JP4471833B2 - スチールワイヤを冷却し及び／又はすすぎ洗いするための装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１本のスチールワイヤ及び／又はリボンを冷却し且つ／又はすすぎ洗いするための装置に関する。

スチールワイヤの変態を行わせるために、スチールワイヤを焼入れするように構成されたワイヤ用の冷却浴が長い間知られている。例えば、等温焼入れを含むスチールワイヤのパテンティング、すなわち、ワイヤをほぼ等温に維持してパーライト変態帯域に持っていくためにオーステナイト温度で行われる一種の急速冷却を挙げることができる。
冷却すべきワイヤが浸される浴に、溶融鉛又はソルトの浴を使用する方法が知られている。非常に効果的であるこれらの方法は、現在、環境に有害で危険であるという理由で禁止されるべきである。

水の浴を使用する方法も知られている。乱れのない層流を有する水の浴内での浸し中、冷却すべきワイヤの周りすべてに薄膜状蒸気が形成され、この薄膜状蒸気は、冷却速度を遅らせる（例えば、欧州特許出願公開第Ａ０２１６４３４号明細書参照）。
冷却の強さ及び速度を慎重に制御し且つワイヤのパーライト変態中にワイヤをできるだけ等温に保つために、冷却すべきワイヤの周りに薄膜状蒸気が形成されるたびに、種々の水の浴と水の浴との間又は空気による冷却と冷却との間、ワイヤを、薄膜状蒸気を除去するいくつかの層流水の浴の中に通すことが提案されている（例えば、欧州特許第Ｂ０５２４６８９号明細書参照）。かかる方法は、いつスチールワイヤが要求温度に達したかを正確に決定するための適用法及び計算が技術的に非常に困難であるという欠点を有している。
処理すべきワイヤに高圧水噴流を噴きつけるノズルを有するスチールワイヤ冷却装置も知られている（ベルギー国特許第Ａ８３２３９１号明細書参照）。この極めて複雑な装置は、冷却温度の微調整を不可能にし、高圧循環ポンプ管路、リザーバ及び詰まりの問題のおそれがあるノズルを必要とする。
例えば酸洗い浴の前及び／又は後に、スチールワイヤをすすぎ洗いする水の浴も知られている。

従来技術によるこれらすべての液体の浴は、多大なエネルギーを消費する液体ポンプ装置を必要とすることに注目すべきである。
本発明の目的は、上述した欠点を解決することができる簡単で安価な装置を提供することにある。

この課題は、本発明の装置によって解決され、本発明の装置は、少なくとも１本のスチールワイヤ及び／又はリボンを冷却し且つ／又はすすぎ洗いするための装置であって、少なくとも１本のスチールワイヤ及び／又はリボンを移動させるためにそれを駆動する手段と、冷却及び／又はすすぎ洗い用の液体を収容する容器又はタンクとを有し、このタンクは、一定数の継続する液体カーテンが乱流で流れる出口を備え、少なくとも１本のスチールワイヤ及び／又はリボンが液体カーテンを通り抜け、更に、なすべき冷却及び／又はすすぎ洗いに応じて、少なくとも１本のスチールワイヤ及び／又はリボンが通り抜けるべき継続する液体カーテンの数を調整する手段を有している。

この装置は、熱交換に好ましくない薄膜状蒸気がワイヤ又はリボンの周りに形成されることなしに、冷却液体とワイヤ又はリボンとの間の接触が直接行われるという利点を有している。ワイヤの移動速度とワイヤの移動方向に対して横断方向に流れる各カーテンの流速とを組合せれば、冷却液体は、ワイヤの周りに薄膜状蒸気を形成する時間を与えず、液体とスチールワイヤとの熱交換は依然として優れている。

同時に、この方法は、必要なカーテンの数の単なる決定によって、任意の要求された温度のところで冷却を停止させることができる利点を提供する。このことは、スチール内にマルテンサイトを出現させる過剰に急速な焼入れを回避することが必要なスチールワイヤのパテンティングの場合、特に重要であり、スチールの多くの場合に回避すべきことである。この目的のために、ワイヤの移動速度及び冷却液体の流量並びに冷却すべきワイヤの直径に従って、通り抜けるべきカーテンの数を単に調整すれば十分である。この調整は、必要な温度に到達するように余分なカーテンを停止させたり必要なカーテンを開始させたりすれば十分であるので、簡単である。これと同じ調整は、すすぎ洗いにも適しており、使用すべきカーテンの数は、同じ方法で非常に簡単に決定される。

