JP7141861B2 - 条鋼線材コイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧延により得られた条鋼線材を冷却した後、巻き取ってコイルにする方法に関する。

加熱されたビレットやブルーム等の鋼材を連続圧延して条鋼線材を得、この条鋼線材を冷却した後、巻き取ってコイルにする方法は周知である。このような条鋼線材コイルの製造に供されるシステムは、圧延ラインと冷却ラインと巻取り機とが圧延方向に沿って順に配置されている。冷却ラインは互いに離間した複数の冷却装置からなる。

特許文献１に開示されている圧延方法では、圧延ラインの最終仕上げ圧延機から送られてくる約１０００℃の条鋼線材を、４段の冷却装置で水を掛けることにより段階的に冷却し、最終的に８００℃を超える温度で巻取り機により巻き取るようになっている。

特許文献１は巻き取り装置の具体的な構成および条鋼線材の巻取り方法を開示していない。一般的には、圧延された条鋼線材を疎巻きにする。例えば、特許文献２等に示すように圧延された条鋼線材を支持台上に螺旋を描いて落とし込む。

特開２００９－２４１１３３号公報 特開２００５－２４６４０１号公報

上記のような疎巻きの条鋼線材コイルは、嵩張るとともに安定して保管することができず、保管や運搬の効率が悪かった。
本発明者は、保管や運搬の効率を高めるために、圧延された条鋼線材を密巻きコイルにして巻取ることを検討している。すなわち、巻取り機はスプールとスプールの手前の整列機構を備え、整列機構により条鋼線材を整列させながらスプールを回転させることにより、条鋼線材に張力を加えながら、条鋼線材をスプールに幾重にも密に巻き取る。

しかし、特許文献１のように８００℃を超える熱間変形抵抗が小さい高温域で条鋼線材に張力を加えて条鋼線材を密巻きにすると、巻取り時の条鋼線材自身による締め付け力により断面変形が生じる。また、条鋼線材は巻取り後の温度低下に伴い[オーステナイト]から[フェライト＋パーライト]へと体積膨張を伴う変態が生じるため、密巻きの条鋼線材の断面変形が助長されてしまう。また、冷却ラインの設備長さを抑えつつ、巻取り時の断面変形が生じないような温度にまで強冷すると、条鋼線材の組織がベイナイトやマルテンサイトに変態してしまう。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、圧延ラインで連続圧延することにより得られた条鋼線材を、上記圧延ラインの最終仕上げ圧延機の下流側に配置された冷却ラインにより冷却した後、上記冷却ラインの下流側に配置された巻取り機で巻き取ることにより、条鋼線材コイルを製造し、上記冷却ラインは、間隔をおいて配置された複数の水冷部を備え、上記複数の水冷部間の区間が複数の水冷部間復熱部として提供され、上記複数の水冷部のうち最も下流側に位置する水冷部と巻取り機との間の区間が、最終段復熱部として提供され、上記条鋼線材の表面温度を、上記冷却部を通過する度に低下させ、上記復熱部を通過する度に上記条鋼線材の内部熱により上昇させる条鋼線材コイルの製造方法において、
上記複数の水冷部における上流から１番目の水冷部で、上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点より１００℃以上低くし、上記複数の水冷部間復熱部における上流から１番目の水冷部間復熱部で、上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点以上に上昇させ、上記巻き取り時の上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点以下にし、上記巻取り機はスプールとその手前の整列機構を有し、上記整列機構により整列された上記条鋼線材を上記スプールに密巻きして上記条鋼線材コイルを得ることを特徴とする。

上記方法によれば、巻き取り時に条鋼線材の表面温度がＡ１変態点以下になっているので、条鋼線材を密巻きにしても条鋼線材の断面変形を抑制することができる。
１番目の水冷部で条鋼線材の表面温度がＡ１変態点より１００℃以上低い温度になるように強冷した後、１番目の復熱部で条鋼線材の表面温度をＡ１変態点以上に復熱させるので、急冷に伴うベイナイトやマルテンサイトへの変態を回避することができる。

