JP2002086254A - Method and apparatus for treating metallic material - Google Patents

Method and apparatus for treating metallic material

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JP2002086254A
JP2002086254A JP2001201047A JP2001201047A JP2002086254A JP 2002086254 A JP2002086254 A JP 2002086254A JP 2001201047 A JP2001201047 A JP 2001201047A JP 2001201047 A JP2001201047 A JP 2001201047A JP 2002086254 A JP2002086254 A JP 2002086254A
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cooling
sodium
metal
liquid metal
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Susumu Ninomiya
宮 進 二
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for treating a metallic material with which the metallic material can be made to fine or amorphous and also, the prevention of environmental pollution and the reduction of cost can be obtained. SOLUTION: The metallic material 302 is heated to make the molten state and rapidly cooled and solidified by allowing the molten state metallic material 302 to contact with liquid metallic sodium 4 for cooling and thus, the amorphous metallic material is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料の処理方
法及び装置に係わり、特に、金属材料の組織の微細化或
いはアモルファス化に適した金属材料の処理方法及び装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for processing a metal material, and more particularly to a method and an apparatus for processing a metal material suitable for making the structure of the metal material finer or amorphous.

【0002】[0002]

【従来の技術】先ず初めに鋼材や線材の冷却技術や圧延
時の冷却技術に関して言えば、各種金属溶融炉から取り
出された金属材料は、各種の用途に応じた強度や加工性
などの性質・特性を有する材料にする為に、成分の調整
と加熱冷却や圧延加工等が施される。
2. Description of the Related Art First of all, regarding the cooling technology of steel and wire rods and the cooling technology at the time of rolling, metal materials taken out of various metal melting furnaces have properties such as strength and workability according to various applications. In order to obtain a material having characteristics, adjustment of components, heating and cooling, rolling, and the like are performed.

【0003】このうち加熱冷却は、加熱温度や冷却速度
等の加熱冷却パターンによって、鋼材や線材の性質の基
本となる結晶構造や結晶粒径およびその成分分布などが
大きく変わる為、重要な工程である。その中でも特に金
属材料の各種変態温度を通過する時の冷却速度は重要で
ある。冷却速度が大きくなるほど結晶粒や組織が小さく
なると言う関係が良く知られており、また結晶粒や組織
が小さくなると強度や靭性が良くなる事も良く知られて
いる。
[0003] Of these, heating and cooling are important processes because the crystal structure, crystal grain size, and component distribution, which are the basic properties of steel and wire, vary greatly depending on the heating and cooling patterns such as heating temperature and cooling rate. is there. Among them, the cooling rate when passing through various transformation temperatures of the metal material is particularly important. It is well known that the higher the cooling rate, the smaller the crystal grains and structures become, and that the smaller the crystal grains and structures, the better the strength and toughness.

【0004】次に、溶融金属の凝固技術に関しても、そ
の冷却速度により結晶構造や結晶粒径が大きく変化し、
特に急冷凝固するとアモルファス金属が得られるので、
その冷却材の選定と冷却方法の選定は重要である。
[0004] Next, regarding the solidification technology of molten metal, the crystal structure and the crystal grain size change greatly depending on the cooling rate.
Especially when rapidly solidified, amorphous metal is obtained.
It is important to select the coolant and the cooling method.

【0005】従来、これらの冷却過程で用いる冷却材と
しては、ガス、蒸気、ミスト、水、蒸留水、油、溶融
塩、鉛、錫等が使用され、高速のジェット状にして直接
鋼材に吹付けたり、容器内にこれらの冷却材を溜め、金
属材料を浸漬して冷却をしていた。
Conventionally, as a coolant used in these cooling processes, gas, steam, mist, water, distilled water, oil, molten salt, lead, tin, and the like have been used. These cooling materials are stored in a container, and a metal material is immersed in the container to cool the material.

【0006】また、金属の冷却ロールに直接接触させて
冷却する方法や液体金属ナトリウムを使用する冷却方法
も提案されている。
[0006] Further, a method of cooling by directly contacting a metal cooling roll or a cooling method using liquid metal sodium has been proposed.

【0007】しかし、冷却材として多量に使え、コスト
が低く、廃液処理も容易で、金属材料に触れる時の流速
や温度、圧力調節が容易である点を考慮して、水や蒸留
水、ミストなど水を基本とした冷却材が多く使用されて
いる。
However, in view of the fact that it can be used in large quantities as a coolant, the cost is low, waste liquid treatment is easy, and the flow rate, temperature and pressure when touching the metal material are easily adjusted, water, distilled water, mist, etc. Many water-based coolants are used.

【0008】線材については、高強度が要求されるピア
ノ線等の伸線工程では、高温領域での急速冷却が可能な
鉛を用いたパテンティングが多く使用されている。
In the wire drawing process of a piano wire or the like that requires high strength, patenting using lead, which can be rapidly cooled in a high temperature region, is often used.

【0009】また、アモルファス金属製造においては、
単純な水冷却では冷却速度が小さいので、冷却ロールに
直接溶融金属を接触させて冷却する方法がとられてい
る。
In the production of amorphous metal,
Since the cooling rate is low in simple water cooling, a method of cooling by directly contacting a molten metal with a cooling roll has been adopted.

【0010】また、加熱方法について言えば、ラジアン
トチューブ内でガスを燃焼させ、先ずラジアントチュー
ブを加熱し、その輻射熱により鋼材を加熱したり、バッ
チ式の加熱炉を用いて加熱している。
As for the heating method, a gas is burned in a radiant tube, the radiant tube is first heated, and the steel material is heated by radiant heat, or a batch type heating furnace is used.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水を基
本とした従来の冷却材を用いた冷却方法では、熱伝達率
の値が小さく、従って冷却速度も余り速く無く、結晶粒
や組織も比較的大きく、強度や靭性の改善には余り寄与
していないと言う課題がある。
However, in the conventional cooling method using a coolant based on water, the value of the heat transfer coefficient is small, the cooling rate is not so fast, and the crystal grains and the structure are relatively small. There is a problem that it is large and does not contribute much to the improvement of strength and toughness.

【0012】個々には、ガス冷却は設備的には容易であ
るが、ガス自体の熱容量や冷却能力が低いと言う欠点が
ある。溶融塩は色々種類が有るが熱伝導率が小さく、従
って冷却速度も小さく、また700℃以上から300℃
以下まで一種類の溶融塩で一気に冷却できるものが無
く、かつ廃液として処理する場合には色々な化学物質を
含んでいるので、公害防止の観点からも問題がある。
Individually, gas cooling is easy in terms of equipment, but has the disadvantage that the heat capacity and cooling capacity of the gas itself are low. There are various types of molten salts, but the thermal conductivity is low, and therefore the cooling rate is low.
There is no one of the following types of molten salt that can be cooled at once, and when it is treated as a waste liquid, it contains various chemical substances, so there is a problem from the viewpoint of pollution prevention.

【0013】線材のパテンティング等で使用されている
鉛や錫等の溶融金属も、その金属の融点以上で使用しな
ければならないので、300℃以下まで一気に冷却する
のは難しく、自ずと冷却能力、冷却速度も制約される。
Molten metals such as lead and tin used for patenting wire rods must be used at a temperature higher than the melting point of the metal, so that it is difficult to cool them all at once to 300 ° C. or less. The cooling rate is also limited.

【0014】鉛について言えば、液体金属ナトリウムと
比べ熱伝導率が小さく、従って除熱性能も小さく、急速
冷却が難しい。また冷却後に線材表面に酸化物等のスケ
ールが発生するので、スケール除去装置が必ず必要とな
る。またその廃液が公害発生の原因となる可能性が大き
く、使用・廃棄条件が厳しく制限されており、費用がか
かると言う欠点がある。錫は、さらに値段が高い欠点も
ある。
[0014] Speaking of lead, the thermal conductivity is lower than that of liquid metal sodium, and therefore, the heat removal performance is small, and rapid cooling is difficult. In addition, scales such as oxides are generated on the surface of the wire after cooling, so that a scale removing device is necessarily required. In addition, the waste liquid has a high possibility of causing pollution, there is a drawback that use and disposal conditions are severely restricted, and the cost is high. Tin also has the disadvantage of being more expensive.

【0015】また、これらの溶融金属は比重が大きいの
で、ポンプ等で循環させたり、ノズル等から吹き出させ
て鋼材や線材に吹付けたり、高流速で流動させることに
より熱伝達率を向上させて冷却速度を上げることが難し
い。このため、容器などに溜めた溶融金属に鋼材や線材
を浸漬して冷却することになるので、大きな冷却速度が
得られないという欠点もある。
Since these molten metals have a large specific gravity, they can be circulated by a pump or the like, blown out from a nozzle or the like and sprayed on steel or wire, or flow at a high flow rate to improve the heat transfer coefficient. It is difficult to increase the cooling rate. For this reason, since the steel or the wire is immersed in the molten metal stored in the container or the like for cooling, there is also a disadvantage that a large cooling rate cannot be obtained.

【0016】また、液体金属ナトリウムを冷却材として
用いた加熱冷却法も提案されているが、これは鋼板の連
続焼鈍装置の冷却材として液体金属ナトリウムを使用す
るものである。従って、省エネや熱効率向上が大きな目
的で、鋼板と液体金属ナトリウムの流れが、向流型の熱
交換器と同じように鋼板の昇温過程で液体金属ナトリウ
ムを冷却し、鋼板の冷却過程で液体金属ナトリウムを昇
温するという温度変化パターンをとる。図7はこの温度
変化パターンを示しており、図7から分かるように、こ
の様な温度変化パターンでは鋼板温度と液体金属ナトリ
ウム温度との温度差(ΔT)を大きくとれないので、冷
却速度を得にくいという欠点がある。
A heating / cooling method using liquid metal sodium as a coolant has also been proposed. In this method, liquid metal sodium is used as a coolant in a continuous steel sheet annealing apparatus. Therefore, for the major purpose of energy saving and improvement of thermal efficiency, the flow of the steel sheet and liquid metal sodium cools the liquid metal sodium during the temperature rise of the steel sheet and the liquid A temperature change pattern in which the temperature of metallic sodium is increased is taken. FIG. 7 shows this temperature change pattern. As can be seen from FIG. 7, since the temperature difference (ΔT) between the steel sheet temperature and the liquid metal sodium temperature cannot be made large in such a temperature change pattern, the cooling rate can be obtained. There is a disadvantage that it is difficult.

