2, size of the round billet 2, air temperature, water temperature, and ratio of upper and lower water volumes) from the host computer 17 and records them in the recording unit 161. The recording unit 161 also records the operating conditions of round billets 2 manufactured in the past and data on warpage after water cooling as manufacturing results.

また、冷却制御装置１６は、製造実績のデータを取得した後、ノズル１１，１２から噴射される冷却水の上下水量比を決定する処理を行う（決定工程）。決定工程は、次回水冷する丸ビレット２の水冷が開始される前に行われる。 After acquiring data on production results, the cooling control device 16 performs a process to determine the ratio of the amount of cooling water to be sprayed from the nozzles 11 and 12 (determination process). The determination process is performed before the water cooling of the round billet 2 to be water-cooled next time is started.

決定工程では、まず、冷却制御装置１６は、取得した次回水冷する丸ビレット２の操業条件を基に、次回水冷する丸ビレット２と類似するパラメータ、例えば成分やサイズなどを有する過去の丸ビレット２について、上下水量比と水冷後の反り量との関係を記録部１６１から収集部１６４へ読み出す。ここで、過去の丸ビレット２が次回水冷する丸ビレット２のパラメータに類似するか否かは、操業条件を表す情報のベクトル間の距離に基づいて行えばよい。なお、上下水量比は、上方ノズルから噴射される冷却水の水量（「上方水量」とも称する）と、下方ノズルから噴射される冷却水の水量（「下方水量」とも称する）との比であり、本実施形態では、上方水量に対する下方水量の比として表される。 In the determination process, first, the cooling control device 16 reads out the relationship between the upper and lower water volume ratios and the warpage amount after water cooling for past round billets 2 having parameters, such as components and sizes, similar to those of the round billet 2 to be water-cooled next time, from the recording unit 161 to the collecting unit 164 based on the acquired operating conditions of the round billet 2 to be water-cooled next time. Here, whether the past round billet 2 is similar to the parameters of the round billet 2 to be water-cooled next time can be determined based on the distance between the vectors of information representing the operating conditions. The upper and lower water volume ratio is the ratio between the amount of cooling water sprayed from the upper nozzle (also referred to as the "upper water volume") and the amount of cooling water sprayed from the lower nozzle (also referred to as the "lower water volume"), and in this embodiment, it is expressed as the ratio of the lower water volume to the upper water volume.

収集部１６４へ読み出される過去の丸ビレット２のデータは、複数の過去の丸ビレット２のデータであることが好ましい。さらに、読み出される過去の丸ビレット２のデータの数は、３個以上であることが好ましく、２０固程度であることがさらに好ましい。また使用する過去の丸ビレット２のデータは直近のものであることが好ましい。上述のように、最適な上下水量比は、水温や気温変動、又はノズル詰まり等の設備劣化によって変動するため、直近のデータを使用することで、これらの設備環境の変化に追従した最適な上下水量比を算出することが可能となる。 It is preferable that the past data of the round billet 2 read out to the collection unit 164 is data of multiple past round billets 2. Furthermore, the number of past data of the round billet 2 read out is preferably three or more, and more preferably about 20. It is also preferable that the past data of the round billet 2 used is the most recent. As described above, the optimal water and sewage flow ratio changes due to fluctuations in water temperature and air temperature, or equipment deterioration such as nozzle clogging, so by using the most recent data, it is possible to calculate the optimal water and sewage flow ratio that follows these changes in the equipment environment.

決定工程では、次いで、算出部１６５は、収集部１６４に読み出された過去の丸ビレット２の上下水量比と水冷後の反り量との関係から、次回水冷する丸ビレット２の目標とする反り量となる上下水量比を算出する。図５には、一例として記録部１６１に保存されている、次回水冷する丸ビレット２と類似したパラメータを有する過去の丸ビレット２を冷却したときの上下水量比と反り量とのデータを示す。図５に示すように、上下水量比と反り量とは一次の相関関係があるため、算出部１６５では、図５のような近似直線を演算し、冷却後の反り量が目標値の範囲内に収まるような上下水量比(図中☆プロット)を決定すればよい。 In the determination process, the calculation unit 165 then calculates the upper and lower water volume ratio that will be the target warpage of the round billet 2 to be water-cooled next time, based on the relationship between the upper and lower water volume ratio of the past round billet 2 read out by the collection unit 164 and the warpage amount after water-cooling. FIG. 5 shows data on the upper and lower water volume ratio and the warpage amount when a past round billet 2 having similar parameters to the round billet 2 to be water-cooled next time, which is stored in the recording unit 161 as an example. As shown in FIG. 5, there is a linear correlation between the upper and lower water volume ratio and the warpage amount, so the calculation unit 165 can calculate an approximation line as shown in FIG. 5 and determine the upper and lower water volume ratio (plotted with a star in the figure) that will bring the warpage amount after cooling within the range of the target value.

