JP2721861B2 - 熱間圧延鋼線材の直接急冷方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 （産業上の利用分野） 本発明は、熱間圧延鋼線材の製造方法に関するもの
で、効率的な冷却を図ると共にばらつきの少ない結果を
得しめることのできる方法を提供しようとするものであ
る。

（従来の技術） 熱間圧延鋼線材の調整冷却方法としては、ステルモア
法が代表的なものであり、広く業界に普及している。該
方法は850〜900℃程度の熱間圧延鋼線材を巻き取り機に
よりリング状に形成せしめた後コンベア上に落下させ
て、非同心リング状態で搬送する過程でコンベアの下方
から10〜50m/secの衝風を吹き付けて強制冷却を行ない
鋼線材の高強度化を図るものである。

然し乍ら、このような衝風単味の冷却能力には、自ず
から限界があり、例えば、11mmφ線材における冷却速度
は５〜10℃/sec程度であって、そのため高炭素鋼につい
てはオフラインの鉛パテンティング線材と比較すると、
強度、延性とも相当に劣るのが現状である。又、低、中
炭素鋼においても、ベイナイトあるいはマルテンサイト
等の所謂、過冷組織を得ようとする際には、Mn、Cr、Mo
等の焼き入れ性を向上せしめる元素の添加は避けられ
ず、コスト高を招くという欠点があり、ステンレス鋼の
直接焼き入れについても、冷却速度が小さいため冷却中
に炭化物が析出して軟質な線材を得ることができない。

そこで前述したような欠点を克服する方法として直接
パテンティング方法として温水もしくは塩浴を用いる方
法、直接焼き入れ方法として水槽へ投入する方法等が提
案されたが、温水では鉛浴に匹敵する冷却速度は得られ
ず、塩浴の使用は塩の溶融に時間を要することになりラ
ンニングコストが上昇し、水槽の場合には多目的には使
用できないという欠点がある。

一方、ステルモア法の設備を改善し冷却能力を高める
方法として、衝風1m³当り0.01〜0.05の水を噴霧した
衝風を用いる特開昭51−112721号、衝風に0.06〜0.27
/Nm³の水をミスト状に混合することを特徴とする特
開昭53−138917号、スプレイ水を用いて線材を急冷して
後、熱風で水分を吹き飛ばす特開昭62−214133号、搬
送ローラの上方に水冷ノズル群を設け空冷チャンバーの
上面を線材搬送方向を稜線として傾斜させ水冷せしめ線
材の搬送方向両側に排水せしめるようにした特開昭59
−31831号、冷却の方法装置についてその概念を開示し
たものとして特開昭62−214133、特開昭59−31831
号等が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） 前述したように、ステルモア法自体にも多くの改善案
が提案されているが、、について云えば重なったま
まの線材を単に下方から急冷するだけであり、冷却速度
のバラツキを解決したことにはならない。又、につい
ても同様であって、重なったままの線材を上方から急冷
したものに過ぎず、冷却速度のバラツキを解消したもの
ではない。而もこの発明では急冷後の線材を熱風で吹き
飛ばしているが、線材に吹き飛ばす程の水滴が残るよう
な過冷却では、ベイナイトもしくはマルテンサイト組織
の形成は避け難く、製品は延性に乏しいものにならざる
を得ない。の方法では、上方から水冷するのみで排水
は系外へ排出されるから、下方からの冷却に関しては従
来と変らないことになり、、について云えば、抽象
的概念の開示に過ぎず、実操業における冷却速度の均一
化を示唆するところはない。

本発明はこのような現状に鑑み創案されたものであ
り、上方からの気水ミストと下方からのローラコンベヤ
ロール間に衝風調整プレートを配設した条件下での衝風
または衝風ミストにより効率的且つ均等な冷却を図り、
また適宜に搬送の途中において、押し込み機構により、
リング状鋼線の重なり接触点の位置をずらすように蛇行
せしめながら、効率的な均一冷却を行なう方法を提供し
ようとするものである。