好ましくは、上記巻き取り時の上記条鋼線材の表面温度を７００℃以下にする。
上記方法によれば、より一層確実に巻取り後の条鋼線材の断面変形を抑制することができる。

好ましくは、上記巻き取り時の上記条鋼線材の表面温度を６２０℃以上とする。
上記方法によれば、条鋼線材を必要以上に冷却することによる冷却ラインの長大化を回避することができる。

好ましくは、上記複数の水冷部における２番目の水冷部で、上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点より１５０℃以上低くし、上記複数の水冷部間復熱部における２番目の水冷部間復熱部で、上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点以上に上昇させる。
上記方法によれば、ベイナイトやマルテンサイトへの変態を回避しつつ、冷却ラインの短縮化に寄与することができる。

好ましくは、上記複数の水冷部における３番目の水冷部で、上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点より２００℃以上低くする。
上記方法によれば、より一層冷却ラインの短縮化ができる。

好ましくは、上記複数の水冷部における上流側の水冷部で、上記条鋼線材の表面温度を上記冷却ラインにおける最低温度にする。
上記方法によれば、より一層冷却ラインの短縮化ができる。

好ましくは、上記複数の水冷部の各々において、上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点より１００℃以上低くする。
上記方法によれば、より確実に巻取り後の条鋼線材の断面変形を抑制しつつ、かつ冷却ラインの短縮化ができる。

上記複数の水冷部の各々の条鋼線材の通過時間に比べて、各水冷部の後に続く水冷部間復熱部での上記条鋼線材の通過時間が長く、上記最終段復熱部での上記条鋼線材の通過時間が、上記水冷部間復熱部での上記条鋼線材の通過時間より長い。
上記方法によれば、条鋼線材の表面の復熱が確実にでき、ベイナイトやマルテンサイトへの変態を確実に回避することができる。

好ましくは、上記複数の水冷部において、上流側水冷部での上記条鋼線材の通過時間が、下流側水冷部での条鋼線材の通過時間より長く、上記複数の水冷部間復熱部において、上流側の水冷部間復熱部での上記条鋼線材の通過時間が、下流側の水冷部間復熱部での条鋼線材の通過時間より短い。
上記方法によれば、上流側では条鋼線材の内部温度が高く表面温度の復熱が速いことに着目して水冷部間復熱部を短くしたので、冷却ラインの短縮化に寄与することができる。

上記条鋼線材の直径が９．５３～１５．９ｍｍであり、上記冷却ラインにおける上記条鋼線材の速度が１１～３５ｍ／ｓｅｃである。

本発明によれば、巻取り後の条鋼線材の断面変形を抑制できる密巻きの条鋼線材コイルを製造することができ、しかも、ベイナイトやマルテンサイトへの変態を回避し、冷却ラインの長大化を回避することができる。

本発明の一実施形態に係る条鋼線材コイルの製造システムを示す概略図である。 上記製造システムの巻取り機を示す概略図である。 上記巻取り機のスプールに密巻きされた条鋼線材コイルを模式的に示す断面図である。 上記製造システムの冷却ラインにおいて、圧延された呼び名Ｄ１０（公称直径９．５３ｍｍ）の条鋼線材の段階的冷却の過程を示すグラフであり、条鋼線材の表面温度を符号Ａ、中心温度を符号Ｂ、平均温度を符号Ｃで示す。 上記製造システムの冷却ラインにおいて、圧延された呼び名Ｄ１３（公称直径１２．７ｍｍ）の条鋼線材の段階的冷却の過程を示すグラフであり、条鋼線材の表面温度を符号Ａ、中心温度を符号Ｂ、平均温度を符号Ｃで示す。 上記製造システムの冷却ラインにおいて、圧延された呼び名Ｄ１６（公称直径１５．９ｍｍ）の条鋼線材の段階的冷却の過程を示すグラフであり、条鋼線材の表面温度を符号Ａ、中心温度を符号Ｂ、平均温度を符号Ｃで示す。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、条鋼線材コイルを製造する製造システムは、圧延方向に沿って直線状に配置された圧延ライン１０と、冷却ライン２０と、巻取り機３０とを備えている。