目標とする反り量は、は必ずしも０ｍｍである必要はない。通常の丸ビレット２の製造においては、反り量が全長で１５ｍｍ以上となると矯正のためのプレスが必要となることから、目標とする反り量は１５ｍｍ以下とすることが好ましい。 The target warpage does not necessarily have to be 0 mm. In the normal manufacture of round billets 2, if the warpage exceeds 15 mm in total length, a press is required for correction, so it is preferable to set the target warpage to 15 mm or less.

決定工程では、さらに、設定部１６６は、算出部１６５で算出された上下水量比となるように、ノズル１１，１２から噴射される冷却水の水量をそれぞれ設定する。なお、決定された上下水量比は、記録部１６１に記録される。水量の値は冷却時間短縮の観点から、設備制約の中でなるべく多い方が好ましい。したがって例えば下記の式（１）及び式（２）を満足するように、具体的な上下ノズルの水量の値を決定すればよい。ここで、αは決定工程で決定した上下水量比、Ｗ_ｕは上ノズルの水量（Ｌ／ｍｉｎ）、Ｗ_ｂは下ノズルの水量（Ｌ／ｍｉｎ）Ｘは設備制約上噴射可能な上限水量（Ｌ／ｍｉｎ）である。
Ｗ_ｕ≦Ｘ／（１＋α）・・・（１）
Ｗ_ｂ＝α×Ｗ_ｕ・・・（２） In the determination step, the setting unit 166 further sets the amounts of cooling water sprayed from the nozzles 11, 12 so as to achieve the upper and lower water volume ratio calculated by the calculation unit 165. The determined upper and lower water volume ratio is recorded in the recording unit 161. From the viewpoint of shortening the cooling time, it is preferable that the water volume is as large as possible within the equipment constraints. Therefore, for example, specific water volume values for the upper and lower nozzles may be determined so as to satisfy the following formulas (1) and (2). Here, α is the upper and lower water volume ratio determined in the determination step, _Wu is the water volume (L/min) of the upper nozzle, _Wb is the water volume (L/min) of the lower nozzle, and X is the upper limit water volume (L/min) that can be sprayed under the equipment constraints.
W _u ≦X/(1+α)...(1)
_Wb =α× _Wu ...(2)

決定工程の後、水量調整部１６３は、決定されたノズル１１，１２の冷却水の水量となるように、水量を調整する（水量調整工程）。つまり、水量調整工程では、決定された上下水量比となるように、冷却水の水量が調整される。なお、決定工程及び水量調整工程は、丸ビレット２が冷却床３に搬送されてから、冷却装置１に到着するまでの間に行われる。 After the determination process, the water volume adjustment unit 163 adjusts the amount of water so that the amount of cooling water for the nozzles 11 and 12 is the determined amount (water volume adjustment process). In other words, in the water volume adjustment process, the amount of cooling water is adjusted so that the determined ratio of water volume to bottom water volume is achieved. The determination process and water volume adjustment process are performed between the time the round billet 2 is transported to the cooling bed 3 and the time it arrives at the cooling device 1.

水量調整工程の後、丸ビレット２が冷却装置１に搬送されると、水量調整工程で調整された水量でノズル１１，１２から丸ビレット２に冷却水が噴射されることで、丸ビレット２が水冷される（水冷工程）。冷却装置１では、丸ビレット２は搬送方向に搬送されながら水冷されることで、丸ビレット２が所定の温度まで冷却される。 After the water volume adjustment process, the round billet 2 is transported to the cooling device 1, where cooling water is sprayed onto the round billet 2 from the nozzles 11 and 12 at the amount of water adjusted in the water volume adjustment process, thereby water-cooling the round billet 2 (water-cooling process). In the cooling device 1, the round billet 2 is water-cooled while being transported in the transport direction, thereby cooling the round billet 2 to a predetermined temperature.