「発明の構成」 （課題を解決するための手段） 前述の目的を達成するために、本発明者等は以下のよ
うな急冷方法を提案する。

（１） 熱間圧延鋼線材を非同心リング状態でロール列
上を搬送する途中において、前記線材の上方からノズル
を用いて、0.5〜10m³/minの水を噴霧して微小粒子とし
た気水ミストを発生させ、上方からの該気水ミストと下
方からのローラコンベヤロール間に衝風調整プレートを
配設した条件下での衝風または衝風ミストによりそれぞ
れ吹付け冷却を行うことを特徴とする熱間圧延鋼線材の
直接急冷方法。

（２） 熱間圧延鋼線材を非同心リング状態でロール列
上を搬送するに際して、コンベヤ両側に交互に設けた案
内手段により、線材の接触点をほぼ連続的にずらしなが
ら蛇行搬送させつつ、前記線材の上方からノズルを用い
て、0.5〜10m³/minの水を気水比200Nm³/m³以下で微小粒
子とした気水ミストを発生させ、上方からの該気水ミス
トと下方からのローラコンベヤロール間に衝風調整プレ
ートを配設した条件下での衝風または衝風ミストにより
それぞれ吹付け冷却を行うことを特徴とする熱間圧延鋼
線材の直接急冷方法。

（３） 熱間圧延鋼線材を非同心リング状態でロール列
上を搬送するに際して、コンベヤ両側に交互に設けた案
内手段により、線材の接触点をほぼ連続的にずらしなが
ら蛇行搬送させつつ、熱間圧延鋼線材を非同心リング状
態で搬送する途中において、前記線材の上方からノズル
を用いて、0.5〜10m³/minの水を噴霧して微小粒子とし
た気水ミストを発生させ、上方からの該気水ミストと下
方からのローラコンベヤロール間に衝風調整プレートを
配設した条件下での衝風または衝風ミストによりそれぞ
れ吹付け冷却を行うことを特徴とする熱間圧延鋼線材の
直接急冷方法。

（作 用） 本発明の基本的特徴はステルモア法の設備を改装し、
熱延線材の搬送途中、コンベヤの上方に気水ミスト発生
用のミストノズルを設けて、所定の水量と定められた気
水比で加圧噴霧することにより微細な気水ミストを発生
せしめ、該気水ミストと下方からのローラコンベヤロー
ル間に衝風調整プレートを配設した条件下での衝風また
は衝風ミストを夫々吹付けることにより効率的且つ均一
化された線材の急冷を図るものである。

次に本発明の構成要件となる冷却条件の数値限定の理
由を述べる。

・ 上方から吹き付ける水量:0.5〜10m³/min。

冷却に用いるミストとしての水量が0.5m³/min未満で
は充分な冷却速度が得られず、期待する組織（マルテン
サイトもしくはベイナイトもしくは微細なフェライト＋
パーライト）も得られない。又、一方10m³/minでは充分
な冷却速度が得られ、それ以上は無駄となるので10m³/m
inを上限とした。

・ 気水比（空気量／水）:200Nm³/m³以下。

気水比が200Nm³/m³を超えると、単位体積中の水粒子
の数が不足して冷却能力が劣るので200Nm³/m³を上限と
した。

具体例として第２図は、0.2wt％Ｃ−1.3wt％（以降wt
は省略する）Mn−Ｂ鋼の変態曲線に冷却曲線を重ねたも
ので、曲線10は従来のステルモア法を、曲線11は本発明
の冷却曲線を示すものである。ステルモア法では冷却速
度が小さく、変態後の組織はフェライト＋パーライトで
あるのに対して、本発明ではマルテンサイトが得られ、
このために高強度の線材ができることが判る。尚、図中
Ｆはフェライト、Ｐはパーライト、Ｂはベイナイト、Ｍ
はマルテンサイトを夫々示すものである。

第３図は熱延後の線材１の搬送途中における重なり状
態を示す平面図である。コンベヤ２の端部においては重
なりが多く層厚になっており、リング状中央部において
は重なりが薄くなっていることが図示されている。

