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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6015878
(24)【登録日】2016年10月7日
(45)【発行日】2016年10月26日
(54)【発明の名称】鋼材の冷却装置及び冷却方法
(51)【国際特許分類】
B21D 7/16 20060101AFI20161013BHJP
C21D 1/00 20060101ALI20161013BHJP
【ＦＩ】
B21D7/16
C21D1/00 123B
【請求項の数】22
【全頁数】36
(21)【出願番号】特願2016-516106(P2016-516106)
(86)(22)【出願日】2015年10月5日
(86)【国際出願番号】JP2015078240
(87)【国際公開番号】WO2016056517
(87)【国際公開日】20160414
【審査請求日】2016年3月22日
(31)【優先権主張番号】特願2014-206255(P2014-206255)
(32)【優先日】2014年10月7日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2014-206256(P2014-206256)
(32)【優先日】2014年10月7日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2014-211900(P2014-211900)
(32)【優先日】2014年10月16日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2014-211903(P2014-211903)
(32)【優先日】2014年10月16日
(33)【優先権主張国】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】芹澤 良洋
(72)【発明者】
【氏名】坂本 明洋
(72)【発明者】
【氏名】田坂 誠均
(72)【発明者】
【氏名】嶋田 直明
(72)【発明者】
【氏名】浜田 龍次
(72)【発明者】
【氏名】松田 英樹
(72)【発明者】
【氏名】山▲崎▼ 伯公
【審査官】
石川 健一
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２０１３／１３２９１２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特表２００９−５２６１３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６３−１２６６２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−０８３３０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−０８９１５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０８−０１０８５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−２８３１７９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２１Ｄ ７／１６
Ｃ２１Ｄ １／００
Ｃ２１Ｄ ９／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
長尺の鋼材の一端部を把持した状態で前記鋼材をその長手方向に送りながら前記鋼材の前記長手方向の一部分を加熱しつつ前記一端部を二次元又は三次元方向に移動させることで曲げを含む所定の形状に形成した後、前記曲げを含む被加熱部を冷却する冷却装置であって、
前記被加熱部に対して第１の冷却媒体を噴射する第１の冷却装置と；
前記鋼材の送り方向に沿って見た場合に前記第１の冷却装置よりも下流側に設けられ、前記被加熱部に対して第２の冷却媒体を噴射する第２の冷却装置と；
を備え、
前記第２の冷却装置が、
前記送り方向に沿って複数配置され、かつ互いに独立して前記第２の冷却媒体の流量が制御可能であり；
前記鋼材の周方向に沿って複数配置されてかつ、それぞれが相互に独立して前記第２の冷却媒体を流量制御可能に噴射する冷却機構を備える；
ことを特徴とする、鋼材の冷却装置。
前記被加熱部に対して第１の冷却媒体を噴射する第１の冷却装置と；
前記鋼材の送り方向に沿って見た場合に前記第１の冷却装置よりも下流側に設けられ、前記被加熱部に対して第２の冷却媒体を噴射する第２の冷却装置と；
を備え、
前記第２の冷却装置が、
前記送り方向に沿って複数配置され、かつ互いに独立して前記第２の冷却媒体の流量が制御可能であり；
前記鋼材の周方向に沿って複数配置されてかつ、それぞれが相互に独立して前記第２の冷却媒体を流量制御可能に噴射する冷却機構を備える；
ことを特徴とする、鋼材の冷却装置。
【請求項2】
互いに隣接する前記各第２の冷却装置間の並び間隔をそれぞれ一定に保ちつつ、前記各第２の冷却装置の並びを前記所定の形状に追従させる移動機構をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１に記載の鋼材の冷却装置。
ことを特徴とする、請求項１に記載の鋼材の冷却装置。
【請求項3】
前記移動機構が、
前記鋼材の外形に接触することで前記各第２の冷却装置の前記並びを前記鋼材の前記所定の形状に追従させる接触部と；
互いに隣接する前記各第２の冷却装置同士を連結する連結部と；
を有する受動的移動機構である
ことを特徴とする、請求項２に記載の鋼材の冷却装置。
前記鋼材の外形に接触することで前記各第２の冷却装置の前記並びを前記鋼材の前記所定の形状に追従させる接触部と；
互いに隣接する前記各第２の冷却装置同士を連結する連結部と；
を有する受動的移動機構である
ことを特徴とする、請求項２に記載の鋼材の冷却装置。
【請求項4】
前記移動機構が、
前記鋼材の外形に接触することで前記各第２の冷却装置の前記並びを前記鋼材の前記所定の形状に追従させる接触部と；
前記各第２の冷却装置の移動方向を規定するガイド部と；
を有する受動的移動機構である
ことを特徴とする、請求項２に記載の鋼材の冷却装置。
前記鋼材の外形に接触することで前記各第２の冷却装置の前記並びを前記鋼材の前記所定の形状に追従させる接触部と；
前記各第２の冷却装置の移動方向を規定するガイド部と；
を有する受動的移動機構である
ことを特徴とする、請求項２に記載の鋼材の冷却装置。
【請求項5】
前記移動機構が、前記鋼材に対して付与する予定の前記所定の形状に応じて、前記各第２の冷却装置を移動させる駆動部を有する能動的移動機構である
ことを特徴とする、請求項２に記載の鋼材の冷却装置。
ことを特徴とする、請求項２に記載の鋼材の冷却装置。
【請求項6】
前記各冷却機構は、前記各冷却機構から前記鋼材に至るまでの間に、前記各冷却機構から噴射される前記第２の冷却媒体同士が相互に交差しないように配置されている
ことを特徴とする、請求項１に記載の鋼材の冷却装置。
ことを特徴とする、請求項１に記載の鋼材の冷却装置。
【請求項7】
前記各第２の冷却装置を前記送り方向に沿って見た場合に、相対的に上流側にある前記第２の冷却装置よりも下流側にある前記第２の冷却装置の方が、前記鋼材が挿通する空間の内径寸法が大きい
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の鋼材の冷却装置。
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の鋼材の冷却装置。
【請求項8】
前記各第２の冷却装置のうちで最上流位置にあるものより噴射された前記第２の冷却媒体と前記鋼材との衝突位置よりも上流位置で、下流側に向かう前記第１の冷却媒体を水切りする第１の水切り機構をさらに有する
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の鋼材の冷却装置。
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の鋼材の冷却装置。
【請求項9】
前記各第２の冷却装置のうちの一つより噴射された前記第２の冷却媒体と前記鋼材との衝突位置よりも下流位置で、下流側に向かう前記第２の冷却媒体を水切りする第２の水切り機構をさらに複数有する
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の鋼材の冷却装置。
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の鋼材の冷却装置。
【請求項10】
前記各第２の冷却装置のうちの少なくとも一つが、前記第２の冷却媒体に脈動を付与する脈動付与機構を有する
ことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の鋼材の冷却装置。
ことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の鋼材の冷却装置。
【請求項11】
少なくとも、前記第２の冷却媒体のうちで最上流位置に噴射されるものの運動量が前記最上流位置の隣接位置に噴射される前記第１の冷却媒体の運動量よりも大きい
ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の鋼材の冷却装置。
ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の鋼材の冷却装置。
【請求項12】
前記第１の冷却媒体が、柱状の噴流であり；
前記第２の冷却媒体が、フラット状の噴流、フルコーン状の噴流、及び長円状の噴流、のいずれかである
ことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の鋼材の冷却装置。
前記第２の冷却媒体が、フラット状の噴流、フルコーン状の噴流、及び長円状の噴流、のいずれかである
ことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の鋼材の冷却装置。
【請求項13】
長尺の鋼材の一端部を把持した状態で前記鋼材をその長手方向に送りながら前記鋼材の前記長手方向の一部分を加熱しつつ前記一端部を二次元又は三次元方向に移動させることで曲げを含む所定の形状に形成した後、前記曲げを含む被加熱部を冷却する冷却方法であって、
前記被加熱部に対して第１の冷却媒体を噴射する第１の冷却工程と；
前記送り方向に沿って見た場合に前記第１の冷却媒体の噴射位置よりも下流側でかつ、前記被加熱部に対して第２の冷却媒体を噴射する第２の冷却工程と；
を有し、
前記第２の冷却工程で、前記鋼材の、前記送り方向に沿った複数箇所に対して互いに流量を独立制御しながら前記第２の冷却媒体を噴射し、かつ、前記第２の冷却媒体を前記鋼材の周方向に沿った複数位置より、相互に独立して流量制御可能に噴射する
ことを特徴とする、鋼材の冷却方法。
前記被加熱部に対して第１の冷却媒体を噴射する第１の冷却工程と；
前記送り方向に沿って見た場合に前記第１の冷却媒体の噴射位置よりも下流側でかつ、前記被加熱部に対して第２の冷却媒体を噴射する第２の冷却工程と；
を有し、
前記第２の冷却工程で、前記鋼材の、前記送り方向に沿った複数箇所に対して互いに流量を独立制御しながら前記第２の冷却媒体を噴射し、かつ、前記第２の冷却媒体を前記鋼材の周方向に沿った複数位置より、相互に独立して流量制御可能に噴射する
ことを特徴とする、鋼材の冷却方法。
【請求項14】
前記第２の冷却工程が、前記第２の冷却媒体を前記送り方向に沿った複数箇所に対して噴射する際の前記送り方向における噴射間隔をそれぞれ一定に保ちつつ、前記鋼材に対する前記第２の冷却媒体の衝突位置の並びを前記鋼材の前記所定の形状に追従させる移動工程を含む
ことを特徴とする、請求項１３に記載の鋼材の冷却方法。
ことを特徴とする、請求項１３に記載の鋼材の冷却方法。
【請求項15】
前記移動工程が、前記鋼材の外形に接触することで得られた前記鋼材の前記所定の形状を前記第２の冷却媒体を噴射し前記送り方向に沿って複数配置された各第２の冷却装置の並びに反映させ、前記各第２の冷却装置が連結されることにより、前記第２の冷却媒体の前記送り方向における前記噴射間隔がそれぞれ一定に保たれている受動的移動工程である
ことを特徴とする、請求項１４に記載の鋼材の冷却方法。
ことを特徴とする、請求項１４に記載の鋼材の冷却方法。
【請求項16】
前記移動工程が、前記鋼材の外形に接触することで得られた前記鋼材の前記所定の形状を前記第２の冷却媒体を噴射し前記送り方向に沿って複数配置された各第２の冷却装置の並びに反映させ、前記第２の冷却装置の移動方向がガイドにより規定されている受動的移動工程である
ことを特徴とする、請求項１４に記載の鋼材の冷却方法。
ことを特徴とする、請求項１４に記載の鋼材の冷却方法。
【請求項17】
前記移動工程が、前記鋼材に対して付与する予定の前記所定の形状に応じて、前記第２の冷却媒体の噴射位置を能動的に移動させる能動的移動工程である