冷却装置１による水冷が終了すると、形状計１３及び演算器１４は、水冷後の丸ビレット２の反り量を測定する。測定された反り量は、記録部１６１に記録される。また、反り量の測定と共に、温度計１５は、水冷後の丸ビレット２の温度を測定し、測定結果は記録部１６１に記録される。そして、温度計１５の測定結果から、水冷後の丸ビレット２がリフマグで着磁可能な温度となっている場合には、リフマグにて次工程へと搬送される。なお、水冷後の丸ビレット２の反り量が目標範囲内から外れた場合には、例えば、上下水量比を算出するために用いた直近のデータ数を増やす等して、上述と同様の操作を繰り返すことで水冷後の反り量の更なる低減を図ることができる。 When water cooling by the cooling device 1 is completed, the shape meter 13 and the calculator 14 measure the amount of warping of the round billet 2 after water cooling. The measured amount of warping is recorded in the recording unit 161. In addition to measuring the amount of warping, the thermometer 15 measures the temperature of the round billet 2 after water cooling, and the measurement result is recorded in the recording unit 161. If the measurement result of the thermometer 15 indicates that the round billet 2 after water cooling has reached a temperature at which it can be magnetized by the lift magnet, it is transported to the next process by the lift magnet. If the amount of warping of the round billet 2 after water cooling falls outside the target range, for example, the number of most recent data used to calculate the ratio of the amount of water and the amount of water can be increased, and the same operation as described above can be repeated to further reduce the amount of warping after water cooling.

本実施形態に係る丸ビレット２の冷却装置及び冷却方法によれば、ノズル１１，１２を用いて、丸ビレット２の上下方向から冷却水を噴射することで、丸ビレット２を周方向に均一に冷却する。この際、直近の製造実績から、上下水量比と反り量との関係を求め、この関係を用いて上下水量比を決定する。これにより、直近において設備の劣化があった場合や、水温又は気温の変動があった場合などのように、冷却条件に変動が生じた場合においても、この変動に応じて上下水量比を調整することで、周方向の冷却の不均一を低減することができ、断続的に反り量を目標範囲内にすることができる。 According to the cooling device and cooling method for the round billet 2 of this embodiment, the nozzles 11, 12 are used to spray cooling water from above and below the round billet 2, thereby uniformly cooling the round billet 2 in the circumferential direction. At this time, the relationship between the ratio of the amount of water and the amount of upstream and downstream flow and the amount of warpage is obtained from the most recent manufacturing results, and the ratio of the amount of water and the amount of upstream and downstream flow is determined using this relationship. As a result, even if there is a change in the cooling conditions, such as when there has been recent deterioration of the equipment or when there has been a change in the water temperature or air temperature, the ratio of the amount of water and the amount of downstream and upstream flow can be adjusted in response to this change to reduce unevenness in cooling in the circumferential direction, and the amount of warpage can be intermittently kept within the target range.

ここで、図１，２に示す冷却装置１を用いた冷却方法について、実際に行った結果を一例として手順と共に具体的に説明する。本例では、丸ビレット２の上下方向において、ノズル１１,１２として同型番のスプレーノズルが、ノズル列一列に付き１２個それぞれ設置されており、このノズル列が５列設けられている冷却装置１を用いた。また、ノズル列一列につき丸ビレット２は４本同時に冷却できるようになっており、ノズル１１とノズル１２との噴射距離は等しいものとした。さらに、冷却水の水温は１５℃、気温は２０℃であった。 Here, the cooling method using the cooling device 1 shown in Figures 1 and 2 will be specifically described together with the procedure as an example of the results of an actual experiment. In this example, spray nozzles of the same model number are installed as nozzles 11 and 12 in each nozzle row above and below the round billet 2, and the cooling device 1 used has five nozzle rows. Each nozzle row can simultaneously cool four round billets 2, and the spray distances of nozzles 11 and 12 are the same. Furthermore, the temperature of the cooling water was 15°C, and the air temperature was 20°C.

本例では、直径２０７ｍｍ、長さ１２．５ｍでＦｅを主体としてＣｒを７．０ｗｔ％、Ｍｏを０．８ｗｔ％含む丸ビレットを、水冷開始温度が３００℃、水冷終了温度が５０℃となるように冷却した。 In this example, a round billet with a diameter of 207 mm and a length of 12.5 m, mainly composed of Fe with 7.0 wt% Cr and 0.8 wt% Mo, was cooled so that the water cooling start temperature was 300°C and the water cooling end temperature was 50°C.

