JPH0215614B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、中．高炭素鋼線材、その他の鋼線材
の種々の熱処理に使用される多機能熱処理設備に
係わる。

［背景技術］ ばね、PC（プレストレスト・コンクリート用）
鋼線、PC鋼線より線等に使用される中．高炭素
鋼線材を製造する方法として、鉛パテンチングを
別として、次のものが挙げられる。

(1) 広く使用されている方法としてステルモア法
がある。（特公昭42−15463号）。この方法は熱
間圧延された鋼線材を水平コンベア上で連続的
に非同心リング状に展開した形で、前記線材の
移動中に強制空冷する方法である。局所的急冷
部がなく、かなり均質な線材が得られるが、冷
却力が弱いため、強度不足である。このため強
風を使用する。これによりある程度強度を上昇
させることができるが、リング状線材の重なり
部には効果なく、そのため強度に不均一性をき
たすおそれがある。

(2) また、熱間圧延された線材をリング状に成形
して温水中で巻取るか（特公昭45−8536号）、
または水中コンベアで前記線材をリング状に展
開した状態で95℃以上の温水中に浸漬する（特
公昭46−8089号）温水処理方法がある。これら
の方法によれば、沸騰水中冷却によつて均質な
線材が得られるが、強度不足（鉛パテンチング
によるものより抗張力が10Kg／mm²低い）であ
る。

(3) 更に、温水中に気体を吹込んで強力に冷媒を
撹乱する方法（特開昭57−9826号）もあるが、
依然として抗張力は前記鉛パテンチングによる
ものより５〜７Kg／mm²低い。

冷媒として温水を用いるものにおいて、過冷
沸騰冷却（水温95℃以下）では、強度が上昇す
ることは知られており、実際には、膜沸騰を安
定に維持できれば、安定に熱処理がすすむとこ
ろ、通常はパーライト変態温度以上の高温でも
核沸騰を発生し、そのためマルテンサイト組織
を発生するという致命的な欠点を有している。

(4) このような過冷沸騰冷却においても核沸騰を
誘発せず、膜沸騰のみで、必要かつ充分な冷却
速度を得て鉛パテンチングによるものと同等
で、ばらつきが少なく、均質で、かつ伸線加工
性良好な中．高炭素鋼線材を製造し得る処理方
法が特願昭59−105558号として提案されてい
る。

この方法は、熱間圧延され、金属組織がオース
テナイト組織を呈する高温にある中．高炭素鋼線
材のリング状線材を、展開した形で略水平方向に
移送しながら調整冷却して直接熱処理する方法で
あつて、強力な撹乱状態にあり、かつ酸化性気泡
の多数が均一に分散した95℃以下の所定の温度に
保持された気水混相流体からなる冷媒を収容した
槽中で、前記リング状線材を浸漬通過せしめ、か
つ冷媒を所定の方向、速度で流動させて線材に対
し全長に亘り均一な冷却条件を与えて熱処理を行
う、いわゆる調整冷却による方法である。

このような熱処理および前記(2)の95℃以上の温
水中で熱処理する方法いずれにも使用できる多機
能熱処理設備が今回別途提案された。

この設備を第３図によつて説明する。

図において７は細長い熱処理槽であり、その一
端上部にピツチローラー２およびループレイヤー
３が取付けられる。前記ループレイヤー３に対し
水平コンベア５が設置され、水平コンベア５の先
端は下方傾斜チエインコンベア６と連接する。チ
エインコンベア６の傾斜角度は30゜以下とする。
このチエインコンベア６の他端は熱処理槽７の中
にあり、他端の直下より上方傾斜チエインコンベ
ア９が配置され、複数の上方傾斜チエインコンベ
ア９が同様に熱処理槽７の長手方向に段差をもつ
てカスケード状に配置され、最終段の上方傾斜チ
エインコンベア１１の端部は熱処理槽７の外とな
り、これに搬出コンベア１２が連接され、終端に
は集束機１８が配置される。

前記下方傾斜チエインコンベア６はその傾斜角
度を30゜以下としているが、ループレイヤー３に
より巻き落されたリング状線材４のリング形状を
くずすことなく、冷媒中に浸漬させるためのもの
である。

またカスケード状に配置されるチエインコンベ
ア９のチエイン条１０の幅員は第４図に示すよう
に前後異なつたものとなつており、各チエインコ
ンベア９はそれぞれ独立して、コンベア速度を変
更できるようにしたものが使用され、運転中は、
前後で一定の速度差をもつて運転することができ
る。