ことを特徴とする、請求項１４に記載の鋼材の冷却方法。
ことを特徴とする、請求項１４に記載の鋼材の冷却方法。
【請求項18】
前記周方向において互いに隣り合う前記第２の冷却媒体同士が前記鋼材に衝突するまでの間に相互に交差しないように、前記第２の冷却媒体の噴射位置が配置されている
ことを特徴とする、請求項１３に記載の鋼材の冷却方法。
ことを特徴とする、請求項１３に記載の鋼材の冷却方法。
【請求項19】
前記第２の冷却媒体のうちで最上流位置にあるものと前記鋼材との衝突位置よりも上流位置で、下流側に向かう前記第１の冷却媒体を水切りする第１の水切り工程をさらに有する
ことを特徴とする、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の鋼材の冷却方法。
ことを特徴とする、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の鋼材の冷却方法。
【請求項20】
前記複数箇所のそれぞれにおいて、前記第２の冷却媒体と前記鋼材との衝突位置よりも下流位置で、下流側に向かう前記第２の冷却媒体を水切りする第２の水切り工程をさらに複数有する
ことを特徴とする、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の鋼材の冷却方法。
ことを特徴とする、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の鋼材の冷却方法。
【請求項21】
前記第２の冷却媒体のうちの少なくとも一つに脈動を付与する脈動付与工程をさらに有する
ことを特徴とする、請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の鋼材の冷却方法。
ことを特徴とする、請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の鋼材の冷却方法。
【請求項22】
少なくとも、前記第２の冷却媒体のうちで最上流位置に噴射されるものの運動量が前記最上流位置の隣接位置に噴射される前記第１の冷却媒体の運動量よりも大きい
ことを特徴とする、請求項１３〜２１のいずれか一項に記載の鋼材の冷却方法。
ことを特徴とする、請求項１３〜２１のいずれか一項に記載の鋼材の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼材の冷却装置及び冷却方法に関する。本願は、２０１４年１０月７日に日本に出願された特願２０１４−２０６２５５号、２０１４年１０月７日に日本に出願された特願２０１４−２０６２５６号、２０１４年１０月１６日に日本に出願された特願２０１４−２１１９００号及び２０１４年１０月１６日に日本に出願された特願２０１４−２１１９０３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
近年、建築資材や機械部品に用いられる構造用鋼材では、軽量性及び高強度性が求められている。例えば、構造用鋼材の一つである自動車用鋼材では、車体に対する安全性の要求が高まっていることに加え、地球環境への影響を軽減するために製造時におけるＣＯ２の排出を抑制する要求が高まっている。上述の要求を満たすため、自動車用鋼材のさらなる軽量化および高強度化が求められている。【0003】
一方、自動車用鋼材の構造は、従前と比べ、多様化かつ複雑化している。このような自動車用鋼材に用いるため、鋼材を多様かつ複雑な形状に曲げ加工することが可能な曲げ加工技術が求められている。【0004】
従来、上述の曲げ加工技術としては、鋼材を局所的に加熱した状態で曲げ加工を行い、直後に水で急冷することにより、鋼材を曲げを含む所定の形状に形成する曲げ加工技術が用いられている。この曲げ加工技術によれば、鋼材を複雑な形状に曲げ加工することができると共に、鋼材の軽量化および高強度化が可能である。さらに、上述の曲げ加工技術によれば、一工程で鋼材に対して曲げ加工を施すことができるので生産性に優れている。【0005】
特許文献１には、支持装置により回転可能に把持された鋼材を上流側から押し出しながら、支持装置の下流側に設けられた加熱装置、冷却装置及び可動ローラダイスを用いて、鋼材に対して曲げ加工を行う曲げ加工技術が開示されている。特許文献１の曲げ加工技術では、鋼材を加熱装置により局所的に加熱することにより被加熱部を形成し、可動ローラダイスにより被加熱部に対して曲げモーメントを付与した後、被加熱部に対して冷却装置から冷却媒体を噴射することにより被加熱部を冷却する方法が開示されている。【0006】
特許文献２には、加熱装置により鋼材に被加熱部を形成してから、被加熱部に対して冷却装置から冷却媒体を吹き付けるまでの間に、被加熱部に対して不活性ガス又は還元性ガスを吹き付けることにより被加熱部表面の酸化を抑制し、被加熱部表面にスケールが発生することを抑制する方法が開示されている。【0007】
特許文献３には、湾曲部を有するガイドに外嵌した鋼材等の管体を加熱成形炉内で加熱しながら押し出し、湾曲部に沿って成形した後、冷却媒体を噴射することにより鋼材等の管体を冷却する方法が開示されている。特許文献４には、冷却媒体を鋼材に噴射するためのノズルを有するヘッダーが鋼材の長手方向に複数設けられた鋼材の冷却装置を用いて、鋼材を冷却する方法が開示されている。特許文献４の鋼材の冷却装置は、独立に開閉可能な冷却媒体供給系統を少なくとも２系統以上有しており、ヘッダーと冷却媒体供給系統のいずれかとを接続させることにより、鋼材の長手方向の位置によって冷却速度を変えることが可能である。なお、特許文献４の鋼材の冷却装置は、曲げ加工が施されない鋼材（直管）を冷却するための冷却装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】日本国特開２００７−８３３０４号公報
【特許文献2】日本国特開２０１１−８９１５１号公報
【特許文献3】日本国特開平８−１０８５６号公報
【特許文献4】日本国特開２００６−２８３１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、発明者らが鋼材の温度測定、被加熱部に噴射される冷却媒体の衝突圧力測定及び数値解析等を行ったところ、特許文献１の鋼材の冷却方法では、曲げ加工時の冷却不足のため、鋼材に対して曲げ加工を行うことにより製造された曲げ部材に焼きむら、すなわち鋼材組織の不均一が生じる場合があることを知見した。具体的には、曲げ部材の曲げの外側に焼きむらが生じることが分かった。図２２は、特許文献１の鋼材２００の冷却方法により、鋼材２００を冷却する様子を示す模式図である。
図２２に示すように、鋼材２００を冷却装置２１０によって冷却する場合、冷却装置２１０から噴射された冷却媒体は、鋼材２００の送り方向（図２２中のＸ軸方向）に直進する。図２２に示す冷却方法では、鋼材２００の曲げの外側の周面２０１（図２２中の点線で囲った領域）に冷却媒体が衝突しないため、曲げの外側の周面２０１が冷却不足となり、鋼材２００に焼きむらが生じる。特に、鋼材２００を複雑な形状に曲げ加工する場合や、鋼材２００の送り速度が速い場合には、鋼材２００に焼きむらが生じやすい。
【0010】
特許文献２の鋼材２００の冷却方法でも、特許文献１の鋼材２００の冷却方法と同様に、鋼材２００に焼きむらが生じる場合がある。特許文献２の鋼材２００の冷却方法では、鋼材２００の送り方向に沿って２箇所から冷却媒体を噴射する。鋼材２００の送り方向に沿って見た場合に、より上流に位置する冷却媒体の噴射位置を第１の位置と呼び、より下流に位置する冷却媒体噴射位置を第２の位置と呼ぶ。
特許文献２の鋼材２００の冷却方法では、第１の位置では、鋼材２００の送り方向に向かって斜めに冷却媒体を噴射し、第２の位置では鋼材２００の送り方向に鉛直方向に冷却媒体を噴射する。しかしながら、鋼材２００の曲げ形状が複雑な場合には、第１の位置から噴射された冷却媒体は鋼材２００に衝突するが、第２の位置から噴射された冷却媒体は鋼材２００に衝突しない場合がある。
【0011】
さらに、特許文献２には、第２の位置から噴射される冷却媒体の具体的な制御方法が開示されていない。そのため、第２の位置から噴射された冷却媒体が、鋼材２００に沿って流れる第１の位置から噴射された冷却媒体を突き抜けることができず、第２の位置から噴射された冷却媒体が鋼材２００に到達しないことも考えられる。上述の理由から、特許文献２の鋼材２００の冷却方法においても、特許文献１の鋼材２００の冷却方法と同様に、曲げの外側の周面に冷却媒体が衝突せず、曲げ部の外側の周面が冷却不足となるため、鋼材２００に焼きむらが生じる場合がある。
【0012】
特許文献３の鋼材２００の冷却方法では、内側にノズルが設けられた一対の中空環状体から、中空環状体の内側を挿通する鋼材２００に対して冷却媒体を噴射する。一対の中空環状体は、鋼材２００の曲げ形状に応じて前後にずらして設けられている。そのため、一対の中空環状体が設けられている方向とは異なる方向に鋼材２００を曲げ加工した場合には、曲げ加工時に鋼材２００が中空環状体に接触する可能性があるとともに、曲げの外側の周面に冷却媒体が衝突しないため、曲げの外側が冷却不足となり、鋼材２００に焼きむらが生じる可能性がある。特許文献４の鋼材２００の冷却方法は、曲げ加工が施されない鋼材（直管）２００を冷却するための冷却方法であるので、曲げ加工が施される鋼材２００の冷却に用いた場合には、曲げの外側の周面に冷却媒体が衝突せずに、焼きむらが生じる可能性がある。
【0013】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、鋼材の焼きむらを低減することが可能な鋼材の冷却装置及び冷却方法を提供することを目的とする。【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明は、上記課題を解決して、係る目的を達成するために以下の手段を採用する。（１）本発明の一態様に係る鋼材の冷却装置は、長尺の鋼材の一端部を把持した状態で前記鋼材をその長手方向に送りながら前記鋼材の前記長手方向の一部分を加熱しつつ前記一端部を二次元又は三次元方向に移動させることで曲げを含む所定の形状に形成した後、前記曲げを含む被加熱部を冷却する冷却装置であって、前記被加熱部に対して第１の冷却媒体を噴射する第１の冷却装置と、前記鋼材の送り方向に沿って見た場合に前記第１の冷却装置よりも下流側に設けられ、前記被加熱部に対して第２の冷却媒体を噴射する第２の冷却装置とを備える。前記第２の冷却装置は、前記送り方向に沿って複数配置され、かつ互いに独立して前記第２の冷却媒体の流量が制御可能であり、前記鋼材の周方向に沿って複数配置されてかつ、それぞれが相互に独立して前記第２の冷却媒体を流量制御可能に噴射する冷却機構を備える。
【0015】
（２）上記（１）に記載の鋼材の冷却装置において、互いに隣接する前記各第２の冷却装置間の並び間隔をそれぞれ一定に保ちつつ、前記各第２の冷却装置の並びを前記所定の形状に追従させる移動機構をさらに備える構成を採用してもよい。【0016】
（３）上記（２）に記載の鋼材の冷却装置において、前記移動機構が、前記鋼材の外形に接触することで前記各第２の冷却装置の前記並びを前記鋼材の前記所定の形状に追従させる接触部と、互いに隣接する前記各第２の冷却装置同士を連結する連結部とを有する受動的移動機構である構成を採用してもよい。【0017】
（４）上記（２）に記載の鋼材の冷却装置において、前記移動機構が、前記鋼材の外形に接触することで前記各第２の冷却装置の前記並びを前記鋼材の前記所定の形状に追従させる接触部と、前記各第２の冷却装置の移動方向を規定するガイド部とを有する受動的移動機構である構成を採用してもよい。【0018】
（５）上記（２）に記載の鋼材の冷却装置において、前記移動機構が、前記鋼材に対して付与する予定の前記所定の形状に応じて、前記各第２の冷却装置を移動させる駆動部を有する能動的移動機構である構成を採用してもよい。【0020】
（６）上記（１）に記載の鋼材の冷却装置において、前記各冷却機構は、前記各冷却機構から前記鋼材に至るまでの間に、前記各冷却機構から噴射される前記第２の冷却媒体同士が相互に交差しないように配置されている構成を採用してもよい。
【0021】
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一態様に記載の鋼材の冷却装置において、前記各第２の冷却装置を前記送り方向に沿って見た場合に、相対的に上流側にある前記第２の冷却装置よりも下流側にある前記第２の冷却装置の方が、前記鋼材が挿通する空間の内径寸法が大きい構成を採用してもよい。
【0022】
（８）上記（１）〜（７）のいずれか一態様に記載の鋼材の冷却装置において、前記各第２の冷却装置のうちで最上流位置にあるものより噴射された前記第２の冷却媒体と前記鋼材との衝突位置よりも上流位置で、下流側に向かう前記第１の冷却媒体を水切りする第１の水切り機構をさらに有する構成を採用してもよい。
【0023】