圧延ライン１０は上流側から下流側に向かって順に配置された加熱炉１１、粗列圧延機１２、中間列圧延機１３、仕上げ圧延機１４、最終仕上げ圧延機１５を有している。加熱炉１１で加熱されたビレットまたはブルームは、粗列圧延機１２、中間列圧延機１３、仕上げ圧延機１４、最終仕上げ圧延機１５で連続圧延されて、段階的にその断面が減面され、最終仕上げ圧延機１５から所望寸法の条鋼線材１となって出てくる。

圧延ライン１０において最終仕上げ圧延機１５の入側（上流側）には入側冷却装置１６が配置されている。この入側冷却装置１６は、仕上げ圧延機１４と入側冷却装置１６との間、または入側冷却装置１６と最終仕上げ圧延機１５との間に配置された温度計の計測値の推移に基づいて入側冷却装置１６への供給水量を制御することにより、最終仕上げ圧延機１５の出口での条鋼線材１の温度が設定温度範囲に入るように調整し、条鋼線材１毎の温度のばらつきを抑制する。

冷却ライン２０は、最終仕上げ圧延機１５の出側（下流側）に配置された冷却装置群により構成されている。冷却装置群は、冷却ライン２０に沿って間隔をおいて配置された７つ（複数）の冷却装置２１～２７を有している。以下、これら冷却装置２１～２７を、上流側から下流側に沿って順に１番目～７番目の冷却装置と言う。これら冷却装置２１～２７により最終仕上げ圧延機１５から出てきた条鋼線材１は段階的に冷却され、巻取り機３０に送られる。

図２に示すように巻取り機３０は、スプール３１と、このスプール３１の直前に配置された整列機構３２とを備えている。整列機構３２の手前には、ピンチローラ３５が配置されている。条鋼線材１がピンチローラ３５に挟まれた状態でスプール３１が図示しない駆動モータにより回転され、条鋼線材１にはピンチローラ３５とスプール３１との間で張力が作用するようにスプール３１の回転が制御される。整列機構３２はスプール３１の回転に伴い、スプール３１の軸方向に往復移動し、条鋼線材１を整列させる。これにより、条鋼線材１は図３に示すように層をなして密に巻かれ、条鋼線材コイル２が得られる。

スプール３１に巻かれた条鋼線材コイル２は、製造ラインから外される。

次に、冷却ライン２０について詳細に説明する。図１では冷却装置２１～２７の配置を概略的に示したが、実際には、下記のように配置されている。隣り合う冷却装置２１～２７のそれぞれの間隔は、最も上流側の１番目の冷却装置２１と２番目の冷却装置２２との間隔Ｄ１が最も狭い。２番目の冷却装置２２と３番目の冷却装置２３との間隔Ｄ２は、間隔Ｄ１の２倍程度に広い。３番目の冷却装置２３から７番目の冷却装置２７までの隣接する各冷却装置の間隔は間隔Ｄ２の２倍程度に広くなっている。最も下流側の７番目の冷却装置２７と巻取り機３０のスプール３１までの距離はさらにその２倍以上となっている。

本実施形態の冷却装置２１～２７は、水が噴射される長さを調節できるようになっている。
以下の説明では、冷却装置２１～２７において実際に水が噴射されて条鋼線材１を冷却する部位を、上流側から順に１番目～７番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷～Ｎｏ．７水冷）という。
隣り合う水冷部のそれぞれの間隔は、最も上流側の１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）と２番目の水冷部（Ｎｏ．２水冷）との間ｄ１が最も狭い。２番目の水冷部（Ｎｏ．２水冷）と３番目の水冷部（Ｎｏ．３水冷）との間ｄ２は、ｄ１の２倍程度に広い。３番目の水冷部（Ｎｏ．３水冷）から７番目の水冷部（Ｎｏ．７水冷）までの隣接する各水冷部の間はｄ２の２倍程度に広くなっている。最も下流側の７番目の水冷部（Ｎｏ．７水冷）と巻取り機３０のスプール３１までの距離はさらにその２倍以上となっている。
冷却装置２１～２７の各水冷部の間の区間では、後述するように条鋼線材１の表面温度が内部の熱により上昇するが、この区間を上流側から順に１番目～６番目の復熱部（水冷部間復熱部、Ｎｏ．１復熱～Ｎｏ．６復熱）と言う。
最も下流側の冷却装置２７の水冷部（７番目の水冷部、Ｎｏ．７水冷）と巻取り機３０のスプール３１（巻き取り部）までの区間を７番目の復熱部（最終段復熱部、Ｎｏ．７復熱）と言う。