熱処理槽７の線材搬入側の一端と線材搬出側の
一端に、冷媒供給および排出用のパイプ４３，４
４が接続され、また熱処理槽７の長手方向の線材
搬出側に近い位置で、前記槽底面にパイプ４５が
接続される。

３１は冷却塔であり、３２は冷水槽であり、３
３は温水貯槽であり、３４は熱水貯槽である。

冷水槽３２と温水貯槽３３はそれぞれポンプＰ
を介して温水冷水混合器４２と接続され、温水冷
水混合器４２は前記冷媒供給用パイプ４３と接続
され、排出用パイプ４４は温水貯槽３３を接続さ
れる。

また、熱水貯槽３４はバルブ、ポンプＰを介し
てパイプ４５と接続され、ポンプＰは可逆運転で
きる機能を備えるものを用いる。

３９は酸化性ガス配管であるが、熱処理槽の長
手方向底面にわたつて取付けた複数のノズル４０
と接続される。４１は気泡切断機である。なお図
示していないが、プロペラ式の撹拌機を槽底面に
取付ける。

温水冷水混合器４２により65℃〜95℃で所定の
適温に調節された温水が供給パイプ４３より熱処
理槽７中に供給され、通常は排出用パイプ４４よ
り温水貯槽３３にもどり、循環する。この間、酸
化性ガス配管３９により、各ノズル４０より酸化
性ガスを前記温水中に吹き込み、気泡切断機４１
でガスをチヨツプして約１mm程度のガス気泡にし
てこれを温水中に混合し、気水混相流体冷媒とし
て、熱処理槽７を流動させる。

これに対し、熱間圧延された中．高炭素線材１
はピンチローラー２によつてループレイヤー３に
送られ、リング状に巻落された線材４は水平コン
ベア５上に非同心リング状に配列される。水平コ
ンベア５上から、これに連接する下方傾斜チエイ
ンコンベア６にある時間によつて、線材４に適当
な予備酸化の状態が得られる。

線材４は、ほぼ非同心リング状に配列された状
態で順次前記流体冷媒中に浸漬され、急冷却処理
が開始される。この際、流体冷媒８は、線材４が
移動する方向に流動させる。

冷媒８中にある、上方傾斜チエインコンベア９
は、一つのチエインコンベア９の上に線材４の所
定部分があるうちに、変態が完了せず、多段にわ
たるチエインコンベア９を渡る間に、変態を完了
するように多段に設けているのである。上方傾斜
チエインコンベア９の端部でリング状線材４はほ
ぐされ、次のチエインコンベア９に移るが、コン
ベア間には段差があり、また各コンベア間では速
度差を作つており、前後のチエインコンベア９の
チエイン条１０の幅員を変え、冷却条件の均等化
が図られる。この構成は第４図に示されるが、リ
ング状線材４の両側部は線材４の重なり密度が高
いので冷却が弱くなるが、チエインコンベア９よ
り次のチエインコンベア９に移行する際、ほぐさ
れて新しい冷媒８が接触するので、冷却条件の均
等化が進み、線材４同志の接触位置、線材４とチ
エイン条１０の接触位置もかわる。

冷媒８は、すでに触れたが、温水貯槽３３と冷
水槽３２からの水を温水冷水混合器４２により所
定の温度を得、これを熱処理槽７の線材搬入側よ
り槽内速度がコンベア速度とほぼ同じになるよう
に流し、槽全域に酸化性ガスを吹き込み、これを
微細気泡化して、気水混相の冷媒として前記線材
の制御冷却に対応させるものである。

なお、温水貯槽３３より温水の一部が冷却塔３
１に流され、冷却されて冷水槽３２に入る。鉛パ
テンチングと同等ないし、これに近い抗張力を得
ようとする場合には、冷媒温度を下げるため、前
記冷水と温水の混合循環系が使用されるのである
が、鉛パテンチングより凡そ10Kg／mm²低い強度を
得るような場合には、冷媒を循環させることな
く、95℃以上に保温された熱水槽３４により、ポ
ンプＰを介し、熱処理槽７に迅速に熱水３５を送
り込み、必要なくなつた場合、これを熱水槽３４
にもどすことができる。熱水中には表面活性剤を
混入する場合がある。