【0017】また、蒸気やミスト、水、蒸留水など水を
基本とした冷却材は取り扱いが容易ではあるが、700
℃以上の高温になっている鋼材を冷却する場合、水が鋼
材表面に近づく過程で瞬時に蒸発し蒸気膜を形成する。
このため、冷却能力のある液滴成分が直接鋼材表面に接
しないので、除熱性能が悪くなり、大きな冷却速度が得
られないという欠点がある。
Water-based coolants such as steam, mist, water, and distilled water are easy to handle.
When cooling a steel material having a high temperature of not less than ℃, water evaporates instantaneously in the process of approaching the steel material surface to form a vapor film.
For this reason, since the droplet component having cooling ability does not directly contact the steel material surface, there is a disadvantage that heat removal performance is deteriorated and a large cooling rate cannot be obtained.

【0018】また、鉛や水などを基本とした従来の冷却
方法では、鋼材や線材表面に酸化物などのスケールが付
着し、冷却工程の後にはスケールを除去する工程が必ず
必要である。さらに、このスケール付着により冷却性能
が低下するという欠点もある油については、水より沸点
が高く有利な点も有るが、700℃以上では水と同様に
蒸気膜が形成され熱伝達率が低下するのと、公害防止の
観点からその廃液処理に費用がかかると言う欠点があ
る。
Further, in the conventional cooling method based on lead, water, or the like, a scale such as an oxide adheres to the surface of steel or a wire, and a step of removing the scale is always required after the cooling step. Further, the oil which has a disadvantage that the cooling performance is reduced due to the adhesion of the scale has an advantage that the boiling point is higher than that of water, but at 700 ° C. or higher, a vapor film is formed like water and the heat transfer coefficient is reduced. However, there is a drawback that the waste liquid treatment is expensive from the viewpoint of pollution prevention.

【0019】従来は、上述した各種冷却材の長所欠点を
総合的に評価し、鋼材などの冷却材としては水ジェット
冷却、ミスト冷却、蒸留水冷却等、水を基本としたもの
が多く使われている。また、線材では鉛による冷却方法
が主に使われている。
Conventionally, the advantages and disadvantages of the above-mentioned various coolants have been comprehensively evaluated, and water-based coolants such as water jet cooling, mist cooling and distilled water cooling have been widely used as coolants such as steel. ing. In the case of wires, a cooling method using lead is mainly used.

【0020】しかしながら、前述したように従来の水を
基本とした冷却材では、蒸気膜の形成により冷却性能が
低下するし、700℃以上の変態点近傍の冷却速度が小
さいと言う欠点が有り、その他の冷却材も公害防止や価
格の点から使用が制約される。
However, as described above, the conventional water-based coolant has the disadvantage that the cooling performance is reduced due to the formation of a vapor film, and the cooling rate near the transformation point of 700 ° C. or higher is low. The use of other coolants is restricted in terms of pollution control and price.

【0021】一方、被熱処理材である鋼材や線材にとっ
ては、その成分構成により若干の違いは有るが、約70
0℃から900℃までの間に変態点がある。そして、こ
の変態点を通過する時の冷却速度を大きくすると、粒径
や組織がより微細になり、より強度の高い、より靭性の
優れた鋼材になる。
On the other hand, for steel or wire, which is the material to be heat-treated, there is a slight difference depending on the composition of the material.
There is a transformation point between 0 ° C and 900 ° C. When the cooling rate when passing through the transformation point is increased, the grain size and the structure become finer, and the steel material has higher strength and more excellent toughness.

【0022】また、溶融金属の急冷凝固技術に関して
は、水などを吹付ける方法では前述のように高温金属の
周りに蒸気膜が形成され、熱伝達率が低下して急速凝固
が難しいのと、回転する冷却ロール上に溶融金属を吹付
けて急冷凝固させ、アモルファス金属を得る方法では、
冷却ロールと接する片側からのみ冷却されるので大きな
冷却速度が得られず、その結果厚さの薄い金属箔状の帯
板や線径の小さい線材しか作れないと言う欠点が有っ
た。
As for the rapid solidification technique of molten metal, the method of spraying water or the like forms a vapor film around the high-temperature metal as described above, which reduces the heat transfer coefficient and makes rapid solidification difficult. In the method of spraying molten metal onto a rotating cooling roll to rapidly solidify it and obtain amorphous metal,
Since cooling is performed only from one side in contact with the cooling roll, a large cooling rate cannot be obtained, and as a result, there is a disadvantage that only a thin metal foil strip or a wire having a small wire diameter can be produced.

【0023】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
もので、金属材料の微細化或いはアモルファス化を図り
得ると共に、公害防止及び費用低減をも図り得る金属材
料の処理装置及び方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a metal material processing apparatus and method capable of miniaturizing or amorphizing a metal material, preventing pollution and reducing costs. The purpose is to do.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明の参考例としての
金属材料の処理方法は、固体状の金属材料をその変態点
よりも高い温度まで加熱する加熱工程と、加熱された前
記金属材料の表面に冷却用液体金属ナトリウムを接触さ
せて、前記金属材料の表面に前記冷却用液体金属ナトリ
ウムの蒸気膜を形成させることなく、前記金属材料の組
織を微細化し得る程度の冷却速度にて、前記変態点より
も低い温度まで前記金属材料を急速冷却する冷却工程
と、を備えたことを特徴とする。
A method for treating a metal material as a reference example of the present invention comprises a heating step of heating a solid metal material to a temperature higher than its transformation point; The liquid metal sodium for cooling is brought into contact with the surface, without forming a vapor film of the liquid metal sodium for cooling on the surface of the metal material, at a cooling rate of such an extent that the structure of the metal material can be refined, A cooling step of rapidly cooling the metal material to a temperature lower than the transformation point.

【0025】また、好ましくは、前記加熱工程におい
て、前記金属材料は700℃以上の温度まで加熱され
る。
Preferably, in the heating step, the metal material is heated to a temperature of 700 ° C. or higher.

【0026】また、好ましくは、前記冷却工程におい
て、加熱された前記金属材料の表面に前記冷却用液体金
属ナトリウムが直接吹付けられる。
Preferably, in the cooling step, the liquid metal sodium for cooling is directly sprayed on a surface of the heated metal material.

【0027】また、好ましくは、前記冷却工程におい
て、加熱された前記金属材料が、冷却槽内で循環してい
る前記冷却用液体金属ナトリウムの中に直接浸漬され
る。
Preferably, in the cooling step, the heated metal material is directly immersed in the cooling liquid metal sodium circulating in a cooling tank.

【0028】また、好ましくは、前記加熱工程におい
て、前記変態点よりも高い温度の加熱用液体金属ナトリ
ウムの中に前記金属材料が直接浸漬されて加熱される。
Preferably, in the heating step, the metal material is directly immersed in a heating liquid metal sodium at a temperature higher than the transformation point and heated.

【0029】また、好ましくは、前記金属材料を前記冷
却用液体金属ナトリウムで冷却する直前及び直後の両方
又は一方の時点において、圧延ローラにより前記金属材
料を圧延加工する。
Preferably, the metal material is rolled by a rolling roller immediately before and / or immediately after cooling the metal material with the cooling liquid sodium metal.

【0030】本発明による金属材料の処理方法は、金属
材料を加熱して溶融状態とし、溶融状態の前記金属材料
を冷却用液体金属ナトリウムに接触させることにより、
前記金属材料を急速冷却して凝固させ、これによりアモ
ルファス状の金属材料を形成することを特徴とする。
In the method for treating a metal material according to the present invention, the metal material is heated to a molten state, and the molten metal material is brought into contact with cooling liquid sodium metal.
The metal material is rapidly cooled and solidified, thereby forming an amorphous metal material.

【0031】また、好ましくは、溶融状態の前記金属材
料と前記冷却用液体金属ナトリウムとの接触は、前記冷
却用液体金属ナトリウムを貯えた容器の中に溶融状態の
前記金属材料を連続的に流し込み、或いは連続的に供給
される溶融状態の前記金属材料に対して前記冷却用液体
金属ナトリウムを直接吹付けることにより行われ、これ
によりアモルファス状の金属材料を連続的に形成する。
Preferably, the contact between the molten metal material and the cooling liquid metal sodium is performed by continuously flowing the molten metal material into a container storing the cooling liquid metal sodium. Alternatively, the cooling is performed by directly spraying the cooling liquid metal sodium on the molten metal material that is continuously supplied, whereby the amorphous metal material is continuously formed.

【0032】本発明による金属材料の処理方法は、金属
材料を加熱して溶融状態とし、回転する冷却ロール上に
溶融状態の前記金属材料を付与して冷却し、凝固させる
金属材料の処理方法において、前記冷却ロール上で凝固
する前記金属材料の上面に冷却用液体金属ナトリウムを
直接吹付けて急速冷却し、これによりアモルファス状の
金属材料を連続的に形成する。
The method for treating a metal material according to the present invention is directed to a method for treating a metal material in which the metal material is heated to a molten state, and the molten metal material is applied to a rotating cooling roll, cooled and solidified. The cooling liquid metal sodium is directly sprayed on the upper surface of the metal material solidified on the cooling roll to rapidly cool the metal material, thereby continuously forming an amorphous metal material.

【0033】また、好ましくは、前記冷却ロールの表面
と前記冷却ロール上で凝固する前記金属材料の下面との
間にも冷却用液体金属ナトリウムを直接吹付けて前記金
属材料をその両面から急速冷却する。
Preferably, cooling liquid metal sodium is directly sprayed also between a surface of the cooling roll and a lower surface of the metal material solidified on the cooling roll to rapidly cool the metal material from both surfaces. I do.

【0034】また、好ましくは、溶融状態の前記金属材
料が凝固した直後に、圧延加工して組織を微細化すると
共に厚さや形状寸法を整える制御圧延を行う。
Preferably, immediately after the molten metal material is solidified, controlled rolling is performed to refine the structure by rolling and to adjust the thickness and shape and dimension.