（９）上記（１）〜（８）のいずれか一態様に記載の鋼材の冷却装置において、前記各第２の冷却装置のうちの一つより噴射された前記第２の冷却媒体と前記鋼材との衝突位置よりも下流位置で、下流側に向かう前記第２の冷却媒体を水切りする第２の水切り機構をさらに複数有する構成を採用してもよい。
【0024】
（１０）上記（１）〜（９）のいずれか一態様に記載の鋼材の冷却装置において、前記各第２の冷却装置のうちの少なくとも一つが、前記第２の冷却媒体に脈動を付与する脈動付与機構を有する構成を採用してもよい。
【0025】
（１１）上記（１）〜（１０）のいずれか一態様に記載の鋼材の冷却装置において、少なくとも、前記第２の冷却媒体のうちで最上流位置に噴射されるものの運動量が前記最上流位置の隣接位置に噴射される前記第１の冷却媒体の運動量よりも大きい構成を採用してもよい。
【0026】
（１２）上記（１）〜（１１）のいずれか一態様に記載の鋼材の冷却装置において、前記第１の冷却媒体が、柱状の噴流であり、前記第２の冷却媒体が、フラット状の噴流、フルコーン状の噴流、及び長円状の噴流、のいずれかである構成を採用してもよい。
【0027】
（１３）本発明の一態様に係る鋼材の冷却方法は、長尺の鋼材の一端部を把持した状態で前記鋼材をその長手方向に送りながら前記鋼材の前記長手方向の一部分を加熱しつつ前記一端部を二次元又は三次元方向に移動させることで曲げを含む所定の形状に形成した後、前記曲げを含む被加熱部を冷却する冷却方法であって、前記被加熱部に対して第１の冷却媒体を噴射する第１の冷却工程と、前記送り方向に沿って見た場合に前記第１の冷却媒体の噴射位置よりも下流側でかつ、前記被加熱部に対して第２の冷却媒体を噴射する第２の冷却工程とを有する。前記第２の冷却工程で、前記鋼材の、前記送り方向に沿った複数箇所に対して互いに流量を独立制御しながら前記第２の冷却媒体を噴射し、かつ、前記第２の冷却媒体を前記鋼材の周方向に沿った複数位置より、相互に独立して流量制御可能に噴射する。
【0028】
（１４）上記（１３）に記載の鋼材の冷却方法において、前記第２の冷却工程が、前記第２の冷却媒体を前記送り方向に沿った複数箇所に対して噴射する際の前記送り方向における噴射間隔をそれぞれ一定に保ちつつ、前記鋼材に対する前記第２の冷却媒体の衝突位置の並びを前記鋼材の前記所定の形状に追従させる移動工程を含む構成を採用してもよい。
【0029】
（１５）上記（１４）に記載の鋼材の冷却方法において、前記移動工程が、前記鋼材の外形に接触することで得られた前記鋼材の前記所定の形状を前記第２の冷却媒体を噴射し前記送り方向に沿って複数配置された各第２の冷却装置の並びに反映させ、前記各第２の冷却装置が連結されることにより、前記第２の冷却媒体の前記送り方向における前記噴射間隔がそれぞれ一定に保たれている受動的移動工程である構成を採用してもよい。
【0030】
（１６）上記（１４）に記載の鋼材の冷却方法において、前記移動工程が、前記鋼材の外形に接触することで得られた前記鋼材の前記所定の形状を前記第２の冷却媒体を噴射し前記送り方向に沿って複数配置された各第２の冷却装置の並びに反映させ、前記第２の冷却装置の移動方向がガイドにより規定されている受動的移動工程である構成を採用してもよい。
【0031】
（１７）上記（１４）に記載の鋼材の冷却方法において、前記移動工程が、前記鋼材に対して付与する予定の前記所定の形状に応じて、前記第２の冷却媒体の噴射位置を能動的に移動させる能動的移動工程である構成を採用してもよい。
【0033】
（１８）上記（１３）に記載の鋼材の冷却方法において、前記周方向において互いに隣り合う前記第２の冷却媒体同士が前記鋼材に衝突するまでの間に相互に交差しないように、前記第２の冷却媒体の噴射位置が配置されている構成を採用してもよい。
【0034】
（１９）上記（１３）〜（１８）のいずれか一態様に記載の鋼材の冷却方法において、前記第２の冷却媒体のうちで最上流位置にあるものと前記鋼材との衝突位置よりも上流位置で、下流側に向かう前記第１の冷却媒体を水切りする第１の水切り工程をさらに有する構成を採用してもよい。
【0035】
（２０）上記（１３）〜（１９）のいずれか一態様に記載の鋼材の冷却方法において、前記各複数箇所では、前記第２の冷却媒体と前記鋼材との衝突位置よりも下流位置で、下流側に向かう前記第２の冷却媒体を水切りする第２の水切り工程をさらに複数有する構成を採用してもよい。
【0036】
（２１）上記（１３）〜（２０）のいずれか一態様に記載の鋼材の冷却方法において、前記第２の冷却媒体のうちの少なくとも一つに脈動を付与する脈動付与工程をさらに有する構成を採用してもよい。
【0037】
（２２）上記（１３）〜（２１）のいずれか一態様に記載の鋼材の冷却方法において、少なくとも、前記第２の冷却媒体のうちで最上流位置に噴射されるものの運動量が前記最上流位置の隣接位置に噴射される前記第１の冷却媒体の運動量よりも大きい構成を採用してもよい。
【発明の効果】
【0038】
上記各態様によれば、鋼材の曲げ加工における焼きむらを低減することが可能な鋼材の冷却装置及び冷却方法を提供することができる。【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】第１実施形態に係る冷却装置を備える曲げ加工装置の構成を示す模式図である。
【図2】第１実施形態に係る第１の冷却装置の構成を示す模式図である。
【図3】第１実施形態に係る第１の冷却機構の構成を示す模式図である。
【図4】第１実施形態に係る第１の冷却機構が第２の冷却媒体を噴射する様子を示す模式図である。
【図5】第１実施形態に係る第２の冷却機構の構成を示す模式図である。
【図6】第１実施形態に係る第１の冷却装置と第２の冷却装置とを用いて鋼材を冷却する様子を示す模式図である。
【図7】第２実施形態に係る冷却装置を備える曲げ加工装置の構成の概略を示す模式図である。
【図8】第２実施形態に係る冷却装置を備える曲げ加工装置を用いて、鋼材に対して曲げ加工を行っている状態を示す模式図である。
【図9】鋼材に対して曲げ加工が施されていない状態における、第２実施形態に係る第２の冷却装置の構成の概略を示す模式図である。
【図10】第２実施形態に係る第１の冷却機構の構成を示す模式図である。
【図11】第２実施形態に係る第２の冷却機構の構成を示す模式図である。
【図12】接触部材及び連結部材を備える第２実施形態に係る第２の冷却装置を用いて鋼材を冷却する様子を示す模式図である。
【図13】第２実施形態の変形例１に係る第２の冷却装置の構成を示す模式図である。
【図14】第２実施形態の変形例２に係る第２の冷却装置の構成を示す模式図である。
【図15】第３実施形態に係る鋼材の冷却装置を備える鋼材の曲げ加工装置を示す模式図である。
【図16】第１の水切り機構の構成を示す模式図である。
【図17】第３実施形態に係る冷却装置を用いて鋼材を冷却する様子を表す模式図である。
【図18】第４実施形態に係る冷却装置を備える曲げ加工装置の構成の概略を示す模式図である。
【図19】第４実施形態に係る冷却装置を用いて鋼材の上面を冷却する様子を表す模式図である。
【図20】第４実施形態の変形例１に係る冷却装置を備える曲げ加工装置の構成を示す模式図である。
【図21】第４実施形態の変形例１に係る第１の冷却機構及び移動機構の構成を示す模式図である。
【図22】特許文献１の鋼材の冷却方法を用いて鋼材を冷却する様子を表す模式図である。
【図23】第４実施形態の変形例２に係る第２の冷却装置を備える曲げ加工装置の構成を示す模式図である。
【図24】第５実施形態に係る冷却装置を備える曲げ加工装置の構成を示す模式図である。
【図25】第５実施形態に係る第１の冷却機構の構成を示す模式図である。
【図26】第５実施形態に係る冷却装置を用いて鋼材の上面を冷却する様子を表す模式図である。
【図27】第５実施形態に係る冷却装置が制御部を有する場合の曲げ加工装置の構成を示す模式図である。
【図28】第５実施形態に係る冷却装置が移動機構を備える場合の曲げ加工装置の構成を示す模式図である。
【図29】第５実施形態に係る第１の冷却機構と移動機構との構成を示す模式図である。
【図30】第５実施形態に係る冷却装置が脈動付与機構を備える場合の曲げ加工装置の構成を示す模式図である。
【図31】実施例１−１の結果を示すグラフである。
【図32】比較例１−１の結果を示すグラフである。
【図33】実施例２−１、２−１及び比較例２−１の結果を示すグラフである。
【図34】実施例３−１の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0040】
以下、実施形態に係る鋼材の冷却装置及び鋼材の冷却方法を、図面を参照して説明する。（第１実施形態、鋼材の冷却装置）
まず、第１実施形態に係る鋼材１０の冷却装置を備える曲げ加工装置について、図１を用いて説明する。
図１は、第１実施形態における鋼材１０の冷却装置を備える曲げ加工装置１の構成を示す模式図である。
【0041】
曲げ加工装置１は、長尺の鋼材１０を断続的または連続的に送り出しながら、鋼材１０の曲げ加工を行う。曲げ加工装置１は、鋼材１０の送り方向に沿って見た場合に、上流側から順に、送り装置２０と、加熱装置２１と、第１の冷却装置２２と、第２の冷却装置２３と、曲げ装置２４とを備える。なお、本実施形態では、鋼材１０が長手方向（管軸方向）に送り出される方向（図１中のＸ軸方向）を送り方向という。なお、特に明示しない限り、上流側とは鋼材１０の送り方向における上流側（図１中のＸ軸負方向側）をいい、下流側とは鋼材１０の送り方向における下流側（図１中のＸ軸正方向側）をいう。
曲げ加工装置１の構成は、上述の構成に限定されない。また、本実施形態では鋼材１０が偏平な鋼管（偏平管）である場合について説明するが、例えば鋼材１０が丸管、矩形管等の鋼管である場合や鋼材１０が管形を有さない場合にも適用可能である。
【0042】
（送り装置）送り装置２０は、曲げ装置２４により一端部（先端部）が把持された鋼材１０を、長手方向（管軸方向）に断続的または連続的に送り出す。送り装置２０は、周知の構成を採用することができ、特定の構成に限定されるものではない。なお、図１に示すように、送り装置２０は、鋼材１０の他端部（後端部）を把持してもよい。
【0043】
（加熱装置）加熱装置２１は、例えば鋼材１０の周囲に環状に設けられた高周波誘導加熱コイルによって、鋼材１０の長手方向の一部分を加熱する。
【0044】
（曲げ装置）曲げ装置２４は、鋼材１０の先端部を把持し、鋼材１０の先端部を二次元方向又は三次元方向に移動させることで、鋼材１０に曲げ（曲げ部）１１を形成する。曲げ装置２４は、鋼材１０の先端部を把持するクランプ２５と、クランプ２５を移動させる駆動アーム２６とを有する。
【0045】
（冷却装置）本実施形態に係る鋼材１０の冷却装置は、第１の冷却装置（一次冷却装置）２２と第２の冷却装置（二次冷却装置）２３とを備える。
第１の冷却装置２２は、加熱装置２１により加熱された鋼材１０の長手方向の一部分（以下、被加熱部という）に第１の冷却媒体３５を噴射する。なお、被加熱部には、曲げ１１が含まれる。
【0046】
第２の冷却装置２３は、鋼材１０の送り方向に沿って見た場合に、第１の冷却装置２２よりも下流側に設けられ、被加熱部に対して第２の冷却媒体５５を噴射する。第２の冷却装置２３は、鋼材１０の送り方向に沿って複数配置され、互いに独立して第２の冷却媒体５５の流量を制御することができる冷却機構を備える。図１に示す第２の冷却装置２３は、第１の冷却機構４０と第２の冷却機構４１とを備える。第１の冷却媒体３５及び第２の冷却媒体５５としては、冷却水を用いることが好ましい。
なお、第１の冷却装置２２及び第２の冷却装置２３の詳細な構成については、後述する。
【0047】
曲げ加工装置１では、クランプ２５によって鋼材１０の先端部を把持した状態で、送り装置２０によって鋼材１０を送り出す。送り出された鋼材１０は、加熱装置２１によって所定温度に加熱される。さらに、駆動アーム２６によってクランプ２５を二次元方向又は三次元方向に移動させることで、鋼材１０の被加熱部に曲げモーメントが付与される。これにより、鋼材１０が曲げ１１を含む所定の形状に形成される。鋼材１０の被加熱部に曲げモーメントが付与された後、鋼材１０は、第１の冷却装置２２から噴射される第１の冷却媒体３５によって冷却され、さらに第２の冷却装置２３から噴射される第２の冷却媒体５５によって冷却される。なお、本実施形態では、第１の冷却媒体３５による鋼材１０の冷却を一次冷却といい、第２の冷却媒体５５による鋼材１０の冷却を二次冷却という。
【0048】
次に、本実施形態に係る第１の冷却装置２２及び第２の冷却装置２３について説明する。図２は、本実施形態に係る第１の冷却装置２２の構成を示す模式図である。図３は、本実施形態に係る第１の冷却機構４０の構成を示す模式図である。図４は、本実施形態に係る第１の冷却機構４０が第２の冷却媒体５５を噴射する様子を示す模式図である。図５は、本実施形態に係る第２の冷却機構４１の構成を示す模式図である。【0049】
（第１の冷却装置）図２に示すように第１の冷却装置２２は、鋼材１０の周囲に環状に設けられ、第１の冷却媒体３５を供給するヘッダー３０を有する。ヘッダー３０において下流方向側の側面３１には、柱状の噴流の第１の冷却媒体３５を噴射する吐出口３２が複数形成されている。また、第１の冷却装置２２の側面３１は、鋼材１０の送り方向に沿って見た場合に、内側端部３１ａが外側端部３１ｂに対して上流側に位置するように傾斜している。そのため、複数の吐出口３２から噴射される第１の冷却媒体３５は、下流側に向けて噴射される。