以上説明のように、本装置は気水混相流体冷媒
による中．高炭素鋼線材の伸線加工性向上、抗張
力増強のため、65℃〜95℃の冷媒温度における制
御冷却のための装置として構成されたものであ
り、特に冷媒温度が95℃以下に下降した状態で熱
処理が行われると、処理された線材に不均一を生
じやすいところ、不均一発生を防止するため、熱
処理中に、移動中にある線材に対し、微細な酸化
性ガスを含む気水混相流体冷媒によるのはいうま
でもなく、線材を運ぶコンベアにすでに詳述した
構成をとつて冷却条件の均等化をはかるように構
成したものであるが、このような熱処理のみに用
いることは、設備コストの面から不経済のそしり
は免がれず、95℃以上の温水を貯える熱水貯槽を
併設し、必要に応じ、従来の95℃以上の熱水をポ
ンプＰにより熱処理槽７に急速充満させることが
でき、迅速な冷媒切換をなし得るようにしてい
る。

［解決しようとする問題点］ 以上説明の設備は、95℃以上の熱水および95℃
以下の所定温度で中．高炭素鋼線材の熱処理がで
きる熱処理設備であるが、このような熱処理設備
が工場内で占める面積は大きくなりがちであり、
異なる熱処理ごとに設備ラインを設置すること
は、いろいろな面からみて極めて不経済であり、
一つの設備ラインで、更に異なつた熱処理に対処
できる多機能熱処理設備の現出が望まれるわけで
ある。

［問題点解決の手段］ 本発明は上記発明の熱処理設備に、熱間圧延さ
れた鋼線材を徐冷して均質の線材を得るための徐
冷コンベアラインを併設し、その際、迅速に前述
の熱水または温水と酸化性ガスの気相混合流体冷
媒による急冷ラインから前記徐冷ラインに、また
徐冷ラインから急冷ラインに、上下のラインを適
宜切替えることにより、鋼線材熱処理に必要とさ
れる冷却速度0.5〜60℃／秒の熱処理能力を発揮
させ、各種鋼線材に対して必要とされる熱処理に
応じ、これを広く、且つ迅速に実施できる多能力
設備として構成したものである。

このため上下の熱処理ラインは所望の鋼線熱処
理を行うため、これに応じる切替となるが、この
切替は熱間圧延線材の搬入側において、ループレ
イヤー下方に位置する水平ローラーコンベアをラ
インと同方向、前後に移動可能とし、前記水平ロ
ーラーコンベアに連接する下方傾斜コンベアを傾
斜下方側を支点とし、下方に旋回待避可能とし、
線材搬出側において、終端コンベアを上方へ待避
可能とし、搬出コンベアを上部終端コンベアまた
は下部上方傾斜コンベアと連接可能としたもので
あり、広い種類の熱処理が実施できるように、上
部の徐冷ライン、およびまたは終端コンベア、搬
出コンベアにカバーを着脱できる保温トンネルを
設け、多線種に対し、下部の急冷ラインと併せ
て、幅広い冷却条件を得るようにしたものであ
る。

［実施例］ 第１図に本発明の実施例を示す。

図において、気水混相流体媒体、および熱水に
より鋼線材の熱処理をする急冷ラインは、第３図
に示したものとほぼ同様である。この急冷ライン
の熱処理槽７の上部において、徐冷ラインが設置
されるが、まず水平ローラーコンベア５の一端に
連接して熱処理槽７の長手方向に徐冷コンベア１
６が設置される。

水平コンベア５は矢印で示すように、ラインの
進行方向で、前後方向に摺動できるように構成さ
れ、下方傾斜チエインコンベア６は、下方側を支
点として、図に示すように水平コンベア５に連接
した位置より下方に旋回できる構成を採つてい
る。下方傾斜チエインコンベア６を下方に旋回待
避させた状態で、水平コンベア５をライン進行方
向に前進させ、徐冷コンベア１６の端部に連接さ
せれば、ループレイヤー３によりリング状に巻き
落された線材４は、非同心リング状をなして連続
的に水平コンベア５より徐冷コンベア１６上に搬
出される。

徐冷コンベア１６の終端に連接して終端コンベ
ア１３が配置される。この終端コンベア１３は、
上方傾斜チエインコンベア１１の上方に配置して
おり、終端コンベア１３は徐冷コンベア１６の端
部に連接する側、すなわち上流側を支点として矢
印で示すように上方に旋回できるように構成して
おり、図示のように上部に旋回保持させた状態
（下部ライン使用の状態）で上方傾斜チエインコ
ンベア１１を順次上つてくる線材４の通過に支障
のない位置に待避させることになる。

１２は終端コンベア１３に隣接し、両ラインに
共通な搬出コンベアであるが、搬出コンベア１２
はその下流側を支点として、その上流側が終端コ
ンベア１３および上方傾斜チエインコンベア１６
のいずれかに連接できるように、レベル調節機構
を備えている。

