JPH0641647A - 線材の熱処理方法 - Google Patents
線材の熱処理方法Info
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- JPH0641647A JPH0641647A JP4201123A JP20112392A JPH0641647A JP H0641647 A JPH0641647 A JP H0641647A JP 4201123 A JP4201123 A JP 4201123A JP 20112392 A JP20112392 A JP 20112392A JP H0641647 A JPH0641647 A JP H0641647A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度、高靭性の鋼線材を１槽の溶融塩槽に
て低コストで得る。 【構成】 Ａｒ3 点以上の温度を有する鋼線材を非同心
円状のルーズコイルとして搬送コンベア上に供給載置し
て溶融塩浴槽に浸漬し熱処理するに際し、まず線材コイ
ルを溶融塩浴中に導入する直前の浴面上方にて、該コイ
ル上下方向または上方向から４００〜６００℃の溶融塩
を噴射して急冷する。引き続き溶融塩浴槽内で４００〜
６００℃の温度で保定し、パーライト変態を行って微細
なパーライト組織の線材を得る。
て低コストで得る。 【構成】 Ａｒ3 点以上の温度を有する鋼線材を非同心
円状のルーズコイルとして搬送コンベア上に供給載置し
て溶融塩浴槽に浸漬し熱処理するに際し、まず線材コイ
ルを溶融塩浴中に導入する直前の浴面上方にて、該コイ
ル上下方向または上方向から４００〜６００℃の溶融塩
を噴射して急冷する。引き続き溶融塩浴槽内で４００〜
６００℃の温度で保定し、パーライト変態を行って微細
なパーライト組織の線材を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼線材の熱処理方法、
特に仕上圧延時の保有熱を利用して鋼線材を直接熱処理
する方法に関するものである。
特に仕上圧延時の保有熱を利用して鋼線材を直接熱処理
する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱間圧延により製造される硬質の鋼線材
は、良好な強度、靭性を保持させるため、熱処理を施す
必要がある。従来、この熱処理の方式として鉛パテンテ
ィングが一般的であるが、より簡略な方法として線材の
圧延顕熱（８００〜１０００℃程度）を利用した直接熱
処理方式が開発されてきており、その具体例として、圧
延後の線材を直接溶融塩に浸漬する方法が特開昭５６−
３８４２６号公報や特開昭５６−１０２５２４号公報な
どで提案されている。
は、良好な強度、靭性を保持させるため、熱処理を施す
必要がある。従来、この熱処理の方式として鉛パテンテ
ィングが一般的であるが、より簡略な方法として線材の
圧延顕熱（８００〜１０００℃程度）を利用した直接熱
処理方式が開発されてきており、その具体例として、圧
延後の線材を直接溶融塩に浸漬する方法が特開昭５６−
３８４２６号公報や特開昭５６−１０２５２４号公報な
どで提案されている。
【０００３】例えば、特開昭５６−３８４２６号公報で
は、図３に示す如く溶融塩槽として低温溶融塩浴槽１４
及び高温溶融塩浴槽１５の２槽を使用し、圧延工程を経
て巻取機のレイングヘッド２でコイル状にローラコンベ
ア３上に落下される鋼線材１を非同心円状に搬送し、ま
ず低温溶融塩浴槽１４に浸漬冷却してソルバイト組織を
得て、次いで高温溶融塩浴槽１５に浸漬冷却して未変態
オーステナイトをソルバイト変態完了させている。この
方法では、１槽では冷却能力の不足となることから急冷
用の低温槽と保定用の高温槽の２槽を必須としている。