冷却ライン２０での条鋼線材１の冷却工程を概略的に説明する。図４～６に示すように、条鋼線材１は冷却装置２１～２７の各水冷部を通過する度に水を浴びて段階的に冷却される。条鋼線材１の表面温度（図中符号Ａで示す）は、水に直接接するので低下が激しい。条鋼線材１の表面温度は、上記復熱部を通過する過程では、中心部からの伝熱により急激に温度が上昇する（回復する）。このように、条鋼線材１の表面温度は冷却ライン２０において激しく変動しながら低下していく。
条鋼線材１の中心部の温度（図中符号Ｂで示す）の低下は緩やかである。条鋼線材１の平均温度（図中符号Ｃで示す断面内の平均温度）は、表面温度の影響を受けて段階的に低下する。

最も下流側の７番目の復熱部では、７番目の水冷部の出口近傍で条鋼線材１の表面温度が急激に上昇した後、緩やかに上昇を続け、中心温度と平均温度は緩やかに低下する。その結果、条鋼線材１がスプール３１で巻き取られる際に、中心温度と表面温度は略等しいか、その差が１０℃程度以下となっている。

本発明では、巻取り機３０のスプール３１で巻き取られる際の条鋼線材１の表面温度を、Ａ１変態点（７２７℃）以下にしている。これにより、巻取り時には少なくとも表面では［オーステナイト］から [フェライト＋パーライト]への組織の変態が終了しており、
条鋼線材１に張力を作用させてスプール３１に密巻きにしても条鋼線材１の断面変形を抑制することができる。

好ましくは、スプール３１で巻き取られる際の条鋼線材１の表面温度を、７００℃以下にしている。このように表面温度をＡ１変態点より十分に低くすることにより、条鋼線材１は巻取り時には略全領域で [フェライト＋パーライト]への組織の変態が終了しており
、また条鋼線材１の変形抵抗も大きくなっており、条鋼線材１に張力を作用させてスプール３１に密巻きにしても条鋼線材１の断面変形を確実に防ぐことができる。

好ましくは、スプール３１で巻き取られる際の条鋼線材１の表面温度を、６２０℃以上にする。６２０℃では既に上記組織の変態は完全に終了しており、必要以上の冷却は、冷却ライン２０の長大化を招くからである。
さらに好ましくは、巻取り時の条鋼線材１の表面温度を６４０～６８０℃にする。

上述したように巻取り時の条鋼線材１の表面温度が従来（８００℃以上）より著しく低いため、圧延された条鋼線材１を緩冷却すると冷却ライン２０の著しい長大化を招く。冷却ラインの長大化を回避するためには、条鋼線材１を強冷することが求められるが、徒に強冷すると、条鋼線材１内にマルテンサイトやベイナイトの組織が現れてしまい、ＪＩＳ規格外になってしまう。

本発明では、冷却ライン２０において上流側の水冷部で強冷するとともに充分に復熱させて、下流側の水冷部で緩冷却することにより、ベイナイトやマルテンサイトに変態させることなく、冷却ライン２０の長大化を回避している。

具体的には、１番目の水冷部で、条鋼線材１の表面温度をＡ１変態点より１００℃以上低くし、１番目の復熱部で、条鋼線材１の表面温度をＡ１変態点以上に上昇させている。１番目の水冷部入口では条鋼線材１の表面温度が最も高いので、１番目の水冷部で強冷することにより、最も高い冷却効果が得られる。１番目の復熱部で、条鋼線材１の表面温度を直ぐにＡ１変態点以上に上昇させるので、ベイナイトやマルテンサイトへの変態は生じない。

好ましくは、２番目の水冷部でも条鋼線材１の表面温度をＡ１変態点より１００℃以上、より好ましくは１５０℃以上低くし、２番目の復熱部で再びＡ１変態点以上に上昇させる。これにより、ベイナイトやマルテンサイトへの変態を避けつつ冷却ラインの短縮化に寄与することができる。