第１図には具体的に図示していないが、徐冷コ
ンベア１６上にＡ−A′方向断面として示す第２
図の保温トンネル１５が取付けられる。保温トン
ネル１５は側板２３とこれに支持される着脱自在
のカバー２４よりなり、徐冷コンベア１６をおお
つて、徐冷コンベア１６の長さ方向に設置され
る。カバー２４の適当位置および側板２３の適当
位置に複数個所で対流促進フアン２１が取付けら
れ、カバー２４には加熱源２２が設置される。な
お図で２５はローラーを示している。また終端コ
ンベア１３、搬出コンベア１２上にも必要に応
じ、前記説明と同様なカバーが着脱自在の保温ト
ンネルが設置される。

この徐冷ラインにおいて、冷却速度の調節は公
知リングピツチの調節の他に、カバー２４の着
脱、対流促進フアン２１および加熱源２２の操作
により行われる。特に対流促進フアン２１は、非
同心リング状線材の両側部と中央部の冷却速度の
差異を小さくするのに必要不可欠である。

この徐冷ラインは低炭素鋼、低合金鋼等の焼鈍
に使用される。

本徐冷ラインによれば、加熱源２２の操作に、
リングピツチを調節することにより、0.3〜10
℃／secの範囲の冷却速度を調節することができ、
下部の熱水を冷却媒体とする急冷および気水混相
流体冷媒による急冷ラインによれば、５〜60℃／
secの範囲の冷却調節ができ、本発明設備は多機
能直接熱処理設備と構成されている。

本発明設備で処理できるものをまとめてみると
次のとおりである。

(1) パテンチング処理 (2) 均質軽パテンチング処理 (3) 直接焼鈍 (4) 直接焼入（気水温度50〜80℃） (5) ステンレス鋼溶体化処理 などが可能となる。

［効果］ 以上説明のように、本発明によれば、鋼線材に
対する２種類の急冷熱処理を行うことができる急
冷ラインと徐冷ラインとを、ループレイヤー、水
平ロール、搬出コンベア下流の鋼線材の搬出、集
束部分を共通にして急冷ラインと徐冷ラインが上
下に配置されているので、スペース、設備費にお
いて極めて有利であり、所要の熱処理のためライ
ンは容易に迅速に切替えることができる。

徐冷ラインコンベア上にカバーを着脱自在とし
た保温トンネルを設け、また必要に応じ終端コン
ベア、排出コンベア上に前記と同様にカバーを着
脱自在とした保温トンネルを設けることにより、
熱処理条件の設定、調節により、パテンチン
グ、低強度パテンチング、直接焼鈍、直接
焼入、ステンレス鋼溶体化処理等が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す。第２図は徐冷
コンベアの保温トンネルを示す。第３図は本発明
における急冷ラインを示す。第４図は多段チエイ
ンコンベアおよび線材の移動状態説明図である。 ４……非同心リング状線材、５……水平コンベ
ア、６……下方傾斜コンベア、７……熱処理槽、
９……上方傾斜コンベア、１１……上方傾斜コン
ベア、１２……搬出コンベア、１３……終端コン
ベア、１５……保温トンネル、１６……徐冷コン
ベア、１８……集束機、２１……対流促進フア
ン、２２……加熱源、２３……側板、２４……カ
バー、３１……冷却塔、３２……冷水槽、３３…
…温水貯槽、３４……熱水貯槽、３９……酸化性
ガス配管、４０……ノズル、４１……気泡切断
機、４２……温水冷水混合器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱間圧延され、非同心状に巻き落された鋼線
   材をコンベアで移送しながら熱処理を行う設備で
   あつて、下部に中．高炭素鋼、低合金鋼等線材に
   対する急冷ライン、上部に低炭素鋼等に対する徐
   冷ラインを備え、ループレイヤー下方に位置する
   水平コンベアをライン方向に、前後に移動できる
   ように構成するとともに、下部急冷ライン側下方
   傾斜チエインコンベアを下方側を支点として下方
   に旋回できるように構成して、前記いずれかの冷
   却ラインと連接させ、下部急冷ライン側上方傾斜
   チエインコンベアの上側に位置する上部徐冷ライ
   ン側終端コンベアの上流側を支点として上方に旋
   回できるように構成し、搬出コンベアを前記上方
   傾斜チエインコンベア、または終端コンベアと連
   接させるように調節可能に構成することにより、
   迅速に切替できるようにしたことを特徴とする鋼
   線材の多機能熱処理設備。 ２ 徐冷ラインおよび、または終端コンベア、搬
   出コンベアに対流促進フアン、加熱源を備え、カ
   バーを着脱できる保温トンネルを設けることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の多機能熱処
   理装置。