即ち比較的重なりの少ないリング中央部においては、
上下何れかから強制冷却を施しても冷却速度のバラツキ
はさほど大きくないが、コンベヤ両端側の層厚部に対し
て単に上面あるいは下面だけの片面冷却ではその反対面
に位置する線材は殆ど冷却を受けず、冷却速度の大幅な
不均一を招き、この結果組織、強度が大幅にばらつくこ
とになる。このバラツキを防止するには上下両面からの
強制冷却が不可欠となる。本発明においては上面からは
気水ミストを用い、しかも下面から衝風を吹きつけるも
のであるが、その場合においてローラコンベヤのロール
間に上面からの気水ミスト中水分を下面からの衝風中に
混入して衝風ミストとする衝風調整プレートを配設した
ことにより上面からの気水ミスト中水分は略適切にコン
ベヤロール間を通過して下面からの衝風中に混入して衝
風ミストとなっており、上下両面からミスト冷却を行っ
ていることになるので効率的且つ均等な冷却を図らしめ
るものである。即ち衝風はミストを含んでいることが重
要なのであり、この目的のためにミストノズルを線材の
下面側に設置して衝風中に混合しても良い。また層厚部
の冷却を強化するために層厚部に対して横方向からミス
トを吹きつけても良い。

また一般に下から衝風を吹きつけると上面からのミス
トが吹き飛ばされてその効果が失われると考えがちであ
るが、上面からの気水ミストは線材から400mm程度の至
近距離から吹きつけ、しかもローラコンベヤロール間に
衝風調整プレートを配設したことにより少なくとも線材
層を適切に通過してローラコンベヤ部分に達するので、
その流速は充分衝風の速度を上回るものである。

本発明によるものは、必要に応じて供給水の温度を10
〜30℃の間に調節して用いるか、線材の第３冷却帯入り
側の温度を規定する。

冷却水槽が屋外に設置の場合には、一般的には０℃以
下から40℃程度の幅をもってバラツクので、散水の量に
より規制する場合には季節により強度、延性値がばらつ
く原因となる。10〜30℃の範囲とするのは、この温度範
囲の場合、調整に余分のエネルギーを消費しないですむ
からである（尚、水温をこの範囲としても、気温等の影
響も避けられないから、直接線材を測温して冷却率を調
整することが望ましい）。

第16図は後述する第５表ｅの条件において水温が変化
した時の引張り強さにおよぼす影響を示すものであり、
水温が10℃未満では放冷の場合は過冷ぎみとなり、強度
のバラツキが大きくなる。一方30℃を超えると冷却速度
が小さくなり強度が低下することが示されている。

第17図は急冷後の線材の温度を測定して制御した例を
示すもので、第８図に示すような第１〜第４の各冷却帯
よりなる冷却過程において第３冷却帯入り側の温度を43
0〜460℃になるように水量を変化せしめて、引張り強さ
にバラツキを生じないようにした例を示すものである。

本発明においては上記のように使用する水温を予め調
節するか、もしくは第３冷却帯入り側の線材の温度を測
定し水量の増減を図ることができる。設定する線材の温
度範囲は大きさ、材質により適宜基準を変更して実施す
ることは云うまでもない。

又本発明において好ましい操業をなすには上記のよう
に、通常は非同心的に数条の鋼線が重なったそのままの
状態で、第１冷却帯から第４冷却帯まで搬送されるの
を、線材リング間の接触点をずらして均一冷却を行うた
めに、コンベア側壁に交互に設けた線材の押し込み機構
を利用する。即ちこのような押し込み機構については、
第10図（ａ）平面図に示すように、垂直に複数個の細径
ローラー29を取り付けたアングル31をコンベア側壁26に
取り付けて、直進してくるリング状鋼線を、前記細径ロ
ーラーで反対側に押しやるようにして、蛇行せしめるも
のである。細径ローラーを使用したのは、接触抵抗を少
なくすることと、鋼線を傷つけないためであり、蛇行す
るうねりの大きさは離間調節穴33、ピン34により、自由
に変えられるようにした（詳細は実施例で記載）。

第11図（ａ）は蛇行装置により最初重なっていたＰ点
が次第にQ₁〜Q₂へと位置を変えていることを示す模式図
である。このように本発明における線材の押し込み機構
は接触抵抗を小さくし、離間角度の調節も極めて簡単に
できるように配慮してある。

第14図（ａ）は後述する実施例No.4において押し込み
機構を行なった場合の層厚部の冷却床の位置別線材の硬
度分布を示すものであり、（ｂ）の実施例No.5における
押し押み機構を用いない場合に比較して、その均一冷却
の効果の極めて大きいことが対比して示されている。第
15図は蛇行させるための押し込み量と引張強さのバラツ
キの関係を示す。冷却条件は後述する第５表のｄ、ｅに
準ずる。押し込み40mmでバラツキは約半分になり、80mm
で最も小さくなり、100mmではまたやや大きくなる。こ
れは搬送抵抗が大きくなってリングピッチが小さくな
り、重厚部が十分ばらけなくなるからである。30〜100m
mの間で利用することが好ましい。