また、本例では、本実施形態と同じ手法で上下水量比を決定した。この際、製造実績が類似した３個の過去の製造実績を記録部１６１から収集部１６４へ読み出した。読み出したデータから算出部１６５では図５に示す通り過去の上下水量比と水冷終了後の反りとの関係についてのグラフを得た。そして、このグラフから水冷終了後の反りが０ｍｍになる上下水量比を１．２と判断した。なお、過去に直近で水冷した際の上下水量比は１．１であり、水冷開始温度は３１０℃、水冷終了後の反り量は８ｍｍであった。 In this example, the upper and lower water volume ratio was determined using the same method as in this embodiment. At this time, three past manufacturing results with similar manufacturing results were read from the recording unit 161 to the collection unit 164. From the read data, the calculation unit 165 obtained a graph showing the relationship between the past upper and lower water volume ratios and the warpage after water cooling is completed, as shown in FIG. 5. From this graph, the upper and lower water volume ratio at which the warpage after water cooling is completed is determined to be 1.2. Note that the upper and lower water volume ratio during the most recent water cooling in the past was 1.1, the water cooling start temperature was 310°C, and the warpage after water cooling was completed was 8 mm.

そして、製造実績に基づいて、算出された目標上下水量比１．２を実現すべく式（３）にしたがって、次回水冷する丸ビレット２の上下水量比（次回上下水量比）を以下のように決定した。式（３）において、ｒは次回上下水量比（－）、ｒ_０は反りが０ｍｍになると算出された上下水量比（目標水量比）（－）、ｒ_Ａは直前の冷却実績における上下水量比（前回上下水量比）（－）、Ｋ_ｐは比例ゲイン（－）をそれぞれ示す。なお、操作量が大きくなりすぎないように、比例ゲインＫ_ｐ＝０．６とした比例制御を行った。
ｒ＝（ｒ_０－ｒ_Ａ）×Ｋ_ｐ＋ｒ_Ａ・・・（３） Then, based on the manufacturing results, the upstream/downstream flow rate ratio (next upstream/downstream flow rate ratio) of the round billet 2 to be water-cooled next time was determined according to formula (3) to realize the calculated target upstream/downstream flow rate ratio of 1.2 as follows: In formula (3), r denotes the next downstream/upstream flow rate ratio (-), _r0 denotes the upstream/downstream flow rate ratio (target water volume ratio) (-) calculated when the warpage becomes 0 mm, _rA denotes the upstream/downstream flow rate ratio in the previous cooling results (previous upstream/downstream flow rate ratio) (-), and _Kp denotes the proportional gain (-). Proportional control was performed with proportional gain _Kp = 0.6 so that the manipulated variable would not become too large.
r=( _r0 - _rA )× _Kp + _rA ...(3)

次いで、式（２）に値を当てはめ、（１．２－１．１）×０．６＋１．１＝１．１６として、次回上下水量比を算出した。
さらに、設定部１６６では上下水量比１．１６と設定し、水量調整部１６３は設定に従い上下水量比を調整して丸ビレット２の水冷を行った。水冷終了後に形状計１３で測定された反りは４ｍｍとなり、前回反り量と比較して０ｍｍに近づくことを確認した。 Next, the values were substituted into formula (2) to calculate the next water/sewage volume ratio as (1.2-1.1) x 0.6 + 1.1 = 1.16.
Furthermore, the setting unit 166 set the upper and lower water volume ratio to 1.16, and the water volume adjustment unit 163 adjusted the upper and lower water volume ratio in accordance with the setting to perform water cooling of the round billet 2. After completion of water cooling, the warpage measured by the shape meter 13 was 4 mm, and it was confirmed that this was approaching 0 mm compared to the previous warpage.

このように製造された丸ビレット２の製造実績（丸ビレット２の成分、丸ビレット２のサイズ、気温、水温、上下水量比１．１６、水冷終了後の反り量４ｍｍ）を記録部１６１に記録し、上記の手順を繰り返して、上下水量比を調整したときの丸ビレット２の製造本数と反りとの関係を図６に示す。図６から明らかなように、製造実績を利用して、次回水冷する丸ビレットの上下水量比を調整することにより、上下水量比が目標値に漸近して、反りが徐々に且つ一層改善できることが分かった。特に製造本数が５本以上である場合に反りがほぼ０ｍｍとなり、極めて高度に水冷終了後の反りを抑制することができることが分かった。 The production results of the round billet 2 produced in this way (components of the round billet 2, size of the round billet 2, air temperature, water temperature, upper and lower water volume ratio of 1.16, warpage after water cooling of 4 mm) were recorded in the recording unit 161, and the above procedure was repeated to adjust the upper and lower water volume ratio. The relationship between the number of round billets 2 produced and the warpage is shown in Figure 6. As is clear from Figure 6, by using the production results to adjust the upper and lower water volume ratio of the round billet to be water-cooled next time, the upper and lower water volume ratio approaches the target value, and warpage can be gradually and further improved. In particular, when the number of produced billets is 5 or more, the warpage is almost 0 mm, and it is found that warpage after water cooling can be suppressed to an extremely high degree.