は、図３に示す如く溶融塩槽として低温溶融塩浴槽１４
及び高温溶融塩浴槽１５の２槽を使用し、圧延工程を経
て巻取機のレイングヘッド２でコイル状にローラコンベ
ア３上に落下される鋼線材１を非同心円状に搬送し、ま
ず低温溶融塩浴槽１４に浸漬冷却してソルバイト組織を
得て、次いで高温溶融塩浴槽１５に浸漬冷却して未変態
オーステナイトをソルバイト変態完了させている。この
方法では、１槽では冷却能力の不足となることから急冷
用の低温槽と保定用の高温槽の２槽を必須としている。
【０００４】また、特開昭５６−１０２５２４号公報で
は、溶融塩の浴を特定条件を満たす空気等のガス体で攪
拌して熱伝達率を上げ、浸漬した線材を均一に冷却して
微細なパーライト組織とする熱処理方法が開示されてい
る。
は、溶融塩の浴を特定条件を満たす空気等のガス体で攪
拌して熱伝達率を上げ、浸漬した線材を均一に冷却して
微細なパーライト組織とする熱処理方法が開示されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の溶融塩
浸漬方式においては、確かにその処理により目的とする
鉛パテンティング処理相当の高強度、高靭性の線材を得
ることができたが、新たに次のような問題点が生じた。
浸漬方式においては、確かにその処理により目的とする
鉛パテンティング処理相当の高強度、高靭性の線材を得
ることができたが、新たに次のような問題点が生じた。
【０００６】即ち、前者の方法では、表層部が変態させ
たい温度（保定用の高温槽の温度とほぼ同じ）よりかな
り過冷されベイナイト組織が現出する。また、急冷用の
低温槽（大体４００℃程度）と保定用の高温槽（大体５
５０℃程度）の２槽を必要としているため、それぞれの
槽の温度管理が面倒であると共に設備費及びランニング
コストが大となる不利がある。また、後者の攪拌方式
は、やはり表層部が過冷となりベイナイトが発生する等
の問題がある。本発明はこのような従来の問題点を解決
し、高強度、高靭性の鋼線材を１槽の溶融塩槽にて低コ
ストで得ることができる熱処理方法を提供することを目
的をする。
たい温度（保定用の高温槽の温度とほぼ同じ）よりかな
り過冷されベイナイト組織が現出する。また、急冷用の
低温槽（大体４００℃程度）と保定用の高温槽（大体５
５０℃程度）の２槽を必要としているため、それぞれの
槽の温度管理が面倒であると共に設備費及びランニング
コストが大となる不利がある。また、後者の攪拌方式
は、やはり表層部が過冷となりベイナイトが発生する等
の問題がある。本発明はこのような従来の問題点を解決
し、高強度、高靭性の鋼線材を１槽の溶融塩槽にて低コ
ストで得ることができる熱処理方法を提供することを目
的をする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の要旨とするところは、圧延直後のＡｒ3 点以
上の温度を有する鋼線材を巻取機で非同心円状のルーズ
コイルとして搬送コンベア上に供給載置して溶融塩浴槽
に浸漬し熱処理するに際し、線材コイルを溶融塩浴中に
導入する直前の浴面上方にて、或いは線材コイルを溶融
塩浴中に導入した直後の浴中にて、該コイル上下方向ま
たは上方向から４００〜６００℃の溶融塩を噴射して急
冷した後、引き続き溶融塩槽内で４００〜６００℃の温
度で保定し、パーライト変態を行って微細なパーライト
組織の線材を得ることを特徴とする線材の熱処理方法に
ある。
の本発明の要旨とするところは、圧延直後のＡｒ3 点以
上の温度を有する鋼線材を巻取機で非同心円状のルーズ
コイルとして搬送コンベア上に供給載置して溶融塩浴槽
に浸漬し熱処理するに際し、線材コイルを溶融塩浴中に
導入する直前の浴面上方にて、或いは線材コイルを溶融
塩浴中に導入した直後の浴中にて、該コイル上下方向ま