尚、本発明の好ましい操業をなす場合における押し込
み機構は、リング状線材の重なり接触点を刻々ずらすよ
うにすることが目的であるから、細径ローラーの代りに
細線で編んだベルトを線材の進行速度に合せて回転せし
めて押し込んでもよく、電磁石を用いるかもしくは搬送
用ロールの軸線を傾斜せしめる等して線材の重なり接触
点をずらす機構を採用することができる。

更に本発明のものは、その具体的設備において前記し
た第３〜４冷却帯に必要に応じて保熱カバーを用いるこ
とにより−２℃/sec〜＋３℃/secの徐冷もしくは復熱処
理を行なう。

細径の直接パテンティング等の場合、夏季は問題はな
いが、冬気は過冷マルテンサイトの発生の危険がある場
合にかぎり、保熱カバーを用いる。２℃/secを超える冷
却速度では過冷組織発生の危険があり、一方３℃/secを
超える復熱処理を行なうことは、余分の時間とエネルギ
ーを必要とする。

直接パテンティングにおいては第３冷却帯入り側の温
度が450℃とすると最終冷却帯出側において500℃程度ま
で温めるだけで充分目的は達成される。

線材はリフォーミングタブで集めて徐冷されるから第
３冷却帯からリフォーミングタブまでの間で過冷組織が
発生しない限り未変態オーステナイトが若干残っていて
も差し支えはない。又、この帯域における加熱機構は線
材の焼戻しにも利用することができる。

本発明によるものの具体的実施例では後述するように
衝風ブロワーは第８図に示すように４機使用しているが
適宜増減しうることは勿論である。

冷却に使用する水量は1.6m×9.0mの冷却床の例では30
〜300m³/hrを必要とする。又、上述の冷却床の場合、気
水ノズルの数は50〜300個の間が好ましく50個未満では
冷却能力が不足する。１冷却帯当りの送気管と送水管の
対は10〜40本所定の間隔で配置し線材層厚部が中央部よ
り1.5〜4.0倍繰り返し冷却を受けるように配置する必要
がある。

（実施例） Ｉ 押し込み機構を有しない一般的な場合 第１図は本発明方法を実施するための装置を示す。
（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図であ
り、１は線材、３はコンベア、５は衝風、７は衝風ミス
ト、13は水ヘッダー管、14は空気ヘッダー管、15は送気
管、16は送水管、17は気水スプレーノズル、18は気水ス
プレー、19は衝風ミストの流れ、20は衝風調節用プレー
ト、21は側面ミスト飛散防止カバー、22は衝風チャンバ
ー、23は水溜め、24は電動シリンダー、25は回転軸を示
す。即ち送気管15、送水管16により送られた空気と水
は、ノズル17により混合されて気水ミストとなり、線材
１を上面から冷却する。下方からは衝風５を吹きつけ、
線材１を上下から同時に強制冷却する。線材１の重なり
程度に応じて、リング中央部では気水ミストの量を少な
くし、端部では多くした。又、上面においては、リング
中央部よりも端部にミストノズルの設置個数を多くし
て、均一な冷却速度が得られるようにした。上方からの
気水ミストは線材１を通過してローラコンベヤ３部分に
達するが、下方からの衝風の上昇流に巻き込まれて上昇
し、上下からの気水ミストにより線材１は急冷される結
果となっている。

更に第８図は上記したような装置を線材１の移送ライ
ン方向にそって示した全般的な断面図が示され、この図
においてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとして示されているのは下方か
らの衝風ブロワー４であり、巻き取り機２の下部から温
度計10の設けられている所の間が冷却帯であり、これは
４つの帯域に区分されており、上流の方から第１冷却帯
〜第４冷却帯まであるが、図面では第３〜第４冷却帯に
おいては保熱カバー８が使用されている。ここでは徐冷
もしくは復熱処理（加熱も含む）が行なわれる。

