JPH0364421A - 線材等の流動冷却装置 - Google Patents
線材等の流動冷却装置Info
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- JPH0364421A JPH0364421A JP20093589A JP20093589A JPH0364421A JP H0364421 A JPH0364421 A JP H0364421A JP 20093589 A JP20093589 A JP 20093589A JP 20093589 A JP20093589 A JP 20093589A JP H0364421 A JPH0364421 A JP H0364421A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、棒鋼または線材（以下、線材等という。）流
動冷却装置に関するものである。
動冷却装置に関するものである。
（ロ）従来技術
一般に、棒鋼寸たは線材は製品表面のスケール性状の向
上捷たは製品取扱を容易にするため、さらに最近は製品
組織の微細化、均一化を図るために、圧延の過程や圧延
終了後の巻取の前に水冷装置による冷却が行われる。圧
延終了後の水による冷却の例では、棒鋼の場合では冷却
開始温度が１０３０〜８００°Ｃ２冷却終了温度が９７
０〜５５０℃、線材の場合で、冷却開始温度が１０７０
〜８１０℃、冷却終了温度が９５０〜７００℃程度であ
り、鋼材の材質、用途、直径、圧延速度等によって温度
が異なっている。
上捷たは製品取扱を容易にするため、さらに最近は製品
組織の微細化、均一化を図るために、圧延の過程や圧延
終了後の巻取の前に水冷装置による冷却が行われる。圧
延終了後の水による冷却の例では、棒鋼の場合では冷却
開始温度が１０３０〜８００°Ｃ２冷却終了温度が９７
０〜５５０℃、線材の場合で、冷却開始温度が１０７０
〜８１０℃、冷却終了温度が９５０〜７００℃程度であ
り、鋼材の材質、用途、直径、圧延速度等によって温度
が異なっている。
従来の線材等の水冷装置の例を第５図から第８図までに
示す。第５固転よひ第６図は水冷ノズルの例であり、仕
上げ圧延前後の冷却に通常よく使用される装置である。
示す。第５固転よひ第６図は水冷ノズルの例であり、仕
上げ圧延前後の冷却に通常よく使用される装置である。
第７図は流動層方式のものであり、第８図は温水４却方
式のものである。
式のものである。
ところで第７図および第８図に示す装置は線材のダイレ
クトパテンティング（調質冷却）を目的とするものであ
り、本発明とは目的を異にする装置であるので説明を省
略する。
クトパテンティング（調質冷却）を目的とするものであ
り、本発明とは目的を異にする装置であるので説明を省
略する。
第５図の水冷ノズルはその円筒中心線上を棒鋼が通過す
るさいに円筒内面」−に螺線状に穿孔された多孔ノズル
から水を噴出させて棒鋼を冷却するようにしたものであ
る。
るさいに円筒内面」−に螺線状に穿孔された多孔ノズル
から水を噴出させて棒鋼を冷却するようにしたものであ
る。
第６図の水冷ノズルはその円筒中心線上を線材が通過す
るさいに円筒内面全周上にスリット状に設けられたノズ
ルから水を噴出させて線材を冷却するようにしたもので
ある。しかしながら、これらの従来の「螺旋配列多孔ノ
ズル」や「全周スリット状ノズル」による水冷装置では
、線材等の表面全周上にわたって均一に冷却することは
ほぼ不可能で、線材等の表面全周での温度差は５０〜１
０口℃程度であった。
るさいに円筒内面全周上にスリット状に設けられたノズ
ルから水を噴出させて線材を冷却するようにしたもので
ある。しかしながら、これらの従来の「螺旋配列多孔ノ
ズル」や「全周スリット状ノズル」による水冷装置では
、線材等の表面全周上にわたって均一に冷却することは
ほぼ不可能で、線材等の表面全周での温度差は５０〜１
０口℃程度であった。
そのため、仕上げ圧延萌の冷却ではその温度差の影響で
仕上寸法精度や製品組織にバラツキを生じた。従来の水
冷装置では、前記冷却終了時の温度を得るためには、水
冷ゾーンとして全体で２２〜４０ｍの長さが必要となジ