たは上方向から４００〜６００℃の溶融塩を噴射して急
冷した後、引き続き溶融塩槽内で４００〜６００℃の温
度で保定し、パーライト変態を行って微細なパーライト
組織の線材を得ることを特徴とする線材の熱処理方法に
ある。
【０００８】通常、微細なパーライト組織の線材を得る
ためには、１０００℃近い線材を急冷してから一定温度
で保定してパーライト変態を行わせることが必要で、例
えば図４に示すＴＴＴ曲線のノーズ部に急冷後の温度を
合わせ、それ以後所定の温度（通常５５０℃程度）で保
定しなければならない。これを本発明の如く単一の溶融
塩浴槽で行う場合には、槽の浴温を急冷時の温度に合わ
せると保定温度より下がり過ぎて保定温度で維持でき
ず、また保定温度に合わせると急冷できないことにな
り、操業上非常に難しい。それで従来では前述の如く２
槽を設け急冷と保定を分けていたのである。
ためには、１０００℃近い線材を急冷してから一定温度
で保定してパーライト変態を行わせることが必要で、例
えば図４に示すＴＴＴ曲線のノーズ部に急冷後の温度を
合わせ、それ以後所定の温度（通常５５０℃程度）で保
定しなければならない。これを本発明の如く単一の溶融
塩浴槽で行う場合には、槽の浴温を急冷時の温度に合わ
せると保定温度より下がり過ぎて保定温度で維持でき
ず、また保定温度に合わせると急冷できないことにな
り、操業上非常に難しい。それで従来では前述の如く２
槽を設け急冷と保定を分けていたのである。
【０００９】本発明では圧延直後の高温の線材を溶融塩
浴槽の入側上方若しくは入側の浴中で、溶融塩の噴流冷
却により急冷することにより、この部分の熱伝達係数を
従来の２〜３倍程度に上げて解決したのである。即ち、
鋼材の冷却において、冷却の熱流束はｈ×ΔＴ（ｈ：熱
伝達係数、ΔＴ：冷却媒体と鋼材表面温度の差）に比例
する。従って、線材温度が高いときはΔＴが大きいため
冷却速度も大きいが、線材温度が低下するとΔＴが小さ
くなるため、冷却速度も小さくなる。このため、本発明
では、図５のＡに示すような、熱伝達特性をもつ溶融塩
噴流冷却法を採用し、従来の溶融塩冷却に比較して２〜
３倍の熱伝達係数を付与することにより、線材温度が低
下した場合でも高い冷却速度を採ることができるように
している。
浴槽の入側上方若しくは入側の浴中で、溶融塩の噴流冷
却により急冷することにより、この部分の熱伝達係数を
従来の２〜３倍程度に上げて解決したのである。即ち、
鋼材の冷却において、冷却の熱流束はｈ×ΔＴ（ｈ：熱
伝達係数、ΔＴ：冷却媒体と鋼材表面温度の差）に比例
する。従って、線材温度が高いときはΔＴが大きいため
冷却速度も大きいが、線材温度が低下するとΔＴが小さ
くなるため、冷却速度も小さくなる。このため、本発明
では、図５のＡに示すような、熱伝達特性をもつ溶融塩
噴流冷却法を採用し、従来の溶融塩冷却に比較して２〜
３倍の熱伝達係数を付与することにより、線材温度が低
下した場合でも高い冷却速度を採ることができるように
している。
【００１０】以下本発明を図面に示す溶融塩浴槽を使用
した熱処理設備の例を用いて具体的に説明する。図１は
本発明の一例を実施するための設備例を示すもので、１
は線材、２はレイングヘッド、３はローラコンベア、４
は線材１を浸漬する溶融塩浴槽である。この例では、該
溶融塩浴槽４の前半部、即ち槽の入側から一定範囲にわ
たってローラコンベア３の上面を浴面の上方に位置さ
せ、この範囲でコンベア３上の線材１に上下方向（場合
によっては上方向のみ）から溶融塩の噴流を噴射する手
段を設けて強制冷却するようにしている。この溶融塩噴
射手段としては、図示の線材進行方向にそって複数個配
置した上部ノズル７ａとこれと対向する下部ノズル７ｂ
を採用し、これらノズルに溶融塩を供給するため溶融塩