本発明による装置の１つの実施形態によれば、移動している少なくとも１本のワイヤ及び／又はリボンの下にタンクが配置され、装置はまた、上述した液体カーテンを上向きの乱流で噴出させる手段を有している。冷却液体は、連続噴出部の仕方で圧力下で噴出され、従って、非常な乱流で噴出される。有利なことには、上向き乱流カーテンは、てっぺんと、このてっぺんから各上向き乱流カーテンの少なくとも一方の側への乱流液体の落下部とを有し、少なくとも１本のスチールワイヤ及び／又はリボンはまた、かかる落下部を通り抜ける。このような噴出部が作られるとき、ワイヤは、冷却又はすすぎ洗いを行う乱流液体の３つの継続的な流れ、すなわち、１つの上昇部及び他の２つの落下部を通り抜け、冷却又はすすぎ洗いは、非常に効果的である。
もちろん、移動しているワイヤよりも上に配置されたタンクを有していてもよいし、冷却液体カーテンを一番上から落下させ又は噴出させてもよい。

本発明の改良実施形態によれば、装置の噴出手段は、タンクの底部分において加圧気泡を供給する手段と、加圧気泡を出口に向かって強制的に案内する手段とを有し、加圧気泡は、液体を上向き乱流液体カーテンの形態で上方に同伴する。スチールに対して不活性なガス、特に空気の使用が好ましい。加圧気泡は、冷却水を同伴し、それと同時に、冷却水の流れを乱流にし、この乱流は、必要とされる直接的な熱交換を促進させる。加えて、気泡による上向きの噴出は、エネルギーのコスト高な消費を必要とせず、任意の冷却液体ポンプ装置を回避すること、すなわち、使用しないことを可能にする。
従来技術における水の使用によって引き起こされる欠点すべてを、本発明による方法によって解消することができるので、冷却及び／又はすすぎ洗い用の液体は、任意適当な液体、水、鉛、液体ソルト、ポリマー、オイル、及び特定の水であってもよい。
従って、本発明の装置は、制御及び調整することが簡単且つ容易であり、汚染がなく安価な材料、すなわち、圧縮空気と冷却水だけを消費することを可能にする形態の装置である。
本発明による装置に関するその他の特徴は、特許請求の範囲の請求項２以降に示されている。
本発明のその他の詳細は、限定することなく、添付図面を参照する以下の説明から明らかになろう。

図面において、同じ又は同様の構成要素を同じ参照符号で示す。
図面の説明において、水によって冷却するための装置を参照する。この説明は、ワイヤをすすぎ洗い用液体ですすぎ洗いする工程又は任意その他の冷却液体で冷却することに適用可能である。

図１及び図２は、冷却水２を収容するタンク１を示している。このタンク１の上に、１又は２以上のスチールワイヤ３が、矢印４で指示する移動方向に移動している。スチールワイヤ３の移動を駆動するための通常の手段を、概略的に、参照番号２３、２４で示す。冷却水２は、入口５によって供給され、オーバーフロー６によって排出される。図示のタンク１では、水頭高さは、約７５０ｍｍＨ₂Ｏ（７３５０Ｐａ）である。オーバーフロー６が底側入口５’と連通し、図示しない熱交換器によって、冷却水２を循環させても良い。タンク１はまた、上向き水カーテンを噴出させる手段を有している。この噴出手段は、タンク１の底のところに互いに平行に且つスチールワイヤ及び／又はリボンの移動方向に対して横断方向に配置された空気供給導管７、８、９を有している。これらの空気供給導管７、８、９はそれぞれ、タンク１の開口を介してカップリング１０、１１、１２によって分配導管１３に接続され、分配導管１３には、ファン１４によって加圧空気が供給されている。各カップリング１０、１１、１２には、閉鎖用バルブが設けられ、閉鎖用バルブは、空気供給導管７、８、９への加圧空気の供給を調整し且つ加圧空気を必要に応じて使用したり使用しなかったりすることを可能にする。

図示の例では、空気供給導管７、８、９には孔があけられ、かくして、タンク１内の冷却水２に加圧気泡を供給する。各空気供給導管７、８、９の上には、２枚の案内プレート１５、１６が、タンク１の長手方向壁３８、３９によってそれと垂直に支持されている。冷却水のレベルよりも上に位置する案内プレート１５、１６の上端部のところにおいて、案内プレート１５、１６は互いに近接し、かくして、細い出口スロットを形成する。空気供給導管よりも少し下に位置する案内プレート１５、１６の下端部のところにおいて、案内プレート１５、１６は、その上端部のところの隙間よりもかなり大きい隙間を有している。かくして、案内プレート１５、１６は、気泡を強制的に上方に案内する屋根のようなものを２つの面の間に形成する。空気圧力が水頭よりも僅かしか大きくない場合、例えば、図示の場合、圧力が約１０００ｍｍＨ₂Ｏ（９８０６Ｐａ）である場合、気泡が上昇しているとき、気泡はタンク内の水を同伴し、乱流水カーテン１７を上方に噴出させる。乱流水カーテンは、そのいちばん上のところで２つに分割され、２つの乱流水の落下部１８、１９を形成し、冷却すべきワイヤは、これらの落下部を通り抜けなければならない。案内プレート１５、１６の対は、２つの隣接した水カーテンの落下部が交差するように十分に近接して且つ継続的に配置されるのが良い。このように、ワイヤは、水の中を連続的に通り抜けるが、それにもかかわらず、ワイヤの周りに薄膜状の水蒸気が形成されるおそれはない。
ある場合、特に、タンクをすすぎ洗いする場合、タンクの上端部を閉鎖し且つ水の落下部１８、１９の方向を決めるためのデフレクタ又は方向変更部２１を有するカバー２０を有していてもよい。