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。 <Modification>
Although the present invention has been described above with reference to specific embodiments, it is not intended that the invention be limited by these descriptions. By referring to the description of the present invention, other embodiments of the present invention including various modifications in addition to the disclosed embodiments will be apparent to those skilled in the art. Therefore, it should be understood that the embodiments of the invention described in the claims also include embodiments including these modifications described herein, either alone or in combination.

例えば、製造実績に関しては上述の項目のみならず、冷却装置１の入側に温度計をさらに設け、水冷開始前の丸ビレット２の温度を記録部１６１に記録し、この測定結果を過去の丸ビレット２が次回水冷する丸ビレット２のパラメータに類似するか否かの判断に用いてもよい。ここで、変態開始温度未満からの水冷で、変態膨張起因の塑性歪による反りを低減できることが知られており、水冷開始温度は反りの影響因子となっている（例えば、特開２０２０－６９４９０号公報）。相変態時には変態塑性の影響も相まって反りに与える影響は大きいと推定されることから、この温度を考慮することでより反り量を低減することができる。 For example, in addition to the above-mentioned items, a thermometer may be further provided on the inlet side of the cooling device 1 to record the temperature of the round billet 2 before the start of water cooling in the recording unit 161, and this measurement result may be used to determine whether the parameters of the past round billet 2 are similar to those of the round billet 2 to be water-cooled next time. Here, it is known that warping due to plastic strain caused by transformation expansion can be reduced by water cooling from below the transformation start temperature, and the water cooling start temperature is an influencing factor of warping (for example, JP 2020-69490 A). Since it is estimated that the influence of transformation plasticity during phase transformation is large, the amount of warping can be further reduced by taking this temperature into consideration.

また、冷却装置１の入側に設けた温度計で丸ビレット２を測温し、目標温度となってから水冷を開始するようにしてもよい。一般鋼は、冷却速度によって変態する組織及び変態開始温度が変化するが、高合金鋼は焼入れ性が高く、冷却速度によらず変態開始温度は一定でマルテンサイト変態が生じるようになる。したがって、例えば高合金鋼に対しては、Ｍ_ｓ未満から水冷することで塑性歪の発生を抑制することで、より一層反りを低減するようにしてもよい。好ましくは、Ｍ_ｓ未満で相変態率が３０％程度進行した温度から水冷することが好ましい。ここでいう高合金鋼とはＦｅを主体としＣｒを７．０ｗｔ％、Ｍｏを０．８ｗｔ％以上含むような材料である。 Also, the temperature of the round billet 2 may be measured by a thermometer provided on the inlet side of the cooling device 1, and water cooling may be started after the target temperature is reached. In general steel, the transformed structure and transformation start temperature change depending on the cooling rate, but high alloy steel has high hardenability and the transformation start temperature is constant regardless of the cooling rate, and martensitic transformation occurs. Therefore, for example, high alloy steel may be water-cooled from below _Ms to suppress the occurrence of plastic strain and further reduce warping. It is preferable to water-cool from a temperature below _Ms where the phase transformation rate has progressed by about 30%. The high alloy steel referred to here is a material mainly composed of Fe and containing 7.0 wt% Cr and 0.8 wt% or more Mo.

さらに、Ｍ_ｓは鋼材の化学組成に依存する値なので、予め推定することが可能である。例えば、下記式（４）からも少ない誤差で推定することができる。式（４）の元素記号にはその元素の成分量（ｗｔ％）を代入する。また、化学組成に含まれない元素にはゼロを代入すればよい。 Furthermore, since _Ms is a value that depends on the chemical composition of the steel material, it can be estimated in advance. For example, it can also be estimated with little error from the following formula (4). The component amount (wt%) of the element is substituted for the element symbol in formula (4). Also, zero can be substituted for elements that are not included in the chemical composition.

さらに、Ｍ_ｓは、対象鋼種の温度と歪との関係から予め推定してもよい。温度と歪との関係は、富士電波工機製サーメックマスター（熱間加工再現試験装置）にて、試験片に溶着した熱電対を介して温度制御し、その過程で試験片の膨張・収縮を変位計で予め測定すればよい。このようにして得られた温度と歪との関係から、鋼種毎にＭ_ｓを推定しておけばよい。 Furthermore, _Ms may be estimated in advance from the relationship between temperature and strain of the target steel type. The relationship between temperature and strain can be measured in advance by controlling the temperature via a thermocouple welded to the test piece using a Thermec Master (hot working reproduction test device) manufactured by Fuji Electric Industrial Co., Ltd., and measuring the expansion and contraction of the test piece in advance using a displacement meter during the process. From the relationship between temperature and strain thus obtained, _Ms can be estimated for each steel type.