さらに好ましくは、３番目の水冷部でも、条鋼線材１の表面温度をＡ１変態点より１００℃以上、より好ましくは２００℃以上低くする。これにより、一層冷却ラインの短縮化ができる。

上記のような上流側での強冷により、冷却装置２１～２７の複数の冷却部における上流側の水冷部で条鋼線材１の表面温度は冷却ライン２０における最低温度になる。具体的には３番目の水冷部の出口で最低温度となる。これにより一層冷却ラインの短縮化ができる。最低温度は４５０℃～５４０℃が好ましい。なお、最低温度は、１番目または２番目の水冷部で実現させてもよい。

好ましくは、全ての水冷部において、条鋼線材１の表面温度をＡ１変態点より１００℃以上低くする。これにより、より確実に巻取り後の条鋼線材１の断面変形を抑制しつつ、かつ冷却ラインの短縮化ができる。

上流側における強冷のために、本実施形態では、水冷部の長さを調整している。水冷部は長いほど水冷部の通過時間が長くなり冷却能力が増大する。具体的には、冷却ライン２０の上流側の水冷部（具体的には１番目～２番目の水冷部または１番目～３番目の水冷部）を下流側の水冷部（３番目～７番目の水冷部または４番目～７番目の水冷部）より長くしている。

復熱部も長いほど復熱部の通過時間が長くなり復熱能力が増大する。復熱部は、十分な復熱効果が得られるように、直前の水冷部より長くしている。なお、１番目の復熱部が最も短く、２番目の復熱部は１番目の復熱部の約２倍であり、３番目～６番目の復熱部は２番目の復熱部の約２倍である。条鋼線材１の内部温度は上流側の方が高いので、復熱部が短くても十分な復熱効果が得られるからである。

７番目の復熱部は、最も長く３番目～６番目の復熱部の２倍以上である。７番目の復熱部で、長時間にわたり復熱されるので、表面温度と中心温度が略等しくなる。

[実施例]
条鋼線材１の材料としては、例えばＪＩＳ規格のＳＤ２９５やＳＤ３４５が用いられる。ちなみに、ＳＤ２９５の成分の例として、下記の成分を含有している。
Ｃ： ０．１８～０．２７％
Ｓｉ： ０．１０～０．５５％
Ｍｎ： ０．４５～１．５０％
ＳＤ３４５の成分の例として、下記の成分を含有している。
Ｃ： ０．２０～０．２７％
Ｓｉ： ０．１０～０．５５％
Ｍｎ： ０．６５～１．５０％

条鋼線材１の径（公称直径）に特に制限はないが、１０～１６ｍｍ（ＪＩＳ Ｇ３１１２：２０１０ 呼び名Ｄ１０～Ｄ１６、公称直径９．５３～１５．９ｍｍ）に適用する。
最終仕上げ圧延機１５の出口の条鋼線材１の速度は、１１～３５ｍ／secである。
加熱炉で１０００℃前後（例えば１０３０℃）に加熱されたビレットまたはブルームが圧延ライン１０で連続圧延され、最終仕上げ圧延機１５の出口での条鋼線材１の表面温度は、９５０～１０００℃となる。この表面温度は、前述したように入側冷却装置１６でばらつきを抑えられる。

以下、呼び名Ｄ１０（公称直径９．５３ｍｍ）、呼び名Ｄ１３（公称直径１２．７ｍｍ）、呼び名Ｄ１６（公称直径１５．９ｍｍ）の各サイズの条鋼線材１の冷却工程について説明する。
表１は、各サイズでの水冷部（Ｎｏ．１水冷～Ｎｏ．７水冷）と復熱部（Ｎｏ．１復熱～Ｎｏ．７復熱）の長さを示す。