【0035】本発明の参考例は、連続的に供給される金
属材料に対して加熱及び冷却処理を行う金属材料の処理
装置において、前記金属材料をその変態点よりも高い温
度まで加熱する金属材料加熱手段と、前記金属材料加熱
手段により加熱された前記金属材料の表面に冷却用液体
金属ナトリウムを吹付けて前記金属材料を急速冷却する
ナトリウム噴射手段と、前記ナトリウム噴射手段により
急速冷却された後の前記金属材料を浸漬して冷却する冷
却用液体金属ナトリウムを貯えた冷却槽と、前記冷却槽
内の前記冷却用液体金属ナトリウムの中から引き出され
た前記金属材料の表面に不活性ガスを吹付けて前記金属
材料の表面に付着している前記冷却用液体金属ナトリウ
ムを除去する不活性ガス噴出手段と、前記冷却槽内の前
記冷却用液体金属ナトリウムを循環させ且つ冷却するナ
トリウム循環冷却手段と、前記冷却用液体金属ナトリウ
ムを大気から隔離する不活性ガス空間と、を備えたこと
を特徴とする。
A reference example of the present invention relates to a metal material processing apparatus for performing a heating and cooling process on a continuously supplied metal material, wherein the metal material is heated to a temperature higher than its transformation point. Heating means, sodium injection means for spraying liquid metal sodium for cooling onto the surface of the metal material heated by the metal material heating means to rapidly cool the metal material, and after being rapidly cooled by the sodium injection means A cooling tank for storing cooling liquid metal sodium for immersing and cooling the metal material, and blowing an inert gas onto the surface of the metal material drawn out of the cooling liquid metal sodium in the cooling tank. Inert gas blowing means for removing the cooling liquid metal sodium adhered to the surface of the metal material, and the cooling liquid metal in the cooling tank Sodium circulating cooling means for and cooled by circulating thorium, characterized in that said cooling liquid metal sodium and a inert gas space isolated from the atmosphere.

【0036】また、好ましくは、前記金属材料加熱手段
は、前記金属材料を700℃以上に加熱する。
Preferably, the metal material heating means heats the metal material to 700 ° C. or higher.

【0037】また、好ましくは、前記ナトリウム循環冷
却手段は、前記ナトリウム噴射手段から噴射されて前記
冷却槽内に流下した前記冷却用液体金属ナトリウムが前
記冷却槽内において前記金属材料の移動方向に沿って同
方向に流れるようにする。
[0037] Preferably, said sodium circulating cooling means is arranged so that said cooling liquid metal sodium injected from said sodium injection means and flowing down into said cooling tank is moved along said moving direction of said metal material in said cooling tank. Flow in the same direction.

【0038】また、好ましくは、前記ナトリウム循環冷
却手段は、前記冷却槽内の前記冷却用液体金属ナトリウ
ムの中から前記金属材料が引き出される位置の近傍から
前記冷却用液体金属ナトリウムを前記冷却槽外に取り出
し、冷却及び不純物除去を行った後、前記ナトリウム噴
射手段に還流する。
Preferably, the sodium circulating cooling means removes the liquid metal sodium for cooling from the vicinity of a position where the metallic material is drawn out of the liquid metal sodium for cooling in the cooling tank. After cooling and removing impurities, the mixture is returned to the sodium injection means.

【0039】また、好ましくは、前記金属材料加熱手段
は、前記変態点よりも高い温度の加熱用液体金属ナトリ
ウムを貯えた加熱槽と、前記加熱槽内の前記液体金属ナ
トリウムを循環させ且つ加熱するナトリウム循環加熱手
段と、を有し、前記加熱槽内の前記加熱用液体金属ナト
リウムに前記金属材料を直接浸漬して加熱する。
Preferably, the metal material heating means circulates and heats a heating tank storing liquid sodium for heating at a temperature higher than the transformation point, and the liquid metal sodium in the heating tank. And a sodium circulation heating means, wherein the metal material is directly immersed in the heating liquid metal sodium in the heating tank and heated.

【0040】また、好ましくは、前記ナトリウム循環加
熱手段は、前記加熱槽内の前記加熱用液体金属ナトリウ
ムの中から前記金属材料が引き出される位置の近傍から
前記加熱用液体金属ナトリウムを前記加熱槽外に取り出
し、加熱及び不純物除去を行った後、前記金属材料が前
記加熱槽内の前記加熱用液体金属ナトリウムの中に没す
る位置の近傍において前記加熱槽に還流する。
Preferably, the sodium circulating heating means removes the heating liquid metal sodium from the vicinity of a position where the metal material is drawn out of the heating liquid metal sodium in the heating tank. After heating and removing impurities, the metal material is returned to the heating tank in the vicinity of a position where the metal material is submerged in the heating liquid metal sodium in the heating tank.

【0041】本発明の参考例は、連続的に供給される金
属材料に対して熱間及び冷間での圧延を行う金属材料の
処理装置において、前記金属材料の移動方向の上流側及
び下流側にそれぞれ配置された上流側圧延ロール及び下
流側圧延ロールと、前記上流側圧延ロールと前記下流側
圧延ロールとの間に配置され、前記金属材料の表面に冷
却用液体金属ナトリウムを吹付けて、前記金属材料をそ
の変態点よりも高い温度から前記変態点よりも低い温度
まで急速冷却するナトリウム噴射手段と、前記ナトリウ
ム噴射手段により冷却された前記金属材料の表面に不活
性ガスを吹付けて前記金属材料の表面に付着している前
記冷却用液体金属ナトリウムを除去する不活性ガス噴出
手段と、前記冷却用液体金属ナトリウムを大気から隔離
する不活性ガス空間と、を備えたことを特徴とする。
A reference example of the present invention is directed to a metal material processing apparatus for hot and cold rolling of a continuously supplied metal material, wherein the upstream and downstream sides in the moving direction of the metal material are provided. The upstream rolling roll and the downstream rolling roll respectively disposed, and disposed between the upstream rolling roll and the downstream rolling roll, spraying a cooling liquid metal sodium on the surface of the metal material, Sodium injection means for rapidly cooling the metal material from a temperature higher than its transformation point to a temperature lower than the transformation point, and blowing an inert gas onto the surface of the metal material cooled by the sodium injection means, Inert gas jetting means for removing the cooling liquid metal sodium adhering to the surface of the metal material; and inert gas space for isolating the cooling liquid metal sodium from the atmosphere. Characterized by comprising a and.

【0042】また、好ましくは、前記ナトリウム噴射手
段及び前記不活性ガス噴射手段を内包して大気空間から
隔離する冷却容器をさらに有し、前記冷却容器内に前記
金属材料を搬入するためのシールロール及び前記冷却容
器内から前記金属材料を搬出するためのシールロールを
前記冷却容器に設ける。
[0042] Preferably, the apparatus further comprises a cooling container which contains the sodium injection means and the inert gas injection means and is isolated from the atmosphere, and a seal roll for carrying the metal material into the cooling container. And a sealing roll for carrying out the metal material from inside the cooling container is provided in the cooling container.

【0043】また、好ましくは、前記冷却容器の下部に
溜まった前記冷却用液体金属ナトリウムを前記冷却容器
外に取り出し、冷却及び不純物除去を行った後に前記ナ
トリウム噴射手段に還流するナトリウム循環冷却手段を
さらに有する。
Preferably, a sodium circulating cooling means for taking out the cooling liquid metal sodium accumulated in a lower part of the cooling vessel out of the cooling vessel, performing cooling and removing impurities, and then returning to the sodium injection means is provided. Have more.

【0044】本発明による金属材料の処理装置は、溶融
状態の金属材料を収容するルツボと、前記ルツボから流
出した前記金属材料がその表面に付与される、回転する
冷却ロールと、前記冷却ロール上で凝固する前記金属材
料の上面に冷却用液体金属ナトリウムを直接吹付けて前
記金属材料を急速冷却するナトリウム噴射手段と、前記
冷却用液体金属ナトリウムを大気から隔離する不活性ガ
ス空間と、を備えたことを特徴とする。
The apparatus for treating a metal material according to the present invention comprises: a crucible for containing a metal material in a molten state; a rotating cooling roll to which the metal material flowing out of the crucible is applied to a surface thereof; A sodium injection means for rapidly cooling the metal material by directly spraying liquid metal sodium for cooling on the upper surface of the metal material solidified by; and an inert gas space for isolating the liquid metal sodium for cooling from the atmosphere. It is characterized by having.

【0045】また、好ましくは、前記冷却ロールの表面
と前記冷却ロール上で凝固する前記金属材料の下面との
間に冷却用液体金属ナトリウムを直接吹付ける追加のナ
トリウム噴射手段を有する。
[0045] Preferably, the apparatus further includes an additional sodium injection means for directly spraying liquid sodium for cooling between the surface of the cooling roll and the lower surface of the metal material solidified on the cooling roll.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】第1実施形態 以下、本発明の参考例としての第1実施形態による金属
材料の処理装置及び方法について図1を参照して説明す
る。なお、本実施形態では板状の金属材料を例として説
明するが、本発明の適用対象は板状の金属材料に限られ
ず、棒状又は線状等の金属材料にも適用することができ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment Hereinafter, an apparatus and method for processing a metal material according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a plate-shaped metal material will be described as an example. However, the present invention is not limited to a plate-shaped metal material, and can be applied to a rod-shaped or linear metal material.

【0047】本実施形態による金属材料の処理装置は、
連続的に供給される金属材料に対して加熱及び冷却処理
を行う装置であり、図1に示したように、金属材料であ
る鋼材1をその変態点よりも高い温度まで加熱する加熱
槽(金属材料加熱手段)2を備えている。この加熱槽2
は、鋼材1を700℃以上に加熱することができる。
The processing apparatus for a metal material according to the present embodiment
A heating tank (metal) for heating a steel material 1 as a metal material to a temperature higher than its transformation point as shown in FIG. (Material heating means) 2. This heating tank 2
Can heat the steel material 1 to 700 ° C. or more.

【0048】また、本装置は、加熱槽2により加熱され
た鋼材1の表面に冷却用液体金属ナトリウムを吹付けて
鋼材1を急速冷却する吹付けノズル(ナトリウム噴射手
段)5と、この吹付けノズル5により急速冷却された後
の鋼材1が浸漬され且つ移動されて冷却される冷却用液
体金属ナトリウム4を貯えた冷却槽3と、を備えてい
る。
The apparatus also has a spray nozzle (sodium injection means) 5 for spraying liquid metal sodium for cooling onto the surface of the steel material 1 heated by the heating tank 2 to rapidly cool the steel material 1, and the spraying nozzle. A cooling tank 3 for storing a liquid metal sodium 4 for cooling in which the steel material 1 rapidly cooled by the nozzle 5 is immersed, moved, and cooled.

【0049】さらに、本装置は、冷却槽3の冷却用液体
金属ナトリウム4の中から引き出された鋼材1の表面に
不活性ガスを吹付けて鋼材1の表面に付着している冷却
用液体金属ナトリウム4を除去するガス吹付けノズル
(不活性ガス噴出手段)12を有し、このガス吹付けノ
ズル12には不活性ガス供給配管13が接続されてい
る。
Further, the present apparatus sprays an inert gas onto the surface of the steel material 1 drawn out of the cooling liquid metal sodium 4 in the cooling tank 3 to cool the cooling liquid metal adhered to the surface of the steel material 1. A gas spray nozzle (inert gas jetting means) 12 for removing sodium 4 is provided, and an inert gas supply pipe 13 is connected to the gas spray nozzle 12.