図面には第１冷却帯において上面気水スプレー装置６
が示されている。上面からの気水ミストの噴射を下方か
らの衝風５により衝風は実際には衝風ミスト７となって
いる。線材の搬送用コンベア３はこの第８図では簡単化
して線で記載してあるが、実際には第１図において同じ
符号３で示すようにローラーコンベアであって、そのロ
ール間には衝風調整用プレートが配設されている。

第１図（ａ）のように送気管15、送水管16が、気水ス
プレイノズル17に連結されており、回転軸25により気水
スプレイ装置を反転せしめることができるようになって
いる。このように装置を回転させるのに代えて、これを
軸方向にスライドさせてもよい。

第９図は12mmφ線材をパテンティングする際の気水ス
プレイノズルの配置例を示すものであり、搬送方向に直
角な方向には１列13個、搬送方向に平行な方向には１列
16個のノズルを取り付けてあるが、鋼線材の重なりに応
じた配置としてあり、過疎になっていることが示されて
いる。又、使用する線材の太さ、冷却水の温度等に応じ
てノズルの開閉が自在にできるようになっている。

次に第１図の装置により急冷した例について説明す
る。第１表は供試材の化学成分を示す。Mn−Ｂ鋼、Mn−
Cr−Ｂ鋼はプレストレスコンクリート鋼線用。低Ｃ−Si
−Mn鋼はチェーンピンやボルト用の鋼であり、SUS304は
オーステナイト系ステンレスである。第２表には試験条
件を示す。なお、この試験におけるミスト冷却帯の面積
は1250mm×1800mmである。

即ち第２表におけるａは従来のステルモア法、ｂは衝
風を停止して上部気水ミストのみによる冷却の場合、ｃ
はミストの水量が不足している場合、ｄは気水ミストと
衝風を適正に吹きつけた本発明、ｅはやや水量が多すぎ
る場合、ｆは水スプレーのみの場合の比較例である。次
の第３表にその結果を試験No.毎に示す。線材の温度測
定は放射温度計を使用した。引張試験は１トンの線材の
先端、中央、後端の３個所の各３リングについて、１リ
ングを24等分して行った。また組織の観察は２％ナイタ
ルか10％シュウ酸により腐食して光学顕微鏡を使用し
た。

前記した第３表について説明すると、プレストレスコ
ンクリート用鋼線材の製造においてステルモア法ではMn
−Ｂ鋼を用いるとNo.1に示す如く全く強度が低く、この
ためNo.6に示す如くMn−Cr−Ｂ鋼を用いて150kgf/mm²級
の強度とする必要があった。しかしNo.4に示す如く本発
明によればMn−Ｂ鋼で充分な強度を得るとともにバラツ
キもNo.6より小さくなる。低Ｃ−Si−Mn鋼においてもN
o.7のステルモア法のものよりNo.10の本発明は充分強化
されている。また、SUS304においてはNo.12のステルモ
ア法では冷却速度が小さいため冷却途中で炭化物を析出
し、強度が高い。このため従来はオフラインで溶体化処
理を行わねばならなかったが、本発明によればNo.15に
示す如く炭化物の析出もなく軟質な直接溶体化処理線材
を得ることができる。

No.2、８、13は下から衝風を吹きつけていないので層
厚部の片面のみが急冷されたため強度のバラツキが極め
て大きい。No.3、９、14は水量が不足し、また気水比も
大きいため、冷却能力が不足で充分な高強度化、または
軟質化が達成されていない。No.5、11、16は不必要に水
量が多い場合の例であるが、効果はそれぞれNo.4、10、
15と同じである。また炭素鋼において必要以上に速く冷
却すると割れを発生し易くなり、好ましくない。No.17
〜No.21は何れも本発明例であって、何れも好ましい品
質となっている。

第４図にはNo.7、８、10の例について半リング内の位
置別バラツキを示す。０゜、180゜はコンベヤ中央の位
置であり、90゜はコンベヤ端の最も重なりの大きい位置
である。No.7のステルモア法においては強度が低い、N
o.8の上面ミスト冷却だけでは層厚部が均一に冷却され
ないため90゜の位置を中心に大きくばらついている。こ
れに対して上面からノズルによる気水ミスト冷却、下面
から衝風による冷却を施した本発明No.10は全体が均一
に高強度化されている。