実施例１（Ｄ１０ 公称直径９．５３ｍｍ）
Ｄ１０の条鋼線材１を冷却する場合、表１に示すように、最終仕上げ圧延機１５の出口から５．０ｍ離れた１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）の長さが２．６ｍ、２番目の水冷部（Ｎｏ．２水冷）が２．０ｍ、３番目の水冷部（Ｎｏ．３水冷）が３．３ｍであり、４番目～７番目の水冷部（Ｎｏ．４水冷～Ｎｏ．７水冷）が０．６ｍである。また、１番目の復熱部（Ｎｏ．１復熱）が４．６ｍで最も短く、２番目の復熱部（Ｎｏ．２復熱）が１０．０ｍ、３番目～６番目の復熱部（Ｎｏ．３復熱～Ｎｏ．６復熱）が１９．４～２２．２ｍ、７番目の復熱部（Ｎｏ．７復熱）が５０．０ｍである。

最終仕上げ圧延機１５の出口での条鋼線材１の速度を３０．０ｍ／ｓｅｃとし、１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）に入る直前の表面温度を９４４℃とした場合、Ｄ１０の条鋼線材１の温度変化をシミュレーションすると図４に示す結果が得られた。

条鋼線材１の表面温度は、１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）で急激に低下し、その出口で、Ａ１変態点より１２０℃以上（１００℃以上）低い約６００℃となる。表面温度が高く、１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）が長いため、１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）での温度低下は最大となる。１番目の復熱部（Ｎｏ．１復熱）は短いが中心温度、平均温度が高いので、内部熱により表面温度は急激に上昇し、Ａ１変態点を超える約７８０℃まで復帰する。
表面温度は２番目の水冷部（Ｎｏ．２水冷）でも急激に低下し、Ａ１変態点より１５０℃以上（１００℃以上）低い約５７０℃まで低下し、２番目の復熱部（Ｎｏ．２復熱）でＡ１変態点を超える約７５０℃まで上昇する。
３番目の水冷部（Ｎｏ．３水冷）で表面温度は再び急激に低下し、Ａ１変態点より２３０℃以上（２００℃以上）低い４８９℃となる。この温度が冷却工程における条鋼線材１の表面温度の最低値となる。３番目の長い復熱部（Ｎｏ．３復熱）で、条鋼線材１の表面温度は最低温度から約７００℃まで復帰する。

条鋼線材１の表面温度は、４番目～７番目の冷却部（Ｎｏ．４水冷～Ｎｏ．７水冷）でもＡ１変態点より１００℃以上低い温度まで低下し、４番目～７番目の復熱部（Ｎｏ．４復熱～Ｎｏ．７復熱）では温度上昇するもののその復帰温度は徐々に低下していく。最終的に、巻取り時の表面温度は６４９℃であり、表面温度と中心温度は略等しい。

実施例２（Ｄ１３ 公称直径１２．７ｍｍ）
Ｄ１３の条鋼線材１を冷却する場合、表１に示すように、最終仕上げ圧延機１５の出口から３．８ｍ離れた１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）の長さが３．９ｍ、２番目の水冷部（Ｎｏ．２水冷）が２．１ｍ、３番目の水冷部（Ｎｏ．３水冷）が１．９ｍ、４番目の水冷部（Ｎｏ．４水冷）が１．２ｍであり、５～７番目の水冷部（Ｎｏ．５水冷～Ｎｏ．７水冷）が０．５～０．７ｍである。また、１番目の復熱部（Ｎｏ．１復熱）が４．５ｍで最も短く、２番目の復熱部（Ｎｏ．２復熱）が１１．２ｍ、３番目～６番目の復熱部（Ｎｏ．３復熱～Ｎｏ．６復熱）が１９．６～２１．７ｍ、７番目の復熱部（Ｎｏ．７復熱）が５０．０ｍである。

最終仕上げ圧延機１５の出口での条鋼線材１の速度を２３．２ｍ／ｓｅｃとし、１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）に入る直前の表面温度を９４４℃とした場合、Ｄ１３の条鋼線材１の温度変化をシミュレーションすると図５に示す結果が得られた。