【0050】また、本装置は、冷却槽3内の冷却用液体
金属ナトリウム4を循環させ且つ冷却するナトリウム循
環冷却手段20を備えており、このナトリウム循環冷却
手段20は、吹付けノズル5から噴射された冷却用液体
金属ナトリウム4が冷却槽3内において鋼材3の移動方
向に沿って同方向に流れるように構成されている。
Further, the present apparatus is provided with a sodium circulating cooling means 20 for circulating and cooling the cooling liquid metal sodium 4 in the cooling tank 3, and this sodium circulating cooling means 20 is sprayed from the spray nozzle 5. The cooling liquid metal sodium 4 is configured to flow in the cooling tank 3 in the same direction along the moving direction of the steel material 3.

【0051】より具体的には、ナトリウム循環冷却手段
20は、冷却槽3内で冷却された鋼材1が冷却用液体金
属ナトリウム4の中から引き上げられる位置の近傍から
冷却用液体金属ナトリウム4を冷却槽3外に取り出す吸
い出し側配管7と、吸い出し側配管7で取り出した冷却
用液体金属ナトリウム4を冷却する液体金属ナトリウム
冷却器8と、冷却用液体金属ナトリウム4から不純物を
除去する不純物除去装置9と、冷却及び不純物除去を行
った後の冷却用液体金属ナトリウム4を吹付けノズル5
に還流する吐出側配管6と、吸い出し側配管7から吐出
側配管6まで冷却用液体金属ナトリウム4を循環させる
循環ポンプ10とを備えている。
More specifically, the sodium circulating cooling means 20 cools the cooling liquid metal sodium 4 from the vicinity of the position where the steel material 1 cooled in the cooling tank 3 is pulled up from the cooling liquid metal sodium 4. Suction-side pipe 7 taken out of tank 3, liquid metal sodium cooler 8 for cooling liquid metal sodium 4 taken out by suction side pipe 7, and impurity removing device 9 for removing impurities from liquid metal sodium 4 for cooling Spraying liquid metal sodium 4 for cooling after cooling and removing impurities
And a circulating pump 10 for circulating the cooling liquid metal sodium 4 from the suction side pipe 7 to the discharge side pipe 6.

【0052】また、冷却槽3の内部の気相空間は窒素や
アルゴンなどの不活性ガスで覆われたカバーガス空間
(不活性ガス空間)11を構成しており、図示を省略し
た蓋によって冷却槽3は周囲の大気から隔離されてい
る。その蓋には、外部から空気が侵入しない様にシール
機構の付いた鋼材入口及び出口が設けられている。
The gas phase space inside the cooling tank 3 forms a cover gas space (inert gas space) 11 covered with an inert gas such as nitrogen or argon, and is cooled by a lid (not shown). The tank 3 is isolated from the surrounding atmosphere. The lid is provided with a steel material inlet and outlet provided with a seal mechanism so that air does not enter from the outside.

【0053】次に、本実施形態による金属材料の処理装
置によって鋼材1を加熱及び冷却処理して、鋼材1の組
織を微細化する方法について説明する。
Next, a method of heating and cooling the steel material 1 by the metal material processing apparatus according to the present embodiment to refine the structure of the steel material 1 will be described.

【0054】先ず、鋼材1は加熱槽2で700℃以上の
所定の温度まで昇温される。その後、冷却槽3に入り、
吹付けノズル5から出てくる冷却された液体金属ナトリ
ウム4が鋼材1の表面に吹付けられ、冷却される。
First, the steel material 1 is heated to a predetermined temperature of 700 ° C. or more in the heating tank 2. After that, enter the cooling tank 3,
The cooled liquid metal sodium 4 coming out of the spray nozzle 5 is sprayed on the surface of the steel material 1 and cooled.

【0055】ここで、液体金属ナトリウム4は98℃か
ら886℃まで液体状態にあるので、700℃以上の鋼
材1と接触した場合でも、鋼材1の表面に液体金属ナト
リウム4の蒸気膜が形成されることがなく、良好な熱伝
達率が確保される。
Here, since liquid metal sodium 4 is in a liquid state from 98 ° C. to 886 ° C., even when it comes into contact with steel 1 at 700 ° C. or higher, a vapor film of liquid metal sodium 4 is formed on the surface of steel 1. And a good heat transfer coefficient is ensured.

【0056】また、液体金属ナトリウム冷却器8により
冷却された直後の最も低い温度の液体金属ナトリウム4
を、加熱槽2により加熱された直後の最も高い温度の鋼
材1に吹き付けることによって、鋼材1と液体金属ナト
リウム4とが最初に接触する時の両者の温度差を大きく
取ることができる。
The liquid metal sodium 4 at the lowest temperature immediately after being cooled by the liquid metal sodium cooler 8
Is sprayed on the steel material 1 having the highest temperature immediately after being heated by the heating tank 2, so that the temperature difference between the steel material 1 and the liquid metal sodium 4 when they first contact each other can be made large.

【0057】このように、最も高い温度の鋼材1を、最
も低い温度の液体金属ナトリウム4によって、良好な熱
伝達率の下で冷却することにより、極めて大きな冷却速
度、例えば1万度/秒程度の冷却速度で300℃以下ま
で一気に冷却することができる。
As described above, the steel material 1 having the highest temperature is cooled by the liquid metal sodium 4 having the lowest temperature under a good heat transfer coefficient, so that an extremely high cooling rate, for example, about 10,000 degrees / second. It can be cooled at a stretch to 300 ° C. or less at a cooling rate of.

【0058】図2は、800℃の鋼材に液体金属ナトリ
ウム又は水を吹付けて冷却した時の鋼材表面温度の時間
変化を示したグラフであり、実線は本実施形態の液体金
属ナトリウムによる冷却の場合を示し、破線は従来の水
による冷却の場合を示している。図2から分かるよう
に、特に800℃から600℃位までの冷却速度に大き
な差が生じている。
FIG. 2 is a graph showing the time change of the steel material surface temperature when the liquid metal sodium or water is sprayed on the steel material at 800 ° C. to cool the steel material. The dashed line shows the case of conventional cooling with water. As can be seen from FIG. 2, there is a large difference particularly in the cooling rate from 800 ° C. to about 600 ° C.

【0059】また、冷却槽3内の液体金属ナトリウム4
は鋼材1の移動方向と同じ方向に流れているので、鋼材
1及び液体金属ナトリウム4の温度変化が、図3に実線
で示した並流型熱交換パターンとなり、図3に点線で示
した向流型熱交換パターンに比べて、初期接触時の両者
の温度差(ΔT)を大きく取ることができる。
The liquid metal sodium 4 in the cooling bath 3
Flows in the same direction as the moving direction of the steel 1, the temperature change of the steel 1 and the liquid metal sodium 4 results in a co-current heat exchange pattern shown by a solid line in FIG. 3 and a direction shown by a dotted line in FIG. As compared with the flow type heat exchange pattern, a large temperature difference (ΔT) between the two at the time of the initial contact can be obtained.

【0060】そして、このように極めて大きな冷却速度
の下で、変態点(例えば700℃程度)よりも高温の鋼
材1を、変態点よりも低い温度まで瞬時に冷却すること
によって、鋼材1の組織を微細化することができる。具
体的には、10μmから1μm程度の粒径を達成するこ
とができる。
Then, under such an extremely high cooling rate, the steel material 1 having a temperature higher than the transformation point (for example, about 700 ° C.) is instantaneously cooled to a temperature lower than the transformation point, whereby the structure of the steel material 1 is obtained. Can be miniaturized. Specifically, a particle size of about 10 μm to 1 μm can be achieved.

【0061】続いて、鋼材1は、冷却槽3中の液体金属
ナトリウム4に浸漬され、所定の温度まで冷却され、カ
バーガス空間11に出たところで、ガス吹付けノズル1
2から出る不活性ガスを吹付けられる。これにより、鋼
材1表面に付着した液体金属ナトリウム4が除去され、
しかる後に冷却槽3から大気中へ出ていく。このように
鋼材1の表面の液体金属ナトリウム4は大気中に出る前
に除去されるので、液体金属ナトリウム4が大気中で燃
えるようなことはない。
Subsequently, the steel material 1 is immersed in the liquid metal sodium 4 in the cooling bath 3, cooled to a predetermined temperature, and exits the cover gas space 11 where the gas spray nozzle 1
2 can be blown with inert gas. Thereby, the liquid metal sodium 4 adhering to the surface of the steel material 1 is removed,
After a while, it goes out of the cooling tank 3 to the atmosphere. As described above, since the liquid metal sodium 4 on the surface of the steel material 1 is removed before entering the atmosphere, the liquid metal sodium 4 does not burn in the atmosphere.

【0062】また、冷却槽3中の液体金属ナトリウム4
は、吹付けノズル5を出た後は鋼材1の流れと同じ方向
に鋼材1に沿って流れ、吹付けノズル5と反対側の位置
に設けられた吸い出し側配管7より流出し、鋼材1と熱
交換して上昇した温度を、液体金属ナトリウム冷却器8
で冷やし、不純物除去装置9で液体金属ナトリウム4中
に含まれている酸化物や水酸化物、炭化物等の不純物を
取り除き、循環ポンプ10にて加圧され、吐出側配管6
を通って循環される。
The liquid metal sodium 4 in the cooling bath 3
Flows out of the spray nozzle 5 and flows along the steel material 1 in the same direction as the flow of the steel material 1, flows out of a suction side pipe 7 provided at a position opposite to the spray nozzle 5, and flows out of the steel material 1. The temperature increased by the heat exchange is transferred to the liquid metal sodium cooler 8.
To remove impurities such as oxides, hydroxides, and carbides contained in the liquid metal sodium 4 by an impurity removing device 9, pressurized by a circulation pump 10, and discharged.
Circulated through.

【0063】なお、図中の矢印(⇒)は鋼材の流れる方
向を示し、矢印(→)は液体金属ナトリウムの流れる方
向を示している。
The arrow (⇒) in the figure indicates the direction in which the steel material flows, and the arrow (→) indicates the direction in which the liquid metal sodium flows.