また、冷却装置１の入側に温度計の代わりに公知の変態率センサ（例えば、特開平８－６２１８１号公報に記載の変態率測定装置）を設置し、目標とする相変態率となってから水冷を開始するようにしてもよい。この場合、上述の変形例と同様に、Ｍ_ｓ未満で相変態率が３０％程度進行してから水冷することが好ましい。 Alternatively, a known transformation ratio sensor (e.g., the transformation ratio measuring device described in JP-A-8-62181) may be installed instead of a thermometer on the inlet side of the cooling device 1, and water cooling may be started after the phase transformation ratio reaches a target value. In this case, as in the above-mentioned modified example, it is preferable to start water cooling after the phase transformation ratio has progressed by about 30% below _Ms.

本発明者らが行った実施例について説明する。なお、実施例はなんら本発明を限定するものではない。
表１は、鋼種Ａ（Ｆｅを主体として、Ｃｒ：７ｗｔ％，Ｍｏ：０．８ｗｔ％）及び鋼種Ｂ（Ｆｅを主体として、Ｃｒ：１７ｗｔ％，Ｍｏ：１．０ｗｔ％）で、直径２０７ｍｍ、長さ１２．５ｍの丸ビレット２を図１，２に示す設備で冷却したときの実験結果を示している。なお、放冷したときの冷却時間はそれぞれ１２ｈｒ及び２０ｈｒであった。また鋼種Ａ，Ｂともにリフティングマグネットにて着磁可能な温度は６０℃であった。装置の構成は上記実施形態と同様で、冷却水の水温は１５℃、気温は２０℃であった。 Examples carried out by the present inventors will be described below. Note that the examples do not limit the present invention in any way.
Table 1 shows the experimental results when steel type A (mainly Fe, Cr: 7 wt%, Mo: 0.8 wt%) and steel type B (mainly Fe, Cr: 17 wt%, Mo: 1.0 wt%) were used to cool a round billet 2 having a diameter of 207 mm and a length of 12.5 m, using the equipment shown in Figures 1 and 2. The cooling times when allowed to cool naturally were 12 hours and 20 hours, respectively. The temperature at which both steel types A and B could be magnetized by a lifting magnet was 60°C. The configuration of the equipment was the same as in the above embodiment, and the cooling water temperature was 15°C and the air temperature was 20°C.

表１中の水冷開始温度は、水冷開始前にサーモビュアで測定した温度で、水冷開始時の変態率は予め求めておいた温度と変態率との関係から算出した値である。ここで、水量密度の欄には、上方ノズル及び下方ノズルの水量密度を記載しており、１行目に上方ノズルの水量密度、２行目に下方ノズルの水量密度をそれぞれ記載している。なお、上方ノズル及び下方ノズルは、同型番で噴射距離も等しい。上下水量比の欄には（下方ノズルの水量／上方ノズルの水量）を上下水量比として記載した。 The water cooling start temperature in Table 1 is the temperature measured with a thermoviewer before water cooling began, and the transformation rate at the start of water cooling is a value calculated from the relationship between the temperature and transformation rate that was previously determined. Here, the water flow density column lists the water flow densities of the upper and lower nozzles, with the water flow density of the upper nozzle listed on the first line and the water flow density of the lower nozzle listed on the second line. Note that the upper and lower nozzles are the same model number and have the same spray distance. The upper and lower water flow ratio column lists (water flow rate of the lower nozzle / water flow rate of the upper nozzle) as the upper and lower water flow ratio.

また、表１において、冷却時間の欄には冷却床３入側に丸ビレット２が到達し、冷却床３から払い出されるまでに要した時間、すなわち冷却床３上での放冷及び冷却装置１による水冷でリフマグにて着磁可能な温度まで冷却するのに要した時間を記載した。 In addition, in Table 1, the column for cooling time lists the time required from when the round billet 2 reaches the inlet side of the cooling bed 3 until it is discharged from the cooling bed 3, i.e., the time required to cool the billet 2 to a temperature at which it can be magnetized by the lift magnet by natural cooling on the cooling bed 3 and water cooling by the cooling device 1.