条鋼線材１の表面温度は、１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）で急激に低下し、その出口で、Ａ１変態点より１９０℃以上（１００℃以上）低い約５３０℃となる。表面温度が高く、１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）が長いため、１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）での温度低下は最大となる。１番目の復熱部（Ｎｏ．１復熱）は短いが中心温度、平均温度が高いので、内部熱により表面温度は急激に上昇し、Ａ１変態点を超える約７４０℃まで復帰する。
表面温度は２番目の水冷部（Ｎｏ．２水冷）でも急激に低下し、Ａ１変態点より２００℃以上（１５０℃以上）低い約５２０℃まで低下し、２番目の復熱部（Ｎｏ．２復熱）でＡ１変態点を超える約７４０℃まで上昇する。
３番目の水冷部（Ｎｏ．３水冷）は最も長いので、表面温度はここで再び急激に低下し、Ａ１変態点より２２０℃（２００℃）以上低い４９７℃となる。この温度が冷却工程における条鋼線材１の表面温度の最低値となる。３番目の復熱部（Ｎｏ．３復熱）は長いので、上記最低温度から約７２０℃まで復帰する。

条鋼線材１の表面温度は、４番目～７番目の冷却部（Ｎｏ．４水冷～Ｎｏ．７水冷）でもＡ１変態点より１００℃以上低い温度まで低下し、４番目～７番目の復熱部（Ｎｏ．４復熱～Ｎｏ．７復熱）では温度上昇するもののその復帰温度は徐々に低下していく。最終的に、巻取り時の表面温度は６５７℃であり、表面温度と中心温度の差は約３℃である。

実施例３（Ｄ１６ 公称直径１５．９ｍｍ）
Ｄ１６の条鋼線材１を冷却する場合、表１に示すように、最終仕上げ圧延機１５の出口から５．１ｍ離れた１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）の長さが２．７ｍ、２番目の水冷部（Ｎｏ．２水冷）が１．４ｍ、３番目の水冷部（Ｎｏ．３水冷）が１．２ｍであり、４番目の水冷部（Ｎｏ．４水冷）が１．２ｍ、５番目の水冷部（Ｎｏ．５水冷）が０．７ｍ、６番目の水冷部（Ｎｏ．６水冷）が１．３ｍ、７番目の水冷部（Ｎｏ．７水冷）が０．７ｍである。また、１番目の復熱部（Ｎｏ．１復熱）が５．２ｍで最も短く、２番目の復熱部（Ｎｏ．２復熱）が１１．８ｍ、３番目～６番目の復熱部（Ｎｏ．３復熱～Ｎｏ．６復熱）が１９．５～２１．６ｍ、７番目の復熱部（Ｎｏ．７復熱）が５０．２ｍである。

最終仕上げ圧延機１５の出口での条鋼線材１の速度を１４．８ｍ／ｓｅｃとし、１番目の水冷部に入る直前の表面温度を９３５℃とした場合、Ｄ１６の条鋼線材１の温度変化をシミュレーションすると図６に示す結果が得られた。

条鋼線材１の表面温度は、１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）で急激に低下し、その出口で、Ａ１変態点より１９０℃以上（１００℃以上）低い約５３０℃となる。表面温度が高く、１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）が長いため、１番目の水冷部（Ｎｏ．１水冷）での温度低下は最大となる。１番目の復熱部（Ｎｏ．１復熱）は短いが中心温度、平均温度が高いので、内部熱により表面温度は急激に上昇し、Ａ１変態点を超える約７６０℃まで復帰する。
表面温度は２番目の水冷部（Ｎｏ．２水冷）でも急激に低下し、Ａ１変態点より２００℃以上（１５０℃以上）低い約５２５℃まで低下し、２番目の復熱部（Ｎｏ．２復熱）でＡ１変態点を超える約７５０℃まで上昇する。
３番目の水冷部（Ｎｏ．３水冷）は最も長いので、表面温度はここで再び急激に低下し、Ａ１変態点より２００℃以上低い５０８℃となる。この温度が冷却工程における条鋼線材１の表面温度の最低値となる。３番目の復熱部（Ｎｏ．３復熱）は長いので、上記最低温度から約７４０℃まで復帰する。

条鋼線材１の表面温度は、４番目～７番目の冷却部（Ｎｏ．４水冷～Ｎｏ．７水冷）でもＡ１変態点より１００℃以上低い温度まで低下し、４番目～７番目の復熱部（Ｎｏ．４復熱～Ｎｏ．７復熱）では温度上昇するもののその復帰温度は徐々に低下していく。最終的に、巻取り時の表面温度は６６９℃であり、表面温度と中心温度の差は約１０℃である。