ー圧延設備レイアウト上かなりのスペースを必要として
いた。さらに水冷装置の冷却水の水圧を３〜２０ Ｋｇ
ｆ ／ｃｒｉＧ と高くする必要があり、冷却水量も通
常１０口ＴＯＮ／ Ｔ−Ｔ以上と多く、ポンプの所要動
力を著しく大きくする必要があった。
仕上寸法精度や製品組織にバラツキを生じた。従来の水
冷装置では、前記冷却終了時の温度を得るためには、水
冷ゾーンとして全体で２２〜４０ｍの長さが必要となジ
ー圧延設備レイアウト上かなりのスペースを必要として
いた。さらに水冷装置の冷却水の水圧を３〜２０ Ｋｇ
ｆ ／ｃｒｉＧ と高くする必要があり、冷却水量も通
常１０口ＴＯＮ／ Ｔ−Ｔ以上と多く、ポンプの所要動
力を著しく大きくする必要があった。
←→発明が解決しようとする課題
本発明が解決しようとする課題は、線材等の冷却のさい
に、均一かつ急速に冷却でき、さらにできるだけ少ない
動力によって冷却を実施できる装置を得ることにある。
に、均一かつ急速に冷却でき、さらにできるだけ少ない
動力によって冷却を実施できる装置を得ることにある。
に）課題を解決するための手段
本発明の線材等の流動冷却装置は、線材等の冷却ライン
に１いて、線材等の進行方向にそって冷却槽を設け、該
槽内に金属粉末等の粉体と水とを混合した流動体を収容
し、該冷却槽の下部に水供給ノズルを設けるとともに該
冷却槽の上部に排水口を設け、該冷却槽の上方に回転式
案内樋を設けて線材等の初期導通案内とする手段によっ
て、上記課題を解決している。
に１いて、線材等の進行方向にそって冷却槽を設け、該
槽内に金属粉末等の粉体と水とを混合した流動体を収容
し、該冷却槽の下部に水供給ノズルを設けるとともに該
冷却槽の上部に排水口を設け、該冷却槽の上方に回転式
案内樋を設けて線材等の初期導通案内とする手段によっ
て、上記課題を解決している。
前記冷却槽下部に設けた水供給ノズルに隣接して受はロ
ーラを配設することが好ましい。
ーラを配設することが好ましい。
（ホ）作 用
一般に一流動伝熱の有効性ば「流動床（流動層）ボイラ
」、「流動乾燥機」、「流動式ゴ□焼却炉」。
」、「流動乾燥機」、「流動式ゴ□焼却炉」。
そして「鋼材の熱処理炉」等に応用され広く認識されて
いる。これら設備は、流動媒体（ボイラの場合には珪砂
や石灰石の杓子、熱処理炉の場合にはセラミック粒子、
乾燥機や焼却炉の場合にはいずれも使用せず）を空気や
ガス等の気体で流動・攪拌しながらその流動層を形成す
る。ボイラの場合には、層内に石灰等の固形燃料等を投
入することにより、蒸気を得ている。乾燥機やゴミ焼却
炉の場合にな、被乾燥物やゴミ等そのものを流動体とし
ながら処理している。熱処理炉の場合には、層内に鋼材
を吊して加熱・冷却等を行っている。
いる。これら設備は、流動媒体（ボイラの場合には珪砂
や石灰石の杓子、熱処理炉の場合にはセラミック粒子、
乾燥機や焼却炉の場合にはいずれも使用せず）を空気や
ガス等の気体で流動・攪拌しながらその流動層を形成す
る。ボイラの場合には、層内に石灰等の固形燃料等を投
入することにより、蒸気を得ている。乾燥機やゴミ焼却
炉の場合にな、被乾燥物やゴミ等そのものを流動体とし
ながら処理している。熱処理炉の場合には、層内に鋼材
を吊して加熱・冷却等を行っている。
これら流動層方式の大きな特徴は、非常に大きな熱伝達
が得られることにあり、諸分野で活用されている。本発
明は、この流動伝熱を応用するもので上記諸設備がｒｊ
ｌ往用として空気やガスを使用しているのに対し５本発
明の装置では水を使用し。
が得られることにあり、諸分野で活用されている。本発
明は、この流動伝熱を応用するもので上記諸設備がｒｊ
ｌ往用として空気やガスを使用しているのに対し５本発
明の装置では水を使用し。
線材等の処理過程に応じて適所で冷却するものである。
本発明の装置にお・いては、線材等の進行方向と同じ方
向に長辺を有する冷却槽の中に水と珪砂または金属粉末
等の粉体を混在させ、檜の下部から上部方向へ水を均一
な速度分布となるように吹き込む。このようにして粉体
を流動状態とした中に線材等を通過させて冷却する。線
材等は槽内の上澄水によって粉体を洗い落される。
向に長辺を有する冷却槽の中に水と珪砂または金属粉末
等の粉体を混在させ、檜の下部から上部方向へ水を均一