【0064】以上述べたように本実施形態による金属材
料の処理装置及び方法によれば、変態点よりも高温の鋼
材1に液体金属ナトリウム4を吹き付けて、変態点より
も低い温度まで極めて大きな冷却速度にて冷却するよう
にしたので、鋼材1の組織を微細化することができ、こ
れにより、強度が高く且つ靱性に優れた鋼材1を得るこ
とができる。具体的には、従来は100μmから数10
μm程度の粒径が限界であったところ、本実施形態によ
れば、10μmから1μm程度の粒径を達成することが
できる。
As described above, according to the apparatus and method for treating a metal material according to the present embodiment, the liquid metal sodium 4 is sprayed on the steel material 1 having a temperature higher than the transformation point, and extremely large cooling is performed to a temperature lower than the transformation point. Since the cooling is performed at the speed, the structure of the steel material 1 can be refined, whereby the steel material 1 having high strength and excellent toughness can be obtained. Specifically, conventionally, 100 μm to several tens
Where the particle size of about μm is the limit, according to the present embodiment, a particle size of about 10 μm to about 1 μm can be achieved.

【0065】また、液体金属ナトリウム4を製造する際
の原料は塩であるから、比較的安価にて製造することが
でき、また、使用後も廃液は塩酸で中和した後は通常の
排水として処理が可能であるから公害の問題がなく、さ
らに、液体金属ナトリウム4は活性なので、酸素や水
素、炭素などの不純物を自ら取り込むため、液体金属ナ
トリウム4を鋼材1の表面に接触させても鋼材1の表面
に酸化物等のスケールが発生することがなく、このた
め、従来必要であったスケール除去装置が不要となり、
さらに経済性が向上すると共に、スケール除去に使用し
ていた各種化学薬品を使う必要がないので、この点から
も公害発生を防止することができる。
Further, since the raw material for producing the liquid metal sodium 4 is a salt, it can be produced at a relatively low cost. Further, even after use, the waste liquid is neutralized with hydrochloric acid and used as ordinary waste water. Since the treatment is possible, there is no problem of pollution, and since the liquid metal sodium 4 is active, impurities such as oxygen, hydrogen and carbon are taken in by itself. No scales such as oxides are generated on the surface of No. 1 and, therefore, a conventionally required scale removing device becomes unnecessary,
Further, the economic efficiency is improved, and since it is not necessary to use various chemicals used for the scale removal, it is possible to prevent the occurrence of pollution from this point as well.

【0066】また、本実施形態による金属材料の処理装
置及び方法によれば、冷却槽3内の液体金属ナトリウム
4は鋼材1の移動方向と同じ方向に流れているので、鋼
材1及び液体金属ナトリウム4の温度変化が並流型熱交
換パターンとなり、初期接触時の両者の温度差(ΔT)
を大きく取ることが可能であり、これにより、鋼材1の
微細化をより確実に達成することができる。
According to the apparatus and method for treating metal material according to the present embodiment, since the liquid metal sodium 4 in the cooling tank 3 flows in the same direction as the moving direction of the steel material 1, the steel material 1 and the liquid metal sodium The temperature change of 4 becomes a co-current type heat exchange pattern, and the temperature difference (ΔT) between the two at the time of initial contact
Can be made large, whereby the miniaturization of the steel material 1 can be achieved more reliably.

【0067】第2実施形態 次に、本発明の参考例としての第2実施形態による金属
材料の処理装置及び方法について図4を参照して説明す
る。なお、上述した第1実施形態の構成要素と実質的に
同一の機能を果たす構成要素には同一符号を付して説明
する。また、本実施形態においては線状の金属材料を例
として説明するが、本発明の適用対象は線状の金属材料
に限られず、帯板材等の金属材料にも適用することがで
きる。
Second Embodiment Next, a metal material processing apparatus and method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that components having substantially the same functions as those of the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals and described. In the present embodiment, a linear metal material will be described as an example. However, the present invention is not limited to a linear metal material, and can be applied to a metal material such as a band plate material.

【0068】図4に示したように本実施形態による金属
材料の処理装置は、加熱槽(金属材料加熱手段)112
と冷却槽3とを備えている。上述した第1実施形態と同
様に、冷却槽3内には冷却用液体金属ナトリウム4が収
容されており、この冷却用液体金属ナトリウム4は、ナ
トリウム循環冷却手段20によって、冷却槽3内で線材
101の移動方向に沿って同方向に流される。
As shown in FIG. 4, the metal material processing apparatus according to the present embodiment includes a heating tank (metal material heating means) 112.
And a cooling tank 3. As in the first embodiment described above, the cooling liquid metal sodium 4 is accommodated in the cooling tank 3, and the cooling liquid metal sodium 4 is separated by the sodium circulating cooling means 20 into a wire rod in the cooling tank 3. It flows in the same direction along the moving direction of 101.

【0069】ナトリウム循環冷却手段20は、液体金属
ナトリウム冷却器8及び不純物除去装置9、及び循環ポ
ンプ10を備えており、液体金属ナトリウム冷却器8に
より冷却された直後の最も低い温度の冷却用液体金属ナ
トリウム4が、吹付けノズル5から線材101に向けて
吹き付けられる。
The sodium circulating cooling means 20 includes a liquid metal sodium cooler 8, an impurity removing device 9, and a circulating pump 10. The cooling liquid having the lowest temperature immediately after being cooled by the liquid metal sodium cooler 8 is provided. The metallic sodium 4 is sprayed from the spray nozzle 5 toward the wire 101.

【0070】冷却槽3は断面U字状を為しており、線材
101の入口部及び出口部にシールロール103がそれ
ぞれ設けられ、出口側のシールロール103には、ガス
吹付けノズル12を内包する出口ガス空間(不活性ガス
空間)106が連接されている。出口ガス空間106は
シールロール110により大気から遮断されると共に、
不活性ガスにより雰囲気がコントロールされている。
The cooling tank 3 has a U-shaped cross section, and seal rolls 103 are provided at the entrance and exit of the wire 101, respectively. The seal roll 103 on the exit side includes a gas spray nozzle 12 therein. An outlet gas space (inert gas space) 106 is connected to the outlet gas space 106. The outlet gas space 106 is shielded from the atmosphere by a seal roll 110,
The atmosphere is controlled by an inert gas.

【0071】出口ガス空間106の下流側には、水若し
くは中和洗浄剤の入った洗浄槽107、及び処理済の線
材101を巻き取る収束装置108が配置されている。
At the downstream side of the outlet gas space 106, a cleaning tank 107 containing water or a neutralizing cleaning agent, and a converging device 108 for winding the processed wire 101 are arranged.

【0072】さらに、本実施形態による金属材料の処理
装置は、金属材料加熱手段としての加熱槽112を供え
ており、この加熱槽112は、線材101の変態点より
も高い温度の加熱用液体金属ナトリウム113を貯えて
いる。加熱槽112内の加熱用液体金属ナトリウム11
3は、ナトリウム循環加熱手段111によって循環さ
れ、加熱される。
Further, the apparatus for treating a metal material according to the present embodiment is provided with a heating tank 112 as a heating means for the metal material, and the heating tank 112 has a heating liquid metal temperature higher than the transformation point of the wire 101. Sodium 113 is stored. Liquid metal sodium 11 for heating in heating tank 112
3 is circulated and heated by the sodium circulation heating means 111.

【0073】より具体的には、ナトリウム循環加熱手段
111は、加熱槽112内で加熱された線材101が加
熱用液体金属ナトリウム113から引き上げられる位置
の近傍から加熱槽112外に取り出した加熱用液体金属
ナトリウム113を加熱する液体金属ナトリウム加熱器
109と、加熱用液体金属ナトリウム113から不純物
を除去する不純物除去装置9と、加熱及び不純物除去を
行った後の加熱用液体金属ナトリウム113を加熱槽1
12の入口側に還流する循環ポンプ10とを供えてい
る。
More specifically, the sodium circulating heating means 111 is a heating liquid taken out of the heating tank 112 from a position near the position where the wire 101 heated in the heating tank 112 is pulled up from the liquid sodium 113 for heating. Liquid metal sodium heater 109 for heating metal sodium 113, impurity removing device 9 for removing impurities from heating liquid metal sodium 113, and heating tank 1 for heating liquid metal sodium 113 after heating and impurity removal.
A circulation pump 10 for reflux is provided on the inlet side of the pump 12.

【0074】加熱槽112は断面U字状を成しており、
線材101の入口部及び出口部にはシールロール103
が設けられている。入口側のシールロール103には入
口ガス空間(不活性ガス空間)104が連接されてお
り、この入口ガス空間104はシールロール110によ
って大気から遮断され、不活性ガスによって雰囲気がコ
ントロールされている。
The heating tank 112 has a U-shaped cross section.
A seal roll 103 is provided at the entrance and exit of the wire rod 101.
Is provided. An inlet gas space (inert gas space) 104 is connected to the seal roll 103 on the inlet side. The inlet gas space 104 is shut off from the atmosphere by a seal roll 110, and the atmosphere is controlled by the inert gas.

【0075】また、入口ガス空間104のシールロール
110の上流側には、処理前の線材101が貯えられた
捲取機102が配置されている。
On the upstream side of the seal roll 110 in the inlet gas space 104, a winding machine 102 in which a wire 101 before processing is stored is arranged.

【0076】さらに、加熱槽112と冷却槽3との間に
は保温槽105が配置されており、この保温槽105
は、加熱槽112の出口及び冷却槽3の入口に、シール
ロール103、103を介して連接している。保温槽1
05は大気から遮断され、不活性ガスでコントロールさ
れており、その内部を通過する線材101が一定温度に
保たれるように不活性ガス空間の温度が制御されてい
る。
Further, a heat retaining tank 105 is disposed between the heating tank 112 and the cooling tank 3.
Is connected to the outlet of the heating tank 112 and the inlet of the cooling tank 3 via seal rolls 103, 103. Insulation tank 1
05 is shielded from the atmosphere and controlled by an inert gas, and the temperature of the inert gas space is controlled so that the wire 101 passing through the inside is maintained at a constant temperature.

【0077】次に、本実施形態による金属材料の処理装
置によって線材101を加熱及び冷却処理して、線材1
01の組織を微細化する方法について説明する。
Next, the wire material 101 is heated and cooled by the metal material processing apparatus according to the present embodiment, and
A method for making the structure No. 01 finer will be described.

【0078】先ず、捲取機102から出た線材101は
入口ガス空間104を通り、加熱槽112に入り、加熱
用液体金属ナトリウム113と直接接触して熱交換する
事により所定の温度まで昇温され、しかる後に保温槽1
05に入る。保温槽105において線材101は、所定
の時間にわたって一定温度に保たれる。
First, the wire 101 coming out of the winding machine 102 passes through the inlet gas space 104, enters the heating tank 112, and comes into direct contact with the heating liquid metal sodium 113 to exchange heat and reach a predetermined temperature. Insulation tank 1
Enter 05. In the heat retaining tank 105, the wire 101 is kept at a constant temperature for a predetermined time.