表１から明らかなように、最終仕上げ圧延機１５の出口から巻取装置３０のスプール３１までの冷却ライン２０の長さを約１６５ｍに抑えることができた。

本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。

本発明は、熱間圧延された条鋼線材を密巻きする方法に適用することができる。

１ 条鋼線材
２ 条鋼線材コイル
１０ 圧延ライン
１５ 最終仕上げ圧延機
１６ 入側冷却装置
２０ 冷却ライン
２１～２７ 冷却装置
３０ 巻取り機
３１ スプール
３２ 整列機構

Claims (10)

1. 圧延ラインで連続圧延することにより得られた条鋼線材を、上記圧延ラインの最終仕上げ圧延機の下流側に配置された冷却ラインにより冷却した後、上記冷却ラインの下流側に配置された巻取り機で巻き取ることにより、条鋼線材コイルを製造し、
   上記冷却ラインは、間隔をおいて配置された複数の水冷部を備え、上記複数の水冷部間の区間が複数の水冷部間復熱部として提供され、上記複数の水冷部のうち最も下流側に位置する水冷部と巻取り機との間の区間が、最終段復熱部として提供され、上記条鋼線材の表面温度を、上記冷却部を通過する度に低下させ、上記復熱部を通過する度に上記条鋼線材の内部熱により上昇させる条鋼線材コイルの製造方法において、
   上記複数の水冷部における上流から１番目の水冷部で、上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点より１００℃以上低くし、上記複数の水冷部間復熱部における上流から１番目の水冷部間復熱部で、上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点以上に上昇させ、
   上記巻き取り時の上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点以下にし、
   上記巻取り機はスプールとその手前の整列機構とさらにその手前のピンチローラを有し、上記スプールの回転を制御することにより上記ピンチローラと上記スプールとの間で上記条鋼線材に張力を付与し、この張力を付与された条鋼線材を上記整列機構により整列させながら上記スプールに密巻きにすることにより、上記条鋼線材コイルを得ることを特徴とする条鋼線材コイルの製造方法。
2. 上記巻き取り時の上記条鋼線材の表面温度を７００℃以下にすることを特徴とする請求項１に記載の条鋼線材コイルの製造方法。
3. 上記巻き取り時の上記条鋼線材の表面温度を６２０℃以上とすることを特徴とする請求項２に記載の条鋼線材コイルの製造方法。
4. 上記複数の水冷部における２番目の水冷部で、上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点より１５０℃以上低くし、上記複数の水冷部間復熱部における２番目の水冷部間復熱部で、上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点以上に上昇させることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の条鋼線材コイルの製造方法。
5. 上記複数の水冷部における３番目の水冷部で、上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点より２００℃以上低くすることを特徴とする請求項４に記載の条鋼線材コイルの製造方法。
6. 上記複数の水冷部における上流側の水冷部で、上記条鋼線材の表面温度を上記冷却ラインにおける最低温度にすることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の条鋼線材コイルの製造方法。
7. 上記複数の水冷部の各々において、上記条鋼線材の表面温度をＡ１変態点より１００℃以上低くすることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の条鋼線材コイルの製造方法。
8. 上記複数の水冷部の各々の条鋼線材の通過時間に比べて、各水冷部の後に続く水冷部間復熱部での上記条鋼線材の通過時間が長く、上記最終段復熱部での上記条鋼線材の通関時間が、上記水冷部間復熱部での上記条鋼線材の通過時間より長いことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の条鋼線材コイルの製造方法。
9. 上記複数の水冷部において、上流側水冷部での上記条鋼線材の通過時間が、下流側水冷部での条鋼線材の通過時間より長く、
   上記複数の水冷部間復熱部において、上流側の水冷部間復熱部での上記条鋼線材の通過時間が、下流側の水冷部間復熱部での条鋼線材の通過時間より短いことを特徴とすることを特徴とする請求項８に記載の条鋼線材コイルの製造方法。
10. 上記条鋼線材の直径が９．５３～１５．９ｍｍであり、上記冷却ラインにおける上記条鋼線材の速度が１１～３５ｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の条鋼線材コイルの製造方法。

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