尚、本発明者等は線材の下方から上向きにミストノズ
ルを設けて気水ミストを噴霧することについても検討し
たが、前述の本発明の実施例と差のない結果が得られて
いる。

又第５図には9mmφ線材における衝風速度−水と、冷
却速度の関係を示し、さらに第６図には衝風20m/secに
おける線材の冷却速度と水量の関係を示すが、本発明範
囲内の条件を採用することにより10℃/sec以上の冷却速
度を適切に得ることができる。

又上記したところは15〜30℃の水を用いた場合である
が、本発明によるものは熱水を採用することができ、あ
るいは15℃以下の冷水を用いることができる。即ちこの
ような冷却水の水温と冷却速度の関係を、ミスト冷却お
よびスプレー水冷却の場合について要約して示している
のが第７図であるが、水の温度が30℃を超えた温水ない
し熱水を用いることにより、それ以下の冷水の場合より
冷却能力はそれなりに劣るとしても、よりソフトな衝突
力が得られ、均一冷却が得られる。スプレー水冷却、ミ
スト水冷却の何れの場合においても一般的に0.5m³/min
以上の量とすることにより10℃/sec以上の冷却速度が得
られ、本発明の目的を達することができる。15℃以下の
冷却水であれば冷却速度がより高いものとなる。

II 第10図以下に示した押し込み機構を用いて実施した
場合（但し押し込み機構なしの場合を適宜に示す） 即ち第10図に示した押し込み機構の押し込み量を80mm
とし、第９図に示した第１冷却帯における最大使用時24
7個の気水ノズルにおいて41個のノズルをこの図示のよ
うに閉じて実施した。

第10図において（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、
（ｃ）は（ｂ）図におけるＸ−Ｘ′部でみた側面図であ
るが、（ａ）図については作用の項で説明したので、省
略する。（ｂ）図にはコンベア側壁26に固定されたアン
グル31に、ボルト30を介して細径ローラー29が軸止され
ていることが示されている。板32はローラ間を塞いでい
るものである。

第11図（ａ）は接触点が第10図の蛇行装置により刻々
と移動していく本発明の態様を示したものである。
（ｂ）は従来の線材の重なり接触点が不変のまま移行す
ることを示した図、第12図は従来の設備における縦ロー
ラ27による線材の移動状況（ｂ）と本発明方法における
押し込み機構を採用した場合（ａ）を対比して示した模
式図であり、押し込み機構28により、リング状線材が蛇
行しつつ搬送されることは明らかで、本発明によるもの
が均斉な非同心リング状態での蛇行を得しめることは図
示の如くである。

又このような機構を用いて実施した具体的な冷却条件
は以下の如くである。

空気圧:3.0kgf/cm²G、水圧:2.2kgf/cm²、 空気量:36.3Nm³/hr、水量:14.1/min、 気水比（空気量／水量）:42.9、 衝風素度:30m/sec、 次の第４表には上記のような条件下で本発明者等が採
用した供試材の種類とそれらの化学組成を示すが、鋼Ａ
はピアノ線SWRH82B、鋼Ｂはプレストレス用Mn−Cr−Ｂ
鋼、鋼Ｃはオーステナイト系ステンレス鋼SUS304であ
る。

又上記のように処理したものについてその処理条件と
は第５表に示す如くである。即ち先ず冷却条件の夫々の
特徴を述べると、ａは通常の衝風冷却、ｂはノズル個数
が30個と少ない場合、ｃは119個のノズルを使用してい
るが衝風を併用していない例、ｄは気水ノズル、衝風は
用いたが押し込み機構を利用しなかった例、ｅはｄと同
一条件の他に押し込み機構により80mmの蛇行を行なった
例、ｆはｅよりも冷却を強化し蛇行せしめ急冷後加熱処
理を行なった例である。ｇ、ｈは第２冷却帯にも160個
のノズルを配置して焼入れをした時の例であり、衝風は
第１、第２冷却帯で使用した。ｇは蛇行なし、ｈは蛇行
を行ったものである。ｉ、ｊは気水比Ｏ、即ちスプレー
水を吹き付けた例で、ｉは蛇行なし、ｊは蛇行ありであ
る。ｋは30m³/hrの水をスプレー水として吹き付けた
例、またｌからｐまでは順次気水比を250から０まで下
げていった例であり、ｋからｐまではいずれも蛇行を行
っている。尚、条理時の水温は15℃である。