【0079】保温槽105を出た線材101は冷却槽3
に入り、吹付けノズル5から噴出される最も低温となっ
た冷却用液体金属ナトリウム4に接して急速冷却され
る。しかる後、線材101は、冷却槽3の液体金属ナト
リウム4に浸漬され、所定の時間にわたって所定の温度
に保たれる。
The wire 101 that has exited the heat retaining tank 105 is
And the liquid metal sodium 4 for cooling, which is discharged from the spray nozzle 5 and has the lowest temperature, is rapidly cooled. Thereafter, the wire 101 is immersed in the liquid metal sodium 4 in the cooling bath 3 and is maintained at a predetermined temperature for a predetermined time.

【0080】その後、線材101は冷却槽3を出て出口
ガス空間106に入り、表面に付着した液体金属ナトリ
ウム4を除去回収する為に、ガス吹付けノズル12から
不活性ガスが吹き付けられ、表面に付着した液体金属ナ
トリウムが除去される。その後、出口ガス空間106か
ら出た線材101は、さらに洗浄槽107に入り、ここ
で洗浄された後に乾燥され、集束装置108により巻き
取られる。
Thereafter, the wire rod 101 exits the cooling bath 3 and enters the outlet gas space 106. In order to remove and recover the liquid metal sodium 4 adhering to the surface, an inert gas is blown from the gas blowing nozzle 12 to remove the surface. The liquid metal sodium adhered to is removed. Thereafter, the wire 101 that has exited from the outlet gas space 106 further enters the cleaning tank 107, where it is washed and dried, and is wound up by the focusing device 108.

【0081】また、加熱槽112の液体金属ナトリウム
113は線材101と熱交換し、冷却され、流出し、不
純物除去装置9、循環ポンプ10、液体金属ナトリウム
加熱器109を通り、所定の温度に昇温され、加熱槽1
12に入り、循環使用される。 一方、冷却槽3の液体
金属ナトリウム4は線材101から熱を奪い高温になっ
て冷却槽3から出て、液体金属ナトリウム冷却器8、不
純物除去装置9、循環ポンプ10を経て冷却槽3に戻
り、循環再使用される。
The liquid metal sodium 113 in the heating tank 112 exchanges heat with the wire 101, is cooled, flows out, passes through the impurity removing device 9, the circulation pump 10 and the liquid metal sodium heater 109, and rises to a predetermined temperature. Heated, heating tank 1
12 and is recycled. On the other hand, the liquid metal sodium 4 in the cooling tank 3 deprives the wire 101 of heat and becomes high temperature, exits the cooling tank 3, and returns to the cooling tank 3 via the liquid metal sodium cooler 8, the impurity removing device 9, and the circulation pump 10. Reused, circulating.

【0082】また、本装置の安全性を確保する為に、液
体金属ナトリウムと大気との直接接触を避けるべく、加
熱槽112の入口側に入口ガス空間104を設けたの
で、万一加熱槽112から液体金属ナトリウム113や
その蒸気が流出しても、この入口ガス空間104で安全
に捕獲回収できる。
In order to ensure the safety of the present apparatus, the inlet gas space 104 is provided on the inlet side of the heating tank 112 in order to avoid direct contact between the liquid metal sodium and the atmosphere. Even if the liquid metal sodium 113 and its vapor flow out of the inlet gas space 104, it can be safely captured and recovered.

【0083】また、線材101の表面に液体金属ナトリ
ウム4が付着している可能性がある加熱槽112の出口
から冷却槽3の入口までは、大気を遮断して不活性ガス
でコントロールされた保温槽105を配置している。
Further, from the outlet of the heating tank 112 to the inlet of the cooling tank 3 where the liquid metal sodium 4 may be attached to the surface of the wire 101, the atmosphere is shut off and the temperature is controlled by an inert gas. A tank 105 is provided.

【0084】以上述べたように本実施形態による金属材
料の処理装置及び方法によれば、上述した第1実施形態
と同様の効果が得られると共に、加熱槽112内の加熱
用液体金属ナトリウム113によって線材101を加熱
するようにしたので、加熱部の構成を小型化することが
可能であり、且つ加熱時に線材101の表面に酸化物等
のスケールが付着することがなく、従来必要であったス
ケール除去装置が不要となり、さらに、短時間で線材1
01を加熱できるので生産性が向上する。
As described above, according to the apparatus and method for treating a metal material according to the present embodiment, the same effects as those of the above-described first embodiment can be obtained, and the heating liquid metal sodium 113 in the heating tank 112 can be used. Since the wire 101 is heated, the configuration of the heating unit can be reduced in size, and a scale such as an oxide does not adhere to the surface of the wire 101 during heating. The removal device becomes unnecessary, and the wire 1
Since 01 can be heated, productivity is improved.

【0085】第3実施形態 次に、本発明の参考例としての第3実施形態による金属
材料の処理装置及び方法について図5を参照して説明す
る。なお、上述した第1及び第2実施形態の構成要素と
実質的に同一の機能を果たす構成要素には同一符号を付
して説明する。
Third Embodiment Next, a metal material processing apparatus and method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that components having substantially the same functions as those of the above-described first and second embodiments are denoted by the same reference numerals and described.

【0086】本実施形態による金属材料の処理装置は、
鋼材等の金属材料を移動させながら熱間及び冷間での圧
延を行う装置であり、図5に示したように、金属材料2
04の移動方向の上流側には上流側圧延ロール202a
及びその押えロール201aが配置され、下流側には下
流側圧延ロール202b及びその押えロール201bが
配置されている。
The processing apparatus for a metal material according to the present embodiment
This is an apparatus that performs hot and cold rolling while moving a metal material such as a steel material. As shown in FIG.
04 on the upstream side in the moving direction of the
And a press roll 201a thereof, and a downstream roll 202b and a press roll 201b thereof are disposed downstream.

【0087】また、本装置は、上流側圧延ロール202
aと下流側圧延ロール202bとの間に配置され、金属
材料204の表面に冷却用液体金属ナトリウム4を吹付
けて金属材料204を急速冷却する吹付けノズル(ナト
リウム噴射手段)5と、吹付けノズル5により冷却され
た金属材料204の表面に不活性ガスを吹付けて金属材
料204の表面に付着している冷却用液体金属ナトリウ
ム4を除去するガス吹付けノズル(不活性ガス噴出手
段)12と、を備えている。ガス吹付けノズル12には
不活性ガス供給配管13が接続されている。
Further, the present apparatus comprises an upstream rolling roll 202
a spray nozzle (sodium injection means) 5 that is disposed between a and the downstream rolling roll 202b and sprays the cooling liquid metal sodium 4 onto the surface of the metal material 204 to rapidly cool the metal material 204; A gas spray nozzle (inert gas jetting means) 12 for blowing an inert gas onto the surface of the metal material 204 cooled by the nozzle 5 to remove the cooling liquid metal sodium 4 attached to the surface of the metal material 204. And An inert gas supply pipe 13 is connected to the gas blowing nozzle 12.

【0088】吹付けノズル5及びガス吹付けノズル12
は、蓋205を有する冷却容器206に内包されて大気
空間から隔離されている。また、冷却容器206におけ
る金属材料204の入口部及び出口部には、シールロー
ル203a、203bがそれぞれ設けられている。
Spray nozzle 5 and gas spray nozzle 12
Is enclosed in a cooling container 206 having a lid 205 and is isolated from the atmospheric space. In addition, seal rolls 203a and 203b are provided at the entrance and exit of the metal material 204 in the cooling vessel 206, respectively.

【0089】また、本装置はナトリウム循環冷却手段2
0を備えており、このナトリウム循環冷却手段20は、
液体金属ナトリウム冷却器8、不純物除去装置9、及び
循環ポンプ10を備えている。そして、ナトリウム循環
冷却手段20は、冷却容器206の下部に溜まった冷却
用液体金属ナトリウム4を冷却容器206外に取り出
し、冷却及び不純物除去を行った後に吹付けノズル5に
還流する。
Further, the present apparatus is provided with a sodium circulation cooling means 2.
0, and the sodium circulation cooling means 20
A liquid metal sodium cooler 8, an impurity removing device 9, and a circulation pump 10 are provided. Then, the sodium circulating cooling means 20 takes out the cooling liquid metal sodium 4 accumulated in the lower part of the cooling vessel 206 out of the cooling vessel 206, and after cooling and removing impurities, returns to the spray nozzle 5.

【0090】次に、本実施形態による金属材料の処理装
置によって金属材料204を加熱及び冷却処理して、金
属材料204の組織を微細化する方法について説明す
る。
Next, a method of heating and cooling the metal material 204 by the metal material processing apparatus according to the present embodiment to refine the structure of the metal material 204 will be described.

【0091】先ず、ホットストリップミルなど熱間で上
流側圧延ロール202aにより所定の厚さまで圧延され
た金属材料204は、冷却槽3内のカバーガス空間11
にシールロール203aを通って入り、金属材料204
の上下に設けられた吹付けノズル5から吹き出る液体金
属ナトリウム4により急速冷却される。
First, the metal material 204 that has been hot rolled to a predetermined thickness by the upstream rolling roll 202a such as a hot strip mill is supplied to the cover gas space 11 in the cooling tank 3.
Through the seal roll 203a and the metallic material 204
Is rapidly cooled by the liquid metal sodium 4 blown out from the spray nozzles 5 provided above and below.

【0092】次に、同じく金属材料204の上下に設け
られたガス吹付けノズル12から出る不活性ガスにより
金属材料204の表面に付着した液体金属ナトリウム4
が除去され、シールロール203bを通ってカバーガス
空間11から出て、さらに必要に応じて圧延ロール20
2bにより圧延され、巻き取られる。
Next, the liquid metal sodium 4 adhered to the surface of the metal material 204 by an inert gas coming out of a gas spray nozzle 12 also provided above and below the metal material 204.
Is removed from the cover gas space 11 through the seal roll 203b, and if necessary,
Rolled and wound by 2b.