パテンティングすべきスチールの冷却中、製品がスチールのＴＴＴ（変態、温度、時間）曲線と称する変態Ｓ曲線の内側に入る前に、要求される品質に対応する温度に製品を迅速に到達させることが非常に重要であり、そうすることにより、製品は、等温線に沿って変化する。２０個のカーテンのうちの１０個のカーテンを使用する冷却装置によってワイヤがパテンティングされるとき、ワイヤは、これらの１０個の第１のカーテンによってオーステナイト温度よりも低く且つマルテンサイト温度よりも高い温度、詳細には、５００℃〜６８０℃、例えば、約５８０℃まで急速に冷却される。
この温度のところでは、ワイヤは、Ｓ曲線のノーズ部と面するところに位置し、すなわち、Ｓ曲線を通過するのに最小の潜伏時間に対応する温度に位置し、それにより、スチールの構造に影響を与えることがある乱れを回避することを可能にする。
このように、水カーテンによって得られる急速な冷却を、使用する水カーテンの数に応じて達成される要求温度で停止させている。

上述した装置であれば、スチールのマルテンサイト焼入れが要求されたとき、通り抜けるべきカーテンの数を増やせば十分である。例えば、任意の理由で、処理すべきワイヤの直径が小さかったり或いは大きかったりすれば、また、ワイヤの移動が遅かったり或いは速かったりすれば、パテンティング中に使用すべきカーテンの数が増やされたり減らされたりする。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲から逸脱することなしに、多くの変形例があっても良いことを理解すべきである。

本発明によるスチールワイヤ及び／又はリボンを冷却且つ／又はすすぎ洗いするための装置の長手方向断面図である。 図１の平面図である。

Claims (4)

1. 少なくとも１本のスチールワイヤ(３)を移動させるためにそれを駆動する駆動手段(２３，２４)を有する、少なくとも１本のスチールワイヤを冷却し及び／又はすすぎ洗いするための装置であって、
   冷却及び／又はすすぎ洗い用の液体を収容し且つ移動している前記少なくとも１本のスチールワイヤよりも下に配置されたタンク（１）と、一定数の継続する液体カーテンを、上昇する乱流の形態で噴出させる出口を有する噴出手段とを有し、移動している前記少なくとも１本のスチールワイヤが前記液体カーテンを通り抜け、
   前記噴出手段は、加圧された気泡を前記タンクの底部分において供給する手段と、液体を上向き乱流液体カーテンの形態で上方に同伴させる気泡を前記出口に向かって強制的に案内する手段（１５、１６）と、を有し、
   前記強制的に案内する手段は、前記タンク（１）に支持された２枚のプレート（１５，１６）からなり、２枚のプレートはそれらの間に、冷却及び／又はすすぎ洗い用の液体のレベルよりも上に位置する上端部のところにおいて、処理すべき少なくとも１本のワイヤの移動方向と垂直に配置された一様で細い第１の隙間を形成し、前記タンクの底の側に位置する下端部において、第１の隙間よりも大きい第２の隙間を形成し、前記加圧された気泡を供給する手段（７〜９、１３、１４）は、２枚のプレート（１５、１６）の間の前記下端部の側に配置され、
   前記液体カーテンを噴出させる噴出手段は、各液体カーテンが上昇した後、前記第１の隙間に対して前記スチールワイヤの移動方向の少なくとも一方の側に向かって液体の落下部が形成されるように配置され、移動している前記少なくとも１本のスチールワイヤは、前記落下部を通り抜けることを特徴とする装置。
2. 前記液体カーテンを噴出させる噴出手段は、少なくとも２つの隣接したカーテンからの落下部が交差するように互いに配置される請求項１に記載の装置。
3. 更に、移動している前記少なくとも１本のワイヤの上に、上向き乱流形態の前記液体カーテンを前記第１の隙間に対して前記スチールワイヤの移動方向の少なくとも一方の側に向かって拡散させるための逸らし手段(２０，２１)を有し、それにより、前記液体カーテンのところから乱流液体の少なくとも１つの前記落下部を形成し、前記少なくとも１本のスチールワイヤは、前記落下部を通り抜けて移動する、請求項１又は２に記載の装置。
4. 冷却及び／又はすすぎ洗い用の液体カーテンを噴出させる前記噴出手段は、加圧された気泡を供給する一定数の手段（７〜９）を有し、
   更に、加圧された気泡を供給する一定数の手段の各々を必要かどうかに応じて開放したり閉鎖したりする手段（２２）を調整手段として有する、請求項１〜３の何れか１項に記載の装置。

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