ポンプ５及び上部ノズルヘッダ６ａ，下部ノズルヘッダ
６ｂを設けている。９は、前記ポンプ５と浴槽４との間
に配置される溶融塩クーラーであり、浴槽４内の昇温し
た溶融塩を吸引しこれを所定の浴温に冷却し再度ノズル
ヘッダへ供給するためのものである。
した熱処理設備の例を用いて具体的に説明する。図１は
本発明の一例を実施するための設備例を示すもので、１
は線材、２はレイングヘッド、３はローラコンベア、４
は線材１を浸漬する溶融塩浴槽である。この例では、該
溶融塩浴槽４の前半部、即ち槽の入側から一定範囲にわ
たってローラコンベア３の上面を浴面の上方に位置さ
せ、この範囲でコンベア３上の線材１に上下方向（場合
によっては上方向のみ）から溶融塩の噴流を噴射する手
段を設けて強制冷却するようにしている。この溶融塩噴
射手段としては、図示の線材進行方向にそって複数個配
置した上部ノズル７ａとこれと対向する下部ノズル７ｂ
を採用し、これらノズルに溶融塩を供給するため溶融塩
ポンプ５及び上部ノズルヘッダ６ａ，下部ノズルヘッダ
６ｂを設けている。９は、前記ポンプ５と浴槽４との間
に配置される溶融塩クーラーであり、浴槽４内の昇温し
た溶融塩を吸引しこれを所定の浴温に冷却し再度ノズル
ヘッダへ供給するためのものである。
【００１１】上記の設備においては、圧延直後の線材１
は巻取機のレイングヘッド２でコイル状にしてローラコ
ンベア３上に落とされ非同心円状のルーズコイルとして
搬送される。次いでコンベア３上の線材は溶融塩浴槽４
の領域内に入るが、溶融塩浴中に浸漬される前に、槽の
入側から一定範囲にわたって線材コイル上下方向から、
ノズル７ａ，７ｂにより溶融塩の噴流８ａ，８ｂを直接
浴びて急冷される。その後、引き続き溶融塩槽４内の溶
融塩中に浸漬されて一定時間保定されてから、槽外に導
出され次工程に送られる。
は巻取機のレイングヘッド２でコイル状にしてローラコ
ンベア３上に落とされ非同心円状のルーズコイルとして
搬送される。次いでコンベア３上の線材は溶融塩浴槽４
の領域内に入るが、溶融塩浴中に浸漬される前に、槽の
入側から一定範囲にわたって線材コイル上下方向から、
ノズル７ａ，７ｂにより溶融塩の噴流８ａ，８ｂを直接
浴びて急冷される。その後、引き続き溶融塩槽４内の溶
融塩中に浸漬されて一定時間保定されてから、槽外に導
出され次工程に送られる。
【００１２】図２は本発明を実施するための設備例の別
態様を示すもので、溶融塩の噴流を溶融塩浴内で行う例
である。即ち、線材１に上下方向から溶融塩の噴流を適
用する部分を、図１の例とは異なり溶融塩浴槽４内に位
置させている。このため槽の入側からコンベア３の各ロ
ーラは直ちにその上面を槽の浴面の下方になるよう配列
される。図中、図１と同一符号は同一のものを示す。
態様を示すもので、溶融塩の噴流を溶融塩浴内で行う例
である。即ち、線材１に上下方向から溶融塩の噴流を適
用する部分を、図１の例とは異なり溶融塩浴槽４内に位
置させている。このため槽の入側からコンベア３の各ロ
ーラは直ちにその上面を槽の浴面の下方になるよう配列
される。図中、図１と同一符号は同一のものを示す。
【００１３】図２における冷却操作や作用は、基本的に
は図１と同様であるが、図１のものは噴射の際生じるミ
スト対策を講じることが必要とされるのに対し、図２で
はこのような対策は不要であるが、浴内噴流であるため
できるだけノズル先端を線材に近接する（ほぼ３００mm
以内）ことが要求される点で若干の違いはある。
は図１と同様であるが、図１のものは噴射の際生じるミ
スト対策を講じることが必要とされるのに対し、図２で
はこのような対策は不要であるが、浴内噴流であるため
できるだけノズル先端を線材に近接する（ほぼ３００mm
以内）ことが要求される点で若干の違いはある。