【0093】一方、吹付けノズル5から出た液体金属ナ
トリウム4は冷却容器206下部に溜めるか、もしくは
冷却用器206の下方にドレン配管(図示せず)で繋が
れた液体金属ナトリウムダンプタンクに溜め、それから
液体金属ナトリウム冷却器8で冷却され、不純物除去装
置9で液体金属ナトリウム4中の酸化物、水酸化物、炭
化物等の不純物を除去し、循環ポンプ10により加圧さ
れて吹付けノズル5に送られ、循環再使用される。
On the other hand, the liquid metal sodium 4 discharged from the spray nozzle 5 is stored in a lower portion of the cooling vessel 206 or is transferred to a liquid metal sodium dump tank connected to a drain pipe (not shown) below the cooling vessel 206. The liquid metal sodium is cooled and cooled by a liquid metal sodium cooler 8, and impurities such as oxides, hydroxides, and carbides in the liquid metal sodium 4 are removed by an impurity removing device 9. 5 to be recycled and reused.

【0094】以上述べたように本実施形態による金属材
料の処理装置及び方法によれば、上述した第1及び第2
実施形態と同様の効果が得られると共に、金属材料20
4を液体金属ナトリウム4で急速冷却する直前または直
後に圧延ローラ202a、202bにより圧延加工する
事により、金属材料204の内部の結晶構造を物理的に
細かくするとともに、内部に歪みエネルギーを加える事
により、圧延加工後の結晶核を増やし、より微細な結晶
や組織の金属材料204を形成することができる。
As described above, according to the apparatus and method for processing a metal material according to the present embodiment, the first and second metal materials described above are used.
The same effects as in the embodiment can be obtained, and the metal material 20
4 is rolled by rolling rollers 202a and 202b immediately before or immediately after being rapidly cooled with liquid metal sodium 4, thereby making the internal crystal structure of the metal material 204 physically fine and applying strain energy to the inside. In addition, the number of crystal nuclei after rolling can be increased, and the metal material 204 having finer crystals and texture can be formed.

【0095】第4実施形態 次に、本発明の第4実施形態による金属材料の処理装置
及び方法について図6を参照して説明する。なお、上述
した第1乃至第3実施形態の構成要素と実質的に同一の
機能を果たす構成要素には同一符号を付して説明する。
Fourth Embodiment Next, an apparatus and a method for processing a metal material according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that components having substantially the same functions as those of the above-described first to third embodiments are denoted by the same reference numerals and described.

【0096】本実施形態による金属材料の処理装置はア
モルファス金属の製造に適したものであって、図6に示
したように、溶融状態の金属材料302を収容するルツ
ボ301と、このルツボ301の出口ノズル303から
流下した金属材料302がその表面に付与される、回転
する冷却ロール304と、を備えている。冷却ロール3
04は、その上端部分を残して、冷却槽3の液体金属ナ
トリウム4の中に没している。
The apparatus for processing a metal material according to the present embodiment is suitable for producing an amorphous metal. As shown in FIG. 6, a crucible 301 for accommodating a metal material 302 in a molten state and a crucible 301 for the crucible 301 are provided. A rotating cooling roll 304 to which the metal material 302 flowing down from the outlet nozzle 303 is applied to the surface thereof. Cooling roll 3
04 is submerged in the liquid metal sodium 4 of the cooling bath 3 except for the upper end portion.

【0097】また、本装置は、冷却ロール304上で凝
固する金属材料305の上面に冷却用液体金属ナトリウ
ム4を直接吹付けて金属材料305を急速冷却する第1
の吹付けノズル(第1のナトリウム噴射手段)5aと、
冷却ロール304の表面と冷却ロール304上で凝固す
る金属材料305の下面との間に冷却用液体金属ナトリ
ウム4を直接吹付ける第2の吹付けノズル(第2のナト
リウム噴射手段)5bとを有する。
Further, in the present apparatus, the cooling liquid metal sodium 4 is directly sprayed on the upper surface of the metal material 305 solidified on the cooling roll 304 to rapidly cool the metal material 305.
Spraying nozzle (first sodium injection means) 5a,
A second spray nozzle (second sodium spraying means) 5b for directly spraying the cooling liquid metal sodium 4 between the surface of the cooling roll 304 and the lower surface of the metal material 305 solidified on the cooling roll 304; .

【0098】さらに、この処理装置は、冷却槽3内の冷
却用液体金属ナトリウム4を循環させ且つ冷却するナト
リウム循環冷却手段20を備えており、このナトリウム
循環冷却手段20は、冷却用液体金属ナトリウム4を冷
却槽3外に取り出す吸い出し側配管7と、吸い出し側配
管7で取り出した冷却用液体金属ナトリウム4を冷却す
る液体金属ナトリウム冷却器8と、冷却用液体金属ナト
リウム4から不純物を除去する不純物除去装置9と、冷
却及び不純物除去を行った後の冷却用液体金属ナトリウ
ム4を吹付けノズル5a、5bに還流する吐出側配管6
と、吸い出し側配管7から吐出側配管6まで冷却用液体
金属ナトリウム4を循環させる循環ポンプ10とを備え
ている。
Further, this processing apparatus is provided with a sodium circulating cooling means 20 for circulating and cooling the cooling liquid metal sodium 4 in the cooling tank 3, and the sodium circulating cooling means 20 is provided with a cooling liquid metal sodium. Suction-side pipe 7 for taking out 4 from cooling tank 3, liquid metal sodium cooler 8 for cooling cooling liquid metal sodium 4 taken out by suction-side pipe 7, and impurities for removing impurities from cooling liquid metal sodium 4 Removing device 9 and discharge-side pipe 6 for returning cooling liquid metal sodium 4 after cooling and impurity removal to spray nozzles 5a and 5b
And a circulation pump 10 for circulating the cooling liquid metal sodium 4 from the suction side pipe 7 to the discharge side pipe 6.

【0099】なお、図6には図示していないが、冷却槽
3には蓋が設けられ、中に入っている液体金属ナトリウ
ム4の上部には窒素やアルゴンなどの不活性ガスでカバ
ーガス空間11が形成され、その蓋には、外部から空気
が侵入しない様に、シール機構の付いた金属材料30
2、305の入口と出口が設けられている。
Although not shown in FIG. 6, the cooling bath 3 is provided with a lid, and a cover gas space is provided above the liquid metal sodium 4 contained therein by an inert gas such as nitrogen or argon. 11 is formed, and a metal material 30 having a sealing mechanism is provided on the lid so that air does not enter from the outside.
There are 2,305 inlets and outlets.

【0100】次に、本実施形態による金属材料の処理装
置によってアモルファス状の金属材料を連続的に形成す
る方法について説明する。
Next, a method for continuously forming an amorphous metal material by the metal material processing apparatus according to the present embodiment will be described.

【0101】先ずルツボ301で溶融状態になった金属
302は出口ノズル303から流下し、冷却ロール30
4に触れると同時に吹付けノズル5a、5bから噴出す
る液体金属ナトリウム4により急速冷却されて凝固し、
冷却ロール304の回転と共に、冷却槽3内に満たされ
た液体金属ナトリウム4中に入り、所定の温度まで冷却
され、冷却槽3外に搬出される。
First, the metal 302 melted by the crucible 301 flows down from the outlet nozzle 303 and is cooled by the cooling roll 30.
At the same time as touching 4, the liquid metal sodium 4 ejected from the spray nozzles 5a, 5b rapidly cools and solidifies,
With the rotation of the cooling roll 304, the liquid enters the liquid metal sodium 4 filled in the cooling tank 3, is cooled to a predetermined temperature, and is carried out of the cooling tank 3.

【0102】冷却槽3内の液体金属ナトリウム4は吸い
出し側配管7を通って液体金属ナトリウム冷却器8に送
られて冷却され、更に不純物除去装置9で不純物が除去
され、循環ポンプ10により加圧され、吹付けノズル5
a、5bに送られ、循環使用される。
The liquid metal sodium 4 in the cooling tank 3 is sent to the liquid metal sodium cooler 8 through the suction pipe 7 and cooled, and further impurities are removed by the impurity removing device 9 and pressurized by the circulation pump 10. And spray nozzle 5
a, 5b and are recycled.

【0103】以上述べたように本実施形態による金属材
料の処理装置及び方法によれば、溶融状態の金属材料3
02を冷却ロール304上に流下すると共に、冷却ロー
ル304上で凝固する金属材料305の両面から冷却用
液体金属ナトリウム4を直接吹き付けて冷却するように
したので、金属材料302の冷却に際して除熱性能を劣
化させる蒸気膜が金属材料表面に形成されることがな
く、また、スケールの付着もなく、しかも安価で、使用
後の廃液回収や処理が容易である。
As described above, according to the metal material processing apparatus and method according to the present embodiment, the molten metal material 3
02 flows down onto the cooling roll 304, and the cooling liquid metal sodium 4 is directly blown from both surfaces of the metal material 305 solidified on the cooling roll 304 to cool the metal material 302. There is no formation of a vapor film on the surface of the metal material which deteriorates the quality, and there is no scale adhesion, and it is inexpensive, and waste liquid collection and treatment after use are easy.

【0104】そして、従来の方法では得られないよう
な、より厚い帯板状又は線状のアモルファス金属を連続
的に形成したり、より微細な結晶や組織の金属材料を連
続的に形成することができる。
Then, a thicker strip-shaped or linear amorphous metal which cannot be obtained by the conventional method is continuously formed, or a metal material having finer crystals or structure is continuously formed. Can be.

【0105】本実施形態の一変形例としては、凝固した
金属材料305に対して、圧延加工して組織を微細化す
ると共に厚さや形状寸法を整える制御圧延を行うように
することもできる。
As a modified example of the present embodiment, the solidified metal material 305 may be subjected to controlled rolling to refine the structure by rolling and to adjust the thickness and the shape and dimensions.

【0106】本変形例によれば、凝固した金属材料内部
の結晶構造を物理的に細かくすると共に、内部に歪みエ
ネルギーを加えることにより、圧延後の結晶核を増や
し、より微細な結晶や組織で、かつ厚さや形状寸法の整
った金属材料を得ることができる。
According to this modification, the crystal structure inside the solidified metal material is made physically finer, and at the same time, strain energy is applied to the inside, so that the crystal nuclei after rolling are increased, and finer crystals and structures are obtained. In addition, a metal material having a uniform thickness and shape can be obtained.

【0107】第5実施形態 次に、本発明の第5実施形態による金属材料の処理方法
について説明する。本実施形態による金属材料の処理方
法は、溶融状態の金属材料を冷却用液体金属ナトリウム
に接触させることにより、金属材料を急速冷却して凝固
させてアモルファス状の金属材料を形成することを特徴
とする。
Fifth Embodiment Next, a method for processing a metal material according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The method for treating a metal material according to the present embodiment is characterized in that a metal material in a molten state is brought into contact with a cooling liquid sodium metal to rapidly cool and solidify the metal material to form an amorphous metal material. I do.