な速度分布となるように吹き込む。このようにして粉体
を流動状態とした中に線材等を通過させて冷却する。線
材等は槽内の上澄水によって粉体を洗い落される。
（へ）実施例
第１図から第４図１でを参照して５本発明の線材等の流
動冷却装置の実施例について説明する。
動冷却装置の実施例について説明する。
本発明の流動冷却装置は、第１図に示すように。
線材等１の冷却ラインに」すいて、線材＃１の進行方向
にそって冷却槽２を設ける。槽２内に金属粉末等の粉体
と水とを混合した流動体ろを収容する。
にそって冷却槽２を設ける。槽２内に金属粉末等の粉体
と水とを混合した流動体ろを収容する。
冷却槽２の下部に水供給ノズル４を設けるとともに、冷
却槽２の上部に排水口５を設ける。冷却槽２の上方に回
転式案内樋６を設けて線材等の初期導通案内とする。
却槽２の上部に排水口５を設ける。冷却槽２の上方に回
転式案内樋６を設けて線材等の初期導通案内とする。
第３図に示すように、冷却槽２の下部に設けた水供給ノ
ズル４に隣接して受はローラ７を配設することが好捷し
い。
ズル４に隣接して受はローラ７を配設することが好捷し
い。
水は冷却槽２の底部に設けである水室２１内に一旦貯水
され、そこから各ノズル４に供給される。
され、そこから各ノズル４に供給される。
第４図に示すように、回転式案内樋６は、線４１等１の
外径よりも相当に大きい内匝をもつ鋼管てもよい。この
鋼管の一部を長手方向に除去して溝６１を形成する。溝
６１の幅は線材１の外径よりも大きくつくられる。樋６
は慣用の機構で軸心の１わりに１８０度回転されるよう
になっている。
外径よりも相当に大きい内匝をもつ鋼管てもよい。この
鋼管の一部を長手方向に除去して溝６１を形成する。溝
６１の幅は線材１の外径よりも大きくつくられる。樋６
は慣用の機構で軸心の１わりに１８０度回転されるよう
になっている。
線材等１を受けるときは、溝６１は上方位置（第４図（
Ａ） ）にあり、線材等１を払い出すときは６Ｇ６１は
下方位置（ｉ４図（ｆ３） ）にある。
Ａ） ）にあり、線材等１を払い出すときは６Ｇ６１は
下方位置（ｉ４図（ｆ３） ）にある。
冷却槽２の下部に水噴射用のノズル４を多数設置する。
そのノズル４の拡大断面図を第２図に示す。ノズル４へ
ほその下部にある水室２１から水が均等に分配される。
ほその下部にある水室２１から水が均等に分配される。
上方へ流れる水流速度は水槽長手方向全長にわたり均一
分布になる。この水流によう、槽内に混在するＦｔｔ動
媒体３は攪拌され冷却槽２内を浮遊・揺動状態となる。
分布になる。この水流によう、槽内に混在するＦｔｔ動
媒体３は攪拌され冷却槽２内を浮遊・揺動状態となる。
上部寸で」−昇した水は所装水佃位置に過当個所を設け
た排水口５からオーバーフロしていくようになっている
。この上澄水は線材舌の洗浄水としての働きもする。
た排水口５からオーバーフロしていくようになっている
。この上澄水は線材舌の洗浄水としての働きもする。
線材等１の最初の導通は、まず冷却槽２の上方に渡され
た回転式案内樋６の中を通過し、線材等１の先端が次工
程の機械（例えば−任上圧延機捷たは巻取装置）にかみ
込みを始めると同時に２回転式案内樋６は急速に反転し
、その溝６１の間から線材等１を冷却槽２内へ落下させ
る。回転式案内樋６は、エアシリンダとビニオン−ラッ
ク、または電動機とビニオン−ギア笠によって反転（幾
構を構成している。
た回転式案内樋６の中を通過し、線材等１の先端が次工
程の機械（例えば−任上圧延機捷たは巻取装置）にかみ
込みを始めると同時に２回転式案内樋６は急速に反転し
、その溝６１の間から線材等１を冷却槽２内へ落下させ
る。回転式案内樋６は、エアシリンダとビニオン−ラッ
ク、または電動機とビニオン−ギア笠によって反転（幾
構を構成している。
冷却槽２内に落下した線拐等１は流動媒体６内で均一か
つ急激に攪拌冷却される。
つ急激に攪拌冷却される。
槽内に混在させる粉体は珪砂、セラミック料、金属粉末
等がよいが７比重、伝熱性能の点からはアルミ粒（粒径
０．５〜３卿）が最適である。
等がよいが７比重、伝熱性能の点からはアルミ粒（粒径
０．５〜３卿）が最適である。
冷却槽２の長手方向寸法はほぼ２〜８ｍ程度であり、必