【００１４】以上のいずれの設備おいても、本発明の溶
融塩による処理工程に送られてくる線材は、少なくとも
Ａｒ3 点以上（通常、仕上圧延時に硬鋼線材で８００〜
１０００℃の顕熱を有している）に仕上圧延されてお
り、これを溶融塩の噴流冷却で４００〜６００℃の温度
まで急冷した後、引き続き溶融塩浴槽で４００〜６００
℃の温度で保定することが必要である。このため溶融塩
の噴流温度もまた浴槽の温度も４００〜６００℃に維持
されている。尚、実際の冷却に際しては、溶融塩浴の温
度を一定の保定温度（例えば５５０℃）に維持した場
合、線材に噴射される噴流温度はこの溶融塩浴温よりも
低くなる。
融塩による処理工程に送られてくる線材は、少なくとも
Ａｒ3 点以上（通常、仕上圧延時に硬鋼線材で８００〜
１０００℃の顕熱を有している）に仕上圧延されてお
り、これを溶融塩の噴流冷却で４００〜６００℃の温度
まで急冷した後、引き続き溶融塩浴槽で４００〜６００
℃の温度で保定することが必要である。このため溶融塩
の噴流温度もまた浴槽の温度も４００〜６００℃に維持
されている。尚、実際の冷却に際しては、溶融塩浴の温
度を一定の保定温度（例えば５５０℃）に維持した場
合、線材に噴射される噴流温度はこの溶融塩浴温よりも
低くなる。
【００１５】以上のような温度範囲に設定されて熱処理
することにより線材は溶融塩浴槽を通過する間に、急冷
されてパーライト変態を開始し、一定時間保定されてパ
ーライト変態を完了し、微細なパーライト組織を有する
ことになる。なお、図１及び図２に示す溶融塩噴射手段
は、図示の例に限ることなく、同様の機能を果たすもの
であれば、他の公知の噴射方式を採用してもよいことは
勿論である。
することにより線材は溶融塩浴槽を通過する間に、急冷
されてパーライト変態を開始し、一定時間保定されてパ
ーライト変態を完了し、微細なパーライト組織を有する
ことになる。なお、図１及び図２に示す溶融塩噴射手段
は、図示の例に限ることなく、同様の機能を果たすもの
であれば、他の公知の噴射方式を採用してもよいことは
勿論である。
【００１６】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。本発
明の実施例の説明に加えて、比較のため従来法として攪
拌を伴った浸漬法に２例につき実験した結果について説
明する。供試材は、いずれも線径８mmφで、化学成分は
表１に示す通りである。この供試材を断面内のどの部位
の変態する温度も５５２℃に近くするよう熱処理した。
熱処理に用いた溶融塩の組成は、ＮａＮＯ3 ：５０％、
ＫＮＯ3 ：５０％である。
明の実施例の説明に加えて、比較のため従来法として攪
拌を伴った浸漬法に２例につき実験した結果について説
明する。供試材は、いずれも線径８mmφで、化学成分は
表１に示す通りである。この供試材を断面内のどの部位
の変態する温度も５５２℃に近くするよう熱処理した。
熱処理に用いた溶融塩の組成は、ＮａＮＯ3 ：５０％、
ＫＮＯ3 ：５０％である。
【００１７】各例の冷却条件は表２に示す通りである。
比較例１は従来法のなかでは最も有効な方法であり、冷
却開始初期の冷却速度を大きくするため第１槽の浴温を
変態目標温度より相当程度低く設定している。また、比
較例２は、比較例１と同じく、攪拌を伴った浸漬冷却を
採用しているが、浴槽を１槽のみとし、供試材の表層部
の過冷を防止するため浴温をほぼ変態目標温度とした場
合の実験例である。
比較例１は従来法のなかでは最も有効な方法であり、冷
却開始初期の冷却速度を大きくするため第１槽の浴温を
変態目標温度より相当程度低く設定している。また、比
較例２は、比較例１と同じく、攪拌を伴った浸漬冷却を
採用しているが、浴槽を１槽のみとし、供試材の表層部
の過冷を防止するため浴温をほぼ変態目標温度とした場