【0108】そして、溶融状態の金属材料と冷却用液体
金属ナトリウムとの接触は、冷却用液体金属ナトリウム
を貯えた容器の中に溶融状態の金属材料を流し込んだ
り、或いは溶融状態の金属材料に対して冷却用液体金属
ナトリウムを直接吹付けたりすることにより行われる。
The contact between the molten metal material and the cooling liquid metal sodium is performed by pouring the molten metal material into a container containing the cooling liquid metal sodium, or by contacting the molten metal material with the molten metal metal. This is performed by directly spraying liquid metal sodium for cooling.

【0109】本実施形態による金属材料の処理方法によ
れば、冷却材として液体金属ナトリウムを使用すること
により、金属材料の冷却に際して除熱性能を劣化させる
蒸気膜が金属材料表面に形成されることがなく、また、
スケールの付着もなく、しかも安価で、使用後の廃液回
収や処理が容易である。そして、上述した第4実施形態
と同様に、アモルファス状の金属材料やより微細な結晶
や組織の金属材料を連続的に形成することができる。
According to the method for treating a metal material according to the present embodiment, by using liquid metal sodium as a coolant, a vapor film is formed on the surface of the metal material, which deteriorates the heat removal performance when cooling the metal material. Without,
There is no scale adhesion, it is inexpensive, and waste liquid collection and treatment after use are easy. Then, similarly to the above-described fourth embodiment, an amorphous metal material and a metal material having finer crystals and texture can be continuously formed.

【0110】[0110]

【発明の効果】以上述べたように、本発明による金属材
料の処理方法及び装置によれば、溶融状態の金属材料に
液体金属ナトリウムを接触させて急速冷却し、凝固させ
ることによって、アモルファス状の金属材料を連続的に
形成することができる。
As described above, according to the method and apparatus for treating a metal material according to the present invention, liquid metal sodium is brought into contact with a molten metal material, rapidly cooled, and solidified to form an amorphous material. The metal material can be formed continuously.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の参考例としての第1実施形態による金
属材料の処理装置の概略構成を示した斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a metal material processing apparatus according to a first embodiment as a reference example of the present invention.

【図2】800℃の鋼材に液体金属ナトリウム又は水を
吹付けて冷却した時の鋼材表面温度の時間変化を示した
グラフ。
FIG. 2 is a graph showing a time change of a steel material surface temperature when a liquid metal sodium or water is sprayed on a steel material at 800 ° C. to cool the steel material.

【図3】高温流体と低温流体が並んで同方向に流れて熱
交換する並流型と、向かい合う方向に流れて熱交換する
交流型との熱交換器の流体温度変化パターンを示したグ
ラフ。
FIG. 3 is a graph showing fluid temperature change patterns of a heat exchanger of a co-current type in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow side by side in the same direction to exchange heat, and an AC type in which heat flows and heat exchanges in opposite directions.

【図4】本発明の参考例としての第2実施形態による金
属材料の処理装置の概略構成を示した図。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a metal material processing apparatus according to a second embodiment as a reference example of the present invention.

【図5】本発明の参考例としての第3実施形態による金
属材料の処理装置の概略構成を示した図。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a metal material processing apparatus according to a third embodiment as a reference example of the present invention.

【図6】本発明の第4実施形態による金属材料の処理装
置の概略構成を示した図。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a metal material processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】鋼板を加熱冷却する連続焼鈍装置に液体金属ナ
トリウムを適用した時の鋼板温度と液体金属ナトリウム
温度の温度変化パターンを示したグラフ。
FIG. 7 is a graph showing a temperature change pattern of a steel sheet temperature and a liquid metal sodium temperature when liquid metal sodium is applied to a continuous annealing apparatus for heating and cooling a steel sheet.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 鋼材 2 加熱槽(金属材料加熱手段) 3 冷却槽 4 冷却用液体金属ナトリウム 5、5a、5b 吹付けノズル(ナトリウム噴射手段) 8 液体金属ナトリウム冷却器 10 循環ポンプ 11 カバーガス空間(不活性ガス空間) 12 ガス吹付けノズル(不活性ガス噴出手段) 13 不活性ガス供給系 20 ナトリウム循環冷却手段 101 線材 103、110、203a、203b シールロール 104 入口ガス空間(不活性ガス空間) 105 保温槽 106 出口ガス空間(不活性ガス空間) 109 液体金属ナトリウム加熱器 111 ナトリウム循環加熱手段 112 加熱槽(金属材料加熱手段) 113 加熱用液体金属ナトリウム 201a、201b 押さえロール 202a、202b 圧延ロール 204、305 金属材料 206 冷却用器 301 ルツボ 302 溶融状態の金属材料 304 冷却ロール Reference Signs List 1 steel material 2 heating tank (metal material heating means) 3 cooling tank 4 cooling liquid metal sodium 5, 5a, 5b spraying nozzle (sodium injection means) 8 liquid metal sodium cooler 10 circulation pump 11 cover gas space (inert gas) 12) Gas blowing nozzle (inert gas jetting means) 13 Inert gas supply system 20 Sodium circulation cooling means 101 Wire rod 103, 110, 203a, 203b Seal roll 104 Inlet gas space (inert gas space) 105 Heat insulation tank 106 Outlet gas space (inert gas space) 109 Liquid metal sodium heater 111 Sodium circulation heating means 112 Heating tank (metal material heating means) 113 Liquid metal sodium for heating 201a, 201b Pressing roll 202a, 202b Rolling roll 204, 305 Metal material 206 Cooling device 01 crucible 302 metal material 304 cooling roll in the molten state

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C21D 9/52 102 C21D 9/52 102 104 104 F28C 3/08 F28C 3/08 Z ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) C21D 9/52 102 C21D 9/52 102 104 104 F28C 3/08 F28C 3/08 Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】金属材料を加熱して溶融状態とし、溶融状
態の前記金属材料を冷却用液体金属ナトリウムに接触さ
せることにより、前記金属材料を急速冷却して凝固さ
せ、これによりアモルファス状の金属材料を形成するこ
とを特徴とする金属材料の処理方法。
1. A metal material is heated to a molten state, and the metal material in a molten state is brought into contact with cooling liquid sodium metal to rapidly cool and solidify the metal material, thereby forming an amorphous metal material. A method for treating a metal material, comprising forming a material.
【請求項2】溶融状態の前記金属材料と前記冷却用液体
金属ナトリウムとの接触は、前記冷却用液体金属ナトリ
ウムを貯えた容器の中に溶融状態の前記金属材料を連続
的に流し込み、或いは連続的に供給される溶融状態の前
記金属材料に対して前記冷却用液体金属ナトリウムを直
接吹付けることにより行われ、これによりアモルファス
状の金属材料を連続的に形成することを特徴とする請求
項1記載の金属材料の処理方法。
2. The contact between the molten metal material and the cooling liquid metal sodium is performed by continuously pouring the molten metal material into a container storing the cooling liquid metal sodium, or 2. The method according to claim 1, wherein the cooling is performed by directly spraying the liquid metal sodium for cooling onto the molten metal material supplied in a molten state, whereby an amorphous metal material is continuously formed. A method for treating a metal material as described above.
【請求項3】金属材料を加熱して溶融状態とし、回転す
る冷却ロール上に溶融状態の前記金属材料を付与して冷
却し、凝固させる金属材料の処理方法において、前記冷
却ロール上で凝固する前記金属材料の上面に冷却用液体
金属ナトリウムを直接吹付けて急速冷却し、これにより
アモルファス状の金属材料を連続的に形成することを特
徴とする金属材料の処理方法。
3. A method for treating a metal material in which the metal material is heated to a molten state, and the molten metal material is applied to a rotating cooling roll, cooled and solidified, and solidified on the cooling roll. A method for treating a metal material, wherein a cooling liquid metal sodium is directly sprayed on an upper surface of the metal material to rapidly cool the metal material, thereby continuously forming an amorphous metal material.
【請求項4】前記冷却ロールの表面と前記冷却ロール上
で凝固する前記金属材料の下面との間にも冷却用液体金
属ナトリウムを直接吹付けて前記金属材料をその両面か
ら急速冷却することを特徴とする請求項3記載の金属材
料の処理方法。
4. A method of directly cooling liquid metal sodium for cooling also between a surface of the cooling roll and a lower surface of the metal material solidified on the cooling roll to rapidly cool the metal material from both surfaces. The method for treating a metal material according to claim 3, wherein:
【請求項5】溶融状態の前記金属材料が凝固した直後
に、圧延加工して組織を微細化すると共に厚さや形状寸
法を整える制御圧延を行うことを特徴とする請求項1乃
至4のいずれか一項に記載の金属材料の処理方法。
5. The method according to claim 1, wherein, immediately after the molten metal material solidifies, controlled rolling is performed to refine the structure by rolling and to adjust the thickness and shape dimensions. A method for treating a metal material according to claim 1.
【請求項6】溶融状態の金属材料を収容するルツボと、
前記ルツボから流出した前記金属材料がその表面に付与
される、回転する冷却ロールと、前記冷却ロール上で凝
固する前記金属材料の上面に冷却用液体金属ナトリウム
を直接吹付けて前記金属材料を急速冷却するナトリウム
噴射手段と、前記冷却用液体金属ナトリウムを大気から
隔離する不活性ガス空間と、を備えたことを特徴とする
金属材料の処理装置。
6. A crucible containing a metal material in a molten state,
The metal material flowing out of the crucible is applied to the surface thereof, and a rotating cooling roll, and the cooling liquid metal sodium is directly sprayed on the upper surface of the metal material solidified on the cooling roll to rapidly cool the metal material. An apparatus for treating a metal material, comprising: sodium injection means for cooling; and an inert gas space for isolating the liquid sodium metal for cooling from the atmosphere.
【請求項7】前記冷却ロールの表面と前記冷却ロール上
で凝固する前記金属材料の下面との間に冷却用液体金属
ナトリウムを直接吹付ける追加のナトリウム噴射手段を
有することを特徴とする請求項6記載の金属材料の処理
装置。
7. An additional sodium injection means for directly spraying cooling liquid metal sodium between a surface of the cooling roll and a lower surface of the metal material solidified on the cooling roll. 7. An apparatus for processing a metal material according to claim 6.
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JP2007523745A (en) * 2003-02-28 2007-08-23 ゾー ウント ゾー ゾマーホーファー オッフェネ エアヴェルプスゲゼルシャフト Continuous casting method
JP2009533225A (en) * 2006-04-12 2009-09-17 ゾー ウント ゾー ゾマーホーファー オッフェネ エアヴェルプスゲゼルシャフト Strip continuous casting

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