上述の構成を有する第１の冷却装置２２から第１の冷却媒体３５を噴射することにより、第１の冷却媒体３５が上流側に向けて流れることを防ぐことができる。そのため、加熱装置２１による鋼材１０の加熱を阻害することなく、第１の冷却装置２２による鋼材１０の一次冷却を行うことが可能である。
【0050】
（第２の冷却装置）図１に示すように、第２の冷却装置２３では、第１の冷却機構４０及び第２の冷却機構４１が上流側から順に並べて配置される。第１の冷却機構４０及び第２の冷却機構４１は、相互に独立して第２の冷却媒体５５を噴射することができると共に、相互に独立して第２の冷却媒体５５の流速や流量を制御することができる。なお、冷却機構の数は、本実施形態の例に限定されず、任意に設定できる。
【0051】
（第１の冷却機構）図３に示すように、第２の冷却装置２３を構成する第１の冷却機構４０は、鋼材１０の周方向に沿って複数配置され、第２の冷却媒体５５を供給するヘッダー５０〜５３を備えてもよい。第１の冷却機構４０がヘッダー５０〜５３を有する場合、上部ヘッダー５０は鋼材１０の鉛直上方に配置され、下部ヘッダー５１は鋼材１０の鉛直下方に配置され、側部ヘッダー５２、５３は、それぞれ鋼材１０の水平方向側方に配置される。各ヘッダー５０〜５３は、相互に独立して第２の冷却媒体５５を噴射し、相互に独立して第２の冷却媒体５５の流速や流量を制御することができる。
第１の冷却機構４０がヘッダー５０〜５３を備えることにより、鋼材１０の周方向全体を確実に冷却することができる。そのため、鋼材１０が複雑な形状に形成される場合であっても、鋼材１０に生じる焼きむらを低減することができる。
なお、ヘッダー５０〜５３の数は本実施形態に限定されず、任意に設定することができる。
【0052】
各ヘッダー５０〜５３には、スプレーノズル５４が設けられる。スプレーノズル５４には、例えばフラットノズル、フルコーンノズル、長円ノズルなどが用いられる。スプレーノズル５４として上述のノズルが用いられた場合には、第２の冷却媒体５５は、それぞれフラット状の噴流、フルコーン状の噴流、長円状の噴流である。なお、各ヘッダー５０〜５３に設けられるスプレーノズル５４の数は図３に示した数に限定されず、任意に設定できる。
図４に示すように、第２の冷却媒体５５が下流側に向けて流れるように、各ヘッダー５０〜５３のスプレーノズル５４の向きを設定してもよい。
【0053】
各ヘッダー５０〜５３のスプレーノズル５４は、第２の冷却媒体５５の噴射方向を調整できるように構成されていてもよい。これにより、鋼材１０の形状に応じて第２の冷却媒体５５を噴射することが可能となり、鋼材１０を複雑な形状に形成する場合であっても、鋼材１０の曲げ１１の外側の周面に第２の冷却媒体５５を噴射することができる。そのため、鋼材１０を複雑な形状に形成する場合であっても、鋼材１０に曲げ加工を行う場合の焼きむらを低減することができる。特に、上部ヘッダー５０及び下部ヘッダー５１のスプレーノズル５４を、スプレーノズル５４から噴射される第２の冷却媒体５５と鋼材１０との衝突角度θ１が４５度以下になる向きに配置することが好ましい。第２の冷却媒体５５と鋼材１０との衝突角度θ１を４５度以下にすることにより、鋼材１０に衝突した第２の冷却媒体５５が上流側に流れることを抑制できる。なお、第２の冷却媒体５５と鋼材１０との衝突角度θ１の好ましい下限値としては、２０度が挙げられる。
【0054】
ヘッダー５０〜５３の各スプレーノズル５４は、各スプレーノズル５４から噴射された第２の冷却媒体５５が鋼材１０に至るまでの間に、各スプレーノズル５４から噴射される第２の冷却媒体５５同士が相互に交差しないように配置されることが好ましい。このように各スプレーノズル５４が配置されることにより、各スプレーノズル５４から噴射される第２の冷却媒体５５同士が相互に干渉しないため、第２の冷却媒体５５を所望の衝突位置及び衝突角度で鋼材１０に噴射することができる。上部ヘッダー５０と下部ヘッダー５１のスプレーノズル５４から噴射される第２の冷却媒体５５の噴射角度θ２及び側部ヘッダー５２、５３のスプレーノズル５４から噴射される第２の冷却媒体５５の噴射角度θ３は、１０〜７０度が好ましい。但し、上部ヘッダー５０及び下部ヘッダー５１の冷却能力を確保するとともに、ノズル個数の過剰な増加を防ぐため、噴射角度θ２及びθ３はできるだけ広い角度であることが好ましい。なお、噴射角度が大きくなると、鋼材１０を一様に冷却するのが困難になる可能性があるので、噴射確度θ２及びθ３は、５０度程度が好ましい。しかしながら、鋼材１０の冷却面が狭小である場合には、噴射確度θ２及びθ３は１０度程度でもよい。
【0055】
（第２の冷却機構）図５に示すように、第１の冷却機構４０とともに第２の冷却装置２３を構成する第２の冷却機構４１は、第１の冷却機構４０と同様の構成を有する。すなわち、第２の冷却機構４１は、ヘッダー５０〜５３と同様の構成を有するヘッダー６０〜６３を備える。また、各ヘッダー６０〜６３は、スプレーノズル５４と同様の構成を有するスプレーノズル６４を備える。
【0056】
なお、図１に示すように、第１の冷却機構４０と第２の冷却機構４１とで、送り方向と直交する方向（図１中のＹ軸方向）の幅（鋼材１０が挿通する空間の内径寸法）を比較した場合に、相対的に上流側にある第１の冷却機構４０の幅Ｄ１よりも、下流側にある第２の冷却機構４１の幅Ｄ２の方が大きくなるように構成してもよい。鋼材１０は下流側の曲げ幅が大きいため、曲げ加工後の鋼材１０が第２の冷却機構４１に接触しないように、第１の冷却機構４０の幅Ｄ１よりも第２の冷却機構４１の幅Ｄ２を大きくしている。なお、第１の冷却機構４０の幅Ｄ１は、第２の冷却機構４１の幅Ｄ２と同じであってもよい。【0057】
（第１実施形態、鋼材の冷却方法）次に、本実施形態に係る第１の冷却装置２２と第２の冷却装置２３とを用いて行われる鋼材１０の冷却方法について、図６を用いて説明する。
図６は、第１実施形態に係る第１の冷却装置２２と第２の冷却装置２３とを用いて鋼材１０を冷却する様子を示す模式図である。
図６に示すように、本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法は、被加熱部に対して第１の冷却媒体３５を噴射する工程と、送り方向に沿って見た場合に第１の冷却媒体３５の噴射位置よりも下流側から、被加熱部に対して第２の冷却媒体５５を噴射する工程とを有する。なお、本実施形態では、被加熱部に対して第１の冷却媒体３５を噴射する工程を第１の冷却工程といい、被加熱部に対して第２の冷却媒体５５を噴射する工程を第２の冷却工程という。
本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法では、第２の冷却工程で、鋼材１０の送り方向に沿った複数箇所に対して互いに流量を独立制御しながら第２の冷却媒体５５を噴射する。
【0058】
図６に示すように、加熱装置２１で所定温度（例えば１０００℃）に加熱され、曲げモーメントが付与された鋼材１０は、最初に、第１の冷却装置２２から噴射される第１の冷却媒体３５によって冷却される。第１の冷却媒体３５による冷却により、鋼材１０の表面は、Ａｒ３変態開始温度未満（例えば２００〜８００℃）まで冷却される。【0059】
第１の冷却媒体３５による冷却後、鋼材１０は、第１の冷却機構４０及び第２の冷却機構４１から噴射される第２の冷却媒体５５によって冷却される。第２の冷却媒体５５により、鋼材１０は、マルテンサイト変態終了温度Ｍｆ未満あるいは室温付近（例えば室温〜３００℃）まで冷却される。一次冷却によって既に鋼材１０の温度が下がっているため、二次冷却では核沸騰域で安定的且つ効率的に鋼材１０が冷却される。【0060】
図６に示すように、本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法では、鋼材１０に対して、第１の冷却機構４０及び第２の冷却機構４１から第２の冷却媒体５５を噴射する。また、第１の冷却機構４０及び第２の冷却機構４１は、被加熱部中の曲げ１１の曲率に応じて、第２の冷却媒体５５の流量分布を制御することが可能である。これにより、本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法では、従来では冷却することが難しかった、鋼材１０の曲げ１１の外側も確実に冷却することが可能である。上述の理由から、本実施形態の鋼材１０の冷却方法によれば、従来技術の課題であった鋼材１０の曲げ加工時における焼きむらを低減することが可能である。そのため、鋼材１０に対して、適切な曲げ加工を施すことができる。
【0061】
第１の冷却媒体３５の運動量と第２の冷却媒体５５の運動量とを比較した場合に、少なくとも第２の冷却装置２３のうち最上流位置にある第１の冷却機構４０から噴射された第２の冷却媒体５５の運動量が、第１の冷却機構４０の隣接位置にある第１の冷却装置２２から噴射された第１の冷却媒体３５の運動量よりも大きいことが好ましい。【0062】
第１の冷却機構４０から噴射された第２の冷却媒体５５の運動量が、第１の冷却装置２２から噴射された第１の冷却媒体３５の運動量よりも大きいことにより、第１の冷却機構４０から噴射された第２の冷却媒体５５が鋼材１０と衝突する際に、第２の冷却媒体５５と鋼材１０との間に第１の冷却媒体３５が存在する場合でも、第１の冷却機構４０から噴射された第２の冷却媒体５５は第１の冷却媒体３５を突き抜けることが可能である。これにより、第１の冷却機構４０から噴射された第２の冷却媒体５５が鋼材１０に確実に到達するとともに、鋼材１０を冷却することにより温度上昇した第１の冷却媒体３５が第１の冷却機構４０よりも下流側に流れないため、鋼材１０を効率的に冷却することが可能である。
なお、第２の冷却媒体５５の運動量は、第１の冷却媒体３５の運動量の１．５倍〜５倍であることが好ましい。
【0063】
第２の冷却工程では、第２の冷却媒体５５を鋼材１０の周方向に沿った複数位置より、相互に独立して流量制御可能に噴射してもよい。第２の冷却媒体５５を鋼材１０の周方向に沿った複数位置より、相互に独立して流量制御可能に噴射することにより、鋼材１０の周方向全体を確実に冷却することができる。そのため、鋼材１０が複雑な形状に形成される場合であっても、鋼材１０に生じる焼きむらを低減することができる。【0064】
（第２実施形態、鋼材の冷却装置）次に、第２実施形態に係る鋼材１０の冷却装置について説明する。
図７は、第２実施形態に係る鋼材１０の冷却装置を備える鋼材１０の曲げ加工装置１の構成を示す模式図である。図８は、第２実施形態に係る鋼材１０の冷却装置を備える鋼材１０の曲げ加工装置１を用いて、鋼材１０に対して曲げ加工を行う状態を示す模式図である。
なお、第１実施形態に係る鋼材１０の曲げ加工装置１と同様の構成を有する部分については、詳細な説明を省略する。
【0065】
本実施形態に係る鋼材１０の冷却装置は、第１実施形態と同様に第１の冷却装置２２を備えるが、第１実施形態とは異なり第２の冷却装置２２３を備える。本実施形態に係る第２の冷却装置２２３は、図７に示すように、第１の冷却機構２４０、第２の冷却機構２４１及び第３の冷却機構２４２を備える。更に、第２の冷却装置２２３は、第１の冷却機構２４０の中心と第２の冷却機構２４１の中心とを連結する連結部材２９０及び第２の冷却機構２４１の中心と第３の冷却機構２４２の中心とを連結する連結部材２９３を備える。
第２の冷却装置２２３が連結部材２９０、２９３を有するため、図８に示すように、鋼材１０に対して曲げ加工を行っても、第１の冷却機構２４０と第２の冷却機構２４１との中心間距離及び第２の冷却機構２４１と第３の冷却機構２４２との中心間距離を一定に保つことが可能である。
【0066】
次に、本実施形態に係る第２の冷却装置２２３の詳細な構成について説明する。図９は、鋼材１０に対して曲げ加工が施されていない状態における、第２実施形態に係る第２の冷却装置２２３の構成を示す模式図である。図１０は、第２実施形態に係る第１の冷却機構２４０の構成を示す模式図である。図１１は、第２実施形態に係る第２の冷却機構２４１の構成を示す模式図である。
【0067】
図９に示すように、鋼材１０の送り方向に沿って見た場合に、第２の冷却装置２２３は、上流側から順に、第１の冷却機構２４０、第２の冷却機構２４１及び第３の冷却機構２４２を備える。第１の冷却機構２４０、第２の冷却機構２４１及び第３の冷却機構２４２が、互いに独立して第２の冷却媒体５５の流量を制御可能である点については第１実施形態と同様である。なお、冷却機構の数は、本実施形態の例に限定されず、任意に設定できる。【0068】
図１０に示すように、本実施形態に係る第１の冷却機構２４０は、鋼材１０の周囲に環状に設けられ、第２の冷却媒体５５を供給するヘッダー２５０を有してもよい。ヘッダー２５０において鋼材１０の送り方向側の側面には、柱状の噴流の第２の冷却媒体５５を噴射する吐出口２５１が複数形成されている。複数の吐出口２５１から噴射される第２の冷却媒体５５は、下流側に向けて噴射される。また、ヘッダー２５０の内側面にも、柱状の噴流の第２の冷却媒体５５を噴射する吐出口２５２が複数形成されている。複数の吐出口２５２から噴射される第２の冷却媒体５５は、鋼材１０の上下面が冷却されるように、鉛直方向に向かって噴射される。