合の実験例である。
【００１８】以上説明した３つの冷却方法にて供試材を
熱処理した場合における、供試材の断面各部位における
平均変態温度を表３に示す。表において比較例１は第１
槽の浴温が低いため供試材表層部が目標より低い温度で
変態し、いわゆる表層過冷ベイナイトを発生させてい
る。また比較例２は冷却能が低いため全体として目標変
態温度を得られず、温度ばらつきも大きい。それに対し
本発明法は、目標温度に対し断面内で均一な温度分布と
なり、均一な変態組織が得られることがわかる。
熱処理した場合における、供試材の断面各部位における
平均変態温度を表３に示す。表において比較例１は第１
槽の浴温が低いため供試材表層部が目標より低い温度で
変態し、いわゆる表層過冷ベイナイトを発生させてい
る。また比較例２は冷却能が低いため全体として目標変
態温度を得られず、温度ばらつきも大きい。それに対し
本発明法は、目標温度に対し断面内で均一な温度分布と
なり、均一な変態組織が得られることがわかる。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、単一槽であっても十分な冷却能力を発揮するため、
所望の優れた品質の鋼線材を従来の方法に比し少ない設
備費とランニングコストで得ることができ、その工業上
の利益は極めて大きい。
ば、単一槽であっても十分な冷却能力を発揮するため、
所望の優れた品質の鋼線材を従来の方法に比し少ない設
備費とランニングコストで得ることができ、その工業上
の利益は極めて大きい。
【図１】本発明方法を実施するための設備例を示す全体
概略図。
概略図。
【図２】本発明方法を実施するための他の設備例を示す
全体概略図。
全体概略図。
【図３】従来の溶融塩浸漬冷却方法の例を示す全体概略
図。
図。
【図４】ＴＴＴ曲線と冷却曲線を表した説明図。
【図５】本発明の冷却能の高さを現わすため線材表面温
度と熱伝達係数の関係を比較例と共に示すグラフ。
度と熱伝達係数の関係を比較例と共に示すグラフ。
１ 線材 ２ レイングヘッド ３ ローラコンベア ４ 溶融塩浴槽 ５ 溶融塩ポンプ ６ａ 上部ノズルヘッダ ６ｂ 下部ノズルヘッダ ７ａ 上部ノズル ７ｂ 下部ノズル ８ａ 上部溶融塩噴流 ８ｂ 下部溶融塩噴流 ９ 溶融塩クーラー
Claims (2)
- 【請求項１】 圧延直後のＡｒ3 点以上の温度を有する
鋼線材を巻取機で非同心円状のルーズコイルとして搬送
コンベア上に供給載置して溶融塩浴槽に浸漬し熱処理す
るに際し、線材コイルを溶融塩浴中に導入する直前の浴
面上方にて、該コイル上下方向または上方向から４００
〜６００℃の溶融塩を噴射して急冷した後、引き続き溶
融塩槽内で４００〜６００℃の温度で保定し、パーライ
ト変態を行って微細なパーライト組織の線材を得ること
を特徴とする線材の熱処理方法。 - 【請求項２】 圧延直後のＡｒ3 点以上の温度を有する
鋼線材を巻取機で非同心円状のルーズコイルとして搬送
コンベア上に供給載置して溶融塩浴槽に浸漬し熱処理す
るに際し、線材コイルを溶融塩浴中に導入した直後の浴
中にて、該コイル上下方向または上方向から４００〜６
００℃の溶融塩を噴射して急冷した後、引き続き溶融塩
槽内で４００〜６００℃の温度で保定し、パーライト変
態を行って微細なパーライト組織の線材を得ることを特
徴とする線材の熱処理方法。
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| JP20112392A JP3152509B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 線材の熱処理方法 |
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