要に応じて槽を複数個設置するとよし。
要に応じて槽を複数個設置するとよし。
長手方向寸法がち１り長くなると、線材等が冷却槽の底
部やノズル４に指触するので、第５図に示すように底部
に必要個数の受はローラ４を設置してもよい。
部やノズル４に指触するので、第５図に示すように底部
に必要個数の受はローラ４を設置してもよい。
ノズル４の設置密度は、−辺１００間の正方形当り（１
００００ｍ＋ｎ”当りン４〜９個が適当である。
００００ｍ＋ｎ”当りン４〜９個が適当である。
／ ／！： 〜４ ｔｒｉ Ｔ 字形をしているので、
もしノズル４からの水噴霧を中止しても、流動体６の安
息角の関係でノズル４の孔から水室２１内や給水配管２
２内に流動媒体が落下することはない。
もしノズル４からの水噴霧を中止しても、流動体６の安
息角の関係でノズル４の孔から水室２１内や給水配管２
２内に流動媒体が落下することはない。
水の上昇速度は流動媒体ろがオーバーフロ水に混じって
１）１除されない程度の速度に調整する必要がある。
１）１除されない程度の速度に調整する必要がある。
本発明の装置の特徴は、従来装置が高速の水流で線材等
の表面に発生する蒸気膜や蒸気核を吹き飛ばしつつ冷却
するのに対し、流動する媒体で線材等の表面の蒸気膜や
蒸気核を衝突破壊し、冷却を促進することである。アル
ミニウム等の金属粉末を使用すれば、伝熱性のよさから
冷却は一層促進される。
の表面に発生する蒸気膜や蒸気核を吹き飛ばしつつ冷却
するのに対し、流動する媒体で線材等の表面の蒸気膜や
蒸気核を衝突破壊し、冷却を促進することである。アル
ミニウム等の金属粉末を使用すれば、伝熱性のよさから
冷却は一層促進される。
直径２０肋の棒鋼を例にとれば、従来装置による冷却熱
伝達係数、：Ｊｊ ３０００〜４ Ｄ ００１（Ｃ”／
ｉ ｈ ’Ｃ（冷却水量５０ｍ’／ｍ−ｈの場合）であ
った。本発明の装置では、α、は４５００〜５０ ｏｄ
”／ｍ”ｈ″Ｃｔで高めることができ、水冷ゾーンの約
５割程度の短縮化が可能となる。
伝達係数、：Ｊｊ ３０００〜４ Ｄ ００１（Ｃ”／
ｉ ｈ ’Ｃ（冷却水量５０ｍ’／ｍ−ｈの場合）であ
った。本発明の装置では、α、は４５００〜５０ ｏｄ
”／ｍ”ｈ″Ｃｔで高めることができ、水冷ゾーンの約
５割程度の短縮化が可能となる。
本発明の装置では、線材等の全周の温度差△ｔ−１０〜
３０’Ｃに抑えることが可能である。
３０’Ｃに抑えることが可能である。
従来装置に訃いては、△ｔ＝５０〜１００°Ｃであり１
本発明の装置では、大幅に均一冷却性を向」二できる。
本発明の装置では、大幅に均一冷却性を向」二できる。
水量を従来と同じにすれば、送水圧は２〜３に９ｆ／砿
Ｇ でよく、従来の５〜２０Ｋ”’／−Ｇ と比較して
大幅に低下可能であリーボンブの省エネルギーの向上に
も非常に有効である。
Ｇ でよく、従来の５〜２０Ｋ”’／−Ｇ と比較して
大幅に低下可能であリーボンブの省エネルギーの向上に
も非常に有効である。
（ト）効 果
本発明によれば、冷却装置の長さを従来の約５割程度短
縮でき、線材等の表面全周の温度差を従来の約１／３に
減少し、冷却水送水ポンプの動力をも大幅に低減するこ
とができる。
縮でき、線材等の表面全周の温度差を従来の約１／３に
減少し、冷却水送水ポンプの動力をも大幅に低減するこ
とができる。
第１図は本発明の線材等の流動冷却装置の縦断面図。第
２図は水供給ノズルの縦断面図。第５図は受はローラの
側面図。第４図は回転式案内樋の斜祝図であってその動
作説明図。第５図および第６図は従来の冷却ノズルの縦
断面図。第７図は従来の流動層方式の冷却装置の概略説
明図。第８図は従来の温水冷却方式の冷却装置の概略説
明図。 １：線材等 ２：冷却槽 ろ：流動体 ４：水供給ノズル５：排水口
６：回転式案内樋７：受げローラ
２図は水供給ノズルの縦断面図。第５図は受はローラの
側面図。第４図は回転式案内樋の斜祝図であってその動
作説明図。第５図および第６図は従来の冷却ノズルの縦
断面図。第７図は従来の流動層方式の冷却装置の概略説
明図。第８図は従来の温水冷却方式の冷却装置の概略説
明図。 １：線材等 ２：冷却槽 ろ：流動体 ４：水供給ノズル５：排水口