【0069】
ヘッダー２５０の外周部には、第２の冷却媒体５５を供給する供給管２６０〜２６３が接続される。上部供給管２６０、２６１はヘッダー２５０の上面に接続され、下部供給管２６２、２６３はヘッダー２５０の下面に接続される。供給管２６０〜２６３をヘッダー２５０の接線方向に複数設置している理由は、第２の冷却媒体５５の吐出の安定化および水量確保のためである。例えば、鋼材１０の送り方向に沿って見た場合に、ヘッダー２５０の対角線上にある上部供給管２６０と下部供給管２６３から第２の冷却媒体５５をヘッダー２５０に供給し、他の上部供給管２６１と下部供給管２６２からの第２の冷却媒体５５の供給を停止する。上述のように第２の冷却媒体５５を供給した場合には、供給された第２の冷却媒体５５は環状のヘッダー２５０内を旋回して流れるので、ヘッダー２５０の吐出口２５１、２５２から、鋼材１０の周方向に均一に第２の冷却媒体５５を噴射できる。
なお、ヘッダー２５０に第２の冷却媒体５５を供給する際には、上部供給管２６１と下部供給管２６２から第２の冷却媒体５５を供給し、上部供給管２６０と下部供給管２６３からの第２の冷却媒体５５の供給を停止してもよい。第２の冷却媒体５５の水量を確保するため、全ての供給管２６０〜２６３から第２の冷却媒体５５を供給してもよい。
【0070】
図１０に示すように、ヘッダー２５０は、第１の支持部材２７０を介して第２の支持部材２７１に固定されている。このため、第１の冷却機構２４０は移動せずに第２の冷却媒体５５を噴射することが可能である。【0071】
図１１に示すように、本実施形態に係る第２の冷却機構２４１は、鋼材１０の周囲に環状に設けられ、第２の冷却媒体５５を供給するヘッダー２５５を有してもよい。ヘッダー２５５において、鋼材１０の送り方向側の側面には、柱状の噴流の第２の冷却媒体５５を噴射する吐出口２５６が複数形成されている。複数の吐出口２５６から噴射される第２の冷却媒体５５は、下流側に向かって噴射される。また、ヘッダー２５５の内側面にも、柱状の噴流の第２の冷却媒体５５を噴射する吐出口２５７が複数形成されている。複数の吐出口２５７から噴射される第２の冷却媒体５５は、鋼材１０の上下面が冷却されるように、鉛直方向に向かって噴射される。【0072】
ヘッダー２５５の外周部には、第２の冷却媒体５５を供給する供給管２６５〜２６８が接続される。上部供給管２６５、２６６はヘッダー２５５の上面に接続され、下部供給管２６７、２６８はヘッダー２５５の下面に接続される。なお、供給管２６５〜２６８からヘッダー２５５への第２の冷却媒体５５の供給方法は、上述した第１の冷却機構２４０における供給管２６０〜２６３からヘッダー２５０への第２の冷却媒体の供給方法と同様である。なお、図示しないが、第３の冷却機構２４２は、上述した第２の冷却機構２４１と同様の構成を有する。
【0073】
ヘッダー２５５の上流側には、一対の接触部材（接触部）２８０、２８０が設けられる。接触部材２８０は、側面視において略三角形状を有し、鋼材１０の外形に接触する。接触部材２８０には、鋼材１０に損傷を与えず、かつ耐熱性を有する材料、例えばフッ素樹脂などが用いられる。接触部材２８０は、ヘッダー２５５に取り付けられた支持部材２８１に支持される。接触部材２８０は、加工対象である鋼材１０のサイズに応じて交換されるため、支持部材２８１から取り外し自在である。
【0074】
第２の冷却機構２４１及び第３の冷却機構２４２では、接触部材２８０が鋼材１０に接触しているため、曲げ１１を含む所定の形状に形成された鋼材１０の移動に追従して、接触部材２８０が移動する。接触部材２８０の移動に伴い、第２の冷却機構２４１のヘッダー２５５及び第３の冷却機構２４２のヘッダー２５５は、鋼材１０の移動に追従して移動する。これにより、鋼材１０に対して複雑な曲げ加工を行う場合でも、第２の冷却機構２４１のヘッダー２５５及び第３の冷却機構２４２のヘッダー２５５から噴射される第２の冷却媒体５５は、鋼材１０に衝突する衝突位置及び衝突角度を一定に保つことができる。そのため、鋼材１０の形状によらず鋼材１０の曲げ１１の外側を含む周面に対して第２の冷却媒体５５を噴射することができるので、鋼材１０の曲げ加工における焼きむらを低減することができる。
【0075】
図９に示すように隣接する第１の冷却機構２４０及び第２の冷却機構２４１には、第１の冷却機構２４０の中心と第２の冷却機構２４１の中心とを連結する連結部材（連結部）２９０が設けられる。連結部材２９０の一方の端部は、第１の冷却機構２４０の固定軸２９１に固定され、連結部材２９０は固定軸２９１を中心に回動自在である。また、連結部材２９０のもう一方の端部は、第２の冷却機構２４１の固定軸２９２に固定され、連結部材２９０は固定軸２９２を中心に回動自在である。なお、図１０および図１１に示すように、連結部材２９０及び固定軸２９１、２９２は、鋼材１０の鉛直上方及び鉛直下方に設けられる。図９に示すように、連結部材２９０によって、第１の冷却機構２４０と第２の冷却機構２４１との中心間距離Ｌ１が一定に維持される。
【0076】
同様に、第２の冷却機構２４１及び第３の冷却機構２４２にも、第２の冷却機構２４１の中心と第３の冷却機構２４２の中心とを連結する連結部材２９３が設けられる。連結部材２９３の一方の端部は、第２の冷却機構２４１の固定軸２９２に固定され、連結部材２９３は固定軸２９２を中心に回動自在である。また、連結部材２９３のもう一方の端部は、第３の冷却機構２４２の固定軸２９４に固定され、連結部材２９３は固定軸２９４を中心に回動自在である。なお、図１１に示すように、連結部材２９３及び固定軸２９２（、２９４）は、鋼材１０の鉛直上方及び鉛直下方に設けられる。図９に示すように、連結部材２９３によって、第２の冷却機構２４１と第３の冷却機構２４２の中心間距離Ｌ２が一定に維持される。
【0077】
第１の冷却機構２４０と第２の冷却機構２４１との中心間距離Ｌ１又は第２の冷却機構２４１と第３の冷却機構２４２の中心間距離Ｌ２が一定に維持されていない場合には、第２の冷却媒体５５が鋼材１０に衝突する衝突位置と衝突角度とが一定ではないため、鋼材１０の表面の部位によっては、第２の冷却媒体５５が適切に噴射されない可能性がある。そのため、鋼材１０に焼きむらが生じる可能性がある。一方、本実施形態によれば、第１の冷却機構２４０と第２の冷却機構２４１との中心間距離Ｌ１及び第２の冷却機構２４１と第３の冷却機構２４２の中心間距離Ｌ２が一定に維持されることにより、第２の冷却媒体５５が鋼材１０に衝突する衝突位置と衝突角度とが一定に維持される。
また、本実施形態によれば、鋼材１０を複雑な形状に形成する場合であっても、鋼材１０の外側の周面に第２の冷却媒体５５を噴射することができる。
【0078】
上述の理由から、本実施形態によれば、従来技術では冷却することが難しかった曲げ１１の外側も確実に冷却することができるため、鋼材１０の曲げ加工における焼きむらを低減することができる。また、本実施形態によれば、複雑な駆動機構を要さずに、上述の二次冷却を実現できる。
【0079】
鋼材１０を冷却した後の第１の冷却機構２４０から噴射された第２の冷却媒体５５は、温度が上昇している。そのため、第２の冷却機構２４１から噴射された第２の冷却媒体５５が鋼材１０を冷却する際に、鋼材１０を冷却した後の第１の冷却機構２４０から噴射された第２の冷却媒体５５が存在すると、鋼材１０を効果的に冷却することができない。しかしながら、第２の冷却機構２４１に設けられた接触部材２８０は、第１の冷却機構２４０から噴射された第２の冷却媒体５５を水切りする機能も有する。すなわち、第２の冷却機構２４１から噴射される第２の冷却媒体５５は、第１の冷却機構２４０から噴射された第２の冷却媒体５５と干渉することなく、鋼材１０を冷却することができる。そのため、本実施形態によれば、第２の冷却機構２４１から噴射された第２の冷却媒体５５により鋼材１０を効果的に冷却することが可能である。
【0080】
同様に、第３の冷却機構２４２の接触部材２８０も、第２の冷却機構２４１から噴射される第２の冷却媒体５５を水切りする機能を有する。すなわち、第３の冷却機構２４２から噴射される第２の冷却媒体５５は、第２の冷却機構２４１から噴射された第２の冷却媒体５５と干渉することなく、鋼材１０を冷却することができる。そのため、本実施形態によれば、第３の冷却機構２４２から噴射された第２の冷却媒体５５により鋼材１０を効果的に冷却することが可能である。したがって、本実施形態によれば、第２の冷却装置２２３による鋼材１０の二次冷却をより効果的に行うことができる。
【0081】
本実施形態では、互いに隣接する各冷却機構の並び間隔をそれぞれ一定に保ちつつ、各冷却機構の並びを鋼材１０の曲げ形状に追従させる機構を、移動機構という。図９〜図１１に示した第２の冷却装置２２３では、接触部材２８０及び連結部材２９０、２９３が上述の移動機構を構成する。接触部材２８０及び連結部材２９０〜２９３により構成される移動機構は、鋼材１０の移動に対応して第２の冷却装置２２３を移動させるため、受動的な移動機構である。【0082】
（第２実施形態、鋼材の冷却方法）次に、本実施形態に係る第２の冷却装置２２３を使用した鋼材１０の冷却方法について、図１２を用いて説明する。
図１２は、接触部材２８０及び連結部材２９０〜２９３を備える第２実施形態に係る第２の冷却装置２２３を用いて鋼材１０を冷却する様子を示す模式図である。
本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法では、図１２に示すように、第１の冷却機構２４０の中心と第２の冷却機構２４１の中心とが連結部材２９０によって連結されており、第２の冷却機構２４１の中心と第３の冷却機構２４２の中心とが連結部材２９３によって連結されている。そのため、第２の冷却媒体５５を送り方向に沿った複数箇所に対して噴射する際の送り方向における噴射間隔がそれぞれ一定に保たれている。
【0083】
また、本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法では、図１２に示すように、第２の冷却機構２４１及び第３の冷却機構２４２に設けられた接触部材２８０が鋼材１０に接触している。これにより、本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法では、鋼材１０に対する第２の冷却媒体５５の衝突位置の並びを、鋼材１０の外形に接触することで得られた鋼材１０の所定の形状に追従させている（移動工程）。本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法によれば、第２の冷却媒体５５を送り方向に沿った複数箇所に対して噴射する際の送り方向における噴射間隔がそれぞれ一定に保たれているとともに、鋼材１０に対する第２の冷却媒体５５の衝突位置の並びを鋼材１０の所定の形状に追従させているため、鋼材１０の焼きむらを低減することができる。
【0084】
（第２実施形態、変形例１）次に、第２実施形態の変形例１について、図１３を用いて説明する。
図１３は、第２実施形態の変形例１に係る第２の冷却装置の構成を示す模式図である。
上述の第２の冷却装置２２３では、移動機構として接触部材２８０と連結部材２９０〜２９３を設けたが、移動機構の構成はこれに限定されない。
【0085】
図１３に示すように第２の冷却機構２４１は、例えばモータなどを内蔵した駆動部２９５を有する。駆動部２９５は、第１の冷却機構２４０の中心と同心円状に延伸するガイド（ガイド部）２９６に取り付けられる。駆動部２９５は、鋼材１０に対して付与する予定の所定の形状に応じて、第２の冷却機構２４１のヘッダー２５５をガイド２９６に沿って移動させる。つまり、ガイド２９６は、第２の冷却機構２４１の移動方向を規定する。【0086】
同様に、第３の冷却機構２４２は、例えばモータなどを内蔵した駆動部２９７を有する。駆動部２９７は、第１の冷却機構２４０の中心と同心円状に延伸するガイド（ガイド部）２９８に取り付けられる。駆動部２９７は、鋼材１０に対して付与する予定の所定の形状に応じて、第３の冷却機構２４２のヘッダー２５５をガイド２９８に沿って移動させる。つまり、ガイド２９８は、第３の冷却機構２４２の移動方向を規定する。本変形例によれば、駆動部２９５が鋼材１０に対して付与する予定の所定の形状に応じて第２の冷却機構２４１のヘッダー２５５をガイド２９６に沿って移動させるとともに、駆動部２９７が鋼材１０に対して付与する予定の所定の形状に応じて第３の冷却機構２４２のヘッダー２５５をガイド２９８に沿って移動させる。これにより、第２の冷却機構２４１のヘッダー２５５及び第３の冷却機構２４２のヘッダー２５５から噴射される第２の冷却媒体５５は、鋼材１０に衝突する衝突位置と衝突角度とを一定に保つことができる。
上述の理由から、本変形例によれば、第２実施形態と同様に、従来技術では冷却することが難しかった曲げ１１の外側も確実に冷却することができるため、鋼材１０の曲げ加工における焼きむらを低減することができる。