次の第６表にはそのような処理によって得られた結果
を要約して示すが、本発明によるものは何れにしても好
ましい結果を得ている。

即ち、No.1〜６はSWRH82Bのものであるが、No.1は衝
風冷却のみのため冷却速度が小さく、このため組織は粗
大なパーライトであり、強度、延性は何れも乏しい。

No.2は、気水スプレーされているが、ノズル数、水量
の不足で充分な強度が得られていない。

No.3は、上面からの気水スプレイのみで下方からの衝
風がないため冷却速度が小さくこれも充分な強度は得ら
れていない。

No.4は、本発明の基本的条件を満足したもので、全体
の冷却速度は大きく、引張り強度の最大値、平均値は大
きいが押し込み機構を用いていないため層厚部の局部的
な軟質点が解消されておらず、最小値が小で強度にバラ
ツキが認められる。

No.5は、本発明の基本的条件を満足すると共に押し込
み機構を活用し充分な冷却条件を備えているので高強
度、高延性で、しかもバラツキも少なくオフラインのLP
材に充分匹敵する特性を有している。

No.6は、充分な冷却がなされており、強度、延性とも
LP材の水準以上となっている本発明の実施例である。但
し急冷後過冷組織が発生し易いので、加熱処理をしてそ
の発生を防止するのが望ましい。

尚、通常のLP処理で得られる強度は123kgf/cm²、絞り
40％程度であり、オーステナイト粒は直接パテンティン
グ材よりは大きくなるので絞りは低い。

No.7、No.8はMn−Cr−Ｂ鋼の例であるが、No.7は第２
冷却帯において気水スプレイ冷却を行なっておらず、こ
のため線材がMs点以下に冷却されていないと共に押し込
み機構も使用されていないので本発明の好ましい実施例
となっていないから強度にはそれなりのバラツキが残っ
ている。

No.8は、この点が全て改善されており、バラツキの少
ない高強度、高延性の線材が得られている。

No.9は、ステンレスの溶体化処理に利用した例である
が炭化物の析出もなく低強度、高延性の線材が得られて
いて、本発明の好ましい実施例である。

No.10、11においてはMn−Cr−Ｂ鋼を同じ条件で冷却
している。蛇行ありのNo.11の方が強度バラツキが小さ
いが、蛇行がなくてもNo.1程度のバラツキはこの場合差
しつかえない。

No.12〜17は径の異なるSWRH82Bを試験した例である。

スプレー水を用いたNo.12においても良好な機械的性
質を得ている。

気水比の大きい条件１で試験したNo.13は冷却能力が
やや小さいのと、冷却にムラが出たため強度が低く、組
織も粗大Ｐが混在している。

No.14〜17は各線径に適した条件で冷却しているた
め、何れも良好な機械的性質となっている。

第13図には前記したNo.1の衝風冷却と、No.5の本発明
の冷却を行った場合の線材温度推移を示す。衝風冷却に
おいては820℃から620℃まで冷却するのに34秒必要とし
ている。即ち平均冷却速度は約６℃/secしかない。これ
に対しNo.5の第１冷却帯では17秒で480℃まで急冷され
ている。即ち冷却速度は20℃/secと衝風の３倍以上の大
きさであることが明示されている。