さらに、表１において、反り量の欄には、形状計６において測定された水冷終了後の反り量を記載した。上記実施形態に係る冷却方法を適用した実施例に関しては、図６に示すように製造本数を増やしていき最終的に漸減したときの反り量の値を記載した。なお、反りの正値は上反り（下に凸の形状）で負値は下反り（上に凸の形状）である。 In addition, in Table 1, the amount of warpage column shows the amount of warpage measured by the shape meter 6 after water cooling. For examples in which the cooling method according to the above embodiment was applied, the amount of warpage is shown as the number of manufactured pieces is increased and then gradually decreased as shown in FIG. 6. Note that a positive value of warpage is an upward warpage (a downward convex shape) and a negative value is a downward warpage (an upward convex shape).

比較例１は水冷開始４００℃、水冷開始時の変態率０％で、上下水量比０．８で、本発明を適用せずに丸ビレット２を水冷した結果である。冷却時間は７ｈｒで水冷終了後の反り量は３５ｍｍであった。上下水量比が０．８と好適範囲（１．０～１．３）から逸脱しており、反り量は目標範囲１５ｍｍに収まらなかった。 Comparative Example 1 is the result of water cooling of a round billet 2 without applying the present invention, with a water cooling start temperature of 400°C, a transformation rate of 0% at the start of water cooling, and an upper and lower water volume ratio of 0.8. The cooling time was 7 hours, and the amount of warpage after water cooling was 35 mm. The upper and lower water volume ratio of 0.8 was outside the preferred range (1.0 to 1.3), and the amount of warpage did not fall within the target range of 15 mm.

実施例１は、比較例１と同じ水冷開始温度、水冷開始時の変態率であった丸ビレット２に対して本発明を適用して、製造本数を増やしながら水冷した結果である。製造本数が増えるに従い、次第に反りの値は漸減していき、最終的に反りの値は約１０ｍｍとなった。このとき、上下水量比は１．２３で冷却時間は６ｈｒであった。実施例１では、本発明を適用することで、製造本数が増えるに従い、上下水量比は好適な範囲内（１．０～１．３）に収まり、反り量は１０ｍｍと比較例１に対して改善して目標範囲１５ｍｍに収まった。 Example 1 is the result of applying the present invention to round billet 2, which had the same water-cooling start temperature and transformation rate at the start of water-cooling as Comparative Example 1, and water-cooling while increasing the number of pieces produced. As the number of pieces produced increased, the warpage value gradually decreased, eventually reaching approximately 10 mm. At this time, the water/steam ratio was 1.23 and the cooling time was 6 hours. In Example 1, by applying the present invention, as the number of pieces produced increased, the water/steam ratio fell within the preferred range (1.0 to 1.3), and the warpage was 10 mm, an improvement over Comparative Example 1 and within the target range of 15 mm.

比較例２は水冷開始２５０℃、水冷開始時の変態率３５％で、上下水量比０．８で、本発明を適用せずに丸ビレット２を水冷した結果である。冷却時間は５ｈｒで水冷終了後の反り量は２０ｍｍであった。水冷開始時の変態率が３５％であるため、変態膨張による塑性歪を抑制できたと推定され、反り量は２０ｍｍと比較例１に対しては改善したが、上下水量比が０．８と好適範囲（１．０～１．３）から逸脱しているため、目標範囲１５ｍｍに収まらなかった。 Comparative Example 2 is the result of water cooling of round billet 2 without applying the present invention, with a water cooling start temperature of 250°C, a transformation rate of 35% at the start of water cooling, and an upper and lower water volume ratio of 0.8. The cooling time was 5 hours, and the amount of warpage after water cooling was completed was 20 mm. Because the transformation rate at the start of water cooling was 35%, it is estimated that plastic strain due to transformation expansion was suppressed, and the amount of warpage was improved to 20 mm compared to Comparative Example 1, but because the upper and lower water volume ratio was 0.8, which deviated from the preferred range (1.0 to 1.3), it did not fall within the target range of 15 mm.