【0087】
第２実施形態の変形例１では、駆動部２９５、２９７とガイド２９６、２９８とが移動機構を構成する。駆動部２９５、２９７とガイド２９６、２９８とにより構成される移動機構は、予めプログラミングされた鋼材１０の曲げ形状に応じて第２の冷却装置２２３を移動させるため、能動的な移動機構である。なお、ガイド２９６、２９８はレール状のガイドに限定されず、種々の構成を取り得る。例えばガイドは、第２の冷却機構２４１と第３の冷却機構２４２とをそれぞれ鉛直上方から吊り下げて案内してもよい。
【0088】
また、本変形例において、ガイド２９６、２９８を省略し、予めプログラミングされた鋼材１０の曲げ形状に応じて、中心間距離Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ一定になるように駆動部２９５、２９７を制御してもよい。但し、確実に中心間距離Ｌ１、Ｌ２を一定にするためには、ガイド２９６、２９８が設けられていることが好ましい。【0089】
（第２実施形態、変形例２）次に、第２実施形態の変形例２について、図１４を用いて説明する。
図１４は、第２実施形態の変形例２に係る第２の冷却装置２２３の構成を示す模式図である。
図１４に示す第２の冷却装置２２３は、移動機構として、接触部材２８０及びガイド２９６、２９８を備える。
【0090】
本変形例では、第２の冷却機構２４１のヘッダー２５５は、摺動部材２９５’により、ガイド２９６に沿って移動することが可能である。同様に、第３の冷却機構２４２のヘッダー２５５は、摺動部材２９７’により、ガイド２９８に沿って移動することが可能である。また、本変形例では、第２の冷却機構２４１及び第３の冷却機構２４２が接触部材２８０を備えているため、第２の冷却機構２４１のヘッダー２５５及び第３の冷却機構２４２のヘッダー２５５は、鋼材１０の移動に追従して移動する。
【0091】
これにより、鋼材１０に対して複雑な曲げ加工を行う場合でも、第２の冷却機構２４１及び第３の冷却機構２４２のヘッダー２５５から噴射される第２の冷却媒体５５は、鋼材１０に衝突する衝突位置及び衝突角度を一定に保つことができる。そのため、鋼材１０の曲げ形状によらず、鋼材１０の曲げ１１の外側の周面に対して第２の冷却媒体５５を噴射することができるので、曲げ加工における焼きむらを低減することが可能である。なお、本変形例の移動機構は、鋼材１０の移動に対応して第２の冷却装置２２３を移動させるため、受動的な移動機構である。
【0092】
（第３実施形態、鋼材の冷却装置）次に、第３実施形態に係る鋼材１０の冷却装置について、図１５〜図１７を用いて説明する。
図１５は、第３実施形態に係る鋼材１０の冷却装置を備える曲げ加工装置を示す模式図である。図１６は、第１の水切り機構３００の構成を示す模式図である。図１７は、第３実施形態に係る鋼材１０の冷却装置を用いて鋼材１０を冷却する様子を表す模式図である。
図１５に示すように、本実施形態に係る第２の冷却装置３２３のうち、最上流位置にある第１の冷却機構４０は、水切り水を噴射する第１の水切り機構３００を有する。第１の水切り機構３００は、第１の冷却装置２２と第２の冷却装置２３の最上流に位置する第１の冷却機構４０との間に設けられる。第１の水切り機構３００は、鋼材１０と第１の冷却機構４０より噴射された第２の冷却媒体５５との衝突位置よりも上流位置で、第１の冷却装置２２から下流側に向けて噴射された第１の冷却媒体３５を水切りする。
【0093】
図１６に示すように第１の水切り機構３００は、鋼材１０の周方向に分割して設けられ、水切り水を供給するヘッダー３５０〜３５３を有する。上部ヘッダー３５０は鋼材１０の鉛直上方に配置され、下部ヘッダー３５１は鋼材１０の鉛直下方に配置される。側部ヘッダー３５２、３５３は、それぞれ鋼材１０の水平方向側方に配置される。各ヘッダー３５０〜３５３は、独立して水切り水の流速や水量を制御できる。なお、ヘッダー３５０〜３５３の数は本実施形態の数に限定されず、任意に設定できる。【0094】
各ヘッダー３５０〜３５３には、それぞれスプレーノズル３５４が設けられる。スプレーノズル３５４には、例えばフラットノズル、フルコーンノズル、長円ノズルなどが用いられる。なお、各ヘッダー３５０〜３５３に設けられるスプレーノズル３５４の数は図１６に示された数に限定されず、任意に設定できる。【0095】
図１７に示すように各ヘッダー３５０〜３５３のスプレーノズル３５４は、スプレーノズル３５４からの水切り水が上流側、すなわち第１の冷却装置２２側に噴射される向きに配置される。そして、第１の水切り機構３００から噴射される水切り水によって、第１の冷却媒体３５は水切りされるので下流側に流れない。このため、第１の冷却装置２２から噴射される第１の冷却媒体３５の影響を受けることなく、第１の冷却機構４０から噴射される第２の冷却媒体５５を鋼材１０に衝突させることができる。したがって、第２の冷却装置３２３が第１の水切り機構３００を備えることにより、第１の冷却機構４０による鋼材１０の二次冷却をより効果的に行うことができる。【0096】
また、図１５に示すように第２の冷却装置３２３は、水切り水を噴射する第２の水切り機構３２０及び第３の水切り機構３２１をさらに備えてもよい。第２の水切り機構３２０は、第１の冷却機構４０と第２の冷却機構４１との間に設けられる。第３の水切り機構３２１は、第２の冷却機構４１の下流側に設けられる。第２の冷却装置３２３が第２の水切り機構３２０を備えることにより、第２の水切り機構３２０から噴射される水切り水によって、第１の冷却機構４０から噴射された第２の冷却媒体５５は水切りされるので下流側に流れない。このため、第１の冷却機構４０から噴射される第２の冷却媒体５５の影響を受けることなく、第２の冷却機構４１から噴射される第２の冷却媒体５５を鋼材１０に衝突させることができる。したがって、第２の冷却装置３２３が第２の水切り機構３２０を備えることにより、第２の冷却機構４１による鋼材１０の二次冷却をより効果的に行うことができる。
【0097】
第３の水切り機構３２１から噴射される水切り水によって、第２の冷却機構４１から噴射される第２の冷却媒体５５は水切りされるため、第２の冷却機構４１から噴射される第２の冷却媒体５５が鋼材１０を超えて飛散するのを抑制できる。なお、第２の水切り機構３２０及び第３の水切り機構３２１は、第１の水切り機構３００と同様の構成を有する。
【0098】
（第３実施形態、鋼材の冷却方法）次に、第３実施形態に係る鋼材１０の冷却方法について、図１７を用いて説明する。
（第１の水切り工程）
本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法は、第２の冷却装置２３のうち最上流に位置する第１の冷却機構４０から噴射された第２の冷却媒体５５と鋼材１０との衝突位置よりも上流位置で、下流側に向けて噴射された第１の冷却媒体３５を水切りする第１の水切り工程を有する。
本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法が第１の水切り工程を有することにより、第１の冷却装置２２から噴射される第１の冷却媒体３５の影響を受けることなく、第１の冷却機構４０から噴射される第２の冷却媒体５５を鋼材１０に衝突させることができる。そのため、第１の冷却機構４０による鋼材１０の二次冷却をより効果的に行うことができる。
【0099】
（第２の水切り工程）本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法は、第２の冷却媒体５５のうちの一つと鋼材１０との衝突位置よりも下流位置で、下流側に向かう第２の冷却媒体５５を水切りする第２の水切り工程をさらに複数有してもよい。
本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法が第２の水切り工程を複数有することにより、第１の冷却機構４０から噴射される第２の冷却媒体５５の影響を受けることなく、第２の冷却機構４１から噴射される第２の冷却媒体５５を鋼材１０に衝突させることができる。また、本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法が第２の水切り工程を複数有することにより、第２の冷却機構４１から噴射される第２の冷却媒体５５を水切りすることができるので、第２の冷却媒体５５が鋼材１０を超えて飛散するのを抑制できる。
したがって、本実施形態に係る鋼材１０の冷却方法が第２の水切り工程を有することにより、第２の冷却機構４１による鋼材１０の二次冷却をより効果的に行うことができる。
【0100】
（第４実施形態、鋼材の冷却装置）次に、第４実施形態に係る鋼材１０の冷却装置について、図１８を用いて説明する。
図１８は、第４実施形態に係る鋼材１０の冷却装置を備える鋼材１０の曲げ加工装置の構成の概略を示す模式図である。
【0101】
本実施形態に係る第２の冷却装置４２３において、第１の冷却機構４０及び第２の冷却機構４１から噴射される第２の冷却媒体５５は、図１８に示す制御部４００によって制御される。制御部４００は、例えばコンピュータであり、制御部４００には、第２の冷却媒体５５の流速や水量密度などを制御するプログラムが格納されている。制御部４００は、第２の冷却媒体５５の流速が２〜３０ｍ／ｓｅｃ、水量密度が５〜１００ｍ３／ｍ２／ｍｉｎとなるように、第２の冷却媒体５５を制御している。第２の冷却媒体５５による冷却により、鋼材１０は例えばマルテンサイト変態終了温度Ｍｆ未満あるいは室温程度まで冷却される。具体的には、鋼材１０は例えば室温〜３００℃に冷却される。
なお、本実施形態において、水量密度（ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ）は、冷却水が衝突する領域である被冷却材表面の単位面積、単位時間あたりの水量とする。
【0102】
上述では制御部４００が第２の冷却装置４２３に設けられる場合について説明したが、制御部４００を第１の冷却装置２２に設け、制御部４００が第１の冷却装置２２から噴射される第１の冷却媒体３５を制御してもよい。制御部４００が第１の冷却媒体３５を制御する場合には、制御部４００は、第１の冷却媒体３５の流速が２〜８ｍ／ｓｅｃ、水量密度が２０〜８０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎとなるように第１の冷却媒体３５を制御している。制御部４００が上述のように第２の冷却媒体５５を制御することにより、第１の冷却機構４０から噴射された第２の冷却媒体５５が、第１の冷却装置２２から噴射された第１の冷却媒体３５を水切りすることができる。
【0103】
鋼材１０を効率よく冷却するため、すなわち鋼材１０への熱伝達量を大きくするためには、一般に温度境界層の厚さを小さくする必要がある。本実施形態では、第１の冷却機構４０から噴射された第２の冷却媒体５５が第１の冷却媒体３５の水切りを行うことにより、温度上昇した第１の冷却媒体３５が下流側に流れることを防ぐことができる。これにより、第１の冷却機構４０から噴射された第２の冷却媒体５５の温度境界層の発達を防ぐことができる。したがって、鋼材１０を効果的に冷却することができる。【0104】
また、制御部４００が上述のように第２の冷却媒体５５を制御することにより、第２の冷却機構４１から噴射された第２の冷却媒体５５が、第１の冷却機構４０から噴射された第２の冷却媒体５５を水切りすることができる。これにより、上述と同様の理由から、第２の冷却機構４１から噴射された第２の冷却媒体５５の温度境界層の発達を防ぐことができるため、鋼材１０をより効果的に冷却することができる。【0105】
二次冷却において核沸騰域で安定的且つ効率的に鋼材１０を冷却するためには、第２の冷却媒体５５の水量密度を確保する必要がある。水量密度を確保する観点から、第２の冷却媒体５５の流速の下限値を２ｍ／ｓｅｃとする。【0106】
一方、第２の冷却媒体５５の流速の上限については、第１の冷却媒体３５の水切りを行い、鋼材１０の二次冷却を適切に行うという観点では特に限定されない。但し、第２の冷却装置２３のメンテナンス性及び経済性の観点から、第２の冷却媒体５５の水量はできるだけ少ない方が好ましく、第２の冷却媒体５５の流速はできるだけ遅い方が好ましい。このため、第２の冷却媒体５５の流速の上限値を３０ｍ／ｓｅｃとする。なお、本実施形態において、第２の冷却媒体５５の流速とは、スプレーノズル５４、６４出口における流速を指す。
【0107】
（第４実施形態、鋼材の冷却方法）次に、第４実施形態に係る鋼材１０の冷却方法について、図１９を用いて説明する。
図１９は、第４実施形態に係る鋼材１０の冷却装置を用いて鋼材１０の上面を冷却する様子を表す模式図である。
【0108】
図１９に示すように、第１の冷却装置２２から噴射された第１の冷却媒体３５は、衝突角度φ１で鋼材１０に衝突する。第１の冷却媒体３５は、鋼材１０を一次冷却した後、下流側に向かって流れる。第１の冷却機構４０の上部ヘッダー５０のスプレーノズル５４から噴射された第２の冷却媒体５５は、衝突角度θ４で鋼材１０に衝突する。なお、図１９に示すように、第１の冷却機構４０及び第２の冷却機構４１には制御部４００が設けられており、第２の冷却媒体５５の流速が２〜３０ｍ／ｓｅｃ、水量密度が５〜１００ｍ３／ｍ２／ｍｉｎとなるように制御されている。