６：回転式案内樋７：受げローラ
Claims (1)
- １、線材等の冷却ラインにおいて、線材等の進行方向に
そって冷却槽を設け、該槽内に金属粉末等の粉体と水と
を混合した流動体を収容し、該冷却槽の下部に水供給ノ
ズルを設けるとともに該冷却槽の上部に排水口を設け、
該冷却槽の上方に回転式案内樋を設けて線材等の初期導
通案内とすることを特徴とした線材等の流動冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20093589A JPH0364421A (ja) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | 線材等の流動冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20093589A JPH0364421A (ja) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | 線材等の流動冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0364421A true JPH0364421A (ja) | 1991-03-19 |
Family
ID=16432741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20093589A Pending JPH0364421A (ja) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | 線材等の流動冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0364421A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000017405A1 (fr) * | 1998-09-18 | 2000-03-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Procede et appareil de traitement thermique de l'acier |
| US6648997B2 (en) | 2000-07-26 | 2003-11-18 | The Boc Group, Plc | Quenching method |
-
1989
- 1989-08-02 JP JP20093589A patent/JPH0364421A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000017405A1 (fr) * | 1998-09-18 | 2000-03-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Procede et appareil de traitement thermique de l'acier |
| US6471798B1 (en) | 1998-09-18 | 2002-10-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method and apparatus for heat treating steel |
| AU755695B2 (en) * | 1998-09-18 | 2002-12-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method and apparatus for heat treating steel |
| CN1105190C (zh) * | 1998-09-18 | 2003-04-09 | 住友电气工业株式会社 | 钢的热处理方法和设备 |
| US6648997B2 (en) | 2000-07-26 | 2003-11-18 | The Boc Group, Plc | Quenching method |
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