実施例２は、比較例２と同じ水冷開始温度、水冷開始時の変態率であった丸ビレット２に対して本発明を適用して、製造本数を増やしながら水冷した結果である。製造本数が増えるに従い、次第に反りの値は漸減していき最終的に反り量は約－３ｍｍとなった。このとき、上下水量比は１．２１で冷却時間は４ｈｒであった。本発明を適用したので、製造本数が増えるに従い、上下水量比は好適範囲内（１．０～１．３）に収まり、反りは－３ｍｍと比較例１に対して改善した。また水冷開始時の変態率が３５％と好適範囲（３０％以上）であったため、実施例１よりも反り量が改善して目標範囲１５ｍｍに収まった。 Example 2 shows the results of applying the present invention to round billet 2, which had the same water cooling start temperature and transformation rate at the start of water cooling as Comparative Example 2, and water cooling while increasing the number of pieces produced. As the number of pieces produced increased, the warpage value gradually decreased, and the final warpage amount was approximately -3 mm. At this time, the upper and lower water volume ratio was 1.21 and the cooling time was 4 hours. By applying the present invention, as the number of pieces produced increased, the upper and lower water volume ratio fell within the preferred range (1.0 to 1.3), and the warpage was improved to -3 mm compared to Comparative Example 1. In addition, because the transformation rate at the start of water cooling was 35%, which was within the preferred range (30% or more), the warpage amount was improved from Example 1 and fell within the target range of 15 mm.

比較例３，４及び実施例３，４の結果は鋼種Ｂについて得られた結果であるが、比較例１，２及び実施例１，２と同様の結果であったので詳細は省略する。 The results of Comparative Examples 3 and 4 and Examples 3 and 4 were obtained for steel type B, but as the results were similar to those of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2, details will be omitted.

１冷却装置
１１，１２ノズル
１３形状計
１３１レーザ変位計
１４演算器
１５温度計
１６冷却制御装置
１６１記録部
１６２水量比決定部
１６３水量調整部
１６４収集部
１６５算出部
１６６設定部
１７上位計算機
２丸ビレット
３冷却床 REFERENCE SIGNS LIST 1 Cooling device 11, 12 Nozzle 13 Shape meter 131 Laser displacement meter 14 Calculator 15 Thermometer 16 Cooling control device 161 Recording unit 162 Water amount ratio determination unit 163 Water amount adjustment unit 164 Collection unit 165 Calculation unit 166 Setting unit 17 Host computer 2 Round billet 3 Cooling bed

Claims

A cooling device for a round billet, which water-cools a round billet that has been cooled on a cooling bed after finish rolling, comprising:
Nozzles provided above and below the round billet for injecting cooling water;
a cooling control device that determines a ratio of the amount of cooling water to be sprayed from the nozzle based on a production record and an amount of warpage of the round billet that has been previously produced, and adjusts the spray flow rate of the cooling water so as to achieve the determined ratio of the amount of cooling water to be sprayed;
Equipped with
The cooling control device uses at least the upper and lower water volume ratios of a plurality of past round billets having the same size as the round billet to be water-cooled next , as the past production records of the round billets, and determines the upper and lower water volume ratios so that the warpage amount of the round billet to be water-cooled next is within a target range.

2. The cooling device for a round billet according to claim 1, wherein the cooling control device determines the relationship between the ratio of the amount of water and the amount of warping and the amount of warping from the production records and warping amounts of a plurality of the past round billets, and determines the ratio of the amount of water and the amount of water and the amount of warping using the determined relationship between the ratio of the amount of water and the amount of warping and the amount of warping so that the amount of warping of the round billet to be water-cooled next time falls within a target range .

A shape meter for measuring the amount of warpage of the cooled round billet is further provided.
3. The cooling device for a round billet according to claim 1 , wherein the cooling control device uses an amount of warpage measured by the shape meter as the amount of warpage of the past round billet.

A method for cooling a round billet, comprising water cooling the round billet that has been allowed to cool on a cooling bed after finish rolling, the method comprising the steps of:
Nozzles provided above and below the round billet for injecting cooling water;
a determining step of determining a ratio of the amount of cooling water to be sprayed from nozzles provided above and below the round billet based on the manufacturing record and the amount of warpage of the round billet that has been manufactured in the past;
a water amount adjusting step of adjusting the injection flow rate of the cooling water so as to achieve the water/sewage amount ratio determined in the determining step;
a water cooling step of injecting the cooling water from the nozzle onto the round billet at the amount of water adjusted in the water amount adjustment step;
Equipped with
In the determination process, at least the upper and lower water volume ratios of a plurality of past round billets having the same size as the round billet to be water- cooled next time are used as the past production records of the round billet, and the upper and lower water volume ratios are determined so that the warpage amount of the round billet to be water-cooled next, which is the round billet to be water-cooled next, falls within a target range.

A method for producing a round billet, comprising the steps of: cooling a finish-rolled round billet on a cooling bed; and then cooling the round billet with water,
A method for producing a round billet, comprising the steps of: water-cooling the round billet using the cooling method according to claim 4 .