【0109】
スプレーノズル５４から鋼材１０に噴射された第２の冷却媒体５５のうち、一部の第２の冷却媒体５５ａは上流側に流れて、第１の冷却媒体３５の水切りを行い、残りの第２の冷却媒体５５ｂは下流側に流れて、鋼材１０の二次冷却を行う。この冷却方法によれば、第１の冷却媒体３５が水切りされているので、二次冷却を行う第２の冷却媒体５５ｂが第１の冷却媒体３５の影響を受けずに、鋼材１０の二次冷却を適切に行うことができる。なお、第２の冷却媒体５５ａは第１の冷却媒体３５の水切りに用いられて、第１の冷却媒体３５と共に鋼材１０の側方から排出されるので、上流側（加熱装置２１側）に流れることはない。
【0110】
第２の冷却機構４１の上部ヘッダー６０のスプレーノズル６４から噴射された第２の冷却媒体５５は、衝突角度θ５で鋼材１０に衝突する。スプレーノズル６４から鋼材１０に噴射された第２の冷却媒体５５のうち、一部の第２の冷却媒体５５ａは上流側に流れて、スプレーノズル５４から噴射された第２の冷却媒体５５ｂの水切りを行い、残りの第２の冷却媒体５５ｂは下流側に流れて、鋼材１０の二次冷却を行う。この冷却方法によれば、温度上昇した第２の冷却媒体５５ｂが下流側に流れることを防ぐことができるため、第２の冷却媒体５５による鋼材１０の二次冷却を効率的に行うことができる。【0111】
本実施形態では、第２の冷却媒体５５の流速が２〜３０ｍ／ｓｅｃに制御されるので、鋼材１０に噴射された第２の冷却媒体５５のうちの一部の第２の冷却媒体５５ａが上流側に流れて第１の冷却媒体３５の水切りを行い、残りの第２の冷却媒体５５ｂによって鋼材１０の二次冷却が行われる。したがって、第１の冷却媒体３５の影響を受けずに第２の冷却媒体５５ｂが鋼材１０を冷却することができるため、第２の冷却媒体５５ｂを鋼材１０の曲げ１１の外側の周面に対して噴射することができる。これにより、鋼材１０の焼きむらを抑制することができ、鋼材１０に適切な曲げ加工を施すことができる。しかも、第２の冷却媒体５５が第１の冷却媒体３５の水切り機能と鋼材１０の二次冷却機能を備えているので、第１の冷却媒体３５の水切り機構を別に設ける必要が無く、経済性に優れている。
【0112】
鋼材１０の下面を冷却する場合も、同様の冷却方法が用いられる。すなわち、鋼材１０の下面の冷却においても、第１の冷却機構４０の下部ヘッダー５１のスプレーノズル５４及び第２の冷却機構４１の下部ヘッダー６１のスプレーノズル６４から噴射される第２の冷却媒体５５の流速を２〜３０ｍ／ｓｅｃとすることにより、第２の冷却媒体５５による鋼材１０の下面の冷却を適切に行うことができる。なお、第１の冷却機構４０の側部ヘッダー５２、５３のスプレーノズル５４及び第２の冷却機構４１の側部ヘッダー６２、６３のスプレーノズル６４から噴射される第２の冷却媒体５５の流速は、上部ヘッダー５０、６０及び下部ヘッダー５１、６１から噴射される第２の冷却媒体５５と同様に、２〜３０ｍ／ｓｅｃにするのが好ましい。【0113】
鋼材１０の冷却状態に応じて、第２の冷却媒体５５の流速だけではなく、第２の冷却媒体５５の水量密度や第２の冷却媒体５５と鋼材１０との衝突角度も制御部４００により制御してもよい。制御部４００が第２の冷却媒体５５の水量密度や第２の冷却媒体５５と鋼材１０との衝突角度を制御可能であることにより、鋼材１０に対して複雑な曲げ加工を行う場合であっても、焼きむらを発生させることなく、鋼材１０を冷却することができる。【0114】
（第４実施形態、変形例１）次に、第４実施形態の変形例１について、図２０〜図２２を用いて説明する。
図２０は、第４実施形態の変形例１に係る鋼材１０の冷却装置を備える鋼材１０の曲げ加工装置１の構成を示す模式図である。図２１は、第４実施形態の変形例１に係る第１の冷却機構４０及び移動機構４７０の構成を示す模式図である。図２２は、従来の鋼材２００の冷却方法を用いて鋼材２００を冷却する様子を表す模式図である。
本変形例に係る第２の冷却装置４２３は、図２０及び図２１に示すようにスプレーノズル５４、６４を移動させる移動機構４７０をさらに備える。移動機構４７０は、ヘッダー５０〜５３、６０〜６３を支持する支持部材４７１と、支持部材４７１（ヘッダー５０〜５３、６０〜６３およびスプレーノズル５４、６４）を移動させる駆動アーム４７２と、駆動アーム４７２を駆動させる駆動部４９５とを有する。なお、移動機構４７０の構成は本変形例に限定されず、スプレーノズル５４、６４を移動させることができれば、任意の構成を取り得る。
なお、図示しないが、第２の冷却機構４１に設けられる移動機構４７０は、第１の冷却機構４０に設けられる移動機構４７０と同様の構成を有する。
【0115】
ここで、例えば特許文献１に記載された従来の鋼材２００の冷却方法を用いた場合、すなわち図２２に示すように加熱加工後の鋼材２００を冷却装置２１０によって冷却する場合、冷却装置２１０から噴射された冷却媒体は、鋼材２００の送り方向（図２２中のＸ軸方向）に直進するため、鋼材２００の曲げの外側（凸側）の周面２０１（図２２中の点線で囲った領域）に衝突しない。したがって、曲げの外側の周面２０１の冷却が十分に行われず、鋼材２００に焼きむらが生じる。特に、複雑な形状の曲げ加工を行う場合及び鋼材２００の送り速度が速い場合には、鋼材２００に焼きむらが生じやすい。【0116】
一方、本実施形態の移動機構４７０は、曲げ装置２４によって曲げ１１を含む所定の形状に形成された鋼材１０の移動に追従して、ヘッダー５０〜５３、６０〜６３に設けられたスプレーノズル５４、６４を移動させることができる。したがって、複雑な形状に加工される鋼材１０に対しても、鋼材１０の曲げ１１の外側の周面に対して第２の冷却媒体５５を噴射することができる。その結果、曲げ１１の外側の周面を適切に冷却することができるので、鋼材１０の焼きむらを抑制することができる。【0117】
さらに、移動機構４７０によってスプレーノズル５４、６４を移動させることができるので、スプレーノズル５４、６４から噴射される第２の冷却媒体５５が鋼材１０に衝突する衝突角度を調整することができる。第２の冷却媒体５５と鋼材１０との衝突角度を４５度以下に調整することにより、鋼材１０に衝突した第２の冷却媒体５５が上部ヘッダー５０、６０または下部ヘッダー５１、６１側に戻ることを防ぐことができる。また、第２の冷却媒体５５と鋼材１０との衝突角度を調整することにより、鋼材１０の送り方向に関する第２の冷却媒体５５の運動量を、鋼材１０の送り方向に関する第１の冷却媒体３５の運動量よりも大きくすることができる。
したがって、第２の冷却装置４２３が移動機構４７０を備えることにより、鋼材１０の二次冷却をより効果的に行うことができる。
【0118】
また、図３に示した実施形態では、鋼材１０が多様な形状に形成される場合に対応するため、上部ヘッダー５０及び下部ヘッダー５１の幅を大きくし、上部ヘッダー５０と下部ヘッダー５１とにそれぞれ複数のスプレーノズル５４を設けている。一方、本変形例では、図２１に示すように上部ヘッダー５０及び下部ヘッダー５１の幅を小さくすると共に、スプレーノズル５４の数を減らすことができる。なお、スプレーノズル５４の数は本実施形態に示した数に限定されず、任意に設定できる。例えば側部ヘッダー５２、５３及び側部ヘッダー５２、５３に設けられたスプレーノズル５４を省略してもよい。
なお、図２１では、制御部４００を省略している。
【0119】
さらに、第２の冷却装置４２３が移動機構４７０を備えることにより、ヘッダー５０〜５３に設けられたスプレーノズル５４を鋼材１０の移動に追従させることができるので、スプレーノズル５４から噴射される第２の冷却媒体５５を鋼材１０に確実に衝突させることができる。そのため、鋼材１０を所定の温度に冷却するために必要な第２の冷却媒体５５の水量を少なくすることが可能である。これにより、第２の冷却装置４２３のメンテナンス性及び経済性などを向上させることができる。【0120】
（第４実施形態、変形例２）次に、第４実施形態の変形例２について、図２３を用いて説明する。
図２３は、第４実施形態の変形例２に係る第２の冷却装置４２３を備える鋼材１０の曲げ加工装置１の構成を示す模式図である。
図２３に示すように、本実施形態の第１の冷却機構４０及び第２の冷却機構４１は、制御部４００に加えて、第２の冷却媒体５５に脈動を付与する脈動付与機構４８０をさらに備える。脈動付与機構４８０の構成は周知の構成を採用することができ、特定の構成に限定されない。
【0121】
鋼材１０の二次冷却を核沸騰域で行うためには、一般に鋼材１０上の第２の冷却媒体５５が撹拌されること及び鋼材１０から第２の冷却媒体５５に潜熱が適切に付与されることが必要となる。鋼材１０に噴射される第２の冷却媒体５５に対して、脈動付与機構４８０によって脈動が付与されている場合には、第２の冷却媒体５５が撹拌され、第２の冷却媒体５５による鋼材１０の二次冷却をより確実に核沸騰域で行うことができる。したがって、鋼材１０の二次冷却をより効果的に行うことができる。【0122】
（第５実施形態、鋼材の冷却装置）次に、第５実施形態に係る鋼材１０の冷却装置について図２４及び図２５を用いて説明する。
図２４は、第５実施形態に係る鋼材１０の冷却装置を備える曲げ加工装置１の構成を示す模式図である。図２５は、第５実施形態に係る第１の冷却機構５４０の構成を示す模式図である。
【0123】
図２４に示すように、本実施形態に係る鋼材１０の曲げ加工装置１は、第２の冷却装置２３に代えて、第２の冷却装置５２３を備える。図２５に示すように、本実施形態に係る第１の冷却機構５４０の各ヘッダー５５０〜５５３のスプレーノズル５５４は、スプレーノズル５５４から噴射される第２の冷却媒体５５が送り方向の上流側に噴射される向きに配置される。
なお、上部ヘッダー５５０と下部ヘッダー５５１のスプレーノズル５５４は、スプレーノズル５５４から噴射される第２の冷却媒体５５が鋼材１０に衝突する衝突角度θ６が６０度以下になる向きに配置されるのが好ましい。衝突角度θ６を６０度以下にすることにより、鋼材１０に衝突した第２の冷却媒体５５が逆流して上部ヘッダー５５０又は下部ヘッダー５５１側に戻ることを抑制できる。
【0124】
各ヘッダー５５０〜５５３のスプレーノズル５５４は、スプレーノズル５５４から噴射される第２の冷却媒体５５が鋼材１０に至るまでの間に、各スプレーノズル５５４から噴射される第２の冷却媒体５５同士が相互に交差しない位置に配置されることが好ましい。さらに、鋼材１０に対して複雑な形状の曲げ加工を行う場合であっても、第２の冷却媒体５５が鋼材１０を適切に冷却することができるように、上部ヘッダー５５０及び下部ヘッダー５５１のスプレーノズル５４から噴射される第２の冷却媒体５５の噴射角度θ７と、側部ヘッダー５５２、５５３のスプレーノズル５４とから噴射される第２の冷却媒体５５の噴射角度θ８とは、上述のように第２の冷却媒体５５同士が相互に交差しない範囲で、できるだけ大きい角度であることが好ましい。
但し、第２の冷却装置５２３のメンテナンス性及び経済性を考慮すると、噴射角度θ７、θ８はそれぞれ３０〜９０度程度が好ましい。さらに、後述するように第２の冷却装置５２３に移動機構５７０が設けられている場合には、噴射角度θ７、θ８はそれぞれ３０〜５０度程度が好ましい。しかしながら、鋼材１０の冷却面が狭小である場合には、θ７、θ８は１０〜３０度であっても構わない。
【0125】
なお、図２５に基づいて第１の冷却機構５４０の構成について説明したが、第２の冷却機構５４１も同様の構成を有する。また、第１の冷却機構５４０及び第２の冷却機構５４１において、各スプレーノズル５５４、５６４から噴射される第２の冷却媒体５５を図２７に示す制御部５００によって制御してもよい。
【0126】
第２の冷却媒体５５の流速が制御部５００によって制御される場合には、２〜１５ｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。本実施形態の第２の冷却装置５２３から噴射される第２の冷却媒体５５の流速の下限値は、上述と同様の理由から、２ｍ／ｓｅｃとする。一方、第２の冷却媒体５５の流速が１５ｍ／ｓｅｃより大きい場合、第２の冷却媒体５５が加熱装置２１に流れてしまう場合がある。そこで本実施形態では、第２の冷却媒体５５の流速の上限値を１５ｍ／ｓｅｃとする。
【0127】
本実施形態に係る第２の冷却装置５２３は、図２８及び図２９に示すように、移動機構５７０を有してもよい。なお、図２９は第１の冷却機構５４０に設けられる移動機構５７０を表しているが、第２の冷却機構５４１に設けられる移動機構５７０も同様の構成を有する（不図示）。また、本実施形態に係る第２の冷却装置５２３は、図３０に示すように、脈動付与機構５８０を有してもよい。
なお、移動機構５７０及び脈動付与機構５８０としては、第４実施形態と同様の構成のものを採用することができる。
【0128】
（第５実施形態、鋼材の冷却方法）次に、第５実施形態に係る鋼材１０の冷却方法について、図２６を用いて説明する。
図２６は、第５実施形態に係る鋼材１０の冷却装置を用いて、鋼材１０の上面を冷却する様子を表す模式図である。