「発明の効果」 以上詳細したように、本発明方法による場合には、従
来のステルモア法の設備を若干改造し、上方からの気水
ミストと下方からの衝風または衝風ミストをローラコン
ベヤロール間に衝風調整プレートを配設した条件下で効
率的に用い、硬鋼線材のDP性向上、非調質PC用の直接焼
入れ、二相組織線材の直接焼入れの如きが可能となり、
炭素鋼において高強度線材を、又ステンレス鋼において
は軟質な線材を製造することができる。更に押し込み機
構の如きを用い非同心リング状態の搬送線材を蛇行せし
めることにより線材の重なり接触点をずらして移送し、
この状態で上方からの気水スプレイを用い、下からの衝
風と併せて効率的な熱処理を行なうことによって本発明
を好ましい条件で実施せしめ、少ない水量で物理的特性
にバラツキの少ない好ましい鋼線材を得ることができ、
業界に益するところは頗る大きいものであるから工業的
にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施される装置の説明図で、
（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図、第
２図は鋼の連続変態曲線に従来のステルモア法と本発明
の冷却曲線を重ねて示した図表、第３図は非同心リング
状線材の搬送手段上における重なり状態を示した平面
図、第４図は本発明法と比較例による線材半リング内の
強度位置別バラツキを示した図表、第５図は衝風速度−
水量と冷却速度の関係を示した図表、第６図は衝風（20
m/sec）における線材の冷却速度と水量の関係を示した
図表、第７図は水温による冷却速度の如何をミスト冷却
とスプレー水冷却について示した図表、第８図は本発明
を実施する装置の１例を示す全般的な断面図である。第
９図は気水スプレイノズルの配置例を示すもの、第10図
は押し込み機構に関する図面で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）図におけるＸ−Ｘ′断
面を示す。第11図は線材の重なりを示すもので（ａ）は
本発明法、（ｂ）は従来方法の例を示す。第12図は線材
の移送形態を模式的に示したもので（ａ）は本発明例、
（ｂ）は従来例を示す。第13図は冷却方法の相違による
冷却帯における線材の温度推移を示したもの、第14図は
重なり接触部の線材の硬度を示した図表、第15図は押し
込み機構による押し込み量と引張り強さのバラツキの関
係を示した図表、第16図は冷却水温と引張り強さの関係
を示す図表、第17図は第３冷却帯入り側温度を一定とし
たときの冷却水量と温度の関係を示したものである。 然してこれらの図面における符号は以下の如くである。 1:線材、2:巻き取り機、3:ローラコンベヤ、4:衝風発生
装置、5:衝風、6:上面気水スプレー装置、7:衝風ミス
ト、8:保熱カバー、9:リフォーミングタブ、10:温度
計、11:水入口、12:空気入口、13:水ヘッダー管、14:空
気ヘッダー管、15:送気管、16:送水管、17:気水スプレ
ーノズル、18:気水スプレー、19:衝風ミストの流れ、2
0:衝風調整用プレート、21:側面ミスト飛散防止カバ
ー、22:衝風チャンバー、23:水溜め、24:電動シリンダ
ー、25:回転軸、26:コンベア側壁、27:太径縦ローラ
ー、28:押し込み機構、29:細径ローラー、30:ボルト、3
1:アングル、32:板、33:離間距離調節穴、34:ピン

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−59015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−138917（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−98428（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−312035（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−6289（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱間圧延鋼線材を非同心リング状態でロー
   ル列上を搬送する途中において、前記線材の上方からノ
   ズルを用いて、0.5〜10m³/minの水を噴霧して微小粒子
   とした気水ミストを発生させ、上方からの該気水ミスト
   と下方からのローラコンベヤロール間に衝風調整プレー
   トを配設した条件下での衝風または衝風ミストによりそ
   れぞれ吹付け冷却を行うことを特徴とする熱間圧延鋼線
   材の直接急冷方法。
2. 【請求項２】熱間圧延鋼線材を非同心リング状態でロー
   ル列上を搬送するに際して、コンベヤ両側に交互に設け
   た案内手段により、線材の接触点をほぼ連続的にずらし
   ながら蛇行搬送させつつ、前記線材の上方からノズルを
   用いて、0.5〜10m³/minの水を気水比200Nm³/m³以下で微
   小粒子とした気水ミストを発生させ、上方からの該気水
   ミストと下方からのローラコンベヤロール間に衝風調整
   プレートを配設した条件下での衝風または衝風ミストに
   よりそれぞれ吹付け冷却を行うことを特徴とする熱間圧
   延鋼線材の直接急冷方法。
3. 【請求項３】熱間圧延鋼線材を非同心リング状態でロー
   ル列上を搬送するに際して、コンベヤ両側に交互に設け
   た案内手段により、線材の接触点をほぼ連続的にずらし
   ながら蛇行搬送させつつ、熱間圧延鋼線材を非同心リン
   グ状態で搬送する途中において、前記線材の上方からノ
   ズルを用いて、0.5〜10m³/minの水を噴霧して微小粒子
   とした気水ミストを発生させ、上方からの該気水ミスト
   と下方からのローラコンベヤロール間に衝風調整プレー
   トを配設した条件下での衝風または衝風ミストによりそ
   れぞれ吹付け冷却を行うことを特徴とする熱間圧延鋼線
   材の直接急冷方法。