【0129】
第１の冷却装置２２から噴射された第１の冷却媒体３５は、衝突角度φ１で鋼材１０に衝突する。第１の冷却媒体３５は鋼材１０を一次冷却した後、下流側に流れる。【0130】
第１の冷却機構５４０の上部ヘッダー５５０のスプレーノズル５５４から噴射された第２の冷却媒体５５は、衝突角度θ６で鋼材１０に衝突する。スプレーノズル５５４から鋼材１０に噴射された第２の冷却媒体５５のうち、一部の第２の冷却媒体５５ａは上流側に流れて、第１の冷却媒体３５の水切りを行う。この冷却方法によれば、二次冷却を行う際に第１の冷却媒体３５が水切りされているので、スプレーノズル５５４から噴射された第２の冷却媒体５５ｂが第１の冷却媒体３５の影響を受けずに、鋼材１０の二次冷却を行うことができる。なお、第２の冷却媒体５５ａは第１の冷却媒体３５の水切りに用いられた後、第１の冷却媒体３５と共に鋼材１０の側方から排出されるので、上流側の加熱装置２１側に流れない。【0131】
第２の冷却機構５４１の上部ヘッダー５６０のスプレーノズル５６４から噴射された第２の冷却媒体５５は、衝突角度θ１１で鋼材１０に衝突する。スプレーノズル５６４から鋼材１０に噴射された第２の冷却媒体５５のうち、一部の第２の冷却媒体５５ａは上流側に流れて、第２の冷却媒体５５ｂの水切りを行う。この冷却方法によれば、二次冷却を行う際にスプレーノズル５５４から噴射された第２の冷却媒体５５ｂが水切りされているので、スプレーノズル５６４から噴射された第２の冷却媒体５５ｂがスプレーノズル５５４から噴射された第２の冷却媒体５５ｂの影響を受けずに、鋼材１０の二次冷却を行うことができる。【0132】
本実施形態の鋼材１０の冷却方法によれば、上述の理由から、第２の冷却媒体５５の温度境界層の厚さを小さくすることができるので、鋼材１０を効率的に冷却することができる。【0133】
本実施形態によれば、第２の冷却媒体５５が送り方向の上流側に向かって噴射されるので、スプレーノズル５５４から鋼材１０に噴射された第２の冷却媒体５５ａが上流側に流れて第１の冷却媒体３５の水切りを行う。また、スプレーノズル５６４から鋼材１０に噴射された第２の冷却媒体５５ａが上流側に流れて、スプレーノズル５５４から噴射された第２の冷却媒体５５ｂの水切りを行う。したがって、温度上昇した第１の冷却媒体３５及びスプレーノズル５５４から噴射された第２の冷却媒体５５ｂの影響を受けずに、第２の冷却媒体５５を鋼材１０の曲げ１１の凸側の周面に噴射することができるため、曲げ加工時における鋼材１０の焼きむらを抑制することができ、その結果、鋼材１０に適切な曲げ加工を施すことができる。
また、第２の冷却媒体５５が第１の冷却媒体３５の水切り機能と鋼材１０の二次冷却機能とを兼ね備えているので、効率的に鋼材１０を冷却することができる。
【0134】
本実施形態において、鋼材１０の送り方向に関する第２の冷却媒体５５の運動量は、鋼材１０の送り方向に関する第１の冷却媒体３５の運動量より若干大きくてもよい。但し、第２の冷却媒体５５の運動量が第１の冷却媒体３５の運動量の２倍以上であると、第２の冷却媒体５５ａが第１の冷却媒体３５を突き抜けて上流側の加熱装置２１側に流れる可能性があるため、第２の冷却媒体５５の運動量は第１の冷却媒体３５の運動量の１〜１．５倍程度が好ましい。【0135】
上記では図２６を用いて鋼材１０の上面を冷却する場合について説明したが、鋼材１０の下面を冷却する場合も同様の冷却方法が用いられる。すなわち、鋼材１０の下面の冷却においても、上述したように下部ヘッダー５５１、５６１のスプレーノズル５５４、５６４から噴射される第２の冷却媒体５５は送り方向の上流側に噴射され、且つ第２の冷却媒体５５の流速を２〜１５ｍ／ｓｅｃに制御しすることにより、第２の冷却媒体５５による鋼材１０の下面の冷却を適切に行うことができる。なお、側部ヘッダー５５２、５５３、５６２、５６３のスプレーノズル５５４、５６４から噴射される第２の冷却媒体５５の流速は、上部ヘッダー５５０、５６０及び下部ヘッダー５５１、５６１と同様に、２〜１５ｍ／ｓｅｃに制限するのが好ましい。
【0136】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせなども含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。【実施例】
【0137】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【実施例1】
【0138】
第１実施形態に係る鋼材の冷却装置を用いた場合における、鋼材の送り位置に対する鋼材の表面温度について、図３１及び図３２を用いて説明する。図３１は、実施例１−１の結果を示すグラフであり、図３２は、比較例１−１の結果を示すグラフである。
実施例１−１及び比較例１−１では、第１の冷却装置として、図２に示す第１の冷却装置を用いた。実施例１−１では、第２の冷却装置として、図３及び図４に示す第１の冷却機構と図５に示す第２の冷却機構とを用いた。一方、比較例１−１では、特許文献２に記載されている第２の冷却装置を用いた。
【0139】
実施例１−１では、以下の条件を用いた。第１の冷却媒体の水量は１１０Ｌ／ｍｉｎ、流速は４ｍ／ｓｅｃとした。
第１の冷却機構の上部ヘッダーからの第２の冷却媒体の水量は５０Ｌ／ｍｉｎ、流速は１２ｍ／ｓｅｃであり、下部ヘッダーからの第２の冷却媒体の水量は５０Ｌ／ｍｉｎ、流速は１２ｍ／ｓｅｃであり、側部ヘッダーからの第２の冷却媒体の水量はそれぞれ１８Ｌ／ｍｉｎ、流速は１０ｍ／ｓｅｃとした。第２の冷却機構の上部ヘッダーからの第２の冷却媒体の水量は７５Ｌ／ｍｉｎ、流速は１２ｍ／ｓｅｃであり、下部ヘッダーからの第２の冷却媒体の水量は７５Ｌ／ｍｉｎ、流速は１２ｍ／ｓｅｃであり、側部ヘッダーからの第２の冷却媒体の水量はそれぞれ２０Ｌ／ｍｉｎ、流速は１０ｍ／ｓｅｃである。なお、第１の冷却媒体は柱状噴流であり、水量密度は４０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎであった。
【0140】
二次冷却には、ヘッダーのノズルとしてフラットスプレーノズルを用いた。、広がり角度は上部ヘッダー及び下部ヘッダーでは、ノズルから噴射される第２の冷却媒体の広がり角度（噴射確度）は５０度、水量密度は８０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ、とした。側部ヘッダーでは、扁平側面への噴射であるために、スプレー上述の広がり角度は１０度、水量密度は４０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎとした。第２の冷却媒体の運動量は、いずれも第１の冷却媒体の１．５倍以上であった。
【0141】
比較例１−１では、以下の条件を用いた。なお、上述したように、比較例１−１で用いた第１の冷却装置は、実施例１−１で用いた第１の冷却装置と同じであり、比較例１−１における第１の冷却媒体に関する条件も、実施例１−１における第１の冷却媒体に関する条件と同じ条件を用いた。第２の冷却媒体の水量は２００Ｌ／ｍｉｎ、第２の冷却媒体の流速は４ｍ／ｓｅｃ、第２の冷却媒体の水量密度は１２ｍ３／ｍ２／ｍｉｎとした。また、第２の冷却媒体の噴射態様は柱状噴流とした。
鋼材の送り方向に関する第２の冷却媒体の運動量は鋼材の送り方向に関する第１の冷却媒体の運動量の１倍であった。
【0142】
上記条件に基づき、鋼材に対して曲げ加工を行った。なお、図３１および図３２において、横軸は鋼材の送り方向の位置（送り位置）を示し、縦軸は鋼材の表面温度を示す。また、図３１及び図３２において、実線は鋼材の曲げ部内側に位置するある一点の温度変化を示し、点線は鋼材の曲げ部外側に位置するある一点の温度変化を示す。図３１および図３２を比較すると、比較例１−１においては、曲げ部の内側と外側とで温度差が生じているのに対して、実施例１−１においては、曲げ部の内側と外側とで温度差がほとんど生じなかった。
したがって、本発明によれば、鋼材の曲げ部の内側と外側とを均一に冷却できるため、従来技術の課題である焼きむらを抑制できることが分かった。
【実施例2】
【0143】
第１実施形態に係る鋼材の冷却装置を用いた場合の残留応力について、図３３を用いて説明する。図３３は、実施例２−１、実施例２−２及び比較例２−１の結果を示すグラフである。
なお、実施例２−１、実施例２−２及び比較例２−１で用いた第１の冷却装置は、実施例１−１及び比較例１−１で用いた第１の冷却装置と同じである。また、実施例２−１及び実施例２−２で用いた第２の冷却装置は、実施例１−１で用いた第２の冷却装置と同じである。さらに、比較例２−１で用いた第２の冷却装置は、比較例１−１で用いた第２の冷却装置と同じである。
【0144】
実施例２−１の条件は、第２の冷却機構の側部ヘッダーから噴射される第２の冷却媒体の水量を１８Ｌ／ｍｉｎとした点以外は、実施例１−１と同様の条件を用いた。【0145】
実施例２−２の条件は以下の通りである。第１の冷却媒体の水量は１１０Ｌ／ｍｉｎ、第１の冷却媒体の流速は３ｍ／ｓｅｃ、第１の冷却媒体の水量密度は４０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎとし、第１の冷却媒体の噴射態様は柱状噴流とした。
第１の冷却機構の上部ヘッダー及び下部ヘッダーから噴射される第２の冷却媒体については、水量を６０Ｌ／ｍｉｎ、流速を１４ｍ／ｓｅｃとした。第１の冷却機構の側部ヘッダーから噴射される第２の冷却媒体については、水量を２３Ｌ／ｍｉｎ、流速を１２ｍ／ｓｅｃとした。
【0146】
第２の冷却機構の上部ヘッダー及び下部ヘッダーから噴射される第２の冷却媒体については、水量を９０Ｌ／ｍｉｎ、流速を１４ｍ／ｓｅｃとした。第２の冷却機構の側部ヘッダーから噴射される第２の冷却媒体については、水量を２３Ｌ／ｍｉｎ、流速を１２ｍ／ｓｅｃとした。第１の冷却機構及び第２の冷却機構のヘッダーのノズルとしては、長円吹きスプレーノズルを用いた。
【0147】
第１の冷却機構及び第２の冷却機構の上部ヘッダー及び下部ヘッダーから噴射される第２の冷却媒体については、広がり角度（噴射角度）を５０度、水量密度を２５ｍ３／ｍ２／ｍｉｎとした。第１の冷却機構及び第２の冷却機構の側部ヘッダーから噴射される第２の冷却媒体については、広がり角度（噴射角度）を１０度、水量密度を２８ｍ３／ｍ２／ｍｉｎとした。
鋼材の送り方向に関する第２の冷却媒体の運動量は、鋼材の送り方向に関する第１の冷却媒体の運動量の１．５倍以上であった。
【0148】
比較例２−１では、比較例１−１と同じ条件を用いた。【0149】
上記条件で鋼材に対して曲げ加工を行った。その結果を図３３に示す。図３３において、縦軸は冷却後の鋼材に残留する応力を示し、比較例２−１の残留応力を１とした場合の比率を示す。また、正の残留応力は引張応力であり、負の残留応力は圧縮応力である。【0150】
図３３を参照すると、比較例２−１においては、鋼材に引張応力が残留したのに対して、実施例２−１及び２−２においては、鋼材に圧縮応力が残留した。したがって、本発明によれば、鋼材の強度が向上することが分かった。【実施例3】
【0151】
第５実施形態に係る鋼材の冷却装置を用いた場合における、鋼材の送り位置に対する鋼材の表面温度について、図３４を用いて説明する。図３４は、実施例３−１の結果を示すグラフである。
実施例３−１では、図２に示した第１の冷却装置及び第５実施形態に係る第２の冷却装置を用いた。
【0152】
実施例３−１では、第２の冷却装置として図２５に示す第２の冷却装置を用いた点以外は、実施例１−１と同じ条件を用い、鋼材に対して曲げ加工を行った。図３４の横軸は鋼材の送り方向の位置（送り位置）を示し、縦軸は鋼材の表面温度を示す。また、図３４において、実線は鋼材の曲げ部内側に位置するある一点の温度変化を示し、点線は鋼材の曲げ部外側に位置するある一点の温度変化を示す。
【0153】
図３４に示すように、実施例３−１においては、曲げ部の内側と外側とにおいて温度差がほとんど生じておらず、比較例１−１のような温度差は生じていなかった。したがって、本発明によれば、鋼材の曲げ部の内側と外側とを均一に冷却できるため、従来技術の課題である焼きむらを抑制できることが分かった。【産業上の利用可能性】
【0154】
上記各実施形態によれば、鋼材の焼きむらを低減することが可能な鋼材の冷却装置及び冷却方法を提供することが可能である。【符号の説明】
【0155】
１ 曲げ加工装置１０、２００ 鋼材
１１ 曲げ（曲げ部）
２０ 送り装置
２１ 加熱装置
２２ 第１の冷却装置（一次冷却装置）
２３、２２３、３２３、４２３、５２３ 第２の冷却装置（二次冷却装置）
２４ 曲げ装置
２５ クランプ
２６ 駆動アーム
３５ 第１の冷却媒体
４０、２４０、５４０ 第１の冷却機構
４１、２４１、５４１ 第２の冷却機構
５５ 第２の冷却媒体
２８０、２８１ 接触部材（接触部）
２９０、２９３ 連結部材（連結部）
２９５、２９７、４９５ 駆動部
２９６、２９８ ガイド（ガイド部）
３００ 第１の水切り機構
３２０ 第２の水切り機構
３２１ 第３の水切り機構
４００、５００ 制御部
４８０、５８０ 脈動付与機構